专利名称：一种对深盲孔进行电镀的方法
技术领域：
本发明涉及集成电路电镀技术领域，尤其涉及一种对深盲孔进行电镀的方法。
背景技术：
随着集成电路的发展，集成电路中金属互连系统的尺寸急剧减小，金属布线的层数逐渐增加，而单个器件变得越来越小，这就造成了器件互连线越来越细，在大电流通过的条件下，器件的散热就是需要解决的主要问题，如果生成的热不能及时解决，短期内，随着温度的上升，金属连线的电阻率将持续增加，从而会大幅度地提高了金属连线上的信号延迟，以至于很难得到预期的速度性能，如果器件长期工作器件就有可能烧断，从而，就有可能使整个电路失效。背孔可以有效的解决散热的问题，依据传热学中的Fourier实验定律，介质在无穷小时段dt内沿法线方向η流过一个无穷小面积dS的热量dQ与介质温度沿曲面dS法线
方向的方向导数3u/3n成正比dQ=-k(x; y; ζ) su/sndSdt其中k(x ；y ；ζ)称为介质在点(χ ；y ；ζ)处的热传导系数，它取正值，从上式可以看出，散热量的快慢与散热系数有很大的关系，而金属是热的良导体，散热系数比半导体材料大得多，因而，把半导体材料刻蚀成背孔，同时部分引线通过背孔引出，这样，背孔填充金属化，既可以散热，又可以充当引线，就可以大大提高器件的可靠性。背孔金属化可以运用蒸发、溅射和电镀，但蒸发、溅射所需要的成本较高，同时，蒸发、溅射超过一定厚度应力较大，容易引起衬底的变形，从而影响器件的性能；电镀所需的成本较低，较容易实现，在电镀的实现环节上，而深盲孔的电镀是一个难点，其主要原因是盲孔的深宽比超过2 1时，传统的阴极移动等方法，溶液在盲孔内的交换将受到限制，溶液的交换困难，这样就会导致金属离子不易移动到盲孔内，直接的结果是盲孔底部及四壁就很少或不会沉积金属，而盲孔的外表面就会沉积大量的金属，这样的结果就是盲孔内壁还是没有得到金属化，在大电流的情况下，还是起不到散热的效果，器件就会被烧坏。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对深盲孔进行电镀的方法，以解决深盲孔电镀的问题，满足集成电镀的背金的电镀，特别是在大功率的集成电路的散热的需要。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种对深盲孔进行电镀的方法，该方法包括步骤1 清洗半导体衬底；步骤2 在半导体衬底上生长一层介质，作为刻蚀阻挡层；步骤3 在刻蚀阻挡层上涂上一层光刻胶，然后曝光、显影，光刻出需要刻蚀的区域；
步骤4 刻蚀出没有被光刻胶覆盖的介质层；步骤5 采用丙酮和乙醇去掉光刻胶；步骤6 用ICP刻蚀出所需要厚度的盲孔；步骤7 腐蚀掉剩下的阻挡层；步骤8 在半导体衬底上蒸发或溅射电镀种子层，以覆盖整个半导体衬底为准；步骤9 根据盲孔的深度调节喷镀所需要气体与溶液所需要的强度，根据半导体衬底的面积与厚度计算电镀的电流与时间，在电镀种子层上进行电镀，电镀出一层金属层。上述方案中，步骤2中所述刻蚀阻挡层采用蒸发、溅射或化学气相沉积(CVD)方法制作在半导体衬底上。上述方案中，步骤4中所述刻蚀采用干法或湿法方式进行。上述方案中，步骤8中所述在半导体衬底上蒸发或溅射的电镀种子层，其厚度为 300埃至8000埃。上述方案中，步骤9中所述电镀采用液体喷射与气体搅拌相结合的方式。上述方案中，所述半导体衬底材料的盲孔深度为< 120um，盲孔孔径为> 40um。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1)、本发明提供的这种对深盲孔进行电镀的方法，解决了深盲孔电镀的问题，满足了集成电镀的背金的电镀，特别是在大功率的集成电路的散热的需要。2)、本发明提供的对深盲孔进行电镀的方法，是在普通电镀工艺的基础上发展起来，工艺成熟，具有推广价值。3)、本发明提供的对深盲孔进行电镀的方法，可以根据盲孔深度调节搅拌的强度， 从而达到深盲孔电镀的目的。4)、本发明提供的对深盲孔进行电镀的方法，是在传统方法上的改进，较易实现， 主要是通过加快深盲孔内溶液交换的频率来加快盲孔内金属的沉积。5)、本发明提供的对深盲孔进行电镀的方法，适用于电镀金、镍、铜、银等金属及其合金的电镀方法，并适用于衬底材料为Si、SiC、Al203、GaN、GaAs等单质和化合物半导体材料。
图1至图10是依照本发明实施例制作深盲孔电镀的工艺流程图；图11是本发明提供的喷镀示意图。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。本发明提供的这种对深盲孔进行电镀的方法，通过控制搅拌气体与喷射溶液的强度来控制溶液的交换，进而控制金属沉积的速度，该方法主要包括步骤1 清洗半导体衬底；该半导体衬底材料的盲孔深度为< 120um，盲孔孔径为彡 40umo步骤2 采用蒸发、溅射或化学气相沉积(CVD)方法在半导体衬底上生长一层介
4质，作为刻蚀阻挡层。步骤3 在刻蚀阻挡层上涂上一层光刻胶，然后曝光、显影，光刻出需要刻蚀的区域。步骤4 采用干法或湿法方式刻蚀出没有被光刻胶覆盖的介质层。步骤5 采用丙酮和乙醇去掉光刻胶。步骤6 用ICP刻蚀出所需要厚度的盲孔。步骤7 腐蚀掉剩下的阻挡层。步骤8 在半导体衬底上蒸发或溅射电镀种子层，厚度为300埃至8000埃，以覆盖整个半导体衬底为准。步骤9 根据盲孔的深度调节喷镀所需要气体与溶液所需要的强度，根据半导体衬底的面积与厚度计算电镀的电流与时间，在电镀种子层上采用液体喷射与气体搅拌相结合的方式进行电镀，电镀出一层金属层。图1至图10是依照本发明实施例制作深盲孔电镀的工艺流程图，主要包括1、半导体芯片的清洗把半导体芯片用丙酮、乙醇、水清洗干净。2、在半导体芯片上蒸发、溅射、CVD等方法生长一层介质，作为刻蚀阻挡层；如图2 所示，介质的种类与厚度主要取决于所刻蚀的衬底材料与气体。3、光刻在生长介质芯片上涂上一层胶，这层胶一般较薄大约厚度为1 2μπι，如图3所示，曝光、显影后，光刻出需要刻蚀的区域，如图4所示。4、亥Ij 蚀通过干法、湿法刻蚀没有被光刻胶覆盖的阻挡层，刻蚀的方法由阻挡层介质决定， 如图5所示。5、ICP 刻蚀去掉光刻胶，如图6所示，用ICP刻蚀所需要的深度，如图7所示。6、溅射启镀层去掉剩余的阻挡层，如图8所示，在衬底上蒸发/溅射电镀种子层，以覆盖整个衬底为准，一般需要300-8000 A的种子层，如图9所示。7.电镀根据盲孔的深度，调节喷镀所需要气体与溶液所需要的强度，根据芯片的面积与厚度，计算电镀的电流与时间，进行电镀；电镀出一层金属层；完成深盲孔的电镀，如图10 所示。图11是本发明提供的喷镀示意图，主要包括1、喷液管；2、抽液管；3、喷气管；4、 阳极板；5、被镀件，其中1、喷液管与2、抽液管通过循环泵联接，通过循环泵的功率调节喷液的强度，喷气管通过流量计调节气流的大小，也就是通过循环泵与流量计的调节来控制电镀液体进入盲孔的深度，实现盲孔内液体的交换，实现深盲孔的电镀。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，该方法包括步骤1 清洗半导体衬底；步骤2 在半导体衬底上生长一层介质，作为刻蚀阻挡层；步骤3 在刻蚀阻挡层上涂上一层光刻胶，然后曝光、显影，光刻出需要刻蚀的区域；步骤4 刻蚀出没有被光刻胶覆盖的介质层；步骤5 采用丙酮和乙醇去掉光刻胶；步骤6 用ICP刻蚀出所需要厚度的盲孔；步骤7 腐蚀掉剩下的阻挡层；步骤8 在半导体衬底上蒸发或溅射电镀种子层，以覆盖整个半导体衬底为准；步骤9:根据盲孔的深度调节喷镀所需要气体与溶液所需要的强度，根据半导体衬底的面积与厚度计算电镀的电流与时间，在电镀种子层上进行电镀，电镀出一层金属层。
2.根据按照权利要求1所述的对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，步骤2中所述刻蚀阻挡层采用蒸发、溅射或化学气相沉积方法制作在半导体衬底上。
3.根据按照权利要求1所述的对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，步骤4中所述刻蚀采用干法或湿法方式进行。
4.根据按照权利要求1所述的对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，步骤8中所述在半导体衬底上蒸发或溅射的电镀种子层，其厚度为300埃至8000埃。
5.根据按照权利要求1所述的对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，步骤9中所述电镀采用液体喷射与气体搅拌相结合的方式。
6.根据按照权利要求1所述的对深盲孔进行电镀的方法，其特征在于，所述半导体衬底材料的盲孔深度为彡120um，盲孔孔径为> 40um。
全文摘要
本发明公开了一种对深盲孔进行电镀的方法，该方法适用于电镀金、镍、铜、银等金属及其合金的深盲孔的电镀，包括清洗半导体芯片；在半导体芯片上生长一层刻蚀阻挡层；在阻挡层上涂上光刻胶，曝光、显影，光刻出腐蚀区；通过干法、湿法等方法刻蚀出没有被光刻胶覆盖的阻挡层；采用乙醇、丙酮去掉光刻胶；采用ICP刻蚀出需要的深度，去掉多余的阻挡层；蒸发/溅射启镀层；根据盲孔的深度与宽度调节喷镀所需要气体与溶液所需要的强度。本发明解决了深盲孔电镀的问题，满足了集成电镀的背金的电镀，特别是在大功率的集成电路的散热的需要。
文档编号C25D7/12GK102485965SQ201010574410
公开日2012年6月6日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者刘新宇, 刘焕明, 周静涛, 李博, 杨成樾 申请人:中国科学院微电子研究所