(57)【要約】製造方法および回路モジュールであり、回路モジュールは、絶縁層１と、第１の金属を含む材料からなる接触領域７を備え、前記絶縁層１内に設けられた少なくとも１つのコンポーネント６とを備えている。前記絶縁層１の表面上に、少なくとも第１の層１２と第２の層３２とを備えた導体２２が設けられ、少なくとも第２の層３２は第２の金属を含む。回路モジュールは、電気的接触を形成するための、接触領域７と導体２２との間の接触要素を備える。接触要素は部分的に、接触領域７の材料表面上に、第３の金属を含む中間層２を備え、前記第１、第２、第３の金属はそれぞれ異なる金属であり、前記中間層２と前記接触領域７との間の接触表面積ＡＣＯＮＴ１は、接触領域７の表面積ＡＰＡＤより小さい。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体箔１２を用意する工程と、
前記導体箔１２中に、接触要素を形成するためのコンタクト開口部８を形成する工程と、
第１の金属を含む材料で接触領域７を形成し、前記接触領域７を備えたコンポーネント６を用意する工程と、
前記コンポーネント６を、高分子層２５により前記導体箔１２に取り付ける工程と、
前記導体箔１２に取り付けられた前記コンポーネント６の周囲に絶縁層１を形成する工程と、
各コンタクトホール１８、２８とそれに対応する接触領域７との間の接触表面積ＡＣＯＮＴ１が、前記接触領域７の表面積ＡＰＡＤより小さくなるように、前記高分子層２５内の前記接触領域７の位置にコンタクトホール１８、２８を形成する工程と、
前記コンタクトホール１８、２８内の前記接触領域７の少なくとも表面上に、少なくとも第３の金属を含む中間層２を成長させる工程と、
前記中間層２の表面に接触し、形成されるべき導体２２に沿って延在するように第２の金属からなる層３２を成長させる工程と、
前記導体箔１２をパターン形成することで、さらに必要に応じて、前記導体箔１２の表面上の前記中間層２および／または前記第２金属からなる前記層３２をパターン形成することで、導体２２を形成するする工程と、
を備えることを特徴とする、回路モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記コンタクト開口部８を、前記コンポーネント６を取り付ける前に形成し、
前記コンポーネント６を、コンタクト開口部を有する導体箔１２に取り付け、
前記コンポーネント６を取り付け後、前記コンタクト開口部８にコンタクトホール１８、２８を形成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導体箔１２をマスクとして使用して、ＣＯ２レーザで前記コンタクト開口部８に前記コンタクトホール１８、２８を形成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の金属はアルミニウムであり、前記第２の金属は銅であり、前記第３の金属は亜鉛とニッケルのうち少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記第１の金属は金であり、前記第２の金属は銅であり、前記第３の金属はニッケルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
亜鉛を含む層３３をダブルジンケート処理により形成し、前記中間層２は、前記層３３を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ニッケルを含む層３４を化学的ニッケル成長法により形成し、前記中間層２は、前記層３４を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
銅を含む層３５を化学的銅成長法により形成し、前記中間層２は、前記層３５を備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
繊維材料１９と予め硬化された高分子とを含む少なくとも１つの絶縁シート１１を用意し、
繊維材料１９を含む前記絶縁シート１１中に、前記コンポーネント６用のホールを形成し、
前記少なくとも１つの絶縁シート１１を、前記導体箔１２およびそれに関連する構造体に積層するようにして、
絶縁層１１を形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記コンポーネント６を取り付ける前記導体箔１２の表面に、均一な絶縁層１３を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記コンポーネント６と前記導体箔１２との間にスペーサー１５を設けることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記コンポーネント６に加えて、少なくとも１つのその他のコンポーネント１６を前記回路モジュールないに設け、その際に、前記高分子層２５が少なくとも１つの特性を有する場合、前記コンポーネント６と前記その他のコンポーネント１６の取付け方法がそれぞれ異なるようにすることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
取り付けられる前記コンポーネント６はバンプレスコンポーネントであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
絶縁層１と、
第１の金属を含む材料からなる接触領域７を備え、前記絶縁層１内に設けられた少なくとも１つのコンポーネント６と、
前記絶縁層１の表面上に設けられ、第１の層１２と、第２の金属を少なくとも含む第２の層３２と、を少なくとも備えた導体２２と、
前記接触領域７と前記導体２２との間の電気的接触を形成するための接触要素であり、前記接触領域７の材料表面上に設けられ、第３の金属を含む中間層２を備えた接触要素と、
を備えた回路モジュールであり、
前記第１、第２、第３の金属はそれぞれ異なる金属であり、
前記中間層２と前記接触領域７との間の接触表面積ＡＣＯＮＴ１は、接触領域の表面積ＡＰＡＤより小さい、ことを特徴とする回路モジュール。
【請求項１５】
前記第１の金属はアルミニウムであり、前記第２の金属は銅であり、前記第３の金属は亜鉛とニッケルのうち少なくとも１つの金属を含むことを特徴とする請求項１４に記載の回路モジュール。
【請求項１６】
前記第１の金属は金であり、前記第２の金属は銅であり、前記第３の金属はニッケルであることを特徴とする請求項１４に記載の回路モジュール。
【請求項１７】
前記接触領域７の主な材料は、アルミニウムであることを特徴とする請求項１４または１５に記載の回路モジュール。
【請求項１８】
前記中間層２は、亜鉛を含む層３３を備えることを特徴とする請求項１４、１５または１７に記載の回路モジュール。
【請求項１９】
前記中間層２は、亜鉛を含む前記層３３に加え、少なくとも１つの第２の中間金属層３４、３５を備えることを特徴とする請求項１８に記載の回路モジュール。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの第２の中間金属層３５は、化学的成長法により成長させた銅からなることを特徴とする請求項１９に記載の回路モジュール。
【請求項２１】
前記中間層２は、亜鉛を含む前記層３３と銅層３５との間に設けられ、ニッケルおよび／またはニッケルとアルミニウムからなる少なくとも１つの層３４を備えることを特徴とする請求項２０に記載の回路モジュール。
【請求項２２】
前記亜鉛を含む層は、亜鉛、銅、ニッケルおよび鉄を含むことを特徴とする請求項１８〜２１のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項２３】
前記中間層２の一部は、前記接触領域７と前記導体２２との間の接触要素の側壁に沿って延在することを特徴とする請求項１４〜２２のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項２４】
前記接触要素は、電気化学的成長法により形成された銅コア２９を備え、その側壁およびコンポーネント６の方向においては前記中間層２によって境界が定められており、前記導体２２の方向においては、連続してすなわち境界面無しに前記導体２２の前記第２の層３２の材料と接続していることを特徴とする請求項２３に記載の回路モジュール。
【請求項２５】
前記接触要素の側壁に沿って延在する前記中間層２の部分３７は、化学的成長法によって成長させた銅または化学的成長法によって成長させたニッケルを含むことを特徴とする請求項２３または２４に記載の回路モジュール。
【請求項２６】
前記導体２２は、
前記絶縁層１の表面上に設けられた銅からなる第１の層１２と、
前記第１の銅層の表面上に設けられた銅からなる第２の層３２と、
を備えることを特徴とする請求項１４〜２５のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項２７】
前記導体２２は、
前記絶縁層１の表面上に設けられた銅からなる第１の層１２と、
前記第１の銅層の表面上に設けられた中間層２と、
前記中間層の表面上に設けられた銅からなる第２の層３２と、
を備えることを特徴とする請求項１４〜２５のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項２８】
前記第１の銅層および前記第２の銅層との間の中間層２の部分は、化学的成長法によって成長させた銅または化学的成長法によって成長させたニッケルからなることを特徴とする請求項２７に記載の回路モジュール。
【請求項２９】
前記接触要素と前記コンポーネントの前記接触領域７との間の接触表面の幅ＷＣＯＮＴは、前記接触要素の同じ方向における最大幅ＷＭＡＸより０〜２０％小さいことを特徴とする請求項１４〜２８のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項３０】
前記接触要素の高さＨは、前記接触要素の最大幅ＷＭＡＸ以下であることを特徴とする請求項１４〜２９のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項３１】
前記絶縁層１は、繊維材料１９からなる少なくとも１つの層を備え、前記繊維材料１９には、前記コンポーネント６用の開口部と、前記繊維材料１９と前記コンポーネント６、１６とに接合する統合高分子層と、が設けられていることを特徴とする請求項１４〜３０のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項３２】
前記回路モジュールは、前記導体２２と前記コンポーネント６との間に高分子層２５を備えており、前記高分子層２５には、前記接触要素用コンタクトホール１８、１８が設けられ、前記接触要素は前記コンタクトホール１８、２８を完全に埋めることを特徴とする請求項１４〜３１のいずれかに記載の回路モジュール。
【請求項３３】
前記導体２２と前記コンポーネント６との間に設けられた前記高分子層２５は、第１の高分子層１５および第２の高分子層５を備えており、前記第１の高分子層１５は第１の高分子からなり、前記第２の高分子層５は硬化した接着剤からなることを特徴とする請求項３２に記載の回路モジュール。
【請求項３４】
前記第１の高分子層１５および前記第２の高分子層５は局部的であり、それぞれ前記コンポーネント６のみにおいて必ず存在することを特徴とする請求項３３に記載の回路モジュール。
【請求項３５】
前記コンポーネントは、その表面上にパッシベーション層９を備えており、前記接触領域は、前記パッシベーション層内の開口部内に位置しており、前記中間層２は、前記パッシベーション層内の開口部にわたって延在することを特徴とする請求項１４〜３４のいずれかに記載の回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層と、その絶縁層内部に配置され接触領域を有する少なくとも１つのコンポーネントと、を備える回路モジュールに関する。また、この回路モジュールは、絶縁層の表面に導体を備え、コンポーネントは、この導体を介して接続することで外部にある回路の一部となる。回路モジュールは、電気接触を確立するためにコンポーネントの接触領域と導体との間に接触要素を備える。
【０００２】
本発明はまた、前記回路モジュールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
背景技術として、絶縁材料内にコンポーネントが配置された回路モジュールを製造する、種々の方法を説明する。背景技術ではまた、コンポーネントの接触端子に対する電気的接触を接触要素によって形成するためのいくつかの解決方法、およびコンポーネントに接続する導体パターン層を製造する方法を開示する。
【０００４】
回路モジュールおよび製造方法を評価するときに、例えば実現可能な価格や機械的耐久性、厚さ（薄さ）といった、その方法によって実現される回路モジュールの特性などに着目することができる。電気接点の品質や耐久性、モジュール全体の電気的特性の信頼性や品質もまた適宜重要な要因とすることができる。また、使用する製造方法の例えば信頼性や歩留まり、効率性、価格、環境配慮も製造に関する重要な検証対象特性になる。製造方法の実現可能性は、原料の利用可能性や、その方法において回路モジュール内に異なる種類のコンポーネントを配置する能力にも影響される。
【０００５】
上記事項を鑑みると、製造方法および回路モジュールに対する要件は、非常に多種に渡りまた用途により異なる。従って、当該分野においては、新規なあるいは改良された特性やその組み合わせを提供できる新規な回路モジュール構造や製造方法の開発が依然必要となっている。
【０００６】
１つの開発の道筋としては、コンポーネントを電子モジュール内部にバンプレスに、すなわちコンポーネントの接触領域の頂点にバンプを成長させずにコンポーネントを配置することがある。製造中に、バンプ形成のために別の製造場所へコンポーネントを移動させる必要がないため、コストに関する利点が得られる。
【０００７】
出願人が所有する特許および出願書類には、バンプフリーコンポーネントに関連して使用される製造技術が開示されている。この開示技術は、接触領域の材料に銅を使用したコンポーネントに特に適している。出願人の刊行物のうち、本発明に最も関連するものは以下の特許文献１〜８である。
【０００８】
しかし現在では、銅は、半導体工程において導体材料としてはほとんど使用されていない。最も一般的な導体材料はアルミニウムである。一方、回路基板の製造において、銅は導体の主要材料である。回路モジュールの銅導体は、アルミニウム接触領域の上に直接成長させることができるが、銅とアルミニウムとの間の接触は脆弱であり、この種のモジュールは、回路モジュールに機械的応力が加わるような用途においては最適ではない。
【０００９】
アルミニウムの接触領域あるいはアルミニウムを含んだ接触領域の利用に関する可能性を改良するということは、回路モジュールおよび製造方法において、バンプレス形態の通常の半導体回路を半導体製造工程およびその表面の不動態化処理直後に使用できることを意味する。アルミニウムは、半導体産業において最も広く利用されている導体材料なので、回路モジュールの接触要素とアルミニウムとの間で良好な互換性を保つことは、好適な半導体回路が豊富にそして経済的に利用可能になるということである。こうした製造方法を開発する試みは、コンポーネント実装技術の分野においては数十年間にわたりすでに実施されてきている。この種のコンポーネント実装に関する解決において目指すところは、比較的小型のコンポーネントパッケージを、後に回路基板が装着されるコンポーネントの周りに製造する技術である。実装技術とは異なり、本願発明が関する回路モジュールの製造技術の目指すところは、コンポーネントごとの実装ステージを完全に省いて、同一処理で回路基板全体を製造する能力についてである。もちろん、このことは、コンポーネント実装のみを製造することに対して回路モジュールの製造方法の適用可能性を排除するものではない。
【００１０】
特許文献９は、コンポーネントの接触領域が、Ｖ字形状の開口部が形成された絶縁シートと接触することを特徴とする方法を開示している。まず、チタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）の層を開口部とアルミニウム接触領域の表面上に成長させる。この中間金属層は、銅がアルミニウムと半導体コンポーネントとに拡散すること防止するとともに、銅とアルミニウムとの接着性を改善することを意図している。また、この中間層は、その後の電気化学成長（電気めっき）中に電気導体として機能し、中間金属層が開口部の側壁もまた確実に覆うようにする。チタンまたはクロム層の成長には、スパッタリング法を使用する必要があるので、前記開口部は明確なＶ字形状を有さなければならない。スパッタリングは、（回路モジュール上の）広範囲の面に使用する場合高価である上、開口部のＶ字形状により利用可能な導電密度が減少する。対応するタイプの縮小構造が、特許文献１０〜１２に開示されている。
【００１１】
また、特許文献１３では、アルミニウム接触領域の表面上にニッケル層を成長させて中間金属層を形成することで、スパッタリングに関連する問題を解決しようとしている。この発明では、ニッケルの成長は、化学的成長方法（無電解めっき）によって実施している。絶縁材料内に接触用として設けられた開口部の側壁を覆うさらに別の層を、化学的成長方法でニッケル層の上に成長させている。この方法では、各コンポーネントをまずその側面および背面で絶縁層に装着し、その後、フォトパターン形成可能な高分子をコンポーネントの表面上および接触領域上部に拡げている。高分子を露光し現像することで、高分子をパターン形成し、接触用の開口部を形成する。
【００１２】
１つの実施可能なものとしては、回路モジュールにおける回路基板部の導体表面上にバンプを成長させ、例えば超音波ボンディングによるフリップチップ実装方法でコンポーネントを導体に取り付けることが挙げられる。このような方法は、出願人が所有する特許文献１４に開示されている。生産性および接点の品質に関する問題は、フリップチップ技術を使用した方法に関連している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００４／０８９０４８号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００５／０２７６０２号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００５／１２５２９８号パンフレット
【特許文献４】国際公開第２００６／０１３２３０号パンフレット
【特許文献５】国際公開第２００６／０５６６４３号パンフレット
【特許文献６】国際公開第２００６／１３４２１６号パンフレット
【特許文献７】国際公開第２００６／１３４２１７号パンフレット
【特許文献８】国際公開第２００７／１０７６３０号パンフレット
【特許文献９】米国特許第４２４６５９５号
【特許文献１０】米国特許第４７８３６９５号
【特許文献１１】米国特許第４８９４１１５号
【特許文献１２】米国特許第５３５３１９５号
【特許文献１３】米国特許第６３９６１４８号
【特許文献１４】国際公開第２００６／１３４２２０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、バンプレスコンポーネントの利用を想定した新規な接触要素構造体を開発するとともに、そのような構造体を使用した回路モジュールおよび製造技術を開発することである。
【００１５】
本願発明の１つの観点によれば、回路モジュールにバンプレスコンポーネントが使用され、その接触領域の材料は、回路モジュールの導体層の導体部とは異なる金属または金属合金からなる。コンポーネントの接触領域と回路モジュールの導体部とは、接触領域の材料上に設けられ第３の金属または金属合金を含む中間層からなる接触要素により相互に接続しており、前記第３の金属または金属合金は、接触領域の材料とは異なる材料からなる。また、各接触要素の中間層とコンポーネントの接触領域との間の接触表面積は、接触領域の表面積より小さい。
【００１６】
本願発明の別の観点によれば、製造方法は、上記回路モジュールを作成するためのものであり、その製造方法において、高分子層により導体箔または導体パターン層にコンポーネントが取り付けられ、高分子層を通して接触要素が形成されている。接触要素を形成する際に、高分子層内の接触領域上でかつ接触領域の位置にコンタクトホール（接触孔）を形成する。コンタクトホールの寸法は、コンタクトホールとそれに対応する接触領域との間の接触表面積が、接触領域の合計表面積より小さくなるようにする。その後、コンタクトホールは、例えば１つあるいはそれ以上の化学的金属成長法により中間層で接触領域の表面を被覆することで開始するようにして、導体材料で埋められる。
【００１７】
よって、回路モジュールに適用する際に複数の利点を備えた、新規な種類の回路モジュールと製造方法が得られる。
【００１８】
また、本願発明は、更なる利点を備えた多くの特別な実施形態を有する。
【００１９】
一実施形態において、回路モジュールに複数のコンポーネントが使用され、その接触領域の材料にはアルミニウムを含み、そのアルミニウムを含む接触領域の表面上において、接触要素は亜鉛を含む層を備える。また、この接触要素は、亜鉛を含む層と接触領域との間の接触表面積が実際の接触領域の全表面積より小さくなるように形成される。
【００２０】
亜鉛を含む層でアルミニウムの接触領域の表面上を被覆することで、アルミニウム表面が再度酸化することが防止でき、アルミニウムとその隣の層との間で良好な接触状態を形成することができるため、亜鉛を含む層は、電気的接触の品質について有益であると認められている。また、亜鉛を含む層によって、アルミニウムとその他の材料からなる中間層との間の境界面における接触による横方向の応力に対する機械的耐久性を改善する。
【００２１】
本発明者らは、コンポーネントを有するブランクに少なくとも２回のジンケート処理を施すダブルジンケート処理により、極めて良好な機械的耐久性を実現できたことを観察した。よって、アルミニウム接触表面上に、より平滑で密な亜鉛の層を成長することができる。シングルジンケート処理を実施後は、接触表面上のいくつかの領域にだけ亜鉛が存在したり、その層が多孔性のものであったりするので、好適な実施形態においてはダブルジンケート処理を使用した。
【００２２】
特に実施形態において、垂直方向において接触要素が実質的に均等な幅を有する場合またはコンポーネントに向かって緩やかに狭くなる場合、例えば接触要素に接続している導体の幅を狭くすることができるので、接触領域より狭い接触要素を使用できるようになり、その一部において利点が得られることとなる。
【００２３】
コンポーネント取り付け前にコンタクト開口部（接触開口部）を導体パターン層の導体箔内に形成する製造工程の実施形態において、導体箔または導体パターン層の材料をマスクとして使用することで、コンタクト開口部に対してコンポーネントを位置決めして取り付けることができるとともに、接触要素形成に必要なコンタクトホールを、前記コンタクト開口部を通じて形成することができる。このような実施形態において、接触要素と接触領域との間の位置決めに関して、利点が得られる。また、例えばＣＯ２レーザを使用することでホールを開けることができるので、コンタクトホールを形成することに関して、利点が得られる。
【００２４】
レーザを利用してコンタクトホールを開ける実施形態において、コンタクトホールを、一度に１つのコンポーネントまたはコンポーネントグループについて開けることができる。従って、第１の中間層を、第１のコンポーネントの接触領域上にコンタクトホールを通じてまず形成し、その後、第２の中間層を、第２のコンポーネントの接触領域上に、後ほど穿孔するコンタクトホールを通じて形成することができる。よって、接触領域の材料がそれぞれ異なり、同一の中間層成長工程では接触領域のそれぞれの材料が互いに異なる複数のコンポーネントの場合であっても、同一工程において適合させることができる。
【００２５】
本実施形態において、これらのコンポーネントをそれぞれ別の高分子層により導体に取り付けることも可能である。これにより、コンポーネントと導体との間の絶縁特性を、異なる機械的、電気的要件に適合するように調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図３】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図４】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図５】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図６】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図７】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図８】第１の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図９】第１の実施形態による回路モジュールの１つの例を示す図である。
【図１０】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１１】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１２】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１３】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１４】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１５】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１６】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１７】第２の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１８】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図１９】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２０】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２１】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２２】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２３】第３の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する中間段階を示す図である。
【図２４】第４の実施形態による製造方法を使用した場合の回路モジュールに関する１つの中間段階を示す図である。
【図２５】回路モジュールの接触要素のために形成されたコンタクトホールとその寸法の１つの可能な例を示す図である。
【図２６】可能なコンタクトホールの例を示す図である。
【図２７】図２６のコンタクトホール中に形成された中間層のいくつかの実施形態を示す図である。
【図２８】第１の接触要素構造体を示す図である。
【図２９】第２の接触要素構造体を示す図である。
【図３０】第３の接触要素構造体を示す図である。
【図３１】第４の接触要素構造体を示す図である。
【図３２】第５の接触要素構造体を示す図である。
【図３３】第６の接触要素構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１〜図９は、本実施形態による製造方法の１つの適用例を示している。本実施形態において、例えば金属からなる導体箔１２から製造が開始される。好適な導体箔１２は、例えば厚みが１〜７０μｍの範囲、典型的には３〜１２μmの範囲の銅膜である。むき出しの導体箔１２の代りに、導体箔１２と、その表面上の図１の破線で示される絶縁層１３と、を含む層状のシートをベース材料として使用することも可能である。以下に説明する実施形態において、前記導体箔１２の代りに、このような層状シート１２、１３を使用することも可能である。
【００２８】
図１に示しているものとは別に、導体箔１２の第２の表面上にサポート膜を備えた層状シートを使用することも可能である。このサポート膜は、導体箔に装着されるコンポーネントに対して、導体箔の反対側の面上に設けられる。層状シートが絶縁層１３も含む場合、前記サポート膜は、この絶縁層１３とは反対側の導体箔上にある。このサポート膜は、例えば機械的剛性を改善し、導体箔１２または層状シート１２、１３の製造工程開始時の取り扱い安さを向上するために使用することができる。しかし、このサポート膜は、この工程の後ほどの段階で除去されるものである。製造をサポート膜から開始し、その上にパターン形成されたあるいはパターン未形成の導体箔１２を形成することも可能である。独立して記載してはいないものの、サポート膜を使用した場合も、本適用例中に記載する工程例や段階をそれぞれ対応して実施することもできる。以下の説明においては、サポート膜を使用した実施形態の場合で特に注意を喚起する場合にのみ、サポート膜を参照している。実際のサポート膜は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、鋼鉄、銅などの電気的導電性材料や高分子のような絶縁材料で形成することができる。サポート膜の厚さは、例えば２５〜４００μmとすることができる。またサポート膜の厚さは、典型的には３５〜１０５μmの範囲にある。
【００２９】
次に、コンタクト開口部８を、製造中のモジュール内でコンポーネントの接触端子の位置に配置されるように、導体箔１２上に形成する。これにより、各コンタクト開口部８が、コンポーネントの接触端子毎に導体箔１２内に形成される。本実施形態においては、コンタクト開口部８は、ＵＶレーザを使用することで製造することもできる。このコンタクト開口部８は、例えばドリル加工やフライス加工、エッチングによって機械的に製造することができる。サポート膜を使用した実施形態の場合、好ましくは、このコンタクト開口部８は、導体箔１２を完全に貫通するように反対方向から形成する。しかし、このコンタクト開口部は必ずしもシートを貫通する必要はなく、コンタクト開口部８が、サポート膜の材料の表面まで延在するように、あるいは完全に貫通させずにサポート膜の材料内に凹み部を形成するようにその方法を設計することも可能である。また、導体箔が厚膜であるが後工程のエッチングによって薄膜化される場合、このコンタクト開口部は導体箔を完全に通過する必要はない。
【００３０】
図１の実施形態において、コンタクト開口部８は、その大きさが、コンタクト開口部８に配置される接触材料の接触表面積より小さくなるように形成される。コンタクト開口部は、典型的には円形であるが、他の形状を採用することも可能である。コンタクト開口部８の形状と大きさは、接触端子の接触表面がコンタクト開口部８を完全に覆うことができるように決定される。
【００３１】
図２において、コンポーネントの接続領域に設けられた導体箔１２の表面上に、接着層５を拡げる（展延させる）ことにより、製造工程を継続する。接着層はコンタクト開口部８も覆うこととなる。あるいは、接着剤５をコンポーネントの表面に拡げることも可能である。接着剤はまた、コンポーネントと導体箔１２との両方の表面上に拡げることも可能である。典型的には、接着剤を局部的に拡げることで、接着層５がコンポーネントの接続領域内にのみ存在することとなる。
【００３２】
接着剤という語は、ベース部としての導体箔１２または絶縁層１３  にコンポーネントを装着することができるようにする材料のことを言う。接着剤の１番目の特性として、接着剤は、比較的液体の状態で塗布され表面上で拡げることができ、または、例えばフィルム状で表面形状に一致するようにしてよい。接着剤の２番目の特性としては、接着剤は、少なくともコンポーネントが何らかの別の方法で構造体に固定されるまでコンポーネントを所定の位置に（導体箔１２に対して）保持することができるように、塗布後に少なくとも部分的に硬化するあるいは硬化させることができる。接着剤の３番目の特性は、接着能力、すなわち接着された表面に対する固定力である。
【００３３】
接着という語は、その一部において、接着剤によって接着対象部分のそれぞれが接合することをいう。実施形態においては、接着剤は、コンポーネントと、ベース部としての導体箔１２または絶縁層１３との間に塗布され、コンポーネントが、ベース部に対して適切な位置に設置され、そして接着剤は、コンポーネントとベース部とに接触し、少なくとも部分的にコンポーネントとベース部との間を埋める。その後、接着剤は（少なくとも部分的に）硬化されまたは接着剤は（少なくとも部分的に）積極的に硬化し、接着剤によりコンポーネントがそのベース部に装着される。実施形態によっては、コンポーネントの接触突起部が接着層を介して接着中に突出し、ベース部に接触してもよい。
【００３４】
実施形態において使用される接着剤は、典型的にはエポキシ系接着剤であり、例えば熱硬化エポキシ接着剤である。この接着剤は、使用する接着剤がベース部とコンポーネントとに対して十分な接着力を有するように選択される。１つの好適な特性として、接着剤は、接着剤の熱膨張と周囲の材料の熱膨張とが処理中に大きく異ならないような、適切な熱膨張係数を有する。また、接着剤は、短時間で硬化すること、好適には長くても数秒で硬化することが好ましい。この時間内において、少なくとも部分的に接着剤が硬化し、接着剤によってコンポーネントが所定の位置に保持されることが好ましい。最終的に硬化するまでには長い時間を要することも可能であり、後工程の段階に連続して最終硬化がなされるように設計することも可能である。また、接着剤を選択する際には、熱応力、化学的応力、機械的応力などの後工程の段階において発生する応力を考慮する。接着剤の導電性は、好ましくは絶縁材料の導電性とほぼ同程度である。
【００３５】
次に、接触端子７、１７を備えるコンポーネント６、１６を用意する。コンポーネント６、１６は半導体コンポーネントであり、例えば演算処理装置やメモリーチップその他の超小型回路である。コンポーネント６の接触端子は、基本的にはコンポーネント表面の高さに設置されている接触領域７である。このようなコンポーネント６の接触領域７は、半導体コンポーネントの製造工程中に半導体工場にて製作される。接触領域７は、典型的には工程内で使用される金属上の導体パターンの表面を形成する。半導体コンポーネントの前記製造工程中に使用される金属は、典型的にはアルミニウムであるが、その他の金属や金属合金、その他の導体材料もまた使用できる。例えば、銅を使用することは、半導体コンポーネント製造工程においては一般的になっている。
【００３６】
コンポーネント１６の接触端子は、コンポーネント表面の水平面から突出しているコンタクトバンプ（接触バンプ）１７である。このコンタクトバンプ１７は、半導体コンポーネント１６の製造後に、典型的には別の工場で行われるバンプ製作工程において製作される。コンタクトバンプ１７は、１つまたは複数の金属や金属合金その他の導体材料を含むことができる。典型的には、コンタクトバンプ１７の外表面すなわち接触表面は、銅や金からなる。
【００３７】
コンポーネント６、１６は、それぞれの接触端子７、１７が対応するコンタクト開口部８に位置決めされ、接着層５に対して押圧するように、コンタクト開口部８に対して揃えて配置される。その後、接着剤は、位置決め後にコンポーネント６、１６および導体箔１２の相対移動を防止または最小限にするように少なくとも部分的に硬化する。位置決めおよび接着においてその目的は、コンタクト開口部８を、対応する接触端子７、１７の中心に位置させることである。
【００３８】
その後、コンポーネント６、１６に対して開口部が形成された絶縁シート１１と、未硬化あるいは予め硬化された高分子からなる統合絶縁シート１０とを導体箔１２の上部に積層する。積層中、絶縁シート１０、１１は共に溶解し、コンポーネント６、１６の周りに統合絶縁シート１を形成する。図２の実施形態において、絶縁シート１１は高分子が染み込んだ繊維状マット、または、予め硬化された高分子を含み繊維材料で強化されたシートである。この高分子は、例えばエポキシでもよく、繊維強化は、例えばグラスファイバーマットでもよい。好適な絶縁シート１１材料の典型的な例としては、ＦＲ４型グラスファイバー強化エポキシ樹脂がある。もちろんその他の強化材と高分子材料の組み合わせを使用してもよい。いくつかの絶縁シート１１を使用する場合、シートはそれぞれお互い異なるものとしてもよい。
【００３９】
図２および図３において、繊維材料は波状の斜線１９で示されている。以降図中では、繊維材料１９は図示しないが、これらの構造体には繊維材料１９もまた含むこととする。１枚の絶縁シート１１または複数の絶縁シート１１中に含まれる繊維材料１９は、強化剤として機能し、機械的強度を備えた電子モジュールを提供する。図２の例において、ホール４は、絶縁シート１１中のコンポーネント６、１６に対応する位置に設けられている。絶縁シート１１には、特に絶縁シート１１に含まれた繊維材料１９中に、コンポーネント用開口部を形成するために、ホールが開けられている。ホールがなければ、コンポーネントは、繊維材料層１９に対して積層中に押圧されることとなる。一方、ホールが設けられていない絶縁シート１０は、実施形態によって、繊維強化されてもよいし、強化されなくてもよい。
【００４０】
絶縁シート１０、１１を選択する際には、典型的には、積層段階中にコンポーネント周囲に流れる高分子が、絶縁シート中に設けられたコンポーネント６、１６用ホール４を埋めるのに十分な程度の流動性を有するような高分子を絶縁シート１０、１１が含むようにする。そして、図３に示す、１つまたはそれ以上の強化剤からなる繊維材料１９を有する緊密な高分子層を絶縁層１が含んでいる構造体が得られる。高分子層が繊維層１９に緊密に結合されていると共に緊密な高分子がコンポーネントを表面に装着しているため、コンポーネント６、１６を含み、繊維材料１９によって強化され、緊密で統一され機械的に高強度な絶縁層が形成される。
【００４１】
図２の例においては、統合絶縁シート１０が使用されているが、この統合絶縁シート１０を構造体から省いてもよい。この場合、１枚の絶縁シート１１または複数の絶縁シート１１を選択する際には、絶縁シート１１のコンポーネント６、１６周辺に形成されたホール４を埋めるのに十分な流動性を備えた高分子を絶縁シート１１が既に含んでいるようにする。しかし、典型的には、別の絶縁シート１０を使用してホール４を確実に埋める方が容易である。
【００４２】
好ましくは導体箔１２と同様の材質で同程度の厚さを有する導体箔１４も、絶縁シート１０、１１とともに層状にして、一体の構造体とする。これにより、絶縁層１とコンポーネント６、１６が、対応する導体箔１２、１４間に残ることとなる。図３は、モジュール製造におけるこの中間段階を示している。図３の中間段階においては、接着剤が接触端子７、１７の接触表面上および典型的にはコンタクト開口部１８内にある。図４で示す段階においては、この接着剤は取り除かれ、接触端子７、１７の接触表面に延在するコンタクト開口部１８が、コンタクト開口部８の位置に形成される。
【００４３】
図３に関し、構造体はまた、繊維材料１９の統合層がコンポーネント６、１６と導体箔１４との間に広がるように製造されていると言うことができる。このような構造は、コンポーネント６、１６の厚さが絶縁層１の厚さより十分に下回る場合に使用することができる。この構造体は、例えば繊維材料１９の層を含む統合絶縁シート１０が、この構造体上に重ね合わせることができるように製造される。
【００４４】
図１の説明に関連して描かれているように、本実施形態においてサポート膜が導体箔１２の表面上に使用されている場合、積層後すなわち図３および図４で示す中間段階においてサポート膜を取り除くことが最も好適である。
【００４５】
積層および除去可能なサポート層の除去後、コンタクト開口部８内部かつコンタクト開口部８と接触端子７、１７間に形成されている接着層を除去する。図中の実施形態において、接着剤の除去は、ＣＯ２レーザを使用したレーザ除去法により実施される。ＣＯ２レーザは、エポキシ系接着剤などの有機絶縁物質を蒸発させる能力は良好であるが、銅やその他の金属を蒸発させる能力は不十分であるので、導体箔１２を、コンタクト開口部１８を形成するためのマスクに使用することができる。このようにして、ＣＯ２レーザのビーム径より小さい径のコンタクト開口部１８を作ることができる。ＣＯ２レーザの最小ビーム径は典型的には７５μｍ程度であり、これは精密な電子モジュール構造体を製造することを考慮すると非常に大きい。それゆえ、上記特性により、重要な利点が得られることになる。また、典型的にはＵＶレーザを使用すれば、明らかにさらに精密な構造体を製造することができる。ＵＶレーザの最小ビーム径は、例えば２５μｍであるが、ＵＶレーザは、コンタクト開口部８からおよびコンタクト開口部８と接触端子７、１７間から接着剤を除去するのには適していない。
【００４６】
従って、導体マスクを使用することで、高精度に限定され、精密に位置決めされたコンタクトホール１８を、本実施形態において使用する接着剤５などのような絶縁材料中においても製造することができる。また、ＣＯ２レーザを使用することで、接触端子７、１７を破損、損傷するという重大な危険を冒すこと無しに、同じ工程段階中において接触端子７、１７の接触表面の洗浄をすることができる。本実施形態において、導体箔１２は銅であり、コンポーネントの接触端子７、１７もまた金属である。そのため、これらの部材はＣＯ２レーザに対して影響を受けにくく、よって、当該工程は、接触端子７、１７の接触表面が十分に洗浄された状態を確実に実現するように設計することができる。これらのことから、上記方法の利点は、ＵＶレーザによりコンタクト開口部８を導体箔１２中に高精度に形成でき、その後、このコンタクト開口部を、精度は劣るが構造体に対しては安全なＣＯ２レーザによりコンタクトホール１８を形成するためのマスクとして、使用することができる点にある。
【００４７】
導体箔１２のコンタクトホール８がこの工程段階のみで製造されるとしたら、導体箔１２を貫通するために必要なエネルギーは、接触端子７、１７と導体箔１２との間にある接着剤やその他の絶縁体を貫通するために必要なエネルギーよりは遙かに大きくなるため、例えばＵＶレーザのような導体箔１２の金属部を加工するための方法によって、接触端子７、１７もまた容易に損傷することになる。このような製造方法においては、正確な深さで穿孔（ドリル）を精密に停止することは非常に困難である。また、積層中の変形や固い金属膜を通してコンポーネントの接触端子７、１７を視認できないため、ドリルを位置決めすることは非常に困難である。導体箔１２中に予め製造されていたコンタクトホール８を使用することで、コンポーネントの位置決めやコンタクトホール１８の製造におい非常に大きな利点が得られる。
【００４８】
図５において、好適な導体材料で形成された中間層２が、コンタクトホール１８内に形成されている。この中間層２は、好適な化学的導体材料成長法（無電解めっき）を使用して形成されている。この中間層２はまた、２つ以上の異なる材料の層からなり、それぞれ２つ以上の対応する方法により形成されてもよい。この中間層２の第１の目的は、接触端子７、１７と導体箔１２とをお互いに接続するコンタクトホール１８の側壁面に対する導体膜を形成することである。この中間層２の第２の目的は、接触端子７、１７の材料とそれらに接合する導体パターン材料との間の材料アダプターを提供することである。このような材料アダプターは、回路モジュールの導体パターン層の材質が銅であり、接触端子７、１７の材料が銅（Ｃｕ）以外の例えばアルミニウム（Ａｌ）である場合に、例えば機械的あるいは電気的接触の品質および耐久性を確実に保つために必要となる。
【００４９】
中間層２を形成する際に、好適な化学成長法を使用する。これは、例えばスパッタリングを使用する場合とは異なり、そのような方法を使用することで、コンタクトホール１８の垂直方向表面上に導体材料を成長させることができるためである。コンタクトホール１８の側壁面は導電性ではないため、この段階では電気化学法（電気めっき）を使用することはできない。また、Ｖ字形状のコンタクト開口部を使用して、中間層２をスパッタリングで形成することもできる。この目的に好適なスパッタリング可能な材料としては、例えばチタンウォルフラム（ＴｉＷ）およびクロム（Ｃｒ）がある。ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）の層を、このＴｉＷやＣｒ層の上に成長させることもできる。図５の例において、化学法によって成長させたニッケルを図５の例の中間層２として使用しているが、中間層２は、導体箔１２と１４の表面上で同時に成長している。中間層２のその他の例としては、接触端子７、１７の表面上に亜鉛を含む層を形成し、その上にニッケル（Ｎｉ）の層を更に形成する。その他の可能な例は、図２６から図３３の記載に関連して説明している。
【００５０】
本実施形態においては、中間層２を形成後、レジスト層３，典型的にはフォトレジスト層をモジュールの両面に拡げる工程に移行する。レジスト層３は、導体パターン層の導体パターンの所望部分からレジスト３を取り除くことができるように、露光および現像により導体パターンマスクを使用してパターン形成する。この中間段階を図６に示す。その後、モジュールを電気化学槽に入れ、モジュールの中間層２に電圧を印加する。導体パターン槽の所望の導体が、レジスト槽３の開口部内で成長する。導体材料はコンタクトホール１８内にも成長し、図７で見られるように、接触要素に導体コアを形成する。図７の例において、導体２２、２４は電気化学的に成長した銅である。最後に、厚膜のエッチングマスク層を導体２２、２４の表面に成長させる。例えばズス（Ｓｎ）の層をエッチングマスクとしてしてもよい。
【００５１】
次に、レジスト層３を除去し、図の実施形態において、除去したレジストの下から中間層２が現れる。この中間層２の出現部分は、例えばエッチングにより除去されるが、同様の方法を、導体２２、２４の外側に出現した導体箔１２、１４の部分に対しても使用する。このエッチングマスク層は、導体２２、２４の最外表面をエッチングの影響から保護する。そして、図８に示すような、導体２２に電気的に接続する２つのコンポーネント６、１６を含み、２つの導体パターン層（導体２２、２４）を備えた電子モジュールが得られる。
【００５２】
図６および７の例では、導体２２、２４を、レジスト層３中に形成された開口部内で所定の形状に直接成長させる。しかし、本例および後に述べる例のように、導体２２、２４を別の方法で形成することもできる。別の形成方法として、導体材料の統合層をモジュールブランク表面の全面にわたって成長させ、その後リソグラフィー法により導体層のパターン形成を行い、導体２２、２４を形成する。詳述すると、例えば図５の中間段階から、電気化学法により両方の中間層２表面に銅を成長させるようにして処理することも可能である。この場合、コンタクト開口部８もまた銅で埋められる。その後、レジスト層を銅層上に拡げ、レジストをパターン形成し、中間層２および導体箔１２、１４あるいは銅の余分な部分をエッチングする。そして、レジストマスクを除去する。いずれの形成方法を使用しても、図８に示される構造体が結果として得られる。
【００５３】
図８は、既に完成した回路モジュールの概略を示すが、通常、製造工程はその後も続き、更なる絶縁層および導体層を、図８の構造体にビアにより電気的に接続する回路モジュール表面上に形成しする。なお、ビアを図８のモジュール中に形成し、導体２２と導体２４とを接続することもできる。このようなビアは、接触要素の形成中に、上記工程段階に対応する方法や同様の方法で形成することができる。
【００５４】
図８のモジュールは、モジュール表面を保護層２０により保護するようにして、図９に示す方法でさらに精製することができる。また、図９の例において、導体パターン２２、２４上に形成されたベース部２１とその表面上に形成された接触ボール２３とを備えた外部接触要素をモジュール内に形成する。
【００５５】
図１０〜図１６は、図５に示す中間段階に対応する段階までの第２の実施形態による製造方法を示す。製造工程を図１６の中間段階からさらに継続させて、例えば図６〜図９に示すようにあるいは好適なその他の方法で、導体２２、２４の材料を全面にわたってまず成長させ、その後導体２２、２４を形成するためにパターン形成することができる。図１〜図５で述べた技術的特徴およびパラメータを、図１０〜図１６に示す工程段階に適用することができ、以下の実施形態においては、製造工程やその利点の詳細を繰り返す必要はない。一方、図１〜図９に示す実施形態と図１０〜図１６に示す実施形態との間で本質的に異なる点を以下に述べる。
【００５６】
図１０〜図１６の実施形態において、図１と同様に、コンタクト開口部８が形成された導体箔１２から製造工程が始まる。その後、スペーサー１５を、導体箔１２表面上のコンポーネントが将来取り付けられる場所に設置する。スペーサー１５は、好適な絶縁材料、例えば予め硬化された接着剤やその他の導体箔１２表面に対して十分な接着力を有する高分子からなる。スペーサー１５は、硬化高分子でもよく、この場合、例えば別の接着剤により導体箔１２表面に取り付けることができる。
【００５７】
スペーサー１５は、様々な理由により使用することができる。コンポーネント６と導体箔１２との間に絶縁厚さを大きくするためのスペーサーを使用するのも１つの利用方法である。例えば回路モジュールやコンポーネント６の電気的動作により規定される要件から、絶縁厚さを大きくする必要が生じる。この場合、スペーサー１５を使用して、コンポーネント６と導体箔１２との間の絶縁特性を適宜設定することができる。選択する特性としては、例えば所望の固有抵抗や火花放電抵抗があり、スペーサー１５と接着剤５の材料選択により影響を受ける。スペーサーは、コンポーネントと導体箔１２との間の短絡防止に使用することもできる。このように使用する際には、コンポーネント６の表面が導体箔に非常に近い位置で押圧される実施形態において、意図しない電気接触がコンポーネント表面上の導体構造体と導体箔との間で発生する危険がある場合、特に問題となる。また、コンポーネント６の内部回路要素とコンポーネント６の設置場所近傍に延在する導体２２との間の容量性結合を弱めるために、スペーサーを使用してもよい。
【００５８】
スペーサー１５に加えて、あるいはスペーサー１５の代わりに、同じ目的で、図１に関連して述べたように、導体箔１２表面を完全に覆う絶縁層１３を使用することもできる。
【００５９】
図１０〜図１６の例において、スペーサー１５をバンプレスコンポーネント６に接続して使用しているが、バンプを有するコンポーネント１６の接触端子は、導体箔１２表面に近い位置で延在するように形成しなくてはならず、こうすることにより、コンポーネント１６の対向面と導体箔１４と間に十分な絶縁ギャップを設けることができる。本実施形態において、回路基板モジュールの電気的および／または機械的特性を最適にするために、コンポーネントに合わせて選択されたスペーサー１５を、回路モジュール内に設置する。お互いに異なる場所から得られ異なる特性を有するコンポーネント６、１６を、使用する回路基板製造工程に合わせるために、同じモジュールに、様々な種類のスペーサー１５を含むこともでき、よってスペーサー１５は連続生産時に使用することができる。最適化が求められる機械特性の１つの例に、絶縁層１の（同時にモジュール全体の）厚さがあるが、これは、例えば図１２に見られるような選択された好適なスペーサー１５により抑えることができる。
【００６０】
図１１によると、コンポーネントの接触領域において導体箔１２とスペーサー１５の表面上に接着層５を拡げることで製造工程は継続する。コンポーネント６、１６は、コンタクト開口部８に対して位置決めされ、所定の位置に接着される。その後、図１１の例において、絶縁シート１０、１１および導体箔１４を導体箔１２上に積層する。次に、コンタクト開口部８より大きな開口部をコンタクト開口部８の位置に形成するようにパターン形成されたフォトレジスト層３０を、導体箔１２および１４の表面上に拡げる、あるいは導体層全体上を電気泳動で被覆する。フォトレジスト層３０を使用して、非選択的な方法により成長した中間層材料の成長をコンタクト開口部およびコンタクト開口部８近傍に限定する。このような手順は、上記例に関連して使用することができるが、図１０〜図１６の例においては不可欠なものではない。図１２は、これらの段階後のモジュールを示している。コンポーネント６の接触端子７は、スペーサー１５および接着剤５によって被覆されている。コンポーネント１６のコンタクトバンプ１７表面上のコンタクト開口部８に対応する位置に接着剤が存在している。
【００６１】
図１３に示す段階において、コンポーネント６のコンタクト開口部８に対応する位置にコンタクトホール１８を形成する。コンタクトホールは、スペーサー１５および接着剤５を貫通し、接触端子７の接触表面に達するホールである。図の実施形態において、コンタクトホール８の穿孔は、図４に関連して説明したように、ＣＯ２レーザを使用してレーザ除去法により実施する。図１０〜図１６の実施形態において、この段階では、第２のコンポーネント１６の接触端子１７の位置にはコンタクトホールを穿孔しないことが重要である。
【００６２】
図１４に示す段階において、好適な材料からなる中間層２をコンポーネント６のコンタクトホール１８内に形成する。中間層２の導体材料は、コンポーネント６の接触端子７の材料に基づき選択され、好適な化学的な導体材料成長法により形成される。図の例において、コンポーネントの接触端子７の材料は、アルミニウムであり、中間層２の材料は、おもに亜鉛を含有する金属合金である。上記図５に関連して説明した原理を中間層の成長に用いる。しかし図１４の場合、図５の例とは異なり、この段階においては、中間層２は、接触端子７表面上にのみ、つまりコンタクトホール１８の底でありコンタクトホール１８の端部上ではない場所に選択的な方法により成長させるように実施することができる。本実施形態において、コンタクトホールの端部における中間層２は、コンポーネント１６のコンタクトバンプ１７に対する中間層の成長に関連して後工程で成長させる。選択的な成長法を使用した実施形態では、コンポーネント１６のコンタクトバンプ１７を被覆する接着層上に中間層２を成長させないという利点がある。
【００６３】
図１５に示す段階において、第２のコンポーネント１６の開口部８位置においてコンタクトホール２８を形成することで製造工程が継続される。その後、図１６のモジュールに対して、好適な化学的な導体材料成長法が行われる。図１５の例において、成長方法は非選択的なものであり、導体材料は、コンポーネント６のコンタクトホール１８内およびコンポーネント１６のコンタクトホール２８内を含む、モジュールの全ての自由表面上で成長する。しかし、フォトレジスト層３０がモジュール表面を保護しているため、中間層２は、コンタクトホール１８および２８内並びにその周辺部のみで成長する。その後、その表面上で成長したフォトレジストと導体材料とが除去される。フォトレジスト層３０を使用したこうした実施形態は、例えばニッケルや、銅以外のその他の金属が例えば非選択的な方法によってフォトレジスト層のホール内で成長している場合に、有益である。導体２２および２４は、銅層のみから成るように形成される。
【００６４】
その他実施形態において、好適に選択された選択的な成長方法を使用してもよく、導体材料を、図１４に関して上記したようにものと対応して、コンポーネント１６のコンタクトバンプ１７の表面上のみに成長させる。いずれの場合においても、この段階では、中間層２は、少なくともコンポーネント１６のコンタクトバンプ１７の表面上およびコンタクトホール２８の側壁面上に成長させる。また、必要に応じて、コンポーネント６の接触端子７に接続している中間層２の表面上および／またはコンポーネント６のコンタクトホール１８の側壁面上に成長させてもよい。
【００６５】
図１０〜図１６の例を、フォトレジスト３０を使用せずに実施した場合、図１６の例においては、コンポーネント１６のコンタクトバンプ１７の表面材料は好適には銅であり、コンタクトバンプ１７の表面に成長させる中間層２の材料は、化学的な成長方法を好適に使用して形成された銅となる。
【００６６】
中間層２の形成後、本実施形態においては、例えば図６〜図９の説明に関連して記載された方法により、モジュールの表面上およびコンタクトホール１８および２８内に位置する接触要素の導体コア上に導体パターンを形成することで製造工程が継続される。
【００６７】
別の例として、フォトレジスト層３０を除去した後、銅をモジュールの両導体表面上に被覆する。この後、銅層をパターン形成して導体２２、２４を形成する。これにより、導体２２、２４が、接触要素の周囲に第１および第２の銅層と例えばそれらの間でニッケルから成る中間層２とで構成された、図１７に示す構造体を得ることができる。またこれとは別に、導体２２、２４を第１および第２の銅層で形成し、その間に解析対象のインターフェースを挟むようにする。図１７の構造体を形成したら、これまでの例に関連して記載した方法を必要に応じて継続することができる。
【００６８】
図１８〜図２３は、図１０〜図１６に示す実施形態の変形例である第３の実施形態による製造方法を示している。図２３の中間段階から、例えば図６〜図９に示す方法で製造工程は継続する。図１〜図５および図１０〜図１６の説明に関連して提示された技術的特徴およびパラメータは、図１８〜図２３に示す工程段階中に適用することが可能であり、以下の実施形態において製造工程の詳細やその利点の全てを繰り返す必要はない。しかし、以下において、図１０〜図１６の実施形態と図１８〜図２３の実施形態との重要な差について説明する。
【００６９】
図１８〜図２３の実施形態において、図１０と同様に、コンタクト開口部８が形成された導体箔１２から製造工程が開始される。その後、導体箔１２の表面のコンポーネント６、１６が将来取り付けられる位置にスペーサー１５を取り付ける。コンポーネント６および２６のスペーサー１５は、それぞれ同じとするか、あるいは例えばコンポーネント６のスペーサー１５はコンポーネント２６のスペーサー１５と材料および／または厚さが異なるようにコンポーネントに合わせてそれぞれ選択することができる。
【００７０】
図１８によると、図１１に関連して説明したものと全く同様に、接着層５をコンポーネントの接触領域上に拡げ、ブランクに絶縁シート１０、１１および導体箔１４を積層することで製造工程を継続する。図１９は、これらの段階後のモジュールを示している。
【００７１】
図２０に示す段階では、図１３に関連して記載しているように、コンポーネント６のコンタクト開口部８の位置にコンタクトホール１８が形成される。この段階では、コンタクトホールは、コンポーネント２６の接触端子２７の位置にはまだ穿孔されていない。
【００７２】
図２１に示す段階は、図１４に関連して説明した方法の段階に完全に対応する。本実施形態において、２つの層から成る中間層２がコンポーネント６のコンタクトホール１８内に形成される。図の例において、コンポーネントの接触端子７の材料はアルミニウムである。本例の２層から成る中間層２は、まず亜鉛を含有する成長層を備えており、その後ニッケル−アルミニウム層が成長される。ニッケル−アルミニウム層は、化学的な方法により成長され、亜鉛を含有する層を封入するために使用される。
【００７３】
図２２に示す段階では、第２のコンポーネント２６のコンタクト開口部８の位置にコンタクトホール２８を形成することで製造工程を継続する。その後、図２３により、モジュールに対して、好適な化学的な導体材料成長法が行われる。この段階は、図１６に関連して説明した方法の段階に対応している。図２３の例において、コンポーネント２６の接触端子２７の表面材料は銅であり、接触端子の表面上に成長された中間層２の材料もまた銅である。
【００７４】
図２４は、図１８〜図２３の実施形態の部分的な変形例を示しており、図２２に示す段階の後、選択的な成長方法によりコンポーネント２６の接触端子２７上に第１の中間層を成長させ、その後、非選択的な方法により中間層２の成長を継続させる。図２４の例では、コンポーネント２６の接触端子２７の表面上の材料は金であり、接触端子２７の表面上に成長した中間層２は、ニッケルである。
【００７５】
図１８〜図２４の実施例において、中間層２を形成後、例えば図６〜図９の説明に関して述べた方法により、例えばモジュールの表面上に導体パターンを形成し、コンタクトホール１８および２８内に位置する接触要素に対する導体コアを形成することで継続する。
【００７６】
図２５は、コンタクトホールの形状およびこの開口部内に形成される接触要素の形状を詳細に示している。図２５の例は、上記実施形態を使用した場合に実現可能な１つの考えられる形状を示している。この形状は、導体箔１２内に形成されるコンタクト開口部８の形状と、導体箔１２とコンポーネントとの間の絶縁特性と、ＣＯ２レーザの動作パラメータとによって影響される。図２５のコンタクトホールは回転対称であり、図に示した断面は、コンタクトホールの中心軸を通って切り出されており、すなわち、考えられ得る最も広い断面を示している。図２５において、コンタクトホールの大きさと形状は、以下のパラメータを使用して決定する。
−最大幅WMAX  この値から最大断面積AMAXが計算できる。
−接触要素とコンポーネント６の接触表面７との間の接触部の幅WCONT  この値から、接触要素とコンポーネントの接触表面との間の接触表面積ACONT１が計算できる。
−コンタクト開口部の幅WHOLE  この値から、接触要素と導体パターン層の導体部との間の接触表面積ACONT２が計算できる。
【００７７】
図２５は、コンポーネントの接触表面の幅WPADもまた示しており、接触面の形状が分かれば、この値から、接触表面の表面積APADを計算することができる。接触表面７は、例えば正方形とすることができ、WPADが面の幅を示す場合、接触表面の表面積は、APAD=WPAD×WPADで求めることができる。もちろん、表面積は、実際に表面積を計測することで求めることもでき、対象となる表面積が不規則な形状をしている場合、この方法が現実的な方法となる。
【００７８】
図２５において、接触表面７は、コンポーネント６表面上に形成されたパッシベーション層９によって囲まれている。この場合、表面積APADは、正確には、自由に接触することができる表面積、つまりパッシベーション層９中に形成された開口部中に出現した面の表面積を示す。更に図２５は、導体箔１２と接触表面７との間の距離である距離Ｈを示している。この距離Ｈは、コンタクトホールの深さに相当し、コンタクトホール内に形成される接触要素の高さとなる。このコンタクトホールは、導体材料によって完全に埋められるので、コンタクトホールのその他の寸法は、接触要素の寸法に相当する。また、パラメータＷＭＡＸとＷＨＯＬＥを使用して、接触要素の対応する寸法を示してもよい。
【００７９】
以下に、上記実施形態に関連した典型的なパラメータを示す。
Ｈ＝１〜５０μｍ、通常は、５〜３０μｍ。
ＷＰＡＤ＝２０〜１０００μｍ、通常は、５０〜２００μｍ、さらに通常は約１００μｍ。
ＷＨＯＬＥ＝５〜５００μｍ、通常は、２０〜７５μｍ、さらに通常は約３０〜５０μｍ。
【００８０】
また、一般に、コンタクトホールの確実な充填は、ＷＨＯＬＥ≧Ｈで表される。コンタクトホール１８は、ホールの側壁が垂直となるように形成することを意図している。つまり、その目的は、コンタクトホールが、その幅と形状が導体箔１２と接触表面７との間の距離Ｈの全体にわたって一定となるように、すなわち、コンタクトホールがその距離Ｈにわたってコンタクト開口部８の形状を保つことである。接触表面７に向かって形状が狭くなっても良い。しかし現実的には、上記レーザ処理を使用する場合は、コンタクトホールは接触表面７に向かって広くなるか、はじめは広くそして次に狭くなり、コンタクトホールは、導体箔１２と接触表面７との間のどこかの部分で最も広くなることがある。図２５は、この種のコンタクトホールを示している。このような最適ではない形状になったとしても、幅の寸法が大きすぎず、ホールへの充填が十分になされていれば、問題とはならない。
【００８１】
前述の幅に関する寸法値の中で、コンポーネントの接触表面７の幅ＷＰＡＤは、コンポーネントを選択する際に決定される。必要であれば、ＷＰＡＤは、接触表面７の中心点を通る直線から別途測定しても良い。接触表面７やコンタクト開口部８の形状が不規則な場合、前述の寸法値およびその関係を検討する際に、こうした定義が必要になりうる。しかし、多くの場合、接触表面は正方形であり、接触表面７の幅ＷＰＡＤとして一般的には正方形の面の幅を使用することができる。
【００８２】
コンタクト開口部８の幅ＷＨＯＬＥは、製造工程を計画する際に選択されるパラメータである。コンタクト開口部８の幅を選択する際に考慮する１つのパラメータに、使用するコンポーネントの接触表面７の幅がある。コンタクト開口部８の幅を選択する際には、コンタクト開口部８を貫通して形成されるコンタクトホールが、その全断面にわたってコンポーネントの端である接触表面７に接続し、例えばパッシベーション層の表面上の接触領域を外れないようにする。コンタクト開口部が円形の場合、コンタクト開口部の幅ＷＨＯＬＥは、円の中心を通って計測される直径となる。一方、コンタクト開口部の形状が不規則の場合、必要に応じて、幅ＷＨＯＬＥを、コンタクト開口部８の中心点を通る直線に沿って別途計測する。形状が不規則で、コンタクト開口部の幅ＷＨＯＬＥと接触表面の幅ＷＰＡＤとを比較する場合、平行な直線を通って計測した幅のそれぞれの対毎に常に比較するようにする。必要に応じて、幅ＷＨＯＬＥとＷＰＡＤとを他の前記パラメータに対応する方法で計測してもよい。
【００８３】
上記パラメータの比率をコンタクトバンプ１７に関して適用することもできる。この場合、接触領域の表面積と幅は、コンタクトバンプの表面積と幅とに置き換えられ、距離Ｈはコンタクトバンプの表面に対して計測する。
【００８４】
コンタクトホールの形状は、ホールのパラメータおよび除去する絶縁物の特性により選択されるレーザパラメータの影響を受ける。製造結果は、もちろん使用したレーザ装置の影響を受ける。工程に選択されたパラメータの適合性はパイロット製造バッチにより検証され、必要に応じてパラメータを変更して所望の結果を達成する。
【００８５】
一般に、製造方法において、以下のようなコンタクトホールの形状を達成しようとすることは、賢明なことである。
ＷＣＯＮＴ＝０．５〜１．５×ＷＨＯＬＥ、好ましくは０．７〜１．２×ＷＨＯＬＥ、さらに好ましくは０．８〜１．０×ＷＨＯＬＥ、但しＷＣＯＮＴ＜ＷＰＡＤ。
ＷＭＡＸは、ＷＨＯＬＥとＷＣＯＮＴのパラメータのうち大きい方よりも、最大１００μｍ、好ましくは３０μｍ、さらに好ましくは１０μｍだけ大きい。相対的に提示すると、ＷＭＡＸは、ＷＨＯＬＥとＷＣＯＮＴのパラメータのうち大きい方よりも最大４０％、好ましくは２０％、最も好ましくは１０％だけ大きい。
【００８６】
接触要素の最適な形状としては、ＷＭＡＸが実質的にＷＨＯＬＥと同程度の大きさであり、ＷＣＯＮＴがＷＭＡＸより０〜２０％小さい。
【００８７】
最も典型的な実施形態において、接触表面７は正方形であり、コンタクト開口部８は円形である。この場合、ＡＣＯＮＴ１は典型的には表面積ＡＰＡＤの１０〜７５％である。ＡＣＯＮＴ１およびＡＣＯＮＴ２は、例えば±２０％の精度をもって、典型的にはそれぞれがおおよそ同じ大きさである。
【００８８】
図２６は、コンタクトホール１８のその他の取り得る形状例を示している。図２７は、そのようなコンタクトホール内に形成された中間層２の例を部分的に示している。図２６および図２７の例において、取り付けるコンポーネントはバンプレスである。図２７から分かるように、中間層２は、コンポーネントのパッシベーション層９上部には全く延在しておらず、コンポーネントの接触表面７のみに接触している。この特徴により、電子モジュールに内蔵されたコンポーネントがバンプを有するのかそれともバンプレスなのかが完成した電子モジュールからも分かる。バンプ形成工程においてコンポーネントの接触表面７上に成長したバンプは、常に接触表面７全体を埋めており、パッシベーション層９上に僅かに拡がっている。一方、バンプレスコンポーネントが上記実施形態において使用されている場合、中間層２と接触要素とはコンタクトホール１８内でのみ成長するので、完成した電子モジュールにおいて、中間層２は、コンポーネントのパッシベーション層９上には延在しておらず、コンポーネントの接触表面７の一部（接触表面７の端部）は、コンタクトホール８の位置決めと形成が成功した場合、中間層２が常に無い状態となる。また、コンタクト開口部８の位置が接触表面７と完全には合わせられていないという、形成しうるコンタクトホール１８の位置決めエラーが発生した場合、少なくとも接触表面７の端部領域の一部と端部領域を囲むパッシベーション層９の一部において中間層２が無い状態となる。
【００８９】
バンプレスコンポーネントが、銅導体を使用して半導体工程において製造された場合、接触表面７は銅となる。この場合、中間層は、コンタクトホール１８の側壁表面上を覆う導体を形成する化学的成長銅から直接形成することができる。この後、コンタクトホール１８が埋められ、導体層の厚さを化学銅成長法により増加する。
【００９０】
しかし、本願を記載する時点で、半導体工程において最も一般的に使用されている導体材料はアルミニウムである。従って、バンプレスコンポーネントの接触表面７の最も一般的に使用されている材料もまたアルミニウムであり、電子モジュールのアルミニウム接触領域と銅導体との間に、異なる材料で形成された１つあるいはそれ以上の層を備える中間層を使用することが好ましい。以下において、いくつかの実施可能な中間層構造を説明する。
【００９１】
中間層構造１
まず、亜鉛を含む層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に成長させる。ジンケート処理で形成された亜鉛を含む層は、コンタクトホール１８の側壁の高分子表面上には成長させない。高分子層上には全く成長していないか微少に成長されているニッケルの層を、亜鉛を含む層の表面上に化学的方法により成長させる。銅の層を、ニッケルの表面上に化学的方法により成長させる。化学的成長法によって成長された銅は、確実に高分子上にも成長させるようにして、後ほどの電気化学による成長のために、コンタクトホール１８の側壁が導電性を有するようにしておく。
【００９２】
中間層構造２
まず、亜鉛を含む層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に成長させる。ジンケート処理で形成された亜鉛を含む層は、コンタクトホール１８の高分子表面上には成長させない。銅の層を、亜鉛を含む層の表面上に化学的方法により成長させる。化学的成長法によって成長された銅は、確実に高分子上にも成長させるようにして、後ほどの電気化学による成長のために、コンタクトホール１８の側壁が導電性を有するようにしておく。
【００９３】
中間層構造３
まず、亜鉛を含む層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に成長させる。ジンケート処理で形成された亜鉛を含む層は、コンタクトホール１８の高分子表面上には成長させない。高分子層上には成長していないニッケルの層を、亜鉛を含む層の表面上に化学的方法により成長させる。銅の層を、ニッケル−アルミニウムの表面上に化学的方法により成長させる。化学的成長法によって成長された銅は、確実に高分子上にも成長させるようにして、後ほどの電気化学による成長のために、コンタクトホール１８の側壁が導電性を有するようにしておく。
【００９４】
中間層構造４
まず、亜鉛を含む層をアルミニウムの接触領域７の表面上に成長させる。ニッケル−アルミニウムの層を、亜鉛を含む層の表面上に化学的方法により成長させる。ニッケルの層を、ニッケル−アルミニウムの表面上に化学的方法により成長させ、銅の層を、ニッケルの表面上に化学的方法により成長させる。
【００９５】
中間層構造５
まず、亜鉛を含む層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に成長させる。ニッケルの層を、亜鉛を含む層の表面上に化学的方法により成長させる。
【００９６】
中間層構造６
ニッケルの層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に化学的方法により成長させ、中間層２を、ニッケルを成長させた層のみで形成する。
【００９７】
中間層構造７
ニッケルの層を、アルミニウムの接触領域７の表面上に化学的方法により成長させ、銅の層を、ニッケルの表面上に化学的方法により成長させる。
【００９８】
中間層構造の上記例において、亜鉛を含む層は、例えば約８０％の亜鉛と約１６％の銅、約２〜３％のニッケル、約２〜３％の鉄を含む。これは、本願に適した合金比率の１つの可能性のある例でしかなく、もちろん適宜合金比率を変えることもできる。中間構造の上記例において、亜鉛を含む層の厚さは、１μｍ未満であり、通常１層で約０．１μｍ、複数の層で例えば０．３〜０．４μｍである。最も薄い場合で、亜鉛を含む層は製造後に約５〜１０ｎｍとすることができる。ニッケルやニッケル−アルミニウムを含む層を亜鉛を含む層上に成長させる場合、少なくとも亜鉛原子を溶解し、ニッケル原子と置換する。完成後の回路モジュールにおいては、亜鉛を含む層が、アルミニウムと隣層の材料との間の境界において、主に亜鉛の濃度プロファイルとして観察可能である。高温下での製造工程段階において、亜鉛は近隣の材料層へ拡散するため、亜鉛を含む層は、最終製品において精密に限定する必要はない。
【００９９】
１つの好適な実施形態において、亜鉛を含む層は、ダブルジンケート処理によって成長する。シングルジンケート処理では、亜鉛が、アルミニウム上に非均一で不規則な面を形成する。そのような面上に成長されたニッケル層の接着性は、弱いものであり、微少なマクロビア開口部に使用するのは適していない。成長した亜鉛表面の品質は、ダブルジンケート処理を使用することで著しく改善することができる。典型的には、そのような処理中において、最初のジンケート処理を実施した後、亜鉛を含む層を硝酸（ＨＮＯ３）で取り除き、亜鉛を含む第２の層を被覆する。ダブルジンケート処理により、コンポーネントのアルミニウム接合界面の表面上において、亜鉛を含む緊密で均一な層を得ることができる。
【０１００】
ニッケル−アルミニウム層の厚さは、部分的に、例えば０．２〜２μｍとすることができる。一方、ニッケル層の厚さは、例えば０．５〜２０μｍ、典型的には２〜１０μｍとすることができる。これらの層の厚さは、層の厚さの可能性のある例に過ぎず、他の層の厚さもまた使用することができる。
【０１０１】
実施形態において、電気化学的に成長させた銅層は、例えば厚さ５〜３０μｍ、典型的には１０〜２０μｍとすることができる。化学的成長法により成長した銅は、部分的には、明らかに薄膜化して一般的に形成することができる。実施形態において、その厚さは、例えば０．１〜２μｍ、典型的には２００〜８００ｎｍである。
【０１０２】
上記製造方法において、上述した以外の中間層構造および材料、例えば錫を使用することももちろん可能である。例えばアルカリエッチングを行い、その後にプロパン−２−オールで表面を流し、その直後に温暖な化学的ニッケル槽中において沸点でプロパン−２−オールにより被覆することで、ニッケル層をアルミニウムの表面上に直接成長させることも可能である。また、亜鉛を含む層の表面を、クロムで被覆しても良く、ニッケル表面上を金で被覆しても良い。
【０１０３】
図２８は、更に別の可能性のある接触構造を示している。この構造例においては、バンプのようなものは形成されてはいないが、その接触領域にベース冶金層が予め備えられているコンポーネントを使用することが可能である。図２９は、バンプレスコンポーネントにより実施される１つの可能性のある対応する接触構造体である。  
【０１０４】
図２８は、コンポーネント表面上のパッシベーション層９を示しており、このパッシベーション層９はコンポーネントの接触領域７の位置に開口部を有する。パッシベーション層９の表面に高分子層２５がある。この高分子層２５は、１つあるいはそれ以上の高分子層で構成されてもよい。高分子層２５の材料には、例えば図１に関連して示された絶縁層１３および／または図２に関連して示された接着剤５、図１１に関連して示されたスペーサーを含むことができる。この場合２つの層から成るベース冶金層が、コンポーネントの接触領域７表面上に形成されている。第１のベース冶金層２６は、例えばスパッタリングで形成されたクロム（Ｃｒ）あるいはチタニウムーウォルフラム（ＴｉＷ）からなる層である。第２のベース冶金層２７は、例えばスパッタリングで形成されたニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）あるいは金（Ａｕ）からなる層である。実際のバンプは、第２のベース冶金層２７の表面上に例えば化学的にあるいは電気化学的に成長された金や銅の層を更に備えている。
【０１０５】
図２８の例において、コンポーネントは、前述した例で示されたようなコンタクト開口部８が形成されている導体箔１２に高分子層２５で取り付けられている。コンタクトホール１８または２８は、コンタクト開口部８を貫通して形成されており、コンタクトホール１８または２８の内部では接触要素が第２のベース冶金層２７に接触している。この接触要素は、最初に中間層２が１つまたはそれ以上の化学的成長法により形成されるようにして、前述の方法で示された対応する方法で形成される。図２８の例において、中間層２は、化学的成長法によって成長された銅から成る。この中間層の上には、銅から成る層３２が電気化学的成長法によって成長される。この電気化学的に成長された銅はまた接触要素の導体コア２９を形成する。図２８から分かるように、導体箔１２や中間層２、銅層３２は、導体２２の材料を構成する。本例においては、導体箔１２や中間層２、銅層３２は全て銅からなるが、これらの層とその境界面は、完成構造体を解析することで検出可能である。
【０１０６】
図２８と同様に、図２９は、コンポーネント表面上においてコンポーネントの接触領域７の位置に開口部が形成されているパッシベーション層９を示している。パッシベーション層９の表面上には、図２８に関連して示された高分子層に対応する高分子層２５がある。図２９の例において、コンポーネントの接触領域７表面は、被覆しない状態で、回路モジュール製造工程に供される。このようなコンポーネントにおいて、接触領域７の外表面すなわち接触表面は、典型的には半導体工場において既に形成されている。図２９の例において、接触領域７の材料はアルミニウムである。
【０１０７】
図２９の例において、導体箔１２には、前述した例で示されたようなコンタクト開口部８が形成されており、この導体箔１２には、コンポーネントが高分子層２５により取り付けられている。コンタクトホール１８または２８は、コンタクト開口部８を貫通して形成されており、コンタクトホール１８または２８の内部では接触要素が接触領域７に接触している。この接触要素は、最初に中間層２が１つまたはそれ以上の化学的成長法により形成されるような、前述の方法に対応する方法で形成される。図２９の例では、中間層２は、いくつかのコンポーネントからなるとともに、いくつかの層からなる。また、図２９において、説明の便宜上、中間層は３つのコンポーネントすなわちベース部３０と壁部３７、導体部３８に分けることができる。ベース部３０は、接触端子７、１７の表面上からコンタクトホール１８、２８の底部に至るまで成長させた部分であり、壁部３７は、コンタクトホール１８、２８の側壁面上に成長させた部分であり、導体部３８は、形成した導体部２２の一部を構成するように成長させた部分である。
【０１０８】
図２９の中間層２は、第１の中間層３３と、第２の中間層３４、第３の中間層３５から成る。第１の中間層３３は、例えば化学的成長法で亜鉛を含む層を成長させることで形成することができる。図２９の例において、導体箔１２は銅であり、ジンケート処理を使用した場合、第１の中間層３３は、中間層２２のベース部３０上のみに成長する。ここから、例えば化学的ニッケル成長法により第２の中間層３４を形成することで製造工程は継続できる。ニッケルは、中間層のベース部３０上と導体部３８上の両方で成長し、いくつかの成長方法を使用した場合、高分子層２５の表面上の壁部３７にもまた成長する。第３の中間層３５は、銅からなり、化学的成長法により第２の中間層３４上に形成され、ベース部３０と壁部３７、導体部３８上において銅を成長させる。銅の層３２は、電気化学的成長法により第３の中間層上で成長され、接触要素の導体コア２９もまた構成する。
【０１０９】
なお、図２９の場合、完成回路モジュールにおいて、層３３、３４は、図に示したような精密な境界を持たず、例えば拡散作用により、それぞれの層はお互いに重なり合うか混ざり合ったような状態に見える。例えば、亜鉛を含む第１の中間層３３の場合、亜鉛は、アルミニウムとニッケル３４との境界面中およびアルミニウム７とニッケル層３４の内部の一部において濃度プロファイルとして存在する。
【０１１０】
図２９の接触構造体中において、他の材料の組み合わせも使用してもよい。例えば、上記中間層構造１〜７から好適に選択された中間層構造体を使用して、図２９に示す接触構造体および図３０〜図３３に示す接触構造体を構成してもよい。また、図２９の接触構造体は、第１の中間層３３および第２の中間層３４をスパッタリングにより形成するようにして、図２８に示す材料で形成してもよい。この場合、スパッタリングにより、中間層３３と３４は、ベース部３０と導体部３８に形成されるが、コンタクトホール１８、２８がコンタクト開口部８に向かって広がっていない場合、壁部３７には実質的に形成されない。１つの実施可能なものとしては、亜鉛を含む第１の中間層３３を使用して、この表面上に直接化学的成長法によりニッケルから成る第３の中間層３５を形成するか、層３３と層３５との間にニッケル−アルミニウムから成る第２の中間層３４を備える構造とすることが挙げられる。このような実施形態の場合、ニッケルが、コンタクトホールの側壁に沿って垂直な接触部を構成するので、銅を化学的に成長させる必要はなくなる。
【０１１１】
図３０は、更に別の接触要素構造体を示す。図３０の構造体において、中間層２は、第１の中間層３３と第２の中間層３４、第３の中間層３５からなる。第１の中間層３３は、例えば化学的成長法で亜鉛を含む層を成長させることで形成することができる。第２の中間層３４は、ニッケル−アルミニウムからなり、第３の中間層３５は、化学的成長法で成長させたニッケルからなる。図３０の構造体において、コンタクトホールはニッケルで埋められ、すなわち接触要素の導体コア２９はニッケルからなる。その他の点については、図２８および図２９に関連して記載された技術的特徴が、図３０の構造体の場合にも当てはまる。
【０１１２】
図３１は、更に別の接触要素構造体を示す。図３１の構造体において、中間層２は、第１の中間層３３と第２の中間層３４からなる。第１の中間層３３は、例えば化学的成長法で亜鉛を含む層を成長させることで形成することができる。第２の中間層３４は、化学的成長法で成長させた銅から、あるいは選択的な化学的成長法で成長させたニッケルからなる。また、図３１の構造体は、第１の中間層３３および第２の中間層３４を化学的に成長させたニッケルの単一層と置き換えるようにして形成してもよい。導体コア２９は、典型的には銅からなり、導体２２は、第１、第２の銅層１２、３２で構成される。その他の点については、図２８および図２９に関連して記載された技術的特徴が、図３１の構造体の場合にも当てはまる。
【０１１３】
図３２は、更に別の接触要素構造体を示す。図３２の構造体において、中間層２は、第１の中間層３３と第２の中間層３４、第３の中間層３５からなる。第１の中間層３３は、例えば化学的成長法で亜鉛を含む層を成長させることで形成することができる。第２の中間層３４は、化学的成長法で成長させたニッケルからなる。この方法において、成長方法は選択的であり、ニッケルを導体材料上で成長させる。第３の中間層３５は、化学的成長法で成長させた銅からなる。また、図３２の構造体は、第１の中間層３３を省略することで形成することもできる。導体コア２９は典型的には銅からなる。その他の点については、図２８および図２９に関連して記載された技術的特徴が、図３２の構造体の場合にも当てはまる。
【０１１４】
図３３は、更に別の接触要素構造体を示す。フォトレジスト層３０を使用する図１０〜１７に関連して説明された方法を、図３２の構造体を形成することに使用することができる。図３３の構造体において、中間層２は、第１の中間層３３と第２の中間層３４、第３の中間層３５からなる。第１の中間層３３は、例えば化学的成長法で亜鉛を含む層を成長させることで形成することができる。第２の中間層３４は、化学的成長法で成長させたニッケルからなる。本例の方法において、成長方法は選択的であり、ニッケルを導体材料上だけに成長させる。第３の中間層３５は、化学的成長法で成長させた銅からなる。また、図３３の構造体は、第１の中間層３３を省略することで形成することもできる。導体コア２９は典型的には銅からなる。その他の点については、図２８および図２９に関連して記載された技術的特徴が、図３３の構造体の場合にも当てはまる。
【０１１５】
従って、これらの実施形態において、回路モジュールを製造するための方法が提示されており、前記方法において、
−導体箔１２を用意し、
−第１の金属を含む材料で接触領域７を形成し、この接触領域７を備えたコンポーネント６を用意し、
−前記コンポーネント６を高分子層２５により前記導体箔１２に取り付け、
−絶縁層１を、導体箔１２に取り付けられた前記コンポーネント６の周囲に形成し、
−コンタクトホール１８、２８を、各コンタクトホール１８、２８とそれに対応する接触領域７との間の接触表面積ＡＣＯＮＴ１が、接触領域７の表面積ＡＰＡＤより小さくなるように、高分子層２５内の接触領域７の位置に形成し、
−少なくとも第３の金属を含む中間層２を、少なくともコンタクトホール１８、２８内の接触領域７の表面上に成長させ、
−第２の金属からなる層３２を、中間層２の表面に接触し、形成されるべき導体２２に沿って延在するように成長させ、
−導体箔１２をパターン形成することで、さらに必要に応じて、導体箔１２の表面上の中間層２および／または第２金属からなる層３２をパターン形成することで、導体２２を形成する。
【０１１６】
典型的な実施形態において、コンタクトホール８を、コンポーネントを取り付ける前に導体箔１２中に形成し、コンタクト開口部を有する導体箔にこのコンポーネントが取り付けられるようにする。この種の実施形態において最も共通する形態では、コンタクト開口部を接触領域７の表面には延在しないようにして、コンポーネント６を取り付けた後にコンタクトホール１８、２８を、コンタクト開口部８を通して穿孔する。
【０１１７】
第１の実施形態において、第１の金属はアルミニウムであり、第２の金属は銅であり、第３の金属は亜鉛である。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、亜鉛以外の金属や金属合金を含んでもよい。
【０１１８】
第２の実施形態において、第１の金属はアルミニウムであり、第２の金属は銅であり、第３の金属はニッケルである。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、ニッケル以外の金属や金属合金を含むことができる。
【０１１９】
第３の実施形態において、第１の金属は金であり、第２の金属は銅であり、第３の金属はニッケルである。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、亜鉛以外の金属や金属合金を含むことができる。
【０１２０】
最も一般的な実施形態において、接触領域７の材料は主にアルミニウムであり、導体の材料は銅であり、それらの間には上記した中間層構造１〜７のうちの１つが挟持されている。
【０１２１】
中間層構造を形成する際に、少なくとも１つの化学的成長法が典型的には用いられる。
【０１２２】
前記実施形態は回路モジュールを示しており、この回路モジュールは、
−絶縁層１と、
−第１の金属を含む材料からなる接触領域７を備え、前記絶縁層１内に配置された少なくとも１つのコンポーネント６と、
−前記絶縁層１の表面上に配置され、第１の層１２と、少なくとも第２の金属を含んだ第２の層３２と、を少なくとも備えた導体２２と、
−接触領域７と導体２２との間の電気的接触を形成するための接触要素であり、接触領域７の材料表面上に配置された第３の金属を含む中間層２を備えた接触要素と、
を備えた回路モジュールであり、
−第１、第２、第３の金属はそれぞれ異なる金属であり、
−前記中間層２と接触領域７との間の接触表面積ＡＣＯＮＴ１は、接触領域の表面積ＡＰＡＤより小さいことを特徴とする。
【０１２３】
第１の実施形態において、第１の金属はアルミニウムであり、第２の金属は銅であり、第３の金属は亜鉛である。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、亜鉛以外の金属や金属合金を含んでもよい。
【０１２４】
第２の実施形態において、第１の金属はアルミニウムであり、第２の金属は銅であり、第３の金属はニッケルである。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、ニッケル以外の金属や金属合金を含むことができる。
【０１２５】
第３の実施形態において、第１の金属は金であり、第２の金属は銅であり、第３の金属はニッケルである。このような実施形態において、上記したように、中間層２は、ニッケル以外の金属や金属合金を含むことができる。
【０１２６】
最も一般的な実施形態において、接触領域７の材料は主にアルミニウムであり、導体の材料は銅であり、それらの間には上記した中間層構造１〜７のうちの１つが挟持されている。
【０１２７】
典型的な実施形態において、接触要素は、電気化学的成長法により形成された銅コア２９からなり、さらにこの接触要素は、側壁およびコンポーネント６の方向においては中間層２によって境界が定められており、導体２２の方向においては、連続してすなわち境界面無しに導体２２の第２の層３２の材料と接続している。つまり、接触要素の銅コア２９の材料および導体２２の第２の層３２の材料は、同一の処理において形成されるため、これらの部分はそれぞれ永続的に接合され、それぞれの部分間には境界面は存在しない。一方、導体の第１の層１と第２層２２との間には、典型的には境界面またはそれに対応する遷移領域が存在し、例えば結晶構造や金属の不純物濃度を解析することで検知することができる。
【０１２８】
一実施形態において、接触要素とコンポーネントの接触領域７との間の接触表面の幅ＷＣＯＮＴは、接触要素の同じ方向における最大幅ＷＭＡＸより０〜２０％小さい。
【０１２９】
接触要素は、通常コンタクトホール１８、２８を完全に埋めてしまい、つまり接触要素は中空ではないので、頑丈な導体材料となる。
【０１３０】
通常、本実施形態においては、接触要素の高さＨを接触要素の最大幅ＷＭＡＸ以下に抑えるようにする。
【０１３１】
回路モジュールには更なる実施形態がある。その実施形態において、前記絶縁層１は、繊維材料１９からなる少なくとも１つの層を備える。この繊維材料１９にはコンポーネント６用の開口部と、この繊維材料１９とコンポーネント６、１６とに接合する均一な高分子層と、がある。
【０１３２】
上記製造工程およびそのサブ工程は、様々に変形してもよい。例えば、コンポーネントを導体箔１２に取り付ける際に上記の実際の接着剤を使用したが、それを、その他の接着機構と置き換えることもできる。１つの例を挙げると、接着特性を有する絶縁層１３を導体箔１２の表面上において使用してもよい（図１および対応する説明部分を参照）。コンポーネント６を絶縁層１３に対して直接押圧することで、接着剤を使用した実施形態に関連して説明した対応する方法で、所定の位置に十分にコンポーネントを取り付けることができる。
【０１３３】
このような絶縁層１３は、例えばテープ状表面を含んでもよく、また高分子あるいは少なくともその表面部分を成形することができる類似材料により構成してもよい。
【０１３４】
上記方法は、接着剤５や接着特性を使用せずに実施してもよい。この場合、例えば機械的にあるいは減圧吸引処理によってコンポーネントを所定の位置に取り付けてもよい。この減圧処理やその他の同様な暫定的な取付けは、絶縁材料１によりコンポーネント６が所定の位置に十分に固定されるまで、継続するようにしてもよい。
【０１３５】
取り付けるコンポーネント６は、例えばメモリーチップ、演算処理機構などの集積回路や、ＡＳＩＣである。取付けるコンポーネントは、例えばＭＥＭＳやＬＥＤ、受動素子であってもよい。取り付けるコンポーネントは、ケース内に収めてもよくまた収めなくてもよく、その接触端子は、接触領域７やコンタクトバンプ１７で構成してもよい。実際のコンタクトバンプよりも薄い導体コーティングをコンポーネントの接触領域表面上に備えるようにしてもよい。
【０１３６】
例示した材料とは別の材料を絶縁層１に使用することもできる。絶縁層１は、好適な高分子や高分子を含む材料から形成してもよい。絶縁層１を形成するための材料は、例えば液状や予め硬化した（例えばプリプレグ）状態であってもよい。絶縁層１の形成時に、例えばＦＲ４やＦＲ５型シートなどのガラス繊維強化シートを使用することも可能である。絶縁層１を形成する際に使用するその他の材料例としては、ＰＩ（ポリイミド）やアラミド、ポリテトラフルオロエチレン、テフロン（登録商標）が挙げられる。熱硬化性プラスチックや熱可塑性樹脂の代わりに、あるいはそれらに加えて、例えば好適なＬＣＰ（液晶ポリマー）材料を、絶縁層１の形成に使用することもできる。
【０１３７】
また、当業者であれば、例えば先行技術による方法の一部を使用して、あるいは本明細書に示した実施形態の一部を使用して電子モジュールを作成するなど、前述した本願の特徴を、より大きなものの一部として使用することができることは明らかである。上記電子モジュール構造体の表面上に更なる回路基板層を形成してもよく、例えば表面実装技術によりコンポーネントを取り付けてもよい。
【０１３８】
当業者であれば、本明細書中において例えばアルミニウムやニッケル、銅などの特定の材料を参照したときに、その記載が、本願においては実質的に上記材料を示していることを理解することができる。よって、前記参照した材料には、前記した主な元素に加えて、本出願の観点から微量の不純物や他の元素も含むこととする。例えば、アルミニウム接触領域は、典型的には最低９５％のアルミニウムを含む材料から通常は形成される。
【０１３９】
一方、特定の元素を含む材料を参照した場合、その元素がその材料の実質的には大部分の含有量を占めることを意味する。また、前記材料には、相当な量のあるいは微量の他の元素が含まれてもよい。例えば、亜鉛を含む層は、アルミニウムと隣の金属との間の接触特性に関して有意性を持つ程度の量の亜鉛を含んでいる。
【０１４０】
上記した例は、可能性のある方法および構造体を示しており、これらにより本願発明を最大限活用することができる。しかし、本願発明は、前述した例や実施形態のみに限定されるものではなく、本願発明は、全請求の範囲やそれに等しい解釈を考慮して、他の多くの方法および構造体を含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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