季春花，凌惠琴，曹海勇，李明，毛大立

（上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240）

硅通孔铜互连甲基磺酸铜电镀液中氯离子的作用

季春花，凌惠琴*，曹海勇，李明，毛大立

（上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240）

研究了硅通孔(TSV)镀铜用甲基磺酸铜高速镀液(由Cu(CH3SO3)240 g/L、甲基磺酸60 g/L及Cl−50 mg/L组成)中氯离子的作用机理。采用旋转圆盘电极研究了不同扩散条件下Cl−的作用效果，并采用电化学阻抗谱(EIS)和电子顺磁共振(EPR)探讨了 Cl−在铜电化学沉积中的影响机制和对 Cu+配位场的影响。结果表明：在深孔内扩散控制条件下，Cl−对铜沉积有明显的加速作用；在表面非扩散控制区域，尤其是高电流密度区，Cl−具有一定的抑制效果。因此，Cl−的存在有利于改善TSV深孔镀铜填充效果，提高填充速率。

硅通孔；铜互连；电镀；氯离子；甲基磺酸盐

1 前言

随着信息化社会的发展，人们希望电子产品具有更强的功能、更小的体积、更低的价格。但半导体特征尺寸目前已接近物理极限，以往通过减小芯片特征尺寸的方法已无法满足上述需求。基于TSV(Through-Silicon Via，硅通孔)垂直互连的三维叠层封装为业界提供了一种全新的途径。该技术能够使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，能大大提高信号传输速度，降低功耗[1-2]。TSV深孔镀铜技术是 TSV三维封装能否顺利实现产业化的关键技术之一，但由于深孔镀铜技术难度大、成本高(约占整个 TSV三维封装成本的40%)、沉积速率慢，很多问题亟待解决，因此成为当前三维电子封装技术的一个重要研究热点。……