[发明专利]一种TSV结构及TSV电镀工艺

说明书

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种TSV结构及TSV电镀工艺。本发明的TSV结构包括硅片，所述硅片上设置有通孔，所述通孔内电镀填充有TSV金属，所述TSV金属露头部分与硅片的上表面和下表面齐平，所述硅片的表面沉积有钝化层，所述硅片两侧的钝化层上设置有种子层，所述钝化层为绝缘层或氧化层。本发明在硅片和载片的表面制作种子层，然后把硅片和载片临时键合在一起，通过在硅片边缘种子层表面施加电流的方式使电流直接通到TSV盲孔的底部，实现电镀从底部开始的目的，由于TSV盲孔所在区域的硅片侧壁和开口区域只设置钝化层，不设置种子层，在电镀TSV金属的过程中不会出现开口封闭的问题，可以使用更大的电流实现更深TSV孔的电镀，从而提高电镀效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种TSV结构及TSV电镀工艺。

背景技术

毫米波射频技术在半导体行业发展迅速，其在高速数据通信、汽车雷达、机载导弹跟踪系统以及空间光谱检测和成像等领域都得到广泛应用，预计2018年市场达到11亿美元，成为新兴产业。新的应用对产品的电气性能、紧凑结构和系统可靠性提出了新的要求，需要把不同的芯片包括射频单元、滤波器、功率放大器等集成到一个独立的系统中实现发射和接收信号的功能，但是对于无线发射和接收系统，目前还不能集成到同一颗芯片上（SOC）。

射频模组需要用高深度的TSV转接板做基板，TSV电镀工艺需要利用种子层做电流引入，使电镀工艺得以进行。硅通孔技术（Through Silicon Via，TSV）技术是一项高密度封装技术，正在逐渐取代目前工艺比较成熟的引线键合技术，被认为是第四代封装技术。因为种子层在TSV晶圆的正面沉积，因此在电镀工程中，整个晶圆表面都会有金属沉积，这样会导致TSV过早封口。先进的电镀药水里面添加了抑制剂、整平剂和加速剂来解决这个问题，利用抑制剂和整平剂来阻挡TSV侧壁和晶圆表面的金属沉积，利用加速剂来提高TSV底部的电镀速率，以此达到底部到顶部的无孔洞填充。但是随着TSV的深度越来越大，已经超过了上述电镀方式的极限，目前业内最先进的电镀机和电镀药液已经不能继续支撑200 μm以上深度的实心填充，或者即使把TSV开口做大，为了防止开口提前封闭，也只能用较小的电镀速率进行电镀，产能非常有限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供了一种TSV结构及TSV电镀工艺。本发明的电镀工艺能够使电流直接通到TSV盲孔的底部，实现电镀从底部开始的目的，在电镀TSV金属的过程中不会出现开口封闭的问题，可以使用更大的电流实现更深TSV孔的电镀，从而提高电镀效率。

为解决现有技术的不足，本发明采用以下技术方案：

一种TSV结构，包括硅片，所述硅片上设置有通孔，所述通孔内电镀填充有TSV金属，所述TSV金属露头部分与硅片的上表面和下表面齐平，所述硅片的表面沉积有钝化层，所述硅片两侧的钝化层上设置有种子层，所述钝化层为绝缘层或氧化层。

进一步地，所述钝化层为氧化硅或者氮化硅，厚度为10-100000 nm。

一种TSV电镀工艺，包括以下步骤：

A：在硅片表面制作TSV盲孔，在硅片表面沉积钝化层；

B：在硅片上表面的钝化层上沉积种子层，把带有TSV盲孔的硅片与带有种子层的载片键合，在TSV盲孔中电镀TSV金属；

C：减薄TSV盲孔开口端种子层，去除载片，抛光使硅片表面种子层去除，只留下TSV金属，去除边缘金属，最终得到上下联通的TSV结构。

进一步地，步骤A中在硅片表面沉积钝化层后，减薄硅片背面，使TSV盲孔露出，在硅片背面沉积钝化层。

进一步地，步骤B中所述硅片的上表面与带有种子层的载片键合，其后减薄硅片背面，使TSV盲孔露出，在硅片背面沉积钝化层后在硅片的表面沉积种子层，并在TSV盲孔中电镀TSV金属。

进一步地，步骤B中所述TSV盲孔所在区域的硅片侧壁和开口区域为钝化层。