專利名稱：具有高深寬比鍍通孔的裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，更特別有關(guān)于一 種具有鍍通孔的裝置的制造方法，其介電材料層的貫穿孔的預(yù)定深寬比可 大幅提升。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體裝置的幾何外形越來(lái)越小，其主動(dòng)表面上的組件尺寸亦隨 的變小。諸如，半導(dǎo)體裝置的被動(dòng)組件(電容)是由兩層金屬層與鍍通孔所 構(gòu)成。為了使電容體積變小，則該金屬層的面積需減小，且該鍍通孔需具
有高深寬比。在習(xí)知具有鍍通孔(via)的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，通常是 利用感旋光性苯環(huán)丁烯(Benzocyclobutene; BCB)作為低介電材料層。然 而，當(dāng)感旋光性BCB以啄光顯影制程制造小尺寸鍍通孔時(shí)，該鍍通孔的尺 寸會(huì)受限于感旋光性BCB為負(fù)型顯影的高分子材料的特性。
參考圖1，其顯示一種習(xí)知半導(dǎo)體裝置10。該半導(dǎo)體裝置10包含一 硅基材12、 一金屬線路16及一感旋光性苯環(huán)丁烯(BCB)的低介電材料層 30。該硅基材12是設(shè)有接墊15，用以電性連接至主動(dòng)表面的集成電路 (IC)(圖未示)。該金屬線路16是配置于該硅基材12上，并電性連接至該接 墊15。該感旋光性BCB的介電材料層30是借助一曝光顯影制程而被圖案 化，用以定義貫穿孔20。金屬材料22是電鍍形成于該貫穿孔20中，以完 成一鍍通孔24,并電性連接于該金屬線路16。由于該感旋光性BCB為負(fù) 型顯影的高分子材料，當(dāng)曝光顯影制程時(shí)該感旋光性BCB的介電材料層 30所定義出的貫穿孔20,其分辨率并不佳，孔徑形狀為下小上大，因此 無(wú)法形成出微小尺寸的鍍通孔24。通常地，以厚度t1為5|im的感旋光性 BCB，只能形成出貫穿孔20的孔徑d1為30pm，因此該鍍通孔24的深寬 比(厚度t1/孔徑d1的比值)只能受限小于1/60。又，以曝光顯影制程制造 微小鍍通孔24于該感旋光性BCB的介電材料層30中，容易將BCB殘留于鍍通孔24中，不易清除，如此容易造成后段制程的制造與電性問(wèn)題。
參考圖2至圖8,其顯示習(xí)知具有高深寬比鍍通孔的裝置的制造方法。 參考圖2，提供一硅基材52,其設(shè)有至少一接墊54,用以電性連接至主動(dòng) 表面的集成電路(IC)(圖未示)。將一金屬種子層56形成于該硅基材52上， 并電性連接至該接墊54。將一正型顯影的感旋光性光阻層58形成于該硅 基材52及該金屬種子層上。參考圖3，借助一啄光顯影制程，將該光阻層 58圖案化，用以定義至少一貫穿孔62，其棵露出該金屬種子層54。當(dāng)曝 光顯影制程時(shí)，由于正型顯影的高分子材料具有較佳的分辨率，因此該光 阻層的貫穿孔的孔徑較小，進(jìn)而可具有一高深寬比。
參考圖4，將至少一金屬材料電鍍于該貫穿孔中，以形成一金屬柱64, 并電性連接至該金屬種子層56上。參考圖5，將該光阻層58移除。參考 圖6，將一負(fù)型顯影的苯環(huán)丁烯(BCB)的低介電材料層66涂布于該硅基材 52上，用以包覆該金屬種子層56及該金屬柱64。參考圖7，借助一曝光 顯影制程，將該低介電材料層66圖案化，用以棵露出該金屬柱64的頂面。 參考圖8，將一金屬線路68形成于該低介電材料層66上，并電性連接于 該金屬柱64。
然而，涂布后的苯環(huán)丁烯(BCB)的低介電材料層66并非位于一平坦表 面上，如此將會(huì)影響后續(xù)該金屬線路68的制程。
因此，便有需要提供一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，能夠解決前 述的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一目的在于提供一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，其介電 材料層的貫穿孔的預(yù)定深寬比可大幅提升。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，其借 助 一旋轉(zhuǎn)蝕刻制程而使該金屬層形成有較小弧度的凹陷或無(wú)凹陷。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，包含 下列步驟提供一基材，其具有至少一接墊；將一介電材料層形成于該基 材上；將一正型顯影的光阻層形成于該介電材料層上；借助一曝光顯影制程，將該正型顯影的光阻層圖案化，以形成至少一第一貫穿孔，其中該第
一貫穿孔棵露出部分的該介電材料層；借助一蝕刻制程，將棵露出的該介 電材料層蝕刻掉，以形成至少一第二貫穿孔，其中該第二貫穿孔棵露出該 接墊，該第二貫穿孔是連接于該第一貫穿孔，且該第二貫穿孔具有一預(yù)定 深寬比；將該正型顯影的光阻層移除；將一種子金屬層形成于該介電材料 層上與該第二貫穿孔內(nèi)，并電性連接于該接墊；將一金屬層形成于該種子 金屬層上，并填滿該第二貫穿孔；借助一旋轉(zhuǎn)蝕刻制程，將位于該種子金 屬層的上方與該第二貫穿孔之外的該金屬層蝕刻掉，如此使位于該第二貫 穿孔之內(nèi)的該金屬層形成一鍍通孔下半部；將一光阻層形成于該種子金屬 層及該金屬層上；將該光阻層圖案化，以形成至少一第一及第二貫穿開(kāi)孔， 其中該第一貫穿開(kāi)孔棵露出該鍍通孔下半部，且該第一貫穿開(kāi)孔棵露出部 分的該種子金屬層；將一金屬材料電鍍于該第一及第二貫穿開(kāi)孔中，如此 使位于該第一貫穿開(kāi)孔之內(nèi)的該金屬材料形成一鍍通孔上半部，并使位于 該第二貫穿開(kāi)孔之內(nèi)的該金屬材料形成一金屬線路；將該圖案化的光阻層
移除，以棵露出部分的該種子金屬層；以及將棵露出的該種子金屬層蝕刻 掉。
根據(jù)本發(fā)明的具有鍍通孔的裝置的制造方法，當(dāng)曝光顯影制程時(shí)，由 于正型顯影的高分子材料具有較佳的分辨率，因此該光阻層的貫穿孔的孔 徑較小，進(jìn)而該介電材料層的貫穿孔的預(yù)定深寬比可大幅提升而不會(huì)受限 于先前技術(shù)的深寬比1/60。再者，由于該旋轉(zhuǎn)蝕刻制程的水平蝕刻速度大 于或更大于垂直蝕刻速度，以造成位在該介電材料層的第二貫穿孔上方的 該金屬層形成有較小弧度的凹陷或無(wú)凹陷，因此該光阻層可平坦地形成于 該種子金屬層及該金屬層上，以避免影響后續(xù)該金屬線路的制程。
為了讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯，下文將配 合所附圖示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1為先前技術(shù)的具有鍍通孔的半導(dǎo)體裝置的剖面示意圖。
圖2至圖8為先前技術(shù)的具有高深寬比鍍通孔的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖面示意圖。
圖9為本發(fā)明的 一 實(shí)施例的具有鍍通孔的裝置的制造方法的流程圖。
圖10至圖21為本發(fā)明的該實(shí)施例的具有鍍通孔的裝置的制造方法的
剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
參考圖9,其顯示本發(fā)明的一實(shí)施例的具有鍍通孔的裝置的制造方法。 在本實(shí)施例中，該裝置為一半導(dǎo)體裝置。在步驟202,提供一基材102, 諸如硅基材，其具有一保護(hù)層104及至少一接墊106，其中該保護(hù)層104 棵露出該接墊106，且該接墊106是用以電性連接至主動(dòng)表面的集成電路 (IC)(圖未示)，如圖10所示。
在步驟204，借助一涂布制程，將一介電材料層110形成于該基材102 的保護(hù)層104上，如圖11所示，其中該介電材料層110具有一預(yù)定厚度 t2。該介電材料層110是可為高分子材料所制，諸如苯環(huán)丁烯 (Benzocyclobutene; BCB)或聚亞酰胺(polyimide; Pl)的低介電材料，其 具有一低介電是值小于3.5。
在步驟206，將一正型顯影的光阻層112形成于該介電材料層110上， 如圖12所示。在步驟208,借助一曝光顯影制程，將該正型顯影的光阻層 112圖案化，以形成至少一第一貫穿孔114,如圖13所示，其中該第一貫 穿孔114棵露出部分的該介電材料層110,并具有一預(yù)定孔徑d2。當(dāng)曝光 顯影制程時(shí)，由于正型顯影的高分子材料具有較佳的分辨率，因此該光阻 層112的貫穿孔114的孔徑較小。
在步驟210,借助 一蝕刻制程，諸如感應(yīng)耦合等離子蝕刻制程(I nd ucti ve coupling Plasma; ICP),將棵露出的該介電材料層110蝕刻掉，以形成至 少一第二貫穿孔116，如圖14所示，其中該第二貫穿孔116棵露出該接 墊106，該第二貫穿孔116是連接于該第一貫穿孔114。該第二貫穿孔116 具有一預(yù)定深寬比，其等于該預(yù)定厚度t2/該預(yù)定孔徑d2的比值。因此， 該第二貫穿孔114的預(yù)定深寬比為高深寬比，其可大幅提升而不會(huì)受限于 先前技術(shù)的深寬比1/60。在步驟212,將該正型顯影的光阻層112移除。在步驟214,將一種 子金屬層118形成于該介電材料層110上與該第二貫穿孔116內(nèi)，并電性 連接于該接墊106,如圖15所示。舉例而言，該種子金屬層是可為鈦/銅 所制，并借助兩次濺鍍制程，依序?qū)⑩?銅金屬形成于該介電材料層110上 與該第二貫穿孔116內(nèi)。就該介電材料層與該鈦金屬的間而言，該鈦金屬 可提供較佳的附著性。就后續(xù)的電鍍制程而言，該銅金屬可提供較佳的電 傳導(dǎo)性。
在步驟216，借助一電鍍制程，將一金屬層120形成于該種子金屬層 118上，并填滿該第二貫穿孔116,如圖16所示。因?yàn)樵摰诙灤┛?16 的關(guān)是，該金屬層120形成有一較大弧度的凹陷122位在該第二貫穿孔116上方。
在步驟218,借助一旋轉(zhuǎn)蝕刻制程，將位于該種子金屬層118的上方 與該第二貫穿孔116之外的該金屬層120蝕刻掉，如此使位于該第二貫穿 孔116之內(nèi)的該金屬層120形成一鍍通孔下半部124，如圖17所示。由 于該旋轉(zhuǎn)蝕刻制程的水平蝕刻速度大于垂直蝕刻速度，因此位在該第二貫 穿孔116上方的該金屬層120將形成有一較小弧度的凹陷128?；蛘?，控 制該旋轉(zhuǎn)蝕刻制程的水平蝕刻速度更大于垂直蝕刻速度，以使位在該第二 貫穿孔116上方的該金屬層120不會(huì)形成有任何凹陷。
在步驟220，將一光阻層130形成于該種子金屬層118及該鍍通孔下 半部124上，如圖18所示。由于位在該第二貫穿孔116上方的該金屬層 120形成有較小弧度的凹陷128或無(wú)凹陷，因此該光阻層130可平坦地形 成于該種子金屬層118及該金屬層120上。
在步驟222，將該光阻層130圖案化，以形成至少一第一及第二貫穿 開(kāi)孔132、 134,其中該第一貫穿開(kāi)孔132棵露出該鍍通孔下半部124，且 該第二貫穿開(kāi)孔134棵露出部分的該種子金屬層118，如圖19所示。
在步驟224，將一金屬材料電鍍于該第一及第二貫穿開(kāi)孔132、 134 中，如此使位于該第一貫穿開(kāi)孔132之內(nèi)的該金屬材料形成一鍍通孔上半 部136,并使位于該第二貫穿開(kāi)孔134之內(nèi)的該金屬材料形成一金屬線路 138，如圖20所示，其中該鍍通孔上半部136與鍍通孔下半部124形成一鍍通孔140，其具有相同于該第二貫穿孔116的預(yù)定深寬比。在步驟226, 將該圖案化的光阻層130移除，以棵露出部分的該種子金屬層118。若將步驟216至步驟224簡(jiǎn)化，則其步驟是將該鍍通孔140形成于該 第二貫穿孔116內(nèi)的該種子金屬層118上，且將該金屬線路138形成在位 于該介電材料層110的該種子金屬層118上，其中該鍍通孔140及該金屬 線路138棵露出部分的該種子金屬層118。在步驟228,將棵露出的該種子金屬層118蝕刻掉，用以避免該種子 金屬層118電性干擾該金屬線路138或該鍍通孔140，如此以完成本發(fā)明 的具有鍍通孔的裝置100，如圖21所示。根據(jù)本發(fā)明的具有鍍通孔的裝置的制造方法，當(dāng)曝光顯影制程時(shí)，由 于正型顯影的高分子材料具有較佳的分辨率，因此該光阻層的貫穿孔的孔 徑較小，進(jìn)而該介電材料層的貫穿孔的預(yù)定深寬比可大幅提升而不會(huì)受限 于先前技術(shù)的深寬比1/60。再者，由于該旋轉(zhuǎn)蝕刻制程的水平蝕刻速度大 于或更大于垂直蝕刻速度，以造成位在該第二貫穿孔上方的該金屬層形成 有較小弧度的凹陷或無(wú)凹陷，因此該光阻層可平坦地形成于該種子金屬層 及該金屬層上，以避免影響后續(xù)該金屬線路的制程。雖然本發(fā)明已以前述實(shí)施例揭示，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本 發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)， 當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所 界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，包含下列步驟提供一基材，具有至少一接墊；將介電材料層形成于該基材上，其中該介電材料層包含貫穿孔裸露出該接墊，且該貫穿孔具有預(yù)定深寬比；將種子金屬層形成于該介電材料層上與該貫穿孔內(nèi)，并電性連接于該接墊；將金屬層形成于該種子金屬層上，并填滿該貫穿孔；借助旋轉(zhuǎn)蝕刻制程，將位于該種子金屬層的上方與該貫穿孔之外的該金屬層蝕刻掉，如此使位于該貫穿孔之內(nèi)的該金屬層形成鍍通孔下半部；將鍍通孔上半部形成于該鍍通孔下半部上，且將金屬線路形成在位于該介電材料層的該種子金屬層上，其中該鍍通孔上半部與鍍通孔下半部形成鍍通孔，其具有該預(yù)定深寬比，且該鍍通孔及該金屬線路裸露出部分的該種子金屬層；以及將裸露出的該種子金屬層蝕刻掉。
2. 如權(quán)利要求2所述的制造方法，其中該鍍通孔上半部與該金屬線路 的形成步驟包含下列步驟將一光阻層形成于該種子金屬層及該鍍通孔下半部上； 將該光阻層圖案化，以形成至少一第一及第二貫穿開(kāi)孔，其中該第一貫穿開(kāi)孔棵露出該鍍通孔下半部，且該第二貫穿開(kāi)孔棵露出部分的該種子金屬層；以及將一金屬材料電鍍于該第一及第二貫穿開(kāi)孔中，其中位于該第一貫穿 開(kāi)孔之內(nèi)的該金屬材料形成該鍍通孔上半部，且位于該第二貫穿開(kāi)孔之內(nèi) 的該金屬材料形成該金屬線路。
3. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該鍍通孔上半部是借助電鍍制 程而形成于該鍍通孔下半部上，且該金屬線路是借助該電鍍制程而形成在位于該介電材料層的該種子金屬層上。
4. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該種子金屬層是借助一濺鍍制 程而形成于該介電材料層及該接墊上與該貫穿孔內(nèi)。
5. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該介電材料層具有一預(yù)定厚度， 該貫穿孔具有一預(yù)定孔徑，且該預(yù)定深寬比是等于該預(yù)定厚度/該預(yù)定孔徑 的比值。
6. —種具有鍍通孔的裝置的制造方法，包含下列步驟 提供一基材，具有至少一接墊； 將介電材料層形成于該基材上； 將正型顯影的光阻層形成于該介電材料層上；借助曝光顯影制程，將該正型顯影的光阻層圖案化，以形成至少一第 一貫穿孔，其中該第一貫穿孔棵露出部分的該介電材料層；借助蝕刻制程，將棵露出的該介電材料層蝕刻掉，以形成至少一第二 貫穿孔，其中該第二貫穿孔棵露出該接墊，該第二貫穿孔是連接于該第一 貫穿孔，且該第二貫穿孔具有一預(yù)定深寬比；將該正型顯影的光阻層移除；將一種子金屬層形成于該介電材料層上與該第二貫穿孔內(nèi)，并電性連 接于該接墊；將一鍍通孔形成于該第二貫穿孔內(nèi)的該種子金屬層上，且將一金屬線 路形成在位于該介電材料層的該種子金屬層上，其中該鍍通孔及該金屬線 路棵露出部分的該種子金屬層；以及將棵露出的該種子金屬層蝕刻掉。
7. 如權(quán)利要求10所述的制造方法，其中該鍍通孔是借助電鍍制程而 形成于該第二貫穿孔內(nèi)的該種子金屬層上，且該金屬線路是借助該電鍍制 程而形成在位于該介電材料層的該種子金屬層上。
8. 如權(quán)利要求10所述的制造方法，其中該介電材料層具有預(yù)定厚度， 該第一貫穿孔具有預(yù)定孔徑，且該預(yù)定深寬比是等于該預(yù)定厚度/該預(yù)定孔 徑的比值。
9. 一種具有鍍通孔的裝置的制造方法，包含下列步驟 提供一基材，其具有至少一接墊； 將介電材料層形成于該基材上； 將正型顯影的光阻層形成于該介電材料層上；借助曝光顯影制程，將該正型顯影的光阻層圖案化，以形成至少一第 一貫穿孔，其中該第一貫穿孔棵露出部分的該介電材料層；借助蝕刻制程，將棵露出的該介電材料層蝕刻掉，以形成至少一第二 貫穿孔，其中該第二貫穿孔棵露出該接墊，該第二貫穿孔是連接于該第一 貫穿孔，且該第二貫穿孔具有預(yù)定深寬比；將該正型顯影的光阻層移除；將一種子金屬層形成于該介電材料層上與該第二貫穿孔內(nèi)，并電性連 接于該接墊；將一金屬層形成于該種子金屬層上，并填滿該第二貫穿孔； 借助旋轉(zhuǎn)蝕刻制程，將位于該種子金屬層的上方與該第二貫穿孔之外的該金屬層蝕刻掉，如此使位于該第二貫穿孔之內(nèi)的該金屬層形成鍍通孔下半部；將光阻層形成于該種子金屬層及該鍍通孔下半部上； 將該光阻層圖案化，以形成至少一第一及第二貫穿開(kāi)孔，其中該第一貫穿開(kāi)孔棵露出該鍍通孔下半部，且該第二貫穿開(kāi)孔棵露出部分的該種子金屬層；將金屬材料電鍍于該第一及第二貫穿開(kāi)孔中，如此使位于該第一貫穿 開(kāi)孔之內(nèi)的該金屬材料形成一鍍通孔上半部，并使位于該第二貫穿開(kāi)孔之 內(nèi)的該金屬材料形成一金屬線路；將該圖案化的光阻層移除，以棵露出部分的該種子金屬層；以及將棵露出的該種子金屬層蝕刻掉。
10. 如權(quán)利要求17所述的制造方法，其中該種子金屬層是借助濺鍍 制程而形成于該介電材料層及該接墊上與該貫穿孔內(nèi)。
11. 如權(quán)利要求17所述的制造方法，其中該介電材料層具有預(yù)定厚 度，該第一貫穿孔具有預(yù)定孔徑，且該預(yù)定深寬比是等于該預(yù)定厚度/該預(yù) 定孔徑的比值。
全文摘要
一種具有鍍通孔的裝置的制造方法包含下列步驟將一介電材料層形成于一基材上，其中該介電材料層包含一貫穿孔；將一種子金屬層形成于該介電材料層上與該貫穿孔內(nèi)；將一金屬層形成于該種子金屬層上，并填滿該貫穿孔；借助一旋轉(zhuǎn)蝕刻制程，將位于該種子金屬層的上方與該貫穿孔之外的該金屬層蝕刻掉，如此使位于該貫穿孔之內(nèi)的該金屬層形成一下半部；將一上半部形成于該下半部上，且將一金屬線路形成在該種子金屬層上，其中該上半部與下半部形成一鍍通孔，且該鍍通孔及該金屬線路裸露出部分的該種子金屬層；以及將裸露出的該種子金屬層蝕刻掉。
文檔編號(hào)H01L21/768GK101266931SQ20081009582
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者楊學(xué)安, 鄭博仁 申請(qǐng)人:日月光半導(dǎo)體制造股份有限公司