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1、(10)申请公布号 CN 102623393 A (43)申请公布日 2012.08.01 C N 1 0 2 6 2 3 3 9 3 A *CN102623393A* (21)申请号 201210068633.7 (22)申请日 2012.03.15 H01L 21/768(2006.01) (71)申请人华中科技大学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路 1037号 (72)发明人刘胜 汪学方 吕植成 袁娇娇 徐春林 师帅 方靖 (74)专利代理机构华中科技大学专利中心 42201 代理人李智 (54) 发明名称 一种利用锡须生长填充微孔的方法 (57) 摘要 本发明提供一种利用锡。
2、须生长填充微孔的方 法，依次在基片上加工有盲孔或通孔的表面沉积 粘附层和金属层，在盲孔内电镀沉积金属直至盲 孔开口处，沉积的金属内部自然形成空洞；在盲 孔或通孔表面以及相邻盲孔或通孔之间旋涂光刻 胶；腐蚀掉旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘 附层，从而形成一条连通盲孔或通孔的金属互连 线；将金属互连线的两端接电极，通电，促使盲孔 内的金属晶须加速生长至晶须填满空洞或金属层 晶须加速生长至填满通孔。本发明能够有效填充 微盲孔电镀过程中留下的空洞，也可以避免由于 电镀液存在表面张力而无法进入微通孔进行电镀 的缺陷，从而实现小直径通孔的填充。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图4。
3、页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种利用锡须生长填充盲孔的方法，包括以下步骤： (1)在基片上加工有盲孔的表面依次沉积粘附层和金属层； (2)在金属层表面盲孔以外的部分旋涂光刻胶； (3)在盲孔内电镀沉积金属直至盲孔开口处，沉积的金属内部自然形成空洞； (4)在盲孔表面以及相邻盲孔之间旋涂光刻胶； (5)腐蚀掉步骤(4)旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成连通盲孔的 金属互连线； (6)将金属互连线的两端接电极，通电，促使盲孔内的金属晶须加速生长至晶须填满空 洞。 2.根据权利要求1所。
4、述的利用锡须生长填充盲孔的方法，其特征在于，在所述步骤(6) 通电前还在基片表面旋涂一层厚胶或Ni层。 3.根据权利要求1所述的利用锡须生长填充盲孔的方法，其特征在于，在所述步骤(6) 通电前还将基片置于加热装置内，利用加热装置使基片升温至盲孔内的金属容易生长晶须 的温度后，再对金属互连线保温通电。 4.根据权利要求1所述的利用锡须生长填充盲孔的方法，其特征在于，还包括步骤(7) 利用光刻和腐蚀工艺去除盲孔以外的金属层。 5.根据权利要求1所述的利用锡须生长填盲孔的方法，其特征在于，所述盲孔内沉积 的金属为Cd、Sn、Zn、Al或Ag中的任意一种。 6.一种利用锡须生长填充通孔的方法，包括以下。
5、步骤： (I)依次在基片上加工有通孔的表面沉积粘附层和金属层； (II)在通孔表面以及相邻通孔之间旋涂光刻胶； (III)腐蚀掉旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成连通通孔的金属互 连线； (IV)将金属互连线的两端接电极，通电，促使金属层晶须加速生长至填满通孔。 7.根据权利要求6所述的利用锡须生长填充通孔的方法，其特征在于，在所述步骤 (IV)通电前还在基片表面旋涂一层厚胶或Ni层。 8.根据权利要求6所述的利用锡须生长填充通孔的方法，其特征在于，在所述步骤 (IV)通电前还将基片置于加热装置内，利用加热装置使基片升温至金属层容易生长晶须的 温度后，再对金属互连线保温通电。 9.。
6、根据权利要求1所述的利用锡须生长填充通孔的方法，其特征在于，还包括步骤(V) 利用光刻和腐蚀工艺去除通孔以外的金属层。 权 利 要 求 书CN 102623393 A 1/3页 3 一种利用锡须生长填充微孔的方法 技术领域 0001 本发明涉及微电子制造及封装领域，具体的地说是一种利用锡须生长填充微孔的 方法。 背景技术 0002 在封装结构整体厚度不变甚至有所降低的趋势下，芯片堆叠中所用各层芯片的厚 度就不可避免的需要减薄。硅通孔金属互联线技术(TSV)是一种芯片内的纵向互联技术， 其电信号从硅片的通孔中穿过，相比传统的平面金属互联线，TSV能显著地提高封装密度， 具有节省空间，降低信号延迟。
7、提高芯片性能等优点。当硅片厚度降低时，硅片不易夹持，必 须附着在玻璃基体或先打盲孔再减薄。对于金属填盲孔，用普通的方法经常由于孔内气体 和金属表面张力的作用而使得填孔时出现空洞等缺陷，因此急需找到一种降低甚至消除这 些缺陷的方法。随着TSV孔径越来越小，深宽比越来越大，利用电镀填孔时电镀液难以进入 微孔，高质量的TSV电镀填充金属更加困难，因此我们尝试用加速晶须生长来填充微小通 孔。 发明 内容 0003 本发明公开了一种利用锡须生长填充通孔或微孔的方法，利用金属自发生长晶须 的特性并通过加速晶须生长来填满空洞或通孔。 0004 一种利用锡须生长填充盲孔的方法，包括以下步骤： 0005 (1)。
8、在基片上加工有盲孔的表面依次沉积粘附层和金属层； 0006 (2)在金属层表面盲孔以外的部分旋涂光刻胶； 0007 (3)在盲孔内电镀沉积金属直至盲孔开口处，沉积的金属内部自然形成空洞； 0008 (4)在盲孔表面以及相邻盲孔之间旋涂光刻胶； 0009 (5)腐蚀掉步骤(4)旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成连通盲 孔的金属互连线； 0010 (6)将金属互连线的两端接电极，通电，促使盲孔内的金属晶须加速生长至晶须填 满空洞。 0011 进一步地，在所述步骤(6)通电前还在基片表面旋涂一层厚胶或Ni层。 0012 进一步地，在所述步骤(6)通电前还将基片置于加热装置内，利用加热装置。
9、使基 片升温至盲孔内的金属容易生长晶须的温度后，再对金属互连线保温通电。 0013 进一步地，还包括步骤(7)利用光刻和腐蚀工艺去除盲孔以外的金属层。 0014 进一步地，所述盲孔内沉积的金属为Cd、Sn、Zn、Al或Ag中的任意一种。 0015 一种利用锡须生长填充通孔的方法，包括以下步骤： 0016 (I)依次在基片上加工有通孔的表面沉积粘附层和金属层； 0017 (II)在通孔表面以及相邻通孔之间旋涂光刻胶； 0018 (III)腐蚀掉旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成连通通孔的金 说 明 书CN 102623393 A 2/3页 4 属互连线； 0019 (IV)将金属互连。
10、线的两端接电极，通电，促使金属层晶须加速生长至填满通孔。 0020 进一步地，在所述步骤(IV)通电前还在基片表面旋涂一层厚胶或Ni层。 0021 进一步地，在所述步骤(IV)通电前还将基片置于加热装置内，利用加热装置使基 片升温至金属层容易生长晶须的温度后，再对金属互连线保温通电。 0022 进一步地，还包括步骤(V)利用光刻和腐蚀工艺去除通孔以外的金属层。 0023 本发明的技术效果体现在：本发明利用锡须等晶须自发生长和在通电情况下的加 速生长来填充微盲孔或通孔。这种方法能够有效填充微盲孔电镀过程中留下的空洞，也可 以避免由于电镀液存在表面张力而无法进入微通孔进行电镀的缺陷，从而实现小直径。
11、通孔 的填充 附图说明 0024 图1为本发明制作了盲孔的硅片的示意图； 0025 图2为本发明沉积粘附层后的示意图； 0026 图3为本发明沉积金属薄层后的示意图； 0027 图4为本发明光刻后的示意图； 0028 图5为本发明电镀后的示意图； 0029 图6为本发明表面涂上厚胶的示意图； 0030 图7为本发明通电后得到的填满金属的盲孔的示意图； 0031 图8为本发明制作了通孔的硅片的示意图； 0032 图9为本发明沉积粘附层并加厚金属层后的示意图； 0033 图10为本发明光刻腐蚀去掉其他部分的金属后的示意图； 0034 图11为本发明涂覆厚胶或Ni层的示意图； 0035 图12为本发。
12、明通电后通孔被填满的示意图； 0036 图13为本发明最后得到的微孔被填满的硅片。 具体实施方式 0037 下面结合附图对本发明作详细说明。 0038 锡须是含锡镀层表面自发生长的一种单晶须状物。在不同温度下，锡须生长速度 不同。实验表明，在电流密度增大到10 4 A/cm 2 时将发生电迁移现象，电迁移现象在阳极附近 形的原子积聚增加了锡镀层的内部压应力，加速了锡须生长。实验发现，对于Cd、Zn、Al、Ag 等金属也有这种现象。基于这一发现，本发明尝试利用电迁移加速晶须生长来填满微孔。 0039 一种利用锡须生长填充盲孔的方法，包括以下步骤： 0040 (1)依次在基片上加工有盲孔的表面沉积。
13、粘附层和金属层，参见图1至3；基片可 为硅片或氮化硅，盲孔大小与之后沉积的金属晶粒大小相匹配，一般范围为1到10微米。粘 附层可选用钛、铬或金属化合物，金属层与之后沉积的金属材质相同。 0041 (2)在金属层表面盲孔以外的部分旋涂光刻胶，参见图4；光刻胶可选用PMMA和 DQA，其旋涂方式为：在金属层表面均匀旋涂一层光刻胶，利用光刻使盲孔部分曝光，显影去 除曝光部分光刻胶，留下除盲孔以外的未曝光的光刻胶。 说 明 书CN 102623393 A 3/3页 5 0042 (3)在盲孔内电镀沉积金属直至盲孔开口处，沉积的金属内部自然形成空洞，参见 图5； 0043 (4)在盲孔表面以及相邻盲孔之。
14、间旋涂光刻胶；其旋涂方式为：在金属层表面均 匀旋涂一层光刻胶，利用光刻使除盲孔及相邻盲孔之间部分曝光，显影去除曝光部分光刻 胶，留下盲孔及相邻盲孔之间的未曝光的光刻胶。 0044 (5)腐蚀掉步骤(4)旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成一条连 通盲孔的金属互连线； 0045 (6)将金属互连线的两端接电极，通电，促使盲孔内的金属晶须加速生长至晶须填 满空洞。为了避免金属在金属层表面上生长晶须，可在通电前在基片整个表面旋涂一层厚 胶或Ni层，参见图6。考虑到每种金属晶须生长最快所需的温度不同，在通电前还可将基片 置于加热装置内，利用加热装置使基片升温至盲孔内的金属容易生长晶须的温度后。
15、，再对 金属互连线保温通电。 0046 (7)利用光刻和腐蚀工艺去除盲孔以外的金属层，参见图7。 0047 本发明利用锡须生长填充微孔的方法不仅适用于盲孔，也适用于1到5微米的通 孔，如图8所示，具体包括以下步骤： 0048 (I)依次在基片上加工有通孔的表面沉积粘附层和金属层，参见图9，通孔的内壁 上也会沉积有金属层； 0049 (II)在通孔表面以及相邻通孔之间旋涂光刻胶，参见图10； 0050 (III)腐蚀掉旋涂光刻胶处以外部分的金属层和粘附层，从而形成一条连通通孔 的金属互连线； 0051 (IV)将金属互连线的两端接电极，通电，促使金属层晶须加速生长至填满，参见图 12。同样，为了。
16、避免金属在金属层表面上生长晶须，可在通电前在基片整个表面旋涂一层厚 胶或Ni层，参见图11。考虑到每种金属晶须生长最快所需的温度不同，在通电前还将基片 置于加热装置内，利用加热装置使基片升温至盲孔内的金属容易生长晶须的温度后，再对 金属互连线保温通电。 0052 (V)利用光刻和腐蚀工艺去除通孔以外的金属层，参加图13。 说 明 书CN 102623393 A 1/4页 6 图1 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102623393 A 2/4页 7 图4 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102623393 A 3/4页 8 图7 图8 图9 图10 说 明 书 附 图CN 102623393 A 4/4页 9 图11 图12 图13 说 明 书 附 图CN 102623393 A 。