具有双晶铜线路层的电路板及其制作方法技术

一种具有双晶铜线路层的电路板，其特征在于，包括：一衬底，其至少一表面设有一第一线路层，且该第一线路层包括一电性连接垫；一第一介电层，设置于该衬底及该第一线路层的表面，其中该第一介电层具有多个开口以显露该电性连接垫；以及一第二线路层，形成于该第一介电层的一表面，该第二线路层包括多个第一导电盲孔，每一该第一导电盲孔对应设置于该开口中以电性连接该电性连接垫，且该第二线路层的材料为一纳米双晶铜。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是有关于一种，其中电路板制作方法包括下列步骤：(A)提供一衬底，其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)在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。【专利说明】
本专利技术是关于一种，尤指一种集成电路用的。
技术介绍
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力口，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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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，在本专利技术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，本专利技术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。在本专利技术的具有双晶铜线路层的电路板的制作方法中，步骤(C)可为:形成多个开口及多个沟槽于第一介电层中，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；步骤(D)可为:分别于开口及沟槽中形成一铜晶种层；步骤(E)可为:以一电镀法分别于开口及沟槽中沉积一纳米双晶铜层；以及步骤(F)可为: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、及一形成于沟槽中的第一线路。经由上述工艺，本专利技术的具有双晶铜线路层的电路板中，第一介电层可更具有多个沟槽，第二线路层可还包括一第一线路，且第一线路设置于沟槽中。此外，在本专利技术的具有双晶铜线路层的电路板的制作方法中，在步骤(F)后可还包括一步骤(G):于第一介电层及第二线路层的表面上形成一线路增层结构，其中线路增层结构包括至少一第二介电层、至少一第三线路层、及多个第二导电盲孔，且部分第二导电盲孔电性连接第二线路层。在此，第三线路层优选是以与前述形成第二线路层的相同方法制作。经由上述工艺，本专利技术的具有双晶铜线路层的电路板可还包括一线路增层结构，设置于第一介电层及第二线路层的表面，其中线路增层结构包括至少一第二介电层、至少一第三线路层、及多个第二导电盲孔，且部分第二导电盲孔电性连接第二线路层。在此，第三线路层的材料优选为一纳米双晶铜。在本专利技术的中，纳米双晶铜的50%以上的体积可包括多个晶粒，且此些晶粒优选为柱状双晶体(columnar twinned grain)。此外，多个晶粒彼此间互相连接，该每一晶粒由多个纳米双晶铜沿着晶轴方向堆叠而成，且相邻的该晶粒间的堆叠方向的夹角是O至20度。在本专利技术的具有双晶铜线路层的电路板的制作方法中，纳米双晶铜层的形成方法可为直流电镀或脉冲电镀。优选为，以下述方法形成纳米双晶铜层:提供一电镀装置，该电镀装置包括一阳极、一阴极、一电镀液、以及一电力供应源，电力供应源分别与阳极及阴极连接，且阳极及阴极浸泡于该电镀液中；以及使用电力供应源提供电力进行电镀，由阴极的一表面成长纳米双晶铜层。在此，所使用的电镀液可包括有:一铜的盐化物、一酸、以及一氯尚子来源。在上述的电镀液中，氯离子主要功能之一可用于微调整晶粒成长方向，使双晶金属具有结晶优选方向。此外，其酸可为一有机或无机酸，以增加电解质浓度而提高电镀速度，例如可使用硫酸、甲基磺酸、或其混合，此外，电镀液中的酸的浓度优选可为80-120g/L。再者，电镀液须同时包含有铜离子来源(也就是，铜的盐化物，例如，硫酸铜或甲基磺酸铜)。该电镀液优选的组成中，也可还包括一添加物选自由:明胶(gelatin)、界面活性剂、晶格修整剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双晶铜线路层的电路板，其特征在于，包括：一衬底，其至少一表面设有一第一线路层，且该第一线路层包括一电性连接垫；一第一介电层，设置于该衬底及该第一线路层的表面，其中该第一介电层具有多个开口以显露该电性连接垫；以及一第二线路层，形成于该第一介电层的一表面，该第二线路层包括多个第一导电盲孔，每一该第一导电盲孔对应设置于该开口中以电性连接该电性连接垫，且该第二线路层的材料为一纳米双晶铜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：陈智，萧翔耀，
申请(专利权)人：财团法人交大思源基金会，
类型：发明
国别省市：