Through-Silicon-Via-Technologie (TSV)
TSV-Technologie als entscheidendes Unterscheidungsmerkmal für Miniaturisierung und hohe Leistung in der fortschrittlichen Sensorfertigung
Aufbauend auf jahrzehntelanger Erfahrung mit Mixed-Signal-CMOS-Technologien auf 180 nm- und 350 nm-Plattformen hat ams OSRAM die TSV (Through Silicon Via)-Technologie der nächsten Generation in unserer Produktionsstätte in Premstätten, Österreich, als integralen Bestandteil des 180 nm-Fertigungsablaufs eingeführt.
Dank bewährter TSV-Last-Verfahren und fundiertem Know-how im Bereich der optischen Sensorik wurde die TSV-Plattform auf den 180-nm-Knoten weiterentwickelt und ermöglicht nun noch kleinere Bauelemente, eine überragende elektrische Leistung sowie die nahtlose Integration mit hochwertigen Interferenzfiltern. Diese in ihrer Art einzigartige Konfiguration schafft eine solide Grundlage für leistungsstarke, miniaturisierte Optik- und Sensorprodukte und stärkt Europas Kompetenz in der hochspezialisierten Halbleiterfertigung.
ams OSRAM hat nun eine neue TSV-Technologie entwickelt, die mit dem 180 nm-CMOS-Knoten und der integrierten Interferenzfiltertechnologie kompatibel ist.
Dies ermöglicht:
- Eine verbesserte Chipgröße durch eine deutliche Verringerung der Chipfläche, was eine höhere Funktionsdichte bei mehr Chips pro Wafer ermöglicht
- Verbesserte elektrische Leistung
- Eine bessere Ökobilanz durch geringeren Material- und Energieverbrauch
- Unterstützung der weiteren Miniaturisierung, wodurch optische Produkte der nächsten Generation ermöglicht werden
Eine beispielhafte TSV-Chipstruktur ist in der Abbildung rechts dargestellt.
Through-Silicon-Via-Technologie: Was macht TSV zum Rückgrat der Sensorintegration der nächsten Generation?
Through-Silicon-Vias (TSVs) sind vertikale elektrische Verbindungen, die direkt durch das Siliziumsubstrat verlaufen. Diese Architektur verkürzt die Signalwege und reduziert parasitäre Effekte erheblich, was zu geringstem Rauschen, geringerem Stromverbrauch und verbessertem thermischen Verhalten führt.
Die TSV-Technologie ist bereits heute ein entscheidender Faktor für eine Vielzahl von Produkten und Märkten:
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Industrie- und Unterhaltungselektronik: Spektral-, UV- und Farbsensoren nutzen den kompakten Formfaktor und die hervorragenden elektrischen Eigenschaften von TSVs.
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Medizinische Bildgebung: Detektoren für die Computertomographie nutzen die TSV-Technologie für eine ultraschnelle und rauscharme Signalübertragung.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verpackungsverfahren wie Drahtbonden oder Flip-Chip erzielen TSV-basierte Bauelemente eine um 30–70 % kleinere Grundfläche, eine überlegene elektrische Leistung und geringere elektromagnetische Störungen. Der „TSV-last“-Ansatz von ams OSRAM nutzt bewährte CMOS-Prozessschritte und verzichtet gleichzeitig auf Glas-Trägerwafer, wodurch unerwünschte optische Reflexionen vermieden und die Sensoreffizienz maximiert werden. Etablierte TSV-Plattformen mit Lochdurchmessern von 100 µm und 80 µm bieten hohe Zuverlässigkeit und starke mechanische Stabilität, wodurch sie sich ideal für anspruchsvolle Sensorik-Anwendungen eignen.
Die wichtigsten Vorteile auf einen Blick:
- Kleinere, dünnere Produkte dank vertikaler Verdrahtung und kompakter 3D-Integration
- Bessere Leistung: schnellere Signale, höhere Bandbreite, geringere parasitäre Effekte
- Geringerer Stromverbrauch durch kürzere Verbindungswege
- Verbessertes thermisches Verhalten und höhere Zuverlässigkeit, auch für den Einsatz in der Automobil- und Medizintechnik
- Höhere Integration: mehr Funktionalität auf kleinerem Raum (CMOS + Filter + TSV)
- Alles aus einer Hand durch vollständig hauseigene CMOS-/TSV-/Filter-Fertigung