TWI321595B - Circuit substrate and method for fabricating plating through hole - Google Patents
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Description
l8832twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體元件及其製程，且特別是 有關於一種線路基板及其鍍通孔(plating ttlr〇ugh h〇le，pTH) 的製造方法。 【先前技術】 覆晶技術由於具有縮小晶片封裝面積及縮短訊號傳 輸路徑等優點，目前已經廣泛應用於晶片封裝領域，例如 晶片尺寸構裝(Chip Scale Package, CSP)、晶片直接貼附封 裝（Direct Chip Attached，DCA)以及多晶片模組封裝 (Multi-Chip Module, MCM)等型態的封裝模組，均可以利用 覆晶技術而達到封裝的目的。 在覆晶封裝製程中，由於晶片與線路基板之熱膨脹係 數的差異甚大，因此晶片外圍的凸塊無法與線路基板上對 應的接點形成良好的接合，使得凸塊可能自線路基板上剝 離。另一方面，隨著積體電路之積集度的增加，由於晶片 與線路基板之間的熱膨脹係數不匹配(mismatch)，其所產 生的熱應力（thermal stress)與翹曲(warpage)的現象也日漸 嚴重，其結果將導致晶片與線路基板之間的可靠产 (reliability)下降，並且造成信賴性測試的失敗。 : 上述問題’習知提出了制半導體基材製作線路基板的 程’其中由於半導體基材與晶片的材質接近，因此可^ 效避免熱膨脹係數不匹配所產生的問題。 習知製作此種半導體線路基板時，同樣會先在半導體 18832twf.doc/g 基材'上製作鍍通孔，再於半導體基材的一側陸續沉積多層 線路層與介電層，以完成線路基板的製作。其中，需要注 意的是，由於半導體基材本身具有半導體的特性，因此在 製作鍍通孔時，需要額外在半導體基材與鍍通孔之間形成 一絕緣層。 圖1A至圖1D即繪示習知此種線路基板之鍍通孔的 製作流程。首先，如圖1A與1B所示，提供一半導體基材 110,並且在半導體基材11〇之表面u〇a形成一盲孔122。 接著，如圖1C所示，應用化學氣相沉積法於半導體基材 110之表面110a上以及盲孔122内壁形成一絕緣層124。 然後，如圖1D所示，應用填孔電鍍（viaflllingplating) 的技術在盲孔122内填充導電材料，以形成導電柱 (conductive post) 126。如此，即完成鍍通孔120的製作。 然而，在上述習知的鑛通孔製程中，由於是使用化學 氣相沉積法來製作絕緣層，故存在製程成本昂貴以及製程 效率低落等問題。因此，如何改良習知此種鐘通孔的製程， 以進一步降低製程成本與提高製程效率，乃是此種半導體 線路基板在實際應用與量產上的重要關鍵。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的之一便是提供一種較為簡 易、快速’且成本較低的鍍通孔的製作方法。 曰 此外，本發明之另一目的是提供一種線路基板，其铲 通孔是採用上述方法製作而成，因此相對具有較低廉之萝 作成本以及較高之生產效率。 ^ 1321595 18832twf.doc/g
為達上述或疋其他目的’本發明提出一種鍛通孔的製 作方法，其包栝下列步驟。首先’提供一半導體基材’其 中半導體基材具有相對之一第一表面與一第二表面。然 後，於第一表面形成一盲孔。接著，於第一表面塗佈一感 光性絕緣材料，並使感光性絕緣材料填入盲孔。接下來’ 對感光性絕緣材料進行微影製程（Photolithography Process)，以移除盲孔内的部份感光性絕緣材料，並在第 —表面上以及盲孔的内壁上形成一絕緣層。之後，在盲孔 内形成一導電枉’以完成鍍通孔之製作。 在本發明之一實施例中，在移除盲孔内的部份感光性 &緣材料之後’並在形成導電柱之前，更包括對剩餘的感 光性絕緣材料進行固化，以形成絕緣層。 在本發明之-實施例中，形成導電柱的方法包括下列 步驟。首先，在、絕緣層上形成一電鍍種子層。然後
種，上，且圖案化罩幕暴露出盲: =主:之後，移除圖案化罩幕，並移除盲孔以‘ 在本發明之一實施例中 是濺鍍。 形成電錢㈣層的方法例如 是先在電賴子層上全面形成1阻H幕的方法例如 進行微影製程，以形賴案化罩幕。θ ’著再對光阻層 本發明再提ώ-種線路騎 ，、匕栝一+導體基材、 8 I8832twf.doc/g -導電柱以及-絕緣層。導電她置於半導縣材内，而 絕緣層配置於導餘與半導縣材之間，以使導電枉斑半 導體基材電性隔絕，其中絕緣層的材料為—感紐的絕緣 好姐。 在本發明之一實施例中，感光性的絕緣材料例如是有 機材料。 在本發明之一實施例中，半導體基材例如是石夕基板。 一本發明是在半導體基材表面上以及盲孔中塗佈一烕 光性絕緣材料以形成-絕緣詹，取代了習知之應用化學氣 相沉積法於半導絲材表面上以及盲孔⑽成—絕緣層的 方法。相較於習知技術，本發明除了可降低線路基板之製 作成本外，亦可使線路基板之製作更有效率。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【貫施方式】 I圖2A至圖2J繪示為本發明較佳實施例之一種鍍通孔 的製作流程圖。首先，如圖2A所示，提供一半導體基材 210，其中半導體基材21〇具有相對之一第一表面 210a 與 一第=表面210b。舉例來說，半導體基材21〇例如是矽基 =然後’如圖2B所示，於第一表面2i〇a形成一盲孔222, 中盲孔222之形成方式例如是機械鑽孔（Mechanical DriUing)或是雷射燒银（Laser Ablating)。 接著，如圖2C所示，於第一表面21〇a塗佈一感光性 18832twf.doc/g 絕緣射料224，並使感光性絕緣材料224填入盲孔222。如 =後續形成於盲孔222中之導紐226(請參考圖2h)即 # 21() °在本實施例中，感光性的絕 、.彖材料224例如是有機材料。接下來，如圖2〇至圖邛所 二對感光性絕緣材料224進行微影製程，以移除盲孔姐 内的部份感光性絕緣材料224，並在第一表面施以及盲 形成—絕緣層224，。下文將對上述之微影 2考圖2D ’在本實施财之微影製糊如是藉由 對塗佈於第一表面2咖以及填入盲孔奶中之感 =絶緣材料224進行曝光。接著，將光罩25〇上之圖案 ，P於感光性絕緣材料224上（如圖2E所示）。上述之感 緣材料224例如是，型感光材料，其可藉由光化學 ='來=未曝光部分之感光性絕緣材料22知溶於驗性溶 m保《絲分之感紐絕緣材料島。在 'I' 2?4 ' °目；22中未被曝光的部分感光性絕緣材料 a ρ可被移除’而未被移除之部分感紐絕 例如可經由固化以形成絕緣層故，（如圖2F所示）。告献’ 感光性絕緣材料224亦可以是正型感光㈣，田^ 先bi=r光部分之感光性絕緣材料，而保 分之感光性絕緣材料。未被移除 絕緣材料224同樣可經由固化以形成絕緣層224， 承上所述’在盲孔222的内壁上形成絕緣層似，之 1321595 18832twf.doc/g 後’接著本實施例會在盲孔222内形成導電柱η6(請 圖2J) ’以完成鑛通孔之製作。導電柱之製作方法例二 括下列步驟：首先’如圖2G獅，錢緣層似，上开^ -電鑛種子層230，其中在絕緣層224，上形成電 ^
230的目的是利於後續電鑛製程之進行，而形成^錢種^ 層230的方法例如是應用濺鍍。在絕緣層224，上形成電 種子層230之後，接著如圖2H所示，提供一圖案化罩^ 240於電鍵種子層230上，且圖案化罩幕24〇暴露出盲孔 222内的電鍍種子層230,以利填孔電鍍之技術在盲孔222 中填充導電材料。在本實關巾，勤是先在電鑛種子層 230上全面形成-光阻層（未繪示），接著再對光阻層進^ 微影製程’以形成圖案化罩幕24〇 ’其中微影製程包括類 似前述之曝光和顯影等步辦。 、
本實施例在電鍍種子層230上形成圖案化罩幕24〇之 後，接著便可藉由填孔電鍍之技術在盲孔222内的電鍍種 子層230上電鍍形成導電柱226(如圖21所示），其中配置 於導電柱226與半導體基材間之絕緣層224,即可使導電柱 226與半導體基材210電性隔絕。接著，如圖2J所示，移 除圖案化罩幕240，並應用蝕刻技術來移除盲孔222以外 的電鍍種子層230與導電柱226’以完成鍍通孔22〇之製 作。當然，在完成上述鍍通孔22〇之製作後，可以依線路 基板之設計再對半導體基材210進行研磨製程，使得位於 半導體基材210中之導電柱226其兩端部均暴露出（如圖 2K所示），以進行後續製程。 1321595 18832twf.doc/g 圖3即繪示為本發明一實施例之線路基板與晶片以及 電路板接合的示；H㈣3可知，本實施狀線路基板 200主要包括上述之半導體基材、一導電柱以及一 絕緣層224’。由上文可知，由於導電柱226配置於半導體 基材210内，且絕緣層224，配置於導電柱226與半導體基 材210之間。因此，導電柱226與半導體基材21〇電性隔 絕。此外’導電柱226可與半導體基材21〇上之疊合層 電性連接，其中疊合層228例如是依序由多個圖案化曰線路 層228a與多個介電層雇交互疊合而成。圖案化線路層 228a的材質例如可以是鈦/銅合金或鈦/銅/鈦合金。 請再參考圖3，本實施例之線路基板200適於與一晶 片300接合，並使晶片3〇〇透過線路基板2⑻電性連接至 外部電路n面，本實刻之線祕板雇亦可在銲 球塾260上形成多個銲球262，並藉由銲球262連接線路 基板200與外部之電路板4〇化線路基板2〇〇與電路板4⑻ 接合後，晶片30〇即可透過線路基板200而與電路板4〇〇 電性連接。 、示上所述，本發明是在半導體基材表面上以及盲孔中 塗佈一感光性絕緣材料，並藉由微影製程以於半導體基材 ，面上及盲孔内壁上形成—絕緣層接著再以電鑛製程於 目孔⑽成-導電柱，以完成鑛通孔之製作。上述 孔的製作妓相較於習知可具有較低之製作成本以及=古 =於此種類型之半導體線路基板在實; 12 丄 18832twf,doc/g 一雖=本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 =本發明，任何熟習此技藝者，在不賴本發明之精神 1°把圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 摩巳圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1A至圖1D繪示為習知之鍍通孔的製作流程圖。 =至圖2K纟會示為本發明較佳實闕之一種鍍通 孔的製作流程圖。
以及電 圖3繪示為本發明一實施例之線路基板與晶片 路板接合的示意圖。 【主要元件符號說明】 110 :半導體基材 110a :表面 120 :鍍通孔 122 :盲孔
124 :絕緣層 126 :導電柱 210 :半導體基材 210a :第一表面 210b :第上表面 220 :鍍通孔 222 :盲孔 224、224a、224b :感光性絕緣材料 224’ ：絕緣層 1321595 18832twf.doc/g 226 :導電柱 228 :疊合層 228a .圖案化線路層 228b :介電層 230 :電鍍種子層 240 :圖案化罩幕 250 :光罩 260 :銲球墊 262 :銲球 14
Claims (1)
18S32twf.doc/g 十、'申請專利範圍：… 1提:種1 通孔的製作方法，包括. ^ h供一半導體基材， · 第一表面與一第二♦面.’、中該半導體基材具有相對之/ 於該第一表面形成 於該第一表面塗你— 絕緣材料填入該盲孔.感光性絕緣材料，並使該感光性 對遠感光性絕绫好輕 的部份該感光性絕緣材料進=影製程，以移除該盲孔内 的内壁上形成_絕緣層在該第—表面上以及該盲孔 在該盲孔内形成—導電柱。 其中在移Lit:::! ^項所述之鍍通孔的製作方法， 在形成該導‘柱之r、部份該感紐絕緣材料之後，並且 進行固化，以形成^絕^括對剩餘的該感光性絕緣材料 f該絕緣層上形成—電鍍種子層； 提供一圖案化罩幕於兮雷 幕暴露出該盲孔内的該電鍍種子、f曰上，且該圖案化罩 的該電鑛種子層上電鍍形成該導電柱； 移除該圖案化軍幕；以及 〒电狂 移除該盲孔以外的該電鍍種子層。 4.如申請專利範㈣3項所^鍍通孔的製作方法， 丄 JZr 丄 18832twf.doc/g 其中形成該電鍍種 5·如申請專以=包括雜。, 其中案化罩幕的方法=之鏟通孔的製作方法’ 對該光全面形成-光阻層；以及 6-種線程’™案化罩幕。 一半導體基材； -柱配置於該半導體基材内；以及 使該^電置於該導電柱與該半導體基材之間，以 科為-感光性的=娜隔絕’其中該絕緣層的材 先二==::r之線路基板，該感 導體==圍第6項所述之線路基板，其中該半
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