專利名稱：在聚合物膜中形成部分深度特征結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體地涉及在半導(dǎo)體晶片上的光可成像聚合物膜中成像，更具體地，涉及部分穿過聚合物膜的厚度的結(jié)構(gòu)特征，例如，通道。
背景技術(shù)：
晶片水平芯片級(jí)封裝(CSP)為用于集成電路的封裝，尺度基本為集成電路或倒裝焊芯片尺度，使用晶片水平工藝技術(shù)。與倒裝焊芯片不同，晶片水平CSP在單元片的有源側(cè)上具有一個(gè)或多個(gè)鈍化層。每個(gè)鈍化層通常包含一層光可成像聚合物膜。晶片水平CSP比標(biāo)準(zhǔn)球柵陣列(BGA)更小，通常使用再分布層(RDL)的金屬跡線將焊球焊墊布線到標(biāo)準(zhǔn)間距，并在重布線的焊墊上使用CSP尺度的焊球。晶片水平CSP使用也用于BGA的標(biāo)準(zhǔn)表面安裝技術(shù)組裝工藝，不需要底層填料。
當(dāng)聚合物膜成像時(shí)，通常需要穿過整個(gè)膜厚或?qū)拥玫浇Y(jié)構(gòu)特征，例如通道或開孔。所有光可成像聚合物膜系統(tǒng)和工藝具有某些可分辨的最小尺寸或臨界尺度，例如，十(10)微米，以完全穿過層開出結(jié)構(gòu)特征，或特征結(jié)構(gòu)。假設(shè)該層在x-y-z坐標(biāo)系的x-y平面中，則特征結(jié)構(gòu)的深度在z方向。完全穿透該層聚合物膜的結(jié)構(gòu)特征為全深特征結(jié)構(gòu)。為了制作全深特征結(jié)構(gòu)，特征結(jié)構(gòu)在x-y平面中的尺度中較小的一個(gè)必須大于臨界尺度。特征結(jié)構(gòu)在x-y平面中的尺度中較小的一個(gè)小于臨界尺度的特征結(jié)構(gòu)為部分深度特征結(jié)構(gòu)，不完全穿透該層。
臨界尺度由多個(gè)因素決定，包括包含該層的材料的類型、該層的厚度、所用的曝光工具、某些曝光工藝參數(shù)——例如曝光能量、曝光時(shí)間和聚焦深度，以及某些顯影處理參數(shù)——例如顯影溶液、溫度和時(shí)間。
使用光掩模來曝光聚合物膜，該光掩模包含涂在透明玻璃或石英板上的UV光阻材料，例如鉻。現(xiàn)有技術(shù)的光掩模具有處理成圖案的鉻，該圖案具有要制作在聚合物膜中的特征結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。在負(fù)像聚合物膜的情形中，曝光的聚合物膜變得交聯(lián)且不能從已曝光區(qū)域上顯影，即，除去。在正像膜情形中，在顯影過程中除去曝光的聚合物膜。
使用現(xiàn)有技術(shù)方法，無法在形成全深特征結(jié)構(gòu)的同時(shí)，即在使用一個(gè)光掩模的單個(gè)系列光成像步驟過程中，在聚合物膜中形成較小尺度大于臨界尺度的部分深度特征結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。具體地，本發(fā)明的目的在于給出能夠基本同時(shí)在聚合物膜中做出全深特征結(jié)構(gòu)和部分深度特征結(jié)構(gòu)的光掩模。
本發(fā)明的另一目的在于給出在聚合物膜中基本同時(shí)形成全深特征結(jié)構(gòu)和部分深度特征結(jié)構(gòu)的方法。
本發(fā)明的又一目的在于給出減小聚合物層表面的反射率的方法。
本發(fā)明的又一目的在于給出在聚合物層的表面上標(biāo)記信息的方法。
本發(fā)明的再一目的在于給出減薄聚合物層的方法。
隨著下面對(duì)本發(fā)明的這些和其它目的的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將更對(duì)其更為了解。
根據(jù)其優(yōu)選實(shí)施方案簡單描述本發(fā)明，本發(fā)明涉及用于在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成部分深度特征結(jié)構(gòu)并基本同時(shí)地用于在使用能夠分辨最小可分辨尺寸以形成完全穿透聚合物膜的特征結(jié)構(gòu)的曝光工具的一系列光成像步驟過程中在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成全深特征結(jié)構(gòu)的光掩模。聚合物膜具有膜厚，部分深度特征結(jié)構(gòu)具有充分小于膜厚的深度。全深特征結(jié)構(gòu)具有基本等于膜厚的深度。光掩模包括透明板和至少一個(gè)全深制作圖案。每個(gè)全深制作圖案包括布置于透明板上的UV光阻材料區(qū)域。該區(qū)域具有較大尺度和較小尺度，較小尺度等于或大于最小可分辨尺寸。光掩模還包括部分深度制作圖案，它包括多個(gè)布置于透明板上的UV光阻材料區(qū)域。該多個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)區(qū)域具有較大尺度和較小尺度，較小尺度小于最小可分辨尺寸，每個(gè)區(qū)域與另一個(gè)區(qū)域之間的距離小于最小可分辨尺寸。
優(yōu)選地，部分深度制作圖案僅在聚合物膜中制作一個(gè)部分深度特征結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一方面涉及使用具有臨界尺度的曝光工具在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成部分深度特征結(jié)構(gòu)的方法，包括下列步驟(a)在光掩模上布置部分深度制作圖案，該圖案包括多個(gè)UV光阻材料區(qū)域，其中每個(gè)區(qū)域具有小于臨界尺度的較小尺度，間距小于臨界尺度；以及(b)以與用光掩模上的全深制作圖像曝光聚合物膜基本相同的方式用光掩模上的部分深度制作圖案曝光聚合物膜；以及(c)以與顯影用光掩模上的全深制作圖案曝光過的聚合物膜基本相同的方式顯影用光掩模上的部分深度制作圖案曝光過的聚合物膜。
本發(fā)明的又一方面涉及改變聚合物膜表面光學(xué)特性的方法，包括下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上布置一層聚合物膜，其中該層的表面具有第一光學(xué)特性；(b)用光掩模上的部分深度制作圖案曝光聚合物膜；以及(b)顯影已曝光聚合物膜，從而聚合物的表面具有第二光學(xué)特性。
本發(fā)明的再一方面涉及在聚合物膜表面上銘寫標(biāo)記的方法，包括下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上布置一層聚合物膜，其中該層的表面不具有可識(shí)別的標(biāo)記；(b)用光掩模上的部分深度制作圖案曝光聚合物膜，其中部分深度制作圖案具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)選形狀；以及(b)顯影已曝光聚合物膜，從而可以在聚合物膜的表面上識(shí)別一個(gè)或多個(gè)預(yù)選形狀。
本發(fā)明的再一方面涉及制作布置在半導(dǎo)體晶片上的較薄的一層聚合物膜的方法，包括下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上提供一層聚合物膜，其中該層具有第一厚度；(b)用在光掩模的至少一部分上的部分深度制作圖案曝光聚合物膜的至少一部分；以及(b)顯影聚合物膜，使得已用部分深度制作圖案曝光的聚合物膜的至少一部分具有第二厚度，其中第二厚度小于第一厚度。
本發(fā)明的再一方面涉及使用光掩模在一層負(fù)像光可成像聚合物膜中形成特征結(jié)構(gòu)的方法，其中該特征結(jié)構(gòu)具有大于所用光刻工具的臨界尺度的較小尺度，以及其中該特征結(jié)構(gòu)僅部分地穿過該層。聚合物膜具有最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度。該方法包括下列步驟(a)在光掩模上布置多個(gè)鉻區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有小于臨界尺度的較小尺度，并且間距小于臨界尺度；(b)用照射透過光掩模的UV光曝光聚合物膜，使得UV光被鉻區(qū)域阻擋；以及(c)顯影聚合物膜，使得除去聚合物膜上未被UV光曝光的部分以及聚合物膜上被UV光曝光并具有小于最小結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度的部分。
從下面的詳細(xì)描述和附圖中，本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解本發(fā)明的其它方面、特性和優(yōu)點(diǎn)。然而應(yīng)當(dāng)理解詳細(xì)描述和具體實(shí)施例——指本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案——只是作為示例，只要不偏離本發(fā)明，自然地可以有各種調(diào)整。


下面將參考附圖以更大的特性和明確性描述本發(fā)明，其中圖1為簡化的現(xiàn)有技術(shù)晶片水平CSP的俯視圖；圖2根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案構(gòu)成簡化晶片水平CSP的俯視圖，示出環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊的壕溝；圖3為用于形成示于圖2中的晶片水平CSP的晶片的區(qū)域A在晶片加熱之前的放大簡化俯視圖，示出具有聚合物擋圈被全深壕溝環(huán)繞的焊球。
圖4為圖3沿切線4-4的剖視圖；圖5為用于形成示于圖2中的晶片水平CSP的晶片的區(qū)域A在晶片加熱之后的放大簡化俯視圖，示出具有聚合物擋圈被全深壕溝環(huán)繞的焊球；
圖6為圖5沿切線6-8的剖視圖；圖7為用于形成示于圖2中的晶片水平CSP的晶片的區(qū)域B的簡化俯視圖，示出由多個(gè)線形成的部分深度壕溝的第一實(shí)施方案；圖8為圖7沿切線8-8的剖視圖；圖9為用于形成示于圖2中的晶片水平CSP的晶片的區(qū)域C的簡化俯視圖，示出由多重圓形成的部分深度壕溝的第二實(shí)施方案；圖10為圖9沿切線10-10的剖視圖；圖11為現(xiàn)有技術(shù)晶片的一部分的縮微照片，示出晶片加熱之后的焊球和聚合物擋圈；圖12為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出晶片加熱之后的焊球和聚合物擋圈；圖13為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出由環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊的多個(gè)線形成的部分深度壕溝；圖14為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出由環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊的多重圓形成的部分深度壕溝；圖15為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，部分深度壕溝由環(huán)繞每個(gè)焊球的多個(gè)線形成，示出晶片加熱之后的焊球和聚合物支承擋圈；圖16為示于圖17中的部分深度壕溝的剖視圖的縮微照片；圖17為根據(jù)本發(fā)明的晶片的剖視圖的縮微照片，部分深度壕溝由多重圓形成；圖18為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出環(huán)繞焊球焊墊的全深壕溝，其中全深壕溝被金屬跡線截?cái)?；圖19為根據(jù)本發(fā)明的光掩模的一部分的簡化俯視圖；圖20為圖19的光掩模的區(qū)域A的放大俯視圖，示出全深制作鉻圖案；圖21為圖19的光掩模的區(qū)域B的放大俯視圖，以三條同心鉻線的形式示出部分深度制作鉻圖案；圖22為圖19的光掩模的區(qū)域C的放大俯視圖，以四個(gè)同心鉻環(huán)的形式示出部分深度制作鉻圖案；
圖23示出具有部分深度制作鉻圖案的光掩模的一小部分的簡化剖視圖，以及晶片在曝光之后的一小部分的剖視圖；以及圖24為顯影之后的圖23的晶片部分。
為了示例簡化和清楚，附圖示出構(gòu)造的一般方式，并省略了眾所周知的特征結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述和細(xì)節(jié)，以避免不必要地模糊本發(fā)明。另外，附圖中的元件并不一定是成比例繪制的。
具體實(shí)施例方式
應(yīng)當(dāng)理解下面所討論的實(shí)施方案僅僅是使用這里的創(chuàng)新所能得到的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例。通常，本發(fā)明的說明書中所作的陳述并不一定限制各種所聲明的發(fā)明的任何一種。某些陳述可適用于某些發(fā)明特性，但不適用于其它。通常，除非另外指出，單數(shù)元件可以是復(fù)數(shù)，反過來也是，而不會(huì)損失一般性，例如，“一個(gè)單元片”、“兩個(gè)單元片”。說明書和權(quán)利要求中的詞語第一、第二、第三等，如果有的話，用于區(qū)別相似的元件，并不必然用于描述連續(xù)的或時(shí)序的順序。說明書和權(quán)利要求中的詞語頂部、前部、側(cè)面等，如果有的話，是用于描述的目的，并不必然用于描述相對(duì)位置。所有的測(cè)量都是大致的，例如，“30微米”表示“30微米左右”。
圖1為簡化的現(xiàn)有技術(shù)晶片水平CSP 100的俯視圖，包含現(xiàn)有技術(shù)的集成電路，或單元片102，以及多個(gè)焊球焊墊106。
圖2為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案構(gòu)造的簡化晶片水平CSP 200的俯視圖，包含單個(gè)集成電路，或單元片202，具有壕溝204環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊206。單元片202是更大的半導(dǎo)體晶片或“晶片”(未示出)上的多個(gè)單元片中的一個(gè)。通常，每個(gè)晶片有200-700個(gè)單元片。在2001年9月11日授予Elemus等人并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“形成芯片級(jí)封裝的方法(Method for forming chip scale package)”的U.S.專利No.6,287,893中描述了晶片水平CSP設(shè)計(jì)，該專利在此引入作為參考。壕溝204為形成在鈍化層的表面中的環(huán)狀(當(dāng)在俯視圖中看時(shí))通道(via)，鈍化層在晶片水平工藝步驟過程中布置在晶片上?！熬焦に嚒敝傅氖牵?，在將單元片從晶片上切割下來之前，壕溝204就形成在每個(gè)單元片202中。優(yōu)選地，鈍化層為光可成像聚合物膜。光可成像聚合物膜通常為苯環(huán)丁烯(BCB)，盡管本發(fā)明可以使用任何其它材料的光可成像膜。壕溝204用于限制和容納某些在后續(xù)的晶片水平CSP 200工藝步驟過程中晶片被加熱到焊球金屬回流溫度時(shí)粘性暫時(shí)變差(或“液化”)的聚合物擋圈材料。
圖3為晶片的用于形成晶片水平CSP 200的部分300——圖2的區(qū)域A所指——的放大簡化俯視圖，示出在晶片加熱之前中央特征結(jié)構(gòu)414處具有聚合物擋圈310的焊球308，被全深壕溝312環(huán)繞(見圖4)。優(yōu)選地，聚合物擋圈材料為加州Rancho Dominguez的Ablestik實(shí)驗(yàn)室制造的XNF-1502?？蛇x地，另外的材料用于聚合物擋圈310。在2003年6月17日授予Elenius等人并轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的題為“用于焊塊的聚合物擋圈(Polymer collar for solder bumps)”的U.S.專利No.6,578,755中描述了環(huán)繞焊球的聚合物擋圈的使用，該專利在此引入作為參考。中央特征結(jié)構(gòu)414具有兩百八十(280)微米的直徑313。全深壕溝312在壕溝內(nèi)確定了區(qū)域314，并確定了沒有壕溝或位于壕溝外的區(qū)域316。全身壕溝312具有三十(30)微米的寬度315。全深壕溝312的內(nèi)邊緣與中央特征結(jié)構(gòu)414的外邊緣之間的距離317為七十五(75)微米。焊球308具有300-350微米的直徑416(見圖4)。
圖4為圖3沿切線4-4的剖視圖。晶片通常包括至少一層硅，盡管本發(fā)明也適用于包含其它半導(dǎo)體材料的晶片。這一層硅層402代表了晶片半導(dǎo)體襯底和它所有的層，可用于CSP制造。為了簡化，晶片的細(xì)節(jié)沒有示出。硅層402通常覆蓋有氮化硅或二氧化硅——通常不導(dǎo)電的電介質(zhì)——作為薄鈍化層(未示出)，而在晶片的集成電路的選定鋁鍵合焊墊(未示出)上具有開口。在CSP制造過程中，氮化硅或二氧化硅薄鈍化層通常不置于晶片上，而是在CSP制造之前就作為晶片的一部分而存在。在由晶片制造晶片水平CSP的過程中，示于圖4中的所有其它層通常置于晶片上。
在鈍化層上布置光可成像聚合物膜的第一聚合物層404。第一聚合物層404通常為4-5微米厚。金屬化層布于第一聚合物層404上，覆蓋任何暴露出的鋁鍵合焊墊。金屬化層包括焊塊下金屬(UBM)區(qū)域——或焊球焊墊——206，以及再分布層(RDL)406。RDL包含形成在每個(gè)焊球焊墊206和任何與焊球焊墊不在同一x-y坐標(biāo)系上的相關(guān)鋁鍵合焊墊之間的導(dǎo)電通路的金屬跡線。在第一聚合物層404和金屬化層上布置光可成像聚合物膜的第二聚合物層412。第二聚合物層412通常為4-5微米厚。第一聚合物層404和第二聚合物層412通常為相同材料，優(yōu)選地為密歇根州Midland的Dow Chemical Company制造的CYCLOTENE～4022-3 5 BCB鈍化聚合物，作為標(biāo)準(zhǔn)，雙層ULTRA CSP封裝。作為替代，另外的材料用于這兩層光可成像聚合物層。再作為替代，對(duì)每個(gè)光可成像聚合物層使用不同材料。全深壕溝312也用在具有厚度4-5微米的單聚合物層的晶片水平CSP 200上。通常，當(dāng)使用單聚合物層時(shí)，RDL不是必須的。
中央特征結(jié)構(gòu)414為完全穿透已完成的晶片水平CSP的第一聚合物層404和第二聚合物層412的通道。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的光成像方式，在沉積第二聚合物層412之前在第一聚合物層404中形成(即開出)中央特征結(jié)構(gòu)414，從而暴露出任何位于與焊球焊墊206處在相同x-y坐標(biāo)處的相關(guān)鋁鍵合焊墊。在相關(guān)的鋁鍵合焊墊不位于與焊球焊墊206相同x-y坐標(biāo)處的設(shè)計(jì)中，氮化硅或二氧化硅薄鈍化層暴露在中央特征結(jié)構(gòu)414的底部。然后通過在烘箱中在某一溫度下烘烤使聚合物聚合所需的時(shí)間而使第一聚合物層404固化。在第一聚合物層404的選定部分上、任何暴露的鋁鍵合焊墊上以及中央特征結(jié)構(gòu)414的底部處的氮化硅或二氧化硅上濺射金屬化層——通常包含鋁、鎳釩和銅層。接下來，將第二聚合物層412置于第一聚合物層404——包括第一聚合物層具有金屬化的部分——上。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的光成像方式，在晶片中形成完全穿透第二聚合物層412的全深壕溝312，同時(shí)，中央特征結(jié)構(gòu)414重新開口直至金屬化層或焊球焊墊206。第一聚合物層404暴露在全深壕溝312的底部。全深壕溝312不覆蓋在RDL 406上，如圖4所示。
優(yōu)選地，全深壕溝312用于壕溝不覆蓋在RDL 406上的情形中。圖5為部分300的放大簡化俯視圖，示出在晶片加熱之后具有聚合物擋圈310被全深壕溝312環(huán)繞的焊球308。當(dāng)焊球308回流時(shí)，聚合物擋圈310的某些液化材料鋪淌開，但是有利地，僅鋪開到全深壕溝312之內(nèi)的區(qū)域314中。全深壕溝312限制和容納液化聚合物擋圈材料，有利地防止它鋪開超過壕溝進(jìn)入到壕溝外的區(qū)域316中。在后來的回流工藝階段期間，流到區(qū)域314中的液化聚合物擋圈材料變得更粘和更堅(jiān)硬或“被固化”，并形成殘留物502。圖5示出全深壕溝312內(nèi)的區(qū)域314的大部分含有聚合物擋圈材料的殘留物502。殘留物502是半透明的。殘留物502并不一定完全填滿全深壕溝312內(nèi)的區(qū)域314(盡管可能)，它也不一定從聚合物擋圈310的主要部分向所有方向相等地鋪開(盡管可能)。因此，殘留材料可能具有隨機(jī)外貌，如圖5所示，然而，殘留物502被全深壕溝312容納/控制，且因此殘留物的鋪展受到壕溝的限制。在某些場(chǎng)合中，殘留物502可以完全覆蓋全深壕溝312的底表面。
圖6為圖5沿切線6-6的剖面圖。全深壕溝312保留聚合物擋圈材料從聚合物擋圈310沿第二聚合物層412的表面向外鋪開的殘留物502。殘留物502的流動(dòng)發(fā)生在焊料回流之前和期間。如果不存在全深壕溝312，則殘留物502按隨機(jī)圖案流出并流到更大的距離，結(jié)果，從美觀性角度看是不可接受的。全深壕溝312的用途是容納殘留物流并防止/減小它流到壕溝外面，從而改善晶片水平CSP的外觀。作為有全深壕溝312存在的結(jié)果，殘留物502從聚合物擋圈流出更短的距離，殘留物流的范圍在所有方向上都更接近均勻，從而流的外邊緣更接近圓形。全深壕溝312環(huán)繞中央特征結(jié)構(gòu)414；可選地，全深壕溝為孤立的特征結(jié)構(gòu)。
圖7為晶片的用于形成晶片水平CSP 200的部分300——圖2的區(qū)域B所指——的簡化俯視圖，示出由環(huán)繞中央特征結(jié)構(gòu)414的多個(gè)線701、702和703優(yōu)選地使用根據(jù)本發(fā)明的光成像方式形成的部分深度壕溝712的第一實(shí)施方案。部分深度壕溝712具有二十三(23)微米的寬度715。部分深度壕溝712的內(nèi)邊緣和中央特征結(jié)構(gòu)414的外邊緣之間的距離717為七十五(75)微米。應(yīng)當(dāng)指出本發(fā)明并不限制于使用三(3)條線?？梢允褂萌魏未笥谝?1)的線條數(shù)目。
圖8為圖7沿切線8-8的剖視圖。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的方式，完全穿過第二聚合物層412和第一聚合物層404形成了中央特征結(jié)構(gòu)414。焊球焊墊206暴露在中央特征結(jié)構(gòu)414的底部。部分深度壕溝712形成在晶片中，部分穿過第二聚合物層412。第二聚合物層412暴露在部分深度壕溝712的底部。部分深度壕溝712并不穿出第一聚合物層404。部分深度壕溝712具有為第二聚合物層412的厚度的1-99％的壕溝深度801。作為替代，部分深度壕溝712用在具有厚度4-5微米的單聚合物層的晶片水平CSP 200上。在該情形中，部分深度壕溝712具有為單聚合物層的厚度的1-99％的壕溝深度801。在圖8中，部分深度壕溝712覆蓋在RDL 406上。RDL 406并不通過部分深度壕溝712暴露出來。有利地，部分深度壕溝712可從金屬跡線下穿過，而不暴露RDL 406。
圖9為晶片的用于形成晶片水平CSP 200的部分300——圖2的區(qū)域C所指——的簡化俯視圖，示出部分深度壕溝的第二實(shí)施方案。部分深度壕溝912優(yōu)選地使用根據(jù)本發(fā)明的光成像方式由環(huán)繞中央特征結(jié)構(gòu)414的多重圓913形成。多重圓913為四(4)個(gè)呈緊密壓縮的圓的同心行901-904的形式。部分深度壕溝912具有二十八(28)微米的寬度915。部分深度壕溝912的內(nèi)邊緣和中央特征結(jié)構(gòu)414的外邊緣之間的距離917為七十五(75)微米。應(yīng)當(dāng)指出本發(fā)明并不限于使用四(4)個(gè)圓形的同心行。可以使用任何行數(shù)，只要使用了多個(gè)圓。部分深度壕溝712和912環(huán)繞中央特征結(jié)構(gòu)414；作為替代，部分深度壕溝為孤立的特征結(jié)構(gòu)。
圖10為圖9沿切線10-10的剖視圖。使用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的技術(shù)，完全穿過第二聚合物層412和第一聚合物層404形成了中央特征結(jié)構(gòu)414。焊球焊墊206暴露在中央特征結(jié)構(gòu)414的底部。部分深度壕溝912形成在晶片中，部分穿過第二聚合物層412。部分深度壕溝712并不穿過第一聚合物層404，因此，第二聚合物層412暴露在部分深度壕溝912的底部。部分深度壕溝912的壕溝深度801為第二聚合物層412的厚度的1-99％。作為替代，部分深度壕溝912用在具有厚度4-5微米的單聚合物層的晶片水平CSP 200上。在該情形中，部分深度壕溝912具有為單聚合物層的厚度的1-99％的壕溝深度801。部分深度壕溝912覆蓋在RDL 406上。如圖10所示，RDL 406并不通過部分深度壕溝912暴露出來。有利地，部分深度壕溝912可從金屬跡線下穿過，而不暴露RDL 406。
圖11為現(xiàn)有技術(shù)晶片的一部分的縮微照片，示出晶片加熱之后的焊球308和聚合物擋圈310。聚合物擋圈材料的殘留物502從焊球308向外擴(kuò)展不規(guī)則的距離。在中央特征結(jié)構(gòu)414形成在晶片中之后，將聚合物擋圈310——它為熔解的聚合物材料——加到中央特征結(jié)構(gòu)414上，然后將焊球308置于熔解的聚合物點(diǎn)上。隨后通過回流和固化工藝處理晶片，在此工藝中，聚合物擋圈310軟化并具有流動(dòng)趨向，然后固化。如圖11所見，如果沒有壕溝204，那么殘留物502的最終外觀是隨機(jī)且不受控的。
圖12為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出晶片加熱之后的焊球308和聚合物擋圈310。圖12示出與用于圖11中的現(xiàn)有技術(shù)晶片上的相同的工藝步驟和材料的結(jié)果，但是還具有壕溝204。圖12示出壕溝204限制了殘留物502并將其容納在壕溝范圍內(nèi)。壕溝204幫助形成同心/形狀均一的固化熔解的聚合物，且壕溝抑制了殘留物502從聚合物擋圈310的隨機(jī)流出。
圖13為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出由環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊206的多個(gè)線701、702和703形成的部分深度壕溝712。在圖13所示的晶片上沒有焊球或聚合物擋圈。
圖14為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出由環(huán)繞每個(gè)焊球焊墊206的多重圓913形成的部分深度壕溝912。在圖14所示的晶片上沒有焊球或聚合物擋圈。圖15-17為掃描電子顯微鏡照片。圖15為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，部分深度壕溝712由環(huán)繞中央特征結(jié)構(gòu)414的多個(gè)線701、702和703形成，示出了晶片加熱之后的焊球308和聚合物擋圈310。
圖16為圖15所示的部分深度壕溝712的放大剖面的縮微照片。圖15和16所示的部分深度壕溝712通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法由光掩模制作，該光掩模具有三(3)個(gè)同心的七(7)微米寬的鉻線701、702和703，鉻線之間由一(1)微米寬的間距隔開。
盡管由三條線制作，但是形成了單個(gè)部分深度壕溝，如圖15和16所示。圖15和16的部分深度壕溝712寬二十三(23)微米，具有2.1微米的壕溝深度，這一深度穿過了第二聚合物層412的大約60％。圖17為根據(jù)本發(fā)明的晶片的剖面的縮微照片，示出由多重圓913形成的部分深度壕溝912。圖17所示的部分深度壕溝912通過使用根據(jù)本發(fā)明的方法由光掩模制作，該光掩模具有四(4)行緊密排列的直徑七(7)微米的鉻環(huán)。盡管由多重圓制作，但是形成了單個(gè)部分深度壕溝，如圖17所示。圖17所示的部分深度壕溝912寬二十八(28)微米，具有2.2微米的壕溝深度，這一深度穿過了第二聚合物層412的大約64％。
圖18為根據(jù)本發(fā)明的晶片的一部分的縮微照片，示出環(huán)繞焊球焊墊206的全深壕溝312，其中全深壕溝被金屬跡線中斷。部分深度壕溝712和912之一優(yōu)選地用于壕溝覆蓋金屬跡線的情形。作為替代，使用全深壕溝312，而優(yōu)選地在金屬跡線處中斷全深壕溝，如圖18所示，從而不暴露金屬跡線。作為另一替代方案(未示出)，當(dāng)暴露特定的金屬跡線并無害處時(shí)，全深壕溝312橫過金屬跡線，從而暴露RDL406。
為了結(jié)構(gòu)和/或美觀的目的，本發(fā)明有利地將所用材料保持在同心形狀/體積中。壕溝204、312、712和912限制殘留物502的能力取決于壕溝的體積、壕溝的深度，以及離中央特征結(jié)構(gòu)414的距離317、717和917。有利地，當(dāng)由壕溝控制殘留物502的散布時(shí)更容易進(jìn)行凸起晶片的自動(dòng)光學(xué)檢查。
圖19為光掩模1900的一部分的俯視圖，它相應(yīng)于一個(gè)單元片202，用于在一層負(fù)像聚合物膜中制作特征結(jié)構(gòu)。在整個(gè)光掩模(未示出)上，有多個(gè)模擬整個(gè)晶片的單元片布局的部分。為了簡明起見，光掩模1900的該部分也稱作光掩模1900。光掩模1900包含透明板，優(yōu)選地為玻璃或石英1903，其上按預(yù)選圖案布置有紫外(UV)光阻材料，優(yōu)選地為鉻1905。光掩模1900用于暴露聚合物膜的預(yù)選部分，或在該預(yù)選部分中引起化學(xué)反應(yīng)，從而使得聚合物膜能夠在顯影之后能夠由光限定。現(xiàn)有技術(shù)的光掩模具有布置成具有與要在聚合物膜中制作的特征結(jié)構(gòu)基本相同的形狀和尺寸的圖案的鉻。在負(fù)像聚合物膜情形中，曝光的聚合物膜變成交聯(lián)的且無法從曝光區(qū)域上被顯影掉，即除去。在正向聚合物膜情形中，在顯影過程中除去曝光的聚合物膜。
光掩模1900用于在一層負(fù)像聚合物膜——例如第二聚合物層412——中形成特征結(jié)構(gòu)。在圖19中，暗區(qū)域?yàn)殂t1903而亮區(qū)域?yàn)槭?905。光掩模1900的該部分用于形成四十九(49)個(gè)中央特征結(jié)構(gòu)414和環(huán)繞一個(gè)單元片202的每個(gè)中央特征結(jié)構(gòu)的壕溝204。當(dāng)聚合物膜成像時(shí)，通常需要通過在整個(gè)膜厚(或?qū)?上獲得像中央特征結(jié)構(gòu)414和全深壕溝312這樣的特征結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的光掩模1900被用來制作全深特征結(jié)構(gòu)；然而，該光掩模也有利地在相同的一系列光成像步驟過程中制作部分深度特征結(jié)構(gòu)。
所有光可成像聚合物膜系統(tǒng)和工藝具有某些可以分辨的最小尺寸，或臨界尺度，以完全穿過聚合物層開出結(jié)構(gòu)特征，或特征結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施方案中描述的實(shí)施例中，線性結(jié)構(gòu)特征——包括彎曲的線性結(jié)構(gòu)特征——的臨界尺度為十(10)微米，而圓形結(jié)構(gòu)特征的臨界尺度為三十(30)微米。假設(shè)聚合物層在x-y-z坐標(biāo)系的x-y平面上，則特征結(jié)構(gòu)的深度在z方向上。當(dāng)需要特征結(jié)構(gòu)完全穿透聚合物層時(shí)，特征結(jié)構(gòu)的特征結(jié)構(gòu)尺寸——即x-y平面中的尺度中較小的那個(gè)——必須大于臨界尺度。具有小于臨界尺度的特征結(jié)構(gòu)尺寸的特征結(jié)構(gòu)不完全穿透聚合物層。
臨界尺度由多個(gè)因素決定，包括包含聚合物層的材料的類型，聚合物層的厚度，所用的曝光工具，某些曝光工藝參數(shù)——例如曝光能量、曝光時(shí)間和聚焦深度，以及某些顯影工藝參數(shù)——例如顯影溶液、溫度和時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的方法利用傳統(tǒng)的曝光/顯影技術(shù)來在聚合物膜中建立結(jié)構(gòu)特征。根據(jù)本發(fā)明的方法利用了傳統(tǒng)曝光/顯影工具的無法在聚合物膜中制作小于臨界尺度的全深特征結(jié)構(gòu)的局限性。
優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)特征為壕溝204、完全穿透第二聚合物層412的聚合物膜的全深壕溝312、或在第二聚合物層的聚合物膜中穿入部分深度的部分深度壕溝712和912的形狀。根據(jù)本發(fā)明的方法有利地使得能夠利用與穿過整個(gè)膜厚形成全深特征結(jié)構(gòu)的同時(shí)進(jìn)行的相同工藝/步驟/順序建立部分深度特征結(jié)構(gòu)。
光掩模1900上的鉻圖案包含超過一個(gè)的鉻區(qū)域，每個(gè)區(qū)域在光掩模的x-y平面中具有兩個(gè)維度。兩個(gè)維度中較小的一個(gè)為較小尺度。當(dāng)需要特征結(jié)構(gòu)僅部分穿入聚合物層時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的光掩模利用多個(gè)鉻區(qū)域，每個(gè)鉻區(qū)域都具有小于臨界尺度的較小尺度，并且使用了與要形成全深特征結(jié)構(gòu)所用相同的傳統(tǒng)曝光/顯影工具和方法。當(dāng)特征結(jié)構(gòu)需要完全穿透聚合物層時(shí)，鉻區(qū)域的較小尺度必須大于臨界尺度。
優(yōu)選地，光掩模1900在單個(gè)光掩模上具有多個(gè)鉻圖案，每個(gè)圖案具有不同的較小尺度。這使得能夠形成不僅具有多種類型的部分深度特征結(jié)構(gòu)，還具有全深特征結(jié)構(gòu)——例如通道——的顯影聚合物膜。有利地，所有這些特征結(jié)構(gòu)都在一個(gè)光成像步驟系列中建立。例如，光掩模1900示出光掩模上相應(yīng)于單個(gè)單元片202的區(qū)域中的三(3)個(gè)區(qū)域，如區(qū)域A、區(qū)域B和區(qū)域C所指。區(qū)域A形成全深特征結(jié)構(gòu)，而區(qū)域B和區(qū)域C則以不同方式形成部分深度特征結(jié)構(gòu)。為了簡化說明，區(qū)域A、區(qū)域B和區(qū)域C示出位于光掩模的相應(yīng)于單個(gè)單元片202的區(qū)域中；然而，通常，它們位于光掩模上相應(yīng)于多于晶片的一個(gè)單元片的位置處。
圖20為光掩模1900由圖19的區(qū)域A所指的放大部分2000，示出鉻的全深制作圖案。暗區(qū)域?yàn)殂t而亮區(qū)域?yàn)橥该魇?。鉻的全深制作圖案包含布置在光掩模1900上的中央鉻圓2002和圍繞中央鉻圓的鉻環(huán)2004。中央鉻圓2002具有兩百八十(280)微米的直徑2006，這也是中央鉻圓的較小尺度。光掩模1900上的中央鉻圓2002在第二聚合物層412中制作中央特征結(jié)構(gòu)414。鉻環(huán)2006具有三十(30)微米的寬度2008和三百七十五(375)微米的直徑2010。鉻環(huán)2004的較小尺度為三十(30)微米。鉻環(huán)2004在第二聚合物層412中制作全深壕溝312。鉻環(huán)2004的寬度2008大于工藝的最小寬度開孔能力，或者說臨界尺度，因此，三十(30)微米寬的鉻環(huán)在第二聚合物層412中形成具有三十(30)微米的寬度315的全深壕溝312。因此，根據(jù)本發(fā)明的光掩模1900的區(qū)域A用于形成全深特征結(jié)構(gòu)。
圖21為光掩模1900由圖19的區(qū)域B所指的放大部分2100，示出涂在光掩模的石英上的被鉻的部分深度制作圖案2104環(huán)繞的中央鉻圓2002。部分深度制作鉻圖案2104包含三條同心鉻線2101-2103，每條鉻線具有七(7)微米的寬度2105。三條同心鉻線2101-2103相距一(1)微米。為了圖示清楚，三條同心鉻線2101-2103之間的間距被夸大了。因此，光掩模上的部分深度制作鉻圖案2104具有二十三(23)微米的寬度2106。部分深度制作鉻圖案2104的直徑2107為三百七十五(375)微米，它根據(jù)焊球308的直徑和焊球間距而改變。三條同心鉻線2101-2103的較小尺度(寬度2105)為七(7)微米。三條同心鉻線2101-2103中的每一個(gè)的較小尺度小于臨界尺度。光掩模1900上的三條同心鉻線2101-2103一起作用從而在第二聚合物層412中形成具有二十三(23)微米的寬度715的單個(gè)部分深度壕溝712。光掩模1900的區(qū)域B用于形成一個(gè)或多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的部分深度特征結(jié)構(gòu)，而同時(shí)也用于形成一個(gè)或多個(gè)全深特征結(jié)構(gòu)。
圖22為光掩模1900由圖19的區(qū)域C所指的放大部分2200，示出涂在光掩模的石英上的中央鉻圓2002和鉻的部分深度制作圖案2205。光掩模1900上的中央鉻圓2002被形成四(4)個(gè)小鉻圓同心環(huán)2201-2204的多個(gè)小鉻圓2206環(huán)繞。鉻的部分深度制作圖案2205包含小鉻圓2206的四個(gè)同心環(huán)2201-2204。每個(gè)小鉻圓2206具有七(7)微米的直徑。光掩模1900上的鉻的部分深度制作圖案2205具有二十八(28)微米的寬度2207。光掩模1900上的小鉻圓2206中每一個(gè)的直徑都小于臨界尺度。光掩模1900上的該多個(gè)小鉻圓2206一起作用從而在第二聚合物層412中形成具有寬度915的單個(gè)部分深度壕溝912。光掩模1900的區(qū)域C用于形成一個(gè)或多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的部分深度特征結(jié)構(gòu)，而同時(shí)也用于形成一個(gè)或多個(gè)全深特征結(jié)構(gòu)。
圖23為光掩模1900的具有部分深度制作圖案2104的一小部分的簡化剖面圖，以及晶片的一小部分的簡化剖面圖。晶片的該小部分僅包含第二聚合物層412的一小部分，它優(yōu)選地由光可成像聚合物膜2301組成。示出了用UV光曝光之后但是顯影之前的光可成像聚合物膜2301。光掩模1900和聚合物膜2301之間的典型距離2302為三十五(35)微米。第一聚合物層404(在圖23中未示出)被固化從而不會(huì)被UV光曝光改變。另一方面第二聚合物層412還沒有固化，可被UV光改變。UV光源(未示出)從鏡面2303反射。對(duì)于所用的特定對(duì)準(zhǔn)工具，鏡面2303到光掩模的距離為三至五英尺。UV光被從鏡面2303導(dǎo)向光掩模1900，如箭頭2311-2319所指。圖23所示的鉻的部分深度制作圖案2104的單個(gè)鉻線2101-2103的較小尺度小于臨界尺度，即，曝光工藝能夠分辨的最小尺度。
在光掩模1900上沒有鉻的地方，UV光穿過光掩模，如箭頭2311、2313、2314、2316、2317和2319所指，曝光第二聚合物層412的多個(gè)部分。聚合物膜為負(fù)像聚合物膜，第二聚合物層412被UV光曝光的部分——圖23上由實(shí)陰影線所指——變成交聯(lián)。聚合物層412的表面2320被鉻所產(chǎn)生的UV光陰影保護(hù)的準(zhǔn)確面積小于鉻的面積，因?yàn)椴糠諹V光下切鉻2101-2103，或者說部分UV光從鉻2101-2103的邊緣下透過。一定量的UV光接近鉻2101-2103的邊緣透過，由于在第二聚合物層412中的反射而散射到各個(gè)方向，包括鉻的下方。一小部分UV光——例如由箭頭2313和2317所指——穿過第二聚合物層412并在第一聚合物層404上以某一角度向上反射回來，如圖23所示。盡管在圖23中未示出，但是大多數(shù)反射的UV光都通過第一和第二聚合物層，并在硅層402和RDL 406上以類似于箭頭2313和2317的方式反射。在光掩模1900上有鉻的地方，UV光被阻擋，如箭頭2312、2315和2318所指。反射的UV光曝光第二聚合物層412中位于鉻2101-2103下方但是靠近鉻的邊緣的區(qū)域。第二聚合物層412的未被曝光從而未交聯(lián)的部分2321-2323由虛陰影線所指。反射的UV光也曝光第二聚合物層412中完全位于沒有曝光的部分2321-2323下方的部分2331-2333。
圖24示出用顯影化學(xué)藥品處理之后圖23的晶片的一小部分，該化學(xué)藥品除去第二聚合物層412的沒有被穿過光掩模1900上的七(7)微米鉻圖案之間的一(1)微米間距的UV光曝光的所有部分。在圖24中除去了圖23中用虛陰影線示出的第二聚合物層412的部分2321-2323。
在圖24中，在顯影過程中除去了第二聚合物層412位于光掩模1900的鉻2101-2103下方的部分2321-2323。光可成像聚合物膜在聚合物層的部分2321-2323中——即接近最靠近光掩模1900的表面2320的聚合物材料中——沒有交聯(lián)，結(jié)果在顯影過程中這些部分被除去。在曝光過程中沒有交聯(lián)的部分2321-2323中膜厚總量是(a)用于特征結(jié)構(gòu)的臨界尺度，(b)曝光能量，(c)曝光工具的聚焦深度，(d)所曝光的聚合物的類型，以及(e)所用的曝光工具的函數(shù)。
顯影工藝也影響除去的膜厚總量。顯影工藝受(a)所用的顯影溶液，(b)顯影工藝過程的溫度，以及(c)過顯影總量的控制。顯影工藝也除去第二聚合物層412接近表面2320的被UV光曝光的一些薄的上方部分2410和2411。盡管第二聚合物層412被UV光曝光的部分2410和2411已經(jīng)變成交聯(lián)，結(jié)果顯影化學(xué)藥品對(duì)其沒有很大影響，但是所能保留的高起的材料遠(yuǎn)低于第二聚合物層的最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度。已經(jīng)確定，最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度2413多少可以得到控制，在1-6微米之間。在顯影工藝過程中，第二聚合物層412的薄的上方部分2410和2411被除去，只留下較厚的下方部分2420-2421，它在光掩模1900的鉻2101-2104之間的一(1)微米間距以下。
由于鉻圖案的尺度被預(yù)選為使得它們小于曝光工藝所能分辨的最小尺度，并且由于鉻之間的間距被設(shè)計(jì)為使得它們窄于第二聚合物層412的最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的線寬，因此該曝光/顯影工藝在第二聚合物層412中得到具有某些深度變化的部分深度特征結(jié)構(gòu)2401。深度從較小的深度2415變到較大的深度2416。部分深度特征結(jié)構(gòu)2401的寬度2417大約為所有鉻2101-2103以及鉻之間的間距的累積寬度。由于所使用的曝光工具的類型、第二聚合物層412的厚度、第二聚合物材料類型、以及曝光/顯影工藝參數(shù)，部分深度特征結(jié)構(gòu)2401在遠(yuǎn)離光掩模1900的底部具有更小的寬度2418。部分深度特征結(jié)構(gòu)2401具有傾斜的側(cè)壁2419和2420，從而部分深度特征結(jié)構(gòu)的寬度從上向下遞減。差別(或偏離)取決于所用曝光工具的類型、第二聚合物層412的厚度、第二聚合物材料類型，以及所用的曝光/顯影工藝參數(shù)。使用其它的光刻工具、材料、厚度或其它參數(shù)將改變直徑2417和較小直徑2418之間的差別。
圖7、9和12-17為使用密排鉻圖案——它們單個(gè)地都小于臨界尺度——形成的部分深度壕溝的實(shí)施例。部分深度壕溝的寬度大于臨界尺度。使用同一光掩模1900通過預(yù)選具有大于臨界尺度的較小尺度的鉻段形成全寬壕溝。
也可以使用除線和圓之外的其它具有小于臨界尺度的較小尺度的密排鉻段，以便在聚合物層404和412中形成不同深度和寬度的部分深度特征結(jié)構(gòu)。在這樣的情形中，特征結(jié)構(gòu)的總體深度/寬度為前面所列的與曝光/顯影工藝相關(guān)的項(xiàng)的函數(shù)，以及(a)單個(gè)鉻段的形狀和尺寸，以及(b)單個(gè)鉻段之間的間距或節(jié)距的函數(shù)。單個(gè)密排鉻段在曝光和顯影工藝過程中具有累積效應(yīng)，導(dǎo)致實(shí)際上為一個(gè)連續(xù)結(jié)構(gòu)的特征結(jié)構(gòu)，其寬度大約為用于光掩模1900上的單個(gè)鉻段的寬度以及鉻段之間的間隔的寬度之和。使用根據(jù)本發(fā)明的方法，可以形成多個(gè)寬度的全深和部分深度壕溝，寬度僅受特定設(shè)計(jì)——例如使用了壕溝的焊球焊墊之間的節(jié)距——的影響。現(xiàn)有技術(shù)的用于制作全深特征結(jié)構(gòu)的光掩模上的鉻具有與全深特征結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀基本相同的尺寸和特征結(jié)構(gòu)。另一方面，根據(jù)本發(fā)明用于制作部分深度特征結(jié)構(gòu)712和912的光掩模1900上的鉻具有與部分深度特征結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀不同的尺寸和形狀，因?yàn)殂t之間的間距也影響部分深度特征結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀。
聚合物膜具有的根據(jù)本發(fā)明形成的特征結(jié)構(gòu)，反映出非常少的或完全不反映用于建立特征結(jié)構(gòu)的光掩模1900的鉻圖案的形狀；作為替代，聚合物膜具有容易看出鉻圖案的形狀的特征結(jié)構(gòu)。除了壕溝形狀之外，部分深度特征結(jié)構(gòu)還可以是可辨別信息(包括視覺可讀信息)的形狀。例如，通過使用具有批號(hào)形狀的鉻圖案的光掩模1900，使用部分深度特征結(jié)構(gòu)用批號(hào)來標(biāo)記或銘刻單元片202。
使用根據(jù)本發(fā)明的方法可以改變第二聚合物層412的表面的光學(xué)特性。具體地，通過在聚合物膜中形成多重部分深度特征結(jié)構(gòu)減小了第二聚合物層412的表面反射率，這是有利的，因?yàn)榫紺SP 200的表面反射會(huì)對(duì)機(jī)器人視覺造成不利影響。已經(jīng)確定，使用具有寬度3-5微米相距十(10)微米的鉻線的光掩模1900在聚合物膜中形成多重部分深度特征結(jié)構(gòu)減小了聚合物膜的反射率并提高了機(jī)器人視覺。
對(duì)于特定形式、匹配或尺寸要求也許在單元片202上的不同位置需要不同的第二聚合物層412的厚度。使用根據(jù)本發(fā)明的方法能夠減小第二聚合物層412的厚度。首先，用第二聚合物層覆蓋整個(gè)單元片202。然后，使用光掩模1900對(duì)第二聚合物層412進(jìn)行光成像工藝，光掩模1900在相應(yīng)于單元片202上需要減薄的部分的聚合物層中的部分上具有部分深度圖案。在根據(jù)本發(fā)明的曝光和顯影之后，第二聚合物層412的作為目標(biāo)的部分上的聚合物材料的厚度小于周圍的聚合物材料的厚度。作為替代，以這一方式減薄單元片202的整個(gè)第二聚合物層412。在任一情形中，光掩模1900上的部分深度制作圖案可以是幾乎任何形狀。當(dāng)需要將光可成像層減薄到小于光可成像涂覆工藝用給定材料所能實(shí)現(xiàn)的厚度的厚度時(shí)，根據(jù)本發(fā)明減薄聚合物層214比最初就涂上更少的聚合物更有利。
雖然關(guān)于其優(yōu)選實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是這樣的描述僅作為示意性目的，并不是要限制本發(fā)明的范圍。只要不偏離本發(fā)明由所附權(quán)利要求所確定的真實(shí)精神和范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員能對(duì)所描述的實(shí)施方案做出各種調(diào)整和改變。
附圖標(biāo)記列表100現(xiàn)有技術(shù)晶片水平CSP102現(xiàn)有技術(shù)單元片106現(xiàn)有技術(shù)焊球焊墊200晶片水平CSP202單元片204壕溝206焊球焊墊300晶片的部分308焊球310聚合物擋圈312全深壕溝313中央特征結(jié)構(gòu)直徑314壕溝內(nèi)區(qū)域315全深壕溝寬度316壕溝外區(qū)域317距離402硅404第一聚合物層406再分布層(RDL)412第二聚合物層414中央特征結(jié)構(gòu)416焊球直徑
502殘留物701-703線712部分深度壕溝715部分深度壕溝寬度717距離801壕溝深度901-904行912部分深度壕溝913多重圓915部分深度壕溝寬度917距離1900 光掩模1903 英1905 鉻2000 光掩模的部分2002 中央鉻圓2004 鉻環(huán)2006 中央鉻圓直徑2008 鉻環(huán)寬度2010 鉻環(huán)直徑2100 光掩模的部分2101-2103 同心鉻線2104 部分深度制作鉻圖案2105 每個(gè)同心鉻線寬度2106 部分深度制作圖案寬度2107 部分深度制作鉻圖案直徑2200 光掩模的部分2201-2204 圓環(huán)2205 部分深度制作鉻圖案
2206 小鉻圓2207 部分深度制作鉻圖案寬度2300 剖面圖2301 聚合物膜2302 距離2303 鏡面2311-2319代表UV光的箭頭2320 第二聚合物層表面2321-2323未被UV光曝光的部分2331-2333被UV光曝光的部分2400 剖面圖2401 部分深度特征結(jié)構(gòu)2410-2411第二聚合物層的上方部分2413 最小的結(jié)構(gòu)堅(jiān)固的材料寬度2415 部分深度特征結(jié)構(gòu)的較小深度2416 部分深度特征結(jié)構(gòu)的較大深度2417 部分深度特征結(jié)構(gòu)寬度2518 部分深度特征結(jié)構(gòu)的較小寬度2419-2420部分深度特征結(jié)構(gòu)的傾斜側(cè)壁
權(quán)利要求
1.一種光掩模，用于在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成部分深度特征結(jié)構(gòu)，并基本同時(shí)地，用于在使用能夠分辨最小可分辨尺寸的曝光工具來形成完全穿透聚合物膜的特征結(jié)構(gòu)的一系列光成像步驟中在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成全深特征結(jié)構(gòu)，聚合物膜具有膜厚，部分深度特征結(jié)構(gòu)具有基本小于膜厚的深度，全深特征結(jié)構(gòu)具有大約等于膜厚的深度，該光掩模包含透明板；至少一個(gè)全深制作圖案，每個(gè)全深制作圖案包括布置在透明板上的UV光阻材料區(qū)域，該區(qū)域具有較大尺度和較小尺度，較小尺度等于或大于最小可分辨尺寸；以及部分深度制作圖案，包括多個(gè)布置在透明板上的UV光阻材料區(qū)域，該多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域具有較大尺度和較小尺度，較小尺度小于最小可分辨尺寸，每個(gè)區(qū)域與另一個(gè)區(qū)域相隔的距離小于最小可分辨尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光掩模，其中部分深度制作圖案在聚合物膜中僅制作一個(gè)部分深度特征結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光掩模，其中每個(gè)全深制作圖案在聚合物膜中制作全深特征結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光掩模，其中制作于聚合物膜中的部分深度特征結(jié)構(gòu)具有第一寬度，并且制作于聚合物膜中的全深特征結(jié)構(gòu)具有第二寬度，并且第二寬度小于或等于第一寬度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光掩模，其中透明板的材料為玻璃和石英中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光掩模，其中UV光阻材料為鉻。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光掩模，其中多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)鉻圓。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的光掩模，其中多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粭l鉻線。
9.一種使用具有臨界尺度的曝光工具在半導(dǎo)體晶片上的聚合物膜中形成部分深度特征結(jié)構(gòu)的方法，包含下列步驟(a)在光掩模上布置部分深度制作圖案，它包括多個(gè)UV光阻材料區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有小于臨界尺度的較小尺度，相隔的距離小于臨界尺度；以及(b)以與將聚合物膜曝光于光掩模上的全深制作圖像基本相同的方式，將聚合物膜曝光于光掩模上的部分深度制作圖案；以及(c)以與顯影已曝光于光掩模上的全深制作圖案的聚合物膜基本相同的方式，顯影已曝光于光掩模上的部分深度制作圖案的聚合物膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中UV光阻材料為鉻。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)鉻圓。
12.根據(jù)權(quán)利要求～的光掩模，其中多個(gè)區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域?yàn)橐粭l鉻線。
13.一種改變聚合物膜表面的光學(xué)特性的方法，包含下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上布置一層聚合物膜，該層具有含第一光學(xué)特性的表面；(b)將聚合物膜曝光于光掩模上的部分深度制作圖案；以及(b)顯影已曝光的聚合物膜，使得聚合物膜的表面具有第二光學(xué)特性。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中光學(xué)特性為反射率。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中反射率被減小。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中部分深度制作圖案包括布置在光掩模上的鉻。
17.一種在聚合物膜的表面上銘刻標(biāo)記的方法，包含下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上布置一層聚合物膜，該層具有不含可辨別的標(biāo)記的表面；(b)將聚合物膜曝光于光掩模上的部分深度制作圖案，部分深度制作圖案具有一個(gè)或多個(gè)預(yù)選形狀；以及(b)顯影已曝光的聚合物膜，使得一個(gè)或多個(gè)預(yù)選形狀在聚合物膜的表面上是可辨別的。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中標(biāo)記包括字母數(shù)字信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中部分深度制作圖案包括布置在光掩模上的鉻。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中鉻按預(yù)選形狀布置在光掩模上。
21.一種制作布置在半導(dǎo)體晶片上的較薄的一層聚合物膜的方法，包含下列步驟(a)在半導(dǎo)體晶片上提供一層聚合物膜，該層具有第一厚度；(b)將聚合物膜的至少一部分曝光于在光掩模的至少一部分上的部分深度制作圖案；以及(b)顯影聚合物膜使得曝光于部分深度制作圖案的聚合物膜的至少一部分具有第二厚度，第二厚度小于第一厚度。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中部分深度制作圖案包括布置在光掩模上的鉻。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中步驟(b)將整個(gè)聚合物膜曝光于光掩模上的部分深度制作圖案。
24.一種使用光掩模在一層負(fù)像光可成像聚合物膜中形成特征結(jié)構(gòu)的方法，該特征結(jié)構(gòu)具有大于所用光刻工具的臨界尺度的最小尺度，并且其中該特征結(jié)構(gòu)僅部分地穿入該層，聚合物膜具有最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度，該方法包含下列步驟(a)在光掩模上布置多個(gè)鉻區(qū)域，每個(gè)區(qū)域具有小于臨界尺度的較小尺度，并且相隔的間距小于臨界尺度；(b)將聚合物膜曝光于照射穿過光掩模的UV光，使得UV光被鉻區(qū)域阻擋；以及(c)顯影聚合物膜，使得聚合物膜未被UV光曝光的部分以及聚合物膜被UV光曝光并具有窄于最小的結(jié)構(gòu)上堅(jiān)固的材料寬度的寬度的部分被除去，由此形成特征結(jié)構(gòu)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中該層具有厚度，并且其中特征結(jié)構(gòu)穿入該層厚度的1-99％的深度。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其中該層聚合物膜為芯片級(jí)封裝的鈍化層。
全文摘要
一種光掩模(1900)，用于使用能夠分辨臨界尺度或更大的尺寸的曝光工具在芯片級(jí)封裝(200)的晶片上的光可成像聚合物層(412)中制作部分深度特征結(jié)構(gòu)(712和912)，具有多個(gè)鉻線(2101－2103)。每條鉻線具有小于臨界尺度的寬度(2105)，多個(gè)鉻線的每條鉻線相隔小于臨界尺度。這多個(gè)鉻線通過聚合物層的部分厚度制作單個(gè)部分深度特征結(jié)構(gòu)，例如通道。作為替代，光掩模具有多個(gè)鉻圓，每個(gè)鉻圓具有小于臨界尺度的直徑，并且相隔小于臨界尺度，它制作部分深度特征結(jié)構(gòu)。光掩模還可具有寬度大于臨界尺度且相隔大于臨界尺度的鉻，它穿過聚合物膜的整個(gè)厚度制作全深特征結(jié)構(gòu)。部分深度特征結(jié)構(gòu)和全深特征結(jié)構(gòu)基本在單獨(dú)一系列光成像步驟同時(shí)制作。通過選擇尺寸、形狀和鉻之間的距離，光掩模能夠在聚合物層上銘刻可辨別的標(biāo)記，能夠改變聚合物層的厚度，能夠改變聚合物層表面的光學(xué)特性。依照37C.F.R.§1.72(b)，本摘要并非用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍和意義。
文檔編號(hào)G03C5/00GK1871555SQ200480030935
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月26日
發(fā)明者米歇爾·E·喬納森, 彼得·艾勒紐斯 申請(qǐng)人:倒裝晶片技術(shù)有限公司