專利名稱：一種基于ltcc基板薄膜多層布線制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于混合集成電路技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種基于低溫共燒陶瓷(LTCC)基板薄膜多層布線制作方法。
背景技術(shù)：
在低溫共燒陶瓷(LTCC)多層基板上，通過薄膜工藝制作薄膜多層布線構(gòu)成混合多層布線基板。其中薄膜多層布線作為信號線、接地線和焊區(qū)，這是利用薄膜多層布線具有信號傳輸延遲小、互連密度高、集成度高的優(yōu)點。LTCC多層布線作為電源線和接地線或低速信號線，這是利用LTCC易于實現(xiàn)多層布線層數(shù)和適宜于大電流的優(yōu)點。薄膜多層布線和LTCC 多層布線的完美結(jié)合，使LTCC薄膜混合型多層布線基板所構(gòu)成的混合多芯片組件MCM-C/D具有更高的性價比、優(yōu)良的性能，是目前混合多層布線基板中發(fā)展最為迅速、應(yīng)用最為廣泛的一種。在大型高速計算機系統(tǒng)、微波領(lǐng)域的應(yīng)用很有競爭力，特別是在機載、星載或航天領(lǐng)域中，其體積小、重量輕、可靠性高的特點更加突出，是一種非常有潛力的微波電路模塊(低噪聲放大器、濾波器、移相器等)，甚至需求量越來越大的T/R組件基板制造技術(shù)。目前，LTCC基板上薄膜多層布線最流行的工藝制作方法為LTCC基板拋磨、基板正面濺射粘附層和種子層、第一次光刻形成導(dǎo)帶圖形、電鍍主導(dǎo)體層金屬、第二次光刻形成通孔圖形、電鍍形成通孔柱、第三次光刻露出多余的種子層、濕法刻蝕去除多余的種子層和粘附層金屬、旋涂聚酰亞胺，并使之固化，形成胺膜、對聚酰亞胺表面進行機械拋光，使之平整，并露出Cu柱表面，以便與下一層布線互連、重復(fù)上面步驟，在LTCC基板上完成薄膜多層布線。該方法存在幾個方面的缺點
一是LTCC基板與第一層薄膜布線(LTCC基板一薄膜界面)之間經(jīng)常出現(xiàn)LTCC基板上通孔柱經(jīng)后續(xù)薄膜工藝發(fā)生“起泡”現(xiàn)象，嚴重時發(fā)生連線斷路或短路現(xiàn)象，給器件可靠性帶來了隱患。二是多余的種子層和粘附層需多次反復(fù)光刻，給光刻的工藝控制帶來了一系列的加工難度和困難。例如，在起伏的表面上光刻，容易產(chǎn)生套準誤差；濕法刻蝕去除多余的種子層和粘附層金屬時，出現(xiàn)側(cè)鉆現(xiàn)象、線條不整齊不陡直、線寬難以控制、難以制作細線條等問題。三是電鍍均勻性較差。因為目前流行的工藝，在電鍍時，電極都是以點接觸的方式，與基板布線導(dǎo)電層相連接，使電流在基板上的分布不均勻，造成電鍍的金屬薄層厚度不均勻。四是工藝過于繁多復(fù)雜，增加了不少工藝步驟，如需反復(fù)光刻、腐蝕、去膠，給薄膜布線帶來了難度。同時，為了去除多余的種子層和粘附層，并想達到好的布線質(zhì)量效果，一般需要用昂貴的專用噴膠機在高低不平的表面上進行涂膠，才能使高低不平的基板表面都能涂上光刻膠，且光刻膠厚基本一致，便于光刻
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法。采用基板表面處理、利用多層基板內(nèi)的導(dǎo)線互連特點，在LTCC基板背面濺射一層電鍍時的導(dǎo)電層，并與陰極以面接觸的方式進行電鍍，以及剝離技術(shù)制作粘附層和種子層等工藝技術(shù)，解決了現(xiàn)有LTCC基板上多層布線技術(shù)中線寬精度低、線條邊緣不整齊、布線密度低、套準誤差大、重復(fù)性差、可靠性差、工藝復(fù)雜等問題。本發(fā)明的基本思路是
LTCC基板的拋磨和處理LTCC多層基板在燒結(jié)等加工過程中，因基片各方向的收縮率不同、排氣不徹底、內(nèi)應(yīng)力等因素的存在，常會引起基板翹曲變形，平整度差，將給后續(xù)薄膜工藝帶來困難。采用粗拋和精拋兩步對基板進行拋磨，通過粗拋和精拋使LTCC基板上表面的平整度小于10 μ m/cm、光潔度達到O. I μ m以下。采用500°C的工藝處理后，以釋放LTCC基板表面通孔柱中吸附的氣體，避免界面互連區(qū)在高溫過程中產(chǎn)生起泡現(xiàn)象的發(fā)生。LTCC基板背面濺射一層導(dǎo)電層此目的是為了在電鍍Cu導(dǎo)帶和Cu通孔柱時，此 層導(dǎo)電層與陰極以面接觸相連，進行電鍍。第一次光刻工藝第一次光刻形成正“八”字形粘附層和種子層的濺射和電鍍掩膜層的斷面窗口，根據(jù)負性光刻膠的特性和光刻原理，對一般的負性光刻膠來說，均能形成上窄下寬的正“八”字形掩膜層斷面圖形，光刻膠越厚越易形成這種圖形，且上下寬度差距更大。工藝中，較佳地是采用AZ5200型光刻膠，利用其負膠特性形成上窄下寬的正“八”字形掩膜層斷面的光刻窗口。濺射與電鍍工藝對LTCC基板進行等離子處理，在O2中通入適量的CF4對LTCC基板進行等離子打膠處理，去除光刻膠顯影部分留在基板上的窗口內(nèi)的殘膠和膠底膜。同時經(jīng)處理后，可提高基板表面與待濺金屬的親合力，使金屬膜層與基板的附著力更強。在LTCC基板正面濺射粘附層Ti和種子層Cu，電鍍主導(dǎo)體層Cu。由于光刻窗口圖形是正“八”字形，且光刻膠很厚(一般均在5微米以上)和粘附層Ti和種子層Cu很薄(僅為光刻膠厚的O. 2% 1%)，再根據(jù)磁控濺射時金屬粒子是垂直作用于基板表面原理，在基板上沉積金屬膜層時，致使在光刻窗口的側(cè)面不會濺射上粘附層Ti和種子層Cu，光刻窗口內(nèi)濺射的粘附層Ti和種子層Cu與光刻膠上濺射的粘附層Ti和種子層Cu是斷開的，形成斷臺現(xiàn)象。因此在電鍍Cu導(dǎo)帶時，光刻膠表面上將電鍍不上金屬Cu膜。第二次光刻工藝第二次光刻形成通孔柱的電鍍窗口，經(jīng)CF4和O2等離子打膠處理后電鍍Cu通孔柱和保護層Ni，Ni主要是防止Cu的氧化，在完成下一步金屬布線前，通過拋磨去除。剝離去膠露出Cu導(dǎo)帶和Cu通孔柱由于形成的正“八”字形斷面的光刻膠掩膜層上的濺射粘附層Ti和種子層Cu很薄，并且其上面沒有電鍍上的金屬，即使在很偶然的情況下電鍍了一小部分Cu塊，也很容易從“八”字形斷面的光刻膠上剝離下來。通過剝離后，使多余的金屬去除，留下的是Cu導(dǎo)帶和Cu通孔柱。不需要反復(fù)套準光刻、腐蝕多余的粘附層和種子層的工藝過程。解決了光刻工藝控制中存在的在起伏的表面上光刻，容易產(chǎn)生套準誤差；濕法刻蝕去除多余的種子層和粘附層金屬時，出現(xiàn)側(cè)鉆現(xiàn)象、線條不整齊不陡直、線寬難以控制、難以制作細線條等問題。介質(zhì)層的形成在基板正面旋涂聚酰亞胺(PI)，并在階梯溫度使之固化，形成胺膜介質(zhì)層，對LTCC基板上的聚酰亞胺表面進行機械拋光，使之平整，并露出Cu通孔柱表面，以便與下一層布線互連。LTCC基板上薄膜多層的形成重復(fù)以前步驟得到薄膜多層布線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)特征之一是對LTCC基板進行了高溫處理。在目前流行的LTCC基板上薄膜多層布線工藝中，經(jīng)LTCC基板拋磨后，LTCC基板上的通孔柱，在后續(xù)的加工中易產(chǎn)生起泡把界面轉(zhuǎn)換層頂起的現(xiàn)象，造成薄膜布線的短路或缺陷，致使可靠性與成品率降低。經(jīng)分析認為，這可能是在拋磨和其他工藝過程中，由于LTCC基板上的通孔柱吸入了水分和有機溶劑，在后續(xù)高溫加工時氣體放出，從而產(chǎn)生的不良影響。根據(jù)此現(xiàn)象，采取在LTCC基板表層進行濺射粘附層和種子層前，對拋磨后的LTCC基板，放在燒結(jié)爐中，氮氣份下進行500°C高溫工藝處理，以釋放LTCC基板表面通孔柱中吸附的氣體，避免界面互連區(qū)在高溫 過程中產(chǎn)生起泡現(xiàn)象的發(fā)生，提高產(chǎn)品的可靠性與成品率，放于氮氣份中高溫處理，是為了防止LTCC基板上的金屬導(dǎo)體的氧化。本發(fā)明的技術(shù)特征之二是電鍍主導(dǎo)帶層時，充分利用了 LTCC多層基板的結(jié)構(gòu)特點，以LTCC基板的背面作為電鍍時的導(dǎo)電層。LTCC基板中各層的導(dǎo)線都是通過通孔柱相連在一起的，與背面的凸點也是相通的。根據(jù)這一特點，可以把電鍍時的導(dǎo)電層選擇在基板的背面，在薄膜布線中，需要布線的導(dǎo)體肯定與LTCC基板背面的某一凸點相連，這樣，就可以把電鍍時的導(dǎo)電層放在LTCC基板背面。在電鍍之前，先在LTCC基板背面派射一層導(dǎo)電層金屬，此薄膜層金屬把LTCC基板背面的凸點連接在一起，構(gòu)成一個等勢面。該發(fā)明改變了目前工藝技術(shù)中，電鍍主導(dǎo)體層時，電極都是以點接觸的方式，與LTCC基板相連接，使電流在基板上的分布不均勻，造成電鍍金屬薄層不均勻。通過改用面接觸后，使電鍍時的電流密度分布均勻，可大大提高電鍍的均勻性。本發(fā)明的技術(shù)特征之三是采用剝離技術(shù)制作粘附層和種子層，形成導(dǎo)帶和通孔柱。用于電鍍導(dǎo)帶的粘附層和種子層是淀積在光刻窗口內(nèi)，光刻膠表面的粘附層和種子層通過剝離去除掉，所以不需對多余的粘附層和種子層進行反光刻。該方法省去了多層布線的工藝過程中反復(fù)套準光刻、腐蝕多余的粘附層和種子層的工藝過程。同時，大大提高了布線的精度和質(zhì)量。目前的技術(shù)中都是在拋磨后的基板上的正面先全部濺射一層粘附層和種子層，然后通過電鍍制作完上層的主導(dǎo)體層和層間的通孔柱后，再在高低不平的表面光刻露出多余的濺射粘附層和種子層，然后通過濕法腐蝕去除多余的濺射粘附層和種子層。為了要去除多余的種子層和粘附層，需要多次反復(fù)套準光刻，給光刻的工藝控制帶來了一系列的加工難度和困難。例如，容易產(chǎn)生套準誤差；濕法刻蝕去除多余的種子層和粘附層金屬時，出現(xiàn)側(cè)鉆現(xiàn)象、線條不整齊不陡直、線寬難以控制、難以制作細線條等問題。本發(fā)明中，在拋磨處理后的基板光刻形成導(dǎo)帶電鍍模具，然后濺射粘附層和種子層。利用AZ5200型膠的負膠特性形成正“八”字型窗口，以及光刻膠很厚(一般均在5微米以上)和粘附層Ti和種子層Cu很薄(僅為光刻膠厚的O. 2% 1%)，再根據(jù)磁控濺射時金屬粒子是垂直作用于基板表面原理，在基板上沉積金屬膜層時，致使在光刻窗口的側(cè)面不會濺射上粘附層Ti和種子層Cu，光刻窗口內(nèi)濺射的粘附層Ti和種子層Cu與光膠上濺射的粘附層Ti和種子層Cu是斷開的，形成斷臺現(xiàn)象。因此在電鍍Cu導(dǎo)帶時，光刻膠表面上將電鍍不上金屬Cu膜。這樣濺射在LTCC基板表面上的粘附層和種子層，一部分直接與LTCC基板上的通孔柱和需布金屬導(dǎo)帶的基板表面位置相接觸，另一部分在厚光刻膠上面，在完成電鍍制作導(dǎo)帶和層間導(dǎo)電通孔柱后，采用光刻膠剝離液進行剝離，使濺射在光刻膠上的金屬層去除。該發(fā)明中沒有采用光刻、腐蝕多余的粘附層和種子層的工藝過程，使線條精度更高、線條整齊、不存在多次光刻套偏差。簡化了工藝步驟，提高了成品率和基板的性能。本發(fā)明的技術(shù)特征之四是不需要昂貴的專用噴膠機。一般來說，基板上的金屬布線的厚度都在5微米以上，使基板表面存在高低不平。在目前最流行的薄膜多層布線中，為了去除多余的種子層和粘附層，并想達到好的布線質(zhì)量效果，一般需要用昂貴的專用噴膠機在高低不平的表面上進行涂膠，才能使高低不平的基板表面光刻膠厚度均勻一致。如果采用目前常用的光刻涂膠設(shè)備，在高低不平的表面均勻涂上光刻膠就很困難。本發(fā)明中，首先通過光刻技術(shù)，在拋磨處理后的基板表面形成導(dǎo)帶電鍍模具，然后濺射粘附層和種子層，在完成電鍍制作導(dǎo)帶和層間導(dǎo)電通孔柱后，采用光刻膠剝離液進行剝離，使濺射在光刻膠上的金屬層去除。該發(fā)明中沒有采用對高低不平的表面進行多次光刻的方法，再腐蝕多余的粘附層和種子層的工藝過程，因此不需要昂貴的專用噴膠機。 本發(fā)明的技術(shù)特征之五是在濺射和電鍍之前均采用前CF4和O2對基板進行等離子打膠處理。與傳統(tǒng)的僅用O2對基板進行等離子打膠處理相比，能夠更加干凈的去除光刻窗口內(nèi)的殘膠和膠底膜，大大提高了濺射和電鍍的均勻性，以及金屬薄膜層與基板的附著力。 本發(fā)明的技術(shù)方案是
LTCC基板上多層布線工藝流程為
(1)準備LTCC多層基板，正面拋光并清洗干凈；
(2)對拋磨后的LTCC基板，放在燒結(jié)爐中，氮氣份下進行高溫500°C工藝處理；
(3)在LTCC基板背面濺射一層粘附層鈦Ti和導(dǎo)電層金屬銅Cu，形成電鍍時的導(dǎo)電層，電鍍時與陰極相連在一起；
(4)對基板進行第一次光刻，形成導(dǎo)帶圖形，作為電鍍主導(dǎo)體層的模具；
(5)用四氟化碳CF4和氧氣O2對LTCC基板進行等離子打膠處理，去除光刻膠顯影部分留在基板上的膠底膜。(6)濺射粘附層鈦Ti和種子層Cu，電鍍Cu導(dǎo)帶；
(7)對基板進行第二次光刻，形成通孔柱圖形；
(8)電鍍Cu柱,形成第一層金屬柱,并在Cu表面電鍍一層很薄的鎳Ni膜，以防止Cu被氧化或腐蝕，提高可靠性；
(9)用剝離液去除光刻膠和剝離光刻膠上多余的粘附層鈦Ti和種子層Cu，形成薄膜多層布線中第一層的金屬布線和第一層與第二層間連接的通孔柱；
(10)旋涂聚酰亞胺PI，在不同的溫度和時間下，階梯方式使之固化，形成胺膜介質(zhì)層；
(11)對LTCC基板上的聚酰亞胺表面進行機械拋磨，使之平整，并露出Cu柱表面，以便與下一層布線互連；
(12)重復(fù)步驟(4) (11)，即可得出金屬柱互連的薄膜多層布線結(jié)構(gòu)；
(13)用光刻膠保護基板正面圖形，用濕法腐蝕掉LTCC基板背面濺射的導(dǎo)電層金屬銅Cu和粘附層鈦Ti，然后用剝離液去除保護正面的光刻膠。本發(fā)明所達到的有益效果
本發(fā)明的制作工藝解決了對LTCC基板上多余的粘附層和種子層反復(fù)腐蝕帶來的一系列技術(shù)問題。例如，腐蝕對導(dǎo)帶造成的鉆蝕、線條邊緣易產(chǎn)生毛刺、線寬不易控制、工藝復(fù)雜，以及存在光刻套準誤差等。本發(fā)明采用LTCC基板背面作為電鍍時的導(dǎo)電層，在正面厚膠光刻形成電鍍模具，剝離技術(shù)形成粘附層和種子層，電鍍導(dǎo)帶等薄膜エ藝過程，在LTCC基板上制作薄膜多層布線。該方法エ藝簡單，通用性強，適用于各種基板上的薄膜多層布線的制作。


圖I是LTCC基板上薄膜多層布線結(jié)構(gòu)示意 圖2-圖13是LTCC基板上薄膜多層布線エ藝過程剖面示意 圖中1-LTCC基板；2-LTCC基板內(nèi)的互連導(dǎo)帶；3_LTCC基板內(nèi)層間互連的通孔柱；4-LTCC基板背面的凸點；5a、5b、5c-粘附層Ti和種子層Cu膜；6a、6b_光刻膠；7_第一次光刻窗ロ(電鍍Cu導(dǎo)帶窗ロ)；8a、8b-主導(dǎo)體層Cu導(dǎo)帶；9_第二次光刻窗ロ(電鍍Cu通孔柱窗ロ ) ； IO-Cu通孔柱；11-通孔柱上的保護層Ni ; 12-聚酰亞胺(PD.
具體實施方式
目前，LTCC基板上薄膜多層布線最流行的エ藝制作方法為LTCC基板拋磨、基板正面濺射粘附層和種子層、第一次光刻形成導(dǎo)帶圖形、電鍍主導(dǎo)體層金屬、第二次光刻形成通孔圖形、電鍍形成通孔柱、第三次光刻露出多余的種子層、濕法刻蝕去除多余的種子層和粘附層金屬、旋涂聚酰亞胺，固化，形成胺膜介質(zhì)層、對聚酰亞胺表面進行機械拋磨，使之平整，并露出Cu柱表面，以便與下一層布線互連，重復(fù)上面步驟，在LTCC基板上完成薄膜多層布線。但該方法エ藝復(fù)雜、可靠性差、需多次反復(fù)光刻，容易產(chǎn)生腐蝕對導(dǎo)帶造成的鉆蝕、線條邊緣的毛刺、線寬不易控制，以及光刻套準誤差、導(dǎo)帶厚度均勻性差等問題。本發(fā)明通過有效措施解決了目前最流行的LTCC基板上薄膜多層布線的エ藝制作方法存在的缺點。下面結(jié)合エ藝流程示意圖2 圖13，以在LTCC基板上制作ー層金屬布線和介質(zhì)層的エ藝過程為例，說明在LTCC基板上薄膜多層布線的エ藝過程，LTCC基板上薄膜多層布線只要重復(fù)此過程即可。(1)LTCC基板拋拋磨如圖2所示。準備LTCC多層基板、正面拋磨并超聲波清洗干凈。對拋磨后的LTCC基板，采用粗拋和精拋兩步對基板進行拋磨，通過粗拋和精拋使LTCC基板I上表面的平整度小于10 u m/cm、光潔度達到0. I y m以下，滿足薄膜エ藝的要求。超聲波清洗有效地去除了 LTCC基板I表面吸附的微小顆粒。(2) LTCC基板的熱處理對拋磨后的LTCC基板，放在燒結(jié)爐中，氮氣份下進行500°C高溫エ藝處理。以釋放LTCC基板表面通孔柱3中吸附的氣體，避免界面互連區(qū)在高溫過程中產(chǎn)生起泡現(xiàn)象的發(fā)生，提高產(chǎn)品的可靠性與成品率，放于氮氣份下高溫處理，是為了防止LTCC基板上的金屬導(dǎo)體的氧化。(3)LTCC基板背面形成電導(dǎo)層如圖3所示。等離子清洗LTCC基板I、反濺射清洗基板I、背面濺射粘附層Ti和種子層Cu膜5a，其厚度分別為0. 01 0. 05微米的和0. 2
0.5微米。這樣，通過濺射在LTCC基板背面導(dǎo)電層金屬Cu膜5a，把LTCC基板背面的凸點4連接在了一起，形成ー導(dǎo)電面。電鍍時，該面與陰極相連，通過LTCC基板各層的導(dǎo)帶2和層間互連通孔柱3的連接，使電流流到LTCC基板正面的導(dǎo)體圖形上。(4)制作導(dǎo)帶圖形窗ロ 如圖4所示。采用涂膠、前供、曝光、顯影、堅膜等光刻エ藝，對上步加工的基板進行第一次光刻，形成第一次光刻窗ロ(電鍍Cu導(dǎo)帶圖形窗ロ)7，用于濺射粘著層Ti和種子層Cu的窗ロ，以及制作Cu導(dǎo)帶的電鍍模具。由于利用了 AZ5200型膠的負膠特性，光刻形成的是正“八”字形窗ロ 7。該エ藝中注意光刻膠的厚度要比電鍍的Cu導(dǎo)帶的厚度要厚。(5)基板等離子處理和濺射粘附層Ti和種子層Cu :如圖5所示。首先用CF4和O2對LTCC基板進行等離子打膠處理，去除光刻膠顯影部分留在基板上的窗ロ 7內(nèi)的殘膠和膠底膜，然后，在LTCC基板正面濺射粘附層0. 01 0. 05微米Ti和種子層0. 2 0. 5微米Cu膜5b和5c ;因為光刻窗ロ為正“八”字形，且光刻膠很厚(一般均在5微米以上)和粘附層Ti和種子層Cu很薄(僅為光刻膠厚的0. 2% 1%)，再根據(jù)磁控濺射時金屬粒子是垂直作用于基板表面原理，在基板上沉積金屬膜層時，致使在光刻窗ロ的側(cè)面不會濺射上粘附層Ti和種子層Cu，光刻窗口內(nèi)濺射的粘附層Ti和種子層Cu膜5b與光膠上濺射的粘附層Ti和種子層Cu膜5c是斷開的，形成斷臺現(xiàn)象。(6)電鍍Cu導(dǎo)帶，如圖6所示。把已濺射好的LTCC基板，安裝在電鍍夾具上，使LTCC基板背面與夾具陰極緊密相接觸，這樣電鍍中，陰極與基板是通過面接觸，大大提高了 電鍍時的電流分布均勻性。電鍍吋，電流通過陰極、LTCC基背面的導(dǎo)電層5a、凸點4、LTCC基板內(nèi)通孔柱3、LTCC基板內(nèi)的互連導(dǎo)帶2、流到粘附層Ti和種子層Cu膜5b，與電鍍液形成ー個通路。第一次光刻窗ロ(電鍍Cu導(dǎo)帶圖形窗ロ)7內(nèi)將電鍍有金屬Cu膜8a,由于電鍍Cu導(dǎo)帶窗ロ 7內(nèi)濺射的粘附層Ti和種子層Cu膜5b與光刻膠6a上濺射的粘附層Ti和種子層Cu膜5c是斷開的，于是光刻膠6a上的種子層5c上無電流到達，因此在電鍍Cu導(dǎo)帶時，光刻膠6a表面上將電鍍不上金屬Cu膜。Cu膜的厚度可根據(jù)電路設(shè)計的需要來確定。(7)制作通孔柱圖形窗ロ 如圖7所示。采用涂膠、前供、曝光、顯影、堅膜等光刻エ藝，對基板進行第二次光刻窗ロ(電鍍Cu通孔柱窗ロ)9，用于制作Cu通孔柱的電鍍模具。該エ藝中注意光刻膠的厚度要比電鍍的Cu通孔柱高度要厚。(8)制作通孔柱如圖8所示。首先用CF4和O2對LTCC基板進行等離子打膠處理，去除光刻膠顯影部分留在基板上的窗ロ 9內(nèi)的殘膠和膠底膜，然后，在LTCC基板正面電鍍Cu膜，Cu膜的厚度可根據(jù)電路設(shè)計的需要來確定。根據(jù)電鍍時的電流流向可知，在通孔柱圖形窗ロ 9內(nèi)將電鍍上Cu膜,形成第一層Cu通孔柱10,而光刻膠6b上將不會電鍍上Cu膜。接著在Cu通孔柱10表面電鍍ー層0. 01 0. 03微米Ni膜11，以防止通孔柱10銅表面被氧化或腐蝕，提高可靠性。(9)剝離光刻膠形成金屬布線和層間連接的通孔柱結(jié)構(gòu)如圖9所示。用剝離液去除光刻膠6a、6b和剝離光刻膠6a上多余的粘附層Ti和種子層Cu膜5c，形成薄膜多層布線中第一層的金屬布線8a、8b和第一層與第二層間連接的通孔柱10。由于形成的是正“八”字形光刻膠圖形，光刻膠和光刻膠上的金屬膜層極易去除。所用的剝離液與基板材料、基板上的金屬材料和聚酰亞胺均不發(fā)生反應(yīng)。(10)制作薄膜多層間的介質(zhì)層如圖10所示。旋涂聚酰亞胺，涂膠機的勻膠轉(zhuǎn)速根據(jù)介質(zhì)層的厚度來確定，在不同的溫度和時間，對聚酰亞胺進行分步固化，形成胺膜介質(zhì)層12。(11)平坦化介質(zhì)層如圖11所示。對LTCC基板上的聚酰亞胺介質(zhì)層12表面進行慢速機械拋磨，使之平整，并露出Cu通孔柱10表面，以便與下一層布線互連。(12)重復(fù)步驟(4) (11)，即可得出金屬柱互連的薄膜多層布線結(jié)構(gòu)如圖12所/Jn o(13)如圖I、圖13所示，完成薄膜多層布線結(jié)構(gòu)用光刻膠保護基板的正面圖形，用濕法腐蝕去掉LTCC基板背面濺射的導(dǎo)電層。在常溫度下，用30%FeCl3溶液腐蝕背面導(dǎo)電層Cu ;用稀HF酸去除粘附層Ti，該兩種腐蝕液均不腐蝕LTCC基板上背面的的凸點；最后 用剝離液去除保護正面的光刻膠。
權(quán)利要求
1.一種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將LTCC多層基板正面拋光井清洗干凈； (2)將拋磨后的LTCC基板放在燒結(jié)爐中進行エ藝處理； (3)在LTCC基板背面濺射ー層粘附層鈦Ti和導(dǎo)電層金屬銅Cu，形成電鍍時的導(dǎo)電層； (4)對基板進行第一次光刻，形成導(dǎo)帶圖形，作為主導(dǎo)體層的電鍍模具； (5)用CF4和O2對LTCC基板進行等離子打膠處理； (6)濺射粘附層Ti和種子層Cu，電鍍Cu導(dǎo)帶； (7)對基板進行第二次光刻，形成通孔柱圖形；(8)電鍍Cu柱,形成第一層金屬柱,并在Cu表面電鍍ー層鎳膜； (9)用剝離液去除光刻膠和剝離光刻膠上多余的粘附層鈦Ti和種子層Cu，形成薄膜多層布線中第一層的金屬Cu布線和第一層與第二層間連接的Cu通孔柱； (10)旋涂聚酰亞胺，在呈階梯狀溫度下使之固化，形成胺膜介質(zhì)層； (11)對LTCC基板上的聚酰亞胺表面進行機械拋磨，使之平整，并露出Cu柱表面，以便與下ー層布線互連； (12)重復(fù)步驟(4) (11)，即可在LTCC基板上制作出薄膜多層布線結(jié)構(gòu)； (13)用光刻膠保護基板正面圖形，用濕法腐蝕掉LTCC基板背面濺射的導(dǎo)電層金屬銅Cu和粘附層鈦Ti，然后用剝離液去除保護正面的光刻膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(2)對拋磨后的LTCC基板，放在燒結(jié)爐中，氮氣份下進行500°C高溫エ藝處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(3)在LTCC基板背面濺射ー層導(dǎo)電層金屬銅Cu，把LTCC基板背面的凸點連接在一起，電鍍時與陰極相連接，形成電鍍的電流回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(5)用CF4和O2對LTCC基板進行等離子打膠處理，去除光刻膠顯影部分留在基板上的膠膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(3) (9)，首先采用光刻技術(shù)在基板正面形成導(dǎo)帶圖形，然后濺射粘附層鈦Ti和種子層Cu、電鍍主導(dǎo)體層、電鍍通孔柱，最后利用剝離技術(shù)形成Cu導(dǎo)帶和層間連接的Cu通孔柱。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(3) (9)，在電鍍吋，LTCC基板與陰極的連接，采用面接觸，使電流均勻分布于LTCC基板導(dǎo)電層上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(4)中，在第一次光刻電鍍Cu導(dǎo)帶圖形時，光刻形成正“八’’字型的光刻窗ロ。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，其特征在于步驟(6)中，粘附層和種子層是淀積在所述光刻窗ロ內(nèi)，光刻膠表面的粘附層和種子層通過剝離去除掉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于LTCC基板薄膜多層布線制作方法，包括如下步驟對LTCC多層基板拋磨；高溫處理；在LTCC基板背面濺射一層鈦和銅；第一次光刻，形成導(dǎo)帶圖形；用CF4和O2對LTCC基板進行等離子打膠處理；濺射粘附層Ti和種子層Cu，電鍍Cu導(dǎo)帶；第二次光刻，形成通孔柱圖形；電鍍Cu通孔柱，并在Cu表面電鍍一層Ni膜；用剝離液去除光刻膠和剝離光刻膠上多余的金屬層Ti和Cu；旋涂聚酰亞胺，形成胺膜介質(zhì)層；對LTCC基板上的聚酰亞胺進行拋磨，露出Cu通孔柱表面；重復(fù)第一次光刻至拋磨后露出Cu通孔柱表面間步驟，在LTCC基板上制作出薄膜多層布線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的工藝方法簡單、操作方便、布線密度高，布線質(zhì)量可靠。
文檔編號H01L21/768GK102856213SQ201210303440
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者方澍, 田昊, 余飛, 徐姍姍, 劉昕 申請人:中國兵器工業(yè)集團第二一四研究所蘇州研發(fā)中心