專利名稱：一種增強BCB和Au之間粘附性的方法
技術領域：
本發明涉及一種增強BCB和Au之間粘附性的方法，特別涉及一種在圓片級射頻封裝中增強BCB和Au之間粘附性的方法，屬于圓片級射頻封裝領域。
背景技術：
圓片級封裝可以節省成本，提高效率。而在射頻/微波封裝中，垂直互連可以減少走線路徑，較小寄生參數的影響。封裝方法常采用金屬-介質-金屬的結構，如圖1所示，射頻芯片匪IC 103埋置在Si襯底104中，在表面涂覆BCB介質層105，然后電鍍金屬層101，根據布線需要來決定金屬層或介質層的厚度及層數，在金屬層之間采用金屬通孔 102互連。介電層材料BCB，具有很低的介電常數(2. 65)和很小的損耗角正切(0.0008)， 使其工作頻率達到更高并且傳輸損耗較小。此外，它可以在低溫下固化(固化溫度范圍 150°C -350°C )使器件不受損壞，同時具有很好的平整性，使其工藝流程變得簡單；低的吸濕率以及穩定的化學機械熱性能，增加了封裝的可靠性。金屬材料Au具有很好的延展性、 良好的高頻特性，極佳的導電性能以及簡單的制作工藝，是封裝中金屬層材料的良好選擇。 所以，BCB和Au是理想的層間互聯的材料。然而，業界對Au和BCB之間粘附性的研究卻不多。采用常規工藝，其一般步驟(圖 2)是1.在BCB介質層105表面濺射一層種子層金屬Cr/Au 202 ；2.在種子層上旋涂光刻膠204，并對其進行光刻，將電鍍窗口進行圖形化；3.電鍍一定厚度的Au金屬層101 ；4.將電鍍好的圖形進行去膠及去除種子層金屬Cr/Au 202，最后得到圖形化的金屬層101。但是，按照此種工藝制作，在后續的工藝過程中往往易出現金屬和介質層之間剝離脫落，直接影響制作工藝的成品率及可靠性。為此，本發明擬提出一種改進的工藝方法， 以增強BCB和Au之間的粘附性。

發明內容
針對BCB與Au之間粘附性不佳的缺點，本發明目的在于提供一種改進的工藝方法，用來增強在圓片級射頻封裝中BCB與Au之間的粘附性。本發明的技術方案為，在濺射種子層前先進行BCB表面預處理，濺射Cr/Au種子層時優化種子層的厚度，在濺射后進行退火處理，在電鍍后再做一次退火，控制退火處理時的升、降溫的溫度和時間。具體工藝步驟為1.在BCB上濺射種子層前，先進行表面預處理。在微波等離子灰化系統Telpla 300中，設置條件A或者隊，流量為180-240ml/min，功率為180-240W，處理4_6min。經處理后，可以提高BCB表面活性，增強與Cr的結合程度。2.濺射的厚度
種子層Cr/Au的厚度也要嚴格控制，Cr的厚度大于800 A時，脫落概率會增高，一般以小于500 A為宜，即為100A-<500A，Au的厚度小于ΙΟΟΟΑ，一般為500A-<1000A;3.濺射后的退火處理的溫度曲線和時間的關系濺射后，為增強種子層和BCB之間的結合程度，要進行一次退火處理，溫度與時間的關系為由常溫上升到180-210°C，時間為20-40min，然后降溫到常溫，時間也為30min，溫度時間曲線如圖3所示。所述的常溫通常指18-25°C。4.電鍍后在做一次退火處理，退火處理時退火溫度曲線和時間的關系由于電鍍Au層后，會有殘余應力存在，所以，再進行一次退火，使應力減小，這既有利于增加粘附性，也可增強封裝的可靠性。其溫度曲線和步驟3濺射后的退火一樣，如圖 3所示，從常溫上升到180-210°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為20-40min。金屬厚度為 2-4 μ m0綜上所述，本發明的特征在于不需用添加其它粘附材料，只通過工藝參數的合理選擇和優化，增強了介質層BCB和金屬層Au的粘附性具有工藝簡單，成本低廉優點。


圖1 采用金屬-介質-金屬結構封裝的匪IC。圖2 傳統在BCB上沉積Au的工藝方法。圖3 退火時的溫度時間曲線。圖4 增強BCB和Au之間粘附性的工藝流程。
具體實施例方式下面結合參考附圖4，通過對本發明的實施例描述以進一步具體闡述本發明的實質性特點和顯著的進步，但本發明的范圍決非僅局限于下面的實施例。實施例1.在硅片上涂BCB層，固化。2.將要濺射種子層的BCB放在微波等離子灰化系統Telpla 300中，氣體為02或者 N2 流量 200ml/min，功率 200W，處理 5min。3.濺射種子層Cr/Au，厚度分別為200入、800人。，4.在可控恒溫爐中退火，設置條件如圖3所示，從常溫上升到200°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為30min。5.涂覆光刻膠5um，光刻出圖形窗口。6.電鍍Au —定時間，使厚度達到3um。7.去膠后，再做一次退火，設置條件與4中相同。
權利要求
1.一種在圓片級射頻封裝中增加BCB層和Cu層之間粘附性的方法，其特征在于包括 ①在濺射種子層前對BCB先進行表面預處理；②濺射Cr/Au種子層，控制種子層Cr和Au層厚度；③濺射后進行退火處理；④最后電鍍后再進行一次退火處理；其中，①對BCB表面預處理在&或隊氣氛下，預處理4-6min ；②濺射種子層Cr的厚度小于500人，Au的厚度小于1000人；③濺射后和電鍍胡退火時退火溫度為180-210°C，從常溫升溫到180-210°C和從 180-2100C降溫至常溫時間均為20-40min。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于工藝步驟為①在硅片上涂BCB層；②在濺射種子層前對BCB進行表面預處理，表面預處理的氣體為O2或N2,流量為 180-240ml/min，功率為 180-240W，處理時間為 4_6min ；③濺射種子層Cr/Au，其中Cr的厚度為100人-<500人;Au的厚度為500人-<1000入。④在可控恒溫爐中退火處理，從常溫上升至180-210°C，然后降至常溫，升溫和降溫過程均為20-40min ；⑤涂覆光刻膠，光刻出圖形窗口；⑥電鍍Au，Au層厚度為2-4μ m ；⑦再進行一次退火處理，退火溫度和升、降溫時間同步驟④。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于濺射種子層前對BCB層表面預處理是在微波等離子灰化系統Telpla300中進行的。
4.按權利要求2所述的方法，其特征在于①濺射種子層前預處理時A或N2氣流量為200ml/min，時間為5min；②濺射種子層Cr和Au的厚度分別為200人和800人；③濺射后退火處理和電鍍Au層后退火時從常溫上升到200°C然后降至常溫，升溫和降溫過程均為30min。
全文摘要
本發明涉及一種在圓片級射頻封裝中增強介質層BCB和金屬層Au之間粘附性的方法。其特征在于，不需用添加其它粘附材料，只通過工藝參數的選擇及優化，增強了BCB和金屬層Au的粘附性。其主要步驟為首先，對介質層BCB進行表面預處理，然后選擇及控制濺射的種子層金屬類型和種子層的厚度。在濺射完成后，進行退火處理，增加BCB和Au接觸面的結合度，最后，在電鍍后再做一次退火處理，以減小電鍍后產生的應力。通過以上步驟，使BCB和Au之間的粘附性得到很大提高，適用于圓片級射頻封裝。本發明提供的工藝方法，工藝簡單，成本低廉優點。
文檔編號B81C1/00GK102424355SQ20111036381
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者徐高衛, 湯佳杰, 王天喜, 羅樂 申請人:中國科學院上海微系統與信息技術研究所