半导体纯锡电镀镀层变色问题探讨

本文深入探讨半导体封装纯锡电镀工艺镀层变色问题。对高温、高湿等不同环境下镀层表面变色的原因进行了分析,包括多方面的因素,如去毛刺溶液的浸泡、前处理、框架基材、镀层结晶及厚度、后处理等,对镀层表面变色同时,对镀层内部变色问题的研究显示,其中的镀液混浊和悬浮微粒对镀层质量的影响是显而易见的。还介绍了防变色剂在解决镀层变色问题上的应用,对其作用机理和使用效果进行了详细的阐述,并在使用过程中提出了应注意的事项。通过这些分析和探讨,旨在提供有效的解决半导体封装纯锡电镀过程中镀层变色问题的方法。

退火对TSV电镀铜膜层性能影响研究

针对硅通孔(TSV)高深宽比微孔电镀填铜后结晶细小,后续制程经历高温过程可能导致晶界间缺陷的问题,对TSV电镀铜膜层退火后性能变化进行了研究。考察了退火温度和升温速率等退火条件对晶粒晶面取向、晶粒大小、晶界间空洞以及杂质含量等膜层性能的影响,确定了较优的退火工艺参数为升温速率10/min℃,400℃下保温2 h。结果表明:此较优的高温退火条件下,XRD显示主晶面择优取向为Cu(111);SIMS分析电镀铜膜层总杂质含量小于100 mg·kg^(–1);EBSD结果显示电镀铜平均粒径1.9μm,晶粒长大较充分,满足工业化应用需求,希望对工业化应用提供参考。

含丙二醇的复合有机抑制剂应用于TSV镀铜工艺的研究

[目的]硅通孔(TSV)电镀铜填充一般采用PEG(聚乙二醇)类有机化合物抑制剂,但往往存在电镀时间长、易产生空洞、面铜较厚、退火后晶界间缺陷多等问题。[方法]开发了一种新型含丙二醇的复合有机抑制剂,研究了采用它时的TSV填充模式,退火后孔内镀层的结晶状态,以及镀层的杂质含量。[结果]该抑制剂对TSV的填充效果明显优于传统抑制剂,与小分子含硫化合物加速剂复配使用时可实现“自下而上”的均匀填充,且面铜平整,无微孔、气泡等缺陷存在。[结论]该复合有机抑制剂具有很好的工业化应用潜力。

含氮碱基缓蚀剂在铜研磨抛光后清洗液中的应用

阐述对比不同缓蚀剂配方对铜dummy片表面腐蚀抑制的影响,并辅助不同温度、时间、浓度下的不同缓蚀剂腐蚀速率,提出含有含氮碱基缓蚀剂配方的优势。对比不同缓释剂配方的清洗效果、表面粗糙度、对PVA清洗刷表面划伤的影响,进一步验证含有含氮碱基缓蚀剂配方的PCMP样品,在碱性条件下表现最佳。可将晶圆表面铜层清洗干净,且对铜表面腐蚀起到有效抑制作用,降低表面粗糙度,延长Q-Time时间。分析PCMP处理后的晶圆表面SP2和XPS表征,验证Cu_(2)O可以有效延长Q-time时间。

大马士革工艺中电镀铜层杂质对其性能的影响

分别采用聚醚胺类物质、聚乙烯亚胺类物质和聚酰胺类物质作为大马士革铜互连电镀工艺的整平剂,得到杂质含量不同的Cu膜层,通过计时电位测试分析了不同整平剂对膜层杂质含量的影响机制。研究了杂质含量对Cu膜层自退火速率、应力和电阻率的影响。结果表明,膜层中杂质含量过高会引起Cu膜层的电阻和应力升高。采用聚乙烯亚胺类物质或聚酰胺类物质作为整平剂时电镀所得Cu膜层的杂质含量都较低。

基体表面性质对引线框架上无铅镀锡层的影响

研究了铜基引线框架基体表面性质对镀锡层的影响。扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析结果表明:镀层外观由其结晶结构决定。采用X射线光电子能谱(XPS)研究了铜基引线框架表面性质的影响。结果表明:引线框架表面铜的氧化状态对于最终所得镀锡层的性质有很大影响,当引线框架表面存在大量的CuO时,得到的镀锡层易于出现发黑等质量缺陷。研究了相应的解决方法,对于因基体表面性质引起的镀层发黑等质量问题,可以通过加强镀前去氧化解决,也可以通过增强添加剂的极化作用予以改善。

芯片钴互连及其超填充电镀技术的研究进展

芯片中的钴互连作为铜互连之后的下一代互连技术受到了业界的极大关注,且已经引入集成电路7 nm以下的制程。钴互连主要采用湿法的电化学沉积技术,但由于保密原因和研究条件的限制,其研究报道不多。本文基于现有专利、文献报道较系统地介绍了钴互连技术的优势及发展现状,并从溶液化学和电化学角度综述了钴互连电镀基本工艺、基础镀液组成与添加剂、超填充电镀机理,以及镀层退火控制与杂质影响等的研究现状,并对钴互连技术下一步研究进行了展望。

3D NAND制程中选择性刻蚀工艺的SiO_(2)回沾问题研究进展

作为半导体市场中主要存储芯片之一,NAND已从2D发展到3D。3D NAND的立体存储结构提高了芯片容量、性能和可靠性。在3D NAND的交替堆栈结构中,需通过氮化-物氧化物的选择性刻蚀获得层间介质层,堆栈层数越多,芯片性能越好,但高层堆栈的刻蚀均匀性也更难保持,此时易出现SiO2在氧化层端头再沉积的回沾现象,层间结构被破坏,影响器件性能。要达到更高层数必须减少回沾,探究该过程及其影响因素成为关键所在。本文综述了3D NAND制程中氮化硅选择性刻蚀工艺的发展现状和现有研究成果,强调了控制硅含量对防止回沾的重要性,介绍了相关理论模型,提供模拟预测。为深入分析其中的化学反应,本文对相关的SiO_(2)溶液化学进行了概述,总结了聚硅酸形成的影响因素,强调胶凝曲线能反应其聚合行为,据此可研究怎样通过影响硅酸聚合行为或聚硅酸在氧化层表面的沉积行为来防止回沾,以对未来研究起到理论指导作用.

芯片铜互连电镀添加剂浓度对镀层性能的影响

基于国内自主研发的芯片铜互连超高纯电镀液及添加剂,通过赫尔槽铜片实验、晶圆图形片实验,对芯片铜互连电镀添加剂浓度对芯片铜互连镀层性能的影响进行了研究。首先对芯片铜互连电镀加速剂、抑制剂、整平剂三类添加剂作了简要介绍,然后依序改变上述三类添加剂的浓度配比和磁力搅拌器旋转速度进行电镀实验,最后在晶圆图形片上进行验证,确认加速剂、抑制剂、整平剂浓度之比为9:2:2.5时,可以获得芯片铜互连无孔洞、无缝隙的电镀填充效果,即该添加剂浓度之比最为理想。

七自由度机械臂动力学分析与仿真

针对七自由度机械臂(KUKA LBR IIWA机械手臂)的动力学模型正确性问题,对其关节1进行动力学分析。首先,采用DH法进行结构建模,得出正运动学方程,依据七自由度机械臂自运动特性,计算出机械臂各关节角。然后,采用牛顿—欧拉方法对机械臂进行动力学建模,推导出机械臂各关节约束力/力矩方程。最后,采用ADAMS动力学仿真和实物实验论证,分别对机械臂关节1在静态和动态两种情况所受到的力/力矩进行比较。结果表明:运用理论公式推导、ADAMS仿真和实验验证,综合分析出机械臂关节1受力/力矩结果误差不大,具有一致的,为后续机器人控制、机器人动态分析和机械臂动力学优化等问题研究奠定基础。

画线机器人机械臂力矩最优轨迹优化方法

针对画线机器人机械臂(KUKA LBR IIWA机械臂)在装饰画线过程中工作性能问题,对其关节运动轨迹进行研究,提出一种机械臂关节力矩最优运动轨迹优化方法。首先,介绍国内外对机械臂运动轨迹研究情况,搭建实物模型,规划其实际工作空间;其次,采用拉格朗日法推导出机械臂关节力矩方程;最后,以机械臂关节力矩最优建立目标函数,求解出在已知工作空间中机械臂关节力矩最优运动轨迹。结果表明:机械臂末端在已知路径下运动时,机械臂关节力矩最小的运动轨迹,则为最优运动轨迹。为后续画线机器人进行装饰画线提供理论参数依据。

高深宽比硅通孔(TSV)电镀铜填充工艺研究

作为后摩尔定律时代重要的集成技术之一,硅通孔(Through Silicon Via,TSV)技术目前在工业界得到了迅速的发展和广泛的应用。三维(3D)-TSV是TSV技术的核心,也是实现芯片级互联的关键。本文通过对3D-TSV电镀添加剂含量、电镀时间、扩散时间及电镀搅拌速度等工艺的研究,得到了最佳的电镀工艺参数,并获得了表面光洁均匀的镀层,实现主流孔型10μm×100μm的无缺陷填充,且在化学机械抛光(chemical mechanical polish,CMP)后平整无空洞缺陷。

聚偏氟乙烯多孔膜物理共混法改性研究进展

针对聚偏氟乙烯(PVDF)多孔膜改性,将PVDF铸膜液加入添加剂进行物理共混是一种简单、有效的方法。文章综述了近年来利用不同添加剂通过物理共混改性PVDF多孔膜的研究进展,归纳了常见的添加剂类型,包括无机添加剂如二氧化硅(SiO_(2))、二氧化钛(TiO_(2))、氧化锌(ZnO)、碳纳米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)等,有机添加剂如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、两亲性聚合物等。文章指出未来需加强对已有添加剂与PVDF物理共混成膜动力学和热力学研究,优化物理共混改性的制备过程,提高添加剂和膜基体的结合力,以制备高稳定性、性能优异的PVDF改性膜。

学习中关村科创能力建设经验长三角G60科创走廊打造产业升级辐射带

在2021年国家“十四五”规划中,加快建设长三角被认为是中国政府建设的重中之重。其中建设长三角G60科创走廊作为一项重要提法,从地方发轫直接上升为中央意识,直接纳入到“十四五”规划中。在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》第三十一章“深入实施区域重大战略”第四节“提升长三角一体化发展水平”中,明确提出要“瞄准国际先进科创能力和产业体系,加快建设长三角G60科创走廊和沿沪宁产业创新带,提高长三角地区配置全球资源能力和辐射带动全国发展能力”。在产学角度,这一言论正式将“长三角G60科创走廊”进行了更高定位,也被外界看作是国家在中关村发展发展实践后的全新起步和再度出发,具有时代向前发展的全新意义。

整平剂及电流密度对电子封装用铜微凸点电镀的影响

研究了宏观整平剂、微观整平剂及电流密度对铜微凸点表面平整性的影响，探讨了2种整平剂和电流密度对铜微凸点表面的作用机制。镀液组成和工艺参数为：CuS0475g／L，H2s04100g／L，C1-50mg／L，整平剂H和W0～10mg／L，（25±2）℃，60r／min，1～8A／dm2，35min。结果表明，宏观整平剂可促进铜的沉积，微观整平剂则可抑制铜的沉积，二者相互配合可改变电镀过程中镀孔的电力线分布，使电流密度分布均匀。在一定范围内提高电流密度可加快铜微凸点的生长。在6A／dm2下，2种整平剂的质量浓度均为5mg／L时，可制得结晶细腻、表面平整的铜微凸点。

电子电镀添加剂的分子设计

提出了电镀添加剂设计的概念,给出了锡基电子电镀添加剂设计的基本方法。由于电镀添加剂作用的复杂性,要得到性能优异的添加剂,必须从分子水平上对添加剂进行设计,而添加剂在镀层中的夹杂是通过化学夹杂和物理夹杂引起,从分子水平上设计的低吸附型镀锡添加剂可以减少有机分子的夹杂。

几种含氮有机物分子结构与电化学行为的关联

以几种具有不同结构的含氮有机分子作为添加剂,研究了它们在锡电沉积中的电化学特性.把含氮有机分子样品根据结构划分成3类,在铜旋转圆盘电极(Cu-RDE)上分别进行了极化曲线(LSV)和电化学阻抗谱(EIS)的测试,以了解添加剂分子结构的影响,为建立电沉积添加剂的结构与性能关系进行探索性研究.

基于单轴微拉伸的TSV铜力学性能研究

电子产品的微型化趋势使芯片的三维集成概念应运而生,并通过硅通孔(TSV-through silicon via)技术得以实现.为了测试TSV中互连铜(Cu-TSV)的力学性能,提出了1个简便、易于操作的单轴微拉伸方法.利用有限元分析优化设计Cu-TSV微拉伸试样的支撑框架结构,有效减小试样在制作及操作过程中的损伤;种子层采用溅射Ti膜取代传统的溅射Cr/Cu膜,减小了电镀过程中的应力,避免了对种子层碱性刻蚀时对试样的腐蚀;采用单轴微拉伸系统对优化设计与制备的Cu-TSV微拉伸试样进行测试.经测试得到的Cu-TSV的杨氏模量与抗拉强度为25.4～32.9GPa和574～764MPa.

防铜变色剂处理对引线框架与封装树脂结合力的影响

研究了C194铜合金引线框架表面氧化状态对封装树脂结合强度的影响。铜合金引线框架与树脂的结合强度随氧化膜厚度的增加而先增加后减小,并在厚度为100nm时达到最大值15.3MPa,比氧化前提高了2.6MPa。其原因在于氧化膜能够提高与封装树脂之间的润湿性,而氧化膜较厚时,断裂更易发生在疏松的氧化膜中,从而降低了结合强度。防铜变色剂处理可以通过有效减缓氧化膜生长来控制其结合强度。

硅通孔润湿性能影响因素的模拟仿真

使用Fluent流场仿真软件模拟了电镀液对硅通孔(TSV)的浸润过程,讨论了TSV深宽比、电镀液流速、电镀液表面张力、接触角以及压强等因素对TSV浸润过程的影响.通过对比仿真寻找出能在电镀之前使电镀液完全浸润TSV所有表面的预润湿处理方法,以防止因润湿不彻底在TSV底部形成气泡而导致的有空洞电镀填充.通过仿真发现,电镀液表面张力越小,电镀液与待电镀样片表面的接触角越小,浸润过程中电镀液的流速越慢,浸润所处环境的压强越低,则越有利于电镀液对TSV的浸润;且流速为0.002 m/s时即可对深宽比低于或等于130μm:30μn的TSV实现完全浸润;浸润环境压强低于3 000 Pa时即可在流速为0.05 m/s时对深宽比为150μm:50μm的TSV基本实现完全浸润.当TSV结构的深宽比大于2的时候,没有经过预润湿而直接放入电镀液的TSV结构很难实现无空洞电镀填充.