的各步驟對應(yīng)所形成的基板的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0058]圖3a為基板的薄膜通孔超聲顯影后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;
[0059]圖3b為基板的薄膜通孔濕法腐蝕去除Cu層后的俯視結(jié)構(gòu)示意圖;
[0060]圖4為根據(jù)圖1的基板上薄膜通孔互連制作方法形成結(jié)構(gòu)的示意圖;
[0061]圖5為本發(fā)明的基板上薄膜通孔互連制作方法的流程示意圖。
[0062]標(biāo)號說明:100-基板,101-通孔柱,102-TiW膜,103_Cu膜、106_Cu層,104-光刻膠(第一次光刻)、108-光刻膠(第二次光刻),105-Cu/Ni/Au復(fù)合金屬層,107-光刻膠的剝離區(qū)(第一次光刻)、111_光刻膠的剝離區(qū)(第二次光刻),109-Tiff/Cu膜的去除區(qū),IlO-Cu層的去除區(qū),112-BCB介質(zhì)層,113-顯影殘留,114-薄膜通孔,115-去除Cu層的薄膜通孔,116-固化后的BCB介質(zhì)層,117-介質(zhì)層上的導(dǎo)帶圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0063]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0064]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣,因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。
[0065]圖1示出了本發(fā)明的一種基板上薄膜通孔互連制作方法,包括以下步驟:
[0066](al)提供一帶有多個通孔柱的基板,對基板上表面進(jìn)行研磨拋光,并對拋光面進(jìn)行清洗,清洗之后將其干燥處理,清洗并干燥后的基板進(jìn)行熱處理,熱處理后對其進(jìn)行第二次清洗;
[0067](a2)在干凈的基板上表面上依次濺射TiW和Cu形成復(fù)合粘附層;
[0068](a3)在基板的復(fù)合粘附層之上進(jìn)行第一次光刻,在基板通孔柱位置處形成薄膜導(dǎo)帶光刻圖形;
[0069](a4)在基板的薄膜導(dǎo)帶光刻圖形上依次電鍍Cu、N1、Au形成復(fù)合金屬層,并在復(fù)合金屬層表面電鍍一 Cu層;
[0070](a5)去除光刻膠;
[0071](a6)在基板的Cu層之上對應(yīng)通孔柱位置處進(jìn)行第二次光刻,形成覆蓋基板通孔柱位置處的薄膜通孔光刻圖形;
[0072](a7)采用濕法腐蝕工藝,將基板上裸露表面的Cu層和復(fù)合粘附層去除;
[0073](a8)去除光刻膠;
[0074](a9)在去膠后的基板上表面旋涂苯丙環(huán)丁烯、顯影處理,光刻形成BCB介質(zhì)層的介質(zhì)膜通孔圖形;
[0075](alO)在形成介質(zhì)膜通孔圖形的基板上進(jìn)行超聲顯影,去除介質(zhì)膜通孔圖形上對應(yīng)通孔柱處的顯影殘留,形成基板上無顯影殘留的薄膜通孔;
[0076](all)對去除顯影殘留后的基板進(jìn)行濕法腐蝕,去除對應(yīng)薄膜通孔處裸露的Cu層,監(jiān)控基板直至全部薄膜通孔內(nèi)裸露出復(fù)合金屬層;
[0077](al2)對去除Cu層后的基板固化BCB介質(zhì)層;
[0078](al3)重復(fù)(a2)至(al2)步驟,完成基板的薄膜通孔互連。
[0079]具體的,下面結(jié)合圖1和圖2a?2n將各步驟進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0080]參看圖1和2a,在步驟(al)中,進(jìn)一步包括:
[0081]提供一帶有通孔柱101的基板100,對基板100上表面進(jìn)行研磨拋光,使其上表面粗糙度低于0.1 μ m,且基板100通孔柱101的端面完整裸露在基板100上表面;
[0082]接著,對基板100拋光面進(jìn)行清洗,依次采用丙酮超聲清洗約lOmin,酒精超聲清洗約lOmin,去離子水超聲清洗約5min,清洗的時間可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整;
[0083]接著,清洗之后將基板100用酒精脫水,用氮?dú)夂?或惰性氣體將基板100吹干;
[0084]接著,將清洗并干燥后的基板100放入400°C真空烘箱中在氮?dú)夂?或惰性氣體氣氛下對基板100進(jìn)行熱處理,以釋放基板100表面通孔柱101中吸附的氣體,并去除基板100上可能吸附的水分和殘留雜質(zhì),提高薄膜膜層附著力;
[0085]接著,使用等離子體對熱處理后的基板100清洗約5min,優(yōu)選的,可以使用200W氬氣等離子體清洗,但并不限制于此。
[0086]參看圖1和2b,在步驟(a2)中,在用等離子體清洗過的基板100上表面濺射一層Tiff膜102和Cu膜103作為復(fù)合粘附層,Tiff膜102的厚度在0.01?0.07 μ m之間可選,Cu膜103的厚度在0.2?0.5 μπι之間可選。
[0087]參看圖1和2c,在步驟(a3)中,采用旋涂光刻膠104、前烘、曝光、顯影、堅(jiān)膜等光刻工藝,對步驟(a2)之后的基板100進(jìn)行第一次光刻,在基板100通孔柱101位置處形成薄膜導(dǎo)帶光刻圖形,基板100通孔柱101位置處裸露出復(fù)合粘附層,裸露的面積大于通孔柱端面的面積,該工藝形成的光刻膠厚度要比之后電鍍導(dǎo)帶的厚度更厚些,由于基板表面粗糙度較大,優(yōu)選負(fù)性光刻膠進(jìn)行第一次光刻。
[0088]參看圖1和圖2d,在步驟(a4)中,將步驟(a3)中光刻好的基板100安裝在電鍍夾具上,依次在薄膜導(dǎo)帶光刻圖形中電鍍Cu/Ni/Au復(fù)合金屬層105,并在Au膜表面電鍍一層Cu層106,其中,復(fù)合金屬層105的Cu膜厚度范圍為3?5 μ m、Ni膜的厚度范圍為0.5?I ynuAu膜的厚度范圍為0.5?I μπι,復(fù)合金屬層105表面上的Cu層106厚度范圍為0.5?I μ m,較佳的,在電鍍前將基板100置于水中潤濕,置于2?5%體積濃度比例的稀鹽酸溶液中5?10s,以去除復(fù)合粘附層銅膜103上可能存在的銅氧化層。
[0089]參看圖1和2e,在步驟(a5)中,將步驟(a4)中電鍍好的基板100 (干燥狀態(tài))置于約80°C的剝離液中去膠,進(jìn)行去膠形成光刻膠的膠剝離區(qū)107,去膠時間5?15min,然后依次置于負(fù)膠漂洗液、丙酮、乙醇、水中漂洗,用氮?dú)饣蚨栊詺怏w等不與其反應(yīng)的氣體將基板吹干。
[0090]參看圖1和2f,在步驟(a6)中,在基板100的Cu層106之上對應(yīng)通孔柱101位置處旋涂光刻膠108進(jìn)行第二次光刻,形成可覆蓋基板100通孔柱101位置的薄膜通孔光刻圖形,該圖形覆蓋的位置用于之后形成薄膜通孔。
[0091]參看圖1和2g,在步驟(a7)中,使用濕法腐蝕工藝,將基板100上未被光刻膠覆蓋的Cu層106形成Cu層的去除區(qū)110,以及未被復(fù)合金屬層105覆蓋的復(fù)合粘附層TiW膜102和Cu膜103去除形成TiW/Cu膜的去除區(qū)109,濕法腐蝕工藝中的Cu腐蝕液各組份的體積比為HCl: H2O2: H2O = 1:3:20,腐蝕時間為2?1s,TiW腐蝕液為H2O2,腐蝕時間為5?15min0
[0092]參看圖1和2h,在步驟(a8)中,按(a5)將步驟(a7)處理好的基板100 (干燥狀態(tài))置于約80°C的剝離液中去膠,進(jìn)行去膠形成光刻膠的膠剝離區(qū)111,去膠時間5?15min,然后依次置于負(fù)膠漂洗液、丙酮、乙醇、水中漂洗,用氮?dú)饣蚨栊詺怏w等不與其反應(yīng)的氣體將基板100吹干。
[0093]參看圖1和2i,在步驟(a9)中,依次進(jìn)行旋涂增粘劑、增粘劑烘烤、旋涂苯丙環(huán)丁烯、前烘、接觸式曝光、顯影前烘、浸沒式顯影的工藝,光刻形成BCB介質(zhì)層112的介質(zhì)膜通孔圖形,介質(zhì)膜通孔圖形上會有顯影殘留113,其中,苯丙環(huán)丁烯膜厚為4?7 μ m,浸沒式顯影溫度為35?40°C,浸沒式顯影時間為2?4min。
[0094]參看圖1和2j,步驟(a I O)具體包括:
[0095]alOl:在形成介質(zhì)膜通孔圖形的基板100上進(jìn)行超聲顯影,其中,超聲頻率為120kHz?170kHz,超聲顯影時間為I?5min ;
[0096]al02:將超聲顯影之后的基板100置于常溫定影液下定影,定影時間為I?2min ;
[0097]al03:將定影后的基板100漂洗20s,去除介質(zhì)膜通孔圖形上對應(yīng)通孔柱101處的顯影殘留113,形成基板100上無顯影殘留113的薄膜通孔114 ;
[0098]al04:基板100清洗后使用氮?dú)夂?或惰性氣體吹干;
[0099]al05:將基板100置于80°C?100°C烘箱中烘Imin左右。
[0100]參看圖1和2k,在步驟(all)中,采用濕法腐蝕工藝,濕法腐蝕工藝中的Cu腐蝕液各組份的體積比為HCl: H2O2 IH2O= 1:3:20,濕法腐蝕去除薄膜通孔114裸露的Cu層106,觀察薄膜通孔114內(nèi)的Cu層106的去除直到裸露出復(fù)合金屬層的金膜為止,形成去除Cu層106的薄膜通孔115,腐蝕時間為2?10s,可快速實(shí)現(xiàn)高密度通孔可靠互連的過程控制與檢測,如圖3a和3b所示,基板100上的分布在BCB介質(zhì)層112中的薄膜通孔中,從圖3a的Cu層106,逐漸變成了圖3b的Cu/Ni/Au復(fù)合金屬層105,薄膜多層布線成品率達(dá)到100%,布線質(zhì)量可靠。
[0101]參看圖1和21,在步驟(al2)中,將步驟(all)處理好的基板100進(jìn)行階梯狀溫度固化,固化后BCB介質(zhì)層116包括軟固化BCB介質(zhì)層和硬固化BCB介質(zhì)層,其中BCB軟固化后可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)薄膜布線,對去除Cu層106后的基板100固化具體包括:將基板100上的BCB進(jìn)行軟固化,緩慢升溫到210°C左右并維持40min,之后自然降到室溫;將軟固化后的基板100上的BCB進(jìn)行硬固化,緩慢升溫到250°C左右并維持60min,之后自然降到室溫,BCB硬固化后表明在基板100上完成薄膜布線工藝。
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