[发明专利]在转接板工艺中采用CMP对基板表面进行平坦化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在转接板工艺中采用CMP对深孔刻蚀前的基板表面进行平坦化的方法，属于半导体制造技术领域。

背景技术

采用硅（Si）转接板的工艺技术相对成熟，表面均匀性好，但成本高。以聚合物（如聚酰亚胺polyimide或苯并环丁烯BCB）为基板的转接板(interposer)工艺中，聚合物基板表面均匀性(uniformity)约为+/-10%，即厚度为40um的基板表面的厚度变化量(TTV）为4um，不良的表面均匀性会对后续刻蚀，PVD及电镀造成不良影响。目前常见的方法是利用CVD在基板表面沉积氧化硅作为绝缘层，但这种工艺成本较高，工艺流程复杂。另外，采用聚酰亚胺旋涂工艺，旋涂工艺本身可以对表面进行粗糙的平坦化，但其平坦化程度非常低，基本还是保留了基板表面的原有形貌，表面均匀性达不到高密度集成的要求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种聚合物基板或表面覆有聚合物的基板的转接板工艺中采用化学机械研磨CMP对深孔刻蚀(Via)前的基板表面进行平坦化的方法，以获得较好的表面均匀性。

按照本发明提供的技术方案，所述在转接板工艺中采用CMP对基板表面进行平坦化的方法，包括以下步骤：

(1)提供聚合物基板或表面覆有聚合物的基板，基板上聚合物的厚度在工艺要求的基础上增加10%~15%作为CMP研磨余量；所述聚合物为聚酰亚胺或苯丙二丁烯；

(2)对上述基板进行固化处理，使聚合物表面接触角小于70度； 

(3)在深孔刻蚀之前采用CMP对表面进行平坦化处理，达到表面均匀性为1%的平坦化要求；具体为采用2~3步研磨速率由高到低的CMP研磨，并在研磨后进行清洗处理；选用如下耗材：

(a)胶体研磨液，其中研磨颗粒包括氧化硅、氧化铈，或氧化铝；研磨颗粒大小范围为5~160nm;研磨液中研磨颗粒的含量在0.01wt%~20wt%范围内；PH应大于7；研磨液中包括20~80oC的温度范围内粘度稳定在18 mPa﹒s ~300 mPa﹒s之间的物质（如甘油）；

(b)活化聚合物表面，加快聚合物水解的添加剂，包括：去离子水，氢氧化钾，或四甲基氢氧化铵；

(c)硬度在50 shore D和60 shore D之间的硬质研磨垫与硬度小于50 shore D的软性研磨垫配合使用。

其中步骤（2）对基板处理的方法是：在125~250摄氏度温度条件下烘烤30~60分钟。

步骤(3)进行两步CMP研磨的工艺过程如下：

(3.1) 在第一研磨台采用高压力(3psi~4psi)，高转速(100rpm~130rpm)，研磨液流量在150ml/min~300ml/min之间，在此条件下用大于1um/min的研磨速率对不平整的基板表面进行第一步粗略研磨；

(3.2) 在第二研磨台采用压力0.2psi~2psi，转速40~70rpm在软性研磨垫上以低于1um/min的研磨速率进行第二步CMP研磨工艺。

步骤（3）进行三步CMP研磨的工艺过程如下：

(3.1) 在第一研磨台采用较高研磨头压力(3psi~4psi)，高转速(100rpm~130rpm)，研磨液流量在150ml/min~300ml/min之间，在此条件下用大于1um/min的研磨速率对不平整的基板表面进行第一步粗略研磨；

(3.2) 在第二研磨台采用2psi~3psi的研磨头压力，高转速（100rpm~130rpm）研磨液流量150ml/min~300ml/min的工艺条件，用比第一步研磨低的研磨速率进行第二步精磨；

(3.3) 在第三研磨台采用压力0.2psi~2psi，转速40~70rpm在软性研磨垫上进行第三步CMP研磨工艺。

进一步的，步骤（5）所述研磨垫所用的微孔聚氨酯材料密度为0.13~1.6g/cm³。

本发明的优点是：

一，在转接板工艺中，利用聚合物（如polyimide或BCB）来替换硅（Si）作为基板，成本会大大降低；

二，利用CMP对聚合物基板或覆有聚合物的其他材料基板进行平坦化处理可获得<1%的表面均匀性；

三，聚合物的亚胺化反应程度会很大程度地影响CMP研磨速率，因此可以通过调整聚合物材料，固化工艺，温度及时间来增加CMP研磨速率，降低成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。本发明具体包括以下步骤：