一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，该方法包括如下步骤：选择底硅层厚度大于等于TSV圆片厚度的SOI圆片，并将SOI圆片的底硅层厚度减到TSV圆片厚度；在SOI圆片底硅层表面光刻出所需的TSV盲孔图形；并沿光刻出的TSV盲孔图形刻蚀出TSV盲孔至SOI圆片的氧埋层停止；在SOI圆片底硅层表面依次淀积绝缘层、阻挡层和种子层，在淀积后的表面和TSV盲孔的内壁电镀一层金属铜，形成TSV互连；去除SOI圆片顶硅层；在去除了顶硅层后剩下的氧埋层表面光刻出TSV通孔图形，并沿TSV通孔图形刻蚀出TSV通孔；在氧埋层表面淀积或电镀一层导电材料，图形化并刻蚀形成电连线。本发明专利技术方法解决了盲孔刻蚀深度不均匀性带来的铜柱高度不均匀的问题，保证了TSV铜柱在一个平面上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，属于微机电

技术介绍
现有加工TSV圆片的方法是使用普通硅片刻蚀盲孔，所以盲孔普遍存在深度不均匀性的问题，从而导致背面减薄时需要对不同高度的铜柱做平坦化处理。例如专利文献：一种TSV背面露头工艺（201310159364.X）。再如，基于SOI衬底高可靠性的TSV工艺方法（201310541039.X），是一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，该工艺方法使用氧埋层作为停止层解决了侧壁绝缘的技术问题（见说明书[0023]第8行），但是同样存在盲孔刻蚀深度不均匀性的问题，见说明书[0031]第（5）步“沿直径W2 窗口继续刻蚀底层硅，直至通孔深度达到要求后停止，然后去除表面光刻胶，对TSV 通孔进行清洗”。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，利用SOI片的氧埋层作为自停止层来加工TSV圆片，解决了盲孔刻蚀深度不均匀性带来的铜柱高度不均匀的问题，保证了TSV铜柱在一个平面上。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，包括如下步骤：步骤1，选择底硅层厚度大于等于TSV圆片厚度的SOI圆片，并将SOI圆片的底硅层厚度减到TSV圆片厚度；步骤2，在SOI圆片的底硅层表面光刻出所需的TSV盲孔图形；步骤3，在SOI圆片的底硅层表面沿步骤2光刻出的TSV盲孔图形刻蚀出TSV盲孔至SOI圆片的氧埋层停止；步骤4，在SOI圆片的底硅层表面依次淀积绝缘层、阻挡层和种子层，在淀积后的表面和TSV盲孔的内壁电镀一层金属铜，形成TSV互连；步骤5，去除SOI圆片的顶硅层；步骤6，在去除了顶硅层后剩下的氧埋层表面光刻出TSV通孔图形，并沿TSV通孔图形刻蚀出TSV通孔至步骤4金属铜层停止，且TSV通孔的孔径小于TSV盲孔的孔径；步骤7，在氧埋层表面淀积或电镀一层导电材料，图形化并刻蚀形成电连线，从而完成TSV圆片的加工。作为本专利技术的一种优选方案，步骤1所述将SOI圆片的底硅层厚度减到TSV圆片厚度的方法为减薄和抛光方法。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3所述刻蚀出TSV盲孔的工艺为硅深槽刻蚀工艺。作为本专利技术的一种优选方案，步骤5所述去除SOI圆片的顶硅层的方法为通过湿法TMAH或者KOH硅腐蚀液去除。作为本专利技术的一种优选方案，步骤5所述去除SOI圆片的顶硅层的方法为干法DRIE。作为本专利技术的一种优选方案，步骤6所述刻蚀出TSV通孔的方式为湿法BOE或者干法ICP方式。作为本专利技术的一种优选方案，步骤7所述导电材料为金属铜、铝、钛或金。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，利用SOI片的氧埋层作为自停止层来加工TSV圆片的方法，解决了盲孔刻蚀深度不均匀性带来的铜柱高度不均匀的问题，保证了TSV铜柱在一个平面上。附图说明图1是本专利技术加工方法步骤1中SOI圆片的产品结构图。图2是本专利技术加工方法步骤2中光刻形成TSV盲孔表面图形图。图3是本专利技术加工方法步骤3中刻蚀出TSV盲孔形貌图。图4是本专利技术加工方法步骤4中完成TSV互连后形貌图。图5是本专利技术加工方法步骤5中去除顶硅层后形貌图。图6是本专利技术加工方法步骤6中氧埋层加工完TSV通孔形貌图。图7是本专利技术加工方法步骤7中完成TSV电连线后形貌图。其中，3为TSV盲孔，1-1为SOI圆片的底硅层，1-2为SOI圆片的氧埋层，1-3为SOI圆片的顶硅层，2-1为TSV互连，2-2为TSV通孔，2-3为TSV电连线。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本专利技术基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，包括以下几个步骤：1、由于SOI圆片的顶硅厚度一般较小，达不到TSV厚度，故选择底硅层1-1厚度不小于TSV厚度的SOI圆片，如图1所示。2、利用减薄和抛光方法，把SOI圆片的底硅层厚度减到TSV厚度。3、在SOI圆片的底硅层表面光刻出TSV盲孔3图形，如图2所示。4、通过硅深槽刻蚀工艺，刻蚀出TSV盲孔3至氧埋层1-2停止，并去除表面光阻或者hardmask，如图3所示。5、在SOI圆片背面1-1分别淀积绝缘层、阻挡层和种子层。6、对SOI圆片背面，通过电镀方式，将TSV盲孔3内壁和表面电镀上一层金属铜，形成TSV互连2-1，如图4所示。7、对于图3所示结构，表面铜至少可以加工一层再布线层（RDL）。8、通过湿法TMAH或者KOH等硅腐蚀液，将SOI圆片顶硅层1-3去除，如图5所示。9、上述顶硅层1-3去除步骤，还可以使用干法DRIE等方式去除。10、在氧埋层1-2表面光刻出TSV通孔图形，并通过湿法BOE或者干法ICP方式，刻蚀出TSV通孔2-2，其TSV通孔2-2孔径小于TSV盲孔3，如图6所示。11、在氧埋层1-2表面通过建设或者蒸发方式，淀积一层金属铜，图形化并刻蚀形成电连线2-3，从而完成TSV圆片的加工，如图7所示。12、上述淀积步骤也可以使用电镀方式来完成。13、上述步骤淀积金属也可以是其他金属，如铝Ai、钛Ti、金Au等。14、对于图6所示结构，氧埋层1-2表面铜至少可以加工一层再布线层（RDL）。以上实施例仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，选择底硅层厚度大于等于TSV圆片厚度的SOI圆片，并将SOI圆片的底硅层厚度减到TSV圆片厚度；步骤2，在SOI圆片的底硅层表面光刻出所需的TSV盲孔图形；步骤3，在SOI圆片的底硅层表面沿步骤2光刻出的TSV盲孔图形刻蚀出TSV盲孔至SOI圆片的氧埋层停止；步骤4，在SOI圆片的底硅层表面依次淀积绝缘层、阻挡层和种子层，在淀积后的表面和TSV盲孔的内壁电镀一层金属铜，形成TSV互连；步骤5，去除SOI圆片的顶硅层；步骤6，在去除了顶硅层后剩下的氧埋层表面光刻出TSV通孔图形，并沿TSV通孔图形刻蚀出TSV通孔至步骤4金属铜层停止，且TSV通孔的孔径小于TSV盲孔的孔径；步骤7，在氧埋层表面淀积或电镀一层导电材料，图形化并刻蚀形成电连线，从而完成TSV圆片的加工。

【技术特征摘要】
1.一种基于SOI衬底的TSV圆片的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，选择底硅层厚度大于等于TSV圆片厚度的SOI圆片，并将SOI圆片的底硅层厚度减到TSV圆片厚度；步骤2，在SOI圆片的底硅层表面光刻出所需的TSV盲孔图形；步骤3，在SOI圆片的底硅层表面沿步骤2光刻出的TSV盲孔图形刻蚀出TSV盲孔至SOI圆片的氧埋层停止；步骤4，在SOI圆片的底硅层表面依次淀积绝缘层、阻挡层和种子层，在淀积后的表面和TSV盲孔的内壁电镀一层金属铜，形成TSV互连；步骤5，去除SOI圆片的顶硅层；步骤6，在去除了顶硅层后剩下的氧埋层表面光刻出TSV通孔图形，并沿TSV通孔图形刻蚀出TSV通孔至步骤4金属铜层停止，且TSV通孔的孔径小于TSV盲孔的孔径；步骤7，在氧埋层表面淀积或电镀一层导电材料，图形化并刻蚀形成电连线，从而完成TSV圆片的加工。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙其梁，陈巧，王伟，丁金玲，谢会开，
申请(专利权)人：无锡微奥科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32