基于兆声波技术的高深宽比TSV清洗工艺研究

发布时间：2017-09-07 20:28

  本文关键词：基于兆声波技术的高深宽比TSV清洗工艺研究

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【摘要】：自集成电路诞生以来,更高的系统集成密度一直是半导体追求的主要目标之一。用于三维纵向互联的硅通孔技术为三维封装提供了解决方案,被业界认为是未来实现更高性能,更高集成密度的微电子系统的重要发展方向,吸引了国内外大量的研发资源对其进行研究。目前,业界主流的硅通孔的深宽比已经达到10：1,而且还有进一步增大的趋势。虽然硅通孔应用潜力巨大,但是在硅通孔制造工艺技术中仍然有很多工艺挑战,硅通孔刻蚀后的清洗工艺就是其中的一个重要工艺难点。本课题的研究内容就是高深宽比硅通孔的清洗工艺解决方案。在课题执行过程中,首先针对硅通孔Bosch气体交替技术(Bosch gas-switching technique)的硅刻蚀的工艺的特点、TSV结构的特点进行了系统分析；然后对基于Bosch气体交替技术的硅刻蚀反应副产物种类以及清洗过程的药液在硅通孔内的流体特性进行分析,探讨了一种基于半导体常规清洗药液,结合空间交变相位移(SAPS:Space Alternated Phase Shift)兆声波清洗技术进行硅通孔刻蚀后的清洗方法,并阐述了该清洗工艺的特点及前后工艺间的相互影响。在硅通孔清洗工艺验证之前,本课题还对包括TSV光刻工艺、Bocsh深反应离子刻蚀工艺、去胶工艺的硅通孔制作工艺进行了细致的研究,并利用8英寸晶圆制作了直径20微米,深度200微米的硅通孔样片,用于研究TSV清洗工艺的需求和沾污特点,最后,提出了一种能高效去除深孔内刻蚀残余产物的空间交变相位移兆声波清洗工艺方案。本课题通过对硅通孔Bocsh刻蚀工艺、空间交变相位移兆声波清洗技术以及晶圆级清洗工艺技术的研究,为硅通孔刻蚀后的清洗工艺提供一个可行的工艺方案。实验证明,本课题提出的空间交变相位移兆声波清洗技术,是一种高效的硅通孔刻蚀后清洗工艺方案。
【关键词】：转接板 TSV Bocsh刻蚀 兆声波 盲孔清洗
【学位授予单位】：中国科学院大学(工程管理与信息技术学院)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN305
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-25
• 1.1 研究背景与意义9-12
• 1.2 TSV技术发展现状12-16
• 1.3 半导体清洗工艺综述16-22
• 1.3.1 湿法清洗工艺17-20
• 1.3.2 干法清洗工艺研究进展20-22
• 1.4 本课题主要研究内容22-25
• 第二章 TSV刻蚀工艺及清洗工艺介绍25-35
• 2.1 TSV刻蚀工艺介绍25-29
• 2.2 TSV绝缘结构介绍29-34
• 2.2.1 TSV绝缘层工艺介绍29-32
• 2.2.2 TSV绝缘层可靠性对TSV清洗工艺的要求32-34
• 2.3 本章小结34-35
• 第三章 TSV沾污特点及清洗工艺研究35-49
• 3.1 清洗样品的制备及沾污情况分析35-39
• 3.1.1 TSV清洗样品制备36-38
• 3.1.2 TSV刻蚀后沾污分析38-39
• 3.2 TSV清洗模式的选择39-43
• 3.2.1 干法模式对TSV清洗的可行性分析40-41
• 3.2.2 湿法模式对TSV清洗可行性讨论41-43
• 3.3 TSV清洗工艺实验方案43-47
• 3.3.1 兆声波清洗技术原理43-46
• 3.3.2 清洗药液的选择及工艺原理46
• 3.3.3 TSV清洗工艺方案设计46-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 TSV清洗工艺的验证与分析49-59
• 4.1 清洗前晶圆状态检查49-50
• 4.2 清洗工艺方案验证50-57
• 4.2.1 TSV口部清洗验证51-53
• 4.2.2 TSV中部清洗验证53-54
• 4.2.3 TSV底部清洗验证54-56
• 4.2.4 TSV晶圆表面清洗验证56-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 结论及展望59-61
• 5.1 研究内容总结59-60
• 5.2 未来工作展望60-61
• 参考文献61-65
• 在学期间发表的论文与专利65-67
• 致谢67

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本文编号：809691