TSVとは？――シリコンを貫通して上下の回路をつなぐ配線

Through-Silicon Viaの構造、形成工程、Via-First・Middle・Last、利点と応力・絶縁・歩留まりの課題を説明する。

客観的事実この記事のタイプ：事実・解説

公開 2026/8/28 確認 2026/8/28 読了 9分入門執筆: 知識図書館編集部

この記事の結論

TSVはThrough-Silicon Viaの略で、シリコン基板を厚さ方向へ貫通する電気接続です。2.5DのSilicon Interposerや3D積層で、表面側の配線を裏面側へ引き出すために使います。

シリコンへ深い穴を作り、側壁へ絶縁膜と金属拡散を防ぐBarrier層を形成し、内部をCuなどの導体で埋めます。

一般的な要素は次の通りです。

深掘りDry EtchingやLaserで穴を形成し、絶縁・Barrier・Seedを成膜します。その後、ElectroplatingなどでCuを充填し、CMPで余分なCuを除去します。Waferを裏面から薄化し、TSV端部を露出させます。

工程のどの段階でTSVを作るかにより、Via-First、Via-Middle、Via-Lastなどに分類されます。

深く細い穴へ膜を均一に付け、Voidなく金属を埋める必要があります。CuとSiの熱膨張差は応力を生み、近くのTransistor特性へ影響する可能性があります。

絶縁不良、Cu Seam・Void、Wafer薄化時の割れ、裏面位置合わせ、TSV周囲の設計禁止領域、電気抵抗・容量も管理します。

Glassを貫通する接続はTGVと呼ばれます。基板材料が異なるため、穴形成、金属化、熱、機械特性も異なります。どちらが優れるかではなく、配線密度、損失、Panel化、コストなどで選びます。