[发明专利]一种差异化孔同步电镀填充的方法和电镀装置

说明书

本发明涉及电子制造技术领域，特别是一种差异化孔同步电镀填充的方法和电镀装置；所述的一种差异化孔同步电镀填充的方法，采用激光照射作为外加能场辅助差异化孔同步电镀填充，采用掩膜板或数字无掩膜技术，精准地对不同位置和不同尺寸的孔进行加温。通过温度差异促使不同区域填充速率发生变化，从而实现差异化孔一次同步电镀填充。在电镀液浸泡预润湿和电镀填充铜的工艺中，使用激光对加工有孔的晶圆进行预热。激光需透过与晶圆微孔位置对应的掩膜板，对晶圆上小孔上表面进行局部精准加温。晶圆上部分小孔表面及附近的电镀液被加热后，使得电镀液黏度和表面张力变小，更加容易进入深宽比较高的微孔，从而加快电镀速度、减少孔洞。

技术领域

本发明涉及电子制造技术领域，特别是一种差异化孔同步电镀填充的方法和电镀装置。

背景技术

硅通孔技术(TSV，Through Silicon Via)是一种三维封装技术，它的发展是为了满足超大规模集成电路(VLSI)发展的需要。硅通孔技术有望取代传统的二维互连，采用三维互连的技术，使芯片在三维方向堆叠的密度最大，外形尺寸最小，并且大大改善芯片速度和降低功耗，因而被业内人士称为继引线键合(WB)、载带自动焊(TAB)和倒装芯片(FC)之后的第四代封装技术。

通常，晶圆TSV结构的制备流程主要有：

(1)通孔制备。采用湿法刻蚀(WCE)、干法刻蚀(DRIE)或激光打孔(LaserDrilling)等方法在晶圆上制备高深宽比的硅通道；

(2)通孔电镀。在通孔侧壁上制备SiO₂绝缘层后，通过预先制作的金属种子层电镀金属铜使金属充满整个硅通孔；

(3)化学机械抛光(CMP)。在抛光液和机械力的作用下，使晶圆变薄，露出硅通孔的金属。

其中，(2)通孔电镀金属铜实现电信号互连是TSV技术关键步骤，这一步骤的工艺成本占TSV成本的40％。

目前，其中(2)通孔电镀金属铜Cu常使用由底到顶电镀技术(bottom-upelectroplating)，其流程为将加工有TSV结构、溅射种子层后的晶圆浸泡在含有加速剂、抑制剂、整平剂等成分的电镀液中，电镀液从TSV通孔进入，与露出的种子层接触并开始沉积金属。电镀开始后，铜沿着这一路径从底到顶开始沉积，逐渐将通孔完全填充。

但是，根据功能的需求，同一个晶圆上通过加工有孔径大小不同的TSV孔，在电镀过程中，大孔由于尺寸较大，电镀液容易进入，从而填充快；而部分TSV孔的孔径极小(直径2-50μm)，电镀液难以进入孔内，导致电镀填充慢、且电镀填充铜存在孔洞、缝隙等缺陷，严重影响芯片的可靠性。

同样，在印制电路板中，同一块电路板上也存在尺寸各异的微孔，其孔的电镀填充也存在着同样的问题。

不论是TSV还是印制电路板上孔的填充，目前还没有可以实现不同尺寸的孔一次同步填充的方法。因此，有必要发明一种可以克服上述问题的方法和装置，实现差异化孔一次同步电镀填充。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种通过激光加热不同区域促使不同区域填充速率各异，从而实现差异化孔同步电镀填充的方法及电镀装置。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种差异化孔同步电镀填充的方法，其包括如下步骤：

步骤a：将加工有孔的晶圆放进腔体内，腔体内填充有电镀液；对腔体抽真空，促使电镀液中的气泡逃逸；掩膜板与密闭反应腔内的晶圆对齐，打开集成光源块发出激光，激光透过掩膜板上透光区域，照射到晶圆上有孔的位置；

步骤b：将步骤a中充分浸泡后的晶圆与电镀电源的负极相连，作为电镀阴极；

步骤c：开启电镀电源，进行阴极铜离子沉积反应；