高深宽比结构的化学挑战
TGV 孔径小、深径比大，溶液在孔内的交换与补给困难，直接影响填充质量。
SO PROCESS SOLUTIONS
工艺溶液体系
从湿法刻蚀到 CMP 平坦化，贯穿玻璃基互连全流程的溶液方案
为什么需要工艺溶液
强碱高温的刻蚀条件
激光改质区域的移除依赖高浓度强碱体系与高温环境，对溶液稳定性要求高。
全程无空洞与全局平坦化
从搭桥到填铜再到 CMP，溶液体系贯穿始终，决定最终互连的完整性。
湿法刻蚀溶液
氢氧化钠（NaOH）或氢氧化钾（KOH），也可使用两者的共晶熔融混合物
40 mol/L 左右（浓度要求很高，通常远超「低浓度」范畴）
80 ℃ – 170 ℃（需要高温环境）
电镀搭桥溶液
镀液组成及控制范围
| 组分 | 开缸浓度与控制范围 |
|---|---|
| 铜离子 Cu²⁺ | 开缸 60 g/L｜控制 55–65 g/L |
| 硫酸 H₂SO₄ | 开缸 40 g/L｜控制 30–50 g/L |
| 氯离子 Cl⁻ | 开缸 50 ppm｜控制 40–60 ppm |
| 光亮剂 | 开缸 1.0 mL/L｜控制 0.5–2.0 mL/L |
| 抑制剂 | 开缸 15 mL/L｜控制 10–20 mL/L |
| 整平剂 | 开缸 15 mL/L｜控制 10–20 mL/L |
工艺参数
| 参数 | 建议范围 |
|---|---|
| 正向脉冲电流密度 | 1 ~ 3 ASD（最佳值需根据孔的纵横比和图形设计调整） |
| 正向脉冲时间 | 20 ~ 300 ms（通常优选 80 ~ 250 ms） |
| 反向脉冲电流密度 | 为正向电流密度的 1 ~ 6 倍（最佳推荐 3 ~ 5 倍） |
| 反向脉冲时间 | 为正向脉冲时间的 1/30 ~ 1/8（最佳推荐 1/20 ~ 1/10） |
| 温度 | 20 ~ 28 ℃（最佳 24 ℃） |
| 搅拌方式 | 推荐使用喷嘴或刮杆式循环搅拌 |
适用样品：开口 40 ~ 100 μm，深宽比 4:1 ~ 15:1，厚度 0.4 ~ 0.9 mm
- 专用于 TGV 通孔搭桥，成孔速度快，提升效率
- 添加剂与镀液成分简单，可用常规分析及 CVS 管控
- 药水稳定，生产无有害分解物
- 镀层结晶均匀，应力低，延展性好，抗拉强度优良
电镀填铜溶液
溶液交换困难
孔径小（40 ~ 100 μm），铜离子补给不足，易导致 TGV 中部包芯。
抑制力不足
深径比大（AR > 5），镀液抑制力不足，易形成提前封口缺陷。
直流一步效率低
直流一步填孔效率低下，难以兼顾效率与质量。
种子层电导率差
PVD 种子层电导率差，易产生孔破。
解决方案
- 先搭配脉冲搭桥镀液，实现高效脉冲搭桥及直流无空洞填充
- 此溶液适用于垂直电镀设备，以及不溶性阳极 + 氧化铜粉体系
- 添加剂与镀液成分简单，可用常规分析及 CVS 管控
- 药水稳定性好，生产无有害分解物
- 镀层结晶均匀，应力低，延展性佳，抗拉强度优良
镀液工作范围（以 AR = 10 的 TGV 直流填孔为例）
| 组分 | 开缸浓度与操作范围 |
|---|---|
| 铜离子 Cu²⁺ | 开缸 65 g/L｜操作 55–70 g/L |
| 硫酸 H₂SO₄ | 开缸 30 g/L｜操作 10–55 g/L |
| 氯离子 Cl⁻ | 开缸 50 mg/L｜操作 45–55 mg/L |
| 加速剂 | 开缸 5 mL/L｜操作 3–7 mL/L |
| 抑制剂 | 开缸 10 mL/L｜操作 8–12 mL/L |
| 整平剂 | 开缸 10 mL/L｜操作 5–15 mL/L |
搭桥溶液与填铜溶液不可融合，必须分开两个槽体放置；搭桥后要清洗干净再去填铜，否则会有污染风险。
CMP 抛光溶液
钝化层生成
铜表面发生化学反应形成钝化层。
磨料机械研磨
抛光液中磨料对凸起部位进行机械磨削。
新表面再生
磨掉钝化膜，裸露出新鲜的铜表面。
循环重复
钝化－研磨－溶蚀循环往复，直至全局平坦化。
磨料（固相颗粒）
胶体二氧化硅 Colloidal SiO₂｜平均粒径 111 nm｜固含量 15.2%在铜 CMP 领域，为获得低表面粗糙度（Ra < 2 nm）且避免划伤，采用粒径均一的胶体二氧化硅作为磨料。
氧化剂（核心活性物质）
过氧化氢 H₂O₂（浓度 30–32%）｜配比 抛光液:H₂O₂:去离子水 = 2.5 : 0.5 : 7氧化剂为外添加而非原液自带。铜表面氧化铜必须依靠强氧化剂，H₂O₂ 是该体系唯一的氧化剂来源。
络合剂 / 加速剂
有机弱酸（柠檬酸、草酸）或氨基酸类（甘氨酸）与铜氧化物络合生成可溶性络合物。为配合 pH ≈ 5.7 的弱酸性环境并实现超快铜去除速率（10,000–50,000 Å/min），必须使用能高效络合 Cu²⁺ / Cu⁺ 的配体。
缓蚀剂 Inhibitor
苯并三唑（BTA）及其衍生物保证 Cu/Ta 去除速率选择比 > 100:1。BTA 是目前唯一能在铜表面形成致密钝化膜、阻止过度化学溶解的标准缓蚀剂，保证高速去除铜的同时通孔顶部不因过腐蚀而严重凹陷。
其他添加剂
非离子型表面活性剂（如聚乙二醇 PEG）+ 有机胺或氨水主要起润湿和分散作用，防止颗粒团聚；pH 值精准控制在 5.7。
工艺串联
- 1
湿法刻蚀
强碱高温移除激光改质区，形成通孔
- 2
脉冲搭桥
快速封口搭桥，为直流填铜做准备
- 3
直流填铜
由下而上无空洞填充，形成致密镀层
- 4
CMP 平坦化
去除多余铜层，实现全局平坦表面
面向科研合作与中样品验证开放，欢迎联合研发。
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