專利名稱：具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，特別涉及能夠形成用于載置半導(dǎo)體晶片的多層配線基板等高密度配線基板的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，在電子設(shè)備的高性能化、小型化、輕型化的進(jìn)展中，追求半導(dǎo)體封裝體的小型化、多引腳化、外部端子的微小間距化，從而對高密度配線基板的要求越來越高。因此，開始將LSI(大規(guī)模集成電路)直接安裝在印刷電路配線基板上，或者將CSP(Chip Size Package)、BGA(BallGrid Array)安裝在印刷電路配線基板上。于是，為了使印刷電路布線基板也能應(yīng)對高密度化開始使用由積層法制作的多層配線基板，所述積層法為每一層都經(jīng)由電氣絕緣層地在芯基板上層疊多層配線和導(dǎo)通孔(ビア)。
在以往的一般積層多層配線基板中使用一種具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板，其是在絕緣基板上通過鉆孔設(shè)置通孔，并在該通孔內(nèi)側(cè)實(shí)施金屬鍍敷，在通孔內(nèi)填充樹脂或?qū)щ娦院隙纬傻?日本特開平9-130050號公報)。該具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板經(jīng)由通孔而使正反面導(dǎo)通，在該具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板上經(jīng)由電氣絕緣層層疊多層配線從而制作出多層配線基板。另外，最近開發(fā)出了一種堆疊構(gòu)造的多層配線基板，其在填充了樹脂的通孔上進(jìn)行加蓋鍍敷(形成鍍敷層使得覆蓋住通孔的開口部分)，在上述加蓋鍍敷部分的正上方配置導(dǎo)通孔，進(jìn)而在該導(dǎo)通孔上再配置導(dǎo)通孔(日本特開2003-23251號公報)。
但是，以往的通孔的形成是由鉆孔加工進(jìn)行的，所以無法使通孔的開口直徑比鉆頭直徑更小，在使用微細(xì)鉆頭的鉆孔加工中，鉆頭的破損頻率較高。因此，存在通孔的微細(xì)化困難、配線設(shè)計(jì)的自由度受到限制的問題。
另外，在填充有樹脂的通孔上進(jìn)行了加蓋鍍敷的結(jié)構(gòu)中，由于使用的絕緣基板的熱收縮·熱膨脹，填充在通孔內(nèi)部的樹脂也會伸縮，由此會有在形成于加蓋鍍敷部分上的導(dǎo)通孔上容易產(chǎn)生應(yīng)力集中從而連接可靠性較低的問題。該問題可以通過使用在通孔內(nèi)僅填充導(dǎo)電材料的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板來消除，但如果在填充于通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料中存在空隙部，則會有無法得到按照設(shè)計(jì)的電氣特性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述的問題而完成的，其目的在于提供一種用于制造在填充在通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料中沒有空隙部的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法。
為達(dá)成這樣的目的，本發(fā)明是在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料從而使正反面導(dǎo)通的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，包括在具有通孔的芯基板的一個面上形成基底導(dǎo)電層的工序；和以該基底導(dǎo)電層為籽層通過電解鍍敷在所述通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料的工序。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，通過利用了等離子體的干蝕刻法在芯基板上貫穿設(shè)置開口直徑在10～100μm的范圍內(nèi)的通孔，從而形成所述具有通孔的芯基板。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，從芯基板的一個面開始，通過利用了等離子體的干蝕刻法貫穿設(shè)置開口直徑在10～100μm的范圍內(nèi)的微細(xì)孔直到規(guī)定的深度，然后研磨芯基板的另一個面使所述微細(xì)孔露出從而成為通孔，由此形成所述具有通孔的芯基板。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，通過蒸鍍法、濺鍍法中的任意一種來形成所述基底導(dǎo)電層。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，將所述通孔形成為開口直徑在10～70μm的范圍內(nèi)。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述芯基板為硅基板。
作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述導(dǎo)電材料為銅。
根據(jù)本發(fā)明，由于以形成在芯基板的一個面上的基底導(dǎo)電層為籽層，使導(dǎo)電材料在通孔內(nèi)從一個方向淀積、生長，所以能夠不產(chǎn)生空隙部地在通孔內(nèi)形成致密的導(dǎo)電材料，從而能夠得到呈現(xiàn)出按照設(shè)計(jì)的電氣特性的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。另外，在通過利用了等離子體的干蝕刻法形成通孔時能夠形成開口直徑較小的通孔，在這種情況下也能不產(chǎn)生空隙部地填充導(dǎo)電材料，所以能夠得到以狹小的間距具有通孔的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。并且，由于在通孔內(nèi)沒有配設(shè)樹脂，所以能夠得到連接可靠性較高的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。


圖1是表示本發(fā)明的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法的一個實(shí)施方式的工序圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖1是表示本發(fā)明的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法的一個實(shí)施方式的工序圖。
在本發(fā)明的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法中，在芯基板12的一個面12a上形成具有規(guī)定的開口14a的掩模圖形14，并以該掩模圖形14為掩模通過利用了等離子體的干蝕刻法即ICP-RIE(InductiveCoupled Plasma-Reactive Ion Etching)而在芯基板12上以規(guī)定深度貫穿設(shè)置微細(xì)孔13’(圖1(A))。
芯基板12可以使用例如硅、玻璃等。另外，在芯基板12的正面12a、反面12b上，也可以根據(jù)需要形成二氧化硅、氮化硅等電氣絕緣膜。
另外，掩模圖形14可以使用具有耐干蝕刻性的材料而形成，例如可以用使用了酚醛清漆樹脂的正型抗蝕劑而形成。另外，也可以使用與芯基板12相比蝕刻選擇比小(蝕刻速度小)的材料，例如相對于由硅構(gòu)成的芯基板12使用氧化硅、氮化硅等來形成掩模圖形14。
形成的微細(xì)孔13’的開口直徑可以在10～100μm、優(yōu)選為10～70μm的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定。另外，微細(xì)孔13’的深度可以考慮所制作的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的厚度(例如50～725μm)而設(shè)定，例如可以在70～745μm的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定。這樣，用利用了等離子體的干蝕刻法形成通孔用的微細(xì)孔13’，由此可以形成開口直徑較小的通孔。
接下來，從芯基板12除去掩模圖形14，對芯基板12的另一個面12b進(jìn)行研磨，使微細(xì)孔13’露出從而形成通孔13(圖1(B))。由此，得到具有通孔13的芯基板12。
另外，也可以根據(jù)需要在這樣形成的通孔13的內(nèi)壁面、正面上形成絕緣層、導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層。
作為絕緣層，在芯基板12為硅基板時，可以實(shí)施熱氧化而形成氧化硅膜。另外，也可以對于硅和其他材質(zhì)的芯基板12，通過等離子體CVD(Chemical Vapor Deposition(化學(xué)汽相淀積))形成氧化硅膜、氮化硅膜作為絕緣層。這樣的絕緣層的厚度可以在例如500～4000nm的范圍內(nèi)適當(dāng)設(shè)定。
另外，導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層可以設(shè)為由氮化鈦、鈦、鉻等構(gòu)成的薄膜。這樣的導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層可以通過例如MO-CVD(Metal Organic-Chemical Vapor Deposition(有機(jī)金屬化學(xué)汽相淀積))、濺鍍法而形成，特別是在通孔13的開口直徑為30μm以下時，優(yōu)選通過MO-CVD形成。
上述那樣的絕緣層、導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層可以例如從通孔13的內(nèi)壁面?zhèn)乳_始按照導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層/絕緣層的順序、絕緣層1/導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層/絕緣層2的順序、絕緣層2/導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層/絕緣層2的順序、絕緣層1/絕緣層2/導(dǎo)電性物質(zhì)擴(kuò)散防止層/絕緣層2的順序形成。另外，上述的絕緣層1是通過上述的熱氧化法、等離子體CVD形成的絕緣層，絕緣層2是通過上述的等離子體CVD形成的絕緣層。
接下來，在芯基板12的一個面12b上形成基底導(dǎo)電層15(圖1(C))。該基底導(dǎo)電層15具有與通孔13相對應(yīng)的開口部15a，可以通過蒸鍍法、濺鍍法等形成。這樣的基底導(dǎo)電層15可以設(shè)為銅、鎳、鈦、鉻、鎢等的單層結(jié)構(gòu)，或者組合它們中的2種以上(例如鈦/銅、鈦/鎳)等的多層結(jié)構(gòu)，基底導(dǎo)電層15的厚度可以設(shè)為例如10～1000nm左右。另外，在圖示例中，將基底導(dǎo)電層15形成于在前工序中進(jìn)行了研磨的芯基板12的面12b上，但也可以將基底導(dǎo)電層15形成在另一個面12a上。
接下來，以基底導(dǎo)電層15為籽層，通過電解鍍敷在微細(xì)孔13內(nèi)填充導(dǎo)電材料16(圖1(D))。在該電解鍍敷工序中，在基底導(dǎo)電層15上淀積導(dǎo)電材料16，并且在電場密度較高的開口部15a上集中淀積導(dǎo)電材料16從而將開口部15a封閉。然后，導(dǎo)電材料16從該封閉部位向通孔13的內(nèi)部方向淀積、生長，通孔13內(nèi)被導(dǎo)電材料16填充。這樣，在本發(fā)明中，以基底導(dǎo)電層15為籽層而使導(dǎo)電材料16從一個方向淀積、生長從而填充在通孔13內(nèi)，所以能夠不產(chǎn)生空隙部地在通孔內(nèi)形成致密的導(dǎo)電材料16。
接下來，將芯基板12的面12a上的多余的導(dǎo)電材料16和面12b上的多余的導(dǎo)電材料16、基底導(dǎo)電層15研磨除去，由此得到具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板11(圖1(E))。
另外，上述的實(shí)施方式僅是例示，本發(fā)明并不局限于上述的實(shí)施方式。例如，也可以通過利用了等離子體的干蝕刻法即ICP-RIE(InductiveCoupled Plasma-Reactive Ion Etching)在所希望的厚度的芯基板12上直接貫穿設(shè)置通孔13。
實(shí)施例接下來，列舉具體的實(shí)施例更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
準(zhǔn)備厚度625μm、直徑150mm的硅基板作為芯基板，在該芯基板的一個面上涂布酚醛類的正型抗蝕劑材料(東京應(yīng)化工業(yè)(株)制PMER-P-LA900PM)，經(jīng)由通孔形成用的光掩模曝光、顯影。由此，形成下述的掩模圖形具有開口直徑10μm、30μm、70μm、100μm四種圓形開口，并且開口直徑10μm的開口的間距為20μm，開口直徑30μm的開口的間距為60μm，開口直徑70μm的開口的間距為150μm，開口直徑100μm的開口的間距為200μm。
接下來，以該掩模圖形作為掩模，在芯基板上通過ICP-RIE(InductiveCoupled Plasma-Reactive Ion Etching)進(jìn)行干蝕刻，形成多個微細(xì)孔。該微細(xì)孔的深度約為250μm。
接下來，除去不需要的掩模圖形，然后研磨芯基板的反面，使微細(xì)孔露出從而形成通孔。由此，得到具有通孔的基板(厚度200μm)。
接下來，在該芯基板的一個面上通過濺鍍法形成包括由鈦構(gòu)成的厚度30nm的層和由銅構(gòu)成的厚度200nm的層的層疊結(jié)構(gòu)的基底導(dǎo)電層。
接下來，以基底導(dǎo)電層為籽層，使用組成如下的區(qū)域鍍敷液(フイルドめつき液)，進(jìn)行5小時的電解鍍敷(平均電流密度1A/dm2)，由此從芯基板的反面開始實(shí)施銅鍍敷，在通孔內(nèi)填充銅。
(區(qū)域鍍敷液的組成)硫酸 ……50g/L硫酸銅 ……200g/L氯離子 ……50mg/L添加劑(上村工業(yè)(株)制ESA21-A) ……2.5mL/L添加劑(上村工業(yè)(株)制ESA21-B) ……10mL/L接下來，研磨除去芯基板上的多余的銅覆蓋膜、基底導(dǎo)電層，從而能夠得到具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。
對于如上述那樣制作的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板，通過光學(xué)顯微鏡觀察通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料(銅)的填充狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)為沒有間隙部的致密結(jié)構(gòu)。
將基底導(dǎo)電層的形成從濺鍍法切換為蒸鍍法，形成包括由鈦構(gòu)成的厚度30nm的層和由銅構(gòu)成的厚度200nm的層的層疊結(jié)構(gòu)的基底導(dǎo)電層，并且作為區(qū)域鍍敷液使用組成如下的區(qū)域鍍敷液，除此以外與實(shí)施例1相同，來制作具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。
(區(qū)域鍍敷液的組成)荏原ユ一ジライト(株)制CU-BRITE VFII A ……50mL/L荏原ユ一ジライト(株)制CU-BRITE VFII B ……4mL/L硫酸 ……50g/L硫酸銅 ……200g/L鹽酸 ……40g/L對于這樣制作的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板，通過光學(xué)顯微鏡觀察通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料(銅)的填充狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)為沒有間隙部的致密結(jié)構(gòu)。
首先，與實(shí)施例1同樣，制作具有通孔的芯基板(厚度200μm)。
接下來，通過MO-CVD(Metal Organic-Chemical Vapor Deposition)，在芯基板的兩面和通孔內(nèi)形成由銅構(gòu)成的基底導(dǎo)電層(厚度200nm)。
接下來，以基底導(dǎo)電層為籽層，通過與實(shí)施例1同樣的區(qū)域鍍敷液以及鍍敷條件進(jìn)行電解鍍敷，由此在芯基板的兩面上實(shí)施銅鍍敷，在通孔內(nèi)填充銅。
接下來，研磨除去芯基板上的多余的銅覆蓋膜、基底導(dǎo)電層，從而得到具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。
對于如上述那樣制作的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板，通過光學(xué)顯微鏡觀察通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料(銅)的填充狀態(tài)，結(jié)果確認(rèn)為在長度200μm的通孔中在最大約100μm的長度范圍內(nèi)分散分布有空隙部。
工業(yè)應(yīng)用前景在各種配線基板、多層配線基板、電子設(shè)備等的制造中十分有用。
權(quán)利要求
1.一種具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其在通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料從而使正反面導(dǎo)通，其中，包括在具有通孔的芯基板的一個面上形成基底導(dǎo)電層的工序；和以該基底導(dǎo)電層為籽層通過電解鍍敷在所述通孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，通過利用了等離子體的干蝕刻法在芯基板上貫穿設(shè)置開口直徑在10～100μm的范圍內(nèi)的通孔，從而形成所述具有通孔的芯基板。
3.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，從芯基板的一個面開始，通過利用了等離子體的干蝕刻法貫穿設(shè)置開口直徑在10～100μm的范圍內(nèi)的微細(xì)孔直到規(guī)定的深度，然后研磨芯基板的另一個面使所述微細(xì)孔露出從而成為通孔，由此形成所述具有通孔的芯基板。
4.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，通過蒸鍍法、濺鍍法中的任意一種來形成所述基底導(dǎo)電層。
5.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，將所述通孔形成為開口直徑在10～70μm的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，所述芯基板為硅基板。
7.如權(quán)利要求1所述的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法，其中，所述導(dǎo)電材料為銅。
全文摘要
提供一種用于制造在填充于通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料中沒有空隙部的具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板的制造方法。在具有通孔的芯基板的一個面上形成基底導(dǎo)電層，并以該基底導(dǎo)電層為籽層通過電解鍍敷使導(dǎo)電材料在通孔內(nèi)從一個方向淀積、生長，從而不產(chǎn)生空隙部地將導(dǎo)電材料填充在通孔內(nèi)，這樣制造具有被導(dǎo)電材料填充的通孔的基板。
文檔編號H05K3/46GK101066004SQ200580040060
公開日2007年10月31日 申請日期2005年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者中條茂樹, 中山浩一 申請人:大日本印刷株式會社