酸铜添加剂CPP108开发和应用

开发了一种通盲孔匹配的电镀铜添加剂CPP108,此添加剂既可以用于板面电镀又能够用于图形电镀.研究了该体系的盲孔性能和通孔性能,并对其可靠性进行了测试.该体系具有高的通孔及盲孔贯孔能力,添加剂稳定可靠,易于控制.经过长期试验线的批量测试,于2010年5月成功用于上海美维电子有限公司电镀生产线.     

先进封装中硅通孔（TSV）铜互连电镀研究进展

随着摩尔定律接近极限,超摩尔定律的2.5D/3D封装登上历史舞台。硅通孔（through silicon via,TSV）是实现多维封装纵向互连的关键技术,也是目前高端电子制造领域的重要代表之一。概述了TSV铜互连的关键技术,包括铜电镀液、电镀工艺和研究方法。认为TSV电镀铜技术难点在于无缺陷填充,而添加剂是实现无缺陷填充的关键组分。归纳了TSV电镀铜的加速剂、抑制剂以及整平剂等多种添加剂,指出随着TSV深宽比的不断提高,对电镀工艺提出了更高的要求。介绍了仿真计算、电化学测试等电镀液添加剂作用机理的研究手段。随着研究手段的不断升级,对添加剂作用机理研究更加深入透彻,确保了高深宽比TSV镀铜的无缺陷填充,进一步促进了先进封装的发展。     

低阻硅TSV与铜填充TSV热力学特性对比分析

对低阻硅TSV以及铜填充TSV的热力学性能通过有限元仿真的方法进行对比分析.低阻硅TSV在绝缘层上方以及低阻硅柱上方的铝层区域中凸起最为显著,且高度分别为82 nm和76 nm;铜填充TSV的凸起位置主要集中在通孔中心铜柱的上方,最大值为150 nm.应力方面,低阻硅TSV在绝缘层两侧的应力最大,且最大值为1 005 MPa;铜填充TSV在中心铜柱外侧应力最大,且最大值为1 227 MPa.另外,两种结构TSV的界面应力都在靠近TSV两端时最大.低阻硅TSV界面应力没有超过400 MPa,而铜填充TSV在靠近其两端时界面应力已经超过800 MPa.综上所述,相比于铜填充TSV,低阻硅TSV具有更高的热力学可靠性.      

硅通孔润湿性能影响因素的模拟仿真

使用Fluent流场仿真软件模拟了电镀液对硅通孔(TSV)的浸润过程,讨论了TSV深宽比、电镀液流速、电镀液表面张力、接触角以及压强等因素对TSV浸润过程的影响.通过对比仿真寻找出能在电镀之前使电镀液完全浸润TSV所有表面的预润湿处理方法,以防止因润湿不彻底在TSV底部形成气泡而导致的有空洞电镀填充.通过仿真发现,电镀液表面张力越小,电镀液与待电镀样片表面的接触角越小,浸润过程中电镀液的流速越慢,浸润所处环境的压强越低,则越有利于电镀液对TSV的浸润;且流速为0.002 m/s时即可对深宽比低于或等于130μm:30μn的TSV实现完全浸润;浸润环境压强低于3 000 Pa时即可在流速为0.05 m/s时对深宽比为150μm:50μm的TSV基本实现完全浸润.当TSV结构的深宽比大于2的时候,没有经过预润湿而直接放入电镀液的TSV结构很难实现无空洞电镀填充.     

镁合金焦磷酸盐镀铜工艺的研究

镁合金上电镀耐蚀金属一般要经过电镀铜的过渡层以提高后镀金属的均镀性能和结合力.焦磷酸盐电镀铜是一种环保型电镀工艺,通过电镀锌后再电镀铜能获得结合力和致密性较高的镀层.镀锌液以硫酸锌为主盐,焦磷酸钾为配合剂,柠檬酸铵作辅助配合剂兼导电盐,电流密度2~3A.dm-2,温度在40℃时得到的锌镀层耐蚀性能较好,镀铜电流密度在0.5~2A.dm-2之间得出的镀层耐蚀性能较好.用研究的焦磷酸盐镀铜工艺代替氰化镀铜工艺作为过渡铜镀层的无氰镀工艺.     

低阻硅TSV与铜TSV的热力学变参分析

硅通孔（through-silicon-via,TSV）是三维集成技术中的关键器件.本文对低阻硅TSV与铜TSV的热力学特性随各项参数的变化进行了比较.基于基准尺寸,比较了低阻硅TSV和铜TSV在350℃的工作温度下,最大von Mises应力和最大凸起高度之间的不同.基于这两种结构,分别对TSV的直径、高度、间距进行了变参分析,比较了不同参数下,两种TSV的热力学特性.结果表明,低阻硅TSV具有更好的热力学特性.      

铜包石墨粉体的制备及表征

为简化铜包石墨粉体的制备工艺,提高镀铜质量,选用固定碳质量分数大于99％的天然石墨粉作为原料,在镀液组成确定的前提下,采用自行设计的电镀装置进行超声电镀,制备铜包石墨复合粉体.利用SEM对粉体的微观形貌进行表征.结果表明,超声施镀60 min,能较好地解决石墨颗粒的团聚问题,改善镀铜效果;铜呈细小颗粒状聚集附着在石墨的表面,包覆效果良好.该研究为铜包石墨粉体制备提供了新方法.     

锌合金压铸件仿古铜电镀

经过电镀钢再镀黑镍或电镀铜层着色的方式可以使锌合金压铸件获得典雅的古铜色,但镀铜前必须预镀镍或氰化预镀铜,镀后还需调色、涂漆处理.     

一种装饰性彩色电镀工艺

术文提出了一种适用于铜及其合金的无氰装饰性彩色电镀新工艺,经试验筛选获得稳定,无毒的镀液配方。探讨了镀层颜色与镀液温度,镀液PH值及电镀时间的关系.研究了电镀电流密度对镀层保护性能的影响,得出最佳电镀条件是:温度范围25～30℃,PH值范围11.5～12.5,电流密度0.5mAcm~(-2),镀层颜色依时间而定。镀层保护性能良好。     

基于光敏玻璃的垂直互连通孔仿真与电镀工艺研究

本文对玻璃通孔与硅通孔垂直互连结构进行了电磁场仿真,并对比了两者的高频传输特性,结果显示在20GHz处,玻璃通孔与硅通孔的插入损耗分别为-0.024dB和-1.62dB,玻璃通孔的高频传输性能明显优于硅通孔.基于光敏玻璃衬底,采用高刻蚀速率的湿法腐蚀方法,获得了深宽比为7:1的玻璃通孔,孔阵列均匀性良好,侧壁粗糙度小于1μm.对不同电流密度下的玻璃通孔填充工艺进行了仿真分析,结果显示在小电流密度下,开口处的电流密度拥挤效应改善明显,铜层生长速度更为均匀,但沉积速度较慢.基于仿真结果,进行了电流密度为1ASD下的通孔填充实验研究,结果显示填充效果良好,120μm的TGV中铜层生长均匀,70μm的TGV中的缝隙较小.      

Development of a BGA Package Based on Si Interposer with Through Silicon Via

A ball grid array (BGA) package based on Si interposer with through silicon via (TSV) was designed. Thermal behaviors of the designed BGA with Si interposer has been analyzed and compared to a conventional BGA with BT substrate in the approach of finite element modeling (FEM). The Si interposer with TSV was then fabricated and the designed BGA package was demonstrated. The designed BGA package includes a 100 μm thick Si interposer, which has redistribution copper traces on both sides. Through vias with 25 to 40 μm diameter were fabricated on the Si interposer using deep reactive ion etching (DRIE), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), copper electroplating and chemical mechanical polishing (CMP), etc. TSV in the designed interposer is used as electrical interconnections and cooling channels. 5 mm by 5 mm and 10 mm by 10 mm thermal chips were assembled on the Si interposer.     

2.5D集成电路中低阻硅通孔的电学性能研究

2.5D集成技术（转接层技术）可以实现不同芯片间的异质集成,基于低阻硅通孔（TSV）的转接层利用了低阻硅的良好导电性,可以代替铜基硅通孔,具有工艺简单、成本低廉的优点.本文对低阻硅通孔进行了电磁学仿真,在1 GHz时,回波损耗S₁₁为-24.7 dB,插入损耗S₂₁为-0.52 dB基本满足传输线的要求.提出了等效电路模型,与电磁仿真结果对比,具有较好的一致性,可以实现在0.1~10 GHz带宽内的应用.最后对低阻硅通孔进行了TDT/TDR及眼图仿真,结果表明虽然低阻硅通孔的电阻对压降有较大影响,但是寄生电容的影响相对较小.      

碳纤维表面电镀铜的研究

本文研究了制造金属基复合材料的关键技术之一——碳纤维表面电镀铜的工艺和设备,性能测试结果表明:碳纤维表面电镀铜层均匀、完整、电镀工艺稳定、设备不损伤碳纤维,可满足工业化生产的需要。     

首饰无氰仿金电镀的研究

论述首饰的无毒仿金电镀工艺，研究了镀层磨损的铜基体旧首饰镀前处理、预镀镍、酸性光亮镀铜、光亮镀镍及Cu—Zn—Sn三元合金仿金电镀工艺．并对影响镀件色泽的主要因素(镀液成份、操作条件等)进行实验探讨，找出较好的工艺条件。     

粗线条的2.5D硅转接板高速信号布线设计与仿真分析

硅转接板作为2.5D集成的核心结构,通过TSV(through silicon via)提供垂直互联大大缩短了连线长度;同时其热膨胀系数与芯片较好匹配,并兼容圆片级工艺,因此硅转接板拥有着广阔的应用与发展空间。然而由于现有的封装工艺条件的限制,以及半导体硅高损耗的特性,在实现高速信号的高密度集成时,会出现损耗、串扰等多方面的信号完整性问题。结合封装工艺,针对硅转接板10μm线宽的RDL(redistribution layer)传输线多种布线结构在ANSYS的全波电磁场仿真软件HFSS中建立模型。通过仿真,得出硅衬底对传输线电性能的影响;以及单端和差分传输线的合理布线方式,并且提出了高速传输线的高密度排布结构。通过20μm线宽RDL传输线的高频电测试与仿真的结果分析,得出转接板RDL制作工艺的可靠性以及仿真方法的准确性,同时得出RDL层间介质厚度对传输线高频电性能的影响。     

Optimization and Evaluation of Sputtering Barrier/Seed Layer in Through Silicon Via for 3-D Integration

The barrier/seed layer is a key issue in Through Silicon Via （TSV） technology for 3-D integration. Sputtering is an important deposition method for via metallization in semiconductor process. However, due to the limitation of sputtering and a ＂scallop＂ profile inside vias, poor step coverage of the barrier/seed layer always occurs in the via metallization process. In this paper, the effects of several sputter parameters （DC power, Ar pressure, deposition time, and substrate temperature） on thin film coverage for TSV applications are investigated. Robust TSVs with aspect ratio 5 ： 1 were obtained with optimized magnetron sputter parameters. In addition, the influences of different sputter parameters are compared and the conclusion could be used as a guideline to select appropriate parameter sets.     

Al_2O_3陶瓷涂层电镀和刷镀封孔机理及效果评价

本文提出了用电镀、刷镀方法对A1_2O_3陶瓷涂层封孔的规范选择原则,并研究了封孔机理,评价了封孔效果。研究表明,在足够时间的条件下,电镀封孔应选择较小的电流密度,刷镀封孔应选择较低的电压;电镀、刷镀封孔过程中当阴极反应在涂层孔洞内充分进行时,大部分贯穿性孔洞将被封闭;当阴极反应移至表面进行时,涂层表面将沉积大量金属,而涂层内孔洞却未被封闭。用铜、镍刷镀封孔的Al_2O_3涂层在NaOH20％,NaC120％溶液中的耐蚀性提高,用镍封孔的涂层的抗热冲击性能得到改善。     

影响电镀紫铜胎圈钢丝粘合力因素的工艺探索

对胎圈钢丝电镀紫铜生产过程中不同工艺参数下钢丝粘合力的变化进行研究和分析,探索了影响钢丝粘合力的工艺因素,获得了最佳生产工艺参数,达到了预期目标。