[实用新型]一种减少硅通孔电镀铜后表面过电镀的待镀样片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种减少硅通孔电镀铜后表面过电镀的待镀样片，属于晶圆级电镀铜填孔技术领域。 

背景技术

目前，硅通孔（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，现行的TSV电镀填孔工艺不可避免会使圆片表面有铜过电镀，造成化学机械抛光（CMP）工艺负担，因此需要一种新的工艺方法，以减少晶圆表面的铜沉积。 

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提出一种减少硅通孔电镀铜后晶圆表面过电镀的待镀样片，可有效减少晶圆表面的铜沉积。 

按照本实用新型提供的技术方案，一种减少硅通孔电镀铜后表面过电镀的待镀样片，包括晶圆，晶圆表面上刻蚀有一垂直硅通孔，在晶圆表面上由内至外依次设置有绝缘层、扩散阻挡层和铜种子层；在铜种子层外还设置有一表面涂层；所述表面涂层的厚度为4-200nm。 

所述表面涂层材料为金属Ta、V、Ti、Al、Fe或非金属TiN、TaN、AlN。 

所述扩散阻挡层材料为Ta、Ti、Ni、TaN、TiN中的一种。 

所述表面涂层的厚度为4-50nm。 

所述扩散阻挡层和铜种子层的厚度均为10-200mm。 

所述表面涂层在垂直硅通孔孔口处的高度不大于所述晶圆表层的绝缘层、扩散阻挡层和铜种子层三者厚度之和。 

所述制备减少硅通孔电镀铜后表面过电镀的待镀样片的方法，步骤如下： 

（1）通孔刻蚀：取晶圆，在其表面通过深反应离子刻蚀仪器刻蚀出垂直硅通孔（4）；

（2）绝缘层的制备：取步骤（1）刻蚀完毕后的晶圆，采用二氧化硅或氮化硅通过等离子增强化学气相淀积法沉积制备绝缘层；其选用液体反应源，沉积温度为200-400℃，沉积厚度为10-300nm；

（3）扩散阻挡层和铜种子层的制备：取步骤（2）制备得到的晶圆，在绝缘层的外部通过物理气象沉积法沉积扩散阻挡层，沉积温度为180-220℃；在扩散阻挡层外侧再次通过物理气象沉积法沉积一层铜种子层，沉积温度为200-500℃；

面涂（4）表面涂层的制备：取步骤（3）得到的晶圆，采用溅射、物理沉积或旋涂的方法制备表面涂层，反应温度为200-300℃；

（5）电镀铜的填充：选用湿法镀铜的方式实现垂直硅通孔的电镀铜填充；其中电镀体系为：0.1-200mg/L的加速剂、10-1500mg/L的抑制剂、1-500mg/L的整平剂、含有0.01-100 mg/L氯离子的硫酸铜或甲基磺酸铜镀液，其中铜离子为0.1-100g/L；电镀后即得产品减少硅通孔电镀铜后表面过电镀的待镀样片；

所述硫酸铜或甲基磺酸铜镀液中还含有10-200g/L的有机酸或者无机酸。

所述有机酸或无机酸为硫酸、链烷硫酸或链烷醇硫酸中的一种或多种的混合物。 

所述加速剂为含磺烷基磺酸、二硫代氨基甲酸衍生物和双硫有机酸，如聚二硫二丙磺酸钠，三-巯基丙烷磺酸等中的一种； 

所述抑制剂为聚乙二醇、聚乙二醇共聚物（如聚乙二醇-甘油醚、聚乙二醇-二烃基醚）、聚丙二醇中的一种；

所述整平剂为聚亚烷基亚胺、烷基咪唑啉化合物、金胺及其衍生物或贾纳斯绿的有机染料（如烟鲁绿B）中的一种。

本实用新型具有如下优点：本实用新型工艺简单，可有效阻挡表层的铜沉积，减轻CMP负担，降低成本。 

附图说明

图1 传统晶圆上TSV盲孔未电镀铜前的剖面示意图。 

图2 本实用新型做完表面涂层后晶圆TSV剖面图。 

具体实施方式

实施例1 

如图2所示，一种减少硅通孔电镀铜后晶圆表面过电镀的待镀样片，包括晶圆5，晶圆5表面上刻蚀有一垂直硅通孔4，在晶圆5表面上由内至外依次设置有绝缘层3、扩散阻挡层2和铜种子层1；在铜种子层1外还设置有一表面涂层6；所述表面涂层6的厚度为4-200nm。

所述表面涂层6材料为金属Ta、V、Ti、Al、Fe或非金属TiN、TaN、AlN。 

所述扩散阻挡层2材料为Ta、Ti、Ni、TaN、TiN中的一种。 

所述表面涂层6的厚度为4-50nm。 

所述扩散阻挡层2和铜种子层1的厚度均为10-200mm。 

所述表面涂层6在垂直硅通孔4孔口处的高度不大于所述晶圆5表层的绝缘层3、扩散阻挡层2和铜种子层1三者厚度之和。 

实施例2