1.本发明涉及半导体封装技术领域，具体涉及适用于多层布线层结构及其制备方法。
背景技术：2.随着市场上对更小的芯片尺寸和更高的集成度的响应，芯片结构趋于小型化，芯片布线层结构也趋于更小的制造尺寸和更高的集成度，而芯片封装工段受限于已有设备制造能力和制造成本，当前相对较为高端的芯片封装工艺中，需要满足对芯片多i/o引脚的高度集成封装，通常采用扇出布线层结构叠加多层金属布线层结构，来实现对芯片不同功能引脚的多层传输线布线。
3.但在实际的工艺制程中，由于受限于设备的制程能力、制造成本和生产效率等问题，金属布线层在12寸载体上的布线平整度及不同金属布线层间的金属走线对准度成为制备多层金属布线层结构的最大瓶颈。目前，制备第n+1层金属布线层都是在第n层金属布线层的表面进行的，由于受限于设备的制程精度，经过若干个工艺处理后，第n+1层金属布线层的走线精度趋于下降，不同的金属布线层间的金属走线对准度也大大降低。
4.可见，现有技术中的多层布线层结构存在布线层的走线精度随制备层数趋于降低及由此导致的不同布线层间走线对准度低的问题，给芯片的信号传输和电源传输带来不利影响。
技术实现要素：5.针对现有技术中所存在的不足，本发明提供的多层布线层结构及其制备方法，其解决了现有技术中多层布线层结构存在的走线精度趋于降低低和不同布线层间走线对准度低的问题，通过胶膜覆盖在不平整的上一层金属布线层表面形成介电层，为当前层的金属布线层制备提供平整的基面，得到具有任意层的走线密度较高且走线对准度较佳的多层布线层结构。
6.第一方面，本发明提供一种多层布线层结构的制备方法，步骤s101、制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层；步骤s102、在所述第n层介电层的第n开口阵列上制备第n层种子层，使所述第n层种子层包覆在所述第n层介电层上；步骤s103、在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层；步骤s104、在所述第n层牺牲层的第n开口图案中制备得到第n层金属布线层，去除所述第n层牺牲层后得到第n层布线层结构；步骤s105、重复s101-s104的步骤，在所述第n层布线层结构上制备得到第n+1层布线层结构，直至完成所述多层布线层结构的制备；其中，n为正整数，当n＞1时，所述第n层介电层通过胶膜在第n-1层金属布线层上制备得到。
7.可选地，当n＝1时，通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层。
8.可选地，在通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的第一层
介电层之前，所述方法还包括：提供一载板，在所述载板上制备键合层，使所述第一层介电层在所述键合层上进行制备。
9.可选地，制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层，包括：将胶膜分别通过真空热压和整平处理黏贴在所述第n-1层金属布线层上，形成胶膜层；对所述胶膜层通过光刻工艺制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层。
10.可选地，在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层，包括：旋涂光刻胶液，在所述第n层种子层上制备得到光刻胶层；对所述光刻胶层通过掩膜进行曝光，制备得到具有第n开口图案的第n层牺牲层。
11.可选地，在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层，还包括：将胶膜分别通过真空热压和整平处理黏贴在所述第n层种子层上制备得到胶膜层；对所述胶膜层通过掩膜进行曝光，制备得到具有第n开口图案的第n层牺牲层。
12.可选地，所述方法还包括：根据调整每层介电层的厚度，控制每层金属布线层的金属走线厚度。
13.第二方面，本发明提供一种多层布线层结构，第n层布线层结构依次包括：具有第n开口阵列的第n层介电层、包覆在所述第n层介电层上的第n层种子层、以及设置在所述第n层种子层上的第n层金属布线层；其中，n为正整数且当n＞1时，所述第n层介电层通过胶膜在第n-1层金属布线层上制备得到。
14.可选地，当n＝1时，所述第一层介电层是通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的介电层。
15.可选地，所述多层布线层结构还包括：载板，以及设置在所述载板与所述第一层介电层之间的键合层。
16.可选地，所述种子层包括：设置在介电层上的金属阻挡层，以及设置在所述金属阻挡层的铜晶核层。
17.可选地，第一层介电层的材料包括胶膜或光刻胶。
18.可选地，所述胶膜包括daf、dap、ncf的一种或任意组合。
19.可选地，所述光刻胶包括聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、pbo系树脂、硅酮系树脂、苯并环丁烯系树脂、光刻胶树脂的一种或任意组合。
20.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
21.本发明采用光刻胶牺牲层来形成金属布线层的开口图案，并且采用厚度可调的胶膜来形成介电层，因此可控制每层金属布线层的走线厚度；此外，利用胶膜覆盖不平整的上一层金属布线层表面，为当前层的金属布线层制备提供较为平整的基面，因此可制备得到具有任意层的走线密度较高且走线对准度较佳的多层布线层结构。
附图说明
22.图1所示为本发明实施例提供的一种多层布线层结构的制备方法的流程示意图；
23.图2所示为现有技术中存在介电层的布线层结构示意图；
24.图3所示为本发明实施例提供的一种第一层介电层的结构示意图；
25.图4所示为本发明实施例提供的一种第一层种子层的结构示意图；
26.图5所示为本发明实施例提供的一种光刻胶层的结构示意图；
27.图6所示为本发明实施例提供的一种牺牲层的结构示意图；
28.图7所示为本发明实施例提供的一种第一层金属布线层的结构示意图；
29.图8所示为本发明实施例提供的一种胶膜层的结构示意图；
30.图9所示为本发明实施例提供的一种第二层介电层的结构示意图；
31.图10所示为本发明实施例提供的一种第二层种子层的结构示意图
32.图11所示为本发明实施例提供的一种多层布线层结构的结构示意图。
具体实施方式
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.第一方面，本发明提供一种多层布线层结构的制备方法，具体包括以下实施例：
35.实施例一
36.图1所示为本发明实施例提供的一种多层布线层结构的制备方法的流程示意图；如图1所示，所述多层布线层结构的制备方法具体包括以下步骤：
37.步骤s101，制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层。
38.在本实施例中，在制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层之前，所述方法还包括：提供一载板，在所述载板上制备键合层。
39.在本实施例中，当n＝1时，通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层，包括：在所述键合层上，通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到第一层介电层。
40.在本实施例中，当n＞1时，得到具有第n开口阵列的第n层介电层，包括：将胶膜分别通过真空热压和整平处理黏贴在所述第n-1层金属布线层上，形成胶膜层；对所述胶膜层通过光刻工艺制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层。
41.步骤s102，在所述第n层介电层的第n开口阵列上制备第n层种子层，使所述第n层种子层包覆在所述第n层介电层上。
42.步骤s103，在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层。
43.在本实施例中，在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层，包括2种制备方式：
44.方式一：旋涂光刻胶液，在所述第n层种子层上制备得到光刻胶层；对所述光刻胶层通过掩膜进行曝光，制备得到具有第n开口图案的第n层牺牲层。
45.方式二：将胶膜分别通过真空热压和整平处理黏贴在所述第n层种子层上制备得到胶膜层；对所述胶膜层通过掩膜进行曝光，制备得到具有第n开口图案的第n层牺牲层。
46.其中，所述第n开口阵列的形状和所述第n开口图案的形状可以相同，也可以不同。
47.步骤s104，在所述第n层牺牲层的第n开口图案中制备得到第n层金属布线层，去除所述第n层牺牲层后得到第n层布线层结构。
48.步骤s105、重复s101-s104的步骤，在所述第n层布线层结构上制备得到第n+1层布线层结构，直至完成所述多层布线层结构的制备。
49.需要说明的是，在现有技术中，由于受限于设备的制程能力、制造成本和生产效率等问题，金属布线层在12寸载体上的布线平整度及不同金属布线层间的金属走线对准度成为制备多层金属布线层结构的最大瓶颈。如图2所示，由于载板1可为第一层介电层10提供平整基面，因此制备第一层介电层10的光刻胶层是相对平整的，但在旋涂光刻胶液制备第二层介电层20时，由于作为第一层金属布线层12的电镀铜柱的存在，导致旋涂基面的不平整；光刻胶液在高速旋转的切向离心力作用下沿着12寸载板1的径向方向向载板1的边缘甩出，光刻胶液在向载板边缘行进的过程中，由于光刻胶液行进的基底是不平整的，具有一定粘度的光刻胶液在表面张力的作用下而造成旋涂光刻胶的第二层介电层20的不平整，且光刻胶液的粘度越大，这种由于表面张力导致的吸附力越强，最终制备的固化后的第二层介电层20的不平整度也越大，在该层光刻胶层上制备的金属层的布线精度会受到影响，而且以该不平整的光刻胶层为基底制备下一层金属布线层的精度也会受到影响，并且，这种不平整度会随着金属布线层的叠加而加剧，最终导致金属布线层的走线精度达不到产品的工艺需求。
50.需要说明的是，为了解决上述布线层的走线精度低和不同布线层间的走线对准度低的问题，本实施例提供的布线层结构的制备方法具体包括以下步骤：
51.步骤s1：如图3所示，在载板1上制备键合层2，并在键合层2上旋涂光刻胶液制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层10；
52.其中，由于载板1可为第一层介电层10提供相对平整的基面，因此第一层介电层10可以通过胶膜或光刻胶液进行制备；在实际的工业生产中，第一层介电层10通常采用聚酰亚胺光刻胶液来降低制程成本，由于受限于聚酰亚胺光刻胶液的化学成分及其成型能力，通常制备得到图3所示的梯形开口，形成具有第一开口阵列的第一层介电层10。
53.步骤s2:如图4所示，在第一层介电层10上磁控溅射电镀铜工艺的第一层种子层11，使所述第一层种子层11包覆在所述第一层介电层上，其中第一种子层11包括金属阻挡层11b和铜晶核层11a；金属阻挡层11b的目的是阻挡金属铜原子在后续高温工艺制程中的扩散，包括ni、ti、cr、w和或其金属组合；铜晶核层11a的目的在于为后续的电镀铜工艺提供晶核；
54.步骤s3:如图5所示，旋涂光刻胶液3，制备得到一层平整度欠佳的光刻胶层14；第一层介电层10上的开口处会容纳更多的光刻胶液，导致开口处和非开口处对应的光刻胶层的厚度不均匀。用于制备所述光刻胶层14可采用聚酰亚胺光刻胶或光阻剂；其中，光阻剂的成型能力优于聚酰亚胺光刻胶。
55.步骤s4:如图6所示，采用特制掩膜进行曝光、显影、烘干，制备得到具有第一开口图案的第一层牺牲层4。
56.步骤s5:通过电镀铜工艺，在所述第一层牺牲层4的第一开口图案中制备得到第一层金属布线层12，并清洗去除残留的第一层牺牲层4，制备得到如图7所示的第一层金属结构层，其中所述第一层金属结构层包括第一层介电层10、第一层种子层11和第一层金属布线层12。
57.步骤s6:如图8所示，将12寸圆形的胶膜5分别通过气囊真空热压和钢板整平的工艺处理黏贴到s5步骤制备的第一层金属布线层12的表面上；其中，气囊真空热压的工艺处理是将第一层金属布线层12表面与胶膜5之间的气体排出，目的在于排出其间的气泡得到
完全贴合的界面结构，其中的高温热处理还可使胶膜5处于熔融的流动状态，从而更好地填平不平整的金属布线层表面；
58.钢板整平的工艺处理是利用钢板较高的平整度来整平胶膜5的表面，从而为下一层金属布线层和介电层的制备提供平整的基面；此处整平所用的钢板还可采用杨氏模量较高且表面较为平整的任何基材。
59.在本实施例中，胶膜5的基材中含有感光剂，可通过紫外光照射发生化学反应，具有光刻开口的工艺制程能力。
60.步骤s7:如图9所示，通过曝光、显影、烘干等光刻工艺制程制备得到具有第二开口阵列的第二层介电层20。
61.步骤s8:如图10所示，磁控溅射第二层种子层21。
62.步骤s9:重复s3-s8工艺步骤，分别制备得到第二层介电层20、第二层金属布线层22；第三层种子层31、第三层介电层30、第三层金属布线层32；第四层种子层41、第四层介电层40、第四层金属布线层42；第五层种子层51、第五层介电层50、第五层金属布线层52；第六层种子层61、第六层介电层60、第六金属层布线层62；制备得到如图11所示多层布线层结构；
63.在本实施例中，可根据产品的结构特征来设计每层金属布线层的走线密度；由于在制备金属布线层之前，都对该层金属布线层的基面进行了整平处理，即通过胶膜热压、整平到不平整的金属布线层表面上，每层的金属布线层的制备都是在整平处理后的基面上进行的，因此可制备得到走线密度更高且上下层走线金属对准良好的金属布线层，减少信号传输过程中的延迟及阻抗失配现象，也可提高电源在不同金属布线层间传输过程中由于不同走线金属界面不同所导致的电阻增加，并降低由此导致的焦耳热。
64.此外，还可通过调整胶膜的厚度来控制每层金属布线层中的金属走线厚度，因此适用于不同厚度的金属布线层。
65.以上只列出6层金属布线层与6层介电层的多层布线层结构，根据本实施例的思想，可以形成任意层金属布线层。
66.相比于现有技术，本实施例具有如下有益效果：
67.本发明采用光刻胶牺牲层来形成金属布线层的开口图案，并且采用厚度可调的胶膜来形成介电层，因此可控制每层金属布线层的走线厚度；此外，利用胶膜覆盖不平整的上一层金属布线层表面，为当前层的金属布线层制备提供较为平整的基面，因此可制备得到具有任意层的走线密度较高且走线对准度较佳的多层布线层结构。
68.第二方面，本发明提供一种多层布线层结构，具体包括以下实施例：
69.实施例二
70.图11所示为本发明实施例提供的一种多层布线层结构的结构示意图，第n层布线层结构依次包括：
71.具有第n开口阵列的第n层介电层、包覆在所述第n层介电层上的第n层种子层、以及设置在所述第n层种子层上的第n层金属布线层；
72.其中，n为正整数且当n＞1时，所述第n层介电层通过胶膜在第n-1层金属布线层上制备得到，所述第n层金属布线层通过光刻胶牺牲层来形成金属布线的开口图案。
73.在本实施例中，当n＝1时，所述第一层介电层是通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜
制备得到具有第一开口阵列的介电层
74.在本实施例中，所述多层布线层结构还包括：载板，以及设置在所述载板与所述第一层介电层之间的键合层。
75.在本实施例中，所述种子层包括：设置在介电层上的金属阻挡层，以及设置在所述金属阻挡层的铜晶核层。
76.在本实施例中，第一层介电层的材料包括胶膜或光刻胶；其中，所述胶膜包括daf、dap、ncf的一种或任意组合；所述光刻胶包括聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、pbo系树脂、硅酮系树脂、苯并环丁烯系树脂、光刻胶树脂的一种或任意组合。
77.在本实施例中，第一层介电层的材料包括聚酰亚胺系、聚酰胺系、丙烯酸系、环氧系、pbo(p-phenylenebenzobisoxazole)系、硅酮系、苯并环丁烯系等树脂、或这些树脂的混合材料，或复合材料的daf(die attach film，晶片粘结薄膜)或dap(die attach paste，晶片粘结膏)或ncf(non-conductive film,非导电性膜)。
78.需要说明是，本实施例提供的多层布线层结构是通过上述制备方法实施例获取到的产品实施例，因此与上述制备方法实施例基于相同的解释过程，此处就不在赘述。
79.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
技术特征：1.一种多层布线层结构的制备方法，其特征在于，所述方法包括：步骤s101、制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层；步骤s102、在所述第n层介电层的第n开口阵列上制备第n层种子层，使所述第n层种子层包覆在所述第n层介电层上；步骤s103、在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层；步骤s104、在所述第n层牺牲层的第n开口图案中制备得到第n层金属布线层，去除所述第n层牺牲层后得到第n层布线层结构；步骤s105、重复s101-s104的步骤，在所述第n层布线层结构上制备得到第n+1层布线层结构，直至完成所述多层布线层结构的制备；其中，n为正整数，当n＞1时，所述第n层介电层通过胶膜在第n-1层金属布线层上制备得到。2.如权利要求1所述的多层布线层结构的制备方法，其特征在于，当n＝1时，通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层。3.如权利要求2所述的多层布线层结构的制备方法，其特征在于，在通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的第一层介电层之前，所述方法还包括：提供一载板，在所述载板上制备键合层，使所述第一层介电层在所述键合层上进行制备。4.如权利要求1所述的多层布线层结构的制备方法，其特征在于，制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层，包括：将胶膜分别通过真空热压和整平处理黏贴在所述第n-1层金属布线层上，形成胶膜层；对所述胶膜层通过光刻工艺制备得到具有第n开口阵列的第n层介电层。5.如权利要求1所述的多层布线层结构的制备方法，其特征在于，在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层，包括：旋涂光刻胶液，在所述第n层种子层上制备得到光刻胶层；对所述光刻胶层通过掩膜进行曝光，制备得到具有第n开口图案的第n层牺牲层。6.如权利要求1-5任一项所述的多层布线层结构的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：根据调整每层介电层的厚度，控制每层金属布线层的金属走线厚度。7.一种多层布线层结构，其特征在于，第n层布线层结构依次包括：具有第n开口阵列的第n层介电层、包覆在所述第n层介电层上的第n层种子层、以及设置在所述第n层种子层上的第n层金属布线层；其中，n为正整数且当n＞1时，所述第n层介电层通过胶膜在第n-1层金属布线层上制备得到。8.如权利要求7所述的多层布线层结构，其特征在于，当n＝1时，第一层介电层是通过旋涂光刻胶或热压整平胶膜制备得到具有第一开口阵列的介电层。9.如权利要求8所述的多层布线层结构，其特征在于，所述多层布线层结构还包括：载板，以及设置在所述载板与所述第一层介电层之间的键合层。10.如权利要求7所述的多层布线层结构，其特征在于，所述种子层包括：设置在介电层上的金属阻挡层，以及设置在所述金属阻挡层的铜晶核层。
11.如权利要求8所述的多层布线层结构，其特征在于，第一层介电层的材料包括胶膜或光刻胶。12.如权利要求11所述的多层布线层结构，其特征在于，所述胶膜包括daf、dap、ncf的一种或任意组合。13.如权利要求11所述的多层布线层结构，其特征在于，所述光刻胶包括聚酰亚胺系树脂、聚酰胺系树脂、丙烯酸系树脂、环氧系树脂、pbo系树脂、硅酮系树脂、苯并环丁烯系树脂、光刻胶树脂的一种或任意组合。
技术总结本发明提供多层布线层结构及其制备方法，所述方法包括：制备得到具有第一开口阵列的第n层介电层；在所述第n层介电层的第n开口阵列上制备第n层种子层，使所述第n层种子层包覆在所述第n层介电层上；在所述第n层种子层上形成具有第n开口图案的第n层牺牲层；在所述第n层牺牲层的第n开口图案中制备得到第n层金属布线层，去除所述第n层牺牲层后得到第n层布线层结构；解决了现有技术中的布线层结构存在布线层的走线精度低和不同布线层间的走线对准度低的问题，通过胶膜覆盖不平整的上一层金属布线层表面形成介电层，为当前层的金属布线层制备提供平整的基面，得到具有任意层的走线密度较高且走线对准度较佳的金属布线层结构。较高且走线对准度较佳的金属布线层结构。较高且走线对准度较佳的金属布线层结构。
技术研发人员：潘波 李宗怿 梁新夫 罗富铭 唐彬杰 杨文豪 陶佳强
受保护的技术使用者：长电集成电路（绍兴）有限公司
技术研发日：2022.03.28
技术公布日：2022/7/5
