CN1312670A - 金属互连结构的形成 - Google Patents

金属互连结构的形成 Download PDF

Info

Publication number
CN1312670A
CN1312670A CN01110908A CN01110908A CN1312670A CN 1312670 A CN1312670 A CN 1312670A CN 01110908 A CN01110908 A CN 01110908A CN 01110908 A CN01110908 A CN 01110908A CN 1312670 A CN1312670 A CN 1312670A
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal
blind
laser
blind opening
dielectric layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN01110908A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1184349C (zh
Inventor
小G·G·阿德沃卡特
小F·J·唐斯
L·J·马蒂恩佐
R·A·卡斯查克
J·S·克雷斯吉
D·C·范哈尔特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of CN1312670A publication Critical patent/CN1312670A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1184349C publication Critical patent/CN1184349C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/5226Via connections in a multilevel interconnection structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/49827Via connections through the substrates, e.g. pins going through the substrate, coaxial cables
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0017Etching of the substrate by chemical or physical means
    • H05K3/0026Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation
    • H05K3/0032Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation of organic insulating material
    • H05K3/0035Etching of the substrate by chemical or physical means by laser ablation of organic insulating material of blind holes, i.e. having a metal layer at the bottom
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/40Forming printed elements for providing electric connections to or between printed circuits
    • H05K3/42Plated through-holes or plated via connections
    • H05K3/421Blind plated via connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0242Shape of an individual particle
    • H05K2201/0248Needles or elongated particles; Elongated cluster of chemically bonded particles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09509Blind vias, i.e. vias having one side closed
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09209Shape and layout details of conductors
    • H05K2201/095Conductive through-holes or vias
    • H05K2201/09563Metal filled via
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03Metal processing
    • H05K2203/0307Providing micro- or nanometer scale roughness on a metal surface, e.g. by plating of nodules or dendrites
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/03Metal processing
    • H05K2203/0353Making conductive layer thin, e.g. by etching
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/027Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed by irradiation, e.g. by photons, alpha or beta particles
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/02Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding
    • H05K3/06Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which the conductive material is applied to the surface of the insulating support and is thereafter removed from such areas of the surface which are not intended for current conducting or shielding the conductive material being removed chemically or electrolytically, e.g. by photo-etch process
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/38Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
    • H05K3/382Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the metal
    • H05K3/383Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by special treatment of the metal by microetching
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)
  • Chemically Coating (AREA)

Abstract

一种包括金属互连结构用于把导电镀层结合到金属表面上的电子结构,和形成该电子结构的方法。该方法提供具有在电介层内的金属片的基片。金属片含有像铜这样的金属。通过激光钻孔透过电介层并部分透过金属片而在基片上形成像盲孔这样的开口。如果开口是盲孔,则激光穿孔在盲孔截面的外环范围内,所用激光束的靶直径在盲孔截面半径的约20%到约150%之间。在开口底部的表面叫做“盲表面”上,包括由激光钻孔形成的金属突起并使金属突起与部分盲表面形成整体。

Description

金属互连结构的形成
本发明涉及一种电子结构,它包括一种用于将金属镀层和金属表面相结合的金属互连结构,并涉及形成该电子结构的方法。
在将铜镀到具有盲孔形式的微通路上时,一般都采用无电镀来把铜敷在盲孔的侧壁和金属底表面上以提供电气公共端供随后把铜电镀在无电镀的铜层上之用。镀铜的盲孔的可靠性取决于盲孔上铜的镀层与金属底表面之间的附着结合力。如果附着结合比较弱,则在热应力测试或持续的现场工作期间铜的镀层将可能与底下的金属表面分离。类似的可靠性的考虑在其它几何形状中也存在,例如在沟道中沟道的底部金属表面上的铜镀层也一样。
因此,需要一种方法来在所镀的铜和其上镀着铜的金属表面之间提供牢固的结合。
本发明提供一种形成一种结构的方法,包括下列步骤:
提供在电介质层内部有一金属片的基片。所说的金属片包括一种金属:
用激光钻透电介质层并部分钻透金属片而形成一个盲开口,所说的激光钻孔生成一个金属突起,它和金属片的一部分形成整体,所说的金属突起具有金属丝缕而使每根金属丝缕含有金属和电介质层的至少一种组成元素;以及
蚀刻掉金属突起的一部分以形成金属的互连结构,该结构与金属片的一部分是整体并且伸出到盲开口中。
本发明提供一种结构,包括:
在电介质层内部具有金属片的基片,所说的金属片包括一种金属;
穿过电介质层并部分穿过金属片的盲开口;
连结在盲开口的盲表面上并伸向盲开口中的一种金属互连结构,其中的金属互连结构是和金属片的一部分连成整体,其中的金属互连结构含有金属纤维,且其中的每条金属纤维具有弯曲的几何形状并有它自己独特的成分,它包括从一组物质中选择的材料,这组物质包括金属、电介质层的至少一种组成元素,以及它们的组合。
本发明具有下列优点,即可在诸如镀好的铜这样的金属镀层和接受金属镀层的金属表面之间提供牢固的结合,这样可明显地改进镀层结合的可靠性。
本发明具有这样的优点,即提供足够牢固的镀层结合,以便即使在没有本发明时很难甚至不可能电镀的金属表面仍能在金属表面上镀敷。
本发明的优点是在各种不同的几何形状中,包括镀敷的盲孔和镀敷的沟道中形成可靠的镀层。
图1表明按照本发明的优选实施例的在电介质层内部具有金属片的基片的前截面图。
图2表明图1在激光钻进电介质层及透过金属片的顶部从而在基片中形成一个盲开口和连接到盲开口的盲表面的一部分上的金属突起的情形。
图3表明图2在金属突起已被蚀刻掉后形成一个金属互连结构的情形。
图4表明图2的基片的顶视图,其中的盲开口包括盲孔。
图5表明图4在盲孔中已形成了金属互连结构的情形。
图6A、6B、6C和6D表明图4的金属互连结构,这是真正转化为实际情形。
图7表明图2的基片的顶视图,其中的盲开口包括盲沟道。
图8表明图6在盲沟道中已形成了金属互连结构的情形。
图9表明图2的基片的顶视图,其中的盲开口包括盲通路,且在盲通路中已形成了金属互连结构。
图10表明图3在带有复盖侧壁、盲开口的盲表面及金属互连结构的金属镀层的情况。
图11表明图10在带有充填盲开口的金属镀层以形成一个金属塞的情况。
图12表明图10在去掉了围绕在金属栓周围的电介质层的材料后的情况。
图1表示按照本发明的优选实施例的在电介质层12内部具有金属片14的基片10的前截面图。金属片14包括一种能够用一种金属镀层材料加以镀覆的金属。金属片14最好包括铜,但或者也可以包括别的能被蚀刻的金属,例如铜合金、黄铜、青铜、以及钯。电介质层12最好包括有机电介质材料,尤其是例如具有二氧化硅填充物的烯丙聚苯撑乙醚树脂。其它可以用在电介质层12的电介质材料包括聚酰亚胺、环氧树脂、以及填充二氧化硅的聚四氟乙烯电介质材料。
图2表明图1在由同一个激光源20发出的激光束21和激光束22烧蚀掉电介质层12的一部分和金属片14的顶上部分之后的情况,这在基片10中形成了一个盲开口24。盲开口指的是它并没有穿透基片10的整个厚度,因此在开口的底部包括了一个底表面,叫做“盲表面”。盲开口24具有侧壁25。激光21和激光22可以代表在不同时间瞬间的同一束激光,如下文结合图4和5所说明的。或者,激光21和激光22也可以表示在时间上同步的不同激光束,如下文结合图7和8所说明的。激光束21和22按靶材料的园形位置(“靶园”)与要烧蚀的材料(“靶材料”)相互作用。靶园的直径叫做“靶直径”其大小为D。靶材料的激光烧蚀最好用激光套孔法来实现,这个方法包括顺序地将激光束21(或22)的靶园对准在靶材料的相互重叠的部分,使得相继的脉冲的靶园中心之间的位移(靶位移)小于一个靶直径。或者,靶位移可以超过靶直径,这使得本发明能够在不使用激光套孔法来实现。有关激光套孔法的讨论可见美国专利5,593,606号(Owen等人,此处引用供参考)的图3A及5栏31-42行。下面说明的图4和7将结合本发明说明激光套孔法。
激光21和激光22的物理特性包括:波长最好是在约260纳米(nm)和约540纳米之间,平均功率最好在约0.01毫焦/脉冲到约0.10毫焦/脉冲之间,时间脉冲宽度最好在约10纳秒和约150纳秒之间,以及脉冲重复率最好在约4千赫(KHz)到约20千赫之间。靶位移最好是在约1微米到约25微米之间。
跨越靶园的激光束的强度通常是不均匀的,靶园的中心有最高的强度,并沿着靶直径随着离开靶园中心的距离而单调地减少。跨越靶直径的激光强度的空间形状大体上可以是高斯分布的。由激光束21和22生成的盲表面的形状反映出激光强度的空间外形,它生成了两个喇叭口:一个在激光束21底下,另一个在激光束22底下。这样,在方向17的具有最深激光穿透的盲表面32上的点33和34分别位于喇叭口的侧面中心和激光束21和22的各靶园中心的附近。
图2表示在激光束21和22从电介质材料12上移走了位于盲表面32上的材料之后在金属片14上所形成的盲表面32。激光束21和22的每一操作过程从电介质层12上按方向17移走材料的一个厚度。例如,如果激光器发射沿园周途径行进的光束,那么每个园周形踪迹就是一个完整的工作过程(或周期)。这样,在激光束21和22从电介质层12移走足够多的电介材料以便达到金属片14之前可能需要若干个激光周期(例如4到5个周期)。在激光束21和22蚀刻金属片14的第一个周期期间,激光束21和22也将蚀刻位于盲表面32之上的电介质层12的剩余部分,导致在喇叭口之间的金属突起30。金属突起30向上伸展,其方向与方向17相反,并包含在金属外壳38中的弯曲(或卷曲)的金属丝缕31,这里的金属外壳38含有金属片14的金属。确定一种材料的烧蚀阈值作为能够烧蚀该材料的最小激光能量强度时,要注意到,金属片14的烧蚀阈值是在电介质层12的烧蚀阈值之上。因此,激光束21和22的激光能量强度的变化应调节成这样:烧蚀电介质层12,烧蚀以点33和34为中心的金属片14的喇叭口部分,以及使在喇叭口之间(即形成金属突起30的地方)金属片14的该部分的金属回流(即液化但不烧蚀)。由于激光烧蚀而得到的极高的局部温度(例如高达约30,0000K)被认为可将电介质层12的全部或某些成份(例如碳、硅)汽化。某些回流的金属(例如铜)以机械的和粘结的方式和从烧蚀的电介质层12来的至少一种组成元素(例如碳或硅)相结合而形成金属的丝缕31。
“弯曲的”金属丝缕通常含有非零曲率的几何形状,但也含有特殊情况的相当于直线的零曲率的丝缕。每一条金属丝具有通常是不均匀的组成并同时包括金属(例如铜)和至少一种电介质区域12的元素(例如碳或硅)。在金属丝缕31中的金属(例如铜)来源自金属片14的回流部分,而在金属丝缕31中的电介质区12的元素(如碳或硅)则是从烧蚀的电介质层12的气态元素(例如碳或硅)凝结在液化的金属(例如液化的铜)而得到的。金属突起30包括在金属外壳38中的金属丝缕。金属突起30和在金属突起30下面(以下)的金属片14的一部分是一个整体。
在盲表面32上可能会形成电介质碎片的薄膜26。一般地了解本技术的人员所知道的任何方法,例如标准的化学的清洗小孔中碳物质的方法可以用来去除薄膜26。在清除了这样的任何薄膜26之后,盲表面32将保持清洁和光滑,因此处于可被蚀刻的良好条件之中。
图3表示图2在清除掉薄膜26之后的情况,这时在盲表面32和金属突起30之上都加上了蚀刻剂,以便使盲表面32和金属突起30准备好随后的金属镀敷。由于蚀刻剂,在图2中的盲表面32在图3中被表示为轻微蚀刻(即粗糙化的)后的盲表面36,这改善了以后的金属镀层和盲表面36相粘结的能力。蚀刻剂蚀刻金属突起30的速率在空间上根据金属突起30的局部组成而有变化。具体说,金属(例如铜)蚀刻得要比金属丝缕31更快,而每根金属丝31的蚀刻速率则因为电介质成份(例如碳或硅)对蚀刻剂的蚀刻灵敏度而有所不同。蚀刻速率也取决于在每一根金属丝31中的材料的空间分布,因为空间分布把在每条金属丝31中不同数量的材料表面面积分别暴露给蚀刻剂。金属突起30的不同蚀刻将金属突起30转变成为一种金属的互连结构40,它由基底空隙42上的“弯曲’(或卷曲)的金属纤维41的迷宫组成。“弯曲’的金属纤维41通常包括具有非零曲率的几何形状,但也包括特殊情况下的相当于直线形纤维的零曲率。基底孔隙42是由金属的蚀刻和金属丝缕31的部分蚀刻形成的。弯曲的金属纤维41是由剩余的金属丝缕31的部分蚀刻形成的。金属互连结构40的金属纤维41是从金属丝缕31得到的。每根金属纤维41包括从金属片14来的金属(例如铜),至少一种电介质层12的组成元素(例如碳或硅),或者它们的组合。应该用来将金属突起30转变成为金属互连结构40的蚀刻剂取决于金属外壳38和金属突起30的材料成份。给定了所涉及的特定材料成份后,一种本技术中的通常做法可以不经过过多的试验就利用已知的能蚀刻给定材料的蚀刻剂来选定一种蚀刻剂,它能有差别地蚀刻金属突起30的各个部分,并且通过检验由所选择的蚀刻剂所产生的金属互连结构40来方便地测试蚀刻剂的选择。金属互连结构40不是盲表面36的一部分,而是连接到盲表面36上的,是使得金属互连结构42伸展到盲开口24中去的。金属互连结构40和金属互连结构40下面(即以下)的金属片14的那部分是一个整体。
图4表示图2的基片的顶视图,其中的图2所示的盲开口24在图4中被表示为一个基本上是园形截面的盲孔37,它包括:基本上是园形的边界39,半径R,以及径向中心43。园形边界31相当于图2中的盲开口24的侧壁25。激光钻孔是在基本上是园形截面的外环之内进行的,该外环是在内园29和基本上是园形的边界39之间。图4说明了利用重叠靶园的激光套孔法,它表明在相继的时间间隔内激光和金属片14以及在金属片14上的电介质层12(未示出)的相互作用。例如,靶园44(径向中心为45)与靶园46(径向中心为47)相重叠。图4说明了这样一个实施例,其中的图2的激光束21和22代表不同时间情况下的同一激光束,它们分别对应于图4中的靶园46(径向中心为47)和靶园56(径向中心57)。在图4中,靶直径D是在R的约20%到R的约150%之间。D的值高达150%是允许的,因为如上文所述,激光在靶园的中心处有它最高的强度,而在离靶园中心的较大距离处(例如在离靶园中心接近于R的150%的距离处)它的强度就比较小。令L表示靶位移(即相继的脉冲或靶园之间的直线距离,例如径向中心45和径向中心47之间的距离),则激光套孔法要求L<D。但是,让盲开口24使用非套孔的激光钻孔也是在本发明的范围之内的,其特征是非重叠的靶园而使L≥D。注意L最好是在约1微米到25微米之间。
图5说明图4在盲孔37之内生成了金属互连结构40的情况。图5中的盲孔包括由图4中的靶园横切过的区域48,以及具有外边界49的金属互连结构40,这个外边界限制了在基底孔隙42中的弯曲的金属纤维41。金属互连结构40是按上面结合图3所说明的蚀刻而形成的。
本发明已经成功地归纳为实际形成与图4和5中的盲孔37相类似的盲孔,它使用了含有铜的金属片14,上面敷有包括烯丙聚苯撑乙醚树脂(带二氧化硅充填物)的电介质层12,它由日本的Asahi化学公司制造并标记为Asahi产品PC5103号。所得的金属丝缕31,以及金属纤维41,含有铜、碳和硅,其中碳远比硅多。蚀刻剂过硫酸钠被用来将金属突起30转变成为金属互连结构40。
图6A、6B、6C和6D表明了按照上面所述的实际做法而得到的在盲孔的底部中央所形成的金属互连结构40。图6A、6B、6C和6D分别表示500、750、1500和3000倍的放大倍数,其它条件均相同。在金属互连结构40中的金属纤维41在图6中表现为在基底孔隙42中的弯曲形状,而金属互连结构在图6D中表现为迷宫式机械结构。对图6中的转变成实际表示的真正所产生的金属纤维41的检验表明了金属纤维41含有非均匀分布的铜和碳,同时还有少量的硅。金属纤维41具有线性的截面尺寸,其范围在约5微米到约10微米之间。
图7表明图2的基片的顶视图,其中的盲开口24在图7中表示为盲沟道60,它在长度方向58的沟道边界59之间。“盲沟道”是在基片10中的沟道,它具有在基片10内的底部盲表面。宽度为W的盲沟道69具有中心线63,它将两条激光途径61和62分开。沟道边界59相当于图2中的盲开口24的侧壁25。图7表明在每条激光途径61和62上的激光套孔,每条激光途径61和62具有重叠的靶园,它们表示激光对金属片14和在金属片14上面的电介质层12的(在图7中未示出)相互作用。例如,在激光途径61中,靶园64(其径向中心为65)和靶园66(径向中心为67)相互重叠。作为另一个例子,在激光途径62中,靶园74(其径向中心为75)和靶园76(径向中心为77)相互重叠。图7说明了一个实施例,其中图2的激光束21和22代表在时间上同步的不同的激光束,即分别沿着激光途径61和62的不同激光束21和22的激光钻孔在每一给定的时刻在沿着长度方向58上是在相同的位置(或座标)上的。在图7中,靶直径D是W的约10%到约50%之间。令L表示靶位移,(即径向中心65和径向中心67之间的直线距离,或径向中心75和径向中心77之间的直线距离),则激光套孔要求L<D。不过,让盲沟道60使用非套孔的激光钻孔也是在本发明的范围以内,其特征是非重叠的靶园,即L≥D。注意,激光束跨越沟道的整个长度(即按58的方向)的一次穿越叫做“穿越周期”。为了达到沟道的所需深度可能需要对同一激光途径61和62进行多次的穿越。
图8表示图7在盲沟道60之内已经生成了金属互连结构40的情况。图8的盲沟道60包括:被图7所示的靶园所跨越的区域68,以及具有外部边界69的金属互连结构40,这个外部边界限制了在基底孔隙42中的弯曲的金属纤维41。金属互连结构40是由上文结合图3所说明的蚀刻所形成的。
图9说明了图2的基片的顶视图,其中的盲开口24在图9中表示为在边界79之间的盲通路80。图9的盲通路80与图8的盲沟道60的不同之处在于图9的盲通路80是改变方向的,而图8的盲沟道60则以相同的方向58取向。除了上面所述的方向取向外,所有上文结合图7和图8中所讨论到的考虑都同样适用于盲通路80。
应该注意,任何几何或拓朴形状的盲开口24(见图2和3)只要是利用两个激光束21和22来形成在激光束21和22的喇叭口之间的金属突起30或多个金属突起的,都属于本发明的范围以内。对于具有大截面的盲开口24(即大的垂直于深度方向的长度和宽度),可能需要在不同的空间途径上进行多次跨越来形成足够数量的金属突起30以便充分地覆盖截面上的表面。
图10表示图3在具有导电金属的镀层28时的情况,所说的镀层28覆盖并填充金属互连结构40、覆盖盲表面36、以及覆盖盲开口24的侧壁25。镀层28可以用任何一种在本技术中具有一般了解的人所知道的方法来形成。例如,在侧壁25用一种诸如钯这样的种子材料覆盖之后,由导电金属构成的第一导电层81可以用无电镀的方法镀到金属互连结构40的一部分、盲表面36和侧壁25上。然后第二导电层82可以电镀到第一导电层81上,也镀到金属互连结构40之上及之内,这里的第二导电层82包括导电金属。镀层28同时包括了第一导电层81和第二导电层82。盲开口24,加上在其上的镀层28一起被称为“电镀的盲开口”。这样,盲开口24可以包括一个基本上是园形截面的镀覆过的盲孔。金属互连结构40非常牢固地和镀层28相互连结。的确,由金属互连结构40所得到的镀层结合有足够的牢固以致于即使这样的金属表面包括了在没有金属互连结构40的情况下很难或者不可能电镀的金属表面时仍能让这样的金属表面可以电镀。因此,由金属互连结构40所得到的镀层结合对于,特别是,热循环、吸湿、以及持续的长时间工作都是高度可靠的。
图11表示图10在镀层28充填了盲开口24以形成一个金属塞84的情况。对于图10的例子,金属塞84包括第一导电层81及第二导电层82,其中的第二导电层82填满了盲开口24并大约达到电介质层12的顶部表面13的水平。金属塞84可以包括供任何目的用的导电接线或导电的电路导线。
图12表明了图11在去掉了围绕金属塞84的侧壁85周围的高度(或深度)为H的电介质层12后的情况。因此,金属塞84具有一个露出的高度H。一般说来,H≥0,H=0就对应于图11,这时金属塞84充填到约为电介质层12的顶表面13。去除电介质层12的材料可以用任何一种本技术中一般技术人员所知道的方法,例如激光烧蚀或化学蚀刻。具有露出侧壁85的金属塞84可以构成任何用途的导线或线路,并且可以用作为导电垫片来以导电方式连接到任何电子器件上。例如,图12中的半导体芯片90可以通过使用导电触点92以可焊接和可导电的方式连接到金属塞84。导电触点92可以是,具体说,可控压扁型芯片连接(C4)焊珠,它通过使用回流型焊接材料94以可焊接的方式和金属塞84相接合。半导体芯片90另外也可以用图11的结构以导电方式连接到金属塞84,或者连接到图10的镀层28。
虽然为了说明的目的已叙述了本发明的优选和特定的实施例,但熟悉本技术的人将会理解它的许多修改和变化。因此,所附的权利要求是用来包括处在本发明的真正的精神实质和范围内的所有这样的修改和变化。

Claims (32)

1.一种形成一个电子结构的方法,包括下列步骤:
提供在电介质层内部有一金属片的基片,所说的金属片包括一种金属;
用激光钻透电介质层并部分钻透金属片而形成一个盲开口,所说的激光钻孔生成一个金属突起,它和金属片的一部分形成整体,所说的金属突起具有金属丝缕而使每根金属丝缕含有金属和电介质层的至少一种组成元素,以及
蚀刻掉金属突起的一部分以形成金属的互连结构,该结构与金属片的一部分是整体并且伸出到盲开口中。
2.权利要求1的方法,其特征在于其中的金属包括铜,且其中至少一种组成元素包括碳。
3.权利要求2的方法,其特征在于其中的至少一种组成元素还包括硅。
4.权利要求1的方法,其特征在于其中的金属包括铜,而其中的电介质层包括烯丙聚苯撑乙醚树酯,且其中至少一种组成元素包括碳。
5.权利要求1的方法,其特征在于其中的蚀刻的蚀刻速率在空间上根据金属突起内部的局部成份而变化,其中所得的金属互连结构包括分离的具有弯曲几何形状的金属纤维,其中每根金属纤维具有它自己的独特成份,它包括由下列材料构成的一个组合中选出的材料:金属、至少一种电介质层的组成元素,以及它们的组合。
6.权利要求1的方法,其特征在于还包括在盲开口上以下列过程形成一个导电金属的镀层,该过程包括:
在盲开口的盲表面上,在金属互连结构的一部分上及在盲开口的侧壁的一部分上形成第一导电层,其中的第一导电层含有导电金属;以及
在第一导电层上,包括在金属互连结构之上及之内,形成第二导电层,其中的第二导电层包括导电金属。
7.权利要求6的方法,其特征在于其中的导电金属包括该金属。
8.权利要求6的方法,其特征在于镀层并不填满盲开口。
9.权利要求8的方法,其特征在于其中的镀覆后的盲开口包括一个具有基本上是园形截面的镀覆过的盲孔。
10.权利要求6的方法,其特征在于其中的镀层填满盲开口而形成一个导电塞。
11.权利要求10的方法,其特征在于其中的盲开口包括一个盲沟道,使得该导电塞成为一条导电的电路连线。
12.权利要求10的方法,其特征在于还包括去掉围绕导电塞侧壁的一部分电介质层,使得该导电塞的侧壁暴露出来。
13.权利要求12的方法,其特征在于其中去掉的步骤是由化学蚀刻和激光烧蚀构成的一组中选定的。
14.权利要求6的方法,其特征在于还包括将电子器件以导电方式连接到导电金属。
15.权利要求14的方法,其特征在于其中的电子器件包括半导体芯片。
16.权利要求1的方法,其特征在于其中的激光钻孔包括输出的激光具有:
波长在约260纳米到约540纳米之间;
平均功率在约0.01毫焦/脉冲到约0.10毫焦/脉冲之间;
时间脉冲宽度在约10纳秒到约150纳秒之间;以及
脉冲重复频率在约4千赫到约20千赫之间。
17.权利要求16的方法,其特征在于其中的盲开口包括一个具有基本上园形截面的盲孔,且其中的激光钻孔是在园形截面的外环范围之内,所用的激光脉冲的靶园的直径在园形截面的半径的约20%和约150%之间,相继各脉冲约位移在约1微米到约25微米之间。
18.权利要求16的方法,其特征在于其中的盲开口包括盲沟道,它具有将第一激光途径和第二激光途径分开的中心线,其中的激光钻孔包括:
沿着第一激光途径的激光钻孔,所用的激光脉冲靶园的靶直径在盲沟道宽度的约10%到约50%之间;以及
沿着第二激光途径的激光钻孔,所用的激光脉冲靶园的靶直径在盲沟道宽度的约10%到约50%之间。
19.一种电子结构,包括:
在电介质层内部有一金属片的基片,所说的金属片包括一种金属;
穿透电介质层并部分地穿透金属片的一个盲开口;
连接到盲开口的盲表面上且突出到盲开口中的一种金属互连结构,其中的金属互连结构和部分的金属片是一个整体,其中的金属互连结构含有金属纤维,且其中的每根金属纤维具有弯曲的几何形状和具有其自己独特的成份,该成份包括由金属、电介质层的至少一种组成元素、以及它们的组合构成的一组材料中选出的材料。
20.权利要求19的电子结构,其特征在于该金属包括铜,且其中至少一种组成元素包括碳。
21.权利要求20的电子结构,其特征在于其中的至少一种组成元素还包括硅。
22.权利要求19的电子结构,其特征在于其中的金属包括铜,其中的电介质材料包括烯丙聚苯撑乙醚树脂,以及其中的至少一种组成元素包括碳。
23.权利要求19的电子结构,其特征在于还包括在盲表面上、在金属互连结构之上及之内,以及在盲开口的侧壁上的镀层,其中的镀层包括导电金属。
24.权利要求23的电子结构,其特征在于其中的导电金属包括该金属。
25.权利要求23的电子结构,其特征在于其中的镀层并不填满盲开口。
26.权利要求25的电子结构,其特征在于盲开口包括具有基本上是园形截面的盲孔。
27.权利要求23的的电子结构,其特征在于其中的镀层填满盲开口而形成导电塞,其中的导电塞具有暴露的高度H,且其中的H≥0。
28.权利要求27的电子结构,其特征在于其中的H>0。
29.权利要求27的电子结构,其特征在于其中的H=0。
30.权利要求27的电子结构,其特征在于其中的盲开口包括盲沟道,使得导电塞包括一条导电的电路连线。
31.权利要求23的电子结构,其特征在于还包括以导电方式连接到导电金属上的电子器件。
32.权利要求31的电子结构,其特征在于其中的电子器件包括半导体芯片。
CNB011109084A 2000-03-02 2001-02-28 金属互连结构的形成 Expired - Fee Related CN1184349C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/517,847 US6348737B1 (en) 2000-03-02 2000-03-02 Metallic interlocking structure
US09/517847 2000-03-02

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1312670A true CN1312670A (zh) 2001-09-12
CN1184349C CN1184349C (zh) 2005-01-12

Family

ID=24061466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB011109084A Expired - Fee Related CN1184349C (zh) 2000-03-02 2001-02-28 金属互连结构的形成

Country Status (5)

Country Link
US (2) US6348737B1 (zh)
JP (1) JP3405726B2 (zh)
CN (1) CN1184349C (zh)
SG (1) SG106602A1 (zh)
TW (1) TWI253883B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101286463B (zh) * 2004-03-29 2012-07-04 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法
CN111418265A (zh) * 2017-12-07 2020-07-14 索尼公司 显示装置
CN114143955A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 部件承载件及制造部件承载件的方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526473B2 (en) * 2008-03-31 2013-09-03 Electro Scientific Industries Methods and systems for dynamically generating tailored laser pulses
US8598490B2 (en) * 2008-03-31 2013-12-03 Electro Scientific Industries, Inc. Methods and systems for laser processing a workpiece using a plurality of tailored laser pulse shapes
US10622244B2 (en) 2013-02-18 2020-04-14 Orbotech Ltd. Pulsed-mode direct-write laser metallization
JP2016516211A (ja) * 2013-02-18 2016-06-02 オルボテック リミテッド ツーステップの直接描画レーザ・メタライゼーション
JP6441295B2 (ja) * 2016-12-26 2018-12-19 本田技研工業株式会社 接合構造体及びその製造方法
WO2019182745A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 Bryn Pharma, LLC Epinephrine spray formulations
US10381322B1 (en) 2018-04-23 2019-08-13 Sandisk Technologies Llc Three-dimensional memory device containing self-aligned interlocking bonded structure and method of making the same
KR20200067453A (ko) * 2018-12-04 2020-06-12 삼성전기주식회사 인쇄회로기판 및 그 제조방법
US10879260B2 (en) 2019-02-28 2020-12-29 Sandisk Technologies Llc Bonded assembly of a support die and plural memory dies containing laterally shifted vertical interconnections and methods for making the same
KR20220147738A (ko) 2021-04-27 2022-11-04 삼성전자주식회사 반도체 패키지 및 그 제조 방법

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3167490A (en) 1957-07-17 1965-01-26 Friedman Abraham Printed circuit
US4968383A (en) 1985-06-18 1990-11-06 The Dow Chemical Company Method for molding over a preform
US5861076A (en) * 1991-07-19 1999-01-19 Park Electrochemical Corporation Method for making multi-layer circuit boards
US5593606A (en) 1994-07-18 1997-01-14 Electro Scientific Industries, Inc. Ultraviolet laser system and method for forming vias in multi-layered targets
US5683758A (en) 1995-12-18 1997-11-04 Lucent Technologies Inc. Method of forming vias
KR100269830B1 (ko) 1996-04-18 2000-10-16 포만 제프리 엘 구리표면 보호용 유기금속계 복합 피복물
US5702584A (en) 1996-07-01 1997-12-30 Ford Motor Company Enhanced plating adhesion through the use of metallized fillers in plastic substrate
US5779921A (en) 1996-11-08 1998-07-14 W. L. Gore & Associates, Inc. Method for selectively plating an organic substrate

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101286463B (zh) * 2004-03-29 2012-07-04 三洋电机株式会社 半导体装置及其制造方法
CN111418265A (zh) * 2017-12-07 2020-07-14 索尼公司 显示装置
CN111418265B (zh) * 2017-12-07 2023-06-16 索尼公司 显示装置
CN114143955A (zh) * 2020-09-03 2022-03-04 奥特斯奥地利科技与系统技术有限公司 部件承载件及制造部件承载件的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1184349C (zh) 2005-01-12
JP2001308480A (ja) 2001-11-02
SG106602A1 (en) 2004-10-29
JP3405726B2 (ja) 2003-05-12
TWI253883B (en) 2006-04-21
US20020056890A1 (en) 2002-05-16
US6348737B1 (en) 2002-02-19
US6693031B2 (en) 2004-02-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1184349C (zh) 金属互连结构的形成
JP3338465B2 (ja) レーザの使用による熱効率の悪い表面上の金属の直接パターン化
JP3771867B2 (ja) 同一平面回路フィーチャを有する構造およびその製法
EP2810539B1 (en) Laser patterning of photovoltaic backsheet
KR20000005939A (ko) 반도체장치및그제조방법
EP0423513B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Laserwafers
US4743710A (en) Coaxial interconnection boards
US10937744B2 (en) Semiconductor packages including roughening features
JP2947824B2 (ja) 回路基板およびその表面処理方法
US20110269269A1 (en) Laser ablation alternative to low cost leadframe process
US6699780B1 (en) Method of connecting a conductive trace to a semiconductor chip using plasma undercut etching
JP3475757B2 (ja) 面実装型光電変換装置作製用基板
US20020074081A1 (en) Microelectronic packaging methods and components
CN100366132C (zh) 在用于容纳电子元件的基片中形成开孔的方法
US20010004489A1 (en) Printed circuit boards with solid interconnect and method of producing the same
US7045739B2 (en) Stripping flat cables
WO2023090278A1 (ja) コンデンサおよびその製造方法
US20230395465A1 (en) Semiconductor package with solderable sidewall
US4759829A (en) Device header and method of making same
KR910010684A (ko) 필름캐리어제조용 필름재 및 제조방법
SU1697991A1 (ru) Способ лазерной пайки вывода полупроводникового прибора к металлизированному диэлектрическому основанию
EP0261720B1 (en) Method of contacting semiconductor cathodes and of manufacturing an electron tube provided with such a cathode
JPH0982994A (ja) 光起電力装置とその製造方法
CN110311019A (zh) 光元件用基板及其制造方法和光元件封装体及其制造方法
JP3763666B2 (ja) プリント配線板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20050112

Termination date: 20100228