(57)【要約】【課題】基板が、実質的に均一な厚さを有する誘電体ポリマーでライニングされた複数のビアを含む。【解決手段】この実質的に均一な厚さは、各誘電体ポリマー層ライニングビア内に、ビア内の実質的に中心に位置する内側空洞を設ける。このようにして、誘電体ポリマー層ライニングビアごとに内側空洞内に後に金属を堆積することにより、実質的に中心に位置する金属導体を有する導電性ビアが設けられる。【選択図】図２Ａ
2018152616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デバイスであって、
第１の表面と、反対側の第２の表面とを有する基板であって、前記基板は前記第１の表面から前記第２の表面まで延在する複数のビアを含む、基板と、
前記基板の前記第１の表面および第２の表面上にあり、前記ビアをライニングする誘電体ポリマー層と、
前記複数のビアに対応する複数の金属導体であって、各金属導体は前記対応するビアを通して前記基板の前記第１の表面から前記第２の表面まで延在する、複数の金属導体とを備える、デバイス。
【請求項２】
前記金属導体と前記誘電体ポリマー層との間にシード層をさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記シード層は各ビア内の内側空洞を包囲し、各金属導体はその対応するビア内の前記内側空洞を満たす、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記第１の表面に隣接する第１の複数のパッドと、前記第２の表面に隣接する第２の複数のパッドとをさらに備える、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記複数の金属導体は複数の中空金属導体を含み、前記誘電体ポリマー層はさらに前記中空金属導体をライニングして、前記中空金属導体内に誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を形成し、前記デバイスはさらに前記複数のビアに対応する複数の第２の金属導体を備え、各第２の金属導体は、前記対応するビア内の前記中空金属導体のための前記誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を満たす、請求項２に記載のデバイス。
【請求項６】
前記誘電体ポリマー層は、ポリ（ｐ‐キシリレン）、ポリナフタレン、テフロン（登録商標）およびポリイミドからなるグループから選択される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記基板は、ガラス、半導体および有機ポリマーからなるグループから選択される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
各金属導体はＩ字形断面を有する、請求項３に記載のデバイス。
【請求項９】
前記金属導体は銅を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記第１の表面に隣接する第１のパッシベーション層をさらに備え、前記第１のパッシベーション層は前記第１の複数のパッドを露出させるようにパターニングされる、請求項４に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記第２の表面に隣接する第２のパッシベーション層をさらに備え、前記第２のパッシベーション層は前記第２の複数のパッドを露出させるようにパターニングされる、請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記デバイスは、携帯電話、ラップトップ、タブレット、音楽プレーヤ、通信デバイス、コンピュータ、およびビデオプレーヤのうちの少なくとも１つに組み込まれる、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記第２の金属導体は、複数のパッドを形成するように構成される、請求項５に記載のデバイス。
【請求項１４】
方法であって、
基板を貫通して延在するビア内に誘電体ポリマー層を堆積するステップと、
導電性ビアを形成するために前記ビア内の前記誘電体ポリマー層上に金属を堆積するステップとを含む、方法。
【請求項１５】
前記ビアは、前記基板の第１の表面から前記基板の反対側の第２の表面まで延在する複数のビアを含み、前記誘電体ポリマー層を堆積するステップはさらに、前記基板の前記第１の表面および前記第２の表面上に前記誘電体ポリマー層を堆積するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の表面を覆う前記誘電体ポリマー層上のマスク層をパターニングするステップをさらに含み、前記パターニングされたマスク層は、前記誘電体ポリマー層の一部を露出させ、前記金属は前記誘電体ポリマー層の前記露出した部分に堆積される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記誘電体ポリマー層上にシード層を堆積するステップをさらに含み、金属を堆積するステップは前記シード層上にめっきするステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
金属を堆積するステップは、金属の無電解堆積を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
金属を堆積するステップは、各ビア内に中空金属導体を形成し、前記方法はさらに、
各中空金属導体を誘電体ポリマー層でライニングするために、さらなる誘電体ポリマーを堆積するステップと、
前記導電性ビアを形成するために、各誘電体ポリマー層ライニング中空金属導体内に金属を堆積するステップとを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
デバイスであって、
複数のビアを含む基板と、
前記複数のビアをライニングする誘電体ポリマー層と、
前記複数のビアを通して信号を伝導するための手段とを備える、デバイス。
【請求項２１】
前記手段は、各誘電体ポリマー層ライニングビア内の内側空洞を完全に満たすように構成される金属を含む、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
各誘電体ポリマー層ライニングビアのための前記手段は、中空金属円筒体と、前記中空金属円筒体を貫通して延在する中実金属導体とを備える、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２３】
さらなる誘電体ポリマー層が、前記中実金属導体から前記中空金属円筒体を絶縁する、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記基板は、ガラス、半導体および有機ポリマーからなるグループから選択される、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記基板の第１の表面に隣接する複数のバッドと、対応する複数のインターコネクトを通して前記複数のパッドに結合されるダイとをさらに備える、請求項２２に記載のデバイス。
【請求項２６】
方法であって、
基板の第１の表面から前記基板の反対側の第２の表面まで延在する複数のビアを形成するステップと、
各ビア内に誘電体ポリマー層を堆積するステップであって、前記誘電体ポリマー層は各ビア内に内側空洞を形成する、ステップと、
前記複数のビアから複数の導電性ビアを形成するために、各内側空洞内に金属を堆積するステップとを含む、方法。
【請求項２７】
前記誘電体ポリマー層を堆積するステップは、前記誘電体ポリマー層の化学気相成長を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記複数のビアを形成するステップは、ガラス基板内に前記ビアをレーザドリル加工するステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属を堆積するステップは、前記金属をめっきするステップを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記金属を堆積するステップは、前記金属の無電解堆積を含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照によって全体が本明細書に組み込まれている、２０１４年３月４日に出願された米国特許出願第１４／１９６４８１号の出願日の優先権を主張するものである。
【０００２】
本出願は基板に関し、より詳細には、導電性ビアを備える基板に関する。
【背景技術】
【０００３】
ガラスのような基板内の導電性ビアの形成は、いくつかの課題を抱えている。通常、未処理のガラス基板は、所望のビアを形成するために、レーザドリル加工またはエッチングを通して穿孔される。その後、誘電体積層プロセスが、エッチングまたはドリル加工された未処理ガラス基板内のビアを満たし、基板の上面および下面を積層された誘電体で被覆する。その際、製造業者は、２度目のドリル加工またはエッチングプロセスを利用して、誘電体で満たされたビアを再開口し、誘電体でライニングされたビアを形成しなければならない。誘電体でライニングされたビアを金属でめっきすることにより、所望の導電性ビアが仕上げられる。２度目のドリル加工プロセスのため、そのような導電性ビアの形成は、ビアインビアプロセスと呼ばれる場合がある。
【０００４】
この２度目のドリル加工プロセスは、基板が絶えず薄くされるので、ビア径も縮径することが望ましいという点で問題がある。しかし、ドリル加工が誘電体で満たされた各ビアにおいて中心に合わせられない場合があるような２度目のドリル加工ステップ中に、基板を位置合わせするために用いられる見当合わせプロセスには、著しい許容範囲がある。たとえば、見当合わせプロセス中にガラス基板上で用いられる位置合わせマークは、ガラスが透明であることに起因して、描画するのが難しい。中心から外れたドリル加工は、厚さが均一でない誘電体ライニングを有する再開口されたビアを残し、再開口されたビアが金属で満たされるときに、金属がビアの中心に位置しなくなるので望ましくない。たとえば、図１Ａは、従来の円形ビア１００を示しており、そのビアは積層誘電体１０５で最初に満たされ、その後、再ドリル加工された。２度目のドリル加工を位置合わせするための見当合わせプロセスにおける許容範囲のため、ドリル加工された誘電体１０５内に堆積された金属１１０は、基板ビア壁１１５によって規定されるようなビア中心に対して、中心から外れている。基板壁１１５に沿った点Ａに沿って誘電体ライニングが残されないほどの許容範囲になる可能性があるので、これはかなり問題である。このように誘電体ライニングを欠くことは、空隙および金属堆積の問題につながる。結果として、ビアインビアプロセスによって達成することができるアスペクト比（基板厚とビア径との比）には従来の限界がある。ビアインビアプロセスが２：１のような相対的に低いアスペクト比を必要とするとき、インターコネクトピッチを短縮することはできないので、その限界はさらに密度を制限する。たとえば、基板厚が２００ミクロンである場合には、ビア径は少なくとも１００ミクロンにすることが必要な場合がある。したがって、結果として形成される相対的に広い導電性ビアが密度を制限する。さらに、未処理のドリル加工された基板上に誘電体を積層することは、積層中に必要とされる物理的な力に起因して問題である。これは、その脆弱性に起因して、ガラス基板が積層されるときに特に問題になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、形成するのにビアインビアプロセスを必要としない導電性ビアが当該技術分野において必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
ビアインビアプロセスの不都合を生じることなく導電性ビアを有する基板を提供するために、基板ビアは、化学気相成長（ＣＶＤ）プロセスを用いて誘電体ポリマー層でライニングされる。ＣＶＤプロセスであるので、誘電体ポリマー層は、ビア内を含む、基板にわたって実質的に均一な厚さを有する。誘電体ポリマー層は、誘電体ポリマー層がビアをライニングするにもかかわらず、各ビアが開口内側空洞を保持するような厚さを有する。言い換えると、誘電体ポリマーは、ビアを満たすのではなく、代わりに、開口内側空洞を残すように各ビアをライニングする誘電体ポリマー層を形成するように堆積される。誘電体ポリマー層の均一な厚さは、各開口内側空洞がそれにより実質的にビア内の中心に位置するように、各開口内側空洞の外周を囲むように延在する。
【０００７】
その後、各ビア内に、基板の第１の表面から反対側の第２の表面まで延在する金属導体を形成するために、ビア内の開口内側空洞内に金属を堆積することができる。誘電体ポリマー層の厚さが実質的に均一であるため、各金属導体は実質的に各ビア内の中心に位置する。これは、従来のビアインビアで作製されたビアと比較して、ビアのためのアスペクト比を大きくすることができるので極めて有利である。さらに、誘電体ポリマー層の堆積は、後続の処理ステップ中に基板を保護する。対照的に、従来のビアインビアプロセスにおいて使用される誘電体積層プロセスは、誘電体の積層中に必要とされる物理的な力に起因して、基板損傷の可能性を高める。これらの有利な特徴、そして他の有利な特徴は、以下の詳細な説明に関してより深く理解される場合がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】従来のビアインビアプロセスを用いて形成される導電性ビアの断面図である。
【図１Ｂ】本開示の一実施形態に従って形成される導電性ビアの断面図である。
【図２Ａ】本開示の一実施態様による、２つの金属層と、ビアインビアプロセスを用いることなく形成される導電性ビアとを含む基板の断面図である。
【図２Ｂ】本開示の一実施態様による、４つの金属層と、ビアインビアプロセスを用いることなく形成される導電性ビアとを含む基板の断面図である。
【図３Ａ】図２Ａの基板を形成するために用いられるドリル加工された未処理のガラス基板の断面図である。
【図３Ｂ】ビアが誘電体ポリマーでライニングされた後の図３Ａの基板の断面図である。
【図３Ｃ】金属シード層を堆積した後の図３Ｂの基板の断面図である。
【図３Ｄ】フォトレジスト層を堆積し、パターニングした後の図３Ｃの基板の断面図である。
【図３Ｅ】２つの金属層および導電性ビアを形成するために金属を堆積した後の図３Ｄの基板の断面図である。
【図３Ｆ】パターニングされたフォトレジスト層を剥離した後の図３Ｅの基板の断面図である。
【図４】本開示の実施形態による、ビアインビアプロセスを必要とする場合の導電性ビア含有基板のための例示的な製造方法の流れ図である。
【図５】本開示の一実施形態による、導電性ビア含有パッケージを組み込むいくつかの例示的な電子システムを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ビアインビアプロセスを必要としない、ビアを備える基板が提供される。開示される基板の有利な特性をより深く理解してもらうために、最初にいくつかの用語が論じられる。本明細書において用いられるときに、「ビア」という用語は、さらなる制限なく、基板内のスルーホールを指している。たとえば、第１の表面と、反対側の第２の表面とを有する未処理基板は、ビアを形成するために、第１の表面から第２の表面まで貫通するようにレーザドリル加工することができる。対照的に、「導電性ビア」という用語は、金属導体含有ビアを指している。誘電体ポリマーライニングビアを形成するために、ビアは、化学気相成長プロセスを用いて誘電体ポリマーでライニングされる。その後、導電性ビアを完成させるために、誘電体ポリマーライニングビアに金属を堆積することができる。
【００１０】
誘電体ポリマー層によるビアのライニングは、化学気相成長プロセスが誘電体ポリマーライニングに対する実質的に均一な厚さを確保するので極めて有利である。誘電体ポリマーの堆積は、ビアが誘電体ポリマーで完全に満たされるのではなく、代わりに、後に後続の金属堆積を受け取ることができる十分に大きい開口内側空洞径を保持するために誘電体ポリマー層でライニングされるように、時間調整される。したがって、各誘電体ポリマーライニングビアの内側空洞への結果としての金属堆積は、基板内のビア壁に対して中心に位置する。たとえば、円形ビア１２０は、図１Ｂの断面図に示されるように基板内に形成することができる。誘電体ポリマー層１２５が化学気相成長プロセスを用いて堆積される場合には、その層は、基板ビア壁１３０の外周に対して実質的に均一な厚さを有することになる。したがって、金属１１０の後続の堆積は、導電性ビア１２０内の中心に位置する。対照的に、ビアインビアプロセスは、導電性ビア内で金属が中心から外れる可能性があるという難点がある。導電性ビア内の金属のこの有利な中心合わせを考えると、アスペクト比を大幅に改善することができる。たとえば、本明細書において開示される導電性ビアのためのアスペクト比は、１０：１程度に大きくすることができるか、さらには３０：１以上にすることができる。対照的に、従来のビアインビアプロセスは通常、２：１のようなはるかに低いアスペクト比に制限された。したがって、開示される導電性ビアは、相対的に小さい直径を有することができ、短縮されたインターコネクトピッチを助長し、それゆえ、密度を高める。さらに、誘電体ポリマー層の堆積は、基板上にかかる物理的な力を伴わず、後続の製造ステップにおける損傷から基板を保護する。対照的に、ビアインビアプロセスのための誘電体積層プロセスは、ガラスのような脆弱な基板の場合に特に、基板を破損する危険性を伴う。これらの有利な特徴、そして他の有利な特徴は、いくつかの例示的な実施形態の以下の検討を通してさらに深く理解されることになる。
【００１１】
例示的な実施形態
開示される導電性ビアを支持するための基板は一般的に平坦にすることができ、それゆえ、第１の平面と、反対側にある第２の平面とを有することができる。導電性ビアは、第１の平面と第２の平面との間に延在する。しかしながら、平坦でない基板表面も本開示の範囲内にあることは理解されよう。各基板表面は、１つまたは複数の金属層を支持することができ、金属層は、インターコネクト、パッドおよび他の導電性構造にパターニングすることができる。各基板表面が１つの金属層だけを支持するとき、基板は２金属層基板として表すことができる。各基板表面が２つの金属層を支持すると仮定すると、基板は４金属層基板として表すことができる。本明細書において開示される基板のための金属層の数は設計上の選択である。２金属層実施形態が最初に論じられ、その後、４金属層実施形態が論じられる。
【００１２】
導電性ビア２１０を備える２金属層基板２００が図２Ａに断面図において示される。以下の検討はガラス基板２００を開示するが、導電性ビア２１０は、有機ポリマー基板および半導体基板のような他のタイプの基板において容易に形成できることは理解されよう。各導電性ビア２１０は、基板２００の第１の表面２０１から基板２００の反対側の第２の表面２０２まで延在する、中心に位置する金属導体２２０を含む。また、各導電性ビア２１０を完成させるための金属導体２２０の堆積は、基板の第１の表面２０１に隣接する第１の金属層２３０と、基板の第２の表面２０２に隣接する第２の金属層２３５とを形成する。たとえば、第１の金属層２３０をパターニングして、パッド２４０を形成することができる。さらに、第１の金属層２３０をパターニングして、パッド２４０と、金属導体２２０のうちの対応する金属導体との間に相互接続（図示せず）を形成することができる。同様に、第２の金属層２３５をパターニングして、パッド２５０および相互接続（図示せず）を形成することができる。
【００１３】
パッド２４０および２５０のうちの適切なパッドと、対応する金属導体２２０との相互接続を容易にするために、金属導体２２０はＩ字形断面を有するように堆積することができ、その断面は、金属層２３０内の横方向延長部２２１と、第２の金属層２３５内の横方向延長部２２２とを形成する。その断面形状にもかかわらず、各金属導体２２０は、各導電性ビア２１０内の実質的に中心に位置する。詳細には、この中心合わせは、基板表面２０１および２０２と、導電性ビア２１０ごとの基板ビア壁２０５とを覆う、実質的に均一な厚さを有する誘電体ポリマー層２１５によって達成される。誘電体ポリマー層２１５は、たとえば、化学気相成長プロセスを用いて堆積されるので、相対的に均一な厚さを有する。誘電体ポリマー層２１５の厚さは、堆積時間によって決まり、堆積プロセスのための時間が長いほど、厚みが増す。たとえば、いくつかの実施形態は、誘電体ポリマー層２１５に対して５ミクロンの厚さを有することができるのに対して、他の実施形態は、２０ミクロンのような、より大きい厚みを有することができる。他の実施形態は、誘電体ポリマー層２１５を形成するために用いられる堆積時間に応じて、そのような範囲以外の厚さを有することができる。しかしながら、誘電体ポリマー層２１５の堆積は、ビア２１０ごとに開口内側空洞を残すように制御され、開口内側空洞は、その後、対応する金属導体２２０によって満たされる。
【００１４】
誘電体ポリマー層２１５は、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて適切な誘電体モノマーから形成することができる、パリレン（ポリ（ｐ‐キシリレン））、ポリナフタレン、テフロン（登録商標）、ポリイミドまたは他の適切な誘電体ポリマーを含むことができる。種々の実施形態において用いられる具体的な誘電体ポリマーにかかわらず、ＣＶＤプロセスは、誘電体ポリマー層２１５に対する相対的に均一な厚さを確保する。結果として、金属導体２２０は、導電性ビア２１０ごとの基板ビア壁２０５内の実質的に中心に位置することになる。金属導体２２０および金属層２３０および２３５の堆積は、セミアディティブプロセスを通してなどの、電着技法（めっき）を用いて実行することができる。代替的には、無電解堆積を用いることができる。電気めっきは、金属導体２２０の堆積前に誘電体ポリマー層２１５にわたって最初に堆積されることになるシード層２２５を必要とする場合がある。対照的に、無電解堆積プロセスはシード層を必要としない。金属導体２２０ならびに金属層２３０および２３５は、銅またはニッケルのような任意の適切な金属を含むことができる。同様に、シード層２２５は、金、銀、タングステン、または銅もしくはニッケルのような他の金属を含むことができる。金属導体２２０ならびに金属層２３０および２３５を形成するために金属を堆積した後に、誘電体またはパッシベーション層２５５を基板２００の隣接する表面２０１に堆積することができる。誘電体層２５５はパッド２４０を露出させるようにパターニングされる。類似の誘電体またはパッシベーション層２６０を、基板２００の隣接する表面２０２に堆積することができ、パッド２５０を露出させるようにパターニングすることができる。その後、パッド２４０にダイ（または複数のダイ）を結合することができるのに対して、回路基板にパッド２５０を結合し、集積回路パッケージを完成させることができる。代替的には、基板２００を用いて、パッケージオンパッケージ構成内のような、受動構成要素または別のパッケージ基板を支持することができる。誘電体／パッシベーション層２５５および２６０をパターニングして、パッド２４０および２５０と同様に金属導体２２０を露出させることもできることに留意されたい。
【００１５】
４金属層基板２６５が、複数の導電性ビア２７２を含む図２Ｂに断面図において示される。金属層２３０および２３５は、基板２６５の表面２０１および２０２を覆う誘電体ポリマー層２１５に関して、図２Ａにおいて論じられたように形成される。同様に、シード層２２５が図２Ａに関して論じられたように堆積される。シード層２２５を形成した後に、電着または無電解プロセスなどを通して金属が堆積され、ビア壁２０５内を部分的にのみ満たし、誘電体ポリマー層２１５上に中空金属導体２２７を形成する。対照的に、図２Ａの基板２００においては、そのような堆積ステップは中実金属導体２２０を生み出した。各中空金属導体２２７は、基板２６５の表面２０１から表面２０２まで延在する開口内側空洞を有する。その後、金属導体２８０を堆積する前に、中空金属導体２２７の内側空洞内にさらなる誘電体ポリマー層２１５を堆積することができる。金属導体２８０は、残りのビア内側空洞を完全に満たし、基板表面２０１から基板表面２０２まで延在するという点で、図２Ａの金属導体２２０に類似である。金属導体２８０を形成する同じ金属堆積が、さらなる金属層２７０および２７５も形成する。金属層２７０は金属層２３０に隣接するのに対して、金属層２７５は金属層２３５に隣接する。金属層２７０および２７５ならびに金属導体２８０を形成するために電着プロセスが用いられるとすると、金属導体２８０の形成前に、さらなる誘電体ポリマー層２１５にわたってさらなるシード層２８５を堆積することができる。さらなる金属層２７０および２７５をパターニングして、図２Ａに関して同様に論じられたような所望のパッドおよび相互接続を形成する。たとえば、金属層２７０をパターニングして、ビアを介して金属層２３０内のインターコネクト２４０に結合するパッド２９０を形成することができる。同様に、金属層２７５をパターニングして、ビアを通して金属層２３５内のインターコネクト２５０に結合するパッド２９５を形成することができる。同様にして、さらなる金属層を形成できることは容易に理解されよう。金属層２７０および２７５ならびに金属導体２８０の堆積後に、図２Ａの基板２００に関して同様に論じられたように、誘電体またはパッシベーション層２５５および２６０を堆積することができる。
【００１６】
金属層が形成される数にかかわらず、結果として形成される導電性ビアは、電子信号を伝導するための手段を含むと見なすことができる。たとえば、２金属層実施形態におけるそのような手段は、金属導体２２０を含むのに対して、４金属層実施形態では、その手段は、中空金属導体２２７および金属導体２８０を含むことができる。ここで、いくつかの例示的な製造方法が論じられることになる。
【００１７】
例示的な製造方法
２金属層基板製造プロセスは図３Ａに示されるように開始することができる。未処理ガラス基板、有機ポリマー基板または半導体基板のような基板２００が、基板ビア壁２０５を有するビア３００を形成するように穿孔される。たとえば、基板２００をレーザドリル加工するか、または機械的にドリル加工して、ビア３００を形成することができる。代替的には、ビア３００は基板２００を貫通してエッチングすることができる。ビア３００の形成後に、図３Ｂに示されるように、基板ビア壁２０５をライニングすることに加えて、基板２００の表面２０１および２０２を覆うように、化学気相成長プロセスを通して誘電体ポリマー層２１５を堆積することができる。誘電体ポリマー層２１５は、化学気相成長（ＣＶＤ）を用いて適切な誘電体モノマーから形成することができる、パリレン（ポリ（ｐ‐キシリレン））、ポリナフタレン、テフロン（登録商標）、ポリイミドまたは他の適切な誘電体ポリマーを含むことができる。たとえば、パリレン化学気相成長プロセスでは、固体ダイマーがモノマーガスを形成するように、固体ダイマーが熱分解ステージにおいて加熱される。ドリル加工された基板２００を有する真空チャンバがモノマーガスを受け取り、その際、モノマーガスはドリル加工された基板２００上で重合し、誘電体ポリマー層２１５としてパリレン層を形成する。ドリル加工された基板がモノマーガスにさらされた時間の長さが、結果として形成される誘電体ポリマー層２１５の厚さを決定する。いくつかの実施形態では、５ミクロン〜２０ミクロンの厚さが適しているが、代替の実施形態では、それより薄いか、または厚い誘電体ポリマー層２１５を用いることができることは理解されよう。また、厚さはビア径にも依存する。たとえば、ビア径が３０ミクロンであったなら、結果として形成されるビアがその際、誘電体ポリマーで完全に満たされることになるので、１５ミクロンの厚さの誘電体ポリマー層２１５は明らかに使用しないことになる。その際、金属導体２２０をめっきすることができるビアは存在しないことになる。一方、ビア径が１００ミクロンであったなら、結果として形成される誘電体ポリマー層ライニングビアは、金属導体２２０を受け取るのに直径７０ミクロンの開口内側空洞を依然として有することができるので、１５ミクロンの厚さの誘電体ポリマー層２１５が適している場合がある。誘電体ポリマー層２１５の堆積は、図１Ｂに関して論じられたようにビア３００内で導体を中心に配置できるようにするので有利である。さらに、誘電体ポリマー層２１５は、後続の処理ステップ中にガラスのような脆弱な基板材料が破損しないように保護する。
【００１８】
その後、図３Ｃに示されるように、誘電体ポリマー層２１５にわたってシード層２２５を堆積することができる。たとえば、銅、ニッケル、タングステン、銀または金のようなシード層２２５を誘電体ポリマー層２１５上にスパッタリングすることができるか、または別の方法で堆積することができる。シード層２２５は、その厚さをわずか数ミクロン以下のように相対的に薄くすることができる。無電解実施形態の場合のように、その後に電着プロセスが用いられない場合には、シード層２２５を省くことができることは理解されよう。シード層２２５の形成後に、図３Ｄに示されるように、基板２００の表面２０１および２０２上のシード層２２５にわたってマスク層３０５を堆積し、パターニングすることができる。たとえば、マスク層３０５は、フォトリソグラフィ技法を用いてパターニングすることができる。パターニング後に、マスク層３０５は、後続の金属層形成において金属を受け取らない基板２００上のエリアを完全にマスクする。
【００１９】
マスク３０５を適所においてパターニングすると、図３Ｅに示されるように、めっきプロセスなどを通して金属を堆積し、金属層２３０および２３５ならびに金属導体２２０を形成することができる。代替的には、無電解堆積プロセスを用いて、金属層２３０および２３５ならびに金属導体２２０を堆積することができる。金属層２３０および２３５ならびに金属導体２２０は、銅、ニッケルまたは他の適切な金属を含むことができる。金属導体２２０の堆積により、導電性ビア２１０の形成が完了する。同じ金属堆積は、基板２００の表面２０１に隣接するパターニングされたマスク３０５内の開口部を通して金属層２３０も堆積し、所望のパッド２４０を形成し、さらに、金属導体２２０へのインターコネクト（図示せず）も形成する。同様に、この金属堆積は、金属層２３５も堆積し、所望のパッド２５０および対応するインターコネクト（図示せず）を形成する。その後、パターニングされたマスク３０５は、図３Ｆに示されるように剥離するか、または除去することができる。その後、シード層２２５の露出したエリア（パッド２４０および２５０によって覆われない部分）をフラッシュエッチングし、その後、誘電体／パッシベーション層２５５および２６０（図２Ａに示される）を堆積し、導電性ビアを備える基板の製造を完了することができる。
【００２０】
図２Ｂの層２７０および２７５のようなさらなる金属層の製造も同様である。たとえば、図３Ｅに示されるような金属層２３０および２３５の形成後に、図２Ｂに示されるようなさらなる誘電体ポリマー２１５を堆積して、金属層２３０および２３５を覆い、中空金属導体２２７をライニングする。さらなるシード層２８５の堆積後に、金属導体２８０の堆積とともにパッド２９０および２９５が形成されるように、第２のパターニングされたマスク層（図示せず）を堆積することができる。その後、第２のパターニングされたマスク層をエッチングし、その後、シード層２８５をフラッシュエッチングする（シード層を含む実施形態の場合）。誘電体／パッシベーション層２５５および２６０の堆積が、４金属層構成を完成させることになる。同様にして、さらなる金属層を追加できることは理解されよう。
【００２１】
製造プロセスは、図４の流れ図に示されるように要約することができる。最初のステップ４００は、基板を貫通して延在するビア内に誘電体ポリマー層を堆積することを含む。後続のステップ４０５は、導電性ビアを形成するために、誘電体ポリマー層上に金属を堆積することを含む。そのような堆積は、電気めっきまたは無電解技法を用いて実行することができる。本明細書において開示される有利な導電性ビアを有する基板を組み込むいくつかの例示的な電子システムが、ここで論じられることになる。
【００２２】
例示的な電子システム
本明細書において開示されるような導電性ビアを有する基板を含む集積回路パッケージは、多種多様な電子システムに組み込むことができる。たとえば、図５に示すように、携帯電話５００、ラップトップ５０５、およびタブレットＰＣ５１０はすべて、本開示に従って構成された基板を組み込む集積回路パッケージを含むことができる。音楽プレーヤ、ビデオプレーヤ、通信デバイス、およびパーソナルコンピュータなどの他の例示的な電子システムも、本開示に従って構成された集積回路パッケージを用いて構成することができる。
【００２３】
ここまでで当業者は理解するように、かつ身近にある特定の適用例に応じて、本開示の精神および範囲から逸脱することなく、本開示のデバイスの材料、装置、構成、および使用方法において、かつそれらに対して、多くの変更、置換および変形を行うことができる。これを踏まえて、本明細書において図示および説明された特定の実施形態は本開示のいくつかの例にすぎないので、本開示の範囲は本明細書において図示および説明された特定の実施形態の範囲に限定されるべきでなく、むしろ、以下に添付される特許請求の範囲、その機能的均等物の範囲に完全に相応すべきである。
【符号の説明】
【００２４】
１００  円形ビア
１０５  ドリル加工された誘電体
１１０  金属
１１５  基板ビア壁
１２０  円形ビア
１２５  誘電体ポリマー層
１３０  基板ビア壁
２００  ２金属層基板
２０１  第１の表面
２０２  第２の表面
２０５  基板ビア壁
２１０  導電性ピア
２１５  誘電体ポリマー層
２２０  金属導体
２２１  横方向延長部
２２２  横方向延長部
２２５  シード層
２２７  中空金属導体
２３０  第１の金属層
２３５  第２の金属層
２４０  パッド、インターコネクト
２５０  パッド、インターコネクト
２５５  誘電体／パッシベーション層
２６０  誘電体／パッシベーション層
２６５  ４金属層基板
２７０  金属層
２７２  導電性ビア
２７５  金属層
２８０  金属導体
２９０  パッド
２９５  パッド
３００  ビア
３０５  マスク層
５００  携帯電話
５０５  ラップトップ
５１０  タブレットＰＣ
【図１Ａ】
2018152616.tif 000003
【図１Ｂ】
2018152616.tif 000004
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2018152616.tif 000006
【図３Ａ】
2018152616.tif 000007
【図３Ｂ】
2018152616.tif 000008
【図３Ｃ】
2018152616.tif 000009
【図３Ｄ】
2018152616.tif 000010
【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
2018152616.tif 000012
【図４】
2018152616.tif 000013
【図５】
2018152616.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月5日(2018.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面及び反対側の第２表面を有する基板であって、前記第１表面から前記第２表面まで延在する複数のビアを含む基板と、
前記基板の第１表面及び第２表面上にあり、前記複数のビアをライニングしている誘電体ポリマー層と、
前記複数のビアに対応する複数の中空金属導体であって、各中空金属導体が対応するビアを貫通して前記基板の第１表面から第２表面まで延在する、複数の中空金属導体と、
前記誘電体ポリマー層と前記複数の中空金属導体との間に延在するシード層と、
前記基板の第１表面に隣接する複数の第１パッド、及び前記基板の第２表面に隣接する複数の第２パッドと、を備えるデバイスであって、
前記誘電体ポリマー層が、前記複数の中空金属導体をさらにライニングして、前記複数の中空金属導体内に誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を形成し、
該デバイスがさらに、
前記複数のビアに対応する複数の第２金属導体であって、各第２金属導体が対応するビア内の前記誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を満たしている、複数の第２金属導体と、
前記複数の第２金属導体と前記複数の中空金属導体をライニングしている前記誘電体ポリマー層との間のさらなるシード層と、を備え、
前記複数の第２金属導体の各々が対応する誘電体ポリマー層ライニング内側空洞の実質的に中心に位置し、
前記誘電体ポリマー層が前記複数の中空金属導体の各々と前記基板との間にある、デバイス。
【請求項２】
前記複数の中空金属導体が前記基板の上下に直接露出されていない、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記さらなるシード層が各ビア内の前記誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を包囲し、
各第２金属導体が対応するビア内の前記誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を満たしている、請求項１又は２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記誘電体ポリマー層が、ポリ（ｐ‐キシリレン）、ポリナフタレン、テフロン（登録商標）、及びポリイミドから成るグループから選択されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記基板が、ガラス、半導体、及び有機ポリマーから成るグループから選択されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第２金属導体が銅を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
各第２金属導体が、前記誘電体ポリマー層の上面及び前記誘電体ポリマー層の下面に横方向延長部を形成するＩ字形断面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１表面に隣接する第１パッシベーション層であって、前記複数の第１パッドを露出するようにパターニングされた第１パッシベーション層をさらに備える請求項１から７のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項９】
前記第２表面に隣接する第２パッシベーション層であって、前記複数の第２パッドを露出するようにパターニングされた第２パッシベーション層をさらに備える請求項１から８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１０】
基板の第１表面及び反対側の第２表面上と、前記基板を貫通して前記基板の第１表面から前記基板の第２表面まで延在する複数のビア内とに誘電体ポリマー層を堆積させるステップと、
前記誘電体ポリマー層上にシード層を堆積させるステップと、
前記基板の第１表面及び第２表面上の前記シード層上にマスク層を堆積させるステップと、
複数の中空金属導体を形成するように前記複数のビア内の前記シード層上に金属を堆積させるのと同時に、前記基板の第１表面に隣接する複数の第１パッド、及び前記基板の第２表面に隣接する複数の第２パッドを形成するように前記金属を堆積させるステップであって、前記複数の第１パッド及び前記複数の第２パッドが前記マスク層によってマスクされていない領域上に形成される、ステップと、
複数の誘電体ポリマー層ライニング内側空洞を形成するように前記複数の中空金属導体の各々にさらなる誘電体ポリマー層を堆積させるステップと、
前記さらなる誘電体ポリマー層上にさらなるシード層を堆積させるステップと、
複数の導電性ビアを形成するように各誘電体ポリマー層ライニング内側空洞内にさらなる金属を堆積させるステップと、を備える方法であって、
前記さらなるシード層が前記複数の導電性ビアと前記さらなる誘電体ポリマー層との間にあり、
前記複数の導電性ビアを形成することが、対応する誘電体ポリマー層ライニング内側空洞内の実質的に中心に前記導電性ビアを位置させることを備え、
前記誘電体ポリマー層を堆積させることが、各中空金属導体と前記基板との間に前記誘電体ポリマー層を堆積させることを備える、方法。
【請求項１１】
前記第１表面を覆う前記誘電体ポリマー層上のマスク層をパターニングするステップをさらに備え、パターニングされた前記マスク層が前記誘電体ポリマー層の部分を露出させ、前記金属が前記誘電体ポリマー層の露出された前記部分上に堆積される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記金属を堆積させることが、金属を無電解堆積させることを備える、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
各導電性ビアが前記誘電体ポリマー層の上面及び前記誘電体ポリマー層の下面に横方向延長部を形成するＩ字形断面を有するように前記複数の導電性ビアが形成される、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の中空金属導体が前記基板の上下に直接露出されないように前記複数の中空金属導体が形成される、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記誘電体ポリマー層を堆積させることが、誘電体ポリマー層を化学気相成長させることを備える、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
ガラス基板内にビアをレーザドリル加工することによって前記複数のビアが形成される、請求項１０から１５のいずれか一項に記載の方法。
【外国語明細書】
2018152616000001.pdf