[發明專利]一種TSV填孔方法

有效

• 申請號: 201811130680.3
• 申請日: 2018-09-27
• 公開（公告）號: CN109273403B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 趙飛;賈世旺;黨元蘭;劉曉蘭;徐亞新;周擁華;龔孟磊;莊治學
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

1.一種TSV填孔方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）在Si基片正面進行光刻和刻蝕，形成孔徑為5～150μm、深度為100～350μm的盲孔，然后去膠；

（2）將步驟（1）處理后的基片背面進行研磨、拋光處理直至露出刻蝕孔，然后進行清洗、烘干，接著雙面生長SiO₂層，所述SiO₂層覆蓋基片的正反面以及孔內壁；

（3）將步驟（2）處理后的基片進行背面貼膜處理；

（4）將步驟（3）處理后的基片進行正面濺射處理，依次濺射Ti和Cu，其中，Ti厚度為400nm～800nm，Cu厚度為100nm～500nm；

（5）對步驟（4）處理后的基片進行刻蝕處理，去除基片正面及孔內部靠近正面孔口的Cu濺射層，并依次進行流水清洗、水槍沖洗和氮氣吹干；

（6）將步驟（5）處理后的基片進行背面曝光處理，采用紫外光曝光60秒以上，之后揭膜；

（7）將步驟（6）處理后的基片用稀酸進行超聲清洗，接著依次水洗、水超聲、水洗；

（8）將步驟（7）處理后的基片采用階梯電流密度進行鍍銅處理，完成TSV孔的填充。

2.根據權利要求1所述的一種TSV填孔方法，其特征在于：步驟（3）所述的對步驟（2）處理后的基片進行背面貼膜處理，具體為：采用貼膜機在硅片背面貼UV膜，并沿硅片邊緣切去多余的膜，切去多余膜時在UV膜上多留出一個角，以便于后續揭膜。

3.根據權利要求1所述的一種TSV填孔方法，其特征在于：步驟（5）所述對步驟（4）處理后的基片進行刻蝕處理，去除基片正面及孔內部靠近正面孔口的Cu濺射層，并依次進行流水清洗、水槍沖洗和氮氣吹干，具體包括以下步驟：

（501）將Si基片正面向下，懸浮放置在Cu刻蝕液中，所述Cu刻蝕液為HCl和FeCl₃的混合溶液，其中FeCl₃的濃度為2～5mol/L，HCl的濃度為1%～5%；

（502）控制刻蝕Cu時間為5～20秒，使基片正面的Cu以及孔內距正面孔口不大于1/3處的Cu被刻蝕掉；

（503）將步驟（502）處理后的基片置于流動的去離子水中進行沖洗，沖洗時間不少于5分鐘；

（504）將步驟（503）處理后的基片進行氮氣吹干處理。

4.根據權利要求1所述的一種TSV填孔方法，其特征在于：步驟（7）所述的將步驟（6）處理后的基片用稀酸進行超聲清洗，接著依次水洗、水超聲、水洗，具體包括以下步驟：

（701）將步驟（6）處理后的基片，采用1%～10%稀鹽酸超聲清洗5～20秒；

（702）將步驟（701）處理后的基片置于流動的去離子水中進行沖洗，沖洗時間不少于5分鐘；

（703）將步驟（702）處理后的基片進行超聲水洗，水洗時間為5～20秒；

（704）將步驟（703）處理后的基片置于流動的去離子水中進行沖洗，沖洗時間不少于5分鐘。

5.根據權利要求1所述的一種TSV填孔方法，其特征在于：步驟（8）所述的將步驟（7）處理后的基片采用階梯電流密度進行鍍銅處理，具體包括以下步驟：

（801）將步驟（7）處理后的基片夾持在電鍍夾具上，并置于銅填孔鍍液中，其中鍍液的成分為：Cu²⁺濃度50g/L～100g/L，CH₃SO₃H 5g/L～10g/L，Cl^-濃度40mg/L～60mg/L，加速劑2ml/L～10ml/L，抑制劑3ml/L～20ml/L，整平劑1ml/L～10 ml/L；

（802）將電鍍電流密度設置在0.01A/dm²～0.03A/dm²內，電鍍10～50分鐘；

（803）調整電鍍電流密度至0.03A/dm²～0.08A/dm²內，電鍍60～120分鐘；

（804）調整電鍍電流密度至0.08A/dm²～0.13A/dm²內，電鍍30～60分鐘；

（805）調整電鍍電流密度至0.13A/dm²～0.18A/dm²內，電鍍30～60分鐘；

（806）調整電鍍電流密度至0.18A/dm²～0.25A/dm²內，電鍍180～600分鐘；

（807）將步驟（806）處理后的基片在流動的去離子水中進行沖洗，沖洗時間不少于5分鐘；

（808）將步驟（807）處理后的基片用氮氣吹干。