專利名稱：多層基板的導孔結構及其制造方法
多層基板的導孔結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種多層基板的導孔結構及其制造方法，特別是關于一種軟性多
層基板的導孔結構及其制造方法。背景技術：
現(xiàn)今任何類型電子產品的小型化是無可避免的趨勢，隨著半導體晶圓制程尺寸不斷地縮小，后段封裝的相關技術也必須隨之朝微型化的方向進步。因此，當今集成電路的積集度已不斷地提高，其中使用多層基板用于制作封裝基板、印刷電路板、軟性封裝基板及軟性電路板等領域，整合成高密度系統(tǒng)已為必然的趨勢，特別是利用軟性多層基板，更能有效地應用于各類產品，符合微型化的需求。而依據(jù)業(yè)界的現(xiàn)行作法，多以蝕刻法(Etch)或半加成法(semi-additive)進行多層基板金屬線路或導孔結構的制作。多層基板的電路積集度越高，金屬線路或導孔結構的尺寸要求便越精細。 一般業(yè)界所稱Fine-pitch類產品即涉指具有高構裝密度的產品。 請參考圖1所示，圖1是表示現(xiàn)有技術制作導孔結構的示意圖。圖1是僅顯示一般多層基板有關導孔結構的部份。多層基板具有例如作為下層線路的金屬層102，覆蓋于金屬層102上的介電層104，以雷射或機械鉆孔的方式所形成的導孔106。此導孔106均具有垂直的孔壁。在形成導孔106后，填入金屬填充物后，與金屬層108作為孔墊，主要目的是用以電性連接金屬層102以及介電層104上方的其它金屬層。當多層基板采用此類導孔結構并進行彎折應用時，在圖1中對應介電層104與金屬填充物的連接處110的金屬層108，或是金屬層102與金屬填充物的連接處112均很容易發(fā)生剝裂。 因多層基板的導孔結構為不同層間電性連接的重要部分，當在軟性多層基板的折曲區(qū)域中制作此類導孔結構時，特別是在產品使用中必須經常性地折曲時，圖1中對應介電層104與填充物的連接處110的金屬層108或是金屬層102與填充物的連接處112發(fā)生剝裂的可能性便更高。并且此類導孔結構的孔墊尺寸A(VIA Land Size)須大于導孔尺寸B(VIA Diameter)，導致多層基板的導孔距(接腳距)及金屬線距的尺寸縮小有限，而無法應用于高構裝密度的產品。 請參考圖2所示，圖2是表示現(xiàn)有技術另一導孔結構的示意圖。如前所述多層基板具有例如作為下層線路的金屬層202，覆蓋于金屬層202上的介電層204，介電層204具有導孔206。在形成導孔206后，形成孔墊，主要目的是用以電性連接金屬層202以及介電層204上方的其它金屬層。當多層基板進行彎折應用時，圖2中金屬層202與孔墊的連接處212發(fā)生剝裂的可能性高，尤其是當導孔深度C(VIA d印th)更進一步加深時，連接處212剝裂的可能性便與圖1中連接處112剝裂的可能性相異無幾。并且，現(xiàn)今現(xiàn)有技術均以蝕刻法或半加成法制作導孔結構，需要考量制程誤差(于后詳述)。因此，此類導孔結構的孔墊尺寸A(VIA Land size)仍須大于導孔尺寸B (VIA diameter)，導致多層基板的導孔距(接腳距)及金屬線距的尺寸縮小有限，也已無法進一步滿足現(xiàn)今高構裝密度的需求。
請同時參考圖3A及圖3B所示，圖3A與圖3B是表示現(xiàn)有技術蝕刻法制作導孔結構的示意圖。當以蝕刻法制作導孔結構時，要先形成金屬層302，再形成介電層304覆蓋于金屬層302的上方。接著，形成一導孔306后，再形成稍后欲以蝕刻法制作孔墊300 (VIALand)的金屬層308填入導孔306，同時也覆蓋于介電層304上。之后，再涂布一光阻層310于欲制作孔墊的位置。當涂布光阻層310后，便以蝕刻法移除未被光阻層310披覆的金屬層308。
由于蝕刻等向性的緣故，蝕刻法不僅會移除未被光阻層310披覆的金屬層308，更會對孔墊的側表面也產生蝕刻，例如如圖3A所示，蝕刻至虛線314所指的位置，因此，最后將如圖3B所示，造成對孔墊產生底切(undercut)結構。因此多層基板制作過程中，若以蝕刻法制作多層基板的導孔結構，則光阻層310的尺寸無法精確地決定孔墊尺寸(VIA Landsize)，導致線路設計時，孔墊尺寸需要考量此蝕刻制程誤差，使孔墊尺寸無法進一步縮小，當金屬線路或導孔結構的尺寸要求日益精細，蝕刻法實有其限制存在。
請同時參考圖4A至圖4C所示，圖4A至圖4C是表示現(xiàn)有技術半加成法(SAP，semi-additive process)制作導孔結構的示意圖。當以半加成法制作導孔結構時，要先形成金屬層402，再形成介電層404覆蓋于金屬層402的上方。接著，制作一導孔406。之后，先形成一層晶種金屬407 (seed metal)，接著在稍后欲形成孔墊400 (VIA Land)以外的位置涂布一光阻層410后，鍍上一金屬層填滿孔墊(VIALand)的位置。如圖4B所示去除光阻層410后，接著以蝕刻的方式，移除孔墊400(VIA Land)位置以外的晶種金屬407，完成導孔結構的制作。 在前述移除孔墊400(VIA Land)位置以外晶種金屬407的同時，也會如圖4B所示，蝕刻孔墊400 (VIALand)至虛線414所指的位置。因此，將如圖4C所示，形成較原先光阻層410所定義的尺寸較小的孔墊400(VIA Land)。因此多層基板制作過程中，若以半加成法制作導孔結構，具有與前述蝕刻法同樣的缺點，光阻層410的尺寸無法精確地決定孔墊尺寸(VIA Land size)，導致線路設計時，孔墊尺寸需要考量此制程誤差，使孔墊尺寸無法進一步縮小，在金屬線路或導孔結構的尺寸精細度日益嚴格的要求下，半加成法也有其限制，也無法進一步滿足現(xiàn)今對構裝密度的需求。 因此，若能發(fā)展一種多層基板的導孔結構及其制造方法，導孔填充區(qū)域(VIALand)是位于導孔內，能降低前述剝裂的可能性，且無須在前述制程的線路設計時，考量孔墊尺寸的誤差而能進一步縮小多層基板尺寸，從而使構裝密度增加，也能應用于軟性多層基板，增加封裝基板的可靠度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多層基板的導孔結構及其制造方法，應用于制作
封裝基板、印刷電路板、軟式封裝基板及軟性電路板等領域，其孔墊(VIA Land)是位于導孔
內，因此能縮小導孔距(接腳距)及金屬線距的尺寸，使基板構裝密度增加。 本發(fā)明的另一目的在于提供一種多層基板的導孔結構及其制造方法，能應用于軟
性、可繞曲多層基板及軟性電路板的折曲區(qū)域，能增加多層基板的可靠度。 為達成上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案一種多層基板的導孔結構包括一
第一金屬層、一介電層、一第二金屬層。第一金屬層具有一上表面。介電層披覆于第一金
屬層上，并在對應于第一金屬層上表面的位置開設一導孔，該導孔具有一斜孔壁，斜孔壁
具有上端緣。第二金屬層形成于導孔內作為一孔墊，與上表面及斜孔壁接合，形成的接合面具有上緣，接合面上緣低于斜孔壁的上端緣?；蛘?，可同時形成第二金屬層于介電層上 作為一金屬導線并與該孔墊接合形成一電性連接。前述第二金屬層是以金屬剝離制程 (MetalLift-0ff)形成于前述導孔內及介電層上。 為達成上述目的，本發(fā)明還采用如下技術方案一種多層基板的導孔結構的制造 方法，包含下列步驟 形成一第一金屬層，具有一上表面；
形成一介電層，披覆于該第一金屬層上； 在該介電層上并對應于該第一金屬層的該上表面的位置開設一導孔，使該導孔具 有一斜孔壁，該斜孔壁具有上端緣； 對該介電層表面及該第一金屬層的該上表面涂布至少一光阻層； 對該光阻層進行曝光； 去除位于該導孔內的該光阻層； 在該導孔內及該介電層表面的該光阻層上形成一第二金屬層，使形成于該導孔內 的該第二金屬層，與該上表面及該斜孔壁接合；以及 移除該介電層表面的該光阻層及該光阻層上形成的該第二金屬層。 值得一提的是，本發(fā)明的導孔結構及其制造方法不僅能用于封裝基板，更可應用
于制作印刷電路板軟性電路板或軟性封裝基板的技術領域。 相較于現(xiàn)有技術，由于本發(fā)明多層基板的導孔結構的孔墊是位于導孔內，無需如 現(xiàn)有技術，因光阻層的尺寸無法精確地決定孔墊尺寸，導致線路設計時，孔墊尺寸需要考量 此制程誤差，而需大于導孔尺寸。因此相較于現(xiàn)有技術，能更進一步使多層基板的導孔距 (接腳距)及金屬線距的尺寸縮小，提高多層基板的構裝密度。并且，依據(jù)本發(fā)明以金屬 剝離制程形成孔墊于導孔內，使得孔墊對第一金屬層以及介電層的斜孔壁均有良好的附著 性。再者，為使本發(fā)明多層基板的導孔結構中，孔墊對第一金屬層及介電層的斜孔壁間具有 較圓滑的接合，而能在多層基板折曲時，導孔結構具有良好的延展性。本發(fā)明的導孔結構在 多次折曲后依然維持原有的導孔結構完整，不會發(fā)生剝裂，依然維持第一金屬層、孔墊間的 良好電性連接，提高多層基板的可靠度。


圖1是表示現(xiàn)有技術一導孔結構的示意圖。 圖2是表示現(xiàn)有技術另一導孔結構的示意圖。 圖3A及圖3B是表示現(xiàn)有技術蝕刻法制作導孔結構的示意圖。 圖4A至圖4C是表示現(xiàn)有技術半加成法(semi-additive process)制作導孔結構
的示意圖。 圖5是表示本發(fā)明多層基板的導孔結構第一實施例的說明圖。
圖6是表示本發(fā)明多層基板的導孔結構第二實施例的說明圖。
圖7是表示本發(fā)明第二實施例的多層基板的導孔結構的俯視圖。
具體實施方式
請參考圖5所示，圖5是表示本發(fā)明多層基板的導孔結構第一實施例的說明圖。在圖5中，僅顯示出有關本發(fā)明多層基板的導孔結構的部分，本發(fā)明多層基板的導孔結構包 括有一第一金屬層502、一介電層506及一第二金屬層，各層結構詳述如下
第一金屬層502具有一上表面504。介電層506披覆于第一金屬層502上。在上 表面504的位置對介電層506開設一導孔508，導孔508具有一斜孔壁510，斜孔壁510具 有上端緣510-2。第二金屬層形成于導孔508內作為孔墊512?？讐|512與上表面504及斜 孔壁510接合，形成的接合面具有上緣530。并且孔墊512與斜孔壁510接合面的上緣530 低于斜孔壁510的上端緣510-2。并且，孔墊512尺寸也小于介電層506的上端緣510-2并 位于其內部。 第一金屬層502及孔墊512(第二金屬層)的材質均可為銅。介電層506的材質 則較佳為聚醯亞胺(PI， polyimide)，可以涂布方式披覆形成于第一金屬層502。第二金屬 層512是以金屬剝離制程(Metal Lift-Off)形成于導孔508內(于后詳述)。由于本發(fā) 明多層基板的導孔結構的孔墊512 (VIALand)是位于導孔508內，無需如現(xiàn)有技術，因光阻 層的尺寸無法精確地決定孔墊尺寸(VIA Landsize)，導致線路設計時，孔墊尺寸(VIALand size)需要考量此制程誤差，而需大于導孔尺寸(VIA diameter)。因此相較于現(xiàn)有技術，能 更進一步使多層基板的導孔距(接腳距)及金屬線距的尺寸縮小，提高多層基板的構裝密 度。 并且，依據(jù)本發(fā)明以金屬剝離制程(Metal Lift-Off)形成孔墊512于導孔508內， 使得孔墊512對第一金屬層502以及介電層506的斜孔壁510均有良好的附著性。再者， 為使本發(fā)明多層基板的導孔結構中，孔墊512對第一金屬層502以及介電層506的斜孔壁 510間具有較圓滑的接合，而能在多層基板折曲時，導孔結構具有良好的延展性。根據(jù)發(fā)明 者的多次測試驗證，第一金屬層502的上表面504與斜孔壁510間，即斜孔壁510的下端緣 510-4處形成的銳夾角e以小于75°為佳。因此，即便應用于軟性、可繞曲的軟性電路板 或封裝基板的折曲區(qū)域。本發(fā)明的導孔結構在多次折曲后依然維持原有的導孔結構完整， 不會發(fā)生剝裂，依然維持第一金屬層502、孔墊512間的良好電性連接，提高多層基板的可 靠度。 有關本發(fā)明利用金屬剝離制程(Metal Lift-Off)，制作多層基板的導孔結構的方 法詳述如下 形成一第一金屬層502 ; 形成一介電層506，披覆于第一金屬層502上； 在第一金屬層502的上表面504的位置開設一導孔508，使導孔508具有一斜孔壁 510 ; 對介電層506表面及上表面504涂布至少一光阻層520 ;
對光阻層520進行曝光； 去除位于導孔508內的光阻層520(圖中未顯示)，例如選用負型光阻，使用顯影
劑(Developer)去除光阻層520，則如圖5中所示，光阻層520上端緣532開孔的面積可控
制為小于斜孔壁510上端緣510-2的面積而大于下端緣510-4的面積； 在導孔508內形成孔墊512及介電層506表面的光阻層520上形成一第二金屬層
512a，使形成于導孔508內的孔墊512，與上表面504及斜孔壁510接合；以及 移除介電層506表面的光阻層520及光阻層520上形成的第二金屬層512a。
至此，即完成本發(fā)明多層基板的導孔結構。值得注意的是，在本發(fā)明中，形成在導 孔508內的第二金屬層是用以作為一孔墊512。并且在去除位于導孔508內光阻層520的 步驟中，可同時去除在介電層506上一預定位置的光阻層520，如圖6所示，形成于預定位置 的第二金屬層是作為一金屬導線514，與孔墊512接合形成一電性連接。在本發(fā)明領域中， 光阻層520大多是利用一光罩以微影制程所定義，而光阻層開孔的上端緣532即為利用光 罩以精確度極高的微影制程所轉印而形成。因此，本發(fā)明相較于現(xiàn)有技術最大的優(yōu)點是孔 墊512的形狀及面積是由位于介電層506表面的光阻層520開孔的上端緣532所定義，非 常接近光罩的尺寸，即原本電路設計時理想的尺寸。也即無利用現(xiàn)有技術蝕刻法及半加成 法，導致無法以光阻層精確地定義孔墊尺寸(VIA Landsize)的缺點。在金屬線路或導孔結 構的尺寸精細度要求日益嚴格的當下及未來，本發(fā)明均能滿足更進一步的要求。
以現(xiàn)今Fine-pitch類產品相關業(yè)界中，預期能實現(xiàn)達成的導孔深度(VIAd印th) 約為40iim，導孔尺寸(VIA diameter)約為40 60 ii m，而孔墊尺寸(VIALand size)極限 則約為70ym。而利用本發(fā)明能實現(xiàn)達成最小的導孔深度(VIAd印th)僅約3ym，導孔尺寸 (VIA diameter)僅約5 ii m，而孔墊尺寸(VIA Landsize)極限則僅約7iim。
請連同圖7—并參考圖6。圖6是表示本發(fā)明多層基板的導孔結構第二實施例的 說明圖。圖7是表示本發(fā)明第二實施例的多層基板的導孔結構的俯視圖。于第6圖中，也 僅顯示有關本發(fā)明多層基板的導孔結構的部分，本發(fā)明多層基板的導孔結構包括有一第 一金屬層502、一介電層506及一第二金屬層。詳述如下 第一金屬層502具有一上表面504。介電層506披覆于第一金屬層502上。在上 表面504的位置對介電層506開設一導孔508，導孔508具有一斜孔壁510。 一第二金屬層， 形成于導孔508內作為一孔墊512，以及在介電層506上作為一金屬導線514，孔墊512是 與上表面504及斜孔壁510接合，形成的接合面具有上緣530，并且接合面上緣530是低于 斜孔壁510的上端緣510-2，即孔墊512尺寸較介電層506的上端緣510-2為小并位于其內 部。 與本發(fā)明的第一實施例不同的是，在第二實施例中，去除位于導孔508內的光阻 層520 (圖中未顯示)的同時，也可去除介電層506上例如一定義金屬導線514的預定位 置(例如線形溝，圖中未顯示)中的光阻層520。接著，同時在導孔508內及在預定位置形 成第二金屬層分別作為孔墊512及金屬線路514?；蛘?，也可以不同制程步驟，分別在導孔 508內及在預定位置形成不同的金屬層，作為孔墊512及金屬線路514，但仍相互連接以實 現(xiàn)相異層間的電性連接。如同第一實施例，孔墊512對第一金屬層502以及介電層506的 斜孔壁510間具有較圓滑的接合，并且孔墊512及金屬線路514間的連接也較圓滑，另夕卜， 金屬線路514位于導孔上端緣510-2的位置也圓滑，而能在多層基板折曲時，具有良好的延 展性。根據(jù)發(fā)明者的多次測試驗證，該第一金屬層502的上表面504與斜孔壁510間，即斜 孔壁510的下端緣510-4處形成的銳夾角e以小于75°為佳。 如圖7所示， 一般而言，孔墊512與金屬線路514間是定義虛線516作為分界。本 發(fā)明多層基板的導孔結構中，孔墊512(VIA Land)是位于導孔508 (VIA)內，即小于導孔508 的上端緣510-2，大于下端緣510-4。因此，本發(fā)明的孔墊尺寸(VIALand size)能小于導孔 尺寸(VIA diameter)，無須在現(xiàn)有技術制程線路設計時，考量孔墊尺寸的誤差。同時又與金 屬線路514間具有良好的接合，能降低現(xiàn)有技術的導孔結構剝裂的可能性。因此能更進一步縮小多層基板尺寸，并且使多層基板的構裝密度增加。應用于現(xiàn)今運用廣泛的軟性電路 板及軟性封裝基板，更可增加基板的可靠度。
權利要求
一種多層基板的導孔結構，包括一第一金屬層、一介電層及一第二金屬層，其中該第一金屬層具有一上表面；該介電層披覆于該第一金屬層上，并在對應于該第一金屬層的該上表面的位置開設一導孔；其特征在于該導孔具有一斜孔壁，該斜孔壁具有上端緣；該第二金屬層形成于該導孔內，并與該上表面及該斜孔壁接合，形成的接合面具有上緣，該接合面的該上緣低于該斜孔壁的該上端緣。
2. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第二金屬層也形成于該介電層上，作為一金屬導線，形成于該導孔內的該第二金屬層是作為一孔墊，該孔墊與該金屬導線是同時形成。
3. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該斜孔壁的下端緣面積小于該上端緣的面積。
4. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第一金屬層的該上表面與該斜孔壁間形成的銳夾角小于75。。
5. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該多層基板為軟性多層基板。
6. 如權利要求l所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第一金屬層的材料為銅。
7. 如權利要求l所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第二金屬層的材料為銅。
8. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該介電層的材料為聚醯亞胺。
9. 如權利要求1所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第二金屬層是以金屬剝離制程形成于該導孔內。
10. —種多層基板的導孔結構，包括一第一金屬層、一介電層及一第二金屬層，其中該第一金屬層具有一上表面；該介電層披覆于該第一金屬層上，在對應于該第一金屬層的該上表面的位置開設一導孔；其特征在于該導孔具有一斜孔壁，該斜孔壁具有上端緣；該第二金屬層形成于該導孔內作為一孔墊，并形成于該介電層上的該第二金屬層是作為一金屬導線，作為該孔墊的該第二金屬層與該上表面及該斜孔壁接合，形成的接合面具有上緣，該接合面的該上緣低于該斜孔壁的該上端緣。
11. 如權利要求IO所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該斜孔壁的下端緣面積小于該上端緣的面積。
12. 如權利要求IO所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第一金屬層的該上表面與該斜孔壁間形成的銳夾角小于75。。
13. 如權利要求10所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該多層基板為軟性多層基板。
14. 如權利要求IO所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第一金屬層的材料為銅。
15. 如權利要求10所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第二金屬層的材料為銅。
16. 如權利要求10所述的導孔結構，其特征在于該介電層的材料為聚醯亞胺。
17. 如權利要求IO所述的多層基板的導孔結構，其特征在于該第二金屬層是以金屬剝離制程形成于該導孔內及該介電層上。
18. —種制作多層基板的導孔結構的方法，其特征在于該方法包括形成一第一金屬層，具有一上表面；形成一介電層，披覆于該第一金屬層上；在該介電層上并對應于該第一金屬層的該上表面的位置開設一導孔，使該導孔具有一斜孔壁，該斜孔壁具有上端緣；對該介電層表面及該上表面涂布至少一光阻層；對該光阻層進行曝光；去除位于該導孔內的該光阻層；在該導孔內及該介電層表面的該光阻層上形成一第二金屬層，使形成于該導孔內的該第二金屬層，與該上表面及該斜孔壁接合，形成的接合面具有上緣；以及移除該介電層表面的該光阻層及該光阻層上形成的該第二金屬層。
19. 如權利要求18所述的方法，其特征在于形成于該導孔內的該第二金屬層的形狀及面積是由位于該介電層表面的該光阻層開孔的上端緣所定義。
20. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該斜孔壁的下端緣面積小于該上端緣的面積。
21. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該第一金屬層的該上表面與該斜孔壁間形成的銳夾角小于75。。
22. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該介電層表面的該光阻層上端緣的開孔面積是介于該斜孔壁的該上端緣面積及該斜孔壁的下端緣面積之間。
23. 如權利要求18所述的方法，其特征在于在去除位于該導孔內該光阻層的步驟中，同時去除在該介電層上一預定位置的該光阻層，形成于該導孔內的該第二金屬層是作為一孔墊，形成于該預定位置的該第二金屬層是作為一金屬導線。
24. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該第一金屬層的材料為銅。
25. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該第二金屬層的材料為銅。
26. 如權利要求18所述的方法，其特征在于該介電層的材料為聚醯亞胺。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多層基板的導孔結構及其制造方法，多層基板的導孔結構包括一第一金屬層、一介電層及一第二金屬層。第一金屬層具有一上表面。介電層披覆于第一金屬層上，并在對應于第一金屬層上表面的位置開設一導孔，該導孔具有一斜孔壁，斜孔壁具有上端緣。第二金屬層形成于導孔內作為一孔墊，與上表面及斜孔壁接合，形成的接合面具有上緣，接合面的上緣是低于斜孔壁的上端緣。或者，可同時形成第二金屬層于介電層上作為一金屬導線與孔墊接合形成一電性連接。前述第二金屬層是以金屬剝離制程(Metal Lift-Off)形成于導孔內及介電層上。
文檔編號H01L23/498GK101728355SQ20081017612
公開日2010年6月9日 申請日期2008年11月3日 優(yōu)先權日2008年11月3日
發(fā)明者楊之光 申請人:巨擘科技股份有限公司