光刻胶填充深孔的方法
【专利摘要】本发明公开了深孔光刻胶填充方法，一种利用真空处理的方法，另一种深孔光刻胶填充方法，利用光刻胶溶剂进行浸润，本发明通过两次旋涂的方式，并且在第一次旋涂后，不经过软烘，可选择性的利用光刻胶溶剂进行润湿，使得光刻胶得以稀释，更有利于气泡的逃逸，然后将晶圆放置在真空设备中，使得TSV内部的气泡逃逸，一次旋涂可以对TSV侧壁部分浸润，有利于二次旋涂时孔的填充，之后进行第二次的旋涂，得到无孔填充。
【专利说明】光刻胶填充深孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子封装【技术领域】，具体涉及TSV CIS技术中的孔填充技术。
【背景技术】
[0002]对于采用后通孔技术对CIS (CMOS图像传感器)产品进行封装时，多采用从芯片背面制孔，目的是与芯片正面的金属焊盘进行互连。对于互连后的CIS (CMOS图像传感器)产品需要对TSV进行无孔的光刻胶填充，并且要作为最终的钝化层。而现在的旋涂工艺很难做到无孔的填充，气泡的存在影响了器件的可靠性。
[0003]现有技术中，在2011年的ECTC (电子元件技术会议)上，M.Bouchoucha提出通过旋涂的方式对TSV进行填充，旋涂后TSV内部存在气泡，通过加热的方式降低聚合物的粘滞度，使得TSV完全填充，此方法需要将聚合物加热到较高温度，会影响到CIS产品的可靠性。
[0004]2009年的EPTC (电子封装技术会议)上，P.Chausse提出利用溶剂对TSV孔进行润湿，一次旋涂进行填充，对于低深宽比的TSV有较佳的填充效果。但如果深宽比较高，一次旋涂很难做到TSV的无孔填充。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供可以实现高深宽比TSV的无孔洞光刻胶填充的填充方法。
[0006]本发明的技术方案是:
一种深孔光刻胶填充方法，利用真空处理的方法包括以下步骤:
a.完成TSV的电镀填孔，实现金属互连；
b.第一次旋涂工艺，使得光刻胶部分进入TSV;
c.将旋涂后的晶圆放置到真空设备中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气体排出；
d.对晶圆进行预烘烤，使得第一次涂覆的光刻胶固化；
e.进行第二次的旋涂工艺，使得光刻胶进行填充；
f.进行第二次的真空处理，使得TSV孔内部残留的气体排出；
g.进行第二次的预烘烤工艺，使得涂覆的光刻胶固化，从而使得TSV孔完全填充。
[0007]另一种深孔光刻胶填充方法，利用光刻胶溶剂进行浸润，并进行真空处理的方法包括以下步骤:
a.完成TSV的电镀填孔，实现金属互连；
b.第一次旋涂工艺，使得光刻胶部分进入TSV;
c.利用光刻胶溶剂对晶圆进行浸润；
d.将浸润后的晶圆放置到真空设备中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气体排出；
e.对晶圆进行预烘烤，使第一次涂覆的光刻胶固化；
f.进行第二次的光刻胶旋涂工艺，使得光刻胶完全填充TSV孔。[0008]有益效果:本发明通过两次旋涂的方式，并且在第一次旋涂后，不经过软烘，可选择性的利用光刻胶溶剂进行润湿，使得光刻胶得以稀释，更有利于气泡的逃逸，然后将晶圆放置在真空设备中，使得TSV内部的气泡逃逸。一次旋涂可以对TSV侧壁部分浸润，有利于二次旋涂时孔的填充。之后进行第二次的旋涂，得到无孔填充。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1(a)是本发明第一种方法电镀后晶圆示意图；
图1(b)是本发明第一种方法第一次旋涂光刻胶工艺图；
图1(C)是本发明第一种方法中真空设备处理示意图；
图1(d)是本发明第一种方法软烘工艺示意图；
图1(e)是本发明第一种方法第二次旋涂光刻胶工艺示意图；
图1(f)是本发明第一种方法第二次旋涂真空处理示意图；
图1(g)是本发明第一种方法第二次旋涂软烘工艺得到TSV无孔填充示意图；
图2(a)是本发明第二种方法电镀后晶圆图；
图2(b)是本发明第二种方法第一次旋涂光刻胶工艺图；
图2(c)是本发明第二种方法光刻胶溶剂浸润图；
图2(d)是本发明第二种方法真空设备处理图；
图2(e)是本发明第二种方法软烘工艺示意图；
图2(f)是本发明第二种方法第二次光刻胶旋涂工艺以及软烘工艺结果示意图。
[0010]图中:1 一娃基底、2—金属互连层、3—招pad、4一二氧化娃绝缘层、5—光刻月父、6—气泡、7—真空设备、8—光刻胶溶剂。
【具体实施方式】
[0011]以下结合附图对本发明的具体内容作进一步说明。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方式或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0012]本发明公开了光刻胶填充深孔的方法。首先通过两次旋涂的方式，并且在第一次旋涂后，不经过软烘，可选择性的利用光刻胶溶剂8进行润湿，使得光刻胶5得以稀释，更有利于气泡6的逃逸。然后将晶圆放置在真空设备7中，使得TSV内部的气泡逃逸。一次旋涂可以对TSV侧壁部分浸润，有利于二次旋涂时孔的填充。之后进行第二次旋涂，得到无孔填充。
[0013]一种深孔光刻胶填充方法，利用真空处理的方法包括以下步骤:
a.对具有二氧化硅绝缘层4的硅基底I的TSV进行电镀填孔，实现金属互连2;
b.第一次旋涂工艺，使得光刻胶5部分进入TSV；
c.将旋涂后的晶圆放置到真空设备7中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气泡6排
出；
d.对晶圆进行预烘烤，使得第一次涂覆的光刻胶5固化；
e.进行第二次的旋涂工艺，使得光刻胶5进行填充；
f.进行第二次的真空处理，使得TSV孔内部残留的气体排出； g.进行第二次的预烘烤工艺，使得涂覆的光刻胶5固化，使得TSV孔完全填充。
[0014]另一种深孔光刻胶填充方法，利用光刻胶溶剂进行浸润，并进行真空处理的方法包括以下步骤:
a.对具有二氧化硅绝缘层4的硅基底I的TSV进行电镀填孔，实现金属互连2；
b.第一次旋涂工艺，使得光刻胶5部分进入TSV；
c.利用光刻胶溶剂8对晶圆进行浸润；
d.将浸润后的晶圆放置到真空设备7中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气泡6排
出；
e.对晶圆进行预烘烤，使第一次涂覆的光刻胶5固化；
f.进行第二次光刻胶旋涂工艺，使得光刻胶5完全填充TSV孔。
[0015]具体的利用真空处理的光刻胶深孔填充方法，包括以下步骤:
A.对具有二氧化硅绝缘层4的硅基底I的TSV进行电镀填孔，形成金属互连层2。
[0016]电镀Cu作为RDL电镀层，电镀的Cu并不是完全填充TSV孔，为在TSV孔侧壁以及底部均匀分布，从而完成TSV电镀金属互连。RDL电镀层与铝pad 3连接从而使得硅基底I上下面互连。电镀后需要进行光刻胶填充5，光刻胶5作为掩膜制作焊球，同时这层光刻胶5要求可以作为钝化层达到保护器件的作用，优选的光刻胶为BCB (苯并环丁烯)或PI (聚酰亚胺)等。
[0017]B.第一次旋涂工艺，使得光刻胶5部分进入TSV。
[0018]由于通过旋涂工艺进行TSV深孔旋涂光刻胶5，TSV内部的光刻胶5会存在气孔，光刻胶5内部会存在气孔，同样光刻胶与Cu表面也会存在一定量的气孔。第一次旋涂主要是对TSV孔侧壁以及底部进行填充，为第二次旋涂做准备。
[0019]C.将旋涂后的晶圆放置到真空设备7中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气泡6排出
通过真空设备7进行晶圆处理，使得TSV孔内部残留气体排出。气体能否排出不仅和真空设备的真空度有关，还和光刻胶的固含量以及表面张力有关，因此旋涂时间以及旋涂速度需要精确控制，以期在真空设备中可以完全的排出气体，消除气孔。
[0020]D.对晶圆进行预烘烤，使得第一次涂覆的光刻胶5固化。
[0021]对真空设备7处理后的样品进行预烘烤，预烘烤使得光刻胶固化，根据光刻胶的不同，选取不同的固化温度。
[0022]E.进行二次旋涂工艺，使得光刻胶5进行填充。
[0023]一次旋涂使得光刻胶5对TSV孔侧壁以及底部进行浸润，有利于第二次旋涂工艺的光刻胶填充，但是也不可避免的会产生一定量的气孔。同时第一次旋涂的厚度也需要严格控制，若第一次旋涂较薄，则第二次旋涂无法将孔完全填充，若第一次旋涂较厚，则部分气泡无法逃逸，从而影响器件的可靠性。第一次的旋涂将孔填充1/3左右。若第二次旋涂无法达到无孔填充，可选择增加旋涂次数。
[0024]F.进行第二次真空处理，使得TSV孔内部残留的气体排出。
[0025]利用真空设备7进行第二次真空处理，控制真空度使得TSV孔内气体完全逃逸。
[0026]G.进行第二次预烘烤工艺，使得涂覆的光刻胶固化，从而使得TSV孔完全填充。
[0027]对真空设备7处理后的样品进行预烘烤，预烘烤使得光刻胶固化，根据光刻胶的不同，选取不同的固化温度。二次旋涂使得TSV孔得到无孔填充，从而提高器件的可靠性。
[0028]具体的利用光刻胶溶剂8进行浸润，真空处理的多次旋涂的方法，与利用真空处理的二次旋涂的光刻胶深孔填充方法相比主要在光刻胶5旋涂后，增加了光刻胶溶剂8浸润的过程，光刻胶的浸润可以有效的降低光刻胶的固含量，在真空处理过程中，气孔更容易逃逸，并且光刻胶溶剂的浸润，可以控制晶圆表面光刻胶的厚度，有效的提高器件的可靠性。
【权利要求】
1.一种深孔光刻胶填充方法，包括以下步骤:完成TSV的电镀填孔，实现金属互连；第一次旋涂工艺，使得光刻胶部分进入TSV ；将旋涂后的晶圆放置到真空设备中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气体排出；对晶圆进行预烘烤，使得第一次涂覆的光刻胶固化；进行第二次旋涂工艺，使得光刻胶进行填充；进行第二次真空处理，使得TSV孔内部残留的气体排出；进行第二次预烘烤工艺，使得涂覆的光刻胶固化，从而使得TSV孔完全填充。
2.一种深孔光刻胶填充方法，利用光刻胶溶剂进行浸润，包括以下步骤:a.完成TSV的电镀填孔，实现金属互连；b.第一次旋涂工艺，使得光刻胶部分进入TSV;c.利用光刻胶溶剂对晶圆进行浸润；d.将浸润后的晶圆放置到真空设备中，并抽真空，使得TSV孔内部残留的气体排出；e.对晶圆进行预烘烤，使第一次涂覆的光刻胶固化；f.进行第二次光刻胶旋涂工艺，使得光刻胶完全填充TSV孔。
【文档编号】H01L21/768GK103560108SQ201310462699
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】李昭强, 于大全, 戴风伟, 徐成 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司