JP5331799B2 - 多層基板の金属配線の製造方法及びその構造 - Google Patents

Description

本発明は、多層基板の金属配線の製造方法及びその構造に関し、特にフレキシブル多層基板に応用される多層基板の金属配線の製造方法及びその構造に関する。

現在のいずれかの電子製品は小型化の方向へ向かって発展している。半導体製造工程のサイズの小型化に伴い、後段プロセスの封止技術も小型化の方向へ向かって発展する必要がある。現在、Ｉ.Ｃ. 集積回路の集積度は大幅に高められてい、多層基板を使用して異なる種類の素子を封止することで、各種機能を高効率のシステムに統合する必要がある。現在の業界において方法に応じた、エッチング法または多層工法（build up process)により多層基板の金属配線を作製している。多層基板の回路の集積度が高くなると、金属配線のサイズの要求は精密になる。

図１を参照する。図１は、従来のエッチング法により作製される金属配線を示す略図である。金属層は、先ず多層基板の誘電層１００上に形成される。フォトレジスト１０４を塗布して露光する後、エッチング法により金属配線１０２を作製する。一般的に、金属配線は、エッチング法により作製されている。図１に矢印を示すように、ウェットエッチングの等方特性のため、金属配線１０２の側面にもエッチングされてアンダーカット（undercut)構造を形成する。さらに、金属の粒径（Grain)に制限されるため、金属配線の側面が粗くなっている。しかし、集積回路の集積度は高められてい、精密な金属配線の要求も徐々に高くなっている場合、前述の金属配線においてアンダーカット構造、側面に粗れなどといった欠陥のため、前述のエッチング法は、現在の精密な金属配線の要求を満たすことができない。

なお、多層基板を製造する場合、銅を使用して金属配線を作製している。誘電層を作製する工程やその他の工程において、銅が容易に浸食或いは汚染される。特にポリイミド（polyimide)を使用して誘電層を作製する時に、もし金属配線の表面上を、多層基板やその他の材料により浸食或いは汚染されることを防止して金属配線の信頼性を向上する被覆金属層で被覆する場合、追加の露光とエッチング工程の必要がある。この追加の露光とエッチング工程は、金属配線および被覆金属層にそれぞれ位置合わせする精度の要求のため、多層基板の金属配線を製造する工程が失敗する可能性を向上し、多層基板の製造コストも向上する。さらに、従来のエッチング法は、一次露光工程により金属配線の側面さらに底面に被覆金属層を形成することができなく、つまり金属配線を被覆金属層で完全に被覆して金属配線の信頼性を向上することができなく、共軸導線にする金属配線を製造することもできない。

図２Ａ乃至図２Ｄを参照する。図２Ａ乃至図２Ｄは、従来の多層工法により作製される多層基板の金属配線を示す略図である。図２Ａにおいて、非常に薄い金属層１０２は、多層基板の誘電層１００上に形成される。図２Ｂにおいて、所定の位置以外にフォトレジスト１０４を塗布する後、金属層が所定の位置の表面に（例えば、電気めっき方法を利用し、Electroplating）生成される。図２Ｃにおいて、フォトレジスト１０４を除去する後、誘電層１００及び金属層１０２は示されている。図２Ｄにおいて、金属層１０２をエッチングし、所定の位置以外の金属材料を除去する。図２Ｄに矢印を示すように、ウェットエッチングの等方特性のため、金属配線１０２の側面にエッチングを形成する。なお、金属の粒径に制限されるため、金属配線の表面が粗くなっている。

そのため、エッチング法または多層工法を問わず、金属の粒径に制限されている。金属配線の側面は必然的に一定の粗さがあり、金属配線のサイズの要求は徐々に精密になる場合、金属配線の精細感がその欠陥に制限されている。なお、エッチング法または多層工法を問わず、一次露光工程により金属配線の上表面、側面さらに底面に、完全に被覆して信頼性を向上する被覆金属層を形成することができない。

従って、もし一次露光工程で金属配線の上表面、側面さらに底面に、完全に被覆する被覆金属層を形成できる多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を発展することができる場合、精密な且つ信頼性が高い金属配線を製作するとともに、共軸導線にする金属配線を製造することができる。

本発明の一つの目的は、一次露光工程で金属配線の上表面及び側面に上被覆金属層を形成し、さらにその底面に下被覆金属層を形成することができる多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を提供することを課題とする。

本発明のまた一つの目的は、多層基板やその他の材料により浸食或いは汚染されることを防止して精密な且つ信頼性が高い金属配線を製作することができる多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を提供することを課題とする。

上記目的を達成するために、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、誘電層の表面にフォトレジスト層を塗布する工程と、フォトレジスト層を露光して金属配線の所定の位置を定義する工程と、所定の位置に位置されるフォトレジスト層を除去する工程と、所定の位置に金属配線を形成する工程と、金属配線の表面に上被覆金属層を形成する工程とを含む。

本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に金属配線を形成する工程前に、所定の位置に下被覆金属層を形成する工程ことで、金属配線の底面を被覆する工程をさらに含むことができる。前述した所定の位置に下被覆金属層を形成して金属配線の底面を被覆する工程後、下被覆金属層上に下被覆誘電層を形成し、且つ金属配線の上表面及び側面に上被覆金属層を形成する工程前に、上被覆誘電層を形成し、金属配線、上被覆誘電層、下被覆誘電層、上被覆金属層及び下被覆金属層は共軸導線を形成する。

本発明の多層基板の金属配線構造は、金属配線及び上被覆金属層を含む。金属配線は、誘電層の所定の位置に位置される。上被覆金属層は、金属配線の上表面及び両側表面に形成され、さらにその底面に下被覆金属層を形成することで、金属配線を保護する。上被覆金属層及び下被覆金属層は、金属配線の上表面、両側表面及び底面を完全に被覆することができる。さらに、上被覆誘電層及び下被覆誘電層は、金属配線と上下被覆金属層との間に形成され、金属配線、上被覆誘電層、下被覆誘電層、上被覆金属層及び下被覆金属層は、共軸導線に応用されることができる。

本発明による提供された多層基板の金属配線の製造方法及びその構造は、一次露光工程のみで、金属配線及びその被覆金属層を製作することができ、且つ現在の技術のエッチング法または多層工法を使用しないため、金属配線の側面にエッチングを形成することはなく、現在の精密な金属配線の要求を満たすことができる。なお、本発明の製造方法は、金属配線の上表面、両側表面さらに底面に上下被覆金属層を形成することで、金属配線を完全に保護することができ、浸食或いは汚染を防止して金属配線の信頼性を向上するとともに、共軸導線に応用されることができる。そのため、多層基板の金属配線の密度をさらに上げることができる。本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、変形できる特性または柔軟な特性を有するフレキシブル基板に適用されることもできる。

従来のエッチング法により作製される金属配線を示す略図である。 従来の多層工法により作製される多層基板の金属配線を示す略図である。 本発明の第１の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第１の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第２の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第２の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第３の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第３の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第４の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。 本発明の第４の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

図３Ａ乃至図３Ｅを参照する。図３Ａ乃至図３Ｅは、本発明の第１の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。図３Ａにおいて、誘電層３００の表面に少なくとも一つのフォトレジスト層３０４を塗布する工程がある。図３Ｂにおいて、フォトレジスト層３０４を塗布する後、金属配線の所定の位置以外のフォトレジスト層３０１を露光する工程がある。図３Ｃにおいて、この所定の位置に位置されるフォトレジスト層３０１を除去する工程がある。本実施形態では、ネガ型フォトレジストを使用するため、現像液（Developer）を使用してフォトレジスト層３０１を除去する場合、フォトレジスト層３０４の上方の受光程度がその下方の受光程度よりも多く、図３Ｃに示すように、所定の位置に隣接するフォトレジスト層３０４の縁は、上方から突出した構造を形成している。しかしこれに限定されることなく、本発明では、二つのフォトレジスト層を使用することもでき、例えば、二つの異なる現像速度があるポジ型フォトレジストを塗布し、現像液を使用してフォトレジスト層３０１を除去する場合、上方のフォトレジスト層と下方のフォトレジスト層の現像速度は同じでないため、前述した上方から突出した構造を形成することができる。図３Ｄにおいて、所定の位置に金属配線３０２を形成する工程後（同時にフォトレジスト層３０４上に金属層３０３も形成し）、金属配線３０２の表面に上被覆金属層３０６を形成することで、金属配線３０２を保護する。図３Ｅにおいて、後続の工程が行えるのに都合が良いように、フォトレジスト層３０４及び金属層３０３を除去する。

図３Ｄに示すように、所定の位置に金属配線３０２を形成する工程前に、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に誘電層３００の表面４００に界面接着強化処理を行うことで、誘電層３００と金属配線３０２との間の接着強度を上げる工程をさらに含む。

図４Ａ乃至図４Ｆを参照する。図４Ａ乃至図４Ｆは、本発明の第２の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。図４Ａにおいて、誘電層３００の表面に少なくとも一つのフォトレジスト層３０４を塗布する工程がある。図４Ｂにおいて、フォトレジスト層３０４を塗布する後、金属配線の所定の位置以外のフォトレジスト層３０１を露光する工程がある。図４Ｃにおいて、この所定の位置に位置されるフォトレジスト層３０１を除去する工程後、エッチング方式により所定の位置に位置される誘電層３００の一部分をさらに除去する。本実施形態では、ネガ型フォトレジストを使用するため、現像液を使用してフォトレジスト層３０１を除去する場合、フォトレジスト層３０４の上方の受光程度がその下方の受光程度よりも多く、図４Ｃに示すように、所定の位置に隣接するフォトレジスト層３０４の縁は、上方から突出した構造を形成している。しかしこれに限定されることなく、本発明では、例えば二つのフォトレジスト層を使用して同じ構造を製作することもできる。図４Ｄにおいて、所定の位置に金属配線３０２を形成する工程後（同時にフォトレジスト層３０４上に金属層３０３も形成し）、金属配線３０２の表面に上被覆金属層３０６を形成することで、金属配線３０２を保護する。図４Ｅにおいて、後続の工程が行えるのに都合が良いように、フォトレジスト層３０４及び金属層３０３を除去する。

本発明の第２の実施形態において、所定の位置に位置される誘電層３００の一部分を除去するため、所定の位置に誘電層３００は凹み構造を形成している。この凹み構造は、誘電層３００と金属配線３０２との間の接着強度を上げる上、金属配線３０２を形成する工程において、金属配線３０２の厚さを調整することで、金属配線３０２の上表面の高さが誘電層３００の表面の高さと同じであることもでき、その他の素子との後続のアセンブリが行えるのに都合が良いように、平面を提供する。或いは、図４Ｆに示すように、金属配線３０２の厚さを調整することで、誘電層３００と誘電層３０７との間に金属配線３０２を製作し、多層基板が外力を受けて折り曲げられる場合、応力バランスを好適に提供することができ、柔軟な特性をさらに有すフレキシブル多層基板を製作する。

図４Ｄに示すように、所定の位置に金属配線３０２を形成する工程前に、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に誘電層３００の表面４００に界面接着強化処理を行うことで、誘電層３００と金属配線３０２との間の接着強度を上げる工程をさらに含む。

図５Ａ乃至図５Ｅを参照する。図５Ａ乃至図５Ｅは、本発明の第３の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。図５Ａ乃至図５Ｃが示す工程は、第１の実施形態において図３Ａ乃至図３Ｃが示す工程と同様である。図５Ｄにおいて、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程後、金属配線３０２を形成し（同時にフォトレジスト層３０４上に金属層３０３も形成し）、次に、金属配線３０２の表面に上被覆金属層３０６を形成することで、金属配線３０２を完全に被覆する。さらに、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程後、下被覆金属層３０６‐１上に下被覆誘電層を形成し、且つ金属配線３０２の上表面及び側面に上被覆金属層３０６を形成する工程前に、上被覆誘電層も形成する工程をさらに含む。高周波数信号の伝送に応用される場合、金属配線３０２、上被覆誘電層、下被覆誘電層、上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１は共軸導線に応用されることで、上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１により伝送される高周波数信号を導通することができる。

さらに、図５Ｄに示すように、本発明では、上被覆金属層３０６を形成する工程において、真空コーティング技術により上被覆誘電層を形成して上被覆金属層３０６を代替することもできる。且つ所定の位置に金属配線３０２を形成する工程前に、真空コーティング技術により下被覆誘電層を形成して下被覆金属層３０６‐１を代替することもできる。そのため、金属配線の上表面、側面及び底面に対して、上被覆誘電層及び下被覆誘電層を形成して完全な保護を提供することができる。図５Ｄに示すように、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程前に、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に誘電層３００の表面４００に界面接着強化処理を行うことで、誘電層３００と下被覆金属層３０６‐１との間の接着強度を上げる工程をさらに含む。

図６Ａ乃至図６Ｆを参照する。図６Ａ乃至図６Ｆは、本発明の第４の実施形態による多層基板の金属配線の製造方法及びその構造を示す流れ図である。図６Ａ乃至図６Ｃが示す工程は、第２の実施形態において図４Ａ乃至図４Ｃが示す工程と同様である。図６Ｄにおいて、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程後、金属配線３０２を形成し（同時にフォトレジスト層３０４上に金属層３０３も形成し）、次に、金属配線３０２の表面に上被覆金属層３０６を形成することで、金属配線３０２を完全に被覆する。さらに、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程後、下被覆金属層３０６‐１上に下被覆誘電層を形成し、且つ金属配線３０２の上表面及び側面に上被覆金属層３０６を形成する工程前に、上被覆誘電層も形成する工程をさらに含む。高周波数信号の伝送に応用される場合、金属配線３０２、上被覆誘電層、下被覆誘電層、上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１は共軸導線に応用されることで、上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１により伝送される高周波数信号を導通することができる。

なお、図６Ｄに示すように、本発明では、上被覆金属層３０６を形成する工程において、真空コーティング技術により上被覆誘電層を形成して上被覆金属層３０６を代替することもできる。且つ所定の位置に金属配線３０２を形成する工程前に、真空コーティング技術により下被覆誘電層を形成して下被覆金属層３０６‐１を代替することもできる。そのため、金属配線の上表面、側面及び底面に対して、上被覆誘電層及び下被覆誘電層を形成して完全な保護を提供することができる。図６Ｄに示すように、所定の位置に下被覆金属層３０６‐１を形成する工程前に、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、所定の位置に誘電層３００の表面４００に界面接着強化処理を行うことで、誘電層３００と下被覆金属層３０６‐１との間の接着強度を上げる工程をさらに含む。

本発明の第４の実施形態において、所定の位置に位置される誘電層３００の一部分を除去するため、所定の位置に誘電層３００は凹み構造を形成している。この凹み構造は、誘電層３００と金属配線３０２との間の接着強度を上げる上、金属配線３０２を形成する工程において、金属配線３０２の厚さを調整することで、金属配線３０２の上表面の高さが誘電層３００の表面の高さと同じであることもでき、その他の素子との後続のアセンブリが行えるのに都合が良いように、平面を提供する。或いは、図６Ｆに示すように、金属配線３０２の厚さを調整することで、誘電層３００と誘電層３０７との間に金属配線３０２を製作し、多層基板が外力を受けて折り曲げられる場合、応力バランスを好適に提供することができ、柔軟な特性をさらに有すフレキシブル多層基板を製作する。

本発明の全ての実施形態において、誘電層３００の材料は、ポリイミドであることができる。金属配線の材料は、銅であることができる。上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１の材料は、クロム、チタン、プラチナ、金またはニッケルであることができる。界面接着強化処理は、プラズマ処理であることができる。

ここで注意しなければならないのは、本発明の多層基板の金属配線の製造方法は、金属配線３０２の上表面に上被覆金属層３０６を形成できる上、同時に金属配線３０２の両側表面に上被覆金属層３０６も形成でき、金属配線３０２を完全に保護することで、金属配線３０２が浸食或いは汚染されることを防止して金属配線の信頼性を向上する。なお、もし金属配線３０２と上被覆金属層３０６との間に上被覆誘電層を形成し、且つ金属配線３０２と下被覆金属層３０６‐１との間に下被覆誘電層を形成する場合、共軸導線に応用されることができる。

要するに、現在の技術に比べ、本発明の金属配線３０２は、エッチング方式を使用して形成されることではなく、金属の粒径に制限されなく、その表面が精密になるとともに、配線の縁はレベリング性が良好であり、表面が粗くなることではない。且つ本発明では、一次露光工程のみで、上被覆金属層３０６及び下被覆金属層３０６‐１を有する金属配線３０２を製作することができる。多層基板の回路の集積度が高くなるに従って金属配線３０２のサイズは次第に縮小している場合、本発明の金属配線の製造方法は、金属配線３０２の精細感の要求を確保することができる以外に、現在の技術に比べ、比較的簡易な製造工程であり、多層基板の信頼性及び歩留り率を向上することもできる。

当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１００、３００、３０７： 誘電層
１０２、３０２： 金属配線
１０４： フォトレジスト
３０１、３０４： フォトレジスト層
３０３： 金属層
３０６： 上被覆金属層
３０６‐１： 下被覆金属層
４００： 表面

Claims (12)

1. 多層基板の金属配線の製造方法であって、
   誘電層の表面に少なくとも一つのフォトレジスト層を塗布する工程と、
   前記フォトレジスト層を露光して前記金属配線の所定の位置を定義する工程と、
   前記所定の位置に位置される前記フォトレジスト層を、誘電層から離れた上方側が誘電層に近い下方側より狭くなるように除去する工程と、
   フォトレジスト層が除去された位置と残されたフォトレジスト層上の両方に金属層を形成させることで、前記所定の位置に前記金属配線を形成する工程と、
   前記金属配線の表面に少なくとも一つの上被覆金属層を形成する工程と、
   残されたフォトレジスト層を除去する工程と、
   を含み、
   前記上被覆金属層は、前記金属配線の上表面及び両側表面を被覆することを特徴とする製造方法。
2. 前記所定の位置に位置される前記フォトレジスト層を除去する工程では、フォトレジスト層の上方の受光程度をその下方の受光程度より多くすることにより、前記フォトレジスト層を上方から突出するように除去することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
3. 前記所定の位置に位置される前記フォトレジスト層を除去する工程では、二つの異なる現像速度があるポジ型フォトレジストを塗布することにより、前記フォトレジスト層を上方から突出するように除去することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
4. 前記所定の位置に前記金属配線を形成する工程前に、前記所定の位置に下被覆金属層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
5. 前記下被覆金属層は、前記金属配線の底面を被覆することを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
6. 前記所定の位置に前記下被覆金属層を形成する工程後、前記下被覆金属層上に下被覆誘電層を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
7. 前記金属配線の表面に前記上被覆金属層を形成する工程前に、前記金属配線の表面に上被覆誘電層を形成し、共軸導線を形成するために用いられる工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の製造方法。
8. 前記上被覆誘電層及び前記下被覆誘電層は、前記金属配線の底面、上表面及び両側表面を被覆することを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
9. 前記誘電層の材料は、ポリイミドであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
10. 前記金属配線を形成する工程前に、前記所定の位置に前記誘電層の表面に界面接着強化処理を行うことで、前記誘電層と前記金属配線との間の接着強度を上げる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
11. 前記フォトレジスト層を除去する工程後、前記所定の位置に位置される前記誘電層の部分を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
12. 前記金属配線を形成する工程前に、前記所定の位置に前記誘電層の表面に界面接着強化処理を行うことで、前記誘電層と前記金属配線との間の接着強度を上げる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。

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