【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面抛光领域，具体地，涉及一种电流变抛光方法。
技术介绍
1、随着电子、金属、材料领域的飞速发展，对器件及工件表面平坦化的要求越来越高，为了获得表面粗糙度可接受的含金属表面层的工件，在工件制备的最后步骤中，需对工具的金属表面层进行抛光处理。抛光是指利用机械、化学或电化学的作用，使工件金属表面层粗糙度降低，以获得光亮、平整表面的加工方法，是一种利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修饰加工。
2、tsv(硅通孔)工艺是目前半导体制造业中最为先进的技术之一，该工艺有4个关键步骤，分别为在工件基底(一般为半导体，更具体为硅)表面进行深孔刻蚀制作tsv孔，化学气相沉积在tsv孔的内壁及基底表面沉积绝缘材料(绝缘材料一般为氧化硅；沉积完成后基底表面会形成一层绝缘层)，通过电镀的方式向tsv孔中灌注金属(一般为铜；灌注完成后多余的金属会在工件表面即绝缘层表面形成一层金属表面层)，最后去除工件表面多余的金属。向tsv孔中灌注的金属固化后会形成金属柱，该金属柱贯穿了绝缘层与半导体基底。采用上述tsv工艺对工件进行处理后，所得工件即为tsv工件。而之所以要向tsv孔中灌注金属并最终去除tsv工件表面多余的金属，是为了使tsv工件堆叠后能够通过通孔中的金属形成通路，最终形成高效的集成系统。上述tsv工艺中的最后一步即去除tsv工件表面多余金属(抛光)这一步，现有工艺通常采用cmp(化学机械抛光)的方法进行，但采用cmp工艺进行的抛光不具有选择性，当局部的金属被去除后，会损伤tsv工件中金属层下方的绝缘层甚至是
3、现有技术公开了一种用于手术刀表面的抛光及去毛刺系统及其抛光方法，虽然同样公开了一种电流变抛光工艺，但该现有技术需要在工具电极的下部端部(即工件与工具电极之间)设置绝缘涂层，这会导致工具电极与工件之间的电场强度难以被精准控制，因此该现有技术所提供的电流变抛光方法实际上是难以实现对tsv工件中金属表面层的选择性去除的。
技术实现思路
1、为了解决现有技术无法对含金属表面层的工件进行选择性抛光的问题，本专利技术提供了一种电流变抛光方法，通过控制电场强度等参数，充分利用不同材料导电性的差异，实现了对含金属表面层的工件中金属表面层的选择性去除。
2、本专利技术上述目的通过如下技术方案实现：
3、一种电流变抛光方法，包括如下步骤：
4、使电流变抛光液充满工具电极与工件之间的间隙中，在工具电极与工件金属表面层之间建立电场，移动工具电极带动电流变抛光液进行抛光，
5、抛光过程中的电场强度为2000～3000v/mm，
6、所述工件包括绝缘层和金属表面层，以及贯穿绝缘层的通孔，所述通孔中灌注有金属。
7、采用电流变抛光工艺对金属进行抛光时，需要在工具电极和待抛光的金属之间的间隙中填充电流变抛光液。向工具电极施加电压后，工具电极和含金属表面层的工件之间就形成了电场，电场带动电流变抛光液形成“柔性抛光头”：具体而言，电流变抛光液中的固相颗粒会在外电场的作用下极化，相互吸引，从而在工件金属表面层和工具电极之间沿着电场的方向形成颗粒链；工具电极移动，磨料颗粒就会相对金属表面层进行剪切运动，进而对金属表面层进行去除，实现工件表面的抛光。电场强度的大小会影响“柔性抛光头”的“软硬程度”：在零场或电场强度很低时，“柔性抛光头”的剪切强度很小，无法对工件表面进行有效去除；只有在有一定电场强度的位置才能形成高剪切强度的抛光头，对工件进行高效抛光。因此，将电流变抛光工艺用于抛光本专利技术中含金属表面层的工件时，工件金属表面层下方还存在有绝缘层，金属表面层被抛光去除后，电流变抛光液就会直接接触到绝缘层，虽然绝缘层中还具有贯穿了绝缘层、灌注了金属的通孔，但由于本专利技术控制了抛光过程中的电场强度为2000～3000v/mm，因此去除金属表面层后尽管电流变抛光液会直接与贯穿绝缘层的通孔中灌注的金属直接接触，绝缘层和工具电极之间仍无法建立起具有足以实现抛光的强度的电场，即，“柔性抛光头”的抛光硬度大大降低，仅为工具电极与金属表面层相对时的十分之一甚至更低，电流变抛光液几乎不会损伤绝缘层，因此本专利技术所提供的电流变抛光方法，能够实现对含金属表面层的工件中金属表面层的选择性去除，同时保证了金属表面层下方绝缘层的平整。
8、优选地，所述工件为tsv工件。
9、tsv(硅通孔)技术是目前半导体制造业中最为先进的技术之一，采用tsv工艺处理得到的工件被称为tsv工件。要对tsv工件表面多余的金属表面层进行精确的去除，是现有tsv工艺在发展中遇到的一大难题，而采用本专利技术所提供的应用，可以解决这一难题。
10、在本专利技术的具体实施方式中，tsv工件的结构自下而上依次是半导体基底-绝缘层-金属表面层，tsv工件中存在孤立且贯穿半导体基底与绝缘层的通孔，通孔中还灌注了金属；更具体地，本专利技术所处理的tsv工件，结构自下而上依次是硅基底-氧化硅层-金属表面层，工件中存在灌注了金属、孤立且贯穿半导体基底与绝缘层的通孔，其中通孔直径可以是1～500μm；任意两相邻通孔之间的距离可以是1～1000μm；半导体基底厚度可以是5～5000μm；绝缘层厚度可以是0.1～100μm；金属表面层厚度可以是0.1～1000μm。
11、在本专利技术的具体实施方式中，所述“在工具电极与工件金属表面层之间建立电场”是指将金属表面层接入电压源负极，工具电极为正极，向工具电极施加电压；本专利技术所采用的电流变抛光液可以由介电颗粒、绝缘油、磨料颗粒组成，其中介电颗粒可以任意地选自二氧化钛、钛酸钡、钛酸锶中的一种或多种，绝缘油可以是硅油和/或煤油，磨料颗粒可以任意地选自氧化硅、氧化铈、金刚石、氧化铝中的一种或多种；介电颗粒和磨料颗粒的粒径分别可以是30nm～50μm和50nm～10μm，介电颗粒和磨料颗粒在绝缘油中的浓度分别可以是25％～50wt％和0.05％～20wt％。工具电极的截面面积可以是1～20cm2。
12、tsv工件的通孔内虽然灌注有金属，但tsv工件中的通孔都是孤立存在的，因此这些金属也都是孤立的。电流变抛光液中在电场作用下形成的固相颗粒链，在去除表面层的金属后会直接接触到通孔内的金属，此时即便工具电极能够与多个通孔相对、固相颗粒链能够与多处通孔内的金属相接触，由于本专利技术控制了抛光过程中的电场强度为2000～3000v/mm，且通孔内的金属相互孤立，所以固相颗粒链与通孔内的金属仍然无法建立起有效的电场，这就导致固相颗粒链在接触到通孔内的金属时会发生断裂，因此无法对金属表面层下方的半导体基底和绝缘层进行剪切运动从而实现抛光。因此，将本专利技术所提供的电流变抛光方法用于对tsv工件进行抛光，能够在将tsv工件表面的金属表面层完全去除的同时，不损伤通孔内的金属。
13、更优选地，所述工具电极与工件之间的间隙为0.45～1.05mm。
14、间隙过小，在向工具电极施加电压后工件表面电压上升得过快，电流密度瞬间过大，容易产生电灼伤，导本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电流变抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工件为TSV工件。
3.如权利要求2所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极与工件之间的间隙为0.45～1.05mm。
4.如权利要求3所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极的运动方式为匀速圆周运动。
5.如权利要求4所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极做匀速圆周运动时转速为20～40rpm。
6.如权利要求5所述电流变抛光方法，其特征在于，所述抛光的时间为4～6h。
7.如权利要求2所述电流变抛光方法，其特征在于，所述TSV工件中通孔直径为50～100μm。
8.如权利要求7所述电流变抛光方法，其特征在于，所述TSV工件中任意两相邻通孔之间的距离为100～300μm。
9.如权利要求8所述电流变抛光方法，其特征在于，所述TSV工件中金属表面层厚度为1～10μm。
10.如权利要求1所述电流变抛光方法，其特征在于，所述电流变抛光液中磨料颗粒的浓度为0.1
...【技术特征摘要】
1.一种电流变抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工件为tsv工件。
3.如权利要求2所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极与工件之间的间隙为0.45～1.05mm。
4.如权利要求3所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极的运动方式为匀速圆周运动。
5.如权利要求4所述电流变抛光方法，其特征在于，所述工具电极做匀速圆周运动时转速为20～40rpm。
6.如权利要求5所述电流变...
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