專利名稱：一種硅通孔工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅通孔工藝。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的集成度不斷提高，半導(dǎo)體技術(shù)也持續(xù)飛速發(fā)展。現(xiàn)有的集成度提高主要是采取減小最小特征尺寸，使得在給定的區(qū)域能夠集成更多的元件。但上述減小的最小特征尺寸在實(shí)質(zhì)上基本都是2D ( 二維)集成，具體地說，就是被集成的元件都位于半導(dǎo)體晶圓(wafer)的表面，但是隨著集成電路技術(shù)進(jìn)入32納米甚至22納米技術(shù)平臺(tái)之后，系統(tǒng)復(fù)雜性、設(shè)備投資成本等方面急劇上升，使利用現(xiàn)代電子封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)高密度的3D(三維)集成，成為微電子電路(包括MEMS)系統(tǒng)級(jí)集成的重要技術(shù)途徑。在眾多的3D封裝技術(shù)中，硅通孔(Through-Silicon Via, TSV)技術(shù)成為現(xiàn)在研究的熱點(diǎn)，TSV技術(shù)具有如下優(yōu)勢(shì)互連長(zhǎng)度可以縮短到與芯片厚度相等，采用垂直堆疊的邏輯模塊取代水平分布的邏輯模塊；顯著減小RC延遲和電感效應(yīng)，提高數(shù)字信號(hào)傳輸速度和微波的傳輸；實(shí)現(xiàn)高密度、高深寬比的連接，從而能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的多片全硅系統(tǒng)集成，密度比當(dāng)前用于先進(jìn)多片模塊的物理封裝高出許多倍；同時(shí)更加節(jié)能，預(yù)期TSV能夠降低芯片功耗大約40%。TSV技術(shù)的難點(diǎn)在于硅通孔的刻蝕、清洗和填充，這主要是由于硅通孔的高深寬比所造成的。因?yàn)門SV通孔的高深寬比，通孔底部的聚合物和顆粒很難被清洗干凈，這些聚合物和顆粒殘留在通孔內(nèi)會(huì)導(dǎo)致絕緣層、阻擋層和種子層的臺(tái)階覆蓋性差，從而導(dǎo)致通孔的失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種硅通孔工藝，以解決由于高深寬比使通孔內(nèi)聚合物和顆粒殘留而最終導(dǎo)致通孔失效的問題。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種硅通孔工藝，包括提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深溝槽；將所述硅片的正面與第一硅片載體連接，將所述硅片的背面減薄至所述深溝槽的底部露出，形成硅通孔；對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；將所述硅片的背面與第二硅片載體連接，去除所述第一硅片載體；在所述硅片的正面上依次形成絕緣層、阻擋層以及銅種子層；通過電鍍銅的方法填充所述硅通孔；在電鍍的銅上連接第三硅片載體，去除所述第二硅片載體，在所述硅片的背面電鍍銅；去除所述第三硅片載體。進(jìn)一步的，對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗時(shí)使用的清洗液為氫氧化銨和雙氧水的混合物， 清洗的時(shí)間為20s 120s。進(jìn)一步的，所述深溝槽的直徑為1微米 50微米，所述深溝槽的深度為10微米 500微米。進(jìn)一步的，所述絕緣層的厚度為5A 500A。
進(jìn)一步的，所述阻擋層的厚度為5A 500A。進(jìn)一步的，所述銅種子層的厚度為500A 3000A。本發(fā)明提供的硅通孔工藝，將硅片的背面減薄至深溝槽的底部露出，形成硅通孔， 對(duì)硅片進(jìn)行清洗，能夠更好的去除硅通孔內(nèi)的聚合物和顆粒，從而提高了硅通孔的可靠性， 最終提升了產(chǎn)品良率。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的硅通孔工藝的步驟流程圖；圖2A 2F為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅通孔工藝所對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的一種硅通孔工藝作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供的硅通孔工藝，將硅片的背面減薄至深溝槽的底部露出，形成硅通孔，對(duì)硅片進(jìn)行清洗，能夠更好的去除硅通孔內(nèi)的聚合物和顆粒，從而提高了硅通孔的可靠性，最終提升了產(chǎn)品良率。圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的硅通孔工藝的步驟流程圖。參照?qǐng)D1，提供的硅通孔工藝，包括S11、提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深溝槽；S12、將所述硅片的正面與第一硅片載體連接，將所述硅片的背面減薄至所述深溝槽的底部露出，形成硅通孔；S13、對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；S14、將所述硅片的背面與第二硅片載體連接，去除所述第一硅片載體；S15、在所述硅片的正面上依次形成絕緣層、阻擋層以及銅種子層；S16、通過電鍍銅的方法填充所述硅通孔；S17、在電鍍的銅上連接第三硅片載體，去除所述第二硅片載體，在所述硅片的背面電鍍銅；S18、去除所述第三硅片載體。下面將結(jié)合剖面結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)本發(fā)明的硅通孔工藝進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。圖2A 2F為本發(fā)明實(shí)施例提供的硅通孔工藝所對(duì)應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D 2A并結(jié)合步驟S11，提供包含正面和背面的硅片21，在所述硅片21上形成深溝槽22，在本實(shí)施例中，所述深溝槽22的直徑為1微米 50微米，所述深溝槽22的深度為10微米 500 微米；參照?qǐng)D2B并結(jié)合步驟S12和步驟S13，將硅片21的正面與第一硅片載體23連接，將硅片21的背面減薄至深溝槽22的底部露出，形成硅通孔，對(duì)硅片21進(jìn)行清洗，在本實(shí)施例中，使用的清洗液為氫氧化銨和雙氧水的混合物，清洗的時(shí)間保持在20s 120s，通過清洗能夠去除硅通孔內(nèi)的聚合物和顆粒，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，所述清洗液也可以是鹽酸和雙氧水的混合物；參照?qǐng)D2C并結(jié)合步驟S14，將所述硅片21的背面與第二硅片載體M連接，去除所述第一硅片載體23 ；參照?qǐng)D2D并結(jié)合步驟S15和步驟S16，通過化學(xué)氣相沉積的方法形成絕緣層25， 其厚度為5A 500A，通過物理氣相沉積的方法淀積阻擋層沈，所述阻擋層可以為一層或多層，在本實(shí)施例中，所述阻擋層為單層，厚度為5A 500A，通過物理氣相沉積的方法在硅通孔的底部形成銅種子層，其厚度為500A 3000A，通過電鍍銅的方法填充所述硅通孔，使硅通孔內(nèi)填充滿第一層銅27;參照?qǐng)D2E并結(jié)合步驟S17，在電鍍的第一層銅27上連接第三硅片載體觀，去除所述第二硅片載體M，在所述硅片21的背面電鍍銅，以形成第二層銅四；參照?qǐng)D2F并結(jié)合步驟S18，去除所述第三硅片載體觀。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅通孔工藝，其特征在于，包括提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深溝槽；將所述硅片的正面與第一硅片載體連接，將所述硅片的背面減薄至所述深溝槽的底部露出，形成硅通孔；對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；將所述硅片的背面與第二硅片載體連接，去除所述第一硅片載體； 在所述硅片的正面上依次形成絕緣層、阻擋層以及銅種子層； 通過電鍍銅的方法填充所述硅通孔；在電鍍的銅上連接第三硅片載體，去除所述第二硅片載體，在所述硅片的背面電鍍銅；去除所述第三硅片載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅通孔工藝，其特征在于，對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗時(shí)使用的清洗液為氫氧化銨和雙氧水的混合物，清洗的時(shí)間為20s 120s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅通孔工藝，其特征在于，所述深溝槽的直徑為1微米 50 微米，所述深溝槽的深度為10微米 500微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅通孔工藝，其特征在于，所述絕緣層的厚度為5A 500A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅通孔工藝，其特征在于，所述阻擋層的厚度為5A 500A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅通孔工藝，其特征在于，所述銅種子層的厚度為500A 3000A。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硅通孔工藝，包括提供包含正面和背面的硅片，在所述硅片上形成深溝槽；將所述硅片的正面與第一硅片載體連接，將所述硅片的背面減薄至所述深溝槽的底部露出，形成硅通孔；對(duì)所述硅片進(jìn)行清洗；將所述硅片的背面與第二硅片載體連接，去除所述第一硅片載體；在所述硅片的正面上依次形成絕緣層、阻擋層以及銅種子層；通過電鍍銅的方法填充所述硅通孔；在電鍍的銅上連接第三硅片載體，去除所述第二硅片載體，在所述硅片的背面電鍍銅；去除所述第三硅片載體。本發(fā)明提供的硅通孔工藝，將硅片的背面減薄至深溝槽的底部露出，形成硅通孔，對(duì)硅片進(jìn)行清洗，能夠更好的去除硅通孔內(nèi)的聚合物和顆粒，從而提高了硅通孔的可靠性，最終提升了產(chǎn)品良率。
文檔編號(hào)H01L21/768GK102376642SQ20111037986
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者傅昶, 周軍 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司