一种硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法技术

本发明专利技术涉及一种硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，属于填充方法技术领域。解决了现有的填充方法无法填充硅基上高深宽比微纳通孔的问题。本发明专利技术的填充方法，先将硅片进行热氧化处理，形成二氧化硅绝缘层；然后在硅片的下表面先沉积第一钛层再沉积第一铜种子层；然后将硅片置于电镀装置中，开始电镀，直至铜生长到距离通孔顶端小于50μm时，停止电镀，取出硅片；再在硅片的上表面先沉积第二钛层再沉积第二铜种子层；最后将硅片置于电镀装置中，开始电镀，当硅片的通孔被铜全部填充后，停止电镀，取出，清洗，干燥，完成填充。该填充方法可以实现硅基上高深宽比微纳通孔的电镀填充，深宽比可达40以上，通孔直径可达50μm以下。

A filling method of high aspect ratio micro through holes on silicon substrate

【技术实现步骤摘要】
一种硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法
本专利技术属于填充方法
，具体涉及一种硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法。
技术介绍
近年来，微机电系统发展迅速，在电子、医疗、航空航天领域均有重要作用。微机电系统多以硅晶圆作为基底，复杂的微机电产品往往有多层硅结构，这就导致硅上通孔(TSV)的深宽比往往非常大。并且通孔的直径非常小，在微米级别甚至达到纳米级。因此需要可靠、安全、绿色、经济的硅基底通孔填充技术，以实现通孔的填充。电镀工艺作为最重要的填充手段之一，在硅基底上高深宽比微型通孔填充方向有着重要作用。中国专利提出一种高效电镀填充硅基TSV的方法(公开号105679701A)，如图1所示，在硅基1的通孔的侧壁沉积第三铜种子层2，除去通孔两端口附近的第三铜种子层2后进行电镀，铜在通孔中间沉积，将通孔分为两个盲孔，之后用常规的盲孔电镀完成通孔电镀。对于微型通孔来说，侧壁的第三铜种子层2的沉积是非常困难的；并且，除去通孔两端的第三铜种子层2后，中间部分的铜如何接通电流也是非常困难的；因此，这种方案，不适合硅基上微型深孔的电镀填充。中国专本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一、将硅片(1)清洗后，进行热氧化处理，硅片(1)的外表面形成二氧化硅绝缘层(4)；/n步骤二、在硅片(1)的下表面先沉积第一钛层(5)，再在第一钛层(5)的下表面沉积第一铜种子层(6)；/n步骤三、将带有第一铜种子层(6)的硅片(1)置于电镀装置中，第一铜种子层(6)与阴极(15)连通，开始电镀，直至铜(7)生长到距离通孔(10)顶端小于50μm时，停止电镀，取出硅片(1)；/n步骤四、将步骤三取出的硅片(1)清洗后，在硅片(1)的上表面沉积第二钛层(22)，再在第二钛层(22)的上表面沉积第二铜种子层(8)；/n步骤五、将...

【技术特征摘要】
1.硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、将硅片(1)清洗后，进行热氧化处理，硅片(1)的外表面形成二氧化硅绝缘层(4)；
步骤二、在硅片(1)的下表面先沉积第一钛层(5)，再在第一钛层(5)的下表面沉积第一铜种子层(6)；
步骤三、将带有第一铜种子层(6)的硅片(1)置于电镀装置中，第一铜种子层(6)与阴极(15)连通，开始电镀，直至铜(7)生长到距离通孔(10)顶端小于50μm时，停止电镀，取出硅片(1)；
步骤四、将步骤三取出的硅片(1)清洗后，在硅片(1)的上表面沉积第二钛层(22)，再在第二钛层(22)的上表面沉积第二铜种子层(8)；
步骤五、将带有第二铜种子层(8)的硅片(1)置于电镀装置中，第二铜种子层(8)与阴极(15)连通，开始电镀，直至通孔(10)被铜(7)全部填充后，停止电镀，取出硅片(1)，清洗，干燥，完成硅基上高深宽比微纳通孔的填充。


2.根据权利要求1所述的硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，所述硅片(1)的上表面和/或下表面设有图案(9)，当硅片(1)的上表面设有图案(9)时，步骤三中，开始电镀，直至硅片(1)的下表面的图案(9)被铜(7)全部填充且铜(7)生长到距离通孔(10)顶端小于50μm时，停止电镀；当硅片(1)的下表面设有图案(9)时，步骤五中，开始电镀，直至硅片(1)的通孔(10)和硅片(1)上表面的图案(9)被铜(7)全部填充后，停止电镀。


3.根据权利要求1或2所述的硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，所述步骤一中，热氧化处理的温度为110-130℃，时间为2h；二氧化硅绝缘层(4)的厚度为1000nm-1200nm。


4.根据权利要求1或2所述的硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，所述步骤二中，第一铜种子层(6)的厚度为800nm-1000nm；第一钛层(5)的厚度为100nm。


5.根据权利要求1所述的硅基上高深宽比微纳通孔的填充方法，其特征在于，所述步骤三和步骤五中，电镀装置包括电镀缸(16)、阳极安装板(12)、阴极安装板(13)、阳极区分隔膜(17)、电源和电镀单元；
所述电镀缸(16)为容器，电镀缸(16)内承装有电镀液(19)；
所述阳极安装板(12)包括第二基板(12-1)，第二基板(12-1)上设有第二通孔(12-3)；阴极安装板(13)包括第三基板(13-1)；阳极安装板(12)和阴极安装板(13)平行固定在电镀缸(16)内，且阳极安装板(12)在上，阴极安装板(13)在下；
所述阳极区分隔膜(17)设定在阳极安装板(12)和阴极安装板(13)之间，阻挡阳极泥掉落在阴极安装板(13)上；
所述电源设置在电镀缸(16)外；
所述电镀单元为一个或多个，每个电镀单元包括夹具(11)、阳极固定组件、阴极固定组件、阳极(14)、阴极(15)、铜纸(21)和两根导线；
夹具(11)包括第一基板(11-1)，第一基板(11-1)上设有硅片固定槽(11-2)和沟槽(11-5)，硅片固定槽(11-2)用于固定硅片(1)，硅片固定槽(11-2)的槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐天彤，李海旺，陶智，夏靖超，朱凯云，方卫东，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11