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TSV 互连具有缩短路径和更薄的封装尺⼨等优点，被认为是三维集成的核
术。 TSV 结构如下图所示，在硅板上面有加⼯完成的通孔;在通孔内由内到外
依次为电镀铜柱、绝缘层和阻挡层。绝缘层的作用是将硅板和填充的导电 材料
之间进⾏隔离绝缘，材料通常选用⼆氧化硅。由于铜原⼦在 TSV 制 造⼯艺流
程中可能会穿透⼆氧化硅绝缘层，导致封装器件产品性能的下降 甚⾄失效，⼀
般用化学稳定性较⾼的⾦属材料在电镀铜和绝缘层之间加⼯ 阻挡层。后是用
于信号导通的电镀铜。
在三维集成中 TSV 技术可分为三种类型:在 CMOS ⼯艺过程之前在硅片 上完成
通孔制作和导电材料填充的是先通孔技术;⽽中通孔，在CMOS制 程之后和后端
制程(BEOL)之前制作通孔。后⼀种后通孔技术是在 CMOS ⼯艺完成后但未
进⾏减薄处理时制作通孔。终技术⽅案的选择要 根据不同的⽣产需求。
前30 min顶部沉积速率的异常下降是由于预处理后时间过
长造成的。在电化学反应之前铜离⼦和添加剂分⼦的充分扩
散导致在初始阶段相对较快的沉积。随着反应的进⾏，电解
液中的铜离⼦从阴极接受电⼦并不断转化为铜。随着纵横比
的增加，铜离⼦向底部的扩散速率降低。铜离⼦的传质限制
降低了沉积到底部的速率。同时，铜离⼦在顶部的积累提⾼
了沉积速率。逐渐地，顶部的电沉积速率超过底部的电沉积
速率，终导致接缝缺陷。
在电沉积⼯艺之前，对 TSV 芯片进⾏预处理以排除通孔中的
空⽓并润湿种⼦层。，将 TSV 芯片放⼊吸瓶中并浸⼊去
离⼦⽔中。然后，使用⽔循环泵将抽吸瓶抽空⾄负⽓氛。在
负压下，通孔中的空⽓被推⼊样品片表面。此外，应用间歇
性超声振动去除表面⽓泡，直⾄⽆⽓泡出现，表明预处理完
成。因此，TSV芯片迅速移动到电镀槽中并保持静⽌⾜够长
的时间以确保电镀溶液在通孔内充分扩散。
TSV制作流程会涉及到深刻蚀、PVD、CVD、铜填充、微凸点及RDL电 镀、清
洗、减薄、键合等⼆⼗余种设备，其中通孔制作、绝缘层/阻挡层/ 种⼦层的沉
积、铜填充、晶圆减薄、晶圆键合等⼯序涉及的设备为关 键，在某种程度上
直接决定了TSV的性能指标。
深硅刻蚀设备
通常情况下，制造硅通孔(经常穿透多层⾦属和绝缘材料)采用深反 应离⼦刻蚀
技术(DRIE)，常用的深硅刻蚀技术又称为“Bosch(博⽒)” ⼯艺，有初发明该项
技术的公司命名。 如下图所示，⼀个标准Bosch⼯艺循环包括选择性刻蚀和钝
化两个步 骤，其中选择性刻蚀过程采用的是SF6和O2两种⽓体，钝化过程采用
的是 C4F8⽓体。在Bosch⼯艺过程中，利用SF6等离⼦体刻蚀硅衬底，接
着利用C4F8等离⼦体作为钝化物沉积在硅衬底上，在这些⽓体中加⼊O2 等离
⼦体，能够有效控制刻蚀速率与选择性。因此，在Bosch刻蚀过程中 很自然地
形成了⻉壳状的刻蚀侧壁。
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