CN101282620A - 布线板和制造布线板的方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种布线板，该布线板包括在树脂绝缘层上形成的由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu所组成的合金粘合种子层以及在其上形成的由Cu组成的布线层。(A)可以通过一次处理形成Ni－Cu合金粘合种子层以及通过布线成形后的一次蚀刻去除不需要部分来制造所述布线板，或者(B)通过形成Ni－Cu合金粘合种子层，以及在其上形成Cu层，进行一次性蚀刻形成图形来制造所述布线板。还提供了一种布线板，其中的布线层由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu所组成的合金在整个布线层的厚度上形成。

Description

布线板和制造布线板的方法

技术领域

本发明涉及布线板和制造布线板的方法，尤其涉及一种包含布线层的布线板及其制造方法，其中布线层能够维持对树脂绝缘层的粘合性能以使其成为接地端而无需复杂的步骤。

背景技术

在诸如半导体封装的布线板中，传统上当要在树脂绝缘层上形成Cu布线层时，首先在树脂层的表面上形成由诸如Ni、Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo或W的金属或Cu氮化物构成的粘合层，然后在其上形成Cu布线层，以保持绝缘层的树脂对布线层的铜的粘合性能。以Ni被用作典型粘合层的情况为例，下面将给出对布线形成工艺的描述。

例如，如图1(1)所示，制备由环氧树脂组成的厚度大约为50μm的树脂层作为布线板的层间绝缘薄膜。

如图1(2)所示，用氩气等离子体清洗树脂层10的表面，在保持真空的大约0.5Pa的氩气氛中通过溅射顺序形成Ni粘合层12和Cu种子层14。例如，Ni粘合层12的厚度是50nm，种子层14的厚度是500nm。

如图1(3)所示，在Cu种子层14上通过光致抗蚀剂涂敷、图形曝光和显影形成电镀抗蚀图形。

如图1(4)所示，通过将Ni粘合层12/Cu种子层14用作馈电层实现电解Cu电镀，以及在暴露于电镀抗蚀图形16的开口的Cu种子层14上形成电解Cu电镀层18。

如图1(5)所示，剥离并且去除电镀抗蚀图形16。

如图1(6)所示，用硫酸蚀刻剂去除经过剥离电镀抗蚀图形16而暴露的Cu种子层14的不需要部分。

如图1(7)所示，用硝酸蚀刻剂去除通过去除Cu种子层14而暴露的Ni粘合层12的不需要部分。因此，完成了由粘合层12、种子层14和电解Cu电镀层18组成的预定图形的布线层17。

如此形成的Cu布线层17通过Ni粘合层12充分地保持着对树脂层17的粘合性能。

然而，Ni粘合层12/Cu种子层14的两层结构具有以下问题[1]和[2]。

问题[1]

例如，在进行溅射的情况下，需要两个靶形成Ni粘合层12和Cu种子层14。而且，考虑到制造工艺的节拍，在某些情况下需要两个溅射腔。因此，提高了制造成本。

问题[2]

要用不同的蚀刻剂去除Ni粘合层12和Cu种子层14。为此，需要进行两次蚀刻处理。

为了消除这些缺点，专利文献1已经提出一种用CuN制造粘合层的方法。

问题[1]的解决办法

通过采用Cu靶引入氮气实现反应溅射，从而形成CuN粘合层。紧接着在同一个处理腔内停止引入氮气，使用同一个Cu靶实现溅射。从而，在CuN粘合层上可以形成Cu种子层。因此，降低了制造成本。

问题[2]的解决办法

用相同的基于硫酸的Cu蚀刻剂可以去除CuN粘合层和形成在CuN粘合层上的Cu种子层。因此，一次蚀刻处理就足够了。

然而，所提出的方法有一个问题：电解Cu电镀布线层对树脂层的最终粘合性能不如Ni粘合层12/Cu种子层14的两层结构。

[专利文献1]

JP-A-2003-218516公开

发明内容

本发明的目的是提供一种布线板和制造这种布线板的方法，其中可以在形成布线板的同时保持与树脂层的优良粘合性能，而不需要用于在树脂层上形成粘合层和种子层以及去除这两层的不需要部分的复杂处理。

为了实现该目的，根据本发明的第一方面，提供了一种布线板，该布线板包括：

树脂绝缘层；

Ni-Cu合金粘合种子层，其由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu在树脂绝缘层上形成；以及

Cu布线层，该层由Cu组成，被形成在Ni-Cu合金粘合种子层上。

根据本发明的第二方面，提供了一种制造根据第一方面的布线板的方法，该方法包括以下步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金粘合种子层；

在该合种子层上形成电镀抗蚀图形；

通过将该粘合种子层用作馈电层，在电镀抗蚀图形的开口部分通过电解电镀形成Cu布线层；

去除电镀抗蚀图形；以及

去除在去除电镀抗蚀图形时暴露的部分的粘合种子层。

根据本发明的第三方面，提供了一种制造根据第一方面的布线板的方法，该方法包括以下步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金粘合种子层；

在粘合种子层的整个表面上形成Cu布线层；

在Cu布线层上形成抗蚀图形；

将抗蚀图形用作掩模，通过蚀刻Cu布线层和其下的粘合种子层一次性形成具有图形的布线层；以及

去除抗蚀图形。

而且，为了实现此目的，根据本发明的第四方面，提供了一种具有树脂绝缘层和形成于其上的布线层的布线板，其中

布线层由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu所组成的Ni-Cu合金在整个布线层的厚度上形成。

根据本发明的第五方面，提供了一种制造根据第三方面的布线板的方法，该方法包括以下步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金的金属层；

在该金属层上形成抗蚀图形；

将抗蚀图形用作掩模，通过蚀刻形成Ni-Cu合金的金属层图形从而形成布线层；以及

去除抗蚀图形。

根据第一发明，将种子层用作粘合层，即，使用处在预定成分范围内的Ni-Cu合金形成粘合种子层。从而，通过一次处理可以分别实现粘合层和种子层的形成以及去除这两层的不需要部分。同时可以保持布线层对树脂层的优良粘合性能。

根据第二发明，通过处在预定成分范围内的Ni-Cu合金直接在树脂上形成布线层本身。从而，可以通过一次处理形成布线层并且同时保持对树脂层的优良粘合性能，而不需要分别形成粘合层和种子层以及去除这两层的不需要部分。

附图说明

图1是典型地示出采用传统的Ni粘合层/Cu种子层形成电解Cu电镀布线层的方法的截面图。

图2A是典型地示出根据第一发明的实施例在树脂层上形成的具有Ni-Cu合金粘合种子层和形成于其上的电解Cu电镀层的布线层的方法的截面图。

图2B是典型地示出根据第一发明的另一实施例在树脂层上形成的具有Ni-Cu合金粘合种子层和形成于其上的电解Cu电镀层的布线层的方法的截面图。

图3是典型地示出根据第二发明在树脂层上直接形成Ni-Cu合金布线层的方法的截面图。

图4是示出根据第一发明形成的电解Cu电镀布线层的剥离强度和Ni-Cu合金粘合种子层的Ni含量之间的关系的图示。

具体实施方式

[实施例1A]

下面将给出对用于制造根据第一发明的布线板的理想实施例示例的描述。

如图2A(1)所示，制备由环氧树脂或聚酰亚胺组成的厚度大约为50μm的树脂层10作为布线板的层间的绝缘薄膜。

如图2A(2)所示，用大约0.5Pa的氩等离子体清洗树脂表面，通过在保持真空的大约0.5Pa的氩气氛中通过溅射形成根据本发明的由具有特定成分的Ni-Cu合金组成的粘合种子层。粘合种子层通常具有大约500nm的厚度，而考虑到在树脂层上形成凹凸部分的情况，粘合种子层可望具有大约100至1000nm的厚度。

如图2A(3)所示，在Ni-Cu合金粘合种子层上通过光致抗蚀剂涂敷、图形曝光和显影形成电镀抗蚀图形16。

如图2A(4)所示，通过将Ni-Cu合金粘合种子层20用作馈电层实现电解Cu电镀，在暴露于电镀抗蚀图形16开口中的Ni-Cu合金粘合种子层20上形成厚度大约20μm的电解Cu电镀层18。

如图2A(5)所示，剥离并且去除电镀抗蚀图形16。

如图2A(6)所示，使用作为Cu蚀刻液的以硫酸为基料的溶液去除在通过电镀抗蚀图形16的剥离而暴露的不需要部分中的Ni-Cu合金粘合种子层20。与Ni-Cu合金粘合种子层20的厚度相比，电解Cu电镀层18的厚度较大。因此，不存在由蚀刻产生不连接的缺点。从而，完成了预定图形的布线层19，布线层19典型地由行间距(L/S)＝20μm/20μm的种子层20和电解Cu电镀层18组成。最后，确认布线图形之间的绝缘性能，从而完成布线形成工艺。

根据本实施例，在树脂层上通过一次处理步骤形成用作粘合层和种子层的粘合种子层，还可以通过一次蚀刻处理去除这两个层的不需要部分，以及同时可以保持电解铜电镀布线层对树脂层的优良粘合性能。

[实施例1B]

下面将给出对用于制造根据第一发明的布线板的理想实施例的另一示例的描述。

如图2B(1)所示，制备由环氧树脂或聚酰亚胺组成的厚度大约为50μm的树脂层10作为布线板的层间绝缘薄膜。

如图2B(2)所示，用大约0.5Pa的氩等离子体清洗树脂表面，并在保持真空的大约0.5Pa的氩气氛中通过溅射形成根据本发明的由具有特定成分的Ni-Cu合金组成的粘合种子层。粘合种子层20通常具有例如大约500nm的厚度。然而，考虑到在树脂层上形成粗糙面的情况，粘合种子层20可望具有大约100至1000nm的厚度。上述工艺与实施例1A中的相同，而接下来的工艺是不同的。

如图2B(3)所示，通过使用Ni-Cu合金粘合种子层20作为馈电层实现电解Cu电镀，以及在Ni-Cu合金粘合种子层20上形成具有大约20μm厚度的电解Cu电镀层18。

如图2B(4)所示，通过光致抗蚀剂涂敷、图形曝光和显影形成抗蚀图形16。

如图2B(5)所示，使用作为Cu蚀刻液的以硫酸为基料的溶液一次性去除暴露于电镀抗蚀图形16开口中的电解Cu电镀层18和其下的Ni-Cu合金粘合种子层20。

如图2B(6)所示，剥离抗蚀图形16。从而，完成了预定图形的布线层19，布线层19典型地由行间距(L/S)＝20μm/20μm的粘合种子层20和电解Cu电镀层18组成。最后，确认布线图形之间的绝缘性能，从而完成布线形成工艺。

根据本实施例，在树脂层上通过一次处理步骤形成用作粘合层和种子层的粘合种子层，还可以通过一次蚀刻处理在粘合种子层和其上的电解Cu电镀层上形成图形，从而形成由这两个层组成的布线层，以及同时可以保持电解铜电镀布线层对树脂层的优良粘合性能。

在本实施例中，在图2B(3)所示的工艺中，形成了具有大约20μm厚度的电解Cu电镀层18。可以形成例如具有大约2000nm厚度的Cu层18来代替电解Cu电镀层。此改变不会使其它工艺发生变化。

在上述修改的实施例中，可以在同一个溅射设备中形成图2B(2)中所示的Ni-Cu合金粘合种子层20和图2B(3)中所示的Cu层18。所以可以简化整个布线形成工艺。

[实施例2]

下面将给出对用于制造根据第二发明的布线板的理想实施例的示例的描述。

如图3(1)所示，制备由环氧树脂或聚酰亚胺组成的厚度大约为50μm的树脂层10作为布线板的层间绝缘薄膜。

如图3(2)所示，用大约0.5Pa的氩等离子体清洗树脂表面，在保持真空的大约0.5Pa的氩气氛中通过溅射形成根据本发明的由具有特定成分的Ni-Cu合金组成的金属层25。金属层25具有例如大约2000nm的厚度。

如图3(3)所示，通过光致抗蚀剂涂敷、图形曝光和显影形成抗蚀图形16。

如图3(4)所示，使用作为Cu蚀刻液的以硫酸为基料的溶液去除从抗蚀图形16暴露的金属层25的一部分。

如图3(5)所示，剥离抗蚀图形16。从而，完成了预定图形的布线层26，布线层26典型地由行间距(L/S)＝20μm/20μm的Ni-Cu合金25组成。最后，确认布线图形之间的绝缘性能，从而完成布线形成工艺。

根据本实施例，在树脂层上可以直接形成由Ni-Cu合金组成的布线层，而不分别需要粘合层和种子层。从而，在大大简化布线板制造工艺的同时，可以保持布线层对树脂层的优良粘合性能。

[示例]

根据第一实施例的方法，在树脂层上形成具有各种成分的Ni-Cu合金粘合种子层，并在其上形成电解Cu布线层以测量剥离强度。在接下来的工序(1)至(5)中制造测量样品。

(1)提供具有大约50μm厚度的环氧树脂作为具有由压力粘合的铜箔的印刷板上的层间绝缘薄膜。

(2)在大约0.5Pa的氩气等离子体中清洗树脂表面。

(3)在(2)中的保持真空的大约0.5Pa的氩气氛中通过溅射形成具有各种成分的厚度为500nm的Ni-Cu合金薄膜(粘合种子层)。

(4)在Ni-Cu合金薄膜上形成厚度为20μm的电解Cu电镀薄膜。

(5)通过光致抗蚀剂涂敷、图形曝光和使用碳酸钠溶液显影，在Ni-Cu合金薄膜上形成抗蚀图形，然后蚀刻Ni-Cu合金薄膜并且剥离和去除抗蚀图形，从而形成由宽度为1cm的电解Cu电镀薄膜组成的布线层。

接下来，对如上述所获得的布线层进行剥离强度测试。

在该测试中，布线板被固定在拉力测试仪器的台上，在垂直方向上拉厚度为1cm的电解Cu电镀薄膜(布线层)，测试作为剥离强度的在从树脂层剥离的产生过程中所获得的拉力。

图4示出Ni-Cu合金薄膜(粘合种子层)的Ni含量和剥离强度之间的关系。在图4的右端上示出的Ni含量为100wt％时的状态对应于在传统的Ni粘合层/Cu种子层的情况下的剥离强度。

如图4所示，当Ni含量等于或大于20wt％时，可以获得0.70至0.77kgf/cm的剥离强度。这是相当于在使用传统的Ni粘合层/Cu种子层的情况下的剥离强度的极好值。

观察剥离形态，在Ni含量小于20wt％的情况下，剥离发生在电解Cu电镀薄膜和Ni-Cu合金薄膜之间的分界面上。在这种情况下，剥离小。另一方面，在Ni含量等于或大于20wt％的情况下，剥离完全体现为树脂层的凝固和剥离，树脂层本身的抗断强度决定了剥离强度。因此，可以稳定地获得高剥离强度。这个剥离形态与在使用传统的Ni粘合层/Cu种子层的情况下的剥离结构相同。

当Ni含量超过75wt％时，很难用作为Cu蚀刻液的以硫酸为基料的溶液实现蚀刻。因此，适合的Ni含量应该是20wt％至75wt％。

另外，在本发明中，树脂层材料不限于环氧树脂或聚酰亚胺。

根据本发明，可以提供一种布线板和制造这种布线板的方法，其中可以在保持对树脂层的优良粘合性能的同时，形成布线层，而不需要用于在树脂层上形成粘合层和种子层以及去除这两层的不需要部分的复杂处理。

根据第一发明，显著的是，在树脂层上通过一次处理步骤可以形成用作粘合层和种子层的粘合种子层，也可以通过一次蚀刻处理去除这两层的不需要部分，并且同时可以保持电解铜电镀布线层对树脂层的优良粘合性能。

根据第二发明，不分别需要粘合层和种子层，在树脂层上可以直接形成由Ni-Cu合金组成的布线层。从而，在大大简化布线板制造工艺的同时，可以保持布线层对树脂层的优良粘合性能。

Claims (5)

1.一种布线板，该布线板包括：

树脂绝缘层；

Ni-Cu合金粘合种子层，其由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu在所述树脂绝缘层上形成；以及

在所述Ni-Cu合金粘合种子层上形成的由Cu组成的Cu布线层。

2.一种制造根据权利要求1的布线板的方法，该方法包括以下步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金粘合种子层；

在所述粘合种子层上形成电镀抗蚀图形；

通过将所述粘合种子层用作馈电层，在所述电镀抗蚀图形的开口部分通过电解电镀形成Cu布线层；

去除所述电镀抗蚀图形；以及

去除在去除所述电镀抗蚀图形时暴露的部分中的粘合种子层。

3.一种制造根据权利要求1的布线板的方法，该方法包括以下步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金粘合种子层；

在所述粘合种子层的整个表面上形成Cu布线层；

在所述Cu布线层上形成抗蚀图形；

将所述抗蚀图形用作掩模，通过蚀刻所述Cu布线层和其下的粘合种子层一次性形成具有图形的布线层；以及

去除所述抗蚀图形。

4.一种布线板，该布线板具有树脂绝缘层和在其上形成的布线层，其中

布线层由质量占20％至75％的Ni和占余下比例的Cu所组成的Ni-Cu合金在整个布线层的厚度上形成。

5.一种制造根据权利要求3的布线板的方法，该方法包括以下

步骤：

在树脂绝缘层上将要形成布线层的区域的整个表面上形成Ni-Cu合金金属层；

在所述金属层上形成抗蚀图形；

将抗蚀图形用作掩模，通过蚀刻形成所述Ni-Cu合金金属层图形从而形成所述布线层；以及

去除所述抗蚀图形。

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