随着半导体技术向“More than Moore”方向发展,TSV技术通过在硅片上打孔并填充铜,实现了芯片的3D堆叠,能够显著提高集成度、提升速度并降低功耗。TSV是下一代高性能、低功耗移动存储及服务器芯片的核心技术,但大多依赖进口设备与电镀药水。
TSV工艺中电镀填充是关键步骤,需解决高深宽比(7:1)下的空洞(Void)和缝隙(Seam)问题。
基础电解液优化:确定了硫酸铜(作为铜源)、硫酸(增加导电性)、氯离子(协同反应)的比例,并通过 Hull Cell 测试确保了在不同电流密度下电镀膜层的均匀性。
添加剂研究:
加速剂 (Accelerator, 如 SPS):主要作用于底部,提升底部沉积速率。
抑制剂 (Suppressor, 如 PEG):优先吸附在孔口及表面,抑制侧壁沉积,防止孔口过早封闭。
整平剂 (Leveler, 如 JGB):用于细化晶粒,改善表面平整度,减少表面凸起。
工艺优化:
阳极选择:选定含磷铜阳极 (CuP),因其低电压工作效率、铜离子供应稳定及成本优势。
前处理:增加了 Pre-dip(润湿预处理)步骤,解决了孔内亲水性不足导致的底部未填充缺陷。
电流控制:通过对比实验,选定了最优的直流电镀电流密度(0.25 A/dm²),有效避免了因电流过大导致的孔口快速封闭和内部空洞问题。