[發明專利]免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法

有效

• 申請號: 201310412558.6
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103474393A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 薛愷;于大全
• 申請（專利權）人: 華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種封裝技術，尤其是一種免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法。

背景技術

目前硅通孔的填充的主流工藝是使用銅電鍍工藝，電鍍工藝需要的種子層及電鍍過程中在晶圓表面產生的銅層（面銅）及阻擋層使用化學機械拋光（CMP）的方式去除，然后重新淀積阻擋層制作再布線結構。由于CMP設備昂貴，阻擋層的去除和再淀積過程成本較高所以這種工藝方法的成本居高不下。專利公開號為：EP1382065?A1的《Electropolishing?metal?layers?on?wafers?having?trenches?or?vias?with?dummy?structure》中揭示了一種用于大馬士革工藝的電化學拋光技術，該專利主要闡述了半導體前道銅互連結構的形成方法，并沒有提及免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法，通過利用電化學拋光技術結合濕法腐蝕工藝去除晶圓表面的銅層和晶圓表面的阻擋層，以及對TSV的阻擋層重復利用，大幅降低工藝成本。本發明采用的技術方案是：

一種免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法，包括以下步驟：

S1.提供晶圓作為襯底，在晶圓中形成盲孔，并在晶圓上表面和盲孔的內壁上制作絕緣層；

S2.在晶圓上表面和盲孔內壁的絕緣層上制作阻擋層和種子層，形成金屬層；種子層位于阻擋層之外，種子層的材料為金屬；

S3.在盲孔中填充第二金屬材料，所采用的第二金屬材料和種子層的材料相同；

S4.利用電化學拋光技術去除步驟S3填充盲孔過程中在晶圓表面的第二金屬材料和所述種子層；并控制盲孔中填充的第二金屬材料的頂部和阻擋層之間的臺階高度在-3um到3um之內；

S5.對晶圓進行退火工藝；

S6.利用電化學拋光技術對盲孔中填充的第二金屬材料的頂部和阻擋層之間的臺階進行修正，使得該臺階趨于消失；

S7.在晶圓上表面制作第一層再布線結構，再布線工藝時利用晶圓上表面的阻擋層；

S8.利用濕法腐蝕工藝去除晶圓上表面第一層再布線結構的區域以外的阻擋層，使得阻擋層圖形化。

上述免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法，所述步驟S8之后，還包括下述步驟：

S9.在晶圓上表面制作介質層；

S10.在介質層中制作連通第一層再布線結構的通孔；

S11.在晶圓的上表面制作微凸點結構或焊盤結構，所述微凸點結構或焊盤結構通過通孔與第一層再布線結構電連接。

進一步地，所述步驟S1中，具體利用深反應離子刻蝕工藝在晶圓中形成盲孔。

進一步地，所述盲孔的深寬比大于等于3:1。

進一步地，所述步驟S2中，具體利用PVD工藝在晶圓上表面和盲孔內壁的絕緣層上淀積制作阻擋層和種子層。

進一步地，所述阻擋層的材料選自鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、氮化鎢、釩、氮化釩、鈮、氮化鈮中的一種。

進一步地，所述步驟S3中，具體利用電鍍工藝在盲孔中填充第二金屬材料。

進一步地，所述種子層的材料和盲孔中填充的第二金屬材料均為銅。

本發明的優點：本工藝方法可以在滿足TSV工藝集成要求的同時大幅降低TSV工藝的成本，降低TSV工藝產業化門檻和制造成本。

附圖說明

圖1為在晶圓中形成盲孔和制作絕緣層示意圖。

圖2為制作阻擋層和種子層示意圖。

圖3為在盲孔中填充第二金屬材料示意圖。

圖4為去除晶圓表面的種子層示意圖。

圖5為對晶圓進行退火工藝示意圖。

圖6為對盲孔中填充的第二金屬材料的頂部和阻擋層之間的臺階進行修正示意圖。

圖7為制作第一層再布線結構示意圖。

圖8為阻擋層圖形化示意圖。

圖9為制作介質層示意圖。

圖10為在介質層中制作通孔示意圖。

圖11為制作微凸點結構或焊盤結構示意圖。

圖12為本發明流程圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。

一種免CMP的電鍍面銅去除及阻擋層復用的工藝方法，包括以下步驟：

S1.如圖1所示，提供晶圓1作為襯底，利用深反應離子刻蝕工藝在晶圓1中形成盲孔3（TSV孔），并在晶圓1上表面和盲孔3的內壁上制作絕緣層2；