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TSV (Through-Silicon Via,硅通孔) 电镀机是半导体先进封装中的核心工艺设备,主要用于在硅片(Wafer)上蚀刻出的深孔中沉积金属(通常是铜),从而实现芯片在垂直方向上的电信号互连。
它是实现 2.5D/3D 封装(如 HBM 存储、高性能 GPU/CPU 堆叠)的关键工具。

TSV 电镀与传统的 PCB 电镀或芯片表面布线电镀最大的不同在于深宽比(Aspect Ratio)。
挑战: TSV 孔径通常在几微米到几十微米,但深度很大。如果电镀液控制不当,金属会在孔口快速生长并封堵,导致孔内产生空洞(Void)。
解决方案: TSV 电镀机通过精确控制电镀液中的添加剂(抑制剂、加速剂、整平剂)和电流脉冲,实现“由底向上”(Bottom-up)的无缝填充。
一台先进的 TSV 电镀机通常由多个自动化模块组成:
前处理单元(Pre-wet/Degas): 去除孔内的气泡,确保电镀液能完全浸润微孔。
电镀反应腔(Plating Cell): 核心部位。Wafer 作为阴极,浸入电解液中。设备需保证极高的电流均匀性。
清洗/干燥单元(SRD): 电镀后去除多余的药液并干燥硅片。
药液循环系统: 实时监控并调节电解液中的离子浓度和添加剂比例。
在高性能芯片制造中,TSV 电镀机与刻蚀机、薄膜沉积机共同构成了 TSV 工艺的三大支柱:
刻蚀 (Etching): 挖孔。
绝缘层/种子层沉积 (PVD): 铺设金属底座。
电镀 (Electroplating): 用金属填满孔道(本设备的功能)。
减薄 (CMP): 磨出背面的金属接触点。
技术趋势: 随着晶圆减薄和堆叠层数增加,对电镀机的要求正向更小孔径(高密度互连)和更高产能(UPH)发展。
主要玩家: 全球范围内,应用材料 (Applied Materials) 和 Lam Research 是该领域的领军者;在国内,盛美上海 (ACM Research) 等公司也已在 TSV 电镀领域实现了重要突破。
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