TGV導(dǎo)電互連全濕法制備技術(shù)符顯珠深圳2025-8-26

1上世紀(jì)60年代計算機(jī)半導(dǎo)體制造已進(jìn)入10nm以下時代！

MOORE定律能否繼續(xù)有效？芯片技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)多功能、低成本輕、薄、短、小2芯片技術(shù)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)-3D導(dǎo)電互連封裝機(jī)遇芯片單純依靠縮小線寬提高性能的途徑很快走到盡頭，

3D堆疊導(dǎo)電封裝可大幅提高芯片效能

，突破摩爾定律。3玻璃通孔(TGV)互連技術(shù)最早可追溯至2008年

,

衍生于2.5D/3D集成硅通孔(TSV)技術(shù),

主要用來解決TSV由于硅襯底損耗帶來高頻或高速信號傳輸特性退化

、材料成本高與工藝復(fù)雜等問題。TGV優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：低成本。

受益于大尺寸超薄面板玻璃易于獲取，以及不需要沉積絕緣層，

TGV基板的制作成本大約只有硅基轉(zhuǎn)接板的1/8；應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

除了在高頻高速、

芯片先進(jìn)封裝有良好應(yīng)用前景，作為一種透明材料，還可應(yīng)用于光電系統(tǒng)集成領(lǐng)域，氣密性和耐腐蝕性優(yōu)勢使得玻璃襯底在MEMS封裝領(lǐng)域有巨大的潛力。優(yōu)良的高頻電學(xué)特性。玻璃材料是絕緣體材料，損耗因子比硅低2-3個數(shù)量級，

使得襯底損耗和寄生效應(yīng)大大減小，保證了傳輸信號的完整性；大尺寸超薄玻璃襯底易于獲取。超大尺寸（

>2m×2m）和超?。?lt;50μm）的

面板玻璃以及超薄柔性玻璃材料。機(jī)械穩(wěn)定性強(qiáng)。

即便當(dāng)TGV基板厚度小于100μm時，翹曲依然較小；工藝流程簡單。

不需要沉積絕緣層，

且超薄轉(zhuǎn)接板中不需要減??；3D導(dǎo)電互連TGV技術(shù)優(yōu)勢鐘毅等，芯片三維互連技術(shù)及異質(zhì)集成研究進(jìn)展4電路板平面互連50-1000μm電路板縱向互連芯片與載板間互連10-500μm元器件與電路板間互連導(dǎo)電互連實(shí)現(xiàn)電能輸送與信號傳遞，是電子器件能夠工作的基礎(chǔ)，芯片制造很大部分時間和成本就是在進(jìn)行互連芯片3D互連5-50μm芯片內(nèi)互連≤500

nm電

路

板

集

成

電

路導(dǎo)電互連作用5材料AgCuAuAlCoRuNiPdFePtSnTi石墨σ

(×106

S/m)62.959.545.237.715.714.514.310.210.09.69.22.30.01-0.1電極材料錫焊膏導(dǎo)電膠導(dǎo)電漿鍵合絲凸點(diǎn)電子導(dǎo)體CuAgAlAuSn

NiFe

Ti導(dǎo)電材料集流體導(dǎo)電劑活性物質(zhì)導(dǎo)電互連材料混合導(dǎo)體離子導(dǎo)體布線材料界面材料RDLTSVTGVICPCBLFTAB連接器6開料

壓膜

顯影蝕刻黑化層壓導(dǎo)電互連制備技術(shù)TSV/RDL/Bump制程IC大馬士革銅互連制程真空鍍導(dǎo)電劑化學(xué)鍍TGV布線互連平面布線互連絕緣基材

多層PCB/載板制程

RDL制作平坦化BUMP制作TSV蝕刻沉積種子層電鍍銅沉積阻擋層沉積絕緣層

減法

加法

化學(xué)鍍銅覆銅箔板電鍍電鍍銅壓膜綠油鉆孔退錫5.CMP7制程銅箔壓合或涂布真空鍍導(dǎo)電劑化學(xué)鍍銅箔與環(huán)氧等基材粘合或?qū)h(huán)氧等基材涂布銅箔再進(jìn)行固化制覆銅板在絕緣基體上通過真空濺射金屬形成導(dǎo)電(種子)層將導(dǎo)電漿料在絕緣基體上用印刷或打印方式制備導(dǎo)電線路；或塞孔縱向互連通化學(xué)鍍在附著催化劑的絕緣基體上形成金屬導(dǎo)電層主要優(yōu)點(diǎn)制備方法簡單、技術(shù)成熟，金屬化成本較低可以獲得精細(xì)線路加成法制備線路，工藝與設(shè)備簡單，用高精度打印機(jī)可獲得較精細(xì)線路，如用銅漿成本低可獲精細(xì)線路，工藝設(shè)備簡單，任意形狀可均勻沉積，除催化劑外成本低,可加成法制備線路主要缺點(diǎn)難以獲得精細(xì)線路；只能用減法制造線路，制造線路過程較復(fù)雜，大量金屬銅被浪費(fèi)和蝕刻液被消耗，環(huán)保壓力大成本高；平面布線(種子層)時只能用于減法制造線路；用于孔金屬化種子層時死角位置無法濺射上在有機(jī)基體上難以獲得高電導(dǎo)率線路；印刷方法線路精度有限；打印方式批量生產(chǎn)效率較低；如用銀漿，成本高鈀活化劑成本高

前處理復(fù)雜目前應(yīng)用PCB和封裝基板金屬導(dǎo)電層芯片內(nèi)布線(種子層)、TSV種子層、封裝基板種子層積層板導(dǎo)電塞孔互連、

RFID、陶瓷板平面布線、孔直通電鍍PCB及封裝基板縱向孔互連金屬化在絕緣基材表面實(shí)現(xiàn)具有良好結(jié)合力的導(dǎo)電層(金屬化)是導(dǎo)電互連布線的前提導(dǎo)電互連-絕緣基材金屬化8與真空鍍相比：u深孔鍍能力強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)極深窄孔鍍覆。u鍍層厚度均勻，即使在復(fù)雜的工件上，也可以得到均勻鍍層。u設(shè)備投入少，成本低。與電鍍相比：u可用于各種基體：不僅可以用在導(dǎo)電基體，也可以用于半導(dǎo)體

，聚合物、

陶瓷、玻璃等不導(dǎo)電基體?；瘜W(xué)鍍優(yōu)勢92025年7月

價格(元/g)鈀246金766鉑252釕145銀8.3錫264元/Kg鈷215元/Kg鎳125元/Kg銅79元/Kg化鍍面臨的問題：Pd活化劑成本高化鍍前處理復(fù)雜化學(xué)鍍液穩(wěn)定性低化學(xué)鍍液不易管控化學(xué)鍍-問題10化學(xué)鍍銅反應(yīng)PdCu2+＋2HCHO＋4OH-→Cu0＋2HCOO-＋2H2O＋H2化學(xué)鍍Pd活化劑只是表面原子起作用，且新沉積的Cu本身具催化性在自催化作用下，利用還原劑，將溶液中的金屬離子還原成金屬沉積在各種材料表面形成致密鍍層?；瘜W(xué)鍍活化劑作用原理Cu11開發(fā)的小粒徑Pd膠體活化劑比傳統(tǒng)PdSn活化劑催化活性更高，不需解膠過程且具良好穩(wěn)定性化學(xué)鍍活化液-納米Pd膠體12納米PdCu膠體活化劑可降低Pd用量，并具有良好化學(xué)鍍銅催化活性和穩(wěn)定性化學(xué)鍍活化液-納米PdCu膠體13Fresh

Cu

After30days開發(fā)了具有良好化學(xué)鍍銅催化性能和穩(wěn)定性的低成本Cu納米活化劑化學(xué)鍍活化液-納米Cu膠體14制備的光固化型化學(xué)鍍活化膠很方便印刷和打印圖形從而加成布線化學(xué)鍍活化膠-光固化型15開發(fā)的化學(xué)鍍活化劑可實(shí)現(xiàn)TGV載板平面和通孔金屬化TGV化學(xué)鍍銅50*500um16

導(dǎo)電互連-填孔電鍍銅的挑戰(zhàn)

17加速劑分子量小，擴(kuò)散速度快，在填孔鍍銅填充過程中更容易擴(kuò)散到孔底。在氯離子的催化作用下

能促進(jìn)溶液中的二價銅離子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粌r銅離子，因此能有效加快銅離子的電化學(xué)沉積速度抑制劑其分子量一般比加速劑大，

擴(kuò)散速度慢，

能在陰極表面形成一層極化膜，

從而在一定程度上

減緩了銅離子在孔口部分的沉積。整平劑能吸附在陰極表面并強(qiáng)烈抑制高電流密度區(qū)銅離子的沉積，

因此能夠抑制凸出處銅的繼續(xù)沉積，使鍍銅表面趨于平整。導(dǎo)電互連-填孔電鍍銅原理18

導(dǎo)電互連-填孔電鍍銅添加劑

加速劑(Accelerator)：通常是含二硫鍵(-S-S-)、磺酸基(-SO3

H)和巰

基(-SH)等還原性官能團(tuán)的有機(jī)物。抑制劑(Suppressor)：通常是具有較大分子量的聚醚類鏈狀聚合物。整平劑(Leveler)：通常是含氮的高分子化合物。19自制研制的加速劑SPS純度和電化學(xué)性能不低于國外高純SPS產(chǎn)品電鍍銅添加劑-加速劑國內(nèi)5家公司產(chǎn)品國外20IBDEINGDEIRDEIBADE研制的整平劑具有良好的鍍銅整平電化學(xué)性能電鍍銅添加劑-整平劑2150*500um研制的電鍍銅添加劑和鍍液可以實(shí)現(xiàn)TGV無缺陷填孔TGV電鍍銅填孔22

開發(fā)了低成本膠體Pd、

PdCu、

Cu和油墨型化學(xué)鍍銅活化劑

研制了具良好電化學(xué)性能的填孔電鍍銅高純加速劑和整平劑

自制活化劑、添加劑和鍍液可實(shí)現(xiàn)TGV全濕法鍍銅導(dǎo)電互連總結(jié)23射頻異質(zhì)異構(gòu)集成全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室深圳大學(xué)-全國之十大美麗校園麗湖校區(qū)-依山傍河，高校環(huán)繞粵海校區(qū)-內(nèi)湖外海，商企毗鄰深圳大學(xué)簡介24長嶺陂水庫南方科技大學(xué)大沙河清華大學(xué)深圳研究生院哈爾濱工業(yè)大學(xué)-深圳團(tuán)隊主要進(jìn)行電化學(xué)相關(guān)材料與器件研究，目前有60余人，團(tuán)隊負(fù)責(zé)人為加拿大工程院院士駱靜利教授。團(tuán)隊實(shí)驗(yàn)室具有完善的電化學(xué)研究儀器設(shè)備條件。深圳大學(xué)材料學(xué)院，2022年材料學(xué)科進(jìn)入ESI全球前1‰，相關(guān)儀器設(shè)備2億多元。深圳大學(xué)材料學(xué)院和研究團(tuán)隊簡介深圳大學(xué)大沙河北京大學(xué)深圳研究生院中科院深圳先進(jìn)院深圳北站25西麗湖沙河大符顯珠，

深圳大學(xué)材料學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，廈門大學(xué)物理化學(xué)專業(yè)博士畢業(yè)，加拿大阿爾伯塔大學(xué)博士后，美國伯克利國家實(shí)驗(yàn)室訪問學(xué)者，曾于中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院工作任研究員、博士生導(dǎo)師。主要從事電子電鍍、

化學(xué)鍍、

電催化材料等研究

，

近年來以通訊作者在Nature

Catalysis、

Journal

oftheAmericanChemical

Society、Angewandte

Chemie

International

Edition

、AdvancedMaterials等期刊發(fā)表SCI論文100多篇

，獲授權(quán)發(fā)明專利30余件。

個人簡介

26團(tuán)隊具有良好的科研實(shí)驗(yàn)條件:1.化學(xué)鍍活化劑、電鍍添加劑、電極材料等制備設(shè)備；2.芯片/先進(jìn)封裝/PCB互連電沉積設(shè)備及藥水評價儀器；3.

電解槽、電池制備組裝與性能測試設(shè)備；4.電化學(xué)原位紅外、質(zhì)譜等進(jìn)行機(jī)理研究的儀器設(shè)備；5.

進(jìn)行計算模擬仿真的服務(wù)器及VASP、

COMSOL軟件等。

課題組實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊研究條件27小片電鍍機(jī)哈林槽電鍍機(jī)單面晶圓電鍍機(jī)雙面載板/晶圓電鍍機(jī)PCB電鍍機(jī)80L載板中試電鍍機(jī)化學(xué)鍍槽雙脈沖電鍍機(jī)PCB加成法打印機(jī)電鍍添加劑合成和電鍍設(shè)備添加劑合成純化28電化學(xué)原位質(zhì)譜電化學(xué)原位紅外光譜赫爾槽CVS電位滴定儀旋轉(zhuǎn)環(huán)盤電化學(xué)工作站電化學(xué)工作站+旋轉(zhuǎn)環(huán)盤+石英微天平電化學(xué)原位拉曼光譜電化學(xué)掃描顯微鏡電化學(xué)石英微天平電鍍電化學(xué)研究設(shè)備29凝膠滲透色譜儀紫外/可見/近紅外分光光度計超導(dǎo)核磁共振波譜儀離子色譜液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀接觸角紅外光譜儀應(yīng)力儀GC-MS元素分析儀高效液相色譜粘度計鍍