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研究生: 黃國城
Huang, Kuo-Cheng
論文名稱: 高深寬比矽穿孔檢測技術研究
The Study of high aspect ratio TSV metrology
指導教授: 劉容生
Liu, Yung-Sheng
顧逸霞
Ku, Yi-Sha
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電機資訊學院 - 光電工程研究所
Institute of Photonics Technologies
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 矽穿孔反射儀離散傅立葉轉換
外文關鍵詞: TSV, spectroscopic reflectometry, DFT
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  • 3D IC矽穿孔(Through Silicon Via, TSV)封裝技術是被看好為下一世代的封裝主流,有別於傳統的平面封裝方式,3D IC是將導線經由矽穿孔(TSV)直接穿過晶片與下層接點導通,使得原本在平面封裝必須要走的路徑,改成立體堆疊的封裝方式,便可以從垂直方向較短的路徑做傳輸,以提升晶片效能並降低晶片功率損耗。
    TSV為3D IC技術的關鍵製程,並且其幾何參數為檢測的重點,由於光學式檢測有非破壞、且易於與其他系統整合的優點,在本論文中我們使用架構簡單、成本低的光譜式反射儀(spectroscopic reflectometry),針對小孔徑、高密度的TSV陣列做深度檢測研究,開發了反射儀除了量測膜厚的另一項應用。
    從實驗量到的反射光譜訊號,我們利用濾波器分離出訊號的高頻分量以及低頻分量,從低頻分量我們可以從理論反射光譜擬合出氧化層遮罩的厚度,從高頻分量我們使用快速離散傅立葉轉換演算法(FFT),解出TSV的深度;這裡我們避開了運算量大的嚴格耦合波理論RCWA以及有限時域差分法FDTD,從側向干涉理論(lateral interference)以及薄膜理論(thin-film theory)建立我們的理論模型計算模擬反射光譜,從反射光譜我們可以進一步獲得準確的TSV幾何參數。
    除了深度檢測,我們也提出橢球模型(Oblate spheroid model)描述TSV的底部形貌,從CCD的距離解析能力以及入射光的有效反射面積,我們可以得到橢球的短軸,以一個扁橢球將TSV的底部形貌描述出來。


    摘要 I 誌謝 Ⅱ 目錄 Ⅲ 第一章 緒論 1 1-1 3D IC簡介 1 1-2 研究動機與目的 4 第二章 文獻回顧 6 2-1 干涉儀應用在蝕刻深度檢測 6 2-2 橢偏儀應用在蝕刻深度檢測 11 2-3 傅立葉紅外反射儀(FTIR)應用在蝕刻深度檢測 14 第三章 理論背景與模擬 18 3-1 理論背景 18 3-2 理論模擬 29 3-3 光譜式反射儀設備簡介 59 3-4 模擬及分析軟體簡介 62 第四章 量測結果及討論 63 4-1 圓孔TSV結構量測結果(週期10um-深寬比13-直徑5um圓孔) 64 4-2 方孔TSV結構量測結果(週期10um-深寬比8-邊長5um方孔) 69 4-3 橢球模型 (Oblate spheroid model) 76 第五章 結論與建議 79 參考文獻 81 附錄 83

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