[发明专利]一种硅通孔工艺

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的制造技术领域，尤其涉及一种硅通孔工艺。

背景技术

随着集成电路的集成度不断提高，半导体技术也持续飞速发展。现有的集成度提高主要是采取减小最小特征尺寸，使得在给定的区域能够集成更多的元件。但上述减小的最小特征尺寸在实质上基本都是2D(二维)集成，具体地说，就是被集成的元件都位于半导体晶圆(wafer)的表面，但是随着集成电路技术进入32纳米甚至22纳米技术平台之后，系统复杂性、设备投资成本等方面急剧上升，使利用现代电子封装技术实现高密度的3D(三维)集成，成为微电子电路(包括MEMS)系统级集成的重要技术途径。

在众多的3D封装技术中，硅通孔(Through-Silicon Via，TSV)技术成为现在研究的热点，TSV技术具有如下优势：互连长度可以缩短到与芯片厚度相等，采用垂直堆叠的逻辑模块取代水平分布的逻辑模块；显著减小RC延迟和电感效应，提高数字信号传输速度和微波的传输；实现高密度、高深宽比的连接，从而能够实现复杂的多片全硅系统集成，密度比当前用于先进多片模块的物理封装高出许多倍；同时更加节能，预期TSV能够降低芯片功耗大约40％。

TSV技术的难点在于硅通孔的刻蚀、清洗和填充，这主要是由于硅通孔的高深宽比所造成的。因为TSV通孔的高深宽比，通孔底部的聚合物和颗粒很难被清洗干净，这些聚合物和颗粒残留在通孔内会导致绝缘层、阻挡层和种子层的台阶覆盖性差，从而导致通孔的失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种硅通孔工艺，以解决由于高深宽比使通孔内聚合物和颗粒残留而最终导致通孔失效的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供了一种硅通孔工艺，包括：提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深沟槽；将所述硅片的正面与第一硅片载体连接，将所述硅片的背面减薄至所述深沟槽的底部露出，形成硅通孔；对所述硅片进行清洗；将所述硅片的背面与第二硅片载体连接，去除所述第一硅片载体；在所述硅片的正面上依次形成绝缘层、阻挡层以及铜种子层；通过电镀铜的方法填充所述硅通孔；在电镀的铜上连接第三硅片载体，去除所述第二硅片载体，在所述硅片的背面电镀铜；去除所述第三硅片载体。

进一步的，对所述硅片进行清洗时使用的清洗液为氢氧化铵和双氧水的混合物，清洗的时间为20s～120s。

进一步的，所述深沟槽的直径为1微米～50微米，所述深沟槽的深度为10微米～500微米。

进一步的，所述绝缘层的厚度为5A～500A。

进一步的，所述阻挡层的厚度为5A～500A。

进一步的，所述铜种子层的厚度为500A～3000A。

本发明提供的硅通孔工艺，将硅片的背面减薄至深沟槽的底部露出，形成硅通孔，对硅片进行清洗，能够更好的去除硅通孔内的聚合物和颗粒，从而提高了硅通孔的可靠性，最终提升了产品良率。

附图说明

图1是本发明实施例提供的硅通孔工艺的步骤流程图；

图2A～2F为本发明实施例提供的硅通孔工艺所对应的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种硅通孔工艺作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供的硅通孔工艺，将硅片的背面减薄至深沟槽的底部露出，形成硅通孔，对硅片进行清洗，能够更好的去除硅通孔内的聚合物和颗粒，从而提高了硅通孔的可靠性，最终提升了产品良率。

图1是本发明实施例提供的硅通孔工艺的步骤流程图。参照图1，提供的硅通孔工艺，包括：

S11、提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深沟槽；

S12、将所述硅片的正面与第一硅片载体连接，将所述硅片的背面减薄至所述深沟槽的底部露出，形成硅通孔；

S13、对所述硅片进行清洗；

S14、将所述硅片的背面与第二硅片载体连接，去除所述第一硅片载体；

S15、在所述硅片的正面上依次形成绝缘层、阻挡层以及铜种子层；

S16、通过电镀铜的方法填充所述硅通孔；

S17、在电镀的铜上连接第三硅片载体，去除所述第二硅片载体，在所述硅片的背面电镀铜；

S18、去除所述第三硅片载体。