一种元阶键合多层重布线方法与流程

本发明涉及半导体封装，特别涉及一种元阶键合多层重布线方法。

背景技术：

1、随着高密度先进封装技术持续迭代，嵌入式芯片键合封装方案逐步成为提升芯片集成密度的主流方向，重布线层承担芯片焊盘向外扇出互连的核心作用，布线成型质量直接影响封装器件的导电性能与长期使用可靠性。常规重布线加工工艺仅适配无立体台阶的平整基板，当基板设置用于容纳芯片的凹凸立体结构后，高低落差形成的坡面会直接干扰薄膜沉积、金属电镀、表面抛光等多道工序，电镀阶段坡面转折位置易出现电流集中，造成金属层厚薄差异过大，整体统一抛光作业会对转折处金属产生过度研磨，引发线路缺损、断路等不良问题。现有加工流程缺少分层分区的针对性加工逻辑，去除制程临时辅助材料时难以区分不同材质的刻蚀速率，极易损伤先期成型的金属线路，难以完成多层重布线堆叠加工，整体制程良率偏低，无法适配新型嵌入式键合封装的高密度布线生产需求。

技术实现思路

1、本发明的主要目的为提供一种元阶键合多层重布线方法，通过临时填充整平构建统一加工基准、分段制备内外布线并搭配选择性刻蚀与定域抛光，以实现立体基板结构下多层重布线稳定制备、降低线路缺陷、提升封装互连可靠性的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种元阶键合多层重布线方法，包括以下步骤：

3、向腔壁为双阶变坡度斜面且腔底承载有芯片的封装基板的浅腔内填充临时填充材料，并对所述临时填充材料进行表面整平处理，直至所述临时填充材料的上表面与所述封装基板的顶面齐平，形成临时连续平面；

4、在所述临时连续平面上制备重布线层的腔外区段，对所述重布线层的腔外区段执行整面抛光处理；

5、根据所述临时填充材料的材料属性匹配对应的刻蚀参数，对所述浅腔内的临时填充材料进行完全去除，所述刻蚀参数设置为对临时填充材料的刻蚀速率高于对封装基板基体材料及重布线层金属材料的刻蚀速率；

6、在所述双阶变坡度斜面及所述芯片的表面制备重布线层的腔内区段，所述腔内区段的顶端在所述浅腔的开口边缘处与所述腔外区段物理连接并电气互连；

7、对所述重布线层腔内区段中位于芯片表面上方的区域执行定域抛光处理，去除所述区域内超出目标厚度的金属沉积层，完成单层重布线结构的制备。

8、进一步地，向腔壁为双阶变坡度斜面且腔底承载有芯片的封装基板的浅腔内填充临时填充材料，并对所述临时填充材料进行表面整平处理的步骤，包括：

9、向浅腔内注入液态临时填充材料；

10、维持工艺环境的真空负压状态，至临时填充材料完全浸润双阶变坡度斜面并填满浅腔内部；

11、对填充完成的临时填充材料进行阶梯升温预固化处理；

12、对预固化后的临时填充材料进行表面研磨，直至临时填充材料的上表面与封装基板的顶面齐平。

13、进一步地，在所述临时连续平面上制备重布线层的腔外区段的步骤，包括：

14、在临时连续平面表面沉积绝缘介质层并进行固化处理；

15、溅射沉积金属种子层，涂覆光刻胶并图形化，定义出腔外布线图形；

16、采用电镀工艺在布线图形区域沉积金属层；

17、去除光刻胶，刻蚀去除未被金属层覆盖区域的种子层，形成重布线层的腔外区段。

18、进一步地，对所述重布线层的腔外区段执行整面抛光处理的步骤，包括：

19、采用粗抛抛光垫对腔外区段及临时填充材料表面进行同步研磨；

20、粗抛至腔外区段金属层剩余厚度达到预设阈值时，切换为精抛抛光垫对研磨后的表面进行精密平坦化研磨处理；

21、实时检测腔外区段的金属层厚度，金属层厚度达到预设值时终止抛光。

22、进一步地，对所述浅腔内的临时填充材料进行完全去除的步骤，包括：

23、对封装基板进行表面清洁预处理，去除腔外区段表面的抛光残留物；

24、根据临时填充材料的材料属性匹配刻蚀参数，执行主刻蚀处理；

25、刻蚀过程中持续通入钝化气体，在重布线层金属与基板基体表面形成钝化保护膜；

26、执行过刻蚀处理，去除主刻蚀后浅腔范围内剩余的临时填充材料。

27、进一步地，去除主刻蚀后浅腔范围内剩余的临时填充材料的步骤，包括：

28、对刻蚀完成的封装基板进行湿法清洗，去除表面附着的刻蚀副产物；

29、对双阶变坡度斜面及芯片表面进行等离子体活化处理；

30、对活化后的表面进行氮气烘干处理，去除表面附着的清洗液。

31、进一步地，在所述双阶变坡度斜面及所述芯片的表面制备重布线层的腔内区段的步骤，包括：

32、在双阶变坡度斜面及芯片表面沉积绝缘介质层并进行固化处理；

33、通过光刻与刻蚀工艺在芯片焊盘对应位置刻蚀绝缘介质层至芯片焊盘表面，形成互连通孔；

34、在绝缘介质层表面及互连通孔内壁溅射沉积金属种子层；

35、涂覆光刻胶并图形化定义出腔内布线图形，采用电镀工艺沉积金属层，形成重布线层的腔内区段。

36、进一步地，采用电镀工艺沉积金属层的步骤，包括：

37、将封装基板置入电镀槽内，在电镀槽内与双阶变坡度斜面的坡面转折位置相对应的工位处布设外置辅助阴极结构；

38、接通电镀电源，通过辅助阴极结构分流坡面转折处的集中电流；

39、调控电镀电流密度与电镀时长，直至坡面不同位置的金属沉积厚度保持一致。

40、进一步地，对所述重布线层腔内区段中位于芯片表面上方的区域执行定域抛光处理的步骤，包括：

41、在双阶变坡度斜面及腔外区段的表面涂覆光刻胶保护层，经光刻显影后仅露出重布线层腔内区段中位于芯片表面上方的区域；

42、基于芯片表面尺寸，确定对应规格的小型抛光头对露出区域进行定点研磨；

43、实时监测金属层厚度，达到目标厚度后停止抛光，去除光刻胶保护层。

44、进一步地，单层重布线结构的多层堆叠制备步骤，包括：

45、在所述单层重布线结构上沉积层间介质层，并对所述层间介质层进行整面抛光处理；

46、通过光刻与刻蚀工艺在层间介质层内制作导电通孔；

47、重复前述单层重布线结构的全部制备工序，在所述层间介质层上制备得到上一层单层重布线结构。

48、本发明提供的元阶键合多层重布线方法，具有以下有益效果：

49、本发明通过临时填充材料将基板立体形貌转化为平整加工平面，优先完成外侧布线成型与整面抛光处理，根据匹配填充材料物性的选择刻蚀方式，基于不同材料间刻蚀速率差值形成防护效果，在清除临时填充材料的同时，避免基板基体与已成型金属线路遭受腐蚀损伤。通过内外两段布线分开成型适配基板立体坡面形态，配合电镀辅助阴极改善坡面电流聚集带来的金属厚度不均问题，定域抛光仅针对芯片上方布线完成厚度修整，全程规避抛光工序对坡面金属线路的破坏。整套工序可直接适配现有半导体封装产线常规设备，通过分层分区的加工逻辑从源头减少立体结构布线过程中产生的各类成型缺陷，线路厚度均匀性、介质界面结合强度均可得到有效提升，工序之间相互干扰的问题得到充分缓解，能够循环稳定完成多层重布线堆叠加工，提升嵌入式键合封装产品的布线良率与器件长期工作稳定性。