CN1418050A - 布线衬底的制造方法 - Google Patents

Abstract

提供一种具有通路导体的布线衬底的制造方法，包括以下工序：提供具有在衬底表面开口的通路孔的衬底；将衬底连同电极一起以衬底垂直延伸的方式完全浸入电镀液中；以这样的方式在衬底下方部位产生气泡，即产生的气泡边撞击衬底边沿衬底的表面从其下端向上端升起；以及使电流在电极和衬底间流动，从而在通路孔中形成通路导体。

Description

布线衬底的制造方法

技术领域

本发明涉及一种布线衬底的制造方法，特别是涉及一种具有通路导体的布线衬底的制造方法。

背景技术

过去，具有通路导体的布线衬底就已为人们所知。通路导体，例如是按如下方式形成的。即，制造已形成通路孔的衬底，先对其实施无电解电镀，以在通路孔的内周面形成无电镀层。然后把衬底浸渍于电镀液中，实施电镀，在通路孔的内周面的无电镀层上形成电镀导体，作为通路导体。

但是，即使在衬底上实施电镀，有时不能在通路孔内形成规定形状的通路导体。具体地，电镀不能在通路孔内周面上充分形成电镀导体。特别是，所形成的通路导体不是与通路孔内周面形状相符的杯状通路导体，而是用电镀导体填充通路孔形成的填充通路时，不能形成通路孔被充分填充形式的通路导体的频率很高。

其理由一般认为如下，即，因通路孔相对衬底表面是凹陷的，所以把衬底浸渍于电镀液中时，通路孔内的空气不能放出，或者以后气泡容易附着在通路孔内。特别是形成填充通路时，在通路孔内形成电镀导体的同时，孔的形状也发生变化，由于孔的形状变化，有时所附着的气泡不易从孔中放出。这样，如果有气泡附着，使通路孔内周面不能获得充足的电镀液，所以电镀导体不易生长。其结果，所得到的通路导体的通路孔内周面上不能充分形成电镀导体。

发明内容

鉴于上述现状，本发明的目的在于，提供一种具有通路导体的布线衬底的制造方法，不论通路导体位于衬底内的什么部位，该方法都能可靠形成规定形状的通路导体。

为实现上述目的，本发明提供了一种具有通路导体的布线衬底的制造方法，其包括工序：提供具有在衬底表面开口的通路孔的衬底；将衬底连同电极一起以衬底垂直延伸的方式完全浸入电镀液中；以这样的方式在衬底下方部位产生气泡，即产生的气泡边撞击衬底边沿衬底的表面从其下端向上端升起；使电流在电极和衬底间流动，从而在通路孔中形成通路导体。

根据本发明制造具有通路导体的布线衬底时，准备具有通路孔的衬底，进行电镀工序，以在其上面形成通路导体。该电镀工序，不是单纯地把衬底浸渍于电镀液中进行电镀。而是把衬底垂直以使衬底表面平行于垂直方向浸入电镀液中。这样，使产生于衬底下方的气泡，边均匀撞击整个衬底表面边从衬底表面的下端上升到上端，并继续发泡以上升到衬底的上方。

这样，边发泡边进行电镀，气泡在不断地撞击衬底表面，这样已浸渍的衬底通路孔内残留的气泡会和继续发生的气泡一起被除掉。或者，即使浸渍衬底后气泡附着在其通路孔上，该气泡也会和继续发生的气泡一起被除掉。结果，电镀液被供给到了每个通路孔的整个内周面上，所以在每个通路孔的整个内周面上形成了电镀导体。因此，根据本发明能够可靠形成规定形状的通路导体。

另外，本发明中气泡是从衬底表面的下端到上端，不断地撞击整个衬底表面，所以通路孔形成于衬底表面的任何部位时，都能在通路孔处可靠形成规定形状的通路导体。

通路导体形成后，可以利用公知的方法形成布线层及进行其他处理，从而形成布线衬底。

可用下述方式产生气泡。即，在衬底下方配置一根具有许多孔的配管，然后向配管输送气体如空气，就可以从配管中产生气泡。

需要在衬底的正反2个表面上形成通路孔时，产生气泡时应使气泡撞击衬底的2个表面。此时，例如把能够产生气泡的2根配管以适当的间隔来配置，使从一根配管产生的气泡撞击衬底的一个表面，从另一根配管产生的气泡撞击衬底的另一个表面。

本发明的制造方法优选应用于其中的通路导体具有填充通路形式的布线衬底的制造。

通过电镀形成的通路导体不是与通路孔内周面形状相符的杯状通路导体，而是用电镀导体填充通路孔形成的填充通路时，不能形成通路孔被充分填充的规定形状的通路导体的频率很高。因为通路孔是渐渐地被电镀导体填充，所以在该过程中孔(凹坑)的形状也在变化。因此，根据孔的变化形状，附着在通路孔的内周面上的气泡很难去除。

但是，在本发明中，如前所述，是把衬底垂直浸渍于电镀液中，气泡边撞击整个衬底表面边上升，而进行电镀。所以，即使在通路孔内形成填充通路时，也可以在防止气泡连续附着于通路孔的状态下，适当地进行电镀。结果，通路孔被电镀导体填充，能够可靠形成规定形状的填充通路。

在通路孔中形成填充通路时，毋庸置疑，需要使用不同于形成杯状通路导体时使用的电镀液和电镀条件。

本发明的制造方法中使用的衬底可以具有底层和抗电镀层，该抗电镀层形成衬底表面并具有露出底层的开口。前述通路孔形成于上述底层上，并露出于上述开口内。

此时，和没有抗电镀层时比，从衬底表面(抗电镀层的表面)测得的通路孔深。所以，把衬底浸渍于电镀液中时，空气常常会残留在通路孔内，结果在其中产生气泡。另外，如果浸渍衬底后气泡附着在通路孔上，这样的气泡难以去除。结果，和没有抗电镀层时比，很多时候不能形成规定形状的通路导体。

但是，在本发明中，如前所述，是把衬底垂直浸渍于电镀液中，气泡边均匀撞击整个衬底表面边上升，并继续发泡，进行电镀。因此，即使因有抗电镀层使通路孔深度增大，也能边有效去除附着于通路孔上的气泡，边进行电镀。所以，能够可靠形成规定形状的通路导体。

需要对具有抗电镀层的衬底进行电镀时，例如，有时需要在底层表面用所谓半添加剂法形成布线层等。即，在具有通路孔的底层表面上，先进行无电解电镀，在通路孔的内周面及整个底层表面上形成无电镀层。随后，形成具有与布线层的形状相对应的开口的抗电镀层。这种状态的衬底，是用于本发明进行电镀的衬底。电镀衬底时，在形成通路导体的同时，在与布线层等相应的部分也形成电镀导体。因此，只要在电镀结束之后去掉抗电镀层并进行腐蚀，就能去除薄的无电镀层，形成规定形状的布线层等。

附图说明

以下参照附图对本发明进行详细说明，本发明的其他目的、特征及许多优点很容易理解，其中：

图1是本发明的一个实施方式涉及的布线衬底的局部放大截面图。

图2表示的是实施方式涉及的布线衬底的制造方法，用于Cu电镀工序中的衬底的说明图。

图3表示的是实施方式涉及的布线衬底的制造方法，用于形成填充通路的Cu电镀工序的说明图。

图4表示的是实施方式涉及的布线衬底的制造方法，利用Cu电镀形成填充通路后的衬底状态的说明图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

对通过本发明的该实施方式制造的布线衬底1，用图1表示其局部放大截面图。该布线衬底1是具有正面3和反面5的矩形板形状，其大小是400mm×400mm。在布线衬底1的中心具有板状的核心衬底(绝缘树脂层)7(厚约800μm)。在绝缘树脂层7的两面分别层叠有由环氧树脂等构成的绝缘树脂层9(厚约35μm)。在绝缘树脂层9上分别层叠有由环氧树脂等构成的阻焊膜层(绝缘树脂层)11(厚约25μm)。

其中，在核心衬底7的规定位置形成多个贯通孔13(直径约350μm)，在每个贯通孔13的内周面上分别形成基本为筒状的通孔导体15(厚约25μm)。在通孔导体15内分别被填充基本为圆柱状的树脂填充体17。在绝缘树脂层9的规定位置形成多个开口直径约85μm的通路孔19，使通路孔19完全穿透绝缘树脂层9。在各通路孔19中形成填充通路21。在阻焊膜层11的规定位置形成多个衬垫用开口23，使衬垫用开口23完全穿透阻焊膜层11。

在核心衬底7和相应的绝缘树脂层9的层间，分别形成第1布线层25(厚约25μm)。第1布线层25连接着通孔导体15和相应的填充通路21。在绝缘树脂层9和相应的阻焊膜层11的层间，分别形成第2布线层27(厚约15μm)。第2布线层27连接着相应的填充通路21。另外，第2布线层27的一部分衬垫27p露出于阻焊膜层11的衬垫用开口23内。为防止氧化衬垫27p，在每个衬垫27p上形成Ni电镀层，在其上面又形成Au电镀层(未图示)。

上述结构的布线衬底1是用下述方法制造的。

首先，准备两面覆铜的衬底作为核心衬底7，在规定位置形成多个通孔13(参照图2)。

然后，按顺序在该核心衬底7上进行无电解Cu电镀和电解Cu电镀，从而在核心衬底7的每个面上形成电镀层，使基本覆盖每个面上的铜膜的整个表面，同时在每个通孔13的内周面上形成基本为筒状的通孔导体15。

之后，在每个通孔导体15内形成树脂填充体17。具体讲，使用具有与通孔导体15的位置及直径对应的孔的规定形状的掩膜，向通孔导体15内印刷填充树脂膏，然后使树脂膏热固化，形成树脂填充体17。研磨去除树脂填充体17的端部，使与核心衬底7的相应表面齐平。

树脂填充体17形成后，使由铜膜和Cu电镀层构成的Cu层形成图形，在核心衬底7的两面形成第1布线层25。具体讲，在该Cu层上形成半固化的抗腐蚀层，使用与第1布线层25相对应的规定形状的掩膜进行曝光显像。之后，进一步进行加热处理使固化，得到具有规定形状的固化抗腐蚀层。腐蚀去除从该抗腐蚀层露出的Cu层。腐蚀后，剥离抗腐蚀层。

然后，在核心衬底7和第1布线层25上，形成具有开口直径约85μm的通路孔19的绝缘树脂层9。具体讲，在核心衬底7和第1布线层25上形成半固化绝缘树脂层，使用与通路孔19相对应的规定形状的掩膜进行曝光显像。之后，进一步进行加热处理使固化，在规定位置形成具有通路孔19的绝缘树脂层9。显然，通路孔19的形成也可使用激光加工。

此后，进行无电解Cu电镀，在第一绝缘树脂层9的表面及通路孔19的内周面上，形成图2中粗线所示的厚约0.7μm的无电解Cu电镀层31。

然后，在该无电解Cu电镀层31上形成具有多个开口35的规定形状的抗电镀层33。具体讲，在无电解Cu电镀层31上形成半固化的抗电镀层，使用与第2布线层27及通路孔19相对应的规定形状的掩膜进行曝光显像。之后，进一步加热固化，在规定位置形成具有开口35的抗电镀层33。开口35形成与第2布线层27及通路孔19相对应的的各种形状。

这样，就形成了图2所示的衬底51。

下面进入电解Cu电镀工序，在上述衬底51上实施电解Cu电镀。

首先，参照图3说明在该电解Cu电镀工序中使用的电镀装置101。电镀装置101具有支撑并移动衬底51的移动装置(未图示)。该移动装置包括支撑衬底51的支撑架、和使支撑架向水平方向或垂直方向移动的移动机构。

电镀装置101具有Cu电镀槽103，用于在衬底51上形成电解Cu电镀导体。在Cu电镀槽103中储存有形成填充通路21用的电解Cu电镀液105。在Cu电镀槽103的底面103t附近设置有2根配管107，每根配管长约800mm并具有产生气泡109用的多个孔。这些配管107的配置是隔开约60mm的间隔H，使2根配管相互平行配置，并平行于Cu电镀槽103的底面103t。因此，向这些配管107输送空气时，从配管107的孔处就产生无数个气泡109，并上升到电解Cu电镀液105的表面。

其次，说明电解Cu电镀工序。

先用移动装置把设置在支撑架上的衬底51水平移动到Cu电镀槽103的上方。然后降低支撑架，使衬底51浸渍于储存在Cu电镀槽103中的电解Cu电镀液105中。此时，要垂直浸渍衬底51，以使衬底51的衬底表面53朝向水平方向。另外，由铜制成的电极110以垂直延伸的方式浸入铜电镀液105中。衬底51(具体地，衬底的无电解Cu电镀层31)和电极110与电源PS相连，接通电源PS以使电流在衬底51和电极110间流动。浸渍规定时间后，如图4所示，在衬底51的两个衬底表面53上形成电解Cu电镀导体。这样，衬底表面53上形成填充通路21和第2布线层27。

该电解Cu电镀工序，不是单纯地把衬底51浸渍于电解Cu电镀液105中进行电解Cu电镀。向设置于衬底51的下方的配管107输送空气，使产生许多气泡109(参照图3)。具体地，以40～60升/分钟的速率向配管107输送空气，使得从各个配管107分别流出20～30升/分钟的气泡109形式的空气。

该气泡109边撞击衬底表面53边从衬底表面53的下端53d上升到上端53u，并继续上升至衬底51的上方。即，进行Cu电镀，同时以这样的方式产生气泡109，即气泡109无论在什么部位都以均一的方式撞击衬底表面53，且气泡109上升到衬底51的上方而不停留在上端部53u。

通路孔19形成于两个衬底表面53上。因此，产生气泡时使气泡109撞击两个衬底表面53。由于在Cu电镀槽103中设置的2根配管107隔开间隔H，因此从一根配管107B产生的气泡109撞击一个衬底表面53B，从另一根配管107C产生的气泡109撞击另一个衬底表面53C。每根配管107的长度(约800mm)约是衬底51的规格(400mm)的2倍，所以撞击每个衬底表面53的气泡量是从配管107产生的气泡109的量(20～30升/分钟)的大约一半(10～15升/分钟)。

这样如果边发泡边进行电解Cu电镀，在已浸渍的衬底51的通路孔19内残留的气泡会和继续产生的气泡109一起被清除掉。或者，即使浸渍后衬底51的通路孔19上附着有气泡时，气泡也会和继续发生的气泡109一起被除掉。结果，电解Cu电镀液105被供给到每个通路孔19的整个内周面表面，在通路孔19的整个内周面表面上形成电解Cu电镀导体。因此，能够可靠形成规定形状的填充通路21。

气泡109从衬底表面53的下端53d到上端53u，不断撞击衬底表面53的整个表面，所以无论通路孔19形成于衬底表面53的哪一部位，都能在通路孔19中可靠形成规定形状的填充通路21。

本实施方式中用电解Cu电镀形成的通路，是由填充相应的通路孔19的Cu电镀导体形成的填充通路21。所以，一般情况下，难以由Cu电镀导体完全填充通路孔19这样的方式形成通路。因通路孔19渐渐被电解Cu电镀导体填充，所以在该过程中孔(凹坑)的形状也在变化。因此，根据孔的形状的变化，附着在通路孔19的内周面上的气泡很难去除。

但是，如上所述，本实施方式是把衬底51垂直浸渍于电镀液中，使气泡109边撞击衬底表面53边上升，并继续发泡进行电解Cu电镀。所以，即使在通路孔19内形成填充通路21时，也可以在气泡109不连续附着于通路孔19的状态下，进行电解Cu电镀。结果，能够用电解Cu电镀导体可靠填埋通路孔19，形成规定形状的填充通路21。

另外，本实施方式中进行电解Cu电镀的衬底51具有绝缘树脂层(底层)9，和抗电镀层33，抗电镀层33形成衬底表面53并具有使绝缘树脂层9露出的开口35。形成填充通路21的通路孔19，形成于绝缘树脂层9上，并露出于抗电镀层33的开口35中。因此，和没有抗电镀层33时比，从相应的衬底表面53(相应的抗电镀层33的表面)测得的通路孔19深。所以，把衬底51浸渍于电解Cu电镀液105中时，空气经常残留在通路孔19中，结果在其中形成气泡。或者，如果衬底51浸渍后气泡附着在通路孔19上，这样的气泡更难以去除。结果，和没有抗电镀层33时比，不能形成规定形状的填充通路21的时候很多。

但是，本实施方式中，如前所述，是把衬底51垂直浸渍于电解Cu电镀液105中，气泡109边撞击整个衬底表面53边上升，并且继续发泡，进行电解Cu电镀。因此，即使因有抗电镀层33使通路孔19的深度增大，也可以在气泡109不连续附着于通路孔19的状态下，进行电解Cu电镀。所以，能够可靠形成规定形状的填充通路21。

电解Cu电镀后，经过规定时间(填充通路21形成后)，利用移动机构把支撑架从Cu电镀槽103中吊起，并水平移动使转入下一工序。

这样，电解Cu电镀工序即结束。

然后，把抗电镀层33从衬底51上剥离掉，以露出被抗电镀层33覆盖的无电解Cu电镀层31。

随后，进行所谓的快速腐蚀，以去除已露出的无电解Cu电镀层31。

接下来，在绝缘树脂层9和第2布线层27上形成具有衬垫用开口23的阻焊膜层11。具体讲，在绝缘树脂层9和相应的第2布线层27上形成半固化的阻焊膜层，使用与衬垫用开口23相对应的规定形状的掩膜进行曝光显像。然后，进一步实施加热处理使固化，形成规定形状的阻焊膜层11。

之后，在从阻焊膜层11露出的衬垫27p上形成Ni电镀层，进一步在其上面形成Au电镀层。

如上所述，图1所示的布线衬底1即告完成。

以上是按实施方式对本发明做了说明，但本发明并不局限于上述实施方式，勿需多言，在不脱离本发明的精神或范围的情况下可以进行适当的变更。

在上述实施方式中说明的是，把绝缘树脂层7、9、11和布线层25、27进行一层接一层地层叠而成的多层树脂制布线衬底1的制造方法，但本发明也可以应用于其他类型的衬底，包括陶瓷制衬底等，只要是利用电镀在通路孔中形成通路导体即可。而且，核心衬底也可使用内部具有布线层的多层核心衬底。

另外，上述实施方式中，通路导体21采用的是填充通路形式，介也可以是通路孔19未完全被电镀材料填充的保形通路的形式。

上述实施方式中，利用Cu电镀形成了通路导体(填充通路)21，但是，本发明也适用于通过电镀其他材料形成通路导体(填充通路)21的情形。

Claims (4)

1.一种具有通路导体的布线衬底的制造方法，包括以下工序：

提供具有在衬底表面开口的通路孔的衬底；

将衬底连同电极一起以衬底垂直延伸的方式完全浸入电镀液中；

以这样的方式在衬底下方部位产生气泡，即产生的气泡边撞击衬底边沿衬底的表面从其下端向上端升起；及

使电流在电极和衬底间流动，从而在通路孔中形成通路导体。

2.如权利要求1所述的布线衬底的制造方法，其中通路导体采用填充通路的形式。

3.如权利要求1所述的布线衬底的制造方法，其中衬底包括底层和抗电镀层，抗电镀层形成衬底表面并具有使底层露出的开口；及

在底层中形成通路孔，且通路孔露出于抗电镀层的开口内。

4.如权利要求2所述的布线衬底的制造方法，其中衬底包括底层和抗电镀层，抗电镀层形成衬底表面并具有使底层露出的开口；及

在底层中形成通路孔，且通路孔露出于抗电镀层的开口内。

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