一种TSV快速填充方法与装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109628968A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201910091137.5(22)申请日2019.01.30(71)申请人中南大学地址410000湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人王彦王福亮陈卓何虎李军辉(74)专利代理机构长沙轩荣专利代理有限公司43235代理人王丹(51)Int.Cl.C25D5/00(2006.01)C25D7/12(2006.01)C25D3/38(2006.01)C25D17/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种TSV快速填充方法与装置(57)摘要本发明提供了一种TSV快速填充方法与装置，TSV快速填充方法包括如下步骤：预处理：将含TSV盲孔的硅片保持开口向上在金属纳米粒子悬浮液中放置20小时以上；取出所述硅片，在200-500℃下加热15-60min；电镀铜：将加热后的硅片进行电镀铜，至TSV盲孔被完全填充。TSV快速填充装置，包括电镀阳极、电镀阴极、电镀电源、电镀液和超声变幅杆。预处理后TSV孔中预先沉积有金属纳米粒子，再用上述TSV快速填充装置进行电镀铜，加快了铜的沉积速度，提高了生产效率。CN109628968ACN109628968A权利要求书1/1页1.一种TSV快速填充方法，其特征在于，包括如下步骤：1)预处理将含TSV盲孔的硅片保持开口向上在金属纳米粒子悬浮液中放置20小时以上；取出所述硅片，将所述硅片在200-500℃下加热15-60min；2)电镀铜将加热后的硅片进行电镀铜处理，至TSV盲孔被完全填充。2.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤1)中所述金属纳米粒子悬浮液中的金属纳米粒子包括纳米银粒子、纳米镍粒子或纳米钨粒子。3.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤1)中所述金属纳米粒子悬浮液为将金属纳米粒子均匀分散在有机溶剂中所得溶液。4.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤1)中所述金属纳米粒子悬浮液为将银纳米粒子均匀分散在乙醇中所得溶液。5.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤1)中所述金属纳米粒子悬浮液浓度为8-15g/L。6.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤3)中电镀铜处理所用电镀液为硫酸铜电镀液。7.如权利要求1所述TSV快速填充方法，其特征在于，步骤3)中电镀铜处理所用电镀阳极为铜阳极。8.一种TSV快速填充装置，其特征在于，包括电镀阳极、电镀阴极、电镀电源、电镀液和超声变幅杆；所述电镀阳极的上端经导线连接所述电镀电源的正极，下端由电极夹固定在所述电镀液中；所述电镀阴极的上端经导线连接所述电镀电源的负极，下端由电极夹固定在所述电镀液中；所述超声变幅杆与所述电镀液接触，用于施加超声激励。2CN109628968A说明书1/4页一种TSV快速填充方法与装置技术领域[0001]本发明涉及微电子封装技术领域，特别涉及一种TSV快速填充方法与装置。背景技术[0002]随着集成电路技术持续向前发展，芯片进一步向集成化、小型化发展。以硅通孔(ThroughSiliconVia，TSV)互连为核心的三维集成封装已然成为未来封装行业的必然趋势。TSV技术是一种穿过芯片的硅衬底本身实现堆叠芯片之间的垂直上下互连，形成高密度三维集成芯片的方法，该技术具有“高密度、多功能、小尺寸”等众多优点。[0003]TSV通常先由BOSH刻蚀技术在硅片上刻蚀出盲孔，随后利用电镀铜的方式对TSV盲孔进行填充，完成三维互连通道的制备。TSV孔径通常为几个微米至数十个微米，深度可达数数十微米至数百微米。正由于这些TSV孔径小，深宽比高(可达10～20)，其电镀填充过程非常缓慢，需要数小时至数十小时不等。[0004]为了解决这一问题，目前大都是考虑利用增大电流密度的方式来增大电镀沉积速率，但是这一方法容易导致填充缺陷。即大电流密度条件易导致TSV孔口提前夹口，使得TSV内部有空洞或狭缝形成。另外，也可利用超声搅拌的方式提高镀液内物质传输速率，从而提高电镀沉积速率，但此方法提高能力有限，需要配合其他方法一起使用。因此，有必要开发更有效的方法提升TSV的填充速率，提高生产效率。发明内容[0005]为了克服现有技术中的不足，本发明提供了一种TSV快速填充方法与装置，其目的是为了提升TSV填充速度，提高生产效率。[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：[0007]一种TSV快速填充方法，包括如下步骤：[0008]1)预处理[0009]将含TSV盲孔的硅片保持开口向上在金属纳米粒子悬浮液中放置20小时以上；取出所述硅片，将所述硅片在200-500℃下加热15-60min；[