与无添加试剂技术相结合，可以保证中的无机组分处于适当，而这对于具有量产价值的（）工艺来说非常重要。 　　来自消费类电子市场的需求使得半导体制造商向减小封装尺寸、成本和重量，并增强功能和性能的方向努力。通过探索替代性的封装方法逐一解决了这些挑战。现在最为常见的一种方法是采用3-D封装。铜电化学沉积（ECD）工艺已经广泛用于低成本晶圆级封装（WLP）的制造中，例如凸点工艺（点状和柱状）、再分布层（RDL）以及新兴的穿透硅通孔（TSV）和嵌入式无源元件（电感）应用。1 　　尽管电镀技术已经被凸点和RDL所采用，但在针对TSV工艺的电镀方法仍在开发中。2,3 TSV工艺中重要的一步是在较深的盲孔中完全填充导电材料。要求填充中没有孔洞，这样才能保证电连接的可靠性。由于在所有金属中，铜的电阻率第二低，并且可以实现深宽比10:1的无孔洞填充，因此多数TSV应用都采用铜作为填充材料。另外，在先进大马士革互连和RDL中，稳定、低成本的ECD（电镀、填充）早已应用到量产中。 　　要想成功实施TSV铜ECD工艺，部分要依赖于对电镀槽组分变化的理解和控制，这是由TSV填充工

艺与传统的大马士革电镀工艺的区别所致——其填充尺寸大得多并且工艺时间长得多。 　　在前道和后道电镀工艺中已经完成了对电镀槽成分的详细分析，包括铜、锡、锡铅和锡银镀槽。4,5分析方法提供镀液中所有组分的浓度数据，并且在一些情况下，还有聚集的副产品浓度。6,7本文将要介绍为TSV铜填充溶液开发的新分析方法。

　　TSV技术 　　TSV技术为3-D封装提供了垂直互连，这样互连的长度就接近芯片本身的厚度。这样就有可能在先进多芯片模块（MCM）的组装中实现高密度和高深宽比的连接。8 　　TSV开发工艺包括以下几步： 　　1.通孔制作　　2.绝缘层、阻挡层和种子层沉积　　3.填充铜　　4.通过化学机械抛光（CMP）去除多余的金属　　5.晶圆减薄　　6.晶圆键合9 　　每一步都具有相当的挑战性。在深孔制作步骤，保持孔的形状和控制角度非常重要。通过Bosch工艺，或激光打孔的方法实现深孔刻蚀。下一步工艺中，在沉积绝缘层和种子层时，则需要考虑各层的均匀性和粘附性。必须实现没有孔洞缺陷的最终铜插入，这样填充的铜可以在叠层器件较高的温度下保持正常的电性能。一旦完成了铜填充，则需要以最低的厚度偏差进行晶圆减薄。叠层工艺的最后一步是晶圆键合。

　　TSV铜镀槽 　　在整个晶圆表面上完成无孔洞、自底而上的TSV填充，以及沉积材料的机械性能都是非常关键的。在铜大马士革工艺中，多组分电镀液由有机和无机组分构成。铜电镀槽通常由含有硫酸铜和硫酸的高度稳定电解质构成。在这些电解质中铜的浓度在40到60 g/L之间，带有5-40 g/L的硫酸。其他组分，包括有机添加剂和氯离子，数量则少得多。根据其浓度和组成情况，有机添加剂会影响电沉积铜的性质，例如均匀性、硬度、延展性、抗拉强度等等。

　　最近有一些在TSV铜填充的镀槽中采用铁（Fe）元素的报道。电镀过程中有机添加剂与阳极接触会产生副产品，而这样的镀槽具有降低副产品浓度的潜在优势。在镀槽中，氧化组分是会转化成三价铁（Fe+3）的二价铁（Fe+2）。因此必须监控镀液中Fe+3的浓度，使之不超过一定的阈值。 　　铜电镀槽中有机添加剂的种类通常包括抑制剂（像聚乙二醇这样的高分子）、加速剂（含硫化合物）和整平剂（二级抑制剂）。在电镀过程中有机和无机组分会以不同的速度消耗，因此需要分别进行控制。例如，加速剂的消耗速度要比抑制剂和整平剂快。有机添加剂的消耗取决于多个因素，包括电镀单元的条件、电流密度、镀液流速、电镀晶圆的数目等等。在TSV镀槽中，随着电镀的进行金属的浓度会逐渐降低，因此需要严密控制。 　　为了保证镀槽中各成分的浓度都处在适合电镀的最佳区间，可以采用多种方法进行控制。传统的方法是在镀液中自动补充各种组分。补充系统的硬件按单独的组分输运方式设计，如果需要的话，会去除一部分用过的镀液。通过预测性软件计算来控制每一组分的补充量，并且通常与周期性的溶液成分分析结果相结合。 　　在大规模量产中，可以通过连续的“补充加排出”新鲜镀液的方式对电镀溶液进行控制，其中有机添加剂则需要基于预测计算和定期分析完成自动添加。这种方法可以实现对镀液的严密控制，并抑制了电镀过程中副产品的积累。该方法的好处是，如果操作适当的话，可以将镀液保持在新鲜的状态并使用很长时间。 　　经过添加剂量的计算非常复杂，但镀槽的成分却可能快速变化并超出操作范围。变化的原因是镀槽中断续的或者预计意外的操作，或者组分在运送过程中产生故障，导致镀槽的成分过量或者不足。如果采用在线分析系统，对镀槽中每一组分都分别进行监控，则可防止或避免这一问题。

　　

*博客内容为网友个人发布，仅代表博主个人观点，如有侵权请联系工作人员删除。