[发明专利]化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层的装置及方法，属于晶圆级电镀铜填孔技术领域。

背景技术

目前，TSV垂直互连技术在微电子封装领域已运用越来越广泛，而TSV电镀铜填孔技术是TSV制程不可缺少的环节，TSV电镀填充不可避免会使圆片表面有铜过电镀（overburden）。由于各添加剂的配比及时间设置等因素的影响，电镀后晶圆表面的铜过电镀，表面铜层厚度不一，而且，由于晶圆表面的洁净度不能完全保证，有颗粒污染的晶圆，会造成晶圆表面额外的凸起结晶。这些情况会造成电镀后的表面铜过厚，会给后续的化学机械抛光（CMP）工艺带来额外负担，不仅造成成本上升，而且给CMP工艺带来挑战。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层的装置及方法，将化学腐蚀铜和CMP工艺结合去除表面过厚铜层。

按照本发明提供的技术方案，所述化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层的装置包括：铜腐蚀槽，在铜腐蚀槽内设有一测距传感器用于测量槽内液位，铜腐蚀槽的底部设有腐蚀液的进口和出口，分别安装进口阀门和出口阀门；还包括用于把持晶圆片的机械臂杆，用于将TSV电镀后的晶圆片表面浸入铜腐蚀槽内的腐蚀液中；所述测距传感器、进口阀门、出口阀门和机械臂杆的控制器均连接到总的控制器或计算机。

具体的，所述测距传感器采用超声波测距传感器。

所述测距传感器设置在铜腐蚀槽槽壁。

使用以上装置进行化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层的方法为：化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层前，先将进口阀门打开，通入腐蚀液，测距传感器开始采集液位数值，传至总的控制器或计算机并进行显示，待液位达至设定液位时，再打开出口阀门，使进口阀门和出口阀门流量一样；此时通过外部臂杆将晶圆片送至铜腐蚀槽内，晶圆片表面的过电镀铜层皆浸入腐蚀液，进行晶圆表层铜的化学腐蚀，腐蚀完成即取出、清洗。

本发明的优点是：本发明基于化学腐蚀铜和CMP工艺结合去除表面过厚铜层的思想，设计了一种化学湿法刻蚀铜的简易装置。可有效解决TSV过电镀的问题，采用先湿法腐蚀铜的方法，除去多数铜，为CMP铜工艺减轻负担，降低成本。

附图说明

图1是本发明的装置结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的装置主体为一简易铜腐蚀槽1，在槽壁设有一测距传感器2（此处选取超声波测距，精度为微米级），用于测量槽内液位，槽的底部设有腐蚀液进口和出口，分别安装进口阀门3和出口阀门4；TSV电镀后的晶圆片通过外接机械臂杆5，如杠杆或机械臂把持，将晶圆片（wafer）6表面浸入铜腐蚀槽1内的腐蚀液7中。其示意图如图1所示。所述测距传感器2、进口阀门3、出口阀门4和机械臂杆5的控制器均连接到总的控制器或计算机。腐蚀液可采用如浓硝酸（浓度为16mol/L～19mol/L），或浓硫酸（浓度为10mol/L～18mol/L）。

工作方法为：化学腐蚀硅通孔面过电镀铜层前，先将进口阀门3打开，通入腐蚀液，此时测距传感器2开始采集液位数值，其传至总的控制器或计算机并进行显示，待液位达至设定液位时（10-100微米级），再打开出口阀门4，使进口阀门3和出口阀门4流量一样。此时晶圆片可通过外部臂杆装置送至铜腐蚀槽1内，晶圆片表面的过电镀铜层皆浸入腐蚀液，进行晶圆表层铜的化学腐蚀，待腐蚀一段时间（根据腐蚀液的腐蚀试验，可得出经验性的时间），达到CMP工艺可接受的厚度（一般≤8μm）时，即可取出，清洗，进行后续的CMP工艺。