一直以来，尽管穿透芯片的接触孔应用的范围并不非常广泛，但研究人员还是花了很大精力研制其制作工艺。近年来的研究发现穿透硅接触孔可以应用于MEMS封装和IC的三维集成。超先进电子技术联盟（ASET, 东京)的研究员已经开发的穿透硅接触孔技术已经应用于商用相机-电话这样便携产品中。他们在最新的IMAPS上公布了他们的研究成果。
过去穿透硅接触孔技术的应用包括了RF领域。在几年前，穿透硅接触孔技术使RF管芯元件能够面朝上放置进行粘片，这样做有很多好处。随着MEMS应用范围的不断扩大，MEMS器件变得价格更低，或者可靠性更高，甚至两者兼而有之。这样，可先在不同硅片上加工MEMS器件和它的控制电路部分，最后通过穿透硅接触孔技术将它们键合到一起。在许多情况下，最佳选择就是在微加工器件完成之后继续制作通孔接触孔。
另外还有一些应用需要通过穿透硅接触孔将一个超薄的管芯和一个大一些的管芯键合在一起，这样做的主要目的是通过引入超薄管芯减小封装的体积。
最近的热点集中在IC的3D集成上，并且促使了穿透硅互连研究人员的增多。除了可以提高互连密度之外，穿透硅接触孔还可以通过减小整个引线的长度来降低功率损耗，同时接触孔也为管芯发出的焦耳热提供了散热通道。在这个领域中，大部分的研究人员使用铜通孔，并且使用铜-锡中间层工艺作为与硅片之间的连接层，在铜通孔上完成主要的工作，直接进行铜-铜键合。
ASET小组开发出基于电镀铜的穿透硅工艺可以制作出面积为10um2、深为70um的通孔。通孔侧壁的绝缘层厚约200nm。他们声称孔的节距已经可以达到20祄。这项工艺需要使用超薄的硅片，所使用的超薄硅片需要使用玻璃辅助硅片和UV-固化胶加工得到。
硅片的背面有一层氮化硅钝化保护层。在硅片正面，在通孔的顶部形成5祄高的铜凸点，之上另有1.5祄厚的一层锡。锡厚度的选择是为了保证提供足够量的锡，在键合之后可以形成良好的Cu3Sn中间连接层。
为了更好的完成硅片键合，还会使用树脂粘结胶，但其用量必须足够小，保证在整个工艺流程中凸点是干燥的，但也要足够多以保证消除气泡区域。尽管键合的硅片都是硅材料，但其间加入树脂还会引起较大的热失配，但这个问题已经被成功解决。
在通孔连接的导通链上进行的环振测试表明，这些穿透硅互连的高频特性非常好，可以用于信号频率高达几个GHz的高速IC互连。
该项技术可以用在商业的相机电话产品的电荷藕合器件（CCD）中。不像传统的产品中把信号处理电路紧邻像素感应器放置，或者将已合成的CCD信号传送到附近的电路，穿透硅接触孔用来把未调制的感应信号发送到在另一个管芯上的信号处理电路。这样的话，由于减少了信号传输时间，可以提高每个像素感应器的填充系数。由于未调制的信号没有经过长途传播或者合成，所以这种传输使得图像信号更容易精确地表现出感应器所接受的信息。
在美国，国防先进技术研究计划署（DARPA）已经计划制造这种类型的传感器。垂直集成传感器阵列（VISA）计划对像素尺寸、动态范围和帧频都提出了明确的要求，这些要求必须通过垂直集成技术才能达到。将ASET开发的通孔技术应用于相机电话，电路复杂程度和封装体积的降低证明了这种方法足以满足这类要求。
无论穿透硅技术是否可以用于3D IC集成，该项技术对于商用电子产品和军用电子产品以及其他应用来说都是非常实用的技术。ASET开发的工艺和将这项工艺的后续应用已经在目前投放到市场的商用相机电话中得到了证明。
来源:半导体国际 作者:John Baliga, Semiconductor International特约编辑 时间:2005/5/14 0:00:00
