一种结合TSV电镀前处理工艺方法技术

本发明专利技术提供了一种结合TSV电镀前处理工艺方法，包括如下步骤：S10、碱性处理：将样片浸泡于碱性溶液中以去除表面油污，碱性处理完成后，水洗样片表面；S20、酸性处理：将样片浸泡于酸性溶液中以去除表面氧化层，酸性处理完成后，水洗样片表面。本发明专利技术中，碱性处理步骤能有效去除样片表面油污，且使样片表面与酸性电镀液间更加贴合；酸性处理步骤能有效去除样片表面氧化层，从而避免晶圆片电镀中由于氧化引起的电镀缺陷问题，减少晶圆片的报废，通过碱性处理步骤和酸性处理步骤的结合，保证样片种子层的导电性，有利于后续电镀工艺的顺利进行，特别是对于一些不能及时进行电镀工艺或存放时间较长的样片来说，极大提升了电镀产品的良率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种结合TSV电镀前处理工艺方法


[0001]本专利技术涉及微电子封装
，具体地，涉及一种结合TSV电镀前处理工艺方法。

技术介绍

[0002]硅通孔技术(Through Silicon Via，简称“TSV”)是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。TSV技术通过铜、钨、多晶硅等导电物质的填充，实现硅通孔的垂直电气互连。TSV开发工艺包括在晶圆上通过刻蚀、激光钻孔等方式制作垂直导通孔，然后在导通孔内制作绝缘层、阻挡层和种子层沉积、填充金属、化学机械抛光、减薄以及随后的晶圆键合步骤。
[0003]在集成电路行业中，传统的线路材料一般为铝，但是随着集成电路工艺尺寸的减小，铝的高电阻缺点逐渐体现出来。铜因其有着良好的导电性而逐渐替代了铝被应用于高度集成电路的线路材料。如图1和图2所示分别为现有的种子层结构和铜互连结构的示意图，铜互连结构在制备时，首先采用PVD(Physical Vapour Deposition，物理气相沉积)工艺沉积阻挡层，然后采用PVD工艺沉积一层铜种子层作为后续化学电镀工艺的阴极，最后再采用电镀工艺填充互连图形。
[0004]现有技术中，随着硅通孔的深宽比(Aspect Ratio)越来越大，利用PVD工艺制作种子层的难度越来越大。比如，当深宽比>5:1时，PVD方式生成的种子层在硅通孔内连续性就会变差，甚至在接近TSV底部的侧壁处发生中断。
[0005]种子层的缺陷将影响后续的沟槽填充技术，沟槽填充技术是3D集成的关键技术，也是难度较大的一个环节，其填充效果直接关系到集成技术的可靠性和良率等问题，而高的可靠性和良率对于3D TSV堆叠集成实用化是至关重要的。但由于种子层的缺陷导致沟槽内每个地方的Cu离子浓度不一致，在填充过程中容易导致未填满就出现封口的情况。为解决该问题，现有技术在进行填充电镀时，电镀液中常需添加加速剂，整平剂，抑制剂等添加剂，以期达到理想的填充效果。
[0006]此外，铜在空气中的稳定性较差，很容易在大气中氧化并受到水气侵蚀。倘若生产、运输及储存过程时间过长或是保护不当，亦容易造成Cu种子层氧化等缺陷，而Cu种子层的缺陷将导致后续电镀填孔过程中孔洞缺陷的形成，而且在有缺陷的种子层上电镀也会引起电镀金属层均匀性不好，结合力差等一系列问题。
[0007]针对此问题，目前现有的改善工艺主要集中在种子层制备过程中的优化改善，针对已经制备好的种子层的缺陷，还没有好的修复方法。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种结合TSV电镀前处理工艺方法，以解决现有技术存在的由于铜种子层表面缺陷(如油污、氧化等)而引起的电镀缺陷问题。
[0009]根据本专利技术提供的结合TSV电镀前处理工艺方法，包括如下步骤：
[0010]S10、碱性处理：将样片浸泡于碱性溶液中以去除表面油污，碱性处理完成后，水洗样片表面；
[0011]S20、酸性处理：将样片浸泡于酸性溶液中以去除表面氧化层，酸性处理完成后，水洗样片表面。
[0012]本技术方案为电镀填孔前的前处理工序，其中，步骤S10即碱性处理步骤能够有效去除样片表面的油污，且使样片表面与酸性电镀液之间更加贴合；步骤S20即酸性处理步骤能够有效去除样片表面的氧化层，从而避免晶圆片电镀中的由于氧化问题引起的电镀缺陷问题，减少晶圆片的报废。本技术方案通过步骤S10和步骤S20的结合，保证样片种子层的导电性，有利于后续电镀工艺的顺利进行，特别是对于一些不能及时进行电镀工艺或存放时间较长的样片来说，极大的提升了电镀产品的良率。
[0013]优选地，步骤S10中，所述碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液；所述碱性溶液的PH值介于7～13之间。
[0014]本技术方案所使用的碱性溶液采用KOH溶液或NaOH溶液，KOH溶液或NaOH溶液能够有效去除样片表面的油污，且这两种溶液无毒无害，可重复利用，生产过程易于控制，操作方便，节约成本。
[0015]优选地，步骤S10中，将样片浸泡于碱性溶液中2～5分钟。
[0016]本技术方案中，将样片置于碱性溶液中处理2～5分钟，能够保证样片表面的油污被充分去除，从而提高工艺质量。
[0017]优选地，步骤S20中，所述酸性溶液为0.3％～5％的硫酸和双氧水的混合液。
[0018]本技术方案中，所使用的酸性溶液采用硫酸和双氧水，硫酸和双氧水能够有效去除样片表面的氧化层，且这两种溶液无毒无害，可重复利用，生产过程易于控制，操作方便，节约成本。此处须说明的是，所谓0.3％～5％的硫酸和双氧水的混合液，指将0.3％～5％的硫酸和0.3％～5％的双氧水等比配合所得，如将5％的硫酸与5％的双氧水混合获得5％的硫酸和双氧水的混合液。
[0019]优选地，步骤S20中，将样片浸泡于酸性溶液中0.1～2分钟。
[0020]本技术方案中，将样片浸泡于酸性溶液中0.1～2分钟，一方面，样片表面的氧化层并不厚，因此处理0.1～2分钟即可保证氧化层被去除，另一方面，将时间控制在0.1～2分钟内，也可提高工艺效率。
[0021]优选地，步骤S10和/或步骤S20在真空条件下进行。
[0022]本技术方案中，真空条件可以抽出样片沟槽中的空气，有利于碱性溶液和酸性溶液进入其中，从而达到碱性溶液、酸性溶液与样片种子层表面均充分接触的目的。
[0023]优选地，步骤S20之后，在电镀前保持样片种子层的沟槽内填充有液体。
[0024]本技术方案中，在电镀前保持样片种子层的沟槽内填充有液体，则可避免后续电镀时药液无法进入沟槽中的问题产生。
[0025]优选地，步骤S10中，碱性处理完成后，采用去离子水对样片进行浸泡冲洗操作20～60S、冲洗操作20～120S；重复浸泡冲洗操作和冲洗操作2～5次；和/或，
[0026]步骤S20中，酸性处理完成后，采用去离子水对样片进行浸泡冲洗操作20～60S、冲洗操作20～120S；重复浸泡冲洗操作和冲洗操作2～5次。
[0027]本技术方案中，通过多次清洗以达到充分清洗样片表面的目的，从而保证种子层
的沟槽内无残留碱性溶液或酸性溶液，避免引起交叉感染。
[0028]优选地，步骤S20后，还包括步骤S30、清洗：超声清洗样片0.1～3分钟。
[0029]本技术方案中，通过步骤S30，保证样片表面无沾污，并能隔绝空气防止氧化。此步骤为可选项，技术人员可通过实际需要选择是否采用该步骤。
[0030]优选地，步骤S20和步骤S30之间的时间间隔不超过3分钟。
[0031]本技术方案中，由于样片表面的氧化层较薄，步骤S20酸性处理完毕后，在3分钟内即进行步骤S30，可避免因时间过长导致的二次氧化问题。
[0032]优选地，步骤S30之后，在电镀前保持样片种子层的沟槽内填充有液体。
[0033]本技术方案中，超声清洗后的样片表面不可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、碱性处理：将样片浸泡于碱性溶液中以去除表面油污，碱性处理完成后，水洗样片表面；S20、酸性处理：将样片浸泡于酸性溶液中以去除表面氧化层，酸性处理完成后，水洗样片表面。2.根据权利要求1所述的结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，步骤S10中，所述碱性溶液为KOH溶液或NaOH溶液；所述碱性溶液的PH值介于7～13之间。3.根据权利要求1所述的结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，步骤S10中，将样片浸泡于碱性溶液中2～5分钟。4.根据权利要求1所述的结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，步骤S20中，所述酸性溶液为0.3％～5％的硫酸和双氧水的混合液。5.根据权利要求1所述的结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，步骤S20中，将样片浸泡于酸性溶液中0.1～2分钟。6.根据权利要求1所述的结合TSV电镀前处理工艺方法，其特征在于，步骤S10和/或步骤S20在真空条件下进...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文，
申请(专利权)人：新阳硅密上海半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：