[發明專利]具有全厚度同軸結構的多層電子結構

有效

• 申請號: 201310068233.0
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103199079A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 卓爾·赫爾維茨;陳先明;黃士輔
• 申請（專利權）人: 珠海越亞封裝基板技術股份有限公司
• 主分類號: H01L23/498
• 分類號: H01L23/498;H01L21/48;H05K1/18;H05K3/46
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 李翔;李弘

技術領域

本發明涉及包括同軸通孔的新互連結構及其制造方法。

背景技術

在對于越來越復雜的電子元件的小型化需求越來越大的帶動下，諸如計算機和電信設備等消費電子產品的集成度越來越高。這已經導致要求支撐結構如IC基板和IC插件具有通過介電材料彼此電絕緣的高密度的多個導電層和通孔。

這種支撐結構的總體要求是可靠性和適當的電氣性能、薄度、剛度、平坦度、散熱性好和有競爭力的單價。

在實現這些要求的各種途徑中，一種廣泛實施的創建層間互連通孔的制造技術是采用激光鉆孔，所鉆出的孔穿透后續布置的介電基板直到最后的金屬層，后續填充金屬，通常是銅，該金屬通過鍍覆技術沉積在其中。這種成孔方法有時也被稱為“鉆填”，由此產生的通孔可稱為“鉆填通孔”。

然而，所述鉆填孔方法存在多個缺點。

因為每個通孔需要單獨鉆孔，導致生產率受限，并且制造復雜的多通孔IC基板和插件的成本變得高昂。

在大型陣列中，通過鉆填方法難以生產出彼此緊密相鄰且具有不同的尺寸和形狀的高密度且高質量的通孔。

此外，激光鉆出的通孔具有穿過介電材料厚度的粗糙側壁和內向錐度。該錐度減小了通孔的有效直徑。在超小通孔直徑的情況下，也可能對于在先的導電金屬層的電接觸產生不利影響，由此導致可靠性問題。

在被鉆的電介質是包括聚合物基質中的玻璃或陶瓷纖維的復合材料時，側壁特別粗糙，并且這種粗糙可能會產生附加的雜散電感。

鉆出的通孔洞的填充過程通常是通過銅電鍍來完成的。這種金屬沉積技術會導致凹痕，其中在通孔頂部出現小坑。或者，當通孔通道被填充超過其容納量的銅時，可能造成溢出，從而產生突出超過周圍材料的半球形上表面。凹痕和溢出往往在如制造高密度基板和插件時所需的后續上下堆疊通孔時造成困難。

大的通孔通道難以均勻填充，特別是在其位于插件或IC基板設計的同一互連層內的更小的通孔附近時。

激光鉆孔是制造圓形通孔通道的最好方法。雖然可以通過激光銑削制造狹縫形狀的通孔通道，然而，可通過“鉆填”制造的幾何形狀范圍比較有限。通過鉆填工藝制造通孔是昂貴的，并且難以利用相對具有成本效益的電鍍工藝用銅來均勻和一致地填充由此形成的通孔通道。

雖然可接受的尺寸和可靠性的范圍正在隨著時間的推移而改善，但是上文所述的缺點是鉆填技術的內在缺陷，并且預計會限制可能的通孔尺寸范圍。

克服鉆填方法的許多缺點的可選解決方案是利用一種又稱為“圖案鍍覆”的技術，通過將銅或其它金屬沉積到在光刻膠中形成的圖案內來制造的。

在圖案鍍覆中，首先沉積種子層。然后在其上沉積一層光刻膠，隨后曝光形成圖案，選擇性移除光刻膠以留下暴露出種子層的溝槽。通過將銅沉積到光刻膠溝槽中來形成通孔柱。然后移除剩余的光刻膠，蝕刻掉種子層，并在其上及其周圍層壓通常為聚合物浸漬玻璃纖維氈的介電材料，以包圍所述通孔柱。然后，可以使用各種技術和工藝來移除介電材料的一部分并暴露出通孔柱的頂部，例如機械磨光、拋光、化學蝕刻及化學機械拋光，以允許在其上形成下一金屬層。減薄過程可稱為平坦化或減薄。可在其上通過重復該過程來沉積后續的金屬導體層和通孔柱，以形成所需的多層結構。

在一個替代但緊密關聯的技術即下文所稱的“面板鍍覆”中，將連續的金屬或合金層沉積到基板上。在所述連續層的頂部沉積光刻膠層，并在其中顯影出圖案。剝除顯影光刻膠的圖案，選擇性地暴露出其下的金屬，該金屬可隨后被蝕刻掉。未顯影的光刻膠保護其下方的金屬不被蝕刻掉，并留下直立的特征結構和通孔的圖案。

在剝除未顯影的光刻膠后，可以在直立的銅特征結構和/或通孔柱上或周圍層壓介電材料，如聚合物浸漬玻璃纖維氈。

通過上述圖案鍍覆或面板鍍覆方法創建的通孔層通常被稱為“通孔柱”和特征層。銅是上述兩種層的優選金屬。

將會認識到，微電子演化的一般推動力涉及制造更小、更薄、更輕和更大功率的高可靠性產品。使用厚且有芯互連不能得到超輕薄的產品。為了在互連IC基板或插件中形成更高密度的結構，需要具有甚至更小連接的更多層。事實上，有時希望在彼此的頂部上堆疊元件。

如果在銅或其它合適的犧牲基板上沉積鍍覆層壓結構，則可以蝕刻掉基板，留下獨立的無芯層壓結構。可以在預先附著至犧牲基板的側面上沉積其它層，由此能夠形成雙面積層，從而最大限度地減少翹曲并有助于實現平坦化。