[發明專利]深孔電鍍的預處理方法

有效

• 申請號: 201310694379.6
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103726085A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發明（設計）人: 李明;凌惠琴;孫琪;曹海勇;李義
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C25D5/00
• 分類號: C25D5/00;C25D7/12;C25D7/04
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 牛山;陳少凌

技術領域

本發明屬于半導體芯片三維封裝領域，具體涉及一種深孔電鍍的預處理方法。

背景技術

半導體芯片三維封裝中，以通孔作為互連方式是封裝的主流方向，而相應的通孔電鍍技術是三維封裝發展的關鍵。傳統的通孔電鍍是通過電鍍法來實現硅通孔填充的。電鍍法填充通孔有其成本上的優勢，且工藝簡單，但對于深寬比較大的通孔來說，實現孔內的無缺陷填充并不容易。主要存在的問題有：孔口處電力線出現集中現象；孔口和通孔底的金屬離子濃度存在差異。因此在電鍍過程中，導電材料如金屬銅很難在底部沉積，易導致通孔的過早封口，造成孔內缺陷。

因此在通孔電鍍過程中，為了得到理想的填充效果，實現無孔隙填充，往往需要使用添加劑等有機物。添加劑需要進入到通孔內部，與通孔底部、側壁表面結合，從而起到加速、抑制或整平作用。添加劑中往往有大分子聚合物，其在通孔中的擴散越加困難，從而通孔填充的質量越難以得到保證，進而對產品可靠性帶來影響。

可以通過各種前處理工藝，使鍍液與通孔充分接觸，鍍液中的添加劑充分發揮作用，從而得到良好的填充效果。傳統的前處理工藝是在室溫下進行。在室溫下對硅片進行清洗、潤濕和小電流刺激等工作。以上工藝對通孔的填充效果帶來較好的影響，但由于通孔的深寬比較大，通孔深處難以與鍍液進行充分接觸，無法徹底清除通孔深處的氣泡，實現無孔隙填充。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種深孔電鍍的預處理方法，本發明使深孔與鍍液充分接觸，減少大深寬比的孔徑中殘留的氣泡，有效減少空隙和接縫等缺陷的發生。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的，本發明涉及深孔電鍍的預處理方法，包括如下步驟：

步驟（1）選擇待鍍的具有一個或多個深孔的半導體芯片，選擇純水，并冷卻；

步驟（2）將所述半導體芯片進行抽真空處理；

步驟（3）將所述半導體芯片在真空下浸泡在所述純水中；

步驟（4）將所述半導體芯片使用鍍液浸泡、小電流刺激；

步驟（5）將所述半導體芯片使用上述鍍液進行電鍍。

優選的，所述半導體芯片的材質包括Si、Ge、Se、As、Ga；或者所述金屬硫化物；或者所述金屬氧化物。

優選的，所述半導體芯片的通過電解除油或超聲清洗進行清潔。

優選的，所述半導體芯片的抽真空時間為1～15min；所述的半導體芯片的抽真空后真空度為610.5Pa～3170Pa。

優選的，所述純水的溫度為0℃～25℃。

優選的，所述半導體芯片在所述純水中的浸泡時間為10s～10min。

優選的，所述鍍液包括Cu、Zn、Ag、Au、Ni、Pb、Sn金屬離子。

優選的，所述鍍液包括氯離子、加速劑、抑制劑、整平劑。

優選的，所述半導體芯片小電流刺激的電流密度為0.01ASD～1ASD。

優選的，所述半導體芯片電鍍的電流密度為0.1ASD-10ASD。

與現有技術相比，本發明的有益效果如下：本發明的工藝過程只需將潤濕過程所用純水進行降溫處理，從而有效提高通孔的潤濕程度，減少通孔中殘存氣體量，增加產品的可靠性。因此，本發明使深孔與鍍液充分接觸，減少大深寬比的孔徑中殘留的氣泡，有效減少空隙和接縫等缺陷的發生。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特征、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為水的三相圖。

圖2為3170Pa不同溫度的純水預處理后電鍍的通孔截面圖，a)20℃，b）25℃，ｃ）30℃。

圖3為不同溫度的純水和不同壓強預處理后電鍍的通孔截面圖，a)0℃，1000Pa；b）0℃，2000Pa；ｃ）15℃，1000Pa；d）15℃，2000Pa。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明的保護范圍。

實施例1

1）選擇待鍍的具有多個50×105um深孔的TSV芯片，選擇純水，并分別冷卻至10℃；

2）將所述TSV芯片進行抽真空處理，時間為15min，真空度為610.5Pa；

3）將所述TSV芯片在真空下浸泡在所述純水中10min；