TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?

艾邦半导体网 2026-11-03 18:00

摘要

510×515mm 的熔融石英,孔径 35~100μm,深径比 10:1。要在孔壁上沉积一层 Ti 400nm + Cu 2μm 的种子层,均匀误差控制在 5% 以内。这件事,设备买得来,参数买不来。

TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?图2


 510×515mm 熔融石英基板,密布 35~100μm 通孔

先看一组数字

一块 510×515mm 的高纯熔融石英基板,密布孔径 35~100μm 的通孔,深径比 10:1——孔径 50μm,孔深就是 500μm。整片孔壁上,要沉积一层种子层:Ti 400nm 打底,Cu 2μm 导电;膜层厚度均匀误差小于 5%,百格测试附着力 5B。

10:1 是什么概念?拿一根 5 厘米长的吸管,在内壁均匀喷一层漆,不许流挂、不许露底、不许断线。只不过这里的「吸管」有上万个,而且每一根都要一模一样。


为什么玻璃必须先镀这一层

01

玻璃的表面太光滑,性质也太稳定——金属落上去,很难站住。直接电镀,铜无法在玻璃表面成膜。

TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?图3

所以主流 TGV 工艺路线里,金属化的第一步几乎都是同一件事:先以 PVD 沉积一层种子层。Ti 负责抓住玻璃,Cu 负责导电,给后面的电镀铺路。这层 Ti 只有 400nm,是头发丝直径的1/200,却握着后面所有工序的入场券——种子层一旦失效,电镀填铜无从谈起。

TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?图4

行业对这一步的定位是:PVD 种子层沉积,是 TGV 量产关键中的关键。

这里还有一层背景:TSV 要先在衬底表面和孔壁做绝缘层,TGV 的基材本身就是绝缘的,这道工序省了,流程更短、成本也更低。但省下的是成本,迎来的是新问题——玻璃不导电,等离子体环境里电荷无处可去,只能在表面积累,沉积稳定性随之受影响。


深孔镀匀,难在三处

02

溅射是「视线型」沉积:靶材被离子轰击,溅出的金属粒子沿直线飞行,够得着的表面才落得上膜。

平面好办,四面八方都照得到。麻烦的是深孔——10:1 的孔,像一口又深又窄的井,问题集中在三处:




① 孔口过厚

孔口正对靶面,粒子最先到、也到得最多,在入口堆出一圈「收口」,越堆越挡路,后面的粒子进不去

② 侧壁断线

孔壁中段是个「照不到的死角」,到达角受限,膜层容易断开,电镀之后就是断路

③ 孔底过薄

越往深处,粒子越稀,孔底的膜薄到不连续,电流从这里断开

— 10:1 深孔的三处失效风险(左:孔壁截面示意)

三处叠加,孔型的一致性就成了决定良率的核心变量。


解法:让粒子拐着弯进孔

03

传统直流磁控溅射,金属粒子离化率低、方向散,满足不了深孔沉积的要求。解法是三项技术的组合:

一是提高离化率,让粒子拐弯。把溅出的金属大量电离,带电之后,粒子不再依赖直线飞行,而是沿电场方向拐进孔内,孔底、侧壁都够得着——这是 10:1 深孔镀得匀的前提。

二是真空里一次做完双面。立式双面溅射,一次装片,两面同步成膜,翻片和破真空的次数压到最少——玻璃基板每多暴露一次大气,就多一分氧化和颗粒污染的风险。

三是进腔前后都做等离子处理。进腔前等离子清洗活化,去掉吸附水和有机残留;沉积用 Ti/TiN 做黏附与阻挡层,一头抓住玻璃,一头挡住铜扩散。

TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?图5


离化后的金属粒子沿电场拐弯,进入深孔


稳定性怎么证明

04

均匀误差 <5%,附着力 5B——这两个数字来自量产检测流程,可复核。

每一批基板要过四道交叉验证:X-Ray 查通孔填充有没有空洞,SEM 看孔壁膜层连不连续,方阻测整片导电均不均匀,百格测附着力掉不掉。四项结果交叉一致,这一批才能放行。

X-Ray

查通孔填充有没有空洞

SEM

看孔壁膜层连不连续

方阻

测整片导电均不均匀

百格

测附着力掉不掉

单点达标并不难。难的是上万个孔、成百个批次、连续数月,精度始终停在同一条线上。衡量 TGV 良率的口径,从来不是最好的一片能做到多少,而是最差的一片是多少。


为什么装备必须自主

05

产线是一条连续线:Loader 进片,Degas 除气,Pre-clean 清洗,Ti 溅射,Cu 溅射,Unloader 出片——八个腔体模块串成一条线,全程不落地。

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 八个腔体模块串成一条连续线,全程不落地


装备自主,工艺参数就能调到合适为止:离化率不够,改源;均匀性不够,改排布;孔型换了,换模块。若依托外购设备做工艺开发,优化空间只能落在设备既有的参数窗口之内;装备自主,则可以按工艺需求反向定义这个窗口,从设备结构层面求解。

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这一步在整条链上的位置

06

TGV 全流程七步:玻璃原片 → 激光成孔 → 等离子清洗 → PVD 金属化 → 电镀填铜 → CMP 抛光 → RDL 布线。

这七步里,艾瑞森做到第五步:把一片绝缘的玻璃,做成表面平坦、随时可以布线的金属化基板,交到第七步手里。

TGV 10:1 深孔,PVD 种子层怎么镀匀?图8

艾瑞森目前的交付能力:最大 510×515mm,孔径35~100μm,Ti 400nm + Cu 2μm;深径比 10:1 稳定量产,15:1 在研发线上跑通;从裸玻璃到金属化基板,一站式交付。

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一块玻璃,从绝缘体变成能通电的基板,靠的不是某台设备的单点能力,而是整条链上每一环的稳定输出。

来源:艾瑞森官微,侵删

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