[發明專利]一種減少硅通孔電鍍銅后晶圓表面過電鍍的方法

有效

• 申請號: 201310173844.1
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103258810A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 于大全;伍恒;程萬
• 申請（專利權）人: 江蘇物聯網研究發展中心
• 主分類號: H01L23/538
• 分類號: H01L23/538;H01L21/768
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 殷紅梅

技術領域

本發明涉及一種減少硅通孔電鍍銅后晶圓表面過電鍍的方法，屬于晶圓級電鍍銅填孔技術領域。

背景技術

目前，硅通孔（TSV）垂直互連技術在微電子封裝領域已運用越來越廣泛，而TSV電鍍銅填孔技術是TSV制程不可缺少的環節，現行的TSV電鍍填孔工藝不可避免會使圓片表面有銅過電鍍，造成化學機械拋光（CMP）工藝負擔，因此需要一種新的工藝方法，以減少晶圓表面的銅沉積。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提出一種減少硅通孔電鍍銅后晶圓表面過電鍍的方法，可有效減少晶圓表面的銅沉積。

按照本發明提供的技術方案，一種減少硅通孔電鍍銅后表面過電鍍的晶圓，包括晶圓，晶圓表面上刻蝕有一垂直硅通孔，在晶圓表面上由內至外依次設置有絕緣層、擴散阻擋層和銅種子層；在銅種子層外還設置有一特殊層；所述特殊層的厚度為4-200nm。

所述特殊層材料為金屬Ta、V、Ti、Al、Fe或非金屬TiN、TaN、AlN。

所述擴散阻擋層材料為Ta、Ti、Ni、TaN、TiN中的一種。

所述特殊層的厚度為4-50nm。

所述擴散阻擋層和銅種子層的厚度均為10-200mm。

所述特殊層在垂直硅通孔孔口處的高度不大于所述晶圓表層的絕緣層、擴散阻擋層和銅種子層三者厚度之和。

所述制備減少硅通孔電鍍銅后表面過電鍍的晶圓的方法，步驟如下：

（1）通孔刻蝕：取晶圓，在其表面通過深反應離子刻蝕儀器刻蝕出垂直硅通孔（4）；

（2）絕緣層的制備：取步驟（1）刻蝕完畢后的晶圓，采用二氧化硅或氮化硅通過等離子增強化學氣相淀積法沉積制備絕緣層；其選用液體反應源，沉積溫度為200-400℃，沉積厚度為10-300nm；

（3）擴散阻擋層和銅種子層的制備：取步驟（2）制備得到的晶圓，在絕緣層的外部通過物理氣象沉積法沉積擴散阻擋層，沉積溫度為180-220℃；在擴散阻擋層外側再次通過物理氣象沉積法沉積一層銅種子層，沉積溫度為200-500℃；

（4）特殊層的制備：取步驟（3）得到的晶圓，采用濺射、物理沉積或旋涂的方法制備特殊層，反應溫度為200-300℃；

（5）電鍍銅的填充：選用濕法鍍銅的方式實現垂直硅通孔的電鍍銅填充；其中電鍍體系為：0.1-200mg/L的加速劑、10-1500mg/L的抑制劑、1-500mg/L的整平劑、含有0.01-100?mg/L氯離子的硫酸銅或甲基磺酸銅鍍液，其中銅離子為0.1-100g/L；電鍍后即得產品減少硅通孔電鍍銅后表面過電鍍的晶圓；

所述硫酸銅或甲基磺酸銅鍍液中還含有10-200g/L的有機酸或者無機酸。

所述有機酸或無機酸為硫酸、鏈烷硫酸或鏈烷醇硫酸中的一種或多種的混合物。

所述加速劑為含磺烷基磺酸、二硫代氨基甲酸衍生物和雙硫有機酸，如聚二硫二丙磺酸鈉，三-巰基丙烷磺酸中的一種；

所述抑制劑為聚乙二醇、聚乙二醇共聚物（如聚乙二醇-甘油醚、聚乙二醇-二烴基醚）、聚丙二醇中的一種；

所述整平劑為聚亞烷基亞胺、烷基咪唑啉化合物、金胺及其衍生物或賈納斯綠的有機染料（如煙魯綠B）中的一種。

本發明具有如下優點：本發明工藝簡單，可有效阻擋表層的銅沉積，減輕CMP負擔，降低成本。

附圖說明

圖1?傳統晶圓上TSV盲孔未電鍍銅前的剖面示意圖。

圖2?本發明做完特殊層后晶圓TSV剖面圖。

具體實施方式

實施例1

如圖2所示，一種減少硅通孔電鍍銅后晶圓表面過電鍍的待鍍樣片，包括晶圓5，晶圓5表面上刻蝕有一垂直硅通孔4，在晶圓5表面上由內至外依次設置有絕緣層3、擴散阻擋層2和銅種子層1；在銅種子層1外還設置有一特殊層6；所述特殊層6的厚度為4-200nm。

所述特殊層6材料為金屬Ta、V、Ti、Al、Fe或非金屬TiN、TaN、AlN。

所述擴散阻擋層2材料為Ta、Ti、Ni、TaN、TiN中的一種。

所述特殊層6的厚度為4-50nm。

所述擴散阻擋層2和銅種子層1的厚度均為10-200mm。

所述特殊層6在垂直硅通孔4孔口處的高度不大于所述晶圓5表層的絕緣層3、擴散阻擋層2和銅種子層1三者厚度之和。

實施例2