Simulation von Prozessen und Anlagen

Simulation der gepulsten elektrochemischen Abscheidung von Kupfer in Through Silicon Vias mit hohem Aspektverhältnis

© Fraunhofer ENAS
Simulation der Sputterabscheidung in kleinen Strukturen.
© Fraunhofer ENAS
Simulation der Sputterabscheidung in kleinen Strukturen.

Für die 3D-Integration sind Silizium-Durchkontakte (engl. through silicon via, TSV) mit hohem Aspektverhältnis von entscheidender Bedeutung für die Erhöhung der Integrationsdichte und Verbesserung der Leistungsfähigkeit. Im Projekt VEProSi wird ein vereinfachter Prozess für die elektrochemische Abscheidung (engl. electrochemical deposition, ECD) von Metallen in TSVs entwickelt. Eine möglichst konforme elektrochemische Beschichtung in Löchern, mit den für TSV typischen hohen Aspektverhältnissen, stellt noch immer eine große Herausforderung dar, der bisher mit dem Einstatz teurer und umweltschädlicher Chemikalien (Additive) begegnet wird. Eine Alternative stellt die gepulste Abscheidung mit Umkehrpulsen dar. Dieser Prozess wurde am Fraunhofer ENAS auf Basis der Nernst-Planck-Gleichung modelliert und mittels Finite Elemente Methode für einer Vielzahl von Pulsparametern simuliert. Es konnte gezeigt werden, dass auch ohne Einsatz von Additiven deutlich konformere Schichten erzielt werden können. Dabei stehen die Anforderungen nach kurzen Prozesszeiten und guten Konformitäten in Konkurrenz zueinander. Aus der Fülle der Simulationsergebnisse leiten sich Empfehlungen für eine optimierte Prozessführung ab.