集成電路封裝材料-硅通孔相關材料-

硅通孔相關材料基于硅通孔（TSV）的3D封裝技術發(fā)展:高性能、低功耗、低成本方向發(fā)展真的。

TSV技術：通過在芯片和芯片之間制造垂直通路，從而形成電氣連接的新型互連技術。采用TSV技術能夠?qū)崿F(xiàn)芯片在三維方向的堆疊，從而提高系統(tǒng)集成度，縮短芯片之間的互連長度，改善信號傳輸速度和質(zhì)量，降低功耗。圖6-1不同元器件在三維方向上基于TSV的堆疊集成TSV技術涉及的材料：除打孔的硅基體材料和填孔材料等關鍵主材料外，在工藝過程中還包含絕緣層、黏附層和種子層材料等相關材料。圖6-2

TSV各層結(jié)構(gòu)示意圖目錄6.1絕緣層6.2黏附層和種子層6.1.1

絕緣層在先進封裝中的應用6.1.2絕緣層材料類別和材料特性6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢6.1.4新技術與材料發(fā)展6.1絕緣層6.1.1絕緣層在先進封裝中的應用兩方面：（1）作主TSV側(cè)壁的絕緣層，硅是半導體材料，TSV內(nèi)要填充導電材料，需要在孔刻蝕之后，首先在其側(cè)壁沉積一層緣緣層，從而實現(xiàn)導電材料與硅襯底間的絕緣。（2）作為圓片級封裝介質(zhì)層，在3D封裝技術中用于金屬再布線層間的介電隔離。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性包括無機介質(zhì)絕緣層材料和聚合物絕緣材料無機介質(zhì)絕緣層材料主要用于TSV側(cè)壁絕緣聚合物絕緣層材料主要用于圓片級封裝的介質(zhì)層各有特性6.1.2絕緣層材料類別和材料特性1）無機介質(zhì)絕緣層材料SiO2由于優(yōu)秀的介電性能、化學穩(wěn)定性及成熟的制造工藝，被廣泛應用于3D-TSV集成技術領域作為TSV側(cè)壁絕緣層材料。襯底是無源襯底，對溫度沒有限制，可以使用熱氧化工藝，在TSV側(cè)壁生長高質(zhì)量氧化硅層。如果襯底上含有有源器件，對工藝溫度有限制，可以采用低溫化學氣相沉積方式?；瘜W氣相沉積是目前主流的TSV介質(zhì)層解決方案，前驅(qū)體以氣相形式流經(jīng)真空腔被熱量或等離子體解離后，沉積到襯底上形成無定形態(tài)薄膜。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性1）無機介質(zhì)絕緣層材料前驅(qū)體包括：硅烷（SiH4）、正硅酸乙酯（TEOS），最終得到無機氧化硅絕緣層薄膜。通過調(diào)節(jié)工藝過程中的壓力、流速、襯底溫度等參數(shù)可以優(yōu)化薄膜的厚度、折射率、濕制程中的刻蝕速率、薄膜應力、臺階覆蓋率等關鍵物理特性。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性薄膜溫度/℃氣體厚度/nm應力/MPa臺階覆蓋率Thermaloxide700～1150O2、H25～1000400～500高PECVDoxide150～400SiH4、N2O—150低PECVDTEOS250～400Si(OC2H5)4、O250～5000100～200中SACVDozone-TEOS400Si(OC2H5)4、O3150～500100～200高LPCVD650～750Si(OC2H5)420～50080～120高PSG/BPSG400～750Si(OC2H5)4、PH3,TMB300～900—中高表6-1氧化硅絕緣層薄膜及關鍵物理特性臺階覆蓋率是在集成電路工藝中，用于衡量熱氧化成膜、薄膜沉積、涂膠等工藝中膜層跨臺階時在臺階處厚度損失的一個指標，就是跨臺階處的底部膜層厚度與頂部平坦處膜層厚度比值的百分數(shù)。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性1）無機介質(zhì)絕緣層材料次大氣壓化學氣相沉積（Sub-AtmosphericCVDSACVD）工藝由于沉積溫度和保形涂覆特點，尤其適合3D集成工藝要求。通過TEOS-PECVD技術制造氧化硅絕緣層材料是當前TSV技術絕緣層制造的主流技術。具有良好的介性性、絕緣性、熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性，又具有低溫沉積的特點。廣泛應用于2.5DIC或3D

IC集成技術領域。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性2）聚合物絕緣層材料是當前圓片級封裝介質(zhì)層的主流材料，已經(jīng)具有比較成熟的工藝和材料處理方案。3D封裝要求聚合物絕緣層材料具有更高的光刻分辨力，并且適應3D封裝工藝對晶圓翹曲和熱預算控制的要求。3D封裝技術主要是采用聚合物絕緣層材料在芯片或中介轉(zhuǎn)接層上制造多層金屬互連結(jié)構(gòu)。SiP通常把多個裸芯片封裝在同一系統(tǒng)，形成多功能組件。3DSiP系統(tǒng)主要采用聚合物絕緣層材料作為層間介電薄膜，在中介轉(zhuǎn)接層上制造電路層。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性2）聚合物絕緣層材料采用3D封裝技術，多芯片集成電路系統(tǒng)的芯片之間距離非常小，各層芯片間通過通孔金屬化實現(xiàn)電氣連接。可以大幅縮短多層互連長度，提高系統(tǒng)整體性能。聚合物絕緣層材料作為金屬再布線層的介電層、鈍化層和緩沖保護層，可以有效阻擋電子遷移、防止HCl/鹽的化學腐蝕，增加元器件的機械性能，保護元器件，降低漏電流，還能有效地阻擋潮氣。緩沖功能，可以減少熱應力引起的線路斷裂，防止元器件在后續(xù)加工過程中產(chǎn)生損傷。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性2）聚合物絕緣層材料當前的WLP技術可以利用聚合物絕緣層材料在晶圓上制造多層布線，顯著提高元器件間的連線密度，減少信號延遲，大幅提高電路傳輸速率、系統(tǒng)集成度和可靠性。結(jié)合聚合物絕緣層材料低介電常數(shù)、自平坦化及優(yōu)良的光刻性能，加之銅的高電導率和抗電遷移性能，WLP技術實現(xiàn)IC的低成本和小型化。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性2）聚合物絕緣層材料對于TSV側(cè)壁緣緣層材料，聚合物絕緣層材料也可以作為TSV側(cè)壁絕緣層材料使用，通過噴涂、旋涂或納米噴涂技術可以在TSV側(cè)壁形成絕緣層，具有成本低、有效降低TSV結(jié)構(gòu)應力特點。受工藝限制，難在深寬比大于3:1的TSV結(jié)構(gòu)中個形成均勻的緣緣膜，但成本上有優(yōu)勢。聚合物絕緣層材料在使用時，其光刻分辨力、拉伸強度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)、固化溫度、涂覆的均勻性等因素都很關鍵，對材料的要求比較主。6.1.2絕緣層材料類別和材料特性2）聚合物絕緣層材料光敏性聚合物是聚合物絕緣層材料的代表，在3D封裝中作為絕緣層得到廣泛應用。光敏聚合物具有低應力釋放、較低的熱膨脹系數(shù)、較高的耐熱性和工藝精度，且旋涂和噴涂工藝簡單，設備成本優(yōu)勢明顯。光敏聚合物的開發(fā)技術含量高，開發(fā)周期長，原料純度和種類要求苛刻。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢SiO2作為TSV側(cè)壁絕緣層材料，客戶群包括Samsung,TSMC，美光（Micro），IBM，Intel,海力士（Hynix），意法半導體（STMictoelectronics），Aptina,豪威科技（Omnivision）等設備供應商：美國AppliedMaterials英國SPTS及中國的沈陽拓荊。對于無源中介轉(zhuǎn)接層，TSV孔徑將會從當前的10~15mm縮小到1~5mm，深寬比達到15:1甚至20:1。開發(fā)設備，保證覆蓋率。有源TSV上還要有工藝兼容性。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢比如，WLCSP圖像傳感器封裝，要求沉積溫度低于200oC。低溫下高臺階覆蓋率絕緣層主要通過TEOS源氧化硅CVD或聚合物材料CVD獲得。使用TEOS源，可以在深寬比達到10:1的孔內(nèi)，在200oC以內(nèi)的溫度下，獲得超過15%的臺階覆蓋率。國內(nèi)TSV-CIS封裝，采用聚合物材料作為絕緣層。在高深寬比的TSV-CIS封裝集成技術中，聚合物絕緣層工藝受到限制，要采用TEOS-PECVD方法沉積氧化硅來制造絕緣層，該技術方案處于研發(fā)階段，沒有得到大規(guī)模量產(chǎn)。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢無源硅中介轉(zhuǎn)接層TSV技術在國內(nèi)尚處于起步階段，還沒有應用于實際產(chǎn)品中。TSV技術上實現(xiàn)突破將是國內(nèi)封裝測試產(chǎn)業(yè)在未來封裝領域?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新的重要方向。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)應用于高深寬比TSV結(jié)構(gòu)中制造能夠滿足絕緣性要求的氧化硅材料設備供應商只有沈陽拓荊科技有限公司。該公司TEOS-PECVD設備已達到世界先進水平，已銷售給蘇州晶方半導體科技有限公司和華天科技（昆山）電子有限公司。PECVD設備沉積溫度為400oC，可實現(xiàn)深寬比10:1，孔徑10

mm的TSV結(jié)構(gòu)中沉積氧化硅絕緣層，臺階覆蓋率達20%。未來TSV孔徑會縮小到1~5

mm，深寬比大于15:1。這對PECVD設備提出了嚴峻考驗，氧化硅絕緣層覆蓋率需進一步提升。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢目前，WLP光敏性聚合物絕緣層材料全部被國外廠商壟斷。商場上供應產(chǎn)品有RohmandHass的InterViaTm8000系列，DowChemical的CycloteneTM4000系列，Microchem的SU-8環(huán)樹脂材料，Dow

Corning的WL-5000有機硅系列，Promerus的Avatrel?；ShinEtsuMicroSi的SINR系列，Sumitomo

Bakelite的SUMIRESINEXCEL?CRC-8600、8650、8903等，F(xiàn)ujiFilm的AP2210、AN-3310和Durimide7000聚酰亞胺（PI）系列，東麗株式會社（Toray）的PhotoneeceTM

PI系列，HD

Microsystem的PI系列，Tokyo

Ohka

Kogyo的TMMRS2000，JSR

Micro的WPR酚醛系列。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢以上產(chǎn)品中所用樹脂主要是酚醛環(huán)氧樹脂，丙烯酸酯改性環(huán)氧樹酯、酚醛樹酯、有機硅樹酯、PI樹脂、PBO樹酯、BCB樹脂等且部分產(chǎn)品加入了納米填料。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢噴涂工藝（SprayCoating）用來制造低深寬比的TSV緣緣層，在圖像傳感器中得到了應用。常用噴涂設備國外供應商主要包括EVG和SUSS，國內(nèi)供應商（沈陽芯源）正在逐漸占領我國集成電路市場。能采用噴涂工藝的材料，除傳統(tǒng)的有機光阻外，還包括PI、BCB等聚合物漿料。黏度控制在20cst(里斯)以下。EVG101機臺配置Nano噴嘴，采用超聲波震動原理霧化，可以實現(xiàn)深寬比為5:1、孔徑為20

mm的TSV聚合物絕緣層制造，有望在2.5D中介轉(zhuǎn)接層中實現(xiàn)應用。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢旋涂工藝相比CVD和噴涂工藝，具有設備成本低等顯著優(yōu)勢，但加工超過5:1深寬比的TSV時具有較大挑戰(zhàn)。開發(fā)具有旋涂工藝的聚合物材料成為關鍵研究方向。聚合物材料具備低觸變性、防流動性和保形涂覆等特點?？蓢@材料主體樹脂、功能性納米填料及關鍵助劑等展開研究。中科院深圳先進技術研究所相繼推出2:1和3:1適用于旋涂工藝的聚合物材料，研究5:1。6.1.3發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢國內(nèi)WLP聚合物絕緣層材料的研究與國際上存在明顯差距。目前尚無成功商業(yè)化成熟產(chǎn)品。不完全統(tǒng)計，國內(nèi)研究和應用PI有50多家，其中從事研究生產(chǎn)的有20家，但主要產(chǎn)品仍然是薄膜、塑封料、涂層、膠黏劑、纖維泡沫等。為打破國外壟斷，開發(fā)具有知識產(chǎn)權的光敏性聚合物絕緣層材料顯得尤為必要，隨著3DWLCSP封裝的發(fā)展，光敏性聚合物絕緣層材料的市前景廣闊。6.1.4新技術與材料發(fā)展新型沉積技術1）高分子聚合氣相沉積技術PVPD將CVD應用于聚合反應是一種新的聚合方法，稱為氣相沉積聚合。與傳統(tǒng)高分子薄膜制造方法（如濕法工藝）相比優(yōu)點：（1）不含溶劑、添加劑、引發(fā)劑等，純度高，對襯底不產(chǎn)生損傷。（2）可以控制薄膜厚度，通過選擇適當?shù)某练e速率和時間，可得到所需厚度。（3）薄膜質(zhì)量好，膜厚均勻，表面光滑無針孔，且可以沉積在不同形狀的表面上，保形性好。（4）聚合與成膜工藝合二為一，簡化了制造流程。6.1.4新技術與材料發(fā)展聚對二甲苯（Parylene，又稱派瑞林）是一種典型采用氣相沉積聚合方法制造的聚合物，具備優(yōu)異的介電性、擴散阻擋性、化學穩(wěn)定性及界面結(jié)合力，成為電子元器件中常用的薄膜材料。圖6-3Parylene聚合反應方程6.1.4新技術與材料發(fā)展AIXTRON公司發(fā)明PVPD（PolymerVaporPhaseDeposition）技術，可以通過控制氣相沉積得到聚合物基薄膜材料，解決了常規(guī)噴涂、旋涂等工藝難以在深寬比大于3:1的TSV結(jié)構(gòu)中形成均勻聚合物絕緣膜的難題。6.1.4新技術與材料發(fā)展（平臺尺寸為200mm

200mm，適用于研發(fā)）（平臺尺寸為650mm

750mm，適用于量產(chǎn)）

圖6-4PRODOS系列PVPD設備6.1.4新技術與材料發(fā)展PVPD技術將材料的先驅(qū)體在一個特制的、優(yōu)化的源系統(tǒng)中汽化，被汽化的先驅(qū)體通過惰性霸氣提供給沉積設備。載氣作用是控制氣體傳輸?shù)牧髁?，使先?qū)體濃度保持穩(wěn)定。通過AIXTRON公司的專利技術，即緊密耦合蓮蓬頭技術，可以在不同尺寸襯底上沉積或進行批量擔任，還可以精確控制所提供材料的數(shù)量來沉積復雜的化合物。由于靈活模塊化設置，該技術可以優(yōu)化各種聚合過程，精確控制沉積膜的厚度，應有范圍廣泛，同時由于工藝過程是無溶劑過程，干燥步驟不再是必需的。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術電接枝與化學接枝是兩種基礎分子工程技術。接枝（Crafting）的意思是在襯底表面與在其上生長的薄膜之間形成緊密的分子級化學鍵，這是通過氧化或還原等化學反應實現(xiàn)的。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術圖6-5自由基聚合電接枝工藝示意圖6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術首先通過電誘導過程實現(xiàn)聚合物接枝過程，然后進入化學擴展階段。電誘導過程對于在聚合物與襯底表面之間形成化學鍵至關重要，有機前驅(qū)體B被用來形成接枝層的底層，同時起到激發(fā)溶液中單體A發(fā)生聚合反應的作用。當聚合反應完成時，大分子鏈-[A-A-A]n-B結(jié)構(gòu)在底部接枝層上接枝?；瘜W接枝與電接枝原理相同，只是接枝過程中的電子被還原劑取代，化學接枝可以應用于非導體材料表面的薄膜制造。結(jié)合電接枝和化學接枝兩種溫法工藝，可以實現(xiàn)高深寬比TSV中絕緣層、擴散阻擋層和種子層的制造。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術電接枝技術是一種基于表面化學配方和工藝的納米技術解決方案?？捎糜趯w和半導體表面，通過特定先驅(qū)物分子與半導體表面之間的原位化學反應的激發(fā)作用，各種薄覆蓋層自定向生長。屬于濕法工藝，與電鍍或噴涂工藝不同，其化學反應發(fā)生在硅片表面，不發(fā)生在電解容器或電解槽中，各種物質(zhì)被直接還原到晶圓表面，最終的穩(wěn)定不呈溶液形式；膜是從硅片表面向上生長的，而不會沉積到硅片表面，從晶圓到籽晶層形成具有高黏著性的共價鍵薄膜堆疊。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術電接枝膜能與各種形狀的表面保持共形，整體工藝（絕緣、勢壘、籽晶）均使用標準電鍍工具，可大幅降低工藝成本；在深寬比超過20:1的TSV中形成金屬膜的臺階覆蓋率高達90%，且具有極好的黏著性和均勻性，可以滿足各類電和熱力性能要求。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術參數(shù)數(shù)值單位/方法臺階覆蓋率高達90%

層厚50～500nm孔徑1～100

m最大深寬比>20:1

黏著性所有層均通過了劃線剝落試驗

絕緣體介電常數(shù)3

絕緣體擊穿電壓28MV/cm絕緣體的CTE30ppm/℃絕緣體的電阻率25

Ohm·cm（100nm）Cu籽晶的電阻率1.8

Ohm·cm（200nm）勢壘擴散特性與TiN等效2h，400℃絕緣體溫度穩(wěn)定性2h，400℃TOF-SIMS絕緣體的彈性模量4（折減模量）GPa表6-2電接枝膜的具體參數(shù)6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術電接枝工藝中，來源于偏置表面的電子可充當先驅(qū)物分子的“鍵合籽晶”，在第一層籽晶先驅(qū)物和晶圓表面之間形成共價化合鍵。不需要使用噴涂或旋涂工藝就可以將聚合物絕緣層直接“接枝”到晶圓表面。形成電接枝層可以作為絕緣層，如果采用化學接枝技術進行勢壘層沉積，剛電接枝層可以用作黏接促進劑。6.1.4新技術與材料發(fā)展2）電接枝技術化學接枝與電接枝技術的原理相同，用于非導體表面。采用化學接枝技術可以改進勢壘和聚合物之間的黏著性，首先選擇專用化學材料把勢壘催化劑與聚合物牢固地鍵合在一志，然后將濕銅籽晶電接枝到導電勢壘上。高深寬比的TSV也可以實現(xiàn)較高的臺階覆蓋率。薄膜生長速率及厚度分別受到電流密度和電荷的影響，化學電解槽需要保持穩(wěn)定。6.1.4新技術與材料發(fā)展3）新材料Parylene薄膜是一種可用于高深寬比TSV側(cè)壁覆蓋的有機聚合物材料。采用氣相沉積工藝制造，具有厚度均一、耐酸堿、低介電常數(shù)和無色透明等優(yōu)點。制造流程包括對二甲苯首先在真空腔中加熱汽化，然后流經(jīng)高溫區(qū)裂解成對二甲苯的單體，最后室溫沉積聚合成Parylene薄膜。商化業(yè)產(chǎn)品：ParyleneN、ParyleneC、ParyleneF三種。保形覆蓋且具有良好的臺階覆蓋率，致密性，防止水汽滲透，顯著提高耐濕熱能力。6.1.4新技術與材料發(fā)展3）新材料

ParyleneNParyleneNParyleneCParyleneFParyleneF機械特性抗拉強度/MPa454545～555252斷裂延伸/%40402001010楊氏模量/MPa2.42.43.22.62.6密度/（g/cm3）1.111.111.28

吸水性/%＠24h0.010.01<0.01<0.01<0.01電學特性介電常數(shù)＠1MHz2.652.652.952.17介電損耗＠1MHz0.00060.00060.0130.001典型阻擋特性水汽滲透/（g·mil/100in2）＠24h，37℃，90%RH1.50.21

典型熱學特性熔點/℃410410290

Tg/℃200～250200～250150

CTE/（10-5/℃）696935（退火后為50）3636導熱系數(shù)/［10-4（cal·s-1）/（cm2·℃·cm-1）］332

表6-3Parylene薄膜的物理特性6.1.4新技術與材料發(fā)展3）新材料采用等離子體聚合沉積的有機薄膜BCB可用于中介轉(zhuǎn)接層TSV絕緣層的制造。液態(tài)前驅(qū)體升華成單體，控制單體蒸氣氣壓和等離子體化學氣相沉積的射頻參數(shù)，可顯著提高BCB薄膜的熱穩(wěn)定性和臺階覆蓋率，滿足高深寬比TSV絕緣層保形涂覆要求。6.2.1黏附層和種子層在先進封裝中的應用6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性6.2.3新技術與材料發(fā)展6.2

黏附層和種子層6.2.1黏附層和種子層在先進封裝中的應用TSV的填充工藝主要是電鍍銅工藝，在TSV電鍍銅之前，需要先在TSV內(nèi)壁濺射一層種子層，銅的填充效果在一定程度上依賴于種子層的厚度、均勻性及薄膜的深孔臺階覆蓋率。種子層是電鍍填充的必備條件，主流種子層為銅種子層，采用的種子層材料為銅靶。銅在SiO2介質(zhì)中的擴散速率很快，介電性嚴重退化；6.2.1黏附層和種子層在先進封裝中的應用銅對半導體的載流子具有強烈的陷阱效應，擴散到半導體本體材料中將嚴重影響集成電路元器件電性特征；銅和SiO2黏附強度較差，在制造種子層之前一般要先沉積一層黏附/擴散阻擋層，以防止銅擴散、增加種子層與襯底的黏附力和提高深孔臺階覆蓋率。黏附/擴散阻擋層一般選擇Ti,TiW,Ta,TiN,TaN材料，其主流工藝為PVD。6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性主要材料是磁控濺射靶材。PVD腔體是經(jīng)過改進的腔體，以適應高深寬比TSV工藝要求，靶材一般需要根據(jù)腔體特點進行結(jié)構(gòu)調(diào)整。根據(jù)TSV技術的性能要求研究靶材的成分、構(gòu)造、制造工藝及其濺射薄膜性能之間的關系，對充分發(fā)揮靶材的作用十分重要。TSV種子層靶材：高純銅靶材和銅合金靶材。銅合金靶材可以增加濺射靶用銅材料的粒徑均勻性并提高其強度，靶內(nèi)合金元素含量不超過10wt%。特殊應用，比如銅薄膜和內(nèi)部互連線，其電阻率要與高純銅的電阻率匹配，合金元素含量小于3wt%6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性黏附層一般選擇Ti、TiW等材料，擴散阻擋層一般選擇Ti,Ta,TiN,TaN等材料。TSV晶圓尺寸一般不小于8英寸，隨著晶圓尺寸的增大，對濺射靶材的微觀組織及靶材與背板連接的要求越來越高。大面積靶材與背板連接技術已成為靶材組件制造的關鍵技術。靶材需要優(yōu)良的導電性、導熱性，靶材與背板的連接要有一定的結(jié)合強度，有較高的熱導率、電導率。靶材晶粒經(jīng)變形處理后，應細小均勻，不能在焊接過程中發(fā)生改變。6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性靶材中雜質(zhì)大部分是在電解、熔煉和鑄造過程中產(chǎn)生的。高純銅鑄錠，雜質(zhì)主要包括Ag,

As,

Al,

Bi,

Fe,

Ni等元素。若雜質(zhì)元素過多，在濺射過程中晶圓表面會形成微小的顆粒，從而導致互連線短路或斷路，并影響薄膜的生長質(zhì)量。盡量減少靶材中雜質(zhì)含量，以減少其對沉積薄膜的污染，提高薄膜的質(zhì)量和均勻性。6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性高致密度銅靶材具有導電導熱性好，結(jié)合強度高，有效濺射面積大，表面變化少等優(yōu)點。改善這些性能，可以在較小測射功率下，實現(xiàn)較高的成膜速率，形成電阻率低、透光率高的薄膜。6.2.2黏附層和種子層材料類別和材料特性鍍膜質(zhì)量穩(wěn)定性取決于靶材成分的均勻性。高純銅靶材微觀組織結(jié)構(gòu)及均勻性、晶粒的尺寸及取向分布都會對靶材的性能產(chǎn)生很大影響。晶粒尺寸越小，鍍膜厚度分布越均勻，濺射速率越快。銅合金靶材，第二相的尺寸分布及是否存在成分偏析等都會影響最終濺射薄膜的均勻性。6.2.3新技術與材料發(fā)展傳統(tǒng)PVD設備無法對高深寬比TSV進行有效沉積，必須使用改進型PVD腔體才能保證高深寬比TSV種子層的連續(xù)性。為制造連續(xù)均勻且具有良好臺階覆蓋率的擴散阻擋層和種子層，正在研發(fā)新的沉積技術，包括化學鍍(Electroless

Plating)、ALD技術。ALD技術自1977年發(fā)明以下，應用領域在擴大，是一種能夠在表面均勻、連續(xù)沉積薄膜的技術。ALD技術周期性的通往前驅(qū)體，通過表面飽和和自停止反應逐層生長薄膜，能夠精確控制薄膜的厚度并保證薄膜的均勻性、共形性及連續(xù)性。6.2.3新技術與材料發(fā)展ALD技術是一種先進的納米表面處理技術，可以制造的薄膜范圍廣泛，包括金屬氧化物、金屬氮化物、硫化物和磷化物等，具有廣闊和應用前景TiN和TaN等薄膜材料不僅具有優(yōu)異的擴散阻擋作用，還可以作為銅電鍍的種子層。非常適合在高深寬比的TSV中制造連續(xù)性