專利名稱：具有全厚度同軸結(jié)構(gòu)的多層電子結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括同軸通孔的新互連結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
在對于越來越復(fù)雜的電子元件的小型化需求越來越大的帶動下，諸如計(jì)算機(jī)和電信設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品的集成度越來越高。這已經(jīng)導(dǎo)致要求支撐結(jié)構(gòu)如IC基板和IC插件具有通過介電材料彼此電絕緣的高密度的多個導(dǎo)電層和通孔。這種支撐結(jié)構(gòu)的總體要求是可靠性和適當(dāng)?shù)碾姎庑阅堋⒈《?、剛度、平坦度、散熱性好和有競爭力的單價(jià)。在實(shí)現(xiàn)這些要求的各種途徑中，一種廣泛實(shí)施的創(chuàng)建層間互連通孔的制造技術(shù)是采用激光鉆孔，所鉆出的孔穿透后續(xù)布置的介電基板直到最后的金屬層，后續(xù)填充金屬，通常是銅，該金屬通過鍍覆技術(shù)沉積在其中。這種成孔方法有時(shí)也被稱為“鉆填”，由此產(chǎn)生的通孔可稱為“鉆填通孔”。然而，所述鉆填孔方法存在多個缺點(diǎn)。因?yàn)槊總€通孔需要單獨(dú)鉆孔，導(dǎo)致生產(chǎn)率受限，并且制造復(fù)雜的多通孔IC基板和插件的成本變得高昂。在大型陣列中，通過鉆填方法難以生產(chǎn)出彼此緊密相鄰且具有不同的尺寸和形狀的高密度且高質(zhì)量的通孔。此外，激光鉆出的通孔具有穿過介電材料厚度的粗糙側(cè)壁和內(nèi)向錐度。該錐度減小了通孔的有效直徑。在超小通孔直徑的情況下，也可能對于在先的導(dǎo)電金屬層的電接觸產(chǎn)生不利影響，由此導(dǎo)致可靠性問題。在被鉆的電介質(zhì)是包括聚合物基質(zhì)中的玻璃或陶瓷纖維的復(fù)合材料時(shí)，側(cè)壁特別粗糙，并且這種粗糙可能會產(chǎn)生附加的雜散電感。鉆出的通孔洞的填充過程通常是通過銅電鍍來完成的。這種金屬沉積技術(shù)會導(dǎo)致凹痕，其中在通孔頂部出現(xiàn)小坑?；蛘?，當(dāng)通孔通道被填充超過其容納量的銅時(shí)，可能造成溢出，從而產(chǎn)生突出超過周圍材料的半球形上表面。凹痕和溢出往往在如制造高密度基板和插件時(shí)所需的后續(xù)上下堆疊通孔時(shí)造成困難。大的通孔通道難以均勻填充，特別是在其位于插件或IC基板設(shè)計(jì)的同一互連層內(nèi)的更小的通孔附近時(shí)。激光鉆孔是制造圓形通孔通道的最好方法。雖然可以通過激光銑削制造狹縫形狀的通孔通道，然而，可通過“鉆填”制造的幾何形狀范圍比較有限。通過鉆填工藝制造通孔是昂貴的，并且難以利用相對具有成本效益的電鍍工藝用銅來均勻和一致地填充由此形成的通孔通道。雖然可接受的尺寸和可靠性的范圍正在隨著時(shí)間的推移而改善，但是上文所述的缺點(diǎn)是鉆填技術(shù)的內(nèi)在缺陷，并且預(yù)計(jì)會限制可能的通孔尺寸范圍?？朔@填方法的許多缺點(diǎn)的可選解決方案是利用一種又稱為“圖案鍍覆”的技術(shù)，通過將銅或其它金屬沉積到在光刻膠中形成的圖案內(nèi)來制造的。在圖案鍍覆中，首先沉積種子層。然后在其上沉積一層光刻膠，隨后曝光形成圖案，選擇性移除光刻膠以留下暴露出種子層的溝槽。通過將銅沉積到光刻膠溝槽中來形成通孔柱。然后移除剩余的光刻膠，蝕刻掉種子層，并在其上及其周圍層壓通常為聚合物浸潰玻璃纖維氈的介電材料，以包圍所述通孔柱。然后，可以使用各種技術(shù)和工藝來移除介電材料的一部分并暴露出通孔柱的頂部，例如機(jī)械磨光、拋光、化學(xué)蝕刻及化學(xué)機(jī)械拋光，以允許在其上形成下一金屬層。減薄過程可稱為平坦化或減薄?？稍谄渖贤ㄟ^重復(fù)該過程來沉積后續(xù)的金屬導(dǎo)體層和通孔柱，以形成所需的多層結(jié)構(gòu)。在一個替代但緊密關(guān)聯(lián)的技術(shù)即下文所稱的“面板鍍覆”中，將連續(xù)的金屬或合金層沉積到基板上。在所述連續(xù)層的頂部沉積光刻膠層，并在其中顯影出圖案。剝除顯影光刻膠的圖案，選擇性地暴露出其下的金屬，該金屬可隨后被蝕刻掉。未顯影的光刻膠保護(hù)其下方的金屬不被蝕刻掉，并留下直立的特征結(jié)構(gòu)和通孔的圖案。在剝除未顯影的光刻膠后，可以在直立的銅特征結(jié)構(gòu)和/或通孔柱上或周圍層壓介電材料，如聚合物浸潰玻璃纖維租。通過上述圖案鍍覆或面板鍍覆方法創(chuàng)建的通孔層通常被稱為“通孔柱”和特征層。銅是上述兩種層的優(yōu)選金屬。將會認(rèn)識到，微電子演化的一般推動力涉及制造更小、更薄、更輕和更大功率的高可靠性產(chǎn)品。使用厚且有芯互連不能得到超輕薄的產(chǎn)品。為了在互連IC基板或插件中形成更高密度的結(jié)構(gòu)，需要具有甚至更小連接的更多層。事實(shí)上，有時(shí)希望在彼此的頂部上堆疊元件。如果在銅或其它合適的犧牲基板上沉積鍍覆層壓結(jié)構(gòu)，則可以蝕刻掉基板，留下獨(dú)立的無芯層壓結(jié)構(gòu)?？梢栽陬A(yù)先附著至犧牲基板的側(cè)面上沉積其它層，由此能夠形成雙面積層，從而最大限度地減少翹曲并有助于實(shí)現(xiàn)平坦化。一種制造高密度互連的靈活技術(shù)是構(gòu)建由在電介質(zhì)基質(zhì)中的金屬通孔或特征結(jié)構(gòu)構(gòu)成的圖案或面板鍍覆多層結(jié)構(gòu)。金屬可以是銅，電介質(zhì)可以是纖維增強(qiáng)聚合物，通常是具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)的聚合物，例如聚酰亞胺。這些互連可以是有芯的或無芯的，并可包括用于堆疊元件的空腔。它們可具有奇數(shù)或偶數(shù)層。實(shí)現(xiàn)技術(shù)描述在授予Amitec-Advanced Multilayer Interconnect Technologies Ltd.的現(xiàn)有專利中。例如，赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“高級多層無芯支撐結(jié)構(gòu)及其制造方法(Advanced multilayer coreless support structures and method for theirfabrication)”的美國專利US7，682，972描述了一種制造包括在電介質(zhì)中的通孔陣列的獨(dú)立膜的方法，所述膜用作構(gòu)建優(yōu)異的電子支撐結(jié)構(gòu)的前體，該方法包括以下步驟:在包圍犧牲載體的電介質(zhì)中制造導(dǎo)電通孔膜，和將所述膜與犧牲載體分離以形成獨(dú)立的層壓陣列。基于該獨(dú)立膜的電子基板可通過將所述層壓陣列減薄和平坦化，隨后終止通孔來形成。該公報(bào)通過引用全面并入本文。赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“用于芯片封裝的無芯空腔基板及其制造方法(Coreless cavity substrates for chip packaging and their fabrication)，，的美國專利US7，669，320描述了一種制造IC支撐體的方法，所述IC支撐體用于支撐與第二 IC芯片串聯(lián)的第一 IC芯片；所述IC支撐體包括在絕緣周圍材料中的銅特征結(jié)構(gòu)和通孔的交替層的堆疊，所述第一 IC芯片可粘合至所述IC支撐體，所述第二 IC芯片可粘合在所述IC支撐體內(nèi)部的空腔中，其中所述空腔是通過蝕刻掉銅基座和選擇性蝕刻掉累積的銅而形成的。該公報(bào)通過引用全部并入本文。赫爾維茨(Hurwitz)等人的題為“集成電路支撐結(jié)構(gòu)及其制造方法(integratedcircuit support structures and their fabrication)，，的美國專利US7, 635，641 描述了一種制造電子基板的方法，包括以下步驟:(A)選擇第一基礎(chǔ)層；(B)將蝕刻阻擋層沉積到所述第一基礎(chǔ)層上；(C)形成交替的導(dǎo)電層和絕緣層的第一半堆疊體，所述導(dǎo)電層通過貫穿絕緣層的通孔而互連；(D)將第二基礎(chǔ)層涂覆到所述第一半堆疊體上；(E)將光刻膠保護(hù)涂層涂覆到第二基礎(chǔ)層上；(F)蝕刻掉所述第一基礎(chǔ)層；(G)移除所述光刻膠保護(hù)涂層；(H)移除所述第一蝕刻阻擋層；(I)形成交替的導(dǎo)電層和絕緣層的第二半堆疊體，導(dǎo)電層通過貫穿絕緣層的通孔而互連；其中所述第二半堆疊體具有與第一半堆疊體基本對稱的構(gòu)造；(J)將絕緣層涂覆到交替的導(dǎo)電層和絕緣層的所述第二半堆疊體上；(K)移除所述第二基礎(chǔ)層，以及，(L)通過將通孔末端暴露在所述堆疊體的外表面上并對其涂覆終止物來終止基板。該公報(bào)通過引用全部并入本文。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及提供一種多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)，其包括在X-Y平面中延伸的多個介電層并且還包括在基本垂直于X-Y平面的Z方向上延伸穿過至少一個介電層的至少一個堆疊柱同軸對，其中所述堆疊通孔柱同軸對包括中心柱，其被通過介電材料分離管與所述中心柱分離的環(huán)形柱包圍。在一些實(shí)施方案中，所述堆疊通孔柱同軸對延伸通過多層堆疊體的多個層。在一些實(shí)施方案中，所述中心柱伸出超過所述環(huán)形柱。在一些實(shí)施方案中，所述堆疊柱同軸對延伸穿過多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的所有層。在一些實(shí)施方案中，所述中心柱具有至少30微米的直徑，所述環(huán)形柱具有至少150微米的外徑，并且所述介電材料分離管具有至少30微米的厚度。在一些實(shí)施方案中,所述堆疊柱的每個柱包括種子層和電鍍層。在一些實(shí)施方案中，所述堆疊體包括交替的通孔層和特征層。在一些實(shí)施方案中，所述種子層包括銅。在一些實(shí)施方案中，所述種子層還包括選自包括T1、Cr、Ta、W及其組合的組別中的下方粘附層。在一些實(shí)施方案中，所述粘附層還可用作蝕刻阻擋層，用以保護(hù)下方的銅免受蝕刻。在一些實(shí)施方案中，所述電鍍層包括銅。在一些實(shí)施方案中，所述介電材料包括聚合物。在一些實(shí)施方案中，所述介電材料還包括陶瓷或玻璃。在一些實(shí)施方案中，所述聚合物選自聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、三嗪及其共混物。在一些實(shí)施方案中,所述介電材料還包括玻璃纖維。在一些實(shí)施方案中,所述介電材料還包括顆粒填料。
本發(fā)明的第二方面涉及一種制造如權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟:a)獲得基板；b)沉積蝕刻阻擋層；c)沉積種子層；d)在所述種子層上沉積一層光刻膠；e)曝光所述光刻膠以形成包括至少一個柱同軸對的負(fù)性圖案；f)在所述負(fù)性圖案中電鍍金屬層；g)剝除所述光刻膠，留下直立的至少一個柱同軸對；h)移除所述種子層；i)在所述通孔層中的所述至少一個柱同軸對上層壓介電材料；和j)減薄所述介電材料以暴露出所述金屬層。所述方法還可包括通過重復(fù)步驟c)_j)來沉積附加層。所述方法還可包括蝕刻掉所述基板的步驟。一種制造多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的不同方法包括以下步驟:i)獲得基板；ii)用蝕刻阻擋層覆蓋所述基板；iii)用種子層覆蓋所述蝕刻阻擋層；iv)在所述種子層上電鍍金屬面板層；v)在所述金屬面板層上施加光刻膠層；vi)曝光所述光刻膠以形成包括至少一個柱同軸對的圖案；vii)蝕刻掉所述金屬層和種子層剝除所述光刻膠，留下直立的至少一個柱同軸對；ix)在所述通孔層中的所述至少一個柱同軸對上層壓介電材料；和χ)減薄所述介電材料以暴露出所述金屬層。所述方法還可包括通過重復(fù)步驟iii) -χ)來沉積附加層。本發(fā)明的第三方面涉及一種包括多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的電子器件，包括在X-Y平面內(nèi)延伸的多個介電層并且包括在基本垂直于X-Y平面的Z方向上延伸通過至少一個介電層的至少一個堆疊柱同軸對，其中所述堆疊通孔柱同軸對包括被通過介電材料分離管與所述中心柱分離的環(huán)形柱包圍的中心柱。術(shù)語微米或μ m是指微米或10_6m。


為了更好地理解本發(fā)明并示出本發(fā)明的可如何實(shí)施，純粹以舉例的方式參照附圖給出參考實(shí)施方式。具體參照附圖細(xì)節(jié)時(shí)，必須強(qiáng)調(diào)的是特定的圖示是示例性的并且目的僅在于說明性討論本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，并且基于提供被認(rèn)為是對于本發(fā)明的原理和概念方面的描述最有用和最易于理解的圖示的原因而被呈現(xiàn)。就此而言，沒有試圖將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)以超出對本發(fā)明基本理解所必需的詳細(xì)程度來圖示；參照附圖的說明使本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯認(rèn)識到本發(fā)明的幾種形式可如何實(shí)際體現(xiàn)出來。在附圖中:圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多層復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)的簡化截面圖；圖2是可負(fù)載信號或用作數(shù)據(jù)線的同軸結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是包括同軸柱堆疊體的多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4是示出一種產(chǎn)生包括提供柱同軸對的層的方法的流程圖；圖5是示出另一種產(chǎn)生包括提供柱同軸對的層的方法的流程圖。在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記和名稱指示相同的要素。
具體實(shí)施例方式在以下說明中，涉及的是由在介電基體中的金屬通孔構(gòu)成的支撐結(jié)構(gòu)，特別是在聚合物基體中的銅通孔柱，如玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂或BT(雙馬來酰亞胺/三嗪)或它們的共混物。這是阿瑟斯(Access)公司的光刻膠和圖案或面板鍍覆和層壓技術(shù)的特征，如在赫爾維茨(Hurwitz)等人的美國專利號為US7, 682，972、US7, 669，320和US7, 635，641的專利中所描述的，其通過引用并入本文，對于特征結(jié)構(gòu)的面內(nèi)尺寸沒有有效的上限。圖1是現(xiàn)有技術(shù)的多層復(fù)合支撐結(jié)構(gòu)的簡化截面圖。現(xiàn)有技術(shù)的多層支撐結(jié)構(gòu)100包括被絕緣各層的介電層110、112、114、116隔離的組件或特征結(jié)構(gòu)108的功能層102、104、106。穿過介電層的通孔118提供在相鄰的功能層或特征層之間的電連接。因此，特征層102、104、106包括在X-Y平面內(nèi)通常敷設(shè)在所述層內(nèi)的特征結(jié)構(gòu)108，以及跨介電層110、112、114、116導(dǎo)通電流的通孔118。通孔118設(shè)計(jì)為具有最小的電感并得到充分的隔離以在其間具有最小的電容。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)阿米泰克公司(Amitech)(阿瑟斯(Access)公司)專利技術(shù)可用于制造諸如互連和印刷電路板的支撐結(jié)構(gòu)并且被廣泛用在RF應(yīng)用中，用于電話制造、通信例如數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)出互聯(lián)網(wǎng)等。應(yīng)該認(rèn)識到，對于通過選擇性銅沉積(圖案鍍覆)或通過鍍覆和蝕刻形成的組件的面內(nèi)尺寸基本沒有尺寸上限。為了有利于高數(shù)據(jù)傳輸率，常規(guī)的銅引線受到限制。一種用作射頻信號傳輸線的現(xiàn)有技術(shù)是同軸電纜(Coax)。同軸電纜利用內(nèi)部導(dǎo)體導(dǎo)通電信號，所述內(nèi)部導(dǎo)體通常是圍繞有絕緣層的柔性實(shí)心或絞成股的銅線，所述絕緣層自身包覆有通常為織造金屬編織物的屏蔽層。同軸電纜經(jīng)常用外部絕緣套進(jìn)行保護(hù)。通常，屏蔽物保持接地電位并且對中心導(dǎo)體施加電壓以傳輸電信號。同軸電纜的優(yōu)點(diǎn)在于電場和磁場受到電介質(zhì)限制，極少泄漏到屏蔽物外部，同時(shí)電纜外部的電場和磁場幾乎不會導(dǎo)致對電纜內(nèi)部信號的干擾。這種特性使得同軸電纜成為傳輸不能承受環(huán)境干擾的弱信號或不能被允許輻射或耦合相鄰結(jié)構(gòu)或電路的較高電信號的良好選擇。同軸電纜的常見應(yīng)用包括視頻及CATV分配、RF及微波傳輸、以及計(jì)算機(jī)及儀器數(shù)據(jù)連接。通常，結(jié)構(gòu)的特征阻抗由內(nèi)部絕緣體的介電常數(shù)和內(nèi)外導(dǎo)體的半徑所決定?？煽靥卣髯杩沟闹匾栽谟谠醋杩购拓?fù)載阻抗應(yīng)當(dāng)匹配以確保最大功率傳輸和最小駐波比。同軸結(jié)構(gòu)的其它重要特性包括作為頻率函數(shù)的衰減、電壓處理能力和屏蔽質(zhì)量。同軸電纜優(yōu)于其它類型無線電傳輸線的一個優(yōu)點(diǎn)在于在理想的同軸電纜內(nèi)傳輸信號的電磁場僅存在于內(nèi)外導(dǎo)體之間的空間內(nèi)。這允許同軸電纜緊鄰金屬物體例如溝槽進(jìn)行安裝，而沒有在其它類型傳輸線中發(fā)生的功率損失。類似地，在基板或互連中的同軸數(shù)據(jù)線可防止功率損失、串音和信號輻射。同軸結(jié)構(gòu)還保護(hù)信號免受外部電磁干擾。因此，在希望便攜設(shè)備使用充電電池以及甚至增加數(shù)據(jù)傳輸率的情況下，同軸數(shù)據(jù)線對于許多應(yīng)用都是一個良好的設(shè)計(jì)選擇。希望充分理解關(guān)于同軸結(jié)構(gòu)的物理尺寸、頻率性能、衰減和功率處理能力的設(shè)計(jì)選擇。同軸信號線需要絕緣(介電)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以保持中心導(dǎo)體與屏蔽物之間的空間。授予阿米泰克公司(Amitec)并且目前由阿瑟斯公司(Access)持有的鍍覆-層壓專利技術(shù)提供對這些參數(shù)的精確控制。
參照圖2，示出由電介質(zhì)206間隔開的在環(huán)204結(jié)構(gòu)中的金屬芯202.這提供可傳輸信號或用作數(shù)據(jù)線的同軸結(jié)構(gòu)208。利用阿米泰克公司(Amitec)的技術(shù)，同軸結(jié)構(gòu)208可以用銅進(jìn)行圖案化或面板鍍覆，然后可以在其上層壓介電材料210，用以提供包圍內(nèi)導(dǎo)體202的絕緣體206和包圍外導(dǎo)體環(huán)204的絕緣體208。用于絕緣的介電材料可由熱塑性材料、熱固性材料制造，使用或不使用填料，并且使用或不使用纖維增強(qiáng)。介電材料可包括聚合物基體，可能是聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、三嗪及其共混物。介電材料還可包括陶瓷或玻璃增強(qiáng)物，例如玻璃纖維和陶瓷顆粒填料。該材料可作為預(yù)浸料使用并且可以設(shè)置在直立同軸金屬柱的同軸結(jié)構(gòu)208上以形成隔離內(nèi)柱202與外環(huán)柱208的介電絕緣體206?？赡艿膽?yīng)用包括用于連接無線電發(fā)射器和接收器及其天線的輸入線和輸入線端子層、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(互聯(lián)網(wǎng))連接以及分配有線電視信號。電沉積后層壓技術(shù)可產(chǎn)生同軸通孔以及具有繞芯的連續(xù)框架的其它結(jié)構(gòu)?？梢允蔷_的圓柱構(gòu)造，如遠(yuǎn)非對稱的結(jié)構(gòu)，例如用于法拉第屏蔽的結(jié)構(gòu)?？蓪?shí)現(xiàn)的尺寸范圍為幾十到幾百微米，通常為30微米到200微米，但是對于內(nèi)柱202可以低至20微米。介電絕緣體206可以具有50到200微米范圍的半徑。外環(huán)柱208可以具有30微
米的厚度。包括一個或多個同軸連接210的互連結(jié)構(gòu)200可被用于將芯片耦合至同軸電纜。同軸連接210能夠?qū)崿F(xiàn)高數(shù)據(jù)傳輸率，并且可以用于各種應(yīng)用，例如數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙、RFID、精確控制激光直接成像。參照圖3，示出多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300的剖面圖。多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300由多個在X-Y平面上延伸的介電層302A、302B、302C、302D制成，其中至少其中的一些，通常是其中的全部包括至少一個柱同軸對304，其在基本垂直于X-Y平面的Z方向上即通孔方向上延伸通過介電層，其中柱同軸對304包括被環(huán)形柱308包圍的中心柱306，環(huán)形柱308與中心柱306通過介電材料312的隔離管310而隔離。介電材料312通常與發(fā)現(xiàn)的介電材料相同并且與其余層共同制造。在一些實(shí)施方案中，柱同軸對304被堆疊成延伸通過多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300的多個層302的柱同軸對堆疊體。在一些實(shí)施方案中，中心柱306延伸超過環(huán)形柱308以利于連接其上方的XY平面中的導(dǎo)體。通常，柱同軸對304的堆疊體延伸通過多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300的所有層。在一些實(shí)施方案中，中心柱306具有至少30微米的直徑，環(huán)形柱308具有至少150微米的直徑，并且介電材料隔離管310具有至少30微米的厚度。在一些實(shí)施方案中，柱同軸對堆疊體的每個柱包括種子層316 (通常為銅的)以及電鍍層318 (通常也為銅的)。多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300除了包括在Z方向上(即穿過多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)300的厚度)提供一個或多個同軸數(shù)據(jù)線304或信號通路的一個或多個柱同軸對堆疊體外，還包括已知的在特征層中的其它特征結(jié)構(gòu)320和在通孔層中的通孔322，并且可以是熱沉、增強(qiáng)件和其它元件(未示出)。
介電材料312可包括聚合物基質(zhì)，可能是聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、雙馬來酰亞胺、三嗪及其共混物。介電材料還可包括陶瓷或玻璃增強(qiáng)物，例如玻璃纖維和陶瓷顆粒填料。在一些實(shí)施方案中，介電材料被應(yīng)用為在聚合物樹脂中包含織造玻璃纖維的預(yù)浸料。參照圖4，一種形成包含柱同軸對的層的方法包括步驟:獲得基板一步驟a);用蝕刻阻擋層覆蓋所述基板一步驟b)。該蝕刻阻擋層可由鉭、鎢、鉻、鈦、鈦-鎢組合、鈦-鉭組合、鎳、金、后續(xù)金層的鎳層、后續(xù)鎳層的金層、錫、鉛、后續(xù)鉛層的錫層、錫-鉛合金或錫-銀合金制成，并且可以利用物理氣相沉積法來涂覆。通常，蝕刻阻擋層是金屬，例如鈦T1、鉻Cr、鉭Ta、鎢W及其組合。然后，涂覆通常為銅的種子層一步驟C)。所述種子層可通過例如濺射或化學(xué)鍍來沉積并且通常為0.5-1.5微米厚?？梢栽谒龇N子層上沉積一層光刻膠一步驟d)。然后，將所述光刻膠曝光以形成包括至少一個柱同軸對的負(fù)性圖案一步驟e)。在該負(fù)性圖案中沉積金屬層一步驟f)。接著剝除所述光刻膠一步驟g)，留下直立的至少一個柱同軸對，然后移除所述種子層一步驟h)。這可以通過將結(jié)構(gòu)暴露于例如氫氧化銨或氯化銅的濕腐蝕劑中來實(shí)現(xiàn)。接著在通孔層中，在該至少一個柱同軸對上層壓介電材料一步驟V。然后將電介質(zhì)減薄以暴露出所述金屬層一步驟j)。減薄步驟使結(jié)構(gòu)平坦化并且通過機(jī)械研磨、拋光或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)移除其上的電介質(zhì)而暴露出銅柱端部?？梢酝ㄟ^重復(fù)步驟c)_j)來沉積附加層。任選地，涂層通常為0.04-0.1微米的鈦或鉭的粘附層。然后，蝕刻掉基板；阻擋層保護(hù)銅。然后，選擇性移除阻擋層以保留銅。例如，T1、W、Ta可利用包含CF4/02或CF4/Ar的等離子體蝕刻劑來移除以進(jìn)行選擇性移除而保留Cu。作為替代方案，1_3%HF溶液對于移除Ti保留銅非常有效。如果阻擋層是鎳，則可以使用已知的選擇性鎳剝離劑。參照圖5，一種產(chǎn)生包括柱同軸對的層的替代方法包括以下步驟:獲得基板一步驟(i)并且用蝕刻阻擋層覆蓋所述基板一步驟(ii)，所述蝕刻阻擋層選自包括鈦T1、鉻Cr、鉭Ta、鎢W及其組合的組別中的或者上述提及的其他材料。然后，在蝕刻阻擋層上施加通常為銅的種子層，這通常通過濺射或通過化學(xué)鍍進(jìn)行一步驟(iii)。在種子層上沉積銅面板一步驟(iv)。在面板上涂覆一層光刻膠一步驟(V)。將所述光刻膠曝光以形成包括在柱同軸對之間的至少一個隔板的金屬柱的負(fù)性圖案一步驟(vi)。蝕刻掉銅以留下包括直立的至少一個柱同軸對的金屬柱圖案一步驟(vii)。蝕刻可以利用諸如氫氧化銨或氯化銅的濕腐蝕劑來完成。然后，剝除所述光刻膠-步驟(viii)。接著，在所述至少一個柱同軸對上層壓介電材料-步驟(ix)，然后將介電材料減薄以暴露出金屬層-步驟(X)。減薄步驟使結(jié)構(gòu)平坦化并且通過機(jī)械研磨、拋光或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)移除其上的電介質(zhì)而暴露出銅柱端部?？梢酝ㄟ^重復(fù)步驟(iii)-(x)來沉積附加層。在電介質(zhì)上沉積種子層時(shí)，可以先施加鈦或鉭的粘附層。該粘附層通常為0.04微米-0.1微米厚。通過保留被電介質(zhì)或光刻膠保護(hù)的外層，可以蝕刻掉基板；所述阻擋層保護(hù)銅。包括本文所述的同軸堆疊柱結(jié)構(gòu)304的多層電子支撐結(jié)構(gòu)300可以引入到寬廣范圍的電子器件中，其中通過多層電子支撐結(jié)構(gòu)300的厚度的快速信號速度是有用的。例如，多層電子支撐結(jié)構(gòu)300可用于將多層電子支撐結(jié)構(gòu)上方的芯片連接至多層電子支撐結(jié)構(gòu)下方的印刷電路板。一種在支撐結(jié)構(gòu)中的共沉積同軸特征結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是用于端接同軸電纜或用于耦合元件到同軸電纜上。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，本發(fā)明不限于上文中具體圖示和描述的內(nèi)容。而且，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定，包括上文所述的各個技術(shù)特征的組合和子組合以及其變化和改進(jìn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀前述說明后將會預(yù)見到這樣的組合、變化和改進(jìn)。在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”及其變體例如“包含”、“含有”等是指所列舉的組件被包括在內(nèi)，但一般不排除其他組件。
權(quán)利要求
1.一種多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其包括在X-Y平面中延伸的多個介電層，并且包括在基本垂直于X-Y平面的Z方向上延伸穿過至少一個介電層的至少一個堆疊柱同軸對，其中所述堆疊通孔柱同軸對包括被環(huán)形通孔柱包圍的中心柱，所述中心柱與所述環(huán)形通孔柱被介電材料隔離管所分隔開。
2.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述堆疊柱同軸對延伸穿過所述多層電子結(jié)構(gòu)的多個層。
3.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述中心柱伸出超過所述環(huán)形柱。
4.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述堆疊柱同軸對延伸穿過所述多層電子結(jié)構(gòu)的所有層。
5.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述中心柱的直徑為至少30微米，所述環(huán)形柱的外徑為至少150微米，并且所述介電材料的隔離管的厚度為至少30微米。
6.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述堆疊柱中的每個柱包括種子層和電鍍層。
7.如權(quán)利要求6所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述種子層包括以下選擇之一: ⑴選自T1、Cr、Ta、W及其組合中的粘附層； ( )選自T1、Cr、Ta、W及其組合中的粘附層以及后續(xù)的銅層；和 (iii)銅。
8.如權(quán)利要求6所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述電鍍層包括銅。
9.如權(quán)利要求1所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述介電材料包括聚合物。
10.如權(quán)利要求9所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述介電材料還包括陶瓷或玻璃增強(qiáng)物。
11.如權(quán)利要求9所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述聚合物包括聚酰亞胺、環(huán)氧樹月旨、雙馬來酰亞胺、三嗪和/或其共混物。
12.如權(quán)利要求10所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述增強(qiáng)物包括玻璃纖維。
13.如權(quán)利要求10所述的多層電子支撐結(jié)構(gòu)，其中所述增強(qiáng)物包括顆粒填料。
14.一種制造如權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟: (a)獲得基板； (b)用蝕刻阻擋層覆蓋所述基板； (C)在所述蝕刻阻擋層上施加種子層； (d)在所述種子層上沉積光刻膠層； (e)曝光所述光刻膠以形成包括至少一個柱同軸對的負(fù)性圖案； (f)所述負(fù)性圖案中沉積金屬層； (g)剝除所述光刻膠層，留下直立的所述至少一個柱同軸對； (h)移除所述種子層； (i)在所述通孔層中的所述至少一個柱同軸對上層壓介電材料； (j)減薄所述介電材料以暴露出所述金屬層。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括:通過重復(fù)步驟(c)-(h)來沉積附加層。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括:蝕刻掉所述基板的步驟。
17. —種制造如權(quán)利要求1所述的多層復(fù)合電子結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟:(i)獲得基板； ( )用蝕刻阻擋層覆蓋所述基板； (iii)施加通常為銅的種子層； (iv)在所述種子層上沉積銅面板； (v)在所述面板上涂覆光刻膠層； (vi)曝光所述光刻膠以形成包括在柱同軸對之間的至少一個隔板的金屬柱負(fù)性圖案； (vii)蝕刻掉所述銅，以留下包括直立的至少一個柱同軸對的金屬柱圖案； (viii)剝除所述光刻膠； (ix)將介電材料層壓在所述通孔層中的所述至少一個柱同軸對上；和 (x)減薄所述介電材料以暴露出所述金屬層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括:通過重復(fù)步驟(iii)-(x)來沉積附加層。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括:蝕刻掉所述基板的步驟。
20. 一種電子器件，包括如權(quán)利要求1所述的電子基板。
全文摘要
一種多層電子結(jié)構(gòu)，其包括在X-Y平面中延伸的多個介電層，并且包括在基本垂直于X-Y平面的Z方向上延伸穿過至少一個介電層的至少一個堆疊柱同軸對，其中所述堆疊通孔柱同軸對包括被環(huán)形通孔柱包圍的中心柱，所述中心柱與所述環(huán)形通孔柱被介電材料隔離管所分隔開。
文檔編號H01L23/498GK103199079SQ20131006823
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月30日
發(fā)明者卓爾·赫爾維茨, 陳先明, 黃士輔 申請人:珠海越亞封裝基板技術(shù)股份有限公司