專利名稱:布線襯底的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種布線襯底的制造方法,特別是涉及一種具有通路導(dǎo)體的布線襯底的制造方法。
但是,即使在襯底上實(shí)施電鍍,有時(shí)不能在通路孔內(nèi)形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。具體地,電鍍不能在通路孔內(nèi)周面上充分形成電鍍導(dǎo)體。特別是,所形成的通路導(dǎo)體不是與通路孔內(nèi)周面形狀相符的杯狀通路導(dǎo)體,而是用電鍍導(dǎo)體填充通路孔形成的填充通路時(shí),不能形成通路孔被充分填充形式的通路導(dǎo)體的頻率很高。
其理由一般認(rèn)為如下,即,因通路孔相對襯底表面是凹陷的,所以把襯底浸漬于電鍍液中時(shí),通路孔內(nèi)的空氣不能放出,或者以后氣泡容易附著在通路孔內(nèi)。特別是形成填充通路時(shí),在通路孔內(nèi)形成電鍍導(dǎo)體的同時(shí),孔的形狀也發(fā)生變化,由于孔的形狀變化,有時(shí)所附著的氣泡不易從孔中放出。這樣,如果有氣泡附著,使通路孔內(nèi)周面不能獲得充足的電鍍液,所以電鍍導(dǎo)體不易生長。其結(jié)果,所得到的通路導(dǎo)體的通路孔內(nèi)周面上不能充分形成電鍍導(dǎo)體。
鑒于上述現(xiàn)狀,本發(fā)明的目的在于,提供一種具有通路導(dǎo)體的布線襯底的制造方法,不論通路導(dǎo)體位于襯底內(nèi)的什么部位,該方法都能可靠形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種具有通路導(dǎo)體的布線襯底的制造方法,其包括工序提供具有在襯底表面開口的通路孔的襯底;將襯底連同電極一起以襯底垂直延伸的方式完全浸入電鍍液中;以這樣的方式在襯底下方部位產(chǎn)生氣泡,即產(chǎn)生的氣泡邊撞擊襯底邊沿襯底的表面從其下端向上端升起;使電流在電極和襯底間流動(dòng),從而在通路孔中形成通路導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明制造具有通路導(dǎo)體的布線襯底時(shí),準(zhǔn)備具有通路孔的襯底,進(jìn)行電鍍工序,以在其上面形成通路導(dǎo)體。該電鍍工序,不是單純地把襯底浸漬于電鍍液中進(jìn)行電鍍。而是把襯底垂直以使襯底表面平行于垂直方向浸入電鍍液中。這樣,使產(chǎn)生于襯底下方的氣泡,邊均勻撞擊整個(gè)襯底表面邊從襯底表面的下端上升到上端,并繼續(xù)發(fā)泡以上升到襯底的上方。
這樣,邊發(fā)泡邊進(jìn)行電鍍,氣泡在不斷地撞擊襯底表面,這樣已浸漬的襯底通路孔內(nèi)殘留的氣泡會(huì)和繼續(xù)發(fā)生的氣泡一起被除掉?;蛘?,即使浸漬襯底后氣泡附著在其通路孔上,該氣泡也會(huì)和繼續(xù)發(fā)生的氣泡一起被除掉。結(jié)果,電鍍液被供給到了每個(gè)通路孔的整個(gè)內(nèi)周面上,所以在每個(gè)通路孔的整個(gè)內(nèi)周面上形成了電鍍導(dǎo)體。因此,根據(jù)本發(fā)明能夠可靠形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。
另外,本發(fā)明中氣泡是從襯底表面的下端到上端,不斷地撞擊整個(gè)襯底表面,所以通路孔形成于襯底表面的任何部位時(shí),都能在通路孔處可靠形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。
通路導(dǎo)體形成后,可以利用公知的方法形成布線層及進(jìn)行其他處理,從而形成布線襯底。
可用下述方式產(chǎn)生氣泡。即,在襯底下方配置一根具有許多孔的配管,然后向配管輸送氣體如空氣,就可以從配管中產(chǎn)生氣泡。
需要在襯底的正反2個(gè)表面上形成通路孔時(shí),產(chǎn)生氣泡時(shí)應(yīng)使氣泡撞擊襯底的2個(gè)表面。此時(shí),例如把能夠產(chǎn)生氣泡的2根配管以適當(dāng)?shù)拈g隔來配置,使從一根配管產(chǎn)生的氣泡撞擊襯底的一個(gè)表面,從另一根配管產(chǎn)生的氣泡撞擊襯底的另一個(gè)表面。
本發(fā)明的制造方法優(yōu)選應(yīng)用于其中的通路導(dǎo)體具有填充通路形式的布線襯底的制造。
通過電鍍形成的通路導(dǎo)體不是與通路孔內(nèi)周面形狀相符的杯狀通路導(dǎo)體,而是用電鍍導(dǎo)體填充通路孔形成的填充通路時(shí),不能形成通路孔被充分填充的規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體的頻率很高。因?yàn)橥房资菨u漸地被電鍍導(dǎo)體填充,所以在該過程中孔(凹坑)的形狀也在變化。因此,根據(jù)孔的變化形狀,附著在通路孔的內(nèi)周面上的氣泡很難去除。
但是,在本發(fā)明中,如前所述,是把襯底垂直浸漬于電鍍液中,氣泡邊撞擊整個(gè)襯底表面邊上升,而進(jìn)行電鍍。所以,即使在通路孔內(nèi)形成填充通路時(shí),也可以在防止氣泡連續(xù)附著于通路孔的狀態(tài)下,適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行電鍍。結(jié)果,通路孔被電鍍導(dǎo)體填充,能夠可靠形成規(guī)定形狀的填充通路。
在通路孔中形成填充通路時(shí),毋庸置疑,需要使用不同于形成杯狀通路導(dǎo)體時(shí)使用的電鍍液和電鍍條件。
本發(fā)明的制造方法中使用的襯底可以具有底層和抗電鍍層,該抗電鍍層形成襯底表面并具有露出底層的開口。前述通路孔形成于上述底層上,并露出于上述開口內(nèi)。
此時(shí),和沒有抗電鍍層時(shí)比,從襯底表面(抗電鍍層的表面)測得的通路孔深。所以,把襯底浸漬于電鍍液中時(shí),空氣常常會(huì)殘留在通路孔內(nèi),結(jié)果在其中產(chǎn)生氣泡。另外,如果浸漬襯底后氣泡附著在通路孔上,這樣的氣泡難以去除。結(jié)果,和沒有抗電鍍層時(shí)比,很多時(shí)候不能形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。
但是,在本發(fā)明中,如前所述,是把襯底垂直浸漬于電鍍液中,氣泡邊均勻撞擊整個(gè)襯底表面邊上升,并繼續(xù)發(fā)泡,進(jìn)行電鍍。因此,即使因有抗電鍍層使通路孔深度增大,也能邊有效去除附著于通路孔上的氣泡,邊進(jìn)行電鍍。所以,能夠可靠形成規(guī)定形狀的通路導(dǎo)體。
需要對具有抗電鍍層的襯底進(jìn)行電鍍時(shí),例如,有時(shí)需要在底層表面用所謂半添加劑法形成布線層等。即,在具有通路孔的底層表面上,先進(jìn)行無電解電鍍,在通路孔的內(nèi)周面及整個(gè)底層表面上形成無電鍍層。隨后,形成具有與布線層的形狀相對應(yīng)的開口的抗電鍍層。這種狀態(tài)的襯底,是用于本發(fā)明進(jìn)行電鍍的襯底。電鍍襯底時(shí),在形成通路導(dǎo)體的同時(shí),在與布線層等相應(yīng)的部分也形成電鍍導(dǎo)體。因此,只要在電鍍結(jié)束之后去掉抗電鍍層并進(jìn)行腐蝕,就能去除薄的無電鍍層,形成規(guī)定形狀的布線層等。
圖2表示的是實(shí)施方式涉及的布線襯底的制造方法,用于Cu電鍍工序中的襯底的說明圖。
圖3表示的是實(shí)施方式涉及的布線襯底的制造方法,用于形成填充通路的Cu電鍍工序的說明圖。
圖4表示的是實(shí)施方式涉及的布線襯底的制造方法,利用Cu電鍍形成填充通路后的襯底狀態(tài)的說明圖。
對通過本發(fā)明的該實(shí)施方式制造的布線襯底1,用
圖1表示其局部放大截面圖。該布線襯底1是具有正面3和反面5的矩形板形狀,其大小是400mm×400mm。在布線襯底1的中心具有板狀的核心襯底(絕緣樹脂層)7(厚約800μm)。在絕緣樹脂層7的兩面分別層疊有由環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的絕緣樹脂層9(厚約35μm)。在絕緣樹脂層9上分別層疊有由環(huán)氧樹脂等構(gòu)成的阻焊膜層(絕緣樹脂層)11(厚約25μm)。
其中,在核心襯底7的規(guī)定位置形成多個(gè)貫通孔13(直徑約350μm),在每個(gè)貫通孔13的內(nèi)周面上分別形成基本為筒狀的通孔導(dǎo)體15(厚約25μm)。在通孔導(dǎo)體15內(nèi)分別被填充基本為圓柱狀的樹脂填充體17。在絕緣樹脂層9的規(guī)定位置形成多個(gè)開口直徑約85μm的通路孔19,使通路孔19完全穿透絕緣樹脂層9。在各通路孔19中形成填充通路21。在阻焊膜層11的規(guī)定位置形成多個(gè)襯墊用開口23,使襯墊用開口23完全穿透阻焊膜層11。
在核心襯底7和相應(yīng)的絕緣樹脂層9的層間,分別形成第1布線層25(厚約25μm)。第1布線層25連接著通孔導(dǎo)體15和相應(yīng)的填充通路21。在絕緣樹脂層9和相應(yīng)的阻焊膜層11的層間,分別形成第2布線層27(厚約15μm)。第2布線層27連接著相應(yīng)的填充通路21。另外,第2布線層27的一部分襯墊27p露出于阻焊膜層11的襯墊用開口23內(nèi)。為防止氧化襯墊27p,在每個(gè)襯墊27p上形成Ni電鍍層,在其上面又形成Au電鍍層(未圖示)。
上述結(jié)構(gòu)的布線襯底1是用下述方法制造的。
首先,準(zhǔn)備兩面覆銅的襯底作為核心襯底7,在規(guī)定位置形成多個(gè)通孔13(參照圖2)。
然后,按順序在該核心襯底7上進(jìn)行無電解Cu電鍍和電解Cu電鍍,從而在核心襯底7的每個(gè)面上形成電鍍層,使基本覆蓋每個(gè)面上的銅膜的整個(gè)表面,同時(shí)在每個(gè)通孔13的內(nèi)周面上形成基本為筒狀的通孔導(dǎo)體15。
之后,在每個(gè)通孔導(dǎo)體15內(nèi)形成樹脂填充體17。具體講,使用具有與通孔導(dǎo)體15的位置及直徑對應(yīng)的孔的規(guī)定形狀的掩膜,向通孔導(dǎo)體15內(nèi)印刷填充樹脂膏,然后使樹脂膏熱固化,形成樹脂填充體17。研磨去除樹脂填充體17的端部,使與核心襯底7的相應(yīng)表面齊平。
樹脂填充體17形成后,使由銅膜和Cu電鍍層構(gòu)成的Cu層形成圖形,在核心襯底7的兩面形成第1布線層25。具體講,在該Cu層上形成半固化的抗腐蝕層,使用與第1布線層25相對應(yīng)的規(guī)定形狀的掩膜進(jìn)行曝光顯像。之后,進(jìn)一步進(jìn)行加熱處理使固化,得到具有規(guī)定形狀的固化抗腐蝕層。腐蝕去除從該抗腐蝕層露出的Cu層。腐蝕后,剝離抗腐蝕層。
然后,在核心襯底7和第1布線層25上,形成具有開口直徑約85μm的通路孔19的絕緣樹脂層9。具體講,在核心襯底7和第1布線層25上形成半固化絕緣樹脂層,使用與通路孔19相對應(yīng)的規(guī)定形狀的掩膜進(jìn)行曝光顯像。之后,進(jìn)一步進(jìn)行加熱處理使固化,在規(guī)定位置形成具有通路孔19的絕緣樹脂層9。顯然,通路孔19的形成也可使用激光加工。
此后,進(jìn)行無電解Cu電鍍,在第一絕緣樹脂層9的表面及通路孔19的內(nèi)周面上,形成圖2中粗線所示的厚約0.7μm的無電解Cu電鍍層31。
然后,在該無電解Cu電鍍層31上形成具有多個(gè)開口35的規(guī)定形狀的抗電鍍層33。具體講,在無電解Cu電鍍層31上形成半固化的抗電鍍層,使用與第2布線層27及通路孔19相對應(yīng)的規(guī)定形狀的掩膜進(jìn)行曝光顯像。之后,進(jìn)一步加熱固化,在規(guī)定位置形成具有開口35的抗電鍍層33。開口35形成與第2布線層27及通路孔19相對應(yīng)的的各種形狀。
這樣,就形成了圖2所示的襯底51。
下面進(jìn)入電解Cu電鍍工序,在上述襯底51上實(shí)施電解Cu電鍍。
首先,參照圖3說明在該電解Cu電鍍工序中使用的電鍍裝置101。電鍍裝置101具有支撐并移動(dòng)襯底51的移動(dòng)裝置(未圖示)。該移動(dòng)裝置包括支撐襯底51的支撐架、和使支撐架向水平方向或垂直方向移動(dòng)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。
電鍍裝置101具有Cu電鍍槽103,用于在襯底51上形成電解Cu電鍍導(dǎo)體。在Cu電鍍槽103中儲(chǔ)存有形成填充通路21用的電解Cu電鍍液105。在Cu電鍍槽103的底面103t附近設(shè)置有2根配管107,每根配管長約800mm并具有產(chǎn)生氣泡109用的多個(gè)孔。這些配管107的配置是隔開約60mm的間隔H,使2根配管相互平行配置,并平行于Cu電鍍槽103的底面103t。因此,向這些配管107輸送空氣時(shí),從配管107的孔處就產(chǎn)生無數(shù)個(gè)氣泡109,并上升到電解Cu電鍍液105的表面。
其次,說明電解Cu電鍍工序。
先用移動(dòng)裝置把設(shè)置在支撐架上的襯底51水平移動(dòng)到Cu電鍍槽103的上方。然后降低支撐架,使襯底51浸漬于儲(chǔ)存在Cu電鍍槽103中的電解Cu電鍍液105中。此時(shí),要垂直浸漬襯底51,以使襯底51的襯底表面53朝向水平方向。另外,由銅制成的電極110以垂直延伸的方式浸入銅電鍍液105中。襯底51(具體地,襯底的無電解Cu電鍍層31)和電極110與電源PS相連,接通電源PS以使電流在襯底51和電極110間流動(dòng)。浸漬規(guī)定時(shí)間后,如圖4所示,在襯底51的兩個(gè)襯底表面53上形成電解Cu電鍍導(dǎo)體。這樣,襯底表面53上形成填充通路21和第2布線層27。
該電解Cu電鍍工序,不是單純地把襯底51浸漬于電解Cu電鍍液105中進(jìn)行電解Cu電鍍。向設(shè)置于襯底51的下方的配管107輸送空氣,使產(chǎn)生許多氣泡109(參照圖3)。具體地,以40~60升/分鐘的速率向配管107輸送空氣,使得從各個(gè)配管107分別流出20~30升/分鐘的氣泡109形式的空氣。
該氣泡109邊撞擊襯底表面53邊從襯底表面53的下端53d上升到上端53u,并繼續(xù)上升至襯底51的上方。即,進(jìn)行Cu電鍍,同時(shí)以這樣的方式產(chǎn)生氣泡109,即氣泡109無論在什么部位都以均一的方式撞擊襯底表面53,且氣泡109上升到襯底51的上方而不停留在上端部53u。
通路孔19形成于兩個(gè)襯底表面53上。因此,產(chǎn)生氣泡時(shí)使氣泡109撞擊兩個(gè)襯底表面53。由于在Cu電鍍槽103中設(shè)置的2根配管107隔開間隔H,因此從一根配管107B產(chǎn)生的氣泡109撞擊一個(gè)襯底表面53B,從另一根配管107C產(chǎn)生的氣泡109撞擊另一個(gè)襯底表面53C。每根配管107的長度(約800mm)約是襯底51的規(guī)格(400mm)的2倍,所以撞擊每個(gè)襯底表面53的氣泡量是從配管107產(chǎn)生的氣泡109的量(20~30升/分鐘)的大約一半(10~15升/分鐘)。
這樣如果邊發(fā)泡邊進(jìn)行電解Cu電鍍,在已浸漬的襯底51的通路孔19內(nèi)殘留的氣泡會(huì)和繼續(xù)產(chǎn)生的氣泡109一起被清除掉?;蛘?,即使浸漬后襯底51的通路孔19上附著有氣泡時(shí),氣泡也會(huì)和繼續(xù)發(fā)生的氣泡109一起被除掉。結(jié)果,電解Cu電鍍液105被供給到每個(gè)通路孔19的整個(gè)內(nèi)周面表面,在通路孔19的整個(gè)內(nèi)周面表面上形成電解Cu電鍍導(dǎo)體。因此,能夠可靠形成規(guī)定形狀的填充通路21。
氣泡109從襯底表面53的下端53d到上端53u,不斷撞擊襯底表面53的整個(gè)表面,所以無論通路孔19形成于襯底表面53的哪一部位,都能在通路孔19中可靠形成規(guī)定形狀的填充通路21。
本實(shí)施方式中用電解Cu電鍍形成的通路,是由填充相應(yīng)的通路孔19的Cu電鍍導(dǎo)體形成的填充通路21。所以,一般情況下,難以由Cu電鍍導(dǎo)體完全填充通路孔19這樣的方式形成通路。因通路孔19漸漸被電解Cu電鍍導(dǎo)體填充,所以在該過程中孔(凹坑)的形狀也在變化。因此,根據(jù)孔的形狀的變化,附著在通路孔19的內(nèi)周面上的氣泡很難去除。
但是,如上所述,本實(shí)施方式是把襯底51垂直浸漬于電鍍液中,使氣泡109邊撞擊襯底表面53邊上升,并繼續(xù)發(fā)泡進(jìn)行電解Cu電鍍。所以,即使在通路孔19內(nèi)形成填充通路21時(shí),也可以在氣泡109不連續(xù)附著于通路孔19的狀態(tài)下,進(jìn)行電解Cu電鍍。結(jié)果,能夠用電解Cu電鍍導(dǎo)體可靠填埋通路孔19,形成規(guī)定形狀的填充通路21。
另外,本實(shí)施方式中進(jìn)行電解Cu電鍍的襯底51具有絕緣樹脂層(底層)9,和抗電鍍層33,抗電鍍層33形成襯底表面53并具有使絕緣樹脂層9露出的開口35。形成填充通路21的通路孔19,形成于絕緣樹脂層9上,并露出于抗電鍍層33的開口35中。因此,和沒有抗電鍍層33時(shí)比,從相應(yīng)的襯底表面53(相應(yīng)的抗電鍍層33的表面)測得的通路孔19深。所以,把襯底51浸漬于電解Cu電鍍液105中時(shí),空氣經(jīng)常殘留在通路孔19中,結(jié)果在其中形成氣泡?;蛘撸绻r底51浸漬后氣泡附著在通路孔19上,這樣的氣泡更難以去除。結(jié)果,和沒有抗電鍍層33時(shí)比,不能形成規(guī)定形狀的填充通路21的時(shí)候很多。
但是,本實(shí)施方式中,如前所述,是把襯底51垂直浸漬于電解Cu電鍍液105中,氣泡109邊撞擊整個(gè)襯底表面53邊上升,并且繼續(xù)發(fā)泡,進(jìn)行電解Cu電鍍。因此,即使因有抗電鍍層33使通路孔19的深度增大,也可以在氣泡109不連續(xù)附著于通路孔19的狀態(tài)下,進(jìn)行電解Cu電鍍。所以,能夠可靠形成規(guī)定形狀的填充通路21。
電解Cu電鍍后,經(jīng)過規(guī)定時(shí)間(填充通路21形成后),利用移動(dòng)機(jī)構(gòu)把支撐架從Cu電鍍槽103中吊起,并水平移動(dòng)使轉(zhuǎn)入下一工序。
這樣,電解Cu電鍍工序即結(jié)束。
然后,把抗電鍍層33從襯底51上剝離掉,以露出被抗電鍍層33覆蓋的無電解Cu電鍍層31。
隨后,進(jìn)行所謂的快速腐蝕,以去除已露出的無電解Cu電鍍層31。
接下來,在絕緣樹脂層9和第2布線層27上形成具有襯墊用開口23的阻焊膜層11。具體講,在絕緣樹脂層9和相應(yīng)的第2布線層27上形成半固化的阻焊膜層,使用與襯墊用開口23相對應(yīng)的規(guī)定形狀的掩膜進(jìn)行曝光顯像。然后,進(jìn)一步實(shí)施加熱處理使固化,形成規(guī)定形狀的阻焊膜層11。
之后,在從阻焊膜層11露出的襯墊27p上形成Ni電鍍層,進(jìn)一步在其上面形成Au電鍍層。
如上所述,圖1所示的布線襯底1即告完成。
以上是按實(shí)施方式對本發(fā)明做了說明,但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式,勿需多言,在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏?br>
在上述實(shí)施方式中說明的是,把絕緣樹脂層7、9、11和布線層25、27進(jìn)行一層接一層地層疊而成的多層樹脂制布線襯底1的制造方法,但本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他類型的襯底,包括陶瓷制襯底等,只要是利用電鍍在通路孔中形成通路導(dǎo)體即可。而且,核心襯底也可使用內(nèi)部具有布線層的多層核心襯底。
另外,上述實(shí)施方式中,通路導(dǎo)體21采用的是填充通路形式,介也可以是通路孔19未完全被電鍍材料填充的保形通路的形式。
上述實(shí)施方式中,利用Cu電鍍形成了通路導(dǎo)體(填充通路)21,但是,本發(fā)明也適用于通過電鍍其他材料形成通路導(dǎo)體(填充通路)21的情形。
權(quán)利要求
1.一種具有通路導(dǎo)體的布線襯底的制造方法,包括以下工序提供具有在襯底表面開口的通路孔的襯底;將襯底連同電極一起以襯底垂直延伸的方式完全浸入電鍍液中;以這樣的方式在襯底下方部位產(chǎn)生氣泡,即產(chǎn)生的氣泡邊撞擊襯底邊沿襯底的表面從其下端向上端升起;及使電流在電極和襯底間流動(dòng),從而在通路孔中形成通路導(dǎo)體。
2.如權(quán)利要求1所述的布線襯底的制造方法,其中通路導(dǎo)體采用填充通路的形式。
3.如權(quán)利要求1所述的布線襯底的制造方法,其中襯底包括底層和抗電鍍層,抗電鍍層形成襯底表面并具有使底層露出的開口;及在底層中形成通路孔,且通路孔露出于抗電鍍層的開口內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的布線襯底的制造方法,其中襯底包括底層和抗電鍍層,抗電鍍層形成襯底表面并具有使底層露出的開口;及在底層中形成通路孔,且通路孔露出于抗電鍍層的開口內(nèi)。
全文摘要
提供一種具有通路導(dǎo)體的布線襯底的制造方法,包括以下工序提供具有在襯底表面開口的通路孔的襯底;將襯底連同電極一起以襯底垂直延伸的方式完全浸入電鍍液中;以這樣的方式在襯底下方部位產(chǎn)生氣泡,即產(chǎn)生的氣泡邊撞擊襯底邊沿襯底的表面從其下端向上端升起;以及使電流在電極和襯底間流動(dòng),從而在通路孔中形成通路導(dǎo)體。
文檔編號C25D5/02GK1418050SQ02147918
公開日2003年5月14日 申請日期2002年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者伴典高 申請人:日本特殊陶業(yè)株式會(huì)社