專利名稱：穿過高密度互連hdi襯底材料上的電介質(zhì)涂層形成固體盲孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路組件，并且更具體地涉及包括高密度互連(HDI)襯底的電路 組件及其制造。
背景技術(shù)：
電學(xué)元件(例如，電阻器、晶體管和電容器)通常安裝在諸如印刷電路板的電路面 板結(jié)構(gòu)上。電路板通常包括基本平坦的一片電介質(zhì)材料，在該片材料的主平坦表面上或在 兩個主表面上布置有電導(dǎo)體。該導(dǎo)體通常由諸如銅的金屬材料形成，并且用于使安裝到該 板的電學(xué)元件互連。 按各種尺寸來制備微電子電路封裝體。 一個封裝級包括包含多個微型電路和/或 其它元件的半導(dǎo)體芯片。這樣的芯片通常由諸如硅等的半導(dǎo)體制成。中間封裝級也稱為芯 片尺度(scale)封裝體(CSP)，可以包括多層襯底和多個芯片。這些中間封裝級可以附在更 大尺度電路卡、母板等上。中間封裝級在整個電路組件中用于包括結(jié)構(gòu)支承、從較小尺度電 路到較大尺度板的過渡集成和電路元件散熱的多種目的。用在傳統(tǒng)中間封裝級中的襯底包 括各種材料，例如，陶瓷、玻璃纖維增強的聚環(huán)氧化物和聚酰亞胺。 對提供高密度、復(fù)雜互連的電路面板結(jié)構(gòu)的需求日益增加。這樣的需求可以通過 多層電路面板結(jié)構(gòu)來解決；但是，制造這樣的多層電路組件存在嚴(yán)重缺陷。隨著應(yīng)用越來越 多的電路層，難以通過在電介質(zhì)層上鉆孔來對準(zhǔn)孔(hole)和通孔(via)。激光鉆孔是形成 通孔的最常見方法，它會顯著地增加制造這種電路組件的成本。 —般說來，通過提供其上有適當(dāng)導(dǎo)體的單獨、雙面電路面板來制成多層面板。然 后，用布置在每對相鄰面板之間的常稱為"半固化片"的一層或更多層未固化或部分固化 的電介質(zhì)材料，來將這些面板一個疊一個地層疊。通常在熱和壓力的作用下將這種疊層固 化形成一整塊。在固化之后，通常在期望有不同板之間的電連接的位置處穿過該疊層地 鉆出孔。然后，通常通過對孔的內(nèi)部進行鍍敷來用導(dǎo)電材料涂敷或填充所得孔或"貫通孔 (through via)"以便形成鍍敷的貫通孔。在深度直徑比高的情況下難以鉆出孔，因此，在這 種組件中使用的孔必須相對較大，并且占用了組件中的大量空間。 在一個疊一個地建立電路層的應(yīng)用中，電介質(zhì)材料通常將電路化層分隔。通常在 電路組件中使用的聚合物電介質(zhì)材料是熱塑性或熱固性的聚合物。通常首先固化熱固性材 料以形成共形涂層。盡管共形涂敷的襯底可以包含與穿孔的襯底一致的貫通孔，但通常通 過鉆孔(譬如，通過激光)形成盲孔。 期望的是，提供通過使用與機械和激光鉆孔技術(shù)相比降低了通孔形成成本的制造 技術(shù)，來在襯底中形成固體盲孔或突起的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在第一方面中，本發(fā)明提供了一種方法，其包括如下步驟將第一可去除材料涂敷在導(dǎo)電核芯(core)上；在第一可去除材料中制作開口，以使導(dǎo)電核芯的部分暴露；將導(dǎo)電 材料鍍敷到導(dǎo)電核芯的暴露的部分上；將第二可去除材料涂敷在所鍍敷的導(dǎo)電材料的部分 上；除去第一可去除材料；用電泳法將電介質(zhì)涂層涂敷在導(dǎo)電核芯上；并且除去第二可去 除材料。 在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種方法，其包括如下步驟將第一導(dǎo)電材料的層 施加在襯底上，該襯底含有在導(dǎo)電核芯上的電介質(zhì)涂層和穿過該電介質(zhì)涂層中的開口延伸 的導(dǎo)電通孔；將第一可去除材料的層施加在第一導(dǎo)電材料上；在第一可去除材料中形成開 口，以使導(dǎo)電材料的要被鍍敷的區(qū)域暴露出來；將第二導(dǎo)電材料鍍敷到第一導(dǎo)電材料的暴 露區(qū)域上；將第二可去除材料的層施加在第一和第二導(dǎo)電材料上；在第二可去除材料中形 成開口，以使第二導(dǎo)電材料的要被鍍敷的區(qū)域暴露出來；并且將第三導(dǎo)電材料鍍敷到第一 導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上。 在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種方法，其包括通過如下步驟形成第一襯底 (a)將可電沉積的電介質(zhì)涂層施加到導(dǎo)電表面上；(b)使該電介質(zhì)涂層固化；(C)將粘合層 和種子(seed)層沉積到該電介質(zhì)涂層上；(d)將第一可去除材料的層施加到該種子層上； (e)在第一可去除材料中形成開口，以使該種子層的區(qū)域暴露出來；(f)將第一導(dǎo)電材料電 鍍到該種子層的暴露區(qū)域上；(g)施加第二可去除材料的層；(h)在第二可去除材料中形成 開口 ，以使第一導(dǎo)電材料的區(qū)域暴露出來；(i)將第二導(dǎo)電材料鍍敷到第一導(dǎo)電材料的暴 露區(qū)域上；(j)除去第一和第二可去除材料；和(k)除去該種子層的未被鍍敷的部分；重復(fù) 步驟(a)到(k)以形成第二襯底；并且將第一和第二襯底層疊在一起且在第一和第二襯底 之間有一層電介質(zhì)材料，在第一和第二襯底之間形成至少一個互連(interco皿ect)。
在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種方法，其包括如下步驟將第一導(dǎo)電材料的層 施加到襯底上，該襯底含有在導(dǎo)電核芯上的電介質(zhì)涂層和穿過該電介質(zhì)涂層中的開口延伸 的導(dǎo)電通孔；鍍敷第一導(dǎo)電材料并使第一導(dǎo)電材料圖形化，形成電路層；在剛剛圖形化的 電路層上施加抗鍍劑(plating resist)的層；在抗鍍劑中形成開口 ，以使圖形化的電路層 的要被鍍敷的區(qū)域暴露出來；將第二導(dǎo)電材料鍍敷到第一導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上；并且除 去抗鍍劑。


圖l是襯底的核芯層的平面圖。圖2是沿著線2-2獲取的圖1的核芯層的截面圖。圖3是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖4是沿著線4-4獲取的圖3的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖5是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖6是沿著線6-6獲取的圖5的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖7是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖8是沿著線8-8獲取的圖7的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖9是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖10是沿著線10-10獲取的圖9的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖ll是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖12是沿著線12-12獲取的圖11的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖13是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖14是沿著線14-14獲取的圖13的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖15是襯底的平面圖。圖16是沿著線16-16獲取的圖15的襯底的截面圖。圖17是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖18是沿著線18-18獲取的圖17的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖19是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖20是沿著線20-20獲取的圖19的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖21是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖22是沿著線22-22獲取的圖21的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖23是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖24是沿著線24-24獲取的圖23的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖25是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖26是沿著線26-26獲取的圖25的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖27是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖28是沿著線28-28獲取的圖27的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖29是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖30是沿著線30-30獲取的圖29的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖31是中間結(jié)構(gòu)的平面圖。圖32是沿著線32-32獲取的圖31的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。圖33是襯底的平面圖。圖34是沿著線34-34獲取的圖33的襯底的截面圖。
具體實施例方式
在一個方面中，本發(fā)明提供了一種制作導(dǎo)電突起部件(例如，固體盲孔或立柱 (post))的方法，該部件延伸穿過可以用作芯片尺度封裝體(CSP)的元件或用作高密度互 連(HDI)襯底的電路板或襯底的電介質(zhì)涂層。 參照附圖，圖1是可以用于形成襯底或電路板的導(dǎo)電核芯的一片導(dǎo)電材料10的平 面圖，而圖2是沿著線2-2獲取的圖1的核芯的截面圖?？梢栽诤诵局性O(shè)置可選的開口或 通孔12和14。 核芯可以是諸如鎳鐵合金的導(dǎo)電材料。 一種優(yōu)選的鎳鐵合金是包含大約64重量 百分比的鐵和36重量百分比的鎳的INVAR(位于法國巴黎Rue de Rivoli大街168號的 Imphy S.A.公司擁有的商標(biāo))。與用于制備芯片的硅材料相比，這種合金具有較低的熱膨脹 系數(shù)。為了防止由于儲存或正常使用時的熱循環(huán)而引起的電路板或芯片尺度封裝體的相繼 較大或較小尺度層之間的粘接部失效，低的熱膨脹系數(shù)是期望的。當(dāng)將鎳鐵合金用作導(dǎo)電 核芯時，可以將一層銅金屬施加到導(dǎo)電核芯的所有表面上，以形成導(dǎo)電性增強的Cu/Invar/ Cu結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^諸如電鍍或金屬氣相沉積的傳統(tǒng)手段來施加該層銅金屬。該層銅通常可 以具有1到20微米的厚度。
6
在其它實施例中，襯底核芯層可以包含各種材料中的任何一種，諸如可以是例如 未經(jīng)處理的或鍍鋅的鋼、鋁、金、鎳、銅、鎂的金屬或任何上述金屬的合金，以及導(dǎo)電的碳涂 敷材料或金屬化的不導(dǎo)電材料(例如，被濺射的陶瓷或被涂敷的塑料)。更具體地說，襯底 可以包含從銅箔、鎳鐵合金和它們的組合中選擇的金屬核芯。襯底也可以是由前述金屬或 其組合中的任何一種組成的穿孔襯底。 在一些實施例中，導(dǎo)電核芯的厚度可以為大約20至IJ400微米，優(yōu)選地為150至lj250 微米。該核芯可以包括多個孔，這些孔可以具有或可以不具有一致的尺寸和形狀。在一個 實施例中，當(dāng)這些孔是圓形的時，孔的直徑可以是大約8密耳(203.2微米)。如果需要，這 些孔可以更大或更小。 將可以是抗蝕劑(也稱為抗鍍劑)的第一可去除材料的層施加到該核芯上。這在 圖3和圖4中示出，其中圖3是包括涂敷有抗鍍劑18的核芯10的襯底的中間結(jié)構(gòu)16的平 面圖，而圖4是沿著線4-4獲取的圖3的中間結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖5和圖6所示，可以使用 已知技術(shù)來使抗鍍劑圖形化，以便在抗鍍劑中制作開口，并使導(dǎo)電金屬核芯的打算設(shè)置盲 孔樁(stud)和其它突起部件的部分暴露出來。例如，可以使抗鍍層成像(image)并顯影，以 便在抗鍍層中產(chǎn)生一個或更多個開口 20、22和24，并且使導(dǎo)電核芯表面的期望設(shè)置盲孔、 導(dǎo)電樁或其它突起部件的一個或更多個部分26、28和30暴露出來。 抗鍍劑可以是可在苛性堿溶液中顯影和剝離的負(fù)性作用光敏抗蝕劑，或可在酸性 溶液中顯影和剝離的正性作用光致抗蝕劑。在圖4的例子中，使用層疊的抗鍍劑。層疊的 抗鍍劑帳篷式地覆蓋(tent over)這些開口。也可以使用可以填入孔中或涂在孔壁上的其 它類型可去除涂料。 負(fù)性作用光致抗蝕劑包括液態(tài)或干膜型合成物。液態(tài)合成物可以通過輥涂 (rolling即plication)技術(shù)、簾涂(curtain即plication)或電沉積來施力口。優(yōu)選地，液 態(tài)光致抗蝕劑通過電沉積來施加，更優(yōu)選地通過陽離子型電沉積來施加?？呻姵练e的合成 物包含離子型聚合物材料，該離子型聚合物材料可以是陽離子型的或陰離子型的，并可以 從聚酯、聚氨酯、丙烯酸樹脂和聚環(huán)氧化物中選擇。 如果第一可去除材料是光敏材料，則在施加了光敏層之后，可以在光敏層之上放
置具有所期望圖形的光掩模，并且使分層的襯底暴露在足夠程度的適當(dāng)光化輻射源下。本
文所使用的術(shù)語"足夠程度的光化輻射"指的是在負(fù)性作用抗蝕劑的情況下使輻射暴露區(qū)
中的單體聚合、或者在正性作用抗蝕劑的情況下使聚合物解聚或使聚合物變得更加可溶解
的那種程度的輻射。這導(dǎo)致在輻射暴露區(qū)與輻射屏蔽區(qū)之間的溶解度不同。 在暴露于輻射源下之后可以除去光掩模，并且使用傳統(tǒng)顯影液來顯影分層的襯
底，以除去光敏層的更可溶的部分，并且露出底下金屬層的所選區(qū)域。然后，可以使用將金
屬轉(zhuǎn)變成水溶性金屬絡(luò)合物的金屬刻蝕劑來刻蝕在這個步驟中露出的金屬?？梢酝ㄟ^噴水
除去可溶性絡(luò)合物。 如圖7和圖8所示，然后用諸如銅的導(dǎo)電材料電鍍襯底。因此，導(dǎo)電材料將沉積在 抗鍍劑中的開口中以及在導(dǎo)電襯底的暴露區(qū)域上，導(dǎo)致在暴露區(qū)域位置上形成諸如立柱或 樁32、34和36的導(dǎo)電突起部件。為了進行鍍敷，可以將襯底浸在鍍敷槽中，并且在核芯與 槽之間施加電壓。由于抗鍍劑是不導(dǎo)電的，因此鍍敷只發(fā)生在抗鍍劑中存在開口的地方。
在電鍍和形成樁之后，施加第二可去除材料38、40和42。如圖9和圖10所示，第二可去除材料形成在突起部件的頂部上。第二可去除材料可以是可電沉積的光致抗蝕劑。 可電沉積的光致抗蝕劑可以只施加到結(jié)構(gòu)的具有暴露的金屬的區(qū)域，即，在鍍敷步驟期間 形成的樁或立柱上。在一個實施例中，可電沉積的光致抗蝕劑是正性作用的陽離子型光致 抗蝕劑，并且可在酸性溶液中顯影和剝離?？呻姵练e的光致抗蝕劑也可以是負(fù)性作用的光 致抗蝕劑，其可在苛性堿溶液中顯影和剝離。 合適的正性作用光敏樹脂包括本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的那些中的任何一種。這些例 子包括二硝基芐基功能聚合物。這樣的樹脂具有高光敏度。在一個例子中，樹脂的光敏層是 通常通過噴涂施加的包含二硝基芐基功能聚合物的合成物。硝基芐基功能聚合物也是適合 的。光敏層也可以是包含二硝基芐基功能聚氨酯和環(huán)氧_胺聚合物的可電沉積的合成物。 由于在本例中被可電沉積的光致抗蝕劑覆蓋的區(qū)域不需要被暴露來溶解所期望的部件，因 此涂層不需要是抗蝕劑，而只是可去除涂層。 然后，除去第一可去除材料。如果第一可去除材料是光致抗蝕劑，則可以讓襯底暴 露在紫外線(UV)輻射下，以便如圖11和圖12所示的，光降解或解聚覆蓋在立柱或樁頂部 的光致抗蝕劑?；蛘撸捎诳梢杂昧硪环N類型的可去除材料取代光致抗蝕劑，因此可以省略 使光致抗蝕劑曝光的步驟。 通過將不同材料用于第一和第二可去除材料，可以使用不同化學(xué)反應(yīng)除去那些材
料。因此，讓第二可去除材料38、40和42完好無損地留在樁或立柱的頂部上。 然后，如圖13和圖14所示，用電泳法施加電介質(zhì)涂層44，以便在除了由保留在立
柱、樁或其它部件頂部上的第二可去除材料覆蓋的那些區(qū)域之外，共形地涂敷導(dǎo)電襯底。只
有具有暴露的金屬的區(qū)域被涂敷有電介質(zhì)材料。樁或立柱的頂部仍然被可電沉積的光致抗
蝕劑(或其它可去除涂層)覆蓋，因此，不會涂敷有電介質(zhì)材料。如果執(zhí)行使光致抗蝕劑曝
光的步驟，則可以在施加電介質(zhì)材料和使電介質(zhì)材料固化之前或之后進行。 將電介質(zhì)涂層施加到核芯的暴露表面上，以在其上形成共形涂層。本文所使用的
"共形"膜或涂層指的是具有基本均勻的厚度、與包括核芯中的孔內(nèi)(但是，優(yōu)選地，不堵塞
孔)的表面的核芯外形(topography)共形的膜或涂層。電介質(zhì)涂層膜厚通常在5到50微
米之間。出于各種原因，可能期望更小的膜厚。例如，具有較小膜厚的電介質(zhì)涂層可以使得
能形成較小尺度電路。但是，電介質(zhì)涂層的厚度可以由完成后的襯底的性能要求來決定。 電介質(zhì)材料是不導(dǎo)電物質(zhì)或絕緣體。對于襯底和涂層的電容是電路可靠運行的關(guān)
鍵的高頻高速數(shù)字應(yīng)用，期望用具有低介電常數(shù)的材料。 電介質(zhì)涂層可以由各種涂層合成物中的任何一種形成。電介質(zhì)涂層可以由熱塑性 合成物形成，一旦施加了該合成物，溶劑(即，有機溶劑和/或水)就揮發(fā)或蒸發(fā)掉，從而在 襯底上形成電介質(zhì)涂層的膜。電介質(zhì)涂層也可以由可固化或熱固性合成物形成，一旦將該 合成物施加到襯底上并固化，就形成電介質(zhì)涂層的固化膜。可以通過任何涂層施加技術(shù)來 施加電介質(zhì)涂層，以提供具有期望介電常數(shù)的涂層，以保證充分的絕緣特性和耐燃特性。
可以通過包括例如浸涂、氣相沉積、電沉積和自泳沉積的任何合適的共形涂敷方 法來施加電介質(zhì)涂層。通過氣相沉積施加的電介質(zhì)涂層的例子包括聚對二甲苯(包括被 取代的和未被取代的聚對二甲苯)；倍半硅氧烷；以及聚苯并環(huán)丁烯。通過電沉積施加的電 介質(zhì)涂層的例子包括陽極和陰極的丙烯酸脂、環(huán)氧樹脂、聚酯、聚氨酯、聚酰亞胺或油基樹 脂合成物。電沉積涂層的使用利用了通孔/樁的頂部與施加的電沉積的電介質(zhì)涂層充分隔
8離的事實。 在特定實施例中，可以通過電沉積可電沉積的光敏材料來形成電介質(zhì)涂層。在該 實施例中，可以通過電沉積包含分散在水介質(zhì)中的樹脂相(resinous phase)的可電沉積涂 層合成物來將電介質(zhì)涂層施加到核芯上，其中該樹脂相含有的共價鍵鹵素的含量至少為基 于存在于所述樹脂相中的樹脂固體的總重量的1重量百分比。在另一個實施例中，可以使 用非光敏的電介質(zhì)材料。 可以用電泳法將可電沉積的涂層合成物施加到導(dǎo)電襯底(或已經(jīng)通過金屬化將 其變成導(dǎo)電的襯底)上。為電沉積而施加的電壓可以是變化的，并且可以是例如低至l伏 到高至幾千伏，但通常在50到500伏之間。電流密度通常在0. 5安培每平方英尺到5安培 每平方英尺(0.5到5毫安每平方厘米)之間，并且在電沉積期間呈下降趨勢，指示在襯底 的所有暴露表面上形成絕緣共形膜。在通過電沉積法施加了涂層之后，通常將其固化，通常 在1到40分鐘的時期內(nèi)在范圍從9(TC到30(TC的升高溫度下熱固化，以便在核芯的所有暴 露表面之上形成共形的電介質(zhì)涂層。 在施加了電介質(zhì)涂層之后，可以在一個或更多個預(yù)定位置上除去電介質(zhì)涂層，以 使襯底表面的一個或更多個部分暴露出來?？梢酝ㄟ^各種方法(例如，通過消融技術(shù))除 去電介質(zhì)涂層。這種消融通常使用激光或通過其它傳統(tǒng)技術(shù)(例如，機械鉆孔和化學(xué)或等 離子體刻蝕技術(shù))來進行。如果使用光敏電介質(zhì)涂層，則可以使它曝光和顯影來形成開口。
此外，在施加電介質(zhì)涂層之前，可以針對電介質(zhì)材料的施加而預(yù)處理或者制備襯 底表面。例如，在施加電介質(zhì)材料之前進行清洗、漂洗、和/或用助粘劑處理可以是合適的。
最后，如圖15和圖16所示，除去第二可去除材料(其可以是光致抗蝕劑)，留下完 成的襯底46。為了獲得圖15和圖16的結(jié)構(gòu)，將電介質(zhì)涂層固化或部分固化(如果需要)， 并且除去剩余的光致抗蝕劑(或其它可去除涂層)38、40和42。此刻，已經(jīng)為諸如濺射、鍍 敷和刻蝕的進一步處理準(zhǔn)備好了襯底。最終結(jié)果是帶有延伸穿過電介質(zhì)材料44到達金屬 核芯10的一個或更多個固體通孔的共形涂敷的襯底。 對于多層襯底或電路板中的每個層，可以重復(fù)上述過程多次。最后多層板可以包 括形成從最外層到內(nèi)層、從內(nèi)層到另一個內(nèi)層、從內(nèi)層到核芯、和/或從最外層到核芯的連 接的立柱、樁或其它突起部件。 可以選擇可去除材料層的厚度使得它對應(yīng)于所鍍的立柱和/或樁的所期望高度 以及所期望的電介質(zhì)厚度。 固體立柱、樁或其它突起部件可以用作微型盲孔，其使得能形成穿過電介質(zhì)層的 電連接。立柱也可以用于層疊到多層封裝體中的板的定位和錨定。另外，立柱、樁和其它突 起部件可以用作導(dǎo)熱體，將熱從芯片或其它元件傳遞到封裝體的外部。 在另一個方面中，本發(fā)明提供了使用具有焊盤到焊盤連接的多層構(gòu)建工藝來制作 多層襯底、芯片尺度封裝體或其它電路組件的方法。在這個方面中，本發(fā)明提供了接合多層 襯底和在接合的層之間形成電連接的工藝。 在一個實施例中，該方法從用一薄層導(dǎo)電材料(譬如，濺射的和/或電鍍的銅)涂 敷具有固體金屬通孔的襯底開始。接著，將第一可去除材料的層施加到所有區(qū)域上。優(yōu)選 地，第一可去除材料是可電沉積的抗蝕劑。如果可去除材料是抗鍍劑，則在要被鍍敷的區(qū)域 中使其成像和顯影。然后，將諸如銅的導(dǎo)電材料電鍍成所期望厚度，優(yōu)選地為抗鍍劑的厚度。接著，施加第二可去除材料的層。如果第二可去除材料是抗鍍劑，則使它成像和顯影， 只暴露用于固體通孔樁和立柱的區(qū)域。再次電鍍銅到所期望厚度，優(yōu)選地為第二層抗鍍劑 的厚度。因此，形成固體盲孔樁和立柱。然后，除去所有抗鍍劑。這個過程將參照圖17-34 作更詳細(xì)描述。 如圖17和圖18所示，從圖15和圖16的襯底開始，將諸如銅的薄層金屬50施加 到核芯10上的電介質(zhì)涂層44上?？梢酝ㄟ^最初使用無電沉積(即，通過化學(xué)手段而不是 通過電沉積來沉積金屬)、然后鍍敷附加金屬達到所期望厚度，來沉積銅?；蛘?，可以在被涂 敷的襯底上濺射諸如鉻或鎳的金屬的種子層(也稱為連結(jié)層)，接著濺射一層銅，然后將銅 鍍敷到所期望厚度。 然后，如圖19和圖20所示，可以將傳統(tǒng)抗鍍劑52涂敷在帶有薄銅層的襯底上。如 圖21和圖22所示，可以使用已知技術(shù)使抗蝕劑52圖形化，以便使打算設(shè)置通孔、盲孔、其 它突起結(jié)構(gòu)、和/或電路的區(qū)域54、56和58暴露出來。 圖23和圖24示出了將諸如銅的金屬60再次電鍍在襯底上。但是，在這個步驟 中，銅只鍍敷在核芯的暴露區(qū)域上。隨著鍍敷完成，如圖25和圖26所示，施加第二層抗鍍 劑62。如圖27和圖28所示，使用已知技術(shù)使這層抗蝕劑圖形化，以便使打算設(shè)置盲孔或其 它突起結(jié)構(gòu)的區(qū)域64、66和68暴露出來。 圖29和圖30示出了將銅電鍍在襯底上以便形成諸如固體通孔和盲孔樁或立柱的 突起部件70、72和74。 一旦鍍敷完成，從襯底上除去所有抗鍍劑，留下圖31和圖32所示的 結(jié)構(gòu)76。 然后，讓襯底經(jīng)過金屬刻蝕劑處理，該金屬刻蝕劑除去未被鍍敷區(qū)域中的所有薄 金屬，但只除去被鍍敷區(qū)域中的一部分金屬，留下如圖31和圖32所示的結(jié)構(gòu)78。以除去所 有銅的"種子層"的方式刻蝕襯底。其結(jié)果是，也刻蝕掉其它區(qū)域中的銅。但是，這只減小 了銅跡線的總厚度和線寬。 可以重復(fù)該過程多次，以便在襯底上構(gòu)建另外的電路層。當(dāng)完成時，準(zhǔn)備將該襯底 與另一個襯底層疊。固體立柱、樁或其它部件可以用作微型盲孔，使得能形成穿過電介質(zhì)層 的電連接。立柱也可以用于層疊到多層封裝體中的板的定位和錨定。另外，立柱、樁和其它 部件可以用作導(dǎo)熱體，將熱從芯片或其它元件傳遞到封裝體的外部。 在另一個方面中，本發(fā)明提供了在濺射之后將薄層銅鍍敷到電介質(zhì)材料上的方 法。然后，施加抗鍍劑，以便鍍敷上(Plate up)所期望電路。不是剝離抗鍍劑，而是施加另 一層抗鍍劑并鍍敷上立柱。這些立柱可以用于穿過孔的連接和用于疊層錨定。然后，剝離 所有抗鍍劑，并刻蝕掉電介質(zhì)材料頂部上的薄銅層。然后，準(zhǔn)備將另一個類似襯底材料與該 襯底層疊。 更具體地說，這個方面提供了將兩個或更多個電路板或封裝襯底層接合在一起的 技術(shù)。為了做到這一點，要把固體通孔或樁鍍敷到電路上達到大于可用于使接合的電路層 絕緣的層狀電介質(zhì)材料的厚度的高度。整個過程如下 1)將可電沉積的電介質(zhì)涂層施加到導(dǎo)電表面上。將電介質(zhì)涂層固化。 2)在電介質(zhì)材料的所有表面上濺射沉積粘合層(譬如，鉻)和種子層(譬如，銅)。 3)將抗鍍劑的層施加到濺射的襯底上。 4)使抗蝕劑圖形化。
5)按圖形鍍敷銅，因此使銅沉積到濺射的種子層的待形成電路的區(qū)域上。
6)施加第二層抗鍍劑。 7)使第二層抗蝕劑圖形化以便在抗蝕劑中制作開口。這些開口可以在電路的區(qū)域
上，并且可以在期望在兩個疊層之間形成互連的位置上。 8)按圖形鍍敷銅，因此形成固體樁。 9)剝離兩層抗鍍劑。 10)除去未被鍍敷的種子層。
11)將襯底層疊在一起且其間存在一層電介質(zhì)材料，因此形成襯底之間的互連。 可以通過化學(xué)、機械或激光消融或者使用掩蔽技術(shù)形成另外的導(dǎo)體或觸點，以防
止將涂層施加在所選區(qū)域上，或者除去電介質(zhì)涂層的預(yù)定圖形中的部分，以使導(dǎo)電核芯的
部分暴露出來。然后，將一層金屬施加到電介質(zhì)涂層的部分上，以形成導(dǎo)體和觸點。將至少
一個電介質(zhì)涂層金屬化也可以用于形成與電介質(zhì)涂層表面相鄰的觸點和導(dǎo)體。 金屬化通常在除去步驟之后通過將一層金屬施加到所有表面上來進行，使得能形
成穿過襯底的金屬化通孔(即，貫通孔)和/或到(但未穿過)核芯的金屬化通孔(即，盲孔)。 或者，金屬化可以在除去步驟之前進行，如有必要，其后進行另外的金屬化。在這 個金屬化步驟中施加的金屬可以是前述金屬或合金中的任何一種，只要金屬或合金具有足 夠的導(dǎo)電性即可。通常，在上述金屬化步驟中施加的金屬是銅。可以通過傳統(tǒng)電鍍、種子電 鍍、金屬氣相沉積、或如上所述提供均勻金屬層的任何其它方法來施加金屬。金屬層的厚度 通常是大約5到50微米。 為了在金屬化步驟之前提高金屬層與電介質(zhì)涂層的粘合性，可以利用離子束、電 子束、電暈放電或等離子體轟擊來處理所有表面，接著將助粘劑層施加到所有表面上。助粘 劑層可以具有范圍從50到5000埃的厚度，并且通常是從鉻、鈦、鎳、鈷、銫、鐵、鋁、銅、金、鎢 和鋅、以及它們的合金和氧化物中選擇的金屬或金屬氧化物。 在金屬化之后，可以將光敏層(由"光致抗蝕劑"或"抗蝕劑"合成物形成)施加到 金屬層上?？蛇x地，在施加光敏層之前，可清洗和預(yù)處理金屬化襯底；例如，用酸性刻蝕劑處 理以除去氧化的金屬。光敏層可以是正性或負(fù)性光敏層。光敏層通常具有大約2到50微 米的厚度，并且可以通過光刻處理領(lǐng)域中的技術(shù)人員已知的任何方法來施加。可以使用加 性或減性處理方法來制作所期望電路圖形。 在襯底上制備好電路圖形之后，可以在一個或更多個隨后步驟中附接其它電路元 件以形成電路組件。附加元件可以包括通過本發(fā)明的任何工藝制備的一個或更多個多層電 路組件、諸如半導(dǎo)體芯片的較小尺度元件、插入層、較大尺度電路卡或母板以及有源或無源 元件。這些元件可以使用傳統(tǒng)的粘合劑、表面安裝技術(shù)、引線接合或倒裝芯片技術(shù)來附接。
應(yīng)該明白，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下本發(fā)明的任何工藝可以包括一個或更多 個附加步驟。同樣，如有必要，可以不脫離本發(fā)明范圍的情況下改變執(zhí)行這些步驟的次序。
正如用在本描述中那樣，除非另有指明，數(shù)值參數(shù)是可以根據(jù)試圖獲得的所期望 特性而變的近似值。因此，每個數(shù)值參數(shù)至少應(yīng)該根據(jù)所報告有效位的個數(shù)和通過應(yīng)用普 通舍入技術(shù)、或通過將典型的制造公差考慮進來來解釋。 此外，應(yīng)該明白，本文所述的任何數(shù)值范圍意圖包括包含于其中的所有子范圍。例
11如，"1到10"的范圍意圖包括在所述最小值1與所述最大值10之間且包括所述最小值1 和所述最大值10( S卩，具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值)的所有子范 圍。 雖然通過幾個例子對本發(fā)明作了描述，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很明白的是， 可以在不脫離如所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍的情況下對所述例子作各種改變。
權(quán)利要求
一種方法，包括如下步驟將第一可去除材料涂敷在導(dǎo)電核芯上；在所述第一可去除材料中制作開口，以使所述導(dǎo)電核芯的一部分暴露出來；將導(dǎo)電材料鍍敷到所述導(dǎo)電核芯的暴露部分上；將第二可去除材料涂敷在所述導(dǎo)電材料上；除去所述第一可去除材料；用電泳法將電介質(zhì)涂層涂敷在所述導(dǎo)電核芯上；以及除去所述第二可去除材料。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用不同的化學(xué)反應(yīng)除去所述第一可去除材料和 第二可去除材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一可去除材料包括負(fù)性作用抗蝕劑，而所述 第二可去除涂層包括正性作用抗蝕劑。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一可去除材料包括正性作用抗蝕劑，而所述 第二可去除涂層包括負(fù)性作用抗蝕劑。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述電介質(zhì)涂層固化。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括如下步驟 在所有表面上施加導(dǎo)電層。
7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，無電地施加所述導(dǎo)電層。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，還電鍍所述導(dǎo)電層。
9. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，濺射所述導(dǎo)電層。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，還電鍍所述導(dǎo)電層。
11. 一種方法，包括如下步驟將第一導(dǎo)電材料的層施加到襯底上，所述襯底具有在導(dǎo)電核芯上的電介質(zhì)涂層和穿過 所述電介質(zhì)涂層中的開口延伸的導(dǎo)電通孔；將第一可去除材料的層施加到所述第一導(dǎo)電材料上；在所述第一可去除材料中形成開口 ，以使所述第一導(dǎo)電材料的要被鍍敷的區(qū)域暴露出來；將第二導(dǎo)電材料鍍敷到所述第一導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上； 將第二可去除材料的層施加到所述第一導(dǎo)電材料和所述第二導(dǎo)電材料上； 在所述第二可去除材料中形成開口 ，以使所述第二導(dǎo)電材料的要被鍍敷的區(qū)域暴露出 來；以及將第三導(dǎo)電材料鍍敷到所述第二導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，將第一導(dǎo)電材料的層施加到襯底上的步驟包括 使用無電沉積來沉積種子層；以及 將所述第一導(dǎo)電材料鍍敷到所述種子層上。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，還包括如下步驟 除去所述第一可去除材料；以及 刻蝕所述種子層。
14. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，將第一導(dǎo)電材料的層施加到襯底上的步驟包括濺射沉積種子層；以及將所述第一導(dǎo)電材料鍍敷到所述種子層上。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，還包括如下步驟 除去所述第一可去除材料；以及 刻蝕所述種子層。
16. 如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一可去除材料和所述第二可去除材料是 抗鍍劑。
17. —種方法，包括如下步驟 通過如下步驟形成第一襯底(a) 將可電沉積的電介質(zhì)涂層施加到導(dǎo)電表面上；(b) 將所述電介質(zhì)涂層固化；(c) 將粘合層和種子層沉積到所述電介質(zhì)涂層上；(d) 將第一可去除材料的層施加到所述種子層上；(e) 在所述第一可去除材料中形成開口，以使所述種子層的區(qū)域暴露出來；(f) 將第一導(dǎo)電材料電鍍到所述種子層的暴露區(qū)域上；(g) 施加第二可去除材料的層；(h) 在所述第二可去除材料中形成開口，以使所述第一導(dǎo)電材料的區(qū)域暴露出來；(i) 將第二導(dǎo)電材料鍍敷到所述第一導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上； (j)除去所述第一可去除材料和所述第二可去除材料；禾口(k)除去所述種子層的未被鍍敷的部分； 重復(fù)步驟(a)到(k)以形成第二襯底；以及將所述第一襯底和所述第二襯底層疊在一起并且在所述第一襯底和所述第二襯底之 間有一層電介質(zhì)材料，在所述第一襯底和所述第二襯底之間形成至少一個互連。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述第一可去除材料和所述第二可去除材料是抗蝕劑。
19. 一種方法，包括如下步驟將第一導(dǎo)電材料的層施加到襯底上，所述襯底具有在導(dǎo)電核芯上的電介質(zhì)涂層和穿過 所述電介質(zhì)涂層中的開口延伸的導(dǎo)電通孔；鍍敷所述第一導(dǎo)電材料并使所述第一導(dǎo)電材料圖形化，形成電路層； 在剛剛圖形化的所述電路層上施加抗鍍劑的層；在所述抗鍍劑中形成開口，以使圖形化的電路層的要被鍍敷的區(qū)域暴露出來； 將第二導(dǎo)電材料鍍敷到所述第一導(dǎo)電材料的暴露區(qū)域上；以及 除去所述抗鍍劑。
20. —種方法，其中重復(fù)權(quán)利要求19的步驟以形成多層結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種方法，其包括如下步驟將第一可去除材料涂敷在導(dǎo)電核芯(10)上；在第一可去除材料中制作開口，以使導(dǎo)電核芯的部分暴露；將導(dǎo)電材料(34)鍍敷到導(dǎo)電核芯的暴露部分上；將第二可去除材料涂敷在所述導(dǎo)電材料上；除去第一可去除材料；用電泳法將電介質(zhì)涂層(44)涂敷在導(dǎo)電核芯上；以及除去第二可去除材料。
文檔編號H05K3/46GK101743786SQ200880024740
公開日2010年6月16日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者A·E·王, K·C·奧爾森 申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司