《薄荷热恋》沐知春

47、TSV工艺的国产化突围 ###

　　#### 第四十七章：TSV工艺的国产化突围
　　台积电的断供令，像一把悬在头顶的达摩克利斯之剑，让“奇点”项目的空气瞬间凝固。
　　在华为东莞基地的会议室里，气氛压抑得让人喘不过气。
　　“长电科技和通富微电的工程师都在路上了。”江知夏指着白板上的TSV（硅通孔）结构图，“台积电断供的是高深宽比的刻蚀工艺。我们的‘奇点’芯片需要50:1的深宽比，也就是孔径1微米，深度要达到50微米。目前国内设备的极限是30:1，而且侧壁粗糙度不达标，容易导致电迁移，影响寿命。”
　　“50:1……”老张皱着眉，“这不仅是设备精度的问题，还是材料应力的问题。孔打得越深越细，硅片就越容易翘曲。一旦翘曲，光刻就对不准，整批晶圆就废了。”
　　“这就是他们卡我们的点。”江知夏目光冷峻，“他们赌我们解决不了超薄晶圆的翘曲问题。”
　　“那我们就不能按他们的规则玩。”江知夏拿起笔，在TSV的结构上画了一个圈，“既然直上直下的孔难打，那我们为什么不打一个‘橄榄形’的孔？”
　　“橄榄形？”众人一愣。
　　“对。”江知夏解释道，“中间宽，两头窄。这种结构在刻蚀时应力分布更均匀，不容易崩塌。而且，我们可以利用‘空心’结构来释放应力。”
　　“空心TSV？”老张瞪大了眼睛，“这在理论上可行，但工艺太复杂了。怎么控制中间的宽度？怎么保证两头封口？”
　　“这就需要新的工艺路线。”江知夏说，“我查过最新的文献，中科院微电子所和甬江实验室都在研究类似的低应力结构。特别是甬江实验室万青团队，最近刚攻克了‘超平整临时键合与精密减薄技术’，能把晶圆减薄到15微米，而且平整度极高。这正好能解决我们的翘曲问题。”
　　“甬江实验室？”张总问，“他们不是做基础研究的吗？”
　　“基础研究往往是工程突破的先导。”江知夏说，“我建议，立刻联系甬江实验室，邀请他们加入‘奇点’项目组。我们要把他们的‘临时键合技术’和我们的‘橄榄形刻蚀工艺’结合起来，走一条全新的路。”
　　“好！”张总拍板，“我亲自去宁波请人！”
　　三天后，宁波甬江实验室。
　　江知夏见到了万青教授。
　　“江博士，你的构想很大胆。”万青看着江知夏带来的设计图，“把晶圆减薄到15微米，还要在上面打50微米深的孔，这确实是在挑战物理极限。但我们的临时键合技术，确实能提供足够的支撑力。”
　　“万教授，”江知夏诚恳地说，“我们不仅需要您的技术，更需要您的智慧。我们需要一种方法，能在减薄的晶圆上，实现低损伤的深孔刻蚀。”
　　“低损伤……”万青沉思片刻，“也许我们可以试试‘两步刻蚀法’。先用高能离子束打出一个浅坑，作为引导；然后再用深反应离子刻蚀（DRIE）顺着引导孔往下打。这样可以减少侧壁的损伤。”
　　“两步刻蚀……”江知夏眼睛一亮，“好主意！而且，我们可以利用‘原子层沉积’（ALD）在孔壁上先长一层绝缘膜，起到保护作用。”
　　“对！”万青也兴奋起来，“这样就能解决电迁移的问题了。”
　　两人越聊越投机，仿佛回到了当年的学生时代。
　　“江博士，”万青突然说，“其实我们实验室还有一项 unpublished 的技术，叫‘自对准空心结构制备法’。我们可以先在硅片上长一层牺牲层，刻蚀完后再把牺牲层腐蚀掉，自然就形成了空心结构。”
　　“自对准空心结构？”江知夏激动地站了起来，“这正是我们需要的！”
　　“不过，”万青有些犹豫，“这项技术还不成熟，良率很低。”
　　“良率可以慢慢提。”江知夏坚定地说，“只要方向是对的，我们就敢投钱、敢投人。万教授，我们华为愿意出资建立一个‘联合中试线’，专门攻关这项技术。您出技术，我们出设备和产线，成果共享。”
　　“联合中试线？”万青有些动容，“这可是大手笔。”
　　“非常之时，行非常之事。”江知夏说，“我们要让中国的TSV工艺，从‘跟跑’变成‘领跑’。”
　　“好！”万青伸出手，“为了中国芯，我们干了！”
　　接下来的两个月，是宁波和东莞两地奔波的两个月。
　　江知夏带领团队，在甬江实验室的中试线上，开始了疯狂的实验。
　　“临时键合胶涂布厚度5微米……”
　　“离子束引导刻蚀能量50keV……”
　　“DRIE刻蚀时间30分钟……”
　　“牺牲层腐蚀时间2小时……”
　　每一次实验，都是一次赌博。
　　第一次流片，孔壁粗糙，良率只有10%。
　　第二次流片，空心结构坍塌，整批报废。
　　第三次流片，终于，那块薄如蝉翼的晶圆从机器里出来了。
　　“扫描电镜（SEM）检测结果出来了！”质检员兴奋地喊道，“孔径1.2微米，深度52微米，深宽比43:1！而且，侧壁光滑，空心结构完整！”
　　“43:1！”江知夏激动地握紧了拳头，“虽然还没到50:1，但这已经是国内最高水平了！”
　　“而且，”万青补充道，“我们测试了热应力，这种空心结构能有效释放90%的热应力。芯片在高温下的可靠性，比实心TSV还要好！”
　　“太好了！”老张在一旁欢呼，“这下台积电也没什么了不起的了！”
　　“别高兴太早。”江知夏冷静地说，“43:1还不够。我们要继续优化工艺，把深宽比做到60:1，甚至100:1。而且，我们要把这套工艺固化下来，写成标准作业程序（SOP），推广到长电科技和通富微电的产线上去。”
　　“推广？”老张问，“不自己留着用？”
　　“不。”江知夏摇了摇头，“我们要让中国的封测产业整体升级。只有大家都强了，我们才能真正摆脱对台积电的依赖。”
　　“知夏，”万青看着江知夏，“你这格局，比我这个老头子还大。”
　　“万教授，”江知夏笑了，“芯片不是一个人的战斗，是一个国家的战斗。”
　　就在这时，江知夏的手机响了。
　　是张总。
　　“知夏，好消息！”张总的声音里透着喜悦，“刚刚接到通知，国家大基金三期决定，向甬江实验室和华为的联合项目注资50亿，专门用于先进封装技术的研发和量产。”
　　“50亿？”江知夏愣了一下，“这么多？”
　　“对。”张总说，“国家已经下定决心，要攻克先进封装这个‘卡脖子’环节。你们的‘空心TSV’技术，被视为破局的关键。”
　　“太好了！”江知夏激动地说，“有了这笔钱，我们就能建一条世界级的中试线了。”
　　“不仅如此，”张总补充道，“长电科技和通富微电已经表态，愿意配合我们进行工艺验证。一旦你们的工艺成熟，他们就会立刻导入量产。”
　　“好！”江知夏目光坚定，“那我们就要加快速度。三个月内，必须实现量产！”
　　挂断电话，江知夏看着窗外。
　　宁波的雨，淅淅沥沥地下着。
　　他想起了四年前，那个在实验室里为了一个数据熬夜的本科生。
　　那时的他，从未想过自己有一天能站在技术的最前沿，带领一个团队，攻克世界级的难题。
　　而现在，他做到了。
　　“万教授，”江知夏转过身，“走吧，我们去车间。今晚还要做一组实验。”
　　“好！”万青笑了，“为了中国芯，今晚不睡了！”
　　风起宁波，芯动未来。
　　江知夏的征途，是星辰大海。
　　而他，正一步一个脚印，坚定地走下去。
　　（本章完）