一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，该工艺包括：除油、粗化、排氧处理、活化、化学镀铜、电镀铜。该发明专利技术工艺操作简单，其中包含的化学品镀液环保安全，废水处理简单，电镀铜后，基材的填孔通孔内不会出现折镀，铜层均匀性致密且填孔率在95％以上，20:1高深纵横比的深镀能力高达90％以上，电镀铜镀液稳定性优异。性优异。性优异。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺


[0001]本专利技术涉及镀铜
，尤其涉及一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺。

技术介绍

[0002]目前在晶圆通孔填孔工艺生产中不仅要求设备精确度高，对药水质量也不断提出新要求，在高质量要求下还需要符合环保理念，目前在基材表面处理过程涉及到的关键步骤如形成种子层、电镀、活化等均需要优异供能的药水来满足生产，但目前市场上的药水含醛类较多且属于强酸体系，环境压力巨大，成本较高。另外国内这些药水在功能上也存在深镀能力不足，在使用过程中药水稳定性较差等问题。
[0003]颜德昊等人在专利CN113881983A中公开了一种通孔脉冲电镀液及通孔脉冲电镀涂覆方法，该电镀涂覆方法不仅氯离子浓度高，而且还具有高浓度酸，溶液中的亚铁离子无法保证镀液稳定性。
[0004]另外蔡坊贤等人在专利CN113373482A中公开了一种脉冲电镀添加剂电镀液和电镀的应用，由于缺乏加速剂，导致生产成本提高，且所含的表面活性剂成分泡沫多，不利于打气等操作。
[0005]因此市面上急需该专利技术溶液酸浓度非常低，废水处理简单，保证了填孔通孔内不会出现折镀，铜层均匀性致密且填孔率在95％以上，20:1板深镀能力高达90％以上，且镀液长期稳定清澈可维持两个月内不发黑的电镀铜溶液来满足生产需求，解除国外的技术封锁。

技术实现思路

[0006]针对上述技术中存在的不足之处，本专利技术提供一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺。该专利技术工艺操作简单，其中包含的化学品镀液环保安全，废水处理简单，电镀铜后，基材的填孔通孔内不会出现折镀，铜层均匀性致密且填孔率在95％以上，20:1高深纵横比的深镀能力高达90％以上，电镀铜镀液稳定性优异。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，该工艺具体步骤包括：
[0008]步骤a、除油，用以清洗基材表面油污，提高基材表面洁净度；
[0009]步骤b、粗化，通过质量浓度为50％的氢氟酸溶液进行粗化处理，提高镀层结合力；
[0010]步骤c、排氧处理，将基材在氮气冲击下排挤微孔内的氧气，再注入纯水对里面的气体进行进一步排出；
[0011]步骤d、活化，基材通过含有活化液的活化槽，在基材表面形成一层催化层，促进铜种子层的形成；
[0012]步骤e、化学镀铜，基材通过含有化学镀铜液的镀铜槽，在基材表面形成一层种子层铜用以实现连接通盲孔，为电镀铜提供基础铜层；
[0013]步骤f、电镀铜，基材进入含有电镀铜液的电镀槽进行电镀工艺；
[0014]所述步骤c排氧处理的具体条件为氮气流速5
‑
10L/min，纯水流速10
‑
30L/min；所述步骤e化学镀铜的具体条件为温度70
‑
80℃，pH5
‑
7，时间为30
‑
50min，氮气保护下进行化学镀铜，氮气释放速度为2.5
‑
3.5L/min；所述步骤e化学镀铜液的组分包括硫酸铜2.5
‑
7.5g/L，复合还原剂0.5
‑
2.5g/L、稳定剂0.2
‑
0.5g/L、表面活性剂20
‑
60ppm/L、促进剂15
‑
45ppm/L，pH调控由质量分数为20％的氢氧化钠溶液和体积分数为50％的浓硫酸溶液进行调节。
[0015]所述化学镀铜液中的复合还原剂为维生素C和次亚磷酸钠组成的组合物，且二者在使用时的质量浓度比为4:1，维生素C为0.4
‑
2g/L，次亚磷酸钠为0.1
‑
0.5g/L，本专利技术提供的化学镀铜液均匀性和致密性优异，抗氧化能力较强，且不会产生有毒的甲醛气体，pH为中性，不会腐蚀基材，沉积厚度最高可达3μm，而市场上的化学镀铜药水仅仅只能得到0.5μm。
[0016]所述化学镀铜液中的稳定剂为D
‑
亮氨酰甘氨酰甘氨酸；所述表面活性剂为OP
‑
10；所述促进剂为Boc
‑
甘氨酰胺，稳定剂可以实现高温下铜离子的稳定性，促进剂可促进还原剂在基材上实现启镀作用。
[0017]所述步骤c的具体条件是：活化温度为25
‑
40℃，活化时间2
‑
5min，pH控制在2
‑
4，其具体调节可由质量分数为20％的氢氧化钠溶液和体积分数为50％的浓硫酸溶液进行调节。
[0018]所述步骤c活化液的组成为：醋酸钌30
‑
60ppm/L、硫酸钯10
‑
15ppm/L、乙二胺30
‑
90ppm/L、PEG
‑
800030
‑
90ppm/L、2
‑
氟吡啶10
‑
30ppm/L，该活化液提高启镀的均匀性，市场上的活化液只能保持一个月，与之相比，本活化液的稳定性可达两个月。
[0019]所述步骤f电镀铜的具体条件为：电流密度使用范围为0.5
‑
45A/cm2，温度为25
‑
35℃，pH为5
‑
6，夹具采用四端分流方法，即阳极电极夹部位一分为四，分别夹在基材四边中央方向，减少电流聚集不均现象。
[0020]所述步骤f电镀铜的电镀铜液的组分为：硫酸铜70
‑
90g/L、复合整平剂30
‑
60ppm/L、复合光亮剂15
‑
45mg/L、润湿剂30
‑
90ppm/L、分散剂40
‑
80ppm/L。
[0021]所述电镀铜液的复合整平剂为甘草酸铵盐、6
‑
氯
‑3‑
吲哚基
‑
β
‑
D
‑
葡萄糖醛酸环己基铵盐和DDZ
‑
L
‑
亮氨酸环己铵盐组成的组合物，其在使用时的质量浓度比为1:1:1，采用复合整平剂可以解决单一整平剂深镀填孔能力不足的劣势，同时实现填孔和深镀能力的高要求，而目前市场上最高实现高深纵横比超过15:1的基材，其填孔能力也仅仅只有85％。
[0022]所述电镀铜液的复合光亮剂为(S)
‑
(
‑
)
‑
1,2,3,4
‑
四氢
‑3‑
异喹啉羧酸苄酯对甲苯磺酸盐和聚二硫二丙烷磺酸钠组成的组合物，且使用时的质量浓度比为1:1，复合光亮剂可极大提高电流密度的分散性，减少铜瘤的产生。
[0023]所述电镀铜液的润湿剂为4
‑
吡啶乙硫醇盐酸盐，所述分散剂为4
‑
二乙氨基
‑2‑
丁炔
‑1‑
醇，润湿剂可以降低孔内折镀，空洞现象的产生。
[0024]本专利技术的有益本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，其特征在于，该工艺具体步骤包括：步骤a，除油，用以清洗基材表面油污，提高基材表面洁净度；步骤b，粗化，通过质量浓度为50％的氢氟酸溶液进行粗化处理，提高镀层结合力；步骤c，排氧处理，将基材在氮气冲击下排挤微孔内的氧气，再注入纯水对里面的气体进行进一步排出；步骤d，活化，基材通过含有活化液的活化槽，在基材表面形成一层催化层，促进铜种子层的形成；步骤e，化学镀铜，基材通过含有化学镀铜液的镀铜槽，在基材表面形成一层种子层铜用以实现连接通盲孔，为电镀铜提供基础铜层；步骤f，电镀铜，基材进入含有电镀铜液的电镀槽进行电镀工艺；所述步骤c排氧处理的具体条件为氮气流速5
‑
10L/min，纯水流速10
‑
30L/min；所述步骤e化学镀铜的具体条件为温度70
‑
80℃，pH5
‑
7，时间为30
‑
50min，氮气保护下进行化学镀铜，氮气释放速度为2.5
‑
3.5L/min；所述步骤e化学镀铜液的组分包括硫酸铜2.5
‑
7.5g/L，复合还原剂0.5
‑
2.5g/L、稳定剂0.2
‑
0.5g/L、表面活性剂20
‑
60ppm/L、促进剂15
‑
45ppm/L，pH调控由质量分数为20％的氢氧化钠溶液和体积分数为50％的浓硫酸溶液进行调节。2.根据权利要求1所述的一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，其特征在于，所述化学镀铜液中的复合还原剂为维生素C和次亚磷酸钠组成的组合物，且二者在使用时的质量浓度比为4:1，维生素C为0.4
‑
2g/L，次亚磷酸钠为0.1
‑
0.5g/L。3.根据权利要求1所述的一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，其特征在于，所述化学镀铜液中的稳定剂为D
‑
亮氨酰甘氨酰甘氨酸；所述表面活性剂为OP
‑
10；所述促进剂为Boc
‑
甘氨酰胺。4.根据权利要求1所述的一种应用于晶圆通孔填孔的环保工艺，其特征在于，所述步骤c的具体条件是：活化温度为25
‑
40℃，活化时间2
‑
5min，pH控制在2
‑
4，其具体调节可由质量分数为20％的氢氧化钠溶液和体积分数为50％的浓硫酸溶液进行调节。5.根据权利要求1所述的一种应用于晶圆通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王江锋，姚吉豪，李云华，
申请(专利权)人：深圳创智芯联科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：