專利名稱：一種增強BCB和Au之間粘附性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強BCB和Au之間粘附性的方法，特別涉及一種在圓片級射頻封裝中增強BCB和Au之間粘附性的方法，屬于圓片級射頻封裝領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
圓片級封裝可以節(jié)省成本，提高效率。而在射頻/微波封裝中，垂直互連可以減少走線路徑，較小寄生參數(shù)的影響。封裝方法常采用金屬-介質(zhì)-金屬的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，射頻芯片匪IC 103埋置在Si襯底104中，在表面涂覆BCB介質(zhì)層105，然后電鍍金屬層101，根據(jù)布線需要來決定金屬層或介質(zhì)層的厚度及層數(shù)，在金屬層之間采用金屬通孔 102互連。介電層材料BCB，具有很低的介電常數(shù)(2. 65)和很小的損耗角正切(0.0008)， 使其工作頻率達到更高并且傳輸損耗較小。此外，它可以在低溫下固化(固化溫度范圍 150°C -350°C )使器件不受損壞，同時具有很好的平整性，使其工藝流程變得簡單；低的吸濕率以及穩(wěn)定的化學(xué)機械熱性能，增加了封裝的可靠性。金屬材料Au具有很好的延展性、 良好的高頻特性，極佳的導(dǎo)電性能以及簡單的制作工藝，是封裝中金屬層材料的良好選擇。 所以，BCB和Au是理想的層間互聯(lián)的材料。然而，業(yè)界對Au和BCB之間粘附性的研究卻不多。采用常規(guī)工藝，其一般步驟(圖 2)是1.在BCB介質(zhì)層105表面濺射一層種子層金屬Cr/Au 202 ；2.在種子層上旋涂光刻膠204，并對其進行光刻，將電鍍窗口進行圖形化；3.電鍍一定厚度的Au金屬層101 ；4.將電鍍好的圖形進行去膠及去除種子層金屬Cr/Au 202，最后得到圖形化的金屬層101。但是，按照此種工藝制作，在后續(xù)的工藝過程中往往易出現(xiàn)金屬和介質(zhì)層之間剝離脫落，直接影響制作工藝的成品率及可靠性。為此，本發(fā)明擬提出一種改進的工藝方法， 以增強BCB和Au之間的粘附性。

發(fā)明內(nèi)容
針對BCB與Au之間粘附性不佳的缺點，本發(fā)明目的在于提供一種改進的工藝方法，用來增強在圓片級射頻封裝中BCB與Au之間的粘附性。本發(fā)明的技術(shù)方案為，在濺射種子層前先進行BCB表面預(yù)處理，濺射Cr/Au種子層時優(yōu)化種子層的厚度，在濺射后進行退火處理，在電鍍后再做一次退火，控制退火處理時的升、降溫的溫度和時間。具體工藝步驟為1.在BCB上濺射種子層前，先進行表面預(yù)處理。在微波等離子灰化系統(tǒng)Telpla 300中，設(shè)置條件A或者隊，流量為180-240ml/min，功率為180-240W，處理4_6min。經(jīng)處理后，可以提高BCB表面活性，增強與Cr的結(jié)合程度。2.濺射的厚度
種子層Cr/Au的厚度也要嚴(yán)格控制，Cr的厚度大于800 A時，脫落概率會增高，一般以小于500 A為宜，即為100A-<500A，Au的厚度小于ΙΟΟΟΑ，一般為500A-<1000A;3.濺射后的退火處理的溫度曲線和時間的關(guān)系濺射后，為增強種子層和BCB之間的結(jié)合程度，要進行一次退火處理，溫度與時間的關(guān)系為由常溫上升到180-210°C，時間為20-40min，然后降溫到常溫，時間也為30min，溫度時間曲線如圖3所示。所述的常溫通常指18-25°C。4.電鍍后在做一次退火處理，退火處理時退火溫度曲線和時間的關(guān)系由于電鍍Au層后，會有殘余應(yīng)力存在，所以，再進行一次退火，使應(yīng)力減小，這既有利于增加粘附性，也可增強封裝的可靠性。其溫度曲線和步驟3濺射后的退火一樣，如圖 3所示，從常溫上升到180-210°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為20-40min。金屬厚度為 2-4 μ m0綜上所述，本發(fā)明的特征在于不需用添加其它粘附材料，只通過工藝參數(shù)的合理選擇和優(yōu)化，增強了介質(zhì)層BCB和金屬層Au的粘附性具有工藝簡單，成本低廉優(yōu)點。


圖1 采用金屬-介質(zhì)-金屬結(jié)構(gòu)封裝的匪IC。圖2 傳統(tǒng)在BCB上沉積Au的工藝方法。圖3 退火時的溫度時間曲線。圖4 增強BCB和Au之間粘附性的工藝流程。
具體實施例方式下面結(jié)合參考附圖4，通過對本發(fā)明的實施例描述以進一步具體闡述本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著的進步，但本發(fā)明的范圍決非僅局限于下面的實施例。實施例1.在硅片上涂BCB層，固化。2.將要濺射種子層的BCB放在微波等離子灰化系統(tǒng)Telpla 300中，氣體為02或者 N2 流量 200ml/min，功率 200W，處理 5min。3.濺射種子層Cr/Au，厚度分別為200入、800人。，4.在可控恒溫爐中退火，設(shè)置條件如圖3所示，從常溫上升到200°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為30min。5.涂覆光刻膠5um，光刻出圖形窗口。6.電鍍Au —定時間，使厚度達到3um。7.去膠后，再做一次退火，設(shè)置條件與4中相同。
權(quán)利要求
1.一種在圓片級射頻封裝中增加BCB層和Cu層之間粘附性的方法，其特征在于包括 ①在濺射種子層前對BCB先進行表面預(yù)處理；②濺射Cr/Au種子層，控制種子層Cr和Au層厚度；③濺射后進行退火處理；④最后電鍍后再進行一次退火處理；其中，①對BCB表面預(yù)處理在&或隊氣氛下，預(yù)處理4-6min ；②濺射種子層Cr的厚度小于500人，Au的厚度小于1000人；③濺射后和電鍍胡退火時退火溫度為180-210°C，從常溫升溫到180-210°C和從 180-2100C降溫至常溫時間均為20-40min。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于工藝步驟為①在硅片上涂BCB層；②在濺射種子層前對BCB進行表面預(yù)處理，表面預(yù)處理的氣體為O2或N2,流量為 180-240ml/min，功率為 180-240W，處理時間為 4_6min ；③濺射種子層Cr/Au，其中Cr的厚度為100人-<500人;Au的厚度為500人-<1000入。④在可控恒溫爐中退火處理，從常溫上升至180-210°C，然后降至常溫，升溫和降溫過程均為20-40min ；⑤涂覆光刻膠，光刻出圖形窗口；⑥電鍍Au，Au層厚度為2-4μ m ；⑦再進行一次退火處理，退火溫度和升、降溫時間同步驟④。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于濺射種子層前對BCB層表面預(yù)處理是在微波等離子灰化系統(tǒng)Telpla300中進行的。
4.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于①濺射種子層前預(yù)處理時A或N2氣流量為200ml/min，時間為5min；②濺射種子層Cr和Au的厚度分別為200人和800人；③濺射后退火處理和電鍍Au層后退火時從常溫上升到200°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為30min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在圓片級射頻封裝中增強介質(zhì)層BCB和金屬層Au之間粘附性的方法。其特征在于，不需用添加其它粘附材料，只通過工藝參數(shù)的選擇及優(yōu)化，增強了BCB和金屬層Au的粘附性。其主要步驟為首先，對介質(zhì)層BCB進行表面預(yù)處理，然后選擇及控制濺射的種子層金屬類型和種子層的厚度。在濺射完成后，進行退火處理，增加BCB和Au接觸面的結(jié)合度，最后，在電鍍后再做一次退火處理，以減小電鍍后產(chǎn)生的應(yīng)力。通過以上步驟，使BCB和Au之間的粘附性得到很大提高，適用于圓片級射頻封裝。本發(fā)明提供的工藝方法，工藝簡單，成本低廉優(yōu)點。
文檔編號B81C1/00GK102424355SQ20111036381
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者徐高衛(wèi), 湯佳杰, 王天喜, 羅樂 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所