2012104188311增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利

(10)授权公告号CN103794513B
(45)授权公告日2016.12.21
(21)申请号201210418831.1(56)对比文件
(22)申请日2012.10.26CN102424355A,2012.04.25,
CN101127345A,2008.02.20,
(65)同一申请的已公布的文献号EP1321982A2,2003.06.25,
申请公布号CN103794513A
审查员孙丽
(43)申请公布日2014.05.14

(73)专利权人中国科学院上海微系统与信息技
术研究所
地址200050上海市长宁区长宁路865号
(72)发明人朱春生罗乐徐高卫宁文果
(74)专利代理机构上海光华专利事务所31219
代理人李仪萍
(51)Int.Cl.
H01L21/48(2006.01)

权利要求书1页说明书4页附图3页
(54)发明名称
增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方
法
(57)摘要
本发明涉及一种增强介质层PI和金属层Cu
层粘附性的方法。其主要步骤为：首先，对介质层
PI进行表面预处理，然后选择及控制溅射的粘
附/种子层金属类型和厚度。溅射完成后，进行退
火处理，增加PI和粘附/种子层金属的结合度，最
后，再进行金属Cu的电镀。通过以上步骤，使PI和
Cu之间的粘附性得到很大提高。本发明提供的方
法适合于圆片级封装再布线结构以及UBM制作。
CN103794513B
CN103794513B权利要求书1/1页

1.一种增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法，其特征在于，该方法包括以下步
骤：
1)提供一半导体衬底，在该半导体衬底上涂覆PI介质层；

2)对该PI介质层进行表面预处理；具体是在O2或N2气氛下进行打底膜或等离子处理，气
体流量180-240ml/min，等离子发射功率为180-240W，处理4-6min；
3)溅射Ti/Cu或TiW/Cu粘附/种子层，并控制厚度；Ti或TiW的厚度为Cu的
厚度为
4)进行退火处理；退火处理具体是指从常温升到180℃-200℃，恒温5-10min，然后降至
室温，升温和降温过程均为20-40min；该过程在恒温炉中进行，有惰性气体保护；
5)涂覆光刻胶，光刻出图形窗口；
6)电镀厚度为4-10um金属Cu层；
7)去除光刻胶和不必要的粘附/种子层。
2.根据权利要求1所述的增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法，其特征在于：所
述半导体衬底材料为硅或砷化镓。
3.根据权利要求1所述的增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法，其特征在于：所
述步骤1)中的涂覆工艺为旋涂或喷胶，固化后的PI介质层厚度在5-15um。
4.根据权利要求1所述的增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法，其特征在于：所
述步骤5)中涂覆光刻胶采用旋涂工艺涂覆，该光刻胶厚度在5-15um。

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CN103794513B说明书1/4页

增强介质层PI和金属Cu层之间粘附性的方法

技术领域
[0001]本发明涉及一种增强介质层PI和金属层Cu层之间粘附性的方法，特别涉及圆片级
封装领域中增强再布线结构中PI和Cu以及UBM制作中PI和Cu的粘附性，属于圆片级封装领
域。

背景技术
[0002]圆片级封装可以节省成本，提高效率。其中的关键技术包括再布线技术和凸点UBM
(underbumpmetallization，凸点下金属)制作。其中主要以PI(聚酰亚胺，Polyimide，缩
写为PI，)作为基质层，Cu作为金属层。如图1所示，在衬底101上涂覆PI介质层102并光刻出
图形窗口，然后溅射粘附/种子层103并电镀制作金属导线层104，根据布线需要来决定金属
层或介质层的厚度及层数，金属层之间采用金属通孔互连。布线完成后，再在表面涂覆一层
PI介质层102’，在相应位置光刻暴露出铜导线，并制作UBM，最后植球105。UBM的制作也分为
溅射粘附/种子层103’和电镀金属层104’，其作用是增强焊球的粘性和可靠性。介质层PI具
有较低的介电常数(3.36)和很好的热机械稳定性，其屈服强度为200MPa，玻璃化温度接近
330℃，工艺制作流程简单。金属铜具有良好的导电性和延展性以及简单的制作工艺，是封
装中金属层材料的良好选择。
[0003]业界内对PI上铜制作的常规工艺步骤如图2(a)-图2(e)所示,分五步：
[0004]1.在PI介质层102表面溅射粘附/种子层金属Ti/Cu103；
[0005]2.在种子层上旋涂光刻胶201，并对其进行光刻，将电镀窗口进行图形化；
[0006]3.电镀一定厚度的Cu金属层104；
[0007]4.将电镀好的图形进行去胶。
[0008]5.去除种子层金属