專利名稱：新型集成電路支撐結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在于提供一種用于集成電路的支撐結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
電子工業(yè)日趨復(fù)雜化和小型化，尤其是在移動設(shè)備如移動電話和便攜式計算機中，空間非常珍貴。
集成電路(IC, IntegratedCircuit)是這些電子系統(tǒng)的核心。同樣地，IC變得越來越復(fù)雜，并包括了更大數(shù)量的晶體管，需要越來越多的輸入/輸出觸點。它們要工作于更快的轉(zhuǎn)換速度和頻率，需要更多的能耗且會產(chǎn)生大量需要散去的熱量。
IC通過印刷電路板(PCB, Printed Circuit Board)連接到電源、用戶界面和其他元器件。為了便于IC連接到該PCB，需要提供大量的電連接。為了使IC及其相關(guān)的PCB相互連接，所釆用的一般方法包括電子基板的使用。該電子基板是IC封裝的一部分，并取代傳統(tǒng)的引線框架來作為IC和PCB之間的內(nèi)插板。這樣的基板可以包括一個、兩個或更多個導體層，導體層之間通過多種介電材料層，如陶瓷或有機材料隔離開來。上述基板通常在其底部含有觸點傳導陣列。傳導觸點可以是球形觸點，提供一種所謂的球柵陣列(BGA, Ball GridArray);或管腳，為與PCB的電互連提供一種所謂的針柵陣列(PGA, Pin GridArray)。作為另外一種選擇，所述基板可以不使用焊球或管腳而被直接安裝到PCB上，從而提供一種所謂的矩柵陣列(LGA, Land Grid Array )。在基板頂部，基板通常通過所謂的引線鍵合組裝技術(shù)或倒裝芯片組裝技術(shù)承載一個或多個電連接的IC。
參照圖1，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的引線鍵合BGA封裝的一個實例，包括基板100;連接基板100底側(cè)的焊盤104到底部PCB (圖中未示出)的電傳導球102 的球柵陣列(BGA)，以及電導線陣列，即引線鍵合106，該電導線陣列連接基 板100的頂部焊盤108到IC 110。這樣封裝的IC 110通常被也稱為"模塑"材 料的樹脂材料112所保護。
參照圖2，顯示了現(xiàn)有技術(shù)的倒裝芯片BGA封裝的一個實例，含有倒裝芯 片BGA基板200。再一次，提供電傳導球的球柵陣列(BGA) 202以連接基板 200底側(cè)的焊盤204到底部PCB(圖中未示出)。然而，提供位于基板200的頂 部焊盤208上面的電傳導凸起206取代引線鍵合，釆用該技術(shù)領(lǐng)域通稱的倒裝 芯片工藝連接到IC210。該工藝也包含在IC210與基板200的表面之間樹脂材 料212的應(yīng)用。該技術(shù)中，樹脂212通常也被叫做"未注滿"材料。未注滿樹 脂212作為應(yīng)力緩沖，并降低了在封裝250壽命期內(nèi)的熱循環(huán)過程中IC 210和 凸起206所產(chǎn)生的疲勞。有時，倒裝芯片封裝250也包括通過粘合層216附著 到基板200的金屬增強板214、以及通過熱粘合層222附著到IC 210背面的蓋 220。增強板214被用于進一步加強基板200，并有助于在隨后的IC組裝工藝 中保持平整性，而蓋220有助于驅(qū)散IC 210在工作中產(chǎn)生的熱量。
如圖1、圖2分別所示的上述用于引線鍵合和倒裝芯片工藝的新型BGA、 PGA、 LGA基板， 一般包括兩個主要部分 一個所謂的"核心部分"及在其上 一層層構(gòu)建的"組合部分"。
參照圖3，顯示了 一般的有機倒裝芯片BGA (FCBGA)基板300的詳細實 例。基板300的核心部分330由多層銅導體層332組成，所述多層銅導體層之 間通常通過玻璃纖維加強的有機介電材料層334隔開。核心330中的銅導體層 332通過金屬化孔(以后稱為PTH) 336被電連接。 一般來說，在形成基板300 的過程中，首先形成核心部分330。隨后通過機械鉆孔、鍍銅和塞孔形成PTH 336。然后，構(gòu)建核心部分330的外部銅導體層338。兩個組合部分340'、 340" 隨后被分別添加到核心300的每一側(cè)。這些組合部分340'、 340"由多個銅導體 層342組成，銅導體層的層與層之間通過可以被玻璃纖維加強的介電材料層344 間隔開。介電層344包含鍍銅微通孔346,該鍍銅微通孔連接相鄰的銅導體層。
10微通孔346通常為激光鉆孔，并因此，其直徑比PTH336小。這樣可以節(jié)省基 板的組合部分的可貴空間用于在其上應(yīng)用IC。改善的機械和電氣特性，加上通 過使用微通孔346而實現(xiàn)的更高的導體密度，最終使用于組合部分的電介質(zhì)達 到IC觸點的密度并作為連接PCB的中間觸點。
值得注意的是，這種FCBGA基板300的核心部分330主要作為組合部分 340'、 340"的貫穿互連"載體"，同時也適用于操作IC所需的低密度電源和接 地銅導體層。
由于其更細的I/0腳距，現(xiàn)代IC需要非常平坦、無翹曲的基板來保證封裝 的可靠性。如果基板的組合部分僅僅形成于核心部分的一側(cè)上將很難實現(xiàn)這一 點。為了在IC封裝工藝中以及封裝工藝后制作一種平坦、無翹曲的基板，組合 部分優(yōu)選構(gòu)建在核心的兩個側(cè)面上，以制作出一種對稱的結(jié)構(gòu)，獲得應(yīng)力均衡 的、平坦的基板。
然而，在核心部分的兩側(cè)構(gòu)建層是有代價的。會增加很多制作工藝步驟， 所述制作工藝步驟增加制作費用。由于所得到的基板結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，所以制作 成品率下降。而且，基板厚度被增加，導致緊湊性下降，對于需要小型化的移 動通信和其他應(yīng)用很少需要較厚的封裝。另外，很顯然，基板越厚，封裝的總 電感和熱阻抗越大。這些會破壞IC的整體性能?；谶@些缺陷，人們?yōu)榱烁纳?上述的夾層結(jié)構(gòu)而做了很多嘗試。
一種減小厚度的改進是制作沒有中心核心的基板，提供一種該領(lǐng)域中稱為 "無芯基板"的基板。在這種技術(shù)中，基板的BGA(或PGA、或LGA)側(cè)的中 心核心和組合部分均被去掉，從而整個基板只包含一個組合部分，用于將IC連 接到PCB。由此，整個基板的厚度大大減少，改善了其熱阻抗和電性能。另外， 基板核心部分的去除縮短了制作工藝的周期時間，并不再需要制作成本相當昂 貴的由機械鉆孔得到的PTH。
Kikuchi等人提出的公開專利申請?zhí)朥SSN2002/0001937的美國專利，涉及 到上述主題，其中描述了一種多層互連結(jié)構(gòu)的制作工藝，該互連結(jié)構(gòu)包含聚合 物絕緣層和金屬基片上的金屬互連，該金屬基片后來被部分去除以制作設(shè)有用于連接ic的孔的金屬支撐增強板。雖然上述公開內(nèi)容顯然介紹了一種獲得無芯
基板的可行方法，但是其具有很多缺陷。第一，基板所有的導體層均需要昂貴 的薄膜互連。雖然這種薄膜互連導體層由于改善的密度和更細的腳距而具備良 好性能，但是其不適合于制作一般具有低密度和小腳距的基板電源面和接地金 屬面，并且，使用昂貴的薄膜技術(shù)制作導體層在經(jīng)濟上不可行。第二，這些層 一般需要一定的金屬厚度來減小電阻和防止過熱。當使用薄膜工藝技術(shù)時，難 以達到這種效果。第三，倒裝芯片接合工藝施加薄膜互連結(jié)構(gòu)所難以承受的壓
力。這種壓力會使得薄膜厚度一般不超過100微米的互連結(jié)構(gòu)變形和/或拉伸， 而且，該壓力有時會導致薄膜介電層的破壞，并由此導致IC操作故障。第四， 應(yīng)當理解的是，IC附近的金屬增強板的存在會占用基板外表面的寶貴空間，并 會限制其在需要無源元件，例如去耦電容器接近IC的應(yīng)用場合中的使用。第五，
大口徑金屬增強板的使用會導致這種技術(shù)不適合于需要例如多芯片基板、低尺
寸基板，進行基板供應(yīng)以用于二維矩陣陣列或帶狀結(jié)構(gòu)的ic封裝的應(yīng)用場合。
Strandberg提出的美國專利號US 6,872,589的美國專利描述了 一種用于安 裝IC的基板，再一次，基板結(jié)構(gòu)形成于被部分蝕刻而剩下帶有用于安裝IC的 孔的金屬增強板的金屬載體基片上。雖然Strandberg在專利US 6，872，589中描 述的基板比專利USSN2002/0001937中描述的基板通過提出一種較少的互連層 數(shù)而具有優(yōu)越性，但是，其仍然具有上述USSN2002/0001937專利中所有的結(jié) 構(gòu)上的缺陷。
根據(jù)以上內(nèi)容可知，很多領(lǐng)域都需要一種能夠在更多應(yīng)用場合使用的低成 本、高性能的無芯基板。為了滿足這種需求， 一種嘗試的、有前景的方式是消 除上述昂貴的薄膜組合結(jié)構(gòu)，取而代之的是其它例如印刷電路板(PCB)制作 工業(yè)中所建立并常用的較便宜的材料和工藝。與薄膜介電材料不同，PCB工業(yè) 中使用的新型介電材料通常以層壓技術(shù)的方式被應(yīng)用，并以被玻璃纖維或其它 加強材料強化的預(yù)浸料形式出現(xiàn)。這些電介質(zhì)的合理選擇，為制成消除或至少 減小對金屬增強板需求的"自支持"無芯基板結(jié)構(gòu)提供了可能。再者，使用相 對低成本的、已確定的、已有的PCB工藝有望提供經(jīng)濟的多層無芯基板，該基板具有多個、低密度、小腳距的電源層，以及結(jié)合有高密度、細腳距的金屬信 號層的接地金屬層。
這種層狀結(jié)構(gòu)容易翹曲，特別是在熱壓或固化工藝中。以這種方式形成的
無芯基板一般缺乏安全、可靠地在其上安裝IC所需要的平整性。
當該基板只在金屬載體基片的單側(cè)組裝時，在制作過程中，其內(nèi)部必然產(chǎn) 生不平衡應(yīng)力，所述金屬載體基片在IC封裝以前被去除或減薄以作為增強板支 撐基板。這些應(yīng)力可能通過金屬載體的去除釋放出來，導致基板的彎曲和翹起。
基板的上述變化會導致組裝IC時的低成品率，甚至導致封裝不平而無法安裝在 相應(yīng)的PCB板上。
為了解決該問題，Ho等人提出的美國專利號為US 6,913,814的美國專利公 開了 一種層壓工藝及其相應(yīng)結(jié)構(gòu)，所述工藝及其結(jié)構(gòu)中提供了 一種高密度多層 基板，該基板具有多個層壓層，其中各層單獨制作，而后堆疊、層壓在一起。 這種方式顯然提供了一種不同于在現(xiàn)有技術(shù)所常見的普通金屬載體基片上制作 的非對稱、依次建立的多層基板的選擇。這種技術(shù)看起來能夠使用由PCB制作 工業(yè)確定的經(jīng)實驗和測試的材料與工藝，提供一種經(jīng)濟的、其中的PTH由實心 銅微通道代替的有機無芯基板。
然而，Ho等人提出的US6，913,814中所描述的技術(shù)具有兩個主要的缺陷 首先，為了制作包含附著到PCB的具有低腳距BGA的底層和高腳距上層IC側(cè) 的結(jié)構(gòu)，基板必須由單獨的層組成，各層具有不同的密度及不同的介電層厚度， 這種狀況再一次導致易翹曲的不平衡、不對稱結(jié)構(gòu)。其次，如本領(lǐng)域中技術(shù)人 員公知的，對于高性能IC的應(yīng)用，使用基于由穿透介電材料層得到的金屬觸點 的通孔-焊盤觸點連接基板各層是不可靠的，因為其會導致通孔觸點的損耗和由 此帶來的封裝故障。這種情況在IC安裝到基板的過程中所釆用的高溫工藝中尤 其值得注意。
因此，雖然有如上所述的改進，仍然需要提出一種克服現(xiàn)有技術(shù)中缺點的 制作工藝和芯片支撐結(jié)構(gòu)，這種制作工藝和支撐結(jié)構(gòu)由于高度的平面性和平整 度而具有髙成品率、以及高可靠性，從而具有經(jīng)濟效益、特別適合于大規(guī)模制造。本發(fā)明考慮了這種需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型多層互連支撐結(jié)構(gòu)制作技術(shù)，這種技術(shù)非常
經(jīng)濟，并特別適合于大規(guī)模制造。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種具有高成品率的制作技術(shù)。 本發(fā)明的特定目的是提供一種具有好的平面性和平整度的多層互連支撐結(jié)
構(gòu)的制作技術(shù)。
本發(fā)明的另一特定目的是提供一種具有高可靠性的多層互連支撐結(jié)構(gòu)的制 作技術(shù)。
本發(fā)明較佳實施例的特定目的是提供相對于現(xiàn)有技術(shù)的基板更薄的用于 IC的高性能無芯層狀基板，該基板具有多個傳導電源層和接地金屬層以及高密
度、細腳距傳導信號層，這些層之間通過實心銅通孔電互連并被絕緣材料包圍； 該基板能夠最低損耗傳輸電子信號，且具有最小的熱阻抗。
本發(fā)明較佳實施例的另一特定目的是提供一種自支持、平整、無芯層狀基 板，這種基板能夠適應(yīng)使用倒裝芯片組裝工藝和/或引線鍵合組裝工藝的IC。
優(yōu)選地，這種基板也能夠在IC組裝之前通過單一單元或多單元方式提供， 所述多單元可以通過矩陣陣列或帶狀陣列的方式布置。
本發(fā)明其他較佳實施例的進一步特定目的也是為了提供一種平整、無芯層 狀基板，該基板通過在中心具有相對大開口的孔的金屬增強板支撐，無論是否 包含附加無源元件，例如去耦電容器，可適用于一個或幾個IC。
第一方面，本發(fā)明在于提供一種通過構(gòu)建疊層制作電子基板的方法，該方 法包括步驟
(A) 選擇第一基片層；
(B) 在所述第一基片層上沉積第一防刻蝕阻擋層；
(C) 構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第一半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔 互連；(D) 在所述第一半疊層之上形成第二金屬基片層；
(E) 在所述第二基片層上形成光刻膠保護膜；
(F) 刻蝕掉所述第一基片層；
(G) 去除光刻膠保護膜；
(H) 去除所述第一防刻蝕阻擋層；
(I) 構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔互 連，其中第二半疊層與第一半疊層實質(zhì)上對稱接合；
(J)在所述交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層之上形成絕緣層；以及 (K)去除所述第二基片層。
一般地，該方法還包括通過在疊層外表面上暴露出通孔末端，并在所述通 孔末端形成端接的完成基板的步驟(L)。
可選地，笫二基片層包括金屬，且形成第二基片層的步驟(D)包括在 第二基片層的一側(cè)上形成絕緣聚合物層，以第二基片層形成有絕緣聚合物層的 一側(cè)接觸第一半疊層，并進行熱壓使基片層層壓到第一半疊層。
第一基片層一般由銅、或銅合金制造而成，這時，刻蝕掉第一基片層的步 驟(F)使用銅蝕刻劑完成。
可選地，步驟(B)中的阻擋層所沉積的厚度可以在0.1微米到l微米之間， 且或者包括選自列表鉭、鎢、鈦、鈦-鉭合金、鎳、錫、鉛、以及錫-鉛合 金中的金屬，這時，'沉積'步驟包括濺射法，或可替換地，如果所述阻擋層包 括選自列表鎳、錫、鉛、以及錫-鉛合金中的金屬，該'沉積'可以為選自列 表-.電鍍或化學鍍中的工藝。
傳導層和互連通孔一般包括使用選自列表電鍍和化學鍍中的技術(shù)沉積的銅。
一般地，刻蝕掉第一基片層的步驟(F)使用濕法刻蝕工藝，且步驟(B) 中制作的阻擋層作為刻蝕停止層。
可選地，步驟(B)中制作的阻擋層包括鉭，且用于步驟(F)中刻蝕掉第 一基片層的刻蝕工藝包括在高溫下使第一基片層暴露于氫氧化銨溶液?？蛇x地，步驟(B)中制作的阻擋層包括鉭、鈦或鎢，去除第一阻擋層的
步驟(H)包括使用CF4與氬氣的混合物等離子刻蝕，其中混合物中CF4與氬 氣的比例通常為1: 1到3: 1。
在一個實施例中，步驟(C)包括沉積第一通孔層的子工藝(a),隨后為 沉積特征層的子工藝(|3)，以及在特征層之上沉積通孔層。
可選地，子工藝a包括如下子步驟
(i) 沉積銅種子層；
(ii) 在所述種子層之上形成第一光刻膠層； 曝光并顯影所述第一光刻膠層，形成圖形；
(iv) 在圖形中圖形電鍍銅，形成第一實心銅通孔層；
(v) 剝離第一光刻膠層；以及
(vi) 形成第一聚合物絕緣材料層。 可選地，子工藝p包括子步驟
(vii) 減薄聚合物絕緣材料層，以暴露出第一銅通孔層；
(viii) 沉積第一粘合金屬層；
(ix) 沉積第二銅種子層；
(x) 在所述第二種子層之上形成第二光刻膠層；
(xi) 曝光并顯影所述第二光刻膠層，形成特征圖形；以及
(xii) 在第二光刻膠層中的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一實心銅特 征層；
(xiii) 剝離第二光刻膠層；
(xiv) 形成第三光刻膠層；
(xv) 曝光并顯影所述第三光刻膠層，形成第二通孔圖形；
(xvi) 在第二通孔圖形中沉積銅，形成第二銅通孔層；
(xvii) 剝離第三光刻膠層，并暴露出所述銅特征層、第二銅通孔層、以 及第二銅種子層；
(xviii) 去除暴露出的所述第二銅種子層；
16(xix) 去除所述第一粘合金屬層；以及
(xx) 在暴露出的銅特征層和通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。 可選地，第二半疊層包括第一通孔層、以及隨后的第一特征層和第二通孔
層，并且，步驟(I)包括沉積第一通孔層的子工藝(a),隨后為沉積第一特征 層的子工藝(P)，隨后該第一特征層之上沉積第二通孔層。 這樣，步驟(I)包括
(Iii)在步驟(C)的子步驟(i)中沉積的種子層之上形成第一光刻膠層； (Iiii)曝光并顯影第一光刻膠層，形成圖形； (Iiv)在圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一實心銅通孔層； (Iv)剝離第一光刻膠層；以及 (Ivi)形成第一聚合物絕緣材料層。 子工藝(3包括子步驟
(Ivii)減薄聚合物絕緣材料層，暴露出第一銅通孔層； (Iviii)沉積第一粘合金屬層；
沉積第二銅種子層； (Ix)在所述第二銅種子層之上形成第二光刻膠層； (Ixi)曝光并顯影所述第二光刻膠層，形成特征圖形； (Ixii)在第二光刻膠層的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一實心銅特征層； (Ixiii)剝離第二光刻膠層； (lxiv)形成第三光刻膠層；
(Ixv)曝光并顯影所述第三光刻膠層，形成第二通孔圖形； (Ixvi)沉積銅到第二通孔圖形中，形成第二銅通孔層； (Ixvii)剝離第三光刻膠層，并暴露出所述銅特征層、第二銅通孔層、以 及第二銅種子層；
(lxviii)去除暴露出的所述第二銅種子層；
(bdx)去除所述第一粘合金屬層；以及
(Ixx)在暴露出的銅特征層和通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。在第二個實施例中，第一半疊層從第一特征層構(gòu)建，且步驟(C)由在步 驟(C)的子步驟(i)中沉積的種子層上形成第一光刻膠層的子步驟(X)開始。
在第三個實施例中，第一半疊層和第二半疊層包括更多的層，所述層可以 通過包括重復(fù)步驟(vii)到步驟(xx)的子步驟(xxi)的步驟(C)、以及包括 重復(fù)步驟(Ivii)到步驟(Ixx)的子步驟(Ixxi)的步驟(I)構(gòu)建。
在其他的實施例中，通過重復(fù)步驟(xxi)和步驟(Ixxi)以構(gòu)建所需的結(jié)構(gòu)。
一般地，步驟(vi)、 (xx)、 (Ivi)以及(Ixx)中的聚合物絕緣層包括由聚 合物樹脂構(gòu)成的基體材料，所述聚合物樹脂選自列表熱塑性塑料、熱固性塑 料及上述兩種塑料的混合物，例如聚四氟乙烯、聚四氟乙烯衍生物、雙馬來酰 亞胺三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、以及上述材料的混合物。
在較佳實施例中，步驟(vi)、 (xx)、 (Ivi)以及(Ixx)中的聚合物絕緣層 還包括至少一種下述材料(a)平均粒徑在0.5微米到5微米之間、顆粒重量 比在15%到30%之間的無機顆粒填充物；(b)選自列表有機纖維、玻璃纖維、 以及隨機定向短纖維的纖維，所述玻璃纖維以選自列表交又排列或編織物狀 排列的排列方式排列。
在大部分的較佳實施例中，絕緣層以浸漬料的方式提供，應(yīng)用為實心銅， 并通過熱壓層壓工藝固化。
優(yōu)選地，減薄絕緣材料以暴露出其下的實心銅的子步驟(vii)和(Ivii)包 括通過選自列表干法刻蝕、機械磨削、化學機械拋光(CMP)、上述兩種 工藝的組合、以及上述兩種工藝的兩階段工藝進行減薄。
優(yōu)選地，子步驟(vii)和(Ivii)還包括后減薄清洗以從銅表面去除聚合物 殘留。
優(yōu)選地，步驟(viii)和Uviii)中的粘合金屬層選自列表鈦、鉻、以及 鎳/鉻合金。
可選地，在疊層結(jié)構(gòu)外表面形成端接層的步驟(L)可包括子步驟 (m)減薄基板，以暴露出最外層的銅通孔；(n)在暴露出的銅通孔上沉積外粘合金屬層；
(o)在外粘合金屬層上沉積外銅種子層；
(p)在外銅種子層上形成外光刻膠層；
(q)曝光并顯影外光刻膠層，以提供圖形結(jié)構(gòu)；
(r)在圖形結(jié)構(gòu)中沉積銅，形成銅導線和焊盤；
(s)剝離外光刻膠層；
(t)去除外粘合層以及銅種子層；
(u)在疊層兩側(cè)形成阻焊層；
(v)選擇性地去除阻焊層，以暴露出銅焊盤；以及
(w)形成最后涂層，涂層材料選自列表鎳、金、錫、鉛、銀、耙、以及上 述材料的合金或混合物，以及耐變色有機材料。
可替換地，在疊層結(jié)構(gòu)的外表面形成端接層的步驟包括子步驟 (m)減薄基板，以暴露出最外層的銅通孔；
第一.沉積粘合金屬層；
第二沉積銅種子層；
第三構(gòu)建要求厚度的銅層；
第四形成并顯影另一光刻膠層；
第五刻蝕掉暴露出的銅；
第六去除外粘合層和銅種子層；
第七剝離該另一光刻膠層；
第八在疊層兩側(cè)形成阻焊層；
第九選擇性地去除阻焊層以暴露出銅焊盤；以及
第十形成最后涂層，涂層材料選自列表鎳、金、錫、鉛、銀、鈀、以及上
述材料的合金或混合物，或者耐變色有機材料。
第二方面，本發(fā)明在于提供一種實質(zhì)上通過由下述步驟組成的方法形成的
電子基板，所述步驟為 (A)選擇第一基片層；(B) 在所述第一基片層上沉積第一防刻蝕阻擋層；
(C) 構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第一半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔 互連；
(D) 在所述第一半疊層上形成第二金屬基片層；
(E) 在所述第二金屬基片層上形成光刻膠保護膜；
(F) 刻蝕掉所述第一基片層；
(G) 去除光刻膠；
(H) 去除所述第一防刻蝕阻擋層；
(I) 構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔 互連，其中第二半疊層與第一半疊層實質(zhì)上對稱接合；
(J)在所述交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層之上形成絕緣層； (K)去除所述第二基片層；以及 (L)形成端接。
第三方面，本發(fā)明在于提供一種包含多層、交疊的傳導層和絕緣層實質(zhì)上 對稱接合的無芯層壓板的電子基板；傳導層包括金屬性材料；絕緣層包括聚合 物基體材料；其中實心金屬通孔貫穿絕緣層，連接傳導層；所述結(jié)構(gòu)實質(zhì)上平 整、并獨立存在。
一般地，所述電子基板包括至少一個下述限制(I)傳導層由銅制作而成， 且，絕緣層由聚合物基體材料制作而成；(II)至少一個絕緣層進一步包括重量 比在15%到30%之間的顆粒填充物；以及(III)至少一個絕緣層進一步包括纖 維。
所述電子基板可被配置作為互連集成電路和印刷電路板的互連結(jié)構(gòu)。 為了描述一致性，這里所提供的厚度實例，均以微米(nm)為單位。


為了更好地理解本發(fā)明，說明如何將其實現(xiàn)，下面將釆用實施例的方式對 附圖進行說明。
20在對附圖進行詳細說明的過程中，可以理解該附圖僅僅通過舉例的方式達 到本發(fā)明較佳實施例的說明性討論，并且，通過一種被認為是最實用而易于理 解的方法提供了本發(fā)明的原理和概念性問題。在這一點上，沒有提供對本發(fā)明 的基本理解所必需之外的更為具體的結(jié)構(gòu)描述。結(jié)合附圖及

，本領(lǐng)域 技術(shù)人員能夠理解和實現(xiàn)本發(fā)明的幾種形式的實施例。
特別地，需要注意的是，各層和疊層的橫截面只是示意圖并沒有按照實際 比例繪制，其厚度被放大。另外，這里所描述的基板和制作技術(shù)適用于多種終 端產(chǎn)品，且沒有對每層的傳導特性進行具體描述。
在附圖中
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中引線鍵合IC BGA封裝結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中倒裝芯片BGA封裝結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中一般有機倒裝芯片BGA (FCBGA)基板類支撐結(jié)構(gòu)的 橫截面示意圖4為本發(fā)明制作技術(shù)的工藝步驟流程圖4 (A)到圖4 (L)為圖4所示步驟4 (A)到步驟4 (L)所產(chǎn)生的結(jié) 構(gòu)示意圖5為構(gòu)建圖4中步驟(C)中聚合物基體的絕緣層和交疊的銅傳導層的 工藝流程圖5 (i)到圖5 (xx)為圖5所示步驟所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為可使用圖4所示方法制作的一種新型支撐結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖； 圖7為可使用適應(yīng)性修改后的圖4所示方法制作的第二種新型支撐結(jié)構(gòu)的 橫截面示意圖8為圖4所示步驟(L)中用于在銅通孔上形成端接的端接路線流程圖； 圖9為根據(jù)圖8進行端接的圖7所示結(jié)構(gòu)的示意圖；以及 圖10為圖4所示步驟(L)中用于在銅通孔上形成端接的第二種端接路線 示意圖。
2具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種制作電子基板的新型工藝方法以及通過上述方法獲得的新 型電子基板。其中一些制作步驟，例如光刻膠的沉積、曝光以及后續(xù)的去除步 驟在此處沒有詳細討論，因為這些步驟中的材料以及工藝流程均非常公知，如 果在此詳細論述會使得本說明非常繁瑣?？梢院艽_切地說，當為某一特定產(chǎn)品 設(shè)計相應(yīng)的步驟時，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)诶缟a(chǎn)批量、基板復(fù)雜程度 和元器件分辨率等參數(shù)的清楚認識從各種可替換的材料和制作流程中作出合適 的選擇。另外，由于提供了一種可以用于制造各種終端產(chǎn)品的一般方法，基板 材料的實際構(gòu)造沒有描述。以下論述的內(nèi)容涉及到一種制作多層基板的方法， 該多層基板中，各種交替的傳導層之間通過貫穿絕緣層的通孔互連，形成一種
三維疊層結(jié)構(gòu)。圖4為制作這種類型基板的工藝方法的基本步驟流程圖，且圖 4 (A)到圖4 (L)所示為根據(jù)圖4所示各步驟所形成的基板構(gòu)建示意圖。
因此，參照圖4、圖4(A)到圖4(L)，示出了第一種制作電子基板的工 藝方法、以及所形成的中間結(jié)構(gòu)示意圖。該方法包括步驟步驟(A)-選擇第 一金屬基片層IO。第一基片層10的厚度一般在75pm到600itim之間，且可由 銅或銅合金制成，例如黃銅或青銅。
步驟(B)-在第一金屬基片層10上沉積第一防刻蝕阻擋金屬層12。阻擋 金屬12可以為例如鉭、鎢、鈦、鈦錫合金、鎳、錫、鉛或錫鉛合金，且在任何 情況下可通過例如濺射等物理氣相沉積工藝進行沉積。當步驟(B)的阻擋金 屬12為鎳、錫、鉛、或錫鉛合金時，可以使用例如電鍍、或化學鍍等其他技術(shù) 進行沉積。所述阻擋金屬12厚度一般在0.1pm到lpm之間。
接下來的步驟(C)中形成交疊絕緣層14和傳導層16的第一半疊層15， 各傳導層16通過貫穿絕緣層14的通孔18、 18，互連。電子基板的傳導層16以 及通孔18、 18，一般為銅，可以通過電鍍、或化學鍍沉積而成。各層均通過形成 光刻膠層、顯影出圖形以及在圖形中電鍍銅層而構(gòu)建。當銅電鍍在下層非銅材 料之上時，在銅種子層11之后先沉積粘合金屬層12。所述粘合金屬層12厚度
22一般在0.1nm到lpm之間，而所述銅種子層11的厚度一般在0.2^m到5pm之 間。光刻膠被去除后，銅圖形的周圍沉積絕緣材料。本步驟結(jié)合下文中圖5作 出詳細描述。
接著，步驟(D)-在半疊層15的上表面形成第二基片層20。 一種實現(xiàn)方 法為在第二基片層20上形成絕緣層19,之后，將第二基片層20的絕緣層19 一側(cè)置于半疊層15之上，通過熱壓結(jié)合在一起。步驟(E)-在第二基片層上形 成光刻膠保護膜21。
現(xiàn)在，步驟(F)-刻蝕掉第一基片層10。當?shù)谝换瑢?0材料為銅或銅 合金時，刻蝕掉第一基片層IO的步驟(F)可以通過使用銅蝕刻劑，例如氫氧 化銨或氯化銅完成。
步驟(G)-去除光刻膠保護膜。
步驟(H)-去除第一阻擋層12，且，步驟(I)-在第一疊層15的底部構(gòu)建 與第一疊層15基本對稱的、交疊絕緣層24和傳導層26的第二疊層25,從而 形成全疊層35。步驟(J)-在全疊層35之上形成防刻蝕絕緣層21;以及步驟 (K)-去除該第二基片層20,只剩所述全疊層35，且， 一般，最外層為通孔層， 通過例如磨削、CMP或刻蝕等減薄過程暴露出各個通孔末端后，通過添加端接 30，在步驟(L)中通孔18被端接。圖4 (L)所示為根據(jù)上述過程所形成的基 本結(jié)構(gòu)。
由于全疊層35幾乎對稱接合，所以，該結(jié)構(gòu)不容易發(fā)生翹曲。 根據(jù)圖5所示的流程圖，并對應(yīng)圖5 (i)到圖5 (xx)所示的橫截面示意 圖，在(i)中，通過在阻擋層12上沉積銅種子層ll形成交疊絕緣層14和傳 導層16的第一半疊層15(圖4中步驟(C))。銅種子層11的厚度一般在0.2pm 到5nm之間。
步驟5 (ii)-當需要其上貫穿有通孔的第一絕緣層時，在銅種子層ll上沉 積厚度在25jim到120pm之間的光刻膠層13。步驟5 (iii)-曝光并顯影光刻膠 層13,形成特征圖形，所述特征圖形的平面尺寸為大約25pm到幾毫米，即， 幾千微米。接下來，步驟5 (iv)-銅18被圖形電鍍在特征層上，，形成實心銅通孔18。步驟5 (v)-剝離光刻膠層13,只剩下銅通孔18，該銅通孔18隨后 在步驟(vi)中被覆蓋上第一聚合物絕緣材料層14，所述第一聚合物絕緣材料 層14在步驟(vii)中被減薄，以暴露出銅通孔的末端。
絕緣層14可以由熱塑性基體材料，例如聚四氟乙烯及其衍生物，或熱固聚 合物樹脂，例如雙馬來酰亞胺三嗪、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、以及上述材料 的混合物，或融合熱塑性和熱固性的樹脂構(gòu)成。絕緣層14的聚合物樹脂優(yōu)選包 括無機顆粒填充物，常見為陶瓷或玻璃顆粒，粒徑為微米量級，具體地，粒徑 為0.5微米到5微米；這種聚合物基體中，顆粒填充物重量百分比為15%到30%。
在優(yōu)選實施例中，絕緣層14為包含有機纖維的纖維基復(fù)合材料，例如玻璃 纖維或聚酰胺纖維(纖維B)。這些纖維可以為交叉排列或編織物狀排列的短纖 維或連續(xù)纖維。通過預(yù)注入部分固化的聚合物樹脂作為預(yù)浸料，上述情況是可 行的。
在大多數(shù)優(yōu)選實施例中，兩種纖維的編織狀纖維預(yù)浸料-在聚合物基體中包 含有陶瓷填充物的基復(fù)合材料被使用。合適的候選環(huán)氧材料和聚酰亞胺基體編 織狀預(yù)浸料由美國加利福尼亞州倫秋-庫卡蒙加(RanchoCucamonga)的Arlon 公司提供。這些預(yù)浸料用于通孔的銅結(jié)構(gòu)上，并且之后，該結(jié)構(gòu)通過熱壓層壓 固化。貫穿絕緣層的纖維能夠提供附加的強度和硬度，由此能夠使得整個結(jié)構(gòu) 更薄，也更加容易獲得平面性。
步驟(vii)中的減薄工藝可包括干法刻蝕、機械磨削、化學機械拋光(CMP) 或上述工藝的組合。 一般在干法刻蝕之后進行化學機械拋光。
從通過減薄工藝暴露出來的銅通孔表面去除聚合物殘留，在絕緣層上進行 適用于聚合物材料的后減薄清洗工藝。例如，當所述聚合物材料為環(huán)氧樹脂或 聚酰亞胺時，所述后減薄清洗工藝可以包括使用高錳酸鉀溶液，所述高錳酸鉀 溶液的濃度一般為在70°C -95。C溫度下55到75g/L KMn03。等離子干法刻蝕 工藝附加或可選。使用CF4和氧氣混合物的等離子干法刻蝕較為適用；所述混 合物中CF4與氧氣的比例一般在1: l到3: 1之間。
接下來，在步驟5(viii)中在所述減薄的聚合物材料上沉積粘合金屬層12，。所述粘合金屬層12'可以由例如鈥、鉻或鎳鉻合金制成，且厚度一般在0.04微 米到0.1微米之間。使用上述減薄和清洗工藝暴露在表面后，絕緣層14的聚合 物基體中的顆粒狀填充物提供一定的微粗糙度以提高粘合金屬層12，與絕緣層 14的粘合度。
步驟(ix)-沉積第二銅種子層11'。粘合金屬層12'用于將銅種子層11'粘 結(jié)到絕緣層14，以防止脫層。
步驟(x)-在第二銅種子層ll，上形成第二光刻膠層13'。步驟(xi)-曝光 并顯影所述第二光刻膠層13，，形成特征圖形；在步驟(xii)中，在特征圖形 中圖形電鍍銅，以形成第一銅特征層16。
步驟(x)到步驟(xii)與步驟(ii)到步驟(iv)基本相似，但是這里， 傳導層16的厚度可以僅為IO微米，尤其取決于傳導層16中特征層的尺寸，所 述特征層可能僅為IO微米左右，通過這種工藝技術(shù)，可以達到髙平面性。
第二光刻膠層13，被去除(步驟xiii),且在步驟(xiv)中第三個、更厚的 光刻膠層13"沉積在該位置上，其厚度一般在25微米到120微米之間。然后， 步驟(xv)-曝光并顯影所述第三光刻膠層13",形成第二通孔圖形。步驟(xvi) -將銅沉積到所述第二通孔圖形中，形成第二銅通孔層。
在步驟(xvii)中剝離第三光刻膠層，暴露出銅特征層、第二銅通孔以及第 二銅種子層。步驟(xviii)-去除暴露出的所述第二銅種子層。該步驟可以通過 例如使用50"C到55。C下重量比為5%的硫酸銨(NH4) 28208稀溶液進行濕法刻 蝕完成。
在步驟(xix)中，通過適用于粘合層的特殊金屬功能的刻蝕技術(shù)，去除暴 露出的粘合層。例如，當使用鈦粘合層時，可以通過使用室溫下C&與氬氣比 例一般在l: l到3: 1之間的CF4與氬氣的混合物，隨后使用室溫下濃度為5% 的氫氟酸(HF)水溶液進行等離子刻蝕去除。
步驟(xx)-在暴露出的特征層和通孔18之上形成絕緣層14，。絕緣層14， 可由熱塑性基體材料例如聚四氟乙烯及其衍生物，或熱固性聚合物樹脂例如雙 馬來酰亞胺三嗪、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、以及上述材料的混合物，或融合熱塑性和熱固性的樹脂構(gòu)成。絕緣層28的聚合物樹脂優(yōu)選包括無機顆粒填充
物，常見為陶瓷或玻璃顆粒，粒徑為微米量級，具體地，粒徑為0.5微米到5 微米之間；這種聚合物基體中，顆粒填充物重量百分比為15%到30%。
在優(yōu)選實施例中，絕緣層14'為包含有機纖維的纖維基復(fù)合材料，例如聚酰 胺纖維(纖維B)或坡璃纖維。這些纖維可以為交叉排列或編織物狀排列的短 纖維或連續(xù)纖維。通過預(yù)注入部分固化的聚合物樹脂作為預(yù)浸料，上述情況是 可行的。
在大多數(shù)優(yōu)選實施例中，兩種纖維的編織狀纖維預(yù)浸料-在聚合物基體中包 含有陶瓷填充物的基復(fù)合材料被使用。合適的候選環(huán)氧材料和聚酰亞胺基體編 織狀預(yù)浸料由美國加利福尼亞州倫秋-庫卡蒙加(Rancho Cucamonga)的Arlon 公司提供。這些預(yù)浸料用于通孔18，的銅結(jié)構(gòu)上，然后通過熱壓層疊過程固化。 貫穿絕緣層的纖維能夠提供附加的強度和硬度，由此能夠使得整個結(jié)構(gòu)更薄， 也更加容易獲得平面性。
當需要沉積更多的特征層和通孔層時，通過減薄工藝減薄絕緣層14'以暴露 出銅子結(jié)構(gòu)18，的實心銅特征層，之后，交疊傳導層與絕緣層，并在其上貫穿傳 導通孔，從而通過重復(fù)步驟5 (vii)到5 (xx)形成第一疊層15附加的傳導層 和絕緣層而構(gòu)建。在每次執(zhí)行時，去除鍍銅特征層周邊的光刻膠后，銅種子層 和粘合金屬層也被去除以防止短路。
回到圖4所示的步驟(1),第二半疊層25使用同樣的方法形成，且一般與 第一半疊層15鏡象結(jié)合，但是仍存在細微差別，例如區(qū)別有第一半疊層15 初始形成傳導層16,而第二半疊層25初始形成絕緣層24的通孔28。 一旦阻擋 層12被去除，將暴露出銅種子層ll,而第二半疊層25的第一層將直接沉積在 銅種子層11上。
如果第二半疊層25通過延續(xù)第一半疊層的通孔18,初始形成絕緣層24的 通孔28，則步驟(I)包括如下子步驟
(Iii)在步驟(C)的子步驟(i)中沉積的銅種子層11之上形成光刻膠層；(Iiii) 對光刻膠層進行曝光并顯影，形成對準第一半疊層15的通孔18的通孔圖形；
26(Iiv)圖形電鍍銅到通孔圖形中，形成通孔28,所述通孔28延續(xù)第一半疊層 25的第一銅通孔層18; (Iv)剝離第一光刻膠層；Uvi)形成第一聚合物絕緣材 料層24;以及(Ivii)減薄聚合絕緣材料層24，以暴露出第一銅通孔層28。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，最好在減薄最外絕緣層并暴露出實心銅通孔18的特 征層后，得到實質(zhì)上的平面的并有層次的表面。這增加了用于定義銅導體層上 的特征層尺寸的各種光刻(photolithograhy)工藝的制造產(chǎn)量。當實際制成的平 板表面的表面粗糙度好于1微米時，即使細至20微米的后續(xù)銅特征層中的導線 和導線空隙仍然能夠分辨。
另外，應(yīng)當理解的是，本發(fā)明中的薄片疊層添加到銅的厚度至少為75微米 的相對較厚的基片層上的基本原理為相對于通過在傳統(tǒng)基板核心部分上沉積 多層結(jié)構(gòu)所得到的結(jié)構(gòu)，其提供了更好的匹配精度，而且由此使后續(xù)在銅導體 和通孔層中得到極高密度的圖形成為可能。 一個過厚銅基片層需要耗費不必要 的時間刻蝕以去除，且，對于這里所描述的實施例，厚度在75微米到600微米 之間適合于第一和第二基片10、 20。
再回到圖4并深入描述圖4 (D), —旦第一半疊層形成，則形成厚度在75 微米到600微米之間的第二基片層20 (步驟D).涉及到一種應(yīng)用技術(shù)，在第 二金屬基片層20上形成聚合層19，接著，熱壓層壓所形成的聚合層19，以使 其附著于第一半疊層15。將聚合層19應(yīng)用于第二金屬基片層20可以通過沉積 聚合物預(yù)浸料完成。光刻膠層21在其上形成以保護第二基片層20-步驟(E)。
步驟(F)中，使用濕法刻蝕工藝刻蝕掉第一基片層10,以在步驟(B)中 制成的阻擋層12作為刻蝕停止層。顯然，所使用的蝕刻劑取決于所選擇的阻擋 層。例如，當阻擋層12為鉭時，步驟(F)中刻蝕掉基片層IO的濕法刻蝕工藝， 需在較高溫度下暴露于氫氧化銨溶液。所述鉭阻擋層12接著被使用CF4和氬氣 的混合物進行等離子刻蝕去除，所述混合物中CF4和氬氣的比率一般在1: l到 3: l之間；其他的阻擋金屬可以使用其它公知技術(shù)進行去除。
現(xiàn)在，根據(jù)所要求的結(jié)構(gòu)，不同的第二半疊層的第一層可被沉積。
如圖6中所示，例如，第二半疊層25的第一層24可以為第一半疊層15的底層14的鏡像，因此通孔28的第二部分被沉積在第一部分18上，以形成整 個通孔。盡管這樣需要準確定位，但是所述定位屬于現(xiàn)有技術(shù)的范圍。
構(gòu)建第二半疊層25的工藝(圖4中步驟(I))實際上與用于構(gòu)建第一半疊 層15(圖4中步驟(C))的工藝相似，只在細節(jié)上稍作修正。因此，當?shù)诙?疊層25初始為通過延續(xù)第一半疊層15的通孔18形成通孔層28時，步驟(I) 包括如下子步驟
(Iii)在步驟(C)的子步驟(i)中沉積的銅種子層之上形成光刻膠層；
(Iiii)曝光并顯影光刻膠層，形成通孔圖形；
(Iiv)在通孔圖形中圖形電鍍銅，形成第一銅通孔層；
(Iv)剝離第一光刻膠層；
(Ivi)形成第一聚合物絕緣材料層；
(Ivii)減薄聚合物絕緣材料層，暴露出第一銅通孔層；
(Iviii)沉積第一粘合金屬層；
(Iix)沉積第二銅種子層；
(Ix)在第二銅種子層之上形成第二光刻膠層；
(Ixi)曝光并顯影第二光刻膠層，形成特征圖形；
(Ldi)在第二光刻膠層的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一銅特征層；
(Ixiii)剝離第二光刻膠層；
(Ixiv)形成第三光刻膠層；
(Ixv)曝光并顯影第三光刻膠層，形成第二通孔圖形； (Ixvi)將銅沉積到第二通孔圖形內(nèi)，形成第二銅通孔層； (Ixvii)剝離第二和第三光刻膠層，暴露出銅特征層、第二銅通孔層、以 及第二銅種子層；
(Ixvii)去除暴露出來的第二銅種子層； (Ixix)去除第一粘合金屬層；以及
(Ixx)在暴露出來的銅特征層和銅通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。 所產(chǎn)生的全疊層35包括奇數(shù)個絕緣通孔層和偶數(shù)個傳導層。如圖6所示，
28有通孔18，、 18/28、 28，貫穿的三個絕緣層14，、 14/24、 24，，以及兩個內(nèi)傳導 層16、 26被形成，并在其上形成外端接層30。
如圖7所示，作為替換實施例，第一半疊層15的第一層可以為特征層16。 在這種情況下，奇數(shù)個傳導層(16、 16，、 16"、 26、 26，)，以及偶數(shù)個絕緣通 孔層(18、 18，、 28、 28，)被形成。
這樣的結(jié)構(gòu)可以通過下述步驟構(gòu)建(x)在步驟(C)的子步驟(i)中沉 積的種子層上形成光刻膠層；(xi)曝光并顯影光刻膠層，形成特征圖形；(xii) 在光刻膠層的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一實心銅特征層；(xiii)剝離第 一光刻膠層；(xiv)形成第二光刻膠層；(xv)曝光并顯影第二光刻膠層，形成 通孔圖形；(xvi)在通孔圖形內(nèi)沉積銅，形成銅通孔層；(xvii)剝離第二光刻 膠層，暴露出銅特征層、銅通孔、以及銅種子層；(xviii)去除暴露出來的銅種 子層；(xix)去除暴露出來的粘合金屬層；(xx)在暴露出來的銅特征層和通孔 之上形成聚合物絕緣材料層。
第二半疊層也可以使用與第一半疊層相同的做法，通過沉積附加特征層和 通孔層被構(gòu)建，細節(jié)上稍作修改，通過
(Iviii)沉積粘合金屬層；(Iix)在所述粘合金屬層之上沉積第二銅種子層； (Ix)在第二銅種子層之上形成第二光刻膠層；(Ixi)曝光并顯影第二光刻膠層， 形成特征圖形；(Ixii)在第二光刻膠層中的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一 銅特征層；(Ixiii)去除第二光刻膠層；(Ixiv)形成第三光刻膠層；(Ixv)曝光 并顯影第三光刻膠層，形成第二通孔圖形；(Ixvi)在第二通孔圖形中沉積銅， 形成第二銅通孔圖形層；
(Ixvii)剝離第三光刻膠層，暴露出銅特征層、第二銅通孔層、以及第二銅種 子層；(Ixviii)去除暴露出的第二銅種子層；(Ixix)去除第一粘合金屬層；以 及(Ixx)在暴露出來的銅特征層和銅通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。
在上述兩個實施例中，步驟(C)和步驟(I)還可以包括通過分別重復(fù)步 驟(vii)到(xx)和(Ivii)到(Ixx)沉積其他特征層和通孔層， 一次或多次創(chuàng)建 更多復(fù)雜的多層疊層。這樣，盡管在圖6和圖7中分別示出了 3層和4層絕緣層疊層，應(yīng)該理解
的是該制作多層結(jié)構(gòu)的方法可以進行靈活變形，其中，第一半疊層形成于一個 隨后被去除的基板之上，第二半疊層形成于第一半疊層底層被暴露出來的底表 面上。由于在兩個半疊層上具有相同數(shù)量的絕緣聚合物層，在固化不同層時所
產(chǎn)生的收縮壓力被互相抵償，得到高的平面性，且以上描述的方法以及圖5所 示的方法，可以根據(jù)需要的接合稍作修改。
還應(yīng)該理解的是，這樣制作出的新型基板結(jié)構(gòu)不需要完全對稱，只要基本 對稱即可。在沒有翹曲的風險下，第一半疊層和第二半疊層可以稍微不同。
一旦形成整個疊層，有許多材料和工藝過程可以用于端接階段。參照圖8 和圖9, 一個包含在疊層結(jié)構(gòu)外表面(頂部和底部)形成導電層16，和26"的端 接路線包括(m)通過機械磨削、化學機械拋光(CMP)、或干法刻蝕，減薄 基板的兩側(cè)；(n)在疊層結(jié)構(gòu)的外層上沉積外粘合金屬表面層19，、 29"; (o) 在外粘合金屬表面層上沉積外銅種子層11，、 21"; (p)在最外銅種子層11，、 21"上形成光刻膠層；(q)曝光并顯影光刻膠層，以提供圖形化結(jié)構(gòu)；(r)在圖 形化結(jié)構(gòu)16'、 26"中沉積銅導線和銅焊盤；(s)去除外光刻膠層，只留下銅結(jié) 構(gòu)；(t)去除外粘合層19，、 29",以及銅種子層ll'、 21"; (u)形成阻焊層40; (v)選擇性地去除阻焊層40，以暴露出銅焊盤16，和26";以及(w)在暴露 出的銅焊盤16'和26"的端接形成保護膜50，保護膜材料可以選自列表鎳、 金、錫、鉛、銀、鈀、以及上述材料的合金和混合物，或者耐變色有機材料。 所形成的最終結(jié)構(gòu)如圖9所示。
圖9所示為圖7所示結(jié)構(gòu)稍作修改后的結(jié)構(gòu)，其中包含覆蓋有添加了顆粒 填充物14'、 24'的聚合物基體外絕緣層的阻焊層40,并具有端接可線連接和/ 或焊接的端接50的銅觸點16，、 26"，用于IC和/或無源元器件組裝。
其他端接方法也可以。這樣，參照圖IO, —個所謂"印后即蝕"方法可以 使用，以形成疊層結(jié)構(gòu)外表面的端接層。在減薄基板，暴露出圖7所示結(jié)構(gòu)的 最外層中的銅通孔后，所述"印后即蝕"方法包括首先在暴露出的通孔上沉 積粘合金屬層，接著在每側(cè)面板電鍍、或沉積期望厚度的銅層，接下來還形成并顯影光刻膠層，然后有選擇性地將暴露出來的銅刻蝕掉，只在隨之也被剝離的光刻膠層下留下銅導線和焊盤。所述外粘合層和銅種子層現(xiàn)在被去除，且，使用圖8所示的方法，在疊層的兩側(cè)形成阻焊層，接著，有選擇性地去除該阻焊層以暴露出銅焊盤，并且最后， 一個最終涂層被形成，所述涂層可以使用鎳、金、錫、鉛、銀、鈀、以及上述材料的合金或混合物，或者耐變色有機材料。
值得注意的是，由于這樣的問題即為了在導線層被刻蝕時覆蓋和保護較高的銅通孔(支柱)，所述"印后即蝕"方法不適用于制造基板的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而只能用于形成端接層。
應(yīng)當理解的是，這里描述的端接工藝流程是能夠?qū)崿F(xiàn)的方法之一?，F(xiàn)有技術(shù)中其他的端接工藝和結(jié)構(gòu)可以在不超過本發(fā)明范圍內(nèi)進行替換。
通過制造包含聚合物絕緣層對稱接合的獨立多層基板，來自于聚合物壓縮的殘留壓力被緩解，并形成高度平整的結(jié)構(gòu)，使得本發(fā)明中的多層基板能夠作
為IC與印刷電路板之間的媒介，為兩者提供好的連接。
如以上所描述的，多層基板由交疊的具有高傳導性、并提供傳導路徑的傳導層和作為絕緣體的絕緣層構(gòu)成。然而，應(yīng)該理解的是，所述傳導層可以包括電阻器、積層電容、感應(yīng)器等。 一般來說，聚合物絕緣層被選擇來提供高阻抗以來截斷電壓。在一些實施例中，絕緣層的介電常數(shù)以及它的物理尺寸被選擇以提供所需的電容效應(yīng)。
因此，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)該理解本發(fā)明并不是僅僅局限于這里所特定顯示和描述的內(nèi)容，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求確定并包括上述各種特征的組合及次組合以及本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀前述說明書作出的改變和變形。
在權(quán)利要求中，詞匯"包括"及其變形如"包含""包含有"和相似的描述表示含有所列的元件，但是通常說來，并不排除還有其他元件。
權(quán)利要求
1、一種制作電子基板的方法，包括制作全疊層的如下步驟(A)選擇第一基片層；(B)在所述第一基片層上沉積第一防刻蝕阻擋層；(C)構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第一半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔互連；(D)在所述第一半疊層之上形成第二基片層；(E)在所述第二基片層上形成光刻膠保護膜；(F)刻蝕掉所述第一基片層；(G)去除光刻膠保護膜；(H)去除所述第一防刻蝕阻擋層；(I)構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔互連，其中第二半疊層與第一半疊層實質(zhì)上對稱接合；(J)在所述交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層之上形成絕緣層；以及(K)去除所述第二基片層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括通過在外表面暴露出通孔末端并在 所述通孔末端形成端接的端接全疊層的步驟(L)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，第二基片層包括金屬，且步驟(D) 中形成第二基片層包括在第二基片層的一側(cè)上形成絕緣聚合物層，將所述第 二基片層上形成有絕緣聚合物層的一側(cè)接觸第一疊層并熱壓層壓該基片層至第 一疊層。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，第一基片層由銅、或銅合金制成， 且步驟(F)中刻蝕掉第一基片層使用銅蝕刻劑完成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟(B)中的阻擋層所沉積的厚 度至少為O.l微米。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟(B)中的阻擋層所沉積的厚度不大于l微米。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟(B)中的阻擋層或者 包括金屬，該金屬選自列表鉭、鎢、鈥、鈦-鉭合金、鎳、錫、鉛、以及錫-鉛合金，且所述沉積包括濺射法；或者，所述阻擋層包括金屬，該金屬選自列表鎳、錫、鉛、和錫/鉛合金，且所 述沉積采用的工藝選自列表電鍍和化學鍍。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其屮，在步驟(C)和步驟(I)中構(gòu)建的 傳導層和互連通孔包括使用選自電鍍和化學鍍列表的技術(shù)沉積的銅。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟(F)中刻蝕掉第一基片層使 用濕法刻蝕工藝，且步驟(B)中制成的阻擋層作為刻蝕停止層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(B)中制作的阻擋層包括 鉭，且用于步驟(F)中刻蝕掉第一基片層的刻蝕工藝包括在高溫下使第一基片 層暴露于氫氧化銨溶液。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(B)中制作的阻擋層包括 鉭、鈦或鎢，且去除第一阻擋層的步驟(H)包括使用CF4與氬氣的比例為1: 1到3: 1之間的CF4與氬氣的混合物進行等離子刻蝕。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟(C)包括如下子步驟(i) 沉積銅種子層；(ii) 在所述種子層之上形成第一光刻膠層；(iii) 曝光并顯影所述第一光刻膠層，形成圖形；(iv) 在圖形中圖形電鍍銅，形成第一銅通孔層；(v) 剝離第一光刻膠層；(vi) 形成第一聚合物絕緣材料層；(vii) 減薄聚合物絕緣材料層，以暴露出第一銅通孔層；(viii) 沉積第一粘合金屬層；(ix) 沉積第二銅種子層；(x) 在所述第二銅種子層之上形成第二光刻膠層；(xi) 曝光并顯影所述第二光刻膠層，形成特征圖形；(xii) 在第二光刻膠層中的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一銅特征層;(xiii) 剝離所述第二光刻膠層；(xiv) 形成第三光刻膠層；(xv) 曝光并顯影所述第三光刻膠層，形成第二通孔圖形；(xvi) 在第二通孔圖形中沉積銅，形成第二銅通孔層；(xvii) 剝離第三光刻膠層，暴露出所述銅特征層、第二銅通孔以及第二 銅種子層；(xvm)去除暴露出的所述第二銅種子層；(xix) 去除所述第一粘合金屬層；以及(xx) 在暴露出的銅特征層和通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(I)包括如下子步驟 (Iii)在步驟(C)的子步驟(i)中沉積的銅種子層之上形成第一光刻膠(im)曝光并顯影所述光刻膠層，形成通孔圖形；(Iiv)在通孔圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一銅通孔層；(Iv)剝離第一光刻膠層；(Ivi)形成第一聚合物絕緣材料層；(Ivii)減薄聚合物絕緣材料層，暴露出第一銅通孔層；(Iviii)沉積第一粘合金屬層；(Iix)沉積第二銅種子層；(Ix)在所述第二銅種子層之上形成第二光刻膠層；(Ixi)曝光并顯影所述第二光刻膠層，形成特征圖形；(Ixii)在第二光刻膠層的特征圖形內(nèi)圖形電鍍銅，形成第一銅特征層；(Ixiii)剝離第二光刻膠層；(bdv)形成第三光刻膠層；(lxv)曝光并顯影所述第三光刻膠層，形成第二通孔圖形；(Ixvi)電鍍銅到第二通孔圖形中，形成第二銅通孔層；(Ixvii)剝離第三光刻膠層并暴露出所述銅特征層、第二銅通孔層以及第二銅種子層；(Ixvm)去除暴露出的所述第二銅種子層； (Ixix)去除所述第一粘合金屬層；以及(Ixx)在暴露出的銅特征層和銅通孔上形成第二聚合物絕緣材料層。
14、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，步驟C從傳導層構(gòu)建，并包括如 下子步驟(i) 沉積銅種子層；(ii) 在所述銅種子層之上形成第一光刻膠層；(iii) 曝光并顯影所述第一光刻膠層，形成圖形；(xii) 在第一光刻膠層中的特征圖形中圖形電鍍銅，形成第一銅特征層；(xiii) 剝離第一光刻膠層；(xiv) 沉積第二光刻膠層；(xv) 曝光并顯影所述第二光刻膠層，形成通孔圖形；(xvi) 在通孔圖形中沉積銅，形成銅通孔層；(xvii) 剝離第二光刻膠層，并暴露出銅特征層、第二銅通孔以及第二銅種 子層；(xviii) 去除暴露出的所述第二銅種子層； (xk)去除所述第一粘合金屬層；以及(xx)在暴露出的銅特征層和通孔上形成聚合物絕緣材料層。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，第一半疊層和所述第二半疊層還 可以包括更多的層，所述層通過在步驟(C)中進一步包括一次或多次重復(fù)子 步驟(vii)到子步驟(xx)的子步驟(xxi)、以及在步驟(I)中進一步包括一 次或多次重復(fù)子步驟(Ivii)到子步驟(Ixx)的子步驟(Ixxi)構(gòu)建。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，第一半疊層通過在步驟(C)中 進一步包括一次或多次重復(fù)子步驟(vii)到子步驟(xix)的子步驟(xx)包括更多的層；且所述第二半疊層通過在步驟(I)中進一步包括一次或多次重復(fù)子步驟(Ivii)到子步驟(Ixix)的子步驟(Ixx)包括更多的層。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述粘合金屬選自列表鈦、鉻 和鎳/鉻合金。
18、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，子步驟中減薄絕緣材料以暴露出 其下的銅為通過選自列表干法刻蝕、機械磨削、化學機械拋光(CMP)、上 述工藝的組合、以及上述工藝的兩階段工藝的工藝進行減薄。
19、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括后減薄清洗步驟以從銅表面去除 聚合物殘留。
20、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，至少一個所述絕緣層包括由聚合 物樹脂構(gòu)成的基體材料，所述聚合物樹脂選自列表熱塑性塑料、熱固性塑料 及上述兩種塑料的混合物，例如聚四氟乙烯、聚四氟乙烯衍生物、雙馬來酰亞 胺三嗪樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、以及上述材料的混合物。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，至少一個所述絕緣層還包括下述 中的至少一個(a) 平均粒徑在0.5微米到5微米之間、顆粒重量比在15%到30%之間的 無機顆粒填充物；(b) 選自列表有機纖維、坡璃纖維以及隨機定向短纖維的纖維，所述玻 璃纖維以選自列表交叉排列或編織物狀排列的排列方式排列。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，至少一個所述絕緣層以浸漬料的 方式提供，通過熱壓層壓工藝應(yīng)用于銅層和/或通孔。
23、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(L)中在外表面形成端接 層包括子步驟(m)減薄基板，以暴露出最外層的銅通孔； (n)在暴露出的銅通孔上沉積外粘合金屬層； (o)在外粘合金屬層上沉積外銅種子層；(P)在外銅種子層上形成外光刻膠層；(q)曝光并顯影外光刻膠層，以提供圖形結(jié)構(gòu)； (r)在圖形結(jié)構(gòu)中沉積銅，形成銅導線和焯盤； (s)去除外光刻膠層； (t)去除外粘合層以及外銅種子層； (u)在疊層兩側(cè)形成阻焊層； (v)選擇性地去除阻焊層，以暴露出銅焊盤；以及 (w)形成最后涂層，涂層材料選自列表鎳、金、錫、鉛、銀、鈀、以 及上述材料的合金或混合物，以及耐變色有機材料。
24、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，步驟(L)中在外表面形成端接 層包括子步驟(m)減薄基板，以暴露出最外層的銅通孔； 第一沉積外粘合金屬層； 第二沉積要求厚度的外銅種子層； 第三形成并顯影外光刻膠層；第四選擇性地刻蝕掉外銅層，從而暴露出外粘合金屬層，并形成銅導線 和焊盤；第五刻蝕掉外光刻膠層；第六去除暴露出的外粘合層和銅種子層；第七在疊層兩側(cè)形成阻焊層；第八選擇性地去除阻焊層，以暴露出銅焊盤；以及第九形成最后涂層，涂層材料選自列表鎳、金、錫、鉛、銀、鈀、以 及上述材料的合金或混合物，以及耐變色有機材料。
25、 一種實質(zhì)上通過權(quán)利要求l的方法形成的電子基板。
26、 一種電子基板實質(zhì)上包括多層、交疊的傳導層和絕緣層實質(zhì)上對稱 接合的無芯薄板；傳導層包括金屬性材料；絕緣層包括聚合物基體材料；其中 實心金屬通孔貫穿絕緣層，連接傳導層；所述結(jié)構(gòu)實質(zhì)上平整、并獨立存在。
27、 根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子基板，包括至少一個下述限制(I) 傳導層由銅制作而成，且，絕緣層由聚合物基體材料制作而成；(II) 至少一個絕緣層進一步包括重量比在15%到30%之間的顆粒填充物;以及(III) 至少一個絕緣層進一步包括纖維。
28、根據(jù)權(quán)利要求25所述的電子基板，被配置作為互連集成電路和印刷電 路板的互連結(jié)構(gòu)。
全文摘要
制作電子基板的方法包括步驟(A)選擇第一基片層；(B)在第一基片層上沉積第一防刻蝕阻擋層；(C)構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第一半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔互連；(D)在第一半疊層之上形成第二基片層；(E)在第二基片層上形成光刻膠保護膜；(F)刻蝕掉第一基片層；(G)去除光刻膠保護膜；(H)去除第一防刻蝕阻擋層；(I)構(gòu)建交疊傳導層和絕緣層的第二半疊層，傳導層通過貫穿絕緣層的通孔互連，其中第二半疊層與第一半疊層實質(zhì)上對稱接合；(J)在第二半疊層之上形成絕緣層；(K)去除第二基片層；以及(L)在疊層外表面暴露出通孔末端并在所述通孔末端形成端接。
文檔編號H01R12/04GK101496227SQ200680046501
公開日2009年7月29日 申請日期2006年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月11日
發(fā)明者A·蔡德勒, B·斯坦特尼科夫, B·麥考利, D·胡爾維茨, E·埃格納, M·法卡施 申請人:Amitec多層互連技術(shù)有限公司