硅通孔中電鍍銅填充技術研究.pdf

1、目前，在集成電路三維集成封裝領域中，高深寬比的硅通孔(TSVs，Through SiliconVias)填充是一個重要的技術挑戰(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理的復雜性，目前，TSV電鍍銅技術仍有待進一步深入研究。
　　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，闡述了仿真的數學、物理模型以及邊界條件的設定。在仿真結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、擴散速率和吸附系數對加速劑在陰極的覆蓋率的影響，進而知曉這些參數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理模型，得到了夾斷(pinch-off)效應的仿真結果，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電鍍銅數理模型及仿真結果。仿真中，通過設定加速劑濃度，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的仿真結果，而‘V’型的TSV電鍍銅生長過程能避免void和seam現象，可為工藝所接受。通過深入考慮加速劑和抑制劑的作用機理，文章給出了含有加速劑和抑制劑的TSV電鍍銅較復雜的數學模型，得出了為工藝所接受的‘U’型填充形態(tài)的仿真結果。
　　最后，本論文通過對深200μm，深寬比為10的TSV電鍍銅實驗具體操作，得出的部分實驗結果與仿真較匹配，但發(fā)現大部分待鍍樣片