专利名称：电镀方法
技术领域：
本发明涉及通过在半导体片上进行电镀而形成重新布线图案的方法。
背景技术：
在半导体产品中，例如，超级芯片-大小封装(Super CSP)产品中，通过在从半导体片中切下的半导体芯片的表面上进行电镀来形成导电柱(例如，铜柱)或重新布线图案。此外，在形成具有凸起的半导体产品的过程中，形成导电柱或重新布线图案。在进行电镀处理之前，在半导体片上形成电镀电极(电源馈送层)。
例如，日本公开专利申请No.2003-031768(第5页，图1)说明了此技术的背景技术。
图1到图6显示了相关技术中的形成重新布线图案的过程。
图1是半导体衬底的顶视图。
图2是图1中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图。
在步骤1中，形成导电层。具体来说，如图1和图2所示，通过喷射在半导体片600上形成导电层610。或者，在半导体片600上可以提供由聚酰亚胺或环氧树脂形成的绝缘层，在绝缘层上可以沉积导电层610。
图3是用于说明形成从图1继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的顶视图。
图4是图3中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图。
在步骤2中，形成抗蚀层。具体来说，如图3和图4所示，在导电层610上形成负抗蚀层620。然后，在步骤2之后并在随后的步骤3(如下所述)之前，在抗蚀层620上提供保护膜(未显示)，以保护抗蚀层620。这里，抗蚀层620可以是负的，也可以是正的。下面，假设抗蚀层620是负抗蚀层。
图5是用于说明形成从图3继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的顶视图。
在步骤3中，进行曝光。具体来说，如图5所示，在负抗蚀层620的上方的指定位置形成十字线图(未显示)，投射光刻分档器(未显示)通过十字线图向负抗蚀层620发出紫外线，以使负抗蚀层620曝光。然后，除去负抗蚀层620上的保护膜。
在图5所示的网格区，每一个单元700都表示由投射光刻分档器一次曝光的区域(下面简称为“单位曝光区域”)。投射光刻分档器通过使用具有对应于要形成的电镀电极的形状的十字线图(电镀图)的十字线，一个接一个地使单元700曝光。
图6是用于说明形成从图5继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的放大透视图。在图6中，在如图5所示的曝光步骤之后，在半导体衬底上进行显影。
如图6所示，在半导体片600上形成导电层610，并在导电层610上形成抗蚀层620(虚线部分)。
由于曝光步骤和显影步骤，在抗蚀层620中形成电镀图案(重新布线图案)。在此示例中，因为抗蚀层620是负抗蚀层，因此，抗蚀层620的曝光部分变得在显影液中不可溶或几乎不可溶，通过显影除去未曝光的部分，从而产生电镀图案650。在形成电镀图案650的位置，导电层610被曝光。
在具有电镀图案650的半导体片600安装在电镀夹具上之后，如日本公开专利申请No.8-170198(图1和图2)和日本公开专利申请No.11-204459(图1)所说明的，将半导体片600浸入装满电镀液的电镀槽中，并进行电镀(例如，镀铜)。在此过程中，在电镀夹具中提供了密封橡胶，密封橡胶位于半导体片600的周边，以便防止液体渗透。如此，电镀液只接触半导体片600的电镀位置，不会渗漏到半导体片600的背面。
在上述电镀过程中，在电镀图案650中镀上了指定的导电金属材料(例如，铜)；因此，在电镀图案650中形成重新布线图案。接下来，除去负抗蚀层620，在半导体片600上形成对应于电镀图案650的重新布线图案。
近来，为了改善重新布线图案的电特性，有人建议增大在半导体片600上形成的重新布线图案的厚度。在相关技术中，通过向正性液体抗蚀层中喷涂负性液体抗蚀层来形成抗蚀层。然而，利用此方法，只能形成小于10μm的薄的抗蚀层，难以增大重新布线图案的厚度。因此，近来，有人建议使用干膜抗蚀剂(DFR)来增大重新布线图案的厚度。
然而，当在上述电镀过程中使用厚度超过10μm的干膜抗蚀层时，即使使用了密封橡胶，也难以防止电镀液的渗漏，电镀液会渗漏到半导体片600和周边和背面。
图7是在电镀夹具上安装的半导体衬底的放大透视图。为了说明方便，在图7中只显示了电镀夹具的密封橡胶635。在图7中，电镀液与密封橡胶635的内侧接触，密封橡胶635的位置是这样的，以便电镀液不会渗漏到密封橡胶635的外面。
尽管如此，如参考图5所描述的，在曝光步骤中，半导体片600的单元700也是使用十字线一个接一个地进行曝光。在该过程中，在半导体片600的边缘，单元700延伸到半导体片600外面；结果，十字线的这些图案不能被曝光。
请看图7中的半导体片600的边缘，半导体片600的边缘处的类似于凹槽的电镀图案650通过连通部分651与外面进行连通，换句话说，在负性或正性抗蚀层620的侧表面存在一个孔。因此，在电镀步骤中，电镀液从电镀图案650的内侧652流入连通部分651，因此，尽管提供了密封橡胶635，电镀液也会渗漏到密封橡胶635的外面。
同时，对于薄的负或正抗蚀层620(例如，小于2.0μm)，当在抗蚀层620上按下密封橡胶635时，抗蚀层620弯曲，因为抗蚀层620由软树脂制成。此外，当密封橡胶635对抗蚀层620进行密封时，会发生毛细现象，当进入电镀图案650时，密封橡胶635会发生弹性变形。由于这些事实，当抗蚀层620比较薄时，不会发生电镀液渗漏现象。
发明内容
相应地，本发明的一般目的是解决相关技术的一个或多个问题。
本发明的比较具体的目的是提供能够可靠地防止电镀液渗漏的电镀方法。
本发明提供了包括下列步骤的电镀方法在半导体片上形成导电层；在导电层上形成负抗蚀层；将负抗蚀层的中心部分曝光；在将负抗蚀层的中心部分曝光的步骤之后将负抗蚀层的周围区域曝光；将曝光的负抗蚀层显影以形成预先确定的电镀图案；以及在电镀图案上进行电镀。
根据本发明，在负抗蚀层的中心部分被曝光之后，将负抗蚀层的周围区域曝光。因此，在显影步骤之后，负抗蚀层仍处于周围区域中。结果，在负抗蚀层上形成的电镀图案不在周围区域中，负抗蚀层仍处于周围区域中，作为一个挡板，以防止电镀液在电镀步骤中渗漏。
在实施例中，负抗蚀层的厚度大于10μm。
根据本发明，即使负抗蚀层的厚度大于10μm，并且所获得的电镀图案比较厚，也可以防止电镀液在电镀步骤中渗漏。
在实施例中，负抗蚀层由干膜抗蚀剂形成。
根据本发明，当负抗蚀层由干膜抗蚀剂形成时，可以轻松地在半导体片上沉积厚度大于10μm的负抗蚀层。
在实施例中，在进行电镀的步骤中，使用了密封电镀夹具。
根据本发明，由于在进行电镀的步骤中使用了密封电镀夹具，因此，可以在电镀步骤中更加有效地防止电镀液渗漏。
在实施例中，在将负抗蚀层的中心部分曝光的步骤中，使用了投射光刻分档器，以一次一个单位区域地将负抗蚀层曝光。
通过下面的参考附图对优选实施例进行的详细描述，本发明的这些目标及其他目标、特点、方面和优点将变得显而易见。
图1是显示相关技术中的形成重新布线图案的过程的半导体衬底的顶视图；图2是图1中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图；图3是用于说明形成从图1继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的顶视图；图4是图3中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图；图5是用于说明形成从图3继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的顶视图；图6是用于说明形成从图5继续的重新布线图案的过程的半导体衬底的放大透视图；图7是在电镀夹具上安装的半导体衬底的放大透视图；图8是用于说明根据本发明的实施例的电镀方法的半导体衬底的顶视图；图9是图8中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图；图10是用于说明根据本发明的实施例的形成从图1继续的重新布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图；图11是图3中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图；图12是用于说明根据本发明的实施例的形成从图11继续的重新布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图；图13是用于说明根据本发明的实施例的形成从图12继续的布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图；图14是图13中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图；图15是根据本发明的实施例的在步骤5完成之后半导体衬底的外围部分的放大透视图；图16A和图16B分别是在根据本发明的实施例的电镀方法中使用的电镀夹具160中的屏蔽夹具161的平面图和截面侧视图；图17A和图17B分别是在根据本发明的实施例的电镀方法中使用的电镀夹具160中的后盖夹具162的平面图和截面侧视图；图18是显示根据本发明的实施例的电镀方法中使用的组装电镀夹具160的方法的截面侧视图；图19是显示其中安装了半导体片100的电镀夹具160的截面侧视图；图20是显示根据本发明的实施例的电镀设备和电镀方法的简要视图；以及图21是在电镀夹具160上安装的半导体片100的放大透视图。
具体实施例方式
下面将参考
本发明的优选实施例。
具体来说，将就在超级芯片大小封装(超级CSP)半导体产品中的半导体片上形成重新布线图案的电镀方法进行描述。
图8是用于说明根据本发明的实施例的电镀方法的半导体衬底的顶视图。
图9是图8中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图。
在步骤1中，如图8和图9所示，形成导电层。具体来说，在半导体片100上，例如，直径为8英寸(20.32cm)的硅片上，沉积用于形成重新布线图案的导电层110(例如，铜)。
可以通过喷射形成导电层110，在喷射过程中，在氩气或其他排气的环境中，通过使用辉光放电，将离子喷射到充当目标的半导体片100的表面上。
或者，在半导体片100上可以提供由聚酰亚胺或环氧树脂形成的绝缘层，在绝缘层上可以沉积导电层110。
图10是用于说明根据本发明的实施例的形成从图8继续的重新布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图。
图11是图10中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图。
在步骤2中，形成抗蚀层。具体来说，如图10和图11所示，在导电层110上形成负抗蚀层120。
这里，抗蚀层120可以是负的，也可以是正的。在本实施例中，假设抗蚀层120是负抗蚀层。
负抗蚀层120具有这样的特征负抗蚀层120的被紫外线照射的部分变得在显影液中不可溶或几乎不可溶，在显影之后仍会停留在导电层110的表面上。
通过在导电层110上粘贴干膜抗蚀剂(DFR)形成负抗蚀层120。在此情况下，很容易形成厚度大于10μm的负抗蚀层120。此外，在进行电镀处理之后还容易除去负抗蚀层120。
在本实施例中，使用厚度为30μm的干膜抗蚀剂(DFR)作为负抗蚀层120。利用这样的厚的负抗蚀层120，可以形成具有低电阻和良好的电特性的重新布线图案。
图12是用于说明根据本发明的实施例的形成从图11继续的重新布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图。
在步骤3中，如图12所示，进行第一次曝光。具体来说，在负抗蚀层120喷涂保护膜130，以保护负抗蚀层120，该保护膜允许光透射，以便进行曝光。例如，用PET(多对苯二甲酸乙二酯)来形成保护膜130。
接下来，在保护膜130上打印墨水，该保护膜130高于导电层110上的电源馈送电极，以形成光屏蔽层145。
然后，在负抗蚀层120的上方指定位置形成十字线图(未显示)，投射光刻分档器(未显示)向负抗蚀层120发出紫外线，以使负抗蚀层120曝光。
在图12所示的网格区，每一个单元200都表示由投射光刻分档器一次曝光的区域(下面简称为“单位曝光区域”)。投射光刻分档器一个接一个地对单元200进行曝光。如参考图5所描述的，在半导体片100的边缘，单元200延伸到半导体片100的外面，如此，十字线的这些图案不会被曝光。
通过用投射光刻分档器将光照射到负抗蚀层120上，负抗蚀层120通过十字线被曝光，负抗蚀层120的通过十字线被紫外线照射的部分变得在显影液中不可溶或几乎不可溶。但是，负抗蚀层120的被十字线屏蔽的部分不会曝光，并仍可溶于显影液，即，负抗蚀层120的对应于将要形成电镀图案150的位置的那些部分，以及负抗蚀层120的对应于在进行电镀期间用于提供电源的电源馈送电极115的位置和目前形成了光屏蔽层145的位置的那些部分仍可溶于显影液。
图13是用于说明根据本发明的实施例的形成从图12继续的布线图案的电镀方法的半导体衬底的顶视图。
图14是图13中的半导体衬底沿着线AA′的剖面图。
在步骤4中，如图13和图14所示，进行第二次曝光。具体来说，在第二次曝光中，将诸如紫外线之类的用于曝光的光照射到负抗蚀层120的外围部分。在此过程中，进行第二次曝光时，要有光屏蔽层145存在。
此外，利用激光二极管发出的聚焦光进行第二次曝光。
在步骤4中，被曝光的区域通过图13中的网格来表示，此区域被称为“外围曝光区域140”。外围曝光区域140对应于半导体片100上的负抗蚀层120边缘处的环状部分。
如上所述，负抗蚀层120的被紫外线照射的部分变得在显影液中不可溶或几乎不可溶。即，通过步骤4，负抗蚀层120的外围部分(外围曝光区域140)变得在显影液中不可溶或几乎不可溶，形成了环状部分。但是，负抗蚀层120的对应于光屏蔽层145的部分仍可溶于显影液。
例如，外围曝光区域140的沿着半导体片100的径向的宽度可以设置为3mm到4mm。
在步骤4完成之后，执行根据本实施例的电镀方法的步骤5，以进行显影。
在步骤5中，除去粘贴在负抗蚀层120上的保护膜130。然后，将半导体片100浸入到显影液中进行显影。
如上所述，步骤3(第一次曝光)和步骤4(第二次曝光)中的负抗蚀层120的曝光部分在显影液中不可溶或几乎不可溶，甚至在显影之后仍保留在导电层110上。同时，步骤3和步骤4中的负抗蚀层120的未曝光部分可溶于显影液，并在显影步骤中除去。
这些未曝光的部分包括负抗蚀120的对应于将要形成电镀图案150的位置的那些部分，以及负抗蚀层120的对应于电源馈送电极115的位置的那些部分。
图15是根据本发明的实施例的在步骤5完成之后半导体衬底的外围部分的放大透视图。
如图15所示，通过显影处理，在负抗蚀层120中形成了多个电镀图案150。此外，形成外围曝光区域140，以在负抗蚀层120的边缘具有环的形状。此外，还在指定位置形成电源馈送电极115。在外围曝光区域140的外边缘形成电源馈送电极115，其宽度小于外围曝光区域140的宽度。
由于外围曝光区域140的存在，甚至位于半导体片100边缘的类似于凹槽电镀图案150A也不会与外部进行连通。即，否则在相关技术中形成连通部分651的部分，包括本实施例中的外围曝光区域140中，此部分不会被显影，不会并除去。即，外围曝光区域140作为一个挡板，防止电镀图案150A与外部进行连通。
在步骤5完成之后，执行根据本实施例的电镀方法的步骤6，以进行电镀。在步骤6中，首先，将具有电镀图案150的半导体片100安装在电镀夹具160中。电镀夹具160大致包括屏蔽夹具161和后盖夹具162。
图16A和图16B分别是在根据本发明的实施例的电镀方法中使用的电镀夹具160中的屏蔽夹具161的平面图和截面侧视图。
如图16A和图16B所示，屏蔽夹具161具有屏蔽体163，其中，在比中心稍低的位置形成了一个孔164。例如，屏蔽体163由树脂形成。在屏蔽体163的上方提供了外部连接端子165，在孔164的周围提供了密封橡胶167和电源馈送端子166，密封橡胶167和电源馈送端子166形成环形。
外部连接端子165和电源馈送端子166之间能够通电。此外，电源馈送端子166位于密封橡胶167的外侧。
此外，在孔164的外侧的位置形成了多个螺丝孔168。在固定后盖夹具162之后，将螺栓(未显示)拧进这些螺丝孔168中。
图17A和图17B分别是在根据本发明的实施例的电镀方法中使用的电镀夹具160中的后盖夹具162的平面图和截面侧视图。
如图17A和图17B所示，后盖夹具162包括盖子体170和固定框架171。盖子体170是圆盘形的，其大小被设置为大于半导体片100的直径。此外，在盖子体170的背面提供了后密封橡胶172。
后密封橡胶172具有足够大的面积，以便在以如下所述的方式安装半导体片100时它能够接触到半导体片100的整个背面。此外，在多个固定框架171的末端形成了穿透孔173(在本实施例中，有两个固定框架171)。
接下来，参考图18和图19就在电镀夹具160上安装半导体片100的过程进行描述。
图18是显示根据本发明的实施例的电镀方法中使用的组装电镀夹具160的方法的截面侧视图。
图19是显示其中安装了半导体片100的电镀夹具160的截面侧视图。
为了在电镀夹具160上安装半导体片100，首先，应该将半导体片100安装在屏蔽夹具161上。
当在屏蔽夹具161上安装半导体片100时，具有负抗蚀层120的半导体片100的表面面向密封橡胶167。此外，在此过程中，密封橡胶167的位置是这样的，以便整个密封橡胶167可以接触到半导体片100，在半导体片100上形成的电源馈送电极115的位置是这样的，以便与电源馈送端子166连接。
接下来，使用未显示的螺栓来将后盖夹具162固定，以便面向在其上面安装了半导体片100的屏蔽夹具161。在此步骤中，盖子体170的背面的后密封橡胶172与半导体片100的整个背面接触。
如此，如图19所示，在电镀夹具160上安装半导体片100。
当在如上所示的电镀夹具160上安装半导体片100时，在半导体片100上执行电镀处理。
图20是显示根据本发明的实施例的电镀设备和电镀方法的简要视图。
在图20中，用于对半导体片100进行电镀的电镀设备180包括电镀槽181、电源、阴极184和阳极185。这里，作为示例，描述了镀铜的过程。因此，电镀液182包括铜离子，阳极185由铜形成。
阴极184连接到电镀夹具160的外部连接端子165。因此，阴极184通过外部连接端子165、电源馈送端子166，以及电源馈送电极115(作为导电层110的一部分)与导电层110进行通电。此外，导电层110在形成了负抗蚀层120的电镀图案150的位置曝光。因此，在具有负极性的导电层110上沉积铜离子，在电镀图案150中形成重新布线图案。
图21是在电镀夹具160上安装的半导体片100的放大透视图。
图21显示在电镀夹具160上安装的半导体片100的放大外围部分。为了说明方便，在图21中只显示了电镀夹具的密封橡胶167。
在本实施例中，如上所述，在步骤4中(第二次曝光步骤)，将负抗蚀层120的外围部分曝光，因此，在半导体片100上的负抗蚀层120的边缘形成环形的外围曝光区域140。外围曝光区域140作为一个挡板，半导体片100边缘处的电镀图案150A的外侧被外围曝光区域140阻断，半导体片100边缘处的电镀图案150A的内侧152被外围曝光区域140阻断。
此外，半导体片上的密封橡胶167的接触位置在外围曝光区域140的内侧不是固定的。具体来说，密封橡胶167位于外围曝光区域140上，位于电源馈送电极115的内侧。
由于这样的配置，如图21所示，即使将安装了半导体片100的电镀夹具160浸入到电镀液182中，电镀液182也不会通过电镀图案150A渗漏到密封橡胶167的外面。
因此，可以防止电镀液182腐蚀构成了电镀夹具160的电源馈送端子166，此外，还可以防止电镀液182附着到半导体片100的背面。此外，即使负抗蚀层120是厚度大于10μm的DFR，由于存在外围曝光区域140，也可以可靠地防止电镀液182在电镀步骤中渗漏。
例如，在本实施例中，负抗蚀层120的厚度被设置为30μm。可以发现，即使负抗蚀层120的厚度从35μm到40μm，也可以可靠地防止电镀液182在电镀步骤中渗漏。
在完成步骤6(电镀)之后，除去负抗蚀层120和外围曝光区域140。如此，半导体片100包括具有对应于电镀图案150的形状的布线图案。
尽管是参考为插图的目的选择的特定实施例对本发明进行描述的，显然，本发明不仅限于这些实施例，在不偏离本发明的基本概念和范围的情况下，那些精通本技术的人可以进行许多修改。
例如，在上文中，是采用重新布线图案的形成作为示例来对本发明进行描述的。
然而，本发明不仅限于重新布线图案；它还适用于通过电解电镀形成导电柱、凸起等等的情况。
根据本发明，可以通过电镀步骤中的电镀图案可靠地防止电镀液的渗漏。
本专利申请基于2004年3月11日提出的日本优先权专利申请No.2004-069421，在此引用了该申请的全部内容作为参考。
权利要求
1.一种电镀方法，包括下列步骤在半导体片上形成导电层；在导电层上形成负抗蚀层；将负抗蚀层的中心部分曝光；在将负抗蚀层的中心部分曝光的步骤之后将负抗蚀层的周围区域曝光；将曝光的负抗蚀层显影以形成预先确定的电镀图案；以及在电镀图案上进行电镀。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，负抗蚀层的厚度大于10μm。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，负抗蚀层由干膜抗蚀剂形成。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在进行电镀的步骤中，使用了密封电镀夹具。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，在将负抗蚀层的中心部分曝光的步骤中，使用了投射光刻分档器，以一次一个单位区域地将负抗蚀层曝光。
全文摘要
说明了通过电镀在半导体片上形成电极的方法，该方法能够在电镀过程中可靠地防止电镀液渗漏。电镀方法包括下列步骤在半导体片上形成导电层；在导电层上形成负抗蚀层；将负抗蚀层的中心部分曝光；在将负抗蚀层的中心部分曝光的步骤之后将负抗蚀层的周围区域曝光；将曝光的负抗蚀层显影以形成预先确定的电镀图案；以及在电镀图案上进行电镀。
文档编号C25D7/12GK1667802SQ20051005456
公开日2005年9月14日 申请日期2005年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者山野孝治 申请人:新光电气工业株式会社