[发明专利]具有双晶铜线路层的电路板及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种具有双晶铜线路层的电路板及其制作方法，尤指一种集成电路用的具有双晶铜线路层的电路板及其制作方法。 

背景技术

随着电子产业的蓬勃发展，对于具有体积小、重量轻、多功能且高性能的电子产品需求也日益增加。在目前集成电路的发展上，为了将多种有源元件及无源元件设置于同一个装置上，现今多采用半导体封装技术，以达到在有限的单位面积下容纳更多数量的线路及电子元件的目的。 

以往的机体电路及封装产业上，多使用化学气相沉积法(CVD)、等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)、溅射、化学镀或电镀等方式形成铜导线(或称为铜线路)。然而，以上述方法所制得的铜线路却往往具有抗电迁移能力不理想的问题。特别是于集成电路的半导体装置中，纳米尺度的电子导线的抗电迁移能力与机械性质，对于产品可靠度具有极大的影像。 

有鉴于此，目前已发展出添加其他金属或材料于铜导线的技术，以减少铜导线的电迁移效应。然而，此方法却面临到半导体工艺上有污染的可能性，或是造成制作成本的增加，实际应用价值反而较低。 

此外，在目前的半导体铜工艺中，更发展出以物理气相沉积法(PVD)沉积具有纳米双晶结构的金属铜以形成铜线路，以期能够取代现今的铜导线，而提升铜导线的抗电迁移能力。然而，以物理气相沉积法所形成的纳米双晶铜，却具有铜晶格方向无法控制而形成方向性零散的短晶格，且双晶的密度较低，因此在生产技术上无法大幅提升抗电迁移能力，而未能产生实际的应用价值。此外，当以物理气相沉积法形成双晶铜结构时，沉积时间漫长，且无法镀进高深宽比的盲孔或沟槽中，因此无法直接应用在铜内连线(interconnect)、铜导线、或硅穿孔(TSV)技术上。 

由于双晶铜具有良好的抗电迁移能力，若能发展一种可有效形成具有良好晶格排列的双晶铜制作方法，则可取代现有的铜导线及其制作方法，而提升铜线路的抗电迁移能力。 

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有双晶铜线路层的电路板，以能提升铜线路的抗电迁移能力，而提升产品的可靠度。 

本发明的另一目的在于提供一种具有双晶铜线路层的电路板的制作方法，以能制作出具有双晶铜的铜线路层。 

为达成上述目的，本发明的具有双晶铜线路层的电路板的制作方法，包括下列步骤：(A)提供一衬底，其至少一表面设有一第一线路层，且第一线路层包括一电性连接垫；(B)形成一第一介电层于衬底的至少一表面上；(C)形成多个开口于第一介电层中，其中每一开口贯穿第一介电层并对应于电性连接垫以显露电性连接垫；(D)于开口中形成一铜晶种层；(E)以一电镀法于开口中沉积一纳米双晶铜层；以及(F)退火处理衬底以转换铜晶种层成纳米双晶铜，且纳米双晶铜层及转换后的铜晶种层形成一第二线路层，而第二线路层包括多个形成于开口中的第一导电盲孔。 

经由上述工艺，本发明所提供的具有双晶铜线路层的电路板包括：一衬底，其至少一表面设有一第一线路层，且第一线路层包括一电性连接垫；一第一介电层，设置于衬底及第一线路层的表面，其中第一介电层具有多个开口以显露电性连接垫；以及一第二线路层，形成于第一介电层的一表面，第二线路层包括多个第一导电盲孔，每一第一导电盲孔对应设置于开口中以电性连接电性连接垫，且第二线路层的材料为一纳米双晶铜。此外，第一线路层的材料也优选为一纳米双晶铜。 

本发明的具有双晶铜线路层的电路板的制作方法通过电镀法及退火工艺，而可形成具有优选方向且双晶密度高的纳米双晶铜。特别是，通过退火工艺，电镀的纳米双晶铜会往原来没有双晶的晶种层成长，而将原本的晶种层转换成纳米双晶铜，因此所形成的线路层均转变成由纳米双晶铜所组成。因此，在本发明的具有双晶铜线路层的电路板中，第二线路层由具有优选方向且双晶密度高的纳米双晶铜所组成。由于此优选方向的纳米 双晶铜的表面扩散较慢，因此可大幅提升铜导线的抗电迁移能力，而提升产品的可靠度。据此，相较于以往使用物理气相沉积法所形成的铜导线，本发明的双晶密度较高且抗电迁移能力较好，同时具有较短的工艺时间，因此更适用于集成电路工业的发展应用上。