[发明专利]倒置浸入式晶圆平坦化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆表面平坦化的方法，具体是一种倒置浸入式晶圆平坦化的方法。

背景技术

目前，TSV垂直互连技术在微电子封装领域的运用已越来越广泛，而TSV电镀铜填孔技术是TSV制程不可缺少的环节，由于各添加剂的配比及工艺设置等因素的影响，电镀后晶圆表面可能会存在局部过电镀，导致表面铜层厚度不一，给后续的CMP（减薄抛光）工艺带来很大麻烦。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种倒置浸入式晶圆平坦化的方法，改善电镀后晶圆表面的平坦性。

按照本发明提供的技术方案，所述的倒置浸入式晶圆平坦化的方法为：将晶圆正面朝下水平放置，与腐蚀液相对，晶圆正面是一层过电镀的铜层，过电镀的铜层表面有铜包；将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面1毫米处后，再以0.05~0.2mm/s的速度向下移动直到铜包完全浸没在腐蚀液里；保持晶圆和腐蚀液静止，直至铜包被腐蚀掉；再以0.05~0.2mm/s的速度向上提起晶圆1毫米，使晶圆脱离腐蚀液。

将晶圆竖直向下移动时以大于0.2mm/s的速度将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面1毫米处。将晶圆向上提起1毫米后，以大于0.2mm/s的速度将晶圆移开液面。

移动过程中，晶圆的倾斜度要求<0.005°。

本发明的优点是：通过机电设备精确控制晶圆表面与腐蚀液液面的距离，通过化学刻蚀去除晶圆表面突出部分。其工艺原理简单，操作简便。

附图说明

图1是本方法初始状态示意图。

图2是晶圆浸入腐蚀液的状态示意图。

图3是腐蚀完毕晶圆离开腐蚀液的状态示意图。

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。

本发明基于液面的平整性和化学腐蚀铜的思想，提出了一种通过湿法局部腐蚀来达到晶圆平坦化的方法。

本实施例将晶圆水平倒置逐级变速浸入腐蚀液。利用了液面的水平性，晶圆突出部分会率先浸入腐蚀液被腐蚀掉。

如图1所示，晶圆1水平放置，正面朝下，与腐蚀槽4相对，晶圆1表面是一层过电镀的铜层2，过电镀的铜层2表面有一些大小不一的铜包3，腐蚀槽4里盛放的是腐蚀液5，腐蚀液5采用浓硝酸（浓度为16mol/L～19mol/L），或浓硫酸（浓度为10mol/L～18mol/L）。

将晶圆1从过电镀的铜层2距离腐蚀液5面20cm的地方，以1~5cm/s的速度向下移动19cm，然后以0.5~2mm/s的速度向下移动9mm，再以0.05~0.2mm/s的速度向下移动1mm。这样铜包3完全浸没在腐蚀液5里，如图2所示，保持这样的状态腐蚀30分钟。铜包3腐蚀掉以后，再分别以0.05~0.2mm/s、0.5~2mm/s和1~5cm/s的速度向上分别移动1mm、9mm、19cm取出晶圆1，如图3所示。接近液面最后1mm采用0.05~0.2mm/s的速度是为了保证精度，其余距离可以使用大于0.2mm/s的速度逐级变速进行。越接近液面则速度越慢。

本发明对设备精密性要求较高，必须保证圆片的水平放置和微距移动。实施时要注意的因素如下：

1、晶圆翘曲不能过大。TSV电镀是一个铜结晶的过程，会在晶圆上产生一定的应力，从而使晶圆发生翘曲，当翘曲大到一定程度（晶圆边缘和中心的高度差与铜包高度可比拟时），本发明的方法就会失效。

2、晶圆水平度要求较高（倾斜度<0.005°）。

3、放置腐蚀槽的台面不能抖动。

本发明通过倒置圆片，部分浸入刻蚀液，去除圆片表面的突起，为CMP做准备。此方法利用了液面的平整性，平坦化的同时还不会产生额外的应力。