[发明专利]多层金属化薄膜叠加制作电感元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及多层金属化薄膜叠加制作电感元件的方法，更确切地说涉及圆片级封装中无源器件的制造，可用于重布线层(RDL)工艺制作电感元件的方法。

背景技术

随着无线通信的发展，射频微波电路在无线个人通讯，无线局域网(WLAN)，卫星通信，汽车电子中得到了广泛应用。越来越多的功能正持续不断的被集成到各种手持设备中，同时设备的尺寸也在不停的缩小。小型化，低成本，低耗能，高性能的需求正在持续增加。

电感在电路中大量使用，在匹配网络，滤波器，低噪声放大器中起着重要作用。传统电感件从面积到成本均已制约着集成电路的发展。集成无源器件以其小型化、薄膜型、寄生参数少及可靠性高的优点满足了当今电子产品低成本、重量轻、集成度高，超薄的需求，对改善芯片性能效果显著。

由于传统的封装成本较高，无法满足充分体现嵌入式无源器件的优越性。圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)以其低成本，小尺寸在电子产品中得到了广泛应用，Amkor(Ultra CSPTM)、Fraunhofer、Fujitsu(Super CSPTM)、Form Factor(WowTM，MOSTTM)等多家公司和研究机构都有自己的圆片级封装技术。在圆片级封装中埋置无源器件能够很好的满足小型化，低成本，低功耗等要求。

在圆片级封装中埋置无源器件的方法有多种，其中一种是在制作重布线层(RDL)的同时，利用重布线工艺制作无源器件。这种方法在不增加原有封装工艺步骤的情况下集成了无源器件，降低了成本。但是这种方法做出来的电感厚度与重布线层(RDL)金属厚度一致，由于RDL工艺中的金属层厚度对于集成电感来说较薄，较薄的金属层厚度会带来较大的寄生电阻，从而降低电感品质因数。为了克服这个问题，通常的做法是增加集成电感金属线的线宽，但这往往会导致电感所占面积增大，且会引入较大的寄生电容。针对这个问题，本发明拟提供一种方法能在不改变原有封装工艺步骤的情况下，利用多层金属化薄膜叠加制作出比通常做法更厚的电感金属线。从而使所制作的电感金属线在不增加线宽的条件下就可以满足品质因数要求，减小了电感所占面积及寄生电容。该种方法制作的电感与相同工艺条件下通常方法制作的电感相比，寄生电阻更小，品质因数更大。

发明内容

为了适应产品的小型化，低成本化发展需求，本发明提供一种多层金属化薄膜叠加制造电感元件的方法。该方法制作的电感元件增厚了电感金属线，其厚度为传统制作方法的2倍以上，且可进一步优化，减小电感元件的电阻，从而使电感元件达到更高品质因数，提高了电感元件性能。

本发明所采取的技术方案是：利用电镀形成第一层金属互连传输线及第一层电感金属，然后通过光敏介质曝光显影退火形成金属通孔及第二层电感金属沟槽，最后用金属或导电材料填充通孔及沟槽，从而形成多层金属化薄膜叠加的电感元件。所述的方法可在圆片级封装中重布线层工艺兼容，同时形成比RDL金属薄膜厚度大的电感金属层，所制作的电感金属层厚度比普通方法厚，因而在减小无源器件面积、降低封装成本方面有很大潜力。

本发明的具体工艺步骤如下：

A.利用溅射、光刻和电镀工艺形成金属互连线及电感图形

(a)在基板或衬底上溅射种子层；

(b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第一金属互连线及第一层电感图形的掩膜。

(c)电镀金属，优选为铜，形成第一层金属互连线及第一层电感图形；

(d)溶解阻挡层光刻胶，刻蚀残留种子层。

B.光刻工艺形成介质层

(a)旋涂光敏介质，可为光敏聚酰亚胺或光敏BCB；

(b)软烘，曝光显影，形成金属互连通孔及附加电感图形沟槽，第二层电感图形与第一层电感图形相同，退火；

(c)等离子体干刻去除显影残余部分。

D.电镀填充金属互连通孔及第二层电感图形

以第一层金属互连线及第一层电感图形金属作为种子层电镀形成金属互连通孔及第二层电感图形金属。

第一层电感图形和第二层电感图形互通共同确定电感元件结构。

根据具体的RDL工艺布线层数以及电感元件品质因数的要求，可重复A、B、C三个步骤以形成更厚的电感图形。

所述的方法形成金属互连传输线为两层以上；形成的电感金属层为三层以上。第一层、第二层或第三层电感金属层的厚度为0.5-20μm；形状为圆螺旋形、多边螺旋形或折线形。第一层、第二层或第三层电感金属层的厚度为3μm。