一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法.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(10)申请公布号CNCN103681390103681390A(43)申请公布日2014.03.26(21)申请号201310713210.0(22)申请日2013.12.20(71)申请人中国电子科技集团公司第五十八研究所地址214035江苏省无锡市滨湖区惠河路5号58所(72)发明人燕英强吉勇丁荣峥李欣燕(74)专利代理机构无锡市大为专利商标事务所32104代理人殷红梅(51)Int.Cl.H01L21/60(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法(57)摘要本发明公开了一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法,包括以下步骤：采用DRIE工艺在基板圆片上制备第一盲孔；第一盲孔内壁淀积绝缘层、黏附/扩散阻挡层和种子层金属；第一盲孔内电镀铜，并采用CMP工艺进行电镀铜平坦化；在基板背面制备焊盘及钝化层；采用DRIE工艺在基板圆片正面制备第二盲孔；第二盲孔内壁淀积绝缘层，并去除底部绝缘层；第二盲孔内淀积黏附/扩散阻挡层、种子层；第二盲孔内电镀铜，并进行平坦化；基板圆片正面制备布线金属、钝化层及焊盘。本发明可实现20:1～30:1高深宽比硅基板加工，降低了通孔侧壁淀积绝缘层、黏附/扩散阻挡层和种子层金属及通孔电镀工艺难度，可用于高密度、小尺寸系统级封装用超厚TSV封装基板加工。CN103681390ACN103689ACN103681390A权利要求书1/1页1.一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：步骤一：采用深反应离子刻蚀工艺在基板圆片（1）背面制备第一盲孔；步骤二：在第一盲孔内壁和基板圆片（1）背面淀积第一绝缘层（2）、第一黏附、扩散阻挡层和种子层金属（3）；步骤三：第一盲孔内电镀铜，并采用CMP工艺进行电镀铜平坦化；步骤四：在基板圆片（1）背面制备第一焊盘（5）及第一钝化层（6）；步骤五：采用深反应离子刻蚀工艺在基板圆片（1）正面制备第二盲孔；步骤六：在第二盲孔内壁淀积第二绝缘层（7），并去除第二盲孔底部的第二绝缘层，露出第一盲孔内的第一黏附、扩散阻挡层及种子层金属（3）；步骤七：在第二盲孔内壁淀积第二黏附、扩散阻挡层及种子层金属（8）；步骤八：第二盲孔内电镀铜，并采用CMP工艺进行电镀铜平坦化；步骤九：基板圆片（1）正面制备布线金属（10）、第二钝化层（11）及第二焊盘（12）。2.如权利要求1所述的一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法，其特征在于，所述第一盲孔深宽比为10:1～15:1。3.如权利要求1，2所述的一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法，其特征在于，所述第二盲孔深宽比为10:1～15:1。2CN103681390A说明书1/4页一种基于TSV工艺的晶圆级硅基板制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种高深宽比TSV的晶圆级硅基板制备方法，属于模块和系统级封装技术领域。背景技术[0002]电子产品日益小型化、轻便化、多功能、低功耗及低成本发展趋势，二维、三维半导体封装技术已经无法满足要求。[0003]TSV（ThroughSiliconVia，硅通孔）技术可进行芯片与芯片、芯片与基板垂直互连，有效缩短了信息传输路径，并且同封装面积可实现更多功能、更高功率、更过引出端。TSV技术是半导体系统级封装的最有效途径。目前，硅通孔技术（TSV）主要应用之一是制备转接基板，用于芯片级尺寸封装及系统封装。[0004]传统TSV转接基板制作工艺为：1）在基板制备盲孔；2）基板单面PECVD淀积通孔侧壁钝化层；3）在基板单面磁控溅射淀积通孔侧壁黏附/扩散阻挡层、种子层金属；4）电镀工艺完成通孔金属填充；5）通孔金属平坦化；6）减薄露出基板背面通孔金属；7）制作金属布线、焊盘及其保护层。传统TSV转接基板制备方法具备以下缺陷或不足：（1）PECVD淀积深孔侧壁钝化层均匀性差，深孔底部绝缘层厚度大约只有顶部的1/5，底部绝缘层覆盖率较差，容易产生不连续缺陷而严重影响绝缘效果和可靠性。这也限制了钝化层淀积工艺深宽比淀积能力。[0005]（2）磁控溅射淀积深孔侧壁粘附/扩散阻挡层、种子层均匀性差，深孔底部厚度大约只有顶部的1/5，深孔底部覆盖率较差，容易产生不连续缺陷而导致电镀时出现空洞，严重影响通孔可靠性。目前，最先进的磁控溅射设备的深孔深宽比淀积能力小于15:1，这限制TSV深宽比淀积能力。[0006]（3）深宽比为20:1～30:1深孔，实现无孔洞电镀填充工艺难度较大。[0007]（4）限于上述传统TSV转接基板制作工艺，通常转接基板厚度小于200μm，仅可用作转接基板，无法与整机板直接进行组装。发明内容[0008]