3D晶片整合的關鍵技術「矽穿孔」(TSV) 有了新的突破，《Microsystems & Nanoengineering》期刊日前發布一項研究，揭示一種新型「雙面PI-Ni」TSV製程。此技術透過創新的雙面加工流程，巧妙地將「化學機械研磨」(CMP) 步驟移至TSV金屬化「之前」完成，並導入聚醯亞胺(PI)與鎳(Ni)機能層，從根本上解決了傳統製程中長期存在的銅 (Cu) 汙染及高漏電流難題。
傳統TSV製程是在填充銅導體後，才從晶圓背面進行CMP研磨以暴露銅柱。然而，此步驟極易造成銅離子擴散至矽基板，導致效能下降與可靠性隱憂。
新技術則採用「通孔」(Through-holes) 結構，並以PI材料（一種低介電常數聚合物）從雙面完整包覆孔壁與基板。且在填充任何金屬前，先完成CMP步驟。由於此時矽基板完全未接觸銅，因此徹底根除了汙染源。
接著以「無電鍍」方式沉積一層連續的鎳(Ni)層，使其同時充當阻障層與晶種層。最後能「一次性」同步完成TSV銅導體與雙面重佈線層(RDLs)的電鍍，大幅簡化整體製造流程。
實驗證實，這種新型的PI-Ni TSV結構展現了卓越的電氣性能與可靠性。由於PI材料的低介電(low-k)特性，有效降低了寄生電容；而無汙染的製程更帶來了超低的漏電流。此項創新為AI、高效能運算 (HPC) 及MEMS等異質整合應用，提供了一種更高效、更可靠且更具成本效益的垂直互連解決方案。
