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为了满足电子产品更轻、更小、更薄、功能性更强的社会需求,发展3D封装技术势在必行。其中,使用硅通孔方式将芯片之间连接的一种新技术TSV既是其中之一。通过TSV的连接,可将芯片连接长度缩短到芯片厚度,使逻辑模块之间的连接变成垂直堆叠,进而显著缩短模块之间的互连线长度。TSV技术的关键工序之一是TSV电镀填充。TSV电镀因为其填充时间较长、电镀面铜厚、电镀CMP工艺难以控制以及电镀缺陷率高等问题,导致TSV一直难以大规模推广,也因此使得TSV电镀成本一直居高不下。所以,能够获得电镀面铜薄、填充速度快的TSV电镀方式,一直以来都是TSV电镀研究者们所急切希望的。Bottom-up填充可以通过填充方式的改变显著提高TSV填充速度。同时,Bottom-up填充的也是形成TSV电镀薄面铜(overburden)的一个关键过程。本课题讨论了TSV的填充方式:Conformal填充和Bottom-up填充的的特点及优劣势,确定了Bottom-up填充相对于Conformal填充具有填充时间短和电镀面铜薄等优势,为TSV技术工业化应用提供了解决办法。同时明确了TSV电镀的检测方法,主要包括横截面研磨,X射线,FIB和Top-down的研磨方法。其中,Top-down的研磨检测方法能够检查出TSV填充准确情况。本文通过对电镀添加剂基础性能和添加剂实际电镀效果的对比和分析,发现实现TSV Bottom-up填充的关键是电镀体系中的抑制特性。基于该原理,成功开发出了实现TSV Bottom-up填充的抑制剂SYS3360S,并通过DOE实验对影响其填充效果的添加剂种类及含量进行了研究,同时对铜离子浓度、酸度、氯离子浓度进行了考察,研究发现镀液中的各因素对填孔结果均存在较大的影响,各项工艺参数均需控制在合理的工艺范围内才能得到无缺陷电镀结果,通过优化最终我们得出实现bottom-up填充的添加剂UPT3360及基础电镀也比例。本文还对影响TSV电镀的电流密度、扩散时间及整片电镀工艺参数的设定进行了考察,发现不同开口孔径的TSV对扩散时间有着不同的要求,TSV孔径越小需要的扩散时间越长;同时电流密度过大或过小均不能实现无缺陷的TSV Bottom-up填充。整片电镀时通过分步电镀能够实现填充后凹陷的减少及电镀时间的缩短。最终,以13μm x130μm TSV为基础得出一组最佳工艺参数,对其整片进行电镀,FIB效果确认该系列添加剂可以得到无缺陷填充的bottom-up填充结果。