专利名称：集成电路基板通孔的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路基板通孔的制造方法，特别是涉及选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式对各通孔结构进行塞孔，并填住介电层上的各该导通孔位置处及线路位置处形成导通孔(via)的集成电路基板通孔的制造方法。
请参阅
图1A至图1E所示，为现有技术于集成电路基板进行通孔的制造方法，其步骤包括(a)提供一基材作为集成电路基板10的主体，在该集成电路基板10的上、下侧表面分别覆上有上、下金属层11、12，以作为后续定义电路布局的用；(b)在集成电路基板10表面预定位置处定位出通孔位置，以机械钻孔等方式打穿，形成多个贯穿该集成电路基板10的通孔13；(c)在上述通孔13的内侧表面上镀上一层完整面铜14，以形成具导通作用的导通孔13a(Plate Through Hole，简称PTH)；
(d)对集成电路基板10的上、下侧表面的上、下金属层11、12依所设计的电路布局态样进行微影、蚀刻等步骤，以定义出上、下电路层11a、12a(e)以填充材如缘漆等材质，对所述各导通孔13a进行塞孔，以形成完整的导电栓14结构。最后通常会再以将保护层(图中未示)覆盖于集成电路基板10的上、下电路层11a、12a表面作保护。
以上所述仅为单层集成电路基板的一般制造方法，当然，在多层集成电路基板的趋势下，只要将各单层电路基板施以定义通孔的上述标准制造方法，迭合各该电路基板，即可制成多层复杂的集成电路基板。
以上所述为现有技术的集成电路基板10的制造方法，但即使发展多年，现有技术的集成电路基板10仍具有可靠度不佳、良率不高等缺点。究其原因主要是因为1.现有技术是以绿漆对导通孔14进行塞孔，然而进行塞孔却容易在各该导电栓15内部造成空隙，因此容易会有Popcorn现象产生，造成塞孔困难、填塞不易，因此不仅通孔孔径大小易受限，且电性连接品质也不好，造成可靠度较差。
2.优良通孔制作难度高，制造方法极为烦杂，生产时间过长，且机台设备费用非常昂贵，成本过高。
由上述说明可知，利用现有技术的制造方法所制造的集成电路的基板具有可靠度不佳、导电栓塞孔强度差等缺点，经常无法满足客户所要求的标准，不仅降低市场的竞争力也造成生产成本的浪费，因此对于从事基板生产的厂商而言，莫不致力于通孔制造方法的改良，以提高基板的可靠度进而达到增加市场竞争力和降低生产成本的目标。
本发明的另一目的在于提供一种集成电路基板通孔的制造方法，选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式在欲作为金属导通孔的处形成整层金属层，在对金属层施以平坦化，即可完成金属导通孔的填塞。
本发明的又一目的在于提供一种集成电路基板通孔的制造方法，以金属直接作塞孔动作，制作导通孔，不需再额外设计通孔的外环(或称面环，capture pad)，也不需昂贵的设备机台，大幅提高导电线路的布局密度，相对地基板的品质可更加提高度。
为了达到上述目的，本发明公开一种集成电路基板通孔的制造方法，其步骤包括(a)在一单位电路基板的一表面覆上一保护薄板或离型薄板，在该电路基板的预定位置处，形成若干贯穿电路基板的通孔结构。
(b)在该电路基板未附着保护薄板的另一表面覆上另一保护薄板或离型薄板，之后选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式进行通孔结构填塞(也即塞孔步骤)，填实形成各该通孔。
(c)移除电路基板上下的保护薄板或保护离型薄板，并对该单位基板的上下表面进行研磨或蚀刻步骤，使其平坦化。
(d)选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式方式在该电路基板的上下表面各覆上一金属层。
(e)对各该金属层施以微影、显像等方式，定义出若干电路层；(f)在所述电路层外各覆上一绝缘的介电层，如感光介电层或激光介电层等；(g)于所述介电层对应于通孔的位置上定义出金属导通孔的位置。
(h)选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式方式在所述介电层的表面各覆上一金属层，并填住介电层上对应于通孔的各金属导通孔位置。
(i)以研磨暨化学机械研磨方式，或表面平整蚀刻方式对所述电路基板最外围的金属层进行平坦化。
至步骤(i)所述本发明集成电路基板通孔的制造方法已完成，然而可再重复制造方法增层更多介电层，并选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式形成电路层，并经刷磨步骤，形成所谓的增层电路基板制造方法(build-up process)。
图2A至2M为本发明第一实施例集成电路基板通孔的制造方法示意图。
图3A至3L为本发明第二实施例集成电路基板通孔的制造方法示意图。
图式中的图号说明10-集成电路基板11，12-金属层 11a，12a-电路层13-通孔 13a-导通孔14-面铜15-导电栓110，210-电路基板111，211-保护薄板
112，212-离型薄板113，213-通孔113a，213a-通孔结构114，117，120，215，215，218-金属层114a，220-电路层115，118，119，214，216，217-介电层116-离型膜120--金属层；111--绝缘层；200字符线；300--位线。
第一实施例请参阅图2A至2M所示，为本发明第一实施例集成电路基板通孔的制造方法示意图，形成通孔结构的制造方法示意图及填实导电材完成通孔结构的制造方法示意图，其步骤包括(a)提供一单位电路基板(unit substrate)110，其可为一硬性的陶瓷基板(ceramic substrate)或塑料基板(plastic substrate)或软性基板，陶瓷基板是以陶瓷材料作为绝缘层，而该塑料基板是以塑料基材作为绝缘层，该电路基板为一般业界用材质，通常为环氧树脂(epoxyresin)FR-4所组成，或是更高级的材料如双顺丁稀二酸醯亚胺(BMI)、双顺丁稀二酸醯亚胺/三氮阱复合树脂(BT-based resin)、或聚醯胺(polyimide)等材质，此为一般熟知技术，不再赘述。覆上一保护薄板(protection sheet)111于该电路基板110表面上(上表面)，在该电路基板110的预定位置处，以机械钻孔(mechanical drilling)或激光制造方法等方式形成若干贯穿电路基板110的通孔结构113a。
(b)接下所述为本发明的重点之一，在该电路基板110未附着保护薄板111的另一表面(也即下表面)覆上一保护离型板(protect sheet)112，之后选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式进行通孔结构113a填塞(也即塞孔步骤)，填实形成各该通孔113；其中所述金属可指铜(Cu)、铝(Al)、锌(Zn)、银(Ag)或其它金属等；除金属气相沉积外，尚有金属蒸镀(metal vaporevaporization)；而金属喷射可指电弧熔射(Arc melting spray)技术或高速粒子固化(high velocity particle consolidation)技术；。
(c)移除电路基板上的保护薄板111及保护离型薄板112，并对该单位基板110的上下表面进行研磨(grinding)或蚀刻(etching)步骤，使其平坦化。
(d)选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式方式在该电路基板110的上下表面各覆上一金属层114，如铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)等，以上述方法形成的该金属层114可均匀覆上，达到良好的平整度。
(e)对各该金属层114施以微影、蚀刻等方式，在该电路基板110表面上，视实务所需定义出若干电路层114a；(f)在所述电路层外各覆上一绝缘的介电层(dielectric layer)115，如感光介电层(photo-imagible dielectricr，简称PID)或激光介电层(laserable dielectric)等；当然，介电层的数目也可更多设计更多，形成所谓的增层电路基板制法(build-up process)。
(g)若介电层115选用激光介电层时，如图2G所示，先铺上一离型膜116(release film)作保护，以激光方式于所述介电层115对应于通孔113的位置上定义出金属导通孔(via)的位置(图中未标示)，待金属导通孔的位置定义完之后，即可选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式，直至各孔位填满为止，才将离型膜116撕去，形成图2I的结构。
(h)若介电层115选用感光介电层时，经微影、显像及固化以金属气相沉积和/或金属喷射方式在所述介电层的表面各覆上一金属层117，如铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)或其它金属等，并填住介电层115上对应于通孔113的各金属导通孔(via)位置，如图2H所示。
(i)以研磨(grinding)和/或化学机械研磨(chemical mechanicalpolishing，简称CMP)方式，或表面平整蚀刻(surface uniform etchingprocess，简称SUEP)方式对所述电路基板110最外围的金属层117进行平坦化，如图2I所示。
(j)在所述电路层117暨介电层115外各再覆上一绝缘的介电层118，同样可为感光介电层(PID)或激光介电层(laserable dielectric)，但需选用与前述介电层115属同一材质，共合成—新介电层119。
(k)如介电层115选用感光介电层时，以微影、显像及固化方式，于所述介电层119对应于通孔113的位置上，定义出若干金属导通孔的位置(图中未标示)；或若介电层115选用激光介电层时同样可以激光方式于介电层119对应于通孔113的位置上定义出金属导通孔的位置，但也需先铺上一离型膜作保护(图中未式)，待金属导通孔的位置定义完且孔位填塞金属完成之后再移除。
(1)介电层115选用感光介电层时，以金属气相沉积和/或金属喷射方式在所述介电层的表面各覆上一金属层120，如铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)、银(Ag)或其它金属等，并填住介电层119上对应于通孔113的各金属导通孔位置，以形成完整的金属导通孔。
(m)介电层115选用感光介电层时，接着以研磨(grinding)暨化学机械研磨(CMP)方式，或表面平整蚀刻(SUEP)对所述单位基板110最外围的金属层120暨介电层119进行平坦化。
如这些步骤所述本发明集成电路基板的通孔及线路制造方法已于焉完成，然而可再重复制造方法以形成多层次所需金属导通孔及线路结构。如增层更多介电层，并选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式形成电路层，并经刷磨制造方法，形成所谓的增层电路基板制法(build-up process)，广泛应用的。
第二实施例请参阅图3A至3K所示，为本发明第二实施例集成电路基板通孔的制造方法示意图，形成通孔结构的制造方法示意图及填实导电材完成通孔结构的制造方法示意图，其步骤包括(a)提供一单位电路基板210，其可为一硬性的陶瓷基板或塑料基板或软性基板，陶瓷基板以陶瓷材料作为绝缘层，而该塑料基板是以塑料基材作为绝缘层，该电路基板的材质与前述实施例相同，于此不再赘述。覆上一保护薄板(protection panel)211于该电路基板210表面上(上表面)，在该电路基板210的预定位置处，以机械钻孔或激光制造方法(laserprocess)等方式形成若干贯穿电路基板210的通孔结构213a。
(b)在该电路基板210未附着保护薄板211的另一表面(也即下表面)覆上一保护离型薄板212，之后以选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式进行通孔结构213a填塞(也即塞孔步骤)，填实形成各该通孔213；其中应用的金属可指铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)、银或其它金属等；除金属气相沉积外，也可金属蒸镀(metalvapor evaporization)；而金属喷射可指电弧熔射(Arc melting spray)技术或高速粒子固化(high velocity particle consolidarion)技术。
(c)移除电路基板210上下表面的保护薄板211及保护薄板212，并对该单位基板210的上下表面进行研磨或蚀刻步骤，使其平坦化。
(d)本实施例至此步骤开始与前述实施例不同。接下来先在所述电路基板210上下表面各覆上一绝缘的介电层(dielectric layer)214，如感光介电层(PID)或激光介电层(laserable dielectric)等；(e)介电层214选用感光介电层时，以微影、显像及固化等方式，于所述介电层214对应于通孔213的位置上，定义出若干金属导通孔及线路的位置(图中未标示)；以激光方式于所述介电层214(此时选用激光介电层)对应于通孔213的位置及线路的位置上定义出金属孔的位置及电路层的位置，待金属孔的位置定义完之后，即选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式进行金属塞孔，再移除离型膜。
(f)介电层214选用感光介电层时，以选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式在该电路基板210上下表面的介电层214各覆上一金属层215，并形成电路层220(即线路)，如铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)、银或其它金属等。
(g)以研磨(grinding)和/或化学机械研磨(CMP)方式，或表面平整蚀刻(SUEP)对所述单位基板210表面的金属层215进行平坦化。
(h)在所述金属层215暨介电层214的表面外再覆上一绝缘的介电层216，同样可为感光介电层(PID)或激光介电层(laserable dielectric)，但需选用与前述介电层214属同一材质，共合成一新介电层217。
(i)以微影、显像及固化等方式，于所述介电层217(此时选用感光介电层)对应于通孔213的位置上，定义出若干金属导通孔的位置(图中未标示)；或以激光方式于所述介电层217(此时选用激光介电层)对应于通孔213的位置上定义出金属导通孔的位置，即选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式，之后再移除离型膜。
(j)介电层214选用感光介电层时，以金属气相沉积和/或金属喷射方式在所述介电层217暨金属层215的表面覆上一金属层218，如铜(Cu)、铝(Al)或锌(Zn)等，并填住介电层217上对应于通孔213的各金属导通孔位置，形成金属导通孔结构。
(k)以研磨(grinding)暨化学机械研磨(CMP)方式或表面平整蚀刻(SUEP)对所述电路基板210最外围的金属层218进行平坦化。
当然本实施例也可应用于的另一态样一增层制造方法(build-upprocess)。如图3L所示，在一核心的电路基板210上下层迭上若干介电层217，以形成一多层电路基板形式，选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式进行于各该介电层217上，而形成若干电路层220、盲孔(blind via)或不等程度贯穿基板的导通孔(PTH)等。图中仅以上下两层介电层217表示，当然，视实际情况需要，以增层法可制作出更多层介电层的多层电路基板形式。
至此，本发明集成电路基板通孔的制造方法已完成，当然，同样可再重复制造方法以形成所需金属导通孔及线路结构，如增层更多介电层，并选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式形成电路层，形成所谓的增层电路基板制法(build-up process)。
本发明与现有技术的最大不同处，舍弃一般以如绿漆(solder mask)等填充材直接进行塞孔制造方法，而改为选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式于形成通孔的基板上，利用一离型膜及保护薄板辅助进行塞孔，完整填实形成各该通孔，如此，可应用于极小孔径的通孔进行塞孔，如100μm以下，甚至可达10μm左右，且同时具备优良品质的通孔结构，而定义出该通孔。
另外，本发明的技术手段也利用选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式在欲作为金属导通孔(via)及线路的处形成整层金属层，在对金属层施以平坦化，即可完成金属导通孔(via)的填塞，制造方法较现有技术简易，且形成的金属导通导电性良好，基板合格率高。
再者，本发明不需多利用光阻等烦杂步骤，而直接以感光介电层(PID)或激光介电层(laserable dielectric)进行导通孔位置定义，以利后续金属塞孔可轻易完成。
以上所述为本发明集成电路基板通孔的制造方法步骤的详细说明，本发明以金属直接作塞孔动作，制作导通孔，不需再额外设计通孔的外环(或称面环，capture pad)，也不需昂贵的设备机台，即可大幅提高导电线路的布局密度，相对地基板的品质也可提高。另外，不仅应用范围广，适合于各种尺寸的集成电路构成，完全克服现有技术的种种缺失。
以上所述仅为本发明集成电路基板通孔的制造方法的较佳实施例，并非用以限制本发明的实施范围，本技术领域普通技术人员在不违背本发明的精神所做的修改，均应属于本发明的范围，因此本发明的保护范围当以以权利要求为准。
权利要求
1.一种集成电路基板通孔的制造方法，其步骤包括(a)提供一电路基板，形成若干通孔结构；(b)选择以金属喷射方式(metal spray)、金属气相沉积方式(metalvapor deposition)及其组合的其中一种方式对各该通孔结构进行塞孔，而形成通孔(through hole)；(c)在所述电路基板的至少一表面外覆上一介电层；(d)于所述介电层对应于通孔的位置及线路的位置上定义出导通孔(via)位置处；(e)选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式及其组合的其中一种方式在所述介电层的表面覆上一金属层，并填住介电层上的各该导通孔位置处，以形成完整的导通孔。
2.如权利要求1所述集成电路基板通孔的制造方法，其特征在于，所述通孔结构选择以机械钻孔(mechanical drilling)或激光制造方法(laser process)其中之一方式形成。
3.如权利要求1所述集成电路基板通孔的制造方法，其特征在于，所述的介电层可选用感光介电层(photo-imagible dielectricr)及激光介电层(laserable dielectric)其中一种。
4.如权利要求1所述集成电路基板通孔的制造方法，其特征在于，所述的金属喷射可指电弧熔射(Arc melting spray)技术和高速粒子固化(high velocity particle consolidation)技术其中之一。
5.如权利要求1所述集成电路基板通孔的制造方法，其特征在于，在步骤(e)之后，还可包括一步骤(e1)以研磨(grinding)暨化学机械研磨(CMP)方式，及表面平整蚀刻(SUEP)其中一种方式对所述电路基板的金属层暨介电层进行平坦化。
6.如权利要求1所述集成电路基板通孔的制造方法，其特征在于，所述的金属气相沉积方式可指金属蒸镀(metal vapor evaporization)。
全文摘要
本发明涉及一种集成电路基板通孔的制造方法，其步骤包括提供一电路基板，形成若干通孔结构；舍弃现有填充材塞孔方式，而改为选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式对各该通孔结构进行塞孔，而形成通孔，进行平坦化；覆上一金属层，定义出若干电路层；在所述电路基板的至少一表面外覆上一介电层，于所述介电层对应于通孔的位置上定义出导通孔位置处；选择以金属喷射方式、金属气相沉积方式、金属蒸镀及其组合的其中一种方式在所述介电层的表面覆上一金属层，并填住介电层上的各该导通孔位置处，以形成完整的导通孔。最后对电路基板最外围的金属层进行平坦化。
文档编号H01L21/48GK1457089SQ0211913
公开日2003年11月19日 申请日期2002年5月9日 优先权日2002年5月9日
发明者宫振越, 何昆耀 申请人:威盛电子股份有限公司