TSV (Through-Silicon Via) 공정은 반도체 제조 공정 중 하나로, 3차원적인 칩 스택 구조를 형성하기 위해 사용됩니다. 이제 TSV 공정에 대해 간단히 확인해보겠습니다
TSV는 반도체 칩 내부에 수직으로 구성된 작은 구멍이며, 전자 신호나 전원 신호를 칩의 다른 층 사이를 전달하는 역할을 합니다. 이를 통해 다양한 기능을 가진 칩들을 3차원 구조로 쌓아 올릴 수 있습니다. TSV는 다양한 분야에서 적용되며, 주로 시스템 패키징, 메모리, 로직, MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.
TSV 공정 단계
- Substrate 준비
칩의 기본 기판으로 사용되는 웨이퍼(Substrate)를 선택하고, 필요한 소재를 코팅합니다.
- Trench 형성
웨이퍼의 특정 영역에 TSV를 형성하기 위해 트렌치(구멍)을 형성합니다. 이는 광학 리소그래피 또는 이온 빔 기술 등의 방법으로 이루어질 수 있습니다.
- 절연 층 형성
TSV 주위에는 전기적으로 절연되어야 합니다. 따라서 절연 층을 형성하여 TSV를 감싸고 전기적 절연을 제공합니다. 주로 절연 층으로는 산화 알루미늄(Al2O3) 등의 절연체가 사용됩니다.
- 메탈 필링
TSV 구멍을 채우기 위해 전도성 메탈 (예: 구리)을 적층시킵니다. 메탈 필링은 TSV의 전기적인 연결을 제공하며, 전류 및 신호 전달에 필요한 연결성을 확보합니다.
- 평탄화
메탈 필링 후, 칩 표면을 평탄하게 만들기 위해 CMP (Chemical Mechanical Planarization) 공정을 수행합니다. 이는 칩의 표면을 균일하게 만들어 다음 단계의 공정을 원활하게 진행할 수 있도록 합니다.
- 후속 공정
TSV를 통해 형성된 다층 칩 구조는 추가적인 반도체 공정을 통해 완성됩니다. 이 과정에는 회로 패턴화, 금속 층 적층, 마스킹, 백연, 디자인 룰 검사 등이 포함될 수 있습니다.
TSV 공정을 통해 3차원 칩 구조를 형성하면 칩의 용량 증가, 전력 소비 감소, 높은 전송 속도 및 성능 향상 등의 이점을 얻을 수 있습니다. 또한, 작은 공간에 다양한 기능을 통합하는 데 유리하며, 칩의 크기와 성능을 향상시킬 수 있습니다.