TW561805B

TW561805B - Fabrication method of micro-via

Info

Publication number: TW561805B
Application number: TW090111679A
Authority: TW
Inventors: Jau-Chin Jeng; Jang-Chin Shie; Jr-Peng Fan; Chin-Chung Jang
Original assignee: Unimicron Technology Corp
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2003-11-11
Also published as: US6395633B1

Description

561805 7207twf.doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（（）本發明是有關於一種超微孔（micro-via)的製作方法’且特別是有關於一種在印刷電路板內部的相鄰導線層之間，形成電性導通之超微孔的製作方法。近年來，爲因應電子產品日益輕、薄、短、小之趨勢，印刷電路板（Printed Circuit Board，PCB)上之佈線設計及製作亦須加以改良。爲增加線路佈線密度（Layout Density)，除了使線路細微化之外，還可以將印刷電路板內’用以電性連接兩相鄰導線層的導孔（Via)的口徑縮小化，使得線路之運作更加快速、更有效率。以往係以機械鑽孔（Mechanic Drill Through Hole)方式，於印刷電路板上製作導孔，其孔徑最小爲0.2毫米 (mm)。因受限於機械加工的精密度，所以無法將導孔之孔徑進一步縮小，故未能達成線路細微化之目的。若改以高功率之雷射（Laser)對印刷電路板進行鑽孔時，其所形成之導孔的孔徑則可小於0.2毫米。但也由於電子兀件產品的集積度（Integration)高，功能也越來越強，用以裝設電子元件的印刷電路板也由單面開始越作越多層，由1層、2層而變爲5層、6層，甚至到10層以上，以便使電子元件可以更密集的裝設於印刷電路板上，使電子產品所佔的空間能更小。因此，隨著多層印刷電路板的層數越來越多，連接到各層間之高密集度內連線（High Density Interconnection，HDI)所應用雷射鑽孔（Laser Drill)產生之孔徑會越來越小，若孔位稍有偏移將影響電性導通，導致印刷電路板之可靠度降低， 3 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ·裝 · -·線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1805 7 2 0 7 twf . doc/006 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（乙）製作成本也因良率降低而大幅提昇。請參考第1A〜1G圖，其係以雷射鑽孔的方式，來作印刷電路板之相鄰兩導線層間的導孔，其製作流程 = 面示意圖。請參考第1A圖，提供一基底1〇，其可=〜剖層基板或一絕緣層，並在基底10上配置一圖案化;^導内層12 ’其中導線層12之圖案化的線路包括以微^ (photolithography )、蝕刻（etching )的方式形成。细= 考第1B圖’在導線層12上形成一層絕緣層14。請參考么 1C圖，在絕緣層14上形成一圖案化之導線層16，，開口 18。乂成請參考第1D圖’依照箭頭20的方向，對準暴露開口 18之絕緣層14作雷射鑽孔的動作。請參考第2於利用雷射鑽孔在絕緣層14之中形成孔_ 且持續鑽’ 至導線層12之表面始停止。請參考第1ρ圖，以 (Screen Printing)的方式，塡入導電材料於孔洞22之内J 用以作爲導線層12、16之間電性連接的導孔24，或致，第1G圖，沿著孔洞22之孔壁，電鍍（plating)上1_^『銅層26，並塡入絕緣材料28，其中，孔銅層26係作舄^ 線層12、16之間的電性連接。 m 然而，藉由習知之雷射鑽孔的方式，來形成印刷路板中相鄰兩導線層間之導孔，會發生下列的問題：％ 1·在雷射鑽孔的過程中，若雷射光未能精確地對梅導線層的開口，將無法有效地消除開口下方的絕緣材料了而未能形成連接兩相鄰導線層之間的導孔，進而改變原有 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · -4 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 297公釐） 561805 A7 72〇7twf.doc/〇〇6 五、發明說明（？）的導線佈局。 2. 藉由雷射鑽孔的方式所形成導孔，其孔徑可小於 0.2毫米，然而此孔徑仍遠大於藉由微影蝕刻的方式所形成之導孔的孔徑，因此’藉由雷射鑽孔的方式以形成更小的孔徑時，仍具有其極限値。 3. 將導電材料塡入導孔之中的過程中，如果導電材料之內產生類似氣泡（Bubble)的空孔結構時，氣泡內的氣體在受熱的強況下’將會發生爆米花（P〇pcorn)的現象’ 進而破壞原先的導線結構。 4. 藉由網版印刷的方式’而塡入導孔中的導電材料，其材質係以許多的金屬導電粒子與液態膠所混合而成，用以增加導電材料的流動性，以便於塡入導孔之中’ 然而，如此卻降低導電材料之材質均勻度’進而影響其導電性之穩定度。爲達成印刷電路板之相鄰導線層間得以電性連接的目的，同時解決習知之問題點’以製作出孔徑極小的導孔’ 即超微孔，本發明提出一種超微孔的製作方法’可應用於電路基板佈線之製作與設計。首先提供一基底及一圖案化之導線層，其中此導線層係配置於基底上。再全面性地形成一銅鍍層於基底與導線層之表面。然後形成一光阻層於銅鍍層上，並且移除部分光阻層，以暴露出部分銅鍍層。此外，以銅鍍層爲種子層，電鍍形成一導柱層於暴露出之部分銅鍍層上。之後移除該第一光阻層，並移除暴露出之部分銅鍍層。另外，形成一絕緣層於基底與導柱層之表面， 5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561805 7 2 0 7 twf . doc/ 0 06 A7 B7 五、發明說明（午）並且去除部分的絕緣層’並暴露出導柱層。最後’形成另一圖案化導線層於導柱層上。爲達成本發明之上述及其他目的’本發明提出一種超微孔的製作方法’可應用於電路基板佈線之設計與製作。首先提供一基底及一圖案化之導線層’其中此導線層係配置於基底之上。然後’全面性地形成一銅鍍層於基底與導線層之表面’再形成一光阻層於此銅鍍層上’並移除部分光阻層，以暴露出部分銅鍍層。此外’以銅鍍層爲種子層，電鍍形成一導柱層於暴露出之部分銅鍍層上。之後，移除光阻層，並移除暴露出之部分銅鍍層。另外，形成一絕緣層於基底與導柱層之表面’並去除部分的絕緣層’且暴露出導柱層。再全面性地形成另一銅鍍層於導柱層與絕緣層之表面，並形成另一光阻層於此銅鍍層上’之後’移除部分光阻層，以暴露出部分銅鍍層。同樣以銅鍍層爲種子層，電鑛形成另一導線層於暴露出之銅鍍層上。最後，移除該第二光阻層。爲讓本發明之上述目的、特徵和優點能夠明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：圖式之簡單說明第1A〜1G圖爲以雷射鑽孔的方式來製作印刷電路申反之相鄰兩導線層間的導孔，其製作流程之剖面示意® ; 第2A〜2：[圖，其爲依照本發明之一較佳實施例’ 一種超微孔之製作方法，其製作流程之剖面圖；以及 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) · •線· 561805 7207twf.doc/006 A7 B7 五、發明說明（s) 第3A〜3F圖，其爲本發明之另一種形成圖案化導線層的流程剖面圖。圖式之標示說明 10 : 基底 12、 16 :導線層 14 ：絕緣層 18 ：開口 20 ：箭頭 22 ：孔洞 24 : 導孔 26 ：孔銅層 28 ：絕緣材料 30 ：基底 32、 45、52 :導線層 34、 46 :銅鍍層 36 ' 48 :光阻層 38 ：孔洞 40 ：導柱層 42 ：導柱 44 ：絕緣層 50 ：開口經濟部智慧財產局員工消費合作社印製較佳實施例請參考第2A〜圖，其爲依照本發明之一較佳實施例，一種超微孔之製作方法，其製作流程之剖面圖。如第2A圖所示，提供一基底30，例如爲一印刷電路板之內層基板，用以承載後續步驟所製作之導線線路，基底30可用樹脂片（Prepreg)製成，例如是以玻璃環氧基樹脂爲材質之FR-4基板、以雙順丁烯二酸醯亞胺 (Bismaleimide-Triazine，BT)樹脂爲材質之 BT 基板等，或爲配置於多個導線層上之一絕緣層，其材質例如爲環氧樹脂或其他絕緣材料。此外，配置一圖案化之導線層32 7 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561805 7207twf.doc/006 pj B7 五、發明說明（έ) 於絕緣層30上，其材質例如爲銅（Copper，Cu)，而圖案化導線層32的方法例如爲微影、蝕刻。如第2B圖所示，全面性地形成一銅鍍層34於基底30 與導線層32之表面上，銅鍍層34之材質例如以氧化還原反應所沈積之化學銅，用以作爲後續電鍍製程之種子層 (seed layer)。如第2C圖所示，形成一光阻層36於銅鍍層34上。如第2D圖所示，圖案化此光阻層36,以形成孔洞38，使得導線層32上的部分銅鍍層34，可透過光阻層36的孔洞38而暴露於外，其中，圖案化光阻層36的方法例如爲曝光（photography )、顯影（development)。如第 2E 圖所示，藉由銅鍍層34作爲電鍍的種子層，以電鍍銅塡滿孔洞38而形成導柱層40。如第2F圖所示，移除光阻層36，暴露出導柱層40及部分的銅鍍層34。如第2G圖所示，移除暴露出之部分的銅鍍層34，以避免不必要的電性導通，並由部分的銅鍍層34及部分的導柱層40，共同形成類似圓柱狀結構的導柱42，即超微孔，其中，移除銅鍍層34的方法例如爲快速蝕刻（Flash Etching)，由於銅鍍層34之厚度遠小於導線層32及導柱層40，因此藉由快速蝕刻的方式來移除銅鍍層34，將不至破壞導線層32及導柱層40。如第2H圖所示，全面性地形成一絕緣層44於基底30與導柱層40之表面上，其中，絕緣層44之材質例如爲環氧樹脂、液態式絕緣材料或其他絕緣材料。 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐Γ ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561805 7207twf.doc/006 A7 -- B7 五、發明說明（1) 如第21圖所示，將導柱層40及過厚的絕緣層44硏磨至所需要的規格範圍內，並暴露出導柱層40。如第2J 圖所示，形成一圖案化之導線層45於導柱層40與絕緣層 44之上，其中導線層45之材質例如爲銅，而圖案化之方法例如爲微影、触刻。此外，部分的導線層45係位於導柱層40上，藉由多個導柱42，即超微孔，用以分別接觸相鄰之導電層32、45，而使導線層32、45之間產生電性連接。除了上述之第21圖係以微影、蝕刻的方法，形成一圖案化之導線層45之外，請參考第3A〜3F圖，其爲本發明之另一種形成圖案化導線層45的流程剖面圖。如第3A 圖所不’全面性地形成另一銅鍍層46於導柱層4〇及絕緣層44之表面上，其中銅鍍層46之材質例如以氧化還原反應所沈積之化學銅，用以作爲後續製程之另一種子層。如第3B圖所不，形成另一光阻層48於銅鍍層46之上。如第3C圖所示，圖案化光阻層48，而形成開口 5〇，使得部分的銅鑛層34透過開口 50而暴露於外，其中圖案化的方法例如爲微影、蝕刻。如第3D圖所示，藉由銅鍍層46作爲電鍍的種子層，以電鍍銅塡滿開口 50而形成導線層52。如第3E圖所示，移除光阻層48，以暴露出導線層52及部分的銅鍍層46。如第3F圖所示，移除暴露出之部分的銅鍍層46，以避免不必要的電性導通，其中，移除銅鍍層46的方法例如爲快速蝕刻，同樣地，由於銅鍍層46 之厚度遠小於導線層52，因此藉由快速蝕刻的方式來移除 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公餐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

561805 72〇7twf.doc/006 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（ί) 銅鍍層46,將不會破壞導線層50。最後，藉由多個導柱42 ’ 即超微孔，用以分別接觸相鄰之導電層32、52而使得導線層32、52之間產生電性連接。綜上所述，本發明之超微孔的製作方法具有下列優點： (1) 藉由本發明之超微孔的製作方法而產生之超微孔，其材質之一爲銅，由於銅的導電性質良好’因此與習知用來充塡導孔之導電膠相比較之下’本發明之超微孔具有較佳的導電性。 (2) 藉由本發明之超微孔的製作方法而產生之超微孔，係以電鍍的方式來形成，由於電鍍金屬具有較高的緻密度，因此與習知用來充塡導孔之導電膠相比較之下，本發明之導柱具有較佳的材質均勻性。 (3) 藉由本發明之超微孔的製作方法而產生之超微孔，係容納於由圖案化光阻層所形成的孔洞之中，由於圖案化的方法包括曝光、顯影，因此其形成孔洞的孔徑尺寸大小，將遠小於雷射鑽孔所能形成的孔徑，使得線路之積集度可進一步縮小。 (4) 本發明之超微孔的製作方法中的一個步驟，係將多餘的絕緣層與導柱層硏磨至所需的範圍之內，在硏磨的過程中’使得此處的絕緣層與導柱層的表面具有較高的平坦度，進而增加各材料層之間的均勻度。 (5) 藉由本發明之超微孔的製作方法而產生之超微孔，係容納於由圖案化光阻層所形成的孔洞之中，由於圖 -------------裝--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;線'_ 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)aT^ (210x297 公釐） 561805 7207twf.doc/〇〇6 pj _____B7 __ 五、發明說明（^ ) 案化的方法包括曝光、顯影，因此，其形成孔洞的位置，與雷射鑽孔的機械式對位相較之下，將具有較高的對準度。 (6)承（1)〜（5)項，藉由本發明之超微孔的製作方法而產生之超微孔，與雷射鑽孔所形成之導孔相較之下，在印刷電路板的製程中，可使印刷電路板具有較佳的可靠度。雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

561805 A8 B8 C8 D8 7207twf.doc/006 六、申請專利範圍 1. 一種超微孔的製作方法，至少包括下列步驟：提供一基底及圖案化之一第一導線層，其中該第一導線層係配置於該基底之上；全面性地形成一第一銅鍍層於該基底與該第一導線層之表面；形成一第一光阻層於該第一銅鍍層上；移除部分該第一光阻層，以暴露出部分該第一銅鍍層；形成一導柱層於暴露出之部分該第一銅鍍層上；移除該第一光阻層；移除暴露出之部分該第一銅鍍層；形成一絕緣層於該基底與該導柱層之表面；去除部分的該絕緣層，並暴露出該導柱層；以及形成圖案化之一第二導線層於該導柱層上。 2. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中該基底包括一內層基板。 3. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中該基底之材質包括絕緣材料。 4. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中移除部分該第一光阻層之方法包括曝光、顯影。 5. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中形成該導柱層之方法包括電鍍。 6. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中去除部分的該絕緣層之方法包括硏磨。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --------訂—丨丨丨丨丨丨線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公釐）經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 561805 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中該第一導線層之圖案化方法包括微影蝕刻。 8. 如申請專利範圍第1項所述之超微孔的製作方法，其中該第二導線層之圖案化方法包括微影蝕刻。 9. 一種超微孔的製作方法，至少包括下列步驟：提供一基底及圖案化之一第一導線層，其中該第一導線層係配置於該基底之上； . 全面性地形成一第一銅鍍層於該基底與該第一導線層之表面；形成一第一光阻層於該第一銅鍍層上；移除部分該第一光阻層，以暴露出部分該第一銅鍍層；形成一導柱層於暴露出之部分該第一銅鍍層上；移除該第一光阻層；移除暴露出之部分該第一銅鍍層；形成一絕緣層於該基底與該導柱層之表面；去除部分的該絕緣層，並暴露出該導柱層；全面性地形成一第二銅鍍層於該導柱層與該絕緣層之表面；形成一第二光阻層於該第二銅鍍層上；移除部分該第二光阻層，以暴露出部分該第二銅鍍層；形成一第二導線層於暴露出之該第二銅鍍層上；以及 13 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裳--------訂------ 線 _· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐〉、、申請專利範圍移除該第二光阻層。、 1〇·如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法’其中該基底包括一內層基板。 11. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法’其中該基底之材質包括絕緣材料。 12. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法，其中該第一導線層之圖案化方法包括微影蝕刻。 13. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法’其中移除部分該第一光阻層之方法包括曝光、顯影。 14. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法，其中形成該導柱層之方法包括電鍍。 15. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法，其中去除部分的該絕緣層之方法包括硏磨。 16. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法，其中移除部分該第二光阻層之方法包括曝光、顯影。 17. 如申請專利範圍第9項所述之超微孔的製作方法，其中形成該第二導線層之方法包括電鍍。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）