CN102254857A - 半导体工艺及结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体工艺及结构，该工艺是先提供导电基底，接着在导电基底上形成至少一个绝缘图案。然后，在绝缘图案上形成金属图案。再来，进行第一电镀工艺，以于导电基底上形成保护层覆盖金属图案。与已知以光刻蚀刻工艺形成保护层的方法相比，本发明可大幅降低半导体工艺的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体工艺及结构，且特别是涉及一种可降低工艺成本的半导体工艺及结构。
背景技术
随着科技的发展，半导体结构的应用日益广泛，大量地应用于各种集成电路以及各种电子产品中。其中保护层(Passivation Layer)作为半导体结构中的绝缘物质，用于电绝缘以及保护半导体结构中的金属导线，是半导体结构中不可或缺的膜层之一。
在已知的半导体工艺中，常见的保护层材料为光致抗蚀剂材料或者环氧树脂，且其形成方法通常包括沉积及光刻蚀刻工艺，但由于光刻蚀刻工艺的成本高，因而难以将半导体工艺的成本降至理想的范围内。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种低成本的半导体工艺。
本发明的再一目的是提供一种低成本的半导体结构。
本发明提出一种半导体工艺，其是先提供导电基底，接着在导电基底上形成至少一个绝缘图案。然后，在绝缘图案上形成金属图案。再来，进行第一电镀工艺，以于导电基底上形成保护层覆盖金属图案。
在本发明的优选实施例中，上述半导体工艺在形成保护层之前，还包括在部分的金属图案上形成牺牲层，并且在形成保护层之后，移除牺牲层以形成开口而暴露出部分的金属图案。其中移除牺牲层的方法包括等离子体蚀刻或湿式蚀刻。
在本发明的优选实施例中，在绝缘图案上形成金属图案的方法例如是先在导电基底上形成电镀种子层覆盖绝缘图案，接着在电镀种子层上形成图案化光致抗蚀剂层，以暴露出位于绝缘图案上的部分电镀种子层。然后，对暴露出的部分电镀种子层进行第二电镀工艺，以形成金属图案。此外，在形成金属图案之后及形成保护层之前，还包括移除图案化光致抗蚀剂层及残留在导电基底上的电镀种子层。举例来说，移除残留在导电基底上的电镀种子层的方法包括湿式蚀刻。
在本发明的优选实施例中，导电基底为硅基底。
本发明还提出一种半导体工艺，包括提供导电基底；以及以导电基底为电极进行电镀工艺，以于导电基底上形成保护层。其中导电基底为硅基底。
本发明另提出一种半导体结构，包括导电基底、至少一个绝缘图案、至少一个金属图案以及保护层。绝缘图案配置于导电基底上，金属图案配置于绝缘图案上，而保护层以电镀方式形成于导电基底上并覆盖金属图案。
在本发明的优选实施例中，保护层包括开口，其暴露出部分的金属图案。
在本发明的优选实施例中，导电基底为硅基底。
在本发明的优选实施例中，金属图案为金属复合层，如铜/镍/金或者铝/镍/金。
在本发明的优选实施例中，保护层的材料包括电泳涂料。
由于本发明的半导体工艺是利用电镀工艺形成保护层，并通过先在金属图案上形成牺牲层，再于形成保护层后移除牺牲层的方法而于保护层中形成开口，因此与已知以光刻蚀刻工艺形成保护层的方法相较之下，本发明可大幅降低半导体工艺的成本。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1C绘示为本发明的实施例中半导体工艺的流程示意图。
图2A至图2C绘示为本发明的实施例中利用电镀工艺形成金属图案的流程示意图。
图3A至图3D绘示为本发明的另一实施例中半导体工艺的流程示意图。
附图标记说明
100、300：半导体结构
110、310：导电基底
120：绝缘图案
130：金属图案
131：电镀种子层
132：图案化光致抗蚀剂层
140：牺牲层
141：开口
150：保护层
302：连接垫
312：背面
314：有源表面
316：贯孔
320：绝缘层
330：金属层
具体实施方式
请参阅图1A至图1C，其绘示为本发明的实施例的半导体工艺的示意图。
请参阅图1A，提供导电基底110，例如硅基底。然后，在导电基底110上形成至少一个绝缘图案120。具体来说，本实施例例如是先在导电基底110上全面涂布一层绝缘材料(图未示)，然后再利用光刻蚀刻工艺将此层绝缘材料蚀刻为至少一个绝缘图案120。在本实施例中，其例如是将绝缘材料蚀刻成多个绝缘图案120。
请继续参阅图1B，在绝缘图案120上形成金属图案130。特别的是，金属图案130可利用电镀(electroplating)工艺而形成。具体地，请参阅图2A-2D，其绘示为本实施例的金属图案130在工艺中的剖面示意图。如图2A所示，首先在导电基底110上形成电镀种子层131覆盖绝缘图案120。接着，如图2B所示，在电镀种子层131上形成图案化光致抗蚀剂层132，以暴露出位于绝缘图案120上的部分的电镀种子层131。再来，如图2C所示，利用暴露出的部分电镀种子层131进行电镀工艺。之后，移除图案化光致抗蚀剂层132以及残留在导电基底110上的电镀种子层131，以形成图1B所示的金属图案130。其中，残留在导电基底110上的电镀种子层131可利用蚀刻的方法而移除，例如湿式蚀刻。
此外，本实施例的金属图案130可为金属复合层，如铜/镍/金复合层或者铝/镍/金复合层，其可通过更换电解液而形成金属复合层的金属图案130。
当然，熟习此技艺者应该知道，金属图案130也可以利用常见的溅渡(sputtering)或化学沉积(chemical deposition)工艺搭配光刻蚀刻工艺而形成，在此不再赘述。
请参阅图1C，在形成金属图案130之后，接着即是利用导电基底110为电极而进行电镀工艺，从而于导电基底110上形成保护层150以覆盖金属图案130，此即大致完成半导体结构100的工艺。详细来说，保护层150的材料例如是电泳涂料或其他可以电镀方式成膜的绝缘材料。由于此类型的材料具有抗酸碱、抗腐蚀、耐热及防水的特性，因此可有效保护金属图案130，避免外界物质对金属图案130造成损害。
特别的是，在利用硅导通孔(through silicon via，TSV)技术与外界电路电性连接的半导体装置的工艺中，绝缘图案120可以与硅导通孔中的绝缘层在同一工艺中形成，而金属图案130则可以与硅导通孔中的金属层在同一工艺中形成，以下将举实施例配合附图说明。
请参阅图3A至图3C，其绘示为本发明的实施例的半导体工艺的示意图。如图3A所示，导电基底310具有贯通其背面312与有源表面314的贯孔316，且导电基底310的有源表面上已形成有连接垫(bonding pad)302，而贯孔316即是对应至连接垫302。首先，在导电基底110的背面312上形成绝缘图案120以及覆盖贯孔316侧壁的绝缘层320。详细来说，本实施例例如是先在导电基底310的背面312上全面涂布一层绝缘材料(图未示)，然后再利用光刻蚀刻工艺将此层绝缘材料蚀刻为至少一个绝缘图案120，并同时移除位在贯孔316底部的部分绝缘材料，以形成暴露出连接垫302的绝缘层320。
请参阅图3B，在绝缘图案120上形成金属图案130以及填入贯孔316内的金属层330。其中，金属图案130与金属层330的形成方法与前述实施例相同或相似，其可用电镀、溅渡或化学沉积工艺搭配光刻蚀刻工艺制作而成，此处不再赘述其细节。
请参阅图3C，特别的是，为使连接垫302可通过金属层330而与外界电路电性连接，本实施例例如在形成金属层330与金属图案130之后，先在金属层330上形成牺牲层140，其材料例如是聚合物材料。然后，利用导电基底310为电极而进行电镀工艺，从而于导电基底310上形成保护层150以覆盖未被牺牲层140所覆盖的金属图案130。
请参阅图3D，移除牺牲层140，因而形成开口141以暴露出部分的金属层330，此即大致完成半导体结构300的工艺。其中，牺牲层140可利用等离子体蚀刻或者湿式蚀刻而移除。
承上所述，半导体结构300的开口141可用以供后续工艺于其中填入与金属层330电性连接的导电结构(图未示)，如介层窗或焊球，以使连接垫302可通过金属层330及此导电结构而与外界电路电性连接。
值得一提的是，虽然前述两个实施例均是先在导电基底110/导电基底310上形成绝缘图案120/绝缘层320与金属图案130/金属层330之后，再以导电基底110/导电基底310为电极进行电镀工艺以形成保护层150，但仅为本发明的实施例。本发明并不限定导电基底110/导电基底310上是否形成有任何膜层，只要是通过以导电基底110/导电基底310为电极的电镀工艺来形成保护层150的方法，即为本发明所欲保护的范围。
综上所述，本发明的半导体工艺是利用电镀工艺来形成保护层，并通过先在金属图案上形成牺牲层，再于形成保护层后移除牺牲层的方法，而于保护层中形成开口。与已知以光刻蚀刻工艺形成保护层的方法相较之下，本发明可大幅降低半导体工艺的成本。
而且，由于本发明是以可电镀成膜的绝缘材料作为保护层，且其具有抗酸碱、抗腐蚀、耐热及防水的特性，因此可有效保护金属图案免于在后续工艺中受损，进而提高工艺良率。
虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定为准。
Claims (16)
1.一种半导体工艺，其包括：
提供导电基底；
于该导电基底上形成至少一绝缘图案；
于该绝缘图案上形成至少一金属图案；以及
进行第一电镀工艺，以于该导电基底上形成保护层覆盖该金属图案。
2.如权利要求1所述的半导体工艺，其中在形成该保护层之前，还包括在部分的该金属图案上形成牺牲层，并且在形成该保护层之后，移除该牺牲层以形成开口而暴露出部分的该金属图案。
3.如权利要求2所述的半导体工艺，其中移除该牺牲层的方法包括等离子体蚀刻或湿式蚀刻。
4.如权利要求1所述的半导体工艺，其中在该绝缘图案上形成该金属图案的方法包括：
于该导电基底上形成电镀种子层覆盖该绝缘图案；
于该电镀种子层上形成图案化光致抗蚀剂层，以暴露出位于该绝缘图案上的部分该电镀种子层；以及
对暴露出的部分该电镀种子层进行第二电镀工艺，以形成该金属图案。
5.如权利要求4所述的半导体工艺，其中在形成该金属图案之后及形成该保护层之前，还包括：
移除该图案化光致抗蚀剂层；以及
移除残留在该导电基底上的该电镀种子层。
6.如权利要求5所述的半导体工艺，其中移除残留在该导电基底上的该电镀种子层的方法包括湿式蚀刻。
7.如权利要求1所述的半导体工艺，其中该导电基底为硅基底。
8.一种半导体工艺，包括：
提供导电基底；以及
以该导电基底为电极进行电镀工艺，以于该导电基底上形成保护层。
9.如权利要求8所述的半导体工艺，其中该导电基底为硅基底。
10.一种半导体结构，包括：
导电基底；
至少一绝缘图案，配置于该导电基底上；
至少一金属图案，配置于该绝缘图案上；以及
保护层，以电镀方式形成于该导电基底上并覆盖该金属图案。
11.如权利要求10所述的半导体结构，其中该保护层包括开口，暴露出部分的该金属图案。
12.如权利要求10所述的半导体结构，其中该导电基底为硅基底。
13.如权利要求10所述的半导体结构，其中该金属图案为金属复合层。
14.如权利要求13所述的半导体结构，其中该金属图案包括铜/镍/金。
15.如权利要求13所述的半导体结构，其中该金属图案包括铝/镍/金。
16.如权利要求13所述的半导体结构，其中该保护层的材料包括电泳涂料。
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