專利名稱：柱籽晶沉積處理的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于芯片的連接，并且更具體地，涉及在這樣的芯片上的連接的形成。
背景技術：
當在某種晶片(如，半導體、陶瓷、聚合物等)中制作導電通孔時，經(jīng)常使用電鍍 敷或無電鍍敷。在這種情況下，為了這樣做，需要沉積一層薄籽晶層，該薄籽晶層將會形 成用于累積鍍敷金屬的基座。典型地，這涉及包括對晶片施加光刻膠、沉積籽晶和去除光 刻膠的光刻法的使用。大部分光刻膠作為粘性液體被施加，所以很難精確地控制光刻膠應 該/不應該存在的位置的邊緣。因此，這種方法的一個副作用和不精確性是在籽晶層沉積的 過程中，在靠近光刻膠所處位置的邊緣累積過量的籽晶金屬。該過量籽晶金屬被稱為過覆 蓋層(overburden)。該過覆蓋層會引起問題，因此在大多數(shù)情況下，必須通過至少一個 附加處理步驟將其去除。另外，缺乏精確控制會導致一些光刻膠進入通孔，特別是當涉及 高密度、窄通孔時。無論這種情況發(fā)生在何處，都將沒有為鍍敷而沉積的籽晶金屬累積， 或過覆蓋層會引起不必要的短路。
因此，需要一種不會引起上述問題的方法。

發(fā)明內容
我們已經(jīng)實現(xiàn)不受上述問題困擾的執(zhí)行鍍敷用籽晶沉積的方法。該方法的一種變形涉及圖形刻蝕位于晶片上的光刻膠以暴露部分籽晶層，該晶片包
括被沉積的籽晶層，鍍敷該晶片使得鍍敷金屬僅累積在曝露的籽晶層，去除固體光刻膠，
并且去除通過去除光刻膠和被鍍敷的金屬而暴露的籽晶層，直到所有暴露的籽晶層都已被去除。該方法的另一種變形涉及在晶片上沉積籽晶層，在籽晶層上部對晶片施加光刻膠， 用金屬鍍敷該晶片直到鍍敷金屬超過特定水平面的量至少等于籽晶層的厚度，去除光刻 膠，并且在晶片上執(zhí)行籽晶刻蝕以去除通過去除光刻膠而暴露的籽晶層。
有利地，該方法可以容易地使用并且被直接應用于序列號為11/329,481、11/329,506、 11/329,539、 11/329,540、 11/329,556、 11/329,557、 11/329,558,11/329,574、 11/329,575、 11/329,576、 11/329,873、 11/329,874、 11/329,875、 11/329,883、 11/329,885、 11/329,886、 11/329,887、 11/323,952、 11/329,953, 11/329,955， 11/330,01 l和l 1/422,551的美
國專利申請的不同通孔、布線和觸點變形例，所有這些美國專利申請都通過本文充分闡 述的引用而結合在本文中。此外，該方法提供了另外的優(yōu)點和好處。例如，該方法尤其提供三個潛在好處中的
至少一個或更多，該三個潛在好處是i)自動形成能夠用于將通孔連接到其它觸點的重布
線層，ii)除去通孔邊緣的過覆蓋層以獲得更緊密的觸點和更高的密度，iii)可以用于形成 觸點，該觸點在柱或井的任意一個的柱和穿透連接中使用。這里說明的優(yōu)點和特點是可從代表性實施例中獲得的許多優(yōu)點和特點中的少數(shù)， 并且是僅為幫助理解本發(fā)明而陳述的。應當了解這些優(yōu)點和特點不被認為局限于權利要求 所限定的發(fā)明，或局限于權利要求的等同要求。例如，這些優(yōu)點中的一些優(yōu)點互相矛盾， 所以它們不能同時存在于單一實施例中。類似地， 一些優(yōu)點可應用于本發(fā)明的一個方面， 也可應用于其他方面。因此，這個特點和優(yōu)點的概括在確定等效性時不應當被認為是決定 性的。本發(fā)明另外的特點和優(yōu)點在以下說明中從附圖和權利要求中變得顯而易見。


圖1A至圖1F以簡化形式顯示包含在通過本文說明的處理可以獲得的兩個不同方面 中的步驟的概述；圖2A至圖2C以簡化形式圖示如何進一步使用圖1A至圖1F的技術形成不同類型 的觸點結構；本發(fā)明涉及電容傳感器，更具體地，涉及用于在指紋檢測中使用的電容傳感器。
圖3A至圖3R以簡化的剖視圖和俯視示本方法的更復雜的變形是例；和
圖4A至圖4M以簡化的剖視圖和俯視示本方法的另一個變形例。
具體實施例方式圖1A至圖1F以簡化形式顯示使用本文說明的過程可以獲得的兩中不同效果的概述。 注意到，出于圖示目的，通孔的深寬比(aspectratios)以及其他相關尺寸出于陳述的目的 已失真。此外，盡管是相對于一個簡單的通孔顯示的，但過程仍同其他通孔形成方法一樣 進行并且通過觸點或在晶片的一些其他部分上可以被容易地執(zhí)行，其他通孔形成方法包括例如環(huán)形、同軸、三軸、后部或還涉及窄的、深的通孔(典型地，寬度數(shù)量級大約在50ym 左右到5ym左右之間，或甚至小于5um，深寬比為大約4:1到大約25:1)的其他通孔形成方 法。圖1A至圖1F以簡化形式圖示執(zhí)行本發(fā)明的處理的兩個稍微不同的變形實例的剖 視圖。最初，晶片經(jīng)過所有它將接受的處理直到到達籽晶沉積成為下一步驟的點。這種情 況顯示在圖1A中，圖lA圖示在其中已形成兩個通孔104a、 104b的晶片102的部分100，在這 種情況下通？Ll04a、 104b穿過傳統(tǒng)的覆蓋玻璃106和觸點108a、 108b。然后，方法如下進行
首先，如圖1B所示，籽晶層110沉積，限制或不限制使用掩?；蚬饪棠z(即，如果 使用則僅在重要區(qū)域或出于重點保護目的或一些其他原因而期望這樣做的區(qū)域使用)。
接下來，如圖1C所示，能夠被圖形刻蝕的感光材料112 (即光刻膠)被放到晶片102 的上部，從而放在籽晶層110的部分上。該感光材料112被選擇為不可能自由流入通孔104a、 104b的材料。因此，該材料既可以是極粘體(extremelyviscous)也可以是固體或近固體。 在整個使用過程中，為了簡單，術語"固體"可替換地意味著任意或所有極粘體、近固體 或固體材料。無論使用哪種材料，都應當認識到在某些實施過程中它們沿通孔側壁的一部 分的少許向下蠕滑是可接受的。但是，如果發(fā)生這種蠕滑，應當將其保持得較小，并且通 孔的開口應當沒有被充分阻塞或封閉。另外，由于感光材料層的厚度會增加高度，影響深 寬比，所以期望將該層保持得較薄。 一般地，期望大約40um或更小的光刻膠厚度，典型地， 越薄越好。合適的"固體"材料來自于Riston⑧干膜光刻膠線，商業(yè)上可從E.I.duPontde Nemours &0)屑到。具體地，可以使用厚度大約分別為38um、 33um和30ym的光刻膠的 Riston PlateMaster, EtchMaster和TentMaster線。通過使用如Riston的光刻膠產(chǎn)品，有利地 是光刻膠可以作為片被放置在晶片的表面上并且具有一定的硬度。該硬度是指如果期望的 話，材料112可以以其能夠覆蓋通孔的開口的至少一部分的方式被圖形化(patterned)，是 光刻膠本身的優(yōu)點，參見下文。有利地，這防止、減少或最小化了因在鍍敷過程中自然形 成在晶片表面的過覆蓋層而引起通孔的邊緣可能具有尖釘狀鍍敷的情況。
如圖1C所示，如果期望的話，光刻膠的性質使得可以讓其伸出或完全覆蓋通孔的 一部分。例如，如在圖lC的左側通孔104a上所示，光刻膠伸出通孔左側一部分并且充分 遠離右側，而對于在圖lC的右側上的通孔104b，光刻膠伸出通孔104b的整個外周。
注意到在兩種情況下，光刻膠都被放置在預先沉積的籽晶層110的上部。
接下來，如圖1D所示，使用傳統(tǒng)的電鍍敷或無電鍍敷來鍍敷晶片102，以用金屬114累積并完美地填充通孔104a、 104b，直到達到在籽晶層之上的量至少約為籽晶層厚度的位
置處和高達且包括光刻膠112的外表面116的水平面之間的任意水平面。該典型范圍的原因
將在圖1E和圖1F中顯而易見。注意到金屬的上層不是必須被鍍敷成等高，自底向上填充的
通孔的中心可以稍微低些，但仍然被電連接到晶片上表面的籽晶材料。接下來，如圖1E所示，去除光刻膠112?，F(xiàn)在立即由圖1E可見，左側通孔104a的
金屬114已被鍍敷成由光刻膠112所限定的布線軌跡，并且右側通孔104b的金屬114已被
鍍敷成能夠全部或部分起觸點或柱的作用的升高區(qū)域118。當然，目前應了解光刻膠可以被圖形化成還允許在晶片的某部分上形成過覆蓋層 以從通孔到另一位置自動地產(chǎn)生布線層，并且在一些情況下，沿著由過覆蓋層形成的軌 跡自動地產(chǎn)生布線層，形成軌跡的該過覆蓋層可以用于從晶片上的一個位置到另一個位 置，例如從通孔到另一個位置(如圖1E所示)或者在一些特定方向上傳送信號以便形成 期望形狀的金屬114軌跡。最后，采用籽晶去除處理來去除通過去除光刻膠而暴露的籽晶層，而不用按常規(guī)保
護由過覆蓋層形成的軌跡，該處理的結果如圖1F所示。現(xiàn)在應了解，因為在典型情況下過
覆蓋層至少約為籽晶層的兩倍厚并且通常是幾倍厚或更多，所以無保護的去除將不會顯著
地或不利地影響累積區(qū)域。換句話說，籽晶和過覆蓋層兩者都累積的區(qū)域在高度上將減少
籽晶層的厚度，同時在期望的位置處留下足夠的金屬"過覆蓋層"。圖2A至圖2C以簡化形式圖示如何進一步使用現(xiàn)有技術形成諸如在上文參考并結
合的申請中說明的不同類型的觸點結構。最初，晶片經(jīng)過所有它將接受的處理直到到達籽晶沉積成為下一步驟的點。圖2A 以簡化的剖視圖形式圖示晶片200的兩部分202a、 202b，在202a、 202b中籽晶層204已沉積 在穿過觸點206而形成的通孔中。如上文所注意到的，出于說明目的，通孔的深寬比已明 顯失真，但在本實例中應當假設具有大約25um的寬度和大約4:l的深寬比。另外，諸如上 述的光刻膠208已被施加到晶片200。如在左側部分202a中可見，光刻膠208的開口寬于通孔 開口的寬度。相反地，在右側部分202b中，光刻膠208的開口窄于通孔開口的寬度。結果， 可以實現(xiàn)兩種不同的效果。圖2B圖示通孔已用金屬210鍍敷通孔后的兩部分202a、 202b。如圖可見，由于光刻 膠208中兩個開口之間的不同，左側部分202a中的金屬210已被形成升高的中凹構造，而右 側部分202b上的金屬210已被形成窄"立柱"形。圖2C圖示籽晶204和金屬210已減少了籽晶204的厚度后的兩部分202a、 202b。有利
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地，應了解左側上的部分202a現(xiàn)在已具有"井"結構的支座或基座，而部分202b已具有 "柱"結構的支座或基座。因此，應了解，通過選擇正確的金屬，本文說明的方法的一些 實施非常適合在形成使用柱和穿透、井形附著或兩種技術的觸點時使用。
當使用形成用于柱和穿透處理的柱部分的方法時，通過使光刻膠208中的開口小 于通孔開口，我們能夠保證后續(xù)步驟可以發(fā)生而不必去除大量的過覆蓋層，執(zhí)行該后續(xù) 步驟以將通孔連接到表面上的金屬軌跡。注意到，雖然期望如此，但通常很難使光刻膠208的開口與通孔開口精確地匹配。 結果，如果不期望使用較寬開口的效果，則期望典型過程(typical course)會使光刻膠208 的開口小于通孔的開口。此處應理解，通過在籽晶沉積后在晶片上使用不會流入通孔中(或即使流也不會流 入通孔相當深)的諸如Riston或一些其他圖形化材料的光刻膠，在一些實施中可以獲得三 個明顯且不同的優(yōu)點中的至少一個 1.重布線層可以在填充通孔的同時被鍍敷在模具的表面上，保留掩模步驟；
2.如果光刻膠的開口小于通孔開口，則可以防止過覆蓋層完全沉積；和
3.通過適當選擇光刻膠的開口，可以自動地產(chǎn)生適合在柱和穿透處理中使用的結 構。在另一個變形中，可以使用預圖形化以便在絕緣體沉積過程中通常被覆蓋的區(qū)域中
刻蝕焊盤、器件或器件觸點。該圖形化和刻蝕既可以發(fā)生在籽晶沉積發(fā)生前(在這種情況
下籽晶將覆蓋開口)也可以在籽晶沉積發(fā)生后(在這種情況下籽晶將不會覆蓋開口)。在
第二種情況下，隨后的鍍敷將允許過覆蓋層橫向生長并且連接籽晶仍然保持暴露的地方。之后，可以使用另一圖形化以通過直接使用過覆蓋層優(yōu)先將通孔連接到例如焊盤。
在這種方式中，通過圖形化過覆蓋層的位置可以自動地形成二維圖形觸點。圖3A至圖3R以簡化的剖視圖和俯視示為了形成非傳統(tǒng)的觸點排列或幾何圖
形的本方法的更復雜的變形例和其效果。此處，出于顯示目的比例也已失真。圖3A是在接觸焊盤304的區(qū)域中的晶片302的部分300的側視圖。穿過覆蓋玻璃310
中的開口308可到達接觸焊盤304的部分306，開口308在這種情況下是方形。圖3B是圖3A
的部300的俯視圖。圖3C是通孔312穿過接觸焊盤304已被形成在晶片302中后圖3A的部分300的側視 圖，通孔312在這種情況下是圓形。圖3D是圖3C的部分的俯視圖。圖3E是使用傳統(tǒng)的絕緣體施加處理使絕緣體層314已被沉積在部分300上之后圖3C的部分的側視圖。圖3F是圖3E的部分的俯視圖。圖3G是"固體"光刻膠316已被施加到部分300上之后圖3E的部分的側視圖。如圖 所示，光刻膠316完全覆蓋通孔312并且具有兩個小正方形開口318a、 318b。圖3H是圖3G 的部分的俯視圖。圖3I是己執(zhí)行圖形刻蝕以暴露和提供經(jīng)由開口318a、318b到接觸焊盤304的通路并且 已去除光刻膠的圖3G的部分的側視圖。圖3J是圖3I的部分的俯視圖。
圖3K是籽晶層302沉積后的圖3I的部分的側視圖。圖3L是圖3K的部分的俯視圖。
圖3M是已施加新的光刻膠322后的圖3K的部分的側視圖。根據(jù)具體的實施和期望的 結果，該第二光刻膠322可以是"固體"光刻膠或者可以是傳統(tǒng)的易流動的光刻膠。如圖 所示，光刻膠是被構造以產(chǎn)生鎖眼形形狀(雖然事實上可以如所期望的使用任意形狀)的 固體光刻膠。圖3N是圖3M的部分的俯視圖。圖30是緊隨金屬324在鍍敷過程中已經(jīng)填充通孔并在光刻膠322內累積之后圖3M的 部分的側視圖。圖3P和圖3Q分別是去除光刻膠322后鍍敷結果的側視圖和俯視圖。
圖3R是已在圖3P的部分上執(zhí)行傳統(tǒng)的籽晶刻蝕后圖3P的部分的側視圖。如同在先實 例，執(zhí)行籽晶刻蝕而不用保護最近形成的觸點的金屬324 (即，它們被同時刻蝕)。而這 導致觸點的高度減少，這樣的減少的僅由是小于觸點高度數(shù)倍的籽晶層的厚度引起，從而 不會引起不利的效果。圖4A至圖4M以簡化的剖視圖和俯視示本方法的另一個變形和其效果。此處， 出于顯示目的比例也已失真。在本實例中，觸點將產(chǎn)生有形成在一端上的用于"柱"的支 座和形成在另一端上的基座，該支座在柱和穿透的連接中可使用，該基座用于電容直通芯 片的連接。圖4A是在接觸焊盤404的區(qū)域中的晶片402的部分400的側視圖。穿過覆蓋玻璃 410中的開口408可到達接觸焊盤404的部分406。圖4C是通孔412穿過接觸焊盤404已被形成在晶片402中之后圖4A的部分400的 側視圖。圖40是圖化的部分的俯視圖。-圖4E是使用傳統(tǒng)的絕緣體施加處理使絕緣體層414已沉積在部分400上以使部分400 與接觸焊盤404隔離之后圖4C的部分的側視圖。圖4F是圖4E的部分的俯視圖。
圖4G是籽晶層418沉積后圖4E的部分的側視圖。圖4H是圖4G的部分的俯視圖。
圖4I是"固體"光刻膠420己被施加到部400之后圖4G的部分的側視圖。如圖所示， 光刻膠420具有直徑小于通孔412的直徑、從而伸出通孔開口的外周的圓形開口。圖4J是圖4I的部分的俯視圖。圖4K是已發(fā)生鍍敷使得通孔412和光刻膠420的開口被金屬422填充之后圖4I的部 分的側視圖。圖4L是去除光刻膠420之后圖4K的部分的側視圖。注意到鍍敷金屬422的"過覆蓋 層"已在籽晶層418以上形成支座或柱。圖4M是通過諸如化學機械處理的傳統(tǒng)籽晶刻蝕處理去除籽晶層418之后圖4L的部 分的側視圖。此處，已執(zhí)行籽晶刻蝕而不用保護被鍍敷的金屬(即，在通過去除光刻膠420 而暴露的籽晶層418和鍍敷金屬422兩者上都執(zhí)行籽晶刻蝕)，直到被暴露的籽晶層418被 去除，從而使鍍敷金屬422的高度減少大約籽晶層418的厚度。因此，由上可見，現(xiàn)在應了解本文所說明的技術是多用途的，并且不同的實現(xiàn)中，
通過允許消除與使用掩膜將籽晶層僅施加到期望的區(qū)域的處理相關的處理步驟，或者通
過減少處理不需要的過覆蓋層所需步驟的數(shù)量，或者通過兩者來減少成本。雖然未特別說明，但應理解本方法意欲使用可以在現(xiàn)有技術中使用的任意籽晶層和
金屬的結合，每一種特定選擇是預期用途的功能，而不是發(fā)明，其并本質上不依賴于特定
金屬。當然，應認識到用于籽晶層和鍍敷的金屬的具體選擇可以影響所使用的"固體"光
刻膠的類型和種類。因此應理解本說明書(包括附圖)僅是一些示意性實例的代表。為方便讀者，上 述說明集中在所有可能的實施例的代表性實例上，該代表性實例講解了本發(fā)明的原理。本 說明書沒有試圖詳盡地列舉所有可能的變形例。針對本發(fā)明的特有部分沒有提出替換實施 例，或針對某部分可以獲得其他未說明的替換實施例都不被認為是否認那些替換實施例。 一個普通的技術人員應了解多個未說明的實施例結合了本發(fā)明的一些原理和其他等同原 理。
權利要求
1.一種方法，其特征在于，包括在晶片上沉積籽晶層，所述籽晶層被設計為便于鍍敷操作；在所述籽晶層的上部對所述晶片施加光刻膠，所述光刻膠具有開口，所述開口限定所述籽晶層將被暴露并且能夠發(fā)生鍍敷的區(qū)域；用金屬鍍敷所述晶片，直到所述鍍敷金屬超出特定水平面的量至少等于所述籽晶層的厚度；去除所述固體光刻膠；以及在所述晶片上執(zhí)行籽晶刻蝕以去除通過去除所述光刻膠而被暴露的所述籽晶層。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，進一步包括 圖形刻蝕所述光刻膠以限定所述開口。
3. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行無電鍍敷處理。
4. 如權利要求2所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行電鍍敷處理。
5. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行無電鍍敷處理。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行電鍍敷處理。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述籽晶層具有厚度并且執(zhí)行所述籽晶 刻蝕包括同時刻蝕掉所述籽晶層和被鍍敷的金屬，直到至少被暴露的所述籽晶層己被去除并且所述被鍍敷的金屬在高度上已至少被減少了所述厚度。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括圖形刻蝕所述光刻膠以限定至少一個暴露所述籽晶層的區(qū)域的開口，所述籽晶層的所 述區(qū)域沿所述晶片的表面限定預期電路通道的至少部分。
9. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括圖形刻蝕所述光刻膠以限定至少一個開口，當由于所述圖形刻蝕而被暴露的所述籽晶 層被鍍敷時，所述開口引起柱狀支座的形成。
10. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包括在所述晶片中形成通孔。
11. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，進一步包括 在沉積所述籽晶層之前，在所述晶片上沉積絕緣體。
12. —種方法，其特征在于，包括圖形刻蝕固體光刻膠以暴露籽晶層的部分，所述固體光刻膠位于包括被沉積的籽晶層 的晶片上；鍍敷所述晶片使得鍍敷金屬僅在被暴露的籽晶層上累積，直到所述鍍敷金屬已達到在 所述籽晶層之上至少等于所述籽晶層的厚度的高度； 去除所述固體光刻膠；以及去除通過去除所述固體光刻膠和被鍍敷的金屬而被暴露的籽晶層，直到全部所述被暴 露的籽晶層都己被去除。
13. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行無電鍍敷處理。
14. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，鍍敷所述晶片包括 在所述晶片上執(zhí)行電鍍敷處理。
15. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，進一步包括 在所述晶片中形成通孔。
全文摘要
一種方法，涉及圖形刻蝕位于晶片上的光刻膠以暴露籽晶層的部分，該晶片包括被沉積的籽晶層，鍍敷晶片使得鍍敷金屬僅在被暴露的籽晶層上累積，直到鍍敷金屬已達到在籽晶層以上上升的高度至少等于籽晶層的厚度，去除固體光刻膠，并且去除通過去除固體光刻膠和被鍍敷的金屬而被暴露的籽晶層，直到全部被暴露的籽晶層都已被去除。
文檔編號H01L21/768GK101632166SQ200880004533
公開日2010年1月20日 申請日期2008年2月14日 優(yōu)先權日2007年2月15日
發(fā)明者約翰·卡拉漢, 約翰·特雷扎 申請人:丘費爾資產(chǎn)股份有限公司