search query: @keyword kupari / total: 42
results-list
reference: 10 / 42
« previous | next »
Author:Heikkurinen, Jukka
Title:Electrochemical deposition of copper for through silicon via applications
Kuparin sähkökemiallinen pinnoittaminen läpivientiteknologia sovelluksissa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2014
Pages:v + 76      Language:   eng
Department/School:Sähkötekniikan korkeakoulu
Main subject:Elektroniikka ja sovellukset   (S-113)
Supervisor:Laurila, Tomi
Instructor:Sainio, Sami
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201501081047
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  2659   | Archive
Keywords:through silicon via (TSV)
bottom-up electroplating
copper electrochemical deposition
step-coverage
microstructure
copper-pumping
läpivientiteknologia
kupari
sähkökemiallinen pinnoittaminen
raerakenne
mikrohuokonen
alhaalta-ylös metallisointi
Abstract (eng):This thesis aims to demonstrate through silicon via (TSV) fabrication in semiconductor applications, the generic reliability issues concerning copper TSVs and novel approaches to handle these issues.
The TSV is the key enabling technology for three-dimensional electronics (Chapter 1&2).
It permits vertical connections to be made in a silicon wafer, which enables the fabrication of very high-density electronics that would not be possible with traditional methods due to physical limitations.
The fabrication of TSV can be divided into following steps: etching, liner/barrier/seed layer deposition (Chapter 3), electroplating (Chapters 4&5) and post-processing.
This thesis focuses mostly on the bottom-up electroplating step.
The bottom-up electroplating can be achieved either chemically by using additives that form inhibiting surfaces locally (Chapter 6), or electronically by controlling the waveform attributes (Chapter 7).
Electroplating has been chosen as the primary filling method because high-quality structured metallization can be achieved quickly.
Copper metallization is chosen over aluminum or tungsten since copper has excellent electrical conductivity and electromigration resistance.
Copper metallization, in damascene trenches or vias, exhibits a number of reliability issues that should be solved before 3-D electronics can compete with planar electronics.
The most prominent failure modes have been identified (Chapter 8) and some possible solutions have been presented (Chapter 9).
The coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between copper and silicon combined with trapped impurities in copper metallization is one of the main issues.
High residual stresses are present in the metallization after post-processing which can lead to micro voiding, which in turn can reduce the electromigration resistance.
One solution to this problem is to use buffer layers, such as BCB dielectrics, that allows expansion also laterally.
Another solution is to process a uniform copper microstructure.
Avoiding the use of additives that can be trapped into the metallization or using an additional method that hinders copper grain growth can realize the uniformity.
The other primary issues concerning the copper TSVs are the liner/barrier reliability and the cost of the bottom-up metallization.
Abstract (fin):Tässä työssä käsitellään kuparin läpivientiteknologiaa (TSV, Through Silicon Via) puolijohdesovelluksissa, erilaisia luotettavuusongelmia liittyen TSV:n valmistusprosesseihin sekä elinikään ja muutamia mahdollisia ratkaisuja kyseisiin ongelmiin.
Kuparista muodostettu TSV on yksi tehokkaimmista tavoista luoda vertikaalinen yhteys IC-piirissä, mikä on myös yksi tärkeistä edellytyksistä kolmiulotteisen elektroniikan valmistuksessa.
Kappaleissa 1 ja 2 esitellään ensin mikä on TSV, millaisia TSV profiileja on käytössä ja millä menetelmillä TSV voidaan metallisoida.
TSV:n valmistusprosessi voidaan jakaa seuraaviin osiin: etsaus, eriste-/diffuusioeste-/siemenkerroksen pinnoitus (Kappale 3), sähkökemiallinen pinnoitus (Kappale 4 ja 5) sekä jälkiprosessointi.
Tämä diplomityö käsittelee pääasiallisesti sähkökemiallista pinnoittamista, ja etenkin alhaalta-ylös metallisointia.
Alhaalta-ylös metallisointi voidaan toteuttaa joko kemiallisesti käyttäen hyväksi lisäaineita, jotka estävät pinnoittamista paikallisesti (Kappale 6), tai sähköisesti säätämällä potentiaalin aaltomuotoa (Kappale 7).
Sähkökemiallinen pinnoittaminen on valittu ensisijaiseksi metallisointimenetelmäksi, koska se mahdollistaa hyvälaatuisen metallisoinnin lyhyessä pinnoitusajassa.
Kupari on puolestaan valittu täytemateriaaliksi, koska sillä on erittäin hyvä sähkönjohtokyky sekä elektromigraation kestokyky.
Kuparisen TSV:n luotettavuus on keskeisessä roolissa tässä työssä ja monet luotettavuusongelmat tuleekin ratkaista, ennen kuin kolmiulotteinen elektroniikka voi kilpailla kaksiulotteisen elektroniikan kanssa.
Haitallisimmat luotettavuusongelmat on tunnistettu (Kappale 8) ja joitakin ratkaisuja näihin ongelmiin on esitetty (Kappale 9).
Kuparin ja piin lämpölaajenemiskertoimien (CTE) välinen ero on yksi avainongelmista.
Tämä ongelma johtaa siihen, että lämpökäsittely aiheuttaa jännityksiä metallisointiin.
Pinnoitettuun kupariin jääneet epäpuhtaudet puolestaan jakavat nämä jännitykset epätasaisesti, mikä johtaa mikrohuokosien syntyyn.
Tämä taas heikentää kuparin elektromigraation kestokykyä.
Eräs tapa vähentää jännityksiä on käyttää joustavaa puskurikerrosta TSV:n rakenteessa, mikä sallii laajenemisen tapahtua myös vaakasuorasti.
Toinen tapa on valmistaa yhtenäinen kuparin raerakenne, koska raerakenteeltaan heterogeenisessa kuparissa on paikoittain suuria puristusjännityksiä ja toisaalta suuria vetojännityksiä.
Homogeeninen raerakenne voidaan aikaansaada vähentämällä lisäaineiden käyttöä tai manipuloimalla kuparin mikrorakeiden kasvua.
Muita merkittäviä avoimia kysymyksiä ovat alhaalta-ylös pinnoittamisen kustannusten laskeminen ja eriste-/diffuusiokerroksen luotettavuus.
ED:2015-01-18
INSSI record number: 50408
+ add basket
« previous | next »
INSSI