垂直孔• 特点 ◦ 形状规整：孔壁与晶圆表面呈90度垂直，上下孔径保持一致，这种规则形状使得在布局时可实现紧密排列。这种结构能极大提升芯片集成度，让更多电子元件在有限空间内协同工作，显著增强芯片性能。

◦ 精度可控：依托先进的刻蚀技术，如深反应离子刻蚀（DRIE），垂直孔的直径、深度等尺寸精度可精确控制在纳米量级，为实现复杂电路的微小尺寸和高精度要求提供有力保障。 ◦ 填充挑战：当进行深孔填充时，由于孔壁垂直，填充材料在重力和表面张力作用下，容易在孔口附近堆积，导致“闭孔”现象，使填充材料难以完全均匀地填充到孔底部。如在100微米深的垂直孔中进行金属铜填充，常规电镀工艺下，孔底部填充率不足80%，影响填充质量，进而影响电气连接的稳定性。• 应用领域 ◦ 3D集成：在3D封装和TSV技术中，垂直孔是实现不同芯片层之间电气连接的关键桥梁。例如在堆叠式存储芯片中，通过垂直孔将多个存储芯片层垂直连接，实现高速数据传输，相比传统2D封装，数据传输速率提升5倍以上，大幅提高存储芯片的性能和容量。

◦ 晶体管制造：在先进的晶体管结构中，垂直孔可作为源极、漏极或栅极的连接通道。 ◦ 传感器制造：在MEMS传感器中，垂直孔可用于实现传感器元件与外部电路的连接。如加速度传感器，垂直孔将感应元件与信号处理电路相连，快速传输感应信号；也可作为气体、液体等物质的传输通道，像气体传感器，通过垂直孔让外界气体快速进入感应区域，实现对特定气体成分的快速检测。

锥孔• 特点 ◦ 填充优势：上大下小的锥形结构，使填充材料在重力和自身流动性作用下，更容易进入孔内。在深孔填充时，可有效避免“闭孔”问题。例如在50微米深的锥孔中进行绝缘材料填充，采用旋涂工艺，填充率可达98%以上，确保填充的成功率和均匀性，保障后续工艺的顺利进行。

◦ 工艺宽容度高：在刻蚀过程中，相比垂直孔对工艺参数波动的高敏感性，锥孔对工艺参数的波动有一定的宽容度。更容易控制孔的形状和尺寸，降低了工艺难度，提高生产效率和良品率。 ◦ 密度受限：由于锥形结构，在相同的芯片面积上，锥孔的可布局数量相对垂直孔较少。以相同面积的芯片区域计算，锥孔的布局数量约为垂直孔的70% - 80%，一定程度上限制了芯片的集成密度，在追求超高集成度的芯片设计中存在一定局限性。• 应用领域 ◦ 金属互连：在半导体互连工艺中，锥孔常用于金属布线的连接孔。由于其填充优势，有利于金属材料如铜、铝等的填充，确保互连的可靠性和导电性。以铜互连工艺为例，锥孔结构可使铜的填充电阻降低20%左右，提高电路的性能和稳定性，减少信号传输延迟。

◦ 封装工艺：在晶圆级封装和系统级封装中，锥孔可作为芯片与封装基板之间的连接通道。其锥形结构不仅能提供更好的机械稳定性，还能增强电气连接性能。 ◦ 功率器件制造：在功率半导体器件中，锥孔可用于形成特殊的结构，如超级结。通过锥孔构建的超级结结构，有助于优化器件的电场分布，提高器件的耐压和导通性能。

来源于光刻技术与光刻机，作者婧晚画安颐

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