退火工艺对硅通孔填充Cu微结构演化与胀出行为的影响

金属学报, 2016, 52(2): 202-208. doi: 10.11900/0412.1961.2015.00308

退火工艺对硅通孔填充Cu微结构演化与胀出行为的影响

陈思 ^1, , 秦飞 ^2, , 安彤 ^3, , 王瑞铭 ^4, , 赵静毅 ^5,

1.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124

2.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124

3.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124

4.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124

5.北京工业大学机械工程与应用电子技术学院,北京,100124

基金项目: Supported by National Natural Science Foundation of China (No.11272018) 国家自然科学基金资助项目11272018

关键词：硅通孔 , 电镀Cu , 退火 , 微结构 , 胀出量

EFFECTS OF ANNEALING PROCESS ON MICROSTRUCTURE EVOLUTION AND PROTRUSION OF COPPER FILLED IN THROUGH-SILICON VIAS

Keywords： through-silicon via , electroplated Cu , annealing , microstructure , protrusion

采用不同电流密度和外加剂浓度将Cu电镀填充到硅通孔(TSV)制作晶圆试样,将试样置于Ar气环境内进行退火处理.观测了硅通孔填充Cu (TSV-Cu)的胀出量和界面完整性,分析了电镀参数对填充Cu微结构(晶粒尺寸)以及微结构对填充Cu退火胀出量的影响.结果表明,电流密度和外加剂浓度影响TSV-Cu的晶粒尺寸.电流密度越高,晶粒尺寸越小;外加剂浓度越高,晶粒尺寸越小,但其影响程度不如电流密度显著.退火后,Cu的晶粒尺寸变大,TSV-Cu发生胀出,胀出量与Cu晶粒尺寸具有正相关的关系.随着TSV-Cu的胀出,Cu-Si界面发生开裂,裂纹沿界面层中的Cu种子层内部延伸.

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