一种用于三维集成的大厚度光敏bcb的涂覆方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三维集成的晶圆级封装领域，特别涉及一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法。
【背景技术】
[0002]晶圆级封装工艺，不同于过去将芯片切割好再分别封装的方法，而是可以直接在圆片上进行封装和再布线，并在圆片上同时对众多芯片进行老化、测试。这不仅缩小了芯片面积，还使得单位圆片内的封装个数大大增加，同时大幅度降低了封装的成本。而硅基埋置型的晶圆级封装工艺，是晶圆级封装工艺与系统级封装工艺的结合，有批量生产，加工效率高，多种工艺兼容性好的优点。
[0003]在三维集成的晶圆级封装工艺中，不可避免的会遇到具有极度不平整表面的晶圆，在这样的晶圆表面进行厚胶的涂覆较有难度。
[0004]比较经典的情况是如下所述的硅基埋置型三维封装。
[0005]在BCB工艺之前，晶圆的结构如图1。图1中，1为埋置的芯片，2是具有深槽的硅衬底，硅衬底内的深槽是采用湿法腐蚀得到的，具有一个一定角度的倾角，一般为54.7度。3是一层导电胶或银浆，将芯片粘附在硅衬底上。4是芯片埋置后，芯片与硅衬底形成的一个沟槽。沟槽的深度一般较大，一般与芯片厚度相当，为llOum左右。
[0006]现有的BCB涂覆工艺有两种，单层BCB的涂覆工艺(如图2a至图2b)和传统二次BCB涂覆工艺(如图3a至3d)。
[0007]参考图2a至2b，描述的是单层BCB涂覆工艺。图2a所示的是单层BCB涂覆后，尚未进行曝光前烘等后续操作后的图示。单层BCB旋涂后，在深槽处会出现两种情况，第一种，如图2a的5所示，因为BCB的流速过快，沟槽中封存气体；第二种，如图2a的7，因为深槽的存在，BCB不能完全覆盖沟槽，造成凹陷。
[0008]图2b为单层BCB涂覆，进行光刻、BCB固化处理之后的图示。BCB中封存的气体最终在固化时，受热变大，在BCB表面形成了凸起9，严重影响了 BCB的平整性。而图2a的7所示的凹陷因为固化后，BCB的收缩，凹陷更加厉害。不利于BCB工艺后续布线的操作。图3a至图3d描述了一种已有的改进后的BCB涂覆工艺。先涂覆一层BCB，如图3a ;后进行光刻固化等步骤，如图3b ;再涂覆第二层BCB进行光刻固化等步骤，如图3c。此种方法可以很好地解决凹陷的问题，可以看到凹陷处的变化，但是如果第一层的BCB中有气泡问题，再第二次BCB的涂覆过程中，气泡问题还是会存在，并影响后续金属布线等工艺。并且，因为需要两次涂覆并光刻，则增大了第二次光刻时对准的难度。并且因为光刻显影得到的BCB的通孔为锥形的，二次涂覆会存在如图3d的情况。图3d中，23，12分别为两次涂覆中采用同一个掩膜板光刻出的通孔。两个通孔无法顺畅的链接起来。所以第二次掩膜板的图形大小需根据BCB的厚度进行调整，这将增大了版图设计时间成本。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题是提供一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，该方法有效解决了传统二次涂覆中两层BCB的通孔会出现无法顺畅衔接的技术问题。
[0010]本发明的一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，包括:
[0011]在晶圆上，先旋涂一层光敏BCB，然后放在真空环境中静置；对第一层BCB进行曝光前热烘、曝光和固化；在第一层上旋涂第二层光敏BCB，并进行光刻、显影和固化；干法刻蚀去除部分BCB，刻蚀厚度为第一层BCB的厚度，即可。
[0012]所述晶圆为硅衬底，或者沉积二氧化硅或氮化硅的硅衬底，或者电镀金属的二氧化硅或氮化硅。
[0013]所述静置时间为1小时以上，静置温度为室温。
[0014]旋涂一层光敏BCB后无需光刻制作关键图形。曝光前热烘后，直接曝光，无需掩膜板，也无需显影。
[0015]本发明同样可以使用薄型BCB。本发明的方法中曝光前热烘、曝光、固化、光刻、显影等均采用现有的标准工艺。本发明极其适用于在不平整的晶圆表面，特别是晶圆具有深沟槽的情况。
[0016]有益效果
[0017](1)本发明第一层BCB因无需显影，所以在第一层BCB涂覆之后，晶圆可以拿到黄光区之外，而不必担心对显影效果的影响。这样对于黄光区没有设置真空烘箱或者回流炉的净化间，可以将晶圆从黄光区拿出进行下一步的真空静置的操作；
[0018](2)本发明可以有效减少BCB在沟槽处的凹陷，有利于后续金属布线等操作，封装的性能得到有效提尚;
[0019](3)BCB中光刻产生的通孔具有上大下小的特点，在传统二次涂覆中，两层BCB的通孔会出现无法顺畅衔接的情况，而本发明则有效的避免了这种情况的发生。
【附图说明】
[0020]图1为硅基埋置芯片后大厚度BCB涂覆前的晶圆的结构示意图；
[0021]图2a_b是一种传统的大厚度BCB的涂覆方法以及涂覆效果的示意图；
[0022]图3a_d是已有的改进后的大厚度BCB的涂覆方法以及效果示意图；
[0023]图4a_d是本发明的一种大厚度BCB涂覆方法以及效果示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]实施例1
[0026]参考图4a，首先提供具有110 μ m左右深槽的硅基板，深槽是采用化学湿法腐蚀的具有54.7的倾角的腐蚀坑，深槽内是埋置的100 μm左右厚的芯片。旋涂上一层15 μπι的光敏BCB。因为深槽的大深度，和BCB的粘稠性，深槽内容易封存有气体。
[0027]参考图4b，接下来，将硅基板移至回流炉中，设置成真空环境，回流炉温度为室温，这样静置一小时以上，让气体彻底的溢出来。并且利用BCB的流动性，获得较为平坦的BCB层。再将BCB进行曝光，固化，使得第一层BCB完整的保存下来。
[0028]参考图4c，在第一层BCB的基础上，涂覆第二层BCB，进而光刻，显影，固化。因为第一层BCB涂覆后，沟槽处的深度已经由原有的110 μ m减小到20 μ m左右，再涂覆第二层BCB后，得到的BCB表面平整度相对较高，并且气泡问题也能得到有效解决。其中，第二层BCB的厚度，应稍大于实验所需的BCB的介质层的厚度。
[0029]参考图4d，最后刻蚀BCB，使得通孔可以打通，刻蚀厚度为第一层BCB的厚度。这样就得到了理想的BCB介质层。
[0030]显然本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型，而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，包括: 在晶圆上，先旋涂一层光敏BCB，然后放在真空环境中静置；对第一层BCB进行曝光前热烘、曝光和固化；在第一层上旋涂第二层光敏BCB，并进行光刻、显影和固化；干法刻蚀去除部分BCB，刻蚀厚度为第一层BCB的厚度，即可。2.根据权利要求1所述的一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，其特征在于:所述晶圆为硅衬底，或者沉积二氧化硅或氮化硅的硅衬底，或者电镀金属的二氧化硅或氮化娃。3.根据权利要求1所述的一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，其特征在于:所述静置时间为1小时以上，静置温度为室温。4.根据权利要求1所述的一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，其特征在于:旋涂一层光敏BCB后无需光刻制作关键图形。
【专利摘要】本发明涉及一种用于三维集成的大厚度光敏BCB的涂覆方法，包括：在晶圆上，先旋涂一层光敏BCB，然后放在真空环境中静置；对第一层BCB进行曝光前热烘、曝光和固化；在第一层上旋涂第二层光敏BCB，并进行光刻、显影和固化；干法刻蚀去除部分BCB，刻蚀厚度为第一层BCB的厚度，即可。本发明有效解决了传统二次涂覆中两层BCB的通孔会出现无法顺畅衔接的技术问题。
【IPC分类】H01L21/56
【公开号】CN105244291
【申请号】CN201510552671
【发明人】孙浩, 陈雯芳, 佟瑞, 张祁莲, 丁惠凤, 钱蓉, 孙晓玮
【申请人】中国科学院上海微系统与信息技术研究所
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年9月1日