基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法及芯片技术

本发明专利技术提供了一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法及芯片，包括如下步骤：步骤1：在埋置好芯片的硅片上制备介质层；步骤2：制备金属布线层图形；步骤3：在基片上制备图形衬底；步骤4：制备金属种子层并制备开窗层保护膜；步骤5：利用电镀工艺形成桥线；步骤6：去除保护膜及衬底。本发明专利技术解决了传统互连方式在高频下损耗较大的问题，解决了高温烘烤导致介质层上金属布线翘曲的问题。属布线翘曲的问题。属布线翘曲的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法及芯片


[0001]本专利技术涉及晶圆级异质异构集成封装工艺
，具体地，涉及一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法及芯片。

技术介绍

[0002]苯并环丁烯(Benzycyclotene，BCB)：BCB的介质损耗系数低、相对介电常数小、绝缘性好，同时具备吸湿率低，化学特性稳定，热力与机械稳定等优点，因此被广泛用做三维系统集成的介质层材料。
[0003]多靶磁控溅射镀膜系统：溅射沉积在真空室中进行，其中引入了惰性气体，最常用的是氩离子。两个物品被放置在该腔室中：要电镀的物品，也称为“基板”，以及将要施加的材料，也称为“溅射靶材”。氩离子电离后，氩离子在电场加速下获得动能轰击目标。当靶材原子被推出晶格位置时，变成气相，从靶材逸出，向被镀材料行进，这个过程称为溅射。
[0004]离子束刻蚀是通过暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放由高能电子组成的气体形成等离子体或离子体。当电离气体原子通过电场加速时，它会释放足够的力，并将材料或蚀刻表面与表面驱动力紧密结合。等离子体蚀刻过程实际上是一个反应性等离子体的过程。
[0005]传统的线键互连会对接收到的射频信号造成显著的插入损耗。这种损失是由于键合线的感应特性导致过渡部分阻抗不匹配的结果。因此，长和松散的粘接会导致非常高的插入损失，随着频率的增加，键合线也开始辐射，从而增加了键合线的电感和插入损耗。
[0006]传统的空气桥可以作为一种电气连接方法。但是由于介质层材料的介电常数大，介质损耗角正切较大，导致应用于高频传输时，插入损耗大，效果不佳。因此需要结合性能优异的介质材料，来实现低损耗传输。并且传统的空气桥工艺通常需要大于100度的高温进行烘烤，可能导致介质层上金属布线层翘曲以及对器件性能产生负面影响。
[0007]公开号为CN101355049A的专利文献公开了一种实现芯片空气桥互联的方法,包括如下步骤：提供第一半导体衬底；采用选择性腐蚀工艺去除第一介质材料；提供第二半导体衬底；将起泡离子注入第二半导体衬底中；对第二半导体衬底与第一半导体衬底进行键合；退火；除去介质层背面的残余部分；制作引线孔；制作上层金属连线，该专利文献还提供了一种具有空气桥互联结构的芯片。但是该专利文献仍然存在应用于高频传输时，插入损耗大，效果不佳的缺陷。

技术实现思路

[0008]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法及芯片。
[0009]根据本专利技术提供的一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法，包括如下步骤：
[0010]步骤1：在埋置好芯片的硅片上制备介质层；
[0011]步骤2：制备金属布线层图形；
[0012]步骤3：在基片上制备图形衬底；
[0013]步骤4：制备金属种子层并制备开窗层保护膜；
[0014]步骤5：利用电镀工艺形成桥线；
[0015]步骤6：去除保护膜及衬底。
[0016]优选的，所述步骤3具体包括如下步骤：
[0017]步骤3.1：在金属布线层上旋涂光刻胶；
[0018]步骤3.2：制备牺牲层衬底图案。
[0019]优选的，所述步骤4具体包括如下步骤：
[0020]步骤4.1：溅射金属种子层；
[0021]步骤4.2：在金属种子层上旋涂光刻胶；
[0022]步骤4.3：制备桥线开窗图案。
[0023]优选的，所述步骤6具体包括如下步骤：
[0024]步骤6.1：去除开窗光刻胶；
[0025]步骤6.2：刻蚀去除种子层；
[0026]步骤6.3：去除牺牲层光刻胶。
[0027]优选的，所述步骤1中，所述介质层的材料为BCB。
[0028]优选的，所述步骤3.2中，通过覆盖光刻胶为掩膜，所述掩膜用于保护片上的金属布线层；
[0029]烘烤光刻胶的温度为90度。
[0030]优选的，所述步骤4.1中，通过多靶磁控溅射的方式制备种子层；
[0031]溅射材料为铬和铜，沉积厚度分别为15nm和150nm。
[0032]优选的，所述步骤3.1中与所述步骤4.2中采用的光刻胶为同种光刻胶。
[0033]优选的，所述步骤5中，电镀金属为铜，厚度为4微米；
[0034]所述步骤6.2中，通过等离子束刻蚀的方式，去除金属种子层。
[0035]本专利技术还提供一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的芯片，通过上述的基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法制备得到。
[0036]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0037]1、本专利技术在BCB封装上完成桥线互连，实现异质异构三维集成；
[0038]2、本专利技术解决了传统的键合线互连在高频损耗较大的问题，提供了一个高效的互连方式；
[0039]3、本专利技术在制备桥线时，使用同一种光刻胶完成上下两层的光刻工艺，使工艺更加通用化，并降低成本；
[0040]4、本专利技术解决了传统的桥线工艺高温烘烤导致BCB上方金属层翘曲以及器件性能产生负面影响的问题，本方法通过低温烘烤，实现了桥线工艺与BCB工艺的兼容性；
[0041]5、本专利技术的方法提供了形状自由度，通过光刻工艺，可以精确地控制桥线的形状，以实现较低的反射和插入损耗；
[0042]6、本专利技术采用硅基MEMS工艺实现芯片及不同结构的异质异构互连，实现三维异质异构高密度集成；
[0043]7、本专利技术使用BCB作为重布线的介质，利用其低介电常数和较低的介质损耗，可大
幅减小插入损耗，在BCB介质上利用桥线的高自由度，实现了异质异构的互连；
[0044]8、本专利技术所有结构均采用标准的硅基MEMS工艺制作，解决了传统互连方式在高频下损耗较大的问题，解决了高温烘烤导致介质层上金属布线翘曲的问题；本专利技术极大地提高了晶圆级异质集成封装的性能，简化了互连工艺；
[0045]9、本专利技术的方法不仅可以实现传统空气桥的电气连接，还可以实现在高频下低损耗传输，以及作为一种在芯片上的互连及扇出的方法。
附图说明
[0046]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0047]图1为本专利技术的基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法的步骤流程图；
[0048]图2为采用本专利技术的方法的制备的互连桥线的芯片的结构图；
[0049]图3为基于BCB封装工艺上的低温互连桥线的基本结构；
[0050]图4为采用本专利技术方法的主要工艺流程图。
[0051]图中示出：
[0052]硅片101
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一光刻胶106
[0053]芯片102
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二种子层107
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在埋置好芯片的硅片上制备介质层；步骤2：制备金属布线层图形；步骤3：在基片上制备图形衬底；步骤4：制备金属种子层并制备开窗层保护膜；步骤5：利用电镀工艺形成桥线；步骤6：去除保护膜及衬底。2.根据权利要求1所述的基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括如下步骤：步骤3.1：在金属布线层上旋涂光刻胶；步骤3.2：制备牺牲层衬底图案。3.根据权利要求2所述的基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法，其特征在于，所述步骤4具体包括如下步骤：步骤4.1：溅射金属种子层；步骤4.2：在金属种子层上旋涂光刻胶；步骤4.3：制备桥线开窗图案。4.根据权利要求3所述的基于BCB封装工艺低温互连桥线的方法，其特征在于，所述步骤6具体包括如下步骤：步骤6.1：去除开窗光刻胶；步骤6.2：刻蚀去除种子层；步骤6.3：去除牺牲层光刻胶。5.根据权利要求1所述的基于BCB封装工艺低温互连...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊哲，周亮，张成瑞，毛军发，
申请(专利权)人：上海交大平湖智能光电研究院，
类型：发明
国别省市：