
第二种选择是在硅片表面生长一层TaPVD薄膜,这种方法是利用Cu在Cu上和Cu在Ta上淀积时需要不同的超电势。通过选择Cu只在Cu上淀积的电势(或者电流),通孔被填充,同时硅片表面的Cu淀积被抑制。SEM和FIB分析说明了和ODTSAM表面观测到的类似现象。同样的,在顶部表面几乎没有Cu淀积,通孔被无空洞的填充,填充的铜呈指甲状。完全的填充仅耗时30分钟。这种方法的优势在于它使用了半导体制造已经采用的工艺技术。
结论
通过电化学手段使用Cu填充穿越硅片的通孔是实现3D集成电路的决定性因素之一。这篇文章为直径5μm、深度25μm的通孔填充提出优化了的Cu电镀工艺。主要的改进在于降低无空洞填充工艺的时间(工艺成本)减少到30分钟。结果由两种方法得出。在第一种方法中,我们研究了平坦和促进添加剂以及电流密度在电镀工艺中的地位。对电镀工艺更深的了解帮助我们优化了通孔填充工艺的产能。通过使用两步的电流填充工艺,总共的填充时间减少到25分钟。在第二种方法中,通过防止顶部表面的Cu淀积,或者通过产生自组合单层十八烷基硫醇,又或者在硅片表面淀积Ta薄膜,均使填充时间减少了至少50%。使用这个方法,通孔可以在30分钟内进行完全的填充。
其他涉及3D技术的工艺的研究也同时在IMEC3DSIC项目中同时展开,比如Cu-Cu连接、指甲状Cu在Si内引起的应力、硅片的减薄和后续的一些工艺步骤。