(57)【要約】【課題】受動電気デバイスを形成する方法、インダクタ構造体および受動電気デバイスを提供する。【解決手段】受動電気デバイスを形成する方法が、プリント回路基板を貫通して延びるビアの側壁の上に光反応層を付着させることと、受動電子デバイス幾何形状を設けるように構成されたマスクを有するライト・パイプをビア内にビアの深さ全体に挿入することと、ビアの側壁上に受動電子デバイス幾何形状を有するパターンを設けるように、ライト・パイプによって供給される放射に光反応層を露光させることとを含む。【選択図】図２
2021510933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受動電気デバイスを形成する方法であって、
プリント回路基板を貫通して延びるビアの側壁の上に光反応層を付着させることと、
受動電子デバイス幾何形状を設けるように構成されたマスクを有するライト・パイプを前記ビア内に前記ビアの深さ全体に挿入することと、
前記ビアの前記側壁上に前記受動電子デバイス幾何形状を有するパターンを設けるように、前記ライト・パイプによって供給される放射に前記光反応層を露光させることと
を含む、方法。
【請求項２】
前記ビアの前記側壁の上に前記光反応層を付着させる前に、前記ビアの前記側壁上に導電材料が存在し、前記光反応層を露光させることが、前記導電材料のうちの除去される部分を露出させる受動電子デバイス幾何形状を有する第１のエッチ・マスクを設ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のエッチ・マスクによって露出させた前記導電材料の前記部分をエッチングすることをさらに含み、前記導電材料の残りの部分が前記ビア内に受動電子デバイスの導電フィーチャを形成する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ライト・パイプ上の前記マスクは、前記ビアの深さ全体に挿入される前記ライト・パイプの全長に沿って延びる第１のコイル幾何形状を有し、受動電子デバイスは第１のコイル・インダクタ構造体である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のコイル・インダクタ構造体を形成した後で、前記ビア内に第１の誘電体充填材を付着させることをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のコイル・インダクタ構造体の実質的に中心に配置された前記誘電体充填材内に強磁性コアを形成することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第１の誘電体充填材内に開口部を形成することと、
前記第１の誘電体充填材の側壁上に導電層を形成することと、
前記導電層上にフォトレジスト層を形成することと、
前記開口部内にマスクされたライト・パイプを挿入することであって、前記マスクされたライト・パイプは、第２のコイル幾何形状の幾何形状を有する第２のエッチ・マスクにフォトレジスト・マスクをパターン形成する放射に前記フォトレジスト層を露光させる、前記挿入することと、
前記第２のエッチ・マスクによって露出させた前記導電層の部分をエッチングすることであって、前記導電層の残りの部分が、前記ビア内の前記受動電子デバイスの第２のコイル構造を形成する、前記エッチングすることと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記ビアの対向し合う側に電極を形成することをさらに含み、各電極が前記ビア内に存在する受動電子デバイスの導電フィーチャと電気的に連絡している、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のエッチ・マスクによって露出させた前記導電材料の前記部分を前記エッチングすることは、前記ビアの実質的に対向し合う側壁上に２つの分離した導電電極を形成する前記導電材料の残りの部分を形成する、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記受動電子デバイスが抵抗器となるように前記２つの分離した導電電極の間の残りの開口部を充填する抵抗素子を形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記受動電子デバイスがキャパシタとなるように前記２つの分離した導電電極の間の残りの開口部を充填するノード誘電体を形成することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
プリント回路基板を貫通して延びるビアであって、前記ビアの幅がマイクロスケールである、前記ビアと、
前記ビアへの第１の開口部を始点とし、前記ビアの側壁上に連続して存在し、前記ビアの中心を取り囲み、前記ビアの前記第１の開口部とは反対側の前記ビアの第２の開口部まで延びる、導電材料の少なくとも１つのコイルと、
前記第１の開口部または前記第２の開口部において前記コイルの端部に接触して存在する電極と
を含む、インダクタ構造体。
【請求項１３】
前記ビアの前記少なくとも１つのコイルに占められていない残りの部分を充填する誘電体充填材をさらに含む、請求項１２に記載のインダクタ構造体。
【請求項１４】
前記少なくとも１つのコイル内の実質的に中心に配置された強磁性コアが存在する、請求項１３に記載のインダクタ構造体。
【請求項１５】
前記誘電体充填材を貫通して存在する開口部と、前記開口部の側壁上に存在する第２のコイルとをさらに含む、請求項１３に記載のインダクタ構造体。
【請求項１６】
前記導電材料の前記少なくとも１つのコイルの側壁の実質的に中心部分の中心へのタップをさらに含み、中心への前記タップは前記プリント回路基板（ＰＣＢ）内に実質的に密閉されて存在する、請求項１２に記載のインダクタ構造体。
【請求項１７】
プリント回路基板を貫通して延びるビアであって、前記ビアの幅がマイクロスケールである、前記ビアと、
互いに分離され、前記ビアの側壁の別々の部分上に存在する２つの導電電極であって、前記２つの導電電極のうちの少なくとも一方が前記ビアの高さの全体に沿って延びている、前記２つの導電電極と、
前記プリント回路基板（ＰＣＢ）内に実質的に密封されて存在する、前記少なくとも２つの導電電極のうちの少なくとも一方の側壁の実質的に中心部分の中心へのタップと
を含む、受動電気デバイス。
【請求項１８】
前記受動電気デバイスが抵抗器となるように、少なくとも２つの導電電極と電気的に連絡する前記ビアのコアとして抵抗素子が存在する、請求項１７に記載の受動電気デバイス。
【請求項１９】
前記抵抗素子は、プラチナと、ニッケルと、銅と、バルコ（鉄ニッケル合金）と、タングステンと、イリジウムと、これらの組合せとからなるグループから選択された組成を有する、請求項１８に記載の受動電気デバイス。
【請求項２０】
前記受動電気デバイスがキャパシタとなるように、少なくとも２つの導電電極と電気的に連絡する前記ビアのコアとしてノード誘電体層が存在する、請求項１７に記載の受動電気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般には電気デバイスに関し、より具体的には、プリント回路基板（ＰＣＢ）のビア内に組み込まれる電気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
プリント回路基板（ＰＣＢ）の異なる面を電気的に接続するために、プリント回路基板ビアを作製することができる。ビアを、標準の円筒壁全体ではなく、らせん接続を使用して形成する必要がある場合がある。現在のらせんビア形成は、ビアめっきプロセスが完了した後、機械的除去方法を必要とする。機械的プロセスは、らせんの大きさに限界もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、当技術分野において、前述の問題に対処する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ある実施形態では、プリント回路基板（ＰＣＢ）のビア内に、インダクタ、抵抗器、キャパシタ、およびその他の同様の受動電気デバイスなどの受動電気デバイスを作製する方法であって、ビアの加工が、ライト・パイプの使用と組み合わせて、例えばフォトリソグラフィなどの光加工技術を含む、方法が提供される。例えば、ビア・バレル内の不要な銅の除去を容易にするために、または使用する選択的めっきプロセスを可能にするためのシード層のパーソナライゼーションを与えるために、マスク材料を露光させるように光加工方法をライト・パイプと組み合わせることができる。ライト・パイプと組み合わせた光加工方法の使用により、めっき後の機械的除去プロセスの一部をなくすことができる。
【０００５】
一実施形態では、プリント回路基板のビア内にインダクタ、抵抗器またはキャパシタあるいはこれらの組合せなどの受動電気デバイスを形成する方法が、プリント回路基板を貫通して延びるビアの側壁の上に光反応層を付着させることを含み得る。受動電子デバイス幾何形状を形成するように構成されたマスクを有するライト・パイプをビア内にビアの深さ全体に配置する。ライト・パイプによって供給される放射が、光反応層を、ビアの側壁上に上記受動電子デバイス幾何形状を有するパターンを形成するように露光する。ある実施形態では、ライト・パイプは必ずしもビアの深さ全体を露光するようには挿入されないことに留意されたい。単一のビア内に複数の受動電気デバイスが垂直方向に積層されて形成される実施形態など、ある実施形態ではビアの深さの一部のみが露光される。
【０００６】
本開示の別の態様では、プリント回路基板のビア内に配置されたインダクタ構造体が提供される。一実施形態では、インダクタ構造体は、プリント回路基板を貫通して延びるビアであって、ビアの幅がマイクロスケールである、ビアを含む。インダクタ構造体は、ビアへの第１の開口部を始点とし、ビアの側壁上に連続して存在し、ビアの中心を取り囲み、ビアの第１の開口部とは反対側のビアの第２の開口部まで延びる、導電材料の少なくとも１つのコイルを含む。上記第１の開口部または第２の開口部においてコイルの端部に接触して電極が存在する。
【０００７】
本開示の別の態様では、プリント回路基板のビア構造内に存在する受動電気デバイスであって、受動電気デバイスの側壁の中心へのタップがプリント回路基板内に埋め込まれた、受動電気デバイスが提供される。一実施形態では、受動電気デバイス構造は、プリント回路基板を貫通して延びるビアであって、ビアの幅がマイクロスケールである、ビアを含む。受動電気デバイス構造は、互いに分離され、ビアの側壁の別々の部分上に存在する２つの導電電極をさらに含み、２つの導電電極のうちの少なくとも一方がビアの高さの全体に沿って延びる。少なくとも２つの導電電極のうちの一方の側壁の実質的に中心部分の中心へのタップが、プリント回路基板（ＰＣＢ）内に実質的に密封されて存在する。一実施形態では、受動電気デバイスが抵抗器となるように、少なくとも２つの導電電極と電気的に連絡するビアのコアとして抵抗素子が存在する。別の実施形態では、受動電気デバイスがキャパシタとなるように、少なくとも２つの導電電極と電気的に連絡するビアのコアとしてノード誘電体層が存在する。
【０００８】
上記およびその他の特徴および利点は、その例示の実施形態の以下の詳細な説明を添付図面とともに読めば明らかになるであろう。
【０００９】
以下の詳細な説明では、以下の図面を参照しながら好ましい実施形態の詳細を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の一実施形態による、プリント回路基板を貫通して延びるビアを示す垂直断面図である。
【図２】本開示の一実施形態による、ビアの側壁上に配置され、光反応性材料の層に転写されるパターンの幾何形状のためのマスクを有するライト・パイプを挿入する、光反応性材料、例えばフォトレジストを示す垂直断面図である。
【図３】ビア内に配置され、ビアの高さ全体に沿って延びるライト・パイプの部分が、ビア内にインダクタを形成するためのコイル構造のパターンを有する、ビア内のコイル構造のためのライト・パイプに付けられたマスクの別の実施形態を示す透視図である。
【図４】露光工程中にビア内に挿入される間にライト・パイプが回転させられる、ビア内にコイル構造を形成するためのライト・パイプに付けられたマスクの一実施形態を示す透視図である。
【図５】マスキングの幾何形状が、キャパシタまたは抵抗器あるいはその両方などの受動電気デバイスに電極のためのパターンを与えることができる、ライト・パイプに付けられたマスキングの別の実施形態を示す透視図である。
【図６】本開示の一実施形態による、マスクのパターンを備えたビア内に存在する光反応性材料を露光するための光管上に存在するマスキングの開口部を通した放射の照射を示す垂直断面図である。
【図７】本開示の一実施形態による、図６に図示する構造からの光管の除去と、ビアの側壁上に存在し、パターン形成された光反応性材料によって露出された導電層の一部を除去するためのウェット・エッチャントの使用とを示す垂直断面図である。
【図８】図７に図示する構造のビア内に充填材料を付着させる一実施形態を示す垂直断面図である。
【図９】図７および図８に図示するようなビア構造内に配置されたインダクタを使用するための、導電材料のらせん構造の一実施形態を示す透視図である。
【図１０】本開示の一実施形態による、変圧器またはチョークを形成するために互いの始点から１８０度に２つのらせんがエッチングされた、図７および図８に図示するようなビア構造内に配置されたインダクタの導電材料のために使用可能な、２つのらせん構造を示す透視図である。
【図１１】本開示の一実施形態による、図８に図示するビア内に鉄心を形成する一実施形態を示す垂直断面図である。
【図１２】図７および図８に図示するようなインダクタのコイルへのタップ・ネット接続の一実施形態を示す垂直断面図である。
【図１３】本開示の一実施形態による、図８に図示する構造に第２のビアを穿孔し、第２のビアが貫通して延びる誘電体の側壁上に第２のコイルのための導電材料の層を付着させ、インダクタの第２のコイルを設けるためにパターン形成された光管の第２の取り付けを行うプロセス・シーケンスを示す垂直断面図である。
【図１４】本開示の一実施形態による、変圧器またはチョーク型受動デバイスを形成するために互いの始点から１８０度に２つのらせんがエッチングされた、プリント回路基板のビア内に収容されたインダクタの導電材料のために使用可能な２つのらせん構造を示す垂直断面図である。
【図１５】互いの始点から１８０度にエッチングされた２つのらせん構造であって、単一のビア内でこれらのらせんを組み合わせることによって、プリント回路基板内にローカル・アンテナを形成することができる、２つのらせん構造の別の実施形態を示す垂直断面図である。
【図１６】ライト・パイプを採用するプロセス・シーケンスによって形成される、ビア内に収容された抵抗器の一実施形態を示す垂直断面図である。
【図１７】抵抗器構造がタップ・ネット接続を含む、ライト・パイプを採用するプロセス・シーケンスによって形成される、ビア内に収容された抵抗器の別の実施形態を示す垂直断面図である。
【図１８】ライト・パイプを採用するプロセス・シーケンスを使用して形成された、ビア内に収容されたキャパシタの一実施形態を示す垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書では、特許請求される方法、構造、およびコンピュータ製品の詳細な実施形態について開示される。しかし、開示の実施形態は、様々な形態で実現可能な特許請求される構造および方法の例示に過ぎないことを理解されたい。さらに、様々な実施形態に関連して示す例のそれぞれは、例示を意図したものであり、限定的であることを意図したものではない。また、図面は、必ずしも一律の縮尺ではなく、特定の構成要素の詳細を示すために一部の特徴が誇張されている場合がある。したがって、本明細書で開示されている具体的な構造の詳細および機能の詳細は、限定的であるものと解釈すべきではなく、単に、本開示の方法および構造を様々に採用するように当業者に教示するための典型的な基礎として解釈すべきである。
【００１２】
本原理の「一実施形態」または「ある実施形態」およびこれらのその他の変形に言及する場合、その実施形態に関連して記載されている特定の特徴、構造、特性などが本原理の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な箇所に記載されている「一実施形態では」または「ある実施形態では」という語句およびこれらのいずれかの他の変形の記載は、必ずしもすべてが同じ実施形態を指しているとは限らない。説明のために、以下では、「上部」、「上」、「上にある」、「下部」、「下」、「下にある」、「右」、「左」、「垂直」、「水平」、「最上部」、「最下部」という用語およびこれらの派生語は、図中の向きにあるときの本開示の実施形態に関するものとする。「上に配置される」という用語は、第１の構造などの第１の要素が、第２の構造などの第２の要素上に存在することを意味し、その際に、界面構造、例えば界面層などの介在要素が第１の要素と第２の要素との間に存在してもよい。「直接接触」という用語は、第１の構造などの第１の要素と第２の構造などの第２の要素とが、２つの要素の界面に介在するいかなる中間の導電層、絶縁層または半導体層もなく接続されることを意味する。
【００１３】
一態様では、本開示の実施形態は、インダクタ、抵抗器、キャパシタなどの受動電子デバイスを製造するための方法および構造について説明する。一実施形態では、プリント回路基板を貫通して延びるビアの側壁の上に光反応層を付着させることと、上記ビア内に上記ビアの深さ全体に受動電子デバイス幾何形状を設けるように構成されたマスクを有するライト・パイプを挿入することとを含む、受動電気デバイスを形成する方法が提供される。ビア内にライト・パイプが配置された状態で、この方法は、続いて、ビアの側壁上に受動電子デバイス幾何形状を有するパターンを設けるように、ライト・パイプによって供給される照射に光反応層を露光させる。ある実施形態では、ビアの側壁の上に光反応層を付着させる前にビアの側壁上に導電材料が存在し、光反応層を露光させることによって、導電材料のうちの除去される部分を露出させる受動電子デバイス幾何形状を有する第１のエッチ・マスクを設ける。ある実施形態では、この方法は、第１のエッチ・マスクによって露出させた導電材料の部分をエッチングすることをさらに含み、導電層の残りの部分がビア内に受動電子デバイスの導電フィーチャを形成する。
【００１４】
光反応層の塗布の前に導電材料がビアの側壁上に存在する必要はないことに留意されたい。例えば、一実施形態では、プロセスは、基材内に基材の面に対して垂直な方向にビアを設けることと、ビアの内面にフォトレジスト層を塗布することとから開始してもよい。ビアは、円形または楕円形状の断面を有し得る、基材を貫通する開口部とすることができる。この方法は、ビア内に光ガイドを含むライト・パイプ構造を挿入することと、光ガイドによってフォトレジスト層の一部を露光し、それによって、フォトレジスト層の露光部分と、フォトレジスト層の非露光部分とを生じさせることと、フォトレジスト層の一部を除去することと、フォトレジストが除去されたビアの領域に金属めっきを施し、それによって、ビア内に存在する受動電子デバイスの導電フィーチャを設けるように金属めっきされたビアの部分と、金属めっきされていないビアの部分とができることをさらに含むことができる。
【００１５】
上記の例のそれぞれにおいて、導電材料は、インダクタのらせん型幾何形状、例えばらせんコイルを設ける幾何形状を有し得る受動電子デバイスの導電フィーチャをビア内に形成する。ある実施形態では、ビアの中心が、強磁性金属コアなどの導電コアを含むことができる。ある実施形態では、インダクタは、変圧器またはチョークを形成するように互いの始点から１８０度にエッチングされた２つのらせんを含む。他の実施形態では、抵抗器またはキャパシタあるいはその両方を設けるように、残されためっき部分がさらに加工され得る。本開示のこれらの方法および構造のさらなる詳細について、以下で図１ないし図１８を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に、プリント回路基板１０を貫通して延びるビア２０の一実施形態を示す。例えば、プリント回路基板１０は、ＰＣＢ層の積層である多層プリント回路基板（ＰＣＢ）とすることができる。ある実施形態では、ＰＣＢ層のそれぞれに電気部品が存在し得る。ＰＣＢ層の諸層を接続する１つの方法は、ＰＣＢ層のうちの１つまたは複数の層を貫通するビア（または孔）を形成し、ビアの内面に金属をコーティングまたは付着させることによるものである。金属コーティング・ビアは、多層プリント回路基板において、プリント回路基板の異なる層の導電線またはトレースを電気的に接続するために使用される。
【００１７】
ある実施形態では、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０は、誘電体の基板を含むことができる。例えば、回路基板は、繊維で強化されたポリマー・マトリクスからなる複合材料である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）（繊維強化ポリマーまたは繊維強化プラスチックとも呼ぶ）からなってもよい。繊維は、通常、ガラス、炭素、アラミドまたは玄武岩である。ポリマーは、通常、エポキシ、ビニルエステル、またはポリエステル熱硬化性プラスチックであるが、フェノール・フォルムアルデヒド樹脂もまだ使用されている。ある実施形態では、プリント回路基板（ＰＣＢ）は、ＦＲ−４と呼ばれる上記の説明と整合する複合物からなる。
【００１８】
プリント回路基板１０の製造時、ビア２０を、基板内の穿孔ビアに導電材料（例えば銅）をめっきすることによって作製することができる。典型的には、ビアの深さ全体に銅材料をめっきすることができる。この文脈では、スタブとは、所望の信号層エスケープを越えて延びるビアの部分を指し、したがって、本線の信号経路の一部ではない。
【００１９】
スタブが回路基板のパフォーマンスに与える影響を低減するために、製造プロセス中にスタブを基板から除去するか、または少なくとも短くすることができる。スタブを除去する１つの方法は、バック・ドリル加工と呼ばれる。この加工では、ビアへの穿孔とそのスタブ部分からのめっき材料の除去のために、通常は（メッキの前に）ビアの孔を事前穿孔する際に使用されるビットよりもわずかに大きい直径を有するドリル・ビットをドリルで使用することができる。
【００２０】
一実施形態では、ＰＣＢの２つ以上の層を貫通するビア２０（例えばスルー・ホール）を備えた多層ＰＣＢ１０が形成される。一実施形態では、ビアは多層ＰＣＢが積層された後でＰＣＢを貫通する孔を穿孔するかまたは打ち抜くことによって形成される。一実施形態では、ビアは、単一のビアを形成するようにＰＣＢ層の個々の孔を位置合わせすることによって形成される。一実施形態では、ビアはＰＣＢの厚さ全体を貫通する。例えば、ＰＣＢが形成された後に諸層のそれぞれを貫通してビアを穿孔してもよい。一実施形態では、ビアは諸層のうちの一部の層を貫通するが、ＰＣＢの諸層全部は貫通しない。例えば、ＰＣＢの諸層の一部を貫通してビアを打ち抜き、それらの部分を多層ＰＣＢの組み立て時に位置合わせしてもよい。一実施形態では、ＰＣＢは、前述のビアと類似した複数のスルー・ホールまたはビアを有する。
【００２１】
ビア２０の幅Ｗ１はマイクロスケールとすることができる。「マイクロスケール」という用語は、１マイクロメートル以下の寸法を指す。例えば、ビア２０の幅Ｗ１は１００ｎｍから１マイクロメートルの範囲とすることができる。別の実施形態では、ビア２０の幅Ｗ１は、２００ｎｍから８００ｎｍの範囲とすることができる。ビア２０の幅Ｗ１の上記の例は、例示のみを目的として示したものであり、限定的であることを意図していないことに留意されたい。例えば、他の実施形態ではビア２０の幅Ｗ１は１００ｎｍ、２００ｎｍ、３００ｎｍ、４００ｎｍ、５００ｎｍ、６００ｎｍ、７００ｎｍ、８００ｎｍ、９００ｎｍ、および１マイクロメートルであってもよく、ならびに上記の例のうちの１つの値を範囲の下限として含み、上記の例のうちの１つの値を範囲の上限として含む値の任意の範囲であってもよい。
【００２２】
上から下方に見たとき、ビア２０は円弧形幾何形状を示す形状、すなわち、少なくとも１つの円弧を含む幾何形状を有し得る。例えば、上から下方に見たとき、ビアは円形または楕円形あるいはその両方の幾何形状を有する形状であってもよい。
【００２３】
図１を続けて参照すると、ある実施形態では、ＰＣＢ１０を貫通するビア２０の形成に続いて、ビア２０の側壁上に導電材料３０を付着させることができる。ある実施形態では、導電材料は、無電解銅のめっきによって付着させることができる銅とすることができる。無電解銅の実際のめっきの前に、めっきを施す表面の何らかの前処理として、洗浄、コンディショニング、エッチングおよび活性化が含まれてもよい。めっき銅を付着させる表面を下処理するために、めっきの前に具体的に記載されていない他の工程も行うことができることに留意されたい。
【００２４】
洗浄は、本質的にアルカリ性とすることができる洗浄剤の塗布を含むことができるが、中性または酸性材料でも十分な場合がある。洗浄工程の目的は、汚れ、油、衝撃ドリル屑およびこれらの組合せを除去することとすることができる。コンディショニングは、表面を少なくとも１つの界面活性剤によって与えることができる極性の均一性による表面の湿潤化を含み得る。エッチング、すなわちマイクロエッチングは、無電解銅を付着させる誘電体表面上にマイクロ鋸歯状構造を形成することを含み得る。マイクロエッチングは、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、その他の硫黄酸化物型エッチャント、およびこれらの組合せなどの化学物質の塗布を含み得る。活性化は、ビア２０の側壁上に、上に無電解銅をめっきすることができるシード層を設けることを含む。シード層を与える活性化種は、めっき材料の銅表面と、ビア２０の側壁の誘電体表面の両方に、主として機械的に保持され得る。活性化溶液（または触媒）は、スズ・イオンによって還元状態に保持されたパラジウムを含み得る。これらの溶液は、典型的には塩化物イオン含有度が高く、ある程度の酸性度を有する。活性化溶液は、湿式化学塗布によって銅付着表面に塗布してもよい。
【００２５】
ビア２０の側壁の活性化、すなわちシード層の形成に続いて、ビア２０の側壁に導電材料層３０、すなわち銅層をめっきすることができる。導電材料層３０は、銅塩、還元剤（フォルムアルデヒド）、アルカリ性水酸化物、キレート剤（ｑｕａｄｒｏｌ、ＥＤＴＡ、ロッシェル塩など）、安定剤、光沢剤、湿潤剤（任意）、およびこれらの組合せを含み得る無電解銅浴組成でめっきすることができる。ある実施形態では、フォルムアルデヒドおよび水酸化物イオンが、金属銅の付着のための還元力を与える。一実施形態では、主めっき反応は、以下のように公式化することができる。
Ｃｕ（ＩＩ）（ｃｈｅｌ）＋２ＨＣＨＯ＋４０Ｈ−→Ｃｕ０＋２ＨＣＯＯ−＋（ｃｈｅｌ）＝＋２Ｈ２０＋Ｈ２
【００２６】
ある実施形態では、無電解銅浴は、圧力または真空あるいはその両方を加えることによってビア２０内に引き込むことができる。ある実施形態では、無電解銅浴は、ビア２０の側壁全体に導電材料３０を付着させることができる。
【００２７】
無電解付着の使用は導電材料の形成のための一例に過ぎないことに留意されたい。本開示はこの例のみには限定されない。例えば、導電材料３０は、スパッタリングなどの物理気相付着法、プラズマ化学気相付着（ＰＥＣＶＤ）などの化学気相付着法、原子層付着（ＡＬＤ）、およびこれらの組合せを使用して付着させることもできる。また、導電材料３０の組成は、銅のみには限定されない。例えば、導電材料３０の組成は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、プラチナ（Ｐｔ）の他、銅（Ｃｕ）との組合せを含むこれらの組合せからなってもよい。
【００２８】
図２に、ビア２０の側壁上に配置された光反応性材料３５、例えばフォトレジストと、光反応性材料３５の層に転写するパターンの幾何形状のためのマスクを有するライト・パイプ４０の挿入との一実施形態を示す。光反応性材料３５は、導電材料層３０上に直接付着させてもよい。
【００２９】
光反応性材料３５は、フォトレジストとすることができる。一実施形態では、フォトレジスト樹脂はポジ型フォトレジストである。ポジ型フォトレジスト樹脂では、フォトレジストの露光部分がフォトレジスト現像剤に可溶性となり、一方、フォトレジストの非露光部分はフォトレジスト現像剤に不溶性のままである。別の実施形態では、フォトレジスト樹脂は、ネガ型フォトレジスト樹脂である。ネガ型フォトレジスト樹脂では、フォトレジストの露光部分がフォトレジスト現像剤に不溶性となり、一方、フォトレジストの非露光部分がフォトレジスト現像剤により溶解する。一実施形態では、フォトレジストはフォトポリマー・フォトレジストである。例えば、フォトレジストは、メタクリル酸メチルであってもよい。一実施形態では、フォトレジストは、光分解フォトレジストである。例えば、フォトレジストは、ジアゾナフトキノンであってもよい。一実施形態では、フォトレジストは、光架橋フォトレジストである。一実施形態では、フォトレジストは自己組織化単分子層フォトレジストである。一実施形態では、テンティングを防ぐために、フォトレジストでコーティングした後でビアに空気が吹き込まれる。テンティングは、ビアの表面上のフォトレジスト樹脂のメニスカス層である。
【００３０】
ライト・パイプ構造４０は、光ガイド４１を含むことができる。光ガイド４１は、光ガイドのパターン露光をもたらす部分とは反対側の光ガイド４１の端部にある、図示されていない一次光源から受光することができる。光ガイド４１は、光を伝達可能であり、すなわち、光反応層３５をパターン形成するために光源からの放射に露光させる。光源は、意図された表面への伝達のために光ガイド４１に光（例えば可視光、紫外線、赤外線など）を導入することができる任意の光源とすることができる。ある実施形態では、光ガイド４１の対向し合う側に位置合わせ光源４２と光検出器４３とが存在してもよい。
【００３１】
一実施形態では、ライト・パイプ構造４０のこの部分の光ガイド４１がビア２０に挿入される。光ガイド４１は、光源からの光を伝達し、ビア２０の一部を光源からの光に露光させることができる。一実施形態では、光ガイド４１は、光を伝達することができる任意の光ケーブルまたは投射部材とすることができる。光ガイド４１は、高光透過性のガラス材またはポリマー材からなってよい。光ガイド４１は、典型的にはビア２０内にはまり込む幾何形状を有する。一般に、光ガイド４１はビア２０の側壁の幾何形状に対応する幾何形状を有する。例えば、上から下方に見たとき、ビア２０の外周は実質的に円形であり、光ガイド４１は上から下方に見たとき、実質的に円形の外周を有し、光ガイド４１の直径は、光ガイド４１がビア２０にはまり込むことができるようにビア２０の開口部の直径より小さい。
【００３２】
一実施形態では、光ガイド４１は、光が光ガイド４１の側壁から出るように、光分散性を有する。光ガイド４１は、光ガイド４１の側壁または端部あるいはその両方から光が出るように設計することができる。一実施形態では、光ガイド４１は、光が側壁で多モード分散を有するように設計することができる。一実施形態では、光ガイドが挿入されるビアの側壁に向かって光が分散されるように、光ガイドの端部が劈開または切除されている。例えば、光ガイドは複数の切断部により直線または曲面状に切削されてもよい。一実施形態では、光ガイド４１は、光ガイドの光の伝達を最適化するように調整される。例えば、光ガイド４１の光学特性を変化させるように光ガイド４１内に応力またはひずみを導入することができる。
【００３３】
一実施形態では、光ガイド４１の外面の一部がマスクされ、すなわちその上に存在するマスク５０を有する。一実施形態では、マスク５０は、光ガイド４１のマスク５０によって外面が覆われる部分で光ガイド４１から光が出るのを防ぐように設計される。一実施形態では、マスク５０は、光ガイド４１のマスク５０によって外面が覆われる部分で光ガイド４１に向かって光を反射または屈折させて戻すように設計される。一実施形態では、光ガイド４１のマスクされる部分は、１つまたは複数のマスクされていない領域によって分離された２つ以上のマスク領域を有する。一実施形態では、マスク５０は、光ガイドの表面上のコーティングである。一実施形態では、光ガイド４１は、光抵抗プロセスで使用される光の波長を反射する表面処理によってマスクされる。例えば、硝酸銀を使用してもよい。一実施形態では、マスク５０は光を吸収する。例えば、光を吸収するように光学黒色コーティングを使用することができる。一実施形態では、光ガイド４１のマスクされていない任意の部分が光学コーティングを有することになる。光学コーティングとは、光が光ガイド４１から外に透過／分散するかまたは光ガイド４１内に反射／または屈折して戻る方式に影響を与えるコーティングである。別の例では、マスク５０は、光ガイド４１の表面のエッチングであってもよい。マスク５０は、エッチングをコーティングと組み合わせることもできる。一実施形態では、ビアの表面への光の伝播に影響を与えるように、マスクされていない領域がエッチングされる。一例では、光ガイドは、屈折率がより低い透明なクラッド材によって囲まれた透明なコアであり、その場合、屈折率がより低いクラッド材がマスクである。一実施形態では、透明クラッドは、光ガイド４１の表面を部分的にのみ覆っている。
【００３４】
マスク５０は、形成される受動電子デバイス、例えばインダクタ、抵抗器、またはキャパシタあるいはこれらの組合せの、導電フィーチャに望まれる幾何形状に対応する幾何形状を有する光ガイド４１の被覆部分と非被覆部分とを設ける開口部を含む。
【００３５】
図３に、ビア２０内にコイル構造を形成するためにライト・パイプ構造４０に付けられる、すなわち光ガイド４１に付けられるマスク５０の一実施形態を示す。より具体的には、マスク５０は、光源から光ガイド４１を通り、マスク５０の開口部を通って光反応層３０まで伝達される光が通過するパターンを有し、パターンはコイルの幾何形状になっている。コイル幾何形状は、らせん状に巻かれた１本の材料、または連続するように順につなぎ合わされた一連のリングとすることができる。ある実施形態では、マスク５０の開口部は、コイルがＰＣＢ１０の上面、すなわちビア２０の第１の開口部を始点とし、コイルが連続して角度をなした状態でビア２０を通って延び、ＰＣＢ１０の下面、すなわちビア２０の第２の開口部で終わるように、ビア２０が延びるＰＣＢ１０の上面に対して角度をなすことができる。図３に図示するマスク５０は、光ガイド４１のビア２０内に位置する部分上にあり、ビア２０の高さ全体に沿って延びる。図３に図示するマスク５０によって与えられるコイル構造のパターンを使用してビア２０内にインダクタを形成することができる。インダクタは、変圧器またはチョークあるいはその両方を含むことができる。
【００３６】
図４に、ビア２０内にコイル構造を形成するためにライト・パイプ構造４０に付けられる、すなわち光ガイド４１に付けられるマスク５０の別の実施形態を示す。図４に図示する実施形態では、マスク５０は光ガイド４１の大部分を覆っている。この例では、コイル幾何形状をもたせるマスク５０に開口部が１つしかなくてもよく、図４に図示するマスク５０を有する光ガイドは、露光工程中にビア２０内に挿入されながら回転させられる。より具体的には、光ガイド４１が回転させられ、したがって、光反応層３５を露光するために露光照射を通過させるマスク５０の開口部を回転させる。コイル幾何形状がビア２０を貫通して延びるようにするため、図４に図示するマスク５０を有する光ガイド４１は、光ガイド４１の回転および光源による光ガイドへの光の照射と同時にビア２０を通過させられる。図４に図示するマスク５０によって与えられるコイル構造のパターンを使用してビア２０内にインダクタを形成することができる。インダクタは変圧器またはチョークあるいはその両方を含むことができる。
【００３７】
コイル構造は、ライト・パイプ構造の光ガイド４１に付けられるマスクによってパターン形成することができる唯一の構造ではないことに留意されたい。例えば、キャパシタもしくは抵抗器またはその両方、またはその他の同様の受動電気デバイスあるいはこれらの組合せの電極を、本明細書に記載の方法および構造により、マスクされたライト・パイプ構造によってパターン形成することができる。図５に、マスク５０の幾何形状がキャパシタまたは抵抗器あるいはその両方などの受動電気デバイスに電極のパターンを与えることができる、光ガイド４１に付けられたマスキングの別の実施形態を示す。
【００３８】
図６に、マスク５０のパターンを使用してビア２０内に存在する光反応性材料３５を露光させるために、光管構造４０の光ガイド４１上に存在するマスク５０の開口部を通した、放射６０すなわち光の照射を示す。ある実施形態では、光ガイド４１のパターン形成された部分がビア２０の高さＨ１全体に沿って延びるように、光ガイド４１の一部がプリント回路基板のビアに挿入することができるように設計される。図６に図示する実施形態では、光ガイド４１は図３に図示するマスク５０のパターンでマスクされる。この例では、光ガイド４１はビア２０の深さ全体に配置されるが、光ガイド４１を回転させない。
【００３９】
ビア２０内に形成する受動電子デバイスの導電フィーチャのためのパターン形成部分を含み得るマスク５０が、ビア２０の側壁全体に沿って、すなわち、ＰＣＢ１０の第１の側のビア２０の第１の開口部からＰＣＢ１０の第２の側のビア２０の第２の開口部まで延びる光ガイド４１の部分の上に存在し、ビア２０内に形成する受動電子デバイスの導電フィーチャのためのパターン形成された部分を含み得るマスク５０が光ガイド４１の外周全体の周囲に存在するため、ビア２０内の光反応性材料、例えばフォトレジストに対する放射の露出すなわち露光は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の方向に同時に行われることが可能である。Ｚ軸は、ビア２０の高さ寸法Ｈ１の全長と平行である。Ｙ軸は、Ｚ軸に対して直角であり、ビア２０の幅寸法Ｗ１の全長と平行である。Ｘ軸は、Ｚ軸とＹ軸の両方に対して直角であり、図６に図示するようなページに入る方向およびページから出る方向である。
【００４０】
図７に、図６に図示する構造から光管構造４０の光ガイド４１を除去する様子と、ビア２０の側壁上に存在し、パターン形成された光反応性材料３５によって露光された導電層３０の部分を除去するためにウェット・エッチャントを使用する様子を示す。一実施形態では、光反応層３５はポジ型フォトレジスト材料である。ポジ型フォトレジスト材料では、フォトレジスト層の露光部分が現像剤、例えば化学現像剤を使用して除去される。別の実施形態では、光反応層３５はネガ型フォトレジスト材料であり、フォトレジスト層の露光部分が残り、一方、フォトレジスト層の放射にさらされない部分が現像剤、例えば化学現像剤によって除去される。一実施形態では、除去は、ビアをフォトレジスト現像剤で洗浄することを含む。一実施形態では、フォトレジスト現像剤は、ネガ型フォトレジスト内の未硬化樹脂を溶解させる液体である。一実施形態では、フォトレジスト現像剤は、ポジ型フォトレジスト内の硬化樹脂を溶解させる液体である。
【００４１】
図７をさらに参照すると、露光した光反応層３５の現像に続いて、現像された光反応層３５の残りの部分が、ビア２０内に収容される受動電気デバイスの導電フィーチャを設けるために残っている導電材料層３０の部分を保護するエッチ・マスクを提供し、一方、エッチ・マスクによって露出させた導電材料層３０の部分がエッチング・プロセスを使用して除去される。ある実施形態では、エッチング・プロセスは、ウェット化学エッチング・プロセスを含み得る。導電材料層の露光部分を除去するためのエッチング化学剤は、ビア２０の側壁に対して選択的とすることができる。材料除去プロセスに関連して本明細書で使用する「選択的」という用語は、第１の材料の材料除去の速度が、材料除去プロセスが適用される構造の少なくとも別の材料の除去の速度よりも速いことを表す。例えば、一実施形態では、選択的エッチングは、１００：１以上の比率で第１の材料を第２の材料に対して選択的に除去するエッチング化学剤を含み得る。ウェット化学エッチングは、プロセス・フローのこの工程で使用可能な唯一のエッチング方法ではないことに留意されたい。例えば、プラズマ・エッチング、ガス・エッチング、または反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）あるいはこれらの組合せなどのドライ・エッチング・プロセスも、プロセス・フローのこの段階で使用可能である。
【００４２】
エッチ・マスク、すなわち、現像され、パターン形成された光反応層３５、例えばフォトレジスト・マスクは、導電材料層３０のエッチングの後で除去することができる。エッチ・マスクは、化学的ストリッピング、エッチング、酸素アッシング、またはこれらの組合せを使用して除去することができる。
【００４３】
エッチング・プロセスによる導電材料層３０の露光部分の除去後、導電材料層３０の残っている部分が、ビア２０内に形成される受動電気デバイスの導電フィーチャ６５を形成する。光ガイド４１が図３を参照しながら説明している幾何形状を有するマスク５０でマスクされる、図７に図示する実施形態では、導電フィーチャ６５は、インダクタである受動電気デバイスの導電フィーチャ６５を形成することができるコイルの幾何形状を有し得る。
【００４４】
「インダクタ」は、コイル、チョーク、またはリアクタとも呼ばれ、それを通って電流が流れると磁界に電気エネルギーを蓄える受動２端子電気部品である。インダクタは、コアの周りにコイル状に巻かれた絶縁された電気経路を含み得る。インダクタを流れる電流が変化すると、時間的に変化する磁界が、ファラデーの電磁誘導の法則で説明される電圧を導体内で誘起する。レンツの法則に従って、誘導起電力（ｅ．ｍ．ｆ．）の方向はそれを生じさせた電流の変化に対抗する。その結果、インダクタはその中を流れる電流のいずれの変化にも対抗する。インダクタは、電流の変化の割合に対する電圧の比である、インダクタンスによって特徴付けられる。ある実施形態では、インダクタはコイル内部に鉄またはフェライトからなる磁心を有し、磁心は磁界、したがってインダクタンスを増大させる役割を果たす。
【００４５】
ある実施形態では、ビア２０の各開口部におけるＰＣＢ１０の表面上に接点６６ａ、６６ｂを形成することができ、電極のそれぞれが受動電気デバイスの導電フィーチャ６５と電気的に連絡している。図７に図示する実施形態では、導電フィーチャ６５は、コイル、例えば銅コイルであり、接点６６ａ、６６ｂはコイルの各端部と直接接触可能である。接点６６ａ、６６ｂは、銅などの任意の金属からなり得る。導電材料層３０の上述の組成が、接点６６ａ、６６ｂの金属組成のいくつかの例となり得る。接点６６ａ、６６ｂは、めっき、物理気相付着（ＰＶＤ）、化学気相付着（ＣＶＤ）または原子層付着（ＡＬＤ）あるいはこれらの組合せなどの付着法を、エッチング、レーザ・アブレーションおよびこれらの組合せなどの除去方法と組み合わせて使用して形成することができる。
【００４６】
図８に、図７に図示する構造のビア内に充填材６７を付着させる一実施形態を示す。充填材６７は誘電体とすることができる。例えば、注入、化学溶液付着またはスピン・オン付着あるいはこれらの組合せおよびその他の付着方法を使用して、非導電エポキシをビア２０に付着させることができる。エポキシはポリマー組成とすることができる。充填材６７を付着させる工程は省いてもよいことに留意されたい。
【００４７】
上述のように、導電フィーチャ６５は、インダクタに適合し得るコイル状幾何形状を形成する、図３に図示するようなマスク５０を使用してパターン形成される幾何形状を有することができる。図９は、図７および図８に図示するようなビア構造２０内に配置されたインダクタを使用するための、導電材料６５のらせん構造の一実施形態を示す透視図である。図９に図示するらせん構造は、単一パスを使用してビア２０に通される、光管構造４０の光ガイド４１を使用して形成することができる。
【００４８】
図１０は、変圧器またはチョークを形成するために互いの始点から１８０度に２つのらせん６５、６５ａがエッチングされた、図７および図８に図示するようにビア構造内に配置されたインダクタの導電材料すなわちコイルに使用可能な２つのらせん構造６５、６５ａを示す透視図である。図１０を参照すると、２つのらせん構造６５、６５ａは、単一パスを使用してビアに通される光管構造４０の光ガイド４１を使用して形成することができ、同相変圧器またはチョークの受動電気デバイスを形成するために２つのらせんが互いに対して直角にエッチングされている。２つのらせんのそれぞれが図１０に図示する１組の接点６６ａ、６６ｂ、６６ｃおよび６６ｄを含む。
【００４９】
図１１に、図８に図示するビア内に鉄心６８（フェライト磁心６８とも呼ぶ）を形成する一実施形態を示す。フェライト磁心６８は、フェライトからなり、インダクタなどの、変圧器の巻き線およびその他の巻き部品がその上に形成される磁心の一種である。より具体的には、図１１に図示する実施形態では、導電フィーチャ６５によって形成されるコイルの巻き線が、鉄心６８を取り巻いて存在する。ある例では、フェライトは、鉄心６８で使用される場合、フェリ磁性であるが非導電性の、酸素を含む遷移金属のセラミック化合物である。変圧器または電磁コアで使用されるフェライトは、ニッケル、亜鉛、またはマンガン化合物あるいはこれらの組合せと組み合わさった鉄酸化物を含む。鉄心６８のためのフェライト組成のいくつかの例には、マンガン亜鉛フェライト（化学式ＭｎａＺｎ（１−ａ）Ｆｅ２Ｏ４のＭｎＺｎ）とニッケル亜鉛フェライト（化学式ＮｉａＺｎ（１−ａ）Ｆｅ２Ｏ４のＮｉＺｎ）が含まれ得る。
【００５０】
ある実施形態では、鉄心６８の形成は、第１の誘電体充填材、すなわち充填材６７に開口部２５を形成することを含み得る。鉄心６８を収容するために形成される開口部２５は、ビア２０と類似した幾何形状を有し得る。この例では、より大きいビア２０を第１のビアと呼び、第１のビアよりも小径の開口部２５を第２のビアと呼ぶ場合がある。開口部２５は、充填材６７内に機械式に形成することができる。例えば、開口部２５は、ビア２０を形成するための方法と類似した穿孔法を使用して形成されてもよい。他の実施形態では、開口部２５はＵＶレーザまたはＣＯ２レーザあるいはその両方などのレーザによる穿孔で形成することができる。
【００５１】
充填材６７を貫通して開口部２５が形成された後、めっき、例えば無電解めっきまたは電気めっきあるいはその両方、スパッタリングなどの物理気相付着（ＰＶＤ）、プラズマ化学気相付着（ＰＥＣＶＤ）などの化学気相付着、およびこれらの組合せを使用して、鉄心６８の鉄材を開口部２５に付着させて充填することができる。鉄心６８の形成は任意による工程であり、省いてもよいことに留意されたい。
【００５２】
図１２に、図８に図示するようなインダクタのコイルへのタップ・ネット接続７０の一実施形態を示す。タップ・ネット接続７０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０内に存在する金属線またはワイヤあるいはその両方としての埋め込み導電経路とすることができる。例えば、タップ・ネット接続７０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０の２層間に配置することができる。タップ・ネット接続７０は、ビア２０の側壁上に存在する導電フィーチャ６５、例えばコイルとの接触から、ビア２０内に収容された受動電気デバイスから遠隔に配置され得る集積回路まで延びることができる。タップ・ネット接続７０は、Ｔ字型コイル回路の要素であってもよい。タップ・ネット接続７０の存在は任意であり、省いてもよいことに留意されたい。また、図１２はタップ・ネット接続７０が図８に図示する構造に対して形成されるものとして図示しているが、タップ・ネット接続７０は、本明細書に記載の方法によりビア内に形成される受動電気デバイスのいずれかと電気的に連絡するように同様に形成することができる。例えば、タップ・ネット接続７０は、図７および図１１に図示する受動電気デバイスの導電フィーチャ６５の電気的連絡として形成することもできる。
【００５３】
また、図２ないし図１２に図示した構造について、図３を参照しながら説明したマスク５０を有するライト・パイプ構造４０の光ガイド４１を使用して形成されるものとして説明したが、図４に図示するマスクも図２なし図１２を参照しながら説明したプロセス・シークエンスおよび構造に同様に適用可能であることにも留意されたい。
【００５４】
図１３に、受動電気デバイスの導電フィーチャ６５、７５の複数の層がビア２０内に存在し得る本開示の別の実施形態を示す。図１３は、図８に図示する構造の誘電体充填材６８内に第２のビア２５（開口部とも呼ぶ）を穿孔し、第２のビア２５がその中を貫通して延びる誘電体充填材６８の側壁上に第２のコイル、すなわち導電フィーチャ７５の第２の組のための導電材料の層を付着させ、インダクタの第２のコイルを設けるために光ガイド４１上に存在するマスク５０がパターン形成されたライト・パイプ構造４０の光ガイド４１の第２の装着を行う、プロセス・シーケンスの結果の構造の一実施形態を示す。第２のビア２５の形成については図１１を参照しながら上記で説明した。第２のコイル、すなわち導電フィーチャ７５の第２の組の導電材料は、図１ないし図８を参照しながら上述した第１のコイルの導電フィーチャ６５と類似した金属であってもよい。したがって、導電フィーチャ６５のための金属の組成および形成方法の説明が、図１３に図示する導電フィーチャ７５の第２の組を設ける金属に適している。
【００５５】
導電フィーチャ７５の金属の付着に続いて、導電フィーチャ７５の金属層上に光反応性材料層（図示せず）を形成することができる。光反応性材料層は、図２を参照しながら上記で説明した光反応性材料層３５と類似したフォトレジストとすることができる。
【００５６】
光反応性材料層の付着に続いて、図１３に図示する構造を形成するための方法は、開口部内にマスクされたライト・パイプ構造を挿入することであって、マスクされたライト・パイプ構造は、第２のコイル幾何形状の幾何形状を有する第２のエッチ・マスクにフォトレジスト・マスクをパターン形成する放射にフォトレジスト層を露光させる、挿入することと、第２のエッチ・マスクによって露出させた導電層の部分をエッチングすることであって、導電層の残りの部分が、ビア２０内の受動電子デバイスの第２のコイル構造、すなわち導電フィーチャ７５を形成する、エッチングすることとを続けて行うことができる。図１３に図示する構造を形成するためにこの工程で採用されるマスクされたライト・パイプ構造は、図２ないし図５を参照しながら上記で説明した光ガイド４１とマスク５０とを含むライト・パイプ構造４０と類似していることに留意されたい。導電フィーチャ７５を形成するための図１３に記載されているエッチング工程は、図７を参照しながら説明した導電フィーチャ６５を形成するエッチング工程と類似している。実質的に、図１３に図示する構造は、図１ないし図８に記載した方法が繰り返される、二重露光およびエッチング・プロセスとすることができる。ある実施形態では、第１のらせん「コイル」内に第２のらせん「コイル」を形成するようにプロセスを繰り返すことによって、変圧器またはチョークを形成する。この構造は、最初のプロセスからの非導電充填材を穿孔除去することによって形成される。次に、同じプロセスに従ってらせんの次の階層を形成することができる。多くの巻き付けまたは巻き数を有する単一のインダクタを必要とする設計の場合、ＰＣＢ内に密な大型インダクタを形成するように各反復が互いに接続された状態でこのプロセスが多数回繰り返される。
【００５７】
図１３に図示する第２のコイルは、ビア内にある導電フィーチャ７５と電気的に連絡する接点７６ａ、７６ｂをさらに含む。接点７６ａ、７６ｂは、導電フィーチャ７５を収容するビアの対向する開口部にあり、接点７６ａ、７６ｂは導電フィーチャ７５を形成するコイル幾何形状の対向する端部と直接接触して存在する。図１３に図示されている接点７６ａ、７６ｂは、図７を参照しながら上述した接点６６ａ、６６ｂと組成および形成方法が類似している。
【００５８】
図１４に、変圧器またはチョーク型受動電気デバイスを形成するために、２つのらせんが互いの始点から１８０度にエッチングされた、プリント回路基板１０のビア２０内に収容されるインダクタの導電材料に使用可能な２つのらせん構造を示す。図１４に図示されている構造は、図１３を参照しながら説明した方法を使用して形成することができる。第１のコイルは、図７を参照しながら説明した導電フィーチャ６５と接点６６ａ、６６ｂとを含む。この構造は、ライト・パイプ構造４０によって照射される第１の露光を使用して形成される。第２のコイルは、図１３を参照しながら説明したライト・パイプ構造によって照射される第２の露光を使用して形成された導電フィーチャ７５を含む。第２のコイルは、ビア内にある導電フィーチャ７５と電気的に連絡する接点７６ａ、７６ｂを含む。図１４に、変圧器またはチョークを形成するために互いの始点から１８０度にエッチングされた２つのらせんのＸ線図を示す。ある実施形態では、２つのコイルの間の充填材は、２つのコイル間の相互作用を調整するようにドープされた組成を含む鉄で充填することができる。
【００５９】
図１５に、単一ビア内のこれらのらせんを組み合わせることによって、プリント回路基板内にローカル・アンテナを形成することができる。それぞれの始点から１８０度にエッチングされた２つのらせん構造の別の実施形態を示す。図１５に図示する構造は、図１３を参照しながら説明した方法を使用して形成することができる。図１５に図示する実施形態では、外側のらせん６５、６５ａは図１０に図示されているらせん構造６５、６５ａと類似していてもよい。この構造は、ライト・パイプ構造４０によって照射される第１の露光を使用して形成される。内側のらせん構造８０、８０ａも、図１０に記載されているらせん構造６５、６５ａと類似していてもよい。この構造は、図１３を参照しながら説明したように、ライト・パイプ構造によって照射される第２の露光を使用して形成される。図１５は、より大きい同じ構造の内部の互いの始点から１８０度にエッチングされた２つのらせんのＸ線図である。これにより、ＰＣＢのビア構造内に変圧器、チョーク、および電流検知回路の作製が可能になる。これらのらせんを組み合わせることによって、ＰＣＢ構造自体内に微小なローカル・アンテナを形成することができる。
【００６０】
図１３ないし図１５に図示されている前述のコイル構造のいずれも、図１２に図示されているようなインダクタのコイルへのタップ・ネット接続をさらに含むことができる。
【００６１】
ビア内に形成される受動電気デバイスはインダクタには限定されないことに留意されたい。例えば、受動電気デバイスは、図１６および図１７に図示されているものに類似した抵抗器構造、または、受動電気デバイスは、図１８に図示されているものに類似したキャパシタ構造とすることもできる。
【００６２】
「抵抗器」とは、回路素子として電気抵抗を実装する受動２端子電気部品である。電子回路では、抵抗器は、電流の低減、信号レベルの調整、分圧、能動素子のバイアス、および伝送線路の終端のために使用することができる。
【００６３】
図１６に、ライト・パイプ構造４０を採用するプロセス・シーケンスによって形成される、ビア２０内に収容された抵抗器２００の一実施形態を示す。抵抗器２００の形成は、２つの電極８５ａ、８５ｂを設けるために図２に図示されているビア構造の導電材料層３０をパターン形成し、エッチングすることと、ビアの残りの部分に抵抗体８４を充填することとを含む。
【００６４】
図１６に図示するように、電極８５ａ、８５ｂは互いに分離され、ビアの側壁の別々の部分に存在することができ、２つの導電電極のうちの少なくとも一方がビア２０の高さ全体に沿って延びている。電極８５ａ、８５ｂは導電材料層３０上に光反応層、例えばフォトレジスト層を塗布し、（図５に図示するように）電極幾何形状を形成するようにマスクされたライト・パイプ構造を使用して光反応層をパターン形成し、電極幾何形状を形成するエッチ・マスクを形成するように露光された光反応層を現像し、電極８５ａ、８５ｂ、例えば銅電極を形成するように導電材料層３０をエッチングすることによってパターン形成することができる。
【００６５】
ある実施形態では、電極８５ａ、８５ｂの形成に続いて、ビア２０の残りの部分に抵抗体８４を付着させて充填する。抵抗体８４に使用可能な金属には、プラチナ、ニッケル、銅、バルコ（鉄ニッケル合金）、タングステン、イリジウム、およびこれらの組合せが含まれ得る。
【００６６】
図１７に、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０のビア２０内に存在する抵抗器３００の別の実施形態を示す。図１７に図示する抵抗器では、抵抗体８４がビア２０の大部分を充填するように存在する。図１６に図示する抵抗器２００の実施形態とは異なり、図１７に図示する抵抗器３００の電極８５ｃ、８５ｅは、ビア２０の高さ全体に沿って延びていない。抵抗器３００は、ビアの中心に配置された電極８５ｄも含む。中心に配置された電極８５ｄは、タップ・ネット接続７０によってインダクタのコイルに接触させることができる。タップ・ネット接続７０は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０内に存在する金属線またはワイヤあるいはその両方としての埋め込み導電経路とすることができる。図１７に図示する抵抗器３００は、典型的には図１６に図示する抵抗器２００の幾何形状より高い抵抗を有する幾何形状を有する。
【００６７】
ある実施形態では、図１７に図示する抵抗器３００は、抵抗変化型ランダム・アクセス・メモリ・デバイス（ＲＲＡＭまたはＲｅＲＡＭ（抵抗変化型ＲＡＭ））などのメモリ・デバイスを形成するように構成することができる。抵抗変化型ランダム・アクセス・メモリ（ＲＲＡＭまたはＲｅＲＡＭ）は、固体抵抗材料の抵抗を変化させることによって動作する不揮発性ストレージの一形態である。ＲＲＡＭデバイスは、異なる電圧が印加されると抵抗が変化する、メモリスタ（「メモリ・レジスタ」の縮約形）と呼ばれる構成要素を含む。図１７に図示する構造は、抵抗変化型ランダム・アクセス・メモリ（ＲＲＡＭまたはＲｅＲＡＭ）を形成するように加工することができる。
【００６８】
図１８に、ライト・パイプを採用したプロセス・シーケンスを使用して形成されるキャパシタ４００がビア２０内に収容された、本開示の別の実施形態を示す。「キャパシタ」とは、誘電体によって互いに分離され、絶縁された２つの導電材料を含む、電荷を蓄えるための構造である。キャパシタの構成要素を説明するために使用する「電極」という用語は、誘電体層によって分離されたキャパシタの２つの導電材料のうちの一方を表す。「ノード誘電体層」とは、キャパシタの電極の間に存在する誘電体層である。
【００６９】
キャパシタ４００の電極８５ａ、８５ｂは、図１６に図示する抵抗器２００の電極８５ａ、８５ｂと類似している。したがって、図１６を参照しながら説明した電極８５ａ、８５ｂとその形成方法の説明が、図１８に図示するキャパシタ４００の電極の説明に相応する。
【００７０】
ノード誘電体９０は、上記の受動電子デバイスがキャパシタ４００となるように、２つの分離した導電電極８５ａ、８５ｂの間の開口部の残りの部分を充填する。
【００７１】
ノード誘電体９０は、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）などの酸化物、シリコン窒化物などの窒化物、シリコン酸窒化物、またはこれらの組合せからなり得る。別の例では、ノード誘電体９０は、高誘電率誘電体からなり得る。「高誘電率（ｈｉｇｈ−ｋ）」とは、シリコン窒化物（ＳｉＯ２）の誘電率よりも高い誘電率を有する物質を示す。例えば、高誘電率誘電体は、典型的には４．０より高い誘電率を有する。別の例では、ノード誘電体９０に採用可能な高誘電率誘電体は、１０より高い誘電率を有する。さらに別の実施形態では、ノード誘電体９０は、１０から３０の範囲の誘電率を有する物質からなる。本明細書でいう誘電率とは、室温すなわち２０℃から２５℃で、大気圧すなわち１気圧における真空を基準にしたものである。ノード誘電体９０に適合する高誘電率有物質のいくつかの例としては、酸化ハフニウム、ハフニウム・シリコン酸化物、ハフニウム・シリコン酸窒化物、酸化ランタン、ランタン・アルミニウム酸化物、酸化ジルコン、ジルコン・シリコン酸化物、ジルコン・シリコン酸窒化物、酸化タンタル、酸化チタン、バリウム・ストロンチウム・チタン酸化物、バリウム・チタン酸化物、ストロンチウム・チタン酸化物、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、鉛スカンジウム・タンタル酸化物、鉛亜鉛ニオブ、およびこれらの組合せがある。一例では、ノード誘電体９０は酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）である。
【００７２】
キャパシタ４００の電極８５ａ、８５ｂは、図１２に図示されているタップ・ネット接続７０に類似したタップ・ネット接続が電気的に接触可能であることに留意されたい。タップ・ネット接続は、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０内に存在し、キャパシタ４００から遠隔に位置する集積回路（ＩＣ）との接続を行うための金属線またはワイヤあるいはその両方としての埋め込み導電経路とすることができる。
【００７３】
また、ビア２０は１つの受動電気デバイス（またはＲｅＲＡＭ／ＲＲＡＭの場合はメモリ・デバイス）のみには限定されないことにも留意されたい。複数の上記受動電気デバイスを単一のビア内に配置することもできる。例えば、１つのビア内に抵抗器とインダクタが存在してもよく、その場合、それらはビア２０内に互いに縦方向に積層される。これは、ビア２０内に配置可能な受動電気デバイスの組合せの一例に過ぎないことに留意されたい。上記のように、光管を含む上記の例示のプロセスを使用して形成された受動電気デバイスのいずれも、単一のビア２０内で組み合わせることができる。また、単一ビア内の受動電気デバイスの組合せは、上記の組合せで説明したような２つの受動デバイスのみには限定されない。ビアの深さ内に収まる任意の数の受動電気デバイスが、ビア２０内への配置に適合し得る。例えば、ビア２０内に３つまたは４つの受動電気デバイスを配置することができ、組合せの受動電気デバイスのうちの少なくとも１つが、上述のライト・パイプ採用方法を使用して形成される実施形態が企図されている。
【００７４】
例えば、「Ａ／Ｂ」、「ＡまたはＢあるいはその両方」および「ＡとＢのうちの少なくとも一方」という場合における「／」、「または〜あるいはその両方」、および「〜のうちの少なくとも一方」のうちのいずれかの使用は、最初に記載されている選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に記載されている選択肢（Ｂ）のみの選択、あるいは両方の選択肢（ＡとＢ）の選択を包含することが意図されていることを理解されたい。さらに他の例として、「Ａ、ＢまたはＣあるいはこれらの組合せ」および「ＡとＢとＣとのうちの少なくとも１つ」という場合、そのような表現は、最初に記載されている選択肢（Ａ）のみの選択、または２番目に記載されている選択肢（Ｂ）のみの選択、または３番目に記載されている選択肢（Ｃ）のみの選択、または最初と２番目に記載されている選択肢（ＡとＢ）のみの選択、または最初と３番目に記載されている選択肢（ＡとＣ）のみの選択、または２番目と３番目に記載されている選択肢（ＢとＣ）のみの選択、または３つの選択肢すべて（ＡとＢとＣ）の選択を包含することが意図されている。これは、当業者および関連業者には容易にわかるように、記載されている項目の数だけ拡大適用することができる。
【００７５】
本明細書で使用されている用語は特定の実施形態について説明することを目的としているに過ぎず、例示の実施形態を限定することを意図していない。本明細書で使用する単数形の「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他の解釈を示していない限り複数形も含むことが意図されている。また、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」あるいはこれらの組合せが本明細書で使用されている場合、記載されている特徴、整数、工程、操作、要素、または構成要素あるいはこれらの組合せの存在を規定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、工程、操作、要素、構成要素またはこれらのグループあるいはこれらの組合せの存在または追加を排除しないことはわかるであろう。
【００７６】
本明細書では、「下」、「下方」、「下部」、「上」、「上部」などの空間的に相対的な用語が、図に示されているような１つの要素または特徴の別の要素または特徴に対する関係を説明するための説明を簡単にするために使用されていることがある。これらの空間的に相対的な用語は、図に図示されている向きに加えて、使用中または動作中のデバイスの異なる向きも包含することが意図されていることはわかるであろう。例えば、図中のデバイスがひっくり返された場合、他の要素または特徴の「下」または「下方」にあるとして記載されている要素は、その、他の要素または特徴の「上」の向きとなる。したがって、「下」という用語は、上と下の向きの両方を包含し得る。デバイスは、他の向き（９０度回転またはその他の向き）とすることも可能であり、本明細書で使用されている空間的に相対的な記述語はそれに応じて解釈することができる。さらに、ある層が２つの層の「間」にあるという場合、その層はその２つの層の間にある唯一の層であってよく、あるいは１つまたは複数の介在層も存在し得ることもわかるであろう。
【００７７】
本明細書では、様々な要素について説明するために第１、第２などの用語を使用することがあるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことはわかるであろう。これらの用語は、１つの要素を別の要素から区別するためにのみ使用されているに過ぎない。したがって、本概念の範囲から逸脱することなく、以下で説明されている第１の要素を第２の要素と称することも可能である。
【００７８】
以上、ライト・パイプ技術によるプリント回路基板ビア内のインダクタ、抵抗器、キャパシタおよびその他の構造の好ましい実施形態（例示であることを意図しており、限定的であることを意図していない）について説明したが、当業者は上記の教示に照らして修正および変形を加えることができることに留意されたい。したがって、開示した特定の実施形態には、添付の特許請求の範囲に概要を示す本発明の範囲内の変更を加えることができることがわかるであろう。以上のように、本発明の態様について詳細かつ特に特許法により求められるところにより説明したが、特許状により特許請求され、保護されることが望まれるものは、添付の特許請求の範囲に記載されている。
【図１】
2021510933.tif 000003
【図２】
2021510933.tif 000004
【図３】
2021510933.tif 000005
【図４】
2021510933.tif 000006
【図５】
2021510933.tif 000007
【図６】
2021510933.tif 000008
【図７】
2021510933.tif 000009
【図８】
2021510933.tif 000010
【図９】
2021510933.tif 000011
【図１０】
2021510933.tif 000012
【図１１】
2021510933.tif 000013
【図１２】
2021510933.tif 000014
【図１３】
2021510933.tif 000015
【図１４】
2021510933.tif 000016
【図１５】
2021510933.tif 000017
【図１６】
2021510933.tif 000018
【図１７】
2021510933.tif 000019
【図１８】
2021510933.tif 000020
【国際調査報告】
2021510933.tif 000021
2021510933.tif 000022