[发明专利]一种硅通孔电镀的三步预浸润方法

说明书

本发明公开了一种硅通孔电镀的三步预浸润方法，包括：将种子铜层的硅通孔晶圆浸入并浸泡在浸润液中，当种子铜层的硅通孔晶圆完全被浸润时，得到初浸润晶圆；将初浸润晶圆浸入并浸泡在去离子水中，得到再浸润晶圆；将再浸润晶圆浸入并浸泡在电镀液中，此时电镀液中的溶质扩散至硅通孔内部，从而实现硅通孔的孔内部浸润。本发明可以实现高的多的深径比的硅通孔的浸润，而且不会导致种子层脱落等问题，降低了成本，大大缩短了工艺时间，提高了效率。

技术领域

本发明属于3D封装领域，更具体地，涉及一种硅通孔电镀的三步预浸润方法。

背景技术

硅通孔电镀中，小孔径的TSV(硅通孔)可以支持更高的电路密度。然而，较小的孔径意味着更高的深径比，此外，为了兼容其他3D集成过程，TSV电镀过程中往往是在晶圆减薄之前完成，这意味着必须电镀填充深径比超过10∶1的盲孔。由于电镀液表面张力的存在，这样的深径比会使镀液很难完全浸润盲孔内部，这会导致盲孔电镀后内部存在孔隙甚至完全无法填充。

高的真空度可浸润的深径比越高，因此对于高深径比的TSV，需要使用昂贵的真空泵和复杂的工艺程序。同时，由于水的沸点在高真空度环境中会大大降低，容易沸腾，因此抽真空浸润还需要对温度环境进行严格控制。此外，对于有特殊结构的芯片，例如带薄膜结构的压力传感器芯片，还容易对其特殊结构造成不可逆损坏，导致TSV技术与芯片制造工艺的不兼容问题。超声波浴方法容易导致种子层脱落，且对于高深径比的TSV效果不理想，可靠性低。

由此可见，现有技术存在成本高、工艺复杂、容易导致种子层脱落、效率低且效果不理想的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种硅通孔电镀的三步预浸润方法，由此解决现有技术存在成本高、工艺复杂、容易导致种子层脱落、效率低且效果不理想的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种硅通孔电镀的三步预浸润方法，包括：

(1)将种子铜层的硅通孔晶圆浸入并浸泡在浸润液中，当种子铜层的硅通孔晶圆完全被浸润时，得到初浸润晶圆；

(2)将初浸润晶圆浸入并浸泡在去离子水中，得到再浸润晶圆；

(3)将再浸润晶圆浸入并浸泡在电镀液中，此时电镀液中的溶质扩散至硅通孔内部，从而实现硅通孔的孔内部浸润。

进一步的，步骤(1)的具体实现方式为：将种子铜层的硅通孔晶圆浸入并浸泡在浸润液中，种子铜层的硅通孔晶圆与浸润液的液面夹角为0°至90°，种子铜层的硅通孔晶圆的浸入速度小于等于20mm/s，当种子铜层的硅通孔晶圆完全被浸润时，得到初浸润晶圆，所述硅通孔的孔径为3μm-50μm、孔深径比为15∶1-1∶1。

进一步的，步骤(2)的具体实现方式为：将初浸润晶圆浸入并浸泡在去离子水中，初浸润晶圆与去离子水的液面夹角为0°至90°，初浸润晶圆的浸入速度大于等于3mm/s，得到再浸润晶圆。

进一步的，步骤(3)的具体实现方式为：将再浸润晶圆浸入并浸泡在电镀液中，再浸润晶圆与电镀液的液面夹角为0°至90°，再浸润晶圆的浸入速度大于等于3mm/s，此时电镀液中的溶质扩散至硅通孔内部，从而实现硅通孔的孔内部浸润。

进一步的，浸润液为无水乙醇、丙酮或者异丙醇。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)采用本发明的预浸润方法，可以实现与抽真空相同的预浸润效果，且省去了昂贵抽真空设备，降低了成本，同时相对于较长的抽真空过程，大大缩短了工艺时间，提高了效率；

(2)本发明对于一些具有特殊脆弱结构的芯片或晶圆，例如带薄膜空腔结构的压力传感器芯片，由于其没有产生较明显的力学过程，因此也不对其特殊结构造成破坏；