扇出型封装的重布线层结构及其制法

技术领域

本发明关于一种半导体封装基板，尤指一种扇出型封装的重布线层结构及 其制法。

背景技术

请参阅图5A所示，一种用于扇出型封装结构的重布线层结构70，其形成 于一基层80上，包含有多个介电绝缘层71及多个导线层72；其中该些介电 绝缘层71及该些导线层72分别依序堆迭地形成于该基层80上，即先形成其 中一介电绝缘层71，再于该介电绝缘层71上形成导线层72，再于该导线层72 上再形成另一介电绝缘层71，如此重复直到完成该重布线层结构70。

由图5A可知，相邻导线层72之间的介电绝缘层71的厚度即是其对应相 邻导线层72之间的间距d1，依据电容值计算公式(

发明内容

有鉴于上述薄化重布线层造成消耗功率增加的缺点，本发明主要目的在于 提供一种新的扇出型封装的重布线层结构及其制法，令薄化的重布线层具有低 电容效应。

欲达上述目的所使用的主要技术手段在于令该扇出型封装的重布线层结 构包含有：

一第一介电绝缘层，用以形成于一基层上；

一第一金属离子层，形成于该第一介电绝缘层；

一第一图案线路层，形成于该第一金属离子层上，并与该第一介电绝缘层 之间形成一第一空隙；以及

一第二介电绝缘层，形成于该第一金属离子层及该第一图案线路层上。

由上述说明可知，本发明主要在第一介电绝缘层上形成一图案化线路层前， 先形成一厚度极薄的金属离子层，由于该图案化线路层与介电绝缘层接合度佳， 但因为该图案化线路层与该介电绝缘层之间形成有金属离子层，该金属离子层 与该介电绝缘层的接合度未较该图案化线路层与介电绝缘层接合度佳，故于高 温高湿制程期间，该图案化线路层所产生的应力，使得该金属离子层与该介电 绝缘层之间形成空隙，加大了图案化线路层与相邻金属层之间的距离，而减少 了该重布线层的电容效应。

欲达上述目的所使用的主要技术手段在于令该扇出型封装的重布线层结 构的制法包含有以下步骤：

(a)于一基层上形成一第一介电绝缘层；

(b)于该第一介电绝缘层上植入一金属离子层；

(c)于该金属离子层上形成一图案线路层；

(d)于该金属离子层及该图案线路层上形成一第二介电绝缘层；以及

(e)置入一高温高湿环境，使该图案线路层与该第一介电绝缘层之间形成 空隙。

由上述说明可知，本发明主要在该第一介电绝缘层上形成一图案化线路层 前，先形成一厚度极薄的金属离子层，由于该图案化线路层与介电绝缘层接合 度佳，但因为该图案化线路层与该介电绝缘层之间形成有金属离子层，该金属 离子层与该介电绝缘层的接合度未较该图案化线路层与介电绝缘层接合度佳， 故于高温高湿制程期间，该图案化线路层所产生的应力，使得该金属离子层与 该介电绝缘层之间形成空隙，加大了图案化线路层与相邻金属层之间的距离， 而减少了该重布线层的电容效应。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的 限定。

附图说明

图1为本发明的一重布线层结构的第一实施例的剖面图。

图2为本发明的一重布线层结构的第二实施例的剖面图。

图3A至图3L为本发明的一重布线层结构制法中不同步骤的剖面图。

图4A至图4F为本发明的另一重布线层结构制法中不同步骤的剖面图。

图5A为一种既有扇出型封装结构的重布线层结构的剖面图。

图5B为另一种既有扇出型封装结构的重布线层结构的剖面图。

其中，附图标记：

1:重布线层结构

1a:重布线层结构

10:第一介电绝缘层

101:穿孔

11:第二介电绝缘层

111:导电孔

12:第三介电绝缘层

121:导电孔

20:第一金属离子层

21:第二金属离子层

30:第一图案线路层

301:钛阻障层

302:铜晶种晶

303:铜层

31:第二图案线路层

311:钛阻障层

312:铜晶种晶

313:铜层

40:基层

41:绝缘层

42:金属线路

50:第一空隙

51:第二空隙

60:离子枪

70:重布线层结构

70a:重布线层结构

71:介电绝缘层

71’:介电绝缘层

72:导线层

80:基层

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

本发明针对扇出型半导体封装结构的重布线层结构进行改良，使薄化的重 布线层结构的电容效应减少，避免过大的功率消耗。以下谨以多个实施例配合 图式详细说明本发明技术内容。

首先请参阅图1所示，为本发明一重布线层结构1的第一实施例，于本实 施例，该重布线层结构1为一种2P1M(2Polymide1Metal)重布线层，并形成于 一基层40上；其中该重布线层结构1包含一第一介电绝缘层10、一第一金属 离子层20、一第一图案线路层30及一第二介电绝缘层11；于本实施例中， 该基层40为一线路基层，亦可为一晶片的一具有金属接垫的主动面；其中该 线路基层40包含有一绝缘层41及多条内嵌于该绝缘层41的金属线路42，该 些金属线路42系延伸至该绝缘层41的上表面。

上述第一介电绝缘层10形成于该基层40的绝缘层41的上表面，并覆盖 该绝缘层41的上表面的金属线路42部分，且该第一介电绝缘层10形成有多 个穿孔101，各该穿孔101对应该绝缘层41的上表面的金属线路42部分。于 本实施例，该第一介电绝缘层10的厚度为0.1um～10um。

上述第一金属离子层20形成于该第一介电绝缘层10上；其中该第一金属 离子层20与该第一介电绝缘层10的接合度较该第一图案化线路层与该第一 介电绝缘层10接合度差。较佳地，该第一金属离子层20可以铜离子、铁离 子、锰离子、铝离子其中之一或其组合的1～20原子百分比浓度(at％)植入于 该第一介电绝缘层10的上表面，厚度约为20nm～500nm。

上述第一图案线路层30形成于该第一金属离子层20上，并与该第一介电 绝缘层10之间形成一第一空隙50，即该第一图案线路层30与该第一介电绝 缘层10重迭的部份均不接触。于本实施例，该第一图案线路层30由下至上包 含有一钛阻障层301部分、一铜晶种晶302及一铜层303，该钛阻障层301部 分对应该铜晶种晶302及该铜层303，且该第一图案线路层30实质等于200um， 故该第一金属离子层20的厚度约为第一图案线路层30的厚度0.01％-0.25％； 又各该第一空隙50高度为50nm～500nm。

上述第二介电绝缘层11形成于该第一金属离子层20及该第一图案线路 层30上；于本实施例，该第二介电绝缘层11进一步形成有导电孔111，各该 导电孔111对应该第一图案线路层30的部分。于本实施例，该第二介电绝缘 层11的厚度为0.1um～10um。

再参阅图2所示，为本发明一重布线层结构1a的第二实施例，于本实施 例，该重布线层结构1a为一种3P3M(3Polymide3Metal)重布线层，同样形成于 一基层40上，且该重布线层结构1a包含一第一介电绝缘层10、一第一金属 离子层20、一第一图案线路层30、一第二介电绝缘层11、一第二金属离子层 21、一第二图案线路层31、一第三介电绝缘层12；其中该第一介电绝缘层10、 该第一金属离子层20、该第一图案线路层30、该第二介电绝缘层11均与图1 所示之第一实施例相同。

上述第二金属离子层21形成于该第二介电绝缘层11上；其中该第二金属 离子层21与该第二介电绝缘层11的接合度较该第二图案化线路层31与该第 二介电绝缘层11接合度差。较佳地，该第二金属离子层21可以铜离子、铁离 子、锰离子、铝离子其中之一或其组合的1～20原子百分比浓度(at％)植入于 该第二介电绝缘层11的上表面，厚度约为20nm～500nm。

上述第二图案线路层31形成于该第一金属离子层21上，并与该第二介电 绝缘层11之间形成一第二空隙51，即该第二图案线路层31与该第二介电绝 缘层11重迭的部份均不接触。于本实施例，各该第二空隙51高度为50nm～ 500nm。

上述第三介电绝缘层系形成于该第一金属离子层21及该第二图案线路层 31上；于本实施例，该第三介电绝缘层12进一步形成有导电孔121，各该导 电孔121系对应该第二图案线路层31的部分。

由上述说明可知，本发明的重布线层结构1、1a系主要于各该第一及第二 介电绝缘层10、11预备形成对应的一第一及第二图案化线路层30、31前，先 形成一厚度极薄的第一及第二金属离子层20、21；由于该第一及第二图案化 线路层30、31与对应的第一及第二介电绝缘层10、11接合度佳，但因为该第 一及第二图案化线路层30、31与对应的该第一及第二介电绝缘层10、11之间 形成有第一及第二金属离子层20、21，而该第一及第二金属离子层20、21与 该第一及第二介电绝缘层10、11的接合度较该第一及第二图案化线路层30、31与该第一及第二介电绝缘层10、11接合度差，故该重布线层结构1、1a于 高温高湿制程期间，该第一及第二图案化线路层30、31所产生的应力会使得 该第一及第二金属离子层20、21与其对应的第一及第二介电绝缘层10、11之 间形成第一及第二空隙50、51；因此，加大了各该图案化线路层与相邻金属层 或相邻的图案化线路层之间的距离，而减少了薄化重布线层结构1、1a的电容 效应。

请参阅图3A至3L，为上述图1所示的重布线层结构1的制法，其包

于步骤(a)，如图3A所示，提供一基层40，再如图3B所示，于该基层40 上覆盖一第一介电绝缘层10；于本实施例，该线路基层40包含有一绝缘层41 及多条内嵌于该绝缘层41的金属线路42，该些金属线路42延伸至该绝缘层41的上表面，而该第一介电绝缘层10覆盖该绝缘层41的上表面的金属线路 42部分，且该第一介电绝缘层10形成有多个穿孔101，如图3C所示，各该 穿孔对应该绝缘层41的上表面的金属线路42部分；较佳地，该第一介电绝缘 层10的厚度为0.1um～10um。

于步骤(b)，如图3D所示，于该第一介电绝缘层10的上表面植入一第一 金属离子层20；于本实施例，以离子枪60对该第一介电绝缘层10的上表面 植入一第一金属离子层20，即可将铜离子、铁离子、锰离子、铝离子其中之一 或其组合的1～20原子百分比浓度(at％)植入在该第一介电绝缘层10的上表面 及其穿孔101内壁。

于步骤(c)，如图3I所示，于该第一金属离子层20上形成一第一图案线路 层20；较佳地，该第一图案线路层20的成形步骤包含以下步骤(c1)～(c5)。于 步骤(c1)，如图3E所示，以物理气相沉积制程(PVD)于该第一介电绝缘层10 的上表面先形成一钛阻障层301，以与该第一金属离子层20接合，再于该钛 阻障层301上形成一铜晶种层302，又该铜晶种层302系进一步形成于该第一 介电绝缘层10的各该穿孔101的内壁；于步骤(c2)，于该铜晶种层302上形 成一光阻层304，如图3F所示，并以曝光显影制程对该光阻层304形成多个 开口305；于步骤(c3)，如图3G所示，以化学电镀铜，于该光阻层304的各该 开口305内形成铜层303；于步骤(c4)，如图3H所示，移除光阻层304；于步 骤(c5)，蚀刻外露于各该铜层303外的该铜晶种层302。因此，如图3I所示， 该第一图案线路层30包含有一钛阻障层301部分、一铜晶种层302及一铜层 303；其中该钛阻障层301部分对应该铜晶种层302及铜层303。

于步骤(d)，如图3I及图3J所示，于该第一金属离子层20及该第一图案 线路层30上形成一第二介电绝缘层11；如图3K所示，该第二介电绝缘层11 再形成有对应该第一图案线路层30的部分的导电孔111。较佳地，该第二介 电绝缘层11的厚度为0.1um～10um。

于步骤(e)，如图3L所示，置入一高温高湿环境，使该第一图案线路层30 与该第一介电绝缘层10之间形成第一空隙50，即该第一图案线路层30与该 第一介电绝缘层10重迭的部份均不接触。于本实施例，高温高湿环境可为摄 氏130℃高温及85％湿度；再者，当包含有铁离子的第一金属离子层20的原 百分比浓度愈高，则在高温高湿环境中愈快形成第一空隙50。

再请参阅图4A至4F，为上述图2所示的重布线层结构1a的制法，其 包含有以下步骤(a)至步骤(h)；又由于图2的该第一介电绝缘层10、该第一 金属离子层20、该第一图案线路层30、该第二介电绝缘层11均与第一实 施例相同，故本发明制法的第二实施例的步骤(a)至步骤(c)与图3A至图3J 所示的第一实施例的步骤(a)至步骤(c)相同，在此不再赘述，以下谨进一步 说明本实施例的步骤(d)至步骤(h)。

于步骤(d)，如图3I及图4A所示，于该第一金属离子层20及该第一图案 线路层20上形成一第二介电绝缘层11。较佳地，该第二介电绝缘层11的厚 度为0.1um～10um。

于步骤(e)，如图4B所示，于该第二介电绝缘层11的上表面植入一第二 金属离子层21；于本实施例，以离子枪60对该第二介电绝缘层11的上表面 植入一第二金属离子层21，即可将铜离子、铁离子、锰离子、铝离子其中之一 或其组合的1～20原子百分比浓度(at％)植入在该第一介电绝缘层11的上表 面。

于步骤(f)，如图4C所示，于该第一金属离子层21上形成一第二图案线 路层31；于本实施例，该第二图案线路层31包含有一钛阻障层311部分、一 铜晶种层312及一铜层313；其中该钛阻障层311部分系对应该铜晶种层312 及该铜层313。

于步骤(g)，如图4D及图4E所示，于该第一金属离子层21及该第二图案 线路层31上形成一第三介电绝缘层12，该第三介电绝缘层12再形成有对应 该第二图案线路31的部分的导电孔121。较佳地，该第三介电绝缘层12的厚 度为0.1um～10um。

于步骤(h)，如图4F所示，置入一高温高湿环境，使该第一图案线路层31 与该第一介电绝缘层10之间形成第一空隙50，该第二图案线路层31与该第 二介电绝缘层11之间形成第二空隙51，即该第一图案线路层30与该第一介 电绝缘层10重迭的部份均不接触，该第二图案线路层31与该第二介电绝缘层 11重迭的部份均不接触。于本实施例，高温高湿环境可为摄氏130℃高温及 85％湿度；再者，当包含有铁离子的第一及第二金属离子层20、21的原百分 比浓度愈高，则在高温高湿环境中愈快形成第一及第二空隙50、51。

综上所述，本发明重布线层结构的制法主要在各该介电绝缘层上形成一图 案化线路层前，先形成一厚度极薄的金属离子层，由于该图案化线路层与该介 电绝缘层之间形成有金属离子层，该金属离子层与该介电绝缘层的接合度未较 该图案化线路层与介电绝缘层接合度佳，故于高温高湿制程期间，该图案化线 路层所产生的应力，使得其所对应的该金属离子层与该介电绝缘层之间形成空 隙，加大了图案化线路层与相邻金属层之间的距离，而减少了该重布线层的电 容效应，也避免因减少各介电绝缘层的厚度的重布线层造成过大的功率消耗。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情 况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。