3D晶片整合的关键技术「矽穿孔」(TSV) 有了新的突破，《Microsystems & Nanoengineering》期刊日前发布一项研究，揭示一种新型「双面PI-Ni」TSV制程。此技术透过创新的双面加工流程，巧妙地将「化学机械研磨」(CMP) 步骤移至TSV金属化「之前」完成，并导入聚??亚涞(PI)与镍(Ni)机能层，从根本上解决了传统制程中长期存在的铜 (Cu) 污染及高漏电流难题。

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传统TSV制程是在填充铜导体後，才从晶圆背面进行CMP研磨以暴露铜柱。然而，此步骤极易造成铜离子扩散至矽基板，导致效能下降与可靠性隐??。

新技术则采用「通孔」(Through-holes) 结构，并以PI材料（一种低介电常数聚合物）从双面完整包覆孔壁与基板。且在填充任何金属前，先完成CMP步骤。由於此时矽基板完全未接触铜，因此彻底根除了污染源。

接着以「无电镀」方式沉积一层连续的镍(Ni)层，使其同时充当阻障层与晶种层。最後能「一次性」同步完成TSV铜导体与双面重布线层(RDLs)的电镀，大幅简化整体制造流程。

实验证实，这种新型的PI-Ni TSV结构展现了卓越的电气性能与可靠性。由於PI材料的低介电(low-k)特性，有效降低了寄生电容；而无污染的制程更带来了超低的漏电流。此项创新为AI、高效能运算 (HPC) 及MEMS等异质整合应用，提供了一种更高效、更可靠且更具成本效益的垂直互连解决方案。