半導體器件及其制造方法與流程
本發明的實施例涉及半導體器件及其制造方法。
背景技術：
由于各種電子組件(例如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等)的集成密度的不斷提高，半導體工業經歷了快速發展。很大程度上，集成密度上的這種改進源于最小部件尺寸的持續縮小(例如，朝向亞20nm節點縮小半導體工藝節點)，這允許將更多的部件集成到給定區域中。隨著近來對小型化、更高速度和更大帶寬以及更低功耗和延遲的需求的增長，對于半導體管芯的更小且更具創造性的封裝技術的需求也已增長。
隨著半導體技術的進一步發展，已經出現堆疊和接合的半導體器件作為有效替代物以進一步減小半導體器件的物理尺寸。在堆疊式半導體器件中，在單獨的半導體襯底上至少部分地制造諸如邏輯器、存儲器、處理器電路等的有源電路，并且然后將這些有源電路物理和電接合在一起以形成功能器件。這樣的接合工藝利用復雜的技術，并且期望改進。
技術實現要素：
本發明的實施例提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在介電層上方設置圖案化掩模，所述介電層包括低溫固化聚酰亞胺；通過所述圖案化掩模將所述介電層的第一表面暴露于i線步進器內的i線波長；以及顯影所述介電層以形成開口。
本發明的另一實施例提供了一種制造半導體器件的方法，所述方法包括：在晶種層上方形成介電層；在所述介電層上方設置圖案化掩模，所述介電層包括低溫固化聚酰亞胺；將所述介電層的第一表面暴露于i線步進器的光；顯影所述介電層以形成延伸到所述晶種層的頂面的開口；以及在所述開口中形成接觸通孔。
本發明的又一實施例提供了一種半導體器件，包括：第一再分布層；第一再分布鈍化層，位于所述第一再分布層上方，所述第一再分布鈍化層包括：頂面和相對的底面，所述頂面具有在其中形成的壓痕，其中，所述壓痕的角度介于2度和8度之間；開口，位于所述第一再分布層中，其中，所述開口暴露部分所述第一再分布層，并且其中，所述開口的頂角是圓形的并且在0.3π至0.5π的弧度范圍內。
附圖說明
當結合附圖進行閱讀時，從以下詳細描述可最佳地理解本發明的各個方面。應該注意，根據工業中的標準實踐，各個部件未按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。
圖1示出根據一些實施例的通孔的形成。
圖2示出根據一些實施例的第一半導體器件。
圖3示出根據一些實施例的第一半導體器件和第二半導體器件的放置。
圖4示出根據一些實施例的通孔、第一半導體器件和第二半導體器件的包封。
圖5a至圖5b示出根據一些實施例的再分布結構的形成。
圖6示出根據一些實施例的在形成再分布結構中使用的光學光刻系統。
圖7a至圖7d示出根據一些實施例的部分再分布結構的象形視圖。
圖8a示出根據一些實施例的相對于顯影時間的通孔的平均目標厚度(thk)的圖形表示。
圖8b示出根據一些實施例的相對于顯影時間的鈍化層的膜損失的圖形表示。
圖9a至圖9b示出根據一些實施例的比較在圖案化工藝中的各個步驟期間暴露于ghi線波長與i線波長的鈍化層的平均目標厚度(thk)的實驗數據。
圖10示出根據一些實施例的比較在圖案化工藝期間蝕刻檢驗后和顯影檢驗后暴露于ghi線波長與i線波長的鈍化層的臨界尺寸與掩模臨界尺寸的實驗數據。
圖11示出根據一些實施例的通孔的曝光。
圖12示出根據一些實施例的封裝件的接合。
具體實施方式
以下公開內容提供了許多用于實現所提供主題的不同特征的不同實施例或實例。下面描述了組件和布置的具體實例以簡化本發明。當然，這些僅僅是實例，而不旨在限制本發明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實施例。此外，本發明可在各個實例中重復參考標號和/或字符。該重復是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實施例和/或配置之間的關系。
而且，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下”、“在…之上”、“上”等空間相對術語以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關系。除了圖中所示的方位外，空間相對術語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉90度或在其他方位上)，并且在此使用的空間相對描述符可以同樣地作出相應的解釋。
現在參照圖1，示出具有粘合層103、聚合物層105的第一載體襯底101以及位于第一載體襯底101上方的第一晶種層107。例如，第一載體襯底101包括諸如玻璃或氧化硅的硅基材料、或諸如氧化鋁的其他材料、這些材料的任何組合等。第一載體襯底101是平坦的以適合于諸如第一半導體器件201和第二半導體器件301(在圖1中沒有示出，但是下文中結合圖2至圖3示出并且進行了論述)的半導體器件的附接。
粘合層103放置在第一載體襯底101上以幫助粘合上面的結構(例如，聚合物層105)。在實施例中，粘合層103可以包括紫外膠，當其暴露于紫外線光時，紫外膠失去其粘合性能。然而，也可以使用諸如壓敏粘合劑、可輻射固化粘合劑、環氧樹脂、這些的組合等的其它類型的粘合劑。粘合層103可以以半液體或凝膠的形式放置到第一載體襯底101上，其在壓力下容易變形。
例如，聚合物層105放置在粘合層103上方并且用于當一旦附接第一半導體器件201和第二半導體器件301時向第一半導體器件201和第二半導體器件301提供保護。在實施例中，聚合物層105可以是諸如聚苯并惡唑(pbo，諸如材料hd8820)的正性材料，但是也可以利用諸如聚酰亞胺或聚酰亞胺衍生物的任何適合的材料。可以使用例如旋涂工藝將聚合物層105放置成具有介于約0.5μm和約10μm之間(諸如5μm)的厚度，但是可以利用任何合適的方法和厚度。
第一晶種層107形成在聚合物層105上方。在實施例中，第一晶種層107為導體材料的薄層，其幫助在隨后的處理步驟期間形成較厚的層。第一晶種層107可以包括約
圖1也示出在第一晶種層107上方的光刻膠109的放置和圖案化。在實施例中，可以使用例如旋涂技術在第一晶種層107上將光刻膠109放置成介于約50μm和約250μm之間(諸如約120μm)的高度。一旦放置在合適的位置，然后可以通過將光刻膠109暴露于圖案化的能量源(例如，圖案化的光源)以引發化學反應，從而誘導暴露于圖案化的光源的光刻膠109的那些部分中的物理變化來圖案化光刻膠109。然后將顯影劑應用于暴露的光刻膠109以利用物理變化并且取決于所期望的圖案而選擇性地去除光刻膠109的暴露的部分或光刻膠109的未暴露的部分。
在實施例中，在光刻膠109內形成的圖案是用于通孔111的圖案。在位于隨后附接的器件(諸如第一半導體器件201和第二半導體器件301)的不同側上的這樣的布置中形成通孔111。然而，可以利用通孔111的圖案的任何合適的布置，諸如定位為使得第一半導體器件201和第二半導體器件301被放置在通孔111的相對兩側上。
在實施例中，在光刻膠109內形成通孔111。在實施例中，通孔111包括諸如銅、鎢、其他導電金屬等的一種或多種導電材料，并且可以通過例如電鍍、化學鍍等形成。在實施例中，使用電鍍工藝，其中，第一晶種層107和光刻膠109被淹沒或浸沒在電鍍液中。第一晶種層107表面電連接至外部dc電源的負極側，從而使得第一晶種層107在電鍍工藝中用作陰極。諸如銅陽極的固體導電陽極也浸沒在溶液中并且附接至電源的正極側。來自陽極的原子溶解在溶液中，例如第一晶種層107的陰極從溶液中獲取溶解的原子，從而對光刻膠109的開口內的第一晶種層107的暴露導電區域進行鍍工藝。
一旦已經使用光刻膠109和第一晶種層107形成通孔111，則可以使用合適的去除工藝(在圖1中沒有示出，但在下面的圖3中可見)去除光刻膠109。在實施例中，可以使用等離子灰化工藝以去除光刻膠109，由此，可以增加光刻膠109的溫度直到光刻膠109經歷熱分解并且可以被去除。然而，可以可選地利用諸如濕剝離的任何其他合適的工藝。光刻膠109的去除可以暴露下面的第一晶種層107部分。
一旦暴露，可以實施第一晶種層107的暴露部分的去除(在圖1中沒有示出，但在下面的圖3中可見)。在實施例中，可以通過例如濕或干蝕刻工藝去除第一晶種層107的暴露部分(例如，未被通孔111覆蓋的那些部分)。例如，在干蝕刻工藝中，使用通孔111作為掩模，可以將反應劑直接導向第一晶種層107。在另外的實施例中，蝕刻劑可以噴涂或以其它方式放置為與第一晶種層107接觸以去除第一晶種層107的暴露部分。在已經蝕刻掉第一晶種層107的暴露部分之后，在通孔111之間暴露部分聚合物層105。
圖2示出將附接至通孔111內的聚合物層105的第一半導體器件201(在圖2中未示出，但是結合圖3在下文中示出和描述)。在實施例中，第一半導體器件201包括第一襯底203、第一有源器件(未單獨示出)、第一金屬化層205、第一接觸焊盤207、第一鈍化層211和第一外部連接件209。第一襯底203可以包括摻雜或未摻雜的塊狀硅、或絕緣體上硅(soi)襯底的有源層。通常，soi襯底包括諸如硅、鍺、鍺硅、soi、絕緣體上鍺硅(sgoi)或它們的組合的半導體材料層。可以使用的其它襯底包括多層襯底、梯度襯底或混合取向襯底。
第一有源器件包括諸如電容器、電阻器、電感器等各種有源器件和無源器件，其可用于產生為第一半導體器件201設計的期望結構和功能要求。可以在第一襯底203內或上使用任何合適的方法形成第一有源器件。
第一金屬化層205形成在第一襯底203和第一有源器件上方并且設計為連接各個有源器件以形成功能電路。在實施例中，第一金屬化層205由介電材料和導電材料的交替層形成并且可以通過諸如沉積、鑲嵌、雙鑲嵌等的任何適合的工藝形成。在實施例中，可能存在通過至少一個層間介電層(ild)與第一襯底203分隔開的四個金屬化層，但是第一金屬化層205的精確數目取決于第一半導體器件201的設計。
第一接觸焊盤207可以形成在第一金屬化層205上方并且與第一金屬化層205電接觸。第一接觸焊盤207可以包括鋁，但是可以可選地使用諸如銅的其他材料。第一接觸焊盤207的形成方法如下：可以使用諸如濺射的沉積工藝以形成材料層(未示出)和然后可以通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除材料層的部分以形成第一接觸焊盤207。然而，可以利用任何其它合適的工藝以形成第一接觸焊盤207。第一接觸焊盤可以形成為具有介于約0.5μm和約4μm之間的厚度，諸如約1.45μm。
可以在第一襯底203上的第一金屬層205和第一接觸焊盤207上方形成第一鈍化層211。可以由諸如聚苯并惡唑(pbo)的一種或多種合適的介電材料制成第一鈍化層211，但是可以可選地使用諸如聚酰亞胺或聚酰亞胺衍生物的任何合適的材料。可以使用例如旋涂工藝將第一鈍化層211放置為具有約5μm至約25μm之間(諸如約7μm)的厚度，但是可以可選地使用任何合適的方法和厚度。
可以形成第一外部連接件209以在第一接觸焊盤207和例如第一再分布層505(在圖2中未示出，但是結合圖5b在下文中示出和描述)之間提供用于接觸的導電區。在實施例中，第一外部連接件209可以是導電柱并且可以通過首先在第一鈍化層211上方形成具有介于約5μm至約20μm之間的厚度(諸如約10μm)的光刻膠(未示出)來形成。可以圖案化光刻膠以暴露部分第一鈍化層211，導電柱將延伸穿過第一鈍化層211。一旦圖案化，然后光刻膠可以用作掩模以去除第一鈍化層211的期望部分，從而暴露出下面的第一接觸焊盤207的將接觸第一外部連接件209的那些部分。
第一外部連接件209可以形成在第一鈍化層211和光刻膠的開口內。第一外部連接件209可以由諸如銅的導電材料形成，但是還可以使用諸如鎳、金或金屬合金、它們的組合等的其他導電材料。此外，可以使用諸如電鍍的工藝來形成第一外部連接件209，通過電鍍，電流流過第一接觸焊盤207的導電部分至期望形成的第一外部連接件209，并且第一接觸焊盤207浸沒在溶液中。溶液和電流將例如銅沉積在開口內以填充和/或過填充光刻膠和第一鈍化層211的開口，從而形成第一外部連接件209。然后，可以使用例如灰化工藝、化學機械拋光(cmp)工藝、它們的組合等去除位于第一鈍化層211的開口外側的過量的導電材料和光刻膠。
然而，本領域普通技術人員應該意識到，上述形成第一外部連接件209的工藝僅僅是一種這樣的描述，而不旨在將實施例限于這種精確的工藝。相反，所描述的工藝預期僅是說明性的，并且可以可選地利用用于形成第一外部連接件209的任何合適的工藝。所有合適的工藝旨在完全包括在本發明的范圍內。
管芯附接膜(daf)217可以放置在第一襯底203的相對側上以幫助將第一半導體器件201附接至聚合物層105。在實施例中，管芯附接膜217是環氧樹脂、酚醛樹脂、丙烯酸橡膠、二氧化硅填料或它們的組合，并且使用層壓技術來施加。然而，可以可選地利用任何其它合適的可選材料和形成方法。
圖3示出在聚合物層105上放置第一半導體器件201以及放置第二半導體器件301。在實施例中，第二半導體器件301可以包括第二襯底303、第二有源器件(未單獨示出)、第二金屬化層305、第二接觸焊盤307、第二鈍化層311和第二外部連接件309。在實施例中，第二襯底303、第二有源器件、第二金屬化層305、第二接觸焊盤307、第二鈍化層311和第二外部連接件309可以類似于第一襯底203、第一有源器件、第一金屬化層205、第一接觸焊盤207、第一鈍化層211和第一外部連接件209，雖然它們也可能不同。
在實施例中，可以使用例如拾取和放置工藝將第一半導體器件201和第二半導體器件301放置到聚合物層105上。然而，也可以利用放置第一半導體器件201和第二半導體器件301的任何其他方法。
圖4示出通孔111、第一半導體器件201和第二半導體器件301的包封。可以在模制器件(未在圖4中示出)中實施包封，模制器件可以包括頂部模制部分和可與頂部模制部分分離的底部模制部分。當頂部模制部分降低至鄰近底部模制部分時，可以形成用于第一載體襯底101、通孔111、第一半導體器件201和第二半導體器件301的模腔。
在包封工藝期間，可以將頂部模制部分放置為鄰近底部模制部分，從而將第一載體襯底101、通孔111、第一半導體器件201和第二半導體器件301封閉在模腔內。一旦封閉，頂部模制部分和底部模制部分可以形成氣密密封以控制氣體從模腔的流入和流出。一旦密封，密封劑401可以放置在模腔內。密封劑401可以是諸如聚酰亞胺、pps、peek、pes、耐熱晶體樹脂、它們的組合等的模塑料樹脂。可以在頂部模制部分和底部模制部分對準之前，將密封劑401放置于模腔內，或者可以通過注入口將密封劑401注入模腔。
一旦已經將密封劑401放置于模腔內，使得密封劑401包封第一載體襯底101、通孔111、第一半導體器件201和第二半導體器件301，則可以固化密封劑401以硬化密封劑401，從而用于最佳保護。雖然精確的固化工藝至少部分取決于選擇用于密封劑401的特定材料，在將模塑料選擇作為密封劑401的實施例中，可以通過諸如將密封劑401加熱至約100℃至約130℃之間的溫度(諸如約125℃)，并且持續約60秒至約3000秒(諸如約600秒)的工藝進行這種固化。此外，引發劑和/或催化劑可以包括在密封劑401內以更好地控制固化工藝。
然而，本領域普通技術人員應當意識到，上述固化工藝僅僅是示例性工藝并且不旨在限制當前的實施例。可以可選地使用諸如照射或甚至允許密封劑401在環境溫度下硬化的其它固化工藝。可以使用任何合適的固化工藝，并且所有這些工藝旨在完全包括在本文所討論的實施例的范圍內。
圖4也示出密封劑401的減薄以暴露通孔111、第一半導體器件201和第二半導體器件301以用于進一步處理。例如，可以使用機械研磨或化學機械拋光(cmp)工藝來實施減薄，從而利用化學蝕刻劑和研磨劑以反應和研磨掉密封劑401、第一半導體器件201和第二半導體器件301，直到已經暴露通孔111、第一外部連接件209(在圖2中示出)和第二外部連接件309(在圖3中示出)。因此，第一半導體器件201、第二半導體器件301和通孔111可以具有與密封劑401在同一平面上的平坦的表面。
然而，雖然上述的cmp工藝表現為一個示例性的實施例，但是其不旨在限制于該實施例。可以可選地使用任何其他合適的去除工藝以減薄密封劑401、第一半導體器件201和第二半導體器件301并且暴露通孔111。例如，可以利用一系列化學蝕刻。可以可選地利用該工藝和任何其他合適的工藝以減薄密封劑401、第一半導體器件201和第二半導體器件301，并且所有這些工藝旨在完全包括在實施例的范圍內。
圖5a至圖5b示出位于密封劑401以及現在暴露的第一半導體器件201、第二半導體器件和通孔111上方的再分布結構500的形成，圖5b示出圖5a中的虛線框502的近視圖。在實施例中，可以通過首先在密封劑401上方形成第一再分布鈍化層501來形成再分布結構500。第一再分布鈍化層501可以是聚苯并惡唑(pbo)。在可選實施例中，第一再分布鈍化層501可以是諸如低固化溫度聚酰亞胺的聚酰亞胺。可以使用例如旋涂工藝將第一再分布鈍化層501放置為具有約5μm至約17μm之間(諸如約7μm)的厚度，但是可以可選地使用任何合適的方法和厚度。
一旦形成第一再分布鈍化層501，可以穿過第一再分布鈍化層501形成第一再分布通孔503以電連接至第一半導體器件201、第二半導體器件301和通孔111。在實施例中，可以通過使用例如鑲嵌工藝形成第一再分布通孔503，因此，首先使用例如光刻掩模和蝕刻工藝或曝光或顯影第一再分布鈍化層501的材料(假如第一再分布鈍化層501的材料是光敏的)來圖案化第一再分布鈍化層501以形成開口。一旦圖案化，將諸如銅的導電材料填充開口并且使用例如諸如化學機械拋光的平坦化工藝去除多余的材料。然而，可利用任何合適的工藝或材料。
在形成第一再分布通孔503后，第一再分布層505形成在第一再分布通孔503上方并且與第一再分布通孔503電連接。在實施例中，可以通過首先由諸如cvd或濺射的合適的形成工藝形成鈦銅合金的晶種層(未示出)來形成第一再分布層505。然后可以形成光刻膠以覆蓋晶種層，并且然后可以圖案化光刻膠以暴露期望第一再分布層505定位的位置的晶種層的那些部分。
一旦已形成并且圖案化光刻膠，可以通過諸如鍍的沉積工藝在晶種層上形成諸如銅的導電材料。可以形成具有約1μm和約10μm之間(諸如約5μm)的厚度的導電材料。然而，雖然討論的材料和方法適用于形成導電材料，但是這些材料僅僅是示例性的。可以可選地使用諸如alcu或au的任何其它合適的材料以及諸如cvd或pvd的任何其它合適的形成工藝以形成第一再分布層505。
一旦已經形成導電材料，可以通過諸如化學剝離和/或灰化的合適的去除工藝去除光刻膠。此外，在去除光刻膠之后，可以通過例如使用導電材料作為掩模的合適的蝕刻工藝去除被光刻膠覆蓋的晶種層的那些部分。
在形成第一再分布層505之后，可以形成第二再分布鈍化層507以幫助隔離第一再分布層505。在一些實施例中，第二再分布鈍化層507可以是與第一再分布鈍化層501不同的材料。在說明性實例中，第一再分布鈍化層501可以是pbo，并且第二分布鈍化層可以是諸如低溫固化聚酰亞胺的對下面的層(例如，第一再分布層505和第一再分布鈍化層501)具有更高的附著力的介電材料。低溫固化聚酰亞胺可以是具有比用于第一再分布鈍化層501的正性pbo更低的顯影風險的負性材料。在可選實施例中，第二再分布鈍化層507是與第一再分布鈍化層501相同的材料。在本實施例中，第一和第二再分布鈍化層501、507可以由低溫固化聚酰亞胺形成。
諸如當諸如第二再分布鈍化層507的一個或多個再分布鈍化層由低溫固化聚酰亞胺形成時，用于形成并圖案化低溫固化聚酰亞胺的示例性工藝將更詳細的討論。在低溫固化聚酰亞胺用于組合物的具體實施例中，可以通過首先產生低溫固化聚酰亞胺組合物來形成低溫固化聚酰亞胺，低溫固化聚酰亞胺組合物包括置于低溫固化聚酰亞胺溶劑中的低溫固化聚酰亞胺樹脂以及光活性組分(pac)。在實施例中，低溫固化聚酰亞胺樹脂可包括由以下化學的單體組成的聚合物：
另外，雖然低溫固化聚酰亞胺樹脂可以是一個上述實施例，但是低溫固化聚酰亞胺樹脂不旨在僅限制為本文描述的具體實施例。相反，可以可選地利用任何合適的低溫固化聚酰亞胺樹脂，并且所有這樣的光敏聚酰亞胺樹脂旨在完全地包括在實施例的范圍內。
pac可以是諸如光致產酸劑、光致產堿劑，自由基產生劑等的光活性化合物，并且pac可以是正性作用或負性作用。在pac是光致產酸劑的實施例中，pac可以包括鹵代三嗪、鎓鹽、重氮鹽、芳族重氮鹽、鏻鹽、锍鹽、碘鹽、酰亞胺磺酸酯、肟磺酸鹽、砜、鄰硝基磺酸鹽、磺化酯、鹵代磺酰二甲酰亞胺、重氮砜、α-氰基羥基胺磺酸鹽、酰亞胺磺酸鹽、酮重氮砜、磺酰基重氮酯、1,2-二(芳基磺酰基)肼、硝基芐酯和均三嗪衍生物、它們的合適的組合等。
可以使用的光致產酸劑的具體實例包括α.-(三氟甲基磺酰氧基)-二環[2.2.1]庚-5-烯-2,3-二甲酰亞胺(mdt)、n-羥基萘二甲酰亞胺(ddsn)、苯偶姻甲苯磺酸酯、叔丁基苯基α-(對甲苯磺酰氧基)-乙酸甲酯和叔丁基α-(對-甲苯磺酰氧基)-乙酸甲酯、三芳基锍和二芳基碘六氟銻酸鹽、六氟砷酸鹽、三氟甲磺酸鹽、全氟碘鎓、n-樟腦磺酰氧萘、n-五氟苯基磺酰萘、諸如二芳基碘(烷基或芳基)磺酸酯和雙(二-叔丁基苯基)碘鎓樟腦磺酸鹽的離子碘鎓磺酸鹽、諸如全氟磺酸全氟烷基磺酸鹽、全氟辛烷磺酸鹽全氟烷基磺酸、三氟甲磺酸的全氟烷基磺酸、諸如三苯基锍三氟甲磺酸酯或雙-(叔丁基苯基)碘鎓三氟甲磺酸酯的芳基(例如，苯基或芐基)三氟甲磺酸酯；連苯三酚衍生物(例如，鄰苯三酚的三甲磺酸鹽)、羥基酰亞胺的三氟甲磺酸酯、α，α'雙-磺酰基-重氮甲烷、硝基取代的芐醇的磺酸酯、萘醌-4-二疊氮化物、烷基二砜等。
在pac是自由基產生劑的實施例中，pac可以包括正苯基甘氨酸，諸如二苯甲酮、n，n'-四甲基-4，4'-二氨基二苯甲酮、n，n'-四乙基-4，4'-二氨基二苯甲酮、4-甲氧基-4'-二氨基二苯甲酮、3，3'-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、p，p'-雙(二甲基氨基)苯并苯酮、p，p'-雙(二乙基氨基)苯甲酮、蒽醌、2-乙基蒽醌、萘醌和菲醌的芳族酮，諸如苯偶姻、苯偶姻甲醚、苯偶姻乙醚、苯偶姻異丙醚、苯偶姻-正丁醚、苯偶姻-苯基醚、甲基苯偶姻和乙基苯偶姻的苯偶姻、諸如芐基、芐基二苯基二硫和芐基二甲基縮酮的芐基衍生物，諸如9-苯基和1,7-雙(9-吖啶基)庚烷的吖啶衍生物，諸如2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、2,4-二乙基噻噸酮、2,4-二甲基噻噸酮和2-異丙基噻噸酮的噻噸酮，諸如1,1-二氯苯乙酮，pt-丁基氯-苯乙酮、2,2-二乙氧基苯乙酮、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、以及2,2-二氯-4-苯氧基苯乙酮的苯乙酮，諸如2-(鄰氯苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(鄰氯苯基)-4,5-二-(間甲氧基苯基)咪唑二聚物、2-(鄰氟苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(鄰甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2-(對甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物、2,4-二(對甲氧基苯基)-5-苯基咪唑二聚物、2-(2,4-二甲氧基苯基)-4,5-二苯基咪唑二聚物和2-(對-甲基苯基巰)-4,5-二苯基咪唑二聚物等的2,4,5-三芳基咪唑二聚物、它們的合適的組合等。
在pac是光致產堿劑的實施例中，pac可以包括季銨二硫代氨基甲酸酯、α氨基酮、含有諸如二苯并苯乙酮肟環己烷氨基甲酸酯的分子的肟-氨基甲酸乙酯、銨四硼酸有機鹽和n-(2-硝基芐氧羰)環胺、它們合適的組合等。然而，本領域的普通技術人員應當認識到，在此列出的化學品化合物僅僅旨在作為pac的示意性實例并且不旨在將實施例僅限制到特別描述的pac。然而，可以可選地使用任何合適的pac，并且所有這些pac旨在完全包括在本發明的范圍內。
在實施例中，低溫固化聚酰亞胺溶劑可以是有機溶劑，并且可以包括任何合適的溶劑諸如酮、醇、多元醇、醚、二醇醚、環醚、芳族烴、酯、丙酸鹽、乳酸鹽、乳酸酯、亞烷基二醇單烷基醚、烷基乳酸鹽、烷基烷氧基丙酸、環狀內酯、包含一個環的酮類化合物、碳酸亞烴酯、烷基烷氧基乙酸、烷基丙酮酸、乙二醇烷基醚乙酸酯、乙二醇、丙二醇烷基醚乙酸酯、亞烷基二醇烷基醚酯、亞烷基二醇單烷基酯等。
可使用作為低溫固化聚酰亞胺組合物的低溫固化聚酰亞胺溶劑的材料的具體實例包括丙酮、甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯、4-羥基-4-甲基-2-戊酮、四氫呋喃、甲基乙基酮、環己酮、甲基異戊基酮、2-丁酮、乙二醇、乙二醇單乙酸酯、乙二醇二甲醚、乙二醇甲乙醚、乙二醇單乙醚、甲基纖維素醋酸、乙基溶纖劑乙酸酯、二甘醇、二甘醇單乙酸酯、甘醇單甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二甲醚、二甘醇乙基甲基醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚、2-羥基丙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丙酸甲酯、2-羥基-2-甲基丙酸乙酯、乙氧基、羥基乙酸乙酯、2-羥基-2-甲基丁酸甲酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-甲氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸甲酯和乳酸乙酯、丙二醇、丙二醇單乙酸酯、丙二醇單乙醚乙酸酯、丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單丙甲基醚乙酸酯、丙二醇單丁醚乙酸酯、丙二醇甘醇單丁醚乙酸酯、丙二醇單甲醚丙酸酯、丙二醇單乙醚丙酸酯、丙二醇甲基醚乙酸酯、丙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇單甲醚乙酸酯、乙二醇單乙醚醋酸酯、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單丁醚、乙二醇單甲醚、乙二醇單乙醚、乳酸丙酯和乳酸丁酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯、3-甲氧基丙酸甲酯、3-乙氧基丙酸甲酯、和3-甲氧基丙酸乙酯、β-丙內酯、β-丁內酯、γ-丁內酯、α-甲基-γ-丁內酯、β-甲基-γ-丁內酯、γ-戊內酯、γ-己內酯、γ-辛內酯、α-羥基-γ-丁內酯、2-丁酮、3-甲基丁酮、頻哪酮、2-戊酮、3-戊酮、4-甲基-2-戊酮、2-甲基-3-戊酮、4,4-二甲基-2-戊酮、2,4-二甲基-3-戊酮、2,2,4,4-四甲基-3-戊酮、2-己酮、3-己酮、5-甲基3-己酮、2-庚酮、3-庚酮、4-庚酮、2-甲基-3-庚酮、5-甲基-3-庚酮、2,6-二甲基-4-庚酮、2-辛酮、3-辛酮、2-壬酮、3-壬酮、5-壬酮、2-癸酮、3-癸酮、4-癸酮、5-己烯-2-酮，3-戊烯-2-酮、環戊酮、2-甲基環戊酮、3-甲基環戊酮、2,2-甲基環戊酮、2,4,4-三甲基環戊烷、環己酮、3-甲基環己酮、4-甲基環己酮、4-乙基環己酮、2,2-二甲基環己酮、2,6-二甲基環己酮、2,2,6-三甲基環己酮、環庚酮、2-甲基環戊酮、3-甲基環戊酮、碳酸丙烯酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯酯和丁烯酯、乙酸-2-甲氧基乙基、乙酸-2-乙氧基乙基、乙酸基-2-(2-乙氧基乙氧基)乙基、乙酸-3-甲氧基-3-甲基丁基、乙酸-1-甲氧基-2-丙基、丙二醇、單甲醚、單乙醚、單丙醚、單苯醚、丙二醇單乙酸酯、二惡烷、乳酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮酸甲酯、丙酮酸乙酯、丙酮酸丙酯、甲氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯、正甲基吡咯烷酮(nmp)、2-甲氧基乙醚(二甘醇二甲醚)、乙二醇單甲基醚、丙二醇單甲醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯和乙氧基丙酸乙酯、甲基乙基酮、環己酮、2-庚酮、二氧化碳、環戊酮、環己酮、3-乙氧基丙酸乙酯、丙二醇甲基醚乙酸酯(pgmea)、亞甲基纖維素、醋酸丁酯、和2-乙氧基乙醇、n-甲基甲酰胺、n，n-二甲基甲酰胺、n-甲基甲酰苯胺、n-甲基乙酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮、二甲亞砜、芐基乙基醚、二乙醚、乙酰丙酮、異佛爾酮、己酸、辛酸、1-辛醇、1-壬醇、芐醇、乙酸芐酯、苯甲酸乙酯、草酸二乙酯、馬來酸二乙酯、γ-丁內酯、碳酸亞乙酯、碳酸丙烯酯、苯溶纖劑、聚酰胺酸酯等。
在一個非限制性的說明性實施例中，低溫固化聚酰亞胺組合物可以包括n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、聚酰胺酸酯、乳酸乙酯(el)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯或其組合。例如，低溫固化酰亞胺組合物可以包括45％-55％的n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、25％-35％的聚酰胺酸酯、10％-15％的乳酸乙酯(el)、和1％-5％四乙二醇二甲基丙烯酸酯。
在實施例中，低溫固化聚酰亞胺樹脂和pac以及任何所期望的添加劑或其它試劑一起添加到應用的低溫固化聚酰亞胺溶劑中。例如，低溫固化聚酰亞胺樹脂可具有在約5％和約50％之間(例如，約25％)的濃度，而pac可具有在約0.1％和約20％之間(例如約5％)的濃度。添加完畢后，混合該混合物以在整個低溫固化聚酰亞胺組合物中實現均勻的組合物，從而確保不存在由不均勻的混合或不恒定的組合物引起的缺陷。一旦混合在一起，低溫固化聚酰亞胺組合物可以在其使用之前存儲或者立即使用。
使用第二再分布鈍化層507作為實例，一旦準備好，第二再分布鈍化層507可以通過首先將低溫固化聚酰亞胺組合物施加到第一再分布層505和第一再分布鈍化層501上來形成。第二再分布鈍化層507可以施加到第一再分布層505上，使得第二再分布鈍化層507涂敷第一再分布層505的上部暴露的表面，并且可以使用諸如旋涂工藝、浸涂法、氣刀涂布法、簾式涂布法、線棒涂布法、凹版涂布法、層壓法、擠壓涂布法、它們的組合等工藝來施加。第二再分布鈍化層507可以放置成在約7μm至約35μm之間的厚度。
一旦應用，在曝光之前(下面進一步描述)，可以烘焙第二再分布鈍化層507以固化和干燥第二再分布鈍化層507。第二再分布鈍化層507的固化和干燥去除了溶劑組分，同時留下樹脂、pac和任何其它選擇的添加劑。在實施例中，可以諸如在約40℃和150℃之間(諸如150℃)的適合蒸發溶劑的溫度下實施預烘焙，但是精確的溫度取決于選擇用于第二再分布鈍化層507的材料。實施足以固化和干燥第二再分布鈍化層507的諸如在約10秒至約5分鐘之間(諸如270秒)的時間的預烘焙。
一旦固化并干燥完，可以圖案化第二再分布鈍化層507以形成開口523，其中填充有導電材料，該導電材料形成第二再分布鈍化層507并且至第一再分布層505。在實施例中，可通過放置封裝件來啟動圖案化，已經在用于曝光的光學光刻系統中在該封裝件上方形成第二再分布鈍化層507。
參照圖6，提供了光學光刻系統601。光學光刻系統601可以包括光源603、光605、聚光透鏡607、光掩模609、掩模臺611、投影透鏡613、封裝件臺619、封裝件617(示意性地呈現諸如載體襯底101、第一和第二半導體器件201和301、密封劑401等的組件，第二再分布鈍化層507形成在其上方，如圖5a和圖5b所示)和此后稱為第二再分布鈍化層507的鈍化層615。然而，系統601的其它配置和內含物或省略是可能的。
系統601也可稱為步進器或掃描儀，并且光掩模609也稱為掩模、光掩模或中間掩模。光源603包括提供具有約365nm的uv波長的光605的輻射源。例如，可以利用用于提供諸如i線(365nm)波長的uv波長的汞燈。在說明性實施例中，光學光刻系統601是用于產生具有365nm的單波長的光的i線步進器。
在實施例中，光源603將光605供應到第二再分布鈍化層507以誘導pac的反應，這進而與第二再分布鈍化層聚合物樹脂反應以化學地改變第二再分布鈍化層507的被光605入射的那些部分。入射在部分第二再分布鈍化層507上的圖案化的光誘導第二再分布鈍化層507內的pac的反應。然后，pac吸收圖案化的光的化學反應產物(例如，酸/堿/自由基)與第二再分布鈍化層聚合物樹脂反應，化學地改變通過圖案化掩模照射的那些部分中的第二再分布鈍化層507。聚光透鏡607配置為將光605引導到光掩模609。在說明性實施例中，在曝光步驟期間，只有i線波長的光由光605供應到第二再分布鈍化層507(例如，與來自ghi線波長的寬帶光對比)。
在實施例中，系統601將具有小于500mj/cm2的低能量劑量的光605入射到第二再分布鈍化層507。在一些實施例中，能量劑量大約是在60mj/cm2到185mj/cm2之間。在其它實施例中，能量劑量是在約125mj/cm2到375mj/cm2之間。可以理解，能量的量可取決于第二再分布鈍化層507的厚度和形成的通孔開口的尺寸。例如，在說明性實施例中，當第二再分布鈍化層507是7um厚并且通孔開口為7um寬時，曝光劑量可以是125mj/cm2(+/-大約60mj/cm2)，而當第二再分布鈍化層507是12.5um厚并且通孔開口為10um寬時，曝光劑量可以是250mj/cm2(+/-約125mj/cm2)。
光掩模609阻擋了部分光605，并提供了光605的空間像以形成圖案化的光。光掩模609可以是二元掩模(bim)、超級二元掩模(sbim)或包括交替相移掩模(alt.psm)或衰減相移掩模(att.psm)的相移掩模(psm)。在光605實際入射到第二再分布鈍化層507之前，光掩模609位于能量源或光605和第二再分布鈍化層507之間以阻擋部分光605以形成圖案化的能量。在實施例中，光掩模609可以包括一系列的層(例如，襯底、吸收層、抗反射涂層、遮光層等)以反射、吸收或阻擋部分光605到達不期望被照射的第二再分布鈍化層507的那些部分。通過穿過光掩模609以所期望照射的形狀形成開口可以在光掩模609中形成所期望的圖案。
光掩模609設置在掩模臺611上。掩模臺611包括多個電機、輥式導軌和工作臺。掩模臺611可以通過真空在掩模臺611上固定光掩模609。掩模臺611用于在光學光刻系統601中在對準、聚焦、調平及曝光操作期間提供在x、y、z方向的光掩模609的準確位置和移動。
投影透鏡613包括用于降低由光掩模609提供的圖案化圖像的放大透鏡并且引導圖案化的光到第二再分布鈍化層507，第二再分布鈍化層507沉積在被襯底臺619固定的襯底617上。在說明性實施例中，投影透鏡613具有在約0.1和約0.18之間(諸如0.16)的低數值的孔徑(與在0.4至0.9的范圍內的高數值孔徑相比)。
襯底臺619在光學光刻系統601中在對準、聚焦、調平及曝光操作期間提供了在x、y、z方向的襯底617的準確位置和移動，使得光掩模609的圖案以重復的方式轉移到第二再分布鈍化層507上(盡管其它光刻方法是可能的)。光學光刻系統601或其部分可包括諸如真空系統和/或冷卻系統的附加物品。
再次參照圖5a和5b，在曝光第二再分布鈍化層507后，可以使用第一曝光后烘焙(peb)以在曝光期間協助由入射在pac上的能量產生的酸/堿/自由基的產生、分散和反應。這種協助有助于創建或增強在被能量入射的那些區域和未被能量入射的那些區域之間產生化學差異或不同的極性的化學反應。這些化學差異也導致被能量入射的那些區域和未被能量入射的那些區域之間的溶解度的差異。在實施例中，第二再分布鈍化層507的溫度可以增加至約70℃和約150℃之間并持續約40秒至約120秒之間(諸如約2分鐘)的一段時間。在具體實施例中，可以在140℃、150℃、130℃、110℃、90℃和70℃的溫度下實施2分鐘的顯影后烘焙。
一旦已經曝光和烘焙第二再分布鈍化層507，可以使用顯影劑顯影第二再分布鈍化層507。在第二再分布鈍化層507是低溫固化聚酰亞胺的實施例中，第一顯影劑可以是有機溶劑，或臨界液體可以用于去除未曝光于能量的第二再分布鈍化層507的那些部分，并且因此保留其最初的溶解度。可以使用的材料的具體實例包括烴溶劑、醇溶劑、醚溶劑、酯溶劑、臨界流體、它們的組合等。可以使用于負性溶劑的材料的具體實例包括環戊酮(a515)、己烷，庚烷、辛烷、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、三氯乙烯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、臨界二氧化碳、二乙醚、二丙醚、二丁醚、乙基乙烯基醚、二惡烷、環氧丙烷、四氫呋喃、溶纖劑、甲基溶纖劑，丁基溶纖劑、甲基卡必醇、二乙二醇單乙醚、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮、異佛爾酮、環己酮、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、吡啶、甲酰胺、n，n-二甲基甲酰胺等。
可以使用例如旋涂工藝將第一顯影劑施加到第二再分配鈍化層507。在此工藝中，從第二再分布鈍化層507之上將第一顯影劑施加到第二再分布鈍化層507，同時第二再分布鈍化層507是旋轉的。在實施例中，第一顯影劑可以在約10℃和約80℃之間(諸如50℃)的溫度下并且顯影可以持續約1分鐘至約60分鐘之間(諸如約30分鐘)。
然而，在此描述的旋涂方法是在曝光之后顯影第二再分布鈍化層507的一種合適的方法，它是示意性的，并不用于限制實施例。當然，可以可選地使用包括浸漬工藝、攪拌工藝、噴涂工藝、它們的組合等用于顯影的任何合適的方法。所有這些顯影工藝旨在完全包括在該實施例的范圍內。
在顯影步驟期間，出現了膜損失。然而，相比于ghi線曝光，i線曝光中減少了低溫固化聚酰亞胺的膜損失。例如，顯影膜損失從ghi線曝光的1.42微米減少至i線曝光的0.47微米。ghi線曝光是使用多波長的寬帶曝光，而i線曝光使用了在365nm的范圍內的單波長。
顯影后，可以使用顯影后烘焙工藝以在顯影工藝后聚合和穩定第二再分布鈍化層507。在實施例中，可以在約140℃的溫度下實施約2分鐘時間的曝光后烘焙工藝。
在顯影后烘焙和rdl表面處理后，可以固化第二再分布鈍化層507。在第二再分布鈍化層507包括低溫固化聚酰亞胺的實施例中，可以在小于約230℃的低溫處(諸如，在約200℃和230℃之間的溫度)實施介于約1小時和約2小時之間的一段時間的固化工藝。在具體實施例中，可以在約230℃的溫度下實施約1小時，在約220℃的溫度下實施約1小時，在約200℃的溫度下實施約2小時的固化工藝。然而，可利用任何合適的溫度和時間。
仍參照圖5a和圖5b，在已經圖案化第二再分布鈍化層507后，可以形成第二再分布層509以延伸穿過第二再分布鈍化層507內形成的開口并且與第一再分布層505電連接。在實施例中，可以使用與第一介電層505類似的材料和工藝形成第二再分布層509。例如，可以應用晶種層并且被圖案化的光刻膠覆蓋，可以將諸如銅的導電材料施加到晶種層上，可以去除圖案化的光刻膠，并且可以使用導電材料作為掩模蝕刻晶種層。然而，可利用任何合適的材料或制造工藝。
在形成第二再分布層509后，在第二再分布層509上方應用第三再分布鈍化層511以幫助隔離和保護第二再分布層509。在實施例中，可以使用與第二再分布鈍化層507類似的材料和類似的方式形成第三再分布鈍化層511。例如，第三再分布鈍化層511可以由已經應用和圖案化的低溫固化聚酰亞胺形成，這將在下面描述。然而，可利用任何合適的材料或制造工藝。
在已經圖案化第三再分布鈍化層511后，可以形成第三再分布層513以延伸穿過第三再分布鈍化層511內形成的開口并且與第二再分布層509電連接。在實施例中，可以使用與第一再分布層505類似的材料和工藝形成第三再分布層513。例如，可以應用晶種層并且被圖案化的光刻膠覆蓋，可以將諸如銅的導電材料施加到晶種層上，可以去除圖案化的光刻膠，并且可以使用導電材料作為掩模蝕刻晶種層。然而，可使用任何合適的材料或制造工藝。
在形成第三再分布層513后，在第三再分布層513上方形成第四再分布鈍化層515以幫助隔離和保護第三再分布層513。在實施例中，可以使用與第二再分布鈍化層507類似的材料和類似的方式形成第四再分布鈍化層515。例如，第四再分布鈍化層515可以由已經應用和圖案化的低溫固化聚酰亞胺形成，這將在下面描述。然而，可利用任何合適的材料或制造工藝。
由低溫固化聚酰亞胺形成的其它再分布鈍化層可以如上文所描述的第二再分布鈍化層507進行同樣的處理。
參照圖7a至圖7d，根據一些實施例，呈現部分再分布結構并且有助于說明實施例的益處。圖7a是如本文描述的形成的再分布結構的截面圖。圖7a示出用于再分布結構的平坦化程度(dop)。圖7b示出圖7a的特寫圖，其示出由下面的再分布層引起的再分布鈍化層的表面中的缺陷。dop由下面的等式決定，其中t是再分布層的厚度并且ts是由下面的再分布層引起的再分布鈍化層中的凸塊或缺陷的高度。
dop＝(1–ts/t)x100％.
當使用i線曝光而不是ghi線曝光由低溫固化聚酰亞胺形成的再分配鈍化層時提高了dop。例如，實驗數據顯示dop從48.6％提高到71.4％。換言之，在i線曝光后，低溫固化聚酰亞胺的表面顯著變平。
影響dop的一個因素可以在圖7c和圖7d中詳細的觀察到。本領域的技術人員可以理解，在之前所述的顯影階段期間，削弱了例如低溫固化聚酰亞胺的薄膜的交聯，并且交聯的削弱可以在固化工藝期間影響膜性能。已經確定，暴露于單波長i線的低溫固化聚酰亞胺具有比暴露于寬帶ghi線的低溫固化聚酰亞胺更強的交聯。其結果是，當低溫固化聚酰亞胺暴露于i線時，限定通孔開口的膜的頂角更圓。如圖7d所示，在一些實施例中，圓形的頂角在約0.3π至0.5π弧度(rad)(50度-90度)的范圍內。通過非限制性實例的方法，更圓的通孔角可以減小集成扇出(info)封裝件中的低溫固化聚酰亞胺的介電應力。
如上所述，圖案化工藝影響了限定通孔開口的鈍化層的頂角的圓化。然而，圖案化工藝在鈍化層的頂面中的通孔開口旁邊進一步產生壓痕。來自通孔開口的壓痕的量或角度也影響dop。壓痕的角度越大，鈍化層的頂面越寬，由于ts值的增加而導致dop的減小。在說明性實施例中，暴露于i線的低溫固化聚酰亞胺的壓痕具有約2度到8度的角度，而暴露于ghi線的低溫固化聚酰亞胺的壓痕具有約10度至15度的角度。
首先參照圖7c，可以看出通孔的側壁的角度。對于低溫固化聚酰亞胺，i線曝光產生比ghi線陡峭的通孔輪廓，其可以顯著擴大再分布線(rdl)路由窗口。通過舉例的方式，對于i線的通孔輪廓是75度-85度，而對于ghi線的通孔輪廓僅是55度-65度。
圖8a示出根據一些實施例的相對于顯影時間的通孔的平均目標厚度(thk)的圖形表示，在其中形成通孔的鈍化層是低溫固化聚酰亞胺。圖8a比較了暴露于ghi線和i線的低溫固化聚酰亞胺的通孔的thk和顯影時間。在1.8倍的最小顯影時間(mdt)處的暴露于i線的鈍化層的thk顯示出了0.47微米的損失。相比較而言，在1.8倍的mdt處的暴露于ghi線的鈍化層的thk是1.42微米。
圖8b示出根據一些實施例的相對于顯影時間的由低溫固化聚酰亞胺形成的鈍化層的膜損失的圖形表示，在其中形成通孔的鈍化層是低溫固化聚酰亞胺。圖8b比較了暴露于ghi線和i線的低溫固化聚酰亞胺的膜損失的量和顯影時間。在1.8倍的最小顯影時間(mdt)處的暴露于i線的鈍化層的膜損失顯示出0.47微米的損失。相比較而言，在1.8倍的mdt處的暴露于ghi線的鈍化層的膜損失是1.42微米。
圖9a-圖9b示出根據一些實施例的比較在圖案化工藝的各個步驟期間暴露于ghi線與i線波長的鈍化層的平均目標厚度(thk)的實驗數據。
對于低溫固化聚酰亞胺，i線曝光比ghi線曝光的分辨率更好。例如，曝光通孔高寬比限制從1.1提高到1.3。對于低溫固化聚酰亞胺，相對于ghi線曝光，i線曝光中的膜損失和收縮率減小。例如，顯影膜損失從1.42微米減小到0.47微米并且顯影后烘焙(pdb)收縮率從92.7％提高到95.2％。因此，aeithk增加了0.9微米(7.75微米-6.85微米)。同樣，最終的aei通孔高寬比限制從0.62(6.85微米/11.02微米)提高到0.8(7.75微米/9.64微米)。例如，使用ghi線曝光的最大通孔臨界尺寸(cd)的高寬比(thk/cd)是0.6，其中thk是6.85微米并且cd是11.02微米。與之相比，使用i線曝光的最大通孔臨界尺寸(cd)的高寬比(thk/cd)是0.8，其中thk是7.75微米并且cd是9.64微米。
對于低溫固化聚酰亞胺，使用i線曝光允許具有高寬比ar＝1：1、小通孔開口(例如，小于15微米)和高厚度(例如，大于7微米)的高分辨率的通孔開口。通過舉例的方式，暴露于ghi線的具有10微米的底部cd的低溫固化聚酰亞胺具有5微米的thk、55度-65度的通孔角度和12.66微米至約17.66微米的頂部cd。與此相比，暴露于i線的具有10微米的底部cd的低溫固化聚酰亞胺具有7微米的thk、75度-85度的通孔角度和11.22微米至約13.74微米的頂部cd。
參照圖10，呈現的圖示出根據一些實施例的比較在圖案化期間蝕刻檢驗后(aei)和顯影檢驗后(adi)暴露于ghi線波長與i線波長的用于鈍化層的臨界尺寸與掩模臨界尺寸的實驗數據。本領域的技術人員應當理解，需要ghi線與i線的能量應用不同以獲得對比的結果。它表明，當暴露于ghi線時，低溫固化聚酰亞胺中的小通孔開口(例如，小于15微米的通孔開口)產生異常的通孔輪廓。如圖10所示，用于ghi線的adicd輪廓偏離ghi線的aeicd輪廓。與之相比，在相同的情況下，僅暴露于i線的低溫固化聚酰亞胺具有正常的通孔輪廓；例如，用于i線的adicd輪廓追蹤用于i線的aeicd輪廓。i線曝光可以解決和減輕隨著在具有大于7微米的aeithk的小的通孔開口(小于15微米)中的ghi線曝光發生的異常的低溫固化聚酰亞胺通孔輪廓問題。應當理解，異常的通孔輪廓導致通孔開口內的不連續的晶種層沉積。這可以導致填充通孔開口的導電材料內的裂紋和空隙并且可以進一步使導電材料的頂層浸入中部。
使用用于低溫固化聚酰亞胺的i線曝光的另外一個益處是相對于ghi線的dof可以擴大i線焦深。例如，對于10微米的通孔開口以及大于7微米的aeithk，用于i線的dof是16微米，而用于ghi線的dof是4微米。此外，目標aeithink可以從用于ghi線曝光的5微米增加到用于i線曝光的7微米。
也作為另外的益處，由于i線的單波長減少了光散射，相對于ghi線曝光，對低溫固化聚酰亞胺的i線曝光可以減輕發生在開口或通孔的底部處的基腳效應。結果，由于減輕的基腳效應，i線曝光可以減小掩模臨界尺寸(cd)。
再次參照圖5a至圖5b，這些圖進一步示出形成凸塊下金屬化519和第三外部連接件517，以與第三再分布層513電接觸。在實施例中，每個凸塊下金屬化519可以包括諸如鈦層、銅層和鎳層的三層導電材料。然而，本領域普通技術人員將認識到，存在適于形成凸塊下金屬化519的材料和層的許多合適的布置，諸如鉻/鉻-銅合金/銅/金的布置、鈦/鈦鎢/銅的布置或銅/鎳/金的布置。可用于凸塊下金屬化519的任何合適的材料或材料層預期全部包括在本實施例的范圍內。
在實施例中，通過在第三再分布層513上方并沿著穿過第四再分布鈍化層515的開口的內部形成各層來創建凸塊下金屬化519。使用諸如電鍍的鍍工藝可以實施各層的形成，但是可以依據所期望的材料使用諸如濺射、蒸發或pecvd工藝的其它形成工藝。可以形成具有在約0.7μm和約10μm之間(諸如約5μm)的厚度的凸塊下金屬化519。
在實施例中，第三外部連接件517可以放置在凸塊下金屬化519上并且可以是包括諸如焊料的共晶材料的球柵陣列(bga)，但是可以可選地使用任何合適的材料。在第三外部連接件517是焊球的實施例中，可以使用球落方法(諸如直接球落工藝)來形成第三外部連接件517。可選地，可以通過首先通過諸如蒸發、電鍍、印刷、焊料轉移的任何合適的方法形成錫層，和然后實施回流以將材料成形為期望的凸塊形狀來形成焊球。一旦已經形成第三外部連接件517，可以實施測試以確保該結構適合于進一步處理。
現在參照圖11，示出在從第一載體襯底101脫黏后的第一個半導體器件201和第二半導體器件301。應當注意，然而，在脫黏之前，第三外部連接件517并且因此，包括第一半導體器件201和第二半導體器件301的結構可以附接至環結構(未在圖11中單獨示出)。環結構可以是在脫粘工藝期間和之后旨在為該結構提供支撐和穩定性的金屬環。在實施例中，例如，使用紫外膠帶(也未在圖11中示出)將第三外部連接件517、第一半導體器件201和第二半導體器件301附接至環結構，但是可以可選地使用任何其它合適的粘合劑或附接件。
一旦第三外部連接件517并且因此，包括第一半導體器件201和第二半導體器件301的結構附接至環結構，可以使用例如熱工藝以改變粘合層103的粘合性能來將第一載體襯底101從包括第一半導體器件201和第二半導體器件301的結構脫粘。在具體實施例中，利用諸如紫外(uv)激光、二氧化碳(co2)激光或紅外(ir)激光的能量源來照射和加熱粘合層103，直到粘合層103失去至少一些粘合性能。一旦實施，第一載體襯底101和粘合層103可以物理分離并且從包括第三外部連接件517、第一半導體器件201和第二半導體器件301的結構去除。
然而，雖然環結構可以用于支撐第三外部連接件517，這樣的描述僅僅是可以使用的一種方法并且不意在限制本實施例。在另外的實施例中，例如，使用第一膠可以將第三外部連接件517附接至第二載體襯底。在實施例中，第二載體襯底類似于第一載體襯底101，但是其也可以是不同的。一旦附接，可照射粘合層103并且可以物理地去除粘合層103和第一載體襯底101。
仍參照圖11，示出聚合物層105的圖案化以暴露通孔111(以及相關的第一晶種層107)。在實施例中，例如，可以使用激光鉆孔方法圖案化聚合物層105。在這種方法中，首先在聚合物層105上方沉積諸如光熱轉換(lthc)層或水溶性保護膜層(在圖11中未單獨示出)的保護層。一旦保護，將激光直接導向聚合物層105的期望被去除的部分以暴露下面的通孔111。在激光鉆孔工藝期間，鉆孔能量可以在從0.1mj至約30mj的范圍內，以及相對于聚合物層105的法線的鉆孔角度在約0度(垂直于聚合物層105)至約85度。在實施例中，可以實施圖案化以在通孔111上方形成開口，開口具有介于約100μm和約300μm之間(諸如約200μm)的寬度。
在另一個實施例中，可以通過首先對聚合物層105施加光刻膠(在圖11中未單獨示出)并且然后將光刻膠暴露于圖案化的能量源(例如，圖案化的光源)以引發化學反應，從而引發暴露于圖案化光源的光刻膠的那些部分的物理變化來圖案化聚合物層105。然后對曝光的光刻膠施加顯影劑以利用物理變化并且依據所期望的圖案選擇性地去除光刻膠的曝光部分或光刻膠的未曝光部分，并且例如，通過干蝕刻工藝去除下面的暴露的部分聚合物層105。然而，可以利用用于圖案化聚合物層105的任何其他合適的方法。
在操作中，可以通過首先使用例如第二紫外膠帶將第一封裝件700接合至第二環結構來將第三外部連接件517從環結構601脫粘。一旦接合，可以利用紫外線輻射來照射紫外膠帶，并且一旦紫外膠帶失去其粘合性能，第三外部連接件517可以從環結構物理分離。
可以對該結構實施分割以形成第一info-pop結構。在實施例中，可以通過使用激光或鋸片(未示出)切穿通孔111之間的密封劑401和聚合物層105來實施分割，從而將一部分與另一部分分離以形成具有第二半導體器件301的第一info-pop結構。然而，本領域普通技術人員應當認識到，利用鋸片分割第一info-pop結構僅僅是一個示例性實施例，并且不旨在限制。可以可選地利用諸如利用一次或多次蝕刻以分離第一info-pop結構的用于分割第一info-pop結構的可選方法。可以可選地利用這些方法和任何其他合適的方法以分割第一info-pop結構。
圖12示出第一封裝件700的接合。在實施例中，第一封裝件700可以包括第三襯底701、第三半導體器件703、第四半導體器件705(接合至第三半導體器件703)、第三接觸焊盤707、第二密封劑709以及第四外部連接件711。在實施例中，第三襯底701可以是例如封裝襯底，封裝襯底包括內部互連件(例如，襯底通孔715)以將第三半導體器件703和第四半導體器件705連接至通孔111。
可選地，第三襯底701可以是用作中間襯底的中介板以將第三半導體器件703和第四半導體器件705連接至通孔111。在這個實施例中，第三襯底701可以是例如摻雜或未摻雜的硅襯底，或者絕緣體上硅(soi)襯底的有源層。然而，第三襯底701也可以是玻璃襯底、陶瓷襯底、聚合物襯底、或可以提供合適的保護和/或互連功能的任何其它襯底。這些和任何其它合適的材料可以用于第三襯底701。
第三半導體器件703可以是設計為諸如為邏輯管芯、中央處理單元(cpu)管芯、存儲管芯、(例如，dram管芯)、它們的組合等預期目的的半導體器件。在實施例中，第三半導體器件703包括根據期望的特定功能的諸如晶體管、電容器、電感器、電阻器、第一金屬化層(未示出)等的集成電路器件。在實施例中，第三半導體器件703被設計和制造為與第一半導體器件201一起或同時工作。
第四半導體器件705可以類似于第三半導體器件703。例如，第四半導體器件705可以是設計為用于預期目的(例如，dram管芯)并且包括集成電路器件的半導體器件以用于期望功能。在實施例中，第四半導體器件705被設計為與第一半導體器件201和/或第三半導體器件703一起或同時工作。
第四半導體器件705可以接合至第三半導體器件703。在實施例中，第四半導體器件705與第三半導體器件703僅物理接合，諸如通過使用粘合劑。在這個實施例中，第四半導體器件705和第三半導體器件703可以使用例如引線接合件電連接至第三襯底701，但是可以可選地利用任何合適的電接合。
可選地，第四半導體器件705可以物理和電接合至第三半導體器件703。在這個實施例中，第四半導體器件705可以包括與第三半導體器件703上的第五外部連接件(未在圖12中單獨示出)連接的第四外部連接件(也未在圖12中單獨示出)以將第四半導體器件705與第三半導體器件703互連。
第三接觸焊盤707可以形成在第三襯底701上以在第三半導體器件703和例如第四外部連接件711之間形成電連接。在實施例中，第三接觸焊盤707可以形成在第三襯底701內的電氣布線(諸如襯底通孔715)上方并且與電氣布線電接觸。第三接觸焊盤707可以包括鋁，但是可以可選地使用諸如銅的其他材料。第三接觸焊盤707的形成可以包括：可以使用諸如濺射的沉積工藝以形成材料(未示出)層和然后通過合適的工藝(諸如光刻掩蔽和蝕刻)去除材料層的部分以形成第三接觸焊盤707。然而，可以利用任何其他合適的工藝以形成第三接觸焊盤707。第三接觸焊盤707可以形成為具有介于約0.5μm和約4μm之間的厚度，諸如約1.45μm。
第二密封劑709可以用于包封和保護第三半導體器件703、第四半導體器件705和第三襯底701。在實施例中，第二密封劑709可以是模塑料并且可以使用模制器件(未在圖12中示出)來布置。例如，可以將第三襯底701、第三半導體器件703和第四半導體器件705放置在模制器件的腔體內，并且腔體可以氣密地密封。可以在氣密地密封腔體之前將第二密封劑709放置在腔體內或者可以通過注入口將第二密封劑注入腔體內。在實施例中，第二密封劑709可以是諸如聚酰亞胺、pps、peek、pes、耐熱晶體樹脂、這些的組合等的模塑料樹脂。
一旦第二密封劑709放置在腔體內，從而使得第二密封劑709包封第三襯底701、第三半導體器件703和第四半導體器件705周圍的區域，則可以固化第二密封劑709以硬化第二密封劑709以用于最佳保護。雖然精確的固化工藝至少部分取決于選擇用于第二密封劑709的特定材料，在將模塑料選擇作為第二密封劑709的實施例中，可以通過諸如將第二密封劑709加熱至約100℃至約130℃之間的溫度(諸如約125℃)，并且持續約60秒至約3000秒(諸如約600秒)的工藝進行這種固化。此外，引發劑和/或催化劑可以包括在第二密封劑709內以更好地控制固化工藝。
然而，本領域普通技術人員應當意識到，上述固化工藝僅僅是示例性工藝并且不旨在限制當前的實施例。可以可選地使用諸如照射或甚至允許第二密封劑709在環境溫度下硬化的其他固化工藝。可以使用任何合適的固化工藝，并且所有這些工藝旨在完全包括在本文所討論的實施例的范圍內。
在實施例中，可以形成第四外部連接件711以提供位于第三襯底701和例如通孔111之間的外部連接。第四外部連接件711可以是諸如微凸塊或可控塌陷芯片連接(c4)凸塊的接觸凸塊并且可以包括諸如錫的材料、或者諸如銀或銅的其他合適的材料。在第四外部連接件711是錫焊料凸塊的實施例中，可以通過首先由諸如蒸發、電鍍、印刷、焊料轉移、球放置等的任何合適的方法來形成例如厚度為約100μm的錫層來形成第四外部連接件711。一旦已經在結構上形成錫層，實施回流以將材料成形為期望的凸塊形狀。
一旦已經形成第四外部連接件711，第四外部連接件711與通孔111對準并且放置在通孔111上方，并且實施接合。例如，在第四外部連接件711是焊料凸塊的實施例中，接合工藝可以包括回流工藝，從而第四外部連接件711的溫度升高至第四外部連接件711將液化并且流動的點，從而當第四外部連接件711重新固化時，將第一封裝件700接合至通孔111。
在實施例中,制造半導體器件的方法包括在介電層上方設置圖案化掩模的步驟。介電層包括低溫固化聚酰亞胺。該方法進一步包括穿過圖案化掩模將介電層的第一表面暴露于i線步進器內的i線波長，以及顯影介電層以形成開口的步驟。
在上述方法中，其中，所述低溫固化聚酰亞胺是負性材料。
在上述方法中，其中，所述低溫固化聚酰亞胺包括n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、聚酰胺酸酯和乳酸乙酯(el)。
在上述方法中，其中，所述低溫固化聚酰亞胺包括n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、聚酰胺酸酯和乳酸乙酯(el)，所述低溫固化聚酰亞胺還包括四乙二醇二甲基丙烯酸酯。
在上述方法中，其中，暴露所述介電層的第一表面在所述介電層的頂面形成介于2度至8度之間的角。
在上述方法中，還包括所述介電層形成為8微米的厚度。
在上述方法中，其中，使用具有在0.1至0.18的范圍內的數值孔徑的步進器暴露所述介電層的第一表面。
在上述方法中，其中，將所述介電層的第一表面暴露于在150mj/cm2至500mj/cm2處的所述i線波長。
在上述方法中，其中，所述開口形成為具有7微米的平均目標厚度。
在上述方法中，其中，形成的所述開口的側壁的角度為85度。
在另外的實施例中，制造半導體器件的方法包括在晶種層上方形成介電層、在介電層上方設置圖案化掩模的步驟，其中介電層包括低溫固化聚酰亞胺。該方法進一步包括將介電層的第一表面暴露于i線步進器的光，顯影介電層以形成延伸到晶種層的頂面的開口以及在開口中形成接觸通孔的步驟。
在上述方法中，其中，所述低溫固化聚酰亞胺包括n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、聚酰胺酸酯和乳酸乙酯(el)。
在上述方法中，其中，當暴露所述介電層的第一表面時，所述i線步進器使用在0.1至0.18范圍內的數值孔徑。
在上述方法中，其中，將所述介電層的第一表面暴露于在150mj/cm2至250mj/cm2處的i線波長。
在上述方法中，其中，所述開口具有7微米的平均目標厚度。
也在另外的實施例中，半導體器件包括第一再分布層和位于第一再分布層上方的第一再分布鈍化層。在一再分布鈍化層包括頂面和與具有在其中形成的壓痕的頂面相對的底面。壓痕的角度在約2度和約8度之間。第一再分布鈍化層還包括暴露部分第一再分布層的開口。開口的頂角是圓形的并且在約0.3π至0.5π弧度的范圍內。
在上述半導體器件中，其中，所述開口具有側壁，并且其中，所述側壁具有大于75度的角度。
在上述半導體器件中，其中，所述開口的寬度小于或等于15微米。
在上述半導體器件中，其中，所述開口具有7微米的平均目標厚度。
在上述半導體器件中，其中，所述第一再分布鈍化層是包括n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、聚酰胺酸酯和乳酸乙酯(el)的低溫固化聚酰亞胺。
上面概述了若干實施例的特征，使得本領域技術人員可以更好地理解本發明的各方面。本領域技術人員應該理解，他們可以容易地使用本發明作為基礎來設計或修改用于實施與在此所介紹實施例相同的目的和/或實現相同優勢的其他工藝和結構。本領域技術人員也應該意識到，這種等同構造并不背離本發明的精神和范圍，并且在不背離本發明的精神和范圍的情況下，在此他們可以做出多種變化、替換以及改變。
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