集成电化学表征与有限元建模技术用于优化玻璃通孔中的铜填充过程：动力学参数提取及填充轮廓预测

《Journal of Electroanalytical Chemistry》：Integrated electrochemical characterization and finite element modeling for optimizing copper filling in through-glass Vias: Kinetic parameter extraction and profile prediction

　　

金英宇（Young-Woo Kim）|白正贤（Jeong-Hyeon Baek）|李世敏（Se-Min Lee）|朴正辉（Jong-Whi Park）|李浩珍（Ho-Jin Lee）|金泰勋（Tae-Hoon Kim）|沈智惠（Ji-Hye Shim）|苏洪云（Hong-Yun So）|金鹤成（Hak-Sung Kim）

摘要

本文提出了一种基于仿真的方法，用于预测玻璃通孔（Through-Glass Vias, TGV）中的铜填充行为，该方法考虑了电解质添加剂的影响，从而能够准确分析和优化通孔的填充性能。通过线性扫描伏安法（Linear Sweep Voltammetry, LSV）和计时电流法（Chronoamperometry, CA）对电解质中受添加剂控制的电荷转移和质量传输特性进行了电化学表征，得到了不同添加剂浓度下的关键电镀参数，包括电荷转移系数、反应速率常数和扩散系数。随后构建了一个电镀有限元模型，并将所得的动力学和传输参数作为输入值，评估了添加剂成分的变化对通孔填充特性的影响，包括填充形态、空洞形成以及通孔开口附近的沉积厚度。利用光学显微镜（Optical Microscopy, OM）对填充剖面进行了验证。基于所开发的仿真模型，确定了最佳的添加剂组成。这种实验-仿真相结合的方法为优化TGV电镀提供了定量分析手段，为提高下一代2.5D/3D互连技术的填充可靠性奠定了坚实基础。