与无添加试剂技术相结合，CVS分析可以保证电镀槽中的无机组分处于适当浓度，而这对于具有量产价值的穿透硅通孔（TSV）工艺来说非常重要。

　　来自消费类电子市场的需求使得半导体制造商向减小封装尺寸、成本和重量，并增强功能和性能的方向努力。通过探索替代性的封装方法逐一解决了这些挑战。现在最为常见的一种方法是采用3-D封装。铜电化学沉积（ECD）工艺已经广泛用于低成本晶圆级封装（WLP）的制造中，例如凸点工艺（点状和柱状）、再分布层（RDL）以及新兴的穿透硅通孔（TSV）和嵌入式无源元件（电感）应用。1

　　尽管电镀技术已经被凸点和RDL所采用，但在针对TSV工艺的电镀方法仍在开发中。2,3 TSV工艺中重要的一步是在较深的盲孔中完全填充导电材料。要求填充中没有孔洞，这样才能保证电连接的可靠性。由于在所有金属中，铜的电阻率第二低，并且可以实现深宽比10:1的无孔洞填充，因此多数TSV应用都采用铜作为填充材料。另外，在先进大马士革互连和RDL中，稳定、低成本的ECD（电镀、填充）早已应用到量产中。

　　要想成功实施TSV铜ECD工艺，部分要依赖于对电镀槽组分变化的理解和控制，这是由TSV填充工
艺与传统的大马士革电镀工艺的区别所致——其填充尺寸大得多并且工艺时间长得多。

　　在前道和后道电镀工艺中已经完成了对电镀槽成分的详细分析，包括铜、锡、锡铅和锡银镀槽。4,5分析方法提供镀液中所有组分的浓度数据，并且在一些情况下，还有聚集的副产品浓度。6,7本文将要介绍为TSV铜填充溶液开发的新分析方法。


　　TSV技术

　　TSV技术为3-D封装提供了垂直互连，这样互连的长度就接近芯片本身的厚度。这样就有可能在先进多芯片模块（MCM）的组装中实现高密度和高深宽比的连接。8

　　TSV开发工艺包括以下几步：

　　1.通孔制作
　　2.绝缘层、阻挡层和种子层沉积
　　3.填充铜
　　4.通过化学机械抛光（CMP）去除多余的金属
　　5.晶圆减薄
　　6.晶圆键合9

　　每一步都具有相当的挑战性。在深孔制作步骤，保持孔的形状和控制角度非常重要。通过Bosch工艺，或激光打孔的方法实现深孔刻蚀。下一步工艺中，在沉积绝缘层和种子层时，则需要考虑各层的均匀性和粘附性。必须实现没有孔洞缺陷的最终铜插入，这样填充的铜可以在叠层器件较高的温度下保持正常的电性能。一旦完成了铜填充，则需要以最低的厚度偏差进行晶圆减薄。叠层工艺的最后一步是晶圆键合。


　　TSV铜镀槽

　　在整个晶圆表面上完成无孔洞、自底而上的TSV填充，以及沉积材料的机械性能都是非常关键的。在铜大马士革工艺中，多组分电镀液由有机和无机组分构成。铜电镀槽通常由含有硫酸铜和硫酸的高度稳定电解质构成。在这些电解质中铜的浓度在40到60 g/L之间，带有5-40 g/L的硫酸。其他组分，包括有机添加剂和氯离子，数量则少得多。根据其浓度和组成情况，有机添加剂会影响电沉积铜的性质，例如均匀性、硬度、延展性、抗拉强度等等。