[發明專利]抑制TSV中銅熱脹出的方法

有效

• 申請號: 202110433795.5
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113186574B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 王峰;郭藍天;丁勝妹;王廷昱
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: C25D7/12
• 分類號: C25D7/12;C25D5/20;C25D3/38;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 趙偉敏

1.一種抑制TSV中銅熱脹出的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：超聲波調控TSV沉積銅晶粒尺寸工藝參數優化設計，具體包括以下步驟：

步驟S101：建立超聲波作用下TSV孔道內聲場和流場的分布模型，計算銅離子和添加劑分子的局部濃度；

步驟S102：建立超聲波作用下TSV鍍銅填充動力學模型，計算陰極表面局部電流密度和銅離子局部濃度的時變分布，確定實現TSV無缺陷、快速填充的工藝參數范圍；

步驟S103：建立超聲波作用下TSV鍍銅填充電結晶動力學模型，計算TSV沉積銅晶粒尺寸與陰極局部電流密度的定量關系，設計獲得最小晶粒尺寸的超聲電沉積工藝參數,具體為，

首先，假設陰極表面每一個晶核都能長成一個晶粒，則t時刻陰極表面的晶粒個數N如以下公式所示：

N＝JAt

t時刻電沉積銅的平均晶粒體積VG如以下公式所示：

其中，J表示成核速率，A表示陰極表面積，V表示t時刻陰極表面沉積銅的總體積；

然后，根據電結晶經典熱力學和動力學理論，建立成核速率和過電位的函數關系，如以下公式所示：

其中，K₁和K₂表示成核系數，η表示過電位，過電位的計算如以下公式所示：

最后，基于上述模型求解TSV沉積銅晶粒尺寸V_G與超聲工藝參數的定量關系，在保證TSV無缺陷填充的基礎上優化設計獲得最小晶粒尺寸的超聲工藝參數；

步驟S2：采用步驟S1設計的使TSV沉積銅晶粒尺寸最小化的超聲工藝參數電鍍填充TSV，具體包括以下步驟：

步驟S201：預處理；

步驟S202：電鍍填充；

步驟S203：清洗；

步驟S204：觀測；

步驟S3：進行實驗驗證。

2.根據權利要求1所述的抑制TSV中銅熱脹出的方法，其特征在于，所述步驟S101具體包括以下步驟：首先根據液體介質中的諧波方程建立聲場分布模型，然后根據運動方程和連續性方程建立超聲作用下流場分布模型，最后使用穩態速度場對描述單個物質穩態擴散和對流輸運的守恒方程進行數值求解，具體為，首先，根據液體介質中的諧波方程建立聲場分布模型，如下公式所示：

z_c＝ρ₀c₀

其中，p代表聲壓，ω代表角頻率，ρ_c代表TSV電鍍液的復密度，c_c代表TSV電鍍液中的復聲速，k_c代表復波數，z_c代表阻抗，α代表吸收數，c₀代表TSV電鍍液中的聲速，ρ₀代表TSV電鍍液密度；

然后，根據運動方程和連續性方程，建立超聲作用下流場分布模型，如以下公式所示：

其中，代表單位矩陣，p代表TSV電鍍液壓力，μ代表TSV電鍍液粘度，u代表TSV電鍍液流速；

最后，使用穩態速度場對描述單個物質穩態擴散和對流輸運的守恒方程進行數值求解，如以下公式所示：

其中，D代表物質的擴散系數，代表物質的濃度梯度，u代表超聲誘導流場的速度場，Rc代表物質的消耗。