抑制TSV中铜热胀出的方法技术

本发明专利技术涉及三维电子封装技术领域，公开了一种抑制TSV中铜热胀出的方法，其包括：超声波调控TSV沉积铜晶粒尺寸工艺参数优化设计：建立超声波作用下TSV孔道内声场和流场的分布模型，计算铜离子和添加剂分子的局部浓度；建立超声波作用下TSV镀铜填充动力学模型，计算阴极表面局部电流密度和铜离子局部浓度的时变分布，确定TSV填充参数；建立超声波作用下TSV镀铜填充电结晶动力学模型，计算TSV沉积铜晶粒尺寸与阴极局部电流密度的定量关系，设计获得最小晶粒尺寸的超声电沉积工艺参数；采用上述步骤设计的使TSV沉积铜晶粒尺寸最小化的超声工艺参数电镀填充TSV，进行实验验证。本发明专利技术可以在实现TSV快速、无缺陷镀铜填充的基础上抑制TSV中铜热胀出，节约生产成本。

【技术实现步骤摘要】
抑制TSV中铜热胀出的方法
本专利技术涉及一种抑制TSV中铜热胀出的方法，属于三维电子封装

技术介绍
集成电路产业是信息技术产业的核心，是支撑经济社会发展和保障国家安全的战略性、基础性和先导性产业。随着时代的发展，集成电路已进入后摩尔时代。依靠减小特征尺寸来不断提高集成度的二维封装方式已接近极限，三维电子封装技术成为延续摩尔定律的最佳选择。硅通孔(ThroughSiliconVia，TSV)技术是三维电子封装实现垂直互连的核心和关键。TSV芯片在制造和服役过程中不断经历温度载荷，材料间的热失配会引发诸多可靠性问题。温度变化过程中，TSV中铜的自由膨胀和收缩会受到周围材料的限制，诱发的热应力使铜在轴向上受挤压，并在铜/硅界面产生较大的切应力，引发塑性和蠕性变形，导致铜从孔内胀出，胀出的铜会对周围器件结构、再分布层、脆性金属间化合物施加压力，导致器件变形或断裂，引发严重的机电故障。目前工业生产过程中主要的解决方案有：增加缓冲或抑制结构；复合电镀的方法；但现有抑制TSV中铜热胀出的方法尚不完善，与TSV制造工艺兼容性较差。因此，需要研究出一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制TSV中铜热胀出的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：超声波调控TSV沉积铜晶粒尺寸工艺参数优化设计，具体包括以下步骤：/n步骤S101：建立超声波作用下TSV孔道内声场和流场的分布模型，计算铜离子和添加剂分子的局部浓度；/n步骤S102：建立超声波作用下TSV镀铜填充动力学模型，计算阴极表面局部电流密度和铜离子局部浓度的时变分布，确定实现TSV无缺陷、快速填充的工艺参数范围；/n步骤S103：建立超声波作用下TSV镀铜填充电结晶动力学模型，计算TSV沉积铜晶粒尺寸与阴极局部电流密度的定量关系，设计获得最小晶粒尺寸的超声电沉积工艺参数；/n步骤S2：采用步骤S1设计的使T...

【技术特征摘要】
1.一种抑制TSV中铜热胀出的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：超声波调控TSV沉积铜晶粒尺寸工艺参数优化设计，具体包括以下步骤：
步骤S101：建立超声波作用下TSV孔道内声场和流场的分布模型，计算铜离子和添加剂分子的局部浓度；
步骤S102：建立超声波作用下TSV镀铜填充动力学模型，计算阴极表面局部电流密度和铜离子局部浓度的时变分布，确定实现TSV无缺陷、快速填充的工艺参数范围；
步骤S103：建立超声波作用下TSV镀铜填充电结晶动力学模型，计算TSV沉积铜晶粒尺寸与阴极局部电流密度的定量关系，设计获得最小晶粒尺寸的超声电沉积工艺参数；
步骤S2：采用步骤S1设计的使TSV沉积铜晶粒尺寸最小化的超声工艺参数电镀填充TSV，具体包括以下步骤：
步骤S201：预处理；
步骤S202：电镀填充；
步骤S203：清洗；
步骤S204：观测；
步骤S3：进行实验验证。


2.根据权利要求1所述的抑制TSV中铜热胀出的方法，其特征在于，所述步骤S101具体包括以下步骤：首先根据液体介质中的谐波方程建立声场分布模型，然后根据运动方程和连续性方程建立超声作用下流场分布模型，最后使用稳态速度场对描述单个物质稳态扩散和对流输运的守...

【专利技术属性】
技术研发人员：王峰，郭蓝天，丁胜妹，王廷昱，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37