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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
Ausführungsformen
betreffen mikroelektronische Strukturen und insbesondere mikroelektronische
Strukturen, die mittels lasergestützter Aktivierung und Strukturierung
hergestellt werden.
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Beschreibung des Standes der
Technik
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Der
Stand der Technik stellt zahlreiche Verfahren zur Herstellung einer
Leiterplatte zur Verfügung.
Das Ausgangsmaterial ist ein mikroelektronisches Substrat, normalerweise
eine galvanisch hergestellte dielektrische Schicht, wie beispielsweise eine
ABF-Schicht (ABF: Ajinomoto Build-up Film; Ajinomoto-Aufbauschicht),
die dann nach einem der vorgenannten zahlreichen Verfahren bearbeitet
werden kann, um die Leiterplatte herzustellen.
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Ein
solches Verfahren umfasst das Herstellen der dielektrischen Schicht
und danach das Laserbohren von Kontaktlöchern in die dielektrische Schicht.
Anschließend
wird die dielektrische Schicht angeraut und chemisch verkupfert,
wie etwa stromlose Plattierung, sodass auf der gesamten dielektrischen
Schicht, auch an den Wänden
der Kontaktlöcher,
eine dünne
Kupferschicht entsteht. Dann wird ein Trockenfilmresist (dry-film
resist; DFR oder Photolack) auf die dünne Kupferschicht aufgebracht,
und anschließend
wird das DFR einem Belichtungs- und Entwicklungsprozess
unterzogen, um die Schaltungsentwurfsstruktur entsprechend den Vorgaben der
Schaltungsspezifikationen herzustellen. Nachdem das DFR mit einer
Entwicklerlösung
behandelt worden ist, um seine exponierten Bereiche zu beseitigen,
wird die Kombination aus der dielektrischen Schicht, der dünnen Kupferschicht
und dem strukturierten DFR elektrolytisch verkupfert, um eine Kupferschicht
(nachstehend „dicke
Kupferschicht"),
die viel dicker als die vorgenannte dünne Kupferschicht ist, sowohl
in Bereichen der dünnen
Kupferschicht, die nicht mit dem strukturierten DFR bedeckt sind
(um Leiterbahnen auf der dielektrischen Schicht herzustellen), als
auch in den Kontaktlöchern
herzustellen. Auf diese Weise wird nach weiterem Beschichten der dicken
Kupferschicht zu ihrem Schutz vor dem Ätzen das strukturierte DFR
von der Kombination abgelöst, um
die nicht von der dicken Kupferschicht bedeckte dünne Kupferschicht
freizulegen. Die somit blanke dünne
Kupferschicht wird nun bis zu der dielektrischen Schicht vollständig abgeätzt, sodass
eine Leiterplatte zurückbleibt.
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Ein
weiteres herkömmliches
Verfahren zum Herstellen von Leiterplatten umfasst das Herstellen einer
dielektrischen Schicht, wie etwa einer ABF-Schicht, und anschließendes Laserbohren
zum Herstellen von Kontaktlöchern
in der ABF-Schicht. Danach wird ein DFR auf die dielektrische Schicht aufgebracht,
und anschließend
wird das DFR einem Belichtungs- und
Entwicklungsprozess unterzogen, um die Schaltungsentwurfsstruktur
entsprechend den Anforderungen der Schaltungsspezifikationen herzustellen.
Nachdem das DFR mit einer Entwicklerlösung behandelt worden ist,
um seine exponierten Bereiche zu beseitigen, wird die Kombination
aus der dielektrischen Schicht, der dünnen Kupferschicht und dem
strukturierten DFR einem Ätzprozess
unterzogen, um die dielektrische Schicht, die von dem strukturierten
DFR unbedeckt bleibt, in einer vorgegebenen Dicke abzutragen, sodass
Vertiefungen in der dielektrischen Schicht entstehen, die der Lage der
in der dielektrischen Schicht herzustellenden Leiterbahnen entsprechen.
Das strukturierte DFR wird dann von der dielektrischen Schicht abgelöst. Anschließend wird
die dielektrische Schicht stromlos verkupfert, um eine dünne Kupferschicht
auf der gesamten dielektrischen Schicht herzustellen, also auch
an den Wänden
der Kontaktlöcher
und in den Vertiefungen, die sich an den Positionen der Leiterbahnen
befinden. Dann wird durch elektrolytisches Beschichten eine dickere
Kupferschicht auf die dünne
Kupferschicht aufgebracht, und die so entstandene Kombination wird
rückseitengeätzt, geschliffen oder
chemisch-mechanisch
poliert, sodass eine Leiterplatte entsteht.
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Ein
weiteres bekanntes Verfahren zum Herstellen von Verbindungen beim
Stand der Technik wird normalerweise als „Laser Embedded Technology" (LET; Lasereinbettungstechnologie)
bezeichnet. Bei der LET werden mittels Laser-Ablation Kontaktlöcher in
einer dielektrischen Schicht, wie etwa einer ABF-Schicht, hergestellt.
Anschließend
werden die Stellen für
die Leiterbahnen ebenfalls durch Laser-Bestrahlung abgetragen, um
vertiefte Leiterbahnen-Stellen
auf der dielektrischen Schicht herzustellen. Anschließend wird
die so abgetragene dielektrische Schicht stromlos plattiert und
danach elektrolytisch verkupfert. Das Verkupfern führt, wie
vorstehend dargelegt, zur Bildung einer Kupferschicht auf der aktiven
Oberfläche
der dielektrischen Schicht, wobei die Kupferschicht die vertieften
Leiterbahnen-Stellen füllt
und über
diese verläuft.
Anschließend
wird mit einem Verfahren wie chemisch-mechanisches Polieren das überschüssige Kupfer
der Kupferschicht, das über
die vertieften Leiterbahnen-Stellen hinausläuft, entfernt, sodass die Verbindungen auf
der aktiven Oberfläche
der dielektrischen Schicht entstehen.
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Verfahren
des Standes der Technik, wie etwa die vorstehend beschriebenen Verfahren,
können
jedoch einen niedrigen Durchsatz infolge einer längeren Verarbeitungsdauer zeigen
und können
außerdem
unter anderem zum Einhalten von aktuellen Justierungsvorgaben ineffektiv
sein, da sie die Verwendung mehrerer Prozesse zum Herstellen der
Kontaktlöcher
und Leiterbahnen erfordern und diese Prozesse zu einer Vermischung
möglicher
Justierfehler führen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Ausführungsformen
werden anhand von Beispielen, die nicht beschränkend sind, in den Figuren
der beigefügten
Zeichnungen erläutert,
in denen ähnliche
Bezugssymbole ähnliche
Elemente bezeichnen. Hierbei sind:
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1 eine
Schnittansicht eines mikroelektronischen Substrats oder einer Platte;
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2 eine
Schnittansicht, die das Substrat von 1 zeigt,
das mit einem Kontaktloch versehen worden ist, sodass ein Kontaktlöcher-definierendes Substrat
nach einer Ausführungsform
entsteht;
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3 eine
Schnittansicht, die das Substrat von 2 zeigt,
das mit einer Laseraktivierbaren Schicht versehen worden ist, sodass
eine Schicht-Substrat-Kombination nach einer Ausführungsform
entsteht;
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4A eine
Schnittansicht, die die Schicht in der Kombination von 3 zeigt,
die laserbestrahlt worden ist, um Teile der Schicht aufgrund einer
vorgegebenen Verbindungsstruktur selektiv zu aktivieren, sodass
eine Selektiv-aktivierte-Schicht-Substrat-Kombination nach einer
Ausführungsform
entsteht;
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4B eine
Draufsicht, die die Schicht in der Kombination von 3 zeigt,
die laserbestrahlt worden ist, um Teile der Schicht aufgrund einer
vorgegebenen Verbindungsstruktur selektiv zu aktivieren, sodass
eine Selektiv-aktivierte-Schicht-Substrat-Kombination nach einer
Ausführungsform
entsteht;
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5A eine
Schnitt-Draufsicht, die die Kombination der 4A und 4B zeigt,
bei der nicht-aktivierte Teile der Schicht entfernt worden sind,
sodass eine Strukturierte-f-Aufbauschicht-Substrat-Kombination
nach einer Ausführungsform
entsteht;
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5B eine
Draufsicht, die die Kombination der 4A und 4B zeigt,
bei der nicht-aktivierte Teile der Schicht entfernt worden sind,
sodass eine Strukturierte-f-Aufbauschicht-Substrat-Kombination nach
einer Ausführungsform
entsteht;
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6A eine
Schnittansicht, die die Kombination der 5A und 5B zeigt,
die mit einer konformen chemisch abgeschiedenen ersten leitfähigen Schicht
versehen worden ist, sodass ein stromlos plattiertes Substrat nach
einer Ausführungsform entsteht;
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6B eine
Draufsicht, die die Kombination der 5A und 5B zeigt,
die mit einer konformen chemisch abgeschiedenen ersten leitfähigen Schicht
versehen worden ist, sodass ein stromlos plattiertes Substrat nach
einer Ausführungsform
entsteht;
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7A eine
Schnittansicht, die das stromlos plattierte Substrat der 6A und 6B zeigt,
das mit einer elektrolytisch abgeschiedenen zweiten leitfähigen Schicht
versehen worden ist, sodass ein stromlos plattiertes Substrat nach
einer Ausführungsform
entsteht;
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7B eine
Draufsicht, die das stromlos plattierte Substrat der 6A und 6B zeigt,
das mit einer elektrolytisch abgeschiedenen zweiten leitfähigen Schicht
versehen worden ist, sodass ein stromlos plattiertes Substrat nach
einer Ausführungsform
entsteht;
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8 eine
Draufsicht, die das elektrolytisch plattierte Substrat der 7A und 7B zeigt,
dessen Verbindungsstege entfernt worden sind, sodass ein strukturiertes
Substrat oder eine strukturierte Leiterplatte entsteht;
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9 eine
schematische Darstellung eines Systems, das eine Leiterplatte nach
einer Ausführungsform
verwendet;
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10 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform der mikroelektronischen
Substrate oder Platten, die beschichtet werden;
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die 11A und 11B Schnittansichten des
Ergebnisses einer Ausführungsform
der mikroelektronischen Substrate oder Platten, nachdem sie mittels
Laserprojektionsbearbeitung/-strukturierung strukturiert worden
sind;
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die 12A und 12B Schnittansichten des
Ergebnisses einer Ausführungsform
der mikroelektronischen Substrate oder Platten nach dem Aufbringen
der dielektrischen Schicht;
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13 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Ausbilden von organischem Material;
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14 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Laserbohren der Kontaktlöcher;
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15 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Tauchbeschichten;
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16 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach der Laser-Aktivierung;
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17 eine Schnittansicht des Ergebnisses einer
Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach dem Waschen;
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18 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem selektiven elektrolytischen Plattieren;
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19 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem anschließenden Ausbilden
der dielektrischen Schicht;
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20 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Laserbohren der Kontaktlöcher;
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21 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Tauchbeschichten;
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22A eine Schnittansicht des Ergebnisses einer
Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach der Laser-Aktivierung
der Oberfläche
des in 21 gezeigten Substrats;
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22B eine Draufsicht des Ergebnisses einer Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach der Laser-Aktivierung
der Oberfläche
des in 21 gezeigten Substrats;
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23A eine Schnittansicht des Ergebnisses einer
Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach dem Waschen;
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23B eine Draufsicht des Ergebnisses einer Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach dem Waschen;
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24A eine Schnittansicht des Ergebnisses einer
Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach dem Ausbilden
einer dielektrischen Schicht;
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24B eine Draufsicht des Ergebnisses einer Ausführungsform
des mikroelektronischen Substrats oder Platte nach dem Ausbilden
einer dielektrischen Schicht;
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25 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Bohren der Kontaktlöcher;
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26 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Vorsehen von Lötkontakthügeln mittels C4-Lotkugel (C4: Controlled Collapse
Chip Connection) und dem Versehen des Verbindungsmaterials der ersten
Ebene (FLI; first level interconnect) mit Lötkontakthügeln;
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27 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Abätzen
einer metallischen Opferschicht, sodass Metallvorsprünge entstehen;
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28 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem stromlosen Plattieren;
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29 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Füllen
und/oder elektrolytischen Plattieren;
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30 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Beschichten mit Trockenfilmresist (DFR);
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31 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach der Laser-Ablation und lasergestützten Metallisierung
der Leiterbahnen;
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32 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem stromlosen Plattieren der Leiterbahnen;
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33 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem elektrolytischen Plattieren der Leiterbahnen;
und
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34 eine
Schnittansicht des Ergebnisses einer Ausführungsform des mikroelektronischen Substrats
oder Platte nach dem Ablösen
des DFR.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die
hier erörterten
Ausführungsformen
betreffen allgemein ein Verfahren, eine Leiterplatte und ein System
unter Verwendung der lasergestützten Metallisierung
und Strukturierung. Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die
Figuren beispielhafte Ausführungsformen
beschrieben. Die beispielhaften Ausführungsformen dienen der Erläuterung
der Ausführungsformen
und dürfen
nicht als den Schutzumfang der Ausführungsformen beschränkend angesehen
werden.
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Es
werden verschiedene Operationen als mehrere diskrete Operationen
der Reihe nach in einer Weise beschrieben, die beim Verständnis der vorliegenden
Erfindung sehr hilfreich ist, aber die Reihenfolge der Beschreibung
sollte nicht bedeuten, dass diese Operationen unbedingt Reihenfolgen-abhängig sind.
Insbesondere brauchen diese Operationen nicht in der Reihenfolge
der Darstellung ausgeführt
zu werden.
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In 1 umfassen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielhaft das Bereitstellen eines
mikroelektronischen Substrats oder Platte, wie etwa eines Substrats 100,
das auf einer leitfähigen Schicht 101 vorgesehen
ist (siehe 2). Das Substrat kann ein nicht-leitfähiges Material,
wie etwa Kunststoff oder Glasfasern, wie etwa ABF, oder ein anderes
Dielektrikum umfassen, das geeignet ist, um als Substrat für eine Leiterplatte
zu dienen. Die leitfähige
Schicht 101 kann beispielsweise Kupfer enthalten und kann
außerdem
eine Leiterbahn auf einem darunter liegenden Substrat (nicht dargestellt)
verkörpern.
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Wie
beispielsweise in 2 zu erkennen ist, umfassen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung das Herstellen von Kontaktlöchern, wie
etwa eines Lochs 110, in einem Substrat, wie etwa dem Substrat 100,
um ein Kontaktlöcher-definierendes Substrat,
wie etwa ein Substrat 120, herzustellen. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
können
die Kontaktlöcher,
wie etwa das Loch 110, durch Laserbohren oder Laserprojektionsbearbeitung,
wie etwa Hochleistungs-Laserbohren, hergestellt werden, wie auf
dem Fachgebiet bekannt. Aber die Kontaktlöcher, wie etwa das Loch 110,
können
auch nach einem der bekannten Verfahren hergestellt werden, wie
ein Fachmann problemlos erkennen kann.
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In 3 umfassen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielsweise das Herstellen einer Laser-aktivierbaren
Schicht, wie beispielsweise einer Schicht 130, die Laser-aktivierbares
Material aufweist, auf dem Kontaktlöcher-definierenden Substrat.
Bei einer Ausführungsform
kann die Laser-aktivierbare Schicht eine Dicke im Submikrometerbereich
bis etwa 3 bis 5 Mikrometer haben. „Laser-aktivierbares Material" bedeutet im Kontext
der vorliegenden Beschreibung ein Material, das so eingerichtet
ist, dass es aktiviert wird, wenn es laserbestrahlt wird, um eine
Aufbauschicht für
ein leitfähiges Material,
beispielsweise Kupfer, herzustellen. Unter „Aufbauschicht" ist im Kontext der
vorliegenden Erfindung eine Keimschicht zu verstehen, das heißt, eine Schicht,
die so eingerichtet ist, dass sie das selektive Aufbringen eines
leitfähigen
Materials darauf entsprechend ihrer Struktur ermöglicht. Bei einer Ausführungsform
kann das Laser-aktivierbare Material Palladiumacetat (CH3CO2)2Pd
aufweisen. Bei einer Ausführungsform
kann die Herstellung der Laser-aktivierbaren Schicht, wie etwa der
in 3 gezeigten Schicht 130, durch Tauchbeschichten
des Kontaktlöcher-definierenden
Substrats 120 in einer Impflösung mit dem Laser-aktivierbaren
Material, wie beispielsweise einer Palladiumacetat-Impflösung, erfolgen. Weitere
Verfahren zur Herstellung der Laser-aktivierbaren Schicht nach den
Ausführungsformen
sind unter anderem beispielsweise Zerstäubung und chemische oder physikalische
Aufdampfung. Wie in 3 zu erkennen ist, bedeckt die
Laser-aktivierbare Schicht, wie etwa die Schicht 130, eine
aktive Oberfläche
des Kontaktlöcher-definierenden
Substrats, wie etwa des Substrats 120, und weist Kontaktloch-Teile,
wie etwa Teile 135 und 136, auf, die die Wände bzw.
die Unterseite des Kontaktlochs, wie etwa des Kontaktlochs 110,
bedecken. Unter „aktiver Oberfläche" ist im Kontext der
vorliegenden Erfindung eine Oberfläche des Substrats zu verstehen, die
so eingerichtet ist, dass sie mit Verbindungen, wie etwa Kontaktlöchern und
Leiterbahnen, entsprechend der Verbindungsstruktur versehen wird.
Die Herstellung der Laser-aktivierbaren Schicht auf der aktiven
Oberfläche
des Kontaktlöcher-definierenden Substrats
führt zu
einer Schicht-Substrat-Kombination, wie etwa einer Schicht-Substrat-Kombination 140 von 3.
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In
den 4A bis 8 umfassen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielhaft die Herstellung von Verbindungen
entsprechend einer vorgegebenen Verbindungsstruktur auf dem Kontaktlöcher-definierenden
Substrat mittels lasergestützter
Metallisierung. Die lasergestützte
Metallisierung wird nachstehend in Zusammenhang mit der Ausführungsform
der 4A bis 8 näher erläutert.
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Zunächst umfasst
in den 4A und 4B die
lasergestützte
Metallisierung nach den Ausführungsformen
beispielhaft die Laserbestrahlung des Laser-aktivierbaren Materials
der Laser-aktivierbaren Schicht, um Teile der Laser-aktivierbaren
Schicht entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstruktur selektiv
und wahlweise entsprechend einer vorgegebenen Verbindungsstegstruktur
zu aktivieren, sodass eine Selektiv-aktivierte-Schicht-Substrat-Kombination (SATFP-Kombination),
wie etwa eine Kombination 150 der 4A und 4B,
entsteht. Unter „vorgegebener
Verbindungsstruktur" ist
im Kontext der vorliegenden Beschreibung eine Struktur zu verstehen,
die den vorgegebenen Leiterbahnen und/oder Kontaktlöchern entspricht,
die auf der aktiven Oberfläche
des Substrats hergestellt werden sollen. Unter „vorgegebener Verbindungsstegstruktur" ist im Kontext der
vorliegenden Beschreibung eine Struktur zu verstehen, die den vorgegebenen
Verbindungsstegen entspricht, die auf der aktiven Oberfläche des
Substrats hergestellt werden sollen. Somit kann, wie in der Ausführungsform
der 4A und 4B zu
erkennen ist, die SATFP-Kombination 150 einen Substratteil 102,
der aus dem vorstehend beschriebenen Substrat 100 von 1 besteht,
sowie eine Schicht 152 aufweisen, die den Substratteil 102 bedeckt
und eine Struktur 154 definiert, wie am besten in 4B zu
sehen ist. Die Struktur 154, die der Schicht 152 entspricht,
wird durch Laser-aktivierte Teile 130', 135' und 136' der Schicht 152, durch nicht-aktivierte
Teile 130 der Schicht 152 und durch Laser-aktivierte Verbindungsstegbereiche 144 definiert,
wie später
näher beschrieben
wird. Die Laser-aktivierten
Teile können
ein Material enthalten, das so eingerichtet ist, dass es eine Aufbauschicht bereitstellt,
um darauf weiteres leitfähiges
Material selektiv vorzusehen. Die Laser-aktivierten Teile können beispielsweise ein grafitreiches
leitfähiges
Impfmaterial enthalten. Wenn bei einer Ausführungsform die Laser-aktivierbare
Schicht Palladiumacetat aufweist, weisen die Laser-aktivierten Teile
der Schicht eine Palladium-geimpfte Aufbauschicht mit einer Aufbauoberfläche mit
palladiumreichem modifizierten organischen Material auf. Insbesondere
werden durch Laser-Aktivierung eines Palladiumacetat-Materials die
Acetate in dem Material selektiv abgetragen, sodass palladiumreiches
modifiziertes organisches Material zurückbleibt, wie vorstehend dargelegt.
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Die
Laserquelle für
das Laserbohren der Kontaktlöcher
und für
die Aktivierung des Laser-aktivierbaren Materials kann jede geeignete
Quelle sein, die Laserstrahlen erzeugt. Beispiele für Laserquellen sind
unter anderem ein Nd:YAG-Lasergerät oder ein Excimer-UV-Impulslaser, der
bei den Ausführungsformen
bevorzugt wird. Die Wellenlänge
kann jede Wellenlänge
sein, die für
die Anwendung geeignet ist, wie etwa Neodym-dotiertes Yttrium-Aluminium-Garnet
(Nd:YAG, 1064 nm), Xenonfluorid (XeF, 351 nm), Xenonchlorid (XeCl,
308 nm), Xenonbromid (XeBr, 282 nm), Kryptonfluorid (KrF, 248 nm),
Argonfluorid (ArF, 193 nm) und Fluoriddimer (F2, 157 nm), wobei
Wellenlängen
in den UV- oder tiefen UV-Bereichen bei den Ausführungsformen bevorzugt werden. Um
beispielsweise die Laser-aktivierbare Schicht bei einer Ausführungsform
mittels Laserbestrahlung zu aktivieren, muss zunächst eine Impulslaserdauer
gewählt
werden, beispielsweise etwa 20 ns bis etwa 50 ns für eine Laserquelle,
die auf Wellenlängen
von beispielsweise 193 nm, 248 nm oder 308 nm eingestellt ist. Wenn
die Impulsdauer eingestellt ist, kann die Anzahl von zu liefernden
Impulsen als Funktion der Dicke der Laser-aktivierbaren Schicht
ermittelt werden. Eine grobe Schätzung
zum Ermitteln der Anzahl von zu liefernden Impulsen würde auf
der zu aktivierenden Dicke je Impuls beruhen. Beispielsweise würde für eine organische
Schicht, wie etwa Palladiumacetat, die aktivierte Dicke je Impuls
etwa 1 Mikrometer für
eine 193-nm-, 248-nm- oder 308-nm-Laserquelle betragen. Ob eine
Aktivierung erreicht worden ist oder nicht, kann auf verschiedene
Weise ermittelt werden, wie beispielsweise mit einem Prüfprozess, bei
dem die Leitfähigkeit
der einzelnen Laser-aktivierten
Teile gemessen wird, die infolge entsprechender Laserbestrahlungsdosen
erhalten werden. Ein Laser-aktivierter Teil mit einer Leitfähigkeit,
die mit der eines metallischen oder Metall-ähnlichen Leiters vergleichbar
ist, würde
dann bei den Ausführungsformen
als „aktiviert" angesehen werden
und würde
die Laserbestrahlungsdosis festlegen, die für eine gegebene Laser-aktivierbare Schichtdicke
und ein gegebenes Laser-aktivierbares Material zu liefern ist. Alternativ
zu dem vorstehenden Prüfverfahren
oder in Verbindung damit kann außerdem die Zusammensetzung
jedes einzelnen Laser-aktivierten Teils bestimmt werden, um die
Leitfähigkeit
und somit die Aktivierung zu ermitteln.
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Um
die Laser-aktivierten Teile 130', 135' und 136' und die nicht-aktivierten Teile 130' der Struktur 154 zu
erhalten, kann die Schicht-Substrat-Kombination 140 von 3 entsprechend
einer vorgegebenen Verbindungsstruktur selektiv laserbestrahlt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann die selektive Bestrahlung entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstruktur
beispielsweise durch Laserbestrahlung der Schicht der Schicht-Substrat-Kombination durch
eine Maske erfolgen, deren Struktur der vorgegebenen Verbindungsstruktur
entspricht. Alternativ kann die selektive Bestrahlung durch CAD-gesteuertes
Laserdirektschreiben (CAD: rechnergestützter Entwurf) erfolgen. Die
selektive Laserbestrahlung der Laser-aktivierbaren Schicht entsprechend der
vorgegebenen Verbindungsstruktur führt zu Laser-aktivierten Teilen
der Schicht, wie etwa den Teilen 130', die einer vorgegebenen Struktur
von Leiterbahnen entsprechen, die auf der aktiven Oberfläche des
Substrats vorgesehen werden sollen, und wie etwa den Teilen 135' und 136', die einer
vorgegebenen Struktur für
Kontaktlöcher,
wie etwa des Kontaktlochs 110, entsprechen. Zur Herstellung
der Laser-aktivierten Verbindungsstegbereiche 144 kann wahlweise
die Schicht-Substrat-Kombination 140 von 3 bei
Ausführungsformen
entsprechend einer vorgegebenen Verbindungsstegstruktur selektiv laserbe strahlt
werden. Wie Fachleute erkennen dürften,
würden
die aktivierten Verbindungsstegbereiche dort entstehen, wo elektrolytisches
Plattieren auf der Aufbauschicht vorgesehen ist. Die aktivierten
Verbindungsstegbereiche würden
somit die Herstellung von Verbindungsstegen in ihnen gestatten,
wodurch wiederum die erforderlichen elektrischen Verbindungen beim
elektrolytischen Plattieren entstehen würden, wie später beschrieben
wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
kann die selektive Bestrahlung entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstegstruktur
beispielsweise durch Laserdirektschreiben, wie etwa CAD-gesteuertes
Laserdirektschreiben, auf der Schicht der Schicht-Substrat-Kombination
erfolgen. Die selektive Laserbestrahlung der Laser-aktivierbaren
Schicht entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstegstruktur kann
gleichzeitig mit der selektiven Laserbestrahlung der Laser-aktivierbaren Schicht
entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstruktur erfolgen und führt zu Laser-aktivierten Verbindungsstegbereichen,
wie etwa den in 4B gezeigten Bereichen 144.
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In
den 5A und 5B umfasst
die lasergestützte
Metallisierung bei Ausführungsformen
beispielhaft das Entfernen von nicht-aktivierten Teilen der teilweise
aktivierten Schicht, sodass eine Strukturierte-Aufbauschicht-Substrat-Kombination
entsteht. Wie in den Ausführungsformen
der 5A und 5B gezeigt,
würde das
Entfernen der nicht-aktivierten Teile 130' zu einer gezeigten Strukturierte-Aufbauschicht-Substrat-Kombination 161 führen, die
den Substratteil 102 mit freiliegenden Oberflächen 104,
aktivierte Verbindungsstegbereiche 144 sowie eine strukturierte
Aufbauschicht 162 mit den aktivierten Teilen 130', 135' und 136' und den aktivierten
Verbindungsstegbereichen umfasst. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Entfernen das Abwaschen der teilweise aktivierten Schicht. Wenn
das Material der strukturierten Aufbauschicht beispielsweise palladiumreiches
modifiziertes organisches Material enthält, das durch Laser-Aktivierung einer
Laser-aktivierbaren Palladiumacetat-Schicht erhalten wird, kann
das Abwaschen das Abwaschen mit Wasser umfassen.
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In
den 6A–8 umfasst
die lasergestützte
Metallisierung bei Ausführungsformen
das Herstellen von Verbindungen entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstruktur
auf der Strukturierte-Aufbauschicht-Substrat-Kombination, um eine
Leiterplatte zu erhalten. Unter „Verbindungen" ist im Kontext der
vorliegenden Erfindung die Kombination aus Leiterbahnen und Kontaktlöchern entsprechend der
vorgegebenen Verbindungsstruktur zu verstehen. Wie in 8 zu
erkennen ist, weist beispielsweise eine Leiterplatte 190 den
Substratteil 102 und auf dem Substratteil 102 vorgesehene
Verbindungen 192 auf, die wiederum Leiterbahnen 189 und
ein Kontaktloch 187 aufweisen, wie bei der vorgegebenen
Verbindungsstruktur gezeigt. Das Herstellen der Verbindungen kann
nach einem bekannten Verfahren unter Verwendung der Aufbauschicht 162 als Keimschicht
erfolgen. Das Herstellen der Verbindungen kann beispielsweise durch
stromlose Plattierung allein erfolgen, das heißt, stromlose Plattierung ohne weitere
Metallisierung, oder durch eine Kombination aus stromloser Plattierung
und elektrolytischer Plattierung. Nachstehend wird das Herstellen
der Verbindungen durch die vorstehende Kombination aus stromloser
Plattierung und elektrolytischer Plattierung anhand der beispielhaften
bevorzugten Ausführungsform
der 6A–8 näher beschrieben.
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Wie
somit in den 6A–6B anhand von
Beispielen zu erkennen ist, umfasst die lasergestützte Metallisierung
bei Ausführungsformen
das Herstellen einer ersten leitfähigen Schicht auf der Aufbauschicht
der Strukturierte-Aufbauschicht-Substrat-Kombination durch stromlose
Plattierung, wobei die erste leitfähige Schicht eine Keimschicht
definiert, die eine Struktur hat, die der Struktur der Aufbauschicht
entspricht, sodass ein stromlos plattiertes Substrat, wie etwa das
stromlos plattierte Substrat 164 der 6A und 6B,
entsteht. Man beachte, dass bekanntlich in dem Maße, wie
die Aufbauschicht 162 als Keim für die weitere stromlos plattierte
leitfähige
Schicht dient, die Aufbauschicht als Ort der Atomkernbildung für die stromlos
plattierte leitfähige
Schicht dient und dadurch nicht mehr als eigentliche „Schicht" vorhanden ist, deren
Atome nach der stromlosen Plattierung zerstreut worden sind. Daher ist
in den 6A–8 keine
Aufbauschicht gezeigt. Man beachte jedoch, dass in dem Maße, wie die
Aufbauschicht als Ort der Atomkernbildung dient, Atome aus der Aufbauschicht
zumindest in der stromlos plattierten Kupferschicht verbleiben.
Wie in den 6A und 6B zu
erkennen ist, umfasst das stromlos plattierte Substrat 164 den
Substratteil 102 mit den freiliegenden Bereichen 104,
die Aufbauschicht 162 und eine stromlos plattierte erste
leitfähige
Schicht mit einer konformen leitfähigen Keimschicht 168,
die selektiv auf die Aufbauschicht 162 aufgebracht wird.
Die Keimschicht 168 umfasst bei der gezeigten Ausführungsform
Keimschichtteile 165 und 166, die Bereiche einnehmen,
die den Wanden bzw. der Unterseite des Kontaktlochs 110 entsprechen;
einen Keimschichtteil 160, der Bereiche einnimmt, die den
Leiterbahnen entsprechen; und Verbindungssteg-Keimschichtteile 174.
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In
den 7A und 7B umfasst
die lasergestützte
Metallisierung bei Ausführungsformen
beispielhaft das Herstellen einer zweiten leitfähigen Schicht auf der ersten
leitfähigen
Schicht des stromlos plattierten Substrats durch elektrolytische
Plattierung, sodass die zweite leitfähige Schicht eine Struktur
definiert, die der Struktur der ersten leitfähigen Schicht und der Aufbauschicht
entspricht, sodass ein elektrolytisch plattiertes Substrat, wie
etwa das elektrolytisch plattierte Substrat 164 der 6A und 6B,
entsteht. Wie in den 6A und 6B zu erkennen
ist, umfasst das elektrolytisch plattierte Substrat 160 den
Substratteil 102 mit den freiliegenden Bereichen 104,
die Aufbauschicht 162, die stromlos plattierte erste leitfähige Schicht
mit der konformen leitfähigen
Keimschicht 168, die selektiv auf die Aufbauschicht 162 aufgebracht
wird, und eine elektrolytisch plattierte zweite leitfähige Schicht 182. Die
zweite leitfähige
Schicht umfasst bei der gezeigten Ausführungsform einen Zweite-leitfähige-Schicht-Teil 185,
der ein Kontaktloch 187 definiert; einen Zweite-leitfähige-Schicht-Teil 188,
der Leiterbahnen 189 definiert; und Verbindungsstegteile 183,
die Verbindungsstege 184 definieren.
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In 8 umfassen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung beispielhaft weiterhin das Entfernen
der Verbindungsstege, sodass eine Leiterplatte, wie etwa die Leiterplatte 190,
entsteht. Wie in 8 zu erkennen ist, weist die
Leiterplatte also Leiterbahnen 189 und ein Kontaktloch 187 entsprechend
der vorgegebenen Verbindungsstruktur auf. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
kann das Entfernen der Verbindungsstege eine Laser-Ablation der
Verbindungsstege umfassen. Unter „Entfernen" ist im Kontext der vorliegenden Erfindung
das im Wesentlichen vollständige
Entfernen und Beschneiden zu verstehen, wie von Fachleuten zu erkennen
sein dürfte.
Wie vorstehend bei den in den beispielhaften Ausführungsformen
der 1–8 dargelegt
worden ist, wird bei den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ein Prozessablauf für einen neuartigen Substratherstellungsprozess
auf Laserbasis mit lasergestützter
Metallisierung und Strukturierung (laser-assisted metallization
and patterning; LAMP) vorgeschlagen. Wie vorstehend dargelegt, kann
bei der LAMP-Technologie die Laserbestrahlung zur Herstellung von
Kontaktlöchern,
wie etwa durch Bohren, verwendet werden, und ein organisches Material
einer Aufbauschicht kann selektiv so metallisiert werden, dass die
benötigte
Entwurfsschaltungsstruktur oder eine vorgegebene Verbindungsstruktur
entsteht, ohne dass es lithografisch bearbeitet werden muss. Der
Laser kann durch Laserprojektionsbearbeitung, lasergestützte Metallisierung
und Laserdirektschreiben zum Einsatz kommen. Die Laserprojektionsbearbeitung
kann zur Herstellung von Kontaktlöchern mittels Laser-Ablation
in bekannter Weise verwendet werden. Die lasergestützte Metallisierung
kann bei Ausführungsformen
zur Aktivierung eines Laser-aktivierbaren Materials auf der Oberfläche eines
Substrats entsprechend der vorgegebenen Verbindungsstruktur verwendet
werden. Die Aktivierung des Laser-aktivierbaren Materials und das
Entfernen aller nicht-aktivierten Teile des Laser-aktivierbaren
Materials führen
zur Entstehung einer strukturierten Aufbauschicht auf dem Substrat,
das ein Keim-Element für
leitfähiges
Material, wie etwa palladiumreiches modifiziertes organisches Material,
als Kupfer-Keimschicht enthält.
Wahlweise kann das Laserdirektschreiben zur Erzeugung einer Verbin dungsstegstruktur
verwendet werden, die zur elektrolytischen Plattierung benötigt wird,
wenn eine elektrolytische Plattierung vorgesehen ist. Eine Leiterplatte, die
bei den Verfahrens-Ausführungsformen
erhalten wird, weist Folgendes auf: ein Kontaktlöcher-definierendes Substrat
mit einem mikroelektronischen Substrat, in dem Kontaktlöcher definiert
sind; und Verbindungen, die auf dem Kontaktlöcher-definierenden Substrat
entsprechend einer vorgegebenen Verbindungsstruktur vorgesehen sind,
wobei die Verbindungen eine leitfähige Schicht mit einer Struktur
aufweisen, die der vorgegebenen Verbindungsstruktur entspricht,
die leitfähige
Schicht weiterhin im Wesentlichen aus einem ersten Material besteht,
die leitfähige Schicht
weiterhin ein zweites leitfähiges
Material aufweist, das von dem ersten Material verschieden ist, und
das zweite Material ein metallisches Impfmaterial umfasst und auf
den Kontaktlöcher-definierenden Substraten
nur in den Bereichen vorhanden ist, die den Verbindungen entsprechen.
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Vorteilhaft
stellen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung eine Leiterplatte zur Verfügung, die
eine elektrische Schaltung, die fest an der dielektrischen Oberfläche angebracht
ist, und Kontaktlöcher
hat, die zum Aufnehmen von elektronischen Komponenten, die darauf
montiert werden, geeignet sind und mit diesen elektrisch verbunden
werden. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bieten zahlreiche Vorteile gegenüber dem
Process-on-Record(POR)-Substrat-Prozess,
wie etwa hohe Auflösung,
Wegfall des lithografischen Mehrschritt-Prozesses, verbesserte Justierbarkeit
und Wegfall der Entschmierung. Insbesondere verwenden Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bei der LAMP die Laserbestrahlung sowohl
zum Erzeugen von Kontaktlöchern
als auch zum Herstellen einer strukturierten Aufbauschicht mit einer
Struktur, die der gewünschten
(vorgegebenen) Verbindungsstruktur entspricht, sodass die Notwendigkeit
der Lithografie zum Herstellen der Verbindungen entfällt. Die
Verwendung der LAMP bei den Ausführungsformen
hat folgende Vorteile: (1) sie eliminiert den lithografischen Prozess
und somit die Notwendigkeit, ein Trockenfilmresist (DFR) und die
damit verbundenen Prozesse zu verwenden; (2) sie eliminiert die
Notwendigkeit eines Entschmierungsprozesses; (3) sie ermöglicht eine
Strukturierung und Metallisierung mit hoher Auflösung dadurch, dass sie die
Strukturierung und Metallisierung von Strukturgrößen im Nanometerbereich gestattet,
die von dem Wellenlängenbereich
der verwendeten Laserquelle bestimmt werden, wie beispielsweise
dem UV-Wellenlängenbereich; und
(4) sie ermöglicht
eine bessere Justierbarkeit für die
Strukturierung und Metallisierung der Kontaktlöcher und Verbindungen, da sie
(a) Verbundwirkungen der notwendigen Verwendung der Laserbestrahlung zur
Erzeugung von Kontaktlöchern
und der Lithografie zur Erzeugung der Verbindungsstruktur eliminiert, (b)
eine bessere Abbildungsjustierung als die bei einem Kontaktmaskenprozess
für die
Lithografie er möglicht
und (c) bei Verwendung eines UV-Lasers als Laserquelle eine bessere
Justierung als bei dem IR-CO2-Laser ermöglicht,
der in Prozessen des Standes der Technik für das Laserbohren von Kontaktlöchern verwendet
wird.
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Bei
dem LET-Prozess, der vorstehend im Abschnitt „Hintergrund der Erfindung" beschrieben worden
ist, entfällt
bei Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft die Notwendigkeit, das Substrat,
wie dargelegt, zweimal abzutragen, und zwar einmal zum Herstellen
der Kontaktlöcher
und dann noch einmal zum Herstellen der vertieften Stellen für die Leiterbahnen,
wie vorstehend dargelegt. Außerdem
verzichten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auf die Notwendigkeit, das
Substrat zu ätzen,
um eine Verbindungsstruktur auf dem Substrat herzustellen, sodass
der Durchsatz wesentlich verbessert wird und inzwischen Leiterbahnen hergestellt
werden, die mit den bekannten nicht-LET-Leiterbahnen identisch sind,
das heißt, Leiterbahnen,
die im Wesentlichen auf der Substrat-Oberfläche angeordnet sind, anstatt
der eingebetteten Leiterbahnen. Außerdem verzichten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auf die Notwendigkeit, überschüssiges leitfähiges Material
von der Leiterbahn und/oder den Stellen für die Kontaktlöcher mit
Mitteln wie durch Schleifen oder durch chemisch-mechanisches Polieren
zu entfernen. Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung führen
vorteilhaft zum Einbau von Keimen für leitfähiges Material nur in Bereichen,
die der vorgegebenen Verbindungsstruktur entsprechen. Und wenn die
Herstellung der Verbindungen bei einer Ausführungsform durch stromlose
Plattierung allein, das heißt,
stromlose Plattierung ohne elektrolytische Plattierung, erfolgt,
können
signifikante Kosten- und Durchsatz-Vorteile erreicht werden.
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In 9 ist
eines von mehreren möglichen Systemen
dargestellt, in denen Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Das gezeigte System 90 weist
daher eine elektronische Baugruppe 1000 auf, die eine Leiterplatte enthält, wie
etwa die vorstehend beschriebene Leiterplatte 190 von 8.
Bei einer alternativen Ausführungsform
kann die elektronische Baugruppe 1000 eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (A-SIC)
enthalten. Integrierte Schaltungen, die in Chipsätzen (z. B. Grafik-, Ton- und
Steuerchipsätzen)
zu finden sind, können
nach Ausführungsformen
dieser Erfindung ebenfalls paketiert werden.
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Bei
der in 9 dargestellten Ausführungsform kann das System 90 auch
einen Hauptspeicher 1002, einen Grafikprozessor 1004,
einen Massenspeicher 1006 und/oder ein Ein gabe-/Ausgabe-Modul 1008 enthalten,
die durch einen Bus 1010 miteinander verbunden sind, wie
gezeigt. Beispiele für
den Speicher 1002 sind unter anderem statischer Schreib-Lese-Speicher (SRAM) und
dynamischer Schreib-Lese-Speicher (DRAM). Beispiele für den Massenspeicher 1006 sind
unter anderem Festplattenlaufwerk, Compact-Disk(CD)-Laufwerk, Digital-Versatile-Disk(DVD)-Laufwerk
und dergleichen. Beispiele für
das Eingabe-/Ausgabe-Modul 1008 sind unter anderem Tastatur,
Kursorsteueranordnungen, Anzeige, Netzwerk-Schnittstelle und dergleichen. Beispiele
für den
Bus 1010 sind unter anderem peripherer Steuerschnittstellen(PCI)bus,
Industry-Standard-Architecture(ISA)-Bus und dergleichen. Bei verschiedenen
Ausführungsformen
kann das System 90 ein drahtloses Mobiltelefon, ein Personal
Digital Assistant, ein Taschen-PC, ein Tisch-PC, ein Notebook-PC,
ein Desktop-Computer, eine Set-Top-Box, ein Medienzentrum-PC, ein
DVD-Player und ein Server sein.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
fallen zwei Schritte der Verkupferung weg. Das bedeutet den Wegfall
der stromlosen Verkupferung bei der Herstellung von Substraten für eine Leiterplatte.
Die 10–27 zeigen
Ausführungsformen
der Herstellung eines kernlosen Substrats mittels LAMP ohne Verwendung
der stromlosen Plattierung.
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10 zeigt
das Zusammenschichten von Kupferplatten 1000. Die 11A und 11B zeigen
das Strukturieren der Kupferplatten 1000 mittels Laserprojektionsstrukturierung(-bearbeitung)
bei beiden Kupferplatten. Das Ergebnis der Laserstrukturierung sind
Strukturen 1110.
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Die 12A und 12B zeigen
das doppelseitige Schichten einer dielektrischen Schicht 1200.
Die dielektrische Schicht 1200 kann Kunststoff oder Glasfasern,
wie etwa ABF, oder ein anderes Dielektrikum sein, das zur Verwendung
als Substrat für eine
Leiterplatte geeignet ist. 13 zeigt
eine Aufbauschicht 1310 aus organischem Material auf der Kupferplatte.
Man beachte, dass die 13–27 zwar
Prozesse an nur einer der Kupferplatten zeigen, aber beide Kupferplatten
mit den gleichen Prozessen bearbeitet werden können.
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14 zeigt
das Laserbohren des organischen Aufbaumaterials, mit dem mehrere
Kontaktlöcher 1400 hergestellt
werden. 15 zeigt das Ergebnis des Tauchbeschichtens
des in 14 gezeigten Substrats mit einer
Palladiumlösung,
sodass ein Keimüberzug 1510 entsteht.
In 16 hat das in 15 gezeigte
Substrat einen durch lasergestützte Metallisierung
Laser-aktivierten
Palladium-Keimüberzug.
Wie gezeigt, verkörpert
das Bezugssymbol 1610 die akti vierten Teile der Oberfläche, und
das Bezugssymbol 1620 verkörpert die nicht-aktivierten Teile.
Wenn bei der einen Ausführungsform
der Keimüberzug
Palladiumacetat ist, weisen die Laser-aktivierten Teile 1610 der
Schicht (z. B. ABF) eine Palladium-geimpfte Aufbauschicht mit einer
Aufbauoberfläche
mit palladiumreichem modifizierten organischen Material auf. Insbesondere
werden durch Laser-Aktivierung des Palladiumacetat-Materials die Acetate
in dem Material selektiv abgetragen, sodass ein palladiumreiches
modifiziertes organisches Material zurückbleibt, wie vorstehend dargelegt.
Bei einer Ausführungsform
folgt die Laser-Aktivierung der Oberfläche der Struktur für beide
Linien, und Mikro-Kontaktlöcher
werden durch Maskenprojektionsbearbeitung oder CAD-gesteuertes Laserdirektschreiben
hergestellt.
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17 zeigt das Ergebnis des Abwaschens des
Palladiumacetat-Keimüberzugs
von den in 16 gezeigten nicht-strukturierten
Teilen 1620 des Substrats, was zum Entfernen des Keimüberzugs
von einem Teil 1710 führt.
Wenn das Material der strukturierten Aufbauschicht beispielsweise
ein palladiumreiches modifiziertes organisches Material umfasst,
das durch Laser-Aktivierung einer Laser-aktivierbaren Palladiumacetat-Schicht
erhalten wird, kann das Abwaschen das Abwaschen mit Wasser umfassen.
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18 zeigt
das Ergebnis 1810 der elektrolytischen Verkupferung des
in 17 gezeigten Substrats 1000.
Durch die Verkupferung werden die Kupfer-Leiterbahnen, Kontaktloch-Wände und
Verbindungsstege selektiv bedeckt. Mit der selektiven Verkupferung
entfallen das DFR und die lithografische Strukturierung. Bei dieser
Ausführungsform
führt dieser
Prozess vorteilhaft zum Wegfall der Zweischritt-Verkupferung (d.
h., der stromlosen und dann der elektrolytischen Verkupferung).
Bei dieser Ausführungsform
erfolgt die elektrolytische Verkupferung direkt auf der Laser-aktivierten
Aufbauoberfläche
der Aufbauschichten. Das wird dadurch möglich, dass alle Kupfer-Elemente
mit der beim Auftragungsprozess verwendeten Kupfer-Opferschicht elektrisch verbunden
sind.
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19 zeigt
einen nachfolgenden dielektrischen Auftragungsprozess, der auf dem
in 18 gezeigten Substrat durchgeführt wird. Nach Fertigstellung
einer dielektrischen Aufbauschicht 1910 zeigt 20 das
Ergebnis des Laserbohrens von Kontaktlöchern in der Aufbauschicht,
durch das mehrere Kontaktlöcher 2010 hergestellt
werden. 21 zeigt das Ergebnis des Tauchbeschichtens
des in 20 gezeigten Substrats mit einer
Palladiumlösung,
mit der eine Substrat-Oberfläche 2110 geimpft wird. 22A zeigt das Ergebnis der Laser-Aktivierung der Oberfläche des
in 21 gezeigten Substrats. Wie dargestellt, bezeichnet
das Bezugssymbol 2210 eine aktivierte Kontaktloch-Wand,
und das Bezugssymbol 2230 bezeichnet eine aktivierte Kontaktloch-Unterseite.
Das Bezugssymbol 2220 bezeichnet einen nicht-aktivierten Teil.
Somit ist zu erkennen, dass durch die strukturierte Aktivierung
Teile des Keimüberzugs
selektiv aktiviert werden. 22B zeigt
eine Draufsicht des in 22A gezeigten
Substrats.
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23A zeigt das Ergebnis des Abwaschens des Palladiumlösungs-Keimüberzugs
von nicht-strukturierten Teilen 2310 des in 22A gezeigten Substrats. 23B zeigt
eine Draufsicht des in 23A gezeigten
Substrats.
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24A zeigt einen nachfolgenden Auftragungsprozess
für ein
Dielektrikum auf dem in 23A gezeigten
Substrat. Nachdem eine dielektrische Aufbauschicht 2410 hergestellt
worden ist, wird eine Laser-Ablation für Leiterbahnen auf der in 25 gezeigten
Aufbauschicht durchgeführt,
bei der Leiterbahnen 2510 ausgebildet werden. Wie dargestellt,
zeigt 26 das Ergebnis des Vorsehens von
Lötkontakthügeln mittels
einer C4-Lotkugel (C4: Controlled Collapse Chip Connection) (z.
B. 2610) und des Versehens der Verbindungen der ersten Ebene
(FLI; first level interconnect) (z. B. 2710) mit Lötkontakthügeln.
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27 zeigt
das Substrat von 26, bei dem die Kupfer-Opferschicht
abgeätzt
worden ist, sodass Kupfer-Vorsprünge 2800 entstehen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird nach der Aufbau des Dielektrikums (siehe 13), der
Laser-Ablation zur Herstellung der Leiterbahnen und Verbindungsstege
(bei Bedarf), dem Laserbohnen/der Laser-Ablation von Kontaktlöchern (siehe 14)
und dem Tauchbeschichten (siehe 15) eine
lasergestützte
Metallisierung des Substrats durchgeführt (siehe 4A und 4B).
Nachdem die lasergestützte
Metallisierung das organische Material unter Verwendung derselben
Projektionsmaske (d. h., zum Einbetten des Plattierungskeims in
die Polymer-Oberfläche)
selektiv aktiviert hat, wird das Substrat wie in 17 abgewaschen.
Bei dieser Ausführungsform
erfolgt im Anschluss an das Abwaschen des Substrats eine stromlose
Plattierung auf dem Substrat. 28 zeigt
das Ergebnis 2810 der stromlosen Plattierung auf dem Substrat
nach dem Abwaschen.
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29 zeigt
das Ergebnis des Füllens
von Kontaktlöchern
und/oder der elektrolytischen Plattierung des Substrats mit Kupfer 2910.
Bei dieser Ausführung
entfällt
die Notwen digkeit des chemisch-mechanischen Polierens (CMP), da
die Verkupferung nur in dem selektiv metallisierten Bereich erfolgt,
wo die Laserstrahlen auftreffen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird nach dem Aufbau des Dielektrikums (siehe 13), dem
Laserbohren/der Laser-Ablation von Mikro-Kontaktlöchern (siehe 14),
dem Tauchbeschichten (siehe 15), der
lasergestützten
Metallisierung des Substrats, der stromlosen Plattierung (siehe 28)
und dem Verfüllen/Plattieren
der Kontaktlöcher
(siehe 29), eine Palladium-DFR-Schicht 3010 auf
das Substrat aufgebracht. Das Ergebnis ist in 30 gezeigt.
Bei dieser Ausführungsform
werden nach der Palladium-DFR-Beschichtung des Substrats eine Laser-Ablation
der Verbindungsstege und eine lasergestützte Metallisierung auf dem
Substrat durchgeführt.
Das Ergebnis ist in 31 dargestellt, die eine Leiterbahn 3110 und
eine durch lasergestützte
Metallisierung hergestellte Schicht 3120 zeigt.
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32 zeigt
das Ergebnis der Durchführung der
stromlosen Verkupferung der Leiterbahn 3210 auf dem in 31 gezeigten
Substrat. Nach der stromlosen Verkupferung wird bei dieser Ausführungsform
eine Leiterbahn 3310 auf dem Substrat elektrolytisch plattiert.
Das Ergebnis ist in 33 gezeigt. Dann wird das DFR
von dem Substrat abgezogen, wie das Ergebnis in 34 zeigt.
Bei dieser Ausführungsform
entfällt
die Notwendigkeit eines CMP-Schritts, da ein Laser zur selektiven
Metallisierung der Aufbauschichten in der gleichen Weise wie für die Ablation
und auch für
das Plattieren der Verbindungsstege verwendet wird.
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Die
Ausführungsformen,
die vorstehend erörtert
worden sind und in den 10–34 gezeigt sind,
können
auch als Leiterplatte in einem System, wie etwa dem vorstehend erörterten
und in 9 gezeigten System 90, angeordnet werden.
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Einige
Ausführungsformen
können
auch in einer Vorrichtung oder einem maschinenlesbaren Medium gespeichert
werden und können
von einer Maschine gelesen werden, um Befehle auszuführen. Das
maschinenlesbare Medium umfasst jeden Mechanismus, der Informationen
in einer Form liefert (d. h. speichert und/oder überträgt), die von einer Maschine
(z. B. einem Computer, PDA, Mobiltelefon usw.) gelesen werden kann.
Ein maschinenlesbares Medium umfasst beispielsweise einen Festspeicher (ROM),
einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), Magnetplattenspeichermedien,
optische Speichermedien, Flash-Speicher, biologische, elektrische
und mechanische Systeme, elektrische, optische, akustische oder
andere Formen der Signalausbreitung (z. B. Trägerwellen, Infrarot-Signale,
digitale Signale usw.). Die Vorrichtung oder das maschinenlesbare Medium
kann ein mikroelektromechanisches System (MEMS), nanotechnologische
Vorrichtungen, organische, holografische und Festkörperspeicher und/oder
eine umlaufende magnetische oder optische Platte umfassen. Die Vorrichtung
oder das maschinenlesbare Medium kann verteilt werden, wenn Teile
von Befehlen in verschiedene Maschinen getrennt worden sind, wie
etwa über
eine Verbindung von Computer oder als verschiedene virtuelle Maschinen.
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Es
sind zwar bestimmte beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden
und in den beigefügten
Zeichnungen gezeigt worden, aber es ist klar, dass diese Ausführungsformen
die umfassende Erfindung nur erläutern
und nicht beschränken
sollen und dass diese Erfindung nicht auf die gezeigten und beschriebenen
speziellen Gestaltungen und Anordnungen beschränkt werden darf, da Fachleute
verschiedene weitere Modifikationen erkennen können.
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Die
Erwähnung
von „einer
Ausführungsform", „einigen
Ausführungsformen" oder „weiteren Ausführungsformen" in der Patentbeschreibung
bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder
eine bestimmte Eigenschaft, das/die in Verbindung mit den Ausführungsformen
beschrieben wird, in mindestens einigen Ausführungsformen, aber nicht unbedingt
in allen Ausführungsformen
enthalten ist. Die verschiedenen Erscheinungsformen „eine Ausführungsform" oder „einige
Ausführungsformen" beziehen sich nicht
unbedingt alle auf dieselben Ausführungsformen. Wenn die Patentbeschreibung
eine Komponente, ein Merkmal, eine Struktur oder eine Eigenschaft
mit „kann" oder „könnte" angibt, so muss
diese spezielle Komponente, Merkmal, Struktur oder Eigenschaft nicht
enthalten sein. Wenn sich die Patentbeschreibung oder ein Anspruch
auf „ein" Element bezieht,
so heißt
das nicht, dass es nur ein einziges Element gibt. Wenn sich die
Patentbeschreibung oder ein Anspruch auf „ein weiteres" Element bezieht,
so schließt
das nicht aus, dass es mehr als nur ein weiteres Element gibt.
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Zusammenfassung
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Eine
Leiterplatte wird durch eine Laserprojektionsstrukturierung einer
Metallplatte auf einem Substrat, durch Aufbringen einer dielektrischen Schicht
auf die Metallplatte, durch Laserbestrahlung des Substrats, um mehrere
Kontaktlöcher
in dem Substrat auszubilden, durch Laser-aktivieren eines Keimüberzuges
auf dem Substrat, durch Auswaschen des Keimüberzuges von einem nicht strukturierten
Teil des Substrates, durch Ausbilden einer strukturierten Aufbauschicht
auf dem Substrat und durch Abätzen
der Metallplattierung, so dass Metallvorsprünge entstehen, hergestellt.