制造互连元件的结构和方法，包括互连元件的多层线路板技术

提供一种互连元件（２），该元件包括具有第一主表面和远离第一主表面的第二主表面的介电元件（４）以及多个从所述第一主表面向内延伸的凹进。多根金属迹线（６）、（６ａ）包埋在所述多个凹进中，该金属迹线具有与所述第一主表面基本上共平面的外表面以及远离外表面的内表面。多个柱形体（８）从多个金属迹线（６），（６ａ）的内表面伸出通过介电元件（４），多个柱形体的顶部在第二主表面上露出。还提供了包括多个这种互连元件（２）的多层线路板（１２），以及制造这种互连元件和多层线路板的多种方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉参考本申请是基于2004年10月1日提交的日本专利申请第2004-289722号，并要求享有该日本专利申请的优先权，该申请的全文参考结合于本文。
技术介绍
本专利技术具体涉及用于微电子例如在如集成电路(“ICS”或“芯片”)的微电子单元包封中的互连结构，以及其它互连结构，如包括线路板的印刷电路板。在某些多层线路板中，使用如环氧树脂的可热固化的树脂作为各布线层(wire level)内的绝缘体。进行固化反应后使互连件形成布线图案，同时将固化的基板牢固地保持在夹具中。按照这种方式，互连件不会因为将各布线层与绝缘体在一个多层板中相连而发生扭曲或碎裂。不幸的是，当多层线路板的布线层用热塑性材料进行绝缘时，目前可采用的方法得到的结果不能令人满意。每一层的热塑性绝缘体在接近该热塑性树脂熔点的温度进行连接。这会使这种多层线路板中的金属互连件发生扭曲，与相邻互连件短路，碎裂等。这种线路板中，因为金属互连层凸出在各中间绝缘层表面上，因此倾向于在构成多层线路板的线路板层的表面产生凹进和凸起。将多个这种线路板层连接在一起制造多层线路板时，层数量越多，多层线路板表面上的凹进和凸起越大。假设如此，作为线路板，互连图案开始变形，可能发生相邻互连的短路，互连可能断裂等，产生重大缺陷。此外，安装在这种多层线路板如半导体集成电路、大规模集成电路等的电子元件特别具有许多小的终端。因此，非常需要保持在互连元件或多层线路板上的各组金属互连件的平面度(planarity)。某些情况下，与安装了如芯片的电子元件的互连元件表面的平面度较大的偏差会妨碍高可靠性安装。因此，在多层线路板表面上过多的凹进和凸起所引起的问题不容忽视，因此必须消除这种问题。其次，假设上述的常规技术，制造单一的多层线路板可能需要层化工艺，该工艺中，一个线路板与另一个线路板相连，另一个线路板然后再与采用现有的连接工艺产生的层化单元相连。该工艺重复多次，导致多个用于多层线路板的制造步骤，使得很难降低制造成本。专利技术概述根据本专利技术一个方面，提供互连元件，该互连元件包括具有第一主表面和远离所述第一主表面的第二主表面的介电元件，和多个从所述第一主表面向内延伸的凹进。多根金属迹线嵌入在所述多个凹进中，金属迹线的外表面基本上与所述第一主表面共平面，其内表面远离外表面。多个柱形体从所述多根金属迹线的内表面延伸经过所述介电元件，所述多个柱形体的顶面在第二主表面上露出。根据本专利技术的一个或多个优选方面，互连元件还可以包括与多根金属迹线的外表面接触的连接金属层(bonding metal layer)。根据本专利技术的一个或多个优选方面，互连元件的多个柱形体各自的结构是，其外表面积大于各互连柱从其伸出的多根金属迹线之一的外表面的表面积。根据本专利技术的一个或多个优选方面，介电元件包括热塑性材料。根据本专利技术的一个或多个优选方面，多根金属迹线包含铜，多个柱形体包含铜。根据本专利技术的一个或多个优选方面，多个柱形体伸出到第二主表面以外。根据本专利技术的一个或多个优选方面，各柱形体包括一基本结构，该基本结构包括从多根金属迹线延伸的第一金属，各柱形体还包括在顶部覆盖第一金属的连接金属(bond metal)。根据本专利技术的一个或多个优选方面，第一金属具有第一熔点，连接金属具有第二熔点，且第二熔点低于第一熔点。根据本专利技术的一个方面，多层互连元件包括多个这种互连元件，其中，多个互连元件的第一个互连元件的多个柱形体与多个互连元件的第二个互连元件的多根金属迹线的外表面相连。根据本专利技术的一个或多个优选方面，连接金属设置在多个互连元件的第一互连元件的多个柱形体与多个互连元件的第二互连元件的多根金属迹线之间。根据本专利技术的一个或多个优选方面，多根金属迹线包括第一金属，多个柱形体包括第二金属，互连元件还包括第三金属，该第三金属设置在多个柱形体和多根金属迹线的每一个之间，第三金属所具有的组成使其不会受到能侵蚀第二金属的蚀刻剂的侵蚀。根据本专利技术的特定方面，第一金属和第二金属是相同的金属。或者，第一金属和第二金属是不同的金属。根据本专利技术的多个方面，提供了制造互连元件的方法，该方法中，通过位于载体层上的掩模层在载体层上选择性沉积连接金属层，并通过该掩模层在所述连接金属层上镀敷第二金属层，之后除去该掩模层，在包括多根金属迹线的金属层上制造第二掩模层，由此制造包括多根金属迹线的金属层。按照这种方法，通过将金属镀敷在第二掩模层的开口部分中来形成多个柱形体，通过制造中间层绝缘层，以及在该中间层的接触柱的露出表面上制造用于提高连通性的低熔点金属层以提供介电元件。根据本专利技术的另一个方面，提供制造互连元件的方法，该方法包括制造位于载体层上的金属层，该金属层包括多根金属迹线。提供介电元件位于金属层和载体层上，使多根金属迹线的外表面和介电元件的第一主表面与载体层相邻，多根金属迹线的内表面设置在介电元件中远离外表面的凹进内，介电元件具有远离第一主表面的第二主表面。多个金属柱形体从多根金属迹线的内表面伸出至少至介电元件的第二主表面。该方法还包括除去载体层，露出介电元件的第一主表面和多根金属迹线的外表面。根据本专利技术的一个或多个具体方面，多根金属迹线的外表面与介电元件的第一主表面基本上共平面。根据本专利技术的一个或多个具体方面，载体层包含金属，多根金属迹线如下形成在光刻胶层中形成布线图案开口，并在这些开口中镀敷多根金属迹线。根据本专利技术的一个或多个具体方面，在开口内镀敷多根金属迹线之前在载体层上提供抗蚀刻剂层，使得在除去载体层的步骤时抗蚀刻剂层能保护多根金属迹线免于受到侵蚀。根据本专利技术的一个或多个具体方面，提供多个金属柱形体的步骤包括对位于多根金属迹线内表面上的金属层进行蚀刻，提供介电元件的步骤包括在提供从多根金属迹线的内表面伸出的多个金属柱形体之后形成介电元件。根据本专利技术的一个或多个具体方面，提供制造多层互连元件的方法，该方法包括上述制造互连元件的方法。在这种方法中，多个互连元件的第一个互连元件的多个柱形体同时与多个互连元件的第二个互连元件的多根金属迹线的外表面相连。此外，第一个互连元件的介电元件的第一主表面同时与第二个互连元件的介电元件的第二主表面相连。根据本专利技术的一个或多个具体方面，同时连接的步骤还将多个互连元件的第二个互连元件的多个柱形体与多个互连元件的第三个互连元件的多根金属迹线的外表面相连。根据本专利技术的一个或多个具体方面，同时连接的步骤包括同时融合位于多个互连元件的第一个互连元件的多个柱形体与多个互连元件的第二个互连元件的多根金属迹线之间的连接金属以及融合位于多个互连元件的第二个互连元件的多个柱形体与多个互连元件的第三个互连元件的多根金属迹线之间的连接金属。根据本专利技术的特定方面，提供制造多层线路板的方法，该方法中，在中间层绝缘层的一个主表面上制造具有金属构成的埋置状态的多个互连层的多个线路板，使互连层的主表面与中间层绝缘层的所述主表面共平面；在多个互连层的另一个主表面上的至少一部分互连层上用金属制造中间层接触柱，以穿过中间层绝缘层，到达中间层绝缘层的另一个主表面并在该主表面上露出；并在中间层接触柱的露出表面上制造低熔点金属层以改善连通性。将多个制成的线路板以堆叠形式相连，使相邻线路板的中间层绝缘层通过改善连通性的低熔点金属层融合并整合在一起，一个线路板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种互连元件，该元件包括：具有第一主表面和远离所述第一主表面的第二主表面的介电元件，和多个从所述第一主表面向内延伸的凹进；多根埋置在所述多个凹进中的金属迹线，所述金属迹线具有与所述第一主表面基本上共平面的外表面，以及远离所述外表面的内表面；多个从所述多根金属迹线的所述内表面伸出通过所述介电元件的柱形体，所述多个柱形体的顶部露出在所述第二主表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：远藤仁誉，益田宪仁，岛田智和，
申请(专利权)人：德塞拉互连材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]