特許第5908437号(P5908437)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5908437
(24)【登録日】2016年4月1日
(45)【発行日】2016年4月26日
(54)【発明の名称】線路デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/768 20060101AFI20160412BHJP
   H01L 23/522 20060101ALI20160412BHJP
   H01L 21/3205 20060101ALI20160412BHJP
   H01L 23/12 20060101ALI20160412BHJP
【FI】
   H01L21/90 B
   H01L21/88 T
   H01L23/12 501P
【請求項の数】16
【全頁数】39
(21)【出願番号】特願2013-141588(P2013-141588)
(22)【出願日】2013年7月5日
(62)【分割の表示】特願2006-173769(P2006-173769)の分割
【原出願日】2006年6月23日
(65)【公開番号】特開2013-232671(P2013-232671A)
(43)【公開日】2013年11月14日
【審査請求日】2013年8月1日
(31)【優先権主張番号】60/693,549
(32)【優先日】2005年6月24日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】595020643
【氏名又は名称】クゥアルコム・インコーポレイテッド
【氏名又は名称原語表記】QUALCOMM INCORPORATED
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100109830
【弁理士】
【氏名又は名称】福原 淑弘
(74)【代理人】
【識別番号】100158805
【弁理士】
【氏名又は名称】井関 守三
(74)【代理人】
【識別番号】100194814
【弁理士】
【氏名又は名称】奥村 元宏
(72)【発明者】
【氏名】林 茂雄
(72)【発明者】
【氏名】周 健康
(72)【発明者】
【氏名】陳 科宏
【審査官】 河合 俊英
(56)【参考文献】
【文献】 特開2004−071998(JP,A)
【文献】 特開2002−343861(JP,A)
【文献】 特開2005−116714(JP,A)
【文献】 特開2005−093942(JP,A)
【文献】 特開2001−244372(JP,A)
【文献】 特開2003−203982(JP,A)
【文献】 特開2003−243394(JP,A)
【文献】 特開2005−129862(JP,A)
【文献】 特開2005−158768(JP,A)
【文献】 特開2004−273591(JP,A)
【文献】 特開2001−257310(JP,A)
【文献】 特開2004−363250(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/768
H01L 21/3205
H01L 23/12
H01L 23/522
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
線路デバイスの製造方法であって、
半導体基部と、
前記半導体基部上に形成された電子デバイスと、
前記半導体基部および前記電子デバイス上に形成された接続構造、前記接続構造は複数の絶縁層および複数の線路層を含む、と、
外部のイオン性不純物から前記電子デバイスと前記接続構造の前記複数の絶縁層および前記複数の線路層とを保護するために、前記接続構造上に形成された保護層、ここで、前記保護層は、前記接続構造の複数の線路層のうちの1つのパッドを露出させる第1の開口を定義する、とを準備することと、
第1の表面およびこの第1の表面に対向する第2の表面を有する第1の重合物層を形成すること、ここで、前記第1の重合物層の前記第1の表面は前記保護層の表面上にあり、前記第1の重合物層の複数の部分は前記保護層の側壁上および前記複数の線路層のうちの1つの前記露出されたパッド上にある、と、
前記第1の重合物層を図案化し、前記接続構造の複数の線路層のうちの1つの前記パッドの表面を露出させることと、
前記第1の重合物層の前記第2の表面および側壁上、および前記保護層の前記第1の開口を介した前記パッドの前記露出された表面上に粘着/阻害層を形成し、前記粘着/阻害層上シード層を形成することと、
前記粘着/阻害層上に第1のフォトレジスト層を形成すること、ここで、前記第1のフォトレジスト層は、前記粘着/阻害層上の前記シード層を露出させる開口を定義する、と、
前記第1のフォトレジスト層によって定義された前記開口において、前記シード層の表面上に第1の導電層を形成すること、ここで、前記第1の導電層は、前記複数の線路層のうちの1つの前記パッドの上部および前記第1の重合物層の前記第2の表面の複数の部分の上部に形成される、と、
前記第1のフォトレジスト層を除去することと、
前記第1の導電層上に第2のフォトレジスト層を形成すること、ここで、前記第2のフォトレジスト層は、前記第1の重合物層の前記第2の表面の上部にある前記第1の導電層の一部を露出させる第2の開口を定義する、と、
前記第2のフォトレジスト層によって定義された前記第2の開口において、前記第1の導電層の前記一部に接続された少なくとも1つの第2の導電層のうちの1つの第2の導電層を形成すること、ここで、前記少なくとも1つの第2の導電層のうちの前記1つの導電層のみが、前記複数の線路層のうちの1つの前記パッドを他のパッドから分離する、と、
前記第2のフォトレジスト層を除去することと、
前記第1の重合物層を露出させるために前記粘着/阻害層の一部分を除去することと、
前記第1の導電層および前記第2の導電層上に第2の重合物層を形成すること、ここで、前記第2の重合物層は、前記第1の重合物層の前記露出された一部において前記第1の重合物層に接続され、前記第2の重合物層は前記第2の導電層を囲む、と、
前記第2の導電層の側壁を露出するために前記第2の重合物層をエッチングすることと、
を含む線路デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記保護層は、厚さが0.2μmから1.2μmの窒化物層を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第2の導電層は、前記第1の導電層に接続され、かつ20μmから200μmの厚さを有する金層を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項4】
前記第2の導電層は、前記第1の導電層に接続され、かつ20μmから200μmの厚さを有する銅層を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項5】
前記第2の導電層は、電気めっき処理を含む処理により形成される、請求項1に記載の方法。
【請求項6】
前記粘着/阻害層を形成することは、スパッタリングすることを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記粘着/阻害層を形成することは、チタン含有層を形成することを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記第2の開口は、コイル状の空間を有する、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
線路デバイスの製造方法であって、
半導体基部と、
前記半導体基部上に形成された電子デバイスと、
前記半導体基部および前記電子デバイス上に形成された接続構造、前記接続構造は、複数の絶縁層および複数の線路層を含む、と、
外部のイオン性不純物から、前記電子デバイスと前記接続構造の前記複数の絶縁層および前記複数の線路層とを保護するために、前記接続構造上に形成された保護層、ここで、前記保護層は、前記接続構造の前記複数の線路層のうちの1つのパッドを露出させる第1の開口を定義する、と、を準備することと、
第1の表面およびこの第1の表面に対向する第2の表面を有する第1の重合物層を形成すること、ここで、前記第1の重合物層の前記第1の表面は前記保護層の表面上にあり、前記第1の重合物層の複数の部分は前記保護層の側壁上および前記複数の線路層のうちの1つの前記露出されたパッド上にあると、
前記接続構造の前記複数の線路層のうちの1つのパッドの表面を露出させるために、図案化を含む処理を用いて、前記第1の重合物層の一部分を除去することと、
前記第1の重合物層の前記第2の表面および側壁上、および前記保護層の前記第1の開口を介した前記パッドの前記露出された表面上に粘着/阻害層を形成し、前記粘着/阻害層上にシード層を形成することと、
前記粘着/阻害層上に第1のフォトレジスト層を形成すること、ここで、前記第1のフォトレジスト層は、前記粘着/阻害層上の前記シード層を露出させる開口を定義する、と、
前記第1のフォトレジスト層によって定義された前記開口において、前記シード層の表面上に第1の導電層を形成すること、ここで、前記第1の導電層は、前記複数の線路層のうちの1つの前記パッドの上部および前記第1の重合物層の前記第2の表面の複数の部分の上部に形成される、と、
前記第1のフォトレジスト層を除去することと、
第2のフォトレジスト層を前記第1の導電層上に形成すること、ここで、前記第2のフォトレジスト層は前記第1の重合物層の前記第2の表面の上部にある前記第1の導電層の一部を露出させる第2の開口を定義する、と、

前記第2のフォトレジスト層によって定義された前記第2の開口において、20μmから300μmの高さを有する第1の導電柱体と、前記第1の導電柱体から10μmから250μm離れた第2の導電柱体とを形成するために、前記第1の導電層の前記一部に接続された少なくとも1つの第2の導電層のうちの1つの第2の導電層を形成すること、ここで、前記少なくとも1つの第2の導電層のうちの1つの第2の導電層のみが、前記複数の線路層のうちの1つの前記パッドを他のパッドから分離する、と、
前記第2のフォトレジスト層を除去することと、
前記第1の重合物層を露出させるために前記粘着/阻害層の一部分を除去することと、
前記第1の導電層および前記第2の導電層上に第2の重合物層を形成すること、ここで、前記第2の重合物層は、前記第1の重合物層の前記露出された一部において前記第1の重合物層に接続され、前記第2の重合物層は前記第1および第2の導電柱体を囲む、と、
前記第1および第2の導電柱体の側壁を露出するために前記第2の重合物層をエッチングすることと、
を含む線路デバイスの製造方法。
【請求項10】
前記第2の重合物層の一部分をエッチングした後に、前記第1および第2の導電柱体に接続するワイヤーをワイヤー製作過程によって形成することをさらに備える、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
前記第1の導電柱体は、20μmから200μmの厚さを有する銅層を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
前記第1の導電柱体は、20μmから200μmの厚さを有する金層を含む、請求項9に記載の方法。
【請求項13】
前記第1の導電柱体は、電気めっき処理を含む処理により形成される、請求項9に記載の方法。
【請求項14】
前記第1の導電層を形成することは、厚さが1μmから50μmの、金層を電気めっきすることを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項15】
前記第1の導電層を形成することは、厚さが1μmから50μmの、銅層を電気めっきすることを含む、請求項9に記載の方法。
【請求項16】
前記粘着/阻害層を形成することは、チタン含有層をスパッタリングすることを含む、請求項9に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、線路デバイスの製造方法に関し、特にICの性能を有効に改善する線路デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェハは密度が持続増加かつ幾何学的な図案を縮小するICの製造に用いられ、多層の導電層と絶縁層の構造を通して、異なる層の半導体デバイス間の内部接続と隔絶效果を提供する。例えば主動と受動デバイス・薄膜トランジスター・シーモス(CMOS)・コンデンサ・チョーカー・抵抗等の大型ICの中において、異なる層状構造と半導体デバイス間に、数個の電磁特性接続部の増加が必要である。また同時に組立式のICにとって、ワイヤーの大量増加も必要である。そのため、これらのワイヤーはICチップの中にある保護層から通り抜けて、外部に露出し、最後は出力入力パッドと接続している。このワイヤーはチップパッケージングの外部接触構造と接続するために用いられる。
【0003】
ウェハレベルチップスケールパッケージ(WLCSP)はいわゆるウェハレベルの方式でICチップをパッケージする技術であって、伝統式のチップカットした後、単一ユニットのパッケージ製作過程とは異なる。ゆえにチップを単一ユニットにカットし、最終的のチップキャリヤーパッケージ前、例えばボール・グリッド・アレイ(BGA)パッケージを行う前に、WLCSPはウェハの製造・パッケージ・テストとウエーハ・レベル・バーンイン(WLBI)を整合させることができる。その長所は、占める体積と厚さを縮小するによって、より小さい寸法・より軽い重量・相対的に簡単な組立過程・全体の生産コストの低減及びより良い電磁特性が得られる。かつWLCSPは一つのデバイスをシリコン材料から顧客先までの運送過程が簡略され、ICのチップパッケージ生産量がアップされると同時に、コストも低減される。ただし、製造能力と構造の信頼度が関係しているので、非常に大きなチャレンジに直面している。
【0004】
WLCSPは基本的にウエーハ作製過程中の接合デバイス作製過程とデバイス保護作製過程へ拡張するのが可能であって、WLCSPの第一ステップにおいて、半導体IC線路の再構成可能技術を通してポストパッシベーション(Post-Passivation)を形成させ、標準パッドの距離を広げる。そのため、低コストの半田ステンを形成させ、シルあるいは整列定位式半田は実現される。再構成可能技術の発表に対して、例えば特許文献1〜3の申請発表者は、本発明の申請者とは同一者であって、本特許で発表しているように、一重の線路配置層は半導体構造の出力入力パッドと接続する。このRDL層はポストパッシベーションの重合物層や弾性材質層に形成させ、マスク製作過程を利用して製造したポスト状接触窓をこのRDL層上に形成させ、本反応後形成されたポスト状接触窓の側方向は独立であって、全然支えられていないし、またフリップチップアセンブリ技術を利用して、上記反応後形成された構造体は、もう一歩進んでチップキャリヤーパッケージに組合わされている。このポストパッシベーション構造とそれに対応する製作過程は、ICパッケージの中に存在する間隔距離の問題を解決改善できるとしても、しかしインテグレーテッド規模が持続増加に要求されたICは、もっと厳しく制限されるはずであって、またストレス誘導によって生じたダメージに対しても、潜在的なリスクである。
【0005】
特許文献4に、別のRDL層のポストパッシベーション構造のWLCSPを含んでいる。このRDL層はポストパッシベーションの上の重合物層に形成させ、RDL層上を別の重合物層で被せ、かつこの重合物層はエッチングやドリルによってミクロビアス(Micro-vias)を形成させ、更に金属をミクロビアスの穴を充填して内部接続を形成させ、いわゆる導電柱体である。しかし、上重合物層と下重合物層は、RDL層と接触させないために、一つのクロム−銅層によって隔離され、もう一つは上記の導電柱体の突出した尾端にある無電気めっき・スクリーンプリンティング或いはステンシルされた錫鉛に接着されている。導電柱体は重合物層の外部へ延伸しているし、また上記構造の頂部表面はスムーズではないので、高解析度のリソグラフィーを達成できない前提で、導電柱体でミクロビアスを形成させ、また電気めっきで錫鉛を形成することは達成されず、最終的にはICパッケージの中にある接触窓の間隔距離は制限される。しかもこの制限は重合物層の厚さ増加につれて、益々目立つようになる。しかし重合物層の厚さ増加につれて、満足されるストレスリリーフを提供している。
【0006】
この点について、下記に述べる。また上記のように、下重合物層は上重合物層と隔離されているために、下重合物層は単独してより良いストレスリリーフを提供できず、かつ現在の下重合物層の厚さはRDL層の側方移動を低減するため、薄く製造されるので、ストレスリリーフはいくらか弱くなって、この問題は下記で論議する。
【0007】
構造の信頼度の中の一つのチャレンジは、充分なストレスリリーフを提供するによって、上記のWLCSPで形成された多層構造を供給する。それには半導体ICチップと定額外のポストパッシベーション構造が含まれる。例で説明すると、保護層上に結合した薄膜は双せん断応力に影響され、かつこの応力は熱に誘導されて生じた。式(1)の中にポストパッシベーションの中にある双せん断応力の数学理論模擬方程式を示し、式の中にICチップの中のシリコン基材構造の物理パラメーターを提供する。
【数1】
【0008】
σppt:ポストパッシベーションの薄膜の中にある双せん断応力
R:シリコン基板が熱で湾曲する曲率半径
Ys:シリコン基板のヤング率
vsi:シリコン基板のポアソン比
xSi:シリコン基板の厚さ
xppt:ポストパッシベーション薄膜的厚さ
上記の方程式より、シリコン基板のポアソン比が上昇する以外に、二種類の方法で双せん断応力を降下させることができる。
(a)xSiを低下させる。これはシリコン基板をもっと薄く置くことを意味する。或いは(b)xpptを増大する。これはポストパッシベーション構造の厚さを増加させることを意味する。
【0009】
図1は周知のポストパッシベーション構造10であって、それには一つのRDL層12と一つのストレスリリーフする重合物層14を含む。このストレスリリーフする重合物層14はまたストレスバッファー層(stress buffer layer)とも呼ばれている。半導体ICチップ18の表面の保護層16上に形成し、その中の重合物層14は弾性材料・エポキシ樹脂・低誘電率材料或いはその他の重合物材料が使用される。弾性材料は主に接合構造に充分な機械弾性を提供するためであって、上記の式(1)の中に推論した結果を見ると、ICチップ18の上に重合物層14を被せると、ICチップ18の上の構造に形成させたストレスは、全て吸収また緩衝されるので、ICチップ18に発生する局部ダメージが低減され、特に精密かつ複雑なICチップ18電路にとって、ポストパッシベーション構造10の信頼度はこれによって上昇する。また式(1)の中の関係式に従えば、緩衝効果の表現は重合物層14の厚さの増加につれて良くなる。
【0010】
しかし厚い重合物層14の利用時に、よく一つの問題に直面する。図1で示しているRDL層12は通常銅で構成され、ICチップ18の出力入力パッド20を外部回路と接続する。パッド20の最頂端に、同時にまた別々に錫鉛の突出塊或いは銅導電柱体が形成された時、RDL層12は真下層のパッケージ構造は非常に緊密に連結され、その中のパッケージ構造は一つのチップキャリヤーであっても良いため、RDL層12は重合物層14によって、一定傾斜度を持った斜面22と定義される。このRDL層12は出力入力パッド20を形成する一つのより低いIC平面から、徐々に一つのより高いIC平面へ上昇する。例えば、重合物層14頂部にある斜面22は、金属化ステップで厚い重合物層14開口部に被ることによって決定する。実際的な応用において、斜面22の傾斜度は各重合物層14の異なる開口によって変わるし、各開口は実際の製造過程の条件と重合物本体の根本的な物理性質と特性によって決定される。例えば、材料表面にあるエネルギーと関連する濡れ接触角、例で説明すると、多くの状況において、IC保護層16上にある重合物層14斜面22の傾斜度は約45度であるので、RDL層12は一定量の側方移動によって、ICの中のパッド20から重合物層14の頂端まで延伸する。ゆえに、この側方移動はRDL層12を仕組み時、一定量の許容値を許容するようになった。最終的に、この許容された許容値は、異なる開口の重合物層14によって形成された各種類の斜面22の傾斜率を許容し、各RDL層の側方移動は異なっているので、隣同士の接触窓間の間隔距離は制限され、この中の接触窓は共同また別々に錫鉛の突出塊或いは銅体に定義され、かつ接触窓構造と保護層上の開口との距離はそれにつれて増加するため、ポストパッシベーション構造と真下層のパッケージ構造との間は、微小間隔距離が維持されない。逆にもし厚い重合物層14が採用されない場合に、ストレスの緩衝不足によって、精密なICチップの中の電路はストレス誘導によって、ダメージを来たす。また大きい導電柱体にとって、側方支持力が不足であるため、出力入力構造の間隔距離は制限される。しかし大きい導電柱体構造は充分な距離を提供するかとが可能で、出力入力パッド20とICチップ18の中の電磁特性電路との間に産生する結合静電容量(coupling Capacitance)を降下させることができるため、大きな導電柱体構造は必要である。
【0011】
上に提出した議題は、ポストパッシベーション構造上の接触窓構造との間隔距離縮減によって、来たした問題に対して実現可能であって、またこのためで、ICの中のインテグレーテッド規模が阻害されている。
【0012】
この点を考慮に入れて、WLCSP及びそれと対応する製作過程を提出ことによって、ストレスリリーフを改善すると同時に、接触窓構造の間隔距離の微小化を達成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】米国特許第6,645,136号
【特許文献2】米国特許第6,784,087号
【特許文献3】米国特許第6,818,545号
【特許文献4】米国特許第6,103,552号
【発明の概要】
【0014】
本発明の主な目的は、線路デバイスの製造方法を提供し、それはストレスリリーフと接触窓構造の間隔距離の微小化を提供することができる。本発明に基づいて、その間隔距離は250μm以下であり、かつピンホール数を400個以下の目標に抑えることも達成できる。
【0015】
本発明のもう一つの目的は、線路デバイスの製造方法を提供し、それは一つのRDLに支持されているポストパッシベーション構造を含み、それは保護層上に、相対厚さがより薄い支持層を形成させ、例えば重合物層によって、RDL構造間の隙間を支持し、また相対厚さがより厚い支持層を形成する。例えば重合物層によって、隣同士に位置する層状パッキング構造間のRDL構造間にある隙間が支持される。
【0016】
本発明は上記の目的のために、線路デバイスの製造方法を提供する。その製作過程に半導体基部とその半導体基部の上に位置する金属層及びその半導体基部の上とその金属層上に位置する第一重合物層を提供する。その第一重合物層を研磨する。第二重合物層をその第一重合物層上に形成させ、第二重合物層中の一つの開口にその金属層を露出する。
【0017】
本発明は上記の目的のために、線路デバイスの製造方法を提供する。その製作過程に半導体基部とその半導体基部の上に位置する金属柱を提供し、その金属柱の最大幅を第一金属柱及び第二金属柱の高さで割ると4より小さく、また第一金属柱の高さは20μmから300μmである。半導体基部の上に第一絶縁層を形成し、かつその金属柱を被覆する。第一絶縁層上に第二絶縁層を形成し、第二絶縁層の開口に第一金属柱を露出する。
【0018】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体ウェハとその半導体ウェハの上に位置する第一金属層及びその半導体ウェハとその第一金属層上に位置する一つの重合物層を提供し、その中の半導体ウェハは多数のトランジスターを含み、その多数のトランジスターは3価や5価イオンをその半導体ウェハまで混ぜ合う。その重合物層を研磨する。その重合物層とその第一金属層上に一つの第二金属層を形成する。その第二金属層上に一つの図案定義層を形成させ、その図案定義層中にある一つの開口に第二金属層を露出する。その開口に露出する第二金属層上に一つの第三金属層を形成する。その図案定義層を除去する。その第三金属層下以外の第二金属層を除去する。
【0019】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体ウェハとその半導体ウェハの上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmであって、その中の半導体ウェハは多数のトランジスターを含み、その多数のトランジスターは3価や5価イオンをその半導体ウェハまで混ぜ合う。一つの絶縁層をその半導体ウェハの上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。一つの第一金属層をその絶縁層及びその金属柱の上に形成する。その第一金属層上に一つの図案定義層を形成させ、その図案定義層中にある一つの開口に第一金属層を露出する。その開口に露出する第一金属層上に一つの第二金属層を形成する。その図案定義層を除去する。その第二金属層下以外の第一金属層を除去する。
【0020】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの第一金属層及びその半導体基部とその第一金属層上に一つの重合物層を提供する。その重合物層を研磨する。一つの突出塊をその第一金属層上に形成させ、形成された突出塊はその重合物層と第一金属層上に一つの第二金属層を含む。その第二金属層上に一つの図案定義層を形成させ、その図案定義層中にある一つの開口に第二金属層を露出する。その開口に露出する第二金属層上に一つの第三金属層を形成する。その図案定義層を除去する。その第三金属層下以外の第二金属層を除去する。
【0021】
本発明は上記の目的のために、一種の線路構造の製作デバイス過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの絶縁層をその半導体基部の上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。その絶縁層内部に一つの開口を形成させ、その金属柱を露出する。
【0022】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属層及びその半導体基部とその金属層上に位置する重合物層を提供する。その重合物層を研磨する。その重合物層内部に一つの開口を形成させ、その金属層を露出する。
【0023】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの絶縁層をその半導体基部の上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。その絶縁層をエッチングする。
【0024】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱及びその半導体基部とその金属柱の上に位置する一つの重合物層を提供する。重合物層を除去し、その金属柱の一つの頂面を露出させ、かつその頂面からその重合物層間の高さは10μmから150μmである。
【0025】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属層及びその半導体基部とその金属層上に位置する一つの重合物層を提供する。その重合物層を研磨する。その重合物層をエッチングする。
【0026】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。一つの重合物層をその半導体基部の上に提供し、その重合物層内の一つ開口の深度は10μmから300μmである。一つの金属層をその重合物層上及びその開口内に形成させ、開口以外のその金属層を除去する。
【0027】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの絶縁層をその半導体基部の上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。一つの突出塊をその金属層上に形成する。その突出塊は外部回路と接続する。その半導体基部と外部回路間に一つの第二絶縁層を形成する。
【0028】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属層及びその半導体基部上とその金属層上に位置する一つの第一重合物層を提供する。その第一重合物層を研磨する。一つの突出塊をその金属層に形成する。その突出塊は外部回路と接続する。その半導体基部と外部回路間に一つの第二重合物層を形成する。
【0029】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属層及びその半導体基部の上とその金属層上に位置する一つの第一重合物層を提供する。その第一重合物層を研磨する。一つの突出塊をその金属層上に形成させ、その突出塊は一つの電気めっき製作過程を含む。
【0030】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの絶縁層をその半導体基部の上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。一つの突出塊をその金属柱の上に形成する。その突出塊は一つの電気めっき製作過程を含む。
【0031】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属層及びその半導体基部の上とその金属層上に位置する一つの重合物層を提供する。その重合物層を研磨する。一つのワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、その金属層の上接続する。
【0032】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部とその半導体基部の上に位置する一つの金属柱を提供し、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの絶縁層をその半導体基部の上に形成させ、かつその金属柱を被覆する。一つのワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、その金属柱の上接続する。
【0033】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの基板を提供する。その基板の上に一つの第一金属柱を置き、その第一金属柱の最大幅をその第一金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第一金属柱の高さは20μmから300μmである。その基板の上に一つの第二金属柱を置き、その第二金属柱の最大幅をその第二金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第二金属柱の高さは20μmから300μmである。第一金属柱の中心点から第二金属柱の中心点までの距離は10μmから250μmである。
【0034】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの第一金属柱を置き、その第一金属柱の最大幅をその第一金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第一金属柱の高さは20μmから300μmである。その半導体基部の上に一つの第二金属柱を置き、その第二金属柱の最大幅をその第二金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第二金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの第二金属柱を20μmから300μmの間に置く。一つの絶縁層をその半導体基部上に置き、かつその第一及び第二金属柱を被覆する。一つの第一突出塊をその第一金属柱の上に形成する。一つの第二突出塊をその第二金属柱の上に形成させ、その第一突出塊の中心点から第二突出塊の中心点までの距離は10μmから250μmである。
【0035】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの第一金属柱を置き、その第一金属柱の最大幅をその第一金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第一金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの第二金属柱をその半導体基部の上に置き、その第二金属柱の最大幅をその第二金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第二金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの金属線路でその第一金属柱の頂面と第二金属柱の頂面を接続し、その金属線路の材質は金を含む。
【0036】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの第一金属柱を置き、その第一金属柱の最大幅をその第一金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第一金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの第二金属柱をその半導体基部の上に置き、その第二金属柱の最大幅をその第二金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその第二金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの金属線路でその第一金属柱の頂面と第二金属柱の頂面を接続する。一つの重合物層を金属線路の上に置く。
【0037】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmであって、一つのワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、その金属柱やその重合物層と接続する。
【0038】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの重合物層を金属線路の上に置き、かつその金属柱を被覆する。一つの突出塊は、その金属柱の上に形成させ、その厚さは10μmから150μmである。
【0039】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、その製作過程に一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの重合物層を半導体基部の上に置き、かつその金属柱を被覆する。一つの金属コイルをその半導体基部の上に置き、その金属コイルの厚さは1μmから15μmである。
【0040】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、それに一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの突出塊は、その金属柱の上に形成させ、その突出塊の厚さは10μmから30μmの金層を含む。
【0041】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、それに一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの突出塊は、その金属柱の上に形成させ、その突出塊はチタン含有の一つの金層を含む。
【0042】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、それに一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの突出塊は、その金属柱の上に形成させ、その突出塊はクロム含有の一つの金層を含む。
【0043】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、それに一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの突出塊は、その金属柱の上に形成させ、その突出塊はタンタル含有の一つの金層を含む。
【0044】
本発明は上記の目的のために、一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造を提出し、それに一つの半導体基部を提供する。その半導体基部の上に一つの金属柱を置き、その金属柱の最大幅をその金属柱の高さで割ると、4より小さく、またその金属柱の高さは20μmから300μmである。一つの第一重合物層を半導体基部の上に置き、かつその金属柱を被覆する。一つの基板を置く。一つの突出塊は、その金属柱とその基板間に位置し、一つの第二重合物層はその基板とその半導体基部間に位置し、かつその突出塊を被覆する。
【0045】
以下は具体実施例と添付した図式で詳しく説明すると、本発明の目的・技術内容・特徴及び達成効果が理解しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【0046】
図1】従来技術の断面説明図。
図2】本発明の第一実施例による半導体基部の断面説明図。
図3】本発明の第一実施例による半導体基部上に細い接続構造及び保護層設置時の断面説明図。
図4a】本発明の第一実施例で形成された第一重合物層の断面説明図。
図4b】本発明の第一実施例で形成された第一重合物層の断面説明図。
図5】本発明の第一実施例で形成された第一粘着/阻害層の断面説明図。
図6a】本発明の第一実施例で形成された第一RDL層及び金属柱体の断面説明図。
図6b】本発明の第一実施例で形成された第一RDL層及び金属柱体の断面説明図。
図6c】本発明の第一実施例で形成された第一RDL層及び金属柱体の断面説明図。
図6d】本発明の第一実施例で形成された第一RDL層及び金属柱体の断面説明図。
図6e】本発明の第一実施例で形成された第一RDL層及び金属柱体の断面説明図。
図7a】本発明の第一実施例で形成された金屬柱体物性の説明図。
図7b】本発明の第一実施例で形成された金屬柱体物性の平面図。
図8a】本発明の第一実施例で形成された第二重合物層の断面説明図。
図8b】本発明の第一実施例で形成された第二重合物層開口の断面説明図。
図8c】本発明の第一実施例で研磨した第二重合物層の断面説明図。
図9】本発明の第一実施例で形成された第三重合物層の断面説明図。
図10a】本発明の第一実施例で形成された第三金属層の断面説明図。
図10b】本発明の第一実施例で形成された第三金属層の断面説明図。
図10c】本発明の第一実施例で形成された第三金属層の断面説明図。
図10d】本発明の第一実施例で形成された第三金属層の断面説明図。
図11】本発明の第一実施例の半導体基部カット時の断面説明図。
図12a】本発明の第一実施例で形成された錫ボールの断面説明図。
図12b】本発明の第一実施例で形成された錫ボールの断面説明図。
図12c】本発明の第一実施例で形成された錫ボールの断面説明図。
図12d】本発明の第一実施例の半導体基部カット時及び基板に接合する断面説明図。
図12e】本発明の第一実施例の半導体基部カット時及び基板に接合する断面説明図。
図13a】本発明の第一実施例の金属柱体ワイヤー製作過程時の断面説明図。
図13b】本発明の第一実施例の金属柱体ワイヤー製作過程時の断面説明図。
図14a】本発明の第一実施例で形成されたRDL層が金属柱体上の断面説明図。
図14b】本発明の第一実施例で形成されたRDL層が金属柱体上の断面説明図。
図15a】本発明の第二実施例の銅/ニッケル/金或いは銅/金の金属柱体ワイヤー製作時の断面説明図。
図15b】本発明の第二実施例の銅/ニッケル/金或いは銅/金の金属柱体ワイヤー製作時の断面説明図。
図15c】本発明の第二実施例の銅/ニッケル/金或いは銅/金の金属柱体ワイヤー製作時の断面説明図。
図16a】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16b】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16c】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16d】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16e】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16f】本発明の第三実施例で形成された第一コイル金属層が金属柱体上の断面説明図。
図16g】本発明の第三実施例で形成された第二コイル金属層の断面説明図。
図16h】本発明の第三実施例で形成されたコンデンサーデバイスが金属柱体上の断面説明図。
図17a】本発明の第四実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図17b】本発明の第四実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図17c】本発明の第四実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図17d】本発明の第四実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図17e】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17f】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17g】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17h】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17i】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17j】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17k】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17l】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図17m】本発明の第四実施例で形成された多層線路層が金属柱体上の断面説明図。
図18】本発明の第五実施例で形成された抵抗デバイスが金属柱体上の断面説明図。
図19a】本発明の第六実施例で利用したエッチング方式で一部分の第二重合物層を除去した断面説明図。
図19b】本発明の第六実施例で利用したエッチング方式で一部分の第二重合物層を除去した断面説明図。
図19c】本発明の第六実施例の半導体基部カット時の断面説明図。
図19d】本発明の第六実施例で形成された錫ボールとカットステップの断面説明図。
図19e】本発明の第六実施例で形成された錫ボールとカットステップの断面説明図。
図19f】本発明の第六実施例で形成されたパッドの断面説明図。
図19g】本発明の第六実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図19h】本発明の第六実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図19i】本発明の第六実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図19j】本発明の第六実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図19k】本発明の第六実施例で形成された二つの金属柱体の金属層と接続時の断面説明図。
図20a】本発明の第七実施例で形成された第九図案化重合物層が半導体基部上の断面説明図。
図20b】本発明の第七実施例のダマシン方式で形成された金属柱体の断面説明図。
図20c】本発明の第七実施例のダマシン方式で形成された金属柱体の断面説明図。
図20d】本発明の第七実施例のダマシン方式で形成された金属柱体の断面説明図。
図21a】本発明のその他の実施例で形成された突出塊・パッド・錫ボール・RDL層構造の断面説明図。
図21b】本発明のその他の実施例で形成された突出塊・パッド・錫ボール・RDL層構造の断面説明図。
図21c】本発明のその他の実施例で形成された突出塊・パッド・錫ボール・RDL層構造の断面説明図。
図21d】本発明のその他の実施例で形成された突出塊・パッド・錫ボール・RDL層構造の断面説明図。
図22】本発明のその他の実施例で形成された快速電流通路(freeway)・コイル・コンデンサーデバイス・抵抗デバイス構造の断面説明図。
図23】本発明のその他の実施例で形成された快速電流通路(freeway)・コイル・コンデンサーデバイス・抵抗デバイス構造の断面説明図。
図24】本発明のその他の実施例で形成された快速電流通路(freeway)・コイル・コンデンサーデバイス・抵抗デバイス構造の断面説明図。
図25】本発明のその他の実施例で形成された快速電流通路(freeway)・コイル・コンデンサーデバイス・抵抗デバイス構造の断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【0047】
本発明は一種の線路デバイス構造の製作過程及びその構造であって、半導体基部に数多くの金属柱(Post)構造を形成させ、かつ隣同士の金属柱の間隔距離は250μm以下に縮小され、下記は数種の異なる実施例について説明する。
【0048】
(第一実施例)
第一実施例の線路デバイス構造の製作過程は図2に示す。まず一つの半導体基部30を提供し、この半導体基部30の形式はシリコン基部やガリウム砒素基部(GAAS)あるいはシリコンゲルマニウム基部であって、シリコン・オン・インシュレーター(silicon-on-insulator,SOI)の基部で、半導体基部30はこの実施例の中では円形の一つの半導体ウェハであり、かつこの半導体ウェハ30は一つの主動表面があって、半導体ウェハ30の主動表面は、5価や3価イオン(例えばホウ素イオンやリンイオン等)と通して、数個の電子デバイス32を形成させ、この電子デバイス32は金属酸化物半導体はMOSデバイス(MOS devices)やPチャンネルMOSデバイス(p-channel MOS devices)或いはnチャンネルMOSデバイス(n-channel MOS devices)またはBICMOSデバイス(BICMOS devices)やバイポーラトランジスタ(Bipolar Junction Transistor, BJT)や拡散区(Diffusion area)やレジスター(resistor)やキャパシタ(capacitor)及びCMOS等である。
【0049】
図3を参照する。半導体ウェハ30の主動表面に一つの細い接続構造34を形成させ、この細い接続構造34は複数の厚さが3μm以下の薄膜絶縁層36及び厚さが3μm以下の細い線路層38で構成され、その中の細い線路層38は銅金属材質やアルミ金属材質を選択し、薄膜絶縁層36はまた誘電体バリアとも呼ばれ、普通は化学気相法で形成させ、この薄膜絶縁層36は酸化シリコンや化学気相法のテトラエトキシシラン(TEOS)酸化物、SiwCxOyHz、窒化シリコン化合物或いは窒酸化シリコン化合物、またスピンコーティング法で形成されたガラス(SOG)、フッ化ガラス(FSG)、シルク層(SiLK)、ブラックダイヤ薄膜(Black Diamond)、ポリアリレンエーテル (polyarylene ether)、ポリベンゾオキサゾール(polybenzoxazole,PBO)、多孔性シリカ(porous silicon oxide)である。或いはその薄膜絶縁層36は誘電率(FPI)が3以下の材質である。
【0050】
複数の細い線路層38形成中、半導体ウェハ30の過程において、金属ダマシン製作過程では、まず一つの拡散阻止層を一つの薄膜絶縁層36開口内底部及び側壁上及び薄膜絶縁層36上の表面にスパッタリングし、例えば銅材質のシード層を拡散阻止層にスパッタリングした後、銅層をこのシード層に電気めっきし、また光CMP(chemical mechanical polishing,CMP)方式で薄膜絶縁層36開口外部の銅層・シード層と拡散阻止層を薄膜絶縁層36の上表面が露出するまで除去する。もう一つの方法はまずアルミ層やアルミ合金層を薄膜絶縁層36上にスパッタリングし、リソグラフィーエッチング方式でアルミ層やアルミ合金層を図案化する。この細い線路層38は薄膜絶縁層36のスルーホール40を通過してお互いに接続し、或いは電子デバイス32と接続し、細い線路層38の一般厚さは0.1μmから0.5μmであって、リソグラフィーの製作過程において、5倍(5X)ステッパー(steppers)或いはスキャナーまたより良い機械を利用して、細い線路層38を製作する。
【0051】
次は化学気相法(CVD)を利用して、半導体基部30の表面に保護層42を設置し、この保護層42複数の裂け目がパッド44に露出し、これより半導体基部30内の電子デバイス32を湿気や外部のイオン性不純物(foreign ion contamination)の破壊を保護し、つまり保護層42は可動イオン(mobile ions)(例えばナトリウムイオン)・水分(moisture)・遷移金属(transition metal)(例えば金・銀・銅)及びその他の雑質(impurity)の穿通によって、保護層42下方にあるトランジスター・多結晶シリコン抵抗デバイス或いは多結晶シリコンコンデンサデバイスの電子デバイス32やを細い金属線路への破壊を防止しする。保護目的を達成するため、通常は酸化シリコン(silicon oxide)・酸化シリコン化合物・リン化シリコンガラス・窒化シリコン(silicon oxide)及び窒酸化シリコン(silicon oxy-nitride)で保護層42を組成する。
【0052】
保護層42の第一種製作方式は、まず化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層を形成させた後、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層をその酸化シリコン層上に形成させる。
【0053】
保護層42の第二種製作方式は、まず化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層を形成させた後、プラズマ強化型の化学気相法を利用して、厚さ0.05μmから0.15μmの一酸化シリコン層をその窒酸化シリコン層上に形成させる。
【0054】
保護層42の第三種製作方式は、まず化学気相法を利用して、厚さ0.05μmから0.15μmの一窒酸化シリコン層を形成させた後、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層をその窒酸化シリコン層に形成させてから、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコン層をその酸化シリコン層上に形成させる。
【0055】
保護層42の第四種製作方式は、まず化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから0.5μmの一酸化シリコン層を形成させた後、スピンコーティング法(spin-coating)を利用して、厚さ0.5μmから1μmの二酸化シリコン層をその一酸化シリコン層に形成させてから、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの三窒化シリコン層をその二酸化シリコン層上に形成させる。
【0056】
保護層42の第五種製作方式は、まず高密度プラズマ化学気相法(HDP-CVD)を利用して、厚さ0.5μmから2μmの一酸化シリコン層を形成させてから、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコンをその酸化シリコン層の上に形成させる。
【0057】
保護層42の第六種製作方式は、まず厚さ0.2μmから3μmの不純物を注入していないシリコンガラス(undoped silicate glass,USG)を形成させてから、例えばテトラエトキシシラン(TEOS)酸化物・borophosphosilicateガラス(borophosphosilicate glass,BPSG)或いはphosphosilicateガラス(phosphosilicate glass,PSG)等の厚さ0.5μmから3μmの絶縁層をその不純物を注入していないシリコンガラスの上に形成させた後、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコン層をその絶縁層上に形成させる。
【0058】
保護層42の第七種製作方式は、選択的にまず化学気相法を利用して、厚さ0.05μmから0.15μmの一窒酸化シリコン層を形成させた後、また化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコン層をその二窒酸化シリコン層或いはその酸化シリコン層上に形成させ、それか選択的にまず化学気相法を利用して、厚さ0.05μmから0.15μmの三窒酸化シリコン層をその窒化シリコン層の上に形成させ、また化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層をその三窒酸化シリコン層或いは窒化シリコン層上に形成させる。
【0059】
保護層42の第八種製作方式は、まず化学気相法(PECVD)を利用して、厚さ0.2μmから1.2μm一酸化シリコン層を形成させた後、スピンコーティング法(spin-coating)を利用して、厚さ0.5μmから1μmの二酸化シリコン層をその一酸化シリコン層に形成させてから、化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの三窒化シリコン層をその二酸化シリコン層上に形成させ、また化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコン層をその三酸化シリコン層上に形成させ、それから化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの四酸化シリコン層をその窒化シリコン層上に形成させる。
【0060】
保護層42の第九種製作方式は、まず高密度プラズマ化学気相法(HDP-CVD)を利用して、厚さ0.2μmから2μmの一酸化シリコン層を形成させてから、また化学気相法を利用し、厚さ0.2μmから1.2μmの一窒化シリコン層をその一酸化シリコン層上に形成させ、それから高密度プラズマ化学気相法(HDP-CVD)を利用して、厚さ0.5μmから2μmの二酸化シリコン層をその窒化シリコン層上に形成させる。
【0061】
保護層42の第十種製作方式は、まず化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層を形成させてから、また化学気相法を利用し、厚さ0.2μmから1.2μmの一酸化シリコン層をその一窒化シリコン層上に形成させ、それから化学気相法を利用して、厚さ0.2μmから1.2の二窒化シリコン層をその酸化シリコン層上に形成させる。保護層42の厚さは一般0.35μm以上であって、状況が良ければ、窒化シリコン層の厚さは一般0.3μm以上である。
【0062】
保護層42が完成した後、図4aで示すように、今度は厚さ3μmから50μmの第一重合物層46をその保護層42上形成させ、この第一重合物層46は絶縁機能を持っているし、かつこの第一重合物層46の材質は熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料或いは多孔性誘電材料等から選択する。この第一重合物層46の設置方式はホットラミネーションドライフィルム方式やスクリーンプリント或いはスピンコーティング方式を含む。それから図4bで示すように、エッチング方式を利用して、この第一重合物層46に対して図案化を行ない、半導体基部30上のパッド44に数多くの開口48が露出する。ここで注意することは、第一重合物層46は感光材質である場合、リソグラフィープロセス(photolithography process)を利用して、この第一重合物層46を図案化する。第一重合物層46は感光材質ではない場合、リソグラフィーエッチングプロセス(photolithography process and etching process)を利用して、この第一重合物層46を図案化する。
【0063】
第一重合物層46を図案化した後、ベーキング加熱やマイクロウェーブ加熱或いは赤外線加熱で200℃から320℃までの温度を加熱し、あるいは加熱で320℃から450℃までの温度を加熱し、第一重合物層46を硬化(curing)させる。硬化後の第一重合物層46の体積は縮小し、かつ第一重合物層46の含水率は1%以下で、この含水率は第一重合物層46を温度425℃から450℃において、その重量変化率は1%以下である。
【0064】
図5で示すように、スパッタリング方式で厚さ400Åから7000Åの一つの第一粘着/阻害層50(Adhesion/Barrier/seed layer)を第一重合物層46及びパッド上に形成させ、この第一粘着/阻害層50の材質はチタン金属・窒化チタン・チタンタングステン合金・タンタル金属層・クロム・クロム銅合金或いは窒化タンタルの中の一種や組み合わせた場合、少なくともその中の一種を使用し、かつ第一粘着/阻害層50は、その第一粘着/阻害層50の上に形成シード層させる。このシード層は次の金属線路の設置に役立ているので、シード層の材質は次の金属線路の材質によって変化する。後続だ実施例の粘着/阻害層の上すべて形成シード層させる。
【0065】
シード層上は電気めっきで形成された銅材質の金属線路の場合は、シード層の材料は銅の方が良い。銀材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料は銀の方が良い。パラジウム材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はパラジウムの方が良い。プラチナ材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はプラチナの方が良い。ロジウム材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はロジウムの方が良い。ルテニウム材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はルテニウムの方が良い。レニウム材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はレニウムの方が良い。ニッケル材質の金属線路を電気めっきする場合は、シード層の材料はニッケルの方が良い。
【0066】
次は図6aで示すように、一つの第一図案化ハードンフォトレジスト層54(hardened photoresist)をこの第一粘着/阻害層50上のシード層上に形成させ、この第一図案化ハードンフォトレジスト層54は数個の開口56によって、部分の第一粘着/阻害層50上のシード層上を露出させ、この開口56、1倍(1X)ステッパー(steppers)或いはスキャナー(scanners)またより良い機械を利用して形成させ、この第一図案化ハードンフォトレジスト層54を除去すると。それから開口36内の第一粘着/阻害層50上のシード層上を露出させ、に一つの厚さ1μmから50μmの第一金属層58を電気めっきし、この第一金属層58のより良い厚さは2μmから30μmの間であって、第一金属層58を細い接続構造34と接続させ、この第一金属層58の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウム或いはニッケルの中の一種や組み合わせた場合、少なくともその中の一種を使用し、この第一図案化ハードンフォトレジスト層54を除去すると、一つの第一RDL線路層60を形成させ、注意する特点はこの第一RDL線路層60は主に第一金属層58を開口48の上に形成させ、また一部の第一重合物層46上へ延伸させている。単に開口48の上に形成されているではなく、延伸した第一金属層58は次の線路設置に役立っている。
【0067】
図6bで示すように、次は一つの第二図案化ハードンフォトレジスト層62を第一RDL線路層60上及び第一粘着/阻害層50上のシード層上に形成させ、この第二図案化ハードンフォトレジスト層62は数個の開口64によって、この第一RDL線路層60の第一金属層58を露出させる。それから図6cで示すように、電気めっきで形成されした厚さ20μmから300μmの一つの第二金属層66はこの開口64内に形成させ、かつこの第二金属層66の最大≡幅は3μmから50μmであって、この第二金属層66の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウム或いはニッケルの中の一種や組み合わせた場合、少なくともその中の一種を使用し、この第二金属層66のより良い厚さは30μmから100μmの間である。
【0068】
この第二金属層66の材質は銅、第一RDL線路層60のより良い一番階は銅であり、この第二金属層66の材質は銀、第一RDL線路層60のより良い一番階は銀であり、この第二金属層66の材質はパラジウム、第一RDL線路層60のより良い一番階はパラジウムであり、この第二金属層66の材質はプラチナ、第一RDL線路層60のより良い一番階はプラチナであり、この第二金属層66の材質はロジウム、第一RDL線路層60のより良い一番階はロジウムであり、この第二金属層66の材質はルテニウム、第一RDL線路層60のより良い一番階はルテニウムであり、この第二金属層66の材質はレニウム、第一RDL線路層60のより良い一番階はレニウムであり、この第二金属層66の材質はいはニッケル、第一RDL線路層60のより良い一番階はいはニッケルである。
【0069】
図6dで示すように、次は第二図案化ハードンフォトレジスト層62を除去し、また同じように過酸化水素を利用して、第一金属層58下の第一粘着/阻害層50をエッチング除去し、過酸化水素以外にも、ヨード含有エッチング液、例えばヨードカリ等のエッチング液を使用して良い。図6eで示すように、この第一金属層58下のシード層及び第一粘着/阻害/シード層50を除去するステップは第二図案化ハードンフォトレジスト層62或いは第一図案化ハードンフォトレジスト層54を除去した後に行っても良い。
【0070】
図7a及び図7bで示すように、第一金属層58下の第一粘着/阻害層50を除去した後、各第二金属層66、即ちコスト発明を定義する金属柱体68の最大幅Hwを高さHtで割ると、4より小さい柱体であって、この数値は3或いは2より小さくなるのも可能である。この金属柱体68の最大横幅は3μmから50μmである。この金属柱体68は細小な柱体であって、上記の金属層或いは線路層とは異なって、かつ隣同士の金属柱体68の中心から中心の間隔距離Hbは10μmから250μmの間であって、また10μmから200μm・10μmから175μm・10μmから150μmのより良い間隔距離に縮小することも可能である。図7bにこの金属柱体68を第二金属層66に設置した見下ろし図を示す。図より明らかに分かることはこの金属柱体68は開口48上のRDL線路層60上に形成されているではなく、RDL線路層60から延伸した区域の上に形成されている。
【0071】
図8aで示すように、一つの第二重合物層70がこの半導体基部30上に、金属柱体68を被覆し、この第二重合物層70の材質は熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料或いは多孔性誘電材料等から選択する。この第二重合物層70の設置方式はスクリーンプリント或いはスピンコーティング方式である。図8bを参照すると、スクリーンプリント方式で設置する場合は、直接第二重合物層70内に多数開口72を形成させ、かつ金属柱体68頂端に露出する。スピンコーティング方式で第二重合物層70を設置する場合は、一つの図案化ステップを通して、多数開口72を形成させてから、金属柱体68頂端に露出する。この第二重合物層70をスピンコーティング方式で設置するなら、リソグラフィーエッチング方式で開口72を形成する。図8cで示すように、この金属柱体68の露出方式は開口72以外に、研磨方式で金属柱体68を露出ことも可能であるが、研磨ステップを行う前に、まず第二重合物層70を硬化(Curing)させた後、化学物理研磨(CMP)で第二重合物層70を研磨し、金属柱体68を露出させる。硬化ステップはベーキング加熱やマイクロウェーブ加熱或いは赤外線加熱の一つを選ぶ。
【0072】
ここで予め説明したいことは、数多くの実施例は図8b及び図8c中の構造より延伸したので、本発明にとって、この二つの図に半導体基部30上に、多数の金属柱体68を形成させ、隣同士の金属柱間に細間隔距離(fine pitch)の特徴が見られ、その間隔距離は10μmから250μmの間であって、かつ金属柱体68の最大幅Hwを高さHtで割ると、4より小さいであるので、下記の数多くの実施例は、全てこの金属柱体68に対して、変化を行ない、第一実施例は、図8cの構造を基礎としている。
【0073】
図9で示すように、塗る方法を利用して、一つの第三重合物層74を第二重合物層70上に形成させ、この第三重合物層74に対して、図案化ステップで多数開口72を形成する。この第三重合物層74の図案化ステップはリソグラフィーやリソグラフィーエッチング方式である。またドライフィルム型式で図案化した第三重合物層74を第二重合物層70上にホットラミネーションし、或いはスクリーンプリント方式を利用して、第三重合物層74を第二重合物層70上に形成する。この第三重合物層74の材質は熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料或いは多孔性誘電材料等から選択する。
【0074】
図10aで示すように、スパッタリング方式で厚さ400Åから7000Åの一つの第二粘着/阻害層78を第三重合物層74及び金属柱体68頂端の表面上に形成させ、この第二粘着/阻害層78の材質はチタン金属・窒化チタン・チタンタングステン合金・タンタル金属層・クロム・クロム銅合金或いは窒化タンタルの中の一種や組み合わせた場合、その第二粘着/阻害層78の上に形成シード層させる、少なくともその中の一種を使用する。次は図10bで示すように、一つの第三図案化ハードンフォトレジスト層82を第二粘着/阻害層78のシード層に形成させ、この第三図案化ハードンフォトレジスト層82はポジフォトレジスト型式であって、この第三図案化ハードンフォトレジスト層82の数個の開口83は、開口76上及び開口76周辺の第二粘着/阻害層78のシード層に露出する。
【0075】
次は図10cで示すように、電気めっき方式で一つの第三金属層84を開口83内に露出するかつ第二粘着/阻害層78上のシード層上に形成させ、この第三金属層84の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウム或いはニッケルの中の一種や組み合わせた場合、少なくともその中の一種を使用する。図10dで示すように、次は同じように過酸化水素を利用して、第三金属層84下の第二粘着/阻害層78をエッチング除去し、過酸化水素以外にも、ヨード含有エッチング液、例えばヨードカリ等のエッチング液を使用して良い。ここで注意することは、この第三金属層84はめっきによって形成された厚さの差異である。第三金属層84の材質の差異と厚さの差異によって、半導体基部30を外部回路と接続時、異なる型式と応用が生じる。即ち異なる応用に従って、第三図案化ハードンフォトレジスト層82の厚さ・開口83幅及び開口82の形成位置が変わってくるので、また第三金属層84は電気めっきによって、異なる厚さ・位置及び材質になってくる。上記の外部回路はフレキ基板・半導体チップ・プリント配線板・セラミック基板或いはガラス基板等である。
【0076】
本実施例において、この第三金属層84が形成された型式は、突出塊(bump)・パッド(pad)、RDL或いははんだ(solder)である。上記の図10dで示すように、第三金属層84の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、かつ形成された第三金属層84の厚さ(Ha)は5μmから30μmの間である時、より良い厚さは10μmから25μmの間であるので、この第三金属層84を突出塊86と定義する。かつ隣同士の突出塊86の中心から中心の間隔距離250μm小さいであるの間であって、また200μm・150μmのより良い間隔距離に縮小することも可能である。また図11で示すように、この半導体基部30をカットし、半導体基部30を複数の半導体ユーニット88に形成させ、各半導体ユーニット88上の突出塊86はACFの形成によって、一つの外部回路と接続できる。
【0077】
図12a及図12bで示すように、第三金属層84の材質ははんだ・錫鉛合金・錫銀銅合金或いは無鉛はんだの一つであって、かつ形成された第三金属層84の厚さ(Ha)は20μmから150μmの間である時、より良い厚さは30μmから105μmの間である。次は図12cで示すように、この半導体基部30を加熱し、この第三金属層84が加熱されると、球状に溶融されるので、この球状に溶融された第三金属層84を錫ボール92と定義する、かつ隣同士の錫ボール92の中心から中心の間隔距離250μm小さいであるの間であって、また200μm・150μmのより良い間隔距離に縮小することも可能である。第三金属層84の第三種方法は、電気めっきで形成されした厚さ1μmから100μmの一つの銅層はこの第三図案化ハードンフォトレジスト層82の開口83内に形成させ、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ20μmから150μmの一つの錫層或いは錫銀層或いは錫銀銅合金層はニッケル層の上層にある。
【0078】
それからこの半導体基部30を図12dで示すようにカットし、半導体基部30を複数の半導体ユーニット88に形成させ、各半導体ユーニット88上の錫ボール92は外部基板94上に接合可であって、この基板94は半導体チップ・プリント配線板・セラミック基板或いはガラス基板である。
【0079】
図12eで示すように、この半導体ユーニット88上の錫ボール92は外部基板94上に接合した時、その半導体ユーニット88を外部基板94と接合する前に、まず一つの第四重合物層96を基板94上に形成させ、この第四重合物層96の材質は熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料或いは多孔性誘電材料等から選択する。この第四重合物層96の形成方式は、一つの図案化されたドライフィルム(dry film)をその基板94上にホットラミネーションし、或いは一つの感光性ドライフィルムをその基板94上にホットラミネーションした後、リソグラフィー方式で感光性ドライフィルムを図案化し、或いはスクリーンプリント方式で第四重合物層96を基板94上に形成させ、或いはスピンコーティング方式で一つの感光性薄膜を基板94上に形成させ、またリソグラフィー方式で感光性ドライフィルム或いはスピンコーティング方式で一つの非感光性薄膜を基板94上に形成させ、リソグラフィーエッチング方式で非感光性薄膜を図案化する。半導体ユーニット88上の錫ボール92が基板94と接合した後加熱し、第四重合物層96を硬化させ、この加熱ステップはベーキング加熱やマイクロウェーブ加熱或いは赤外線加熱等の方式を選択する。
【0080】
図13a及び図13bで示すように、第三金属層84の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、かつ形成された第三金属層84の厚さ(Ha)は1μmから15μmの間である時、より良い厚さは2μmから10μmの間である。この第三金属層84をパッド98と定義し、かつ隣同士のパッド98の中心から中心の間隔距離250μm小さいであるの間であって、また200μm・150μmのより良い間隔距離に縮小することも可能である、このパッド98はワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、外部回路と接続する。
【0081】
図14a及び図14bで示すように、第三金属層84の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、かつ形成された第三金属層84の厚さ(Ha)は5μmから30μmの間である時、より良い厚さは10μmから25μmの間であって、かつこの第三金属層84の形成位置は第三重合物層74の開口76上以外に、開口76側方の第二粘着/阻害層78上にも形成させ、この第三金属層84をRDL層100と定義し、このRDL層100はワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、外部回路と接続する。ここで強調説明したいことは、開口76側方の第三金属層84はパッド98の機能に類似し、このようの偏心設計は、上記のパッド98の寸法が過小時、ワイヤー製作過程で必要なワイヤー面積が不足し、ワイヤー製作過程が困難になることを防ぐためである。
【0082】
本実施例の図9から図14bの中の突出塊(bump)・パッド(pad)、RDL或いははんだ(solder)等の応用は、全て図8cの構造より延伸し、ただしこれらの応用は、同じように直接図8cの構造より延伸することができ、原因は図9の構造は図8cの構造の第三重合物層74より形成させ、またこの第三重合物層74を多数開口に図案化され、しかし図8bの構造は研磨によって金属柱体68を露出させたではなく、図案化方式で多数開口で金属柱体68を露出させ、また第三重合物層74を設置する必要性がなくなったので、即ち図8bの構造は図8cの構造に第三重合物層74を加えたようであり、ゆえに図9から延伸する図10a〜d、図11図12a〜e、図13a〜b、図14a〜bの突出塊(bump)・パッド(pad)、RDL或いははんだ(solder)等の応用についての説明は省略する。
【0083】
(第二実施例)
本実施例は第一実施例の図8cからの延伸である。図15aを参照すると、この実施例の中の金属柱体68頂部は一つの金層102であって、この金層102の厚さ1μmから30μm、この金属柱体68の金属102上に、ワイヤー製作過程で一つのワイヤー104を形成させ、外部回路と接続する。ここで注意することは、金層102以下の金属は銅層104・ニッケル層106(銅・ニッケル・金構造)、この銅層104の厚さ10μmから100μm、このニッケル層106の厚さ1μmから30μm、或いは図15bで示すように、この金層102は銅層104の上層にあり、この金層102の厚さ1μmから30μm、或いは図15cで示すように、金属柱体68全体の材質は金である、この金属柱体68厚さ10μmから100μm。
【0084】
(第三実施例)
本実施例は第一実施例の図8cからの延伸である。図16aを参照すると、一つの第三粘着/阻害層105を第二重合物層70上に形成する、その第三粘着/阻害層105の上に形成シード層させる、図16bで示すように、一つの第四図案化ハードンフォトレジスト層110を第三粘着/阻害層105上に形成させ、この第四図案化ハードンフォトレジスト層110内には多数開口112があって、その中少なくとも一つの開口112が金属柱体68の上方に位置し、かつこの開口112は図16cで示すように、コイル状を電気めっきして、一つの第四金属層114を第四図案化ハードンフォトレジスト層110の開口112内に形成する、その第四金属層114の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第四金属層114のの厚さ1μmから30μm、その第四金属層114は複合の金属層使用される、電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層であり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つの金はニッケル層の上層にある。
【0085】
図16dで示すように、第四図案化ハードンフォトレジスト層110を除去し、かつ同じように過酸化水素やヨード含有エッチング液を使用して、第四図案化ハードンフォトレジスト層110下の第三粘着/阻害層105を除去した後、図16eで示すように、この第四金属層114はコイル状を呈するので、この第四金属層114を一つの第一コイル金属層116と定義し、その中の第一コイル金属層116は金属柱体68を通して半導体基部30と接続する。図16fで示すように、半導体基部30と接続する以外に、ワイヤー製作過程を通して外部回路と接続することも可能である(図示せず)。またこの第一コイル金属層116をダメージ及び水気の浸入から保護するために、一つの保護層117を形成することができる、その保護層117の厚さは5μmから25μmである。この保護層117の材質は有機化合物或いは無機化合物で、例えば熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料・多孔性誘電材料・酸化シリコン(silicon oxide)、酸化シリコン化合物、ケイ素-リンガラス・窒化けい素(silicon nitride)及びSiON(silicon oxy-nitride)等から組成する。この第一コイル金属層116はインダクター・コンデンサー及び抵抗等の受動デバイスの領域に応用される。
【0086】
ここでこの第一コイル金属層116がコンデンサー受動デバイスでの応用を列記し、図16gを参照すると、第一コイル金属層116が一つの第五重合物層118を被覆し、この第五重合物層118の厚さは20μmから300μmの間であって、この第五重合物層118の材質はポリイミド(polyimide,PI)であり、この第二コイル金属層120は外部回路との接続が可能である。外部回路の電流に変化が起きた時、第二線圈金屬層120を通して、誘導起電力が生じ、第一コイル金属層116がこれを感応して、生じた信号を半導体基部30へ伝送され、この受動デバイスの製作解説はここで完了する。
【0087】
上記の電気めっき方式を利用すると、第二重合物層70上に一つのコンデンサーデバイス121(capacitor)を形成することも可能であって、図16hで示すように、第二重合物層70に厚さ500Åから5000Åの一つの低誘電層121aを設け、この低誘電層121aの材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、かつこの低誘電層121aは一つの金属柱体68と接続してから、低誘電層121a上に一つの高誘電層121bを被覆し、この高誘電層121bの材質は窒酸化化合物・酸化シリコン(silicon oxide)化合物或いはポリイミド(polyimide,PI)であって、隣同士の金属柱体68上を電気めっきで一つの低抵抗金属層121cを形成させ、この低誘電層121aは二種類の方法を形成させ、一種類はもう一つの方法に厚さ400Åから7500Åの一つの粘着/阻害層は第二重合物層70と高誘電層121bの上層にあり、この粘着/阻害層の材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、続いてもう一つの方法に厚さ500Åから5000Åの一つのシード層は粘着/阻害層の上層にあり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層はシード層の上層にあり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にある。
【0088】
別の方法はもう一つの方法に厚さ400Åから7500Åの一つの粘着/阻害層は第二重合物層70と高誘電層121bの上層にあり、続いてもう一つの方法に厚さ500Åから5000Åの一つのシード層は粘着/阻害層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの金層は金の材質シード層の上層にあり、隣同士の金属柱体68に電圧を加えると、高誘電層121bの上下側に大きな電圧差が形成され、この構造はコンデンサー機能を持っている。最後はこのコンデンサーデバイス121を損害から守るため、この低抵抗金属層121c及び第二重合物層70の上に保護層121dを被覆するのも可能である。
【0089】
(第四実施例)
本実施例は第一実施例の図8bの延伸であって、図17aで示すように、一つの第四粘着/阻害層122を第二重合物層70上に形成させ、この第四粘着/阻害層122の材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、このシード層の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、図17bで示すように、一つの第五図案化ハードンフォトレジスト層126を第四粘着/阻害層122上に形成させ、この第五四図案化ハードンフォトレジスト層126内に多数開口128があって、その中の二つの開口128が金属柱体68の上方に位置し、図17cで示すように、電気めっきで形成された厚さμmから30μmの一つの第五金属層130を第五図案化ハードンフォトレジスト層126の開口128内の第四粘着/阻害/シード層122上に形成させ、かつこの第五金属層130は低抵抗で、例えば金・銀或いは銅等である。次は図17dで示すように、第五図案化ハードンフォトレジスト層126を除去し、また同じように過酸化水素やヨード含有エッチング液を使用して、第五図案化ハードンフォトレジスト層110下の第四粘着/阻害層122を除去した後、この第五金属層130を二つの金属柱体68に接続し、この第五金属層130は二つの金属柱体68の電流通路であって、またダメージや水気の浸入から保護するために、一つの保護層132を第二重合物層70及び第五金属層130上に形成することができる、この第五金属層130のの厚さ1μmから30μm、その第五金属層130は複合の金属層使用される、電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後は電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つの金層はニッケル層の上層にある。
【0090】
第五金属層130をメタルは路線を連がる以外に、多層線路構造への延伸も可能である。図17eで示すように、一つの第六重合物層134を第二重合物層70及び第五金属層130上に形成された後、図17fで示すように、この第六重合物層134の多数開口を第五金属層130に露出するように図案化し、図17gで示すように、順序によって一つの第五粘着/阻害層136をスパッタリングし、この第五粘着/阻害層136の材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、このシード層の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、図17hで示すように、一つの第六図案化ハードンフォトレジスト層140を上に形成させ、この第六図案化ハードンフォトレジスト層140の多数開口を第六重合物層134の開口に露出させ、図17iで示すように、一つの第六金属層142を第六図案化ハードンフォトレジスト層140上に形成させ、この第六金属層142の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第六金属層142のの厚さ1μmから30μm、その第六金属層142は複合の金属層使用される、電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層であり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つの金はニッケル層の上層にある。
【0091】
図17jで示すように、第六図案化ハードンフォトレジスト層140及び第六金属層142下方以外と第五粘着/阻害層136とシード層を除去した後、図17kで示すように、一つの第七重合物層144を第六重合物層134及第六金屬層142上に形成させ、その第七重合物層144た厚さ10μmから25μmの一つの、図17lで示すように、この第七重合物層144の多数開口を第六金属層142に露出するように図案化し、図17mで示すように、ワイヤー製作過程で一つのワイヤーを第六金属層142に露出させ、外部回路と接続する。
【0092】
(第五実施例)
本実施例は第一実施例の図8bの延伸であって、かつ本実施例は第四実施例と似て、図18で示すように、本実施例の形成方式は第四実施例と同じて、異なる点は第四実施例の中の第五金属層130は低抵抗材質であるので、第五金属層130の電流は速やかに流通することができるが、第五実施例(図18参照)の第七金属層146は高抵抗材質で、例えばクロム/ニッケル合金(Cr/Ni)・チタン・タングステン等であって、かつ第七金属層146の厚さは1μmから3μmであるので、第七金属層146は本実施例において、抵抗デバイスとして用いられる。
【0093】
(第六実施例)
上記の第一から第五実施例は図8b及び図8c構造の延伸であるが、本実施例は図8a構造の延伸である。図19a及び図19bで示すように、本実施例はエッチング方式を利用し、一部分の第二重合物層70を高さ1μmから150μmの金属柱体68が露出するまで除去し、この露出高さは金属柱体頂面から第二重合物層70頂面までの距離であって、もし金属柱体68の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムである時、金属柱体68のより良い露出高さは15μmから30μmの間である。この金属柱体68は突出塊として使用され、図19cで示すように、同じカットステップを行ない、この半導体基部30を複数半導体ユーニット88にカットし、同じように各半導体ユーニット88上の突出塊86はACFの形成によって、一つの外部回路と接続できる。
【0094】
もし金属柱体68の材質ははんだ・錫鉛合金・錫銀合金・錫銀銅合金或いは無鉛はんだである時、金属柱体68のより良い露出高さは50μmから100μmの間である。図19dで示すように、同じ加熱ステップで外部に露出する金属柱体68をボール状(はんだ錫ボール)に溶融してから、図19eで示すように、同じカットステップを行ない、この半導体基部30を複数半導体ユーニット88にカットし、各半導体ユーニット88上の突出塊86を外部基板と接合させ、また半導体ユーニットと基板間に一つの第八重合物層148を形成させ、各ボール状突出塊を被覆する。
【0095】
図19fで示すように、もし金属柱体68の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムである時、金属柱体68のより良い露出高さは1μmから15μmの間である。この露出した金属柱体68はパッドとして使用し、このパッドはワイヤー製作過程で一つのワイヤーを形成させ、その金属層やその重合物層と接続する。
【0096】
図19gで示すように、もし露出した金属柱体68の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムであって、かつ露出高さは5000Åから10μmの間である時、一つの第六粘着/阻害層150を第二重合物層70及び金属柱体68の露出表面に形成させ、この第六粘着/阻害層150の材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、このシード層は第六粘着/阻害層150の上層にあり、このシード層の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第六粘着/阻害層150に厚さ1000Åから7500Åの一つ。
【0097】
図19hで示すように、一つの第七図案化ハードンフォトレジスト層152を第六粘着/阻害層150上に形成させ、第七図案化ハードンフォトレジスト層152の多数開口は第六粘着/阻害層150に露出し、図19iで示すように、一つの第八金属層154を第七図案化ハードンフォトレジスト層152の開口内に形成させ、図19jで示すように、第七図案化ハードンフォトレジスト層152を除去し、また第八金属層154下以外の第六粘着/阻害/シード層150も除去する。この第八金属層154は、メタル路線をつなぎ、二つの金属柱体68の間と接続する。この第八金属層154の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第八金属層154の厚さ1μmから30μm、その第八金属層154は複合の金属層使用される、電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層であり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つの金はニッケル層の上層にある。
【0098】
図19kで示すように、最後は第八金属層154及び第二重合物層70を損害から守るため、保護層154として被覆する。その保護層154の材質は熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料・多孔性誘電材料・酸化シリコン(silicon oxide)・酸化シリコン化合物・リン化シリコンガラス・窒化シリコン(silicon oxide)及び窒酸化シリコン(silicon oxy-nitride)等から選択する。
【0099】
このエッチングを利用し、金属柱体68を露出させる方法は、上記の突出塊・パッド及びメタルは路線の接続に応用される以外に、またコイル構造・コンデンサー構造及び抵抗構造にも応用される。製作ステップは上記の実施例とは似ているので、繰り返して説明しない。
【0100】
(第七実施例)
本実施例の構造は図8cの構造と似て、異なる点は金属柱体68及び第二重合物層70の製作過程が違うだけで、図20aで示すように、この第一RDL層60を半導体基部30に形成後、一つの第九図案化ハードンフォトレジスト層158をこの第一RDL層60上及び第一粘着/阻害/シード層50上に形成させ、この第九図案化ハードンフォトレジスト層158の多数開口を第一RDL層60に露出させ、かつ第九図案化ハードンフォトレジスト層158の開口深度は20μmから300μmの間である。
【0101】
この第九図案化ハードンフォトレジスト層158の材質はは熱塑性プラスチック・熱固性プラスチック・ポリイミド(polyimide,PI)、ベンゾシクロブテン(benzo-cyclo-butene,BCB)・ポリウレタン(polyurethane)・エポキシ樹脂・ポリp-キシレン類高分子・溶接マスク材料・弾性材料或いは多孔性誘電材料等から選択する。かつこの第九図案化ハードンフォトレジスト層158の形成方式は一つの図案化されたドライフィルム(dry film)をその半導体基板30上にホットラミネーションし、或いは一つの感光性ドライフィルムを半導体基板30上にホットラミネーションした後、リソグラフィー方式で感光性ドライフィルムを図案化し、或いは一つの非感光性薄膜を半導体基板30上にホットラミネーションし、またリソグラフィー方式で非感光性薄膜を図案化し、或いはスクリーンプリント方式で第九図案化重合物層158を半導体基板30上に形成させ、或いはスピンコーティング方式で一つの感光性薄膜を半導体基板30上に形成させ、またリソグラフィー方式で感光性ドライフィルム或いはスピンコーティング方式で一つの非感光性薄膜を半導体基板30上に形成させ、またリソグラフィーエッチング方式で非感光性薄膜を図案化する。
【0102】
図20bで示すように、一つの厚さ400Åから7000Åの第七粘着/阻害層160を第九図案化重合物層158及び第九図案化重合物層158開口内の第一RDL層60上に形成させ、この第七粘着/阻害層160の材質はチタン・チタンタングステン合金・タンタル或いは窒化タンタル等であって、このシード層は第七粘着/阻害層160の上層にあり、このシード層の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第六粘着/阻害層150に厚さ1000Åから7500Åの一つ。
【0103】
図20cで示すように、ダマシン(Damascene)方式で一つの第九金属層162を第七粘着/阻害/シード層160上に形成された後、第九図案化重合物層158の開口を詰め込む、この第八金属層154の材質は金・銅・銀・パラジウム・プラチナ・ロジウム・ルテニウム・レニウムで、この第九金属層162の厚さ1μmから30μm、その第九金属層162は複合の金属層使用される、電気めっきで形成されした厚さ1μmから30μmの一つの銅層であり、続いて電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つのニッケル層は銅層の上層にあり、最後電気めっきで形成されした厚さ1μmから10μmの一つの金はニッケル層の上層にある。
【0104】
図20dで示すように、一つの研磨ステップで第九図案化重合物層158の開口以外の第九金属層162及び第七粘着/阻害層160を除去し、金属柱体68の設置を完成させる。この金属柱体68の最大幅Hwを高さHtで割ると、4より小さい柱体であって、この金属柱体68の最大横幅は3μmから50μmである。かつ隣同士の金属柱体68の間隔距離Hbは10μmから250μmの間である。
【0105】
ダマシン(Damascene)方式で形成された金属柱体68の構造は、上記の図8cの中で掲示した構造が非常に似ているので、このあとの第九図案化重合物層158及び金属柱体68上にその他のデバイス製作方式は同じステップである。
【0106】
図21aから図21dで示すように、この図は第九図案化重合物層158及び金属柱体68上に、突出塊・パッド・錫ボールとRDL層の製作を掲示し、その製作過程の部分は上記の実施例で説明したので、ここでは最終の完成構造のみを掲示し、製作過程の部分は略す。
【0107】
図22から図25で示すように、この図は第九図案化重合物層158及び金属柱体68上に、メタルは路線を接続する(interconnetion)・コイル・コンデンサーデバイス・抵抗デバイスを掲示し、その製作過程の部分は上記の実施例で説明したので、ここでは最終の完成構造のみを掲示し、製作過程の部分は略す。
【0108】
本発明はストレスリリーフと接触窓構造の間隔距離の微小化を提供し、本発明み基づくと、その間隔距離は250μm以下で、かつピンホール数を400個以下の目標に抑えることも達成できる。またIC機能の改善が認められ、かつ低電源ICエレメントのIC金属接続線路の抵抗及び負荷を大幅に下げることが可能である。
【0109】
以上論述したのは実施例で本発明の特徴を説明し、その目的はこの技術を熟知している者が本発明の内容をよく理解し、それに従って実施するのみであって、本発明の請求範囲を限定しるものではない。ゆえに、他の本発明で掲示した精神から逸脱することなく、修飾また修正によって、完成した同効力のものは、下記で述べる請求範囲に含まれるべきである。
なお、以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[C1]線路デバイスの製造方法であって、
半導体ウェハを準備し、前記半導体ウェハの上に少なくとも一つの第一金属層、並びに前記半導体ウェハ上、及び前記第一金属層上に位置する第一重合物層を形成する工程と、
粘着材料と接合することなく事前に電磁特性を完成した多数半導体チップからなる前記半導体ウェハの前記第一重合物層を研磨する工程と、
前記第一重合物層上及び前記第一金属層上に第二金属層を形成する工程と、
前記第二金属層上に、前記第二金属層が露出する開口を有する第一図案化ハードンフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第一図案化ハードンフォトレジスト層の開口から露出する前記第二金属層に、第三金属層を形成する工程と、
前記第一図案化ハードンフォトレジスト層を除去する工程と、
前記第三金属層に覆われていない前記第二金属層を除去する工程と、
を含む線路デバイスの製造方法。
[C2]前記第一金属層は、第一金属柱及び第二金属柱を含み、前記第一金属柱の最大幅を第一金属柱の高さで割ると4より小さく、前記第二金属柱の最大幅を第二金属柱の高さで割ると4より小さく、かつその第一金属柱の中心点からその第二金属柱の中心点までの距離は10μmから250μmの間であるC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C3]前記第一金属層の形成するとき、前記半導体ウェハ上に、20μmから300μmの金属層を形成するC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C4]前記第一金属層を形成するとき、前記半導体ウェハ上に、20μmから300μmの銅層を形成するC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C5]前記第一金属層を形成するとき、
前記半導体ウェハ上に第四金属層を形成する工程と、
前記第四金属層上に、前記第四金属層が露出する開口を有する第二図案化ハードンフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第一図案化ハードンフォトレジスト層の開口から露出する前記第二金属層に、第三金属層を形成する工程と、
前記第二図案化ハードンフォトレジスト層の開口から露出する前記第四金属層に、第五金属層を形成する工程と、
前記第二図案化ハードンフォトレジスト層を除去する工程と、
前記第五金属層に覆われていない前記第四金属層を除去する工程と、
を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C6]前記第二金属層の形成は、スパッタリングであるC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C7]前記第三金属層は、厚さが2μmから50μmの電気めっき金層を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C8]前記第三金属層は、厚さが2μmから50μmの電気めっき銅層を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C9]前記第三金属層は、厚さが2μmから50μmの電気めっき錫はんだ層を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C10]前記第一重合物層の研磨は、前記第一金属層が露出するまで研磨するC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C11]前記第一重合物槽に第二重合物層を形成し、前記第二重合物層が有する開口を前記第一重合物層に露出させ、前記第二金属層を前記第二重合物層上及び前記第二重合物層内の開口から露出する前記第一金属層上に形成するC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C12]前記第一重合物層に開口を形成し、この開口から前記第一金属層を露出させ、
この開口を前記第一重合物層に形成するステップでは、リソグラフィー工程を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C13]前記第三金属層でワイヤーを形成する工程を含むC1記載の線路デバイスの製造方法。
[C14]線路デバイスの製造方法であって、
半導体ウェハに、前記半導体ウェハ上に位置し、最大幅を高さで割ると4より小さく、かつ高さが20μmから300μmの間である第一金属柱体を形成する工程と、
第一重合物層を形成する前に前記半導体ウェハを粘着材料と接合することなく事前に電磁特性を完成した多数の半導体チップからなる前記半導体ウェハ上に、前記第一金属柱体を被覆し、第一絶縁層を形成する工程と、
第一金属層を、前記第一絶縁層及び前記第一金属柱体上に形成する工程と、
前記第一金属層上に、開口が前記第一金属層上に露出する第一図案化ハードンフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第一図案化ハードンフォトレジスト層の開口から露出する前記第一金属層上に、第二金属層を形成する工程と、
前記第一図案化ハードンフォトレジスト層を除去する工程と、
前記第二金属層に覆われていない前記第一金属層を除去する工程と、
を含む線路デバイスの製造方法。
[C15]前記第一金属柱体に隣接する第二金属柱体を有し、前記第二金属柱体の最大幅を前記第二金属柱体の高さで割ると4より小さく、前記第二金属柱体の高さは20μmから300μmの間であって、前記第一金属柱体の中心点から前記第二金属柱体の中心点までの距離は10μmから250μmの間であるC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C16]前記第一金属柱体及び前記第二金属柱体は、前記半導体ウェハ上に厚さ20μmから300μmの銅層で形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C17]前記第一金属柱体は、前記半導体ウェハ上に厚さ20μmから300μmの金層で形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C18]前記第一金属柱体及び前記第二金属柱体の形成工程は、
前記半導体ウェハ上に第三金属層を形成する工程と、
前記第三金属層上に、前記第三金属層が露出する開口を有する第二図案化ハードンフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第二図案化ハードンフォトレジスト層の開口から露出する前記第三金属層上に第四金属層を形成する工程と、
前記第二図案化ハードンフォトレジスト層を除去する工程と、
前記第四金属層に覆われていない前記第三金属層を除去する工程と、
を含むC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C19]前記第二金属層を形成するとき、厚さ2μmから50μmの金層を形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C20]前記第二金属層を形成するとき、厚さ2μmから30μmの銅層を形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C21]前記第二金属層を形成するとき、厚さ1μmから150μmの錫はんだ層を形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C22]前記第二金属層を形成するとき、電気めっき製作工程を含むC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C23]前記第一絶縁層の研磨は、前記第一金属柱体が露出するまで研磨するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C24]前記第一絶縁層上に、前記第一絶縁層が露出する開口を有する第二絶縁層を形成し、
前記第一金属層を前記第二絶縁層及び前記第二絶縁層の開口から露出する前記第一金属柱体上に形成するC14記載の線路デバイスの製造方法。
[C25]前記第一絶縁層に前記第一金属柱体が露出する開口を形成し、
この開口を前記絶縁層に形成するとき、リソグラフィー工程を含むC14記載の線路デバイスの製造方法。
図1
図2
図3
図4a
図4b
図5
図6a
図6b
図6c
図6d
図6e
図7a
図7b
図8a
図8b
図8c
図9
図10a
図10b
図10c
図10d
図11
図12a
図12b
図12c
図12d
図12e
図13a
図13b
図14a
図14b
図15a
図15b
図15c
図16a
図16b
図16c
図16d
図16e
図16f
図16g
図16h
図17a
図17b
図17c
図17d
図17e
図17f
図17g
図17h
図17i
図17j
図17k
図17l
図17m
図18
図19a
図19b
図19c
図19d
図19e
図19f
図19g
図19h
図19i
図19j
図19k
図20a
図20b
図20c
図20d
図21a
図21b
図21c
図21d
図22
図23
図24
図25