Croisssance électrolytique du cuivre appliquée à la technologie ''system-in-package''

Copper electroplating for the « system in package » application

• Auteur / Autrice : Cheng Fang
• Direction : Alain Le Corre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Discipline Physique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes, INSA

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électronique

Microprocesseurs

Circuits intégrés

Silicium

Cuivre

Résumé

Cette thèse porte sur l’optimisation d’un procédé de dépôt électrolytique de cuivre (ECD) et son application pour la réalisation des vias traversants de silicium (TSVs) dans un dispositif en boîtier (SiP) conçus par NXP Semiconductors. Le dépôt par ECD a été effectué dans une machine industrielle sur des plaques de six pouces ayant une couche de nucléation de cuivre. L’électrolyte est une solution composée du sulfate de cuivre, de l’acide sulfhydrique, de l’acide chlorure et des trois additifs (JGB, SPS et PEG). Dans un premier temps, le dépôt est étudié en fonction des paramètres de courant appliqué. Nous observons que seul le régime de courant pulsé est capable de donner lieu à un dépôt super-conforme. Dans un second temps, d’autres paramètres concernant notamment les conditions hydrodynamiques lors du dépôt sont évalués. Nous trouvons qu’une orientation perpendiculaire du flux d’électrolyte vis-à-vis de la plaque est critique pour accélérer le dépôt dans le fond des vias.

This thesis consists of developing a copper electroplating process (ECD) in order to realize the through-silicon-vias (TSVs) inside a “System-in-Package” developed by NXP Semiconductors. The ECD process was performed onto 6-inch wafers coated by a copper seed layer in an industrial tool. The electrolyte is composed of the copper sulfate, the acid sulfuric, the acid chloride and three specific additives (JBG, SPS and PEG). The plating current parameters were first assessed. We have found that the pulsed current is more suitable for the microvias filling than the direct current. Other influential parameters especially such as hydrodynamic environment were evaluated as well. We have found that the perpendicular electrolyte flow is crucial to enhance the microvias filling.