信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術 [Through-Silicon Vias for 3D Integration] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 劉漢誠（John H.Lau） 著

圖書標籤:

• 3D集成
• 矽通孔
• TSV
• 集成電路
• 微電子
• 半導體
• 封裝技術
• 信息技術
• 電子工程
• 材料科學

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030393302

版次：1

商品編碼：11391022

包裝：平裝

叢書名： 信息科學技術學術著作叢書

外文名稱：Through-Silicon Vias for 3D Integration

開本：16開

齣版時間：2014-01-01

用紙：膠版紙

頁數：487

字數：677000###

內容簡介

　　《信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術》係統討論用於電子、光電子和MEMS器件的三維集成矽通孔（TSV）技術的最新進展和未來可能的演變趨勢，同時詳盡討論三維集成關鍵技術中存在的主要工藝問題和可能的解決方案。通過介紹半導體工業中的納米技術和三維集成技術的起源和演變曆史，結閤當前三維集成關鍵技術的發展重點討論TSV製程技術、晶圓減薄與薄晶圓在封裝組裝過程中的拿持技術、三維堆疊的微凸點製作與組裝技術、芯片／芯片鍵閤技術、芯片／晶圓鍵閤技術、晶圓／晶圓鍵閤技術、三維器件集成的熱管理技術以及三維集成中的可靠性等關鍵技術問題，最後討論可實現産業化規模量産的三維封裝技術以及TSV技術的未來發展趨勢。
　　《信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術》適閤從事電子、光電子、MEMS等器件三維集成研究工作的工程師、技術研發人員、技術管理人員和科研人員閱讀，也可以作為相關專業大學高年級本科生和研究生的教材。

作者簡介

　　曹立強，1974年9月齣生。工學博士，現為中國科學院微電子研究所研究員，博士生導師，中國科學院“百人計劃”學者。1997年畢業於中國科學技術大學，2003年在瑞典Chalmers大學微電子及納米技術研究中心獲得博士學位。曾在瑞典國傢工業産品研究所、北歐微係統集成技術中心、美國Intel技術開發有限公司從事係統級封裝技術的研發和管理工作。主要從事先進封裝的研究工作，承擔瞭國傢科技重大專項、國傢自然科學基金重點項目、國傢創新團隊國際閤作計劃等項目，在電子封裝材料、品圓級係統封裝、三維矽通孔互連技術等方麵取得多項成果，授權發明專利10餘項，SCI/EI收錄論文50餘篇。

內頁插圖

目錄

序
前言
緻謝
導讀

第1章 半導體工業的納米技術和三維（3D）集成技術
1.1 引言
1.2 納米技術
1.2.1 納米技術起源
1.2.2 納米技術重要的裏程碑
1.2.3 石墨烯與電子工業
1.2.4 納米技術的展望
1.2.5 摩爾定律：電子工業的納米技術
1.3 三維集成技術
1.3.1 矽通孔（TSV）技術
1.3.2 三維集成技術的起源
1.4 三維矽集成技術的挑戰和展望
1.4.1 三維矽集成技術
1.4.2 三維矽集成鍵閤組裝技術
1.4.3 三維矽集成技術麵臨的挑戰
1.4.4 三維矽集成技術的展望
1.5 三維集成電路（3DIC）集成技術的潛在應用和挑戰
1.5.1 3DIC集成技術的定義
1.5.2 移動電子産品的未來需求
1.5.3 帶寬和wideI／O的定義
1.5.4 儲存器的帶寬
1.5.5 存儲器芯片堆疊
1.5.6 wideI／O存儲器
1.5.7 wideI／O動態隨機存儲器（DRAM）
1.5.8 wideI／O接口
1.5.9 2.5 D和3DIC集成（有源和無源轉接闆）技術
1.6 2.5 DIC最新進展（轉接闆）技術的最新進展
1.6.1 用作中間基闆的轉接闆
1.6.2 用作應力釋放（可靠性）緩衝層的轉接闆
1.6.3 用作載闆的轉接闆
1.6.4 用作熱管理的轉接闆
1.7 三維集成TSV無源轉接闆技術發展的新趨勢
1.7.1 雙麵貼裝空腔式轉接闆技術
1.7.2 有機基闆開孔式轉接闆技術
1.7.3 設計案例
1.7.4 帶有熱塞或散熱器的有機基闆開孔式轉接闆技術
1.7.5 超低成本轉接闆技術
1.7.6 用於熱管理的轉接闆技術
1.7.7 對於三維光發射二極管（LED）和SiP有埋入式微流道的轉接闆
1.8 埋人式3DIC集成
1.8.1 帶應力釋放間隙的半埋入式轉接闆
1.8.2 用於光電互連的埋入式三維混閤IC集成技術
1.9 總結與建議
1.10 TSV專利
1.11 參考文獻
1.12 其他閱讀材料
1.12.1 TSV、3D集成和可靠性
1.12.2 3DMEMS和IC集成
1.12.3 半導體IC封裝

第2章 矽通紮（TSV）技術
2.1 引言
2.2 TSV的發明
2.3 可采用TSV技術的量産産品
2.4 TSV孔的製作
2.4.1 DRIE與激光鑽孔
2.4.2 製作椎形孔的DRIE工藝
……
第3章 矽通孔（BV）：機械、熱和電學行為
第4章 薄晶圓強度測量
第5章 薄晶圓拿持技術
第6章 微凸點製作、組裝和可靠性
第7章 微凸點的電遷移
第8章 瞬態液相鍵閤：芯片到芯片（C2C），芯片到晶圓（C2W），晶圓到晶圓（W2W）
第9章 三維集成電路集成的熱管理
第10章 三維集成電路封裝
第11章 三維集成的發展趨勢
索引

前言/序言

　　矽通孔（TSV）技術是3D矽集成與3DIC集成的最重要的核心技術。TSV為芯片到芯片互聯提供瞭最短的距離、最小的焊盤尺寸和中心距。與其他互連技術如引綫鍵閤技術相比，TSV技術的優點包括：更好的電學性能、更低的功耗、更高的帶寬、更高的密度、更小的尺寸、更輕的重量。
　　TSV是一種顛覆性的技術。對於所有的顛覆性技術，我們的問題總是：“它將取代什麼技術？”和“它的成本是多少？”目前而言，不幸的是，TSV技術正試圖取代目前高良率、低成本而且最成熟的引綫鍵閤技術。製作TSV需要6個關鍵工藝步：深反應離子刻蝕（DRIE）製作TSV孔，等離子增強化學氣相沉積（PECVD）介電層，物理氣相沉積（PVD）阻擋層和種子層，電鍍銅填孔，化學機械拋光（CMP）去除多餘銅，TSV銅外露。可見，與引綫鍵閤相比，TSV技術十分昂貴！然而，正如昂貴的倒裝芯片技術一樣，由於其獨特優勢，仍然在高性能、高密度、低功耗以及寬帶寬産品中得到應用。
　　除瞭TSV技術，3D矽集成與3DIC集成的另外一些關鍵技術還包括薄晶圓的強度測量和拿持，以及熱管理等。3DIC集成中的關鍵技術包括晶圓微凸點製作、組裝以及電遷移問題的處理等核心技術。在這本書裏，所有這些核心技術都會被涉及或討論到。
　　本書內容主要有7個部分：（1）半導體工業中的納米技術和3D集成技術（第1章）；（2）TSV技術與TSV的力學、熱學與電學行為（第2章和第3章）；（3）薄晶圓強度測量與拿持技術（第4章和第5章）；（4）晶圓微凸點製作、組裝與可靠性，電遷移問題（第6章和第7章）；（5）瞬態液相鍵閤技術（第8章）；（6）熱管理（第9章）；（7）3DIC封裝技術（第10章）。本書最後在第11章給齣對未來（到2020年）該領域發展趨勢的幾點想法。
　　第1章簡要介紹半導體産業中的納米技術及其展望，並給齣3D矽集成與3DIC集成近期的進展、挑戰和發展趨勢。

《信息科學技術學術著作叢書：下一代半導體封裝技術與材料前沿》 圖書簡介 在信息技術日新月異的今天，半導體器件的集成密度和性能提升已經成為推動整個科技産業發展的核心動力。隨著傳統二維集成技術的物理極限日益逼近，以三維集成（3D Integration）為代錶的下一代封裝技術正以前所未有的速度崛起，它不僅為突破摩爾定律的瓶頸提供瞭新的途徑，更為實現更強大、更高效、更微型化的電子産品奠定瞭基礎。本套“信息科學技術學術著作叢書”旨在係統性地梳理和探討信息科學技術領域的關鍵前沿課題，而本捲，《下一代半導體封裝技術與材料前沿》，則將目光聚焦於當前半導體産業最激動人心、最具顛覆性的領域之一——下一代半導體封裝技術及其關鍵支撐材料。 本書並非僅僅是對現有技術的簡單羅列，而是深入挖掘瞭下一代半導體封裝技術背後的科學原理、工程挑戰以及未來的發展趨勢。它以嚴謹的學術態度，結閤大量的理論分析、實驗數據和工業實踐，為讀者提供一個全麵、深入且富有洞察力的視角，以理解和掌握這項革命性技術。本書的編寫，匯集瞭在半導體封裝、材料科學、微電子工程等領域享有盛譽的專傢學者，他們的智慧結晶和豐富經驗，使得本書具有極高的學術價值和實踐指導意義。 核心內容概覽： 本書的主體內容涵蓋瞭下一代半導體封裝技術的多個關鍵維度，並對其支撐材料進行瞭深入剖析。以下是本書的主要章節和內容要點： 第一部分：下一代半導體封裝技術理論基礎與發展趨勢 超越摩爾定律的驅動力與三維集成機遇： 深入分析瞭摩爾定律麵臨的挑戰，以及三維集成作為一種全新的技術範式，如何通過垂直堆疊和異構集成，突破傳統二維平麵設計的限製，實現性能的飛躍。本章將詳細闡述三維集成的基本概念、優勢，以及其在高性能計算、人工智能、物聯網等領域的巨大潛力。 先進封裝技術分類與演進路徑： 本章將對當前主流的先進封裝技術進行係統性的梳理和分類，包括但不限於2.5D封裝（如矽中介層）、3D封裝（如堆疊芯片）、扇齣晶圓級封裝（Fan-Out WLP）、係統級封裝（SiP）等。同時，將探討這些技術的發展脈絡，以及它們如何相互藉鑒、融閤，共同推動半導體封裝的進步。 異構集成（Heterogeneous Integration）的核心理念與實現策略： 異構集成是下一代半導體封裝的核心思想之一。本章將深入探討異構集成的概念，即如何將不同功能、不同工藝、不同材料的芯片在同一封裝中進行高效集成。我們將重點分析實現異構集成的關鍵技術，如Chiplet（小芯片）設計、多芯片模組（MCM）技術、以及不同類型芯片的互聯互通解決方案。 未來封裝技術展望： 本章將目光投嚮更遠的未來，探討一些新興的、尚未成熟但極具潛力的封裝技術，例如 Chip-to-Wafer（C2W）、Wafer-to-Wafer（W2W）集成、以及與量子計算、光子計算等前沿技術相結閤的封裝方案。 第二部分：關鍵下一代半導體封裝技術深度解析 2.5D封裝技術詳解（以矽中介層為例）： 詳細介紹2.5D封裝的核心技術，重點以矽中介層（Silicon Interposer）為例，闡述其結構、設計、製造工藝以及互連技術（如微凸點、TSV）。我們將分析矽中介層在實現高密度互連、提升信號完整性和降低功耗方麵的作用。 3D封裝技術（芯片堆疊）的挑戰與機遇： 深入探討3D封裝技術，包括垂直堆疊芯片的原理、優勢以及實現過程中麵臨的挑戰，例如熱管理、電源分配、良率控製以及先進的堆疊互連技術（如TSV，但不限於TSV）。本章將分析不同類型的3D封裝架構，如3D-ICs、3D-SRAM等。 扇齣晶圓級封裝（Fan-Out WLP）的工藝與應用： 詳細闡述扇齣晶圓級封裝的工藝流程，包括芯片重分布、模塑、再布綫層（RDL）形成等關鍵步驟。分析Fan-Out WLP如何在不使用襯底的情況下實現更高的I/O密度和更好的散熱性能，並介紹其在移動設備、射頻模塊等領域的廣泛應用。 係統級封裝（SiP）的集成策略與設計考量： 探討係統級封裝如何通過集成多種功能模塊（如處理器、存儲器、傳感器、RF器件等）在一個封裝內，實現係統的小型化、高性能化和低成本化。本章將分析SiP的設計方法、不同模塊之間的接口技術以及協同優化。 第三部分：下一代半導體封裝的關鍵支撐材料 先進互連材料： 微凸點（Micro-bumps）與再布綫層（RDL）： 詳細介紹用於芯片間和芯片與中介層之間連接的微凸點材料（如銅、锡鉛閤金、金）和RDL材料（如銅、鋁），以及它們的工藝製備、可靠性評估和性能優化。 矽通孔（Through-Silicon Vias, TSVs）材料與工藝： （請注意：本部分將不包含“矽通孔3D集成技術”這一特定書名內容，而是從材料和工藝的視角，探討TSV作為一種先進互連技術在更廣泛的封裝應用中的作用。）本章將聚焦於TSV的製造過程中所使用的關鍵材料，例如導電材料（如銅、鎢）、介電材料（如氮化矽、二氧化矽）以及填充材料。同時，將深入分析TSV的形成工藝（如深矽刻蝕、導電填充、絕緣層形成）以及其對器件性能和可靠性的影響。我們也將討論TSV在不同封裝架構（如3D-ICs、MCM）中的應用，以及其在集成中的技術挑戰。 其他先進互連技術材料： 介紹如金屬納米綫、二維材料等新興的互連材料在下一代封裝中的應用潛力。 封裝基闆與中介層材料： 高密度互連（HDI）基闆材料： 探討用於支撐和連接芯片的先進封裝基闆材料，包括BT樹脂、ABF（Ajinomoto Build-up Film）、聚酰亞胺（PI）等，以及它們的特性（如介電常數、熱膨脹係數、機械強度）與設計需求。 矽中介層材料與工藝： 再次強調矽作為中介層材料的優勢，並探討其製造工藝的精度要求和可靠性保障。 有機中介層材料： 介紹除瞭矽中介層之外，有機材料在中介層應用中的進展和優勢。 散熱材料與熱管理方案： 導熱材料： 探討用於解決高密度集成芯片散熱問題的導熱材料，如導熱矽脂、導熱墊片、石墨烯、金屬基復閤材料等。 熱界麵材料（TIMs）： 詳細介紹TIMs在芯片與散熱器之間傳導熱量中的作用，以及不同類型TIMs（如金屬、陶瓷、聚閤物基）的性能特點。 先進散熱技術： 介紹如微通道散熱、熱管、相變散熱等主動和被動散熱技術在下一代封裝中的集成應用。 封裝可靠性材料與測試： 封裝應力與可靠性： 分析封裝過程中産生的應力對器件壽命的影響，以及相關的材料選擇和設計策略。 可靠性測試方法與標準： 介紹下一代封裝所需的先進可靠性測試方法，如高加速應力測試（HAST）、熱循環測試（TCT）、機械衝擊測試等。 第四部分：下一代半導體封裝的挑戰與未來展望 設計與仿真工具鏈： 探討下一代封裝所需的先進設計自動化（EDA）工具和仿真技術，以應對復雜的多物理場耦閤問題（如電、熱、力）。 製造工藝與良率提升： 分析下一代封裝製造過程中麵臨的工藝挑戰，如高精度對準、良率控製、成本優化等，並探討相應的解決方案。 供應鏈與生態係統： 討論構建穩定、高效的下一代半導體封裝供應鏈和産業生態係統的必要性與策略。 跨領域應用前景： 展望下一代半導體封裝在人工智能、5G/6G通信、自動駕駛、醫療電子、高性能計算等領域的廣泛應用前景，以及其對科技進步的驅動作用。 本書的編寫團隊不僅關注技術的深度，也重視其廣度和前沿性。我們力求為讀者提供一個清晰的知識體係，幫助他們理解下一代半導體封裝技術的演進邏輯，把握其核心技術要點，並預見其未來的發展方嚮。對於從事半導體研發、設計、製造、封裝以及相關材料科學研究的科研人員、工程師、研究生而言，本書將是一部不可或缺的參考著作。同時，對於關注信息技術産業發展趨勢的行業決策者、投資者，本書也能提供有價值的洞察。 我們相信，通過深入閱讀本書，讀者將能夠對下一代半導體封裝技術與材料前沿有一個全麵、深刻的認識，並激發更多的創新思路，共同推動信息科學技術的持續發展。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在半導體行業工作的工程師，我一直在尋找能夠幫助我更深入理解矽通孔（TSV）技術及其在3D集成應用的書籍。這本《信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術》正是這樣一本極具價值的參考資料。它不僅僅停留在理論層麵，而是將TSV技術與實際的3D集成應用緊密結閤。書中對各種TSV集成方案，例如後段TSV（Back-end TSV）、前段TSV（Front-end TSV）以及混閤式TSV（Hybrid TSV）的優劣勢進行瞭對比分析，並結閤實際的芯片設計和製造流程，給齣瞭詳細的考量因素。我特彆欣賞書中關於TSV對信號完整性和電源完整性影響的討論，這些都是在實際設計中必須麵對的關鍵問題。作者通過大量的圖示和案例分析，生動地展示瞭TSV在提升芯片性能、降低功耗以及縮小芯片尺寸方麵的巨大優勢。這本書為我提供瞭解決實際工程問題的思路和方法，也讓我對TSV技術在推動下一代高性能計算、人工智能和物聯網等領域發展中的作用有瞭更深刻的認識。

評分☆☆☆☆☆

我一直對微電子技術的最新進展充滿熱情，而3D集成技術無疑是當前最令人興奮的領域之一，其中矽通孔（TSV）更是其中的關鍵技術。這本《信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術》為我提供瞭一個極佳的學習平颱。書中對TSV的工藝流程，從晶圓製備到TSV的形成，再到TSV的填充和後續的互連，都有非常詳盡的描述。作者不僅關注瞭單個TSV的技術細節，還深入探討瞭TSV陣列的協同效應以及對整個3D芯片良率的影響。我尤其對書中關於TSV成本分析和經濟效益評估的部分很感興趣，這有助於我理解TSV技術從實驗室走嚮大規模應用的實際考量。此外，書中也對TSV未來的發展趨勢，例如微型TSV（micro-TSV）和高密度TSV（high-density TSV）等新興技術進行瞭前瞻性的探討，這讓我看到瞭TSV技術持續演進的巨大潛力。這本書的齣現，極大地豐富瞭我對3D集成技術，特彆是TSV技術全麵而深入的認識，也激發瞭我對這一領域的進一步探索欲望。

評分☆☆☆☆☆

最近有幸翻閱瞭這本關於矽通孔3D集成技術的學術著作，它給我的感受非常復雜，既有驚嘆於作者知識的廣博，也有對某些技術細節的深入思考。書中對TSV在3D集成中的關鍵作用進行瞭多角度的解讀，讓我深刻體會到TSV如何打破平麵互連的瓶頸，實現芯片之間更短、更寬的通信通道。我特彆喜歡其中關於TSV對芯片性能提升的量化分析，從功耗、速度到封裝密度，都有紮實的理論依據和實驗數據支撐。其中討論到的多種TSV結構，例如單端TSV、差分TSV，以及它們在不同應用場景下的優劣勢，對我理解如何根據具體需求選擇閤適的TSV設計提供瞭清晰的思路。書中還詳細介紹瞭TSV在構建高性能計算、存儲器以及先進傳感器等領域的應用案例，這些鮮活的例子極大地激發瞭我對未來微電子産業發展的想象。雖然某些章節涉及的數學模型和物理原理對我來說有一定挑戰，但這正是我所需要的，它促使我去深入思考，去主動學習，去拓展自己的知識邊界。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣現，無疑為我打開瞭一扇通往微電子未來世界的大門。作為一名對前沿技術充滿好奇心的學生，我一直在尋找能夠深入理解3D集成技術核心——矽通孔（TSV）的權威著作，而這本《信息科學技術學術著作叢書：矽通孔3D集成技術》恰恰滿足瞭我的期待。它不僅僅是一本技術手冊，更像是一次深度探索的旅程。書中對TSV的各種製造工藝進行瞭詳盡的介紹，從傳統的乾法刻蝕到新興的濕法腐蝕，從高深莫測的等離子體工藝到精妙絕倫的激光鑽孔，作者都以嚴謹的態度和清晰的邏輯進行瞭闡述。我尤其對其中關於TSV互連綫材料的選擇和優化部分印象深刻，各種金屬材料的特性、電遷移問題以及可靠性分析，都為我理解TSV在實際應用中的挑戰提供瞭寶貴的知識。此外，書中對TSV的電氣性能建模和仿真技術也有深入的探討，這對於我日後進行相關的理論研究和工程實踐至關重要。讀完這部分內容，我感覺自己對TSV的認識上升到瞭一個新的高度，也更加理解瞭3D集成技術所蘊含的巨大潛力。

評分☆☆☆☆☆

這本書在我最近的學習計劃中扮演瞭極其重要的角色，它是我深入瞭解矽通孔（TSV）技術的一扇重要窗口。我一直對3D集成技術的發展趨勢感到好奇，而TSV作為其核心之一，其技術細節和發展前景一直是我想探究的重點。這本書恰好提供瞭一個非常全麵和深入的視角。書中對TSV的可靠性問題，例如界麵缺陷、應力分布以及熱管理等方麵，都進行瞭細緻入微的分析。作者不僅指齣瞭潛在的失效模式，還提齣瞭多種解決方案和優化策略，這對於保障TSV在復雜3D集成環境下的長期穩定運行至關重要。我印象最深的是關於TSV的測試和錶徵技術這一章節，從顯微鏡下的形貌觀察到電氣性能的參數測量，再到失效分析的手段，都讓我對如何評估TSV的質量有瞭係統的認識。這本書為我提供瞭一個紮實的理論基礎，也為我未來在TSV領域的深入研究和技術攻關奠定瞭堅實的基礎。