JP6918100B2 - 半導体再配線方法 - Google Patents
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Description
それぞれが複数の電気的接続点を有する複数の半導体素子を載置するためのキャリアを設置するステップ1と、
各電気的接続点の前記キャリアに対する位置を測定し、測定した位置と前記電気的接続点が前記キャリアに対する標準位置とを比較して各電気的接続点のオフセット値を得るステップ2と、
得られたオフセット値に基づいてマスクレス露光方式によって各電気的接続点上に再配線構造を形成して前記オフセット値を修正するステップ3と、
マスク露光方式によって前記キャリアに対して単一化処理を行って再配線構造の上部に配線層及び/または半田ボールを形成するステップ4と、を含む半導体再配線方法を提供する。
第1誘電層を堆積するステップと、
第1誘電層上に第1フォトレジスト層をコーティングするステップと、
ステップ2で得られたオフセット値に基づいて、マスクレス露光方式によって第1フォトレジスト層に対応する一つの電気的接続点とアライメントされる複数の第1フォトレジストパターンを形成するステップと、
第1フォトレジスト層をマスクとして第1誘電層をエッチングし、第1誘電層に複数の第1開口を形成し、各第1開口に対応する電気的接続点を露出させるステップと、
第1フォトレジスト層を除去するステップと、
第2フォトレジスト層をコーティングするステップと、
前記オフセット値に基づいて、マスクレス露光方式によって第2フォトレジスト層に複数の第2フォトレジストパターンを形成して前記再配線構造を形成するための領域を定義するステップと、
前記領域に金属を充填して前記再配線構造を形成するステップと、を含む。
第2誘電層を堆積するステップと、
第2誘電層上に第3フォトレジスト層をコーティングするステップと、
マスク露光方式によって第3フォトレジスト層にそれぞれ一つのボール搭載パッド領域に対応する複数の第3フォトレジストパターンを形成するステップと、第3フォトレジスト層をマスクとして第2誘電層をエッチングし、第2誘電層に複数の第2開口を形成し、各第2開口に再配線構造を部分的に露出させるステップと、
露出された一部再配線構造に半田ボールを形成するステップと、を含む。
それぞれが複数の電気的接続点を有する複数の半導体素子を載置するためのキャリアを設置するステップと、
各電気的接続点の前記キャリアに対する位置を測定するステップと、
測定した位置と前記電気的接続点が前記キャリアに対する標準位置とを比較して各電気的接続点のオフセット値を得るステップと、
前記オフセット値と既設の臨界範囲とを比較し、比較結果に基づいてリソグラフィを行い、前記電気的接続点上に再配線構造を形成するステップであって、
オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を採用し、
オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を採用し、
オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して前記電気的接続点を囲む他の電気的接続点で最も多く採用される露光方式を選択することを含む再配線構造を形成するステップと、
キャリアをマスク露光方式によって単一化処理して、再配線構造上に配線層及び/または半田ボールを形成するステップと、を含む半導体再配線方法を提供する。
まず、オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を用いて露光するステップと、
次に、オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を用いて露光し、露光する際には既にマスクレス方式マスクレス露光方式を利用して露光された箇所を遮蔽するステップと、
オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して、現在領域を囲む隣接する領域の数を計算し、これら隣接する領域において何れかの露光方式が選択される回数が隣接する領域の数の半分より多い場合には、現在領域は当該露光方式を選択して露光されるステップと、を含む。
まず、オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を用いて露光するステップ、
次に、オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を用いて露光し、露光時にマスク露光方式を利用して露光された箇所を遮蔽するステップと、
オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して、現在領域を囲む隣接する領域の数を計算し、これら隣接する領域において何れかの露光方式が選択される回数が隣接する領域の数の半分より多い場合には、現在領域は当該露光方式を選択して露光されるステップと、を含む。
ステップ1.01:
まず、キャリア100上で再配置されたチップを段階的に走査してチップ位置レイアウト(mapping)図を形成し、図7に示すように、チップの再配置が完了されたキャリア100のチップデバイスの表面に保護層材料を堆積して保護層310を形成する。
ここで、保護層材料は、誘電体材料または有機材料から選択することができる。保護層310の堆積プロセスは、蒸着、酸化などの様々な方法を採用することができる。
ステップ1.01で形成された保護層310上にフォトレジスト410を堆積する(図8参照)。
マスクレス露光方式機能を有する装置を利用して、6つの電気的接続点211、212、221、222、231、232に対応する領域で露光プロセスを行い、露光、現像、硬化などのリソグラフィプロセスによって再配線する電気的接続点に対応する領域を定義して製作する(図9参照)。
ここで、マスクレス露光方式装置は、予め入力したチップ位置レイアウト図及びリソグラフィ定義パターンによってチップとのアライメントによってキャリア100上で対応するリソグラフィ領域を見つけることができ、ステップ1.03が完了すると、フォトレジスト410には、電気的接続点と一対一でアライメントされたフォトレジストパターン411が形成される。
ステップ1.03においてリソグラフィプロセスによって定義された電気的接続点領域で覆われた保護層材料を除去する(図10を参照)。
ここで、保護層材料の除去方式は、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどの方式により実現することができ、ステップ1.04が終わると、保護層310に複数の開口311が形成され、各開口311は一つの電気的接続点に対応し、開口の底部に前記電気的接続点を露出させ、後に金属配線を通じて電気的接続点を引き出せるようにする。
図11に示すように、ステップ1.04で形成された構造の上にフォトレジスト420を堆積する。
マスクレス露光方式機能を有する装置を利用して、露光、現像、硬化などのリソグラフィプロセスにより金属再配線領域を定義して製作する。金属再配線によってチップ電気的接続点との相互接続を実現するものであり、金属再配線の金属線路位置はキャリア100上の基準によって統一的に定義され、チップの位置オフセットによって微調整及び補償される。
具体的には、オフセットのない標準金属配線パターンに基づいて各チップの位置オフセットを考慮して修正された金属配線パターン421を形成する(図12参照)。
例えば、チップの中心軸がパッケージ体の中心軸に対して所定量だけ左にオフセットする場合には、標準金属配線パターンに基づいてパターンを右側へ延伸及び/または右側へ所定距離だけ移動して修正後の金属配線パターンを形成することができ、前記延伸及び/または移動距離は前記オフセット量以上であってもよい。
チップの中心軸がパッケージ体の中心軸に対して右側にオフセットする場合には、標準金属配線パターンに基づいてパターンを左側へ延伸及び/または左側へ所定距離移動させて修正された金属配線パターンを形成する。
その他、前記修正後の金属配線パターン421はステップ1.04で形成された開口311を露出させなければならない。ステップ1.06で形成された各金属配線パターンの形状、大きさ、及び位置の中の1つ以上は互いに異なってもよく、即ち、前記各金属配線パターンがキャリア100全体における分布は規則的でないことを容易に理解することができる。
ステップ1.06で形成された構造上に金属シード層をスパッタリングし、さらに、化学メッキ、電気メッキなどによって再配線金属線路500を形成する(図13参照)。前記金属線路500は後続プロセスにおいてボールを搭載するためのボール搭載パッドを形成するために用いられるか、または、上層金属にさらに連結される。
ここで、成長させる金属材料は銅、アルミニウム、タングステンなどの金属であることができ、前述した3つの金属材料に制限されない。
図14に示すように、残留フォトレジストを除去した後、保護層320を堆積させる。
保護層320の材料は、誘電材料または有機材料から選択することができ、保護層320の堆積プロセスは蒸着、酸化、またはスパッタリングなどの様々な方法を用いることができる。
図15に示すように、ステップ1.08で形成された構造上にフォトレジスト430を堆積させる。
マスク露光方式機能を有する装置を利用して、キャリア100を統一のための基準として標準値に対してオフセットのないボール搭載パッド600の位置及びパターンサイズを定義し、金属線路500と一対一で対応するフォトレジストパターン431を形成する(図16参照)。
単一化処理方式を用いることによって、ステップ1.10で形成されたフォトレジストパターン431はキャリア100全体にわたって規則的な分布を有することが容易に理解される。
リソグラフィプロセスによって定義されたボール搭載パッド600の領域を覆う保護層材料320を除去して、下方の金属線路500の一部を露出させた後、フォトレジスト430を除去し、図17に示すように、露出された一部の金属線路によりボール搭載パッド600が形成される。
保護層材料の除去方法は、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより実現することができる。
図18に示すように、半田ボール700の製造プロセスを完成する。
露光前のリソグラフィシステムでは、全領域の露光方式は予め定義されており、オフセット値が臨界範囲内にある領域でマスク露光方式を選択すれば、オフセット値が臨界範囲より小さい領域とともにマスク露光が行われ、オフセット値が臨界範囲内にある領域でマスクレス露光方式を選択すれば、オフセット値が臨界範囲より大きい領域とともにマスクレス露光を行う。
ステップ2.01:
キャリア100のチップレイアウトに対して位置走査してチップ位置レイアウト図を作成する。
図20に示すように、チップを再配置したキャリア100のチップデバイス表面に保護層材料を堆積して保護層310を形成する。保護層310の材料は誘電材料または有機材料から選択されることができる。
保護層310の堆積プロセスは、蒸着、酸化などの様々な方法を採用することができる。
図21に示すように、ステップ2.02で形成された構造上にフォトレジスト410を堆積する。
例えば、オフセット値が臨界範囲内にある或る領域の周囲に8つ隣接する領域があり、この8つの隣接する領域の中半分以上の領域がマスクレス露光方式を用いる場合、該領域もマスクレス露光方式を用いる。この8の隣接する領域の中半分以上の領域がマスク露光方式を用いる場合、該領域もマスク露光方式を用いる。この8つの隣接する領域の中で4つの領域はマスク露光方式を用い、他の4つの領域はマスクレス露光方式を用いる場合、該領域はマスク露光方式及びマスクレス露光方式の中の何れか一つを用いることができる。
第1実施例のステップ1.05〜1.06と類似する方法を採用して、フォトレジストによって電気的接続点を修正した領域を定義し、金属シード層をスパッタリングし、さらに化学メッキ、電気メッキなどにより、修正電気的接続点241を形成する(図23に示す)。図23から分かるように、各修正電気的接続点241と対応するパッケージ体との間の相対位置は基本的に統一するものであり、対応するチップの中軸線との相対位置は統一しない。それにより、修正電気的接続点241の位置補償によってチップの位置オフセットを補正する。その他に、各修正電気的接続点241のそれぞれは、対応する電気的接続点に連結される。
図24に示すように、ステップ2.05で形成された構造上に保護層320を堆積する。
図25に示すように、マスク露光方式機能を有する装置を利用して、リソグラフィプロセスによって修正電気的接続点241が位置する領域を定義し、前記領域上に覆われている保護層320を除去する。
マスク露光方式機能を有する装置を利用して露光プロセスにより上層金属配線領域を定義して形成する。図26に示すように、金属シード層をスパッタリングした後、さらに化学メッキ、電気メッキなどの方法によって上層金属線路を形成する。単一的な処理方式を用いるので、ステップ2.08で形成された上層金属線路がキャリア100全体での分布が規則的であることは容易に理解できる。
成長させる金属材料は、銅、アルミニウム、タングステンなどの金属であることができ、前記3つの金属材料に限定されない。
図27に示すように、ステップ2.08で形成された構造上に保護層330を堆積する。
保護層材料は、誘電材料または有機材料から選択されることができ、保護層330の堆積プロセスは蒸着、酸化、またはスパッタリングなどの様々な方法を用いることができる。
マスク露光方式機能を有する装置を利用して、オフセットのないボール搭載パッド600の位置及びパターンサイズを定義し、ボール搭載パッド600に対応する領域を覆っている保護層330を除去し、露出された上層金属線路の部分はボール搭載パッド600であり、最後に、図28に示すように、ボール搭載パッド600上に半田ボール700の製作プロセスを完成する。
1−新しいキャリア、2−チップ、3−パッケージ体、4− ボンディングパッド、5−金属層、6−上部絶縁層、7−下部絶縁層、8− 半田ボール ;
図5〜図28において
100−キャリア、210、220、230−チップ、211、212、221、222、231、232−電気的接続点、241−修正電気的接続点、310、320、330−保護層、311−開口、410、420、430−フォトレジスト、411、431−フォトレジストパターン、421−金属配線パターン、500−金属線路、600−ボール搭載パッド、700−半田ボール;
LL−チップ中心軸、UU−パッケージ体中心軸。
Claims (11)
- それぞれが複数の電気的接続点を有する複数の半導体素子を載置するためのキャリアを設置するステップ1と、
各電気的接続点の前記キャリアに対する位置を測定し、測定した位置と前記電気的接続点が前記キャリアに対する標準位置とを比較して各電気的接続点のオフセット値を得るステップ2と、
ステップ2で得られたオフセット値でオフセットのない標準金属配線パターンのパターンデータを修正し、マスクレス露光方式によって修正された金属配線パターンを形成し、さらに、前記修正された金属配線パターンに基づいて各電気的接続点上に再配線構造を形成するステップ3と、
マスク露光方式によって再配線構造の上部に配線層及び/または半田ボールを形成するステップ4と、
を含むことを特徴とする半導体再配線方法。 - ステップ3は、
第1誘電層を堆積するステップと、
第1誘電層上に第1フォトレジスト層をコーティングするステップと、
ステップ2で得られたオフセット値に基づいて、マスクレス露光方式によって第1フォトレジスト層に対応する一つの電気的接続点とアライメントされる複数の第1フォトレジストパターンを形成するステップと、
第1フォトレジスト層をマスクとして第1誘電層をエッチングし、第1誘電層に複数の第1開口を形成し、各第1開口に対応する電気的接続点を露出させるステップと、
第1フォトレジスト層を除去するステップと、
第2フォトレジスト層をコーティングするステップと、
前記オフセット値と、半導体のオフセットのない標準金属配線パターンに基づいて、マスクレス露光方式によって第2フォトレジスト層に複数の第2フォトレジストパターンを形成して前記再配線構造を形成するための修正された領域を定義するステップと、
前記修正された領域に金属を充填して前記再配線構造を形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体再配線方法。 - ステップ4は、
第2誘電層を堆積するステップと、
第2誘電層上に第3フォトレジスト層をコーティングするステップと、
キャリアを統一のための基準として標準値に対してオフセットのない第3フォトレジスト層の第3フォトレジストパターンの位置及びパターンサイズを定義し、
マスク露光方式によって第3フォトレジスト層にそれぞれ一つのボール搭載パッド領域に対応する複数の第3フォトレジストパターンを形成するステップと、
第3フォトレジスト層をマスクとして第2誘電層をエッチングし、第2誘電層に複数の第2開口を形成し、各第2開口に再配線構造を部分的に露出させるステップと、
露出された一部再配線構造に半田ボールを形成するステップと、を含むことを特徴とする請求項2に記載の半導体再配線方法。 - 前記再配線構造の領域はステップ4における前記第2開口の中において再配線構造のみ露出されるように定義される、
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体再配線方法。 - 前記半導体素子はチップである、
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体再配線方法。 - それぞれが複数の電気的接続点を有する複数の半導体素子を載置するためのキャリアを設置するステップと、
各電気的接続点の前記キャリアに対する位置を測定するステップと、
測定した位置と前記電気的接続点が前記キャリアに対する標準位置とを比較して各電気的接続点のオフセット値を得るステップと、
前記オフセット値と既設の臨界範囲とを比較し、比較結果に基づいてリソグラフィを行い、前記電気的接続点上に再配線構造を形成するステップであって、
オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を採用し、オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を採用し、オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して前記電気的接続点を囲む他の電気的接続点で最も多く採用される露光方式を選択することを含む再配線構造を形成するステップと、
マスク露光方式によって、再配線構造上に配線層及び/または半田ボールを形成するステップと、を含むことを特徴とする半導体再配線方法。 - 互いに垂直し且つ前記キャリアの表面に同時に平行する二つの直線方向をX方向及びY方向とし、前記キャリアの表面に垂直する直線方向をZ方向としてXYZ三次元座標系を形成し、前記オフセット値はXオフセット値、Yオフセット値及びRZオフセット値の中の少なくとも一つであり、RZはZ軸を中心として回転する方向であることを特徴とする請求項6に記載の半導体再配線方法。
- 再配線構造を形成するステップは、
まず、オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を用いて露光するステップと、
次に、オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を用いて露光し、露光する際には既にマスクレス方式マスクレス露光方式を利用して露光された箇所を遮蔽するステップと、
オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して、現在領域を囲む隣接する領域の数を計算し、これら隣接する領域において何れかの露光方式が選択される回数が隣接する領域の数の半分より多い場合には、現在領域は当該露光方式を選択して露光されるステップと、
を含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体再配線方法。 - 再配線構造を形成するステップは、
まず、オフセット値が前記臨界範囲より小さい電気的接続点に対してマスク露光方式を用いて露光するステップ、
次に、オフセット値が前記臨界範囲より大きい電気的接続点に対してマスクレス露光方式を用いて露光し、露光時にマスク露光方式を利用して露光された箇所を遮蔽するステップと、
オフセット値が前記臨界範囲内にある電気的接続点に対して、現在領域を囲む隣接する領域の数を計算し、これら隣接する領域において何れかの露光方式が選択される回数が隣接する領域の数の半分より多い場合には、現在領域は当該露光方式を選択して露光されるステップと、を含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体再配線方法。 - 前記臨界範囲は5μm〜7μmであることを特徴とする請求項6に記載の半導体再配線方法。
- 前記半導体素子はチップであることを特徴とする請求項6に記載の半導体再配線方法。
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