硅通孔中電鍍銅填充技術(shù)研究.pdf

1、目前，在集成電路三維集成封裝領(lǐng)域中，高深寬比的硅通孔(TSVs，Through SiliconVias)填充是一個(gè)重要的技術(shù)挑戰(zhàn)。電鍍銅填充這一步驟占到TSV成本的大約40％，由于添加劑在鍍液中作用機(jī)理的復(fù)雜性，目前，TSV電鍍銅技術(shù)仍有待進(jìn)一步深入研究。
　　本文的研究中，首先首次給出了TSV通孔電鍍中含有加速劑的仿真模型，闡述了仿真的數(shù)學(xué)、物理模型以及邊界條件的設(shè)定。在仿真結(jié)果中比較了含有加速劑和未含加速劑電鍍填充過程，得出了

2、含有加速劑的電鍍中銅層的沉積速率有很大的提高，并且分析了加速劑的濃度、擴(kuò)散速率和吸附系數(shù)對加速劑在陰極的覆蓋率的影響，進(jìn)而知曉這些參數(shù)對電鍍銅填充速率的影響。
　　其次，本論文闡述了TSV盲孔電鍍銅過程中在未加任何添加劑情況下的電鍍銅的數(shù)理模型，得到了夾斷(pinch-off)效應(yīng)的仿真結(jié)果，其為工藝所不允許，針對這種情況，論文給出了含有加速劑和抑制劑的TSV電鍍銅數(shù)理模型及仿真結(jié)果。仿真中，通過設(shè)定加速劑濃度，持續(xù)增加加速劑和抑

3、制劑的濃度比值，得到了TSV填充形貌為void、‘V’型以及seam的仿真結(jié)果，而‘V’型的TSV電鍍銅生長過程能避免void和seam現(xiàn)象，可為工藝所接受。通過深入考慮加速劑和抑制劑的作用機(jī)理，文章給出了含有加速劑和抑制劑的TSV電鍍銅較復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，得出了為工藝所接受的‘U’型填充形態(tài)的仿真結(jié)果。
　　最后，本論文通過對深200μm，深寬比為10的TSV電鍍銅實(shí)驗(yàn)具體操作，得出的部分實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真較匹配，但發(fā)現(xiàn)大部分待鍍樣片