晶圓上刻蝕不同深度tsv孔的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，集成電路的特征尺寸不斷縮小，器件互連密度不斷提高。傳統(tǒng)的二維封裝已經(jīng)不能滿足業(yè)界的需求，因此基于TSV垂直互連的轉(zhuǎn)接板封裝方式以其短距離互連，高密度集成以及低成本的關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢，逐漸引領(lǐng)了封裝技術(shù)發(fā)展的趨勢。
[0003]TSV刻孔目前工藝只是在晶圓表面刻蝕一種深度的TSV孔，如果涉及到刻蝕兩種深度或者以上的孔時(shí)，因?yàn)榭椎膫?cè)壁幾乎垂直，第二次刻孔工藝的光刻涂膠會發(fā)生側(cè)壁光刻膠脫落，孔底部曝光顯影等不能保證效果，對最后的去膠清洗等工藝也較為不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，采用阻擋層先預(yù)留出第二 TSV孔位置凸點(diǎn)；先在晶圓上制作第一 TSV孔，然后通過CMP工藝對晶圓表面進(jìn)行研磨，露出凸點(diǎn)材料，后續(xù)直接通過刻蝕工藝移除凸點(diǎn)材料，露出晶圓材質(zhì)，再通過干法刻蝕工藝做出第二 TSV孔；本發(fā)明刻蝕第二 TSV孔時(shí)避免了涂膠和光刻，保證了工藝的穩(wěn)定性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，包括下述步驟:
步驟S1，提供一晶圓，在晶圓表面沉積阻擋層；
步驟S2，在晶圓表面進(jìn)行光刻和刻蝕工藝，去除阻擋層的部分，留下阻擋層凸點(diǎn)；阻擋層凸點(diǎn)位置為TSV區(qū)域；
步驟S3，在晶圓表面沉積保護(hù)層；
步驟S4，通過光刻和刻蝕工工藝在晶圓表面刻蝕出第一 TSV孔；
步驟S5，對晶圓表面進(jìn)行CMP研磨，去除阻擋層凸點(diǎn)上方的保護(hù)層，露出阻擋層凸點(diǎn)材料；
步驟S6，對露出的阻擋層凸點(diǎn)材料進(jìn)行移除，在阻擋層凸點(diǎn)位置露出晶圓材質(zhì)；
步驟S7，在原阻擋層凸點(diǎn)位置進(jìn)行硅的干法刻蝕工藝，使得露出晶圓材質(zhì)的位置被刻蝕形成第二 TSV孔。
[0005]可選地，步驟S4中，第一 TSV孔的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則步驟S7中刻蝕第二 TSV孔之前需要使用保護(hù)層材料對第一 TSV孔進(jìn)行覆蓋保護(hù)。
[0006]可選地，第一 TSV孔在步驟S4中第一次刻蝕時(shí)還未達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則在步驟S7中，在第二 TSV孔刻蝕時(shí)再同時(shí)增加第一 TSV孔的深度，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。
[0007]進(jìn)一步地，阻擋層凸點(diǎn)的材料為氧化硅，氮化硅，光阻，高分子薄膜，或金屬材料。
[0008]進(jìn)一步地，保護(hù)層材料是氧化硅，氮化硅，光阻，或高分子薄膜。
[0009]進(jìn)一步地，步驟S6中，通過干法刻蝕或濕法腐蝕的方法對阻擋層凸點(diǎn)材料進(jìn)行移除。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:現(xiàn)有的制作不同孔深的工藝，先用光刻和刻蝕制作出第一TSV孔后，接著用光刻和刻蝕工藝做第二 TSV孔，此時(shí)光刻膠涂布會進(jìn)入第一 TSV孔里面，孔側(cè)壁是垂直的，光刻膠掛不住，這樣第一 TSV孔側(cè)壁不能完全被保護(hù)住，在第二 TSV孔的刻蝕步驟中第一 TSV孔側(cè)壁就會損傷。另外第一 TSV孔太深的話，如果后續(xù)制作第二 TSV孔時(shí)光刻膠用負(fù)膠，則第一 TSV孔底和孔壁的光刻膠不能被有效曝光，此處光刻膠在后續(xù)的顯影過程中會被去除，則第一 TSV孔孔底和孔壁也不能被保護(hù)，在第二 TSV孔的刻蝕步驟中造成第一 TSV孔側(cè)壁損傷；如果后續(xù)制作第二 TSV孔時(shí)光刻膠是正膠，則第一 TSV孔孔底不需曝光，但后續(xù)硬烤后，光阻固化，留在第一 TSV孔里，不能被去除。此外如果第一 TSV孔先刻蝕出來，則后續(xù)所有TSV孔的光刻工藝中的液體都會進(jìn)入到第一 TSV孔里，很難去除干凈，對后續(xù)工藝造成壞的影響。
[0011]本工藝在第二種以后的TSV孔制作中，不用光刻，避免了光刻工藝造成的影響。本工藝在第一 TSV孔制作前，預(yù)先做好阻擋層凸點(diǎn)，為后續(xù)第二種及以后的TSV孔用干法刻蝕制作做好了技術(shù)鋪墊。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的工藝中沉積阻擋層示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明的工藝中制作阻擋層凸點(diǎn)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明的工藝中沉積保護(hù)層示意圖。
[0015]圖4為本發(fā)明的工藝中刻蝕第一 TSV孔和CMP研磨示意圖。
[0016]圖5為本發(fā)明的工藝中移除露出的阻擋層凸點(diǎn)材料示意圖。
[0017]圖6為本發(fā)明的工藝中刻蝕第二 TSV示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]本發(fā)明提出的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，包括下述步驟:
步驟S1，提供一晶圓1，在晶圓1表面沉積阻擋層2，如圖1所示；
阻擋層2可以是氧化硅，氮化硅等無機(jī)材料，也可以是光阻，高分子薄膜等有機(jī)材料，也可以是銅錫鈦等金屬材料，或者是先沉積氧化硅做緩沖層再沉積銅錫鈦等金屬材料；該阻擋層2可以是一層，也可以是多層；該阻擋層2多層的沉積材料可以是不同種類的；
步驟S2，在晶圓1表面進(jìn)行光刻和刻蝕工藝，去除阻擋層2的部分，留下阻擋層凸點(diǎn)201 ;如圖2所示;
此步驟中，先對晶圓1表面進(jìn)行光刻工藝，使要做TSV的區(qū)域有光刻膠保護(hù)，然后通過干法或者濕法刻蝕晶圓表面，使阻擋層2表面未被保護(hù)的區(qū)域整體被移除；去除光刻膠，則TSV區(qū)域只剩下阻擋層凸點(diǎn)201 ;
步驟S3，在晶圓1表面沉積保護(hù)層3 ;如圖3所示；該保護(hù)層3材料可以是氧化硅，氮化硅等無機(jī)材料，也可以是光阻，高分子薄膜等有機(jī)材料；
步驟S4，通過光刻和刻蝕工工藝在晶圓1表面刻蝕出第一 TSV孔101 ;如圖4所示；
此步驟中，先在保護(hù)層3上旋涂光刻膠，然后形成光刻膠開口圖形，再把光刻膠開口圖形轉(zhuǎn)移至保護(hù)層3上(光刻是作用于保護(hù)層3);然后在保護(hù)層3的開口圖形處對晶圓1表面進(jìn)行刻蝕形成第一 TSV孔101 ;
此步驟中，如果第一 TSV孔101的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則后續(xù)步驟刻蝕第二 TSV孔之前，需要使用保護(hù)層材料對第一 TSV孔101進(jìn)行覆蓋保護(hù)；
或者對第一 TSV孔101先刻蝕出一定深度，不做保護(hù)，在第二 TSV孔刻蝕時(shí)再同時(shí)增加第一 TSV孔的深度，達(dá)到設(shè)計(jì)深度；
步驟S5，對晶圓1表面進(jìn)行CMP研磨，去除阻擋層凸點(diǎn)201上方的保護(hù)層3，露出阻擋層凸點(diǎn)材料；如圖4所示；CMP即化學(xué)機(jī)械研磨；
此步驟中晶圓1表面的保護(hù)層3依然保留，只是阻擋層凸點(diǎn)201上方的保護(hù)層3材料被去除；
步驟S6，對露出的阻擋層凸點(diǎn)201材料進(jìn)行移除，在阻擋層凸點(diǎn)位置露出晶圓1材質(zhì)；此步驟中，可通過干法刻蝕或濕法腐蝕的方法對阻擋層凸點(diǎn)201材料進(jìn)行移除，露出晶圓材質(zhì)；如圖5所不；
步驟S7，在原阻擋層凸點(diǎn)位置進(jìn)行硅的干法刻蝕工藝，使得露出晶圓材質(zhì)的位置被刻蝕形成第二 TSV孔102 ;
步驟S4中，若第一 TSV孔101的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則刻蝕第二 TSV孔之前需要使用保護(hù)層材料對第一 TSV孔101進(jìn)行覆蓋保護(hù)；
若第一 TSV孔101在步驟S4中第一次刻蝕時(shí)還未達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則在步驟S7中，在第二 TSV孔刻蝕時(shí)再同時(shí)增加第一 TSV孔的深度，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。
[0020]后續(xù)可以用刻蝕工藝或者CMP工藝去除晶圓表面保護(hù)層，得到最終樣品。
[0021]第一TSV孔和第二 TSV孔的深度可以不一致，以達(dá)到在晶圓上刻蝕不同深度的TSV孔的目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟S1，提供一晶圓(1)，在晶圓(1)表面沉積阻擋層(2); 步驟S2，在晶圓(1)表面進(jìn)行光刻和刻蝕工藝，去除阻擋層(2)的部分，留下阻擋層凸點(diǎn)(201);阻擋層凸點(diǎn)(201)位置為TSV區(qū)域; 步驟S3，在晶圓⑴表面沉積保護(hù)層(3); 步驟S4，通過光刻和刻蝕工工藝在晶圓(1)表面刻蝕出第一 TSV孔(101); 步驟S5，對晶圓(1)表面進(jìn)行CMP研磨，去除阻擋層凸點(diǎn)(201)上方的保護(hù)層(3)，露出阻擋層凸點(diǎn)材料； 步驟S6，對露出的阻擋層凸點(diǎn)(201)材料進(jìn)行移除，在阻擋層凸點(diǎn)位置露出晶圓(1)材質(zhì)； 步驟S7，在原阻擋層凸點(diǎn)位置進(jìn)行硅的干法刻蝕工藝，使得露出晶圓材質(zhì)的位置被刻蝕形成第二 TSV孔(102)。2.如權(quán)利要求1所述的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于: 步驟S4中，第一 TSV孔(101)的孔深達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則步驟S7中刻蝕第二 TSV孔之前需要使用保護(hù)層材料對第一 TSV孔(101)進(jìn)行覆蓋保護(hù)。3.如權(quán)利要求1所述的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于: 第一 TSV孔(101)在步驟S4中第一次刻蝕時(shí)還未達(dá)到設(shè)計(jì)深度，則在步驟S7中，在第二 TSV孔(102)刻蝕時(shí)再同時(shí)增加第一 TSV孔的深度，達(dá)到設(shè)計(jì)深度。4.如權(quán)利要求1所述的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于: 阻擋層凸點(diǎn)(201)的材料為氧化硅，氮化硅，光阻，高分子薄膜，或金屬材料。5.如權(quán)利要求1所述的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于: 保護(hù)層(3)材料是氧化硅，氮化硅，光阻，或高分子薄膜。6.如權(quán)利要求1所述的晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，其特征在于: 步驟S6中，通過干法刻蝕或濕法腐蝕的方法對阻擋層凸點(diǎn)(201)材料進(jìn)行移除。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種晶圓上刻蝕不同深度TSV孔的工藝方法，包括下述步驟：提供一晶圓，在晶圓表面沉積阻擋層；在晶圓表面進(jìn)行光刻和刻蝕工藝，去除阻擋層的部分，留下阻擋層凸點(diǎn)；阻擋層凸點(diǎn)位置為TSV區(qū)域；在晶圓表面沉積保護(hù)層；通過光刻和刻蝕工工藝在晶圓表面刻蝕出第一TSV孔；對晶圓表面進(jìn)行CMP研磨，去除阻擋層凸點(diǎn)上方的保護(hù)層，露出阻擋層凸點(diǎn)材料；對露出的阻擋層凸點(diǎn)材料進(jìn)行移除，在阻擋層凸點(diǎn)位置露出晶圓材質(zhì)；在原阻擋層凸點(diǎn)位置進(jìn)行硅的干法刻蝕工藝，使得露出晶圓材質(zhì)的位置被刻蝕形成第二TSV孔。本發(fā)明避免了第二次刻孔工藝時(shí)孔底部光刻膠曝光困難以及光刻膠在孔側(cè)壁掛不住的問題。
【IPC分類】H01L21/304, H01L21/768, H01L21/3065
【公開號】CN105374747
【申請?zhí)枴緾N201510946129
【發(fā)明人】馮光建
【申請人】華進(jìn)半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月16日