[发明专利]一种TSV晶圆表面抛光方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体加工的工艺方法，具体为一种TSV晶圆表面抛光方法。

背景技术

在硅穿孔技术(TSV；Through Silicon Via)工艺中，晶圆形成通孔后，一般采用在通孔中电镀金属Cu形成垂直电互连。晶圆电镀后会在晶圆表面厚度一定厚度的Cu层，受通孔尺寸和电镀时间控制，晶圆表面Cu层厚度为十、几十微米。晶圆表面上Cu层需要被去除，以便在晶圆表面进行后续工艺，如涂胶、光刻等。较厚Cu层去除效果将直接影响晶圆表面后续工艺质量。

目前对于TSV工艺中晶圆表面Cu层均采用集成电路制造中标准化学机械抛光机台进行。即在圆形转动盘上贴附抛光垫，采用真空盘吸附晶圆背面压在抛光垫上，给予晶圆背面一定下压力，使用金属Cu用抛光液浸润抛光垫，同时旋转真空盘和转动盘，达到去除Cu层目的，但其质量无法保证稳定和统一。化学机械抛光机台价格昂贵，且TSV工艺中形成的Cu层较厚，需要抛光时间长，采用该方法成本较高；且化学机械抛光机台仅能抛光一种大尺寸晶圆，适应性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种简单且经济有效，保证抛光质量，能同时或分开处理不同尺寸晶圆或残片的TSV晶圆表面抛光方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种TSV晶圆表面抛光方法，先用H₂SO₄溶液和双氧水混合溶液对TSV盲孔电镀晶圆表面的铜层进行腐蚀处理；然后采用热剥离双面胶带将晶圆粘接到陶瓷盘上，进行晶圆制样过程；再将晶圆整体放置于贴附抛光垫的转动盘上进行抛光去除铜层；最后加热取下陶瓷盘后采用Ta或Ti腐蚀液，去除TSV盲孔电镀晶圆表面对应的Ta或Ti阻挡层，完成对TSV晶圆表面的抛光。

优选的，具体步骤如下，

步骤1，采用稀H₂SO₄溶液和双氧水混合溶液对TSV盲孔电镀晶圆表面铜层腐蚀；其中H₂SO₄溶液为质量分数为98％的浓H₂SO₄加入1～10倍体积比的H₂O稀释而成；双氧水的体积为H₂SO₄溶液的1～5倍，腐蚀时间为2-8分钟；

步骤2，TSV盲孔电镀晶圆粘片制样，采用热剥离双面胶带一面粘接晶圆背面，另一面粘接在陶瓷盘上，之后整体放置于贴附抛光垫的转动盘上；

步骤3，在陶瓷盘上加压力，采用金属铜抛光液，调节陶瓷盘和转动盘转速，抛光去除铜层；

步骤4，TSV盲孔电镀晶圆抛光铜完成后，进行高温去胶带黏性取下晶圆；

步骤5，采用Ta或Ti腐蚀液，去除晶圆表面剩余Ta或Ti阻挡层，完成对TSV晶圆表面的抛光。

进一步，步骤1中，当铜层厚度小于等于10微米时，腐蚀时间为2-4分钟；当铜层厚度大于10微米时，腐蚀时间为4-8分钟。

进一步，步骤2中，采用压力将晶圆压紧粘接在陶瓷盘上，压力最低为0.1Mpa，保压时间最低为100s。

进一步，步骤3中，先后采用高速高压力和低速低压力分两次抛光去除铜层，具体步骤如下，

步骤3.1，一次高速抛光铜层时，给陶瓷盘施加下压力为4～6Kg，转动盘转速控制为50～80rpm/min，陶瓷盘转速控制为40～50rpm/min，转动盘上表面滴加铜抛光液的速率为2～3ml/min；

步骤3.2，二次低速抛光铜层，给陶瓷盘施加下压力为2～3Kg，转动盘转速控制为40～50rpm/min，陶瓷盘转速控制为20～40rpm/min，转动盘上表面滴加铜抛光液的速率为3～4.5ml/min。

进一步，步骤4中，热剥离双面胶带时，控制温度在70℃～150℃，保持时间为7-10min。

优选的，铜抛光液的组分如下，每配置1L溶液其中包括氧化剂双氧水为150-250ml，络合剂柠檬酸为7-9g，腐蚀抑制剂苯丙三唑为7-9g，余量为水。

优选的，铜抛光液的组分如下，每配置1L溶液其中包括氧化剂双氧水为200ml，络合剂柠檬酸为8.5g，腐蚀抑制剂苯丙三唑为8g，余量为水。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：