Abstract
We developed Fabrication process of embedded passive components in MCM-D substrate. The proposed MCM-D substrate is based on Cu/photosensitive BCB multilayer. The substrate used is Si wafer and Ti/cu metallization is used to form the interconnect layer. Interconnect layers are formed with 1000$\AA$ Ti/3000$\AA$ Cu by sputtering method and 3$\mu\textrm{m}$ Cu by electrical plating method. In order to form the vias in photosensitive BCB layer, the process of BCB and plasma etch using $C_2F_6$ gas were evaluated. The MCM-D substrate is composed of 5 dielectric layers and 4 interconnect layers. Embedded resistors are made with NiCr and implemented on the $2^{nd}$ dielectric layer. The sheet resistance of NiCr is controlled to be about 21 $\Omega$/sq at the thickness of 600$\AA$. The multi-turn sprial inductors are designed in coplanar fashion on the $4^{th}$ interconnect layer with an underpass from the center to outside using the lower $3^{rd}$ interconnect layer. Capacitors are designed and realized between $1^{st}$ interconnect layer and $2^{nd}$ interconnect layer. An important issue in capacitor is the accurate determination of the dielectric thickness. We use the 900$\AA$ thickness of PECVD silicon nitride film as dielectric. Capacitance per unit area is about 88nF/$\textrm {cm}^2$at the thickness of 900$\AA$. The advantage of this integration process is the compatibility with the conventional semiconductor process due to low temperature PECVD silicon nitride process and thermal evaporation NiCr process.
MCM-D 기판에 수동소자를 내장시키는 공정을 개발하였다. MCM-D 기판은 Cu/감광성 BCB를 각각 금속배선 및 절연막 재료로 사용하였고, 금속배선은 Ti/cu를 각각 1000$\AA$/3000$\AA$으로 스퍼터한 후 fountain 방식으로 전기 도금하여 3 um Cu를 형성하였으며, BCB 층에 신뢰성있는 비아형성을 위하여 BCB의 공정특성과 $C_2F_6$를 사용한 플라즈마 cleaning영향을 AES로 분석하였다. 이 실험에서 제작한 MCM-D 기판은 절연막과 금속배선 층이 각각 5개, 4개 층으로 구성되는데 저항은 2번째 절연막 위에 thermal evaporator 방식으로 NiCr을 600$\AA$증착하여 시트저항이 21 $\Omega$/sq가 되게 형성하였고. 인덕터는 coplanar 구조로 3, 4번째 금속배선층에 형성하였으며, 커패시터는 절연막으로 PECVD $Si_3N_4$를 900$\AA$증착한 후 1, 2번째 금속배선층에 형성하여 88nF/$\textrm {cm}^2$의 커패시턴스를 얻었다. 이 공정은 PECVD $Si_3N_4$와 thermal evaporation NiCr 공정을 이용함으로써 기존의 반도체 공정을 이용하여 MCM-D 기판에 수동소자를 안정적으로 내장시킬 수 있었다.
