TSV工藝的國產化突圍
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#### 第四十七章：TSV工藝的國產化突圍
臺積電的斷供令，像一把懸在頭頂的達摩克利斯之劍，讓“奇點”項目的空氣瞬間凝固。
在華為東莞基地的會議室裏，氣氛壓抑得讓人喘不過氣。
“長電科技和通富微電的工程師都在路上了。”江知夏指著白板上的TSV（矽通孔）結構圖，“臺積電斷供的是高深寬比的刻蝕工藝。我們的‘奇點’芯片需要50:1的深寬比，也就是孔徑1微米，深度要達到50微米。目前國內設備的極限是30:1，而且側壁粗糙度不達標，容易導致電遷移，影響壽命。”
“50:1……”老張皺著眉，“這不僅是設備精度的問題，還是材料應力的問題。孔打得越深越細，矽片就越容易翹曲。一旦翹曲，光刻就對不準，整批晶圓就廢了。”
“這就是他們卡我們的點。”江知夏目光冷峻，“他們賭我們解決不了超薄晶圓的翹曲問題。”
“那我們就不能按他們的規則玩。”江知夏拿起筆，在TSV的結構上畫了一個圈，“既然直上直下的孔難打，那我們為什麽不打一個‘橄欖形’的孔？”
“橄欖形？”眾人一楞。
“對。”江知夏解釋道，“中間寬，兩頭窄。這種結構在刻蝕時應力分布更均勻，不容易崩塌。而且，我們可以利用‘空心’結構來釋放應力。”
“空心TSV？”老張瞪大了眼睛，“這在理論上可行，但工藝太覆雜了。怎麽控制中間的寬度？怎麽保證兩頭封口？”
“這就需要新的工藝路線。”江知夏說，“我查過最新的文獻，中科院微電子所和甬江實驗室都在研究類似的低應力結構。特別是甬江實驗室萬青團隊，最近剛攻克了‘超平整臨時鍵合與精密減薄技術’，能把晶圓減薄到15微米，而且平整度極高。這正好能解決我們的翹曲問題。”
“甬江實驗室？”張總問，“他們不是做基礎研究的嗎？”
“基礎研究往往是工程突破的先導。”江知夏說，“我建議，立刻聯系甬江實驗室，邀請他們加入‘奇點’項目組。我們要把他們的‘臨時鍵合技術’和我們的‘橄欖形刻蝕工藝’結合起來，走一條全新的路。”
“好！”張總拍板，“我親自去寧波請人！”
三天後，寧波甬江實驗室。
江知夏見到了萬青教授。
“江博士，你的構想很大膽。”萬青看著江知夏帶來的設計圖，“把晶圓減薄到15微米，還要在上面打50微米深的孔，這確實是在挑戰物理極限。但我們的臨時鍵合技術，確實能提供足夠的支撐力。”
“萬教授，”江知夏誠懇地說，“我們不僅需要您的技術，更需要您的智慧。我們需要一種方法，能在減薄的晶圓上，實現低損傷的深孔刻蝕。”
“低損傷……”萬青沈思片刻，“也許我們可以試試‘兩步刻蝕法’。先用高能離子束打出一個淺坑，作為引導；然後再用深反應離子刻蝕（DRIE）順著引導孔往下打。這樣可以減少側壁的損傷。”
“兩步刻蝕……”江知夏眼睛一亮，“好主意！而且，我們可以利用‘原子層沈積’（ALD）在孔壁上先長一層絕緣膜，起到保護作用。”
“對！”萬青也興奮起來，“這樣就能解決電遷移的問題了。”
兩人越聊越投機，仿佛回到了當年的學生時代。
“江博士，”萬青突然說，“其實我們實驗室還有一項 unpublished 的技術，叫‘自對準空心結構制備法’。我們可以先在矽片上長一層犧牲層，刻蝕完後再把犧牲層腐蝕掉，自然就形成了空心結構。”
“自對準空心結構？”江知夏激動地站了起來，“這正是我們需要的！”
“不過，”萬青有些猶豫，“這項技術還不成熟，良率很低。”
“良率可以慢慢提。”江知夏堅定地說，“只要方向是對的，我們就敢投錢、敢投人。萬教授，我們華為願意出資建立一個‘聯合中試線’，專門攻關這項技術。您出技術，我們出設備和產線，成果共享。”
“聯合中試線？”萬青有些動容，“這可是大手筆。”
“非常之時，行非常之事。”江知夏說，“我們要讓中國的TSV工藝，從‘跟跑’變成‘領跑’。”
“好！”萬青伸出手，“為了中國芯，我們幹了！”
接下來的兩個月，是寧波和東莞兩地奔波的兩個月。
江知夏帶領團隊，在甬江實驗室的中試線上，開始了瘋狂的實驗。
“臨時鍵合膠塗布厚度5微米……”
“離子束引導刻蝕能量50keV……”
“DRIE刻蝕時間30分鐘……”
“犧牲層腐蝕時間2小時……”
每一次實驗，都是一次賭博。
第一次流片，孔壁粗糙，良率只有10%。
第二次流片，空心結構坍塌，整批報廢。
第三次流片，終於，那塊薄如蟬翼的晶圓從機器裏出來了。
“掃描電鏡（SEM）檢測結果出來了！”質檢員興奮地喊道，“孔徑1.2微米，深度52微米，深寬比43:1！而且，側壁光滑，空心結構完整！”
“43:1！”江知夏激動地握緊了拳頭，“雖然還沒到50:1，但這已經是國內最高水平了！”
“而且，”萬青補充道，“我們測試了熱應力，這種空心結構能有效釋放90%的熱應力。芯片在高溫下的可靠性，比實心TSV還要好！”
“太好了！”老張在一旁歡呼，“這下臺積電也沒什麽了不起的了！”
“別高興太早。”江知夏冷靜地說，“43:1還不夠。我們要繼續優化工藝，把深寬比做到60:1，甚至100:1。而且，我們要把這套工藝固化下來，寫成標準作業程序（SOP），推廣到長電科技和通富微電的產線上去。”
“推廣？”老張問，“不自己留著用？”
“不。”江知夏搖了搖頭，“我們要讓中國的封測產業整體升級。只有大家都強了，我們才能真正擺脫對臺積電的依賴。”
“知夏，”萬青看著江知夏，“你這格局，比我這個老頭子還大。”
“萬教授，”江知夏笑了，“芯片不是一個人的戰鬥，是一個國家的戰鬥。”
就在這時，江知夏的手機響了。
是張總。
“知夏，好消息！”張總的聲音裏透著喜悅，“剛剛接到通知，國家大基金三期決定，向甬江實驗室和華為的聯合項目註資50億，專門用於先進封裝技術的研發和量產。”
“50億？”江知夏楞了一下，“這麽多？”
“對。”張總說，“國家已經下定決心，要攻克先進封裝這個‘卡脖子’環節。你們的‘空心TSV’技術，被視為破局的關鍵。”
“太好了！”江知夏激動地說，“有了這筆錢，我們就能建一條世界級的中試線了。”
“不僅如此，”張總補充道，“長電科技和通富微電已經表態，願意配合我們進行工藝驗證。一旦你們的工藝成熟，他們就會立刻導入量產。”
“好！”江知夏目光堅定，“那我們就要加快速度。三個月內，必須實現量產！”
掛斷電話，江知夏看著窗外。
寧波的雨，淅淅瀝瀝地下著。
他想起了四年前，那個在實驗室裏為了一個數據熬夜的本科生。
那時的他，從未想過自己有一天能站在技術的最前沿，帶領一個團隊，攻克世界級的難題。
而現在，他做到了。
“萬教授，”江知夏轉過身，“走吧，我們去車間。今晚還要做一組實驗。”
“好！”萬青笑了，“為了中國芯，今晚不睡了！”
風起寧波，芯動未來。
江知夏的征途，是星辰大海。
而他，正一步一個腳印，堅定地走下去。
（本章完）
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#### 第四十七章：TSV工藝的國產化突圍
臺積電的斷供令，像一把懸在頭頂的達摩克利斯之劍，讓“奇點”項目的空氣瞬間凝固。
在華為東莞基地的會議室裏，氣氛壓抑得讓人喘不過氣。
“長電科技和通富微電的工程師都在路上了。”江知夏指著白板上的TSV（矽通孔）結構圖，“臺積電斷供的是高深寬比的刻蝕工藝。我們的‘奇點’芯片需要50:1的深寬比，也就是孔徑1微米，深度要達到50微米。目前國內設備的極限是30:1，而且側壁粗糙度不達標，容易導致電遷移，影響壽命。”
“50:1……”老張皺著眉，“這不僅是設備精度的問題，還是材料應力的問題。孔打得越深越細，矽片就越容易翹曲。一旦翹曲，光刻就對不準，整批晶圓就廢了。”
“這就是他們卡我們的點。”江知夏目光冷峻，“他們賭我們解決不了超薄晶圓的翹曲問題。”
“那我們就不能按他們的規則玩。”江知夏拿起筆，在TSV的結構上畫了一個圈，“既然直上直下的孔難打，那我們為什麽不打一個‘橄欖形’的孔？”
“橄欖形？”眾人一楞。
“對。”江知夏解釋道，“中間寬，兩頭窄。這種結構在刻蝕時應力分布更均勻，不容易崩塌。而且，我們可以利用‘空心’結構來釋放應力。”
“空心TSV？”老張瞪大了眼睛，“這在理論上可行，但工藝太覆雜了。怎麽控制中間的寬度？怎麽保證兩頭封口？”
“這就需要新的工藝路線。”江知夏說，“我查過最新的文獻，中科院微電子所和甬江實驗室都在研究類似的低應力結構。特別是甬江實驗室萬青團隊，最近剛攻克了‘超平整臨時鍵合與精密減薄技術’，能把晶圓減薄到15微米，而且平整度極高。這正好能解決我們的翹曲問題。”
“甬江實驗室？”張總問，“他們不是做基礎研究的嗎？”
“基礎研究往往是工程突破的先導。”江知夏說，“我建議，立刻聯系甬江實驗室，邀請他們加入‘奇點’項目組。我們要把他們的‘臨時鍵合技術’和我們的‘橄欖形刻蝕工藝’結合起來，走一條全新的路。”
“好！”張總拍板，“我親自去寧波請人！”
三天後，寧波甬江實驗室。
江知夏見到了萬青教授。
“江博士，你的構想很大膽。”萬青看著江知夏帶來的設計圖，“把晶圓減薄到15微米，還要在上面打50微米深的孔，這確實是在挑戰物理極限。但我們的臨時鍵合技術，確實能提供足夠的支撐力。”
“萬教授，”江知夏誠懇地說，“我們不僅需要您的技術，更需要您的智慧。我們需要一種方法，能在減薄的晶圓上，實現低損傷的深孔刻蝕。”
“低損傷……”萬青沈思片刻，“也許我們可以試試‘兩步刻蝕法’。先用高能離子束打出一個淺坑，作為引導；然後再用深反應離子刻蝕（DRIE）順著引導孔往下打。這樣可以減少側壁的損傷。”
“兩步刻蝕……”江知夏眼睛一亮，“好主意！而且，我們可以利用‘原子層沈積’（ALD）在孔壁上先長一層絕緣膜，起到保護作用。”
“對！”萬青也興奮起來，“這樣就能解決電遷移的問題了。”
兩人越聊越投機，仿佛回到了當年的學生時代。
“江博士，”萬青突然說，“其實我們實驗室還有一項 unpublished 的技術，叫‘自對準空心結構制備法’。我們可以先在矽片上長一層犧牲層，刻蝕完後再把犧牲層腐蝕掉，自然就形成了空心結構。”
“自對準空心結構？”江知夏激動地站了起來，“這正是我們需要的！”
“不過，”萬青有些猶豫，“這項技術還不成熟，良率很低。”
“良率可以慢慢提。”江知夏堅定地說，“只要方向是對的，我們就敢投錢、敢投人。萬教授，我們華為願意出資建立一個‘聯合中試線’，專門攻關這項技術。您出技術，我們出設備和產線，成果共享。”
“聯合中試線？”萬青有些動容，“這可是大手筆。”
“非常之時，行非常之事。”江知夏說，“我們要讓中國的TSV工藝，從‘跟跑’變成‘領跑’。”
“好！”萬青伸出手，“為了中國芯，我們幹了！”
接下來的兩個月，是寧波和東莞兩地奔波的兩個月。
江知夏帶領團隊，在甬江實驗室的中試線上，開始了瘋狂的實驗。
“臨時鍵合膠塗布厚度5微米……”
“離子束引導刻蝕能量50keV……”
“DRIE刻蝕時間30分鐘……”
“犧牲層腐蝕時間2小時……”
每一次實驗，都是一次賭博。
第一次流片，孔壁粗糙，良率只有10%。
第二次流片，空心結構坍塌，整批報廢。
第三次流片，終於，那塊薄如蟬翼的晶圓從機器裏出來了。
“掃描電鏡（SEM）檢測結果出來了！”質檢員興奮地喊道，“孔徑1.2微米，深度52微米，深寬比43:1！而且，側壁光滑，空心結構完整！”
“43:1！”江知夏激動地握緊了拳頭，“雖然還沒到50:1，但這已經是國內最高水平了！”
“而且，”萬青補充道，“我們測試了熱應力，這種空心結構能有效釋放90%的熱應力。芯片在高溫下的可靠性，比實心TSV還要好！”
“太好了！”老張在一旁歡呼，“這下臺積電也沒什麽了不起的了！”
“別高興太早。”江知夏冷靜地說，“43:1還不夠。我們要繼續優化工藝，把深寬比做到60:1，甚至100:1。而且，我們要把這套工藝固化下來，寫成標準作業程序（SOP），推廣到長電科技和通富微電的產線上去。”
“推廣？”老張問，“不自己留著用？”
“不。”江知夏搖了搖頭，“我們要讓中國的封測產業整體升級。只有大家都強了，我們才能真正擺脫對臺積電的依賴。”
“知夏，”萬青看著江知夏，“你這格局，比我這個老頭子還大。”
“萬教授，”江知夏笑了，“芯片不是一個人的戰鬥，是一個國家的戰鬥。”
就在這時，江知夏的手機響了。
是張總。
“知夏，好消息！”張總的聲音裏透著喜悅，“剛剛接到通知，國家大基金三期決定，向甬江實驗室和華為的聯合項目註資50億，專門用於先進封裝技術的研發和量產。”
“50億？”江知夏楞了一下，“這麽多？”
“對。”張總說，“國家已經下定決心，要攻克先進封裝這個‘卡脖子’環節。你們的‘空心TSV’技術，被視為破局的關鍵。”
“太好了！”江知夏激動地說，“有了這筆錢，我們就能建一條世界級的中試線了。”
“不僅如此，”張總補充道，“長電科技和通富微電已經表態，願意配合我們進行工藝驗證。一旦你們的工藝成熟，他們就會立刻導入量產。”
“好！”江知夏目光堅定，“那我們就要加快速度。三個月內，必須實現量產！”
掛斷電話，江知夏看著窗外。
寧波的雨，淅淅瀝瀝地下著。
他想起了四年前，那個在實驗室裏為了一個數據熬夜的本科生。
那時的他，從未想過自己有一天能站在技術的最前沿，帶領一個團隊，攻克世界級的難題。
而現在，他做到了。
“萬教授，”江知夏轉過身，“走吧，我們去車間。今晚還要做一組實驗。”
“好！”萬青笑了，“為了中國芯，今晚不睡了！”
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