专利名称：具金属层的底材及其制造方法
技术领域：
本发明有关一种具金属层的底材，以及与其相关的制作方法，旨在简化整体制作流程、节省金属使用量，以及降低生产设备成本。
背景技术：
众所皆知，薄化金属层是达成电路板或半导体晶片的多层化、绝缘层的薄膜化、通孔的小直径化、电路的窄间距化等最直接有效的方法。目前用以制作薄化金属层的方法，乃在半导体晶片或合成树脂薄膜表面上利用真空蒸镀或溅镀等方法来形成金属薄膜，或再利用电镀等方法形成所要求的厚度。利用蒸镀或溅镀方式沉积形成金属层的制造流程中，所欲沉积的金属材质可沉积于欲镀物上外，亦会沉积于蒸镀或溅镀设备的真空腔体内壁上，造成靶材不必要的浪费，以 致整体制造上的成本提高，更严重者，也将使真空腔体洁净度大幅降低，进而影响其所沉积形成的金属层的品质与良率。是以，上述习用欲镀物上的金属层为由蒸镀或溅镀方式所沉积形成以致使用时仍存在有诸多问题与缺失，且尚有待进一步改良的必要，即为本发明人与从事于此行业者所亟欲改善的方向所在。
发明内容
本发明所解决的技术问题即在提供一种具金属层的底材及其制作方法，该方法可取代传统制作图案化金属接点或线路的曝光与蚀刻制程，进而节省金属使用量、简化制作流程，以及降低生产设备成本。为达上述目的，本发明主要利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，并使用一种表面处理溶液在底材的亲水或疏水表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，再使用一种金属溶液，使触媒层或交换层的表面因为触媒反应或交换反应形成一金属层；至于，隔绝层则可保护其它区域避免金属沉积，且该金属层可被图案化，供做为电路接点或线路，而可以取代传统制作图案化金属接点或线路的曝光与蚀刻制程，进而节省金属使用量、简化制作流程，以及降低生产设备成本。本发明的次一目的可以在粗糙底材上，制作出平坦的金属接点或线路，并且具有填覆底材凹洞的能力，使沉积出的金属层粗糙度大幅降低，提高后续制程中金属表面的辨识度。本发明的又一目的可获得纯度极高的金属层，藉以提升后续制程对于金属接点表面的附着力，保障产品的良率。
图IA至D为本发明第一实施例的制作流程图。图2为本发明第二实施例的底材半成品结构剖视图。
图3A至D为本发明第三实施例的制作流程图。图4A至F为本发明第四实施例的制作流程图。图5A至D为本发明第五实施例的制作流程图。图6A至D为本发明第六实施例的制作流程图。图号说明
10底材 IOa第一基材 IOb第二基材 11疏水区域
12亲水区域
13触媒层
14隔绝层 20屏蔽 30金属层 40金属材。
具体实施例方式本发明具金属层的底材及其制造方法，主要利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，并使用一种表面处理溶液在底材的亲水或疏水表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，再使用一种金属溶液，使触媒层或交换层的表面因为触媒反应或交换反应形成一金属层。具体而言，本发明具金属层的底材制作方法，可主要区分为利用电浆于底材表面产生疏水性区域、利用电浆于底材表面产生亲水性区域，以及利用电浆于底材表面产生疏水性区域及亲水区域三种不同施作方式；其中，利用电浆于底材表面产生疏水性区域的施作方式基本上依序包括有下列步骤。a.备制一底材，该底材可为半导体或二极管的晶圆或晶片(如1C、晶体管、发光二极管、雷射二极管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纤维、砷化镓、蓝宝石、塑料、金属、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如图IA所示，对该底材10表面的外露区域施以电浆处理，可于该底材10上覆盖一具预定图案的屏蔽20，并对该底材10表面外露的区域施以电浆处理，如图IB所示，使该底材10表面外露的区域成为疏水性区域11 ;该电浆处理的气体可包含CF4、SF6或其它单一种类或其多种气体的混合。c.如图IC所示，将该表面具有疏水性区域11的底材10浸泡入表面处理溶液内，藉由表面能使非属于疏水区域11的其它区域附着一触媒层13 (或交换层)。d.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材10浸泡入金属溶液内，即可使形成触媒层13 (或交换层)的区域藉由有机物或无机物的触媒反应或交换反应，而如图ID所示沉积一细致度高且纯度高的金属层30。当然，在上揭将该表面具有疏水性区域11的底材10浸泡入表面处理溶液的表面处理流程当中，亦可藉由表面能使疏水区域11附着一如图2所示的隔绝层14;相对的，该隔绝层14可以提供阻绝效果，避免后续制程于非需要沉积金属区域产生可能的金属沉积。由于，本发明主要利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，并使用一种表面处理溶液在底材的亲水或疏水表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，再使用一种金属溶液，使触媒层或交换层的表面因为触媒反应或交换反应形成一金属层，因此不会有如习用蒸镀或溅镀方式使靶材部份沉积于真空腔体内壁上造成不必要的浪费、整体制造成本的提高等缺失发生，同时因省略传统制作金属层的曝光与蚀刻制程，可简化制程、降低生产设备成本。尤其，可以在粗糙底材上，制作出平坦 的金属接点或线路，习用的蒸镀或溅镀方式会对应底材粗糙度产生相同粗糙度的金属层，而本发明方法可以有填覆底材凹洞的能力，使沉积出的金属层粗糙度大幅降低，提高后续制程中金属表面的辨识度。以及，利用本发明的方法可以产生纯度极高的金属层，习用的蒸镀或溅镀方式往往可能产生金属的交叉污染或零件耗损所产生的污染，而本发明方法其金属纯度可高于99. 9%，有效提升后续制程对于电路接点表面的附着力，保障产品良品率。再者，本发明利用电浆于底材表面产生亲水性区域的施作方式，基本上依序包括有下列步骤。a.备制一底材，该底材可为半导体或二极管的晶圆或晶片(如1C、晶体管、发光二极管、雷射二极管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纤维、砷化镓、蓝宝石、塑料、金属、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如图3A所示，对该底材10表面的外露区域施以电浆处理，可于该底材10上覆盖一具预定图案的屏蔽20，并对该底材10表面外露的区域施以电浆处理，如图3B所示，使该底材10表面外露的区域成为亲水性区域12 ;该电浆处理的气体可包含N2、02、Ar、NH3或其它单一种类或其多种气体的混合。c.将该表面具有亲水性区域12的底材10浸泡入表面处理溶液内，如图3C所示，藉由表面能使亲水区域12附着一触媒层13 (或交换层)。d.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材10浸泡入金属溶液内，即可使形成触媒层13 (或交换层)的区域藉由有机物或无机物的触媒反应或交换反应，而如图3D所示沉积一细致度高且纯度高的金属层30。至于，本发明利用电浆于底材表面产生疏水区域及亲水性区域的施作方式，基本上依序包括有下列步骤
a.备制一底材，该底材可为半导体或二极管的晶圆或晶片(如1C、晶体管、发光二极管、雷射二极管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纤维、砷化镓、蓝宝石、塑料、金属、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如图4A所示，对该底材10表面的外露区域施以电浆处理，可于该底材10上覆盖一具预定图案的屏蔽20，并对该底材10表面外露区域施以电浆处理，如图4B所示，使该底材10表面外露区域成为亲水性区域12 ;该电浆处理的气体可包含N2、02、Ar、NH3或其它单一种类或其多种气体的混合。c.对该底材10表面非属于亲水性区域12的其它区域施以电浆处理，可如图4C所示于该底材10上覆盖另一具有预定图案的屏蔽20用以将亲水性区域12遮蔽，并对该底材10表面施以电浆处理，如图4D所示，使该底材10非属于亲水性区域12的其它区域成为疏水性区域11;该电浆处理的气体可包含cf4、SF6或其它单一种类或其多种气体的混合。d.将该表面具有疏水区域11及亲水性区域12的底材10浸泡入表面处理溶液内，如图4E所示，藉由表面能使亲水区域12附着一触媒层13 (或交换层)，以及使疏水区域11附着一隔绝层14。e.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材10浸泡入金属溶液内，即可使形成触媒层13 (或交换层)的区域藉由有机物或无机物的触媒反应或交换反应，而如图4F所示沉积一细致度高且纯度高的金属层30 ;同样的，该底材10表面形成隔绝层14的区域则在隔绝层14的阻绝作用下，不致于产生金属沉积。原则上，本发明当中的表面处理流程，主要将底材浸泡入表面处理溶液内，使亲水区或疏水区藉由表面能附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，触媒层或交换层可以提供后续金属化制程所需的触媒效果或金属交换效果，而隔绝层可以提供阻绝效果避免后续制程于非需要沉积金属区域产生可能的金属沉积。 此步骤亦可将表面处理溶液加温至温度介于摄氏3(T80度之间，使底材温度提高可提供后续制程较高的表面能。而亲水区域上方可形成触媒层或交换层或隔绝层，则可视制程需要调整表面处理溶液内成分与比例，以达到形成所需的材料层；疏水区域上方则主要形成隔绝层，此时表面处理溶液内主要包含亲水性或疏水性的有机或无机材料，如界面活性剂、磷酸盐类、硫酸盐类、亚硫酸盐类、苯磺酸盐类、脂肪酸盐类、酒石酸盐类、长炼烷类、无机酸、有机酸、高分子材料、硫醇类、硫脲类等，或其它金属如铊、铅、铋、镍、银、金、钯、锡、铅、锋、铜、招、络、铁、白金等。溶液主成分可为水或其它有机、无机溶剂等。至于，本发明当中的金属溶液处理流程，主要将底材浸入一金属溶液内，使触媒层或交换层上方藉由有机物或无机物的触媒反应或交换反应沉积一层金属，可产生一层细致度高且纯度高的金属接点或线路，而隔绝层上方则不会产生金属沉积。此金属溶液内主要包含如界面活性剂、磷酸盐类、硫酸盐类、亚硫酸盐类、苯磺酸盐类、脂肪酸盐类、酒石酸盐类、长炼烷类、无机酸、有机酸、高分子材料、硫醇类、硫脲类等，以及其它金属如铊、铅、铋、镍、银、金、钯、锡、铅、锌、铜、铝、铬、铁、白金等；且金属接点或线路形成后，原本的触媒层或交换层可能仍存在或厚度变薄亦或不存在。在此步骤中，金属沉积速率约每小时0.广1011111，沉积厚度约0. flOiim;同样的
此步骤亦可将金属溶液加温至温度介于摄氏3(T80度之间，使溶液温度提高可提供较高的化学能以提升沉积速率。值得一提的是，上述三种不同施作方式所使用的底材表面可预设有金属材，以图5A至D所示的实施方式为例。本发明中的底材可如图5A所示，预先于表面预设具有预定图案的金属材40，该金属材40可为镍、银、金、钯、锡、铅、锌、铜、铝、铁、白金、钛、锗、镓、铟、紳等单层金属材或复合层金属材，并可选择性对该底材10的非属于金属材40的表面外露区域施以电衆处理,如图5B所示，使该底材10表面外露区域成为疏水区域11 (或亲水区域)；同时亦可视制程需要，调整表面处理溶液内成分与比例，如图5C所示，使触媒层13 (或交换层)只形成于该金属材40上方，而疏水区域11 (或亲水区域)上方则形成隔绝层14 (或不另外形成隔绝层)，最后经金属溶液浸泡处理之后即可使形成触媒层13 (或交换层)的区域藉由有机物或无机物的触媒反应或交换反应，而如图所示沉积一细致度高且纯度高的金属层30，此外，原金属材40亦可能提供直接或间接的触媒或交换效果使金属层30更能良好的附着于金属材40上。在此实施例中，该触媒层13(或交换层)下方有金属材40，其所附加于金属材40上方的金属层30材质可与下方的金属材40相同或不同；故，利用本发明的方法所制作的底材10结构，于表面附加有纯度达99. 9%的金属层；或是，于表面设有具预定图案金属材，并于该金属材上附加有纯度达99. 9%的金属层，且该金属材层可被图案化，以供做为特定用途的电路接点或线路。再者，上述各实施例中，该底材10亦可以为复合材料，如图6A所示，该底材10由两种不同第一、第二基材10a、10b所复合而成，再利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，如图6B所示的实施例中，于该第一基材IOa上形成亲水区12，并使用一种表面处理溶液在第一基材IOa的亲水区12表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层
13(或交换层)，如图6C所示，再使用一种金属溶液，使触媒层13 (或交换层)的表面因为 触媒反应或交换反应形成一金属层30,如图6D所示。
权利要求
1.一种具金属层的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步骤 a.备制一底材； b.对该底材表面的外露区域施以电浆处理,使该底材表面外露的区域成为疏水性区域； c.将该表面具有疏水性区域的底材浸泡入表面处理溶液内，藉由表面能使非属于疏水区域的其它区域附着一触媒层； d.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材浸泡入金属溶液内，使形成触媒层的区域沉积一细致度高且纯度高的金属层。
2.一种具金属层的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步骤 a.备制一底材； b.对该底材表面的外露区域施以电浆处理,使该底材表面外露的区域成为亲水性区域； c.将该表面具有亲水性区域的底材浸泡入表面处理溶液内，藉由表面能使亲水区域附着一触媒层； d.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材浸泡入金属溶液内，使形成触媒层的区域沉积一细致度高且纯度高的金属层。
3.一种具金属层的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步骤 a.备制一底材； b.对该底材表面的外露区域施以电浆处理,使该底材表面外露的区域成为亲水性区域； c.对该底材表面非属于亲水性区域的其它区域施以电浆处理，使该底材非属于亲水性区域的其它区域成为疏水性区域； d.将该表面具有疏水区域及亲水性区域的底材浸泡入表面处理溶液内，使亲水区域附着一触媒层，以及使疏水区域附着一隔绝层； e.最后将经过表面溶液浸泡处理的底材浸泡入金属溶液内，使形成触媒层的区域沉积一细致度高且纯度高的金属层。
4.如权利要求I、2或3所述具金属层的底材制造方法，其特征在于，该底材预先于表面设有金属材，以便对该底材非属于该金属材的外露区域施以电浆处理。
5.如权利要求I、2或3所述具金属层的底材制造方法，其特征在于，于该底材上覆盖一具预定图案的屏蔽，再对该底材表面外露的区域施以电浆处理。
6.如权利要求I或3所述具金属层的底材制造方法，其特征在于，使用包含CF4、SF6或其它单一种类或其多种气体的混合，对该底材表面外露的区域施以电衆处理，使该底材表面外露的区域成为疏水区域。
7.如权利要求2或3所述具金属层的底材制造方法，其特征在于，使用包含N2、02、Ar、NH3或其它单一种类或其多种气体的混合，对该底材表面外露的区域施以电浆处理，使该底材表面外露的区域成为亲水区域。
8.如权利要求I所述具金属层的底材制造方法，其特征在于，将该表面具有疏水性区域的底材浸泡入表面处理溶液的表面处理流程当中，使该疏水区域附着一隔绝层。
9.一种具金属层的底材，其特征在于，于该底材表面附加有纯度达99. 9%的金属层。
10. 一种具金属层的底材，其特征在于，于该底材表面设有具预定图案金属材，并于该 金属材上附加有纯度达99. 9%的金属层。
全文摘要
本发明具金属层的底材及其制造方法乃利用电浆表面处理造成底材表面的亲水性或疏水性区域，并使用一种表面处理溶液在底材的亲水或疏水表面附着一层由有机物或无机物形成的触媒层或交换层或隔绝层，再使用一种金属溶液，使触媒层或交换层的表面因为触媒反应或交换反应形成一金属层；至于，隔绝层则可保护其它区域避免金属沉积，且附加于底材上的金属层可被图案化，以供做为电路接点或线路，而可节省金属使用量、简化制作流程，以及降低生产设备成本。
文档编号H05K3/38GK102752962SQ20111010081
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月21日 优先权日2011年4月21日
发明者赵得邦 申请人:明阅科技有限公司