一种高效电镀填充硅基TSV的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105679701A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610030998.9(22)申请日2016.01.18(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人孙云娜王艳王博牛迪罗江波丁桂甫(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人徐红银郭国中(51)Int.Cl.H01L21/768(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种高效电镀填充硅基TSV的方法(57)摘要本发明公开一种高效电镀填充硅基TSV的方法，具体为：在晶圆上刻蚀制备TSV；在刻蚀TSV的晶圆上制备绝缘层；在含有绝缘层的晶圆上制备种子层；接着在晶圆双面贴干膜，单面光刻、显影；去除TSV侧壁端口部位的种子层；在图形化的一面粘贴干膜、另一面光刻显影；再次去除另一端口部位的种子层；再次通过光刻、显影；接着双向同步电镀填充铜，使TSV-Cu与TSV-pad一体成型无分离界面；去除干膜光刻胶、种子层。本发明将TSV通孔电镀填充工艺转化为两个类盲孔电镀填充工艺，TSV结构结合牢固且工艺更为灵活、方便，大大降低了高深宽比TSV通孔电镀填充难度，同时有效提高电镀速率，使低成本高效制备TSV成为可能。CN105679701ACN105679701A权利要求书1/2页1.一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)在晶圆上旋涂正胶或负胶，烘胶，对烘完胶的晶圆进行光刻与显影；2)采用深离子刻蚀技术或激光技术，在经过步骤1)处理的晶圆上刻蚀出TSV；3)采用高温氧化或化学沉积技术，在经过步骤2)处理的晶圆表面进行热氧化或沉积绝缘层；4)在经过步骤3)处理的晶圆表面，制备阻挡层与种子层；5)在经过步骤4处理后的晶圆表面双面粘贴干膜光刻胶，再单面进行光刻、显影；6)将经过步骤5)处理的图形化的晶圆，进行TSV侧壁一端口部位去种子层；7)将经过步骤6)处理的晶圆，在图形化的一面再次粘贴干膜，而另一面进行光刻、显影；8)将经过步骤7)处理后的晶圆再次重复步骤6)；9)将经过步骤8)处理后的晶圆光刻、显影；10)将经过步骤9)处理后的晶圆，采用电镀技术填充硅通孔，实现TSV-Cu与TSV-pad一体成型；11)将步骤10)中制备好的TSV-Cu与TSV-pad一体成型的晶圆，用氢氧化钠溶液去干膜并用去离子水清洗，使用氨水和双氧水的混合液去除Cu种子层并用去离子水清洗，得到一体成型的TSV-Cu与TSV-pad。2.根据权利要求1所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤3)时，热氧化或沉积的绝缘层的厚度为0.1μm～0.8μm。3.根据权利要求1所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤5)时，粘贴干膜光刻胶采用热压或粘贴技术。4.根据权利要求1所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤6)时，去种子层的方法是：TSV半封闭状态，采用真空泵抽真空或密闭环境下施加压力使得刻蚀液与种子层反应，使TSV侧壁的一端口部位去种子层；TSV侧壁端口部位的刻蚀长度与TSV孔深比在0.01～0.99范围内变化。5.根据权利要求4所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤6)时，对TSV侧壁一端口部位去种子层的长度为TSV深度的1/3～3/7。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤7)时，TSV的一端封口、另一端开口，使TSV形成半封闭状态。7.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤8)时，对TSV侧壁的另一端口部位去掉的种子层长度为TSV深度的1/3～3/7。8.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤9)时，再次光刻、显影，使得TSV的中间部位最先封口，以实现类TSV盲孔的双向同步电镀机制。9.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在执行所述步骤10)时，采用两块铜平板或含磷铜平版作为阳极，进行双向同步电镀填充；TSV中间有种子层部位最先电镀实现封口；TSV由中间向两端进行双向同步类盲孔电镀填充，以保证TSV的无孔洞填充。10.根据权利要求1-5任一项所述的一种高效电镀填充硅基TSV的方法，其特征在于，在2CN105679701A权利要求书2/2页执行所述步骤11)时，氢氧化钠水溶液的质量浓度为5％～40％；氨水和双氧水的混合液中氨水与双氧水体积比为40:1～1:1之间。3CN105679701A说明书1/5页一种