当二维缩放接近极限，半导体产业正在通过“垂直堆叠（3D）”来继续提升性能、带宽与集成度，半导体正在从“做更小”，走向“堆更高”。而实现把HBM，CPU，GPU等封装在一起的核心技术就是TSV技术，硅通孔技术。无论是HBM原厂在DRAM上做TSV，把多块DRAM连接在一起，接着封装企业在空白裸硅片上做TSV做硅中介层，都需要用到TSV工艺。

先进封装主要包括倒装（FlipChip），凸块（Bumping），晶圆级封装（Waferlevelpackage），2.5D封装（interposer，RDL等），3D封装（TSV）等封装技术，在提高芯片集成度、缩短芯片距离、加快芯片间电气连接速度、性能优化的过程中扮演重要角色。其中，2.5D封装将芯片并排放置在中介层（Interposer）顶部，通过芯片的微凸块（uBump）和中介层中的布线实现互连；3D封装则将多个半导体芯片堆叠在一起创建三维结构，将集成提升至新高度。

硅通孔（TSV，ThroughGlassVia）完全穿过硅中介层或芯片实现垂直电气连接，是实现2.5D/3D封装的关键技术。TSV通过在晶圆中填充以铜，提供贯通硅晶圆裸片的垂直互连，用最短路径将硅片一侧和另一侧进行电气连通，可以提高系统集成密度，方便实现系统级的异质集成。TSV制造的主要工艺步骤包括孔刻蚀、绝缘层沉积、扩散阻挡层/种子层沉积、导电材料填充及表面平坦化等。传统封装是“平房”：芯片在平面上用金线/凸点互联，距离长、延迟大、带宽低。

TSV是在硅片上打垂直微孔（通孔），填铜做垂直导线，相当于在楼里修“高速电梯”，让芯片上下堆叠（3D）或并排高密度互联（2.5D）。TSV=垂直打洞+填铜，实现短、快、密的三维互联，是HBM、GPU堆叠、异构集成的必备工艺。

TSV关键工艺流程（6大步）：

1. 深硅刻蚀（DRIE）：用Bosch工艺在硅片上打高长宽比（20:1~50:1）的垂直微孔（直径5–50μm，深度50–200μm）。

2. 绝缘层沉积：孔内壁生长SiO₂/SiN，防止漏电。

3. 阻挡层+种子层：镀Ta/TaN（阻挡铜扩散）+薄铜层（电镀基底）。

4. 铜电镀填充：自下而上填铜，填满通孔。

5. 晶圆减薄+CMP：背面磨薄、抛光，露出TSV铜柱。

6. 背面布线/键合：做RDL重布线、微凸点，与上层/下层芯片键合。

根据《硅通孔三维互连与集成技术》，当前影响TSV应用后电性能的三大核心包括TSV刻蚀技术、TSV侧壁绝缘技术和TSV微孔金属化技术。1）TSV刻蚀：常见硅刻蚀侧壁缺陷体现为粗糙度大及出现硅缺口（Notch），直接影响TSV集成后电性能表现。2）TSV侧壁绝缘：TSV侧壁需要绝缘，防止金属和硅短路，这对器件可靠性至关重要。通常情况下，TSV介电绝缘层需要良好台阶覆盖和均匀性，以保证高击穿电压下，产品不开裂并与工艺温度具备一定相容性。3）TSV微孔金属化技术：微孔金属化实现器件信号互连，是TSV核心技术之一。TSV微孔金属化技术重点是阻挡层、种子层和导电层，需关注硅通孔内金属填充效果

TSV是2.5D/3D先进封装、HBM、Chiplet的核心工艺，完整流程依次用到清洗机、深硅刻蚀机、PECVD/PVD薄膜沉积设备、铜电镀设备、晶圆减薄机、CMP抛光机，后续还需清洗、光刻涂胶显影、凸点制作、临时键合/晶圆键合及缺陷检测设备。其中深硅刻蚀、铜电镀、薄膜沉积、CMP、键合为高壁垒核心设备，当前国产替代加速，也是产业链最受益、需求弹性最大的环节。

TSV打孔主流设备DRIE深硅刻蚀机（干法等离子刻蚀）：TSV硅通孔90%量产都用这类设备，采用Bosch交替刻蚀工艺（SF₆刻蚀+C₄F₈侧壁钝化），做垂直高深宽比微孔（深宽比20:1~60:1，孔径1~50μm），用于HBM、2.5D转接板、3D堆叠芯片TSV成孔。海外厂商（市占主导）：1.Lam泛林Syndion：HBMTSV第一主力，全球市占最高2.SPTS(KLA)：老牌TSV刻蚀，MEMS/图像传感器TSV主力，3.TEL东京电子：晶圆级TSV刻蚀。国产主力，中微PrimoTSV：国内HBMTSV主流，长鑫、新芯批量采购，2.北方华创PSEV300：12英寸TSV深硅刻蚀，Bosch工艺。

TSV铜电镀填充，作用将铜自下而上填满TSV通孔，无空洞、无缝隙，是TSV良率最大瓶颈。国内盛美上海（688082）UltraECP3D专为TSV设计，国内唯一量产TSV电镀设备，长电/通富/盛合晶微采购主力。HBM每颗数千个TSV，电镀设备需求最刚性。

薄膜沉积（绝缘/阻挡/种子层），作用是做孔内壁SiO₂/SiN绝缘、Ta/TaN阻挡、Cu种子层，决定漏电与可靠性。国内主要北方华创（002371），其产品PVD/CVD/ALD全覆盖，TSV绝缘+阻挡+种子层一站式解决方案，HBM产线标配。其次：拓荆科技（688072）PECVD用于TSV绝缘层，进入先进封装产线。

参考研报

• 20260510-华源证券-北交所科技成长产业跟踪第七十四期（20260510）：康宁携手英伟达拟十倍扩建其美国光连接产能，北交所半导体产业链全梳理