一种制作加强金属化孔的方法
【专利摘要】本发明提出了一种制作加强金属化孔的方法，包括以下步骤：步骤(101)，在基片上加工通孔；步骤(102)，在基片的正面和反面溅射种子层；步骤(103)，从基片正面涂覆光刻胶；步骤(104)，将基片有光刻胶的一面朝下倾斜后，在竖直照射的紫外光下沿与倾斜面垂直的转轴旋转曝光；步骤(105)，将基片有光刻胶的一面朝下水平放置，和一个反光板紧密接触后在竖直照射的紫外光下曝光；步骤(106)，显影；步骤(107)，电镀；步骤(108)，去除光刻胶。本发明的制作加强金属化孔的方法，不需要额外制作一块掩膜版，也不需要光刻机，具有工艺简单、成本低的优点。
【专利说明】
一种制作加强金属化孔的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及薄膜电路领域，特别涉及一种制作加强金属化孔的方法。
【背景技术】
[0002] 薄膜电路是在基片上利用溅射、蒸发、光刻、电镀等加工工艺制成的无源网络。与 厚膜电路相比，薄膜电路尺寸精度高；与单片集成电路相比，薄膜电路设计加工简单，便于 组装调试。基于上述特点，薄膜电路在微波领域应用广泛。
[0003] 在薄膜电路的设计加工过程中，常使用金属化孔接地。金属化孔能够减小电阻和 电感，提尚电路的技术指标。
[0004] 制作带金属化孔薄膜电路的主要步骤包括:加工通孔、沉积种子层、光刻、电镀、腐 蚀等。沉积种子层一般采用溅射的方法，因为蒸发对通孔的覆盖能力差。但即使采用溅射的 方法，由于金属粒子到达孔壁时能量减弱，金属层的附着力仍然较差。
[0005] 另外，薄膜电路金属化孔的直径通常不大于基片的厚度，电镀时由于孔径较小，通 孔内的镀液交换不充分，孔壁上电镀金属的厚度一般小于基片表面电路电镀金属的厚度， 接地电阻相对较大。
[0006] 为了减小金属化孔的接地电阻，可制作加强金属化孔。加强金属化孔的结构为空 心铆钉形状，通孔内壁和基片正面孔周围的金属层加厚，这种结构一方面能减小接地电阻， 另一方面孔壁金属和基片正面的电路有更厚的金属层相连，可靠性提高。
[0007] 目前制作加强金属化孔的方法为使用光刻机和掩膜版对基片正面通孔周围的光 刻胶以及通孔内壁上的光刻胶进行曝光，然后经过显影、电镀形成加强金属化孔。制作加强 金属化孔需要额外制作一块掩膜版和使用光刻机，且掩膜版图形和基片上的通孔对准时容 易产生偏差，生产效率低，成本较高。
【发明内容】
[0008] 为解决现有技术中的不足，本发明提出一种制作加强金属化孔的方法，不使用掩 膜版和光刻机，对基片正面通孔周围的光刻胶和通孔内壁上的光刻胶曝光以实现加强金属 化孔的制作。
[0009] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0010] -种制作加强金属化孔的方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤(101)，在基片上加工通孔；
[0012] 步骤(102)，在基片的正面和反面溅射种子层；
[0013] 步骤(103)，从基片正面涂覆光刻胶；
[0014] 步骤(104)，将基片有光刻胶的一面朝下倾斜后，在竖直照射的紫外光下沿与倾斜 面垂直的转轴旋转曝光；
[0015] 步骤（105)，将基片有光刻胶的一面朝下水平放置，和一个反光板紧密接触后在竖 直照射的紫外光下曝光；
[0016] 步骤(106)，显影；
[0017] 步骤(107)，电镀；
[0018]步骤（108)，去除光刻胶。
[0019]可选地，所述步骤（101)中，所述基片为氧化铝陶瓷、氮化铝、石英、蓝宝石、氧化 铍、Si或者GaAs。
[0020] 可选地，所述步骤(101)中，通过激光打孔、离子刻蚀加工通孔。
[0021] 可选地，所述步骤（102)中，所述的种子层为TiW/Au、TiW/Ni/Au、TiW/Pd/Au、TaN/ T i W/Au、TaN/T i W/Ni /Au 或者 TaN/T i W/Pd/Au。
[0022] 可选地，所述步骤(103)中，所述涂覆光刻胶的方式为喷胶。
[0023] 可选地，所述步骤(104)中，基片倾斜的角度小于使竖直照射的紫外光完全不能透 过通孔时的角度。
[0024] 可选地，所述步骤（104)中，将喷胶后的基片有光刻胶的一面朝下，与水平方向倾 斜角度为10°~60°。
[0025] 可选地，所述步骤(105)中，所述反光板的厚度为0.1-lmm。
[0026]可选地，本发明的一种制作加强金属化孔的方法，包括：
[0027]步骤（101):在厚度为0.254mm的99.6%氧化铝陶瓷基片上用紫外激光加工机加工 通孔，通孔的直径为0.254mm;
[0028]步骤（102):陶瓷基片经过清洗后，在陶瓷基片的正面溅射TaN/TiW/Au，反面溅射 TiW/Au，其中TaN用作电阻层，TiW用作粘附层，Au用作导电层；
[0029]步骤(103):用喷胶机在基片正面喷涂光刻胶，光刻胶稀释后通过气体将其雾化后 均匀的附着在基片表面以及通孔的内壁上；
[0030] 步骤(104):将喷胶后的基片有光刻胶的一面朝下，与水平方向倾斜角度为30°，并 且在竖直照射的紫外光下沿与倾斜面垂直的转轴旋转曝光；
[0031] 步骤(105):将倾斜曝光后的基片有光刻胶的一面朝下，与反光板紧密接触后在紫 外光下曝光，反光板的厚度为0.508mm;
[0032] 步骤（106):将曝光后的基片在显影液中显影，显影过程中不断晃动基片，使通孔 内壁和基片正面通孔周围的光刻胶完全去除；
[0033] 步骤（107):将显影后的基片在镀金溶液中进行电镀，电流密度取2mA/cm2,电镀时 间25分钟，镀金厚度3微米；
[0034]步骤（108):在丙酮溶液中去除光刻胶，在基片的通孔上制作出加强金属化孔，加 强金属化孔在基片正面通孔的周围有突沿，突沿与基片正面的电路相连。
[0035]本发明的有益效果是：
[0036] (1)工艺简单，不需要掩膜版和光刻机；
[0037] (2)光刻胶图形和通孔之间没有对准偏差；
[0038] (3)提高生产效率并且节约成本。
【附图说明】
[0039]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1为本发明的制作加强金属化孔的流程图；
[0041] 图2(a)_2(i)为本发明一个实施例的制作加强金属化孔的操作示意图；
[0042] 附图标记说明：
[0043] 1-基片，2-通孔，3-种子层，4-光刻胶，5-紫外光，6-反光板，7-加强金属化孔，8-突 沿。
【具体实施方式】
[0044]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0045] 本发明提供了一种制作加强金属化孔的方法，该方法工艺简单，不需要掩膜版和 光刻机，且光刻胶图形和通孔之间没有对准偏差，提高生产效率并且节约成本。
[0046] 如图1所示，本发明的制作加强金属化孔的方法，具体包括以下步骤：
[0047]步骤(101)，在基片上加工通孔；
[0048]步骤(102)，在基片的正面和反面溅射种子层；
[0049]步骤(103)，从基片正面涂覆光刻胶；
[0050] 步骤（104)，将基片正面朝下倾斜后在竖直照射的紫外光下沿与倾斜面垂直的转 轴旋转曝光；
[0051] 步骤（105)，将基片正面朝下水平放置和一个反光板紧密接触后在竖直照射的紫 外光下曝光；
[0052]步骤（106)，显影；
[0053]步骤（107)，电镀；
[0054]步骤（108)，去除光刻胶。
[0055]上述步骤（101)中，所述基片包括氧化铝陶瓷、氮化铝、石英、蓝宝石、氧化铍、Si、 GaAs 等。
[0056] 上述步骤(101)中，所述加工通孔的方法为激光打孔、离子刻蚀等。
[0057] 上述步骤（102)中，所述的种子层包括TiW/Au、TiW/Ni/Au、TiW/Pd/Au、TaN/TiW/ Au、TaN/TiW/Ni/Au、TaN/TiW/Pd/Au等。
[0058] 上述步骤(103)中，所述的涂覆光刻胶的方法为喷胶。
[0059]上述步骤（104)中，基片倾斜的角度应小于使竖直照射的紫外光完全不能透过通 孔时的角度。
[0060] 上述步骤(104)中，基片与水平方向倾斜角度为10°~60°。
[0061] 上述步骤(105)中，所述反光板的厚度为0.1-lmm。
[0062] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合一个具体实施例，并 参照附图2,对本发明进一步详细说明，图2(a)_2(i)为加强金属化孔的制作过程。
[0063] 如图2所示，该实施例具体包括以下步骤：
[0064]步骤（101):在厚度为0.254mm的99.6 %氧化铝陶瓷基片1上用紫外激光加工机加 工通孔2，通孔2的直径为0.254mm，加工通孔后的基片如图2 (a)所示。
[0065]步骤（102):陶瓷基片1经过清洗后，在其正面和反面溅射种子层3,采用溅射方法 的原因是溅射对通孔有良好的覆盖能力。在该实施例中，在陶瓷基片1的正面溅射TaN/TiW/ Au，反面溅射TiW/Au，其中TaN用作电阻层，TiW用作粘附层，Au用作导电层，溅射完种子层的 基片如图2(b)所示。
[0066]步骤（103):用喷胶机在基片1正面喷涂光刻胶4。喷胶的原理是光刻胶稀释后通过 气体将其雾化后均匀的附着在基片1表面以及通孔2的内壁上。喷胶与旋转匀胶相比的优点 是旋转匀胶在通孔内堆积光刻胶，难以通过曝光、显影去除。在该实施例中，喷胶的厚度为4 微米。喷完光刻胶的基片如图2(c)所示。
[0067]步骤（104):将喷胶后的基片1正面朝下（即有光刻胶的一面朝下），与水平方向倾 斜角度为30°，并且在竖直照射的紫外光5下沿与倾斜面垂直的转轴旋转曝光。在该实施例 中，基片厚度为〇. 254mm，通孔直径为0.25mm。当基片倾斜角度为45°时，竖直照射的紫外光 刚好被全部遮挡而不能透过通孔，因此，为了保证通孔内壁上的光刻胶全部充分曝光，基片 倾斜角度不能超过45°，但倾斜角度又不能太小，因为倾斜角度很小时，紫外光在通孔内壁 光刻胶里面的光程增加，需要增加曝光时间才能保证光刻胶充分曝光。在本实施例中采用 30°倾斜角曝光，曝光时间3分钟。旋转的目的是使孔壁四周上的光刻胶全部曝光。基片倾斜 旋转曝光的示意图如图2(d)所示。
[0068]步骤（105):将倾斜曝光后的基片1正面朝下（即有光刻胶的一面朝下），与一个反 光板6紧密接触后在紫外光下曝光，如图2(e)所示。在该实施例中，反光板6的厚度为 0.508mm〇
[0069] 在该步骤中，由于竖直照射的紫外光并非完全垂直入射到反光板6上，紫外光通过 入射、折射、反射等过程照射到基片1正面通孔的周围，使通孔周围的光刻胶感光，如图2(f) 所示。在该实施例中，曝光时间为150秒。
[0070] 步骤（106):将曝光后的基片1在显影液中显影，显影时间50秒。显影过程中不断晃 动基片1，使通孔内壁和基片正面通孔周围的光刻胶完全去除，显影后的基片如图2(g)所 不。
[0071] 步骤（107):将显影后的基片1在镀金溶液中进行电镀，电流密度取2mA/cm2，电镀 时间25分钟，镀金厚度3微米。电镀后的基片如图2(h)所示，。
[0072] 步骤（108):在丙酮溶液中去除光刻胶。去除光刻胶后的基片如图2(i)所示。在基 片1的通孔2上制作出加强金属化孔7,加强金属化孔7在基片1正面通孔2的周围有突沿8。突 沿8与基片正面的电路相连，使通孔内壁上的金属层不再受溅射时膜层附着力不佳的影响， 可靠性明显提尚。
[0073] 用四端法测量上述实施例中加强金属化孔7的电阻，并与普通金属化孔比较，接地 电阻数值如表1所示：
[0074] 表 1
[0077] 通过表1可以看出：加强金属化孔有更小的接地电阻。
[0078] 本发明的制作加强金属化孔的方法，不需要额外制作一块掩膜版，也不需要光刻 机，具有工艺简单、成本低的优点。
[0079] 本发明的制作加强金属化孔的方法，利用基片自身的通孔作为曝光时的掩膜版， 曝光显影后的光刻胶图形和通孔精确对准，没有偏差。
[0080] 本发明的制作加强金属化孔的方法，通过反光板的厚度调节"突沿"的宽度，反光 板越厚，"突沿"越宽，金属化孔的接地电阻越小，可靠性越高。
[0081] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤（101)，在基片上加工通孔； 步骤（102)，在基片的正面和反面溅射种子层； 步骤（103 )，从基片正面涂覆光刻胶； 步骤（104)，将基片有光刻胶的一面朝下倾斜后，在竖直照射的紫外光下沿与倾斜面垂 直的转轴旋转曝光； 步骤（105)，将基片有光刻胶的一面朝下水平放置，和一个反光板紧密接触后在竖直照 射的紫外光下曝光； 步骤（106)，显影； 步骤（107)，电镀； 步骤（108)，去除光刻胶。2. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（101)中， 所述基片为氧化铝陶瓷、氮化铝、石英、蓝宝石、氧化铍、Si或者GaAs。3. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（101)中， 通过激光打孔、离子刻蚀加工通孔。4. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（102)中， 所述的种子层为 1'代/^11、1'1/附/^11、1'代/?(1/^11、了3~/1'代/^11、了3~/1'代/附/^11或者了3~/1'代/ Pd/Au〇5. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（103)中， 所述涂覆光刻胶的方式为喷胶。6. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（104)中， 基片倾斜的角度小于使竖直照射的紫外光完全不能透过通孔时的角度。7. 如权利要求6所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（104)中， 将喷胶后的基片有光刻胶的一面朝下，与水平方向倾斜角度为10°~60°。8. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于，所述步骤（105)中， 所述反光板的厚度为〇. 1-lmm。9. 如权利要求1所述的一种制作加强金属化孔的方法，其特征在于， 步骤（101):在厚度为0.254mm的99.6 %氧化铝陶瓷基片上用紫外激光加工机加工通 孔，通孔的直径为0.254mm; 步骤（102):陶瓷基片经过清洗后，在陶瓷基片的正面溅射TaN/TiW/Au，反面溅射TiW/ Au，其中TaN用作电阻层，TiW用作粘附层，Au用作导电层； 步骤（103):用喷胶机在基片正面喷涂光刻胶，光刻胶稀释后通过气体将其雾化后均匀 的附着在基片表面以及通孔的内壁上； 步骤（104):将喷胶后的基片有光刻胶的一面朝下，与水平方向倾斜角度为30°，并且在 竖直照射的紫外光下沿与倾斜面垂直的转轴旋转曝光； 步骤（105):将倾斜曝光后的基片有光刻胶的一面朝下，与反光板紧密接触后在紫外光 下曝光，反光板的厚度为〇. 508mm; 步骤（106):将曝光后的基片在显影液中显影，显影过程中不断晃动基片，使通孔内壁 和基片正面通孔周围的光刻胶完全去除； 步骤（107):将显影后的基片在镀金溶液中进行电镀，电流密度取2mA/cm2，电镀时间25 分钟，镀金厚度3微米； 步骤（108):在丙酮溶液中去除光刻胶，在基片的通孔上制作出加强金属化孔，加强金 属化孔在基片正面通孔的周围有突沿，突沿与基片正面的电路相连。
【文档编号】H01L21/768GK105914180SQ201610349524
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月18日
【发明人】宋振国, 路波, 王斌, 曹乾涛, 胡莹璐, 赵海轮, 付延新, 桑锦正
【申请人】中国电子科技集团公司第四十研究所, 中国电子科技集团公司第四十一研究所