[发明专利]一种基于LTCC基板薄膜多层布线制作方法

说明书

技术领域

本发明属于混合集成电路技术领域。涉及一种基于低温共烧陶瓷（LTCC）基板薄膜多层布线制作方法。

背景技术

在低温共烧陶瓷（LTCC）多层基板上，通过薄膜工艺制作薄膜多层布线构成混合多层布线基板。其中薄膜多层布线作为信号线、接地线和焊区，这是利用薄膜多层布线具有信号传输延迟小、互连密度高、集成度高的优点。LTCC多层布线作为电源线和接地线或低速信号线，这是利用LTCC易于实现多层布线层数和适宜于大电流的优点。薄膜多层布线和LTCC多层布线的完美结合，使LTCC薄膜混合型多层布线基板所构成的混合多芯片组件MCM-C/D具有更高的性价比、优良的性能，是目前混合多层布线基板中发展最为迅速、应用最为广泛的一种。在大型高速计算机系统、微波领域的应用很有竞争力，特别是在机载、星载或航天领域中，其体积小、重量轻、可靠性高的特点更加突出，是一种非常有潜力的微波电路模块(低噪声放大器、滤波器、移相器等)，甚至需求量越来越大的T/R组件基板制造技术。

目前，LTCC基板上薄膜多层布线最流行的工艺制作方法为：LTCC基板抛磨、基板正面溅射粘附层和种子层、第一次光刻形成导带图形、电镀主导体层金属、第二次光刻形成通孔图形、电镀形成通孔柱、第三次光刻露出多余的种子层、湿法刻蚀去除多余的种子层和粘附层金属、旋涂聚酰亚胺，并使之固化，形成胺膜、对聚酰亚胺表面进行机械抛光，使之平整，并露出Cu柱表面，以便与下一层布线互连、重复上面步骤，在LTCC基板上完成薄膜多层布线。该方法存在几个方面的缺点：

一是LTCC基板与第一层薄膜布线（LTCC基板－薄膜界面）之间经常出现LTCC基板上通孔柱经后续薄膜工艺发生“起泡”现象，严重时发生连线断路或短路现象，给器件可靠性带来了隐患。

二是多余的种子层和粘附层需多次反复光刻，给光刻的工艺控制带来了一系列的加工难度和困难。例如，在起伏的表面上光刻，容易产生套准误差；湿法刻蚀去除多余的种子层和粘附层金属时，出现侧钻现象、线条不整齐不陡直、线宽难以控制、难以制作细线条等问题。

三是电镀均匀性较差。因为目前流行的工艺，在电镀时，电极都是以点接触的方式，与基板布线导电层相连接，使电流在基板上的分布不均匀，造成电镀的金属薄层厚度不均匀。

四是工艺过于繁多复杂，增加了不少工艺步骤，如需反复光刻、腐蚀、去胶，给薄膜布线带来了难度。同时，为了去除多余的种子层和粘附层，并想达到好的布线质量效果，一般需要用昂贵的专用喷胶机在高低不平的表面上进行涂胶，才能使高低不平的基板表面都能涂上光刻胶，且光刻胶厚基本一致，便于光刻。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于LTCC基板薄膜多层布线制作方法。采用基板表面处理、利用多层基板内的导线互连特点，在LTCC基板背面溅射一层电镀时的导电层，并与阴极以面接触的方式进行电镀，以及剥离技术制作粘附层和种子层等工艺技术，解决了现有LTCC基板上多层布线技术中线宽精度低、线条边缘不整齐、布线密度低、套准误差大、重复性差、可靠性差、工艺复杂等问题。

本发明的基本思路是：

LTCC基板的抛磨和处理：LTCC多层基板在烧结等加工过程中，因基片各方向的收缩率不同、排气不彻底、内应力等因素的存在，常会引起基板翘曲变形，平整度差，将给后续薄膜工艺带来困难。采用粗抛和精抛两步对基板进行抛磨，通过粗抛和精抛使LTCC基板上表面的平整度小于10μm/cm、光洁度达到0.1μm以下。采用500℃的工艺处理后，以释放LTCC基板表面通孔柱中吸附的气体，避免界面互连区在高温过程中产生起泡现象的发生。

LTCC基板背面溅射一层导电层：此目的是为了在电镀Cu导带和Cu通孔柱时，此层导电层与阴极以面接触相连，进行电镀。

第一次光刻工艺：第一次光刻形成正“八”字形粘附层和种子层的溅射和电镀掩膜层的断面窗口，根据负性光刻胶的特性和光刻原理，对一般的负性光刻胶来说，均能形成上窄下宽的正“八”字形掩膜层断面图形，光刻胶越厚越易形成这种图形，且上下宽度差距更大。工艺中，较佳地是采用AZ5200型光刻胶，利用其负胶特性形成上窄下宽的正“八”字形掩膜层断面的光刻窗口。