【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子领域，主要涉及一种面向超大深度聚合物绝缘层硅通孔的阻挡层制备工艺。
技术介绍
1、随着半导体工艺制程接近物理极限，先进制程的发展速度已经跟不上摩尔定律制定的行业路线图，3d集成作为一种新兴的异质封装技术为延续摩尔定律提供了一种廉价的可行的方案。穿透硅通孔(through-silicon-via，tsv)是实现3d集成的关键技术，其中超大深度硅通孔能够在mems可动器件、射频t/r单元以及3d ipd等大尺寸器件的异质集成时提供器件间必要的互连，从而缩小整个系统的尺寸。
2、现阶段硅通孔常用的阻挡层材料有w，tin，ni等，其中w，tin往往需要通过物理气相沉积(pvd)、原子层沉积(ald)等干法工艺沉积，这提高了整体的工艺成本。因此通过低成本的湿法工艺进行阻挡层沉积具有十分宽广的应用前景。ni由于其价格低廉且还原反应简单很适合通过湿法工艺沉积，同时其良好的热稳定性可以有效地阻挡cu的扩散，致使ni成为了一种适合应用于大规模湿法工艺的优异cu阻挡层材料。然而，由于金属离子在聚合物表面的吸附能力十分有限，同时极高的深度与深宽比限制了溶液的扩散，导致传统的湿法镀ni工艺很难在聚合物绝缘层的超大深度硅通孔内沉积连续的ni镀层。
3、本专利技术所提出的二次催化的超声辅助化学镀ni方法，首先通过二次催化过程，提高了超大深度聚合物绝缘层硅通孔内ni还原反应所需的催化剂pd的数量，从而更好地启动ni的还原反应。之后在ni还原反应阶段引入超声处理，利用超声在液体中传播时独特的空化作用，解决了由于溶液扩
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提出一种能够在超大深度聚合物绝缘层硅通孔内沉积连续的ni阻挡层的工艺。通过二次催化超声辅助化学镀ni这一全新的工艺方式，以较低的成本与工艺难度在超大深度聚合物绝缘层硅通孔内实现了自开口到底部连续的ni阻挡层。
2、本专利技术的目的是通过下述方案实现的。
3、1.对硅晶圆进行“rca”标准清洗，去除晶圆表面的有机物、自然氧化层以及金属、颗粒物等玷污。
4、2.使用光刻工艺以及深反应离子刻蚀在硅片表面进行盲孔刻蚀得到需要的尺寸。
5、3.然后使用丙酮，异丙醇，无水乙醇以及去离子水清洗光刻胶。
6、4.将硅片放置在托盘或培养皿中，使用胶头滴管吸取适量的聚合物(如聚酰亚胺、苯并环丁烯等)溶液，均匀地涂在硅片表面，使硅片表面覆盖一层均匀的聚合物溶液。
7、5.将托盘或者培养皿小心转移到真空烘箱中进行7～9min抽真空处理。
8、6.真空处理之后迅速将硅片从托盘或者培养皿中转移到匀胶台上，开启真空吸附住硅片，以2000～6000rpm的转速，旋转20～60s。
9、7.匀胶结束后将硅片迅速转移到热板上，进行预固化，时间控制在20mins以上即可。
10、8.完成预固化后，将晶圆转移至烘箱中并将烘箱程序设定好，在充满氮气环境的烘箱中放置7h30mins进行完全固化。待程序结束等待烘箱温度自然降温到50℃以下，即可将硅片从烘箱取出。
11、9.把清洗完毕的硅片浸入pdso4的naoh溶液中处理20min，使pd2+在聚合物表面充分吸附。之后将硅片转移至dmab溶液中，把吸附在聚合物表面的pd2+还原为纳米pd颗粒，从而完成一次催化流程。
12、10.使用去离子水对一次催化后的硅片进行清洗去除表面的残液，之后将硅片转移至pdcl2的hcl溶液中处理20min，使更多的pd2+吸附在聚合物表面，从而完成二次催化流程。
13、11.对二次催化后的硅片使用去离子水清洗去除表面的残液，之后将硅片转移至带有超声源的niso4与nah2po2的混合溶液(80℃水浴加热)中进行ni阻挡层的沉积，期间周期性的开启超声源，反应时间共计1h30min。待反应完成后使用去离子水冲洗硅片并用氮气吹干表面，最终完成ni阻挡层的沉积。
14、12.本专利技术特点是：提出一种全新的ni阻挡层沉积工艺，可以以较低成本和工艺难度来制作超大深度聚合物绝缘层的硅通孔中的ni阻挡层。
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1.一种低成本的超大深度聚合物绝缘层硅通孔中阻挡层制备工艺，其特征在于：降低了超大深度硅通孔的制造成本与难度；
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤二中，刻蚀TSV盲孔的工艺为深反应离子刻蚀技术。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤三中，所述聚合物绝缘层可以为苯并环丁烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或者环氧树脂等高分子聚合物材料。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤四中，所述PdSO4的NaOH溶液为强碱性。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤五中，所述PdCl2的HCl溶液为强酸性。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤六中，所述周期性超声条件的实现方法为：将超声换能器置入溶液中，并按需操纵其开关，提供特定功率、频率、占空比的超声。
【技术特征摘要】
1.一种低成本的超大深度聚合物绝缘层硅通孔中阻挡层制备工艺，其特征在于：降低了超大深度硅通孔的制造成本与难度；
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤二中，刻蚀tsv盲孔的工艺为深反应离子刻蚀技术。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于所述步骤三中，所述聚合物绝缘层可以为苯并环丁烯、聚酰亚胺、聚乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或者环氧树脂等高分子聚合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏育文，丁英涛，张子岳，王晗，陈志铭，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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