為了滿足超大規(guī)模集成電路(VLSI)發(fā)展的需要，TSV （硅通孔Through Silicon Via）技術(shù)成為實(shí)現(xiàn)三維晶片(3D IC)關(guān)鍵制程的重要途徑，而追求高性價(jià)比的TSV工藝的驅(qū)動(dòng)力也使得等比縮小硅通孔尺寸并采用高深寬比TSV結(jié)構(gòu)成為必然趨勢(shì)。

隨著TSV深寬比的增加（主流的TSV深寬比已經(jīng)達(dá)到10：1，3D IC的深寬比預(yù)計(jì)未來(lái)將達(dá)到15：1或更高），TSV清洗工藝難度也迅速增大。從TSV的結(jié)構(gòu)特征上來(lái)講，側(cè)壁扇貝狀結(jié)構(gòu)，頸部屋檐結(jié)構(gòu)，是影響清洗效果的兩個(gè)重要因素；從工藝集成的角度來(lái)看，光刻膠去除過(guò)程中，TSV底部容易有TSV側(cè)壁剝落的大顆粒氟化物，同時(shí)Bosch刻蝕工藝過(guò)程中形成的難溶性的光刻膠-氟化物聚合物也會(huì)殘留在TSV表面甚至落入TSV孔內(nèi)形成頑固殘留。由于清洗液在溝槽內(nèi)部的物質(zhì)交換主要由擴(kuò)散來(lái)決定。TSV深度越大，擴(kuò)散路徑也越長(zhǎng)。傳統(tǒng)的清洗工藝由于晶圓表面清洗液邊界層較厚（傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)晶圓的方式，即使轉(zhuǎn)速高達(dá)600RPM，邊界層厚度仍達(dá)到16.8um），清洗液的運(yùn)動(dòng)無(wú)法傳遞到深溝槽內(nèi)部形成對(duì)流，因此已經(jīng)不能滿足高深寬比TSV的清洗要求。

“盛美研制成功的適用于TSV制程的濕法清洗設(shè)備可應(yīng)用于300mm及200mm晶圓TSV深孔清洗制程。配備了盛美SAPS（空間交變相位移）兆聲波技術(shù)，克服了傳統(tǒng)清洗藥液無(wú)法進(jìn)入高深寬比TSV結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，與同類產(chǎn)品相比具有極大的優(yōu)勢(shì)。”盛美半導(dǎo)體設(shè)備公司的創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官王暉博士說(shuō)。它通過(guò)控制工藝過(guò)程中兆聲波發(fā)生器和晶圓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得晶圓上每一點(diǎn)在工藝時(shí)間內(nèi)接收到的兆聲波能量都相同，并確保晶圓上每點(diǎn)所經(jīng)歷的能量周期在工藝的安全能量區(qū)域內(nèi)，由此在晶圓表面產(chǎn)生均勻的兆聲波能量分布，同時(shí)在兆聲波的作用下，晶圓表面清洗液的邊界層厚度由于兆聲波的作用變得很薄。當(dāng)邊界層厚度δ小于TSV開口寬度的一半時(shí)（在1MHz兆聲作用下，邊界層厚度可以減小到0.6um；在3MHz兆聲作用下，邊界層厚度可以減小到0.3um。一般TSV結(jié)構(gòu)中，T SV開口寬度一般為幾到幾十個(gè)微米），藥液可以對(duì)流方式進(jìn)入圖案內(nèi)部，形成攪拌的作用，從而加快清洗化學(xué)成份的交換，使TSV內(nèi)部的藥液成分與晶圓表面保持較小的濃度差異，促進(jìn)藥液在TSV孔內(nèi)的反應(yīng)，提高藥液反應(yīng)速度；利用兆聲波技術(shù)還可以降低清洗藥液在硅表面的粘滯層厚度，增加對(duì)殘留物的橫向拉力，起到模擬擦片的作用。機(jī)械和化學(xué)清洗同時(shí)得到加強(qiáng)，使清洗的效率大幅提高。目前，SAPS兆聲波優(yōu)異的清洗效果已經(jīng)在10x100μm，2x40μm ，5x50μm等多種TSV結(jié)構(gòu)中得到驗(yàn)證。

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