基板上薄膜通孔互连制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微电子封装领域，特别涉及的是基于LTCC(低温共烧陶瓷)基板的高密度薄膜通孔互连制作方法。
【背景技术】
[0002]随着电子系统朝着高频、高速、多功能、小型化方向不断发展，特别是半导体芯片的高集成化与密集的输入输出口数的迅速发展，承载芯片的基板如果做不到高密度互连，将会成为系统整体性能提高的瓶颈。在基板上进行薄膜多层布线，具有互连密度高、信号传输延迟小、集成度高等优点，可显著提高系统的整体性能，并在大型高速计算机系统、数字通信系统中得到广泛应用。但是由于其高密度布线特点，薄膜通孔互连数目量大，例如一块40mmX 40mm基板通孔数可达到1600个以上，其互连可靠性将严重影响信号互连传输性能，进而影响系统性能，因而迫切需要提高通孔互连可靠性。
[0003]目前，针对基板上薄膜通孔互连工艺制造方法主要有两种。
[0004]方法一:基板的界面处理，基板表面形成导带图形，通过聚酰亚胺膜上刻蚀通孔图形，然后蒸发导体层，在形成布线导体层的同时也完成了薄膜通孔互连。该方法工艺简单，但是存在通孔接触电阻大，尤其在基板上通孔处表面粗糙度较大，易存在显影残留而导致通孔出现断路现象。
[0005]方法二:基板的界面处理，基板表面形成导带图形，电镀Cu通孔柱，旋涂的聚酰亚胺经固化后，减薄抛光露出Cu通孔柱，然后蒸发导体层，在形成布线导体层的同时也完成了薄膜通孔互连。例如，中国专利局公开的发明专利申请号CN200910251523.2的一种在LTCC基板上实现薄膜多层布线的方法和CN201210303440.5的一种基于LTCC基板薄膜多层布线制作方法中，均采用了电镀Cu通孔柱互连的方法，并对Cu通孔柱进行了防氧化保护措施，但其布线工艺复杂，且聚酰亚胺介质层和电镀Cu通孔柱会因减薄抛光处理不当，造成介质膜层表面受损和Cu通孔柱表面缺陷和氧化，影响薄膜通孔互连可靠性。此外，上述两个公开的专利文献中都采用了聚酰亚胺作为介质膜层，吸水性较大，可靠性不佳，并且在高密度薄膜通孔互连数目量大的情况下，对薄膜通孔互连通断均无法进行直观在线检测，难以保证层间通孔互连可靠性。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的目的是提供基板上薄膜通孔互连制作方法，克服了现有薄膜通孔互连技术中的工艺复杂、接触电阻大、可靠性低、无法实现在线通孔通断检测等问题。
[0007]为解决上述问题，本发明提出一种基板上薄膜通孔互连制作方法，包括以下步骤:
[0008](al)提供一带有多个通孔柱的基板，对基板上表面进行研磨抛光，并对抛光面进行清洗，清洗之后将其干燥处理，清洗并干燥后的基板进行热处理，热处理后对其进行第二次清洗；
[0009](a2)在干净的基板上表面上依次溅射TiW和Cu形成复合粘附层；
[0010](a3)在基板的复合粘附层之上进行第一次光刻，在基板通孔柱位置处形成薄膜导带光刻图形；
[0011](a4)在基板的薄膜导带光刻图形上依次电镀Cu、N1、Au形成复合金属层，并在复合金属层表面电镀一 Cu层；
[0012](a5)去除光刻胶；
[0013](a6)在基板的Cu层之上对应通孔柱位置处进行第二次光刻，形成覆盖基板通孔柱位置处的薄膜通孔光刻图形；
[0014](a7)采用湿法腐蚀工艺，将基板上裸露表面的Cu层和复合粘附层去除；
[0015](a8)去除光刻胶；
[0016](a9)在去胶后的基板上表面旋涂苯丙环丁烯、显影处理，光刻形成BCB介质层的介质膜通孔图形；
[0017](alO)在形成介质膜通孔图形的基板上利用超声显影方法，去除介质膜通孔图形上对应通孔柱处的显影残留，形成基板上无显影残留的薄膜通孔；
[0018](all)对去除显影残留后的基板进行湿法腐蚀，去除对应薄膜通孔处裸露的Cu层，在线监控基板直至全部薄膜通孔内裸露出复合金属层；
[0019](al2)对去除Cu层后的基板固化BCB介质层；
[0020](al3)重复(a2)至(al2)步骤，完成基板的薄膜通孔互连。
[0021]根据本发明的一个实施例，步骤(al)包括:
[0022]alll:提供一带有通孔柱的基板，对基板上表面进行研磨抛光，使其上表面粗糙度低于0.1 μ m ；
[0023]all2:对基板抛光面进行清洗，依次采用丙酮超声清洗，酒精超声清洗，去离子水超声清洗；
[0024]all3:清洗之后将基板用酒精脱水，用氮气和/或惰性气体将其吹干；
[0025]all4:将清洗并干燥后的基板放入400°C真空烘箱中在氮气和/或惰性气体气氛下对基板进行热处理；
[0026]all5:使用等离子体对热处理后的基板进行第二次清洗。
[0027]根据本发明的一个实施例，所述第一次光刻和/或第二次光刻使用的光刻胶为负性光刻胶。
[0028]根据本发明的一个实施例，在步骤(a4)中，复合金属层的Cu膜厚度范围为3?5 μ m、Ni膜的厚度范围为0.5?I μ m、Au膜的厚度范围为0.5?I μ m，复合金属层表面的Cu层厚度范围为0.5?I μ m。
[0029]根据本发明的一个实施例，步骤a(7)的湿法腐蚀工艺，和/或，步骤a(ll)的湿法腐蚀工艺，Cu腐蚀液各组份的体积比为HCl = H2O2 = H2O = 1:3:20，腐蚀时间为2?10s，Tiff腐蚀液为H2O2，腐蚀时间为5?15min。
[0030]根据本发明的一个实施例，在步骤(a9)中，依次进行旋涂增粘剂、增粘剂烘烤、旋涂苯丙环丁烯、前烘、接触式曝光、显影前烘、浸没式显影的工艺，光刻形成BCB介质层的介质膜通孔图形，其中，苯丙环丁烯膜厚为4?7 μ m，浸没式显影温度为35?40°C，浸没式显影时间为2?4min。
[0031]根据本发明的一个实施例，步骤(alO)进一步包括:
[0032]alOl:在形成BCB介质膜通孔图形的基板上进行超声显影，其中，超声频率为120kHz?170kHz，超声显影时间为I?5min ；
[0033]al02:将超声显影之后的基板置于常温定影液下定影，定影时间为I?2min ；
[0034]al03:将定影后的基板漂洗20s，去除介质膜通孔图形上对应通孔柱处的显影残留，形成基板上无显影残留的薄膜通孔；
[0035]al04:基板清洗后使用氮气和/或惰性气体吹干；
[0036]al05:将基板置于80°C?100°C烘箱中烘Imin左右。
[0037]根据本发明的一个实施例，在步骤(al2)中，对去除Cu层后的基板固化包括:
[0038]将基板BCB进行软固化，缓慢升温到210°C左右并维持40min，之后自然降到室温;
[0039]将软固化后的将基板的BCB进行硬固化，缓慢升温到250°C左右并维持60min，之后自然降到室温。
[0040]为了解决上述问题，本发明还提供了一种基板上薄膜通孔互连制作方法，包括以下步骤:
[0041](bl)提供一带有多个通孔柱的基板，对基板上表面进行研磨抛光，并对抛光面进行清洗，清洗之后将其干燥处理，清洗并干燥后的基板进行热处理，热处理后对其进行第二次清洗；
[0042](b2)在干净的基板上表面上依次溅射TiW和Cu形成复合粘附层；
[0043](b3)在基板的复合粘附层之上进行第一次光刻，在基板通孔柱位置处形成薄膜导带光刻图形；
[0044](b4)在基板的薄膜导带光刻图形上依次电镀Cu、N1、Au形成复合金属层；
[0045](b5)去除光刻胶；
[0046](b6)在基板的复合金属层之上对应通孔柱位置处进行第二次光刻，形成覆盖基板通孔柱位置处的薄膜通孔光刻图形；
[0047](b7)采用湿法腐蚀工艺，将基板上裸露表面的复合粘附层去除；
[0048](b8)去除光刻胶；
[0049](b9)在去胶后的基板上表面旋涂苯丙环丁烯、显影处理，光刻形成BCB介质层的介质膜通孔图形；
[0050](blO)在形成介质膜通孔图形的基板上进行超声显影，去除介质膜通孔图形上对应通孔柱的显影残留，形成基板上无显影残留的薄膜通孔，裸露出复合金属层；
[0051](bll)对去除显影残留后的基板固化BCB介质层；
[0052](bl2)重复(b2)至(bll)步骤，完成基板的薄膜通孔互连。
[0053]优选的，所述的基板为LTCC基板。
[0054]采用上述技术方案后，本发明相比现有技术具有以下有益效果:
[0055]采用BCB(苯丙环丁烯)形成介质膜，并利用超声显影去除显影残留，通过湿法腐蚀将薄膜通孔内的Cu层后，便可以较为完全得裸露出薄膜通孔内的金属柱，相比【背景技术】中的采用聚酰亚胺介质层和电镀Cu通孔柱而言，无需对通孔柱部分减薄抛光，工艺简单，且薄膜通孔互连可靠性高，实现了基板通孔与薄膜布线界面、以及多层布线之间的通孔可靠互连，可解决基板上通孔互连质量差显影困难的问题，显著提高布线密度；并且，利用湿法刻蚀薄膜通孔对应的Cu层，观察Cu层的去除过程直至薄膜通孔内的复合金属层裸露出来为止，可快速实现高密度通孔可靠互连的过程控制与检测，布线质量可靠，适用于各种基板上的薄膜多层布线的制作。
【附图说明】
[0056]图1为本发明一个实施例的基板上薄膜通孔互连制作方法的流程示意图；
[0057]图2a?2π!为图1方法