CN212257387U

CN212257387U - 一种金属布线层的封装结构

Info

Publication number: CN212257387U
Application number: CN202022055498.5U
Authority: CN
Inventors: 尹佳山; 周祖源; 薛兴涛; 林正忠
Original assignee: SJ Semiconductor Jiangyin Corp
Current assignee: SJ Semiconductor Jiangyin Corp
Priority date: 2020-09-18
Filing date: 2020-09-18
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2030-09-18

Abstract

本实用新型提供一种金属布线层的封装结构，封装结构包括晶圆，分离层，形成于所述晶圆的表面；重新布线层介质层，形成于所述分离层的表面；图形化的种子层，形成于所述重新布线层介质层的表面；铜金属层，形成于所述种子层表面；所述图形化的种子层以及形成于种子层表面的所述铜层构成金属线布线层。本实用新型的去离子水浸泡步骤可使得晶圆显著降温，减少冲洗和吹干过程CuO的生成，Cu金属层表面光亮，无CuO附着，具有良好外观和电学性能。

Description

一种金属布线层的封装结构

技术领域

本实用新型属于半导体封装技术领域，特别是涉及一种金属布线层的封装结构。

背景技术

晶圆级封装(Wafer Lever Packaging,WLP)是一种直接在晶圆上进行大多数甚至全部封装和测试程序，之后再切割(Singulation)为单颗芯片(Chip)的技术方法，具有封装密度高，封装速度块，成本较低等优势。

在WLP制程中，电镀铜层后需要去除光阻，在此过程中，Cu层很容易形成CuO，不仅影响外观，还会引起电学性能和表面键合性能的劣化。因此提供一种金属布线层的制作方法和封装结构，减少去除光阻工艺过程后Cu表面上产生的CuO，改善铜层的外观和电性能，实属必要。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种金属布线层的制作方法及封装结构，用于解决现有技术中去除光阻工艺过程后Cu表面上产生的CuO的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种金属布线层的制作方法，包括步骤：提供晶圆；形成分离层；形成重布线层介质层；在介质层上沉积种子层；在种子层上沉积光阻，并图形化所述光阻以形成窗口，所述窗口显露所述种子层；基于所述种子层在所述窗口中电镀铜，以形成铜金属层；去除所述光阻以显露所述种子层，其中，去除所述光阻包括：采用去胶液去除光阻膜层、采用去离子水浸泡所述铜金属层、采用去离子水冲洗残留的光阻，最后采用氮气吹干；去除显露的所述种子层，以形成金属布线层。

可选地，所述去离子水浸泡时间为30～60秒。

可选地，所述去离子水浸泡的温度范围介于10～40℃。

可选地，所述重布线层介质层的材质包括环氧树脂、硅胶、PI、BPO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃、含氟玻璃中的一种或两种以上组合，所述形成重布线层介质层的方法包括塑封工艺、压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压成型以及旋涂成型中的一种。

可选地，所述种子层包括Ti/Cu种子层，沉积所述Ti/Cu种子层的方法包括溅射法、化学镀法、电镀法中的一种或组合。

可选地，所述去胶液包括含有二甲亚砜、乙二醇、N-甲基-2-吡咯烷酮以及四甲基氢氧化铵成份的去胶液。

可选地，所述金属布线层的制作方法包括用于晶圆级半导体封装的制备方法。

本实用新型还提供一种封装结构，所述封装结构包括：晶圆；分离层，形成于所述晶圆的表面；重布线层介质层，形成于所述分离层的表面；图形化的种子层，形成于所述重布线层介质层的表面；铜金属层，形成于所述种子层表面；所述图形化的种子层以及形成于所述种子层表面的所述铜金属层构成金属布线层。

可选地，所述Cu金属层表面光亮，无CuO附着。

可选地，所述重布线层介质层的材质包括环氧树脂、硅胶、PI、BPO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃、含氟玻璃中的一种。

可选地，所述种子层包括Ti/Cu种子层。

可选地，所述Ti/Cu种子层中，Ti金属层的厚度为2nm～10nm之间，Cu金属层的厚度为2nm～10nm之间。

可选地，所述金属布线层的形状为相互独立的金属线、相互交叉的金属网或上述两者的组合。

可选地，所述金属网的网格为矩形、菱形、三角形或其组合。

如上所述，本实用新型的金属布线层的制作方法及封装结构，具有以下有益效果：去离子水浸泡步骤可隔绝了氧气并使得晶圆显著降温，之后由于温度降低且在氮气氛围中干燥，不易氧化生成CuO，获得的Cu层具有良好外观和电学性能。

附图说明

图1显示为本实用新型的金属布线层的制作方法的流程图。

图2-9显示为本实用新型的金属布线层的制作方法各步骤所呈现结构示意图；其中，图9显示为为本实用新型封装结构示意图。

元件标号说明：

100 半导体结构

101 晶圆

102 分离层

200 重新布线层介质层

300 Ti/Cu种子层

301 Ti金属层

302 Cu金属层

400 光阻层

500 电镀Cu金属层

S1～S9 步骤

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易的了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型精神下进行各种修饰或改变。

参阅图1～9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可以为一种随意的改变，且其组件的布局也可能更为复杂。

如图1所示，本实用新型提供一种金属布线层的制作方法，所述金属布线层的制作方法包括用于晶圆级半导体封装的制备方法，但并非局限于此。所述制作方法包括如图1所示的步骤S1～S9，本实用新型通过在去除光阻的过程中引入去离子水浸泡工序，隔绝了氧气并使得晶圆显著降温，减少Cu层生成的CuO，获得的Cu层具有良好外观和电学性能。

如图2～图9所示，所述金属布线层的制作方法包括以下步骤：

如图1及图2所示，首先进行步骤S1～S2，提供半导体结构100，其中，所述半导体结构包括晶圆101以及晶圆上表面形成的分离层102。所述分离层102可包括胶带及聚合物层中的一种，如所述分离层102可选用光热转换层，以便于后续工艺可基于所述光热转换层采用激光等对其进行加热，以使所述支撑基底晶圆101自所述光热转换层处相互分离，提高操作便捷性。

如图1及3所示，接着进行步骤S3，于所述半导体结构100的上表面形成重新布线层介质层200。

所述重布线层介质层的材质包括环氧树脂、硅胶、PI、BPO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃、含氟玻璃中的一种或两种以上组合，所述形成重布线层介质层的方法包括塑封工艺、压缩成型、传递模塑成型、液封成型、真空层压成型以及旋涂成型中的一种。

如图1及图4所示，接着进行步骤S4，于所述重新布线层介质层200的上表面形成Ti/Cu金属种子层300，其中，制备所述Ti/Cu金属种子层的方法包括溅射法、化学镀法、电镀法中的一种或组合，本实用新型依次在所述重新布线层介质层200溅射Ti金属层301和Cu金属层302。

所述Ti金属层的厚度可以为2nm～10nm之间，所述Cu金属层的厚度可以为2nm～10nm之间，然而，所述Ti金属层和Cu金属层的厚度可根据需要进行设定，此处不做限制。

如图1及图5所示，接着进行步骤S5，于所述Ti/Cu金属种子层300上表面形成光阻层400。具体的，可采用旋转涂布法于所述Ti/Cu金属种子层300上表面形成光阻层400，以进一步提高所述光阻层400的均匀性，但并非局限于此。所述光阻层的厚度可根据需要进行选择，此处不做限制。

如图1及图6所示，形成光阻层400后，进行进行步骤S6，对所述光阻层400进行曝光及显影，以在所述光阻层400中形成显露所述Ti/Cu金属种子层300的沟槽，用以制备RDL金属布线。

如图1及图7所示，然后进行步骤S7，以图形化后的光阻层400作为掩膜，沉积Cu金属层500，以制备RDL金属布线。所述RDL金属布线的形状可以为相互独立的金属线、相互交叉的金属网或上述两者的组合，也可以依据其所需的布线功能选择其形状，以实现相应的电性功能，所述金属网的网格可以为矩形、菱形、三角形等或其组合。所述RDL金属布线的厚度可以为1微米～200微米之间，但并不限于此范围。所述RDL金属布线后续也可以通过键合工艺转移至目标器件中，以实现其布线功能。

如图1及图8所示，沉积金属铜之后，接着进行步骤S8，去除光阻层400。在本实施例中，去除所述光阻层400的过程包括：

首先，用去胶液去除光阻膜层，去胶液可选择含有二甲亚砜、乙二醇、N-甲基-2-吡咯烷酮以及四甲基氢氧化铵成份的去胶液。

然后，采用去离子水浸泡；去离子水浸泡时间为30～60秒。所述去离子水浸泡的温度范围介于10～40℃，例如，所述去离子水浸泡的温度可以为25℃。

接着，采用去离子水冲洗残胶。

最后，采用N2吹干，得到光亮的Cu焊盘。

相比于直接采用N2吹干的工艺来说，直接采用N2吹干由于缺少去离子水浸泡工序，在N2吹干时晶圆温度较高，焊盘上易产生CuO，得到的焊盘为深褐色。本实施例通过在去除光阻的过程中引入去离子水浸泡工序，可在所述铜金属层表面温度较高时，隔绝其与氧气的接触并使得晶圆显著降温，减少Cu层生成的CuO，获得的Cu层由传统工艺深褐色变为光亮，具有良好外观和电学性能，提升了键合能力。

如图1及9，最后进行步骤S9，刻蚀掉裸露部分的所述Ti/Cu金属种子层，形成RDL金属线。刻蚀方法包括化学刻蚀工艺。

化学刻蚀工艺即把晶圆浸泡在一定的化学试剂或试剂溶液中，焊盘表面薄层以及Ti/Cu金属种子层与化学试剂发生化学反应而被除去。

如图9所示，本实施例还提供一种封装结构，包括晶圆101；分离层102，形成于晶圆的表面；重新布线层介质层200，形成于分离层的表面；图形化的Ti/Cu种子层300，形成于重新布线层介质层的表面；Cu金属层500，形成于Ti/Cu种子层表面；图形化的Ti/Cu种子层300以及形成于Ti/Cu种子层表面的Cu层500构成RDL金属线。Cu金属层表面光亮，无CuO附着。所述重布线层介质层的材质包括环氧树脂、硅胶、PI、BPO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃、含氟玻璃中的一种。

综上所述，本实用新型通过在去除光阻的过程中引入去离子水浸泡工序，隔绝了氧气并使得晶圆显著降温，减少Cu层生成的CuO，获得的Cu层由传统工艺深褐色变为光亮，具有良好外观和电学性能，提升了键合能力。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的缺点而具有高度的产业价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种封装结构，其特征在于，包括：

晶圆；

分离层，形成于所述晶圆的表面；

重布线层介质层，形成于所述分离层的表面；

图形化的种子层，形成于所述重布线层介质层的表面；

铜金属层，形成于所述种子层表面；

所述图形化的种子层以及形成于所述种子层表面的所述铜金属层构成金属布线层。

2.根据权利要求1所述一种封装结构，其特征在于：所述Cu金属层表面光亮，无CuO附着。

3.根据权利要求1所述一种封装结构，其特征在于：所述重布线层介质层的材质包括环氧树脂、硅胶、PI、BPO、BCB、氧化硅、磷硅玻璃、含氟玻璃中的一种。

4.根据权利要求1所述一种封装结构，其特征在于：所述种子层包括Ti/Cu种子层。

5.根据权利要求4所述一种封装结构，其特征在于：所述Ti/Cu种子层中，Ti金属层的厚度为2nm～10nm之间，Cu金属层的厚度为2nm～10nm之间。

6.根据权利要求1所述一种封装结构，其特征在于：所述金属布线层的形状为相互独立的金属线、相互交叉的金属网或上述两者的组合。

7.根据权利要求6所述一种封装结构，其特征在于：所述金属网的网格为矩形、菱形、三角形或其组合。