粗糙侧壁对硅通孔互连结构高频性能的影响(英文)

详细分析了由Bosch刻蚀形成的侧壁形貌的粗糙度(Sidewall Roughness)对硅通孔(TSV)互连结构高频性能的影响,并通过全波电磁场仿真软件HFSS将粗糙侧壁TSV互连结构与平滑侧壁TSV互连结构的传输特性进行了详尽的对比。仿真结果显示,在相同的条件下,粗糙侧壁TSV结构的插入损耗比光滑侧壁TSV结构增加了15%,并且随着侧壁形貌粗糙度的增加,TSV互连结构的高频性能恶化更加严重。最后,通过对二氧化硅绝缘层厚度和TSV直径对TSV互连结构高频性能的影响,提出了补偿侧壁粗糙度对高频性能产生的不良影响的方法,为TSV电学设计提供参考依据。

多次热氧化削减硅通孔内壁扇贝纹

硅通孔(TSV)在三维集成系统中扮演着非常重要的角色。BOSCH刻蚀技术是当前主流的硅通孔刻蚀方法,因为刻蚀和钝化交替进行,这种干法刻蚀工艺不可避免地会在硅通孔的内部形成扇贝纹,其尺度一般在几十纳米到几百纳米不等。扇贝纹会导致后续填充的各层材料以及它们之间的界面不平滑,从而严重影响TSV的性能以及三维集成系统的可靠性。高温热氧化时,较高氧气流量可确保硅通孔内部氧气浓度基本均匀,扇贝纹凸起处的二氧化硅生长速率相对较快。交替循环进行高温热氧化和腐蚀二氧化硅,可有效削减硅通孔内壁的扇贝纹。对深宽比为8∶1的硅通孔,经过四次高温热氧化(每次氧化的工艺条件为:1150℃、湿氧氧化10 min)和四次腐蚀二氧化硅后,内壁的扇贝纹起伏最大值从最初的400 nm降到了90 nm。实验结果表明该方法削减扇贝纹的效果十分明显。