三維集成技術

《三維集成技術》是2014年11月1日清華大學出版社出版的圖書，作者是王喆垚。

基本介紹

• 中文名：三維集成技術
• 作者：王喆垚
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2014年11月1日
• 定價：98 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302354994

內容簡介

三維集成技術將多層積體電路晶片堆疊鍵合，通過穿透襯底的三維互連實現多層之間的電信號連線。三維集成技術可以降低晶片功耗，減小互連延時，提高數據傳輸頻寬，並為實現複雜功能的SoC提供了可能。作為與工藝節點無關的新技術，三維集成具有極為廣泛的套用，近年來受到了微電子領域的高度重視。本書較為全面地介紹了三維集成技術的重點和前沿領域，包括三維集成製造技術、集成方法、集成策略、熱力學理論、可靠性問題、測試技術等，並介紹了多種套用及一些新技術的發展趨勢。

本書可供高等院校微電子、電子、封裝、微機電系統、力學、機械工程、材料等專業的高年級本科生、研究生和教師使用，也可供相關領域的工程技術人員參考。

目錄

第1章三維積體電路概述

1.1積體電路發展的瓶頸

1.1.1互連延遲與數據傳輸頻寬

1.1.2功耗

1.1.3異質晶片的SoC集成

1.2三維積體電路

1.2.1三維集成的優點

1.2.2三維集成的分類

1.2.3三維集成製造技術概述

1.2.4三維集成的套用

1.3三維集成的歷史、現狀及發展前景

1.3.1三維集成的歷史

1.3.2三維集成的現狀

1.3.3發展前景和趨勢

1.4三維集成面臨的挑戰

1.4.1製造技術

1.4.2散熱與熱管理

1.4.3可靠性

1.4.4成品率及成本

1.4.5模型、模擬、設計方法和設計規則

1.4.6測量測試

參考文獻

第2章三維互連製造技術

2.1三維互連製造概述

2.1.1TSV深孔刻蝕

2.1.2深孔側壁絕緣和擴散阻擋層

2.1.3TSV深孔導電填充

2.1.4圓片減薄

2.1.5圓片鍵合

2.2高深寬比深孔刻蝕

2.2.1電漿刻蝕

2.2.2時分復用法

2.2.3低溫刻蝕法

2.2.4磁中性環路放電刻蝕

2.2.5TSV深孔刻蝕

2.2.6雷射刻蝕加工

2.3介質層材料與工藝

2.3.1介質層沉積

2.3.2介質層材料

2.3.3低介電常數介質層

2.4粘附層/擴散阻擋層/種子層材料與工藝

2.4.1擴散阻擋層和種子層的製造方法

2.4.2擴散阻擋層

2.4.3種子層

2.5導電填充與電鍍

2.5.1銅電鍍原理

2.5.2TSV盲孔電鍍

2.5.3TSV通孔電鍍

2.5.4電鍍的理論模型與模擬

2.5.5其他導體材料

參考文獻

第3章鍵合集成技術

3.1鍵合技術概述

3.1.1鍵合基本原理

3.1.2鍵合方法

3.1.3鍵合對象

3.1.4鍵合強度測量

3.2鍵合對準方法

3.2.1紅外對準

3.2.2光學對準

3.2.3倒裝晶片

3.2.4晶片自組裝對準

3.2.5模板對準

3.3金屬鍵合

3.3.1微凸點技術

3.3.2銅熱壓鍵合

3.3.3金屬共晶鍵合

3.4二氧化矽融合鍵合

3.4.1鍵合原理

3.4.2鍵合過程和特點

3.5高分子臨時鍵合

3.5.1臨時鍵合

3.5.2WaferBOND

3.5.3HD3007

3.5.4其他臨時鍵合材料

3.5.5拆鍵合方法

3.6高分子永久鍵合

3.6.1苯並環丁烯(BCB)鍵合

3.6.2聚醯亞胺(PI)鍵合

3.7金屬高分子材料混合鍵合

3.7.1CuBCB混合鍵合

3.7.2銅聚醯亞胺混合鍵合

3.7.3銅錫共晶混合鍵合

3.8化學機械拋光(CMP)

3.8.1化學機械拋光基本原理

3.8.2單晶矽和二氧化矽化學機械拋光

3.8.3銅化學機械拋光

3.8.4高分子材料化學機械拋光

3.9矽圓片減薄

3.9.1矽圓片減薄

3.9.2回刻

參考文獻

第4章三維集成策略

4.1TSV的工藝順序

4.1.1TSV工藝順序的分類及特點

4.1.2Via First工藝

4.1.3Via Middle工藝

4.1.4Via Last工藝

4.1.5基於通孔的三維集成

4.1.6SOI圓片三維集成

4.2鍵合方式的選擇

4.2.1晶片/圓片的選擇

4.2.2晶片方向的選擇

4.2.3鍵合方法的選擇

4.3典型集成方法和策略

4.3.1Via First工藝方法

4.3.2Via Middle工藝方法

4.3.3Via Last工藝方法

4.3.4SOI三維集成的工藝方法

4.3.5通孔電鍍Via Last方案

4.4插入層技術

4.4.1插入層的功能與特點

4.4.2插入層典型結構及製造流程

4.4.3玻璃插入層

4.4.4插入層的套用

4.5三維集成可製造性

4.5.1三維集成的製造

4.5.2三維集成的製造成本

參考文獻

第5章三維集成的電學和熱力學特性

5.1三維互連的電學分析及模型

5.1.1TSV閉式參數模型

5.1.2RLCG集約模型

5.1.3寬頻帶集約模型

5.1.4TSV的插入損耗與噪聲耦合

5.1.5TSV性能的溫度影響

5.1.6電容調控

5.2三維集成的熱學特性

5.2.1三維集成的溫度特性及其影響

5.2.2熱傳導模型

5.2.3有限元方法

5.2.4三維集成的功耗最佳化設計

5.3三維集成的散熱問題

5.3.1熱傳導TSV

5.3.2微流體散熱

5.3.3鍵合層熱導率增強

參考文獻

第6章三維集成的可靠性

6.1三維集成的可靠性問題

6.2殘餘應力

6.2.1殘餘應力的影響

6.2.2TSV殘餘應力

6.2.3矽片減薄殘餘應力

6.2.4鍵合應力

6.3熱應力及熱學可靠性

6.3.1TSV銅柱熱膨脹

6.3.2銅柱熱膨脹對可靠性的影響

6.3.3銅柱熱膨脹對襯底器件電學性能的影響

6.3.4熱膨脹的影響因素

6.3.5退火熱處理

6.3.6溫度衝擊

6.3.7熱膨脹的分析方法

6.4電學可靠性

6.4.1電遷移

6.4.2擴散阻擋層的完整性

6.4.3閾值電壓

6.4.4介質層完整性

6.5三維集成成品率

6.5.1三維集成成品率估計

6.5.2成品率提升

參考文獻

第7章三維集成檢測與測試

7.1電學參數測量

7.1.1電阻測量

7.1.2TSV電容測量

7.2電學可靠性測量

7.2.1TSV及金屬凸點的電遷移

7.2.2擴散阻擋層完整性

7.2.3介質層完整性

7.2.4TSV電鍍缺陷測量

7.3幾何參數測量

7.3.1矽片彎曲測量

7.3.2TSV深度的測量

7.3.3TSV熱膨脹測量

7.4應力測量方法

7.4.1Stoney公式法

7.4.2集成應力感測器

7.4.3拉曼散射光譜

7.4.4納米壓痕

7.4.5X射線衍射

7.4.6同步輻射X射線衍射

7.4.7TSV銅晶粒

參考文獻

第8章三維集成新技術

8.1同軸TSV

8.1.1同軸TSV的等效電路模型

8.1.2電學參數提取

8.1.3同軸TSV傳輸特性

8.1.4同軸TSV的仿真

8.2高分子聚合物介質層TSV

8.2.1BCB介質層TSV製造技術

8.2.2電學及可靠性測試

8.2.3熱應力仿真

8.3空氣介質層

8.3.1熱分解釋放犧牲層

8.3.2刻蝕釋放犧牲層

8.3.3熱應力分析

8.4碳納米管三維互連

8.4.1碳納米管TSV結構及製造方法

8.4.2電學特性

8.5三維光互連

8.5.1三維光互連的概念

8.5.2三維光互連的實現

參考文獻

第9章三維集成的套用

9.1MEMS與感測器

9.1.1圖像感測器

9.1.2MEMS及感測器

9.2存儲器

9.2.1DRAM/SRAM

9.2.2NAND非揮發存儲器

9.3處理器

9.3.1處理器對I/O的需求

9.3.2SRAM+CPU

9.3.3DRAM+CPU

9.4光電集成

9.4.1光電器件集成

9.4.2光互連三維集成

9.5FPGA

9.5.1三維集成FPGA

9.5.2矽插入層FPGA

9.6射頻、微波及高功率

9.6.1射頻收發器前端

9.6.2無源器件

9.6.3SiGe功率放大器

9.6.4ⅢⅤ族化合物

9.7SoC

9.7.1模擬數字集成

9.7.2複雜功能系統

參考文獻