金通硅掩模电镀制造技术

提供了用于蚀刻辅助的金(Au)通硅掩模电镀(EAG

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】金通硅掩模电镀
优先权主张
[0001]本申请要求于2019年2月14日申请的、名称为“Gold Through Silicon Mask Plating”的美国临时专利申请No.62/805,604的优先权，其全部内容都通过引用合并于此。


[0002]本公开内容整体上涉及金通硅掩模(TSM)电镀，特别是用于半导体制造中的衬底处理。

技术介绍

[0003]这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。当前指定的专利技术人的工作在其在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
[0004]在微米级形成金属结构最常通过使用一个或多个预先图案化的牺牲掩模执行的电镀操作来完成。一种方法使用有机光致抗蚀剂掩模。这种方法通常被称为通抗蚀剂电镀。晶片级封装(WLP)行业的一些制造商广泛使用此类方法来形成铜(Cu)和金(Au)重分布层(RDL)，以及铜、镍(Ni)和锡(Sn)合金焊料的倒装芯片凸点互连，并进行金凸点技术。甚至更复杂的结构，例如在微机电系统(MEMS)应用中发现的结构，也利用了通抗蚀剂电镀技术。
[0005]在提供另一种选择的同时，具有Au的TSM电镀也存在一些巨大的困难。Au金属很容易在Si掩模上虚假沉积，在通孔开口处更是如此。这种不希望有的在硅上的金沉积继续生长，通常在通孔入口处生长得更厚(intensely)，这可能会削弱所需的金通孔填充电镀图案。最终，通孔入口或通孔入口的至少一部分变得基本上封闭。这可能过早地不允许完全填充Au通孔。这些有缺陷的部分填充通孔通俗地称为空隙，根据封闭的性质，这些空隙可以具有各种形状、大小和位置。

技术实现思路

[0006]本公开内容试图解决上述困难中的至少一些。本公开内容提供了用于TSM电镀金(Au)的示例方法。此处的TSM与通硅通孔(TSV)方法的区别在于，在TSM中，Si通常是设置在金属籽晶层上方的牺牲层，因此沉积将仅发生在通孔中。然而，大量的金沉积仍然发生在Si场上，通常在通孔入口处发生得更严重。这种虚假沉积是不期望有的，并且在某些情况下，通孔入口的关闭可能会中断Au通孔填充过程。这种中断可能导致或留下有缺陷的结构或部分填充和/或空隙，以及高度不均匀的通孔填充。这些和其他问题在一些示例中通过循环沉积
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蚀刻处理工艺解决，在本文中也称为蚀刻辅助的金通硅掩模(EAG
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TSM)。在一些示例中，该工艺寻求最大限度地减少Si场电镀并保持通孔入口完整性，从而实现完整的通孔填充并消除封闭空隙，尤其是在高深宽比结构中。
[0007]因此，在一些示例中，一种蚀刻辅助的金(Au)通硅掩模电镀(EAG
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TSM)的方法包括：在衬底上提供籽晶层；在所述衬底上的所述籽晶层的至少一部分上提供硅掩模，所述硅
掩模包括待用Au填充的一个或多个通孔；使有掩模的所述衬底经受至少一个处理循环，每个处理循环包括电镀Au子步骤和蚀刻处理子步骤；以及重复所述至少一个处理循环，直到达到所选定的通孔填充厚度。
[0008]在一些示例中，通过蚀刻处理子步骤去除通过所述电镀子步骤沉积在通孔附近的残留Au。在一些示例中，通孔填充效率基于通孔填充程度与残余Au的程度的对比。
[0009]一些示例还包括基于在所述电镀子步骤中所述Au电镀溶液的化学成分中包含三氧化硫(SO3)来调节所述通孔填充效率。一些示例还包括基于在所述电镀子步骤中在所述Au电镀溶液的化学成分中包含氰化物(CN)来调整所述通孔填充效率。
[0010]在一些示例中，所述蚀刻处理子步骤中的蚀刻剂包括摩尔比为6:1的I
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/I2。在一些示例中，所述蚀刻处理子步骤中的蚀刻剂包括摩尔比为1:3的王水。
[0011]在一些示例中，所述至少一个循环中的第一循环的循环时间等于所述至少一个循环中的第二循环的循环时间。在一些示例中，所述至少一个循环中的第一循环的循环时间不等于所述至少一个循环中的第二循环的循环时间。
[0012]在一些示例中，在使有掩模的所述衬底经受所述至少一个处理循环的第一时间段期间应用所述蚀刻处理子步骤的频率不同于在使有掩模的所述衬底经受所述至少一个处理循环的第二时间段期间应用所述蚀刻处理子步骤的频率。
[0013]在一些示例中，提供了一种用于蚀刻辅助的金(Au)通硅掩模电镀(EAG
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TSM)的方法的电镀系统。在一些示例中，所述电镀系统包括：阴极；阳极；原位衬底处理模块，其被配置为执行至少一个处理循环的交替子步骤，所述子步骤包括电镀Au子步骤和蚀刻处理子步骤，所述处理模块由每个子步骤操作共用；机械手，其用于接收衬底或将所述衬底传送至所述处理模块，所述衬底包括籽晶层和位于所述衬底上的所述籽晶层的至少一部分上的硅掩模，所述硅掩模包括待通过所述电镀系统用Au填充的一个或多个通孔；衬底保持器；以及蚀刻剂输送装置，其能操作以在所述蚀刻处理子步骤期间输送蚀刻剂。
[0014]在一些示例中，在电镀Au子步骤期间，所述衬底保持器能操作以将所述衬底降低到所述处理模块中的电镀Au溶液中，并且在所述电镀Au子步骤之后将所述衬底从所述电镀溶液中取回。在一些示例中，当所述衬底保持器处于取回位置时，所述衬底保持器还能操作以在所述蚀刻处理子步骤期间将所述衬底保持在蚀刻剂的路径中。
[0015]在一些示例中，所述处理模块被配置为重复所述至少一个处理循环直到达到选定的通孔填充厚度。
[0016]在一些示例中，所述衬底保持器被配置为至少在所述蚀刻处理子步骤期间应用选定的衬底旋转速度。
附图说明
[0017]一些实施方案以举例而非限制的方式在附图中示出：
[0018]图1A
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1B是图示了涉及通硅掩模(TSM)和通硅通孔(TSV)技术的方法的示例方面的示意图。
[0019]图2A
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2F图示了根据一些示例的某些场沉积不规则性的示意图。
[0020]图3A
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3C描绘了一些示例性空隙缺陷的截面图。
[0021]图4图示了根据示例性实施方案的EAG
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TSM方法中的示例操作。
[0022]图5A
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5C图示了由示例性EAG
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TSM工艺创建的示例性形成物的方面。
[0023]图6示出了根据示例性实施方案的处理模块的截面图。
具体实施方式
[0024]下面的描述包括体现本专利技术的说明性实施方案的系统、方法和技术。在以下描述中，为了解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对示例实施方案的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言，显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术的主题。
[0025]本专利文件的公开内容的一部分含有受版权保护的材料。版权所有者不反对由任何人对专利文件或专利公开内容进行传真复制，因为其出现在专利和商标局的专利档案或记本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蚀刻辅助的金(Au)通硅掩模电镀(EAG
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TSM)的方法，所述方法包括：在衬底上提供籽晶层；在所述衬底上的所述籽晶层的至少一部分上提供硅掩模，所述硅掩模包括待用Au填充的一个或多个通孔；使有掩模的所述衬底经受至少一个处理循环，每个处理循环包括电镀Au子步骤和蚀刻处理子步骤；以及重复所述至少一个处理循环，直到达到所选定的通孔填充厚度。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过蚀刻处理子步骤去除通过所述电镀子步骤沉积在通孔附近的残留Au。3.根据权利要求2所述的方法，其还包括基于通孔填充程度与残余Au的程度的对比产生通孔填充效率。4.根据权利要求3所述的方法，其还包括基于在所述电镀子步骤中所述Au电镀溶液的化学成分中包含三氧化硫(SO3)来调节所述通孔填充效率。5.根据权利要求3所述的方法，其还包括基于在所述电镀子步骤中在所述Au电镀溶液的化学成分中包含氰化物(CN)来调整所述通孔填充效率。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻处理子步骤中的蚀刻剂包括摩尔比为6:1的I
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/I2。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述蚀刻处理子步骤中的蚀刻剂包括摩尔比为1:3的王水。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个循环中的第一循环的循环时间等于所述至少一个循环中的第二循环的循环时间。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个循环中的第一循环的循环时间不等于所述至少一个循环中的第二循环的循环时间。10.根据权利要求1所述的方法，其中在使有掩模的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡利平，梁德福，雅各布，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：