專利名稱：具金屬層的底材及其制造方法
技術領域：
本發明有關一種具金屬層的底材，以及與其相關的制作方法，旨在簡化整體制作流程、節省金屬使用量，以及降低生產設備成本。
背景技術：
眾所皆知，薄化金屬層是達成電路板或半導體晶片的多層化、絕緣層的薄膜化、通孔的小直徑化、電路的窄間距化等最直接有效的方法。目前用以制作薄化金屬層的方法，乃在半導體晶片或合成樹脂薄膜表面上利用真空蒸鍍或濺鍍等方法來形成金屬薄膜，或再利用電鍍等方法形成所要求的厚度。利用蒸鍍或濺鍍方式沉積形成金屬層的制造流程中，所欲沉積的金屬材質可沉積于欲鍍物上外，亦會沉積于蒸鍍或濺鍍設備的真空腔體內壁上，造成靶材不必要的浪費，以 致整體制造上的成本提高，更嚴重者，也將使真空腔體潔凈度大幅降低，進而影響其所沉積形成的金屬層的品質與良率。是以，上述習用欲鍍物上的金屬層為由蒸鍍或濺鍍方式所沉積形成以致使用時仍存在有諸多問題與缺失，且尚有待進一步改良的必要，即為本發明人與從事于此行業者所亟欲改善的方向所在。
發明內容
本發明所解決的技術問題即在提供一種具金屬層的底材及其制作方法，該方法可取代傳統制作圖案化金屬接點或線路的曝光與蝕刻制程，進而節省金屬使用量、簡化制作流程，以及降低生產設備成本。為達上述目的，本發明主要利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區域，并使用一種表面處理溶液在底材的親水或疏水表面附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，再使用一種金屬溶液，使觸媒層或交換層的表面因為觸媒反應或交換反應形成一金屬層；至于，隔絕層則可保護其它區域避免金屬沉積，且該金屬層可被圖案化，供做為電路接點或線路，而可以取代傳統制作圖案化金屬接點或線路的曝光與蝕刻制程，進而節省金屬使用量、簡化制作流程，以及降低生產設備成本。本發明的次一目的可以在粗糙底材上，制作出平坦的金屬接點或線路，并且具有填覆底材凹洞的能力，使沉積出的金屬層粗糙度大幅降低，提高后續制程中金屬表面的辨識度。本發明的又一目的可獲得純度極高的金屬層，藉以提升后續制程對于金屬接點表面的附著力，保障產品的良率。
圖IA至D為本發明第一實施例的制作流程圖。圖2為本發明第二實施例的底材半成品結構剖視圖。
圖3A至D為本發明第三實施例的制作流程圖。圖4A至F為本發明第四實施例的制作流程圖。圖5A至D為本發明第五實施例的制作流程圖。圖6A至D為本發明第六實施例的制作流程圖。圖號說明
10底材 IOa第一基材 IOb第二基材 11疏水區域
12親水區域
13觸媒層
14隔絕層 20屏蔽 30金屬層 40金屬材。
具體實施例方式本發明具金屬層的底材及其制造方法，主要利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區域，并使用一種表面處理溶液在底材的親水或疏水表面附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，再使用一種金屬溶液，使觸媒層或交換層的表面因為觸媒反應或交換反應形成一金屬層。具體而言，本發明具金屬層的底材制作方法，可主要區分為利用電漿于底材表面產生疏水性區域、利用電漿于底材表面產生親水性區域，以及利用電漿于底材表面產生疏水性區域及親水區域三種不同施作方式；其中，利用電漿于底材表面產生疏水性區域的施作方式基本上依序包括有下列步驟。a.備制一底材，該底材可為半導體或二極管的晶圓或晶片(如1C、晶體管、發光二極管、雷射二極管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纖維、砷化鎵、藍寶石、塑料、金屬、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如圖IA所示，對該底材10表面的外露區域施以電漿處理，可于該底材10上覆蓋一具預定圖案的屏蔽20，并對該底材10表面外露的區域施以電漿處理，如圖IB所示，使該底材10表面外露的區域成為疏水性區域11 ;該電漿處理的氣體可包含CF4、SF6或其它單一種類或其多種氣體的混合。c.如圖IC所示，將該表面具有疏水性區域11的底材10浸泡入表面處理溶液內，藉由表面能使非屬于疏水區域11的其它區域附著一觸媒層13 (或交換層)。d.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材10浸泡入金屬溶液內，即可使形成觸媒層13 (或交換層)的區域藉由有機物或無機物的觸媒反應或交換反應，而如圖ID所示沉積一細致度高且純度高的金屬層30。當然，在上揭將該表面具有疏水性區域11的底材10浸泡入表面處理溶液的表面處理流程當中，亦可藉由表面能使疏水區域11附著一如圖2所示的隔絕層14;相對的，該隔絕層14可以提供阻絕效果，避免后續制程于非需要沉積金屬區域產生可能的金屬沉積。由于，本發明主要利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區域，并使用一種表面處理溶液在底材的親水或疏水表面附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，再使用一種金屬溶液，使觸媒層或交換層的表面因為觸媒反應或交換反應形成一金屬層，因此不會有如習用蒸鍍或濺鍍方式使靶材部份沉積于真空腔體內壁上造成不必要的浪費、整體制造成本的提高等缺失發生，同時因省略傳統制作金屬層的曝光與蝕刻制程，可簡化制程、降低生產設備成本。尤其，可以在粗糙底材上，制作出平坦 的金屬接點或線路，習用的蒸鍍或濺鍍方式會對應底材粗糙度產生相同粗糙度的金屬層，而本發明方法可以有填覆底材凹洞的能力，使沉積出的金屬層粗糙度大幅降低，提高后續制程中金屬表面的辨識度。以及，利用本發明的方法可以產生純度極高的金屬層，習用的蒸鍍或濺鍍方式往往可能產生金屬的交叉污染或零件耗損所產生的污染，而本發明方法其金屬純度可高于99. 9%，有效提升后續制程對于電路接點表面的附著力，保障產品良品率。再者，本發明利用電漿于底材表面產生親水性區域的施作方式，基本上依序包括有下列步驟。a.備制一底材，該底材可為半導體或二極管的晶圓或晶片(如1C、晶體管、發光二極管、雷射二極管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纖維、砷化鎵、藍寶石、塑料、金屬、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如圖3A所示，對該底材10表面的外露區域施以電漿處理，可于該底材10上覆蓋一具預定圖案的屏蔽20，并對該底材10表面外露的區域施以電漿處理，如圖3B所示，使該底材10表面外露的區域成為親水性區域12 ;該電漿處理的氣體可包含N2、02、Ar、NH3或其它單一種類或其多種氣體的混合。c.將該表面具有親水性區域12的底材10浸泡入表面處理溶液內，如圖3C所示，藉由表面能使親水區域12附著一觸媒層13 (或交換層)。d.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材10浸泡入金屬溶液內，即可使形成觸媒層13 (或交換層)的區域藉由有機物或無機物的觸媒反應或交換反應，而如圖3D所示沉積一細致度高且純度高的金屬層30。至于，本發明利用電漿于底材表面產生疏水區域及親水性區域的施作方式，基本上依序包括有下列步驟
a.備制一底材，該底材可為半導體或二極管的晶圓或晶片(如1C、晶體管、發光二極管、雷射二極管等)或硅、二氧化硅、玻璃、玻璃纖維、砷化鎵、藍寶石、塑料、金屬、PVDF,PTFE、PET、PI、PP、其它高分子薄膜或基板等。b.如圖4A所示，對該底材10表面的外露區域施以電漿處理，可于該底材10上覆蓋一具預定圖案的屏蔽20，并對該底材10表面外露區域施以電漿處理，如圖4B所示，使該底材10表面外露區域成為親水性區域12 ;該電漿處理的氣體可包含N2、02、Ar、NH3或其它單一種類或其多種氣體的混合。c.對該底材10表面非屬于親水性區域12的其它區域施以電漿處理，可如圖4C所示于該底材10上覆蓋另一具有預定圖案的屏蔽20用以將親水性區域12遮蔽，并對該底材10表面施以電漿處理，如圖4D所示，使該底材10非屬于親水性區域12的其它區域成為疏水性區域11;該電漿處理的氣體可包含cf4、SF6或其它單一種類或其多種氣體的混合。d.將該表面具有疏水區域11及親水性區域12的底材10浸泡入表面處理溶液內，如圖4E所示，藉由表面能使親水區域12附著一觸媒層13 (或交換層)，以及使疏水區域11附著一隔絕層14。e.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材10浸泡入金屬溶液內，即可使形成觸媒層13 (或交換層)的區域藉由有機物或無機物的觸媒反應或交換反應，而如圖4F所示沉積一細致度高且純度高的金屬層30 ;同樣的，該底材10表面形成隔絕層14的區域則在隔絕層14的阻絕作用下，不致于產生金屬沉積。原則上，本發明當中的表面處理流程，主要將底材浸泡入表面處理溶液內，使親水區或疏水區藉由表面能附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，觸媒層或交換層可以提供后續金屬化制程所需的觸媒效果或金屬交換效果，而隔絕層可以提供阻絕效果避免后續制程于非需要沉積金屬區域產生可能的金屬沉積。 此步驟亦可將表面處理溶液加溫至溫度介于攝氏3(T80度之間，使底材溫度提高可提供后續制程較高的表面能。而親水區域上方可形成觸媒層或交換層或隔絕層，則可視制程需要調整表面處理溶液內成分與比例，以達到形成所需的材料層；疏水區域上方則主要形成隔絕層，此時表面處理溶液內主要包含親水性或疏水性的有機或無機材料，如界面活性劑、磷酸鹽類、硫酸鹽類、亞硫酸鹽類、苯磺酸鹽類、脂肪酸鹽類、酒石酸鹽類、長煉烷類、無機酸、有機酸、高分子材料、硫醇類、硫脲類等，或其它金屬如鉈、鉛、鉍、鎳、銀、金、鈀、錫、鉛、鋒、銅、招、絡、鐵、白金等。溶液主成分可為水或其它有機、無機溶劑等。至于，本發明當中的金屬溶液處理流程，主要將底材浸入一金屬溶液內，使觸媒層或交換層上方藉由有機物或無機物的觸媒反應或交換反應沉積一層金屬，可產生一層細致度高且純度高的金屬接點或線路，而隔絕層上方則不會產生金屬沉積。此金屬溶液內主要包含如界面活性劑、磷酸鹽類、硫酸鹽類、亞硫酸鹽類、苯磺酸鹽類、脂肪酸鹽類、酒石酸鹽類、長煉烷類、無機酸、有機酸、高分子材料、硫醇類、硫脲類等，以及其它金屬如鉈、鉛、鉍、鎳、銀、金、鈀、錫、鉛、鋅、銅、鋁、鉻、鐵、白金等；且金屬接點或線路形成后，原本的觸媒層或交換層可能仍存在或厚度變薄亦或不存在。在此步驟中，金屬沉積速率約每小時0.廣1011111，沉積厚度約0. flOiim;同樣的
此步驟亦可將金屬溶液加溫至溫度介于攝氏3(T80度之間，使溶液溫度提高可提供較高的化學能以提升沉積速率。值得一提的是，上述三種不同施作方式所使用的底材表面可預設有金屬材，以圖5A至D所示的實施方式為例。本發明中的底材可如圖5A所示，預先于表面預設具有預定圖案的金屬材40，該金屬材40可為鎳、銀、金、鈀、錫、鉛、鋅、銅、鋁、鐵、白金、鈦、鍺、鎵、銦、紳等單層金屬材或復合層金屬材，并可選擇性對該底材10的非屬于金屬材40的表面外露區域施以電衆處理,如圖5B所示，使該底材10表面外露區域成為疏水區域11 (或親水區域)；同時亦可視制程需要，調整表面處理溶液內成分與比例，如圖5C所示，使觸媒層13 (或交換層)只形成于該金屬材40上方，而疏水區域11 (或親水區域)上方則形成隔絕層14 (或不另外形成隔絕層)，最后經金屬溶液浸泡處理之后即可使形成觸媒層13 (或交換層)的區域藉由有機物或無機物的觸媒反應或交換反應，而如圖所示沉積一細致度高且純度高的金屬層30，此外，原金屬材40亦可能提供直接或間接的觸媒或交換效果使金屬層30更能良好的附著于金屬材40上。在此實施例中，該觸媒層13(或交換層)下方有金屬材40，其所附加于金屬材40上方的金屬層30材質可與下方的金屬材40相同或不同；故，利用本發明的方法所制作的底材10結構，于表面附加有純度達99. 9%的金屬層；或是，于表面設有具預定圖案金屬材，并于該金屬材上附加有純度達99. 9%的金屬層，且該金屬材層可被圖案化，以供做為特定用途的電路接點或線路。再者，上述各實施例中，該底材10亦可以為復合材料，如圖6A所示，該底材10由兩種不同第一、第二基材10a、10b所復合而成，再利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區域，如圖6B所示的實施例中，于該第一基材IOa上形成親水區12，并使用一種表面處理溶液在第一基材IOa的親水區12表面附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層
13(或交換層)，如圖6C所示，再使用一種金屬溶液，使觸媒層13 (或交換層)的表面因為 觸媒反應或交換反應形成一金屬層30,如圖6D所示。
權利要求
1.一種具金屬層的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步驟 a.備制一底材； b.對該底材表面的外露區域施以電漿處理,使該底材表面外露的區域成為疏水性區域； c.將該表面具有疏水性區域的底材浸泡入表面處理溶液內，藉由表面能使非屬于疏水區域的其它區域附著一觸媒層； d.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材浸泡入金屬溶液內，使形成觸媒層的區域沉積一細致度高且純度高的金屬層。
2.一種具金屬層的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步驟 a.備制一底材； b.對該底材表面的外露區域施以電漿處理,使該底材表面外露的區域成為親水性區域； c.將該表面具有親水性區域的底材浸泡入表面處理溶液內，藉由表面能使親水區域附著一觸媒層； d.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材浸泡入金屬溶液內，使形成觸媒層的區域沉積一細致度高且純度高的金屬層。
3.一種具金屬層的底材制造方法，其特征在于，包括有下列步驟 a.備制一底材； b.對該底材表面的外露區域施以電漿處理,使該底材表面外露的區域成為親水性區域； c.對該底材表面非屬于親水性區域的其它區域施以電漿處理，使該底材非屬于親水性區域的其它區域成為疏水性區域； d.將該表面具有疏水區域及親水性區域的底材浸泡入表面處理溶液內，使親水區域附著一觸媒層，以及使疏水區域附著一隔絕層； e.最后將經過表面溶液浸泡處理的底材浸泡入金屬溶液內，使形成觸媒層的區域沉積一細致度高且純度高的金屬層。
4.如權利要求I、2或3所述具金屬層的底材制造方法，其特征在于，該底材預先于表面設有金屬材，以便對該底材非屬于該金屬材的外露區域施以電漿處理。
5.如權利要求I、2或3所述具金屬層的底材制造方法，其特征在于，于該底材上覆蓋一具預定圖案的屏蔽，再對該底材表面外露的區域施以電漿處理。
6.如權利要求I或3所述具金屬層的底材制造方法，其特征在于，使用包含CF4、SF6或其它單一種類或其多種氣體的混合，對該底材表面外露的區域施以電衆處理，使該底材表面外露的區域成為疏水區域。
7.如權利要求2或3所述具金屬層的底材制造方法，其特征在于，使用包含N2、02、Ar、NH3或其它單一種類或其多種氣體的混合，對該底材表面外露的區域施以電漿處理，使該底材表面外露的區域成為親水區域。
8.如權利要求I所述具金屬層的底材制造方法，其特征在于，將該表面具有疏水性區域的底材浸泡入表面處理溶液的表面處理流程當中，使該疏水區域附著一隔絕層。
9.一種具金屬層的底材，其特征在于，于該底材表面附加有純度達99. 9%的金屬層。
10. 一種具金屬層的底材，其特征在于，于該底材表面設有具預定圖案金屬材，并于該 金屬材上附加有純度達99. 9%的金屬層。
全文摘要
本發明具金屬層的底材及其制造方法乃利用電漿表面處理造成底材表面的親水性或疏水性區域，并使用一種表面處理溶液在底材的親水或疏水表面附著一層由有機物或無機物形成的觸媒層或交換層或隔絕層，再使用一種金屬溶液，使觸媒層或交換層的表面因為觸媒反應或交換反應形成一金屬層；至于，隔絕層則可保護其它區域避免金屬沉積，且附加于底材上的金屬層可被圖案化，以供做為電路接點或線路，而可節省金屬使用量、簡化制作流程，以及降低生產設備成本。
文檔編號H05K3/38GK102752962SQ20111010081
公開日2012年10月24日 申請日期2011年4月21日 優先權日2011年4月21日
發明者趙得邦 申請人:明閱科技有限公司