一种用于嵌埋器件的基板口框制作方法及带口框的基板与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其是一种用于嵌埋器件的基板口框制作方法及带口框的基板。


背景技术：

2.现有的嵌埋器件基板通常需要在基板中制作口框以完成元器件的嵌埋工作。口框制作一般是在ccl(coppercladlaminates，覆铜迭层板)工艺流程中通过机械或是激光钻孔制备口框、或是在coreless工艺流程中使用铜柱蚀刻方式制备口框。然而ccl流程中通过机械或是激光方式制备口框生产效率较低且所得成品散热性较差；而coreless流程制备口框在工艺上比较复杂，且所得成本机械强度不高，散热性能也不好。可见，现有的用于嵌埋器件的基板口框制作流程不适宜在大批量生产中应用。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明实施例提供一种用于嵌埋器件的基板口框及其制作方法。
4.本发明的第一方面提供了一种用于嵌埋器件的基板口框制作方法，包括以下步骤：
5.准备金属层，所述金属层包括相背设置的第一面和第二面；
6.在所述金属层的第一面蚀刻第一通孔、制作第一导通金属柱和第一蚀刻金属柱；
7.在所述金属层的第一面压合第一介质层，所述第一介质层覆盖第一通孔、第一导通金属柱和第一蚀刻金属柱；所述第一介质层的厚度大于第一导通金属柱和第一蚀刻金属柱的高度；
8.在所述金属层的第二面蚀刻第二通孔，所述第二通孔与第一通孔导通；
9.在所述金属层的第二面制作种子层，所述种子层通过第二通孔接触第一介质层；
10.在所述金属层的第二面制作第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱；
11.在所述金属层的第二面压合第二介质层，所述第二介质层覆盖第二通孔、第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱；所述第一介质层的厚度大于第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱的高度；
12.对所述第一介质层和第二介质层进行减薄处理，使得所述第一导通金属柱、第一蚀刻金属柱、第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱的顶部端面从所述介质层中露出；
13.对第一蚀刻金属柱和第二蚀刻金属柱进行蚀刻，得到所述基板口框。
14.进一步地，所述在所述金属层的第一面蚀刻第一通孔，具体包括以下步骤：
15.在所述金属层的第一面和第二面贴合第一光刻胶层；
16.在第一面选定第一位置，曝光显影所述第一光刻胶层，令第二位置的第一光刻胶层溶解；
17.对金属层进行蚀刻处理，在第一位置处形成具有第一深度的第一通孔；
18.移除所述第一光刻胶层。
19.进一步地，所述在所述金属层的第一面制作第一导通金属柱和第一蚀刻金属柱，具体包括以下步骤：
20.在所述金属层的第一面和第二面贴合第二光刻胶层；
21.在第一面选定第二位置，曝光显影所述第二光刻胶层，令第二位置的第二光刻胶层溶解；
22.在第二位置的开口处电镀金属，形成第一导通金属柱和第一蚀刻金属柱；
23.移除所述第二光刻胶层。
24.进一步地，所述在所述金属层的第二面蚀刻第二通孔，具体包括以下步骤：
25.在所述金属层的第二面贴合第三光刻胶层；
26.根据所述第一位置，在第二面选定与第一位置沿金属层对称的第三位置，曝光显影所述第三光刻胶层，令第三位置的第三光刻胶层溶解；
27.对金属层进行蚀刻处理，在第三位置处形成具有第二深度的第二通孔；所述第一深度与第二深度之和不小于所述金属层的厚度，令第一通孔和第二通孔连通；
28.移除所述第三光刻胶层。
29.进一步地，所述在所述金属层的第二面制作种子层之后，还包括以下步骤：
30.在种子层上铺设一层金属镀层。
31.进一步地，所述在所述金属层的第二面制作第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱，具体包括以下步骤：
32.在所述金属层的第二面贴合第四光刻胶层；
33.在第二面选定第四位置，曝光显影所述第四光刻胶层，令第四位置的第四光刻胶层溶解；
34.在第四位置的开口处电镀金属，形成第二导通金属柱和第二蚀刻金属柱；
35.移除所述第四光刻胶层和种子层。
36.进一步地，所述对第一蚀刻金属柱和第二蚀刻金属柱进行蚀刻，具体包括以下步骤：
37.在第一介质层和第二介质层上贴合第五光刻胶层；
38.将第一蚀刻金属柱和第二蚀刻金属柱的顶部端面选定为第五位置，曝光显影所述第五光刻胶层，令第五位置的第五光刻胶层溶解；
39.对第一蚀刻金属柱和第二蚀刻金属柱进行蚀刻处理；
40.移除所述第五光刻胶层，得到所述基板口框。
41.进一步地，所述第一蚀刻金属柱在第一面的位置和第二蚀刻金属柱在第二面的位置沿金属层对称。
42.进一步地，所述第一蚀刻金属柱与第一通孔在第一面上的距离大于第一预设距离：所述第二蚀刻金属柱与第二通孔在第二面上的距离大于第二预设距离。
43.本发明的第二方面公开了一种带嵌埋器件口框的基板，包括介质层、金属层和光刻胶层；所述金属层两面被介质层覆盖；在介质层上开有导通金属柱与金属层导通；所述导通金属柱被光刻胶层覆盖；所述介质层上开有用于嵌埋器件的口框，所述口框由一种用于嵌埋器件的基板口框制作方法制作得到。
44.本发明的实施例具有如下方面有益效果：本发明基板中口框通过蚀刻方式制备，
相对于机械或是激光钻孔制备在生产效率上有很大提升；同时本发明还通过在基板中引入金属层，使得制得基板的机械强度和散热性能有所提高，封装的共面性也得到优化。此外，本发明中金属层配合铜柱的设计可以灵活控制制得基板的厚度，对于各式各样的封装设计有着很强的兼容性。
45.本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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。
47.图1为基于本发明实施例所提供的用于嵌埋器件的基板口框制作方法制得的带嵌埋器件口框的基板结构示意图；
48.图2至图20为本发明实施例所提供的用于嵌埋器件的基板口框制作方法的中间过程对应基板示意图。
49.附图标记：金属层100、光刻胶层200、第一光刻胶层210、第二光刻胶层220、第三光刻胶层230、第四光刻胶层240、第五光刻胶层250、介质层300、第一介质层310、第二介质层320、种子层400、金属镀层410、第一位置211、212、213、214、第一通孔111、112、113、114、第二位置221、222、223、224、导通金属柱500、第一导通金属柱501、502、口框600、第一蚀刻金属柱601、602、第三位置231、232、233、234、第二通孔121、122、123、124、第四位置241、242、243、244、第二导通金属柱503、504、第二蚀刻金属柱603、604、第五位置251、252、253、254。
具体实施方式
50.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
51.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
52.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
53.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
54.图1所示的封装基板结构为本发明实施例所制得带口框基板的俯视图。由图1可
见，本实施例制得的口框600位于基板内。基板表面为介质层300，介质层的材料可选包括有机介电材料、无机介电材料或它们的组合；如聚酰亚胺、环氧树脂、玻璃纤维等，本实施例采用环氧树脂作为介质层材料。
55.基板结构中的口框用于嵌埋有源或无源器件，如ic芯片、贴片电阻、贴片电容等，亦或是球栅阵列(bga)/栅格阵列(lga)等经初步封装后的单封装体以及这些器件之间的组合，本实施例中口框600用于嵌埋有源ic芯片。
56.基板结构中位于介质层300之中的金属层100通过导通金属柱500与基板其它层级连通。多个导通金属柱的形状和/或大小可以相同也可以不同；导通金属柱的顶部端面可以与介质层平齐，也可以高于介质层。金属层100的材料可选包括铜、银、铝等具有较好散热性能的金属，本实施例中采用金属层100为铜金属层。
57.在导通金属柱500表面覆盖有起保护作用的光刻胶层200，光刻胶层具体示例包括干膜光刻胶、湿膜光刻胶、感光油墨等，本实施例采用干膜光刻胶作为光刻胶层200。
58.为了便于对本实施例中用于嵌埋器件的基板口框制作方法进行说明，图2-图20中各个流程的示意图使用基板的剖视图展示。
59.本实施例所提供用于嵌埋器件的基板口框制作方法，包括以下步骤：
60.s1.准备金属层100，金属层100包括相背设置的第一面和第二面。步骤s1中所准备的金属层100如图2所示。步骤s1中设金属层100的上表面为第一面，金属层100的下表面为第二面进行说明。
61.s2.在金属层100的第一面蚀刻第一通孔111、112、113、114、制作第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602，步骤s2的图例包括图3至图8。
62.步骤s2中，在金属层100的第一面蚀刻第一通孔111、112、113、114，具体通过以下步骤实现：
63.s2-a1.在金属层100的第一面和第二面贴合第一光刻胶层210。
64.s2-a2.在第一面选定第一位置211、212、213、214，曝光显影第一光刻胶层210，令第二位置221、222、223、224的第一光刻胶层210溶解。
65.如图3所示，在金属层100的上表面和下表面分别贴装第一光刻胶层210，第一光刻胶层210完全覆盖金属层100的上表面和下表面。其中，上表面的第一光刻胶层210用于根据设计需要进行曝光显影；下表面的第一光刻胶层210则用于保护下表面的金属层100不被腐蚀。根据设计图形在上表面第一光刻胶层210选定第一位置211、212、213、214，遮挡第一位置211、212、213、214的第一光刻胶层210，对上表面其余的第一光刻胶层210作曝光处理，下表面的第一光刻胶层210则作整板曝光处理。通过显影液将第一位置211、212、213、214的第一光刻胶层210溶解，从而令第一光刻胶层210下的金属层100暴露出来，用于后续蚀刻。
66.s2-a3.对金属层100进行蚀刻处理，在第一位置211、212、213、214处形成具有第一深度的第一通孔111、112、113、114。如图4所示，通过电浆蚀刻、化学湿式蚀刻等方式对第一位置211、212、213、214暴露的金属层100进行蚀刻，使得第一位置211、212、213、214的金属层100被腐蚀，金属层100其余被第一光刻胶层210覆盖的金属表面则受到保护。第一通孔111、112、113、114的方向和深度可以根据需要具体设定，优选地，蚀刻得到的第一通孔111、112、113、114垂直于金属层100上表面，深度控制在金属层100厚度的一半左右。
67.s2-a4.移除第一光刻胶层210。如图5所示，使用有机/无机退膜液如氢氧化钠等对
金属层100的上表面和下表面作双面退膜处理，得到在上表面包含第一通孔111、112、113、114的金属层100。
68.步骤s2中，在金属层100的第一面制作第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602，具体通过以下步骤实现。
69.s2-b1.在金属层100的第一面和第二面贴合第二光刻胶层220。
70.s2-b2.在第一面选定第二位置221、222、223、224，曝光显影第二光刻胶层220，令第二位置221、222、223、224的第二光刻胶层220溶解；
71.如图6所示，在金属层100的上表面和下表面分别贴装第二光刻胶层220，第二光刻胶层220完全覆盖金属层100的上表面和下表面，但不一定需要填充第一通孔111、112、113、114。其中，上表面的第二光刻胶层220用于根据设计需要进行曝光显影；下表面的第二光刻胶层220则同样用于保护下表面的金属层100。
72.根据设计图形在上表面第二光刻胶层220选定第二位置221、222、223、224，遮挡第二位置221、222、223、224的第二光刻胶层220，对上表面其余的第二光刻胶层220作曝光处理，下表面的第二光刻胶层220则作整板曝光处理。通过显影液将第二位置221、222、223、224的第二光刻胶层220溶解，从而令第二光刻胶层220下的金属层100暴露出来，后续在第二位置221、222、223、224电镀金属柱时，可以通过金属柱对金属层100完成导通。优选地，第二位置221、222、223、224距离金属层100中第一通孔111、112、113、114的距离不小于第一预设距离，以避免电镀对第一通孔111、112、113、114产生影响，第一预设距离可以设定为30微米。
73.s2-b3.在第二位置221、222、223、224的开口处电镀金属，形成第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602。如图7所示，在金属层100上表面第二光刻胶层220的第二位置221、222、223、224处电镀形成金属柱；金属柱包括第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602；第一导通金属柱501、502用于在基板表面导通中间的金属层100，第一蚀刻金属柱601、602则用于蚀刻形成口框。第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602的金属材料与金属层100的金属材料可以相同也可以不同；本实施例采用铜作为电镀的金属材料。
74.s2-b4.移除第二光刻胶层220。如图8所示，对金属层100的上表面和下表面作双面退膜处理，得到在上表面包含第一通孔111、112、113、114、第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602的金属层100。
75.可选地，也可以先在金属层100上表面制作第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602，然后在金属层100上表面蚀刻第一通孔111、112、113、114，同样可以得到在上表面包含第一通孔111、112、113、114、第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602的金属层100。
76.s3.在金属层100的第一面压合第一介质层310，第一介质层310覆盖第一通孔111、112、113、114、第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602；第一介质层310的厚度大于第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602的高度。如图9所示，在金属层100上表面压合第一介质层310，确保第一通孔111、112、113、114被介质材料填满，且介质层厚度大于第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602的高度，即第一介质层310覆盖第一通孔111、112、113、114、第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602，完成对金
属层100上表面的加工。
77.s4.在金属层100的第二面蚀刻第二通孔121、122、123、124，第二通孔121、122、123、124与第一通孔111、112、113、114导通。步骤s4中，在金属层100的第二面蚀刻第二通孔121、122、123、124，具体通过以下步骤实现：
78.s4-1.在金属层100的第二面贴合第三光刻胶层230；
79.s4-2.根据第一位置211、212、213、214，在第二面选定与第一位置211、212、213、214沿金属层100对称的第三位置231、232、233、234，曝光显影第三光刻胶层230，令第三位置231、232、233、234的第三光刻胶层230溶解；
80.s4-3.对金属层100进行蚀刻处理，在第三位置231、232、233、234处形成具有第二深度的第二通孔121、122、123、124；第一深度与第二深度之和不小于金属层100的厚度，令第一通孔111、112、113、114和第二通孔121、122、123、124连通；
81.s4-4移除第三光刻胶层230。
82.如图10所示，由于金属层100上表面制作工序已完成，且通过第一介质层310进行保护，因此后续蚀刻工序中不会破坏金属层100的上表面，因此仅需要在金属层100的下表面贴合第三光刻胶层230。
83.由于第二通孔121、122、123、124需要与第一通孔111、112、113、114连通，即需要将金属层100穿透。因此优选地，将下表面中与第一位置211、212、213、214沿金属层100对称的位置设定为第三位置231、232、233、234，基于与步骤s2中同样的曝光显影步骤，令第三位置231、232、233、234的金属层100暴露出来。对金属层100进行蚀刻处理，第三光刻胶层230被曝光部分下的金属层100受到保护，而第三位置231、232、233、234的金属层100则被蚀刻形成第二通孔121、122、123、124。第二通孔121、122、123、124的方向和深度可以根据需要具体设定，优选地，蚀刻得到的第二通孔121、122、123、124垂直于金属层100下表面，与第一通孔111、112、113、114连通，贯穿金属层100。蚀刻完毕后，移除第三光刻胶层230，金属层100状态如图11所示。
84.s5.在金属层100的第二面制作种子层400，种子层400通过第二通孔121、122、123、124接触第一介质层310。如图12所示，通过化学镀或者喷溅的方式在金属层100下表面上形成种子层400，种子层400所用材料可以包括钛、铜、钛钨合金或它们的组合，本实施例采用喷溅钛、铜的方式制作种子层400。优选地，可以在种子层400上闪镀一层金属镀层410，用于改善下表面的电镀质量。
85.s6.在金属层100的第二面制作第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604。步骤s6中，在金属层100的第二面制作第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604，具体包括以下步骤：
86.s6-1.在金属层100的第二面贴合第四光刻胶层240。
87.s6-2.在第二面选定第四位置241、242、243、244，曝光显影第四光刻胶层240，令第四位置241、242、243、244的第四光刻胶层240溶解。
88.如图13所示，第四位置241、242、243、244用于电镀形成第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604，对于第二导通金属柱503、504，其设计不一定为上下对称结构；但第二蚀刻金属柱603、604则基本与第一蚀刻金属柱601、602是对称设计。在金属层100下表面贴合第四光刻胶层240后，在第四光刻胶层240选定第四位置241、242、243、244，曝光显影
第四光刻胶层240，令第四位置241、242、243、244下的种子层400暴露。优选地，第四位置241、242、243、244距离金属层100中第二通孔121、122、123、124的距离不小于第二预设距离，以避免电镀对第二通孔121、122、123、124产生影响，第二预设距离可以设定为30微米。
89.s6-3.在第四位置241、242、243、244的开口处电镀金属，形成第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604。如图14所示，在金属层100下表面第四光刻胶层240的第四位置241、242、243、244处电镀形成金属柱；金属柱包括第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604；第二导通金属柱503、504用于在基板表面导通中间的金属层100，第一蚀刻金属柱601、602则用于蚀刻形成口框。
90.s6-4.移除第四光刻胶层240和种子层400。如图15所示，移除第四光刻胶层240后得到包含第二通孔121、122、123、124、第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604的金属层100下表面。
91.s7.在金属层100的第二面压合第二介质层320，第二介质层320覆盖第二通孔121、122、123、124、第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604；第一介质层310的厚度大于第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604的高度。
92.如图16所示，步骤s7中在金属层100下表面压合第二介质层320，确保第二通孔121、122、123、124被介质材料填满，即第二介质层320与第一介质层310通过第一通孔111、112、113、114和第二通孔121、122、123、124相连。第二介质层320厚度也需要大于第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604的高度，完成对金属层100下表面的加工。第二介质层320可以采用与第一介质层310同种的介质材料，也可以采用不同的介质材料，但第二介质层320需能够与第一介质层310相容，通过第一通孔111、112、113、114和第二通孔121、122、123、124中介质层的连接面固定第一介质层310和第二介质层320，以确保介质层不会脱落。
93.s8.对第一介质层310和第二介质层320进行减薄处理，使得第一导通金属柱501、502、第一蚀刻金属柱601、602、第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604的顶部端面从介质层中露出。
94.第一、第二介质层320的减薄方式可以包括磨板或等离子蚀刻等进行整体减薄；也可以通过镭射或钻孔的方式局部减薄介质层。由于前述设计流程中为了保护导通金属柱和蚀刻金属柱不被腐蚀，因此第一介质层310完全覆盖了第一导通金属柱501、502和第一蚀刻金属柱601、602；第二介质层320对介质层完全覆盖了第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604。为了令第一导通金属柱501、502、第一蚀刻金属柱601、602、第二导通金属柱503、504和第二蚀刻金属柱603、604的顶部端面从介质层中露出，需要对第一介质层310和第二介质层320作减薄处理。步骤s8中具体采用磨板方式对第一介质层310和第二介质层320作整体减薄，减薄效果如图17所示。
95.s9.对第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604进行蚀刻，得到基板口框。
96.步骤s9中，对第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604进行蚀刻，具体通过以下步骤实现：
97.s9-1.在第一介质层310和第二介质层320上贴合第五光刻胶层250。s9-2.将第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604的顶部端面选定为第五位置251、252、253、
254，曝光显影第五光刻胶层250，令第五位置251、252、253、254的第五光刻胶层250溶解。
98.步骤s9中需要对第一蚀刻金属柱601、602、第二蚀刻金属柱603、604及与之相连的金属层100进行蚀刻，以形成口框，因此需要将第一导通金属柱501、502和第二导通金属柱503、504的顶部端面进行保护。如图18所示，在第一介质层310和第二介质层320上贴合第五光刻胶层250，曝光显影第五光刻胶层250，令第一蚀刻金属柱601、602、第二蚀刻金属柱603、604的顶部端面暴露。
99.可选地，也可以在第一导通金属柱501、502和第二导通金属柱503、504的顶部端面制作蚀刻防护层，以起到相同的保护第一导通金属柱501、502和第二导通金属柱503、504免于被蚀刻的效果。
100.s9-3.对第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604进行蚀刻处理。如图19所示，通过第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604完成对与第一蚀刻金属柱601、602和第二蚀刻金属柱603、604相连金属层100的蚀刻，从而在基板中形成口框。
101.s9-4.移除第五光刻胶层250，得到基板口框。如图20所示，移除第五光刻胶层250和分离的介质层后，得到带口框的封装基板成品，后续在口框位置进行器件的嵌埋作业。
102.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
103.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
104.以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。