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高纵横比三维电感器硅通孔电镀的制备与优化

DOI：10.3390/mi9100528 期刊：Micromachines 出版年份：2018 更新时间：2025-09-09 09:28:46
摘要： 本研究采用电镀法高效实现了高深宽比硅通孔（TSV）在密集条件下的填充工艺并进行了优化。实验以脉冲电源为供电方式，通过配置不同添加剂浓度的电镀液，开展控制变量实验确定最优方案。系统分析了电流密度（0.25-2 A/dm2）、添加剂浓度（0.5-2 mL/L）及TSV形貌（圆形、椭圆形、方形）等多变量关系，在兼顾电镀速度与质量的前提下，明确了各因素影响规律及最优参数组合。结果表明：提高电流密度可加速电镀但会降低质量；添加剂效果显著但需控制适宜浓度；TSV形貌亦影响填充效果。当电流密度1.5 A/dm2、添加剂浓度1 mL/L时填充效果较优。采用优化参数后，20小时内成功完成深宽比10:1的500微米深TSV完全填充，通孔密度达70个/mm2。最终运用该参数体系，45小时内完成了直径100微米、深度1000微米的TSV电镀——这是目前成功制备三维电感器所用最深且最小的通孔结构。
作者： Haiwang Li，Jiasi Liu，Tiantong Xu，Jingchao Xia，Xiao Tan，Zhi Tao
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究高深宽比硅通孔（TSV）电镀工艺的制备与优化以制造三维电感器，重点分析电流密度、添加剂浓度及TSV形貌对电镀效果的影响。

研究成果

研究表明，提高电流密度能加快电镀速度但会降低质量，添加剂浓度需控制在适当范围内才能获得最佳效果。圆形TSV结构能产生更均匀的电镀结果。通过优化参数（1.5 A/dm2电流密度和1 mL/L添加剂浓度），成功制备出1000微米高的三维空心铜螺线管电感器——这是采用微加工技术制造的最高微型电感器。

研究不足

该研究承认在高深宽比硅通孔中实现完全填充的挑战性，以及电镀过程中可能形成空洞和缝隙的问题。同时指出与电流密度和添加剂浓度优化相关的技术限制。

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