專利名稱：使用介電積層的激光輔助蝕刻法提供經(jīng)布圖處理的內嵌導電層的方法
使用介電積層的激光輔助蝕刻法提供經(jīng)布圖處理的內嵌導電層的方法
領域
本發(fā)明的實施例總地涉及對諸如用于高I/O密度襯底等用于微電子器件
的導電層進行布圖處理的領域。
背景
對諸如高I/O密度襯底的導電層進行布圖處理的傳統(tǒng)工藝一般涉及例如
通過層壓提供初始介電層，隨后進行基于平版印刷的半添加工藝。此類工藝一 般涉及無電籽晶層鍍膜、干膜抗蝕層壓、曝光、顯影、電解金屬鍍膜和干膜抗 蝕剝離。所得到的經(jīng)布圖處理的導電金屬層可位于積層的頂部。
不利的是，現(xiàn)有技術對導電層進行布圖處理的方法不能很好地適用于為下
一代器件考慮的日益縮小的特征尺寸和日益增長的1/0密度。具體地，對導電 層進行布圖處理的現(xiàn)有技術方法難以應用于大約10微米或更小的線路和空間
特征。另外，此類方法一般需要大量的處理步驟，因此需要較長的生產(chǎn)時間。 現(xiàn)有技術無法以節(jié)約成本的、便利和可靠的方法提供內嵌在介電材料中的 經(jīng)布圖處理的導電層。
附圖
簡述
圖la-lc示出激光照射的三個實施例；
圖2示出根據(jù)一個實施例的包含激光削弱部分的積層；
圖3示出根據(jù)一個實施例的其上包含經(jīng)布圖處理的導電層的積層；
圖4示出圖3的積層和經(jīng)布圖處理的導電層的組合結構，該結構另外包括
位于經(jīng)布圖處理的導電層的凹槽內的導電材料。
為了說明的簡潔和清晰，附圖中的部件不一定是按比例繪制的。例如，為 了清楚，將一些部件的尺寸相對于其它部件放大。在認為合適時，各附圖中的附圖標記被重復以指示相應或類似的部件。
詳細說明
在下面的詳細說明中描述一種提供經(jīng)布圖處理的導電層的方法。參照附 圖，附圖以示例方式示出本發(fā)明可應用于其中的一些具體實施例。要理解可存 在其它實施例并可作出其它結構變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
本文中使用的術語"在……上"、"在……之上"、"在……之下"和"毗 鄰"表示一個部件相對于另一部件的位置。如此，在第二部件上、在第二部件 之上或在第二部件之下的第一部件可與第二部件直接接觸或包括一個或多個 居間部件。另外，設置在第二部件近旁或毗鄰第二部件的第一部件可與第二部 件直接接觸或包含一個或多個居間部件。另外，在下面的說明中，圖和/或部
件可能以擇一的方式表示。在這種情形下，例如當說明書提到圖X/Y示出部件 A/B時，意思就是圖X示出部件A而圖Y示出部件B。另外，本文中使用的"層" 可指由一種材料制成的層、由多種成分的混合物制成的層、由各個子層構成的 層，而每個子層也具有與前述的層相同的定義。
在本文中結合圖la—3描述本實施例和其它實施例的各個方面。然而，這 些附圖不應當認為構成限制，由于其旨在便于理解和說明。
首先參見圖la-lc，所示實施例包括根據(jù)預定圖案激光照射選擇的積層部 分。積層可包括任何一種公知的介電材料，例如基于環(huán)氧樹脂的介電材料(例 如玻璃纖維補強的環(huán)氧樹脂)、玻璃纖維補強聚酰亞胺或雙馬來酰亞胺-三嗪 (BT)，僅列舉一二。根據(jù)這些實施例的對積層激光照射的預定圖案對應于擬在 積層中設置的經(jīng)布圖處理的導電層的預定圖案。在本說明書中，"經(jīng)布圖處理 的導電層"意指在其橫截面?zhèn)纫晥D中確定包含一種或多種導電材料的多個層組 件。因此，根據(jù)各個實施例，經(jīng)布圖處理的導電層可以例如一方面涵蓋導電金 屬化層(包括跡線、悍點和基準但不包括通路)，另一方面涵蓋內嵌在積層中的 一層導電通路。根據(jù)這些實施例的經(jīng)布圖處理的導電層可根據(jù)場合需要而包括 單種導電材料或多種導電材料。
仍舊參見圖la-lc，積層IO可在其選定部分12接受激光照射(如圖la-lc
5中的虛線所示)，這些選定部分具有擬提供的經(jīng)布圖處理的導電層的圖案。激
光照射可使用如圖所示發(fā)出激光束16的激光源或設備14實現(xiàn)。根據(jù)一些實施
例可選擇激光源以使其產(chǎn)生的激光束的光子能高于存在于積層io的絕緣材料
中的至少一部分化學鍵的鍵能。如此，則激光束可以破壞這些化學鍵以形成進
一步結合圖2所描述的激光削弱區(qū)。選定部分的激光照射可以以任何一種公知 方式實現(xiàn)。例如參見圖la，根據(jù)一個實施例，激光照射可包括在積層10上提 供接觸掩模8并使用激光束16透過接觸掩模18對積層10進行激光照射。接 下來參見圖lb，激光照射可包括在在積層IO之上一定距離的位置提供投影掩 模20并透過投影掩模對積層10進行激光照射。激光照射可通過圖lb所示的 已知投影光學器件17加以輔助。接著參見圖lc，激光照射可包括通過直接激 光成像器22使用直接激光成像法，直接激光成像器22使用激光束16在選定 部分12照射積層10。
根據(jù)一個實施例，激光源14發(fā)射的光子能能級在大約2. OOeV和7. OOeV 之間，較佳地在大約2.25eV和大約3.65eV之間，以破壞在積層10的絕緣材 料中存在的至少一部分化學鍵。為了使激光源14不是燒蝕而是僅僅削弱絕緣 材料，激光源的平均激光流量可以在小于或等于大約0.5J/cm2。激光束16可 具有從短可見區(qū)至深UV區(qū)的波長(大約550nm至大約150nm)。激光設備可包括 波長大分別約為532rnn和約355nm的二次和三次諧波Nd: YAG或釩酸鹽激光器。 或者，激光設備可包括波長分別約為527nm和約351nm 二次和三次諧波Nd: YLF 激光設備、或具有大約354mn波長的XeCl準分子激光設備或具有大約308nm 波長的XeF準分子激光設備。根據(jù)各個實施例，前面提到的準分子激光設備因 其高脈沖能量(大約100兆焦至大約2焦耳)是優(yōu)選的。
上面列出的積層10絕緣材料中的化學鍵的大部分鍵能在大約leV至大約 10eV的范圍內。在用例如光束16的激光束照射后，選定部分12中的鍵合原子 會吸收光子，并受激至較高的能級。如果光子能高于鍵能，則吸收了光子能的 原子會破壞鍵合原子的化學鍵。因激光照射引起的破裂鍵的分數(shù)取決于光子吸 收橫截面、局部光子強度和流量。包含光子能量選擇在內的激光照射參數(shù)可以 根據(jù)一個實施例加以選擇以便獲得積層10的絕緣材料吸收激光束16的預定深度。激光穿透的深度在包括圖la-lc在內的附圖中以尺寸D表示。根據(jù)各個實 施例，需要將激光光子吸收進積層以便將選定部分12削弱至深度D。根據(jù)一較 佳實施例，深度D可大約為5-15微米。
接下去參見圖2，對所選部分12的激光照射導致在積層10上產(chǎn)生預定的 激光削弱部分24。如圖2所示，根據(jù)各個實施例，對積層10的激光照射不是 燒蝕選定部分12的所有材料(見圖la-lc)，而是破壞這些選定部分中的至少一 部分化學鍵以形成激光削弱部分24。激光削弱部分的特征尤其包括其侵蝕速 度快于在相同侵蝕化學反應和侵蝕工藝參數(shù)的條件下積層原始材料的侵蝕速 度。
接下來參見圖3，所示實施例包括去除激光削弱部分24以形成多個凹槽 26，這些凹槽展示出與所要提供的經(jīng)布圖處理的導電層的預定圖案相對應的內 嵌圖案。根據(jù)一個實施例的去除可以包括蝕刻，例如使用通常用于在激光鉆鑿 后對激光鉆鑿通路開孔進行表面去垢的公知表面去垢溶液和表面去垢工藝參 數(shù)的其中一者進行蝕刻。這種表面去垢溶液的一個例子包括高錳酸鹽試劑?？?br> 以對蝕刻溶液加以選擇以便幾乎不蝕去原始積層材料，但在激光削弱部分上蝕 去的量多得多，由于在這些部分中的化學鍵被削弱了。
接著參見圖4，所示實施例包括用導電材料27填充凹槽26以形成經(jīng)布圖 處理的導電層28。根據(jù)一個實施例，填充在最初可以是用無電鍍膜形成的銅籽 晶層填充凹槽26的表面，并隨后使用電解銅鍍在無電鍍銅籽晶層的頂上進行 鍍覆。此后，可使用諸如CMP等機械拋光法將銅限制在凹槽區(qū)域。對凹槽予以 金屬化的其它方法也屬于本領域技術人員的常識。圖4所示實施例中，經(jīng)布圖 處理的導電層27包括導電金屬化層(以橫截面示出)。
盡管圖4所示實施例的經(jīng)布圖處理的導電層僅示出如之前所定義的導電 金屬層，然而實施例不局限于此，其范圍包括如上所述包含多個導電通路的經(jīng) 布圖處理的導電層。通路根據(jù)場合需要可以是盲孔或通孔。因此，在這種情形 下，可以選擇激光照射以便將積層材料削弱至一個大于與導電金屬化布圖層相 關聯(lián)的深度的深度。
較佳地，各個實施例提供一種提供諸如導電金屬化層或導電通路層等經(jīng)布圖處理的導電層的方法，這種方法不使用包括干膜抗蝕劑層壓、曝光、顯影和 剝離在內的平版印刷術，而是用僅僅要求激光照射和化學蝕刻的工藝來代替平 板印刷工藝流程。另外，所給出的實施例較佳地在積層中產(chǎn)生內嵌的金屬特征
(metal features)，這允許實現(xiàn)比現(xiàn)有技術工藝更細的線路和空間，例如低 于大約10微米的細線路和空間特征。另外，各個實施例較為有利地提供要求 比單純激光燒蝕工藝低得多的激光強度和流量(根據(jù)積層材料要低上大約2 — 10倍)，這個優(yōu)點就等同于在給定同樣激光預算情況下能夠覆蓋大得多的面積。 另外，根據(jù)一個實施例的對激光削弱部分進行的化學蝕刻也可較為有利地充當 對積層表面的表面清掃和粗糙化過程，這是現(xiàn)有技術所需要的工藝。因此，各 個實施例相比現(xiàn)有技術不增加處理步驟，而是減少了處理步驟。另外，各個實 施例較為有利地可以用來對通路以及線路和空間特征進行布圖處理，相比現(xiàn)有 技術的激光通路和平版印刷布圖處理工藝而言，對位精度得到改善。現(xiàn)有技術 積層工藝的一個問題是激光鉆鑿的通路對位和平版印刷特征對位彼此影響，其 中激光對位是積層對位的約束因素。這種約束可以通過對通路和導電布圖兩者 使用統(tǒng)一的布圖處理技術得到克服。
已通過示例而非限制地對上文描述的各實施例進行了說明。盡管已對本發(fā) 明的詳細實施例作了如此說明，然而要理解由所附權利要求書定義的本發(fā)明不 受前面說明中所述具體細節(jié)的限制，由于可不脫離本發(fā)明的精神和范圍地對其 作出許多改變。
權利要求
1.一種提供經(jīng)布圖處理的導電層的方法，包括提供包含絕緣材料的積層；根據(jù)擬設置的經(jīng)布圖處理的導電層的預定圖案對所述積層的選定部分進行激光照射，所述激光照射包括使用光子能高于所述絕緣材料中至少一部分化學鍵的鍵能的激光束根據(jù)所述預定圖案形成所述積層的預定激光削弱部分；去除所述積層的所述激光削弱部分，形成根據(jù)所述預定圖案的凹槽；用導電材料填充所述凹槽，形成所述經(jīng)布圖處理的導電層。
2. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用光子 能在大約2.00eV至大約7.00eV之間的激光源。
3. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用平均 激光流量小于或等于約0.5J/cm2的激光源。
4. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用波長 在大約150nm和大約550nm之間的激光源。
5. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用波長 分別為約532nm和約355nm的二次和三次諧波Nd: YAG或釩酸鹽激光設備。
6. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用波長 分別為約527nm和約351nm的二次和三次諧波Nd: YLF激光設備。
7. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用具有 約354nm波長的XeCl準分子激光設備或具有約308nm波長的XeF準分子激光 設備。
8. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，選擇所述絕緣材料和所述激 光束以便獲得所述激光束被所述絕緣材料吸收的預定深度。
9. 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導電層的 深度大約為5-15微米。
10. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括 在所述積層上提供接觸掩模；以及透過所述接觸掩模對所述積層進行激光照射以對所述積層的選定部分進行激光照射。
11. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括 在所述積層上提供投影掩模；以及透過所述投影掩模對所述積層進行激光照射以對所述積層的選定部分進 行激光照射。
12. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述激光照射包括使用激 光直接成像法對所述積層的選定部分進行激光照射。
13. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述去除包括蝕刻所述激光 削弱部分。
14. 如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述蝕刻包括使用高錳酸 鹽試劑。
15. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述填充包括在所述積層 上和在所述凹槽中提供無電鍍膜形成的導電籽晶層；在所述無電鍍膜形成的籽 晶層上提供電解電鍍形成的導電層；并對所述電解電鍍形成的導電層進行機械 拋光。
16. 如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述積層包括基于環(huán)氧樹脂 的介電材料、玻璃纖維補強聚酰亞胺或雙馬來酰亞胺-三嗪(BT)之一。
17. 如權利要求15所述的方法，其特征在于，所述積層包括玻璃纖維補 強環(huán)氧樹脂。
18. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述導電材料包括銅。
19. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導電層包 括導電金屬化層。
20. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導電層包 括導電通路層。
全文摘要
一種提供經(jīng)布圖處理的導電層的方法。該方法包括提供包含絕緣材料的積層；根據(jù)所要提供的經(jīng)布圖處理的導電層的預定圖案對積層的選定部分進行激光照射，該激光照射包括使用具有比絕緣材料中至少一部分化學鍵的鍵能更高的光子能以形成與預定圖案相對應的積層的預定激光削弱部分；去除積層的激光削弱部分以形成與預定圖案對應的凹槽；并用導電材料填充這些凹槽以形成經(jīng)布圖處理的導電層。
文檔編號H01L21/027GK101689482SQ200880022309
公開日2010年3月31日 申請日期2008年6月25日 優(yōu)先權日2007年6月29日
發(fā)明者李永剛 申請人:英特爾公司