一種tsv通孔側(cè)壁的平坦化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造和封裝技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 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)的飛速發(fā)展。隨著集成電路 技術(shù)進(jìn)入32納米甚至22納米技術(shù)平臺之后，系統(tǒng)復(fù)雜性、設(shè)備投資成本等方面的急劇上 升，為此，利用現(xiàn)代電子封裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)高密度的3D(=維）集成，成為了微電子電路（包括 MEM巧系統(tǒng)級集成的重要技術(shù)途徑。
[0003] 在眾多的3D封裝技術(shù)中，娃通孔燈虹OU曲-Silicon-Via,TSV)技術(shù)成為現(xiàn)在研究 的熱點(diǎn)。目前，娃通孔結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)主要包括激光開孔、濕法各向異性刻蝕、反應(yīng)離子刻 蝕技術(shù)W及Bosch(波什）刻蝕工藝等。其中Bosch刻蝕工藝具有高的刻蝕速率、非常好的 形貌控制性，并且對掩膜具有高的選擇比，因此受到了人們的廣泛關(guān)注，成為目前3D封裝 技術(shù)中娃通孔加工的主流技術(shù)。
[0004] 現(xiàn)有的TSV通孔的形成方法包括W下步驟：提供形成有硬掩模圖形的半導(dǎo)體襯 底，所述硬掩模圖形與通孔對應(yīng)；W所述硬掩模圖形為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯底形成通孔。 陽0化]由于半導(dǎo)體襯底通常都具有相當(dāng)?shù)暮穸?，形成通孔的工藝為等離子刻蝕工藝通 常為波什刻蝕技術(shù)度OSChprocess)，波什刻蝕能夠形成深寬比相當(dāng)高的垂直通孔，但是， 請參考圖1，圖1是具有扇貝形貌的TSV通孔示意圖；包括半導(dǎo)體襯底1和TSV通孔2， 形成的TSV通孔2側(cè)壁不光滑，凸凹不平，形似波浪，也被稱為扇貝形貌（scallopingor rou曲ness)，即TSV通孔2側(cè)壁最凸出處與最凹陷處之間的距離差可達(dá)100皿。
[0006] 由于Bosch工藝在TSV通孔加工過程中刻蝕與純化交替進(jìn)行，因此在TSV通孔側(cè) 壁上側(cè)壁產(chǎn)生扇貝形貌，該側(cè)壁結(jié)構(gòu)影響后續(xù)介質(zhì)層、阻擋層、種子層的均勻沉積，進(jìn)而影 響銅電鍛填充工藝W及器件性能。此外，扇貝形貌會導(dǎo)致TSV通孔側(cè)壁上工作過程中應(yīng)力、 電場不均勻分布，從而影響器件可靠性，加速器件失效。
[0007] 因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需提供一種TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法，改善TSV通孔側(cè) 壁的扇貝形貌，從而提高器件的電學(xué)性能W及良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法，改善TSV通 孔側(cè)壁的扇貝形貌，從而提高器件的電學(xué)性能W及良率。
[0009] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法，包括W 下步驟：
[0010] 步驟SOI、提供半導(dǎo)體襯底，并對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，W在所述半導(dǎo)體襯底 內(nèi)得到通孔；其中，所述通孔的側(cè)壁具有凸出部和凹陷部；
[0011] 步驟S02、采用CVD工藝在所述通孔的側(cè)壁淀積二氧化娃薄膜；
[0012] 步驟S03、采用濕法刻蝕工藝對所述二氧化娃薄膜進(jìn)行部分刻蝕；其中，所述通孔 側(cè)壁的凸出部暴露在藥液中，所述通孔側(cè)壁的凹陷部保留部分二氧化娃薄膜；
[0013] 步驟S04、對未覆蓋二氧化娃薄膜的凸出部進(jìn)行刻蝕；
[0014] 步驟S05、去除所述通孔側(cè)壁上剩余的二氧化娃薄膜。
[0015] 優(yōu)選的，步驟S04中，通入氣化氣氣體對未覆蓋二氧化娃薄膜的凸出部進(jìn)行刻蝕， 所述凸出部的刻蝕厚度為800A~1200A。
[0016] 優(yōu)選的，所述氣化氣氣體流量為5~15sccm，氣體壓力為0. 5~ITorr。
[0017] 優(yōu)選的，步驟S02中，所述二氧化娃薄膜的厚度為巧OA~巧0八。
[001引優(yōu)選的，步驟S03中，所述二氧化娃薄膜的刻蝕速率不大于30A/min，所述二氧 化娃薄膜的刻蝕厚度為！OOA~200某，刻蝕時間不小于5min。
[0019] 優(yōu)選的，步驟S03中，所述濕法刻蝕工藝中的刻蝕藥液為DHF、B0EW及APM其中的 一種；其中，DHF中的H20:HF體積比大于200:1，BOE中的畑4F:HF的體積比大于10:1，APM 中NH4OH: &〇2: &0的體積比控制在1:1:20~1:4:5之間，且藥液溫度不高于80度。
[0020] 優(yōu)選的，步驟S05中，采用濕法刻蝕工藝去除所述通孔側(cè)壁上剩余的二氧化娃薄 膜。
[0021] 優(yōu)選的，步驟S05中，所述二氧化娃薄膜的刻蝕速率不大于5〇A/min，所述二氧化 娃薄膜的刻蝕厚度大于I()0八。 W22] 優(yōu)選的，所述濕法刻蝕工藝中的刻蝕藥液為DHF、BOEW及APM其中的一種； 其中，DHF中的H20:HF體積比大于150:1，BOE中的畑4F:HF的體積比大于8:1，APM中 畑禪:&〇2: &0的體積比控制在1:1:15~1:4:5之間，且藥液溫度不高于80度。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟SOl包括：
[0024] 步驟sola、提供形成有硬掩模圖形的半導(dǎo)體襯底，所述硬掩模圖形與通孔對應(yīng)；
[0025] 步驟S(Ub、W所述硬掩模圖形為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯底形成通孔。
[0026] 與現(xiàn)有的方案相比，本發(fā)明提供的TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法，通過對TSV通孔的 側(cè)壁進(jìn)行平坦化處理，大大改善了扇貝形貌，并能得到具有光滑側(cè)壁的TSV通孔結(jié)構(gòu)，降低 了填充TSV通孔的難度，例如介質(zhì)層、阻擋層、種子層的均勻連續(xù)沉積，最終減小了TSV器件 失效的可能性。
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的 附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些附圖獲得其他的附 圖。
[0028] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中具有扇貝形貌的TSV通孔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法的流程示意圖；
[0030] 圖3至圖7為本發(fā)明TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法優(yōu)選實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施 方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所掲露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明 的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可W通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加W實(shí)施或應(yīng)用，本說明 書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可W基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或 改變。
[0032] 上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合實(shí)施例及附圖2至7對本發(fā)明的TSV通 孔側(cè)壁的平坦化方法進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2為本發(fā)明TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法的流程示意 圖；圖3至圖7為本發(fā)明TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法優(yōu)選實(shí)施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[003引如圖2所示，本發(fā)明提供了一種TSV通孔側(cè)壁的平坦化方法，包括W下步驟：
[0034] 步驟SOI、提供半導(dǎo)體襯底，并對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，W在半導(dǎo)體襯底內(nèi)得到通 孔，通孔的側(cè)壁3具有凸出部和凹陷部（如圖3所示）。
[0035] 具體的，在半導(dǎo)體襯底上形成通孔的方法包括：步驟sola、提供形成有硬掩模圖 形的半導(dǎo)體襯底，硬掩模圖形與通孔對應(yīng)；步驟SOlb、W硬掩模圖形為掩模，刻蝕半導(dǎo)體襯 底形成通孔。其中，掩模層可W為光刻膠或硬掩膜，在半導(dǎo)體襯底上得到通孔后，去除半導(dǎo) 體襯底上的掩膜層，并可對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行清洗。