CN102768963A - 线路结构及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种线路结构及其制作方法，其提供一具有一上表面的金属层。形成一表面保护层于金属层上，其中表面保护层暴露出金属层的部分上表面，且金属层的材质与表面保护层的材质不同。形成一包覆层于表面保护层上，且包覆层覆盖表面保护层。
Description
技术领域
本发明涉及一种线路结构及其制作方法，且特别是涉及一种可避免于蚀刻或其它可引起电化学反应的制作工艺中产生贾凡尼效应(Galvanic effect)的线路结构及其制作方法。
背景技术
在目前的半导体封装制作工艺中，由于线路板具有布线细密、组装紧凑及性能良好等优点，使得线路板已成为经常使用的构装元件之一。线路板能与多个电子元件(electronic component)组装，而这些电子元件例如是芯片(chip)与无源元件(passive component)。通过线路板，这些电子元件得以彼此电连接，而信号才能在这些电子元件之间传递。
一般而言，线路板主要是由多层图案化线路层(patterned circuit layer)及多层介电层(dielectric layer)交替叠合而成，并通过导电盲孔或通孔(conductive via)以达成图案化线路层彼此之间的电连接。其中，图案化线路层的材质大都是采用铜或铜合金，且为了减缓氧化速率或避免产生氧化，通常会于最外层的图案化线路层上形成一镍金层、镍银层或镍钯金层等等来作为一表面保护层。之后，若因需求而需要再对此线路板进行后续制作工艺时，由于铜或铜合金材质的图案化线路层与金层或银层等贵金属具有不同的氧化还原电位，因此在后续的蚀刻或微蚀等湿式过程中，图案化线路层会形成阳极，而金层或银层等贵金属会形成阴极，而产生一种电池效应，即贾凡尼效应(Galvanic effect)。如此一来，不但会加速铜或铜合金材质的图案化线路层蚀刻或溶解速率，而导致不易控制蚀刻速率，无法获得良好的蚀刻结果之外，也可能因铜或铜合金的加速溶解，使得线路层的铜或铜合金厚度无法满足需求，影响线路板的电性品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种线路结构及其制作方法，可避免于后续蚀刻或其它可引起电化学反应制作工艺中产生贾凡尼效应(Galvanic effect)。
为达上述目的，本发明提出一种线路结构的制作方法，其包括下述步骤。提供一金属层，其中金属层具有一上表面。形成一表面保护层于金属层上，其中表面保护层暴露出金属层的部分上表面，且金属层的材质与表面保护层的材质不同。形成一包覆层于表面保护层上，且包覆层覆盖表面保护层。
在本发明的一实施例中，形成上述的包覆层的步骤包括：将金属层与表面保护层浸泡于一改质剂中，而改质剂选择性吸附于表面保护层上以形成包覆层，其中包覆层包覆部分表面保护层。
在本发明的一实施例中，上述的包覆层的材质包括有机材料。
在本发明的一实施例中，上述的有机材料包括硫醇类(Mercaptan)纳米高分子或环糊精(Hydroxypropyl-beta-Cyclodextrin)。
在本发明的一实施例中，形成上述的包覆层的步骤包括：形成一包覆材料层于表面保护层与表面保护层所暴露出的金属层的部分上表面上；提供一光掩模于包覆材料层上，其中光掩模对应表面保护层设置；通过光掩模对包覆材料层进行一曝光程序以及一显影程序，以形成包覆层，以及移除光掩模。
在本发明的一实施例中，上述的包覆材料层的材质包括光致抗蚀剂材料。
在本发明的一实施例中，上述的光致抗蚀剂材料包括干膜光致抗蚀剂(dry film photoresist)或湿式光致抗蚀剂(Liquid photoresist)。
在本发明的一实施例中，上述的金属层的材质包括铜或铜合金。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层以及一金层，其中镍层位于金属层与金层之间，且金层覆盖镍层。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层、一钯层以及一金层，其中镍层位于金属层与钯层之间，且金层覆盖钯层。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层以及一银层，其中镍层位于金属层与银层之间，且银层覆盖镍层。
在本发明的一实施例中，上述的线路结构的制作方法还包括：提供金属层时，提供一绝缘层于金属层相对于上表面的一下表面上。
本发明提出一种线路结构，其包括一金属层、一表面保护层以及一包覆层。金属层具有一上表面。表面保护层配置于金属层的上表面上，其中表面保护层暴露出金属层的部分上表面，且金属层的材质与表面保护层的材质不同。包覆层配置于表面保护层上，且覆盖表面保护层。
在本发明的一实施例中，上述包覆层包覆部分表面保护层，且包覆层的材质包括有机材料。
在本发明的一实施例中，上述的有机材料包括硫醇类(Mercaptan)纳米高分子或环糊精(Hydroxypropyl-beta-Cyclodextrin)。
在本发明的一实施例中，上述包覆层的材质包括光致抗蚀剂材料。
在本发明的一实施例中，上述光致抗蚀剂材料包括干膜光致抗蚀剂(dryfilm photoresist)或湿式光致抗蚀剂(Liquid photoresist)。
在本发明的一实施例中，上述的金属层的材质包括铜或铜合金。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层以及一金层，其中镍层位于金属层与金层之间，且金层覆盖镍层。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层、一钯层以及一金层，其中镍层位于金属层与钯层之间，且金层覆盖钯层。
在本发明的一实施例中，上述的表面保护层包括一镍层以及一银层，其中镍层位于金属层与银层之间，且银层覆盖镍层。
在本发明的一实施例中，上述的线路结构还包括一绝缘层，配置于金属层相对于上表面的一下表面上。
基于上述，通过本发明所提出的线路结构的制作方法，能制作出自发性且与表面保护层形成化学性或物理性吸附现象的包覆层，或是通过覆盖或涂布光致抗蚀剂、曝光及显影的方式形成覆盖于表面保护层的包覆层，进而可防止在后续制作工艺中因两种金属存在的电位差所造成的贾凡尼效应(Galvanic Effect)，意即导致电位高的阳极加速溶解的现象。如此一来，本发明的线路结构可具有较佳的电性品质。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图作详细说明如下。
附图说明
图1A至图1C为本发明的一实施例的一种线路结构的制作方法的剖面图；
图2为本发明的另一实施例的一种线路结构的剖面示意图；
图3为本发明的另一实施例的一种线路结构的剖面示意图；
图4A至图4C分别为本发明的另一实施例的一种线路结构的制作方法的局部步骤的剖面图；
图5A至图5C分别为本发明的又一实施例的一种线路结构的制作方法的局部步骤的剖面图。
主要元件符号说明
100a、100b、100c、100d、100e：线路结构
110：绝缘层
120：金属层
122：上表面
124：下表面
130a、130b、130c：表面保护层
132：镍层
134：金层
136：银层
138：钯层
140a、140d、140e：包覆层
140d’、140e’：包覆材料层
150：光掩模
具体实施方式
图1A至图1C绘示本发明的一实施例的一种线路结构的制作方法的剖面图。请先参考图1A，依照本实施例的线路结构的制作方法，首先，提供一绝缘层110以及一金属层120，其中金属层120具有一上表面122以及一相对于上表面122的下表面124，而绝缘层110配置于金属层120的下表面124上，用以支撑金属层120。在本实施例中，金属层120的材质例如是铜或铜合金。
接着，请参考图1B，形成一表面保护层130a于金属层120上，其中表面保护层130a暴露出金属层120的部分上表面122，且金属层120的材质与表面保护层130a的材质不同。在本实施例中，表面保护层130a例如是由一镍层132以及一金层134所组成，其中镍层132位于金属层120与金层134之间，且金层134覆盖镍层132。此外，形成表面保护层130a的方法包括电镀法或化学镀法。
最后，请参考图1C，于表面保护层130a上形成一包覆层140a，而且包覆层140a覆盖表面保护层130a。具体而言，在本实施例中是将金属层120与表面保护层130a浸泡于一改质剂(modifier)(未绘示)中，而改质剂化学性或物理性且选择性地吸附于表面保护层130a中的金层134上而形成一包覆层140a，因此包覆层140a覆盖部分表面保护层130a。具体而言，包覆层140a是紧密地包覆金属134。在其他的未绘示的实施例中，包覆层140a中也可具有多个纳米颗粒。此外，本实施例的包覆层140a的厚度例如是小于100纳米，而包覆层140a的材质例如是硫醇类(Mercaptan)纳米高分子或环糊精(Hydroxypropyl-beta-Cyclodextrin)等有机材料。至此，已完成线路结构100a的制作。
在结构上，请再参考图1C，线路结构100a包括绝缘层110、金属层120、表面保护层130a以及包覆层140a。金属层120具有上表面122以及相对于上表面122的下表面124。绝缘层110配置于金属层120的下表面124上，用以支撑金属层120。表面保护层130a配置于金属层120的上表面122上，其中表面保护层130a暴露出覆盖金属层120的部分上表面122，且金属层120的材质与表面保护层130a的材质不同。包覆层140a配置于表面保护层130a上，且包覆层140覆盖表面保护层130a。
特别一提的是，在本实施例中，表面保护层130a例如是由镍层132以及金层134所组成，其中镍层132位于金属层120与金层134之间，且金层134覆盖镍层132。然而，本发明不以此为限。
以下将列举其他实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2绘示本发明的另一实施例的一种线路结构的剖面示意图。请参考图2，于此实施例中，线路结构100b与图1C的线路结构100a的结构相似，二者主要差异之处：线路结构100b的表面保护层130b是由一镍层132以及一银层136所组成，其中镍层132位于金属层120与银层136之间，且银层136覆盖镍层132。此外，包覆层140a也紧密地包覆银层136。
图3绘示本发明的另一实施例的一种线路结构的剖面示意图。请参考图3，在此实施例中，线路结构100c与图1C的线路结构100a的结构相似，二者主要差异之处：线路结构100c的表面保护层130c是由一镍层132、一钯层138以及一金层134所组成，其中镍层132位于金属层120与钯层138之间，而金层134覆盖钯层138。此外，包覆层140a也紧密地包覆金层134。
简言之，在此所述的表面保护层130a、130b、130c仅举例说明，并不此为限，只要表面保护层130a、130b、130c中包含一贵金属材质的金属层皆属本发明所欲保护的范围。
由于铜或铜合金材质的金属层120与表面保护层130a、130b、130c中的金层134或银层136具有不同的氧化还原电位，故在后续制作工艺中两种金属存在的电位差易造成的贾凡尼效应(Galvanic effect)。因此，前述实施例是通过将金属层120以及表面保护层130a、130b、130c浸泡于改质剂中，来制作自发性且与表面保护层130a、130b、130c形成化学性或物理性吸附现象的包覆层140a，以改变表面保护层130a、130b、130c表面的物理性质，例如亲疏水性与液体接触角的改变等等。如此一来，于后续制作工艺中，线路结构100a、100b、100c可有效避免贾凡尼效应。
图4A至图4C绘示本发明的另一实施例的一种线路结构的制作方法的局部步骤的剖面图。本实施例的封装线路结构100d的制作方法与图1C的线路结构100a的制作方法相似，二者主要差异之处在于：本实施例的线路结构100d是采用干式光致抗蚀剂，通过曝光及显影的方式来形成包覆层140d。
详细来说，在图1B的步骤后，即形成表面保护层130a之后，请参考图4A，于表面保护层130a以及表面保护层130a所暴露出的金属层120的部分上表面122上形成一包覆材料层140d’，而包覆材料层140d’的材质例如是干膜光致抗蚀剂(dry film photoresist)。接着，提供一光掩模150于包覆材料层140d’上，且光掩模150是对应表面保护层130a设置。换言之，光掩模150在金属层120上的正投影面积与表面保护层130a在金属层120上的正投影面积完全叠合。
接着，请参考图4B，通过光掩模150对包覆材料层140d’进行一曝光程序以及一显影程序，以形成包覆层140d。具体而言，由于光掩模150是对应表面保护层130a设置，因此，于曝光程序以及显影程序完成后，包覆层140d是配置于表面保护层130a的金层134上且与表面保护层130a共形设置。最后，请参考图4C，将光掩模150移除，以暴露出包覆层140d。至此，已完成线路结构100d的制作。
在结构上，请再参考图4C，线路结构100d包括绝缘层110、金属层120、表面保护层130a以及包覆层140d。金属层120具有上表面122以及相对于上表面122的下表面124。绝缘层110配置于金属层120的下表面124上，用以支撑金属层120。表面保护层130a配置于金属层120的上表面122上，其中表面保护层130a暴露出覆盖金属层120的部分上表面122，且金属层120的材质与表面保护层130a的材质不同。包覆层140d配置于表面保护层130a上，且包覆层140d覆盖表面保护层130a且与表面保护层130a共形设置。
图5A至图5C绘示本发明的又一实施例的一种线路结构的制作方法的局部步骤的剖面图。本实施例的封装线路结构100e的制作方法与图1C的线路结构100a的制作方法相似，二者主要差异之处在于：本实施例的线路结构100e是采用湿式光致抗蚀剂，通过曝光及显影的方式来形成包覆层140e。
详细来说，于图1B的步骤后，即形成表面保护层130a之后，请参考图5A，于表面保护层130a以及表面保护层130a所暴露出的金属层120的部分上表面122上形成一包覆材料层140e’。包覆材料层140e’的材质例如是湿式光致抗蚀剂。接着，并提供一光掩模150于包覆材料层140e’上，且光掩模150是对应表面保护层130a设置。换言之，光掩模150在金属层120上的正投影面积与表面保护层130a在金属层120上的正投影面积完全叠合。
再来，请参考图5B，通过光掩模150对包覆材料层140e’进行一曝光程序以及一显影程序，以形成包覆层140e。具体而言，由于光掩模150是对应表面保护层130a设置，因此于曝光程序以及显影程序完成后，包覆层140e是配置于表面保护层130a中的金层134上且与表面保护层130a共形设置。此外，包覆层140e的厚度例如是小于100纳米。最后，请参考图5C，将光掩模150移除，以暴露出包覆层140e。至此，已完成线路结构100e的制作。
在结构上，请再参考图5C，线路结构100e包括绝缘层110、金属层120、表面保护层130a以及包覆层140e。金属层120具有上表面122以及相对于上表面122的下表面124。绝缘层110配置于金属层120的下表面124上，用以支撑金属层120。表面保护层130a配置于金属层120的上表面122上，其中表面保护层130a暴露出覆盖金属层120的部分上表面122，且金属层120的材质与表面保护层130a的材质不同。包覆层140e配置于表面保护层130a上，且包覆层140e覆盖表面保护层130a。
值得一提的是，在前述图4C与图5C的实施例中，表面保护层130a例如是由镍层132以及金层134所组成，其中镍层132位于金属层120与金层134之间，且金层134覆盖镍层132。然而，于其他未绘示的实施例中，也可选用于如图2的实施例中所提及的表面保护层130b是由一镍层132以及一银层136所组成，其中镍层132位于金属层120与银层136之间，且银层136覆盖镍层132；或者是，如图3的实施例之中所提及的表面保护层130c也可是由一镍层132、一钯层138以及一金层134所组成，其中镍层132位于金属层120与钯层138之间，而金层134覆盖钯层138，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求，而选用前述构件，以达到所需的技术效果。
值得一提的是，上述所示的线路结构100a、100b、100c、100d、100e可以是一种单层线路板(single side circuit board)，或可以是双面线路板(doubleside circuit board)或多层线路板(multi-layer circuit board)中的其中一层线路结构，其例如是表面线路结构或是内层线路结构。因此，本发明的线路结构的制作方法可以应用在单层线路板、双面线路板或多层线路板的制作工艺中。
综上所述，通过本发明所提出的线路结构的制作方法，能制作出自发性且与表面保护层形成化学性或物理性吸附现象的包覆层，或者是通过覆盖或涂布光致抗蚀剂及曝光与显影的方式于表面保护层上形成包覆层，进而可防止后续制作工艺中因两种金属之间存在的电位差所造成的贾凡尼效应。如此一来，本发明的线路结构可具有较佳的电性品质。
虽然结合以上实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。
Claims (22)
1.一种线路结构的制作方法，包括：
提供一金属层，该金属层具有一上表面；
形成一表面保护层于该金属层的该上表面上，其中该表面保护层暴露出该金属层的部分该上表面，且该金属层的材质与该表面保护层的材质不同；以及
形成一包覆层于该表面保护层上，且该包覆层覆盖该表面保护层。
2.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中形成该包覆层的步骤包括：
将该金属层与该表面保护层浸泡于一改质剂中，而该改质剂选择性吸附于该表面保护层上以形成该包覆层，其中该包覆层包覆部分该表面保护层。
3.如权利要求2所述的线路结构的制作方法，其中该包覆层的材质包括有机材料。
4.如权利要求3所述的线路结构的制作方法，其中该有机材料包括硫醇类(Mercaptan)纳米高分子或环糊精(Hydroxypropyl-beta-Cyclodextrin)。
5.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中形成该包覆层的步骤包括：
形成一包覆材料层于该表面保护层与该表面保护层所暴露出的该金属层的部分该上表面上；
提供一光掩模于该包覆材料层上，其中该光掩模对应该表面保护层设置；
通过该光掩模对该包覆材料层进行一曝光程序以及一显影程序，以形成该包覆层；以及
移除该光掩模。
6.如权利要求5所述的线路结构的制作方法，其中该包覆材料层的材质包括光致抗蚀剂材料。
7.如权利要求6所述的线路结构的制作方法，其中该光致抗蚀剂材料包括干膜光致抗蚀剂(dry film photoresist)或湿式光致抗蚀剂(Liquidphotoresist)。
8.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中该金属层的材质包括铜或铜合金。
9.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中该表面保护层包括一镍层以及一金层，该镍层位于该金属层与该金层之间，且该金层覆盖该镍层。
10.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中该表面保护层包括一镍层、一钯层以及一金层，其中该镍层位于该金属层与该钯层之间，且该金层覆盖该钯层。
11.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，其中该表面保护层包括一镍层以及一银层，该镍层位于该金属层与该银层之间，且该银层覆盖该镍层。
12.如权利要求1所述的线路结构的制作方法，还包括：
提供该金属层时，提供一绝缘层于该金属层相对于该上表面的一下表面上。
13.一种线路结构，包括：
金属层，具有一上表面；
表面保护层，配置于该金属层的该上表面上，其中该表面保护层暴露出该金属层的部分该上表面，且该金属层的材质与该表面保护层的材质不同；以及
包覆层，配置于该表面保护层上，且覆盖该表面保护层。
14.如权利要求13所述的线路结构，其中该包覆层包覆部分该表面保护层，且该包覆层的材质包括有机材料。
15.如权利要求14所述的线路结构，其中该有机材料包括硫醇类(Mercaptan)纳米高分子或环糊精(Hydroxypropyl-beta-Cyclodextrin)。
16.如权利要求13所述的线路结构，其中该包覆层的材质包括光致抗蚀剂材料。
17.如权利要求16所述的线路结构，其中该光致抗蚀剂材料包括干膜光致抗蚀剂(dry film photoresist)或湿式光致抗蚀剂(Liquid photoresist)。
18.如权利要求13所述的线路结构，其中该金属层的材质包括铜或铜合金。
19.如权利要求13所述的线路结构，其中该表面保护层包括一镍层以及一金层，该镍层位于该金属层与该金层之间，且该金层覆盖该镍层。
20.如权利要求13所述的线路结构，其中该表面保护层包括一镍层、一钯层以及一金层，该镍层位于该金属层与该钯层之间，且该金层覆盖该钯层。
21.如权利要求13所述的线路结构，其中该表面保护层包括一镍层以及一银层，该镍层位于该金属层与该银层之间，且该银层覆盖该镍层。
22.如权利要求13所述的线路结构，还包括一绝缘层，配置于该金属层相对于该上表面的一下表面上。
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