本文介紹了一種新型的高縱橫比TSV電鍍新增劑系統，利用深層反應離子蝕刻(DRIE)技術對晶片形成圖案，並利用物理氣相沉積(PVD)技術沉積種子層。透過陽極位置最佳化、多步驟TSV填充過程、新增劑濃度和電鍍電流密度最佳化，在保持無空隙填充輪廓的同時提高填充效率，透過tsv的晶片段電鍍,驗證了其可用性。利用線性掃描伏安法(LSV)、計時安培法和數值模擬方法研究了其作用機理。
對於本文開發的原型器件，設計了四種圖案晶片，其中包括050μmx 150μm,040μmx 140μm, 030umx 130μm,和020μmx 120um.的視孔如圖1所示，TSVs透過六種工藝建立: (a)矽片清洗; (b)旋轉塗層光刻膠(SU-8) ; (C)光刻抗蝕劑開發; (d)深反應離子蝕刻(DRIE) (博世工藝) ; (e)氧化獲得二氧化矽阻擋層(提供TSVs之 間的電隔離) ; (f)濺射鈦粘附層; (e)濺射銅種子層; (h)Cu-TSVs電鍍。圖2顯示了使用玻色工藝蝕刻的透矽孔的掃描電鏡顯微圖，圖2(a)和(b)分別顯示了tsv的頂檢視和橫截面SEM顯微圖，如圖2(C)， 所示扇貝的橫向粗糙度小於100奈米。
利用商用的COMSOL多物理軟體模擬了TSV中的電場分佈，採用有限元法(FEM)建立了物理模型,在該模型中，與TSV的段晶片陰極對應的陽極位置是可變的(陰極的上、下或右側)。
本文介紹了-種新型的用於填充高寬徑比TSV的商業新增劑體系,鹼電解質含有80gL-1Cu2+、20gL-1CH3SO3H和50mgL-1Cl-,提出了四種不同的創新方法來縮短填充時間。
電化學測量採用了-種標準的三電極系統，使用圖案和固體平面電極作為工作電極(WE), Pt網用作對電極(CE)，採用飽和熱量參比電極(SCE)作為參比電極，本文給出的電位相對於SCE (0.242V相對於正常的氫電極(NHE) )，電鍍電池中電解質的體積為250mL，由於擴散能力、新增劑消耗與電流密度之間的關係，電流密度影響填充模型和填充效率。在含有4ppmDVF-B、20ppmDVF-C和1.5ppmDVF-D的電解質中，不同電流密度下cu-tsv電鍍的截面光學顯微鏡影象。
當同時加入三種新增劑(DVF-B、DVF-C、 DVF-C、 DVF-D)時， 電流密度對透過填充行為影響顯著，當在電鍍過程中施加較低的電流密度(3mAcm- 2)時，該抑制劑具有較弱的抑制作用，沉積速率緩慢，且抑制因子在透過底部區域的消耗量較小，更重要的是，有足夠的時間讓抑制劑擴散到通道的底部，新增劑的新增量(DVF-B、DVF-C和DVF-D)在透過深度方向上幾乎相等，因此在低電流密度下，填充行為表現出保形填充特徵。
在較高的電流密度(10-20mAcm- 2)時，沉積速率增加，抑制劑每秒的消耗量增加。雖然抑制因子的擴散係數是恆定的，但抑制因子沒有足夠的時間來擴散到通道的底部來補充消耗抑制因子，雖然加速器的數量在通道內部的任何地方都是相等的(由於加速器的擴散係數很大)， 但抑制劑的劑量,由於抑制因子的消耗和擴散的限制，沿著透過深度方向顯著減少，這種沿透過深度方向的新增劑分佈導致了電鍍的超填充型別。
從填充曲線上可以看出，在相同數量的電荷(Q=Ixt)下，銅沉積量(S)隨著應用電流密度的增加而減少，這可能是由於電流效率(η) 的降低所致，這可能是由於抑制因子的抑制作用隨著外加電流密度的增加而增加所致。
用固體平面電極和圖案化電極測量的LSV曲線，分別大致對應於通道的頂部和通道的底部，通道底部區域的電流密度大於頂部區域的電流密度，通道底部和通道頂部的鍍速率差小而小，在適當的電流密度(ca)下，通道底部和通道項部之間的電鍍速率的差異顯著增加，可以抑制通道中空的形成，以上討論表明，適當的電流密度不僅避免了透過口中形成的接縫或夾口，而且提高了通填效率。
新增劑的濃度在透過充填過程中起著重要的作用，它影響了透過表面上的新增劑吸附解吸行為的隨機機率，此外，隨著吸附和消耗過程的進行，它影響了通道內部的生長速率，從而控制了Cu-TSV填充模型。當片段晶片在高新增劑濃度(6- 30ppm)的槽中電鍍時，孔在同一週期內完全填充，而當新增劑濃度更高(50~ 80ppm)時，在同一電鍍週期內出現部分填充輪廓。
本文介紹了四種最佳化方法來減少三維整合透矽通孔(TSVS)的填充時間，並利用線性掃描伏安法(LSV)和時安培技術對其機理進行了研究，對相對於tsv的陽極位置進行了最佳化，當陽極放置在tsv的前方、右側和後方時，填充效率在一定程度 上依次提高，多步TSV填充過程表明，在從腔室和孔中去除空氣之前，加入新增劑(DVF- B)，TSV填充效率有效提高，填充效率隨著預溼電解液中加速器濃度的增加而提高，模擬了新增劑的表面吸附過程，對理解新增劑的吸附和填充過程具有很大的意義，新增劑的濃度在透過填充過程中起著重要的作用，這控制著Cu-TSV的填充模型。
