JP2017216443A - 再配線層における均一性を実現するためのシステム及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】再配線層における均一性を実現するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】基板の上にわたるフォトレジスト層108をパターン化することを含む。パターン化は、導電線のための領域と、該導電配線のための領域の下方に配置されるビアとを画定する。パターン化フォトレジスト層の間に導電性材料を、該導電性材料がビア106及び導電線のための領域を充填するように堆積させることを含む。堆積は、導電線の導電性材料の過成長を引き起こして導電性材料のバンプ114をビアの上にわたって形成する。方法は、また、基板の上にわたって存在するパターン化フォトレジスト層を維持したままで、導電線の上面を平坦化することを含む。平坦化は、導電線及びバンプの上にわたって水平せん断力を及ぼすことによって促される。平坦化は、バンプを平らにするために実施される。【選択図】図3
Description
本実施形態は、再配線層における均一性を実現するためのシステム及び方法に関する。
総じて、現代の集積回路製作では、電気化学的成膜プロセスが使用される。金属配線相互接続は、ますます高度化した電着プロセス及びめっきツールの必要性を促している。高度化の多くは、デバイスのメタライゼーション層における通電配線の、よりいっそうの縮小の必要性を受けて発展した。これらの配線は、極薄で高アスペクト比のトレンチ及びビアの中へ金属を電気めっきすることによって形成される。
そこで、ウエハレベルパッケージング(WLP)及び電気接続技術を俗称として一般的に知られている高度なパッケージング技術及びマルチチップ相互接続技術を求める商業上の必要性を満たすために、電気化学的成膜のバランスを取ることがなされている。しかしながら、これらの技術自体に、総じて特徴サイズの小型化及びアスペクト比の低さに部分的に起因する非常に重大な課題がある。
特徴サイズの更なる小型化及びピッチの更なる狭細化に伴って、特徴によって提供される導電性の量が損なわれないことが、重要である。本開示で説明される実施形態が想起されるのは、このような状況においてである。
本開示の実施形態は、再配線層における均一性を実現するためのシステム及び方法を提供する。これらの実施形態は、例えば、プロセス、装置、システム、デバイス、又はコンピュータ読み取り可能媒体上の方法などの、数々の形態で実現できることがわかる。以下で、幾つかの実施形態が説明される。
高密度ファンアウト(HDFO)ウエハレベルパッケージング(WLP)は、パッケージ性能の向上、フォームファクタの縮小、及び関連コストの削減を狙いとしためっき技術である。HDFO WLPは、かなり高価なシリコン貫通ビア(TSV)技術に代わるものとみられている。HDFOは、ファイン(狭細)ピッチ再配線層(RDL)及びスタック(積層)RDLなど、電気めっきが対象とする幾つかの用途を提起している。
ファンアウト(FO)技術は、セミアディティブプロセス(SAP)を伴い、このプロセスでは、RDL配線が形成され、パターン化された区域内へ銅がめっきされ、フォトレジストが剥離され、バリア・シード層がエッチングされて基板から除去される。更に、FO技術は、1枚の銅RDL層を電着させることを含み、この層は、線幅に10ミクロンから100ミクロンまでのばらつきがあり、2本の隣接する線間の間隔に10ミクロンから100ミクロンまでのばらつきがある。これに対し、HDFO技術は、更にファインピッチのRDL内に銅を電着させることを含む。例えば、HDFO技術では、RDLの線幅が2ミクロンであり、2本の隣接するRDL線間の間隔が2ミクロンである。別の例として、HDFO技術では、RDLの線幅が2ミクロンから10ミクロンの範囲にわたり、2本の隣接するRDL線間の間隔が2ミクロンから10ミクロンの範囲にわたる。
スタックRDLプロセスでは、各RDL層の形成中に、ウエハ表面上に著しいトポグラフィ(表面形状)が形成される。このトポグラフィのばらつきは、リソグラフィの焦点深度を制限し、ひいては、ウエハ表面の場所ごとの配線サイズのばらつき、及び更に狭細な配線スケーリングの解像度の問題を招く。本書で説明されるのは、(1)銅又はインバール(FeNi36)又はコバルトなどの導電性材料の過成長がビアの上にわたって形成されるように、ビアを超過充填しつつRDLを共形的にめっきし、次いで、(2)平坦なビア−RDL表面が形成されるように、導電性材料を電気研磨又は電気エッチングする、2段階のプロセスによって、トポグラフィのばらつきの問題を克服するための方法である。
一部の実施形態では、RDL層における均一性を実現するためのシステム及び方法は、ビアの上にわたって過成長が形成されるように、例えばバンプ(突起状の接続電極)などのRDL構造でビアを超過充填することを含む。更に、上記のシステム及び方法は、RDL層のRDL構造及び/又はRDL層のその他のRDL領域を平坦化し、導電性材料の電気めっきによって引き起こされるあらゆるトポグラフィ上のばらつきを最小限に抑えるために、電気めっき又は電気エッチングのプロセスを実施することを含む。様々な実施形態において、RDL構造及び/又はその他のRDL領域のための、超過充填及び電気めっき又は電気エッチングのプロセスは、ウエハの移送を最小限に抑えてツールのスループットを最大にするために、同じめっき浴の中で順次実施される。一部の実施形態では、RDL構造及び/又はその他のRDL領域のための、超過充填及び電気めっき又は電気エッチングのプロセスは、ウエハのプロセスフローを単純にしてウエハの歩留まりを最大にするために、異なるめっきセル又は異なるめっき浴の中で、ただし、同じめっきツールプラットフォームの中で、順次実施される。
様々な実施形態において、ビアと境界を接するときの再配線層のトポグラフィ均一性を向上させるために基板を処理するための方法が説明される。方法は、基板の上にわたるフォトレジスト層をパターン化することを含む。パターン化は、導電線のための領域と、該導電配線のための領域の下方に配置されるビアとを画定する。導電線は、再配線層のレベルにある。方法は、更に、パターン化フォトレジスト層の間に導電性材料を、該導電性材料がビア及び導電線のための領域を充填するように堆積させることを含む。堆積は、更に、導電線の導電性材料の過成長を引き起こして導電性材料のバンプをビアの真上に形成するように制御される。導電線及びバンプの導電性材料は、パターン化フォトレジスト層の上面よりも下方の充填レベルに維持される。方法は、また、基板の上にわたって存在するパターン化フォトレジスト層を維持したままで、導電線の上面を平坦化することを含む。平坦化は、導電線及びバンプの上にわたる水平せん断力を及ぼす液状化学物質によって促される。平坦化は、バンプを平らにするために実施される。方法は、平坦化の実施後にフォトレジストを剥離することを含む。
一部の実施形態では、再配線層の均一性を実現するための方法が説明される。方法は、基板上に位置するパッドの上に有機誘電体層を堆積させること、誘電体層の複数の中間部分を形成するために、誘電体層内に複数のビアを形成すること、及び誘電体層の上に膜を形成するために、誘電体層の上にバリア・シード層を堆積させることを含む。膜は、ビア内に及び中間部分の上に形成される。方法は、更に、ビアを充填するために、及び誘電体層の中間部分の上にわたって層を形成するために、シード層の膜の上にフォトレジストを堆積させることを含む。方法は、フォトレジストを部分的に除去し、ビア内に堆積されている膜の部分及び誘電体層の中間部分の区域上に堆積されている膜の追加の部分を露出させることによって、フォトレジストの断続区域をパターン化することを含む。方法は、膜の、ビア内に堆積されている部分の上に及び追加の部分の上に、再配線層の高さがフォトレジストの層の高さ未満であるように再配線層を堆積させることを含む。再配線層の高さ及びフォトレジストの層の高さは、基板から測定される。再配線層を堆積させる操作は、ビアを過充填するために実施される。過充填は、再配線層のバンプを形成するために実施される。バンプは、フォトレジストの断続区域の間に形成される。方法は、均一性を実現するために、フォトレジストの断続区域の間のバンプを除去することを含む。
本書で説明される、RDL層における均一性を実現するためのシステム及び方法の利点は、例えば、パターン化フォトレジスト層の2つの隣接区域の間に存在するRDL層の電気エッチング又は電気めっきを実施することによって、RDL層における不均一性を低減する、RDL層における不均一性を排除することである。パターン化フォトレジスト層の区域は、RDL層の配置を定める。更に、めっきリアクタからの陰極液の、高くて均一な横断せん断流が、基板の表面にわたってRDL層の銅の均一な電着を実現することを促す。同様に、陰極液の均一なせん断流が、電着の又は電気エッチングプロセスの均一性及び全体的効率を向上させる。
本書で説明されるシステム及び方法の更なる利点には、RDL層を作成するためにコバルト、又はインバール、又はそれらの組み合わせを使用することがある。コバルト及びインバールは、熱膨張性が低く、したがって、高温下で割れる可能性が低い。
本書で説明されるシステム及び方法の更なる利点には、RDL層を作成するために銅、コバルト、及びインバールのうちの2つ以上の組み合わせを使用することがある。このような組み合わせは、高温下で割れる可能性が低い。
添付の図面に関連付けた以下の詳細な説明から、その他の態様が明らかになる。
実施形態は、添付の図面に関連付けた以下の説明を参照することによって、最もよく理解されるだろう。
以下の実施形態は、再配線層における均一性を実現するためのシステム及び方法を説明している。実施形態は、これらの具体的詳細の一部又は全部を伴うことなく実施されてもよいことが明らかである。また、実施形態を不必要に不明瞭にしないために、周知のプロセス操作の詳細な説明は省略されている。
図1Aは、基板102の上における再配線層(RDL)104(図1B)の作成を例示するための方法100の一実施形態の図である。基板102は、シリコン、又はシリコンとゲルマニウムとの合金等などの、薄い材料片である。方法100は、パッド12上に重なる誘電体材料の膜を形成するために、例えばポリイミド(PI)などの有機誘電体材料などの、誘電体材料の層124を、パッド122の上に堆積させる操作(工程)150を含む。操作150の一例は、スピンコートプロセスである。操作150は、図8を参照にして後述されるシステム800を使用して実施される。パッド122は、銅、又はアルミニウム、又はタングステン、又はそれらの組み合わせなどの、金属で作成される。パッド122は、基板102の上に重ねられる。一部の実施形態では、パッド122は、システム800を使用して基板102上に堆積される。パッド層122は、誘電体層124と基板102との間である。留意すべきは、一部の実施形態では、基板102と誘電体層124との間にパッド122がないことである。むしろ、誘電体層124は、基板102に隣接している。
パッド122の上に誘電体層124を堆積させた後、方法100の操作152において、誘電体層124は、誘電体層124の中間部分124A及び124Bなどの中間部分の間にビア154などの複数のビアを形成するために、パターン化される。操作152は、図9に例示されるウエハステッパ900、及び図10に例示される没入型容器1000を使用して実施される。没入型容器1000は、本書では、ウェットベンチと呼ばれることもある。誘電体層124の中間部分の間のビアは、パッド122の部分156などの部分を露出させるために形成される。
更に、パターン化の操作152の後に、例えば、チタンの層、又はタングステンの層、又はタンタルの層、又はチタン、タングステン、及びタンタルのうちの2つ以上を組み合わせた層等の、薄いバリア層の膜が、誘電体層124の上に堆積される。薄いバリア層の膜は、方法100の操作158において、誘電体層124の中間部分124A及び124Bを覆うために、並びにパッド122の、上でビア154がパターン化される部分156を覆うために、堆積される。操作158は、物理蒸着(PVD)を使用して実施される。PVDプロセスは、システム1100を使用して後述される。
更に、操作158では、バリア層の上に薄い銅シード層の膜を形成するために、バリア層の上に銅シード層が堆積される。例えば、操作158では、バリア層を堆積させた後に銅シード層を堆積させるために、PVDプロセスが再び繰り返される。銅シード層は、誘電体層124の中間部分124A及び124Bを覆う部分のバリア層を覆うために、並びにパッド122の部分156の上に重ねられた部分のバリア層を覆うために、堆積される。銅シード層及びバリア・シード層は、本書では、バリア・シード層123として総称される。バリア・シード層123が、誘電体層124の中間部分124A及び124Bの上に、並びにパッド122の部分156などの部分の上に堆積されるときに、ビア106などのビアが、誘電体層124の中間部分124Aと124Bとの間に形成される。ビア154が、バリア・シード層123でコーティングされるときに、ビア106は、バリア・シード層123の一部分の上に形成される。バリア・シード層123のその部分は、ビア106内に被せられる。ビア154全体が、バリア・シード層123で充填されるのではなく、薄いバリア・シード層123の膜が、ビア154内に形成されてビア106を作り出す。
バリア・シード層123を堆積させる操作158が実施された後、方法100の操作160において、バリア・シード層123の上にフォトレジスト層108が堆積される。フォトレジスト層108は、スピンコートプロセスを実施することによって堆積される。例えば、バリア・シード層123の上にフォトレジスト層108を重ねるために、システム800が使用される。フォトレジスト層108は、ビア106を充填するために、並びに例えば誘電体層124の中間部分124A及び124Bの上にわたってなどのようにバリア・シード層123の上に厚い層を形成するために、堆積される。フォトレジスト層108は、後ほど更に説明される部分128などの部分を含む。部分128は、中間部分124Aの一部分、中間部分124Bの一部分、及びビア106の上にわたって広がる。
留意すべきは、本書において、基板102と、基板102の上のパッド122と、パッド122の上の誘電体層124との組み合わせが、基板パッケージ103と呼ばれることである。更に、本書では、基板102と、基板102の上のパッド122と、パッド122の上の誘電体層124の中間部分124A及び124Bと、パッド122の上のビア154との組み合わせが、基板パッケージ105と呼ばれることもある。また、本書では、基板102とパッド122との組み合わせが、基板パッケージ107と呼ばれることもある。本書では、基板102と、パッド122と、中間部分124A及び124Bと、バリア・シード層123との組み合わせが、基板パッケージ109と呼ばれることもある。
図1Bは、RDL層104の作成を例示するための方法100の一実施形態の図である。図1Bは、図1Aで例示された方法100の続きである。図1Aの操作160を実施した後、方法100の操作162が実施される。操作162において、フォトレジスト層108(図1A)は、例えばフォトレジスト層108の隣接区域A1及びA2が形成されてこれらの隣接区域の間に領域110などの複数の領域を形成するように、パターン化される。領域110は、区域A1とA2との間の空間である。フォトレジスト層108のパターン化は、ウエハステッパ900(図9)、及び没入型容器1000(図10)を使用して実施される。領域110は、2つの隣接区域A1とA2との間でビア106の上に形成される。2つの隣接区域A1とA2との間の距離は、dとして表される。距離dは、領域110の幅であり、ビア106の例えば直径等の最大幅wよりも大きい。ビア106の最大幅wは、ビア106のその他のあらゆる幅よりも大きい。領域110は、フォトレジスト層108の部分128(図1A)などの部分を除去することによって形成される。部分128は、バリア・シード層123の部分132A及び132Bを露出させるために除去される。部分132Aは、誘電体層124の区間134A上に堆積されており、部分132Bは、誘電体層124の区間134B上に堆積されている。更に、部分128は、バリア・シード層123の、ビア106の最大幅wの下方の更なる部分130を露出させるために除去される。
操作162を実施した後、方法100のデスカム操作164が実施される。デスカム操作164は、ビア106のトレンチ内のあらゆる残留フォトレジストを除去するために、及びフォトレジスト区域A1及びA1の湿潤性を向上させるために実施される。デスカム操作164は、フォトレジストの疎水性を下げる。デスカム操作164は、図12で例示されるシステム1200を使用して実施される。
操作164を実施した後、方法100の前処理操作166が実施される。前処理操作166の一例が、参照によって本明細書に全体を組み込まれる米国特許第8,962,085号で説明されている。別の例として、前処理操作は、図13Aのシステム1300又は図13Bのシステム1320を使用して実施される事前湿潤操作である。
方法100の操作168では、銅、又はコバルト、又はインバール、又はニッケル、又はニッケルとコバルトと鉄との合金、又は銅、コバルト、インバール、ニッケル、ニッケルとコバルトと鉄との合金のうちの2つ以上の組み合わせなどの、導電性材料112が、ビア106などのビア内に、及びフォトレジスト層108の2つの隣接区域A1とA2との間の領域110などの領域内に堆積される。ニッケルとコバルトと鉄との合金の一例は、F15(登録商標)であり、ホウケイ酸塩ガラスにα値が一致している。操作168は、前処理操作166の後に実施される。留意すべきは、一部の実施形態では、RDL層104の電気的及び機械的性能を向上させるために、コバルトが、例えば銅シード層をエッチングするために使用されるエッチャントである銅シードエッチャント化学剤に対して耐性があり、銅と比べておおよそ2倍の高さのヤング係数を有することである。ヤング係数が高いほど、RDL層104は強化される。更に、コバルトは、17ppm/℃(摂氏1度あたり百万分の幾ら)の熱膨張を有し、銅は、13ppm/℃の熱膨張を有する。したがって、RDL層としてコバルトを有する高密度ファンアウト(HDFO)パッケージは、高温を含むHDFOパッケージの適用中に割れる可能性が、30%のように低い。同様に、インバールは、1ppm/℃未満の熱膨張を有する。
電着の操作168は、図14Aに例示されるシステム1400を使用して実施される。一部の実施形態では、操作168は、参照によって本明細書に全体を組み込まれる米国特許第9,523,155号で説明される装置を使用して実施される。操作168では、バンプ114などの複数のバンプを形成するために、並びに平らな層LL1及び平らな層LL2などの複数の平らな層を形成するために、ビア106などのビアが、導電性材料112で過充填される。一例として、バンプ114の直径は、180マイクロメートルから200マイクロメートルの範囲にわたる。例を示すと、バンプ114の直径は、200マイクロメートルである。導電性材料112は、バリア・シード層123の部分132A及び132Bの上に、並びにバリア・シード層123の部分130の上に堆積される。平らな層LL1及びLL2は、それぞれ、レベル117にある。バンプ114は、ビア106の上側にわたって、例えば真上にわたって形成される。例えば、バンプ114の例えば直径や外周等の幅は、ビア106の最大幅w未満である。別の例として、バンプ114は、ビア106と同心状である。尚も別の例として、バンプ114の幅は、ビア106の最大幅w未満であり、尚且つバンプ114は、ビア106と同心状である。別の例として、バンプ114の幅は、ビア106の最大幅w未満であり、尚且つバンプ114は、最大幅wから垂直に立ち上がる線によって画定される囲い内にある。一部の実施形態では、バンプ114の幅は、ビア106の最大幅wよりも大きい。また、ビア106、及び該ビア106の真上のRDL層104の一部分が充填されるレベルである充填レベル116は、フォトレジスト層108の上面のレベル118未満である。また、レベル117は、充填レベル116及びフォトレジスト層108の上面のレベル118よりも低い。平らな層LL1は、バンプ114と、フォトレジスト層108の隣接区域A1との間に成長(発達)し、平らな層LL2は、バンプ114と、フォトレジスト層108の隣接区域A2との間に成長する。一部の実施形態では、平らな層LL1の一部分が、ビア106の例えば真上などのように上にわたって形成され、平らな層LL1の一部分が、ビア106の例えば真上などのように上にわたって形成され、バンプ114も、ビア106の真上に形成される。留意すべきは、フォトレジスト層108の区域A1及びA1の高さh2が、バンプ114の高さh1よりも大きいことである。高さh1及びh1は、基板102の底面から測定される。同様に、レベル116〜118も、基板102の底面から測定される。バンプ114は、フォトレジスト層108の隣接区域A1とA2との間に作成される。
操作168が実施されると、方法100の操作170において、例えばバンプ114などの、導電性材料112のバンプが電気研磨操作170で除去される。この操作は、本書では、電気エッチング操作と呼ばれることもある。電気研磨操作170は、図14Bのシステム1400を使用して実施される。しかしながら、陰極液として導電性材料112を使用する代わりに、電気研磨操作170では、リン酸又は硫酸などの酸が、バンプを研磨するために使用される。一部の実施形態では、導電性材料112が、バンプをエッチングするために使用される。導電性材料112のバンプは、RDL層104の上面120を平坦化するために研磨される。上面120の平坦化は、例えば平らな層LL1とLL2との間の平らな区域LL3などの、平らな区域を形成するために実施される。
様々な実施形態において、上面120の平坦化は、バンプ114と、フォトレジスト層108の区域A1又はA2との間の区域のRDL層104における不均一性を排除又は低減するために実施される。これらの実施形態では、操作168後に、一部の不均一性が残留していてよい。
一部の実施形態では、隣接区域A1とA2との間に平らな層が形成されるように、例えば平らな区域LL3などの平らな区域のレベルが、基板102の底面から測定された平らな層LL1及びLL2の高さに一致する。例えば、平らな層LL1、LL2、及びLL3は、それぞれ、レベル117にある。
操作170後、方法100のフォトレジスト剥離の操作172が実施される。操作172は、図12のシステム1200を使用して実施される。一部の実施形態では、操作172は、参照によって本明細書に全体を組み込まれる米国特許第7,605,063号で説明される装置を使用して実施される。様々な実施形態において、フォトレジスト剥離の操作172を実施するために、浸漬タンクが使用される。隣接区域A1及びA2を有するフォトレジスト層108は、区域A1及びA2を除去するために、フォトレジスト溶剤の中に浸漬される。例えば隣接区域A1及びA2などのフォトレジスト層108は、操作172中に除去又はエッチングされる。フォトレジスト層108の、隣接区域A1及びA2などの隣接区域は、部分136A及び136B、即ち、RDL層104を取り巻くバリア・シード層123などの部分を露出させるために、除去される。
操作172を実施するに際して、方法100の操作174が実施される。操作174は、図12の装置1200を使用して実施される。例を示すと、先ず、操作172において、銅シード層が、バリア層を露出させるためにエッチングされる。銅シード層は、例えば、酸、腐食性化学物質、銅エッチャント等のエッチャントを使用してエッチングされる。次いで、銅シード層の下のバリア層が、誘電体層124の部分138A及び138Bなどの部分を露出させるためにエッチングされる。バリア層は、例えば酸、腐食性化学物質等のエッチャントを使用してエッチングされる。操作174では、バリア・シード層123の、例えば部分136A及び136B等の部分が、誘電体層124の部分を露出させるためにエッチングされる。操作174が実施された後は、ビア106の上に、RDL層104の導電線が残る。各導電線は、平らな上面を有する。例えば、RDL層104の導電線は、水平面内にある平坦な上面を有する。例を示すと、電気研磨の操作170の実施後、RDL層104の平坦な上面には不均一性がほとんどない。別の例示として、RDL層104内における均一性の量は、電気研磨の操作170を実施した後は所定の閾値未満である。尚も別の例示として、残留物又は残余物が捕らえられてRDL層104の伝導性を低下させる例えばでこぼこや溝等の不均一な区域はない、又は最小限である。
一部の実施形態では、操作172及び174は、ともに、例えば図12を参照にして後述される1つのプラズマチャンバ1202などの、同じチャンバの中で実施される。留意すべきは、誘電体層124の部分138Aは、誘電体層124の部分134Aに隣接し、誘電体層124の部分138Bは、誘電体層124の部分134Bに隣接することである。誘電体層124の部分134Aは、ビア106に隣接し、誘電体層124の部分134Bは、ビア106に隣接する。誘電体層124の部分134Bは、誘電体層124の部分134Aと比べてビア106の対辺に位置する。同様に、誘電体層124の部分138Aは、誘電体層124の部分138Bと比べてビア106の隣接辺に位置する。
操作174の後に実施される操作176では、RDL層104、並びに誘電体層124の部分138A及び138Bに対してスピン・すすぎ・及び乾燥(SRD)プロセスが実施される。SRDプロセスは、スピンリンスドライヤの中で起きる。SRD操作中、基板102は、スピン操作を実施するために、サポート上で回転される。更に、すすぎ操作は、例えば1分、2分等の設定期間にわたって脱イオン水がRDL層104の並びに誘電体層124の部分138A及び138Bの上に流れることを可能にすることによって実施される。脱イオン水は、次いで、SRDから吹き飛ばされる。乾燥操作中は、脱イオン水の水滴をRDL層104から、並びに誘電体層124の部分138A及び138Bから蒸発させるために、SRD内の空間が、ヒータを使用して加熱される。
留意すべきは、本書において、基板102と、パッド122と、パターン化された誘電体層124と、バリア・シード層123の部分130、132A、及び132Bと、パターン化されたフォトレジスト層108との組み合わせが、基板パッケージ135と呼ばれることがあることである。更に、留意すべきは、本書において、基板102と、パッド122と、パターン化された誘電体層124と、パターン化されたフォトレジスト層108の区域A1及びA2と、バンプを有するRDL層104との組み合わせが、基板パッケージ141と呼ばれることがあることである。また、留意すべきは、本書において、基板102と、パッド122と、パターン化された誘電体層124と、ビア106と、RDL層104と、パターン化されたフォトレジスト層108との組み合わせが、基板パッケージ137と呼ばれることがあることである。更に、留意すべきは、本書において、基板パッケージ102と、パッド122と、パターン化された誘電体層124と、ビア106と、RDL層104と、バリア・シード層123の部分136A及び136Bとの組み合わせが、基板パッケージ139と呼ばれることがあることである。
一部の実施形態では、本書で説明される隣接区域は、本書において、近接領域と呼ばれることもある。
図2は、基板102の上にわたるRDL層104の作成を例示するための方法200の一実施形態の図である。方法200では、バリア・シード層123の上にフォトレジスト層108を堆積させる操作160が実施される。留意すべきは、図2に例示されるように、基板102とフォトレジスト層108との間に誘電体層124もパッド122も配置されないことである。更に、操作160後、方法200では、フォトレジスト層108をパターン化する操作162、デスカム操作164、及び前処理操作166が実施される。フォトレジスト層108をパターン化する操作162は、隣接区域A1、A2、及び更なる隣接区域A3、A4、A5を作成するために実施される。操作166が実施されたら、方法200では、導電性材料112の電着の操作168が実施される。例えば、隣接区域A3とA1との間にRDL層104の別のバンプ114が作成され、隣接区域A2とA4との間にRDL層104の更に別のバンプ114が作成され、隣接区域A4とA5との間にRDL層104の別のバンプ114が作成される。また、操作168が実施された後、各バンプ114を電気研磨する操作170が実施される。各バンプ114は、RDL層104の上面120を形成してRDL層104のパターンP1、P2、P3、及びP4を形成するために電気研磨される。例えば、隣接区域A3とA1との間に別の上面120が作成され、隣接区域A2とA4との間に更に別の上面120が作成され、隣接区域A4とA5との間に別の上面120が作成される。
操作170後、方法200の操作172が実施される。操作172は、フォトレジスト層108の、例えば隣接区域A1〜A5などのパターンを剥離することを含む。フォトレジスト層108の隣接区域A1〜A5を剥離する操作172は、バリア・シード層123の部分136A及び136Bが露出されるまで実施される。更に、操作172では、バリア・シード層123の部分136Cも露出される。留意すべきは、部分136Aは、RDL層104の2つの隣接パターンP1とP2との間であり、部分136Bは、RDL層104の2つの隣接パターンP2とP3との間であり、部分136Cは、RDL層104の2つの隣接パターンP3とP4との間であることである。
操作172が実施されたら、方法200の操作174が実施される。操作174では、バリア・シード層123の部分136A、136B、及び136Cなどの部分がエッチングされる。バリア・シード層123のこれらの部分がエッチングされるときは、基板102の部分182A、182B、182C、及び182Dなどの部分が露出される。部分182Bは、RDL層104の部分P1とP2との間であり、部分182Cは、RDL層104の部分P2とP3との間であり、部分182Dは、RDL層104の部分P3とP4との間である。
図3は、バンプ114などのバンプを含むRDL層104を例示するための基板パッケージ300の一実施形態の図である。基板パッケージ300は、その底層として基板102を含む。基板102の上には、パッド122が重ねられる。誘電体層108が、パッド122上に堆積され、誘電体層108の中間部分124A及び124Bを形成するためにパターン化される。導電性材料112でビア106を過充填して、バンプ114を伴うRDL層106を形成するために、電着の操作が実施される。例えば、バンプ114の直径は、ビア106の最大幅w未満であり、基板102の下面302から測定されるバンプ114の高さは、下面302からのビア106の高さよりも大きい。更に、基板102の下面302からの平らな層LL1の高さは、ビア106の高さよりも大きく、基板102の下面302からの平らな層LL2の高さは、ビア106の高さよりも大きい。
図4は、RDL層1における不均一性によって形成されるRDL層2における不均一性を例示するための基板パッケージ400の一実施形態の図である。基板パッケージ400は、基板を含む。基板の上にわたってパッドがある。パッドの上は、誘電体層1である。誘電体層1の上にわたってRDL層1がある。RDL層1内には、不均一性402がある。例えば、不均一性402は、互いに対して傾いた複数の表面404A、404B、及び404Cを有する。例を示すと、表面404Aと404Bとの間の角度が、0度よりも大きい又は0.1度よりも大きい。別の例示として、表面404Bと404Cとの間の角度が、0度よりも大きい又は0.1度よりも大きい。別の例として、不均一性402は、湾曲しており、真っ直ぐではない。比較して、一部の実施形態では、均一なRDL層が、湾曲しておらず、例えば平らであるなど真っ直ぐである。尚も別の例として、表面404A、404B、及び404Cのレベルが、RDL層1の上面403のレベルLVL1から逸脱している。
RDL層1における不均一性の結果、RDL層1の上にある誘電体層2が、不均一である。更に、誘電体層2の不均一性の結果、誘電体層2の上にわたる別のRDL層2が、不均一である。例えば、RDL層2内には不均一性406がある。不均一性406は、湾曲している。別の例として、不均一性406は、RDL層2のレベルLVL2から逸脱している。不均一性406は、RDL層2の性能を低下させる。例えば、RDL層2の伝導性が低下する。また、例えばSRDプロセスなどの、本書で説明されるプロセスの残余物質が、不均一性406内に堆積されて、性能を低下させることがある。
図5は、その上面における不均一性が例えば所定の閾値等内である又はゼロであるなどのように最小限であるRDL層506を例示するための基板パッケージ500の一実施形態の図である。基板パッケージ500は、基板102と、該基板102の上にわたって堆積されたパッド122とを含む。一部の実施形態では、パッド122と基板102との間に、例えば誘電体層などの層がある。
パッケージ500は、更に、パッド122の上に堆積された誘電体層124と、該誘電体層124の上にわたって堆積されたRDL層104とを含む。RDL層104の上には、パッケージ500の、別の誘電体層502が堆積される。例えば、RDL層104の上に誘電体材料を堆積させる操作150(図1A)が、誘電体層502を堆積させるために繰り返される。更に、誘電体層502は、誘電体層502内にビア504などのビアを形成するために、操作152を繰り返すことによってパターン化される。更に、操作158(図1A)が、誘電体層502の上に薄いバリア・シード層の膜を堆積させるために繰り返される。また、図1Aの操作160を繰り返すことによって、フォトレジスト層が、誘電体層502の上に堆積されたバリア・シード層上に堆積される。バリア・シード層上に堆積されたフォトレジスト層は、次いで、図1Bの操作162を繰り返すことによってパターン化される。パターンは、誘電体層502の上にわたって堆積されたフォトレジスト層の、隣接区域A1及びA2(図1B)などの更なる隣接区域を形成するために形成される。更に、誘電体層502の上にわたって堆積されたフォトレジスト層の、更なる隣接区域間の距離は、ビア504の最大幅よりも大きい。
更に、図1Bの操作164及び166は、パターン化されたフォトレジスト層に対して実施されるために繰り返される。次いで、導電性材料112の、バンプ114(図1B)などのバンプを作成するために、並びにRDL層506の、平らな層LL1及びLL2(図1B)などの平らな層を形成するために、誘電体層502上に堆積されたバリア・シード層に対し、及び誘電体層502の上にわたって堆積されたパターン化されたフォトレジスト層の更なる隣接区域間において、導電性材料112の電着の操作168(図1B)が実施される。バンプは、ビア504などのビアの真上に作成される。
その後、導電性材料112のバンプを除去して、更に、平らな層LL1、LL2、及びLL3を有する上面120と同様な平らな表面をRDL層506に形成するために、電気研磨の操作170が実施される。例えば、操作170は、導電性材料112の、バンプ114(図1B)と同様なバンプを除去して、更に、2つの更なる隣接区域間に平坦な表面を形成するために、水平せん断力を及ぼす。水平せん断力は、RDL層506の上面507に平行であり、バンプと、2つの更なる隣接区域との間に及ぼされる。RDL層506のバンプが除去された後は、次いで、図1Bの操作172を使用してパターン化フォトレジストが剥離される。更に、RDL層504を形成するために、図1Bの操作174を使用してバリア・シード層がエッチングされる。RDL層504は、バリア・シード層の上にあり、誘電体層502の上にわたる。次いで、基板パッケージ500に対し、SRDの操作176(図1B)が実施される。
留意すべきは、RDL層104が、不均一性を全く有さない又は最小限しか有さないことである。RDL層506も、したがって、不均一性を全く有さない又は最小限しか有さない。更に留意すべきは、本書において、基板102の上にわたるパッド122と、パッド124の上の誘電体層124と、誘電体層124の上にわたるRDL104と、RDL104の上の誘電体層502との組み合わせが、基板パッケージ503と呼ばれることがあることである。
様々な実施形態において、RDL層104は、銅で作成され、RDL層506は、コバルト又はインバールで作成される。これは、パターン化された誘電体層502の上に堆積される銅シード層のエッチャントが、コバルト又はインバールで作成されたRDL層506の機械的完全性に対して影響が少ないからである。
図6は、複数のRDL層の堆積を例示するための基板パッケージ600の一実施形態の図である。基板パッケージ600は、基板パッケージ500(図5)の層を含む。更に、RDL層506上に、図1Aの操作150を使用して基板パッケージ600の誘電体層602が堆積される。更に、誘電体層602を堆積させた後、該誘電体層602は、操作152(図1A)の実施によってパターン化される。誘電体層602がパターン化された後は、バリア・シード層が、操作158(図1A)の実施によって、パターン化された誘電体層602の上に堆積される。その後、フォトレジスト層が、操作160(図1A)の実施によって、パターン化された誘電体層602の上に堆積されたバリア・シード層上に堆積される。フォトレジスト層は、次いで、操作162(図1B)の実施によってパターン化され、その後、デスカム操作164(図1B)及び前処理操作166(図1B)が続く。次いで、導電性材料112の、バンプ114(図1B)などのバンプを作成するために、並びに導電性材料112の、平らな層LL1及びLL2(図1B)などの平らな区域を形成するために、パターン化され、デスカム処理を施され、前処理されたフォトレジスト層の部分間に、導電性材料112が堆積される。例えば、パターン化され、デスカム処理を施され、前処理されたフォトレジスト層の2つの隣接区域間に、バンプ及び平らな区域が形成される。次いで、誘電体層602の上にわたってバリア・シード層の上に形成されたRDL層606に、上面120と同様な平らな表面を形成するために、バンプを電気研磨する操作170(図1B)が実施される。例えば、パターン化され、デスカム処理を施され、前処理されたフォトレジスト層の隣接区域間のバンプを除去するために、水平せん断力が及ぼされる。電気研磨操作170が実施されたら、パターン化され、デスカム処理を施され、前処理されたフォトレジスト層を剥離する操作172(図1B)が実施される。誘電体層602の上のバリア・シード層の部分は、操作174(図1B)の実施によってエッチングされる。次いで、基板パッケージ600に対し、SRDの操作176(図1B)が実施される。
留意すべきは、RDL層506が、不均一性を全く有さない又は最小限しか有さないことである。RDL層606も、したがって、不均一性を全く有さない又は最小限しか有さない。更に留意すべきは、本書において、基板パッケージ503と、誘電体層502の上にわたるRDL506と、RDL506の上の誘電体層602との組み合わせが、基板パッケージ603と呼ばれることがあることである。
一部の実施形態では、RDL層506及び606が基板102の上にわたって形成されるのと同様なやり方で、例えば4枚、5枚、6枚等の任意の数のRDL層が基板102の上にわたって堆積される。
様々な実施形態において、RDL層104は、コバルトで作成され、RDL層506は、インバールで作成され、RDL層606も、インバールで作成される。これは、コバルトの伝導性の高さが、RDL層506における抵抗率を低くし、インバールの使用が、あらゆる熱膨張係数(CTE)効果を最小限に抑えるからである。
一部の実施形態では、RDL層104は、銅で作成され、RDL層506は、インバールで作成され、RDL層606も、インバールで作成される。これは、銅の伝導性の高さが、RDL層104における抵抗率を低くし、インバールの使用が、あらゆる熱膨張係数(CTE)効果を最小限に抑えるからである。
様々な実施形態において、RDL層104は、例えば導電性材料112などの、上述された任意の導電性材料で作成され、RDL層506は、例えば導電性材料112などの、上述された任意の導電性材料で作成され、RDL層606は、例えば導電性材料112などの、上述された任意の導電性材料で作成される。例えば、RDL層104は、ニッケルで作成され、RDL層506は、インバールで作成され、RDL層606は、ニッケルとコバルトと鉄との合金で作成される。別の例として、RDL層104は、ニッケルとコバルトと鉄との合金で作成され、RDL層506は、コバルトで作成され、RDL層606は、インバールで作成される。
図7は、集積回路スタック700の一実施形態の図である。集積回路スタック700は、複数ダイのシステムを有する高密度ファンアウト(HDFO)パッケージである。一部の実施形態では、HDFOパッケージの厚さは、0.8ミリメートルから0.1ミリメートルの範囲にわたる。例えば、HDFOパッケージの高さは、0.9ミリメートルである。集積回路スタック700は、シリコン貫通ビア(TSV)集積回路スタックと比べて高さが低い、TSV集積回路スタックと比べて熱的性能が向上している、TSV集積回路スタックと比べて消費電力が低い、TSV集積回路スタックと比べてメモリ帯域幅が高い、及びTSV集積回路スタックと比べてサプライチェーンが単純であるなどの利点を有する。
集積回路スタック700は、メモリ回路パッケージなどの上部集積回路(IC)パッケージ702と、論理回路パッケージなどの底部ICパッケージ704とを含む。一部の実施形態では、上部ICパッケージ及び底部ICパッケージの両方が、メモリ回路パッケージ又は論理回路パッケージである。
上部ICパッケージ702は、別のシステム・オン・チップ(SoC)706Bの上におかれるSoC706Aを含む。一部の実施形態では、上部ICパッケージ702は、1つのSoC、又は互いに積み重ねられる複数のSoCを有する。底部ICパッケージ704は、SoC708を有する。一部の実施形態では、底部ICパッケージ704は、互いに積み重ねられる複数のSoCを有する。
底部ICパッケージ704の基板パッケージ710は、UBM712などの1つ以上のアンダー・バンプ・メタライゼーション(UBM)及び例えばピラー(柱)714などの1本以上のピラーを通じてSoC708に結合される。ピラーは、本書において、マイクロバンプと呼ばれることもある。基板パッケージ500(図5)は、基板パッケージ710の一例である。一部の実施形態では、基板パッケージ500の代わりに、複数のRDLを伴う基板パッケージ600(図6)又は別の基板パッケージが集積回路スタック700において使用される。
更に、SoC708は、RDL716、及びメガピラー(巨大な柱)718などの1本以上のメガピラーを通じて上部ICパッケージ702に結合される。SoC808の、例えばメモリ素子、メモリコントローラ、プロセッサ、論理回路等のコンポーネントが、RDL716及び1本以上のメガピラーを通じて上部ICパッケージ702の例えばメモリ素子、メモリコントローラ、プロセッサ、論理回路等の別のコンポーネントとやり取りする。
一部の実施形態では、1つ以上のUBMは、銅、又はニッケル、又は金、又は例えばCuNiAuなどの、銅、ニッケル、及び金のうちの2つ以上の組み合わせで作成される。更に、様々な実施形態において、各UBMは、3ミクロンから5ミクロンの範囲にわたる例えば直径などの厚さを有する。例えば、UBM712は、3ミクロンの厚さを有する。別の例として、UBM712は、5ミクロンの厚さを有する。一部の実施形態では、各UBMは、190ミクロンから240ミクロンの範囲にわたる微小寸法を有する。例えば、各UBMは、190ミクロンのCDを有する。別の例として、各UBMは、210ミクロンのCDを有する。様々な実施形態において、8%から12%の間の不均一性を有する。例えば、各UBMは、10%の不均一性を有する。
様々な実施形態において、1本以上の例えばミクロバンプなどのピラーは、銅、又はニッケル、又は銀、又はスズ、又は例えばCu(Ni)SnAgなどの、銅、ニッケル、スズ、及び銀のうちの2つ以上の組み合わせで作成される。更に、一部の実施形態では、各ピラーは、25ミクロンから40ミクロンの範囲にわたる厚さを有する。例えば、ピラー714は、25ミクロンの厚さを有する。別の例として、ピラー714は、40ミクロンの厚さを有する。幾つかの実施形態では、各ピラーは、25ミクロンから90ミクロンの範囲わたるCDを有する。例えば、各ピラーは、25ミクロンのCDを有する。別の例として、各ピラーは、90ミクロンのCDを有する。尚も別の例として、一部のピラーが、25ミクロンのCDを有し、残りのピラーが、90ミクロンのCDを有する。一部の実施形態では、各ピラーは、8%から12%の間の不均一性を有する。例えば、各ピラーは、10%の不均一性を有する。
様々な実施形態において、RDL716は、導電性材料112で作成される。更に、一部の実施形態では、RDL716は、0.75ミクロンから3ミクロンの範囲にわたる厚さを有する。例えば、RDL716は、1ミクロンの厚さを有する。別の例として、RDL716は、2ミクロンの厚さを有する。幾つかの実施形態では、RDL716は、3ミクロンから5ミクロンの範囲にわたるCDを有する。例えば、RDL716は、3ミクロンのCDを有する。別の例として、RDL716は、5ミクロンのCDを有する。一部の実施形態では、例えば同じレベルにあるRDLなどの2つの隣接するRDL間の距離が、0.75ミクロンから3ミクロンの範囲にわたる。例えば、同じレベルにある2つの隣接するRDL間の距離、即ち間隔は、2ミクロンである。別の例として、同じレベルにある2つの隣接するRDL間の距離、即ち間隔は、1ミクロンである。様々な実施形態において、RDL716は、4%から12%の間の不均一性を有する。例えば、RDL716は、4%の不均一性を有する。別の例として、RDL716は、10%の不均一性を有し、例えば、RDL716の上面の10%が不均一性を有する。
一部の実施形態では、1本以上のメガピラーは、導電性材料112で作成される。更に、一部の実施形態では、1本以上のメガピラーは、150ミクロンから200ミクロンの範囲にわたる厚さを有する。例えば、メガピラー718は、150ミクロンの厚さを有する。別の例として、メガピラー718は、200ミクロンの厚さを有する。幾つかの実施形態では、メガピラー718は、100ミクロンから200ミクロンの範囲にわたるCDを有する。例えば、メガピラー718は、100ミクロンのCDを有する。別の例として、メガピラー718は、200ミクロンのCDを有する。様々な実施形態において、メガピラー718は、5%から10%の間の不均一性を有する。例えば、メガピラー718は、5%の不均一性を有する。
図8は、スピナ802を含むシステム800の一実施形態の図である。システム800は、スピナ800と、ホストコンピュータ804と、モータ806と、真空ポンプ808と、液体貯蔵器810とを含む。基板102は、スピナ802内で例えば金属製のサポート、プラスチック製のサポート等のサポート816の上に置かれる。サポート816は、例えば1本以上のロッド、ロットとギアとの組み合わせ等の1つ以上の接続機構を通じてモータ806に接続される。
モータ806は、ホストコンピュータ804に結合され、ホストコンピュータ804は、真空ポンプ808及びバルブ812に結合される。ホストコンピュータ804は、バルブ812を開く又は閉じるように制御する。例えば、ホストコンピュータ804は、電流を生成するために、例えば導体などのバルブドライバに信号を送信し、これが、バルブ812を開かせる又は閉じさせるための電界を生成する。バルブの開きは、例えば操作150(図1A)で堆積される誘電体材料、操作160(図1A)で堆積されるフォトレジスト等の液体を、基板パッケージ815の基板102の上にわたる表面814上に堆積させるために通過させてスピナ802に至らせる。例えば、液体は、表面814の中心に又はその近くに堆積される。基板パッケージ815は、基板パッケージ107又は基板パッケージ109(図1A)の一例である。表面814は、パッド122の上面(図1A、操作150)又はバリア・シード層123の上面(図1A、操作160)の一例である。
表面814上に液体を堆積させた後、ホストコンピュータ804は、モータ806を制御して、サポート816を回転させるように動作させる。例えば、ホストコンピュータ804は、電流信号を生成するために、例えば1つ以上のトランジスタなどのモータドライバに制御信号を送信する。電流信号は、モータ806のロータをモータのステータに対して回転させて、接続機構を通じてサポート816を回転させるために、モータ806のロータに送信される。サポート816の回転は、遠心力を通じて表面814上に液体を均等に広がらせて表面814上に液体が堆積されるようにするために、表面814を回転させる。
ホストコンピュータ804は、真空ポンプ808を制御して、スピナ802内のあらゆる余分な液体を除去するように動作させる。例えば、ホストコンピュータ804は、真空ポンプをオンにして、スピナ802内に部分真空を形成してスピナ802からあらゆる余分な液体を除去するために、例えば1つ以上のトランジスタ等の真空ドライバに信号を送信する。一部の実施形態では、真空ポンプ808は、スピナ802からあらゆる余分な残余物質を除去するために、液体貯蔵器810からスピナ802内へ液体が入ることが許される前にホストコンピュータ804によって動作される。
図9は、誘電体層上又はフォトレジスト上におけるパターンの形成を例示するためのウエハステッパ900の一実施形態の図である。誘電体層の例として、誘電体層124(図1A)、誘電体層502(図5)、及び誘電体層602(図6)が挙げられる。フォトレジスト層の例として、フォトレジスト層108(図1A)が挙げられる。
ウエハステッパ900は、例えば紫外線(UV)光源、X線光源等の光源902と、レンズ904と、フォトマスク906と、投影レンズ908とを含む。UV光源の一例として、水銀灯が挙げられる。例えばフォトレジスト層、誘電体層等の1枚以上の層が上にわたって堆積された基板102(図1A)は、ウエハステッパ900内で基板ホルダ910上に置かれる。
光源902は、レンズ904を通過する例えばUV光、X線等の光を生成する。レンズ904は、例えば焦点を合わせるなどして光をフォトマスク906に向けて方向付ける。方向けられた光は、フォトマスク906の、方向付けられた光を通過させる区域を通り抜け、投影レンズ908上に入射する。投影レンズ908は、入射した光を、パターンが例えばインプリントされる、重ねられる等によって付けられる、例えば本書で説明された誘電体層や本書で説明されたフォトレジスト層などの層上の一部分に向けて方向付ける。層上に方向付けられた光は、基板102の上にわたって堆積された層上にパターンを重ならせる。基板ホルダ910は、パターン付けを繰り返すために、x方向及びy方向に移動される。
図10は、パターンを付けられた誘電体層又はフォトレジスト層の剥離を例示するための没入型容器1000の一実施形態の図である。没入型容器1000は、光を照射される区域の誘電体層又はフォトレジスト層を除去するために、例えば、現像液、窒素と組み合わされた脱イオン水、脱イオン水等の化学溶液で満たされる。もし、フォトレジスト層のフォトレジストがポジ型であるならば、光を照射された領域のフォトレジストが、浸漬されたときに現像液に対して可溶性になる。これに対し、もし、フォトレジスト層のフォトレジストがネガ型であるならば、光を照射されていない領域のフォトレジストが、浸漬されたときに現像液に対して可溶性になる。フォトリソグラフィの一例が、参照によって本明細書に全体を組み込まれる米国特許出願公開第2008/0171292号で説明されている。
図11は、PVDプロセスを例示するためのシステム1100の一実施形態の図である。システム1100は、高周波数発生器(RFG)1102と、インピーダンス整合回路(IMC)1104と、プラズマチャンバ1106と、1種類以上のプロセスガスを貯蔵するための容器1108と、ホストコンピュータ804と、別のRFG1112と、別のIMC1114と、真空ポンプ1106とを含む。
IMCは、例えば1つ以上のコンデンサ、又は1つ以上の抵抗器、又は1つ以上のインダクタ、又は1つ以上のコンデンサと1つ以上の抵抗器との組み合わせ、又は1つ以上のコンデンサと1つ以上のインダクタとの組み合わせ、又は1つ以上の抵抗器と1つ以上のインダクタとの組み合わせ、又は1つ以上のコンデンサと1つ以上の抵抗器と1つ以上のインダクタとの組み合わせなどの、複数の電気コンポーネントを含む。1つ以上の電気コンポーネントの一部は、直列方式又は並列方式で互いに結合される。
ホストコンピュータ804は、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、又はスマートフォンである。ホストコンピュータ804は、1つ以上のプロセッサと、該1つ以上のプロセッサに結合された1つ以上のメモリデバイスとを含む。本書で言うプロセッサは、特殊用途IC、又はプログラミング可能な論理デバイス、マイクロプロセッサ、又は中央演算処理装置(CPU)である。更に、本書で言うメモリデバイスは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、又は読み出し専用メモリ(ROM)、又はRAMとROMとの組み合わせである。ホストコンピュータ804は、例えばシリアルデータ転送ケーブル、パラレルデータ転送ケーブル、ユニバーサルシリアルバス(USB)ケーブル等のケーブルを通じてRFG1102に結合される。同様に、ホストコンピュータ804は、例えばシリアルデータ転送ケーブル、パラレルデータ転送ケーブル、USBケーブル等の別のケーブルを通じてRFG1112に結合される。
RFG1102は、RFケーブル1126を通じてIMC1104に結合され、IMC1104は、RF伝送路1128を通じて上板1122に結合される。更に、RFG1112は、RFケーブル1130を通じてIMC1114に結合され、IMC1114は、RF伝送路1132を通じてチャック1120に結合される。
プラズマチャンバ1106は、例えば基板パッケージ1124が上に置かれる静電チャック(ESC)などのチャックと、上板1122と、例えば上板1122を取り巻く上側誘電体リング、上側誘電体リングを取り巻く上側電極延長部、チャック1120の下側電極を取り巻く下側誘電体リング、下側誘電体リングを取り巻く下側電極延長部、上側プラズマ排除ゾーン(PEZ)リング、下側PEZリング等のその他のパーツ(不図示)とを含む。基板パッケージ1124の例として、基板パッケージ105(図1A)、又は基板パッケージ503(図5)、又は基板パッケージ603(図6)が挙げられる。上板1122は、チャック1120の上方で、チャック1120に相対して面するように位置付けられる。上板1122及びチャック1120は、それぞれ、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅とアルミニウムとの組み合わせ等の金属で作成される。容器1108に貯蔵されるプロセスガスの例として、スパッタリングガス、アルゴン等が挙げられる。
ホストコンピュータ804は、バルブ1124を開くために、上で例を挙げられたバルブドライバに信号を送信する。バルブ1124が開くと、プロセスガスが、容器1108からプラズマチャンバ1106の入り口を経てプラズマチャンバ1106内へ流れる。更に、ケーブルを通じてホストコンピュータ804から制御信号を受信すると、RFG1102は、IMC1104に供給されるRF信号を生成する。RFG1102からRF信号を受信すると、IMC1104は、変形RF信号を生成するために、IMC1104の出力に結合された負荷のインピーダンスを、IMC1104の入力に結合されたソースのインピーダンスと一致させる。IMC1104に結合された負荷の例として、プラズマチャンバ1106及びRF伝送路1128が挙げられる。IMC1104に結合されたソースの例として、RFG1102及びRFケーブル1126が挙げられる。変形RF信号は、IMC1104からRF伝送路1128を経て上板1122に送信される。
同様に、ケーブルを通じてホストコンピュータ804から制御信号を受信すると、RFG1112は、IMC1114に供給されるRF信号を生成する。RFG1112からRF信号を受信すると、IMC1114は、変形RF信号を生成するために、IMC1114の出力に結合された負荷のインピーダンスを、IMC1114の入力に結合されたソースのインピーダンスと一致させる。IMC1114に結合された負荷の例として、プラズマチャンバ1106及びRF伝送路1132が挙げられる。IMC1114に結合されたソースの例として、RFG1112及びRFケーブル1130が挙げられる。変形RF信号は、IMC1114からRF伝送路1132を経てチャック1120に送信される。
上板1122への変形RF信号の供給、チャック1120への変形RF信号の供給、及び入口を経たプラズマチャンバ1106へのプロセスガスの供給は、プラズマチャンバ1106内でプラズマを励起させるなどしてプラズマを発生させる。プラズマは、プロセスガスのイオンを含み、これらのイオンは、上板1122に取り付けられたターゲット物質の層と反応する。ターゲット物質の例として、本書で説明されたバリア層の材料及び本書で説明された銅シード層の材料の物質が挙げられる。例を示すと、ターゲット物質は、銅、又はチタン、又はタングステン、又はタンタル、又はチタン、タングステン、及びタンタルのうちの2つ以上の組み合わせである。
イオンがターゲット物質と相互作用するときに、ターゲット物質は、ターゲット物質の層からスパッタリングによって弾き出され、基板パッケージ1124の上に堆積される。例えば、バリア層又は銅シード層が、パターン化誘電体層の中間部分124A及び124B(図1A)の上に、並びにパッド122の部分156(図1A)の上に形成される。真空ポンプ1116は、プラズマチャンバ1106内に部分真空を形成してプラズマチャンバ1106から残余物質を除去するために動作される。
一部の実施形態では、ターゲット物質をスパッタリングによって弾き出す代わりに、PVDプロセスは、熱蒸発を含む。熱蒸発は、ソース物質が蒸発されるように加熱される堆積技術である。蒸発されたソース物質は、基板パッケージ1124上に堆積される。
図12は、フォトレジスト剥離の操作172、デスカム操作164、及びバリア・シード層エッチングの操作174(図1B)を実施するためのシステム1200の一実施形態の図である。システム1200は、RFG1102と、IMC1104と、RFG1112と、ホストコンピュータ804と、プラズマチャンバ1202と、1種類以上のプロセスガスを貯蔵するための容器1204と、1種類以上のエッチャントを貯蔵するための別の容器1205とを含む。
プラズマチャンバ1202は、シャワーヘッド1210と、チャック1120とを含む。シャワーヘッド1210は、チャック1120に面している。シャワーヘッド1210は、容器1204に貯蔵された1種類以上のプロセスガスが、チャック1210上に置かれた基板パッケージ1208に供給されることを可能にするための、複数のホールを含む。シャワーヘッド1210は、また、上側電極板も含む。一部の実施形態では、シャワーヘッド1210の上側電極板は、アルミニウム、又はアルミニウム合金、又は銅、又は銅とアルミニウムとの組み合わせ等で作成される。
銅シード層をエッチングするために、例えば銅エッチャントや酸等のエッチャントが、容器1205からバルブ1207を経てシャワーヘッド1210に供給される。ホストコンピュータ804は、バルブ1207を開かせるために、上述されたバルブドライバを通じてバルブ1207を制御する。エッチャントは、銅シード層をエッチングによって除去するために、シャワーヘッド1210を経て基板パッケージ1208に供給される。同様に、バリア層をエッチングするために、例えば酸等のバリアエッチャントが、容器1205からバルブ1207を経てシャワーヘッド1210に供給される。バリアエッチャントは、基板パッケージ1208に供給されたときに、バリア層をエッチングによって除去する。
フォトレジスト剥離操作172(図1B)又はデスカム操作164の最中に、ホストコンピュータ804は、バルブ1206を開くために、上述されたバルブドライバに信号を送信する。バルブが開くと、容器1204に貯蔵された例えば二酸化炭素、酸素、エッチャントガス等の1種類以上のプロセスガスが、供給される。更に、変形RF信号が、RF伝送路1132を経てチャック1120に供給される。また、変形RF信号が、RF伝送路1128を経てシャワーヘッド1210の上側電極板に供給される。
変形RF信号がシャワーヘッド1210及びチャック1120に供給されると、プラズマチャンバ1202に供給された1種類以上のプロセスガスが、プラズマチャンバ1202内でプラズマを発生させるために励起される。プラズマは、基板パッケージ1208に対してフォトレジスト剥離操作172又はデスカム操作164を実施する。例を示すと、1種類以上のプロセスガスが二酸化炭素又はエッチャントガスを含むときは、フォトレジスト剥離操作172が実施される。別の例を示すと、1種類以上のプロセスガスが酸素又はエッチャントガスを含むときは、デスカム操作164が実施される。
留意すべきは、一部の実施形態では、システム1200において、RFG1102ではない他のRFG、RFケーブル1126ではない他のRFケーブル、IMC1104ではない他のIMC、RF伝送路1128ではない他のRF伝送路、RFG1112ではない他のRFG、RFケーブル1130ではない他のRFケーブル、IMC1114ではない他のIMC、RF伝送路1132ではない他のRF伝送路が使用されることである。
更に留意すべきは、基板パッケージ1208が、基板パッケージ1208に対してデスカム操作164が実施されるときは基板パッケージ135(図1B)の一例であることである。更に、基板パッケージ1208は、基板パッケージ1208に対してフォトレジスト剥離操作172が実施されるときは基板パッケージ137(図1B)の一例である。また、基板パッケージ1208は、基板パッケージ1208に対してバリア・銅シードエッチング操作174が実施されるときは基板パッケージ139(図1B)の一例である。
一部の実施形態では、フォトレジスト剥離の操作172及びバリア・シード層エッチングの操作174は、例えばシステム1200ではない他のプロセスツールなどの同じ1つのプロセスツールの中で実施されることが極めて多く、デスカム操作164は、システム1200を使用して実施される。更に、フォトレジスト剥離の操作172を実施するためのプロセスツール内では、溶剤型のウェット化学剤が、枚葉式スプレーシステムによって施される。同様に、本書で説明される銅シード層をエッチングするために、例えば希釈ピラニア溶液等の銅エッチャントが、枚葉式スプレーシステムを通じて基板の上にわたって吐出される。
図13Aは、前処理操作166(図1B)を例示するためのシステム1300の一実施形態の図である。システム1300は、チャンバ1302と、モータ1304と、容器1306とを含む。モータ1304は、上述された1つ以上の接続機構を通じてウエハホルダ1308に結合される。ウエハホルダ1308は、基板パッケージ1312を保持する。基板パッケージ1312は、デスカム操作164が実施されて前処理操作166が実施されるところである基板パッケージ135(図1B)の一例である。
ホストコンピュータ804は、更にバルブ1310を開かせるために、上述されたバルブドライバに信号を送信する。バルブ1310が開かれると、容器1306からの、例えば水、水混和性溶媒、化学溶液、脱イオン水、脱イオン水と化学溶液との組み合わせ等の事前湿潤溶液が、チャンバ1302内へ流れる。更に、ホストコンピュータ804は、モータ1304を動作させるために、上述されたモータドライバに信号を送信する。モータ1304は、基板パッケージ1312がチャンバ1302の中の事前湿潤流体に浸漬されることを可能にするために、例えば回転する等してウエハホルダ1308の位置を下降させるように動作する。
基板パッケージ1312が事前湿潤を施されたら、モータ1304は、基板パッケージ1312を事前湿潤流体の中に浸漬した状態から取り出すために、ウエハホルダ1312を上昇させるように動作される。モータ1304は、更に、基板パッケージ1312の表面から事前湿潤流体を取り除くために、ウエハホルダ1312を回転させるように動作される。前処理操作166の前、最中、又は後に、真空ポンプ1116は、基板パッケージ1312の表面からの例えば事前湿潤流体などの望ましくないあらゆる残余物質をチャンバ1302から取り除くように動作される。
図13Bは、前処理操作166(図1B)を例示するためのシステム1320の一実施形態の図である。システム1320は、チャンバ1322と、モータ1304と、容器1306とを含む。モータ1304は、上述された1つ以上の接続機構を通じてチャック1324に結合される。チャック1324は、基板パッケージ1312を保持する。例えば、チャック1324は、基板パッケージ1312を保持するために、基板パッケージ1312の外周の周りに例えば120度などの等角間隔で方向付けられたアームを有する。
ホストコンピュータ804は、バルブ1310を開くために、上述されたバルブドライバに信号を送信する。バルブ1310が開かれると、容器1306からの事前湿潤流体が、チャンバ1322内の基板パッケージ1312の上へ吐出される又は噴き付けられる。
更に、ホストコンピュータ804は、モータ1304を動作させるために、上述されたモータドライバに信号を送信する。モータ1304は、基板パッケージ1312がチャック1324によって保持されており事前湿潤流体が基板パッケージ1312に供給されている間に、基板パッケージ1312を例えば回転させるために、例えば回転する等して動作する。基板パッケージ1312は、基板パッケージ1312を滑りにくくする又は動きにくくするために保持されている。一部の実施形態では、事前湿潤流体が基板パッケージ1312に供給されている間、モータ1304は動作されない。
基板パッケージ1312が事前湿潤を施されたら、モータ1304は、基板パッケージ1312の表面から事前湿潤流体を取り除いてチャンバ1324の底で収集するために、チャック1324を回転させるように動作される。前処理操作166の前、最中、又は後に、真空ポンプ1116は、望ましくない残余物質をチャンバ1324から取り除くように動作される。
図14Aは、電着操作168(図1B)を例示するためのシステム1400の一実施形態の図である。システム1400は、ホストコンピュータ804と、回転可能スピンドル1418と、チャンバ1420と、陰極液を貯蔵するための容器1422と、ポンプ1424とを含む。陰極液の例として、例えば銅、又はコバルト、又は硫酸銅、又はインバール、又はコバルト、インバール、硫酸銅、及び銅のうちの2つ以上の組み合わせなどの、導電性材料112で作成された液体が挙げられる。一部の実施形態では、陰極液は、導電性材料で作成された液体を含み、更に、1つ以上の促進剤と、1つ以上の平坦化剤との組み合わせを含む。様々な実施形態において、陰極液は、導電性材料で作成された液体を含み、更に、1つ以上の促進剤と、1つ以上の抑制剤との組み合わせを含む。幾つかの実施形態では、陰極液は、導電性材料で作成された液体を含み、更に、1つ以上の促進剤と、1つ以上の抑制剤と、1つ以上の平坦化剤との組み合わせを含む。促進剤は、ビアを過充填して例えばバンプ114(図1B)などのバンプを形成するために、例えばビア106(図1A)、ビア504(図5)、ビア604(図6)等のビア内への導電性材料112の充填を加速させる。抑制剤は、例えばビア106(図1A)、ビア504(図5)、ビア604(図6)等のビアの部分内への導電性材料112の充填を例えば加速を抑える、減速させる等して抑制する。例を示すと、導電性材料112が、例えばビア106、又はビア504、又はビア604等のビアの底面に主に充填されるときは、抑制剤は、ビアの側面における導電性材料112の充填を抑制する。側面は、底面に隣接し、底面に対して例えば傾斜する、右上がりする、左上がりする等して角度がついている。平坦化剤は、例えば導電性材料112の平らな層LL1、平らな層LL2(図1B)等の平らな層を、例えばバリア・シード層123の部分132A、バリア・シード層123の部分132B(図1B)等の別の層の上に形成するために、導電性材料112を平坦にする。一部の実施形態では、陰極液は、導電性材料で作成された液体を含み更に例えば促進剤と抑制剤と平坦化剤との組み合わせなどの添加剤を含むめっき化学剤である。
基板パッケージ1404が、チャンバ1420のウエハホルダ1406によって保持、位置決め、及び回転される。チャンバ1420は、めっきセル1408を含み、これは、例えば、銅電極等の対電極1409と陽極液とを伴う陽極チャンバを有する二重チャンバセルである。陽極チャンバと陰極チャンバは、例えば、電着に使用されサポート部材1412によってサポートされる例えばカチオン膜等の膜1410によって分離される。システム1400は、更に、チャンネルイオン抵抗板(CIRP)1414を含む。分流器1416が、CIRP1414の上にあり、陰極液の横断せん断流の形成を助ける。陰極液は、容器1422からカチオン膜1410の上方のフローポート1433を経て導入される。フローポート1433から、陰極液は、CIRP1414を通り抜けて、例えばバリア・シード層123の部分132A及び132B(図1B)の上、並びにバリア・シード層123の部分130(図1B)の上などの表面上への衝突フローを生じさせ、ビア105を過充填してバンプ114を形成する、並びに部分132A及び132B上に導電性材料112を堆積させて平らな層LL1及びLL2を形成する。更に、陰極液は、容器1422からポンプ1424を経て、チャンバ1420の側部1402に位置するフローポート1430内へ導入される。例えば、フローポート1430の入口は、陽極1408の下方に位置する。この例では、フローポート1430は、めっきセル1408の側壁1432内の通路である。この機能的結果は、陰極液の流れが、CIRP1414と基板パッケージ1404との間に形成されためっき領域内へ直接導入されて、図14Aにおいて矢印の方向1407によって示されるような基板パッケージ1404にわたる横断せん断流を強化することである。例えば、横断せん断流は、平らな層LL1及びLL2の上面120に平行な方向1407である。横断せん断流は、平らな層LL1とLL2との間にバンプ114を形成するために、隣接区域A1とA2との間に供給される。
更に、導電性材料112と、促進剤、抑制剤、及び平坦化剤のうちの2つ以上の組み合わせとを有する陰極液が、チャンバ1420内の基板パッケージ1404上へ導入されると、ホストコンピュータ804は、システム1400の直流(DC)電力源1434を制御して、対電極1409に及びウエハホルダ1406にDC電力を供給する。陰極液のイオンが基板パッケージ1404上に電着することを可能にするために、ウエハホルダ1406は、DC電力によって正に帯電して陰極として機能し、対電極1409は、DC電力によって負に帯電して陽極として機能する。一部の実施形態では、電着操作168のために、ウエハホルダ1406及び基板パッケージ1404は、陰極として機能し、陽極がCu→Cu2+から酸化される間にCu2+→Cuの還元を伴う。これらの実施形態では、陽極は、銅を含む。
図14Bは、電気研磨操作170(図1B)を例示するためのシステム1401の一実施形態の図である。システム1401は、システム1401がチャンバ1421及び容器1423を含むことを除き、システム1400(図14A)と構造及び構成要素が同様である。チャンバ1421は、チャンバ1421が対電極1411を含むことを除き、チャンバ1420(図14A)と構造及び構成要素が同様である。例えばリン酸、塩酸、硫酸等などの酸が、容器1423の内部に貯蔵され、陰極液の代わりに使用されてチャンバ1421内の基板パッケージ1404上へ導入されると、ホストコンピュータ804は、システム1401のDC電力源1434を制御して、対電極1411に及びウエハホルダ1406にDC電力を供給する。基板パッケージ1404のバンプ114などのバンプの電気研磨を可能にするために、ウエハホルダ1406は、DC電力によって負に帯電して陽極として機能し、対電極1411は、DC電力によって正に帯電して陰極として機能する。陽極反応は、Cu→Cu2+であり、陰極反応は、2H+→H2である。陰極は、例えばチタン、又はプラチナ、又はイリジウム、又はこれらのうちの2つ以上の組み合わせなどの、不活性材料で作成される。
分流器1416が、CIRP1414の上にあり、酸の横断せん断流の形成を助ける。酸は、容器1422から膜1410の上方のフローポート1433を経て導入される。フローポート1433から、酸は、CIRP1414を通り抜けて、基板パッケージ1404の例えばバンプ114の上などの表面上への衝突フローを生じさせ、バンプ114を除去してRDL層104の上面120(図1B)を形成する。更に、酸は、容器1423からポンプ1424を経てフローポート1430内へ導入される。この機能的結果は、酸の流れが、CIRP1414と基板パッケージ1404との間に形成された領域内へ直接導入されて、図14Bにおいて矢印の方向1407によって示されるような基板パッケージ1404にわたる横断せん断流を強化することである。横断せん断流は、平らな層LL1とLL2との間のバンプ114を除去して平らな層LL3を更に形成するために、隣接区域A1とA2との間のバンプ114に向けて供給される。
留意すべきは、基板パッケージ1404が、基板パッケージ1404に対して電着操作168(図1B)が実施されるときは基板パッケージ135の一例であることである。更に、留意すべきは、基板パッケージ1404が、基板パッケージ1404に対して電気研磨操作170(図1B)が実施されるときは基板パッケージ141(図1B)の一例であることである。
本書で説明される実施形態は、手持ち式ハードウェアユニット、マイクロプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースの若しくはプログラム可能な家庭用電子機器、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータなどの、様々なコンピュータシステム構成で実施されてよい。実施形態は、また、コンピュータネットワークを通じてリンクされた遠隔処理ハードウェアユニットによってタスクが実施される分散コンピューティング環境内でも実施できる。
一部の実施形態では、コントローラは、システムの一部であってよく、該システムは、上述された例の一部であってよい。このようなシステムは、1つ若しくは複数の処理ツール、1つ若しくは複数のチャンバ、処理のための1つ若しくは複数のプラットフォーム、及び/又は特定の処理コンポーネント(ウエハ台座、ガスフローシステム等)を含む。これらのシステムは、半導体ウエハ又は基板の処理の前、最中、及び後にそれらの動作を制御するための電子機器と一体化される。電子機器は、「コントローラ」と称され、これは、1つ又は複数のシステムの様々なコンポーネント又は副部品を制御してよい。コントローラは、処理要件及び/又はシステムタイプに応じ、プロセスガスの配送、温度の設定(例えば、加熱及び/又は冷却)、圧力の設定、真空の設定、電力の設定、RF発生器の設定、RF整合回路の設定、周波数の設定、流量の設定、流体配送の設定、位置及び動作の設定、ツールへの、及びシステムに接続された若しくはインターフェース接続されたその他の移送ツール及び/若しくはロードロックに対してウエハを出入りさせるウエハ移送などの、本書で開示されるプロセスの任意を制御するようにプログラムされる。
概して、多岐にわたる実施形態において、コントローラは、命令を受信する、命令を発行する、動作を制御する、洗浄動作を可能にする、終点測定を可能にするなどを行う様々な集積回路、ロジック、メモリ、及び/又はソフトウェアを有する電子機器として定義される。集積回路は、プログラム命令を格納するファームウェアの形態をとるチップ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、ASICとして定められたチップ、及び/又はプログラム命令(例えば、ソフトウェア)を実行する1つ以上のマイクロプロセッサ若しくはマイクロコントローラを含む。プログラム命令は、様々な個別設定(又はプログラムファイル)の形でコントローラに伝えられて、半導体ウエハに対して若しくは半導体ウエハのために又はシステムに対して特定のプロセスを実行に移すための動作パラメータを定義する命令である。動作パラメータは、一部の実施形態では、1枚以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、及び/又はウエハダイの作成における1つ以上の処理操作を実現するためにプロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部である。
コントローラは、一部の実施形態では、システムと一体化された、システムに結合された、それ以外の形でシステムにネットワーク接続された、若しくはこれらの組み合わせである、コンピュータの一部である、又はそのようなコンピュータに結合される。例えば、コントローラは、「クラウド」の中、即ちファブホストコンピュータシステムの全体若しくは一部の中にあり、これは、ウエハ処理の遠隔アクセスを可能にする。コンピュータは、作成動作の現進行状況を監視するために、又は過去の作成動作の履歴を調査するために、又は複数の作成動作から傾向若しくは性能基準を調査するために、又は現処理のパラメータを変更するために、又は処理操作を設定して現処理を追跡するために、又は新しいプロセスを開始させるために、システムへの遠隔アクセスを可能にする。
一部の実施形態では、遠隔コンピュータ(例えば、サーバ)が、ローカルネットワーク又はインターネットを含むネットワークを通じてシステムにプロセスレシピを提供する。遠隔コンピュータは、パラメータ及び/若しくは設定の入力又はプログラミングを可能にするユーザインターフェースを含み、これらのパラメータ及び/又は設定は、次いで、遠隔コンピュータからシステムに伝えられる。一部の例では、コントローラは、1つ以上の動作中に実施される各処理操作のためのパラメータを指定するデータの形式で命令を受信する。理解すべきは、パラメータが、実施されるプロセスのタイプに、及びコントローラがインターフェース接続されるように又は制御するように構成されたツールのタイプに特有であることである。したがって、上述のように、コントローラは、ネットワークによって結ばれて本書で説明されるプロセス及び制御などの共通の目的に向かって作業する1つ以上の個別のコントローラを含むなどによって、分散される。このような目的のための分散コントローラの一例に、(プラットフォームレベルで又は遠隔コンピュータの一部としてなどで)遠隔設置されてチャンバにおけるプロセスを協同で制御する1つ以上の集積回路とやり取りするチャンバ上の1つ以上の集積回路がある。
代表的なシステムには、制限なく、プラズマエッチングチャンバ若しくはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバ若しくは堆積モジュール、スピンリンスチャンバ若しくはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバ若しくは金属めっきモジュール、洗浄チャンバ若しくは洗浄モジュール、ベベルエッジエッチングチャンバ若しくはベベルエッジエッチングモジュール、物理蒸着(PVD)チャンバ若しくはPVDモジュール、化学気相成長(CVD)チャンバ若しくはCVDモジュール、原子層堆積(ALD)チャンバ若しくはALDモジュール、原子層エッチング(ALE)チャンバ若しくはALEモジュール、イオン注入チャンバ若しくはイオン注入モジュール、追跡チャンバ若しくは追跡モジュール、並びに半導体ウエハの作成及び/若しくは製造に関係付けられた若しくは使用されるその他の半導体処理システムがある。
更に留意すべきは、一部の実施形態では、上述された動作が、例えば誘導結合プラズマ(ICP)リアクタを含むプラズマチャンバ、トランス結合プラズマチャンバ、容量結合プラズマリアクタ、導体ツール、誘電体ツール、電子サイクロトロン共鳴(ECR)リアクタを含むプラズマチャンバ等の、幾つかのタイプのプラズマチャンバに適用することである。例えば、1つ以上のRF発生器が、ICPリアクタ内でインダクタに結合される。インダクタの形状の例として、ソレノイド、ドーム状コイル、平らな形状のコイル等が挙げられる。
上記のように、ツールによって実施される1つ以上のプロセス操作に応じ、コントローラは、その他のツール回路若しくはツールモジュール、その他のツールコンポーネント、クラスタツール、その他のツールインターフェース、隣接するツール、近隣のツール、工場の随所に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、又は半導体製造工場におけるツール場所及び/若しくは装填ポートに対してウエハが入った容器を出し入れする材料輸送に使用されるツールのうちの、1つ以上とやり取りする。
上記の実施形態を念頭に置くと、理解すべきは、一部の実施形態が、コンピュータシステムに格納されたデータを伴う様々なコンピュータ実行動作を利用するものがあることである。これらの動作は、物理量の物理的操作を必要とする動作である。本書で説明されて実施形態の一部を構成する動作は、有用な機械動作である。
一部の実施形態は、また、これらの動作を実施するためのハードウェアユニット又は装置にも関する。装置は、特殊用途コンピュータ用に特別に構成される。特殊用途コンピュータとして定められるときは、コンピュータは、その特殊用途のために動作可能でありつつ、特殊用途の一部ではないその他の処理、プログラム実行、又はルーチンも実施する。
一部の実施形態では、動作は、コンピュータメモリ若しくはキャッシュに格納された又はコンピュータネットワークを通じて得られた1つ以上のコンピュータプログラムによって選択的にアクティブにされた又は構成されたコンピュータによって処理されてよい。データがネットワークを通じて得られるときは、そのデータは、例えばコンピューティングリソースのクラウドなどの、ネットワーク上のその他のコンピュータによって処理されてよい。
1つ又は複数の実施形態が、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体上のコンピュータ読み取り可能コードとしても作成できる。非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータシステムによって後で読み出されるデータを格納する例えばメモリデバイス等の任意のデータストレージハードウェアユニットである。非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体の例として、ハードドライブ、ネットワーク接続ストレージ(NAS)、ROM、RAM、コンパクトディスクROM(CD−ROM)、記録可能CD(CD−R)、書き換え可能CD(CD−RW)、磁気テープ、並びにその他の光及び非光データストレージハードウェアユニットが挙げられる。一部の実施形態では、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体は、コンピュータ読み取り可能コードが分散方式で格納及び実行されるようにネットワーク結合コンピュータシステムに分散された有形のコンピュータ読み取り可能媒体を含む。
上記の方法の動作は、特定の順番で提示されているが、様々な実施形態において、これらの動作は、その間にその他のハウスキーピング動作が実施されること、又は僅かに異なる時点で生じるように調整されること、又は処理動作が様々な時間間隔で発生する若しくは上述とは異なる順番で実施されることを許容するシステム内で分散されることが、理解されるべきである。
更に留意すべきは、一実施形態において、上述された任意の実施形態からの1つ又は複数の特徴が、本開示で説明された様々な実施形態で説明された範囲から逸脱することなくその他の任意の実施形態の1つ又は複数の特徴と組み合わされることである。
以上の実施形態は、理解を明瞭にする目的で幾らか詳細に説明されてきたが、添付の特許請求の範囲内で特定の変更及び修正が実施できることが明らかである。したがって、これらの実施形態は、例示的であって限定的ではないと見なされ、本明細書で与えられる詳細に限定されず、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内で変更されえる。
Claims (20)
- ビアの上方の再配線層のトポグラフィ均一性を向上させるために基板を処理するための方法であって、
前記基板の上にわたるフォトレジスト層をパターン化し、前記パターン化は、導電線のための領域を画定し、前記導電線は、前記再配線層のレベルにあり、
導電性材料が前記ビア及び前記導電線のための領域を充填するように前記導電性材料を堆積させ、前記堆積は、更に、前記ビアの真上に前記導電性材料のバンプを形成するために、前記導電線の導電性材料の過成長を引き起こすように制御され、
前記基板の上にわたって存在する前記パターン化フォトレジスト層を維持したままで、前記導電線及び前記バンプを平坦化し、前記平坦化は、前記導電線及び前記バンプにわたる水平せん断力を及ぼす液状化学物質によって促され、
前記平坦化の実施後に前記フォトレジストを剥離する、
ことを備える方法。 - 請求項1に記載の方法であって、更に、
前記導電線の前記平坦化された上面の上に誘電体材料層を堆積させ、
前記誘電体材料層内に追加のビアを形成するために、前記誘電体材料層をパターン化し、
前記誘電体材料層の上に薄いバリア・シード層を形成するために、前記パターン化誘電体材料層の上にバリア・シード層を堆積させ、
厚い層を形成するために、前記薄いバリア・シード層の上に、前記追加のビアを内包する追加のフォトレジスト層を堆積させ、
前記追加のフォトレジスト層の、残りのフォトレジスト材料からなる2つの近接領域の間の距離が、前記追加のビアのそれぞれの最大幅よりも大きくなるように、前記追加のフォトレジスト層をパターン化する、
ことを備える方法。 - 請求項2に記載の方法であって、更に、
残りのフォトレジスト層からなる前記2つの近接領域の間に追加の導電性材料を堆積させることを備え、
前記追加の導電性材料の堆積は、
前記追加のビアを充填し、
前記追加のフォトレジスト層の前記2つの近接領域の間に追加のバンプを形成し、前記追加のバンプは、前記追加のビアのうちの1つの真上に形成され、
前記追加のバンプと、前記残りのフォトレジスト材料からなる前記2つの近接領域のうちの1つとの間に、平らな層を成長させ、
前記追加のバンプと、前記2つの近接領域のうちの別の1つとの間に、平らな層を成長させる、
ことを含む、方法。 - 請求項3に記載の方法であって、更に、
前記2つの近接領域の間に前記追加の導電性材料からなる平らな層を形成するために、前記2つの近接領域の間に形成されている前記バンプを電気研磨することを備える方法。 - 請求項4に記載の方法であって、
前記電気研磨は、前記追加のバンプと、前記2つの近接領域のうちの1つとの間の層に平行な水平方向にせん断力を及ぼすことによって実施される、方法。 - 請求項4に記載の方法であって、更に、
前記バンプの前記電気研磨後に前記追加のフォトレジスト層を剥離することを備える方法。 - 再配線層(RDL)の均一性を実現するための方法であって、
基板上に位置するパッドの上に誘電体層を堆積させ、
前記誘電体層の複数の中間部分を形成するために、前記誘電体層内に複数のビアを形成し、
前記誘電体層の上に膜を形成するために、前記誘電体層の上にバリア・シード層を堆積させ、前記膜は、前記ビア内に及び前記中間部分の上に形成され、
前記誘電体層の前記中間部分にわたって層を形成するために、前記シード層の膜の上にフォトレジストを堆積させ、
前記ビア内に堆積されている前記膜の部分及び前記誘電体層の前記中間部分の区域上に堆積されている前記膜の追加の部分を露出させるために前記フォトレジストを部分的に除去することによって、前記フォトレジストの断続区域をパターン化し、
前記ビア内に堆積されている前記膜の前記部分の上に及び前記膜の前記追加の部分の上に、前記再配線層の高さが前記フォトレジストの前記層の高さ未満であるように前記再配線層を堆積させ、前記再配線層の高さ及び前記フォトレジストの前記層の高さは前記基板から測定され、前記再配線層の前記堆積は前記ビアを過充填するために実施され、前記過充填は前記再配線層のバンプを形成するために実施され、前記バンプは前記フォトレジストの前記断続区域の間に形成され、
均一性を実現するために、前記フォトレジストの前記断続区域の間の前記バンプを除去する、
ことを備える方法。 - 請求項7に記載の方法であって、更に、
前記バリア・シード層を部分的に露出させるために、前記フォトレジストを剥離することを備える方法。 - 請求項8に記載の方法であって、更に、
前記誘電体層の上の前記バリア層を部分的に露出させるために、前記シード層の前記部分をエッチングし、
前記誘電体層を部分的に露出させるために、前記バリア層の前記部分をエッチングする、
ことを備える方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記再配線層は、銅で作成される、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記再配線層は、コバルト、又はインバール、又はニッケル、又はニッケルとコバルトと鉄との合金、又はこれらのうちの2つ以上の組み合わせで作成される、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記再配線層の堆積は、前記ビア内に堆積されている前記膜の前記部分及び前記膜の前記追加の部分の上における陰極液の横断流を促すことによって、チャンバの側部を通じて前記陰極液を堆積させることを含む、方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記陰極液は、前記ビアを過充填して前記バンプを作成するために促進剤を含む、方法。 - 請求項12に記載の方法であって、
前記陰極液は、前記再配線層の水平な部分を作成するために平坦化剤を含み、前記平らな部分のうちの1つは、前記バンプのうちの1つと、前記フォトレジストの前記断続区域のうちの1つとの間である、方法。 - 再配線層(RDL)の均一性を実現するための方法であって、
複数のビアを充填するために、及びパターン化された誘電体層の複数の中間部分の上に層を形成するために、バリア・シード層の膜の上にフォトレジストを堆積させ、
前記ビア内に堆積されている前記膜の部分及び前記パターン化誘電体層の前記中間部分の区域上に堆積されている前記膜の追加の部分を露出させるために前記フォトレジストを部分的に除去することによって、前記フォトレジストの断続区域をパターン化し、
前記ビア内に堆積されている前記膜の前記部分の上に及び前記膜の前記追加の部分の上に、前記再配線層の高さが前記フォトレジストの前記層の高さ未満であるように前記再配線層を堆積させ、前記再配線層の高さ及び前記フォトレジストの前記層の高さは基板から測定され、前記再配線層の前記堆積は前記ビアを過充填するために実施され、前記過充填は前記再配線層のバンプを形成するために実施され、前記バンプは前記フォトレジストの前記断続区域の間に形成され、
均一性を実現するために、前記フォトレジストの前記断続区域の間の前記バンプを除去する、
ことを備える方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記再配線層は、銅で作成される、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記再配線層は、コバルト、又はインバール、又はニッケル、又はニッケルとコバルトと鉄との合金、又はこれらのうちの2つ以上の組み合わせで作成される、方法。 - 請求項15に記載の方法であって、
前記再配線層の前記堆積は、前記ビア内に堆積された前記膜の前記部分及び前記追加の部分の上における陰極液の横断流を促すことによって、チャンバの側部を通じて前記陰極液を堆積させることを含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記陰極液は、前記ビアを過充填して前記バンプを作成するために促進剤を含む、方法。 - 請求項18に記載の方法であって、
前記陰極液は、前記再配線層の平らな部分を作成するために平坦化剤を含み、前記平らな部分のうちの1つは、前記バンプのうちの1つと、前記フォトレジストの前記断続区域のうちの1つとの間である、方法。
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