一種再布線金屬層及其製作方法
2023-04-26 19:20:06 3
一種再布線金屬層及其製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種再布線金屬層及其製作方法，屬於半導體封裝【技術領域】。其包括若干層介電層和設置於介電層內的金屬層，每一所述介電層開設貫穿該介電層的線槽，所述線槽包括介電層橫向線槽和介電層縱向線槽，所述介電層橫向線槽和介電層縱向線槽呈上下分布，所述介電層橫向線槽的深度小於介電層的厚度，所述介電層橫向線槽的尺寸不小於介電層縱向線槽的尺寸，所述線槽內設置所述金屬層，每一所述金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層；上述再布線金屬層的介電層的線槽利用雷射刻蝕技術在介電層上形成。本發明採用先進工藝、減少介電層的層數、再布線金屬層結構簡潔、有利於晶片布線高密度化進一步發展。
【專利說明】一種再布線金屬層及其製作方法 【技術領域】
[0001]本發明涉及一種再布線金屬層及其製作方法，屬於半導體封裝【技術領域】。
【背景技術】
[0002]隨著無線手持設備、掌上電腦以及其他移動電子設備的增加，半導體產業飛速發 展並向各行業迅速滲透。其晶片封裝結構中的再布線金屬層是連接半導體和電子系統的一 道橋梁。
[0003]典型的再布線技術採用具有感光性能的多層聚醯亞胺膠薄膜作為各個金屬層之 間的介電層，層層疊疊的布線結構需要在光刻工藝過程中通過多次的塗膠、曝光、顯影、固 化等工藝步驟，利用聚醯亞胺膠優良的電氣絕緣性能達到晶片原有壓點的轉移，如圖1所 示，以兩層金屬布線為例，金屬層T310、T320與介電層T210、T220、T230、T240交叉疊加分 布，介電層隔離上下相鄰的金屬層。金屬層T310的金屬層橫部位於介電層T220之內、介電 層T210之上，金屬層T310的金屬層縱部貫穿介電層T210，金屬層T320的金屬層橫部位於 介電層T240之內、介電層T230之上，金屬層T320的金屬層縱部貫穿介電層T230與金屬層 T310的金屬層橫部連接。可見，傳統的再布線技術形成再布線金屬層需要層層疊疊的介 電層布線結構，需要繁瑣的工藝步驟配合；同時，頻繁地使用介電層不利於晶片布線高密度 化的進一步發展。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在於克服上述不足，提供一種採用先進工藝、減少介電層的層數、使 再布線金屬層結構簡潔、有利於再布線高密度化進一步發展的再布線金屬層及其製作方 法。
[0005]本發明是這樣實現的:
本發明一種再布線金屬層，包括若干層介電層和設置於介電層內的金屬層，所述金屬 層也有若干層，上下相鄰的所述金屬層彼此連接，所述再布線金屬層的上下表面設有與金 屬部件連接的上連接端面和下連接端面，每一所述介電層開設貫穿該介電層的線槽，所述 線槽包括介電層橫向線槽和介電層縱向線槽，所述介電層橫向線槽和介電層縱向線槽呈上 下分布，所述介電層橫向線槽的深度小於介電層的厚度，所述介電層橫向線槽的尺寸不小 於介電層縱向線槽的尺寸，所述線槽內設置所述金屬層，每一所述金屬層與設置該金屬層 的介電層形成於同一層。
[0006]進一步地，所述介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半。
[0007]進一步地，所述金屬部件為電極、金屬柱/金屬塊或焊球凸點。
[0008]進一步地，所述介電層縱向線槽設置於介電層橫向線槽的下方的介電層內。
[0009]本發明一種再布線金屬層的製作方法，包括步驟:
D製作介電層；
2)利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽的深度小於介電層的厚度；
3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層橫向線槽內，選擇性地開設介電層縱向線槽，所述介電層縱向線槽貫穿介電層的剩餘厚度；
4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金
屬層；
重複循環I)至4)中步驟N次，依次壘疊形成如權利要求1所述的再布線金屬層。
[0010]本發明一種再布線金屬層的製作方法，包括步驟:
1)製作介電層；
2)利用雷射刻蝕技術在介電層上選擇性地開設貫穿介電層的介電層縱向線槽；
3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽穿過介電層縱向線槽的上段；
4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金
屬層；
重複循環I)至4)中步驟N次，依次壘疊形成如權利要求1所述的再布線金屬層。
[0011]進一步地，所述重複循環步驟N次，N≥2。
[0012]進一步地，所述介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半。
[0013]進一步地，所述激`光刻蝕技術採用紅外光譜範圍內的雷射光束。
[0014]進一步地，所述雷射刻蝕技術在介電層上開設線槽之後還包括去除該雷射開線槽所產生的殘留物。
[0015]所述雷射刻蝕技術是利用雷射與材料的相互作用，在氣體或液體介質中發生光化學反應，可精確控制固體表面物質的選擇性消除。
[0016]本發明在多層再布線工藝中採用雷射刻蝕技術製作容納金屬層的貫穿介電層的線槽，雷射刻蝕技術的高效、高精度使製成的金屬層不僅定位準確，而且線槽的線寬線距尺寸精度高而穩定，省去了傳統光刻工藝中的曝光、顯影等繁瑣的工藝；
每一所述金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層，減少了對熱穩定性差的光刻膠的使用，減少了底片製造、應用、保存與維護等工序，消除了由於底片圖像轉移帶來的尺寸精度和誤差問題，使工序簡化，既節省了材料，又提高了單位空間內的再布線密度；
每一所述金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層，減少了介電層的層數，也使再布線金屬層結構簡單，體積縮小，有利於應用於更多半導體封裝結構中。
[0017]本發明的有益效果是:
本發明採用雷射刻蝕技術製作再布線金屬層的線寬線距，製得的金屬層定位精度高， 尺寸穩定，且使每一所述金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層，簡化了再布線金屬層結構，同時減少介電層的層數、減小了成形於其內的金屬層與形成於上層介電層線槽內的金屬層之間的距離，提高了單位空間內的再布線密度，有利於晶片布線高密度化進一步發展。
[0018]【專利附圖】
【附圖說明】:
圖1為現有再布線金屬層封裝結構的剖面示意圖；
圖2為本發明一種再布線金屬層的實施例的剖面示意圖；
圖3為本發明一種再布線金屬層的實施例的應用一的剖面示意圖；圖4為本發明一種再布線金屬層的實施例的應用二的剖面示意圖；
其中:
介電層 T210、T220、T230、T240 金屬層T310、T320 再布線金屬層100 上連接端面101 下連接端面102 介電層110 介電層橫向線槽111 介電層縱向線槽112 金屬層120 基體210 晶片電極211 晶片表面鈍化層220 晶片表面鈍化層開口 221 保護層400 保護層開口 401 焊球501。
【具體實施方式】
[0019]參見圖2和圖3，本發明一種再布線金屬層，包括若干層介電層和設置於介電層內 的金屬層，一般地，介電層的厚度約為20um至40um。所述金屬層也有若干層，上下相鄰的 所述金屬層彼此連接，所述再布線金屬層100的上下表面設有與電極、金屬柱/金屬塊或焊 球凸點等金屬部件連接的上連接端面101和下連接端面102。每一所述介電層開設貫穿該 介電層的線槽，所述線槽包括介電層橫向線槽和位於介電層橫向線槽下方的介電層縱向線 槽，所述介電層橫向線槽和介電層縱向線槽呈上下分布，所述介電層橫向線槽的深度小於 介電層的厚度，優選地，介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半。介電層橫向 線槽的尺寸不小於介電層縱向線槽的尺寸，以使金屬層順應地形成於介電層橫向線槽和介 電層縱向線槽內。線槽內，每一金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層。上述再布 線金屬層的層數至少兩層以上，且十層以內的佔多數。
[0020]實現上述再布線金屬層，可以採用如下再布線金屬層的製作方法，包括步驟:
D製作介電層；
2)利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽的深度小 於介電層的厚度，以介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半為佳；
3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層橫向線槽內，選擇性地開設介電層縱向線槽，所述 介電層縱向線槽貫穿介電層的剩餘厚度；
4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金 屬層；
重複循環I)至4)中步驟至少2次以上，依次壘疊形成上述再布線金屬層。[0021]實現上述再布線金屬層，也可以採用如下再布線金屬層的製作方法，包括步驟:
D製作介電層；
2)利用雷射刻蝕技術在介電層上選擇性地開設貫穿介電層的介電層縱向線槽；
3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽穿過 介電層縱向線槽的上段，以介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半為佳；
4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金
屬層；
重複循環I)至4)中步驟至少2次以上，依次壘疊形成上述再布線金屬層。
[0022]所述雷射刻蝕技術採用紅外光譜範圍內的雷射光束，優選地由CO2雷射器產生，支 配較高的雷射功率、根據實際需要調節雷射的聚焦面可以在介電層上快速地開設線槽，制 作的線槽尺寸穩定、結構精細、定位精度高，實現了金屬層之間的電氣通路。在介電層上開 設線槽之後還需要去除該雷射開線槽所產生的殘留物。由於採用雷射刻蝕技術在介電層上 開設線槽，介電層可以是非感光性樹脂、環氧樹脂或光感應樹脂。每一層介電層的材質可以 相同，也可以不同，根據實際需要確定。
[0023]利用雷射刻蝕技術製作介電層線槽，通過控制雷射光束可以精確地知道介電層線 槽的寬度和深度，提高了線槽的線寬線距的製造精細度，也使線槽定位準確、尺寸穩定。每 一金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層，減少了多餘的介電層，提高了單位空間 內的再布線密度。
[0024]本發明所述金屬層為包括金屬種子層、金屬布線層在內的多層金屬結構。
[0025]採用上述再布線金屬層可以形成新型的高密度再布線封裝結構，如圖3和圖4所 示，高密度再布線封裝結構包括帶有若干個晶片電極211的矽質基體210。基體210的表面 為晶片表面鈍化層220，在晶片電極211的上方形成晶片表面鈍化層開口 221，再布線金屬 層100設置於晶片表面鈍化層220的表面，再布線金屬層100的下連接端面102通過晶片 表面鈍化層開口 221與晶片電極211連接，晶片表面鈍化層開口 221的尺寸大於所述再布 線金屬層100的下連接端面102所在介電層縱向線槽的尺寸。再布線金屬層100的表面覆 蓋保護層300並選擇性地形成保護層開口 401，再布線金屬層100的上連接端面101通過保 護層開口 401與焊球501、金屬柱微凸點結構等布線埠接點連接，實現半導體與電子系統 的連接。
[0026]本發明的再布線金屬層和高密度再布線封裝結構及其再布線金屬層的製作方法 不限於上述實施例，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，依據本發明的 技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發明權利要求所界定 的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種再布線金屬層，包括若干層介電層和設置於介電層內的金屬層，所述金屬層也有若干層，上下相鄰的所述金屬層彼此連接，所述再布線金屬層(100)的上下表面設有與金屬部件連接的上連接端面(101)和下連接端面(102)，其特徵在於:每一所述介電層開設貫穿該介電層的線槽，所述線槽包括介電層橫向線槽和介電層縱向線槽，所述介電層橫向線槽和介電層縱向線槽呈上下分布，所述介電層橫向線槽的深度小於介電層的厚度，所述介電層橫向線槽的尺寸不小於介電層縱向線槽的尺寸，所述線槽內設置所述金屬層，每一所述金屬層與設置該金屬層的介電層形成於同一層。
2.根據權利要求1所述的再布線金屬層，其特徵在於:所述介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半。
3.根據權利要求1所述的再布線金屬層，其特徵在於:所述金屬部件為電極、金屬柱/ 金屬塊或焊球凸點。
4.根據權利要求1所述的再布線金屬層，其特徵在於:所述介電層縱向線槽設置於介電層橫向線槽的下方的介電層內。
5.一種再布線金屬層的製作方法，包括步驟:1)製作介電層；2)利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽的深度小於介電層的厚度；3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層橫向線槽內，選擇性地開設介電層縱向線槽，所述介電層縱向線槽貫穿介電層的剩餘厚度；4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金屬層；重複循環1)至4)中步驟N次，依次壘疊形成如權利要求1至4中任一項所述的再布線金屬層。
6.一種再布線金屬層的製作方法，包括步驟:1)製作介電層；2)利用雷射刻蝕技術在介電層上選擇性地開設貫穿介電層的介電層縱向線槽；3)再次利用雷射刻蝕技術在介電層上開設介電層橫向線槽，所述介電層橫向線槽穿過介電層縱向線槽的上段；4)在介電層橫向線槽和介電層縱向線槽內順應性地形成與介電層的上表面齊平的金屬層；重複循環1)至4)中步驟N次，依次壘疊形成如權利要求1至4中任一項所述的再布線金屬層。
7.根據權利要求5或6所述的再布線金屬層的製作方法，其特徵在於:所述重複循環步驟N次，N≥2。
8.根據權利要求7所述的再布線金屬層的製作方法，其特徵在於:所述介電層橫向線槽的深度為其所在介電層的厚度的一半。
9.根據權利要求7所述的再布線金屬層的製作方法，其特徵在於:所述雷射刻蝕技術採用紅外光譜範圍內的雷射光束。
10.根據權利要求7所述的再布線金屬層的製作方法，其特徵在於:所述雷射刻蝕技術.在介電層上開設線槽之後還包括去除該雷射開線槽所產生的殘留物。
【文檔編號】H01L23/528GK103606543SQ201310592775
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月22日 優先權日:2013年11月22日
【發明者】徐虹, 張黎, 陳棟, 陳錦輝, 賴志明 申請人:江陰長電先進封裝有限公司