[发明专利]一种TSV电镀工艺

说明书

本发明提供一种TSV电镀工艺，包括：步骤S1，通过博世刻蚀工艺在硅片表面刻蚀TSV孔，TSV孔侧壁会形成周期性阶梯起伏图形；然后通过热氧化工艺在TSV孔内壁和硅片表面形成第一钝化层；步骤S2，用具有腐蚀作用的酸对硅片进行表面处理，把硅片表面和TSV孔内壁形成的第一钝化层材料去除，同时使硅片表面和TSV孔侧壁变得光滑；步骤S3，在硅片表面和TSV孔内壁制作第二钝化层，并在第二钝化层上沉积种子层；步骤S4，在硅片表面电镀铜，使铜金属充满TSV孔；铜CMP工艺去除硅片表面的铜，留下TSV孔中的填铜，形成TSV导电柱。本发明能够避免TSV孔内壁出现阶梯起伏图形。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种TSV电镀工艺。

背景技术

TSV结构是未来三维封装做垂直互联功能的主要结构，其主要实现过程包括，博世工艺的干法刻蚀，钝化层沉积，种子层覆盖，以及TSV的无孔电镀等过程。其中博世刻蚀工艺是通过周期性刻蚀和保护步骤完成，会在TSV的侧壁形成周期性贝壳状图形，形成的轮廓会导致后续无论是PECVD、ALD或是热氧工艺的钝化层沉积后，同样呈现周期性阶梯起伏的形状，后面种子层覆盖会出现钝化层阶梯向上的区域有种子层金属，阶梯向下的区域没有种子层金属，造成种子层不连续，影响后面的TSV电镀效果。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种TSV电镀工艺，能够避免TSV孔内壁出现阶梯起伏图形，有利于后续的种子层覆盖和TSV电镀工艺。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供了一种TSV电镀工艺，包括：

步骤S1，通过博世刻蚀工艺在硅片表面刻蚀TSV孔，TSV孔侧壁会形成周期性阶梯起伏图形；然后通过热氧化工艺在TSV孔内壁和硅片表面形成第一钝化层；

步骤S2，用具有腐蚀作用的酸对硅片进行表面处理，把硅片表面和TSV孔内壁形成的第一钝化层材料去除，同时使硅片表面和TSV孔侧壁变得光滑；

步骤S3，在硅片表面和TSV孔内壁制作第二钝化层，并在第二钝化层上沉积种子层；

步骤S4，在硅片表面电镀铜，使铜金属充满TSV孔；铜CMP工艺去除硅片表面的铜，留下TSV孔中的填铜，形成TSV导电柱。

进一步地，步骤S1中，所形成的的TSV孔直径范围在1μm～1000μm，深度在10μm～1000μm；第一钝化层厚度范围在10nm～100μm。

进一步地，步骤S2中，利用氢氟酸对硅片进行表面处理。

更进一步地，步骤S2中，表面处理时的温度为35℃～40℃，氢氟酸浓度为35%～40%。

进一步地，步骤S3中，通过在硅片表面和TSV孔内壁沉积氧化硅或氮化硅，或者直接热氧化形成第二钝化层。

更进一步地，第二钝化层厚度范围在10nm～100μm。

进一步地，步骤S4中，铜金属充满TSV孔后，200到500度温度下密化使铜更致密。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提出的工艺，先用热氧化工艺在TSV孔内壁形成一层第一钝化层，然后通过第一钝化层向硅里面扩散，形成平滑的界面，通过湿法工艺把氧化硅去除后，得到平滑的TSV孔硅侧壁。后续再通过PECVD、ALD或是热氧工艺形成第二钝化层沉积，可以避免出现周期性阶梯起伏图形，有利于后续的种子层覆盖和TSV电镀工艺。

附图说明

图1为本发明实施例中通过博世刻蚀工艺刻蚀TSV孔示意图。

图2为本发明实施例中制作第一钝化层示意图。

图3为本发明实施例中制作第二钝化层示意图。

图4为本发明实施例中沉积种子层示意图。