一种高精度布线制作方法与流程

1.本发明涉及一种能够实现高精度线宽和线距的布线制作方法，属于半导体技术领域。


背景技术：

2.更高的带宽互连对于超越摩尔(more-than-moore)系统是至关重要的。这需要更高的输入输出(io)密度的封装再分布层(rdl)来实现更快的芯片间通信。因此，缩小rdl临界尺寸是先进封装研究的重要组成部分。
3.关于封装rdl的进一步小型化存在许多挑战。铜种子层刻蚀是传统半加成工艺(sap)中最重要的步骤之一。精确控制铜蚀刻速率对于实现细线再分布层是非常关键的。
4.图1至图5示意性地示出了根据现有技术布线制作方法的各个步骤。布线制作方法一般包括如下步骤：在载板10(例如玻璃载板)上依次布置下部金属种子层20(一般是钛金属种子层)和布线金属种子层30(例如铜)，如图1所示；在布线金属种子层30上布置光阻并形成光阻图案40，如图2所示；随后，执行诸如铜电镀之类的工艺以形成填充光阻图案40之间的空间的呈图案化状态的布线金属柱50，一般的，布线金属柱50的材质与布线金属种子层30的材质相同，常选择导电性能较佳的铜材，如图3所示；此后可去除光阻图案40，如图4所示；执行布线金属种子层30的湿法刻蚀得到布线金属柱结构60，如图5所示；此后继续执行下部金属种子层20的湿法刻蚀等布置(未图示)。
5.但是，执行布线金属种子层30的湿法刻蚀得到布线金属柱结构60的步骤中，由于布线金属柱50的材质与布线金属种子层30的材质相同，在刻蚀布线金属种子层的同时会重复刻蚀同材质的布线金属柱,造成最终得到的布线金属柱结构60细线再分布尺寸变化，出现布线金属柱结构侧壁不平整现象，如图5所示,使得最小线宽例如小于2μm，相应地，布线金属柱结构之间的间距会增大，尺寸变化后会造成布线金属柱结构偏移。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够消除或者改善布线金属柱结构的侧壁不平整现象的实现高精度线宽和线距的布线制作方法。
7.根据本发明，提供了一种高精度布线制作方法，包括：
8.第一步骤：在载板上依次布置下部金属种子层和布线金属种子层，下部金属种子层是钛金属种子层；
9.第二步骤：在布线金属种子层上布置光阻并形成光阻图案；
10.第三步骤：形成填充光阻图案之间的空间的布线金属柱；
11.第四步骤：去除光阻图案；
12.第五步骤：形成覆盖的金属保护层，金属保护层是钛金属保护层；
13.第六步骤：对金属保护层进行各向异性刻蚀，去除布线金属柱侧壁之外金属保护层；
14.第七步骤：执行布线金属种子层的湿法刻蚀得到布线金属柱结构；
15.第八步骤：执行下部金属种子层的湿法刻蚀，并同时去除剩余的金属保护层。
16.优选地，重复多次执行第一步骤至第八步骤以实现多层布线堆叠。
17.优选地，金属保护层的厚度为
18.优选地，第六步骤利用等离子刻蚀对金属保护层进行各向异性刻蚀。
19.优选地，第七步骤仅仅执行一次针对布线金属种子层的湿法刻蚀。
20.优选地，载板的形状是晶圆或晶片状或面板状。
21.优选地，载板的材料是硅、玻璃、金属板、半导体、聚合物、陶瓷中的一种。
22.优选地，布线金属种子层包含间隔开的多层。
23.优选地，布线金属种子层的材料选自铜、铝、钛。
24.优选地，布线金属种子层形成的方法选自pvd、cvd、溅射、电镀、化学镀。
25.本发明提供一种能够消除或者改善布线金属柱结构侧壁不平整不规则线宽线距现象的实现高精度线宽和线距的布线制作方法，能够提高线宽和线距的精度，改善电路的电气性能。
附图说明
26.结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
27.图1示意性地示出了根据现有技术布线制作方法在载板上依次布置下部金属种子层和布线金属种子层的结构示意图。
28.图2示意性的示出了根据现有技术布线制造方法在布线金属种子层上布置光阻并形成光阻图案的结构示意图。
29.图3示意性的示出了根据现有技术布线制造方法填充布线金属柱的结构示意图。
30.图4示意性的示出了根据现有技术布线制造方法去除光阻图案的结构示意图。
31.图5示意性的示出了根据现有技术布线制造方法执行布线金属种子层的湿法刻蚀得到布线金属柱结构的结构示意图。
32.图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的高精度布线制作方法的流程图。
33.图7至图14示意性地示出了根据本发明优选实施例的高精度布线制作方法的各个步骤的示意图。
34.需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
36.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解
到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。其中，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
37.此处可能使用诸如“介于
……
之间”，该表达表示包括两端点值，以及可能使用诸如“多个”，该表达表示两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
38.图6示意性地示出了根据本发明优选实施例的高精度布线制作方法的流程图。图7至图14示意性地示出了根据本发明优选实施例的高精度布线制作方法的各个步骤的示意图。
39.如图6至图14所示，根据本发明优选实施例的高精度布线制作方法包括：
40.第一步骤s1：在载板100上依次布置下部金属种子层200和布线金属种子层300，如图7所示；
41.一般，下部金属种子层200是钛金属种子层。
42.例如，载板100的形状可以是晶圆或晶片状、面板状和任何其他形状。载板100的材料可以是硅、玻璃、金属板、半导体、聚合物、陶瓷等。例如，载板100为玻璃载板。
43.第二步骤s2：在布线金属种子层300上布置光阻并形成光阻图案400，如图8所示；
44.第三步骤s3：形成填充光阻图案400之间的空间的呈图案状态的布线金属柱500，如图9所示；
45.例如，布线金属种子层300可以是单层或间隔开的多层。例如，布线金属种子层300的材料选自铜、铝、钛、钨等。例如，布线金属种子层300形成的方法选自pvd、cvd、溅射、电镀和化学镀。
46.第四步骤s4：去除光阻图案400，如图10所示；
47.第五步骤s5：形成覆盖的金属保护层700，如图11所示；优选地，金属保护层的厚度为
48.铜线保护层材料可以阻隔铜蚀刻药水的金属。具体地，例如，金属保护层700是钛金属保护层。
49.第六步骤s6：对金属保护层700进行各向异性刻蚀，去除布线金属柱500侧壁之外金属保护层，如图12所示；
50.优选地，第六步骤利用等离子刻蚀对金属保护层700进行各向异性刻蚀。
51.第七步骤s7：执行布线金属种子层300的湿法刻蚀得到布线金属柱结构600，如图13所示；其中，在第七步骤之后，布线金属柱结构600侧壁上的金属保护层起到了对铜侧壁的保护作用。优选地，第七步骤仅仅执行一次针对铜金属的湿法刻蚀。
52.第八步骤s8：执行下部金属种子层200的湿法刻蚀，并同时去除剩余的金属保护层700，如图14所示。
53.优选地，可以重复多次执行第一步骤至第八步骤以实现多层布线堆叠。
54.就光阻而言，保护布线金属柱结构的侧壁常见的技术能力无法达到小线宽；光阻作为保护层，根据目前的技术，光阻的厚度最薄只能涂布10μm，光阻保护层后续需要进行显影，显影最小宽度为20μm左右，对于小线宽2μm/2μm以下线宽线距不适用。而且，因为增加了光阻材料,需要增加覆盖、曝光、显影制程等,而且显影液材料费用增加。而且，光阻也存在残留问题。
55.本发明利用钛金属层来保护，可以达到小线宽高精度的需求，而且去除钛保护层，跟底部种子层的钛一同去除就好，无需增加新的工艺步骤，不需要增加成本。
56.而且，金属保护层的厚度可以仅需要保护住小线宽布线金属柱结构，还能避免铜种子层制程重复刻蚀铜,达到小线宽线距高精度需求。
57.对于半导体高密度小线宽的定义例如是:1μm-5μm。
58.本发明的方法对于超高密度和小线宽线距工艺更能体现出优势，对于hpc高速运算和高频讯号的传输，铜线的质量粗造度不规则线宽线距，线的不一致性,会影响芯粒高频讯号的互连电性损耗,本发明的方法可改善电性。
59.总之，本发明提供一种能够消除或者改善布线金属柱结构侧壁不平整和不规则线宽线距现象的实现高精度线宽和线距的布线制作方法，能够提高线宽和线距的精度，改善电路的电气性能。
60.需要说明的是，除非特别指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
61.可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种高精度布线制作方法，其特征在于包括：第一步骤：在载板上依次布置下部金属种子层和布线金属种子层，下部金属种子层是钛金属种子层；第二步骤：在布线金属种子层上布置光阻并形成光阻图案；第三步骤：形成填充光阻图案之间的空间的布线金属柱；第四步骤：去除光阻图案；第五步骤：形成覆盖的金属保护层，金属保护层是钛金属保护层；第六步骤：对金属保护层进行各向异性刻蚀，去除布线金属柱侧壁之外金属保护层；第七步骤：执行布线金属种子层的湿法刻蚀得到布线金属柱结构；第八步骤：执行下部金属种子层的湿法刻蚀，并同时去除剩余的金属保护层。2.根据权利要求1所述的高精度布线制作方法，其特征在于，重复多次执行第一步骤至第八步骤以实现多层布线堆叠。3.根据权利要求1所述的高精度布线制作方法，其特征在于，金属保护层的厚度为4.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，第六步骤利用等离子刻蚀对金属保护层进行各向异性刻蚀。5.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，第七步骤仅仅执行一次针对布线金属种子层的湿法刻蚀。6.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，载板的形状是晶圆或晶片状或面板状，而且载板的材料是硅、玻璃、金属板、半导体、聚合物、陶瓷中的一种。7.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，布线金属种子层包含间隔开的多层。8.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，布线金属种子层的材料选自铜、铝、钛。9.根据权利要求1或2所述的高精度布线制作方法，其特征在于，布线金属种子层形成的方法选自pvd、cvd、溅射、电镀、化学镀。

技术总结
本发明提供了一种高精度布线制作方法，包括：第一步骤：在载板上依次布置下部金属种子层和布线金属种子层；第二步骤：在布线金属种子层上布置光阻并形成光阻图案；第三步骤：形成填充光阻图案之间的空间的布线金属柱；第四步骤：去除光阻图案；第五步骤：形成覆盖的金属保护层；第六步骤：对金属保护层进行各向异性刻蚀，去除布线金属柱侧壁之外金属保护层；第七步骤：执行布线金属种子层的湿法刻蚀得到布线金属柱结构；第八步骤：执行下部金属种子层的湿法刻蚀，并同时去除剩余的金属保护层。本发明提供一种能够消除或者改善布线金属柱结构侧壁不平整不规则线宽线距现象的实现高精度线宽和线距的布线制作方法，改善电路的电气性能。性能。性能。


技术研发人员：陈彦亨 林正忠
受保护的技术使用者：盛合晶微半导体（江阴）有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/4