专利名称：具有镀通结构的装置及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种镀通结构，更特别有关于一种具有镀通结构的装 置及其制造方法。
背景技术：
随着半导体装置的几何外形越来越小，其主动表面上的组件尺寸亦随 之变小。例如，半导体装置的被动组件(电容)是由两层金属层与镀通孔所 构成。为了使电容体积变小，则该金属层的面积需减小，且该镀通孔需具有高深宽比。在现有具有镀通孔(via)的半导体装置的制造方法中，通常 是利用感旋光性苯环丁烯(Benzocyclobutene; BCB)作为低介电材料层。 然而，当感旋光性BCB以曝光显影制程制造小尺寸镀通孔时，该镀通孔的 尺寸会受限于感旋光性BCB为负型显影的高分子材料的特性。参考图l，其显示一种现有半导体装置IO。该半导体装置10包含一硅 基材12、若干条金属线路16及一感旋光性BCB的低介电材料层30。该硅基 材12设有若干个接垫15，用以电性连接至主动表面的集成电路(IC)(图未 示)。该金属线路16配置于该硅基材12上，并电性连接至该接垫15。该感 旋光性BCB的介电材料层30是通过一曝光显影制程而被图案化，用以定义 贯穿孔20。金属材料22形成于该贯穿孔20中，以完成一镀通孔24，其位于 该金属线路16上。由于该感旋光性BCB为负型显影的高分子材料，当曝光 显影制程时该感旋光性BCB的介电材料层30所定义出的贯穿孔20，其分辨 率并不佳，孔径形状为下小上大，因此无法形成出微小尺寸的镀通孔24。 通常地，以厚度tl为5fim的感旋光性BCB，只能形成出贯穿孔20的孔径dl为 3(^m，因此该镀通孔24的深宽比(深度D1/宽度W1的比值)只能受限小于 0.167。又，以曝光显影制程制造微小镀通孔24于该感旋光性BCB的介电材 料层30中，容易将BCB残留于镀通孔24中，不易清除，如此容易造成后段 制程的制造与电性问题。美国专利公开第20040077174号，标题为"高深宽比的镀通孔的制造 方法(Method for forming a high aspect ratio via)，，， 揭示——禾中镇通 孔的制造方法。虽然该专利揭示高深宽比的镀通孔的制造方法，但是该专 利并未揭示利用正型显影的光阻层，以完成镀通孔，而且该镀通孔位于低 介电材料内，并具有一大于O. 167的高深宽比的方法。因此，便有需要提供一种能够解决前述的缺点的方法。发明内容本发明的一目的在于提供一种位于低介电材料中具有高深宽比镀通 结构的装置的制造方法。本发明的另一目的在于提供一种具有高深宽比镀通结构的装置，该镀 通结构位于低介电材料中，且该低介电材料可为非感旋光性高分子材料所 制。为达上述目的，本发明提供一种具有镀通结构的装置的制造方法包 含提供一基材；形成一种子金属层于该基材上；形成一图案化金属线路 层于该种子金属层上；形成一正型显影的光阻层于该图案化金属线路层及 该种子金属层上；图案化该光阻层，用以定义至少一贯穿孔曝露出部份该 图案化金属线路层，其中该贯穿孔具有一预定深宽比；电镀一金属材料于 该贯穿孔中，以形成一金属柱，其中该金属柱具有一顶面；移除该光阻层； 蚀刻掉部分该种子金属层，使该图案化金属线路层的线路彼此电性隔离； 以及形成一介电材料层于该基材上，并包覆该图案化金属线路层及部分该 金属柱，并裸露出该金属柱的顶面。该金属柱为镀通结构，其深宽比介于 0. 167与2之间。为达上述目的，本发明一种具有镀通结构的装置，其包括 一基材； 一种子金属层，配置于该基材上； 一金属线路层，配置于该种子金属层上；一金属柱，配置于该金属线路层上，并具有一顶面；以及一介电材料层， 用以包覆该金属线路层及部分该金属柱，并裸露出该金属柱的顶面，其中 该金属柱的深宽比介于O. 167与2之间。与现有技术相比，本发明利用正型显影的光阻层，先完成镀通结构， 然后再以低介电材料包封该镀通结构位于其内，如此使该镀通结构具有一 高深宽比。再者，低介电材料不需限定为感旋光性高分子材料所制，亦可 为非感旋光性高分子材料所制。另外，本发明利用干蚀刻步骤将多余的介 电材料自该镀通结构上移除，如此可避免后段制程的制造与电性问题。本 发明的位于低介电材料内的高深宽比镀通结构可应用于半导体装置的被 动组件(电容)或线路重布层(Redistribution Layer; RDL)。
图l为先前技术的具有镀通结构的半导体装置的剖面示意图。 图2为本发明的第一实施例的具有镀通结构结构的装置的制造方法的 流程图。图3至图9为本发明的该第一实施例的具有镀通结构结构的装置的制 造方法的剖面示意图。图10为本发明的第二实施例的具有镀通结构结构的装置的制造方法 的流程图。图11至图17为本发明的该第二实施例的具有镀通结构结构的装置的 制造方法的剖面示意图。
具体实施方式
参考图2，其显示本发明的第一实施例的具有镀通结构的装置的制造 方法。在本实施例中，该装置为一用于线路重布层(Redistribution Layer; RDL)的装置IOO。该制造方法包含下列步骤参考图3，在步骤202，提供 一基材102，诸如硅基材。在步骤204，将一种子金属层104形成于该基材 102上。在步骤208，将一图案化金属线路层106形成于该种子金属层104上。 诸如，该图案化金属线路层106可通过电镀制程或微影蚀刻制程而形成于 该种子金属层104上。参考图4，在步骤210，将一正型显影的感旋光性光阻层108形成于该 图案化金属线路层106及该种子金属层104上。参考图5，在步骤212，将该光阻层108图案化，用以定义至少一贯穿 孔IIO，其曝露出部份该图案化金属线路层，并具有一预定高深宽比。由 于该光阻层108为正型显影的高分子材料，当曝光显影制程时该光阻层108 的贯穿孔IIO，其分辨率较佳，孔径较小。举例而言，以厚度t2为10pm的 感旋光性光阻层108，可形成出贯穿孔110的孔径d2为5pm，因此该贯穿孔 110的深宽比(深度D2/宽度W2的比值)可提升为2而不会受限于0. 167。较佳 的，该贯穿孔IIO的预定深宽比可介于O. 167与2之间。参考图6，在步骤214，通过该种子金属层104作为电镀引线，将至少 一金属材料112电镀于该贯穿孔110中，以形成一金属柱114，其位于该金 属线路106上，其中该金属柱114具有一顶面116。由于该感旋光性光阻层 108所定义出的贯穿孔110的孔径较小，因此可以形成出微小尺寸的金属柱 114。参考图7，在步骤216，移除该光阻层108。在步骤218，蚀刻掉部分该 种子金属层104，用以使该图案化金属线路层106的线路彼此电性隔离。参考图8，在步骤220，通过涂布方式，将一介电材料层120形成于该 基材102上，用以将该种子金属层104、该图案化金属线路层106及该金属 柱114包覆。较佳地，控制该介电材料层120的厚度，以直接裸露出该金属 柱114的顶面116。该介电材料层120为介电系数值小于3. 5的低介电材料 (low k material)。该介电材料层120可为感旋光性高分子材料所制。该 感旋光性介电材料层可为负型显影的高分子材料所制，诸如苯环丁烯 (Benzocyclobutene; BCB)或聚亚酰胺(polyimide; PI)。该感旋光性介电 材料层亦可为正型显影的高分子材料所制。或者，该介电材料层可为非感 旋光性高分子材料所制，诸如苯环丁烯(Benzocyclobutene; BCB)或聚亚 酰胺(polyimide; PI)。在步骤222，将该介电材料层120固化。
参考图9，在步骤224，将该介电材料层120蚀刻至一预定厚度，用以 裸露出该金属柱114的顶面116，如此以完成该用于线路重布层的装置IOO, 其中该介电材料层120的蚀刻步骤是通过一氧气电浆制程而进行干蚀刻步 骤。具体的，该金属柱114为镀通结构，其具有相同于该贯穿孔110的预定 深宽比(深度D2/宽度W2的比值)，例如介于O. 167与2之间。与现有技术相比，本发明利用正型显影的光阻层，先完成镀通结构， 然后再以低介电材料包封该镀通结构位于其内，如此使该镀通结构具有一 高深宽比。再者，低介电材料不需限定为感旋光性高分子材料所制，亦可 为非感旋光性高分子材料所制。另外，本发明利用干蚀刻步骤将多余的介 电材料自该镀通结构上移除，如此可避免后段制程的制造与电性问题。参考图IO，其显示本发明的第二实施例的具有镀通结构的装置的制造 方法。在本实施例中，该装置为一半导体装置300。该制造方法包含下列 步骤参考图ll，在步骤402，提供一基材302，诸如硅基材，其设有若干 个接垫306，用以电性连接至主动表面的集成电路(IC)(图未示)。在步骤 404，将一金属层304形成于该基材302上，并电性连接至该接垫306。参考图12，在步骤410，将一正型显影的感旋光性光阻层308形成于该 金属层304上。参考图13，在步骤412，将该光阻层308图案化，用以定义至少一贯穿 孔310，其中该贯穿孔310曝露出部份该金属层304，对应于该接垫306的位 置，且具有一预定高深宽比。由于该光阻层308为正型显影的高分子材料， 当曝光显影制程时该光阻层308的贯穿孔310，其分辨率较佳，孔径较小。 举例而言，以厚度t2为10iiim的感旋光性光阻层308，可形成出贯穿孔310的 孔径d2为5pm，因此该贯穿孔310的深宽比(深度D2/宽度W2的比值)可提升 为2而不会受限于0. 167。较佳地，该贯穿孔310的预定深宽比可介于0. 167 与2之间。参考图14，在步骤414，通过该金属层304作为电镀引线，将至少一金 属材料312电镀于该贯穿孔310中，以形成一金属柱314，其位于该金属层 304上，其中该金属柱314具有一顶面316。由于该感旋光性光阻层308所定
义出的贯穿孔310的孔径较小，因此可以形成出微小尺寸的金属柱314。参考图15，在步骤416，移除该光阻层308。在步骤418，蚀刻掉部分 该金属层304，以形成一金属线路层，并使该些接垫306彼此电性隔离。参考图16，在步骤420，通过涂布方式，将一介电材料层320形成于该 基材302上，用以将该金属层304、该些接垫306及该金属柱314包覆。较佳 地，控制该介电材料层320的厚度，以直接裸露出该金属柱314的顶面316。 该介电材料层320为介电系数值小于3.5的低介电材料(low k material)。 该介电材料层320可为感旋光性高分子材料所制。该感旋光性介电材料层 可为负型显影的高分子材料所制，诸如苯环丁烯(Benzocyclobutene; BCB) 或聚亚酰胺(polyimide; PI)。该感旋光性介电材料层亦可为正型显影的 高分子材料所制。或者，该介电材料层可为非感旋光性高分子材料所制， 诸如苯环丁烯(Benzocyclobutene; BCB)或聚亚酰胺(polyimide; PI)。在 步骤422，将该介电材料层320固化。参考图17,在步骤424，将该介电材料层320蚀刻至一预定厚度，用以 裸露出该金属柱314的顶面316，如此以形成一半导体装置300，其中该介 电材料层320的蚀刻步骤是通过一氧气电浆制程而进行干蚀刻步骤。具体 地，该金属柱314为镀通结构，其具有相同于该贯穿孔310的预定深宽比(深 度D2/宽度W2的比值)，诸如介于O. 167与2之间。与现有技术相比，本发明利用正型显影的光阻层，先完成镀通结构， 然后再以低介电材料包封该镀通结构位于其内，如此使该镀通结构具有一 高深宽比。再者，低介电材料不需限定为感旋光性高分子材料所制，亦可 为非感旋光性高分子材料所制。另外，本发明利用干蚀刻步骤将多余的介 电材料自该镀通结构上移除，如此可避免后段制程的制造与电性问题。本发明的位于低介电材料内的高深宽比镀通结构结构并非只应用于 半导体装置的领域的被动组件(电容)或线路重布层，本发明亦可应用于任 何其它技术领域的被动组件或线路重布层。
权利要求
1、一种具有镀通结构的装置的制造方法，其特在于包含下列步骤提供一基材；形成一种子金属层于该基材上；形成一图案化金属线路层于该种子金属层上；形成一正型显影的光阻层于该图案化金属线路层及该种子金属层上；图案化该光阻层，用以定义至少一贯穿孔曝露出部份该图案化金属线路层，其中该贯穿孔具有一预定深宽比；电镀一金属材料于该贯穿孔中，以形成一金属柱，其中该金属柱具有一顶面；移除该光阻层；蚀刻掉部分该种子金属层，使该图案化金属线路层的线路彼此电性隔离；以及形成一介电材料层于该基材上，并包覆该图案化金属线路层及部分该金属柱，并裸露出该金属柱的该顶面。
2、 一种具有镀通结构的装置的制造方法，其特在于包含下列步骤: 提供一基材，具有若干个接垫； 形成一金属层于该基材上，并电性连接至该接垫； 形成一正型显影的光阻层于该金属层上；图案化该光阻层，用以定义至少一贯穿孔曝露出部份该金属层，其中 该贯穿孔具有一预定深宽比；电镀一金属材料于该贯穿孔中，以形成一金属柱，其中该金属柱具有 一顶面；移除该光阻层；蚀刻掉部分该金属层，以形成一金属线路层，并使该些接垫彼此电性 隔离；以及 形成一介电材料层于该基材上，并包覆该金属层及部分该金属柱，并 裸露出该金属柱的顶面。
3、 如权利要求1或2所述的制造方法，其特在于其另包含将该介电 材料层蚀刻至一预定厚度，用以裸露出该金属柱的顶面的步骤。
4、 如权利要求3所述的制造方法，其特在于该介电材料层的蚀刻步 骤是通过一氧气电浆制程而进行。
5、 如权利要求1或2所述的制造方法，其特在于该预定深宽比介于0. 167与2之间。
6、 如权利要求2所述的制造方法，其特在于该贯穿孔对应于该些接垫的位置。
7、 一种具有镀通结构的装置，其特征在于其包括一基材、 一种子 金属层、 一金属线路层、 一金属柱及一介电材料层；该种子金属层，配置 于该基材上；该金属线路层，配置于该种子金属层上；该金属柱，配置于 该金属线路层上，并具有一顶面；该介电材料层，用以包覆该金属线路层 及部分该金属柱，并裸露出该金属柱的顶面，其中该金属柱的深宽比介于 0. 167与2之间。
8、 一种具有镀通结构的装置，其特征在于其包含一基材、 一金属 线路层、 一金属柱、 一介电材料层；该基材具有若干个接垫；该金属线路 层配置于该基材上，并电性连接至该接垫；该金属柱配置于该金属线路层 上，并具有一顶面；该介电材料层，用以包覆该金属线路层及部分该金属 柱，并裸露出该金属柱的顶面，其中该金属柱的深宽比介于O. 167与2之间。
9、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于该介电材料层为非感 旋光性高分子材料层。
10、 如权利要求9所述的装置，其特征在于该高分子材料为苯环丁 烯(Benzocyclobutene; BCB)或聚亚酰胺(polyimide; PI)。
11、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于该介电材料层具有一 低介电系值，其小于3.5。
12、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于该介电材料层为感旋 光性介电材料层。
13、 如权利要求12所述的装置，其特征在于该感旋光性介电材料层 为负型显影的高分子材料所制。
14、 如权利要求13所述的装置，其特征在于该负型显影的高分子材 料为苯环丁烯(Benzocyclobutene; BCB)或聚亚酰胺(polyimide; PI)。
15、 如权利要求12所述的装置，其特征在于该感旋光性介电材料层 为正型显影的高分子材料所制。
16、 如权利要求7或8所述的装置，其特征在于该装置为一半导体装 置，且该基材为一硅基材。
全文摘要
一种具有镀通结构的装置的制造方法包含提供一基材；形成一种子金属层于该基材上；形成一图案化金属线路层于该种子金属层上；形成一正型显影的光阻层于该图案化金属线路层及该种子金属层上；图案化该光阻层，用以定义至少一贯穿孔曝露出部分该图案化金属线路层，其中该贯穿孔具有一预定深宽比；电镀一金属材料于该贯穿孔中，以形成一金属柱；移除该光阻层；蚀刻掉部分该种子金属层，使该图案化金属线路层的线路彼此电性隔离；以及形成一介电材料层于该基材上，并包覆该图案化金属线路层及部分该金属柱，并裸露出该金属柱的顶面。
文档编号H01L21/70GK101150087SQ20071016724
公开日2008年3月26日 申请日期2007年10月30日 优先权日2007年10月30日
发明者杨学安, 王维中, 郑博仁, 陈佩君 申请人:日月光半导体制造股份有限公司