专利名称：一种增强BCB和Au之间粘附性的方法
技术领域：
本发明涉及一种增强BCB和Au之间粘附性的方法，特别涉及一种在圆片级射频封装中增强BCB和Au之间粘附性的方法，属于圆片级射频封装领域。
背景技术：
圆片级封装可以节省成本，提高效率。而在射频/微波封装中，垂直互连可以减少走线路径，较小寄生参数的影响。封装方法常采用金属-介质-金属的结构，如图1所示，射频芯片匪IC 103埋置在Si衬底104中，在表面涂覆BCB介质层105，然后电镀金属层101，根据布线需要来决定金属层或介质层的厚度及层数，在金属层之间采用金属通孔 102互连。介电层材料BCB，具有很低的介电常数(2. 65)和很小的损耗角正切(0.0008)， 使其工作频率达到更高并且传输损耗较小。此外，它可以在低温下固化(固化温度范围 150°C -350°C )使器件不受损坏，同时具有很好的平整性，使其工艺流程变得简单；低的吸湿率以及稳定的化学机械热性能，增加了封装的可靠性。金属材料Au具有很好的延展性、 良好的高频特性，极佳的导电性能以及简单的制作工艺，是封装中金属层材料的良好选择。 所以，BCB和Au是理想的层间互联的材料。然而，业界对Au和BCB之间粘附性的研究却不多。采用常规工艺，其一般步骤(图 2)是1.在BCB介质层105表面溅射一层种子层金属Cr/Au 202 ；2.在种子层上旋涂光刻胶204，并对其进行光刻，将电镀窗口进行图形化；3.电镀一定厚度的Au金属层101 ；4.将电镀好的图形进行去胶及去除种子层金属Cr/Au 202，最后得到图形化的金属层101。但是，按照此种工艺制作，在后续的工艺过程中往往易出现金属和介质层之间剥离脱落，直接影响制作工艺的成品率及可靠性。为此，本发明拟提出一种改进的工艺方法， 以增强BCB和Au之间的粘附性。
发明内容
针对BCB与Au之间粘附性不佳的缺点，本发明目的在于提供一种改进的工艺方法，用来增强在圆片级射频封装中BCB与Au之间的粘附性。本发明的技术方案为，在溅射种子层前先进行BCB表面预处理，溅射Cr/Au种子层时优化种子层的厚度，在溅射后进行退火处理，在电镀后再做一次退火，控制退火处理时的升、降温的温度和时间。具体工艺步骤为1.在BCB上溅射种子层前，先进行表面预处理。在微波等离子灰化系统Telpla 300中，设置条件A或者队，流量为180-240ml/min，功率为180-240W，处理4_6min。经处理后，可以提高BCB表面活性，增强与Cr的结合程度。2.溅射的厚度
种子层Cr/Au的厚度也要严格控制，Cr的厚度大于800 A时，脱落概率会增高，一般以小于500 A为宜，即为100A-<500A，Au的厚度小于ΙΟΟΟΑ，一般为500A-<1000A;3.溅射后的退火处理的温度曲线和时间的关系溅射后，为增强种子层和BCB之间的结合程度，要进行一次退火处理，温度与时间的关系为由常温上升到180-210°C，时间为20-40min，然后降温到常温，时间也为30min，温度时间曲线如图3所示。所述的常温通常指18-25°C。4.电镀后在做一次退火处理，退火处理时退火温度曲线和时间的关系由于电镀Au层后，会有残余应力存在，所以，再进行一次退火，使应力减小，这既有利于增加粘附性，也可增强封装的可靠性。其温度曲线和步骤3溅射后的退火一样，如图 3所示，从常温上升到180-210°C然后降至常温，升温和降温过程均为20-40min。金属厚度为 2-4 μ m0综上所述，本发明的特征在于不需用添加其它粘附材料，只通过工艺参数的合理选择和优化，增强了介质层BCB和金属层Au的粘附性具有工艺简单，成本低廉优点。
图1 采用金属-介质-金属结构封装的匪IC。图2 传统在BCB上沉积Au的工艺方法。图3 退火时的温度时间曲线。图4 增强BCB和Au之间粘附性的工艺流程。
具体实施例方式下面结合参考附图4，通过对本发明的实施例描述以进一步具体阐述本发明的实质性特点和显著的进步，但本发明的范围决非仅局限于下面的实施例。实施例1.在硅片上涂BCB层，固化。2.将要溅射种子层的BCB放在微波等离子灰化系统Telpla 300中，气体为02或者 N2 流量 200ml/min，功率 200W，处理 5min。3.溅射种子层Cr/Au，厚度分别为200入、800人。，4.在可控恒温炉中退火，设置条件如图3所示，从常温上升到200°C然后降至常温，升温和降温过程均为30min。5.涂覆光刻胶5um，光刻出图形窗口。6.电镀Au —定时间，使厚度达到3um。7.去胶后，再做一次退火，设置条件与4中相同。
权利要求
1.一种在圆片级射频封装中增加BCB层和Cu层之间粘附性的方法，其特征在于包括 ①在溅射种子层前对BCB先进行表面预处理；②溅射Cr/Au种子层，控制种子层Cr和Au层厚度；③溅射后进行退火处理；④最后电镀后再进行一次退火处理；其中，①对BCB表面预处理在&或队气氛下，预处理4-6min ；②溅射种子层Cr的厚度小于500人，Au的厚度小于1000人；③溅射后和电镀胡退火时退火温度为180-210°C，从常温升温到180-210°C和从 180-2100C降温至常温时间均为20-40min。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于工艺步骤为①在硅片上涂BCB层；②在溅射种子层前对BCB进行表面预处理，表面预处理的气体为O2或N2,流量为 180-240ml/min，功率为 180-240W，处理时间为 4_6min ；③溅射种子层Cr/Au，其中Cr的厚度为100人-<500人;Au的厚度为500人-<1000入。④在可控恒温炉中退火处理，从常温上升至180-210°C，然后降至常温，升温和降温过程均为20-40min ；⑤涂覆光刻胶，光刻出图形窗口；⑥电镀Au，Au层厚度为2-4μ m ；⑦再进行一次退火处理，退火温度和升、降温时间同步骤④。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于溅射种子层前对BCB层表面预处理是在微波等离子灰化系统Telpla300中进行的。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于①溅射种子层前预处理时A或N2气流量为200ml/min，时间为5min；②溅射种子层Cr和Au的厚度分别为200人和800人；③溅射后退火处理和电镀Au层后退火时从常温上升到200°C然后降至常温，升温和降温过程均为30min。
全文摘要
本发明涉及一种在圆片级射频封装中增强介质层BCB和金属层Au之间粘附性的方法。其特征在于，不需用添加其它粘附材料，只通过工艺参数的选择及优化，增强了BCB和金属层Au的粘附性。其主要步骤为首先，对介质层BCB进行表面预处理，然后选择及控制溅射的种子层金属类型和种子层的厚度。在溅射完成后，进行退火处理，增加BCB和Au接触面的结合度，最后，在电镀后再做一次退火处理，以减小电镀后产生的应力。通过以上步骤，使BCB和Au之间的粘附性得到很大提高，适用于圆片级射频封装。本发明提供的工艺方法，工艺简单，成本低廉优点。
文档编号B81C1/00GK102424355SQ20111036381
公开日2012年4月25日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者徐高卫, 汤佳杰, 王天喜, 罗乐 申请人:中国科学院上海微系统与信息技术研究所