一种多层电子支撑结构，包括在X-Y平面中延伸的多个层，所述多个层由包围金属通孔柱的介电材料构成，所述金属通孔柱沿垂直于X-Y平面的Z方向导电，其中穿过所述多个层中至少两个通孔层的堆叠通孔结构包括在相邻通孔层中的至少两个通孔柱，其中在相邻层中的至少两个堆叠通孔柱具有在X-Y平面中的不同尺寸，使得所述堆叠通孔结构成为锥形。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改进的互连结构，特别但不仅仅涉及一体化阶梯状通孔堆叠体及其制造方法。
技术介绍
在对于越来越复杂的电子元件的小型化越来越大的需求的带动下，诸如计算机和电信设备等消费电子产品的集成度越来越高。这需要支撑结构如IC基板和IC插件具有高密度且通过介电材料彼此电绝缘的多个导电层和通孔。对这种支撑结构的总体要求是可靠性以及适当的电气性能、薄度、刚度、平整度、优良的散热性和有竞争力的单价。在达到这些要求的各种途径中，一种广泛实施的创建层间互连通孔的制造技术是采用激光钻孔，所钻出的孔穿透后续布置的介电基板直到最后的金属层，然后填充金属通常是铜，该金属通过镀覆技术沉积在孔中。这种成孔方法有时也被称为“钻填”，由此产生的孔可称为“钻填通孔”。钻填孔方法存在多个缺点。因为每个孔需要单独钻孔，所以生产率受限，并且制造复杂的多通孔IC基板和插件的成本变得高昂。在大型阵列中，通过钻填方法难以生产出高密度和高品质、彼此紧密相邻且具有不同的尺寸和形状的通孔。此外，激光钻出的通孔具有的粗糙侧壁和穿过介电材料的内向锥度。该锥度减小了通孔的有效直径。也可能对于先前的导电金属层的电接触产生不利影响，在通孔直径极小的情况下更是如此，由此导致可靠性问题。此外，此外，在被钻的电介质是包括聚合物基质中的玻璃或陶瓷纤维的复合材料时，侧壁特别粗糙，并且这种粗糙可能会产生附加的杂散电感。钻出的通孔的填充过程通常是通过铜电镀来完成的。电镀沉积技术会导致凹痕，其中在通孔顶部出现小坑。或者，当通孔通道被填充超过其容纳量的铜时，可能造成溢出，从而产生突出超过周围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时所需的后续上下堆叠通孔时造成困难。此外，应该认识到，大的通孔通道难以均匀填充，特别是在其位于插件或IC基板设计的同一互连层内的小通孔附近时。虽然可接受的尺寸和可靠性正在随着时间的推移而改善，但是上文所述的缺点是钻填技术的内在缺陷，并且预计会限制可能的通孔尺寸范围。还应该注意的是，激光钻孔是制造圆形通孔通道的最好方法。虽然理论上可以通过激光铣削制造狭缝形状的通孔通道，但是实际上可制造的几何形状范围比较有限，并且在给定支撑结构中的通孔通常是圆柱形的并且是基本相同的。通过钻填工艺制造通孔是昂贵的，并且难以利用相对具有成本效益的电镀工艺用铜来均匀和一致地填充由此形成的通孔通道。在复合介电材料中激光钻出的孔的尺寸实际上被限制在最小直径为60X 10_6m的大小，虽然如此，还是由于所涉及的剥蚀过程以及所钻的复合材料的特性而遭受到显著的具深度的锥形形状以及粗糙侧壁的不利影响。除了上文所述的激光钻孔的其它限制外，钻填技术的另一限制在于难以在同一层中制造不同直径的通孔，这是因为当钻出不同尺寸的通孔通道并随后使用金属填充以制造不同尺寸通孔时，通孔通道的填充速率不同。结果，作为钻填技术特性的凹痕或溢出的典型问题被恶化，因为不可能对不同尺寸通孔的沉积技术同时优化。所以，实际上，尽管受到烧蚀和锥度化的影响，处于同一层的所有填钻孔名义上也具有相同的直径。克服钻填方法的众多缺点的一个可选解决方案是利用一个又称为“图案镀覆”的技术，通过将铜或其它金属沉积到在光刻胶中形成的图案内来制造孔。在图案镀覆中，首先沉积种子层。然后在其上沉积光刻胶层，随后曝光形成图案，并且选择性地移除以制成暴露出种子层的沟槽。通过将铜沉积到光刻胶沟槽中来形成通孔柱。然后移除剩余的光刻胶，蚀刻掉种子层，并在其上及其周边层压通常为聚合物浸溃玻璃纤维毡的介电材料，以包围所述通孔柱。然后，可以使用各种技术和工艺来平坦化所述介电材料，移除其一部分以暴露出通孔柱的顶部，从而允许由此导电接地，用于在其上形成下一金属层。可在其上通过重复该过程来沉积后续的金属导体层和通孔柱，以形成所需的多层结构。在一个替代但紧密关联的技术即下文所称的“面板镀覆”中，将连续的金属或合金层沉积到基板上。在基板的顶部沉积光刻胶层，并在其中显影出图案。剥除被显影的光刻胶的图案，选择性地暴露出其下的金属，该金属可随后被蚀刻掉。未显影的光刻胶保护其下方的金属不被蚀刻掉，并留下直立的特征结构和通孔的图案。在剥除未显影的光刻胶后，可以在直立的铜特征结构和/或通孔柱上或周围层压介电材料，如聚合物浸溃玻璃纤维租。通过上述图案镀覆或面板镀覆方法创建的通孔层通常被称为“通孔柱”和铜制特征层。将会认识到，微电子演化的一般推动力应当主要在于促进制造更小、更薄、更轻和更大功率的高可靠性产品。使用厚且有芯的互连结构不能得到超轻薄的产品。为了在互连IC基板或“插件”中形成更高密度的结构，需要更多具有更小连接结构的层。事实上，有时希望彼此交叠地堆叠元件。如果在铜或其它合适的牺牲基板上沉积镀覆层压结构，则可以蚀刻掉基板，留下独立的无芯层压结构。可以在预先附着于牺牲基板上的侧面上沉积其它层，由此能够形成双面累积，从而最大限度地减少翘曲并有助于实现平整化。一种制造高密度互连的柔性技术是构建包括在介电基质中的金属通孔或特征结构的图案或面板镀覆多层结构。所述金属可以是铜，所述电介质可以是纤维增强聚合物，通常采用的是具有高玻璃化转变温度(Tg)的聚合物，如聚酰亚胺。这些互连结构可以是有芯的或无芯的，并可包括用于堆叠组件的空腔。它们可具有奇数或偶数层。实施技术记载于授予 Amitec-Advanced Multilayer Interconnect Technologies Ltd.的现有专利中。例如，赫尔维茨(Hurwitz)等人的题为“高级多层无芯支撑结构及其制造方法(Advanced multilayer coreless support structures and method for theirfabrication)”的美国专利US7，682，972描述了一种制造包括在电介质中的通孔阵列的独立膜的方法，所述膜用作构建优异的电子支撑结构的前体，该方法包括以下步骤:在包围牺牲载体的电介质中制造导电通孔膜，和将所述膜与牺牲载体分离以形成独立的层压阵列。基于该独立膜的电子基板可通过将所述层压阵列减薄和平坦化，随后终止通孔来形成。该公报通过引用全面并入本文。赫尔维茨(Hurwitz)等人的美国专利号为US7, 669，320的专利，题为“用于芯片封装的无芯空腔基板及其制造方法(Coreless cavity substrates for chip packaging andtheir fabrication)”,描述了一种制造IC支撑体的方法,所述IC支撑体用于支撑与第二IC芯片串联的第一 IC芯片；所述IC支撑体包括在绝缘周围材料中的具有铜特征结构和通孔的交替层的堆叠体，第一 IC芯片可粘合至IC支撑体，第二 IC芯片可粘合在IC支撑体内部的空腔中，其中所述空腔是通过蚀刻掉铜基座和选择性蚀刻掉累积的铜形成的。该公报通过引用全部并入本文。赫尔维茨(Hurwitz)等人的题为“集成电路支撑结构及其制造方法(integratedcircuit support structures and their fabrication)，，的美国专利US7, 635，641 描述了一种制造电子基板的方法，包括以下步骤:(A)选择第一基础层；(B)将蚀刻阻挡层沉积到所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多层电子支撑结构，包括在X?Y平面中延伸的多个层，所述多个层由包围金属通孔柱的介电材料构成，所述金属通孔柱沿垂直于X?Y平面的Z方向导电，其中穿过所述多个层中至少两个通孔层的堆叠通孔结构包括在相邻通孔层中的至少两个通孔柱，其中在相邻层中的至少两个堆叠通孔柱具有在X?Y平面中的不同尺寸，使得所述堆叠通孔结构成为锥形。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卓尔·赫尔维茨，
申请(专利权)人：珠海越亚封装基板技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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