专利名称：改善冠状缺陷的线路结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种线路结构及其制作方法，且特别是涉及一种改善冠状缺陷的线路结构及其制作方法。
背景技术：
铜导线随着线宽越来越窄，使得光刻及蚀刻的制作工艺的困难度增加，因而容易发生对位失准或过渡蚀刻的现象，造成芯片的产能下降及线路出现冠状缺陷(crown-like defect)的问题。出现冠状缺陷的原因之一是裸露的铜导线与线路表面的镀金层同时接触到蚀刻液时，由于铜与金的氧化电位不同，而使铜导线产生伽凡尼反应((Galvanic reaction) 0也就是说，不同氧化电位的金属同时在蚀刻液中，会因电位差而产生电化学反应。氧化电位高的金属(例如铜)形成阳极，而氧化电位低的金属(例如金)形成阴极。氧化电位高的铜金属在电化学反应中，会形成铜离子而溶解在蚀刻液中，因此铜导线的底部快速地被腐蚀而出现冠状缺陷。此外，蚀刻液中的铜离子得到电子之后还原而沉积在氧化电位低的金属上，造成镀金层的颜色变深。上述的线路蚀刻制作工艺有待进一步解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善冠状缺陷的线路结构及其制作方法，用以避免发生伽凡尼反应及抗氧化层变色的情形。为达上述目的，根据本发明的一方面，提出一种改善冠状缺陷的线路结构，包括一基材、一电镀籽晶层、一铜层、一阻障层以及一抗氧化层。电镀籽晶层形成于基材上。铜层形成于电镀籽晶层上，铜层及部分电镀籽晶层经蚀刻而形成一线路层。阻障层至少覆盖铜层的一顶部，阻障层的氧化电位大于铜层的氧化电位。抗氧化层全面性覆盖阻障层以及线路层所显露的表面上。根据本发明的另一方面，提出一种改善冠状缺陷的线路制作方法，包括下列步骤 提供一基材，基材上形成有一电镀籽晶层以及一图案化光致抗蚀剂层，图案化光致抗蚀剂层具有一开口。形成一铜层于开口中，铜层的底部覆盖于电镀籽晶层上。形成一阻障层于铜层上，阻障层至少覆盖铜层的一顶部，其中阻障层的氧化电位大于铜层的氧化电位。移除图案化光致抗蚀剂层，以进行一蚀刻制作工艺，其中裸露的铜层及部分电镀籽晶层经蚀刻而形成一线路层。进行一浸渍制作工艺，以全面性形成一抗氧化层于阻障层以及线路层所显露的表面上。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图1为本发明一实施例的改善冠状缺陷的线路结构的剖面示意图；图2为本发明一实施例的改善冠状缺陷的线路制作方法的流程图3为本发明一实施例的改善冠状缺陷的线路结构的剖面示意图；图4A 图4E为本发明一实施例的改善冠状缺陷的线路制作方法的流程图。主要元件符号说明100:线路结构110 基材112 图案化光致抗蚀剂层112a:开口120:电镀籽晶层122:底金属层130:铜层131 顶部132 线路层140:阻障层141 上表面150 抗氧化层160:防焊层170 焊料凸块A:区域
具体实施例方式请参考图1及图2，其中图1绘示依照一实施例的改善冠状缺陷的线路结构的剖面示意图，图2绘示依照一实施例的改善冠状缺陷的线路制作方法的流程图。上述的线路结构100包括一基材110、一电镀籽晶层120、一铜层130、一阻障层140以及一抗氧化层150。 铜层130形成于电镀籽晶层120上。铜层130及部分电镀籽晶层120经蚀刻而形成一线路层132。阻障层140至少覆盖铜层130的一顶部131。阻障层140的氧化电位大于该铜层 130的氧化电位。抗氧化层150全面性覆盖阻障层140以及线路层132所显露的表面上。请参考图1及图2，上述的线路制作方法包括步骤SllO S160，其中步骤SllO为电镀，用以形成预定厚度的铜层130于电镀籽晶层120上以及形成阻障层140于铜层130 的顶部131上。步骤S120为去光致抗蚀剂(PR striping)，用以去除覆盖于电镀籽晶层 120上的图案化光致抗蚀剂层。步骤S130为蚀刻(etching)，例如是湿式蚀刻，用以蚀刻铜层130及部分电镀籽晶层120，以形成一具有预定线宽的线路层132。步骤S140为浸渍 (immersion)，用以将抗氧化层150全面性覆盖阻障层140以及线路层132所显露的表面上。此外，请参考图2及图3，其中图3绘示依照一实施例的改善冠状缺陷的线路结构的剖面示意图。在步骤S150中，还可形成一防焊层160 (solder mask layer)于基材110 上，防焊层160至少覆盖形成有抗氧化层150的线路层132及阻障层140的侧壁。另外，在步骤S160中，还可形成一焊料凸块170于形成有抗氧化层150的阻障层140的一上表面 141。焊料凸块170的材质例如是锡铅凸块或锡、银、铜等金属所组成的无铅凸块。在一实施例中，阻障层140的材质例如为镍或氧化电位大于铜的金属，电镀籽晶层120的材质例如为铜。在步骤S130的蚀刻制作工艺中，当裸露的电镀籽晶层120、铜层 130接触到蚀刻液，裸露的电镀籽晶层120及铜层130因蚀刻液的电化学反应，形成铜离子而溶解在蚀刻液中，以形成线路层132。蚀刻液可使用氯化铜与盐酸的溶液、氯化铁溶液、硫酸与过氧化氢的溶液、过硫酸铵溶液等化学蚀刻液。此外，由于阻障层140对于铜蚀刻液不会产生电化学反应，因此铜层130的顶部131受到阻障层140的保护。另外，由于阻障层 140的氧化电位大于铜的氧化电位，阻障层140形成氧化反应的阳极，而铜层130形成还原反应的阴极，使得铜层130不容易发生伽凡尼反应而被腐蚀，因此可抑止铜层130的底部快速地被腐蚀而出现冠状缺陷的情形。请参考图2及图4A 图4E，其中图4A 图4E绘示依照一实施例的改善冠状缺陷的线路制作方法的流程图。根据图2的制作工艺顺序，线路制作方法包括下列步骤(1)在图4A中，提供一基材110，基材110上形成有一电镀籽晶层120以及一图案化光致抗蚀剂层112，图案化光致抗蚀剂层112具有一开口 11 ; (2)在图4B中，形成一铜层130于开口 11 中，铜层130的底部覆盖于电镀籽晶层120上，且形成一阻障层140于铜层130上，阻障层140至少覆盖铜层130的一顶部131，其中阻障层140的氧化电位大于铜层130的氧化电位；C3)在图4C中，移除图案化光致抗蚀剂层112，以进行一蚀刻制作工艺，其中铜层130及部分电镀籽晶层120经蚀刻而形成一线路层132 ； (4)在图4D中，进行一浸渍(immersion) 制作工艺，以全面性形成一抗氧化层150于阻障层140以及线路层132所显露的表面上。请参考图4A，基材110110例如为硅、砷化镓等半导体材料或其他电路板，其内布设有适当的电路，可做为集成电路芯片、发光二极管芯片、光感测芯片或印刷电路板的基材 110。接着，形成一电镀籽晶层120于基材110上。电镀籽晶层120的材质例如为铜，其以溅镀或无电电镀的方式形成在基材110上。接着，形成一图案化光致抗蚀剂层112于电镀籽晶层120上。图案化光致抗蚀剂层112例如先以旋涂、压膜或印刷的方式形成在电镀籽晶层120上，再以曝光、显影等图案化制作工艺去除部分光致抗蚀剂，以形成一预定尺寸的开口 11加。接着，请参考图4B，形成一铜层130于开口 112a中。铜层130例如以硫酸铜电镀液中的铜离子经过还原反应而沉积在开口 11 中的电镀籽晶层120上，以形成一线路图案。接着，形成一阻障层140于铜层130上，阻障层140例如以电镀或无电电镀的方式形成在铜层130的顶部131。在一实施例中，阻障层140例如为镍，可降低铜导线表面氧化，并可与铜导线形成铜镍合金层，以改善铜导线的电致迁移(migration)的影响。接着，请参考图4C，移除图案化光致抗蚀剂层112，以进行一蚀刻制作工艺。如上所述，当裸露的电镀籽晶层120、铜层130与阻障层140同时接触到蚀刻液时，裸露的电镀籽晶层120及铜层130因蚀刻液的电化学反应，形成铜离子而溶解在蚀刻液中。电镀籽晶层 120被蚀刻而形成宽度与铜层130的宽度几乎一致的底金属层122，其与上方的铜层130共同形成具有一预定线宽的线路层132。此外，进行蚀刻制作工艺时，由于阻障层140的氧化电位大于铜的氧化电位，阻障层140形成氧化反应的阳极，而铜层130形成还原反应的阴极，使得铜层130不容易发生伽凡尼反应而被腐蚀，因此可抑止铜层130的底部快速地被腐蚀而出现冠状缺陷的情形。接着，请参考图4D，进行一浸渍制作工艺，以形成一抗氧化层150。抗氧化层150的材质例如是金，其通过电敷液中金属离子产生静电吸附或离子交换，并吸收还原剂所提供的电子，而全面性地分布在阻障层140以及线路层132所显露的表面上。在一实施例中，由于无电镀的浸渍沉积所产生的抗氧化层150具有自催化特性，不论欲镀表面的几何形状为何，其镀膜的厚度可近乎一致，且可镀到阻障层140暴露的下表面及向内凹陷的线路层132 的侧表面。因此，抗氧化层150可避免阻障层140的下表面及线路层132的侧表面产生氧化或钝化，如图1所示的区域A。此外，由于抗氧化层150(镀金层)在蚀刻制作工艺之后形成的，因此在蚀刻裸露的电镀籽晶层120及铜层130时，不会发生现有氧化电位高于金的铜金属因伽凡尼反应溶解在蚀刻液中，导致铜导线的底部被腐蚀而出现冠状缺陷。另外，现有蚀刻液中的铜离子得到电子之后还原而沉积在镀金层上，造成镀金层的颜色变深的情形也不会发生。接着，请参考图4E，基材110上还可形成一防焊层160。防焊层160至少覆盖形成有抗氧化的线路层132及阻障层140的侧壁。另外，一焊料凸块170还可形成于形成有抗氧化层150的阻障层140的一上表面。焊料凸块170的材质例如是锡铅凸块或锡、银、铜等金属所组成的无铅凸块。本发明上述实施例所揭露的改善冠状缺陷的线路结构及其制作方法，是利用阻障层的氧化电位大于铜层的氧化电位的特性，避免铜层发生伽凡尼反应而被腐蚀，因此可抑止铜层的底部快速地被腐蚀而出现冠状缺陷的情形。此外，抗氧化层是在蚀刻制作工艺之后形成的，因此不会发生抗氧化层变色的问题，以提高线路抗氧化变色的能力。综上所述，虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明。 本发明所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种改善冠状缺陷的线路制作方法，包括提供一基材，该基材上形成有一电镀籽晶层以及一图案化光致抗蚀剂层，该图案化光致抗蚀剂层具有一开口；形成一铜层于该开口中，该铜层的底部覆盖于该电镀籽晶层上； 形成一阻障层于该铜层上，该阻障层至少覆盖该铜层的一顶部，其中该阻障层的氧化电位大于该铜层的氧化电位；移除该图案化光致抗蚀剂层，以进行一蚀刻制作工艺，其中裸露的该铜层及部分该电镀籽晶层经蚀刻而形成一线路层；以及进行一浸渍制作工艺，以全面性形成一抗氧化层于该阻障层以及该线路层所显露的表面上。
2.如权利要求1所述的线路制作方法，还包括形成一防焊层于该基材上，该防焊层至少覆盖于形成有该抗氧化的该线路层及该阻障层的侧壁。
3.如权利要求1所述的线路制作方法，还包括形成一焊料凸块于覆盖有该抗氧化层的该阻障层的一上表面。
4.如权利要求1所述的线路制作方法，其中该焊料凸块的材质选自由锡、银、铜、金或其组合所组成的群组。
5.如权利要求1所述的线路制作方法，其中该阻障层的材质为镍。
6.如权利要求1所述的线路制作方法，其中该抗氧化层的材质为金。
7.一种改善冠状缺陷的线路结构，包括 基材；电镀籽晶层，形成于该基材上；铜层，形成于该电镀籽晶层上，该铜层及部分该电镀籽晶层经蚀刻而形成一线路层； 阻障层，至少覆盖该铜层的一顶部，该阻障层的氧化电位大于该铜层的氧化电位；以及抗氧化层，全面性覆盖该阻障层以及该线路层所显露的表面上。
8.如权利要求7所述的线路结构，还包括一防焊层，形成于该基材上，该防焊层至少覆盖形成有该抗氧化的该线路层及该阻障层的侧壁。
9.如权利要求7所述的线路结构，还包括一焊料凸块，形成于覆盖有该抗氧化层的该阻障层的一上表面。
10.如权利要求9所述的线路结构，其中该焊料凸块的材质选自由锡、银、铜、金或其组合所组成的群组。
11.如权利要求7所述的线路结构，其中该阻障层的材质为镍。
12.如权利要求7所述的线路结构，其中该抗氧化层的材质为金。
全文摘要
本发明公开一种改善冠状缺陷的线路结构及其制作方法。此方法包括下列步骤提供一基材，基材上形成有一电镀籽晶层以及一图案化光致抗蚀剂层，图案化光致抗蚀剂层具有一开口。形成一铜层于开口中，铜层的底部覆盖于电镀籽晶层上。形成一阻障层于铜层上，阻障层至少覆盖铜层的一顶部，其中阻障层的氧化电位大于铜层的氧化电位。移除图案化光致抗蚀剂层，以进行一蚀刻制作工艺，其中裸露的铜层及部分电镀籽晶层经蚀刻而形成一线路层。进行一浸渍制作工艺，以全面性形成一抗氧化层于阻障层以及线路层所显露的表面上。
文档编号H01L21/768GK102569171SQ20111036995
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者张义民, 林义闵, 林柏伸 申请人:精材科技股份有限公司