TW501225B - Element with at least two adjacent isolation-layers and its production method - Google Patents

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TW501225B
TW501225B TW090107187A TW90107187A TW501225B TW 501225 B TW501225 B TW 501225B TW 090107187 A TW090107187 A TW 090107187A TW 90107187 A TW90107187 A TW 90107187A TW 501225 B TW501225 B TW 501225B
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Guenter Schmid
Recai Sezi
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Infineon Technologies Ag
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Description

501225 五、發明説明（1 ) 本發明涉及一種具有至少二個相鄰隔離層之組件及 其製造方法。 在電子和微電子組件中，相鄰之導電軌以隔離層而互 相隔開。爲了隔離這些相鄰-或上下疊置之導電軌，特 別是在積體電路（1C)或多晶片模組（M CM)中使用一種 耐高溫之有機或無機材料。因此使用一些材料，例如， 聚醯亞胺，苯駢環丁烯，聚苯噂唑及/或二氧化矽。材料 之選取亦須取決於··隔離層之何種物理特性（低應力；光 敏感度；水蒸氣滲透性；氧滲透性；金屬擴散性，等等）較 適合，因爲所使用之材料具有不同之物理特性。 所選取之隔離材料之實際缺點之補償完全不需要或 藉由其它覆蓋件（例如，可減小水蒸氣滲透性），一種基板 背面塗層（例如，使與應力有關之基板彎曲變小）或其它 輔助構造來達成。 本發明之目的是提供一種組件，其包括至少二個隔離 層，其中隔離層之實際缺點是由隨後之隔離層所補償。 此外，本發明提供一種方法以製造此種組件。 本發明之組件包含：一個基板，至少一種上隔離層和 一種下隔離層，它們相鄰且其層厚度是在0.0 5和5 0 Μ m 之範圍—中T其-中-二―個福-离隹-曾-之-至.少〜-個--區-域-受到-活-性—化 以用於隨後之金屬化，光敏作用，防水性及/或其它表面 功能中。 此外，本發明提供一種方法以製造一種組件，其中在 第一工作步驟中在基板上施加一種下隔離層且需要時 501225 五、發明説明（2 ) 進行結構化，在第二工作步驟中該下隔離層之至少一區 域受到活性化，在第三工作步驟中在已活性化之下隔離 層上施加至少一種第二上隔離層且進行結構化。
最後，本發明之目的是提供一種方法以製造一種組件， 其中在第一步驟中在基板上施加一種隔離層且需要時 進行結構化，在％ 一步驟中施加另一隔離層且使之結構 化，且在第三步驟中使此二個隔離層之一受到活性化。 此組件較佳是一種電子組件或微電子組件，其較佳是 具有二個隔離層，它們在化學上之性質不同且物理特性 亦不同。第一層因此具有一種良好之低應力特性但具有一種 太高之水滲透性’第2層不具有水滲透性，使第一隔離層之 滲透性可被補償。已活性化之層在晶圓製程之進一步之過 程中藉由以母液來進行之胚芽形成及隨後之金屬化而 形成一種導電層。雖然已金屬化或已進行隨後之其它 處理，最先已活性化之隔離層仍保持其所期望之物理特 性，例如，水之不滲透性。
上下重疊之各導電層之數目不只限於二個，而是可以 任意個，這是依據組件（其中可上下重疊地存在二個相 同形式之層）而定，若下層在施加上層之前已活性化 時。 若上隔離層在驅動（或活性化）下隔離層時用作遮罩， 則這樣是有利的。因此，在本方法中在驅動之前該上隔 離層須被結構化。藉由曝光，顯影，乾燥及/或加熱使較 佳是光敏之上隔離層被結構化。若上隔離層不是光敏 性的，則藉由光阻所形成之傳統式塗層及其結構化以及 -4- 501225 五、發明説明（3 ) 上隔離層之回蝕刻來產生各遮罩。 在其它實施形式中，在施加該上隔離層之前使下隔離 層活性化。此二個層中何者被驅動（或活性化），這首先 是依據：各別之驅動劑藉由其成份只與一層進行反應， 若此驅動劑可潛在地驅動此二層而使用此驅動劑時，即， 依據：此驅動劑進入哪一個表面而定。 此種槪念”隔離層”是指電性隔離材料，其在此種組件 製成之後保持在此種組件中，即，未去除。作爲結構化 輔助劑用之這些材料在進行一種過程（例如，金屬化，飽 刻）之後又去除，這些材料例如商用之以淸漆樹脂 (No volak)爲主之光阻不是”隔離層”。這些材料（例如， 基板（以環氧樹脂爲主之電路板）之成份或用作覆蓋物 者（例如，氧化矽及/或氮化矽所構成之I C上之鈍化層或 由所填入之运氧樹脂所構成之Ϊ c -外殼，即，壓製材 料，” m ο 1 d c 〇 m ρ 0 u n d ”））在此處所用之槪念中同樣不是，， 隔離層”。 隔離層之厚度較佳是在0.05// m和50// m之間，特 別是在〇 · 1和2 0 // m之間。 隔離層較佳是由聚合物所構成。聚合物具有較高之 化學和熱學上之耐久性。因此可不受損害地承受焊接 及淨化過程以及驅動（化學及/或物理上者）過程。使用 以下形式之聚合物已顯示是有利的：電介質，例如，聚醯 亞胺（例如，US 3 9 5 7 5 1 2及EP 0 02 7 5 0 6B)中者），聚苯噚唑 (例如，EP0023662B1及EP0264678B1中者），聚苯咪哗； 五、發明説明（4 ) 主要是芳香族之聚醚，聚醚酮，聚醚碾；聚駢環丁烯，芳香 族碳氫化合物，聚睡啉，聚喹噚啉，聚矽氧烷（矽氧 烷），聚脲或環氧樹脂' 這些聚合物之共聚物 或混合物同樣亦是適用的。此外，具有一種有機-無機 結構之化合物或聚合物（例如，有機矽化合物，有機磷化 合物或有機硼化合物）亦是適合的。習知方式是可以已 製成之形式施加（離心後，絲網印刷法）上述全部之材料 或由氣相而在基板上或第一隔離層上沈積一種預步級 (pre-step)以及在該處形成該聚合物。由碳，a-C:H(非定 形）以及具有其它元素（例如，Si，P，〇，B)之a-C:H_層所形 成之這些層屬於這些在基板上或隔離層上所形成之 層。純無機材料（例如，氧化矽及氮化矽）只有當其施加 成此二層之上層且被結構化時或經由一種孔遮罩，壓製 技術及/或微影術施加而成時才是所期望者。 原則上所有材料（其在所進行之過程中都是穩定的且 電性上可良好地絕緣，在已製成之組件上不會有干擾效 應）都是適合的。特別適合的是隔離材料之光敏形式。 隔離層亦可含有多個上述之成份以及塡料。特別是 用作糊（paste)時（但亦可用於絲網印刷中）可混合適當 之塡料至該隔離材料中。其例如可以溶解之形式或以 糊之形式塗佈在基板上。適當之技術是離心法，澆注， 分佈，伸展，擦塞（Tampon)印刷法，噴墨印刷法及/或絲網 印刷法。 第一隔離層例如藉由離心技術而塗佈在基板上且依 501225 五、發明説明（5 ) 據需求而硬化（若其在獲得最終之特性是有必要進行 時）。然後在第一隔離層上施加第二隔離層且依據需求 而被乾燥化。然後爲了藉由遮罩來進行結構化而使其 曝光，顯影，乾燥且需要時被硬化。所形成之具有驅動 劑之此種三明治形式之層之隨後之處理可使該上或下 隔離層選擇性受到驅動。亦能以已結構化之方式（例如， 藉由壓印刷法）來施加第二隔離層。 所有過程都可稱爲”硬化”，藉助於這些過程，則可溶 解之物質可轉成不可溶解之產品。例如，加熱，循環及 沾濕即屬此種過程。 各別隔離層之表面之驅動（或活性化）藉由物理方法 及/或化學方法來達成，以下將再詳述。 此種驅動可藉由浸人，蝕刻，扭開，照射5濺鍍，加熱，溶 解，沾濕或其它習知之技術等過程來達成。 驅動劑依據實施形式是一種氣體（或氣體混合物），流 體，溶液或電漿。驅動劑特別是亦可爲氣體與流體之組 合或多種驅動劑之一般組合。驅動劑可選擇性地改變 一種隔離層或隔離層之表面，使稍後只有此隔離層可胚 芽化及/或金屬化。其它驅動劑例如，防水劑，光敏劑及/ 或其它表面功能劑亦屬本發明。 流體驅動劑例如是一種鹼性試劑，例如，一種或多種 鹼性氫氧化物及/或鹼土氫氧化物，銨氫氧化物之溶液， 氧化用之試劑，例如，過氧化氫，鉻酸鹽，高錳酸鹽，高氯 酸鹽及/或所形成之溶液；各種溶液，其含有，，酸，，，例如， 501225 五、發明説明（6 ) 硫酸，鹽酸，硝酸及/或磷酸。上述之溶液可單獨使用或 以任意組合之方式來使用。 以電漿方式存在之驅動劑例如：氧電漿，氯電漿，二氧 化碳電漿，二氧化硫電漿，稀有氣體電漿及/或氨電漿；適 合以氣體存在者例如，臭氧，氧，鹵素及/或二氧化硫及它 們之混合物。 母液是膠質形式之金屬（或金屬化合物）之溶液或乳 狀液。此種溶液可以是中性，鹼性或酸性的。較佳之母 液全部是金屬及非金屬或其化合物所形成之液溶，其對 隨後之金屬（例如，銅或鎳）之沈積具有催化作用。母液 較佳是含有貴金屬（1111，1111，？(15〇3，11*，？1，八§，八11)或其化合 物及複合物（有機或/或無機）。 基板較佳是一種半導體（Si，砷化鎵，Ge)或陶瓷，其在 第一隔離層下方可具有電子電路（包括金屬層及隔離 層），此種基板例如是一種已處理之前端基板5但亦可以 是玻璃，電路板及/或金屬。此基板亦可以是上述一種 材料（其上施加一種隔離層）。 本方法因此特別有利，因爲許多電子-及/或微電子組 件在其處理之前即可塗佈至少二個隔離層（其中一個是 緩衝塗層），在此種形式中晶圓例如來自前端區域；緩衝 塗層例如是聚醯亞胺或聚苯噚唑；其下方是無機之鈍化 層（氮化矽及/或氧化矽）。此種緩衝塗層在本發明中可 以是一種隔離層，即，其可在施加第二層且使第二層結 構化之後受到驅動且依據本方法之實施形式可塗佈或 501225 五、發明説明（7 ) 驅動第二隔離層。 本發明將依據實施例說明如下： Μ_L: 一種具有已硬化（即，已完成循環及/或已加熱）之聚醯 亞胺塗層之商用晶圓以下述方式驅動：聚醯亞胺以較短 之蝕刻步驟在2 5秒中在氧電漿中受驅動（5 0 0 W，5 0 s c c m 氧，5 0 m T 〇 r〇。受驅動之晶圓浸入已離子化之水中1 〇 秒，對水進行離心作用且晶圓在1 2 0 °C時乾燥6 0秒。然 後以離心方式使光敏之聚醯亞胺之第二層被結構化且 在4 0 0 °C之爐中在氮氣中加熱。在電漿驅動時形成一 種已活性化之表面，其上連結一些選擇性之金屬胚芽 (例如，金屬複合物）。 例2: 光敏之聚醯亞胺依據製造指示而在砂基板上進行離 心作用，曝光，顯影及加熱（請參閱第1例）。此基板隨後 浸入下列溶液中以驅動該聚醯亞胺。. -在4 0 °C之溫熱之鹼性高錳酸鹽溶液中} 〇分鐘，此 種丨谷液由1 4 0 g /1局猛酸納及5 〇 g /1氮氧化納所構成， -在已去離子化之水中沖洗， -在室溫時浸入半濃度之硫酸（5 m ο 1 e /1)中， -在已去離子化之水中沖洗。 然後對第二層聚醯亞胺進行離心作用，以如上所述之 方式而被結構化及硬化（例1 )。 例3 : 在砂晶圓上藉由離心技術施加該介電質聚苯(]萼η坐，在 501225 五、發明説明（8 ) 1 0 0 °C時預乾燥且在熱板上別在2 0 0 °c 5 2 6 0 °c及3 5 0 °c 時在氮氣中硬化1分鐘。然後使表面在一種水電漿 (CO:H 是 l:l;500W，50sccm，50mTorr)中受驅動。已受 驅動之表面浸入一種已去離子化之水中1 〇秒，對水進 行離心作用且使晶圓在1 2 0 °C時乾燥6 0秒。然後以絲 網印刷法施加第二層聚苯噚唑，使其預乾燥且如上所述 被硬化^在電漿驅動時形成一種含有羧基團（group)之表 面。 例4: 光敏之聚醯亞胺以水平離心機在5 0 0 Or pm時塗佈在 矽基板上。離心時間是2 0秒。然後使膜3在1 0 0 °C時 在加熱板上預乾燥3分鐘，然後在爐中在氮沖洗下於 4 0 0 °C時退火3 0分鐘（硬化）。在冷卻至室溫之後，在聚 醯亞胺層上使光敏之聚苯噚唑（PB0)離心脫離，在熱板 上乾燥，利用曝光裝置而在遮罩上曝光且在鹼性水溶液 中顯影，沖洗及乾燥。此基板在熱板上以下述速率來退 火]0°C/min 至 150°C，5°C/min 至 28(TC，保持時間是 1〇 分鐘。然後，在室溫時冷卻。此Ρ Β Ο作爲聚醯亞胺用 之遮罩。然後使基板浸入4 0 °C溫熱之鹼性之高錳酸鹽 溶液（由140g/l之高錳酸鈉及50g/l之氫氧化鈉所構 成）1 0分鐘以驅動該聚醯亞胺，以已去離子之水沖洗且 然後浸入5 m ο 1 e /1硫酸中3分鐘。最後以已去離子之 水來沖洗。 聚苯噚唑層因此亦用來使聚醯胺之水蒸氣滲透性大 -10- 501225 五、發明説明（9 ) 大地下降。 例5: 類似於例4,但聚醯亞胺之驅動經由較短暫之電漿蝕 刻步驟利用氧而在反應性離子蝕刻機（30 s c cm) 氧，5〇OW，70mTorrlO秒）中進行，隨後在空調沖洗液中進 行3分鐘。空調沖洗液例如可以是水中〇.5摩耳（mole) 之氫氧化鈉溶液。 例6 : 一種光敏之PBO在具有氮化矽表面之基板上進行離 心作用且在熱板上乾燥，然後在高溫熱板上在氮氣下在 3 5 (TC時退火（硬化）。在室溫時冷卻之後聚醯亞胺在 PBO層上進行離心作用且在熱板上乾燥。聚醯亞胺利 用曝光機進行曝光而被結構化且被顯影，沖洗（異丙醇， 異丙醇/已去離子之水（1 : 1)，最後以已去離子之水來進 行），然後乾燥。基板在爐中在氮沖洗下在35CTC退火 6 〇分鐘使聚醯亞胺硬化。在室溫中冷卻之後爲了驅動 此聚醯亞胺，則基板浸入40 °C溫熱之1.5重量百分比之 氫氧化鈉溶液中1 〇分鐘，利用已去離子之水來沖洗，然 後浸入5 m ο 1 e /1硫酸中3分鐘。 在基板和聚醯亞胺之間之聚苯噚唑層是有利的，因爲 其用作應力平衡層且在二個邊界層上之黏合性較基板 上之聚醯亞胺者還佳。 例7: PBO在例6中是在基板上進行離心作用且退火。在 -11- 五、發明説明（1G ) P B 0層上以絲網印刷法塗佈一種c y c 1 01 h e n e層（苯駢 環丁烯，BCB)且在2 5 0 °C時加熱30分鐘。BCB之驅動 藉由基板浸入4 0 °C中1 · 5百分比之碳酸氫鈉鹼液中5 分鐘來達成。 例8 : 光敏之聚醯亞胺在基板上進行離心作用，然後在！ i 〇 C時乾燥2分纟里，接者在3 5 0 C時退火9 0分鐘。經由孔 遮罩藉由CVD方法來沈積·〇5 # m厚之非定形之碳氫 化合物層作爲聚醯亞胺之選擇性驅動用之遮罩且使聚 醯亞胺之氣體滲透性以蒸氣滲透性降低。然後像例4 一樣進行聚醯亞胺之驅動。金屬化同樣可像例4 一樣 來進行。 例9 : 聚醯亞胺在矽基板上進行離心作用（在5 0 0 0 rpm時進 行2 0秒），然後使之乾燥（在熱板上在l〇〇°C時進行3分 鐘）且在3 5 0 °C時在熱板上退火3 0分鐘。在室溫時冷 卻之後對其它之光敏性聚醯亞胺進行離心作用，在90。(： 時乾燥，曝光，顯影，沖洗（異丙醇，異丙醇/已去離子水 (1:1)，最後以已去離子之水來沖洗），然後乾燥之且在 4 00 °C之時退火。非光敏之聚醯亞胺（其形成下層）以下 述方式被驅動： 浸入1 . 5百分比之4 5 °C之溫熱之氫氧化鈉溶液中1 0 分鐘，以已去離子之水來沖洗，然後浸入3(TC之1M HC1 溶液中3 0分鐘，重新以已去離子之水沖洗。 -12- 501225 五、發明説明（11 ) 例10: 具有4 μ m厚已完成循環之聚醯亞胺層之晶圓（“基 板”）以下述方式處理：在基板上以CVD方法施加一種不 可滲水之氮心矽層（5 Onm)且藉助於光阻使氮化物層被 結構化（光阻之曝光及顯影，以CHF3/02來進行之氮化 物層之乾式化學蝕刻，剝除該光阻）。在以電漿來鈾刻 時，在其下方之聚醯亞胺層上停止。藉由電漿蝕刻而形成 一種已驅動之表面。 例 1 1 : 類似於例1 0而施加基板，基板上藉由一種陰影遮罩 (即，孔遮罩）使氧化矽層被結構化。已裸露之聚醯亞胺 在5 0 °c時浸入已濃縮之硝酸中而被活性化。 依據本發明，在一種組件（例如，晶圓）中可使二個隔離 層之物理特性與導體/隔離體/導體-層構造相組合，其中 一個隔離層選擇性地被驅動且藉由金屬化或類似作用而 成爲具有導電性。 光敏之聚醯亞胺及聚苯噚唑之例子如下： 聚醯亞胺：EP0027506B1 聚苯曙唑：EP0023662B15EP0264678B1 。 -13-

Claims (1)

  1. 5^01225 六、申請專利範圍 第90107 187號「具有至少二個相鄰隔離層之組件及其製造方 法」專利案 （91年6月修正） 六申請專利範圍 1. 一種具有一個基板及至少一個上隔離層和下隔離層之組 件，此二個隔離層相鄰且其層厚度介於0.05/zm和50/z m 之間，其特徵爲：其中一個隔離層之至少一個區域在隨後之 金屬化，光敏過程，防水化及/或其它之表面功能化中受到 驅動（或活性化）。 2. 如申請專利範圍第1項之組件，其中此種組件是電子組件 或微電子組件。 3. 如申請專利範圍第1或第2項之組件，其中此組件包含二 個化學性不同之隔離層。 4. 如申請專利範圍第1項之組件，其中該上隔離層被結構化 及/或作爲該下層之活性化用之遮罩。 5. 如申請專利範圍第1或4項之組件，其中已活性化之區域 作爲胚芽區及/或被金屬化。 6. —種組件之製造方法，在第一步驟中在基板上施加一種下 隔離層，且須要時進行結構化，在第二步驟中該下隔離層之 至少一個區域被驅動，在第三步驟中在已驅動之下隔離層 上施加至少一種第二上隔離層且進行結構化。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中至少一個隔離層在其 塗佈之後被結構化。 8. —種組件之製k方法，在第一步驟中在基板上施加一種隔 離層且須要時進行結構化，在第二步驟中施加另一隔離層 川 1225 六、申請專利範圍 且進行結構化，在第三步驟中使上述二個隔離層被活性 化。 9. 10. 如申請專利範圍第 第三步驟之前使第二隔離層被結構化。 如申請專利範圍第8或第項之方 乃法，其中在第一步驟之 後使該下隔離層被結構化。 -2.
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