使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法技术

本发明专利技术提供了一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法。采用CTAB作为抑制类添加剂，将纯铜板浸入电镀液中作为阳极，将含有微孔的硅片浸入电镀液中作为阴极，对硅片微孔进行电镀填充，相比传统的抑制类添加剂电镀体系，本发明专利技术所开发的使用CTAB作抑制剂的填充方法对微孔孔口及侧壁具有更强的抑制效果，输运能力更强，电镀填充效果更好、效率更高，有利于节约微孔电镀填充成本，在高深宽比微孔电镀填充中具有极大的优势。

【技术实现步骤摘要】
使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法
本专利技术涉及微孔填充
，特别涉及一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法。
技术介绍
随着集成电路尺寸越来越小，集成度越来越高，芯片上元件之间互连导线的数量与互连密度剧增。以硅通孔(ThroughSiliconVia，TSV)微通道互连为核心的3D集成封装技术成为的必然选择。典型TSV直径一般为数微米至数十微米，深宽比可达3：1～20：1，通常以铜作为填充料。由于TSV结构的限制，在制造过程中存在极大的挑战。TSV填充过程复杂，技术难度大，容易形成孔洞、缝隙等填充缺陷，制造成本居高不下。解决TSV填充缺陷的典型方案是在电镀液中加入有机物添加剂。常用抑制剂、整平剂及加速剂来改善TSV填充效果。三种添加剂之间存在竞争吸附行为，通常抑制剂作用于表面及孔口，整平剂作于孔内侧壁，加速剂作用于孔底(作用较小)。由于孔口及侧壁区域电镀速率被相对抑制，使得孔底电镀速率反而高于孔口，从而实现TSV无缺陷填充。该方法在低深宽比的TSV填充中具有很好的效果，但在高深宽比TSV填充中难以避免填充缺陷。造成这一现状的主要原因是传统抑制类添加剂对TSV底部的抑制“强而不至，至而不强”：(1)当前TSV填充工艺普遍延用传统电镀工艺，而传统大分子抑制剂(如PEG、PEI)，通常具有较大分子量(Mr5000以上)，在TSV深部区域输运能力有限，不能有效地输运到深孔底部抑制镀铜生长，即“强而不至”；(2)传统小分子整平剂(如JGB)，尽管分子量较小(Mr511)，可输运到深孔底部区域，但抑制性能较弱，即“至而不强”。目前尚没有解决这一问题的方法。因此，有必要开发更有效的微孔电镀填充的方法，提高微孔填充质量和效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其目的是为了提供一种填充效果好，配方简单，成本低，效率高的微孔填充方法，为了达到上述目的，本专利技术的实施例提供了一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，包括以下步骤：步骤1，制备电镀基础液：将硫酸铜、氯化钠及硫酸加入到去离子水中，搅拌均匀，得到电镀基础液；步骤2，制备电镀液：在步骤1得到的电镀基础液中加入CTAB，得到电镀液；步骤3，组装电极：将含有微孔的硅片清洗干净，然后浸入步骤2所得电镀液中静置，作为阴极，将纯铜片浸入步骤2所得电镀液中，作为阳极；步骤4，电镀：向步骤3中阳极与阴极通电进行电镀，完成对硅片微孔的填充。优选地，所述电镀基础液中硫酸铜的浓度为100～300g/L，氯化钠的浓度为0.01～0.5g/L，硫酸的浓度为10～64mL/L。优选地，所述电镀液中CTAB的浓度为0.03～1.0g/L。优选地，所述硅片微孔直径为5～20μm，深度30～200μm。优选地，所述步骤3中，清洗具体为：依次使用稀硫酸、去离子水进行清洗。优选地，所述步骤3中，将硅片清洗干净后进行抽滤，去除硅片微孔中的残余气体。优选地，所述步骤3中，静置时间为5～10min。优选地，所述步骤4中，电镀电源为精密电源。优选地，所述步骤4中，电镀时间为10～240min。优选地，使用含有微孔的玻璃基板代替含有微孔的硅片。本专利技术的上述方案有如下的有益效果：(1)相较传统的抑制类添加剂剂，所采用的CTAB作为抑制类添加剂，其在阴极表面具有更高的有效覆盖率，抑制性能更强，输运能力更强，在高深宽比微孔电镀填充中具有极大的优势。(2)相较于传统的多添加剂电镀体系，本专利技术只需在基础液中加入一种添加剂(CTAB)即可完成很好的填充效果，简化配方，节约成本。(3)本专利技术提出的新方法，其微孔电镀填充效果更好、效率更高，有利于节约微孔填充制造成本。附图说明图1为本专利技术中CTAB作为抑制类添加剂对微孔电镀填充影响示意图。图2为本专利技术中实验装置示意图。图3为本专利技术实施例1微孔填充电镜图。图4为本专利技术实施例1微孔填充电镜图。【附图标记说明】1-电镀液；11-CTAB；2-硅片；21-微孔；3-铜片；4-精密电源。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。实施例1本实施例采用CTAB11作为唯一的电镀添加剂进行微孔电镀填充实验，微孔尺寸为直径20μm，深度60μm。填充方法如下：步骤1，制备电镀基础液：将硫酸铜、氯化钠、硫酸等加入到去离子水中，充分搅拌，形成电镀基础液，备用；电镀基础液中硫酸铜的浓度为200g/L，氯化钠的浓度为0.1g/L，硫酸浓度为64mL/L；步骤2，制备电镀液1：在步骤1所得电镀基础液中加入适量CTAB11，使CTAB11浓度为0.3g/L，制备出微孔填充电镀液1；步骤3，组装电极：依次使用稀硫酸、去离子对含有大量微孔21的硅片表面进行清洗，然后使用抽滤瓶抽除硅片上微孔21中的残余气体；将清洗后的硅片2在电极夹夹持下浸入电镀液1中作为电镀阴极，静置5分钟，使电镀液1充分输运到微孔21内部；将纯铜片3洗净，在电极夹夹持下将铜片3浸入电镀液1中，作为电镀体系的阳极；并用过电极夹连接电源；步骤4，接通电源，开始电镀：CTAB11作为抑制类添加剂对微孔电镀填充影响如图1所示，CTAB11在硅片2微孔21孔中和侧壁浓度高，电镀速度慢，孔底CTAB11浓度高，电镀速度快。为体现微孔21填充的动态过程，本实施例进行了多次重复步骤3～4，分别电镀5min、10min、20min、30min断开电源，结束电镀，对电镀后的硅片进行切片分析，结果如图3。实施例2本实施例采用CTAB11作为唯一的电镀添加剂进行微孔电镀填充实验，微孔尺寸优选为直径20μm及深度200μm。填充方法如下：步骤1，制备电镀基础液：将硫酸铜、氯化钠、硫酸等加入到去离子水中，充分搅拌，形成电镀基础液，备用；电镀基础液中硫酸铜的浓度为200g/L，氯化钠的浓度为0.2g/L，硫酸浓度为64mL/L；步骤2，制备电镀液1：在步骤1所得电镀基础液中加入适量CTAB11，使CTAB11浓度为0.33g/L，制备出微孔21填充电镀液1；步骤3，组装电极：依次使用稀硫酸、去离子对含有大量微孔21的硅片2表面进行清洗，然后使用抽滤瓶抽除硅片上微孔21中的残余气体；将清洗后的硅片2在电极夹夹持下浸入电镀液1中作为电镀阴极，静置5分钟，使电镀液1充分输运到微孔21内部；将纯铜片3洗净，在电极夹夹持下将铜片3浸入电镀液1中，作为电镀体系的阳极；并用过电极夹连接电源；步骤4，接通电源，开始电镀。电镀135min后断开电源，结束电镀，...

【技术保护点】
1.一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，制备电镀基础液：/n将硫酸铜、氯化钠及硫酸加入到去离子水中，搅拌均匀，得到电镀基础液；/n步骤2，制备电镀液：/n在步骤1得到的电镀基础液中加入CTAB，得到电镀液；/n步骤3，组装电极：/n将含有微孔的硅片清洗干净，然后浸入步骤2所得电镀液中静置，作为阴极，将纯铜片浸入步骤2所得电镀液中，作为阳极；/n步骤4，电镀：/n向步骤3中阳极与阴极通电进行电镀，完成对硅片微孔的填充。/n

【技术特征摘要】
1.一种使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备电镀基础液：
将硫酸铜、氯化钠及硫酸加入到去离子水中，搅拌均匀，得到电镀基础液；
步骤2，制备电镀液：
在步骤1得到的电镀基础液中加入CTAB，得到电镀液；
步骤3，组装电极：
将含有微孔的硅片清洗干净，然后浸入步骤2所得电镀液中静置，作为阴极，将纯铜片浸入步骤2所得电镀液中，作为阳极；
步骤4，电镀：
向步骤3中阳极与阴极通电进行电镀，完成对硅片微孔的填充。


2.根据权利要求1所述的使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其特征在于，所述电镀基础液中硫酸铜的浓度为100～300g/L，氯化钠的浓度为0.01～0.5g/L，硫酸的浓度为10～64mL/L。


3.根据权利要求1所述的使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其特征在于，所述电镀液中CTAB的浓度为0.03～1.0g/L。


4.根据权利要求1所述的使用CTAB作为抑制类添加剂进行微孔填充的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴厚亚，朱文辉，李祉怡，王彦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43