本文介紹了我們?nèi)A林科納半導(dǎo)體將空間交替相移(SAPS)兆頻超聲波技術(shù)應(yīng)用于TSV晶片的刻蝕后清洗工藝，SAPS技術(shù)通過(guò)在兆頻超聲波裝置和晶片之間的間隙中改變兆頻超聲波的相位，在整個(gè)晶片的每個(gè)點(diǎn)上提供均勻的聲能，在這項(xiàng)研究中，使用了5x50 m蝕刻后(博世)TSV晶片，通過(guò)物理分析和電氣測(cè)試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。配備有EDX的SEM用于檢測(cè)清潔前和清潔后的TSV試片的含氟聚合物殘余物(即CXFY)的存在，F(xiàn)IB-SEM用于評(píng)估鍍銅性能，TSV泄漏電流圖和電壓斜坡介電擊穿(VRDB)作為主要電氣可靠性指標(biāo)，也用于評(píng)估清潔效果，測(cè)試結(jié)果表明，兆聲能量可以傳播到TSV的底部，與傳統(tǒng)的單晶片噴淋清洗相比，經(jīng)過(guò)SAPS清洗的晶片表現(xiàn)出明顯的電學(xué)性能提高。

硅通過(guò)(TSV)器件是3D芯片封裝的關(guān)鍵推動(dòng)因素，以提高封裝密度和提高器件性能，TSV縮放對(duì)于實(shí)現(xiàn)3DIC對(duì)下一代設(shè)備的好處至關(guān)重要。在這項(xiàng)研究中，空間交替相移(SAPS)兆頻超聲波技術(shù)被應(yīng)用于TSV蝕刻后清洗中的側(cè)壁殘留物去除，SAPS技術(shù)通過(guò)在兆頻超聲波換能器和晶片之間的間隙中改變兆頻超聲波的相位來(lái)向晶片表面提供均勻的聲能，清除殘留物的化學(xué)自由基在稀溶液中產(chǎn)生，并由兆頻超聲波能量促進(jìn)，此外，在超聲攪拌過(guò)程中產(chǎn)生的氣泡空化的機(jī)械力提高了質(zhì)量傳遞速率，并提高了清洗過(guò)程中殘余物的去除效率(圖1)。與傳統(tǒng)的濕法清洗方法相比，SAPS兆頻超聲波技術(shù)對(duì)于高縱橫比過(guò)孔表現(xiàn)出高的殘留物去除效率和低的材料損失，此外，它對(duì)結(jié)構(gòu)(1)、(2)造成最小的損壞。

通過(guò)電氣試驗(yàn)和物理分析，提供了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，超電子能量可以通過(guò)清洗溶液傳播到TSV的底部。在本研究中，使用20 5x50μm后蝕刻（博世）TSV晶片用于評(píng)估清洗性能，晶片分為兩組：第一組為常規(guī)單片噴霧清洗的晶片，第二組為采用SAPS大型清洗技術(shù)清洗的晶圓，為了進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，評(píng)估方法包括配備EDX的掃描電鏡，以檢測(cè)清洗前后TSV試片的含氟聚合物殘留物(即CXFY)的存在。采用FIB-SEM技術(shù)評(píng)價(jià)鍍銅性能。

電氣測(cè)試數(shù)據(jù)(TSV梳狀泄漏)是評(píng)估清潔性能的一個(gè)有用的度量指標(biāo)，TSV泄漏電流圖提供了泄漏電流的徑向分布，電壓斜坡介電擊穿(VRDB)，一個(gè)主要的可靠性指標(biāo)，也被用來(lái)評(píng)估清潔有效性，(a)溶液中的化學(xué)濃度隨著TSV深度的增加而降低，且沒(méi)有超電子效應(yīng)，(b)在超電子效應(yīng)下，溶液中的化學(xué)濃度幾乎不隨TSV深度的變化而變化，大部分的TSV殘留物，F(xiàn)IB-SEM結(jié)果表明，所有晶片都進(jìn)行了自下而上的無(wú)空洞鍍銅。

一般來(lái)說(shuō)，不完全清洗會(huì)對(duì)器件性能惡化，TSV孔中的顆粒和殘留會(huì)導(dǎo)致低擊穿電壓、高泄漏電流、移動(dòng)閾值電壓和低產(chǎn)率，SAPS清潔配方表明，與單晶片清潔配方相比，+5V下的整體泄漏電流更低（圖2），與傳統(tǒng)的單片圖和TSV泄漏電流分布圖相比，SAPS清潔工藝的性能始終更好，在進(jìn)行SAPS的晶片中泄漏電流水平低于1e-10A的模具，VRDB結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單晶片清洗方法相比，SAPS清洗過(guò)程具有更高的平均擊穿電壓和更低的平均擊穿電流。

本文提出了一種很有前途的SAPS清洗技術(shù)應(yīng)用于蝕刻(Bosch)TSV晶片，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，SAPS技術(shù)為晶片表面提供了均勻的超電子能量分布，并具有顯著的TSV殘?jiān)コ芰?。VRDB結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的單晶片噴霧清洗方法相比，TSV晶片具有明顯的電性能增強(qiáng)。
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