TWI411373B - 多層基板金屬線路結構 - Google Patents

Description

多層基板金屬線路結構

本發明係關於一種多層基板金屬線路結構，尤指一種適用於軟性多層基板之多層基板金屬線路結構。

現今任何類型電子產品之小型化，係無可避免之趨勢，隨著半導體晶圓製程尺寸不斷地縮小，後段封裝之相關技術亦必須隨之朝微型化的方向進步。因是，當今積體電路的積集度已不斷地提高，其中使用多層基板用以對各種元件進行封裝，整合成高密度系統已為必然之趨勢。而依據業界之現行作法，均以蝕刻法或增層法來製作多層基板之金屬線路。多層基板的電路積集度越高，金屬線路的尺寸要求便越精細。

請參考第1圖，係繪示習知技術以蝕刻法製造金屬線路之簡單示意圖。表示於一多層基板之介電層100上，先形成一金屬層，塗佈光阻104並曝光後，以蝕刻法形成金屬線路102之狀態。業界一般均係以濕蝕刻法製造金屬線路，由於濕蝕刻之等向性必然產生如第1圖中箭頭所示，對金屬線路102側表面亦產生蝕刻，造成金屬線路產生底切(undercut)結構，並且受限於金屬晶粒(Grain)的大小，造成金屬線路粗糙之側表面。惟當因應積體電路的積集度不斷提高之趨勢，金屬線路精細度之要求隨之不斷提高時，由於前述於金屬線路結構底切、側表面粗糙之缺點，前述蝕刻法係已無法滿足現今金屬線路精細度之要求。

再者，製造多層基板時，係使用銅作為金屬線路之材料，於製作介電層或其他製程時，容易受到侵蝕或污染，特別是以聚醯亞胺(Polyimide)作為介電層材料時，如欲於金屬線路之表面包覆一保護作用之包覆金屬層，避免受到多層基板其他材質的侵蝕或污染，提高金屬線路之可靠度，蝕刻法必須以額外的曝光、蝕刻製程方能製作包覆該金屬線路之包覆金屬層，而額外的曝光、蝕刻製程便可能因金屬線路與包覆金屬層位置對準之準確性要求，增加製造多層基板金屬線路失敗的可能性，同時亦增加多層基板之製造成本。並且，習知技術之蝕刻法並無法以一次曝光製程即於金屬線路之側表面，甚至底面形成包覆金屬層，亦即無法藉由完全地包覆金屬線路，來提高金屬線路之可靠度，亦無法製作可作為同軸導線應用之金屬線路。

請參考第2A圖至2D圖，係繪示習知技術以增層法製造多層基板金屬線路之示意圖。第2A圖表示於一多層基板之介電層100上，先形成一非常薄的金屬層102。第2B圖表示於該預定位置以外塗佈一光阻104後，再於該預定位置表面增生一金屬層(例如：以電鑄法，Electroplating)。第2C圖表示移除光阻104後之介電層100以及金屬層102。第2D圖表示對金屬層102進行蝕刻，以移除該預定位置之外的金屬材料，而由於濕蝕刻法之等向性，亦必然產生如第2圖中箭頭所示，對金屬線路102側表面產生蝕刻，並且受限於金屬晶粒(Grain)的大小，造成金屬線路粗糙之表面。

是以，無論是蝕刻法或增層法，均受限於金屬晶粒(Grain)的大小，金屬線路側表面必然具有一定的粗糙度，而當金屬線路的尺寸要求越精細時，此缺點便會限制金屬線路之精細度。並且無論是蝕刻法或是增層法，均無法以一次曝光製程即於金屬線路之上表面、側表面，甚至底面形成包覆金屬層，而完全地包覆金屬線路，提高金屬線路之可靠度。

因此，若能發展一種多層基板金屬線路製造方法及其結構，能以一道曝光製程即於金屬線路之上表面、側表面，甚至底面形成包覆金屬層，則能製作精細、可靠度高之金屬線路，同時亦能製作作為同軸導線應用之金屬線路。

本發明之主要目的在於提供一種多層基板金屬線路結構，能以一道曝光製程即於金屬線路之上表面、側表面形成上包覆金屬層甚至底面形成下包覆金屬層。

本發明之另一目的在於提供一種多層基板金屬線路結構，能避免受到多層基板其他材質的侵蝕或污染，製作精細、可靠度高之金屬線路。

為達成本發明之前述目的，本發明之多層基板金屬線路結構包含一金屬線路以及一上包覆金屬層。金屬線路係位於介電層上之預定位置。上包覆金屬層則形成於金屬線路之上表面以及兩側表面，甚至於底面形成一下包覆金屬層，用以保護金屬線路，且如上下包覆金屬層完整包覆金屬線路之上表面、兩側表面以及底面，於金屬線路與上下包覆金屬層間，更形成上下包覆介電層，金屬線路、上下包覆介電層、上包覆金屬層以及下包覆金屬層則可作為一同軸導線之應用。相較該預定位置以外之介電層，該預定位置之介電層係為一下陷之構造，以增加金屬線路對介電層之附著強化。

依據本發明之多層基板金屬線路製造方法，能僅以一道光罩製程即製作金屬線路及其包覆金屬層，且並非使用習知技術之蝕刻法或增層法，不會對金屬線路側表面產生蝕刻，而能滿足現今金屬線路精細度之要求。並且，本發明之製造方法係於金屬線路之上表面以及兩側表面、甚至底面形成上下包覆金屬層，能完全保護金屬線路，避免受到侵蝕或污染，而提高金屬線路之可靠度，同時亦能作為同軸導線之應用。是以，能進一步提昇多層基板之金屬線路密度。本發明之多層基板金屬線路製造方法亦適用於具有可變形或可撓曲特性之軟性基板。

請參考第3A圖至3E圖，係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第一實施例及其結構之流程圖。第3A圖表示於一介電層300表面塗佈至少一光阻層304。第3B圖表示塗佈光阻層304後，對金屬線路之一預定位置以外之光阻層301進行曝光之步驟。第3C圖表示去除位於預定位置之光阻層301之步驟，而由於本實施例係選用負型光阻，當使用顯影劑(Developer)去除光阻層301時，由於光阻層304上方之光阻層受光程度較下方之光阻層為多，因此與預定位置相鄰之光阻層304邊緣會形成如圖中所示上側較下側突出之結構。然而，本發明並非限於使用負型光阻，使用雙層光阻等之方法亦可，例如：塗佈雙層不同顯影速率之正光阻劑，對金屬線路預定位置之光阻層301進行曝光，當使用顯影劑(Developer)去除光阻層301時，由於上層光阻層與下層光阻層顯影速率不同，亦可形成如前述上側較下側突出之結構。第3D圖表示於預定位置形成金屬線路302之步驟後(同時亦會在光阻層304上方形成一金屬層303)，再於金屬線路302之表面形成一上包覆金屬層306，用以保護金屬線路302之步驟。第3E圖表示移除光阻層304以及金屬層303，以利後續製程進行之步驟。

於第3D圖所示，於預定位置形成金屬線路302之步驟前，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含一步驟，對預定位置的介電層300之表面400施以一介面附著強化處理，以增加介電層300與金屬線路302間之附著強度。

請參考第4A圖至4F圖，係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第二實施例及其結構之流程圖。第4A圖表示於一介電層300表面塗佈至少一光阻層304。第4B圖表示塗佈光阻層304後，對金屬線路之一預定位置以外之光阻層301進行曝光之步驟。第4C圖表示去除位於預定位置之光阻層301的步驟後，更包含一以蝕刻方式去除位於預定位置的介電層300之部份。由於本實施例係選用負型光阻，當使用顯影劑(Developer)去除光阻層301時，由於光阻層304上方之光阻層受光程度較下方之光阻層為多，因此鄰接預定位置之光阻層304邊緣會形成如圖中所示上側較下側突出之結構。然而，如前所述，本發明亦可使用如雙層光阻等之方法，製作相同的結構。第4D圖表示於預定位置形成金屬線路302之步驟後(同時亦會在光阻層304上方形成一金屬層303)，再於金屬線路302之表面形成一上包覆金屬層306，用以保護金屬線路302之步驟。第4E圖表示移除光阻層304以及金屬層303，以利後續製程進行之步驟。

於本發明第二實施例中，由於去除位於預定位置之介電層300之部份，是以預定位置之介電層300係為一下陷之構造。該下陷之構造不僅可增加形成金屬線路302時對介電層300之附著強化。於形成金屬線路302之步驟中，亦可調整金屬線路302之厚度，使金屬線路302之上表面與介電層300表面等高，以提供一平坦表面，以利與其他元件之後續封裝。或者，如第4F圖所示，調整金屬線路302之厚度，以製造介於介電層300與介電層307中間之金屬線路302，當多層基板受外力曲折時，可提供較佳之應力平衡，製造更具特性撓曲特性之軟性多層基板。

第4D圖所示於預定位置形成金屬線路302之步驟前，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含一步驟，對預定位置的介電層300之表面400施以一介面附著強化處理，以增加介電層300與金屬線路302間之附著強度。

請參考第5A圖至5E圖，係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第三實施例及其結構之流程圖。第5A圖至第5C圖所顯示之步驟與第一實施例之第3A圖至第3C圖相同，第5D圖表示於該預定位置先形成下包覆金屬層306-1後，形成金屬線路302(同時亦會在光阻層304上方形成一金屬層303)，再於金屬線路302之表面形成上包覆金屬層306，用以完全包覆金屬線路302。再者，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含下列步驟，即於預定位置形成下包覆金屬層306-1後，於下包覆金屬層306-1上形成一下包覆介電層，且於金屬線路302之上表面、側表面形成上包覆金屬層306前，亦先形成一上包覆介電層。當應用於傳輸高頻訊號時，則金屬線路302、該上下包覆介電層、上包覆金屬層306以及下包覆金屬層306-1能作為同軸導線之應用，以利導通透過、上包覆金屬層306以及下包覆金屬層306-1傳輸之高頻訊號。

並且，本發明亦可於第5D圖所示形成上包覆金屬層306之步驟中，以真空鍍膜之方式，形成一上包覆介電層來取代上包覆金屬層306。且於預定位置形成金屬線路302前，亦以真空鍍膜之方式，形成一下包覆介電層取代下包覆金屬層306-1。是以，對金屬線路之底面、上表面以及側表面，構成一上下包覆介電層完整之保護。如第5D圖所示，於預定位置形成下包覆金屬層306-1之步驟前，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含一步驟，對預定位置的介電層300之表面400施以一介面附著強化處理，以增加介電層300與下包覆金屬層306-1間之附著強度。

請參考第6A圖至6F圖，係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第四實施例及其結構之流程圖。第6A圖至第6C圖所顯示之步驟與第二實施例之第4A圖至第4C圖相同，第6D圖表示於該預定位置先形成下包覆金屬層306-1後，形成金屬線路302(同時亦會在光阻層304上方形成一金屬層303)，再於金屬線路302之表面形成上包覆金屬層306，用以完全包覆金屬線路302。再者，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含下列步驟，即於預定位置形成下包覆金屬層306-1後，於下包覆金屬層306-1上形成一下包覆介電層，且於金屬線路302之上表面、側表面形成上包覆金屬層306前，亦先形成一上包覆介電層。當應用於傳輸高頻訊號時，則金屬線路302、該上下包覆介電層、上包覆金屬層306以及下包覆金屬層306-1能作為同軸導線之應用，以利導通透過上包覆金屬層306以及下包覆金屬層306-1傳輸之高頻訊號。

並且，本發明亦可於第6D圖所示形成上包覆金屬層306之步驟中，以真空鍍膜之方式，形成一上包覆介電層來取代上包覆金屬層306。且於預定位置形成金屬線路302前，亦以真空鍍膜之方式，形成一下包覆介電層取代下包覆金屬層306-1。是以，對金屬線路之底面、上表面以及側表面，構成一上下包覆介電層完整之保護。如第6D圖所示，於預定位置形成下包覆金屬層306-1之步驟前，本發明之多層基板金屬線路製造方法可更包含一步驟，對預定位置的介電層300之表面400施以一介面附著強化處理，以增加介電層300與下包覆金屬層306-1間之附著強度。

於本發明第四實施例中，由於去除位於預定位置之介電層300之部份，是以預定位置之介電層300係為一下陷之構造。該下陷之構造不僅可增加形成金屬線路302時對介電層300之附著強化。於形成金屬線路302之步驟中，亦可調整金屬線路302之厚度，使金屬線路302之上表面與介電層300表面等高，以提供一平坦表面，以利與其他元件之後續封裝。或者，如第6F圖所示，調整金屬線路302之厚度，以製造介於介電層300與介電層307中間之金屬線路302，當多層基板受外力曲折時，可提供較佳之應力平衡，製造更具特性撓曲特性之軟性多層基板。

於本發明之所有實施例中，介電層300之材質可為聚醯亞胺。金屬線路302之材質可為銅。上包覆金屬層306、下包覆金屬層306-1之材質可為鉻、鈦、鉑、金或者鎳等。介面附著強化處理則可為一電漿製程處理。

值得一提的是，本發明之金屬線路製造方法不僅能於金屬線路302之上表面形成上包覆金屬層306，更能同時於金屬線路302之兩側表面同時形成上包覆金屬層306，以完全保護金屬線路302，避免金屬線路302受到侵蝕或污染，提高金屬線路之可靠度，再者，如於金屬線路302與上包覆金屬層306、下包覆金屬層306-1間，再形成上下包覆介電層，則可作為同軸導線之應用。

總而言之，相較於習知技術，本發明之金屬線路302並非使用蝕刻之方式形成，是以不受金屬晶粒(Grain)的大小所限制，其表面精細，線緣平直性佳，不會產生粗糙之表面。且由於本發明能僅以單一道曝光製程即製造具有上包覆金屬層306、下包覆金屬層306-1之金屬線路302，當金屬線路302尺寸隨著多層基板的電路積集度不斷地縮小時，本發明之金屬線路製造方法除能確保金屬線路302精細度之要求外，亦因相對習知技術較單純化之製程，更能提高該多層基板之可靠度以及良率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，舉凡熟習本案技術之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆涵蓋於後附之申請專利範圍內。

100．．．介電層

102．．．金屬線路

104．．．光阻層

300．．．介電層

301．．．未曝光區域之光阻層

302．．．金屬線路

303．．．金屬層

304．．．光阻層

306．．．上包覆金屬層

306-1．．．下包覆金屬層

307．．．介電層

400．．．附著強化處理之區域

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖係繪示習知技術以蝕刻法製造金屬線路之示意圖；

第2A圖至2D圖係繪示習知技術以增層法製造金屬線路之示意圖；

第3A圖至3E圖係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第一實施例及其結構之流程圖；

第4A圖至4F圖係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第二實施例及其結構之流程圖；

第5A圖至5E圖係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第三實施例及其結構之流程圖；以及

第6A圖至6F圖係繪示本發明多層基板金屬線路製造方法之第四實施例及其結構之流程圖。

300．．．介電層

302．．．金屬線路

306．．．上包覆金屬層

306-1．．．下包覆金屬層

400．．．附著強化處理之區域

Claims (11)

1. 一種多層基板金屬線路結構，該結構包含：一金屬線路，位於一介電層上之一預定位置；以及一上包覆金屬層，形成於該金屬線路之一上表面以及兩側表面，其中相較該預定位置以外之該介電層，該預定位置之該介電層係為一下陷之構造，以增加該金屬線路對該介電層之附著強化。
2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬線路結構，更包含一下包覆金屬層，形成於該金屬線路之一底面。
3. 如申請專利範圍第2項所述之金屬線路結構，更包含一上包覆介電層以及一下包覆介電層，形成於該金屬線路與該包覆金屬層之間，用以形成一同軸導線。
4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬線路結構，其中，對該預定位置的該介電層表面施以一介面附著強化處理，以增加該介電層與該金屬線路間之附著強度。
5. 如申請專利範圍第4項所述之製造方法，其中該介面附著強化處理係為一電漿製程處理。
6. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該介電層之材質係為聚醯亞胺。
7. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該金屬線路之材質係為銅。
8. 如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該上包覆金屬層之材質係選自鉻、鈦、鉑、金以及鎳。
9. 一種多層基板金屬線路結構，該結構包含：一金屬線路，位於一介電層上之一預定位置；以及一上包覆介電層，形成於該金屬線路之一上表面以及兩側表面，其中相較該預定位置以外之該介電層，該預定位置之該介電層係為一下陷之構造，以增加該金屬線路對該介電層之附著強化。
10. 如申請專利範圍第9項所述之金屬線路結構，更包含一下包覆介電層，形成於該金屬線路之一底面。
11. 如申請專利範圍第9項所述之金屬線路結構，其中該上包覆介電層係以真空鍍膜方式，形成於該金屬線路之該上表面以及該兩側表面。