专利名称：倒置浸入式晶圆平坦化的方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆表面平坦化的方法，具体是一种倒置浸入式晶圆平坦化的方法。
背景技术：
目前，TSV垂直互连技术在微电子封装领域的运用已越来越广泛，而TSV电镀铜填孔技术是TSV制程不可缺少的环节，由于各添加剂的配比及工艺设置等因素的影响，电镀后晶圆表面可能会存在局部过电镀，导致表面铜层厚度不一，给后续的CMP (减薄抛光)工艺带来很大麻烦。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种倒置浸入式晶圆平坦化的方法，改善电镀后晶圆表面的平坦性。按照本发明提供的技术方案，所述的倒置浸入式晶圆平坦化的方法为:将晶圆正面朝下水平放置，与腐蚀液相对，晶圆正面是一层过电镀的铜层，过电镀的铜层表面有铜包；将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面I毫米处后，再以0.05、.2mm/s的速度向下移动直到铜包完全浸没在腐蚀液里；保持晶圆和腐蚀液静止，直至铜包被腐蚀掉；再以0.05、.2mm/s的速度向上提起晶圆I毫米，使晶圆脱离腐蚀液。将晶圆竖直向下移动时以大于0.2mm/s的速度将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面I毫米处。将晶圆向上提起I毫米后，以大于0.2mm/s的速度将晶圆移开液面。移动过程中，晶圆的倾斜度要求〈0.005°。本发明的优点是:通过机电设备精确控制晶圆表面与腐蚀液液面的距离，通过化学刻蚀去除晶圆表面突出部分。其工艺原理简单，操作简便。
图1是本方法初始状态示意图。图2是晶圆浸入腐蚀液的状态示意图。图3是腐蚀完毕晶圆离开腐蚀液的状态示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明基于液面的平整性和化学腐蚀铜的思想，提出了一种通过湿法局部腐蚀来达到晶圆平坦化的方法。本实施例将晶圆水平倒置逐级变速浸入腐蚀液。利用了液面的水平性，晶圆突出部分会率先浸入腐蚀液被腐蚀掉。
如图1所示，晶圆I水平放置，正面朝下，与腐蚀槽4相对，晶圆I表面是一层过电镀的铜层2，过电镀的铜层2表面有一些大小不一的铜包3，腐蚀槽4里盛放的是腐蚀液5，腐蚀液5采用浓硝酸(浓度为16mol/L 19mol/L),或浓硫酸(浓度为10mol/L 18mol/L)。将晶圆I从过电镀的铜层2距离腐蚀液5面20cm的地方，以f 5cm/s的速度向下移动19cm,然后以0.5^2mm/s的速度向下移动9mm,再以0.05^0.2mm/s的速度向下移动1_。这样铜包3完全浸没在腐蚀液5里，如图2所示，保持这样的状态腐蚀30分钟。铜包3腐蚀掉以后，再分别以0.05 0.2mm/s、0.5 2mm/s和I 5cm/s的速度向上分别移动1mm、9mm、19cm取出晶圆1，如图3所示。接近液面最后Imm采用0.05、.2mm/s的速度是为了保证精度，其余距离可以使用大于0.2mm/s的速度逐级变速进行。越接近液面则速度越慢。本发明对设备精密性要求较高，必须保证圆片的水平放置和微距移动。实施时要注意的因素如下:1、晶圆翘曲不能过大。TSV电镀是一个铜结晶的过程，会在晶圆上产生一定的应力，从而使晶圆发生翘曲，当翘曲大到一定程度(晶圆边缘和中心的高度差与铜包高度可比拟时)，本发明的方法就会失效。
2、晶圆水平度要求较高(倾斜度〈0.005° )。3、放置腐蚀槽的台面不能抖动。本发明通过倒置圆片，部分浸入刻蚀液，去除圆片表面的突起，为CMP做准备。此方法利用了液面的平整性，平坦化的同时还不会产生额外的应力。
权利要求
1.倒置浸入式晶圆平坦化的方法，其特征是:将晶圆正面朝下水平放置，与腐蚀液相对，晶圆正面是一层过电镀的铜层，过电镀的铜层表面有铜包；将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面I毫米处后，再以0.05、.2mm/s的速度向下移动直到铜包完全浸没在腐蚀液里；保持晶圆和腐蚀液静止，直至铜包被腐蚀掉；再以0.05、.2mm/s的速度向上提起晶圆I毫米，使晶圆脱离腐蚀液。
2.如权利要求1所述倒置浸入式晶圆平坦化的方法，其特征是，将晶圆竖直向下移动时以大于0.2mm/s的速度将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面I毫米处。
3.如权利要求1所述倒置浸入式晶圆平坦化的方法，其特征是，将晶圆向上提起I毫米后，以大于0.2mm/s的速度将晶圆移开液面。
4.如权利要求1所述倒置浸入式晶圆平坦化的方法，其特征是，晶圆的倾斜度〈0.005。。
全文摘要
本发明公开了一种倒置浸入式晶圆平坦化的方法，将晶圆正面朝下水平放置，与腐蚀液相对，晶圆正面是一层过电镀的铜层，过电镀的铜层表面有铜包；将晶圆竖直向下移动到过电镀铜层距离腐蚀液面1毫米处后，再以0.05~0.2mm/s的速度向下移动直到铜包完全浸没在腐蚀液里；保持晶圆和腐蚀液静止，直至铜包被腐蚀掉；再以0.05~0.2mm/s的速度向上提起晶圆1毫米，使晶圆脱离腐蚀液。在移动过程中，晶圆的倾斜度要求<0.005°。本发明的优点是通过机电设备精确控制晶圆表面与腐蚀液液面的距离，通过化学刻蚀去除晶圆表面突出部分。其工艺原理简单，操作简便。
文档编号H01L21/768GK103077924SQ20131001317
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者于大全, 程万, 伍恒 申请人:江苏物联网研究发展中心