具有嵌入式濾波器的多層電子結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】具有嵌入式濾波器的多層電子結(jié)構(gòu)。一種復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)特征層和至少一個(gè)相鄰的通孔層，所述層在X-Y平面延伸并具有高度z，其中所述結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)電感器和與所述至少一個(gè)電感器串聯(lián)或并聯(lián)耦合的至少一個(gè)電容器以提供至少一個(gè)濾波器；所述至少一個(gè)電容器夾在所述至少一個(gè)特征層和在所述至少一個(gè)相鄰的通孔層中的至少一個(gè)通孔之間，使得所述至少一個(gè)通孔直立在所述至少一個(gè)電容器上，并且所述第一特征層和所述相鄰的通孔層中的至少其一包括在X-Y平面內(nèi)延伸的至少一個(gè)電感器。
【專利說明】具有嵌入式濾波器的多層電子結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無源元件例如濾波器，還涉及具有嵌入式濾波器等的多層互連結(jié)構(gòu)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]在對(duì)于越來越復(fù)雜的電子元件的小型化需求越來越大的帶動(dòng)下，諸如計(jì)算機(jī)和電信設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品的集成度越來越高。這已經(jīng)導(dǎo)致要求支撐結(jié)構(gòu)如IC基板和IC插件具有通過介電材料彼此電絕緣的高密度的多個(gè)導(dǎo)電層和通孔。
[0003]這種支撐結(jié)構(gòu)的總體要求是可靠性和適當(dāng)?shù)碾姎庑阅?、薄度、剛度、平整度、散熱性好和有競爭力的單價(jià)。
[0004]在實(shí)現(xiàn)這些要求的各種途徑中，一種廣泛實(shí)施的創(chuàng)建層間互連通孔的制造技術(shù)是采用激光鉆孔，所鉆出的孔穿透后續(xù)布置的介電基板直到最后的金屬層，所述金屬層用于后續(xù)填充金屬，通常是銅，該金屬通過鍍覆技術(shù)沉積在其中。這種成孔方法有時(shí)也被稱為“鉆填”，由此產(chǎn)生的通孔可稱為“鉆填通孔”。
[0005]但是，鉆填通孔方法存在大量缺點(diǎn)。因?yàn)槊總€(gè)通孔需要單獨(dú)鉆孔，所以生產(chǎn)率受限，并且制造復(fù)雜的多通孔IC基板和插件的成本變得高昂。在大型陣列中，通過鉆填方法難以生產(chǎn)出高密度和高品質(zhì)的、彼此緊密相鄰且具有不同的尺寸和形狀的通孔。此外，激光鉆出的通孔具有穿過介電材料厚度的粗糙側(cè)壁和內(nèi)向錐度。該錐度減小了通孔的有效直徑。特別是在超小通孔直徑的情況下，也可能對(duì)于在先的導(dǎo)電金屬層的電接觸產(chǎn)生不利影響，由此導(dǎo)致可靠性問題。而且，在被鉆的電介質(zhì)是包括聚合物基質(zhì)中的玻璃或陶瓷纖維的復(fù)合材料時(shí)，側(cè)壁特別粗糙，并且這種粗糙度可能會(huì)產(chǎn)生附加的雜散電感。
[0006]鉆出的通孔的填充過程通常是通過銅電鍍來完成的。電鍍沉積技術(shù)會(huì)導(dǎo)致凹痕，其中在通孔頂部出現(xiàn)小坑?；蛘撸?dāng)通孔通道被填充超過其容納量的銅時(shí)，可能造成溢出，從而產(chǎn)生突出超過周圍材料的半球形上表面。凹痕和溢出往往在如制造高密度基板和插件時(shí)所需的后續(xù)上下堆疊通孔時(shí)造成困難。此外，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，大的通孔通道難以均勻填充，特別是在其位于插件或IC基板設(shè)計(jì)的同一互連層內(nèi)的小通孔附近時(shí)。
[0007]雖然可接受的尺寸范圍和可靠性正在隨著時(shí)間的推移而改善，但是上文所述的缺點(diǎn)是鉆填技術(shù)的內(nèi)在缺陷，并且會(huì)限制可制造的通孔的尺寸范圍。還應(yīng)該注意的是，激光鉆孔是制造圓形通孔通道的最好方法。雖然理論上可以通過激光銑削制造狹縫形狀的通孔通道，但是，實(shí)際上可制造的鉆填通孔的幾何形狀范圍比較有限，并且在給定支撐結(jié)構(gòu)中的通孔通常是圓柱形的并且形狀基本相同。
[0008]通過鉆填工藝制造通孔是昂貴的，并且難以利用相對(duì)具有成本效益的電鍍工藝用銅來均勻和一致地填充由此形成的通孔通道。
[0009]在復(fù)合介電材料中激光鉆出的通孔實(shí)際上被限制在60X l(T6m (60微米)直徑，并且由于所涉及的燒蝕過程以及所鉆的復(fù)合材料的性質(zhì)，甚至因此而遭受到顯著的錐度形狀以及粗糙側(cè)壁的不利影響。
[0010]除了上文所述的激光鉆孔的其它限制外，鉆填技術(shù)的另一限制在于難以在同一層中產(chǎn)生不同直徑的通孔，這是因?yàn)楫?dāng)鉆出不同尺寸的通孔通道并隨后用金屬填充以制造不同尺寸通孔時(shí)，通孔通道的填充速率不同。因此，作為鉆填技術(shù)的特征性的凹痕或溢出的典型問題被惡化，因?yàn)椴豢赡軐?duì)不同尺寸通孔同時(shí)優(yōu)化沉積技術(shù)。
[0011]克服鉆填方法的許多缺點(diǎn)的可選解決方案是利用又稱為“圖案鍍覆(patternplating)”的技術(shù)，通過將銅或其它金屬沉積到在光刻膠中形成的圖案內(nèi)來制造通孔。
[0012]在圖案鍍覆中，首先沉積種子層。然后在其上沉積光刻膠層，隨后曝光形成圖案，并且選擇性移除該圖案以制成暴露出種子層的溝槽。通過將銅沉積到光刻膠溝槽中來形成通孔柱。然后移除剩余的光刻膠，蝕刻掉種子層，并在其上及其周圍層壓通常為聚合物浸潰玻璃纖維氈的介電材料，以包圍所述通孔柱。然后，可以使用各種技術(shù)和工藝來平坦化所述介電材料，并移除一部分以暴露出所述通孔柱頂部，從而允許由此導(dǎo)電接地，用于在其上形成下一金屬層?？稍谄渖贤ㄟ^重復(fù)該過程來沉積后續(xù)的金屬導(dǎo)體層和通孔柱，以形成所需的多層結(jié)構(gòu)。
[0013]在一個(gè)替代但緊密關(guān)聯(lián)的技術(shù)即下文所稱的“面板鍍覆(panel plating)”中，將連續(xù)的金屬層或合金層沉積到基板上。在基板頂部沉積光刻膠層，并在其中顯影出圖案。剝除顯影光刻膠的圖案，選擇性地暴露出其下的金屬，該金屬可隨后被蝕刻掉。未顯影的光刻膠保護(hù)其下方的金屬不被蝕刻掉，并留下直立的特征結(jié)構(gòu)和通孔的圖案。
[0014]在剝除未顯影的光刻膠后，可以在所述直立的銅特征結(jié)構(gòu)和/或通孔柱上及其周圍層壓介電材料，如聚合物浸潰玻璃纖維氈。在平坦化后，可以通過重復(fù)上述過程在其上沉積后續(xù)的金屬導(dǎo)體層和通孔柱以構(gòu)建所需的多層結(jié)構(gòu)。
[0015]通過上述圖案鍍覆或面板鍍覆方法創(chuàng)建的通孔層通常被稱為銅制“通孔柱”和特征層。
[0016]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，微電子演化的一般推動(dòng)力涉及制造更小、更薄、更輕和更大功率的高可靠性產(chǎn)品。使用厚且有芯的互連不能得到超輕薄的產(chǎn)品。為了在互連IC基板或“插件”中形成更高密度的結(jié)構(gòu)，需要具有甚至更小連接的更多層。事實(shí)上，有時(shí)希望在彼此的頂部上堆疊元件。
[0017]如果在銅或其它合適的犧牲基板上沉積鍍覆層壓結(jié)構(gòu)，則可以蝕刻掉基板，留下獨(dú)立的無芯層壓結(jié)構(gòu)。可以在預(yù)先附著在犧牲基板上的側(cè)面上沉積其它層，由此能夠形成雙面積層，從而最大限度地減少翹曲并有助于實(shí)現(xiàn)平坦化。
[0018]一種制造高密度互連的靈活技術(shù)是構(gòu)建由在介電基質(zhì)中的金屬通孔或特征結(jié)構(gòu)構(gòu)成的圖案或面板鍍覆多層結(jié)構(gòu)。所述金屬可以是銅，所述電介質(zhì)可以是纖維增強(qiáng)聚合物，通常使用的是具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物，例如聚酰亞胺。這些互連可以是有芯的或無芯的，并可包括用于堆疊元件的空腔。它們可具有奇數(shù)或偶數(shù)層。實(shí)現(xiàn)技術(shù)描述在授予 Amitec-Advanced Multilayer Interconnect Technologies Ltd.的現(xiàn)有專利中。
[0019]例如，赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“先進(jìn)多層無芯支撐結(jié)構(gòu)及其制造方法(Advanced multilayer coreless support structures and method for theirfabrication)”的美國專利US7，682，972描述了一種制造包括在電介質(zhì)中的通孔陣列的獨(dú)立膜的方法，所述膜用作構(gòu)建優(yōu)異的電子支撐結(jié)構(gòu)的前體。該方法包括以下步驟:在包圍犧牲載體的電介質(zhì)中制造導(dǎo)電通孔膜，和將所述膜與犧牲載體分離以形成獨(dú)立的層壓陣列?；谠摢?dú)立膜的電子基板可通過將所述層壓陣列減薄和平坦化，隨后端接通孔來形成。該公報(bào)通過引用全文并入本文。
[0020]赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“用于芯片封裝的無芯空腔基板及其制造方法(Coreless cavity substrates for chip packaging and their fabrication)，，的美國專利US7，669，320描述了一種制造IC支撐體的方法，所述IC支撐體用于支撐與第二 IC芯片串聯(lián)的第一 IC芯片；所述IC支撐體包括在絕緣周圍材料中的銅特征結(jié)構(gòu)和通孔的交替層的堆疊，所述第一 IC芯片可粘合至所述IC支撐體，所述第二 IC芯片可粘合在所述IC支撐體內(nèi)部的空腔中，其中所述空腔是通過蝕刻掉銅基座和選擇性蝕刻掉累積的銅而形成的。該公報(bào)通過引用全文并入本文。
[0021]赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“集成電路支撐結(jié)構(gòu)及其制造方法(integratedcircuit support structures and their fabrication)，，的美國專利 US7, 635，641 描述了一種制造電子基板的方法，包括以下步驟:(A)選擇第一基礎(chǔ)層；(B)將蝕刻阻擋層沉積到所述第一基礎(chǔ)層上；(C)形成交替的導(dǎo)電層和絕緣層的第一半堆疊體，所述導(dǎo)電層通過貫穿絕緣層的通孔而互連；(D)將第二基礎(chǔ)層施加到所述第一半堆疊體上；(E)將光刻膠保護(hù)涂層施加到第二基礎(chǔ)層上；(F)蝕刻掉所述第一基礎(chǔ)層；(G)移除所述光刻膠保護(hù)涂層；(H)移除所述第一蝕刻阻擋層；(I)形成交替的導(dǎo)電層和絕緣層的第二半堆疊體，導(dǎo)電層通過貫穿絕緣層的通孔而互連；其中所述第二半堆疊體具有與第一半堆疊體基本對(duì)稱的構(gòu)造；(J)將絕緣層施加到交替的導(dǎo)電層和絕緣層的所述第二半堆疊體上；(K)移除所述第二基礎(chǔ)層，以及，(L)通過將通孔末端暴露在所述堆疊體的外表面上并對(duì)其施加端子來端接基板。該公報(bào)通過引用全文并入本文。
[0022]RF (射頻)技術(shù)例如WIF1、藍(lán)牙等越來越廣泛地在應(yīng)用于包括移動(dòng)電話和汽車的各種裝置中。
[0023]除了基帶處理和存儲(chǔ)芯片外，特別是RF器件需要無源元件，例如各種的電容器、電感器和濾波器。這樣的無源元件可以表面安裝，但為了能夠極其顯著地縮小體積和節(jié)省成本，這樣的器件可以嵌入在芯片或基板內(nèi)。
[0024]通孔柱制造工藝的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以產(chǎn)生形狀并非是簡單圓柱形的通孔。這對(duì)于電容器的成型提供了巨大的靈活性并且還能夠制造高電感通孔，起到在X-Y平面內(nèi)不同位置之間的導(dǎo)體的作用，并且有利于形成由電容器和電感器組合構(gòu)成的濾波器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0025]本發(fā)明的第一方面涉及提供一種復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)特征層和至少一個(gè)相鄰的通孔層，所述層在X-Y平面內(nèi)延伸并具有高度Z，其中所述復(fù)合電子結(jié)構(gòu)包括與至少一個(gè)電感器耦合的至少一個(gè)電容器，所述至少一個(gè)電容器包括下電極和介電層并且結(jié)合在通孔層的基部上，所述通孔層夾在所述至少一個(gè)特征層和通孔柱之間，使得所述至少一個(gè)通孔直立在所述至少一個(gè)電容器上，并且任選地形成上電極，其中所述通孔層嵌入在聚合物基質(zhì)中，并且其中所述至少一個(gè)電感器形成在所述第一特征層和所述相鄰的通孔層中的至少其一內(nèi)。
[0026]任選地，所述至少一個(gè)電容器和所述至少一個(gè)電感器串聯(lián)耦合。
[0027]任選地，所述至少一個(gè)電容器和所述至少一個(gè)電感器并聯(lián)耦合。
[0028]可在所述特征層內(nèi)制造所述至少一個(gè)電感器。[0029]在特征層中的至少一個(gè)電感器通常是螺旋盤繞的。
[0030]通常，在特征層內(nèi)的電感器的電感為至少0.1nH0
[0031]通常，在特征層內(nèi)的電感器的電感小于50nH。
[0032]任選地，在通孔層內(nèi)制造另一電感器。
[0033]在一些實(shí)施方案中，在通孔層內(nèi)制造所述至少一個(gè)電感器。
[0034]在這種情況下，該電感器的電感通常為至少InH。
[0035]在這種情況下，該電感器的電感通常小于ΙΟηΗ。
[0036]在一些結(jié)構(gòu)中，所述至少一個(gè)電感器和所述至少一個(gè)電容器提供濾波器，所述濾波器選自包括基本LC低通濾波器、LC高通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、LC并聯(lián)帶通濾波器和低通并聯(lián)-切比雪夫?yàn)V波器(Chebyshev filters)的組別。
[0037]任選地，所述聚合物基質(zhì)包括選自包括聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、BT (雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂及其共混物的組別中的聚合物。
[0038]任選地,所述聚合物基質(zhì)還包括玻璃纖維。
[0039]任選地，所述聚合物基質(zhì)還包括平均粒徑0.5微米~30微米并且顆粒含量重量百分比為15wt%~30wt%的 無機(jī)顆粒填料。
[0040]通常，所述電容器包含陶瓷電介質(zhì)。
[0041]任選地，所述電容器的電介質(zhì)包括由Ta205、TiO2, BaO4SrTi和Al2O3構(gòu)成的組別中的至少一種。
[0042]通常，所述下電極包含貴金屬。
[0043]任選地，所述下電極包含選自包括金、鉬和鉭的組別中的金屬。
[0044]任選地，所述上電極包含選自包括金、鉬和鉭的組別中的金屬。
[0045]作為替代方案，所述上電極包含通孔柱。
[0046]在一些實(shí)施方案中，所述電容器的截面積由所述通孔柱的截面積限定，仔細(xì)控制通孔柱的截面積以調(diào)節(jié)電容器的電容。
[0047]通常，所述至少一個(gè)電容器具有1.5pF~300pF的電容。
[0048]任選地，所述至少一個(gè)電容器具有5~15pF的電容。
[0049]本發(fā)明的第二方面涉及提供一種制造陣列濾波器的方法，包括通過沉積第一電極和陶瓷層制造電容器并且在所述陶瓷層的一部分上施加通孔柱，使得所述陶瓷層上的所述通孔柱的覆蓋區(qū)尺寸限定并控制所述電容器的電容；以及通過將銅電鍍進(jìn)光刻膠圖案中，并剝除所述光刻膠并層壓來制造電感器。
[0050]通常，介電材料包括選自包括Ta2O5、TiO2、BaO4SrTi和Al2O3的組別中的陶瓷材料。
[0051]通常，所述電極層選自包括金、鉬和鉭的組別。
[0052]任選地，所述方法還包括沉積選自包括金、鉬和鉭的組別中的上電極，在所述上電極上沉積精確尺寸的銅通孔柱，以及選擇性移除多余的上電極、電介質(zhì)和下電極以控制電容器的尺寸。
[0053]任選地，通過等離子體蝕刻來移除多余的上電極、電介質(zhì)和下電極。
[0054]在一些實(shí)施方案中，通過包括以下步驟的方法制造所述電容器:(i)獲取載體；(?)沉積阻擋層；(iii)減薄所述阻擋層；(iv)在所述載體層上沉積薄銅層；(v)沉積第一電極材料層；(vi)沉積介電材料層；(vii)沉積第二電極材料層；(viii)在所述第二電極上沉積上銅層；(ix)在所述上銅層上施加光刻膠并將其圖案化；(X)蝕刻掉所述上銅層中暴露的銅；(Xi)蝕刻掉所述第二電極層中暴露的材料，所述介電材料層中暴露的介電材料和所述第一電極層中暴露的材料；以及(Xii)剝除所述光刻膠。
[0055]任選地，沉積介電材料層的步驟(vi)包括濺射陶瓷層，并且還包括在濺射陶瓷層之前或之后沉積鋁層，然后將鋁氧化成較不致密的氧化鋁，由此使氧化鋁生長進(jìn)入所述陶瓷層的缺陷中并密封所述缺陷。
[0056]任選地，所述載體選自由犧牲銅基板和其上附著的快速釋放銅薄膜的銅載體構(gòu)成的組別。
[0057]在一些實(shí)施方案中，電感器通過以下步驟制造:在減薄至暴露出至少一個(gè)銅通孔的介電聚合物上沉積銅種子層，由此提供導(dǎo)電連接；布設(shè)光刻膠層；圖案化所述光刻膠以產(chǎn)生細(xì)長形狀的通孔；在所述光刻膠中沉積銅以形成電感器；剝除所述光刻膠；蝕刻掉所述種子層；以及進(jìn)行層壓。
[0058]任選地，在所述銅種子層之前沉積鈦種子層。
[0059]任選地，電感器通過以下步驟制造:在減薄至暴露出至少一個(gè)銅通孔的介電聚合物上沉積銅種子層，由此提供導(dǎo)電連接；布設(shè)光刻膠層；圖案化所述光刻膠以產(chǎn)生螺旋狀特征結(jié)構(gòu)；在所述光刻膠中沉積銅以形成電感器；剝除所述光刻膠；以及蝕刻掉所述種子層。
[0060]通常，該方法還包括層壓。
[0061 ] 在一些實(shí)施方案中，在所述銅種子層之前沉積鈦種子層。
[0062]在一些實(shí)施方案中，將濾波器陣列嵌入在聚合物基質(zhì)中；將聚合物基質(zhì)減薄以暴露出通孔端部；然后通過在減薄的聚合物基質(zhì)的兩面上布設(shè)光刻膠來施加端子；在光刻膠圖案中沉積銅焊盤；剝除所述光刻膠；在銅焊盤之間布設(shè)阻焊層；以及施加保護(hù)涂層。
[0063]所述保護(hù)涂層可選自ENEPIG和有機(jī)清漆。
[0064]術(shù)語微米或μ m是指微米或I(T6米。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0065]為了更好地理解本發(fā)明并示出本發(fā)明的實(shí)施方式，純粹以舉例的方式參照附圖進(jìn)行參考性描述。
[0066]具體參照附圖時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)的是特定的圖示是示例性的并且目的僅在于說明性地討論本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并且基于提供被認(rèn)為是對(duì)于本發(fā)明的原理和概念方面的描述最有用和最易于理解的圖示的原因而被呈現(xiàn)。就此而言，沒有試圖將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以超出對(duì)本發(fā)明基本理解所必需的詳細(xì)程度來圖示；參照附圖的說明使本領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的幾種形式可如何實(shí)際體現(xiàn)出來。在附圖中:
[0067]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多層復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)的簡化截面圖；
[0068]圖2是包括單層電容器和在聚合物基基質(zhì)中的銅通孔的基板的示意性截面圖；
[0069]圖3是在特征層中的電感器和直立在與該電感器串聯(lián)耦合的電容器上的通孔柱層中的相鄰?fù)字氖疽庑粤Ⅲw圖；
[0070]圖4是與位于通孔柱底部的電容器串聯(lián)耦合的在通孔層中的電感器通孔的示意性立體圖；[0071]圖5是一對(duì)電感器的示意性立體圖，一個(gè)電感器在特征層中，另一個(gè)電感器在通孔層中，彼此串聯(lián)耦合并與位于通孔電感器的通孔層中的通孔柱底部處的電容器串聯(lián)耦合；
[0072]圖6是在特征層中的電感器的示意性立體圖，該電感器與電容器并聯(lián)耦合，該電容器與該電感器通過通孔柱以及在第二上特征層中的或在所述多層結(jié)構(gòu)外部的跡線耦合在一起;
[0073]圖7是在特征層中的電感器的示意性立體圖，該電感器與電感通孔串聯(lián)耦合，與電容器并聯(lián)耦合，該電容器與該電感通孔通過在第二上特征層中的或在所述多層結(jié)構(gòu)外部的跡線稱合在一起；
[0074]圖8是示出用于制造具有由電容器和電感器構(gòu)成的嵌入式濾波器的基板的方法的流程圖；
[0075]圖8(i)?圖8(XXXii)是示出用于制造具有由電容器和電感器構(gòu)成的嵌入式濾波器的基板的方法的一系列示意截面圖；
[0076]圖9是示出用于端接圖8所示的濾波器的方法的流程圖；
[0077]圖9 (xxxiii)?圖9 (xL)是用于端接具有嵌入式濾波器的基板的方法的一系列示意截面圖；
[0078]圖1Oa是基礎(chǔ)LC低通濾波器的示意性三維視圖；
[0079]圖1Ob示出圖1Oa的基礎(chǔ)LC低通濾波器可如何代表LC濾波電路；
[0080]圖1Oc是圖1Oa的基礎(chǔ)LC低通濾波器的示意截面圖；
[0081]圖1Od是圖1Oa的基礎(chǔ)LC低通濾波器的示意截面圖，其中電容器的尺寸等于其上的通孔柱的尺寸，該通孔柱的尺寸限定該電容器的有效電容；
[0082]圖1Oe是圖1Oa的基礎(chǔ)LC低通濾波器的示意截面圖，其中上電極是其上的通孔柱;
[0083]圖1la是基礎(chǔ)LC聞通濾波器的不意二維視圖；
[0084]圖1Ib示出圖1Ia的基礎(chǔ)LC高通濾波器可如何代表LC濾波電路元件；
[0085]圖12a是基礎(chǔ)LC帶通串聯(lián)濾波器的示意三維視圖；
[0086]圖12b示出圖12a的基礎(chǔ)LC帶通串聯(lián)濾波器可如何代表LC濾波電路元件；
[0087]圖13a是包括電容器和電感器的基礎(chǔ)LC帶通并聯(lián)濾波器的示意三維視圖；
[0088]圖13b示出圖13a的基礎(chǔ)LC帶通并聯(lián)濾波器可如何代表LC濾波電路元件；
[0089]圖14a是低通并聯(lián)_切比雪夫?yàn)V波器的示意三維視圖；和
[0090]圖14b示出低通并聯(lián)-切比雪夫?yàn)V波器可如何代表LC濾波器。
[0091]應(yīng)該認(rèn)識(shí)到所述附圖只是示意性示圖并不是成比例繪制的。非常薄的層可能表示得比較厚。特征結(jié)構(gòu)的寬度可能超出與其長度的比例，等等。
【具體實(shí)施方式】
[0092]在以下說明中，涉及的是包括在介電基質(zhì)中的金屬通孔的支撐結(jié)構(gòu)，特別是在聚合物基質(zhì)中的銅通孔柱，所述聚合物基質(zhì)可考慮例如是玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂或BT (雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂或它們的共混物。
[0093]以下描述的結(jié)構(gòu)包括電容器。因?yàn)槠叫邪咫娙萜靼▕A在電極之間的介電材料，通常是具有極高介電常數(shù)的材料，所述用于包封的介電材料在下文中稱為包封電介質(zhì)，以示與電容器的電介質(zhì)的區(qū)別。
[0094]附圖是示例性的，并非旨在指示比例。此外，示出了少量的通孔、單獨(dú)的電容器以及濾波器，而單個(gè)基板可包括若干個(gè)電容器和濾波器以及大量的通孔。事實(shí)上，通常一并制造大型陣列基板。
[0095]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多層復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)的簡化截面圖?，F(xiàn)有技術(shù)的多層支撐結(jié)構(gòu)100包括被絕緣各層的包封介電層110、112、114、116隔離的元件或特征結(jié)構(gòu)108的功能層102、104、106。穿過包封介電層的通孔118提供在相鄰的功能層或特征層之間的電連接。因此，特征層102、104、106包括在X-Y平面內(nèi)通常布設(shè)在所述層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)108，以及跨包封介電層110、112、114、116導(dǎo)通電流的通孔118。通孔118設(shè)計(jì)為具有最小的電感并得到充分的隔離以在其間具有最小的電容。
[0096]在采用鉆填技術(shù)制造通孔時(shí)，通孔通常具有基本圓形的截面，因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^首先在電介質(zhì)中進(jìn)行激光鉆孔來制造的。因?yàn)榘怆娊橘|(zhì)是非均勻的和各向異性的，并且由含有無機(jī)填料和玻璃纖維增強(qiáng)體的聚合物基質(zhì)構(gòu)成，所以其圓形截面通常具有粗糙的邊緣并且其截面可能略微偏離真正的圓形。此外，通孔趨于具有一定的錐度，成為逆截頭錐形而不是圓柱形。
[0097]Access公司的光刻膠及圖案或面板鍍覆以及層壓技術(shù)的特征在于，對(duì)于特征結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)尺寸不存在有效的上限，如在赫爾維茨(Hurwitz )等人的美國專利US7, 682，972，US7, 669，320和US7，635，641中所描述的，這些文件通過引用并入本文。
[0098]如美國專利舊7，682，972，舊7，669，320和舊7，635，641中所述，例如，圖1的結(jié)構(gòu)或者可以通過在光刻膠中顯影的圖案內(nèi)鍍覆(圖案鍍覆)制造，或者通過面板鍍覆接著選擇性蝕刻來制造，兩種方法均留下直立的通孔柱，然后在其上層壓包封電介質(zhì)預(yù)浸料。
[0099]利用“鉆填通孔”的方法，由于截面控制和形狀方面的困難，使得不能制造非圓形孔。由于激光鉆孔的限制，還存在約50-60微米直徑的最小通孔尺寸。這些困難在上文的【背景技術(shù)】部分中作了詳細(xì)描述，并且這些困難尤其涉及由于銅通孔填充電鍍過程導(dǎo)致的凹痕和/或半球形頂部、由于激光鉆孔過程導(dǎo)致的通孔錐度形狀和側(cè)壁粗糙、以及由于在“布線模式(routing mode)”中用以產(chǎn)生在聚合物/玻璃電介質(zhì)中的溝槽而使用的用于統(tǒng)削狹縫的昂貴的激光鉆孔機(jī)所導(dǎo)致的較高成本。
[0100]除了前文所述的激光鉆孔的其它限制外，鉆填技術(shù)的另一限制在于難以在同一層中產(chǎn)生不同直徑的通孔，這是因?yàn)楫?dāng)鉆出不同尺寸的通孔通道然后用金屬填充以制造不同尺寸通孔時(shí)，通孔通道的填充速率是不同的。因此，作為鉆填技術(shù)特征的凹痕或溢出(圓頂)的典型問題被惡化，因?yàn)椴豢赡芡瑫r(shí)對(duì)不同尺寸通孔來優(yōu)化沉積技術(shù)。因此，在實(shí)際應(yīng)用中，鉆填通孔具有基本圓形截面，盡管由于基板的不均勻特性導(dǎo)致有時(shí)略微變形，并且所有通孔具有基本相同的截面。
[0101]此外，應(yīng)該注意的是，在復(fù)合介電材料如聚酰亞胺/玻璃或環(huán)氧樹脂/玻璃或BT(雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂/玻璃或它們與陶瓷和/或其它填料顆粒的共混物中激光鉆出的通孔實(shí)際上被限于約60X10—6米直徑的最小尺寸，即使如此，由于所鉆的復(fù)合材料的特性而導(dǎo)致存在顯著的錐度形狀以及側(cè)壁粗糙，這均為所涉及的剝蝕過程的結(jié)果。
[0102]已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)，利用鍍覆和光刻膠技術(shù)的靈活性，可以成本有效地制造出形狀和尺寸范圍廣泛的通孔。此外，可以在同一層中制造出不同形狀和尺寸的通孔。這在使用銅圖案鍍覆方法時(shí)尤其有利，通過首先沉積金屬種子層、隨后沉積光刻膠材料并在其中顯影光滑、筆直、無錐度的溝槽，然后通過在暴露的種子層上圖案鍍覆所述溝槽并在其中沉積銅來填充所述溝槽。與鉆填通孔方法不同的是，通孔柱技術(shù)使得光刻膠層中的溝槽被填充從而得到無凹痕、無圓頂?shù)你~連接器。在銅沉積后，隨后剝除光刻膠，然后移除金屬種子層并在其上和其周圍施加一個(gè)永久的聚合物-玻璃復(fù)合包封電介質(zhì)。由此產(chǎn)生的“通孔導(dǎo)體”結(jié)構(gòu)可使用在赫爾維茨(Hurwitz)等人的美國專利US7, 682，972，US7, 669，320和US7, 635，641中描述的工藝流程。
[0103]除了通孔導(dǎo)體和特征結(jié)構(gòu)外，還發(fā)現(xiàn)可以在包括通孔柱技術(shù)的結(jié)構(gòu)內(nèi)，利用用于形成電容器和濾波器的電鍍、PVD和包封技術(shù)來制造無源元件，例如電容器和濾波器。
[0104]參照?qǐng)D2，示出單層平行板電容器20的截面圖，該電容器20包括沉積在銅特征層24上的介電材料層22以及生長在介電層22上的銅柱26。介電材料可以是例如Ta205、BaO4SrTi^TiO2和Al2O3并且可以通過物理氣相沉積法例如濺射或通過化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行沉積。
[0105]為了獲得高質(zhì)量的電容器，電介質(zhì)可以包括通過物理氣相沉積法沉積的Ta205、BaO4SrTi, TiO2，并且還可包括在此之前或之后沉積的鋁金屬層，可以通過與陶瓷并行濺射來沉積。在沉積之后，在氧存在下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱，加熱在爐或烘箱中或通過暴露于紅外輻射來進(jìn)行。隨后，鋁被原位轉(zhuǎn)化為氧化鋁(三氧化二鋁-Al2O3X因?yàn)锳l2O3的致密性低于鋁，所以其擴(kuò)散進(jìn)入陶瓷層的缺陷中并密封這些缺陷，從而確保高介電常數(shù)以及防止漏電。
[0106]銅柱26、28、30、32被包封在包封介電材料34中。在利用電鍍將銅柱26、28、30、32制成通孔柱時(shí)，包封介電材料34可以是層壓在銅柱26、28、30、32上的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物樹脂預(yù)浸料。
[0107]銅特征層24可具有約15微米的厚度，容限為約+-5微米。每個(gè)通孔柱層通常厚約40微米，但可以為20~80微米?？梢猿蔀槎私雍副P的外特征層24、38也通常厚約15微米，但可以為10微米~25微米。
[0108]電容器的電容限定為介電層的介電層的介電常數(shù)乘以電容器表面積(即通孔柱26的面積)再除以介電層22的厚度。
[0109]利用圖2的簡單單層電容器，可以優(yōu)化介電材料22的厚度及其沉積工藝。電容是介電材料22的介電常數(shù)和金屬電極面積的屬性，在此情況下，金屬電極面積即為銅柱26的截面積。
[0110]在典型實(shí)施方案中，在介電層的兩面施加貴金屬電極，通常為鉭電極，但可任選為金或鉬電極。因此，電容器引入在通孔柱底部的通孔層內(nèi)。保持厚度和介電層介電常數(shù)特性不變，在通孔柱限定上電極的情況下，通孔柱限定電容并用于精細(xì)調(diào)節(jié)電容。
[0111]如下文所具 體解釋的，即使在使用鉭電極時(shí)，沉積經(jīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)尺寸的通孔柱(可以通過電鍍形成并因此無需成為圓柱形，而可以是矩形或其它截面形狀)能夠進(jìn)行對(duì)電容器的電極和介電層的等離子體蝕刻，通過移除鉭及氧化鉭而不損傷銅的選擇性蝕刻，例如氟化氫和氧蝕刻，只留下夾在其中的電容器。
[0112]電容器和電感器的組合可用作濾波器，保護(hù)芯片免受電流波動(dòng)和噪聲的干擾。這種濾波器對(duì)于射頻通信例如WIF1、藍(lán)牙等特別重要。濾波器可用于將部分電路與其它元件隔離以防止干擾。
[0113]參照?qǐng)D3，示出在特征層中的電感器40和直立在與電感器40串聯(lián)耦合的電容器44上的通孔柱層中的相鄰?fù)字?2的示意性立體圖。所示結(jié)構(gòu)可以由銅制造，其中電容器44包括介電材料如Ta2O5、BaO4SrTi和TiO2，通常具有鉭電極或其它貴金屬電極。通常，通孔柱可以包封在聚合物電介質(zhì)中，聚合物電介質(zhì)可包括填料，并且可以是織造纖維預(yù)浸料。包括電感器40的特征層可以先沉積，再在其上構(gòu)建電容器44和通孔柱42，可以在特征層和通孔層上層壓聚合物基介電材料，其可以是聚合物膜或織造纖維預(yù)浸料。作為選擇，可以先制造和層壓通孔柱42和電容器44，然后在其上沉積電感器40，不再層壓或者可以隨后層壓其它通孔層(未示出)。
[0114]應(yīng)當(dāng)理解的是，特征層是非常薄的，通常為約10微米。然而，通孔柱層相對(duì)較厚。圖4是與位于通孔柱52底部的電容器54串聯(lián)耦合的在通孔層中延伸的電感器通孔56的示意性立體圖。電容器54與電感器通孔56通過沉積在特征層中的跡線58耦合。電感器通孔56具有約30微米的厚度并且具有與圖3的特征層電感器40不同的特性。通常，電感器通孔56是高Q電感器，具有約0.1nH?約IOnH的電感。
[0115]參照?qǐng)D5，濾波器可以制造為包括成對(duì)的電感器，在特征層中的第一電感器60和在通孔層中的第二電感器66，它們彼此耦合并且與在通孔電感器66的通孔層內(nèi)的通孔柱62底部的電容器64 f禹合。
[0116]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)于某些濾波目的，需要元件并聯(lián)耦合。
[0117]圖6是在特征層中的電感器70的示意性立體圖，其與電容器74并聯(lián)耦合。電容器74和電感器70通過通孔柱71、72和在第二上特征層中或在多層結(jié)構(gòu)外部的跡線78耦
合在一起。
[0118]圖7是在特征層中的電感器80的示意性立體圖，其與電感通孔86串聯(lián)耦合，與電容器84并聯(lián)耦合，電容器84和電感通孔86通過在第二特征層(圖示為上特征層)中或在多層結(jié)構(gòu)外部的跡線88稱合在一起。
[0119]參照?qǐng)D8以及圖8(i)?8(xx)，示出一種制造嵌入在電介質(zhì)中的電容器的方法。圖8 (XX)所示的電容器248具有不同金屬的專用電極，通常是貴金屬電極，例如金、鉬或鉭電極。通常使用鉭，因?yàn)榕c金或鉬相比，其較為廉價(jià)。
[0120]首先，獲取載體210-步驟8(i)。載體210通常為犧牲銅基板。在一些實(shí)施方案中，其可以是其上附著快速釋放薄銅膜的銅載體。
[0121]在銅載體210上沉積阻擋層212-步驟8(ii)。阻擋金屬層212可由鎳、金、錫、鉛、鈀、銀及其組合制成。在一些實(shí)施方案中，阻擋金屬層具有I微米?10微米范圍的厚度。通常，阻擋層212包括鎳。薄鎳層可以通過物理氣相沉積法或通過化學(xué)氣相沉積法沉積，通常是濺射或電鍍到銅載體上的。為了加快制程，阻擋層212可以電鍍。為了確保平坦度和光滑表面，可以通過例如化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行平坦化-步驟8(iii)(參照?qǐng)D8(ii))。
[0122]接著，在阻擋層212上沉積薄銅層214-步驟8 (iv)。銅層214的厚度通常為幾個(gè)微米并且可以通過濺射或通過電鍍制造。
[0123]然后，沉積第一電極216-步驟8(v)。例如，第一電極216可通過鉭濺射制成。
[0124]接著，沉積介電層218-步驟8(vi)。為了得到高性能電容器，介電層218必須保持盡可能薄，而又沒有使得電荷泄漏的故障風(fēng)險(xiǎn)。存在多種可以使用的備選材料。這些材料包括Ta205、BaO4SrTi和TiO2，例如可以通過濺射進(jìn)行沉積。通常，介電層218的厚度為
0.1?0.3微米的范圍。
[0125]然后，可以沉積第二電極220 -步驟8 (vii)。例如，第二電極220可以通過鉭濺射制成。
[0126]在一個(gè)變化方法中，不施加第二貴金屬電極220。而是，在電介質(zhì)上直接沉積銅通孔，其覆蓋區(qū)限定上電極并由此限定電容器的有效面積和電容。
[0127]此外，制造沒有可能導(dǎo)致電荷泄漏的缺陷的Ta2O5、BaO4SrTi或TiO2的薄介電層是困難的。為了克服這一問題，在一些實(shí)施方案中，在沉積Ta205、BaO4SrTi或TiO2層之前或之后沉積鋁層(未示出)，并且通過暴露在氧環(huán)境中加熱，使鋁層氧化成高介電陶瓷氧化鋁(Al2O3X這樣，可以消除缺陷并確保連續(xù)薄電介質(zhì)隔離電極。
[0128]在主工藝中，在第二電極220上沉積另一銅層222 -步驟8(viii)。例如，可以通過濺射或電鍍來沉積另一銅層222。例如，該上銅層222可利用光刻膠進(jìn)行圖案化以進(jìn)行圖案鍍覆或通過印刷及蝕刻來制造焊盤、導(dǎo)體及電感器?？稍阢~載體210下方施加光刻膠層208，并且在所述另一銅層222上施加第二光刻膠層224并顯影成圖案-步驟8(ix)。
[0129]蝕刻掉所述另一銅層222的未被圖案化的光刻膠層224保護(hù)的區(qū)域-步驟8(x)?？梢圆捎脻裎g刻。例如，一種蝕刻掉另一銅層222的未被圖案化的光刻膠層224保護(hù)的區(qū)域的方法包括將犧牲基板暴露于高溫氫氧化銨溶液中。作為替代方案，可以采用氯化銅蝕刻或濕式氯化鐵蝕刻。
[0130]可以通過干蝕刻法利用等離子體蝕刻工藝移除暴露的電極層216、220和介電層218 -步驟8 (xi)。例如,可以使用氟化氫和氧氣來蝕刻TiO2或Ta2O5，使用氟化氫和氬氣來蝕刻BaO4SrTi (BST)。CF4:02的典型濃度比為50:50?95:5 (CF4占95)。CF4:Ar的典型濃度比為 50:50 ?95:5 (Ar 占 95)。
[0131]在一種變化方法中，如前所述，不沉積上電極220。而是直接在介電材料上制造銅通孔。利用模板或利用激光對(duì)光刻膠進(jìn)行圖案化，從而能夠?qū)ν椎慕孛娉叽绾托螤钸M(jìn)行精確控制，該通孔用作上電極并限定電容器的電容，這是因?yàn)殡娙菖c該通孔電極的有效面積成比例。
[0132]在主工藝中，通常接著將圖案化的光刻膠224剝除-步驟8 (xii)，因而，不久之后被類似的光刻膠層228替代的第二光刻膠層208得以保留。
[0133]在電容器和暴露的銅層214上方和周圍沉積銅種子層226。為了有助于粘附，可以先沉積第一鉭種子層-步驟8 (xiii),圖8 (xiii)。
[0134]然后，前進(jìn)到不同比例的圖S(Xiv)，施加另一光刻膠層228以保護(hù)銅基板(假定層208已被移除)，并且在種子層226上沉積光刻膠厚層230并對(duì)其進(jìn)行圖案化。在光刻膠230產(chǎn)生的圖案中電鍍形成銅互連232 -步驟8 (XV)。
[0135]接著，剝除光刻膠228 (208),230,留下被種子層226短路的電容器248，并且暴露出銅通孔柱232互連-步驟8 (xvi)。
[0136]蝕刻掉種子層226 -步驟8 (xvii)，通過快速蝕刻進(jìn)行以盡量減少對(duì)銅層214和通孔柱232的損傷，而且確保銅層214和銅通孔232彼此被電容器隔離。接著，在銅基板和通孔上層壓聚合物基介電材料層234 -步驟8 (xix)。聚合物基介電材料層234通常為聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂或BT (雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂或其共混物，并且可以用玻璃纖維增強(qiáng)。在一些實(shí)施方案中，可以使用織造纖維氈浸潰在聚合物樹脂中構(gòu)成的預(yù)浸料。聚合物基質(zhì)可包括無機(jī)顆粒填料，其通常具有0.5微米?30微米的平均粒徑，聚合物顆粒含量重量百分比通常為15?30wt%。
[0137]雖然有時(shí)被稱為電介質(zhì),但是聚合物基介電材料234的介電常數(shù)低于介電層218的介電常數(shù)，介電層218通常是更為特制的材料，例如Ta2O5或BaO4SrTi或Ti02。
[0138]接著，例如通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)將固化的聚合物基介電材料234進(jìn)行減薄并平坦化，由此暴露出銅通孔232的端部-步驟8(xx)。然后，在聚合物基介電材料234和銅通孔232端部上沉積另一銅種子層236 -步驟8 (xxi)。在該種子層236上沉積光刻膠層238并圖案化光刻膠層238 -步驟8 (xxii)。接著，在圖案中電鍍銅特征層240 -步驟8(xxiii)。
[0139]接著，可以剝除光刻膠層238 -步驟8 (xxiv)。
[0140]在此階段，下銅層214通過銅互連232經(jīng)由嵌入在銅互連232中的電容器248與上銅層240耦合。
[0141]可以沉積另一光刻膠層242并對(duì)其進(jìn)行圖案化-步驟8 (XXV)，并且可以在該圖案中電鍍銅通孔柱244 -步驟8 (xxvi)。
[0142]可以剝除光刻膠242，留下直立的銅通孔244 -步驟8 (xxvii)，并且蝕刻掉銅種子層236 -步驟8 (xxviii)。這可以通過干等離子體蝕刻或通過氯化銅或氯化銨溶液的快速蝕刻進(jìn)行移除。
[0143]本發(fā)明可以具有多種變化形式，參照?qǐng)DS(xviii)，在銅基板和通孔上層壓聚合物基介電材料234之前，利用等離子體蝕刻法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行等離子體蝕刻，例如，氟化氫和氧氣的混合物不易蝕刻銅，而易于蝕刻氧化鉭和氧化鈦-步驟10 (xviii)。這減少與通孔柱232對(duì)應(yīng)的電容器的尺寸。因?yàn)橥字?32是通過在光刻膠內(nèi)進(jìn)行電鍍制造的，所以這提供了將其高精度制造成幾乎任意尺寸和形狀的可能性，可以是正方形或矩形，而非圓形，從而實(shí)現(xiàn)高封裝密度。移除多余的電容器材料能夠?qū)崿F(xiàn)元件之間的高封裝密度。隨后，將電容器348或電容器248嵌入到聚合物基介電材料234中，聚合物基介電材料234通常為聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂或BT (雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂或其共混物，并且可以用玻璃纖維增強(qiáng)-步驟IO(XiX)。在一些實(shí)施方案中，織造纖維氈浸潰在聚合物樹脂中構(gòu)成的預(yù)浸料可用于包封。聚合物基質(zhì)234可包括無機(jī)顆粒填料，其通常具有0.5微米?30微米的平均粒徑，聚合物通常包含重量百分比為15?30wt%的顆粒物。
[0144]參照?qǐng)D8 (XX)，可將介電材料234減薄并平坦化，暴露出銅通孔柱232的端部，并且可以在其上沉積銅種子層236 -步驟8 (xxi)?？梢猿练e光刻膠層238并進(jìn)行圖案化-步驟8 (xxii)，并且可以在圖案中沉積銅特征層240 -步驟8 (xxiii)?？梢詣兂饪棠z238的圖案，留下直立的特征層240 -步驟S(XXiv)，并且可以通過布設(shè)和圖案化光刻膠厚層242構(gòu)建另一通孔層244 -步驟8(XXV)，然后在圖案化的光刻膠238中圖案鍍覆銅通孔244 -步驟 8 (xxvi)。
[0145]也可以蝕刻掉銅載體212，通常使用氯化銅或氯化銨溶液進(jìn)行-步驟8(XXvi)，阻擋層(通常為鎳層)212用作蝕刻停止層。
[0146]然后可以利用合適的蝕刻技術(shù)例如等離子體蝕刻或使用特定化學(xué)蝕刻劑移除阻擋層214-步驟8(XXVii)。例如，為了蝕刻掉鎳而不移除銅，可以使用硝酸和過氧化氫的混合物。溶解鎳的可能替代物包括鹽酸+過氧化氫、熱濃硫酸和鹽酸酸化的氯化鐵(III)。
[0147]接著，將聚合物層246進(jìn)行減薄和平坦化-步驟8 (xxviii)，以暴露出銅通孔柱244的端部?？梢圆捎醚心ァ伖饣蚪M合的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。
[0148]目前為止，已經(jīng)描述了可如何在包括嵌入在聚合物基介電基質(zhì)234、246中的銅特征層216、240和銅通孔232、244的復(fù)合結(jié)構(gòu)250中嵌入高性能先進(jìn)電容器248。
[0149]因?yàn)殡娙萜靼搴碗娊橘|(zhì)的平面形狀通過圖案化光刻膠來決定，所以應(yīng)當(dāng)理解的是電容器可具有幾乎任意形狀，通常是正方形或矩形，也可以是圓形，或者實(shí)際上可以是任何其它形狀。電容器可具有1、2、3或更多的層。電介質(zhì)的厚度可以仔細(xì)控制，從而可以調(diào)節(jié)本發(fā)明的電容器在大范圍內(nèi)具有基本任意的電容，并且可以精確控制電容，針對(duì)特定工作頻率來優(yōu)化電容。
[0150]還應(yīng)該注意到，通孔柱244不應(yīng)被限制為簡單的圓柱形通孔柱，因?yàn)樗皇峭ㄟ^鉆填技術(shù)制造的。通過利用在光刻膠242圖案中電鍍制造，通孔244也可以具有幾乎任意的形狀和尺寸。因?yàn)橥?44可以是在通孔層內(nèi)的延伸金屬線，所以通孔244可以是電感器并且優(yōu)選是電感為約0.1nH?約IOnH的高Q電感器。還應(yīng)該注意到，該“電感器通孔”可以與由特征層214、240和/或260、262構(gòu)成的電感器結(jié)構(gòu)組合，如下文參照?qǐng)D9 (xxxv)等所述。電容器248和電感器244的組合能夠提供RF濾波器。
[0151]參照步驟9 (xxxiii)?步驟9 (xL),描述制造濾波器的端口的技術(shù)。
[0152]參照步驟9 (xxxiii)，在基質(zhì)246和暴露的銅通孔(電感器)244端部上濺射鈦種子層252。參照步驟9 (xxxiv)，接著在鈦層252上濺射銅層254。
[0153]參照步驟9 (xxxv)，在復(fù)合結(jié)構(gòu)250的每一面上布設(shè)光刻膠層256、258并圖案化。參照步驟9“11“)，在圖案化的光刻膠256、258中電鍍銅260、262以形成端口。
[0154]參照步驟9(XXXvii)，接著剝除光刻膠層256、258，留下直立的銅。參照步驟9 (xxxvi ii)，蝕刻掉鈦層和銅層。在該工藝中，銅焊盤260、262略微受損。
[0155]由此形成的空腔中可填充阻焊層264 -步驟9 (xxxix)，并且利用ENEPIG266保護(hù)銅-步驟9 (xL)或采用其它合適的端接技術(shù)。
[0156]參照?qǐng)D10a，其為示出圖9 (xL)結(jié)構(gòu)的三維視圖，參照?qǐng)D10b，其為等價(jià)電路圖，參照?qǐng)D10c，其基本上為圖9 (xL)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)理解的是，由此形成的結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是由四個(gè)端口 PU P2、P3、P4、電容器C和電感器L組成的基礎(chǔ)LC低通濾波器300。
[0157]參照?qǐng)D10d，在利用圖9 (xxxiii)所示的等離子體蝕刻步驟的變化制造技術(shù)中，通孔V2的覆蓋區(qū)限定電容器C2的電容和尺寸，其中多余的材料通過等離子體蝕刻被蝕刻掉。因此，圖1Od是等同于圖1Oa的基礎(chǔ)LC低通濾波器的示意截面圖，其中通孔柱V2的頂部限定電容器的電極和介電層的尺寸，如圖2?7所示的結(jié)構(gòu)。
[0158]圖1Oe是圖1Oa的另一基礎(chǔ)LC低通濾波器的不意截面圖，其中電容器C3的上電極是通孔柱V3，而沒有沉積貴金屬上電極。在此，必須從電介質(zhì)上仔細(xì)移除所有的銅種子層。
[0159]應(yīng)當(dāng)理解的是，圖8和圖8 (i)?圖8 (xxxii)以及圖9 (xxxiii)?圖9 (xL)所具體示出的技術(shù)可用于制造非常寬范圍的具有不同特性的濾波器電路。例如，參照?qǐng)D1la和11b，可以制造基礎(chǔ)LC高通濾波器。參照?qǐng)D12a和12b，可以制造基礎(chǔ)LC串聯(lián)帶通濾波器，參照?qǐng)D13a和13b，可以制造基礎(chǔ)LC并聯(lián)帶通濾波器。參照?qǐng)D14a和14b，利用合適的變化方案，特別是可以制造低通并聯(lián)-切比雪夫?yàn)V波器。
[0160]雖然已經(jīng)描述了單一濾波器，但是應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，實(shí)際上隨后可以在大板上共同制造此類濾波器的大型陣列。其它元件也可以伴隨濾波器一起共同制造。濾波器260可以表面安裝在基板上或者通過在其周圍沉積其它的特征層和通孔層而嵌入到基板中。
[0161]通常，嵌入式元件的固有缺點(diǎn)在于，如果發(fā)生故障，則嵌入的元件和結(jié)構(gòu)必須舍棄。有時(shí)，當(dāng)元件不能被隔離進(jìn)行單獨(dú)測試時(shí)，難以診斷出導(dǎo)致問題的原因。然而，由于對(duì)于基板表面上寶貴的基板面的需求以及微型化的趨勢，嵌入式濾波器及其它無源元件具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。
[0162]本發(fā)明的特征在于，可以將濾波器及其它無源元件制造為表面安裝的獨(dú)立產(chǎn)品，而且可以得到優(yōu)化并且制造工藝可以與基板制造工藝整合以嵌入該元件。
[0163]所形成的電容器的電容取決于電極板面積、電介質(zhì)厚度及其介電常數(shù)。通常，RF濾波器的電容器具有約5?約15pF的電容。可以將電容控制到一個(gè)窄范圍內(nèi)，例如9?12pF，甚至 10 ?IlpF。
[0164]本發(fā)明的電感器可以具有納亨利的電感，即0.2nH?300nH，通常為InH?約IOnH0
[0165]可以將這些電感器的電感控制到一個(gè)窄范圍內(nèi)，例如約4nH?約8nH，或者甚至根據(jù)需要可控制在小于InH的范圍內(nèi)，例如約5nH?約6nH。
[0166]上述說明只是以解釋性的方式提供。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明能夠具有多種變化形式。
[0167]已經(jīng)描述了本發(fā)明的若干實(shí)施方案。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以進(jìn)行各種改變而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍。因此，其它實(shí)施方案也在所附權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
[0168]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于上文中具體圖示和描述的內(nèi)容。而且，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，包括上文所述的各個(gè)技術(shù)特征的組合和子組合以及其變化和改進(jìn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述說明后將會(huì)預(yù)見到這樣的組合、變化和改進(jìn)。
[0169]在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”及其變體例如“包含”、“含有”等是指所列舉的要素被包括在內(nèi)，但一般不排除其它要素。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)特征層和至少一個(gè)相鄰的通孔層，所述層在X-Y平面延伸并具有高度Z， 其中所述復(fù)合電子結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)電感器和與所述至少一個(gè)電感器耦合的至少一個(gè)電容器，所述至少一個(gè)電容器包括下電極和介電層，并且結(jié)合在夾在所述至少一個(gè)特征層和通孔柱之間的通孔層的底部，使得至少一個(gè)通孔直立在所述至少一個(gè)電容器上并且任選地形成上電極，其中所述通孔層嵌入在聚合物基質(zhì)中，并且 其中所述至少一個(gè)電感器形成在選自所述第一特征層和所述相鄰的通孔層中的至少其一內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電容器和所述至少一個(gè)電感器串聯(lián)耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，包括在所述通孔層上的至少一個(gè)第二特征層，其中所述至少一個(gè)電容器和所述至少一個(gè)電感器經(jīng)由所述特征層并聯(lián)耦合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電感器制造在所述特征層內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電感器是螺旋盤繞的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電感器的電感為至少0.1nH0
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電感器的電感小于50nH。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中在通孔層內(nèi)制造另一電感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電感器制造在通孔層內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電感器的電感為至少0.1nH0
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電感器的電感小于ΙΟηΗ。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電感器和所述至少一個(gè)電容器提供濾波器，所述濾波器選自包括基本LC低通濾波器、LC高通濾波器、LC串聯(lián)帶通濾波器、LC并聯(lián)帶通濾波器和低通并聯(lián)-切比雪夫?yàn)V波器的組別。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物基質(zhì)還包括玻璃纖維。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物基質(zhì)包括選自包括聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、BT (雙馬來酰亞胺/三嗪)樹脂及其共混物的組別中的聚合物。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物基質(zhì)還包括平均粒徑0.5微米~30微米的無機(jī)顆粒填料，并且所述聚合物基質(zhì)中的顆粒含量重量百分比為15wt%~30wt%o
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電容器包含陶瓷電介質(zhì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電容器的電介質(zhì)包括由Ta205、TiO2, BaO4SrTi和Al2O3構(gòu)成的組別中的至少一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述下電極包含貴金屬。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述下電極包含選自包括金、鉬和鉭的組別中的金屬。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述上電極包含選自包括金、鉬和鉭的組別中的金屬。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述上電極包含所述通孔柱。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述電容器的截面積由所述通孔柱的截面積限定，仔細(xì)控制所述通孔柱的截面積以調(diào)節(jié)電容器的電容。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電容器具有1.5pF~300pF的電容。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)電容器具有5~15pF的電容。
25.一種制造陣列濾波器的方法，包括通過以下步驟制造電容器:沉積第一電極和陶瓷層并且在所述陶瓷層的一部分上施加通孔柱，使得所述陶瓷層上的所述通孔柱的覆蓋區(qū)尺寸限定并控制所述電容器的電容；以及 通過以下步驟制造電感器:將銅電鍍進(jìn)光刻膠圖案中，剝除所述光刻膠以及層壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述介電材料選自包括Ta205、Ti02、Ba04SrTi和Al2O3的組別。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述電極層選自包括金、鉬和鉭的組別。
28.根據(jù)權(quán) 利要求25所述的方法，還包括沉積選自包括金、鉬和鉭的組別的上電極，在所述上電極上沉積精確尺寸的銅通孔柱，以及選擇性移除過量的上電極、電介質(zhì)和下電極以控制所述電容器的尺寸。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中通過等離子體蝕刻來移除過量的上電極、電介質(zhì)和下電極。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中通過包括以下步驟的方法制造所述電容器: (i)獲取載體； (?)沉積阻擋層； (iii)減薄阻擋層； (iv)在所述載體層上沉積薄銅層； (v)沉積第一電極材料層； (vi)沉積介電材料層； (vii)沉積第二電極材料層； (viii)在所述第二電極上沉積上銅層； (ix)在所述上銅層上施加光刻膠并將其圖案化； (x)蝕刻掉所述上銅層中暴露的銅； (xi)蝕刻掉所述第二電極層中暴露的材料，所述介電材料層中暴露的介電材料和所述第一電極層中暴露的材料；以及 (xii)剝除所述光刻膠。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中沉積介電材料層的步驟(vi)包括濺射陶瓷層，并且還包括在濺射陶瓷層之前或之后沉積鋁層，然后將鋁氧化成較不致密的氧化鋁，由此使氧化鋁生長進(jìn)入所述陶瓷層的缺陷中并密封所述缺陷。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述載體選自由犧牲銅基板和其上附著快速釋放銅薄膜的銅載體構(gòu)成的組別。
33.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述電感器通過以下步驟制造:在減薄至暴露出至少一個(gè)銅通孔的介電聚合物上沉積銅種子層，由此提供導(dǎo)電連接；布設(shè)光刻膠層； 圖案化所述光刻膠以產(chǎn)生細(xì)長形狀的通孔； 在所述光刻膠中沉積銅以形成電感器； 剝除所述光刻膠； 蝕刻掉所述種子層；以及 進(jìn)行層壓。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中在所述銅種子層之前沉積鈦種子層。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的方法，其中所述電感器通過以下步驟制造:在減薄至暴露出至少一個(gè)銅通孔的介電聚合物上沉積銅種子層，由此提供導(dǎo)電連接； 布設(shè)光刻膠層； 圖案化所述光刻膠以產(chǎn)生螺旋狀特征結(jié)構(gòu)； 在所述光刻膠中沉積銅以形成電感器； 剝除所述光刻膠層；以及 蝕刻掉所述種子層。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，還包括進(jìn)行層壓。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中在所述銅種子層之前沉積鈦種子層。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括: 將濾波器陣列嵌入在聚合物基質(zhì)中； 將所述聚合物基質(zhì)減薄以暴露出通孔端部； 通過在減薄的聚合物基質(zhì)的兩面上布設(shè)光刻膠來施加端子； 在光刻膠圖案中沉積銅焊盤； 剝除所述光刻膠； 在銅焊盤之間布設(shè)阻焊層；以及 施加保護(hù)涂層。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其中所述保護(hù)涂層可選自ENEPIG和有機(jī)清漆。
【文檔編號(hào)】H01L21/768GK103985698SQ201410029604
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】卓爾·赫爾維茨, 黃士輔 申請(qǐng)人:珠海越亞封裝基板技術(shù)股份有限公司