專利名稱：多層導通孔疊層結構的制作方法
技術領域：
本發明系關于一種多層導通孔疊層結構，特別有關一種應用于柔性半導體或柔性多層基板的多層導通孔疊層結構。
背景技術：
多層基板用于制作封裝基板、印刷電路板、柔性封裝基板及柔性電路板等領域，整合成高密度系統為現今電子產品小型化必然的趨勢。特別是當前業界均不斷地投入研發更輕、更薄、更具可撓性的柔性集成電路以及柔性多層基板。制作各種應用更為廣泛的柔性電子產品，不僅能更有效地應用于各類產品，同時更符合商品微型化的需求。柔性多層基板的厚度越薄，集成電路及多層基板的繞線密度(routing density)要求便越高。請參考附圖1所示，是現有技術中堆棧式導通孔(Stacked VIA)技術形成多層埋孔的多層導通孔疊層結構，以提高集成電路及多層基板的繞線密度的方法。如附圖1中所示，多層導通孔疊層結構是將集成電路或多層基板中位于不同層的金屬層10、20及30(金屬線路或焊墊層)均設置于垂直對應的位置，在分別制作介電層80及90后，再于金屬層 10,20的位置上制作一垂直的導通孔，填入導通金屬材料，形成導通孔金屬60、70，用以電學連接位于上下不同層的金屬層10、20及30 (金屬線路或焊墊層)。這是一種有效縮小繞線密度的技術，尤其適用于硬質的集成電路及多層基板，而不適用于柔性集成電路以及柔性多層基板。主要是因此多層的導通孔結構的堆棧特性，大量金屬材料設置于一密集的區域內，致使其幾乎不具可撓性，若將此技術應用于制作柔性集成電路以及柔性多層基板，當依此種現有技術制作的堆棧式導通孔被折曲時，折曲的動作很容易對其產生結構性破壞。請參考附圖2，亦為現有技術另一種堆棧式導通孔(Stacked VIA)的技術，形成一越層孔(盲孔)的多層導通孔疊層結構，以提高集成電路及多層基板的繞線密度的方法。此方法是將集成電路或多層基板中位于不同層的金屬層10或20 (金屬線路或焊墊層)均設置于垂直對應的位置，分別以介電層80或90與其他層相隔，而利用單一垂直的導通孔，以一貫的。再以蝕刻法或是沉積法形成附圖2中所示的形成導通孔金屬60，使金屬層10、20 電學連接。同樣地，此多層導通孔疊層結構亦僅適用于硬質的集成電路及多層基板，主要亦因此多層導通孔疊層結構的堆棧特性，大量金屬材料設置于一密集的區域內，致使其幾乎不具可撓性。因此也不適用于柔性集成電路以及柔性多層基板。請參考附圖3所示，是另一現有技術堆棧式導通孔技術形成一越層孔，且具有斜孔壁的多層導通孔疊層結構。與附圖2中所示的多層導通孔疊層結構相似，此方法是將集成電路或多層基板中位于不同層的金屬層10或20 (金屬線路或焊墊層)均設置于大致上垂直對應的位置，分別以介電層80或90與其他層相隔，亦利用單一垂直的導通孔，以一貫的。再以蝕刻法或是沉積法形成附圖3中所示的導通孔金屬60使金屬層10、20電學連接。 只是其疊層結構導孔的導孔壁均為具有一定角度的斜孔壁。然而此結構金屬層20、60(做為孔墊)面積較大，因此必然導致布線密度較低。請參考附圖4所示，是現有技術中交錯式導通孔(Staggered VIA)技術形成多層埋孔的多層導通孔疊層結構。如附圖4所示的多層導通孔疊層結構是先將導通孔金屬60形成于金屬層10上，同時亦于介電層80表面向金屬層10的外延伸出具有一定面積的一特定區域。接著，于形成介電層90并對其在前述特定區域開孔后，于前述特定區域上再形成導通孔金屬70，并且如附圖4中所示，導通孔金屬70的導通孔金屬邊緣垂直線99同樣地會落于前述特定區域上，亦即一般做法會使導通孔金屬70盡量不與導通孔金屬60的前述特定區域以外的部份重疊。此類結構系為目前最為普遍、用途最廣的多層導通孔疊層結構。只是其不像附圖3所示的堆棧式導通孔技術能讓集成電路以及多層基板尺寸縮小的幅度可觀。 因此在提高集成電路及多層基板的繞線密度(routing density)方面必然將有先天存在的限制。特別是如前述當今面對柔性集成電路及柔性多層基板更進一步、更嚴苛的要求下恐更加力有未逮。然而其相比于堆棧式導通孔技術，較具有可撓性。
發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種多層導通孔疊層結構，更薄、布線密度更高、更具可撓性，因而能應用于柔性半導體或柔性多層基板的多層導通孔疊層結構。并且， 本發明多層導通孔疊層結構的高布線密度特性亦適用于一般封裝基板或印刷電路板為了解決上述問題，本發明提供了一種多層導通孔疊層結構，包含一金屬層、一第一介電層、一第一導通孔金屬層、一第二介電層以及一第二導通孔金屬層。第一介電層披覆金屬層，且于金屬層上方具有第一開口。第一導通孔金屬層形成于第一開口及第一介電層上，具有第一底部、位于第一介電層上的第一上端部以及第一斜孔壁。第一斜孔壁具有與第一上端部接合的第一頂端及與第一底部接合的第一底端。并且，第一底部具有一幾何對稱中心。第二介電層披覆第一導通孔金屬層，且于第一導通孔金屬層的第一上端部及第一斜孔壁上方具有第二開口。第二導通孔金屬層形成于第二開口及第二介電層上，具有第二底部、位于第二介電層上的第二上端部以及第二斜孔壁。第二斜孔壁具有與第二上端部接合的第二頂端及與第二底部接合的第二底端。第二頂端最接近第一底部具有的幾何對稱中心的一點所具有相對金屬層的垂直線是落于第一斜孔壁上的。或者，第二底端最接近第一底部具有的幾何對稱中心的一點所具有相對金屬層的垂直線是落于第一斜孔壁上的。本發明的優點在于，所提供的多層導通孔疊層結構，不僅能適用于柔性半導體或柔性多層基板的多層導通孔疊層結構更薄、更具可撓性的需求，同時能更進一步提高柔性集成電路及柔性多層基板的繞線密度。
附圖1是現有技術中堆棧式導通孔技術形成多層埋孔的多層導通孔疊層結構。附圖2是現有技術中堆棧式導通孔技術形成越層孔(盲孔)的多層導通孔疊層結構。附圖3是現有技術中另一堆棧式導通孔技術形成越層孔，且具有斜孔壁的多層導通孔疊層結構。附圖4是現有技術中交錯式導通孔技術形成多層埋孔的多層導通孔疊層結構。附圖5是本發明第一實施例的多層導通孔疊層結構。附圖6是本發明第二實施例的多層導通孔疊層結構。
附圖7是本發明比較例的多層導通孔疊層結構。附圖至附圖他是本發明第二實施例的多層導通孔疊層結構的制作方法。
具體實施方式接下來結合附圖詳細介紹本發明所述多層導通孔疊層結構的具體實施方式
。請參考附圖5所示，是本發明第一實施例的多層導通孔疊層結構。本發明第一實施例的多層導通孔疊層結構包含一金屬層100、一第一介電層202、一第一導通孔金屬層 102、一第二介電層204以及一第二導通孔金屬層104。如第5圖中所示，金屬層100是作為柔性半導體電路或柔性多層基板的金屬線路或焊墊層。第一介電層202披覆金屬層100，且于金屬層100上方具有第一開口。第一導通孔金屬層102形成于第一開口及第一介電層202 上。第一導通孔金屬層102具有第一底部102-1、第一上端部102-2及第一斜孔壁102-3。 如圖5所示，第一底部102-1形成于第一開口的位置且具有一幾何對稱中心，其可為一對稱線或者一圓心，視第一底部102-1的形狀決定。第一上端部102-2則形成于第一介電層202 上。第一斜孔壁102-3具有第一頂端及第一底端。第一頂端與第一上端部102-2接合，其第一底端則與第一底部102-1接合。第二介電層204披覆第一導通孔金屬層102，且如圖5 所示，于第一導通孔金屬層102的第一上端部102-2上方具有第二開口。第二導通孔金屬層104形成于第二開口及第二介電層204上。第二導通孔金屬層104具有第二底部104-1、 第二上端部104-2及第二斜孔壁104-3。第二底部104-1形成于第二開口的位置。第二上端部104-2則形成于第二介電層204上。第二斜孔壁104-3具有第二頂端及第二底端。第二頂端與第二上端部104-2接合。第二底端與第二底部104-1接合。第一導通孔金屬層102具有的第一上端部102-2預定于后形成第二導通孔金屬層 104的位置，是較向外延伸，以準備與第二底部104-1接合。即所謂交錯式多層導通孔疊層結構。然而與現有技術最大不同處在于，第二導通孔金屬層104的第二頂端最接近第一底部102-1所具有的幾何中心110的一點所具有相對金屬層100的垂直線112是落于第一斜孔壁102-3上的。也就是說，若從俯視的角度來看，第一導通孔金屬層102與第二導通孔金屬層104有一部分重疊。請參考附圖6所示，是本發明第二實施例的多層導通孔疊層結構。本發明第二實施例與前述本發明的第一實施例結構相似，但第二介電層204具有的第二開口是如圖6所示，位于第一導通孔金屬層102的第一上端部102-2及第一斜孔壁102-3上方，會露出部份的第一上端部102-2與部份的第一斜孔壁102-3。因此，第二導通孔金屬層104所具有的第二底部104-1的第二底端最接近第一底部102-1所具有的幾何中心110的一點所具有相對于金屬層100的一垂直線114是落于第一斜孔壁102-3上的。也就是說，若從俯視的角度來看，第一導通孔金屬層102與第二導通孔金屬層104重疊的部分，相較于第一實施例重疊的部分更多。請參考附圖7所示，是本發明比較例的多層導通孔疊層結構。此比較例與前述本發明的第一實施例、第二實施例相似，只是相異處在于第二導通孔金屬層104所具有的第二底部104-1的第二底端最接近金屬層100所具有的幾何中心110的一點所具有相對金屬層100的一垂直線114已落于第一導通孔金屬層102的第一底部102-1上。也就是說，若從俯視的角度來看，此比較例第一導通孔金屬層102與第二導通孔金屬層104重疊的部分，
6相較于本發明第一實施例、第二實施例重疊的部分已更多，已如附圖2、附圖3所示現有技術的堆棧式導通孔，可撓性已不佳。比較前述附圖5、附圖6以及附圖7所示，本發明的實施例及比較例可知，依據本發明，多層導通孔疊層結構不僅可保有交錯式導通孔疊層結構適用于柔性集成電路以及柔性多層基板可撓性的需求，能使集成電路以及多層基板的厚度制作得更薄，同時能更進一步提高集成電路及多層基板的繞線密度。并且，又不會如現有技術的堆棧式導通孔疊層結構， 為單方面追求繞線密度提高，卻因其堆棧特性，大量金屬材料設置于一密集的區域內，致使其幾不具可撓性，而不適用于柔性集成電路以及柔性多層基板。請參考附圖8a至附圖他所示，是本發明第二實施例的多層導通孔疊層結構的制作方法。如附圖8a所示，在一柔性集成電路或一柔性多層基板的一介電層200上形成一金屬層100。如附圖8b所示，在金屬層100上形成一第一介電層202，披覆金屬層100。如附圖8c所示，在金屬層100上方形成一第一開口。形成第一開口的方式，則能夠采用光刻工藝或光學激光鉆孔的工藝。本發明并未對光刻工藝或光學激光鉆孔的工藝作任何限定，僅要對于開口的精確度能夠掌握，如前述光學顯微分辨率、景深足夠定義開口， 光學激光鉆孔的能量、分辨率足夠在不平坦的位置進行精確開口即可。如附圖8d所示，例如以金屬剝離制程(Metal Lift Off)選用負型光刻膠為例，在介電層202表面涂布至少一光刻膠層203。涂布光刻膠層203后，對第一導通孔金屬層102 預定位置的光刻膠層203-1以外的光刻膠層203進行曝光后，即可以顯影劑(Developer) 去除位于預定位置的光刻膠層203-1。接著，如附圖8e所示，去除光阻層203及其上方與第一導通孔金屬層102同時形成的金屬層后，即完成第一開口及周邊先決的區域范圍內，形成具有第一底部、第一上端部及第一斜孔壁的第一導通孔金屬層102的制作。但本發明并未對形成第一導通孔金屬層 102的方法做任何限定，只有經本發明者進行實際實驗而得出，若欲形成位置精準、形狀精確且厚度均勻的金屬層，以金屬剝離工藝為較佳。如附圖8f所示，形成一第二介電層204，披覆第一導通孔金屬層102。由于第一導通孔金屬層102呈凹陷的形狀外觀，因此，形成的第二介電層204亦形成相似的凹陷形狀外觀。如附圖8g所示，于第一導通孔金屬層102的第一上端部及第一斜孔壁上方形成一第二開口。形成第二開口的方式，則能夠采用光刻工藝或光學激光鉆孔的工藝。本發明并未對光刻工藝或光學激光鉆孔的工藝作任何限定，僅要對于開口的精確度能夠掌握，如前述光學顯微分辨率、景深足夠定義開口，光學激光鉆孔的能量、分辨率足夠在不平坦的位置進行精確開口即可。如第他圖所示，于第二開口及周邊先決的區域范圍內，形成具有第二底部、第二上端部及第二斜孔壁的第二導通孔金屬層104。則第二導通孔金屬層104的第二底端最接近第一底部102-1所具有的幾何中心的一點所具有相對金屬層100的垂直線114是落于第一斜孔壁上的。并且，形成第二導通孔金屬層104的方法則可與前述形成第一導通孔金屬層102相同，可為金屬剝離工藝(Metal Lift Off)。但本發明并未對形成第二導通孔金屬層104的方法做任何限定，只有經本發明者進行實際實驗而得出，形成金屬層的各種工藝， 以金屬剝離制程為較佳。特別是第二開口的底部是如附圖8g所示，非一平整的底面，能于非平整底面，形成位置精準、形狀精確且厚度均勻的第二導通孔金屬層104，應采用金屬剝離工藝為較佳。上述雖以制作本發明的第二實施例進行說明，本發明的第一實施例也能以同樣的方法制作，要注意的是決定第二開口的位置不同。總言的，根據本發明的多層導通孔疊層結構，不僅能適用于柔性半導體或柔性多層基板的多層導通孔疊層結構更薄、更具可撓性的需求，同時能更進一步提高柔性集成電路及柔性多層基板的繞線密度。綜上所述，雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視后附的申請專利范圍所界定者為準。
權利要求
1.一種多層導通孔疊層結構，其特征在于，包括一金屬層；一第一介電層，披覆所述金屬層，且于所述金屬層上方具有一第一開口 ；一第一導通孔金屬層，形成于所述第一開口及所述第一介電層上，具有一第一底部、位于所述第一介電層上的一第一上端部以及一第一斜孔壁，所述第一斜孔壁具有與所述第一上端部接合的一第一頂端及與所述第一底部接合的一第一底端，且所述第一底部具有一幾何對稱中心；一第二介電層，披覆所述第一導通孔金屬層，且于所述第一導通孔金屬層的所述第一上端部及所述第一斜孔壁上方具有一第二開口；以及一第二導通孔金屬層，形成于所述第二開口及所述第二介電層上，具有一第二底部、位于所述第二介電層上的一第二上端部以及一第二斜孔壁，所述第二斜孔壁具有與所述第二上端部接合的一第二頂端及與所述第二底部接合的一第二底端，其中所述第二頂端最接近所述幾何對稱中心的一點所具有的相對所述金屬層的一垂直線是落于所述第一斜孔壁上的。
2.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二導通孔金屬層采用金屬剝離工藝形成，并同時形成所述第二底部、所述第二上端部以及所述第二斜孔壁。
3.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二開口是采用光刻工藝形成。
4.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二開口是采用光學激光鉆孔工藝形成。
5.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一導通孔金屬層采用金屬剝離工藝形成，并同時形成所述第一底部、所述第一上端部以及所述第一斜孔壁。
6.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一開口采用光刻工藝形成。
7.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一開口是采用光學激光鉆孔工藝形成。
8.根據權利要求1所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述多層導通孔疊層結構應用于一柔性多層基板或一柔性半導體電路。
9.一種多層導通孔疊層結構，其特征在于，包括一金屬層；一第一介電層，披覆所述金屬層，且于所述金屬層上方具有一第一開口 ；一第一導通孔金屬層，形成于所述第一開口及所述第一介電層上，具有一第一底部、位于所述第一介電層上的一第一上端部以及一第一斜孔壁，所述第一斜孔壁具有與所述第一上端部接合的一第一頂端及與所述第一底部接合的一第一底端，且所述第一底部具有一幾何對稱中心；一第二介電層，披覆所述第一導通孔金屬層，且于所述第一導通孔金屬層的所述第一上端部及所述第一斜孔壁上方具有一第二開口；以及一第二導通孔金屬層，形成于所述第二開口及所述第二介電層上，具有一第二底部、位于所述第二介電層上的一第二上端部以及一第二斜孔壁，所述第二斜孔壁具有與所述第二上端部接合的一第二頂端及與所述第二底部接合的一第二底端，其中所述第二底端最接近所述幾何對稱中心的一點所具有的相對所述金屬層的一垂直線是落于所述第一斜孔壁上的。
10.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二導通孔金屬層采用金屬剝離工藝形成，并同時形成所述第二底部、所述第二上端部以及所述第二斜孔壁。
11.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二開口是采用光刻工藝形成。
12.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第二開口是采用光學激光鉆孔工藝形成。
13.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一導通孔金屬層采用金屬剝離工藝形成，并同時形成所述第一底部、所述第一上端部以及所述第一斜孔壁。
14.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一開口采用光刻工藝形成。
15.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述第一開口是采用光學激光鉆孔工藝形成。
16.根據權利要求9所述的多層導通孔疊層結構，其特征在于，所述多層導通孔疊層結構應用于一柔性多層基板或一柔性半導體電路。
全文摘要
一種多層導通孔疊層結構，具有金屬層、第一介電層的第一開口上形成第一導通孔金屬層、第二介電層及第二介電層的第二開口上形成的第二導通孔金屬層。第一、第二導通孔金屬層皆分別具有第一、第二底部，第一、第二上端部及第一、第二斜孔壁。第一、第二斜孔壁分別具有第一、第二頂端及底端。第二斜孔壁的第二頂端最接近第一底部幾何對稱中心的一點所具有的相對金屬層的垂直線是落于第一斜孔壁上的。或者，第二斜孔壁的第二底端最接近第一底部幾何對稱中心的一點所具有的相對金屬層的垂直線是落于第一斜孔壁上的。
文檔編號H01L23/498GK102404935SQ20101028908
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月13日 優先權日2010年9月13日
發明者楊之光 申請人:巨擘科技股份有限公司