半導體封裝金屬互連結構的制作工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是，包括以下步驟：（1）在基板上制作粘附層、種子層和光刻膠，在光刻膠上制作RDL層電鍍窗口；（2）在RDL層電鍍窗口電鍍金屬銅；（3）去除光刻膠；（4）刻蝕掉粘附層和種子層；（5）對金屬銅進行刻蝕，使金屬銅的高度一致。所述金屬銅進行刻蝕工藝時采用倒置基板的刻蝕方式，讓刻蝕液先接觸最高的金屬銅的凸起部分，進行逐次刻蝕，達到所需的金屬銅的高度，使金屬銅高度一致。本發明解決了金屬層高度不一的問題，且工藝與現有工藝有較好的兼容性，實施起來方便易行。
【專利說明】
半導體封裝金屬互連結構的制作工藝
技術領域
[0001]本發明涉及一種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，尤其是一種再布線層和凸點的電鍍制作工藝。
【背景技術】
[0002]由于在半導體封裝金屬互連結構的電鍍制作工藝中，具體如金屬銅再布線層(RDL)電鍍制作工藝和凸點(Bump)電鍍制作工藝，待鍍材料上(制作或未制作金屬線路的晶圓、基板或玻璃)所需電鍍區域的密度或開口形狀大小不一，導致電鍍金屬后的芯片或晶圓內金屬高度的均勻性較差，特別是在待鍍區域密度和開口尺寸都小的區域，其電鍍后銅的高度越高，整體均勻性越差，且需電鍍銅的高度越高，這種差別也越嚴重。這種電鍍層的高度不均一的現象為后續步驟的金屬互連相關工藝帶來較大挑戰;RDL層高度不均一會造成諸如金屬層高低不平，應力較大，翹曲嚴重等可靠性問題，特別是當RDL層制作層數較多時，這種問題越嚴重；凸點的金屬層高度不均一會造成金屬連接斷路等嚴重可靠性問題。
[0003]在半導體封裝金屬互連工藝中的銅RDL層電鍍制作工藝中，傳統RDL制作工藝流程如圖1-1?圖1-5所示:(I)如圖1-1、圖1-2所示，在基板104a上制作粘附層103a、種子層102a和光刻膠101a，光刻膠1la經涂膠、曝光和顯影形成RDL層電鍍窗口 100a; (2)如圖1-3所示，在RDL層電鍍窗口 10a電鍍金屬銅105a; (3)如圖1-4所示，去除光刻膠1la; (4)如圖1-5所示，刻蝕掉粘附層103a和種子層102a。由于在A、B待鍍區域的RDL層電鍍窗口 10a的開口密度不一樣，導致電鍍過程中，銅的金屬高度不一，在B待鍍區域會鍍的更高些，導致最終電鍍后整個區域的RDL層高度不一，均勻性變差，特別是當B待鍍區域單個RDL尺寸相比A處更小時，這種現象更為嚴重。
[0004]在半導體封裝金屬互連工藝中的凸點電鍍制作工藝中，傳統凸點制作工藝流程如圖2-1?圖2-5所示:(I)如圖2-1、圖2-2所示，在基板104b上制作粘附層103b、種子層102b和光刻膠101b，光刻膠1lb經涂膠、曝光和顯影形成凸點電鍍窗口 100b; (2)如圖2-3所示，在凸點電鍍窗口 10b電鍍金屬銅105b; (3)如圖2-4所示，在金屬銅105b上電鍍金屬鎳106b;
[4]如圖2-5所示，在金屬鎳106b上電鍍金屬錫銀107b。由于在A、B待鍍區域開口密度不一樣，導致電鍍過程中，銅的金屬高度不一，在B待鍍區域會鍍的更高些，而后續的電鍍金屬鎳和金屬錫銀會加重此現象，導致最終凸點高度不一，均勻性變差，特別是當B待鍍區域單個凸點尺寸相比A待鍍區域更小時，這種現象更為嚴重。
[0005]現有技術中，針對上述現象改善的方法是從電鍍工藝本身，如調節電流密度，添加劑配比等方法來一定程度改善這種現象。然而這種現象治根不治本，改善效果不明顯。當制作RDL層數較多時，由于疊加效應，造成失效可能性和風險也越大，且這種現象也尚未引起足夠重視。當凸點尺寸更大，電鍍高度更高時(>100μπι)，此類方法尚不能較好解決。
【發明內容】
[0006]本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。
[0007]鑒于上述和/或現有半導體封裝金屬互連工藝中RDL層和凸點電鍍制作工藝中存在的金屬層高度不一的問題，提出了本發明。
[0008]本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，解決金屬層高度不一的問題，且工藝與現有工藝有較好的兼容性，實施起來方便易行。
[0009]按照本發明提供的技術方案，所述半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是，包括以下步驟:
(1)在基板上制作粘附層、種子層和光刻膠，在光刻膠上制作RDL層電鍍窗口；
(2)在RDL層電鍍窗口電鍍金屬銅；
(3)去除光刻膠；
(4)刻蝕掉粘附層和種子層；
(5)對金屬銅進行刻蝕，使金屬銅的高度一致。
[0010]在一個【具體實施方式】中，所述步驟(4)刻蝕掉種子層和粘附層，再對金屬銅進行刻蝕后進行。
[0011]在一個【具體實施方式】中，所述金屬銅進行刻蝕工藝時采用倒置基板的刻蝕方式，讓刻蝕液先接觸最高的金屬銅的凸起部分，進行逐次刻蝕，達到所需的金屬銅的高度，使金屬銅高度一致。
[0012]在一個【具體實施方式】中，所述種子層為銅種子層，粘附層為鈦層。
[0013]所述半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是，包括以下步驟:
(1)在基板上制作粘附層、種子層和光刻膠，在光刻膠上制作凸點電鍍窗口；
(2)在凸點電鍍窗口電鍍金屬銅；
(3)去除光刻膠；
(4)對金屬銅進行刻蝕，使金屬銅的高度一致；
(5)再在金屬銅上制作金屬鎳和金屬錫銀。
[0014]在一個【具體實施方式】中，所述步驟(5)具體采用以下步驟:在基板表面涂覆光刻膠，光刻膠覆蓋種子層和電鍍金屬銅;在光刻膠制作窗口露出金屬銅的上表面;在金屬銅上表面電鍍金屬鎳;在金屬鎳上電鍍金屬錫銀。
[0015]本發明所述半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，能夠解決金屬層高度不一的問題，且工藝與現有工藝有較好的兼容性，實施起來方便易行。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。其中:
圖1-1?圖1-5為現有技術中銅RDL層電鍍制作工藝示意圖，其中:
圖1 -1為制作得到RDL層電鍍窗口的示意圖。
[0017]圖1-2為圖1_1的俯視圖。
[0018]圖1-3為電鍍金屬銅后的不意圖。
[0019]圖1-4為去除光刻膠的示意圖。
[0020]圖1-5為刻蝕掉種子層和粘附層的示意圖。
[0021]圖2-1?圖2-5為現有技術中凸點電鍍制作工藝示意圖，其中:
圖2-1為制作得到凸點電鍍窗口的示意圖。
[0022]圖2-2為圖2-1的俯視圖。
[0023]圖2-3為電鍍金屬銅后的示意圖。
[0024]圖2-4為電鍍金屬鎳后的示意圖。
[0025]圖2-5為電鍍金屬錫銀的示意圖。
[0026]圖3-1?圖3-5為本發明實施例1中RDL層電鍍制作工藝示意圖，其中:
圖3-1為制作得到RDL層電鍍窗口的示意圖。
[0027]圖3-2為電鍍金屬銅后的示意圖。
[0028]圖3-3為去除光刻膠的示意圖。
[0029]圖3-4為刻蝕掉種子層和粘附層的示意圖。
[0030]圖3-5為刻蝕金屬銅使金屬銅高度一致的示意圖。
[0031]圖4-1?圖4-8為本發明實施例3中凸點電鍍制作工藝示意圖，其中:
圖4-1為制作得到凸點電鍍窗口的示意圖。
[0032]圖4-2為電鍍金屬銅后的示意圖。
[0033]圖4-3為去除光刻膠的示意圖。
[0034]圖4-4為刻蝕金屬銅使金屬銅高度一致的示意圖。
[0035]圖4-5為涂覆光刻膠的示意圖。
[0036]圖4-6為光刻露出金屬銅上表面的不意圖。
[0037]圖4-7為電鍍金屬鎳后的示意圖。
[0038]圖4-8為電鍍金屬錫銀的示意圖。
【具體實施方式】
[0039]為了使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合具體附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步的說明。
[0040]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施例，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0041]其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實施制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0042]實施例1:一種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，本實施例為RDL層的制作工藝，包括以下步驟:
(I)如圖3-1所示，在基板104-1上制作粘附層103-1、種子層102-1和光刻膠101-1，光刻膠101-1經涂膠、曝光和顯影形成RDL層電鍍窗口 100-1;所述粘附層103-1、種子層102-1和光刻膠101-1的制作方法以及RDL層電鍍窗口 100-1的制作方法均采用現有常規工藝；
(2)如圖3-2所示，在RDL層電鍍窗口100-1電鍍金屬銅105-1;
(3)如圖3-3所示，去除光刻膠101-1;
(4)如圖3-4所示，刻蝕掉種子層102-1和粘附層103-1;
(5)如圖3-5所示，對金屬銅105-1進行刻蝕，使金屬銅105-1的高度一致;所述金屬銅105-1的刻蝕工藝可以采用現有的常規工藝，優選采用倒置基板104-1的刻蝕方式，以此讓刻蝕液先接觸最高的金屬銅105-1凸起部分，進行逐次刻蝕，達到所需的金屬銅105-1的高度。
[0043 ]實施例2: —種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，本實施例為RDL層的制作工藝，包括以下步驟:
步驟(I)?步驟(3)同實施例1;
(4)對金屬銅105-1進行刻蝕，使金屬銅105-1的高度一致；
(5)刻蝕掉種子層102-1和粘附層103-1。
[0044]實施例1和實施例2公開的RDL層制作工藝，在去除光刻膠工藝后，增加了一次金屬銅的刻蝕，去除一部分電鍍銅的高度，使得電鍍上的金屬銅在所電鍍各個區域高度趨于一致，故而電鍍后整個RDL層高度會有很好的均勻性，且制作多層RDL銅層時，亦消除了上述由于銅層高度不一帶來的失效隱患。所述刻蝕金屬銅的工藝步驟未在電鍍金屬銅完成光刻膠還存在時進行，是因為此時還有光刻膠存在，銅RDL層上方仍存在未填空隙區，此時進行刻蝕，會由于刻蝕過程中空隙區內極大可能存在氣體導致刻蝕缺陷。
[0045]實施例3:—種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，本實施例為凸點的制作工藝，包括以下步驟:
(1)如圖4-1所示，在基板104-2上制作粘附層103-2、種子層102-2和光刻膠1(Π-2，光刻膠101-2經涂膠、曝光和顯影形成凸點電鍍窗口 100-2;所述粘附層103-2、種子層102-2和光刻膠101-2的制作方法以及凸點電鍍窗口 100-2的制作方法均采用現有常規工藝；
(2)如圖4-2所示，在凸點電鍍窗口100-2電鍍金屬銅105-2;
(3)如圖4-3所示，去除光刻膠101-2;
(4)如圖4-4所示，對金屬銅105-2進行刻蝕，使金屬銅105-2的高度一致;所述金屬銅105-2的刻蝕工藝可以采用現有的常規工藝，優選采用倒置基板104-2的刻蝕方式，以此讓刻蝕液先接觸最高的金屬銅105-2凸起部分，進行逐次刻蝕，達到所需的金屬銅105-2的高度；
(5)如圖4-5所示，在基板104-2表面涂覆光刻膠101-3，光刻膠101-3覆蓋種子層102-2和金屬銅105-2;
(6)如圖4-6所示，光刻膠101-3進行涂膠、曝光和顯影露出金屬銅105-2的上表面；
(7)如圖4-7所示，在金屬銅105-2上表面電鍍金屬鎳106-2;
(8)如圖4-8所示，在金屬鎳106-2上電鍍金屬錫銀107-2。
[0046]實施例3公開的凸點制作工藝，在步驟(2)電鍍金屬銅完成后增加一步刻蝕工藝，去除一部分金屬銅的高度，使得電鍍上的金屬銅在所電鍍各個區域高度趨于一致，而后再進行電鍍金屬鎳和金屬錫銀的工藝。由于在電鍍金屬鎳和金屬錫銀之前，消除了金屬銅高度不一帶來的溶液待鍍金屬離子擴散帶來的距離偏差，且金屬銅的高度相比金屬鎳和金屬錫銀的高度高的多，在電鍍金屬鎳和金屬錫銀工藝中其由于上述現象帶來的電鍍高度差亦會有較大程度的減少，故而電鍍后整個凸點高度會有較好的均勻性。實施例3刻蝕金屬銅的工藝步驟未在電鍍金屬銅完成光刻膠還存在時進行，是因為此時還有光刻膠存在，凸點孔洞仍存在，此時進行刻蝕，會由于刻蝕過程中孔洞內可能存在氣體導致刻蝕缺陷。
[0047]應說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是，包括以下步驟: (1)在基板上制作粘附層、種子層和光刻膠，在光刻膠上制作RDL層電鍍窗口； (2)在RDL層電鍍窗口電鍍金屬銅； (3)去除光刻膠； (4)刻蝕掉粘附層和種子層； (5)對金屬銅進行刻蝕，使金屬銅的高度一致。2.如權利要求1所述的半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是:所述步驟(4)刻蝕掉種子層和粘附層，再對金屬銅進行刻蝕后進行。3.如權利要求1所述的半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是:所述金屬銅進行刻蝕工藝時采用倒置基板的刻蝕方式，讓刻蝕液先接觸最高的金屬銅的凸起部分，進行逐次刻蝕，達到所需的金屬銅的高度，使金屬銅高度一致。4.如權利要求1所述的半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是:所述種子層為銅種子層，粘附層為鈦層。5.—種半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是，包括以下步驟: (1)在基板上制作粘附層、種子層和光刻膠，在光刻膠上制作凸點電鍍窗口； (2)在凸點電鍍窗口電鍍金屬銅； (3)去除光刻膠； (4)對金屬銅進行刻蝕，使金屬銅的高度一致； (5)再在金屬銅上制作金屬鎳和金屬錫銀。6.如權利要求5所述的半導體封裝金屬互連結構的制作工藝，其特征是:所述步驟(5)具體采用以下步驟:在基板表面涂覆光刻膠，光刻膠覆蓋種子層和電鍍金屬銅;在光刻膠制作窗口露出金屬銅的上表面;在金屬銅上表面電鍍金屬鎳;在金屬鎳上電鍍金屬錫銀。
【文檔編號】H01L21/60GK105895580SQ201610514383
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月30日
【發明人】伍恒
【申請人】華進半導體封裝先導技術研發中心有限公司