[发明专利]深孔电镀的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体芯片三维封装领域，具体涉及一种深孔电镀的预处理方法。

背景技术

半导体芯片三维封装中，以通孔作为互连方式是封装的主流方向，而相应的通孔电镀技术是三维封装发展的关键。传统的通孔电镀是通过电镀法来实现硅通孔填充的。电镀法填充通孔有其成本上的优势，且工艺简单，但对于深宽比较大的通孔来说，实现孔内的无缺陷填充并不容易。主要存在的问题有：孔口处电力线出现集中现象；孔口和通孔底的金属离子浓度存在差异。因此在电镀过程中，导电材料如金属铜很难在底部沉积，易导致通孔的过早封口，造成孔内缺陷。

因此在通孔电镀过程中，为了得到理想的填充效果，实现无孔隙填充，往往需要使用添加剂等有机物。添加剂需要进入到通孔内部，与通孔底部、侧壁表面结合，从而起到加速、抑制或整平作用。添加剂中往往有大分子聚合物，其在通孔中的扩散越加困难，从而通孔填充的质量越难以得到保证，进而对产品可靠性带来影响。

可以通过各种前处理工艺，使镀液与通孔充分接触，镀液中的添加剂充分发挥作用，从而得到良好的填充效果。传统的前处理工艺是在室温下进行。在室温下对硅片进行清洗、润湿和小电流刺激等工作。以上工艺对通孔的填充效果带来较好的影响，但由于通孔的深宽比较大，通孔深处难以与镀液进行充分接触，无法彻底清除通孔深处的气泡，实现无孔隙填充。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种深孔电镀的预处理方法，本发明使深孔与镀液充分接触，减少大深宽比的孔径中残留的气泡，有效减少空隙和接缝等缺陷的发生。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明涉及深孔电镀的预处理方法，包括如下步骤：

步骤（1）选择待镀的具有一个或多个深孔的半导体芯片，选择纯水，并冷却；

步骤（2）将所述半导体芯片进行抽真空处理；

步骤（3）将所述半导体芯片在真空下浸泡在所述纯水中；

步骤（4）将所述半导体芯片使用镀液浸泡、小电流刺激；

步骤（5）将所述半导体芯片使用上述镀液进行电镀。

优选的，所述半导体芯片的材质包括Si、Ge、Se、As、Ga；或者所述金属硫化物；或者所述金属氧化物。

优选的，所述半导体芯片的通过电解除油或超声清洗进行清洁。

优选的，所述半导体芯片的抽真空时间为1～15min；所述的半导体芯片的抽真空后真空度为610.5Pa～3170Pa。

优选的，所述纯水的温度为0℃～25℃。

优选的，所述半导体芯片在所述纯水中的浸泡时间为10s～10min。

优选的，所述镀液包括Cu、Zn、Ag、Au、Ni、Pb、Sn金属离子。

优选的，所述镀液包括氯离子、加速剂、抑制剂、整平剂。

优选的，所述半导体芯片小电流刺激的电流密度为0.01ASD～1ASD。

优选的，所述半导体芯片电镀的电流密度为0.1ASD-10ASD。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的工艺过程只需将润湿过程所用纯水进行降温处理，从而有效提高通孔的润湿程度，减少通孔中残存气体量，增加产品的可靠性。因此，本发明使深孔与镀液充分接触，减少大深宽比的孔径中残留的气泡，有效减少空隙和接缝等缺陷的发生。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为水的三相图。

图2为3170Pa不同温度的纯水预处理后电镀的通孔截面图，a)20℃，b）25℃，ｃ）30℃。

图3为不同温度的纯水和不同压强预处理后电镀的通孔截面图，a)0℃，1000Pa；b）0℃，2000Pa；ｃ）15℃，1000Pa；d）15℃，2000Pa。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

1）选择待镀的具有多个50×105um深孔的TSV芯片，选择纯水，并分别冷却至10℃；

2）将所述TSV芯片进行抽真空处理，时间为15min，真空度为610.5Pa；

3）将所述TSV芯片在真空下浸泡在所述纯水中10min；