[发明专利]具有电介质厚度改进控制的多层电子结构

说明书

本发明提供一种具有电介质厚度改进控制的多层电子结构及其制造方法，所述多层电子结构包括层压在介电材料内的铜子结构层，所述介电材料包括在聚合物基质中的连续玻璃纤维，其特征在于，所述介电材料是无孔隙的并且每个介电材料层的厚度控制在预定厚度的+‑3微米内，标准偏差小于1微米。

技术领域

本发明涉及多层电子支撑结构例如插件及其制造方法。

背景技术

在对于越来越复杂的电子元件的小型化需求越来越大的带动下，诸如计算机和电信设备等消费电子产品的集成度越来越高。这已经导致要求支撑结构如IC基板和IC插件具有通过介电材料彼此电绝缘的高密度的多个导电层和通孔。

这种支撑结构的总体要求是可靠性和适当的电气性能、薄度、刚度、平整度、散热性好和有竞争力的单价。

在实现这些要求的各种途径中，一种广泛实施的创建层间互连通孔的制造技术是采用激光钻孔，所钻出的孔穿透后续布置的介电基板直到最后的金属层，后续填充金属，通常是铜，该金属通过镀覆技术沉积在其中。这种成孔方法有时也被称为“钻填”，由此产生的通孔可称为“钻填通孔”。

但是，钻填孔方法存在大量缺点。因为每个通孔需要单独钻孔，所以生产率受限，并且制造复杂的多通孔IC基板和插件的成本变得高昂。在大型阵列中，通过钻填方法难以生产出高密度和高品质、彼此紧密相邻且具有不同的尺寸和形状的通孔。此外，激光钻出的通孔具有穿过介电材料厚度的粗糙侧壁和内向锥度。该锥形减小了通孔的有效直径。特别是在超小通孔直径的情况下，也可能对于先前的导电金属层的电接触产生不利影响，由此导致可靠性问题。而且，在被钻的电介质是包括聚合物基体中的玻璃或陶瓷纤维的复合材料时，侧壁特别粗糙，并且这种粗糙度可能会产生附加的杂散电感。

钻出的通孔的填充过程通常是通过铜电镀来完成的。电镀沉积技术会导致凹痕，其中在通孔顶部出现小坑。或者，当通孔通道被填充超过其容纳量的铜时，可能造成溢出，从而产生突出超过周围材料的半球形上表面。凹痕和溢出往往在如制造高密度基板和插件时所需的后续上下堆叠通孔时造成困难。此外，应该认识到，大的通孔通道难以均匀填充，特别是在其位于插件或IC基板设计的同一互连层内的小通孔附近时。

虽然可接受的尺寸范围和可靠性正在随着时间的推移而改善，但是上文所述的缺点是钻填技术的内在缺陷，并且会限制可制造的通孔的尺寸范围。还应该注意的是，激光钻孔是制造圆形通孔通道的最好方法。虽然可以通过激光铣削制造狭缝形状的通孔通道，但是，可有效制造的钻填孔的几何形状范围比较有限。通过钻填工艺制造通孔是昂贵的，并且难以利用相对具有成本效益的电镀工艺用铜来均匀和一致地填充由此形成的通孔通道。

在复合介电材料中激光钻出的孔实际上被限制在60×10^-6m直径，并且由于所涉及的烧蚀过程以及所钻的复合材料的性质，甚至因此而遭受到显著的锥度形状以及粗糙侧壁的不利影响。

除了上文所述的激光钻孔的其它限制外，钻填技术的另一限制在于难以在同一层中产生不同直径的通孔，这是因为当钻出不同尺寸的通孔通道并随后用金属填充以制造不同尺寸通孔时，通孔通道的填充速率不同。因此，作为钻填技术的特征性的凹痕或溢出的典型问题被恶化，因为不可能对不同尺寸通孔同时优化沉积速率。

克服钻填方法的许多缺点的可选解决方案是利用又称为“图案镀覆”的技术，通过将铜或其它金属沉积到在光刻胶中形成的图案内来制造。

在图案镀覆中，首先沉积种子层。然后在其上沉积光刻胶层，随后曝光形成图案，并且选择性移除该图案以制成暴露出种子层的沟槽。通过将铜沉积到光刻胶沟槽中来形成通孔柱。然后移除剩余的光刻胶，蚀刻掉种子层，并在其上及其周围层压通常为聚合物浸渍玻璃纤维毡的介电材料，以包围所述通孔柱。然后，可以使用各种技术和工艺来减薄所述介电材料，将其平坦化并暴露出所述通孔柱顶部以允许由此导电连接到底平面或基准面，用于在其上形成下一金属层。可在其上通过重复该过程来沉积后续的金属导体层和通孔柱，以形成所需的多层结构。