本申請涉及微電子制造，特別地，涉及一種用于垂直互聯晶圓的方法。

背景技術：

1、摩爾定律一直是指導半導體行業(yè)發(fā)展的定律，在如今的時代摩爾定律卻被賦予了新的定義。國際半導體發(fā)展藍圖提出了3d?ic的技術方案，來推進到后摩爾時代。而基于硅通孔(through?silicon?via,tsv)的異質多芯片間三維互連技術可實現高速而靈活的芯片間信號傳輸，被視為先進封裝的重要賦能技術。

2、tsv形成芯片間垂直互連，有助于三維集成技術克服平面集成固有的技術局限，實現更高集成密度、更短互連，最終提供更高數據速率和帶寬。tsv通孔的制造通常包含深孔刻蝕、側壁介質層沉積、側壁種子層沉積，金屬填充、化學機械拋光平坦化等工藝。目前在實現通孔的工藝中，主要有盲孔制造工藝路線，以及通孔制造工藝路線。

3、在盲孔制造工藝過程中，通常需要光刻膠定義孔的形狀，并以光刻膠體作為掩膜進行boach工藝刻蝕硅，然后達到一定深度后，經濕法清洗以去除殘留在孔內的有機物，以及修復側壁刻蝕損傷，接著側壁爐管熱氧生長介質層，pvd沉積黏附層金屬擴散阻擋層，完成上述工藝后金屬沉積，最后再經過背面化學機械拋光，露出tsv通孔完成通孔制造。

4、tsv通孔的制造是目前3d?ic中最核心的技術，但面臨著以下難點也是目前技術中普遍存在的問題。

5、首先是側壁種子層的沉積，由于通孔深度與孔徑比值很大(高深寬比)，這增加了pvd側壁沉積種子層的難度。從技術上來講，需要很高的共性能力，來實現側壁以及底部金屬化。但目前的技術中存在著側壁種子層厚度均勻性差、薄膜質量粗糙、導電性差、以及種子層的不連續(xù)等技術問題，這將大大影響了后續(xù)通孔填充金屬的質量。

6、其次是金屬填充問題。由于cu具有良好的導電性，常常采用電鍍的方式進行金屬填充，然而由于盲孔填充，金屬自下而上地生長，這就需要電鍍的生長方式是超共形狀生長，也就是說在金屬生長過程中，要盡可能地降低側壁生長速度，提高底部生長速度，同時也有抑制通孔開口處金屬的生長速度，只有這樣才能保證電鍍的通孔空隙少，缺陷少。電鍍過程中，通常通過工藝優(yōu)化，例如減小電流密度，采用雙脈沖電源電鍍的方式，以及通過調整電鍍過程中晶圓的轉速等手段，以及采取添加劑的方式，諸如整平劑、抑制劑、加速劑、光亮劑等控制底部跟側壁以及開口處的金屬生長速度來達到無缺陷通孔金屬填充。盡管通過以上調整能夠在小深寬比的場景下應用，但對于高深寬比，依舊困難重重，電鍍缺陷很多。電鍍過程中微觀機理極為復雜，至今仍在不斷研究中。

技術實現思路

1、本申請的目的在于提供一種用于垂直互聯晶圓的方法，解決了10：1以上高深寬比垂直互連晶圓的制造中金屬填充的問題，大大降低了電鍍填金屬的難度，實現的垂直互聯晶圓具有生產工藝簡單、生產效率高，金屬填充缺陷少，互聯延遲時間短等特點。

2、本申請的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本申請的實踐而習得。

3、根據本申請實施例的一個方面，提供了一種用于垂直互聯晶圓的方法，所述方法包括：在晶圓上刻蝕通孔；對所述晶圓濕法清洗，在所述晶圓外側壁以及所述通孔內側壁依次設置介質保護層和擴散阻擋層；在所述晶圓的第一側沉積黏附層，并在所述黏附層上沉積金屬種子層；在所述金屬種子層上和所述通孔的端部電鍍金屬層；在所述晶圓的第一側相對的第二側將所述通孔進行預潤濕處理；在所述晶圓的第二側對所述通孔電鍍金屬填充。

4、在一些實施例中，在晶圓上刻蝕通孔中，所述方法包括：將晶圓濕法清洗，在所述晶圓的第二側涂覆光刻膠，并基于所述通口進行圖案化處理；刻蝕晶圓，以得到孔槽；經濕法工藝去除光刻膠以及光刻膠之外的有機殘留物；將所述晶圓的第一側減薄至所述孔槽連通所述晶圓的兩側。

5、在一些實施例中，在所述晶圓的第一側相對的第二側將所述通孔進行預潤濕處理之前，所述方法還包括：在所述金屬層上涂覆光刻膠，并根據布線形狀進行圖案化處理；在所述晶圓的第二側貼附保護薄膜，對所述金屬層進行濕法刻蝕；經濕法工藝去除光刻膠，并去除保護薄膜。

6、在一些實施例中，在所述金屬種子層上和所述通孔的端部電鍍金屬層中，所述方法包括：所述金屬種子層上的金屬層電鍍和所述通孔端部的金屬層封口電鍍同時完成。

7、在一些實施例中，在所述晶圓外側壁以及所述通孔內側壁依次設置介質保護層和擴散阻擋層中，所述方法包括：通過熱氧化工藝在所述晶圓外側壁以及所述通孔內側壁形成氧化硅介質保護層；通過cvd工藝在介質保護層上形成氮化硅擴散阻擋層。

8、在一些實施例中，所述黏附層采用鈦。

9、在一些實施例中，在將所述晶圓的第一側減薄至所述孔槽連通所述晶圓的兩側之后，所述方法還包括：對所述晶圓進行拋光處理。

10、在一些實施例中，所述晶圓采用p型的高阻單晶硅。

11、在一些實施例中，在所述金屬種子層上和所述通孔的端部電鍍金屬層中，所述方法包括：電鍍初期將電鍍的電流密度調至第一密度值；電鍍達到第一預設時長時，將電鍍的電流密度調至第二密度值。

12、在一些實施例中，所述第一密度值為0.01asd，所述第一預設時長為10min。

13、由以上本申請的技術方案，與現有技術相比，其顯著的有益效果在于：采用本申請制備的三維垂直互聯晶圓，工藝流程簡單；采用本申請制造三維垂直互聯晶圓，巧妙避開了側壁種子層沉積的問題，也巧妙避開pvd臺階覆蓋性差、側壁種子層缺陷多、種子層不連續(xù)、薄膜粗糙等問題；采用本申請制造的與雙層大馬士革工藝有異曲同工之妙，在實現底部種子層沉積的同時，制造了底層布線，大大提高了生產效率，簡化了工藝。采用本申請可實現高深寬比垂直互聯晶圓的制造，深寬比可到達到10：1以上。采用本申請制造的垂直互聯晶圓，填充金屬缺陷少。

14、應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

技術特征：

1.一種用于垂直互聯晶圓的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在晶圓上刻蝕通孔中，所述方法包括：

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述晶圓的第一側相對的第二側將所述通孔進行預潤濕處理之前，所述方法還包括：

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述金屬種子層上和所述通孔的端部電鍍金屬層中，所述方法包括：

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述晶圓外側壁以及所述通孔內側壁依次設置介質保護層和擴散阻擋層中，所述方法包括：

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述黏附層采用鈦。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，在將所述晶圓的第一側減薄至所述孔槽連通所述晶圓的兩側之后，所述方法還包括：

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述晶圓采用p型的高阻單晶硅。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述金屬種子層上和所述通孔的端部電鍍金屬層中，所述方法包括：

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一密度值為0.01asd，所述第一預設時長為10min。

技術總結
本申請涉及微電子制造技術領域，揭示了一種用于垂直互聯晶圓的方法。方法包括：在晶圓上刻蝕通孔；對晶圓濕法清洗，在晶圓外側壁以及通孔內側壁依次設置介質保護層和擴散阻擋層；在晶圓的第一側沉積黏附層，并在黏附層上沉積金屬種子層；在金屬種子層上和通孔的端部電鍍金屬層；在晶圓的第一側相對的第二側將通孔進行預潤濕處理；在晶圓的第二側對通孔電鍍金屬填充。本申請解決了10：1以上高深寬比垂直互連晶圓的制造中金屬填充的問題，大大降低了電鍍填金屬的難度，實現的垂直互聯晶圓具有生產工藝簡單、生產效率高，金屬填充缺陷少，互聯延遲時間短等特點。

技術研發(fā)人員：王晨星,陸原,楊云春,張拴,于新元
受保護的技術使用者：北京賽萊克斯國際科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19