電子發燒友網報道（文/黃山明）TSV（Through Silicon Via）即硅通孔技術，是通過在芯片和芯片之間、晶圓和晶圓之間制作垂直導通，實現芯片之間互連的技術，是2.5D/3D封裝的關鍵工藝技術之一。

這些材料核心功能主要有三個，導電連接，主要提供低電阻信號/電源傳輸路徑；結構支撐，用來承受多層堆疊帶來的機械應力；介質隔離，避免相鄰通孔間的電短路。

材料類型	典型材料	特性優勢	應用場景
導電材料	銅（Cu）	導電性最優（1.68μΩ?cm），成本低	主流 TSV 填充
	鎢（W）	抗電遷移能力強，高溫穩定性好	高溫環境 / 可靠性要求高
	銀（Ag）	高導電性，但成本高易氧化	特殊高頻器件
絕緣材料	二氧化硅（SiO?）	介電常數低（3.9），工藝成熟	通孔側壁絕緣
	聚酰亞胺（PI）	柔韌性好，應力緩沖能力強	柔性電子器件
	氮化硅（Si?N?）	高擊穿電壓（>10MV/cm）	高壓器件
輔助材料	阻擋層（Ta/TaN）	防止銅擴散至硅基底	銅填充 TSV 必備
	種子層（Cu）	促進電鍍銅均勻沉積	銅填充工藝

主流材料種類繁多，包括導電材料、絕緣材料、輔助材料等。技術上，TSV材料需要再材料匹配性上讓熱膨脹系數（CTE）需與硅（2.6ppm/℃）接近，避免熱應力導致分層，其中銅填充需控制晶粒尺寸（<1μm）以降低電阻率。

填充工藝上，要滿足高深寬比（>10:1）通孔的無空洞填充，電鍍銅需優化添加劑（如整平劑、抑制劑）實現超填充（ superfilling）。

同時可靠性上，電遷移壽命（10年@150℃）需滿足 JEDEC 標準，銅擴散阻擋層厚度需≥10nm（防止與硅反應生成Cu?Si）。

當前全球TSV技術發展情況

目前在全球，主要由臺積電、三星和英特爾主導TSV技術發展，尤其在HBM、3D IC等高端封裝領域占據全球超80%市場份額。其中銅作為主流填充材料，其電鍍工藝（如硫酸銅、甲基磺酸銅體系）已實現高深寬比TSV的無缺陷填充，電鍍設備與添加劑市場由安美特、陶氏等國際企業壟斷。

規模上，2024年全球TSV市場規模達342.3億美元，預計2031年增至796.1億美元（CAGR 13%），其中填充材料成本占比達44%，驅動電鍍市場年復合增長率16%。預計2025年中國TSV市場規模占全球25%，2027年國內封裝材料市場規模突破600億元，TSV相關材料（如絕緣層、種子層）成為增長核心。

近年來，國內市場在TVS材料上也有了不小的技術突破，例如深南電路、興森科技的FC-BGA基板通過華為認證；華海誠科的顆粒狀環氧塑封料（GMC）通過HBM封裝驗證；德邦科技實現集成電路封裝材料批量供應。

值得一提的是，TSV關鍵材料（如絕緣層、種子層）國產化率逐步提升，2025年目標ABF載板15%、鍵合絲30%、封裝樹脂25%，2030年目標達50%、70%、60%。當然，一些高端材料（如高純度球鋁、先進基板）仍依賴進口，需加強產學研協同發展。

小結

TSV 填充材料的選擇需綜合考慮導電性、機械性能、工藝兼容性及成本。隨著 3D 集成技術向更高密度、更低功耗發展，材料創新與工藝優化將持續推動 TSV 技術突破，成為半導體產業重要支撐。