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.     

55nm双大马士革结构中电镀铜添加剂的研究

本文研究了电镀铜过程中添加剂对55nm技术代双大马士革结构的影响,为集成电路制造生产线提供有力的数据支持.在12英寸电镀设备上,对不同添加剂配比所电镀的铜膜,分别进行了光片上的基本工艺性能、图形片上的填充性能、55nm技术代的铜互连工艺上的电学性能和可靠性的验证评估.通过对各种性能指标的考核,提出了针对该电镀液及添加剂的改进方案并优化电镀工艺菜单.最终确立其适用于芯片铜互连电镀工艺的工程应用窗口,使该产品满足集成电路制造生产线的要求.     

利用电镀铜填充微米盲孔与通孔之应用

电子产品之高密度内连结制程技术,从上游的半导体制程到中游的封装基板制程,一直到下游的电路板制程,似乎都需要依赖电镀铜填孔技术.近几年来,电镀铜填孔技术日趋受到重视,相关专秘的电镀配方、技术、设备以及周边配套的仪器设施等,如雨后春笋般地发展起来.以往常用但未能深入了解的电镀铜技术有了跃进式的突破,值得探讨.这些技术的发展,似乎有着轮回应用的走势,即下游电路板的电镀铜制程技术似乎渐渐朝半导体制程技术发展,因此衍生出电镀铜填充盲孔的制程技术;而上游的半导体制程工艺中以往没有所谓的镀通孔(PTH),如今却因为3D芯片整合的需要,出现了所谓的穿硅孔(TSV),而所谓的TSV,其实与镀通孔具有类似的制程步骤以及相同的功能与目的,只是介电材料、设备等不同而已.针对目前电镀铜填充微米级盲孔与通孔的相关技术作概略式的介绍与回顾.     

VLSI的电镀和化学机械抛光技术

从0.13μm工艺节点开始,铜电镀(ECP)和化学机械抛光技术(CMP)成为VLSI(超大规模集成电路)多层铜互连布线制备中不可缺少的工艺.铜CMP后的碟型、侵蚀等平坦性缺陷将使芯片表面厚度不均匀,形成互连RC延迟,影响芯片性能和良率;研究发现,铜CMP后的厚度变异不只受CMP影响,还受ECP后芯片厚度影响;文章介绍了ECP、CMP对铜CMP后厚度影响的实验研究,针对CMP后厚度不均匀性的解决方法,着重分析了基于可制造性设计的电镀和化学机械抛光技术,如基于设计规则、电镀和化学机械抛光模型的金属填充等.     

高密度封装基板镀层酸蚀针孔的形成机理及优化方案的研究

本文研究了封装基板经酸蚀减薄后镀铜层出现麻点的失效情况,通过金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、氩离子截面抛光仪等宏微观测试方法和表征手段,对封装基板电镀铜层的生长过程和针孔的形成过程进行了分析论述,发现在正常的电镀工艺中会随机出现一些铜晶粒缺陷,酸蚀过程中异常晶粒整体脱落,导致麻点的产生.缺陷会造成腐蚀速度的不均匀,并引发毛细增溶效应,对此我们提出改进方案,在腐蚀液中添加半胱氨酸等铜离子的配体化合物,可使铜离子不同晶面的溶解速度发生改变,留下慢溶晶面,使针孔现象不容易发生,实验结果表明针孔数目明显减少,优化方案的改进效果显著.     

封装基板叠层互连电镀铜的均匀性研究

采用恒电流测试、循环伏安测试和恒电位测试等技术手段分析了镀液体系中加速剂SPS、抑制剂EO/PO和Cl~-对电镀铜效果的影响。在由CuSO_4·5H_2O(0.40mol·L-1)与H_2SO_4(1.80mol·L~(-1))组成的基础镀液体系中同时加入SPS(0.7mg·L~(-1))、EO/PO(20mg·L~(-1))和Cl~-(60mg·L~(-1)),可以控制铜沉积层表面微观形貌的均匀性。阴极板抖动手段可以控制电镀填铜的宏观均匀性。由此获得的厚度均一、侧蚀小且纯度高的电镀铜柱与精细铜线可以较好地满足制作封装基板叠层互连的可靠性。     

硅通孔形状和填充材料对热应力的影响

为研究硅通孔(TSV)的形状和填充材料对结构热力学性能的影响,采用有限元分析方法对单个圆柱形和圆台形结构的TSV模型进行仿真分析。对于圆柱形TSV,改变通孔的深宽比或Cu填充部分半径,分析结构的热应力变化;对于圆台形TSV,改变一端半径或上下端半径比分析热应力变化。仿真分析表明,圆柱形TSV和圆台形TSV的最大热应力都出现在变形最大处,最小热应力都出现在Cu填充部分;圆柱形TSV的深宽比越大热应力越小,Cu填充部分半径越大热应力越大;圆台形TSV的上下端半径比越大热应力越大,当上下端半径同时由小变大而上下端半径比不变时,热应力先增大后减小。     

封装基板叠层互连电镀铜的均匀性研究

采用恒电流测试、循环伏安测试和恒电位测试等技术手段分析了镀液体系中加速剂SPS、抑制剂EO/PO和Cl-对电镀铜效果的影响。在由CuSO4·5H2O（0.40 mol·L-1）与H2SO4（1.80 mol·L-1）组成的基础镀液体系中同时加入SPS（0.7 mg·L-1）、EO/PO（20 mg·L-1）和Cl-（60 mg·L-1），可以控制铜沉积层表面微观形貌的均匀性。阴极板抖动手段可以控制电镀填铜的宏观均匀性。由此获得的厚度均一、侧蚀小且纯度高的电镀铜柱与精细铜线可以较好地满足制作封装基板叠层互连的可靠性。
     

超导量子芯片硅穿孔填充技术

超导量子计算是目前最有可能实现实际应用的量子计算方案之一,多层堆叠是实现超导量子比特大规模扩展的最佳方案。介绍了超导量子芯片中硅穿孔（TSV）填充工艺的特点并汇总概括了当前超导TSV填充技术。以电镀和金属熔融填充为代表的完全填充工艺具有器件可靠性高、工艺复杂度低等优点,但与半导体技术兼容性较差;以物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积和快速原子连续沉积技术为代表的部分填充工艺,具有与半导体技术兼容性好的优点,但器件可靠性低、工艺复杂度高。开发新材料的电镀工艺或许是未来较为可靠的方案。     

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.     

无氰电镀铜新工艺试验研究

以环保酸性浸镀铜工艺和含有复合添加剂的碱性无氰电镀铜工艺结合的小型试验,得到了产品合格并适合工业化生产应用的工艺配方.通过六因素正交试验,以镀铜速率、外观状况、抗腐蚀性作为衡量标准,获得了比较好的试验条件,重点研究了镀液温度、电流密度对镀铜速度的影响.     

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。     

快速全光亮酸性镀铜工艺进展概况

镀铜工艺在电镀工业中占有一定位置。铜镀层通常作为镍、锡、银、金等镀层的底层,以提高与基体金属的结合力。此外,在电铸,印刷电路,塑料电镀和钢铁另件局部防渗碳、渗氮、氰化以及防橡胶粘着和挤压减磨等方面也广为应用。最古老镀铜工艺是酸性硫酸盐镀铜。镀液中不加任何添加剂,得到的铜层,结晶粗糙,暗淡无光。以后不断有人发明添加剂如:聚乙二醇,硫脲及其衍生物,乙丙酰硫脲,硫代氨基甲酸及酯,硫代磷酸酯等等有机物,使镀层性能得以改善。但在一定的电流密度范围里,使用这类添加物得到的铜层不是脆性太大,就是光泽性太差。这一致命缺陷限制了这一古老工艺的发展。因此,近百年来,极毒的氰化镀铜工艺一直占有统治地位。特别是采用高温,高浓     

Sidewall Roughness对TSV互连结构高频性能的影响

本文详细分析了由Bosch 刻蚀形成的侧壁形貌的粗糙度（Sidewall Roughness）对硅通孔（TSV）互连结构高频性能的影响,并通过全波电磁场仿真软件HFSS将粗糙侧壁TSV互连结构与平滑侧壁TSV互连结构的传输特性进行了详尽的对比,仿真结果显示,在相同的条件下,粗糙侧壁TSV结构的插入损耗比光滑侧壁TSV结构增加了15%,并且随着侧壁形貌粗糙度的增加,TSV互连结构的高频性能恶化更加严重。最后,文章通过对二氧化硅绝缘层厚度和TSV直径对TSV互连结构高频性能的影响,提出了补偿侧壁粗糙度对高频性能产生的不良影响的方法,为TSV电学设计提供参考依据。     

粗糙侧壁对硅通孔互连结构高频性能的影响(英文)

详细分析了由Bosch刻蚀形成的侧壁形貌的粗糙度(Sidewall Roughness)对硅通孔(TSV)互连结构高频性能的影响,并通过全波电磁场仿真软件HFSS将粗糙侧壁TSV互连结构与平滑侧壁TSV互连结构的传输特性进行了详尽的对比。仿真结果显示,在相同的条件下,粗糙侧壁TSV结构的插入损耗比光滑侧壁TSV结构增加了15%,并且随着侧壁形貌粗糙度的增加,TSV互连结构的高频性能恶化更加严重。最后,通过对二氧化硅绝缘层厚度和TSV直径对TSV互连结构高频性能的影响,提出了补偿侧壁粗糙度对高频性能产生的不良影响的方法,为TSV电学设计提供参考依据。     

介绍几种仿金电镀工艺

表面处理仿金工艺能使许多物品酷似金品,色泽可获得１８～２２Ｋ的效果。而仿金电镀工艺正是表面处理仿金工艺中的一种。仿金电镀几乎适用于一切可以电镀的金属和非金属材料,与真空蒸镀和离子镀相比,具有投资少、成本低和几乎不受镀件大小限制、适宜大批生产等优点。最初的仿金电镀是电镀黄铜（铜－锌合金）,但黄铜易氧化变色。后来采用三元合金（铜－锌－锡）以及添加其他如铟、镍、钻、铯、铬、钌等盐类的新型仿金电镀工艺。近年来,又在三元仿金电镀液中引入一些有机或无机添加剂,如天津大学化工系开发的三元低氰仿金镀液中引入第二…     

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.      

冗余金属对互连线电容特性的影响

在深亚微米尺寸的集成电路设计中,可制造性设计变得越来越重要。从180 nm时代开始,铜互连代替铝已成为趋势,但是铜在制造工程中难刻蚀,因此在工业上引入了化学机械研磨。为了使化学机械研磨取得好的平坦化效果,必须预先改善设计,对版图金属布局进行冗余金属填充,使之满足工艺生产要求。因此,对版图金属布局进行冗余金属填充,成为研究的热点。文章研究了冗余金属的各种因素对互连线电容特性的影响,并在此基础上给出了优化的冗余金属填充方案。     

基于TSV的3D IC层次化物理实现技术

随着集成电路特征尺寸逼近物理极限,硅通孔（TSV）实现层间互连的三维集成电路（3D IC）成为延续摩尔定律的一种趋势.但现有集成电路设计工具、工艺库、设计方法尚不成熟,难以实现三维集成中超大尺寸基板芯片的时序收敛问题.为此,本文提出了一种利用现有传统的EDA工具完成基于TSV的3D IC物理设计的流程.首先,用热应力模型将三维硅通孔投影成二维阻挡层,从而将三维集成电路设计转化成若干含阻挡层的二维集成电路分别实现;其次,针对超大尺寸基板芯片的时序收敛困难问题,提出了一种标准单元布局方法,通过在版图中划定若干固定放置区用于限定关键时序单元的摆放,并迭代确定这些关键单元在固定放置区中的位置,实现大尺寸芯片的时序收敛.基于所提出的三维集成电路设计流程完成了一款三维集成的网络路由芯片基板芯片的设计,结果表明,相比传统的设计流程,提出的3D IC物理设计流程可使超大尺寸基板芯片从时序无法收敛优化到可收敛并满足时序要求,验证了所提出的3D IC物理设计流程的可行性.     

LS—I型电镀添加剂的研制

ＬＳ－Ｉ型电镀添加剂是一种以含有有机磷的多元羧基环状化合物为主，经一定的方法和步骤，配以其它化学助剂而成的酸性系列电镀添加剂。经使用，并对使用的部分结果，进了测试，结果表明，在酸性工艺条件下，该电镀添加剂用于、铜、锌及部分合金的电镀工艺中，对提高镀层外观质量，增强耐腐蚀性能，有较为显著的作用。