专利名称：多层导通孔叠层结构的制作方法
技术领域：
本发明系关于一种多层导通孔叠层结构，特别有关一种应用于柔性半导体或柔性多层基板的多层导通孔叠层结构。
背景技术：
多层基板用于制作封装基板、印刷电路板、柔性封装基板及柔性电路板等领域，整合成高密度系统为现今电子产品小型化必然的趋势。特别是当前业界均不断地投入研发更轻、更薄、更具可挠性的柔性集成电路以及柔性多层基板。制作各种应用更为广泛的柔性电子产品，不仅能更有效地应用于各类产品，同时更符合商品微型化的需求。柔性多层基板的厚度越薄，集成电路及多层基板的绕线密度(routing density)要求便越高。请参考附图1所示，是现有技术中堆栈式导通孔(Stacked VIA)技术形成多层埋孔的多层导通孔叠层结构，以提高集成电路及多层基板的绕线密度的方法。如附图1中所示，多层导通孔叠层结构是将集成电路或多层基板中位于不同层的金属层10、20及30(金属线路或焊垫层)均设置于垂直对应的位置，在分别制作介电层80及90后，再于金属层 10,20的位置上制作一垂直的导通孔，填入导通金属材料，形成导通孔金属60、70，用以电学连接位于上下不同层的金属层10、20及30 (金属线路或焊垫层)。这是一种有效缩小绕线密度的技术，尤其适用于硬质的集成电路及多层基板，而不适用于柔性集成电路以及柔性多层基板。主要是因此多层的导通孔结构的堆栈特性，大量金属材料设置于一密集的区域内，致使其几乎不具可挠性，若将此技术应用于制作柔性集成电路以及柔性多层基板，当依此种现有技术制作的堆栈式导通孔被折曲时，折曲的动作很容易对其产生结构性破坏。请参考附图2，亦为现有技术另一种堆栈式导通孔(Stacked VIA)的技术，形成一越层孔(盲孔)的多层导通孔叠层结构，以提高集成电路及多层基板的绕线密度的方法。此方法是将集成电路或多层基板中位于不同层的金属层10或20 (金属线路或焊垫层)均设置于垂直对应的位置，分别以介电层80或90与其他层相隔，而利用单一垂直的导通孔，以一贯的。再以蚀刻法或是沉积法形成附图2中所示的形成导通孔金属60，使金属层10、20 电学连接。同样地，此多层导通孔叠层结构亦仅适用于硬质的集成电路及多层基板，主要亦因此多层导通孔叠层结构的堆栈特性，大量金属材料设置于一密集的区域内，致使其几乎不具可挠性。因此也不适用于柔性集成电路以及柔性多层基板。请参考附图3所示，是另一现有技术堆栈式导通孔技术形成一越层孔，且具有斜孔壁的多层导通孔叠层结构。与附图2中所示的多层导通孔叠层结构相似，此方法是将集成电路或多层基板中位于不同层的金属层10或20 (金属线路或焊垫层)均设置于大致上垂直对应的位置，分别以介电层80或90与其他层相隔，亦利用单一垂直的导通孔，以一贯的。再以蚀刻法或是沉积法形成附图3中所示的导通孔金属60使金属层10、20电学连接。 只是其叠层结构导孔的导孔壁均为具有一定角度的斜孔壁。然而此结构金属层20、60(做为孔垫)面积较大，因此必然导致布线密度较低。请参考附图4所示，是现有技术中交错式导通孔(Staggered VIA)技术形成多层埋孔的多层导通孔叠层结构。如附图4所示的多层导通孔叠层结构是先将导通孔金属60形成于金属层10上，同时亦于介电层80表面向金属层10的外延伸出具有一定面积的一特定区域。接着，于形成介电层90并对其在前述特定区域开孔后，于前述特定区域上再形成导通孔金属70，并且如附图4中所示，导通孔金属70的导通孔金属边缘垂直线99同样地会落于前述特定区域上，亦即一般做法会使导通孔金属70尽量不与导通孔金属60的前述特定区域以外的部份重叠。此类结构系为目前最为普遍、用途最广的多层导通孔叠层结构。只是其不像附图3所示的堆栈式导通孔技术能让集成电路以及多层基板尺寸缩小的幅度可观。 因此在提高集成电路及多层基板的绕线密度(routing density)方面必然将有先天存在的限制。特别是如前述当今面对柔性集成电路及柔性多层基板更进一步、更严苛的要求下恐更加力有未逮。然而其相比于堆栈式导通孔技术，较具有可挠性。
发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种多层导通孔叠层结构，更薄、布线密度更高、更具可挠性，因而能应用于柔性半导体或柔性多层基板的多层导通孔叠层结构。并且， 本发明多层导通孔叠层结构的高布线密度特性亦适用于一般封装基板或印刷电路板为了解决上述问题，本发明提供了一种多层导通孔叠层结构，包含一金属层、一第一介电层、一第一导通孔金属层、一第二介电层以及一第二导通孔金属层。第一介电层披覆金属层，且于金属层上方具有第一开口。第一导通孔金属层形成于第一开口及第一介电层上，具有第一底部、位于第一介电层上的第一上端部以及第一斜孔壁。第一斜孔壁具有与第一上端部接合的第一顶端及与第一底部接合的第一底端。并且，第一底部具有一几何对称中心。第二介电层披覆第一导通孔金属层，且于第一导通孔金属层的第一上端部及第一斜孔壁上方具有第二开口。第二导通孔金属层形成于第二开口及第二介电层上，具有第二底部、位于第二介电层上的第二上端部以及第二斜孔壁。第二斜孔壁具有与第二上端部接合的第二顶端及与第二底部接合的第二底端。第二顶端最接近第一底部具有的几何对称中心的一点所具有相对金属层的垂直线是落于第一斜孔壁上的。或者，第二底端最接近第一底部具有的几何对称中心的一点所具有相对金属层的垂直线是落于第一斜孔壁上的。本发明的优点在于，所提供的多层导通孔叠层结构，不仅能适用于柔性半导体或柔性多层基板的多层导通孔叠层结构更薄、更具可挠性的需求，同时能更进一步提高柔性集成电路及柔性多层基板的绕线密度。
附图1是现有技术中堆栈式导通孔技术形成多层埋孔的多层导通孔叠层结构。附图2是现有技术中堆栈式导通孔技术形成越层孔(盲孔)的多层导通孔叠层结构。附图3是现有技术中另一堆栈式导通孔技术形成越层孔，且具有斜孔壁的多层导通孔叠层结构。附图4是现有技术中交错式导通孔技术形成多层埋孔的多层导通孔叠层结构。附图5是本发明第一实施例的多层导通孔叠层结构。附图6是本发明第二实施例的多层导通孔叠层结构。
附图7是本发明比较例的多层导通孔叠层结构。附图至附图他是本发明第二实施例的多层导通孔叠层结构的制作方法。
具体实施方式接下来结合附图详细介绍本发明所述多层导通孔叠层结构的具体实施方式
。请参考附图5所示，是本发明第一实施例的多层导通孔叠层结构。本发明第一实施例的多层导通孔叠层结构包含一金属层100、一第一介电层202、一第一导通孔金属层 102、一第二介电层204以及一第二导通孔金属层104。如第5图中所示，金属层100是作为柔性半导体电路或柔性多层基板的金属线路或焊垫层。第一介电层202披覆金属层100，且于金属层100上方具有第一开口。第一导通孔金属层102形成于第一开口及第一介电层202 上。第一导通孔金属层102具有第一底部102-1、第一上端部102-2及第一斜孔壁102-3。 如图5所示，第一底部102-1形成于第一开口的位置且具有一几何对称中心，其可为一对称线或者一圆心，视第一底部102-1的形状决定。第一上端部102-2则形成于第一介电层202 上。第一斜孔壁102-3具有第一顶端及第一底端。第一顶端与第一上端部102-2接合，其第一底端则与第一底部102-1接合。第二介电层204披覆第一导通孔金属层102，且如图5 所示，于第一导通孔金属层102的第一上端部102-2上方具有第二开口。第二导通孔金属层104形成于第二开口及第二介电层204上。第二导通孔金属层104具有第二底部104-1、 第二上端部104-2及第二斜孔壁104-3。第二底部104-1形成于第二开口的位置。第二上端部104-2则形成于第二介电层204上。第二斜孔壁104-3具有第二顶端及第二底端。第二顶端与第二上端部104-2接合。第二底端与第二底部104-1接合。第一导通孔金属层102具有的第一上端部102-2预定于后形成第二导通孔金属层 104的位置，是较向外延伸，以准备与第二底部104-1接合。即所谓交错式多层导通孔叠层结构。然而与现有技术最大不同处在于，第二导通孔金属层104的第二顶端最接近第一底部102-1所具有的几何中心110的一点所具有相对金属层100的垂直线112是落于第一斜孔壁102-3上的。也就是说，若从俯视的角度来看，第一导通孔金属层102与第二导通孔金属层104有一部分重叠。请参考附图6所示，是本发明第二实施例的多层导通孔叠层结构。本发明第二实施例与前述本发明的第一实施例结构相似，但第二介电层204具有的第二开口是如图6所示，位于第一导通孔金属层102的第一上端部102-2及第一斜孔壁102-3上方，会露出部份的第一上端部102-2与部份的第一斜孔壁102-3。因此，第二导通孔金属层104所具有的第二底部104-1的第二底端最接近第一底部102-1所具有的几何中心110的一点所具有相对于金属层100的一垂直线114是落于第一斜孔壁102-3上的。也就是说，若从俯视的角度来看，第一导通孔金属层102与第二导通孔金属层104重叠的部分，相较于第一实施例重叠的部分更多。请参考附图7所示，是本发明比较例的多层导通孔叠层结构。此比较例与前述本发明的第一实施例、第二实施例相似，只是相异处在于第二导通孔金属层104所具有的第二底部104-1的第二底端最接近金属层100所具有的几何中心110的一点所具有相对金属层100的一垂直线114已落于第一导通孔金属层102的第一底部102-1上。也就是说，若从俯视的角度来看，此比较例第一导通孔金属层102与第二导通孔金属层104重叠的部分，
6相较于本发明第一实施例、第二实施例重叠的部分已更多，已如附图2、附图3所示现有技术的堆栈式导通孔，可挠性已不佳。比较前述附图5、附图6以及附图7所示，本发明的实施例及比较例可知，依据本发明，多层导通孔叠层结构不仅可保有交错式导通孔叠层结构适用于柔性集成电路以及柔性多层基板可挠性的需求，能使集成电路以及多层基板的厚度制作得更薄，同时能更进一步提高集成电路及多层基板的绕线密度。并且，又不会如现有技术的堆栈式导通孔叠层结构， 为单方面追求绕线密度提高，却因其堆栈特性，大量金属材料设置于一密集的区域内，致使其几不具可挠性，而不适用于柔性集成电路以及柔性多层基板。请参考附图8a至附图他所示，是本发明第二实施例的多层导通孔叠层结构的制作方法。如附图8a所示，在一柔性集成电路或一柔性多层基板的一介电层200上形成一金属层100。如附图8b所示，在金属层100上形成一第一介电层202，披覆金属层100。如附图8c所示，在金属层100上方形成一第一开口。形成第一开口的方式，则能够采用光刻工艺或光学激光钻孔的工艺。本发明并未对光刻工艺或光学激光钻孔的工艺作任何限定，仅要对于开口的精确度能够掌握，如前述光学显微分辨率、景深足够定义开口， 光学激光钻孔的能量、分辨率足够在不平坦的位置进行精确开口即可。如附图8d所示，例如以金属剥离制程(Metal Lift Off)选用负型光刻胶为例，在介电层202表面涂布至少一光刻胶层203。涂布光刻胶层203后，对第一导通孔金属层102 预定位置的光刻胶层203-1以外的光刻胶层203进行曝光后，即可以显影剂(Developer) 去除位于预定位置的光刻胶层203-1。接着，如附图8e所示，去除光阻层203及其上方与第一导通孔金属层102同时形成的金属层后，即完成第一开口及周边先决的区域范围内，形成具有第一底部、第一上端部及第一斜孔壁的第一导通孔金属层102的制作。但本发明并未对形成第一导通孔金属层 102的方法做任何限定，只有经本发明者进行实际实验而得出，若欲形成位置精准、形状精确且厚度均勻的金属层，以金属剥离工艺为较佳。如附图8f所示，形成一第二介电层204，披覆第一导通孔金属层102。由于第一导通孔金属层102呈凹陷的形状外观，因此，形成的第二介电层204亦形成相似的凹陷形状外观。如附图8g所示，于第一导通孔金属层102的第一上端部及第一斜孔壁上方形成一第二开口。形成第二开口的方式，则能够采用光刻工艺或光学激光钻孔的工艺。本发明并未对光刻工艺或光学激光钻孔的工艺作任何限定，仅要对于开口的精确度能够掌握，如前述光学显微分辨率、景深足够定义开口，光学激光钻孔的能量、分辨率足够在不平坦的位置进行精确开口即可。如第他图所示，于第二开口及周边先决的区域范围内，形成具有第二底部、第二上端部及第二斜孔壁的第二导通孔金属层104。则第二导通孔金属层104的第二底端最接近第一底部102-1所具有的几何中心的一点所具有相对金属层100的垂直线114是落于第一斜孔壁上的。并且，形成第二导通孔金属层104的方法则可与前述形成第一导通孔金属层102相同，可为金属剥离工艺(Metal Lift Off)。但本发明并未对形成第二导通孔金属层104的方法做任何限定，只有经本发明者进行实际实验而得出，形成金属层的各种工艺， 以金属剥离制程为较佳。特别是第二开口的底部是如附图8g所示，非一平整的底面，能于非平整底面，形成位置精准、形状精确且厚度均勻的第二导通孔金属层104，应采用金属剥离工艺为较佳。上述虽以制作本发明的第二实施例进行说明，本发明的第一实施例也能以同样的方法制作，要注意的是决定第二开口的位置不同。总言的，根据本发明的多层导通孔叠层结构，不仅能适用于柔性半导体或柔性多层基板的多层导通孔叠层结构更薄、更具可挠性的需求，同时能更进一步提高柔性集成电路及柔性多层基板的绕线密度。综上所述，虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。
权利要求
1.一种多层导通孔叠层结构，其特征在于，包括一金属层；一第一介电层，披覆所述金属层，且于所述金属层上方具有一第一开口 ；一第一导通孔金属层，形成于所述第一开口及所述第一介电层上，具有一第一底部、位于所述第一介电层上的一第一上端部以及一第一斜孔壁，所述第一斜孔壁具有与所述第一上端部接合的一第一顶端及与所述第一底部接合的一第一底端，且所述第一底部具有一几何对称中心；一第二介电层，披覆所述第一导通孔金属层，且于所述第一导通孔金属层的所述第一上端部及所述第一斜孔壁上方具有一第二开口；以及一第二导通孔金属层，形成于所述第二开口及所述第二介电层上，具有一第二底部、位于所述第二介电层上的一第二上端部以及一第二斜孔壁，所述第二斜孔壁具有与所述第二上端部接合的一第二顶端及与所述第二底部接合的一第二底端，其中所述第二顶端最接近所述几何对称中心的一点所具有的相对所述金属层的一垂直线是落于所述第一斜孔壁上的。
2.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二导通孔金属层采用金属剥离工艺形成，并同时形成所述第二底部、所述第二上端部以及所述第二斜孔壁。
3.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二开口是采用光刻工艺形成。
4.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二开口是采用光学激光钻孔工艺形成。
5.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一导通孔金属层采用金属剥离工艺形成，并同时形成所述第一底部、所述第一上端部以及所述第一斜孔壁。
6.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一开口采用光刻工艺形成。
7.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一开口是采用光学激光钻孔工艺形成。
8.根据权利要求1所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述多层导通孔叠层结构应用于一柔性多层基板或一柔性半导体电路。
9.一种多层导通孔叠层结构，其特征在于，包括一金属层；一第一介电层，披覆所述金属层，且于所述金属层上方具有一第一开口 ；一第一导通孔金属层，形成于所述第一开口及所述第一介电层上，具有一第一底部、位于所述第一介电层上的一第一上端部以及一第一斜孔壁，所述第一斜孔壁具有与所述第一上端部接合的一第一顶端及与所述第一底部接合的一第一底端，且所述第一底部具有一几何对称中心；一第二介电层，披覆所述第一导通孔金属层，且于所述第一导通孔金属层的所述第一上端部及所述第一斜孔壁上方具有一第二开口；以及一第二导通孔金属层，形成于所述第二开口及所述第二介电层上，具有一第二底部、位于所述第二介电层上的一第二上端部以及一第二斜孔壁，所述第二斜孔壁具有与所述第二上端部接合的一第二顶端及与所述第二底部接合的一第二底端，其中所述第二底端最接近所述几何对称中心的一点所具有的相对所述金属层的一垂直线是落于所述第一斜孔壁上的。
10.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二导通孔金属层采用金属剥离工艺形成，并同时形成所述第二底部、所述第二上端部以及所述第二斜孔壁。
11.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二开口是采用光刻工艺形成。
12.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第二开口是采用光学激光钻孔工艺形成。
13.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一导通孔金属层采用金属剥离工艺形成，并同时形成所述第一底部、所述第一上端部以及所述第一斜孔壁。
14.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一开口采用光刻工艺形成。
15.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述第一开口是采用光学激光钻孔工艺形成。
16.根据权利要求9所述的多层导通孔叠层结构，其特征在于，所述多层导通孔叠层结构应用于一柔性多层基板或一柔性半导体电路。
全文摘要
一种多层导通孔叠层结构，具有金属层、第一介电层的第一开口上形成第一导通孔金属层、第二介电层及第二介电层的第二开口上形成的第二导通孔金属层。第一、第二导通孔金属层皆分别具有第一、第二底部，第一、第二上端部及第一、第二斜孔壁。第一、第二斜孔壁分别具有第一、第二顶端及底端。第二斜孔壁的第二顶端最接近第一底部几何对称中心的一点所具有的相对金属层的垂直线是落于第一斜孔壁上的。或者，第二斜孔壁的第二底端最接近第一底部几何对称中心的一点所具有的相对金属层的垂直线是落于第一斜孔壁上的。
文档编号H01L23/498GK102404935SQ20101028908
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者杨之光 申请人:巨擘科技股份有限公司