研讨抑制剂硅通孔中电镀铜填充技术

论文导读：给出了含有加快剂和抑制剂的TSV电镀铜数理模型及仿真结果。仿真中,通过设定加快剂浓度,持续增多加快剂和抑制剂的浓度比值,得到了TSV填充形貌为void、‘V’型从及seam的仿真结果,而‘V’型的TSV电镀铜生长历程能避开void和seam现象,可为工艺所接受。通过深入考虑加快剂和抑制剂的意义机理,文章给出了含有加快剂和抑制剂的TSV
摘要：目前,在集成电路三维集成封装领域中,高深宽比的硅通孔(TSVs,Through Sipcon Vias)填充是一个重要的技术挑战。电镀铜填充这一步骤占到TSV成本的大约40%,由于添加剂在镀液中意义机理的复杂性,目前,TSV电镀铜技术仍有待进一步深入探讨。本论文的探讨中,首先首次给出了TSV通孔电镀中含有加快剂的仿真模型,阐述了仿真的数学、物理模型从及边界条件的设定。在仿真结果中对比了含有加快剂和未含加快剂电镀填充历程,得出了含有加快剂的电镀中铜层的沉积速率有很大的提升,并且分析了加快剂的浓度、扩散速率和吸附系数对加快剂在阴极的覆盖率的影响,进而知晓这些参数对电镀铜填充速率的影响。其次,本文阐述了TSV盲孔电镀铜历程中在未加任何添加剂状况下的电镀铜的数理模型,得到了夹断(pinch-off)效应的仿真结果,其为工艺所不允许,针对这种状况,论文给出了含有加快剂和抑制剂的TSV电镀铜数理模型及仿真结果。仿真中,通过设定加快剂浓度,持续增多加快剂和抑制剂的浓度比值,得到了TSV填充形貌为void、‘V’型从及seam的仿真结果,而‘V’型的TSV电镀铜生长历程能避开void和seam现象,可为工艺所接受。通过深入考虑加快剂和抑制剂的意义机理,文章给出了含有加快剂和抑制剂的TSV电镀铜较复杂的数学模型,得出了为工艺所接受的‘U’型填充形态的仿真结果。最后,本文通过对深200μm,深宽比为10的TSV电镀铜实验具体操作,得出的部分实验结果与仿真较匹配,但发现大部分待镀样片在底部约1/3深处镀铜镀不上,经探讨后发现是刻蚀工艺造成此种竖条状结构,进而造成此处PVD种子层出现不连续,以而知晓TSV电镀铜出现缺陷的理由。关键词：硅通孔论文电镀铜论文数值仿真论文加快剂论文抑制剂论文
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Abstract5-8
1 绪论8-12

1.1 TSV技术进展概况8-9

1.2 TSV电镀铜技术背景及探讨作用9-11

1.3 论文的主要工作11-12

2 TSV技术及TSV电镀铜技术介绍12-21

2.1 TSV技术介绍12-14

2.2 TSV电镀铜技术介绍14-20

2.1 电镀铜填充关键因素14-16

2.2 电镀铜填充生长机理16-19

2.3 电镀铜反应动力学概要19-20

2.3 本章小结20-21

3 TSV通孔电镀铜仿真21-32

3.1 COMSOL Multiphysics软件简介21-22

3.2 仿真模型建立22-26

3.

2.1 物理模型及边界条件22-23

3.

2.2 数学模型23-26

3.3 仿真结果及分析26-31

3.1 有无加快剂的仿真结果26-28

3.2 参数值对加快剂覆盖率的影响28-31

3.4 本章小结31-32

4 TSV盲孔电镀铜仿真32-45

4.1 夹断效应仿真32-36

4.

1.1 物理模型及边界条件32-33

4.

1.2 数学模型33-35

4.

1.3 仿真结果及分析35-36

4.2 ‘V’型生长历程仿真36-40
4.

2.1 物理模型及边界条件36

4.

2.2 数学模型36-37

4.

2.3 仿真结果及分析37-40

4.3 ‘U’型生长历程仿真40-43
4.

3.1 物理模型及边界条件40

4.

3.2 数学模型40-42

4.

3.3 仿真结果及分析42-43

4.4 本章小结43-45
5 TSV盲孔电镀铜实验45-54

5.1 电镀铜中的化学品45-47

5.2 电镀样片及实验步骤47-50

5.3 实验结果及分析50-53

5.4 本章小结53-54

结论54-56
参考文献56-59
攻读硕士学位期间发表学术论文状况59-60
致谢60-61