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(nèi)嵌導(dǎo)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(nèi)嵌導(dǎo)電層的方法
領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施例總地涉及對(duì)諸如用于高I/O密度襯底等用于微電子器件
的導(dǎo)電層進(jìn)行布圖處理的領(lǐng)域。
背景
對(duì)諸如高I/O密度襯底的導(dǎo)電層進(jìn)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(jìn)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(dǎo)電金屬層可位于積層的頂部。
不利的是，現(xiàn)有技術(shù)對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)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(zhǎng)的1/0密度。具體地，對(duì)導(dǎo)電 層進(jìn)行布圖處理的現(xiàn)有技術(shù)方法難以應(yīng)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(zhǎng)的生產(chǎn)時(shí)間。 現(xiàn)有技術(shù)無法以節(jié)約成本的、便利和可靠的方法提供內(nèi)嵌在介電材料中的 經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層。
附圖
簡(jiǎn)述
圖la-lc示出激光照射的三個(gè)實(shí)施例；
圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包含激光削弱部分的積層；
圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的其上包含經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的積層；
圖4示出圖3的積層和經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的組合結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)另外包括
位于經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的凹槽內(nèi)的導(dǎo)電材料。
為了說明的簡(jiǎn)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(duì)于其它部件放大。在認(rèn)為合適時(shí)，各附圖中的附圖標(biāo)記被重復(fù)以指示相應(yīng)或類似的部件。
詳細(xì)說明
在下面的詳細(xì)說明中描述一種提供經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的方法。參照附 圖，附圖以示例方式示出本發(fā)明可應(yīng)用于其中的一些具體實(shí)施例。要理解可存 在其它實(shí)施例并可作出其它結(jié)構(gòu)變化而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
本文中使用的術(shù)語(yǔ)"在……上"、"在……之上"、"在……之下"和"毗 鄰"表示一個(gè)部件相對(duì)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(gè)或多個(gè) 居間部件。另外，設(shè)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(gè)或多個(gè)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(dāng)說明書提到圖X/Y示出部件 A/B時(shí)，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(gè)子層構(gòu)成的 層，而每個(gè)子層也具有與前述的層相同的定義。
在本文中結(jié)合圖la—3描述本實(shí)施例和其它實(shí)施例的各個(gè)方面。然而，這 些附圖不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為構(gòu)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(shí)施例包括根據(jù)預(yù)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(bǔ)強(qiáng)的環(huán)氧樹脂)、玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)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(shí)施例的對(duì)積層激光照射的預(yù)定圖案對(duì)應(yīng)于擬在 積層中設(shè)置的經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的預(yù)定圖案。在本說明書中，"經(jīng)布圖處理 的導(dǎo)電層"意指在其橫截面?zhèn)纫晥D中確定包含一種或多種導(dǎo)電材料的多個(gè)層組 件。因此，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層可以例如一方面涵蓋導(dǎo)電金 屬化層(包括跡線、悍點(diǎn)和基準(zhǔn)但不包括通路)，另一方面涵蓋內(nèi)嵌在積層中的 一層導(dǎo)電通路。根據(jù)這些實(shí)施例的經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層可根據(jù)場(chǎng)合需要而包括 單種導(dǎo)電材料或多種導(dǎo)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(dǎo)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(shè)備14實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一些實(shí)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(xué)鍵的鍵能。如此，則激光束可以破壞這些化學(xué)鍵以形成進(jìn)
一步結(jié)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(shí)現(xiàn)。例如參見圖la，根據(jù)一個(gè)實(shí)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(duì)積層10進(jìn)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(duì)積層10進(jìn)行激光照射。激光照射可通過圖lb所示的 已知投影光學(xué)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(gè)實(shí)施例，激光源14發(fā)射的光子能能級(jí)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(xué)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(zhǎng)(大約550nm至大約150nm)。激光設(shè)備可包括 波長(zhǎng)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(shè)備可包括波長(zhǎng)分別約為527nm和約351nm 二次和三次諧波Nd: YLF 激光設(shè)備、或具有大約354mn波長(zhǎng)的XeCl準(zhǔn)分子激光設(shè)備或具有大約308nm 波長(zhǎng)的XeF準(zhǔn)分子激光設(shè)備。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，前面提到的準(zhǔn)分子激光設(shè)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(xué)鍵的大部分鍵能在大約leV至大約 10eV的范圍內(nèi)。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(huì)吸收光子，并受激至較高的能級(jí)。如果光子能高于鍵能，則吸收了光子能的 原子會(huì)破壞鍵合原子的化學(xué)鍵。因激光照射引起的破裂鍵的分?jǐn)?shù)取決于光子吸 收橫截面、局部光子強(qiáng)度和流量。包含光子能量選擇在內(nèi)的激光照射參數(shù)可以 根據(jù)一個(gè)實(shí)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(yù)定深度。激光穿透的深度在包括圖la-lc在內(nèi)的附圖中以尺寸D表示。根據(jù)各個(gè)實(shí) 施例，需要將激光光子吸收進(jìn)積層以便將選定部分12削弱至深度D。根據(jù)一較 佳實(shí)施例，深度D可大約為5-15微米。
接下去參見圖2，對(duì)所選部分12的激光照射導(dǎo)致在積層10上產(chǎn)生預(yù)定的 激光削弱部分24。如圖2所示，根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，對(duì)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(xué)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(xué)反應(yīng)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(shí)施例包括去除激光削弱部分24以形成多個(gè)凹槽 26，這些凹槽展示出與所要提供的經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的預(yù)定圖案相對(duì)應(yīng)的內(nèi) 嵌圖案。根據(jù)一個(gè)實(shí)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(duì)激光鉆鑿?fù)烽_孔進(jìn)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(jìn)行蝕刻。這種表面去垢溶液的一個(gè)例子包括高錳酸鹽試劑?？?br> 以對(duì)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(xué)鍵被削弱了。
接著參見圖4，所示實(shí)施例包括用導(dǎo)電材料27填充凹槽26以形成經(jīng)布圖 處理的導(dǎo)電層28。根據(jù)一個(gè)實(shí)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?cè)跓o電鍍銅籽晶層的頂上進(jìn)行 鍍覆。此后，可使用諸如CMP等機(jī)械拋光法將銅限制在凹槽區(qū)域。對(duì)凹槽予以 金屬化的其它方法也屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識(shí)。圖4所示實(shí)施例中，經(jīng)布圖 處理的導(dǎo)電層27包括導(dǎo)電金屬化層(以橫截面示出)。
盡管圖4所示實(shí)施例的經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層僅示出如之前所定義的導(dǎo)電 金屬層，然而實(shí)施例不局限于此，其范圍包括如上所述包含多個(gè)導(dǎo)電通路的經(jīng) 布圖處理的導(dǎo)電層。通路根據(jù)場(chǎng)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(gè)大于與導(dǎo)電金屬化布圖層相 關(guān)聯(lián)的深度的深度。
較佳地，各個(gè)實(shí)施例提供一種提供諸如導(dǎo)電金屬化層或?qū)щ娡穼拥冉?jīng)布圖處理的導(dǎo)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(nèi)的平版印刷術(shù)，而是用僅僅要求激光照射和化學(xué)蝕刻的工藝來代替平 板印刷工藝流程。另外，所給出的實(shí)施例較佳地在積層中產(chǎn)生內(nèi)嵌的金屬特征
(metal features)，這允許實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)工藝更細(xì)的線路和空間，例如低 于大約10微米的細(xì)線路和空間特征。另外，各個(gè)實(shí)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(qiáng)度和流量(根據(jù)積層材料要低上大約2 — 10倍)，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)就等同于在給定同樣激光預(yù)算情況下能夠覆蓋大得多的面積。 另外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的對(duì)激光削弱部分進(jìn)行的化學(xué)蝕刻也可較為有利地充當(dāng) 對(duì)積層表面的表面清掃和粗糙化過程，這是現(xiàn)有技術(shù)所需要的工藝。因此，各 個(gè)實(shí)施例相比現(xiàn)有技術(shù)不增加處理步驟，而是減少了處理步驟。另外，各個(gè)實(shí) 施例較為有利地可以用來對(duì)通路以及線路和空間特征進(jìn)行布圖處理，相比現(xiàn)有 技術(shù)的激光通路和平版印刷布圖處理工藝而言，對(duì)位精度得到改善?，F(xiàn)有技術(shù) 積層工藝的一個(gè)問題是激光鉆鑿的通路對(duì)位和平版印刷特征對(duì)位彼此影響，其 中激光對(duì)位是積層對(duì)位的約束因素。這種約束可以通過對(duì)通路和導(dǎo)電布圖兩者 使用統(tǒng)一的布圖處理技術(shù)得到克服。
已通過示例而非限制地對(duì)上文描述的各實(shí)施例進(jìn)行了說明。盡管已對(duì)本發(fā) 明的詳細(xì)實(shí)施例作了如此說明，然而要理解由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明不 受前面說明中所述具體細(xì)節(jié)的限制，由于可不脫離本發(fā)明的精神和范圍地對(duì)其 作出許多改變。
權(quán)利要求
1.一種提供經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的方法，包括提供包含絕緣材料的積層；根據(jù)擬設(shè)置的經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的預(yù)定圖案對(duì)所述積層的選定部分進(jìn)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(xué)鍵的鍵能的激光束根據(jù)所述預(yù)定圖案形成所述積層的預(yù)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(yù)定圖案的凹槽；用導(dǎo)電材料填充所述凹槽，形成所述經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層。
2. 如權(quán)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(quán)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(quán)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(zhǎng) 在大約150nm和大約550nm之間的激光源。
5. 如權(quán)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(zhǎng) 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(shè)備。
6. 如權(quán)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(zhǎng) 分別為約527nm和約351nm的二次和三次諧波Nd: YLF激光設(shè)備。
7. 如權(quán)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(zhǎng)的XeCl準(zhǔn)分子激光設(shè)備或具有約308nm波長(zhǎng)的XeF準(zhǔn)分子激光 設(shè)備。
8. 如權(quán)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(yù)定深度。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層的 深度大約為5-15微米。
10. 如權(quán)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(duì)所述積層進(jìn)行激光照射以對(duì)所述積層的選定部分進(jìn)行激光照射。
11. 如權(quán)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(duì)所述積層進(jìn)行激光照射以對(duì)所述積層的選定部分進(jìn) 行激光照射。
12. 如權(quán)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(duì)所述積層的選定部分進(jìn)行激光照射。
13. 如權(quán)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(quán)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(quán)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(dǎo)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(dǎo)電層；并對(duì)所述電解電鍍形成的導(dǎo)電層進(jìn)行機(jī)械 拋光。
16. 如權(quán)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(bǔ)強(qiáng)聚酰亞胺或雙馬來酰亞胺-三嗪(BT)之一。
17. 如權(quán)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(bǔ) 強(qiáng)環(huán)氧樹脂。
18. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括銅。
19. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層包 括導(dǎo)電金屬化層。
20. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層包 括導(dǎo)電通路層。
全文摘要
一種提供經(jīng)布圖處理的導(dǎo)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(dǎo)電層的預(yù)定圖案對(duì)積層的選定部分進(jìn)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(xué)鍵的鍵能更高的光子能以形成與預(yù)定圖案相對(duì)應(yīng)的積層的預(yù)定激光削弱部分；去除積層的激光削弱部分以形成與預(yù)定圖案對(duì)應(yīng)的凹槽；并用導(dǎo)電材料填充這些凹槽以形成經(jīng)布圖處理的導(dǎo)電層。
文檔編號(hào)H01L21/027GK101689482SQ200880022309
公開日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月29日
發(fā)明者李永剛 申請(qǐng)人:英特爾公司