專利名稱：一種對深盲孔進行電鍍的方法
技術領域：
本發明涉及集成電路電鍍技術領域，尤其涉及一種對深盲孔進行電鍍的方法。
背景技術：
隨著集成電路的發展，集成電路中金屬互連系統的尺寸急劇減小，金屬布線的層數逐漸增加，而單個器件變得越來越小，這就造成了器件互連線越來越細，在大電流通過的條件下，器件的散熱就是需要解決的主要問題，如果生成的熱不能及時解決，短期內，隨著溫度的上升，金屬連線的電阻率將持續增加，從而會大幅度地提高了金屬連線上的信號延遲，以至于很難得到預期的速度性能，如果器件長期工作器件就有可能燒斷，從而，就有可能使整個電路失效。背孔可以有效的解決散熱的問題，依據傳熱學中的Fourier實驗定律，介質在無窮小時段dt內沿法線方向η流過一個無窮小面積dS的熱量dQ與介質溫度沿曲面dS法線
方向的方向導數3u/3n成正比dQ=-k(x; y; ζ) su/sndSdt其中k(x ；y ；ζ)稱為介質在點(χ ；y ；ζ)處的熱傳導系數，它取正值，從上式可以看出，散熱量的快慢與散熱系數有很大的關系，而金屬是熱的良導體，散熱系數比半導體材料大得多，因而，把半導體材料刻蝕成背孔，同時部分引線通過背孔引出，這樣，背孔填充金屬化，既可以散熱，又可以充當引線，就可以大大提高器件的可靠性。背孔金屬化可以運用蒸發、濺射和電鍍，但蒸發、濺射所需要的成本較高，同時，蒸發、濺射超過一定厚度應力較大，容易引起襯底的變形，從而影響器件的性能；電鍍所需的成本較低，較容易實現，在電鍍的實現環節上，而深盲孔的電鍍是一個難點，其主要原因是盲孔的深寬比超過2 1時，傳統的陰極移動等方法，溶液在盲孔內的交換將受到限制，溶液的交換困難，這樣就會導致金屬離子不易移動到盲孔內，直接的結果是盲孔底部及四壁就很少或不會沉積金屬，而盲孔的外表面就會沉積大量的金屬，這樣的結果就是盲孔內壁還是沒有得到金屬化，在大電流的情況下，還是起不到散熱的效果，器件就會被燒壞。
發明內容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種對深盲孔進行電鍍的方法，以解決深盲孔電鍍的問題，滿足集成電鍍的背金的電鍍，特別是在大功率的集成電路的散熱的需要。( 二 )技術方案為達到上述目的，本發明提供了一種對深盲孔進行電鍍的方法，該方法包括步驟1 清洗半導體襯底；步驟2 在半導體襯底上生長一層介質，作為刻蝕阻擋層；步驟3 在刻蝕阻擋層上涂上一層光刻膠，然后曝光、顯影，光刻出需要刻蝕的區域；
步驟4 刻蝕出沒有被光刻膠覆蓋的介質層；步驟5 采用丙酮和乙醇去掉光刻膠；步驟6 用ICP刻蝕出所需要厚度的盲孔；步驟7 腐蝕掉剩下的阻擋層；步驟8 在半導體襯底上蒸發或濺射電鍍種子層，以覆蓋整個半導體襯底為準；步驟9 根據盲孔的深度調節噴鍍所需要氣體與溶液所需要的強度，根據半導體襯底的面積與厚度計算電鍍的電流與時間，在電鍍種子層上進行電鍍，電鍍出一層金屬層。上述方案中，步驟2中所述刻蝕阻擋層采用蒸發、濺射或化學氣相沉積(CVD)方法制作在半導體襯底上。上述方案中，步驟4中所述刻蝕采用干法或濕法方式進行。上述方案中，步驟8中所述在半導體襯底上蒸發或濺射的電鍍種子層，其厚度為 300埃至8000埃。上述方案中，步驟9中所述電鍍采用液體噴射與氣體攪拌相結合的方式。上述方案中，所述半導體襯底材料的盲孔深度為< 120um，盲孔孔徑為> 40um。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果1)、本發明提供的這種對深盲孔進行電鍍的方法，解決了深盲孔電鍍的問題，滿足了集成電鍍的背金的電鍍，特別是在大功率的集成電路的散熱的需要。2)、本發明提供的對深盲孔進行電鍍的方法，是在普通電鍍工藝的基礎上發展起來，工藝成熟，具有推廣價值。3)、本發明提供的對深盲孔進行電鍍的方法，可以根據盲孔深度調節攪拌的強度， 從而達到深盲孔電鍍的目的。4)、本發明提供的對深盲孔進行電鍍的方法，是在傳統方法上的改進，較易實現， 主要是通過加快深盲孔內溶液交換的頻率來加快盲孔內金屬的沉積。5)、本發明提供的對深盲孔進行電鍍的方法，適用于電鍍金、鎳、銅、銀等金屬及其合金的電鍍方法，并適用于襯底材料為Si、SiC、Al203、GaN、GaAs等單質和化合物半導體材料。
圖1至圖10是依照本發明實施例制作深盲孔電鍍的工藝流程圖；圖11是本發明提供的噴鍍示意圖。
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。本發明提供的這種對深盲孔進行電鍍的方法，通過控制攪拌氣體與噴射溶液的強度來控制溶液的交換，進而控制金屬沉積的速度，該方法主要包括步驟1 清洗半導體襯底；該半導體襯底材料的盲孔深度為< 120um，盲孔孔徑為彡 40umo步驟2 采用蒸發、濺射或化學氣相沉積(CVD)方法在半導體襯底上生長一層介
4質，作為刻蝕阻擋層。步驟3 在刻蝕阻擋層上涂上一層光刻膠，然后曝光、顯影，光刻出需要刻蝕的區域。步驟4 采用干法或濕法方式刻蝕出沒有被光刻膠覆蓋的介質層。步驟5 采用丙酮和乙醇去掉光刻膠。步驟6 用ICP刻蝕出所需要厚度的盲孔。步驟7 腐蝕掉剩下的阻擋層。步驟8 在半導體襯底上蒸發或濺射電鍍種子層，厚度為300埃至8000埃，以覆蓋整個半導體襯底為準。步驟9 根據盲孔的深度調節噴鍍所需要氣體與溶液所需要的強度，根據半導體襯底的面積與厚度計算電鍍的電流與時間，在電鍍種子層上采用液體噴射與氣體攪拌相結合的方式進行電鍍，電鍍出一層金屬層。圖1至圖10是依照本發明實施例制作深盲孔電鍍的工藝流程圖，主要包括1、半導體芯片的清洗把半導體芯片用丙酮、乙醇、水清洗干凈。2、在半導體芯片上蒸發、濺射、CVD等方法生長一層介質，作為刻蝕阻擋層；如圖2 所示，介質的種類與厚度主要取決于所刻蝕的襯底材料與氣體。3、光刻在生長介質芯片上涂上一層膠，這層膠一般較薄大約厚度為1 2μπι，如圖3所示，曝光、顯影后，光刻出需要刻蝕的區域，如圖4所示。4、亥Ij 蝕通過干法、濕法刻蝕沒有被光刻膠覆蓋的阻擋層，刻蝕的方法由阻擋層介質決定， 如圖5所示。5、ICP 刻蝕去掉光刻膠，如圖6所示，用ICP刻蝕所需要的深度，如圖7所示。6、濺射啟鍍層去掉剩余的阻擋層，如圖8所示，在襯底上蒸發/濺射電鍍種子層，以覆蓋整個襯底為準，一般需要300-8000 A的種子層，如圖9所示。7.電鍍根據盲孔的深度，調節噴鍍所需要氣體與溶液所需要的強度，根據芯片的面積與厚度，計算電鍍的電流與時間，進行電鍍；電鍍出一層金屬層；完成深盲孔的電鍍，如圖10 所示。圖11是本發明提供的噴鍍示意圖，主要包括1、噴液管；2、抽液管；3、噴氣管；4、 陽極板；5、被鍍件，其中1、噴液管與2、抽液管通過循環泵聯接，通過循環泵的功率調節噴液的強度，噴氣管通過流量計調節氣流的大小，也就是通過循環泵與流量計的調節來控制電鍍液體進入盲孔的深度，實現盲孔內液體的交換，實現深盲孔的電鍍。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，該方法包括步驟1 清洗半導體襯底；步驟2 在半導體襯底上生長一層介質，作為刻蝕阻擋層；步驟3 在刻蝕阻擋層上涂上一層光刻膠，然后曝光、顯影，光刻出需要刻蝕的區域；步驟4 刻蝕出沒有被光刻膠覆蓋的介質層；步驟5 采用丙酮和乙醇去掉光刻膠；步驟6 用ICP刻蝕出所需要厚度的盲孔；步驟7 腐蝕掉剩下的阻擋層；步驟8 在半導體襯底上蒸發或濺射電鍍種子層，以覆蓋整個半導體襯底為準；步驟9:根據盲孔的深度調節噴鍍所需要氣體與溶液所需要的強度，根據半導體襯底的面積與厚度計算電鍍的電流與時間，在電鍍種子層上進行電鍍，電鍍出一層金屬層。
2.根據按照權利要求1所述的對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，步驟2中所述刻蝕阻擋層采用蒸發、濺射或化學氣相沉積方法制作在半導體襯底上。
3.根據按照權利要求1所述的對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，步驟4中所述刻蝕采用干法或濕法方式進行。
4.根據按照權利要求1所述的對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，步驟8中所述在半導體襯底上蒸發或濺射的電鍍種子層，其厚度為300埃至8000埃。
5.根據按照權利要求1所述的對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，步驟9中所述電鍍采用液體噴射與氣體攪拌相結合的方式。
6.根據按照權利要求1所述的對深盲孔進行電鍍的方法，其特征在于，所述半導體襯底材料的盲孔深度為彡120um，盲孔孔徑為> 40um。
全文摘要
本發明公開了一種對深盲孔進行電鍍的方法，該方法適用于電鍍金、鎳、銅、銀等金屬及其合金的深盲孔的電鍍，包括清洗半導體芯片；在半導體芯片上生長一層刻蝕阻擋層；在阻擋層上涂上光刻膠，曝光、顯影，光刻出腐蝕區；通過干法、濕法等方法刻蝕出沒有被光刻膠覆蓋的阻擋層；采用乙醇、丙酮去掉光刻膠；采用ICP刻蝕出需要的深度，去掉多余的阻擋層；蒸發/濺射啟鍍層；根據盲孔的深度與寬度調節噴鍍所需要氣體與溶液所需要的強度。本發明解決了深盲孔電鍍的問題，滿足了集成電鍍的背金的電鍍，特別是在大功率的集成電路的散熱的需要。
文檔編號C25D7/12GK102485965SQ201010574410
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優先權日2010年12月6日
發明者劉新宇, 劉煥明, 周靜濤, 李博, 楊成樾 申請人:中國科學院微電子研究所