集成電路基板通孔的製造方法
2024-02-17 08:20:15
專利名稱：集成電路基板通孔的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路基板通孔的製造方法，特別是涉及選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式對各通孔結構進行塞孔，並填住介電層上的各該導通孔位置處及線路位置處形成導通孔(via)的集成電路基板通孔的製造方法。
請參閱
圖1A至圖1E所示，為現有技術於集成電路基板進行通孔的製造方法，其步驟包括(a)提供一基材作為集成電路基板10的主體，在該集成電路基板10的上、下側表面分別覆上有上、下金屬層11、12，以作為後續定義電路布局的用；(b)在集成電路基板10表面預定位置處定位出通孔位置，以機械鑽孔等方式打穿，形成多個貫穿該集成電路基板10的通孔13；(c)在上述通孔13的內側表面上鍍上一層完整面銅14，以形成具導通作用的導通孔13a(Plate Through Hole，簡稱PTH)；
(d)對集成電路基板10的上、下側表面的上、下金屬層11、12依所設計的電路布局態樣進行微影、蝕刻等步驟，以定義出上、下電路層11a、12a(e)以填充材如緣漆等材質，對所述各導通孔13a進行塞孔，以形成完整的導電栓14結構。最後通常會再以將保護層(圖中未示)覆蓋於集成電路基板10的上、下電路層11a、12a表面作保護。
以上所述僅為單層集成電路基板的一般製造方法，當然，在多層集成電路基板的趨勢下，只要將各單層電路基板施以定義通孔的上述標準製造方法，迭合各該電路基板，即可製成多層複雜的集成電路基板。
以上所述為現有技術的集成電路基板10的製造方法，但即使發展多年，現有技術的集成電路基板10仍具有可靠度不佳、良率不高等缺點。究其原因主要是因為1.現有技術是以綠漆對導通孔14進行塞孔，然而進行塞孔卻容易在各該導電栓15內部造成空隙，因此容易會有Popcorn現象產生，造成塞孔困難、填塞不易，因此不僅通孔孔徑大小易受限，且電性連接品質也不好，造成可靠度較差。
2.優良通孔製作難度高，製造方法極為煩雜，生產時間過長，且機臺設備費用非常昂貴，成本過高。
由上述說明可知，利用現有技術的製造方法所製造的集成電路的基板具有可靠度不佳、導電栓塞孔強度差等缺點，經常無法滿足客戶所要求的標準，不僅降低市場的競爭力也造成生產成本的浪費，因此對於從事基板生產的廠商而言，莫不致力於通孔製造方法的改良，以提高基板的可靠度進而達到增加市場競爭力和降低生產成本的目標。
本發明的另一目的在於提供一種集成電路基板通孔的製造方法，選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式在欲作為金屬導通孔的處形成整層金屬層，在對金屬層施以平坦化，即可完成金屬導通孔的填塞。
本發明的又一目的在於提供一種集成電路基板通孔的製造方法，以金屬直接作塞孔動作，製作導通孔，不需再額外設計通孔的外環(或稱面環，capture pad)，也不需昂貴的設備機臺，大幅提高導電線路的布局密度，相對地基板的品質可更加提高度。
為了達到上述目的，本發明公開一種集成電路基板通孔的製造方法，其步驟包括(a)在一單位電路基板的一表面覆上一保護薄板或離型薄板，在該電路基板的預定位置處，形成若干貫穿電路基板的通孔結構。
(b)在該電路基板未附著保護薄板的另一表面覆上另一保護薄板或離型薄板，之後選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式進行通孔結構填塞(也即塞孔步驟)，填實形成各該通孔。
(c)移除電路基板上下的保護薄板或保護離型薄板，並對該單位基板的上下表面進行研磨或蝕刻步驟，使其平坦化。
(d)選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式方式在該電路基板的上下表面各覆上一金屬層。
(e)對各該金屬層施以微影、顯像等方式，定義出若干電路層；(f)在所述電路層外各覆上一絕緣的介電層，如感光介電層或雷射介電層等；(g)於所述介電層對應於通孔的位置上定義出金屬導通孔的位置。
(h)選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式方式在所述介電層的表面各覆上一金屬層，並填住介電層上對應於通孔的各金屬導通孔位置。
(i)以研磨暨化學機械研磨方式，或表面平整蝕刻方式對所述電路基板最外圍的金屬層進行平坦化。
至步驟(i)所述本發明集成電路基板通孔的製造方法已完成，然而可再重複製造方法增層更多介電層，並選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式形成電路層，並經刷磨步驟，形成所謂的增層電路基板製造方法(build-up process)。
圖2A至2M為本發明第一實施例集成電路基板通孔的製造方法示意圖。
圖3A至3L為本發明第二實施例集成電路基板通孔的製造方法示意圖。
圖式中的圖號說明10-集成電路基板11，12-金屬層 11a，12a-電路層13-通孔 13a-導通孔14-面銅15-導電栓110，210-電路基板111，211-保護薄板
112，212-離型薄板113，213-通孔113a，213a-通孔結構114，117，120，215，215，218-金屬層114a，220-電路層115，118，119，214，216，217-介電層116-離型膜120--金屬層；111--絕緣層；200字符線；300--位線。
第一實施例請參閱圖2A至2M所示，為本發明第一實施例集成電路基板通孔的製造方法示意圖，形成通孔結構的製造方法示意圖及填實導電材完成通孔結構的製造方法示意圖，其步驟包括(a)提供一單位電路基板(unit substrate)110，其可為一硬性的陶瓷基板(ceramic substrate)或塑料基板(plastic substrate)或軟性基板，陶瓷基板是以陶瓷材料作為絕緣層，而該塑料基板是以塑料基材作為絕緣層，該電路基板為一般業界用材質，通常為環氧樹脂(epoxyresin)FR-4所組成，或是更高級的材料如雙順丁稀二酸醯亞胺(BMI)、雙順丁稀二酸醯亞胺/三氮阱複合樹脂(BT-based resin)、或聚醯胺(polyimide)等材質，此為一般熟知技術，不再贅述。覆上一保護薄板(protection sheet)111於該電路基板110表面上(上表面)，在該電路基板110的預定位置處，以機械鑽孔(mechanical drilling)或雷射製造方法等方式形成若干貫穿電路基板110的通孔結構113a。
(b)接下所述為本發明的重點之一，在該電路基板110未附著保護薄板111的另一表面(也即下表面)覆上一保護離型板(protect sheet)112，之後選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式進行通孔結構113a填塞(也即塞孔步驟)，填實形成各該通孔113；其中所述金屬可指銅(Cu)、鋁(Al)、鋅(Zn)、銀(Ag)或其它金屬等；除金屬氣相沉積外，尚有金屬蒸鍍(metal vaporevaporization)；而金屬噴射可指電弧熔射(Arc melting spray)技術或高速粒子固化(high velocity particle consolidation)技術；。
(c)移除電路基板上的保護薄板111及保護離型薄板112，並對該單位基板110的上下表面進行研磨(grinding)或蝕刻(etching)步驟，使其平坦化。
(d)選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式方式在該電路基板110的上下表面各覆上一金屬層114，如銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)等，以上述方法形成的該金屬層114可均勻覆上，達到良好的平整度。
(e)對各該金屬層114施以微影、蝕刻等方式，在該電路基板110表面上，視實務所需定義出若干電路層114a；(f)在所述電路層外各覆上一絕緣的介電層(dielectric layer)115，如感光介電層(photo-imagible dielectricr，簡稱PID)或雷射介電層(laserable dielectric)等；當然，介電層的數目也可更多設計更多，形成所謂的增層電路基板製法(build-up process)。
(g)若介電層115選用雷射介電層時，如圖2G所示，先鋪上一離型膜116(release film)作保護，以雷射方式於所述介電層115對應於通孔113的位置上定義出金屬導通孔(via)的位置(圖中未標示)，待金屬導通孔的位置定義完之後，即可選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式，直至各孔位填滿為止，才將離型膜116撕去，形成圖2I的結構。
(h)若介電層115選用感光介電層時，經微影、顯像及固化以金屬氣相沉積和/或金屬噴射方式在所述介電層的表面各覆上一金屬層117，如銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)或其它金屬等，並填住介電層115上對應於通孔113的各金屬導通孔(via)位置，如圖2H所示。
(i)以研磨(grinding)和/或化學機械研磨(chemical mechanicalpolishing，簡稱CMP)方式，或表面平整蝕刻(surface uniform etchingprocess，簡稱SUEP)方式對所述電路基板110最外圍的金屬層117進行平坦化，如圖2I所示。
(j)在所述電路層117暨介電層115外各再覆上一絕緣的介電層118，同樣可為感光介電層(PID)或雷射介電層(laserable dielectric)，但需選用與前述介電層115屬同一材質，共合成—新介電層119。
(k)如介電層115選用感光介電層時，以微影、顯像及固化方式，於所述介電層119對應於通孔113的位置上，定義出若干金屬導通孔的位置(圖中未標示)；或若介電層115選用雷射介電層時同樣可以雷射方式於介電層119對應於通孔113的位置上定義出金屬導通孔的位置，但也需先鋪上一離型膜作保護(圖中未式)，待金屬導通孔的位置定義完且孔位填塞金屬完成之後再移除。
(1)介電層115選用感光介電層時，以金屬氣相沉積和/或金屬噴射方式在所述介電層的表面各覆上一金屬層120，如銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)、銀(Ag)或其它金屬等，並填住介電層119上對應於通孔113的各金屬導通孔位置，以形成完整的金屬導通孔。
(m)介電層115選用感光介電層時，接著以研磨(grinding)暨化學機械研磨(CMP)方式，或表面平整蝕刻(SUEP)對所述單位基板110最外圍的金屬層120暨介電層119進行平坦化。
如這些步驟所述本發明集成電路基板的通孔及線路製造方法已於焉完成，然而可再重複製造方法以形成多層次所需金屬導通孔及線路結構。如增層更多介電層，並選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式形成電路層，並經刷磨製造方法，形成所謂的增層電路基板製法(build-up process)，廣泛應用的。
第二實施例請參閱圖3A至3K所示，為本發明第二實施例集成電路基板通孔的製造方法示意圖，形成通孔結構的製造方法示意圖及填實導電材完成通孔結構的製造方法示意圖，其步驟包括(a)提供一單位電路基板210，其可為一硬性的陶瓷基板或塑料基板或軟性基板，陶瓷基板以陶瓷材料作為絕緣層，而該塑料基板是以塑料基材作為絕緣層，該電路基板的材質與前述實施例相同，於此不再贅述。覆上一保護薄板(protection panel)211於該電路基板210表面上(上表面)，在該電路基板210的預定位置處，以機械鑽孔或雷射製造方法(laserprocess)等方式形成若干貫穿電路基板210的通孔結構213a。
(b)在該電路基板210未附著保護薄板211的另一表面(也即下表面)覆上一保護離型薄板212，之後以選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式進行通孔結構213a填塞(也即塞孔步驟)，填實形成各該通孔213；其中應用的金屬可指銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)、銀或其它金屬等；除金屬氣相沉積外，也可金屬蒸鍍(metalvapor evaporization)；而金屬噴射可指電弧熔射(Arc melting spray)技術或高速粒子固化(high velocity particle consolidarion)技術。
(c)移除電路基板210上下表面的保護薄板211及保護薄板212，並對該單位基板210的上下表面進行研磨或蝕刻步驟，使其平坦化。
(d)本實施例至此步驟開始與前述實施例不同。接下來先在所述電路基板210上下表面各覆上一絕緣的介電層(dielectric layer)214，如感光介電層(PID)或雷射介電層(laserable dielectric)等；(e)介電層214選用感光介電層時，以微影、顯像及固化等方式，於所述介電層214對應於通孔213的位置上，定義出若干金屬導通孔及線路的位置(圖中未標示)；以雷射方式於所述介電層214(此時選用雷射介電層)對應於通孔213的位置及線路的位置上定義出金屬孔的位置及電路層的位置，待金屬孔的位置定義完之後，即選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式進行金屬塞孔，再移除離型膜。
(f)介電層214選用感光介電層時，以選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式在該電路基板210上下表面的介電層214各覆上一金屬層215，並形成電路層220(即線路)，如銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)、銀或其它金屬等。
(g)以研磨(grinding)和/或化學機械研磨(CMP)方式，或表面平整蝕刻(SUEP)對所述單位基板210表面的金屬層215進行平坦化。
(h)在所述金屬層215暨介電層214的表面外再覆上一絕緣的介電層216，同樣可為感光介電層(PID)或雷射介電層(laserable dielectric)，但需選用與前述介電層214屬同一材質，共合成一新介電層217。
(i)以微影、顯像及固化等方式，於所述介電層217(此時選用感光介電層)對應於通孔213的位置上，定義出若干金屬導通孔的位置(圖中未標示)；或以雷射方式於所述介電層217(此時選用雷射介電層)對應於通孔213的位置上定義出金屬導通孔的位置，即選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式，之後再移除離型膜。
(j)介電層214選用感光介電層時，以金屬氣相沉積和/或金屬噴射方式在所述介電層217暨金屬層215的表面覆上一金屬層218，如銅(Cu)、鋁(Al)或鋅(Zn)等，並填住介電層217上對應於通孔213的各金屬導通孔位置，形成金屬導通孔結構。
(k)以研磨(grinding)暨化學機械研磨(CMP)方式或表面平整蝕刻(SUEP)對所述電路基板210最外圍的金屬層218進行平坦化。
當然本實施例也可應用於的另一態樣一增層製造方法(build-upprocess)。如圖3L所示，在一核心的電路基板210上下層迭上若干介電層217，以形成一多層電路基板形式，選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式進行於各該介電層217上，而形成若干電路層220、盲孔(blind via)或不等程度貫穿基板的導通孔(PTH)等。圖中僅以上下兩層介電層217表示，當然，視實際情況需要，以增層法可製作出更多層介電層的多層電路基板形式。
至此，本發明集成電路基板通孔的製造方法已完成，當然，同樣可再重複製造方法以形成所需金屬導通孔及線路結構，如增層更多介電層，並選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式形成電路層，形成所謂的增層電路基板製法(build-up process)。
本發明與現有技術的最大不同處，捨棄一般以如綠漆(solder mask)等填充材直接進行塞孔製造方法，而改為選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式於形成通孔的基板上，利用一離型膜及保護薄板輔助進行塞孔，完整填實形成各該通孔，如此，可應用於極小孔徑的通孔進行塞孔，如100μm以下，甚至可達10μm左右，且同時具備優良品質的通孔結構，而定義出該通孔。
另外，本發明的技術手段也利用選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式在欲作為金屬導通孔(via)及線路的處形成整層金屬層，在對金屬層施以平坦化，即可完成金屬導通孔(via)的填塞，製造方法較現有技術簡易，且形成的金屬導通導電性良好，基板合格率高。
再者，本發明不需多利用光阻等煩雜步驟，而直接以感光介電層(PID)或雷射介電層(laserable dielectric)進行導通孔位置定義，以利後續金屬塞孔可輕易完成。
以上所述為本發明集成電路基板通孔的製造方法步驟的詳細說明，本發明以金屬直接作塞孔動作，製作導通孔，不需再額外設計通孔的外環(或稱面環，capture pad)，也不需昂貴的設備機臺，即可大幅提高導電線路的布局密度，相對地基板的品質也可提高。另外，不僅應用範圍廣，適合於各種尺寸的集成電路構成，完全克服現有技術的種種缺失。
以上所述僅為本發明集成電路基板通孔的製造方法的較佳實施例，並非用以限制本發明的實施範圍，本技術領域普通技術人員在不違背本發明的精神所做的修改，均應屬於本發明的範圍，因此本發明的保護範圍當以以權利要求為準。
權利要求
1.一種集成電路基板通孔的製造方法，其步驟包括(a)提供一電路基板，形成若干通孔結構；(b)選擇以金屬噴射方式(metal spray)、金屬氣相沉積方式(metalvapor deposition)及其組合的其中一種方式對各該通孔結構進行塞孔，而形成通孔(through hole)；(c)在所述電路基板的至少一表面外覆上一介電層；(d)於所述介電層對應於通孔的位置及線路的位置上定義出導通孔(via)位置處；(e)選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式及其組合的其中一種方式在所述介電層的表面覆上一金屬層，並填住介電層上的各該導通孔位置處，以形成完整的導通孔。
2.如權利要求1所述集成電路基板通孔的製造方法，其特徵在於，所述通孔結構選擇以機械鑽孔(mechanical drilling)或雷射製造方法(laser process)其中之一方式形成。
3.如權利要求1所述集成電路基板通孔的製造方法，其特徵在於，所述的介電層可選用感光介電層(photo-imagible dielectricr)及雷射介電層(laserable dielectric)其中一種。
4.如權利要求1所述集成電路基板通孔的製造方法，其特徵在於，所述的金屬噴射可指電弧熔射(Arc melting spray)技術和高速粒子固化(high velocity particle consolidation)技術其中之一。
5.如權利要求1所述集成電路基板通孔的製造方法，其特徵在於，在步驟(e)之後，還可包括一步驟(e1)以研磨(grinding)暨化學機械研磨(CMP)方式，及表面平整蝕刻(SUEP)其中一種方式對所述電路基板的金屬層暨介電層進行平坦化。
6.如權利要求1所述集成電路基板通孔的製造方法，其特徵在於，所述的金屬氣相沉積方式可指金屬蒸鍍(metal vapor evaporization)。
全文摘要
本發明涉及一種集成電路基板通孔的製造方法，其步驟包括提供一電路基板，形成若干通孔結構；捨棄現有填充材塞孔方式，而改為選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式對各該通孔結構進行塞孔，而形成通孔，進行平坦化；覆上一金屬層，定義出若干電路層；在所述電路基板的至少一表面外覆上一介電層，於所述介電層對應於通孔的位置上定義出導通孔位置處；選擇以金屬噴射方式、金屬氣相沉積方式、金屬蒸鍍及其組合的其中一種方式在所述介電層的表面覆上一金屬層，並填住介電層上的各該導通孔位置處，以形成完整的導通孔。最後對電路基板最外圍的金屬層進行平坦化。
文檔編號H01L21/48GK1457089SQ0211913
公開日2003年11月19日 申請日期2002年5月9日 優先權日2002年5月9日
發明者宮振越, 何昆耀 申請人:威盛電子股份有限公司