JPH0821777B2 - 金属コア構造体の製造方法 - Google Patents

金属コア構造体の製造方法

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JPH0821777B2
JPH0821777B2 JP23916392A JP23916392A JPH0821777B2 JP H0821777 B2 JPH0821777 B2 JP H0821777B2 JP 23916392 A JP23916392 A JP 23916392A JP 23916392 A JP23916392 A JP 23916392A JP H0821777 B2 JPH0821777 B2 JP H0821777B2
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metal
polymer
layer
core structure
metal core
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キャスリーン・メアリー・マクガイア
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に、積層回路構造
体の製造方法に関し、特に、改善された寸法安定性およ
び電気的性能を有する積層回路構造体の製造方法に関す
る。本発明はそれぞれの回路パターンを有する複数の回
路基板を積層して多層構造とするときにこれらの回路基
板の間に配置されて、接地電位面（すなわち基準電位
面）を与える導体を有する金属コア構造体の製造方法に
関する。その金属コア構造体は主として、メタライズさ
れたバイア・パターンを有する金属シートと、絶縁体と
しての高温安定ポリマからなる。
【０００２】
【従来の技術】高密度集積回路のための多層薄膜相互接
続構造の製造は、一般的に、シリコンまたはセラミック
基板上への金属パターン化誘電層の連続形成を含んでい
る。一般的に薄膜構造に使用される種々の誘電体／絶縁
体材料の中には、スパッタリングまたはプラズマ強化化
学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）による石英，窒化シリコ
ン，高温安定ポリマ，特にポリイミドがある。最も一般
に使用される高導電率金属は、アルミニウム／銅，金，
および銅またはそのうちのどれか１つである。
【０００３】しかし、高密度配線構造を形成する各層を
順次に形成する方法は、新しい層が形成される毎に、前
に形成された層が、全プロセス過程、すなわち、熱，化
学薬品／溶剤，機械的および他の応力が関係する工程等
に露されるという問題を有している。
【０００４】また、このように各層が順次の工程で形成
て作られる構造の電気的性能および長期信頼性は全製造
工程が完了した後に決定されるだけなので、もし性能が
要求された仕様を満たしていないならば、完成部分を廃
棄せねばならない。これは、高い製造コストをもたら
し、サイクル時間つまりスループットに関する他の明ら
かな制限を有する。
【０００５】ポリイミド誘電体（または他の高温ポリ
マ）を使用するとき、薄膜相互接続構造を作る別の方法
では，個々の電気的に試験可能なメタライズされた薄膜
（層）のアセンブリが用いられ、そのメタライズされた
薄膜は、金属対金属およびポリマ対ポリマのボンディン
グが達成できるように、高温で積層されている。
【０００６】各メタライズされた誘電層は、所望の電気
的特性に対して完全に試験できる単一のユニットとして
製造されるので、この方法は連続プロセスの制限のいく
つかを排除する。これらの層の各々は、積上げられて多
層を形成し、熱および圧力の下で積層される。
【０００７】この方法は潜在的に順次の工程で形成する
よりも優れているが、複合多層構造を形成するための、
個々の層形成および個々の層結合の際、構造の寸法安定
性に関する基本的な問題を有している。これはポリイミ
ド膜のようなポリマ膜が、一般的に、もろく柔軟であ
り、熱または溶剤に関係する応力の条件下で歪みを受け
るという事実のためである。これによって、層形成の
際、または積層プロセスの際、および複合構造が温度お
よび湿度過程を含む加速信頼性試験を受ける際に、パタ
ーン・ミスアラインメントまたはパターン歪みを生じ
る。
【０００８】特開昭６３−２７４１９９号公報は、銅配
線および銅／金界面金属と共にポリイミド絶縁体を含む
個々の層形成を開示している。この方法は、層を基板か
ら剥離し、真空によって滑らかにし、積上げ、圧縮加熱
による１工程において積層させた後、基板上に形成され
不完全に硬化させたポリイミド層の金属パターニングす
ることに基礎を置く。このプロセスの際、界面における
完全なポリマ硬化を伴うポリマ相互拡散のために、中間
層ボンディングが発生し、同時に、金／金結合が金属相
互接続を発生させる。しかし、このプロセスによる方法
は、上述の潜在的なパターン・ミスアラインメントまた
は歪みの制限を受ける。
【０００９】次の参考文献は一般的に、絶縁膜における
金属パターン形成方法に関する。
【００１０】米国特許第２，６９２，１９０号明細書
は、毎回化学エッチングによって除去される仮ベースプ
レート上に大寸法のプリント回路を作成するために、埋
め込み金属を形成する方法を開示している。導体パター
ンを定め、テフロン，ポリスチレン等のような絶縁体を
設けた後、選択的エッチング・プロセスによりベースプ
レートを除去する。
【００１１】他の米国特許第３，１８１，９８６号明細
書も、プリント回路に関する。この明細書の第２，６９
２，１９０号明細書との主たる相違は、仮ベースプレー
トを毎回除去せず、そのためプロセスが高価でないこと
である。
【００１２】米国特許第３，４６６，２０６号明細書
も、埋め込みプリント回路を形成する方法に関し、その
回路は除去エッチング・プロセスによって両側を露出さ
れた一体整列配置スルー・ターミナルを有する。金属シ
ートは銅，銀，金，黄銅，ステンレス鋼等とすることが
でき、絶縁体は熱硬化性または常温硬化性樹脂，自硬性
樹脂，または、エポキシ樹脂，フェノール樹脂，メラミ
ン樹脂，テフロン，またはガラス充填材との複合体を含
み硬化に熱および圧力を要する樹脂である。
【００１３】米国特許第３，５４１，２２２号明細書
は、変形可能な絶縁体内に導電要素が両側から突出して
いるように埋め込まれた導電コネクタ要素を含む、コネ
クタ・スクリーンまたは“介在物（ｉｎｔｅｒｐｏｓｅ
ｒ）”を説明している。
【００１４】米国特許第４，６０４，１６０号明細書
は、めっき工程の際にめっきレジストの接着性と導体パ
ターンを強調したフレキシブル・プリント配線板を製造
する方法を開示している。
【００１５】米国特許第４，７０７，６５７号明細書
は、コネクタ・アセンブリの両側プリント回路基板と、
薄膜および厚膜回路基板と、多層回路基板とに関する。
【００１６】米国特許出願第０７／５０３，４０１号明
細書は、ここに完全に引用され、多層金属構造の製造に
おけるポリマ誘電体および／またはパッシベーション層
として用いる、特別の性質を有する低熱膨張係数のポリ
イミドを説明している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、回路
基板積層構造に組み込まれたとき信号配線に対する接地
電位面または基準電位面を有する金属コア構造体の製造
方法を提供し、構造の寸法安定性を提供することにあ
る。
【００１８】本発明の他の目的は、金属コアとしてモリ
ブデンまたは銅／アンバ／銅を備え、絶縁体として高温
ポリイミドを備え、バイア金属としてアルミニウム，
銅，金，タングステン，またはそれらの合金を備えた金
属コア構造体を提供することにある。
【００１９】本発明のまた他の目的は、金属コアとして
モリブデンまたは銅／アンバ／銅を備え、誘電体／絶縁
体として低熱膨張係数（ＴＣＥ）の高温ポリイミドを備
え、バイア金属としてアルミニウム／銅，銅，タングス
テン，または金を備えた金属コア構造体を提供すること
にある。
【００２０】本発明のまた他の目的は、最終デバイスが
改良された電気的性能および寸法安定性を有するよう
に、多層積層構造に使用する金属コア構造体を提供する
ことにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明のこれらの目的
は、新規な金属コア構造体と、その金属コア構造体を製
造する方法とによって達成される。ポリマによるホール
充填は、二三の形成における特別な技術によって達成さ
れ、すなわち、形成物間の部分的ベークまたは硬化、お
よび一定の厚さにするための最終上側被覆後の最終硬化
を用いて達成される。
【００２２】この方法は金属の種類またはポリマの化学
的性質によって、物質の特別の組に限定されない。
【００２３】本発明の１つの目的は、回路基板積層構造
の製造における新規な概念、すなわち電気的性能の強化
のための積層構造の一体的部分として用いられる金属コ
ア構造体の提供であり、積層構造の寸法安定性の提供で
ある。
【００２４】本発明の他の目的は、積層構造において金
属コア構造体を使用することである。
【００２５】本発明のさらに他の目的は、金属コア構造
体を製造する方法であり、その方法は、 （ａ）バイア・パターンがナイフエッジ形状に相当する
ように、金属箔／導電物質内のスルーバイアをエッチン
グする工程と、 （ｂ）金属箔の両側に接着金属薄層を堆積させ、同じ金
属をバイア側壁に沿わせて被覆し、全接触表面全体に持
続性ポリマ／金属接着を得るために一様な被覆を与える
工程と、 （ｃ）剛性の支持部材に熱安定性ポリマ剥離層を設ける
工程と、 （ｄ）剛性の支持部材上の剥離層の上部にポリマ被覆を
施し、乾燥させ、不完全に硬化させて、半硬化乾燥膜を
形成する工程と、 （ｅ）剛性の支持部材上のポリマ上に、バイア・エッチ
ング金属シートを積層させる工程と、 （ｆ）スプレー，押出しコーティング，またはドクター
ブレードを用いて、少なくとも１つのポリマでバイアを
充填し、形成物間のポリマを不完全に硬化させる工程
と、 （ｇ）金属箔を有する剛性の支持部材の上面に必要な厚
みを形成するためのポリマの最終被覆を行い、最終ポリ
マ硬化温度までベーク／硬化させる工程と、 （ｈ）標準研磨技術のいずれかを用いて、金属箔または
金属コア構造体の上面を平坦化する工程と、 （ｉ）ポリマを貫くバイア・ホールをエッチングし、酸
素プラズマ・アッシングまたは酸素反応性イオン・エッ
チングを行うことによってアブレーション屑を除去する
工程と、 （ｊ）エッチングされたバイアをメタライズしてシード
層を形成し、金属をめっきしてバイアを充填する工程
と、 （ｋ）ポリマ誘電体と同一平面上にあるバイア金属を有
する金属コア構造体の平坦な構造を形成するために研磨
する工程と、 （ｌ）メタライズされたバイアの片側または両側を選択
的に厚くして、盛り上がり“キャップ”を形成する工程
と、を含んでいる。
【００２６】本発明は１つの面において、多層積層構造
を形成するのに用いられる金属コア構造体が提供され、
前記金属コア構造体は少なくとも１つの金属層を含み、
前記金属層は少なくとも１つの開口部を有し、少なくと
も１つのポリマの少なくとも１つの層は、適切に前記金
属層を同形に被覆し、前記少なくとも１つの開口部を裏
打ちし、前記開口部は少なくとも１つのバイア金属スタ
ッドを有している。
【００２７】本発明は他の面において、多層薄膜構造を
形成するのに用いる金属コア構造体を製造する方法が提
供され、この方法は （ａ）少なくとも１つの金属箔内に少なくとも１つのバ
イア・ホールを形成する工程と、 （ｂ）前記少なくとも１つのバイア・ホールを有する前
記少なくとも１つの金属箔を、剛性の基板に形成され不
完全に硬化させた第１のポリマに固定する工程と、 （ｃ）第２のポリマが前記金属箔の露出表面を被覆し、
前記少なくとも１つのバイア・ホールを完全に充填する
ように、前記金属箔の前記露出表面を少なくとも１つの
前記第２のポリマで被覆する工程と、 （ｄ）工程（ｃ）の構造に少なくとも３００℃の温度を
加え、前記第１ポリマおよび前記第２ポリマを硬化させ
る工程と、 （ｅ）前記少なくとも１つのポリマ充填バイアを貫く少
なくとも１つのバイア・ホールを形成して、前記バイア
・ホールが前記ポリマの全厚を貫いて延びるようにする
工程と、 （ｆ）前記少なくとも１つのバイア・ホールに少なくと
も１つの導電物質を充填して、バイア金属スタッドを形
成する工程と、 （ｇ）前記剛性の基板を除去して、前記金属コア構造体
を形成する工程と、を含んでいる。
【００２８】本発明はまた別の面において、多層積層構
造を形成するのに用いる金属コア構造体を製造する方法
を提供し、この方法は （ａ）少なくとも１つの金属箔内に少なくとも１つのバ
イア・ホールを形成する工程と、 （ｂ）前記少なくとも１つのバイア・ホールを有する前
記少なくとも１つの金属箔を、剛性の基板上に形成され
不完全に硬化させた第１のポリマに固定する工程と、 （ｃ）第２のポリマが前記金属箔の露出表面を被覆し、
前記少なくとも１つのバイア・ホールを完全に充填する
ように、前記金属箔の露出表面を少なくとも１つの前記
第２のポリマで被覆する工程と、 （ｄ）工程（ｃ）の構造に少なくとも３００℃の温度を
加え、前記第１のポリマおよび前記第２のポリマを硬化
させる工程と、 （ｅ）前記少なくとも１つのポリマ充填バイアを貫く少
なくとも１つのバイア・ホールを形成して、前記バイア
・ホールが前記ポリマの全厚を貫いて延びるようにする
工程と、 （ｆ）前記ポリマを貫く少なくとも１つの前記ブライン
ド・バイア・ホールを形成して、ブラインド・バイア・
ホールが前記金属箔の一部を露出するように、する工程
と、 （ｇ）前記少なくとも１つのバイア・ホールおよび前記
少なくとも１つのブラインド・バイア・ホールを、少な
くとも１つの導電物質で充填して、バイア金属スタッド
およびブラインド・バイア金属スタッドを形成する工程
と、 （ｈ）前記剛性の基板を除去して前記金属コア構造体を
形成する工程と、を含んでいる。
【００２９】
【実施例】本発明は、金属コア構造体の改良された製造
方法、より具体的には、積層構造全体の一体的部分を形
成する金属コア構造体の製造方法を開示する。金属コア
構造体は、信号配線に対する接地電位面または基準電位
面を有し、改良された電気的性能および寸法安定性を提
供する。
【００３０】図１に示すように、単一層の薄い金属箔１
１を、本発明の金属コア構造体の金属コアを形成するの
に用いる。薄い金属箔１１は、銅，モリブデン，チタ
ン，タングステン，アンバ，およびそれらの合金からな
るグループから選択される金属から作ることができる。
この薄い金属箔１１の厚さは、約３５ミクロン（約１．
４ミル）〜約５１ミクロン（約２．０ミル）であること
が好ましい。この金属箔１１は、単一の物質からなる単
一層の箔であるか、または、多層に積上げた物質からな
る多層の箔であるか、合金物質からなる単一層の箔であ
るかである。
【００３１】図２は、バイア開口部１３内に２つのナイ
フエッジ１２を形成するように、両側からエッチングさ
れた後の金属箔１１であり、その金属箔はバイア側壁１
４を有する。モリブデン箔のような薄い金属箔１１の両
面をバイア開口部となるべき所を除いてマスクし、両側
から普通のエッチングを行う。エッチングされる開口の
壁は表面と垂直にはならないので、深くなるほど開口が
小さくなる。開口が貫通したところでエッチングを停止
すれば図２の断面の開口が作られる。IBM Technical Di
sclosure Bulletine Vol.20, No.2, pp.577-578, (July
1977) の開示内容をここに引用するので参照された
い。薄い金属箔１１自身は、ホルダー（図示せず）内に
保持し、このホルダー内では薄い金属箔１１が過度の引
っ張りまたは緩和を受けないように注意する。
【００３２】本発明によると、ナイフエッジ１２の構造
は接着金属によってバイア側壁１４を一様に被覆するの
に重要であり、この一様な被覆は製造および加速試験時
における金属対ポリマの接着耐久性および電子デバイス
の性能信頼性にとって重要である。これは、ポリイミド
のようなポリマが低熱膨張係数（ＴＣＥ）（面内ＴＣ
Ｅ、典型的には１００℃で１５ｐｐｍ／℃未満）を有す
るとき特に重要である。
【００３３】図３は、薄い金属箔１１を示し、金属箔１
１はその両側、すなわちバイア開口部１３の両側に薄層
接着金属１６を設けた後に金属コア構造体の製造に用い
られる。これは、金属コア構造体のコア１７と呼ばれ
る。接着金属薄層１６の一様な被覆は、金属箔１１の両
側からスパッタ堆積，化学気相成長法（ＣＶＤ），また
は電子ビーム蒸着により行われる。接着金属薄層１６の
ための物質を、クロム，銅，タンタル，チタン，または
それらの合金からからなるグループから選択することが
できる。
【００３４】薄い金属箔１１および連続処理により付着
した物質を物理的に支持するために、剛性の支持部材が
必要である。これは、剛性の支持部材１８を用意し、第
１のポリマ層１９を、少なくとも１つの表面に設けるこ
とによって達成される。これは図４に示した。剛性の支
持部材１８は、金属プレートまたはガラスプレートとす
ることができる。
【００３５】ポリイミドのような高温安定ポリマを、典
型的に絶縁体１９として用いる。このポリマは好適に
は、ビフェニール・ジアンハイドライド−ｐフェニレン
・ジアミン（ＢＰＤＡ−ＰＤＡ）および関連物質から選
ばれた物質のような低熱膨張係数（ＴＣＥ）のポリイミ
ドである。ＢＰＤＡ−ＰＤＡを含む低ＴＣＥポリイミド
は、米国特許出願第０７／５０３，４０１号明細書に説
明されており、参考文献としてここに引用する。本発明
によると、このポリイミドは金属コア構造体のコア１７
をカプセル封止し、バイア金属と金属バイア側壁１４の
間の絶縁を与えるのにも用いられる。米国特許出願第０
７／７４０，７６０号明細書は、低ＴＣＥポリイミド絶
縁体すなわち誘電体およびパッシベーション層を有する
高密度相互接続デバイスおよびパッケージ構造と、この
ような構造を連続処理によって形成する方法とを説明し
ており、参考文献としてここに引用する。好適な低ＴＣ
ＥポリイミドはＢＰＤＡ−ＰＤＡである。本発明による
と、低ＴＣＥポリイミド、典型的にはＢＰＤＡ−ＰＤＡ
はモリブデン金属箔と熱膨張係数が一致し（両方とも１
００℃において約５〜６ｐｐｍ／℃のＴＣＥを有す
る）、このため複合構造は低界面残留応力および改良さ
れた性能信頼性を有している。熱膨張係数の不一致は種
々の特性の接触物質を含む多層構造において、高い熱応
力の主たる原因の１つである。低ＴＣＥポリイミドは、
ＴＣＥの一致を与える他に、従来のポリマよりも低い水
分吸収率と、より低い誘電率を有しており、構成ブロッ
クの１つとして金属コア構造体を含む個々に製造された
層の積層アセンブリからなる多層積層構造の、改良され
た性能および長期デバイス性能信頼性を与える。
【００３６】図４の第１のポリマ層１９は、窒素を除い
た炉内で完全に硬化させる。次に、通常はクロム−銅−
クロム層を含むような多層である金属層２０を、図５に
示すように、この第１のポリマ層１９の全面上に堆積さ
せる。金属層２０は、完成した金属コア構造体を剛性の
支持部材１８から除去するプロセスにおいて、エッチン
グまたはレーザ停止層として働く。金属層２０は、それ
自身で配線層を形成するように、選択的に、完成した金
属コア構造体の片側の回路化のためのベース金属として
も働く。
【００３７】最後に、第２ポリマ層２１を、金属層２０
の上部に設ける。これは、図６に示す。第２のポリマ層
２１は、窒素を除いた炉内で不完全に硬化させる。この
第２のポリマ層２１は、金属コア構造体の一体部として
残り、メタライズされた構造のための中間レベル誘電体
／絶縁体として働く。
【００３８】ポリマ層１９および２１のための物質は、
一般的に、ポリイミドからなるグループから選択するこ
とができ、ポリマ層２１の場合は、好適に低ＴＣＥポリ
イミド，芳香族ポリエステル，ポリエステル−ポリアミ
ド，ポリエーテル−ポリイミドからなるグループから選
択することができる。
【００３９】図７は、図３に示したように、接着金属薄
層１６を有する金属コア構造体のコア１７の、図６に示
したように剛性の支持部材１８上の第２のポリマ層２１
への接着を示している。この積層は典型的に、金属コア
構造体のコア１７をポリイミド・コーティングのような
第２ポリマ層２１の上に配置し、３．５４×１０Ｐａ
（５０ｐｓｉ）の圧力を加えながら、２〜３℃／分の割
合で１５０℃まで加熱することにより行われる。
【００４０】次に、金属コア構造体のコア１７における
バイア開口部１３に、ポリマを充填する。これは図８に
示し、ポリイミドのようなポリマ２５を充填した開口部
またはバイア・パターン１３を有する薄い金属箔１１を
示している。良好な結合を得るためには、ポリマ２５を
図８に示すように、不完全に硬化させた第２のポリマ層
２１と同じ物質にすべきであり、または、剛性の支持部
材１８の表面に設けた不完全に硬化させた第２のポリマ
層２１と融和性がある限り、異なる物質とすることがで
きる。図８に示すように、ポリマ２５はポリマ２１と同
じであるため、これらは拡散し合い、連続した単一のポ
リマ層２１，２５を形成する。本発明によるバイア充填
プロセスは、ボイドのないポリイミド充填バイアを与え
るものである。
【００４１】バイア開口部１３をポリマ２５で充填した
後、金属コア構造体のコア１７の上面にはポリマ２５を
十分堆積させた後、その構造を３５０〜４００℃で硬化
させる。硬化した構造の上面は、好適には平坦化させ
る。図９はポリイミドが平坦化面２７を有するように平
坦化した後の構造を示す。
【００４２】構造を平坦化した後、図１０に示すよう
に、開口部すなわちエッチング・バイア・ホール３３お
よび３４をポリマすなわちポリイミド２５内に形成させ
る。平坦化構造内のこれらの開口部すなわちエッチング
・バイア・ホール３３および３４は、通常、バイア・ホ
ール３３および３４をレーザエッチングして形成され
る。バイア・ホールすなわち開口部３３は、ポリマ層２
５および第２のポリマ層２１の全厚を貫通し、金属層２
０の上面を露出させなければならない。同様に、バイア
・ホールすなわち開口部３４は、ポリマ層２５の全厚を
貫通し、薄い金属箔１１を被覆する接着金属薄層１６の
上面の少なくとも一部を露出させなければならない。さ
らに、プラズマ・アッシング（ａｓｈｉｎｇ）が行わ
れ、アブレーション屑（ａｂｌａｔｉｏｎ ｄｅｂｒｉ
ｓ）を除去する。レーザによるポリイミドのエッチング
は一般に炭素粒子を屑として生じるのでこれを除去する
ことが必要である。アッシングによっても可能である
が、この屑の除去は他の方法でも行うことが出来る。た
とえば純粋酸素雰囲気中でレーザエッチングすることに
よりこの炭素は一酸化炭酸または二酸化炭素として屑を
残さずに除去できる（IBM Technical Disclosure Bulle
tine Vol.34, No.4B, pp.348-350, September 1977参
照）。またヘリウムまたは水素ガス雰囲気中でエッチン
グしても良好に除去できる。ガスは必ずしも吹き付ける
必要はない（IBM Technical Disclosure Bulletine Vo
l.34, No.4B, pp.233, September 1977参照）。その他
コロナ放電による電界内でエッチングして屑を吸引する
こと、およびＵＶより長波長のレーザ（ポリイミドに透
過性）を爾後に照射してクリーニングすること（IBM Te
chnical Disclosure Bulletine Vol36, No.9A, pp.47-4
8参照）が知られている。
【００４３】開口部３３および３４内に導電スタッドを
充填するために、まず、金属コア構造体の上部平坦化面
および開口部の面に密着した金属層を形成するのが好ま
しい。この金属層はこの後のスタッド充填のときにスタ
ッド金属と一体的に結合する種金属の層である。これは
図１１に示す。金属層３５は、典型的に、クロムまたは
銅またはそれらの合金からなるグループから選択され
る。
【００４４】一旦金属層３５を形成したら、図１２に示
すように、良好に定められたバイアを導電スタッド金属
物質４９で充填し、導電金属スタッド４１および４２を
形成する。導電スタッド金属物質４９は、図１２に示す
ように、金属層３５とは異なる物質とするか、または同
じ物質とすることができる。導電スタッド金属物質４９
のための好適な物質は、アルミニウム，銅，金，タング
ステン，およびそれらの合金からなるグループから選択
される。導電金属スタッド４１は、種々の方法によっ
て、例えば電気めっき，スパッタリング，または蒸着、
他に二三の方法によって開口部内に形成することができ
る。
【００４５】導電金属スタッド４１が形成された後、金
属コア構造体の上面は普通に平坦化され、図１３に示し
たように、平坦化面４３を形成する。表面の平坦化は、
余分のスタッド金属物質４９および金属層３５を、スタ
ッド以外の全領域から除去する。この平坦化プロセス
は、欠陥箇所の数の最小化と、あるレベルに形成された
欠陥が他のレベルすなわち層には影響しないことを保証
する。使用される平坦化方法は、導電金属スタッド４
１，４２およびポリマ層２５の上面が同一平面上に残る
ように行われるべきである。典型的に、このような平坦
化は、化学的腐食と機械的研磨を同時に併用する研磨方
法によって行われる。
【００４６】他の回路基板と金属コア構造体を積層して
層間の接続を作るときに、バイアの層間接続を確実にす
るため、構造体の表面に現れたバイアの表面に金属をあ
る厚みで付着することができる。
【００４７】このとき、金属コア構造体５０を剛性の支
持部材１８から除去することができる。これは数多くの
方法において達成される。例えば、剛性の支持部材１８
がガラスプレートまたは光学的に透明物質であるなら
ば、剛性の支持部材１８を通して底面からレーザを照射
することによって行われる。金属層２０はレーザ・ビー
ムを阻止または反射し、ポリマ層１９が加熱されて破壊
されると共にガス気泡が発生してポリマ層１９による結
合が破壊される。この結果ポリマ層１９を境にして上下
の構造を分離することが出来る。金属層２０はこの後エ
ッチング等により除去される。この手法は特開平５−２
１１２４９号公報に開示されており、参考文献としてこ
こに引用する。
【００４８】図１４は、剛性の支持部材１８，第１のポ
リマ層１９，および金属層２０から除去した後の完全な
金属コア構造体５０を示す。剛性の支持部材１８は、当
業者に周知のいくつかの方法、例えば、層剥離または前
述のレーザ・アブレーションの使用によって、除去す
る。金属コア構造体５０は主として、金属コア構造体の
コア物質１７と、絶縁層２１および２５と、バイア金属
スタッド４１および４２と、金属層３５とを備えてい
る。金属コア構造体５０は１以上のブラインド・バイア
４２を含むこともできる。
【００４９】図１５は、多層積層構造７５における完成
した金属コア構造体５０の使用を示す。完成した構造
は、Ｘ信号ラインのための層５３と、Ｙ信号ラインのた
めの層５５と、上面金属層を形成する層５７も含んでい
る。バイア６１は１つの配線層を他の配線層に接続、す
なわちＸ配線層５３をＹ配線層５５に接続するのに用い
ることができる。金属コア構造体５０は、異なる配線層
間のクロストークを、完全にでないにしても、減少させ
ることを保証する。バイア４１および６１をこのプロセ
スの間に積上げて、底面金属（図示せず）を、層５７で
示した上面金属に接続することができる。Ｘ信号ライン
層５３は少なくとも１つのＸ信号ライン６３を有し、ラ
イン６３は、１以上のスルーバイア６１を経て、１以上
のＹ信号ライン６５に接続される。図１５に示すよう
に、金属コア構造体５０′はブラインド・バイア４２を
有さないことを除いて、金属コア構造体５０と同じもの
である。
【００５０】本発明の利点を、次の例を参照してより明
らかにする。
【００５１】例 次の例は本発明をさらに説明することを意図し、本発明
の範囲を制限するものではない。ナイフエッジ・バイア
を有する両側エッチング・モリブデン（厚さ３４ミクロ
ン（１．４ミル））は、周知のフォトレジストおよびマ
スクを用いたモリブデン・エッチング技術によって作ら
れる。例えば、Ｉ．Ｂ．Ｍ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉ
ｓｃｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ， Ｖｏｌ．２
０， Ｎｏ．２，ｐｐ．５７７〜５７８， （Ｊｕｌｙ
１９７７），“Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ Ｍａｓｋｓ ａ
ｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ”
を参照されたい。
【００５２】クロム薄層（２００〜５００オングストロ
ーム）は、上面および底面に連続膜を形成するのみなら
ず、バイア側壁に沿った膜も形成するように、エッチン
グされたモリブデン箔の両側に蒸着される。
【００５３】ガラスプレートを、剛性の支持部材として
用いるために、完全に硬化させた１０ミクロンのポリイ
ミドで片側を被覆する。ポリマの利用はスピン，スプレ
ー，ローラ・コーティングによって行う。次に、クロム
−銅−クロム金属層を、このポリマ初期層の上面でスパ
ッタする。クロムの上および下クラッド層の厚さは、好
適には、２００〜４００オングストロームにし、銅層の
厚さは、好適には、１〜２ミクロンにする。次に、第２
のポリマ層（厚さが１０ミクロン）を金属層の上部に堆
積させる。このポリマ層を６５〜８０℃で６０分間、窒
素を除いた炉内でベークする。
【００５４】クロム接着層を有するモリブデン箔は、
３．４５×１０Ｐａ（５０ｐｓｉ）の圧力を加え、２〜
３℃／分の割合で１５０℃に加熱し、３０分間１５０℃
に保持し、さらに室温に冷却することによって、ポリイ
ミド上に積層させる。
【００５５】バイア充填の次の処理に対し、典型的には
Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）である高温煮沸溶剤中
のポリイミド前駆物質溶液を、モリブデン表面に塗布
し、ポリマを浸透させてホールを充填し、ドクタブレー
ドを行って表面領域から余分を押出し、８０℃で６０分
間，１２０および１５０℃の間で６０分間焼き上げ乾燥
または硬化させ、室温に冷却する。このポリマ利用プロ
セスは、２回繰り返され、利用の間、１２０℃および１
５０℃の間で６０分間のベークを伴う。
【００５６】バイア充填処理の後、一様なポリマ層をス
ピン，スプレー，またはロール・コーティングで上部に
形成し、以下の温度サイクルによって４００℃でベーク
または硬化させる：８５℃で６０分間，１４０℃で６０
分間，２３０℃で６０分間，３００℃で４５分間，３５
０〜４００℃で６０分間。
【００５７】ポリマ・バイア充填および上部コーティン
グの利用の後、バイア・ホールを７０〜７５°の角度の
側壁と共にポリマを通してレーザ・アブレートする。こ
の部分はアブレーション屑を除去する酸素プラズマ・ア
ッシュで行う。
【００５８】バイア・ホールのメタライゼーションは、
クロム／銅（クロム２００〜４００オングストローム／
銅０．３〜１ミクロン）のスパッタ・シード堆積と、銅
めっきと、平坦化の所望のレベルが達成されるまでの研
磨とにより行われる。
【００５９】次に、金属コア構造体をガラスプレートか
ら除去する。これは、ガラスプレートを通じての構造の
底面のレーザ・アブレーションによって行われ、米国特
許出願第０７／６９５，３６８号明細書に開示されてお
り、ここに参考文献として引用する。構造内の底面金属
層はレーザ停止層として働く。次に、底面ポリマ層を、
当業者に周知の技術、例えば酸素プラズマ・アッシング
によって除去する。底面金属層はエッチングによって除
去することができる。あるいはまた、この底面金属層
は、金属コア構造体の一体部となる配線層をそれ自身で
形成するように、パターン化することができる。
【００６０】金属コア構造体の上に個別の回路基板が重
ねられる。このような層は、金属バイアが層間で位置合
せされるように積上げられまたはアセンブルされ、個々
の層は熱および圧力を加えることによって積層させる。
積層構造は、多層セラミック基板の上に積層され、高密
度パッケージング・デバイスを得ることができる。メタ
ライズされた回路基板を個々に形成する利点は、より大
きなスループット，より低いコストであり、形成ブロッ
クは複合パッケージへの組立および積層の前に完全に試
験することができ、これらすべて、信頼できる層対層ア
ラインメントを伴う細線配線と、高密度回路とを可能に
する。
【００６１】
【発明の効果】本発明によって、最終デバイスが改良さ
れた電気的性能および寸法安定性を有するように、多層
積層構造に使用する金属コア構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属コア構造体の金属コア形成に使用
される薄い金属箔を示す図である。
【図２】バイア開口部にナイフエッジを形成するために
両側からエッチングされた後の、金属コア構造体の金属
コアを示す図である。
【図３】箔の両側およびバイア開口部に接着金属薄層を
設けた後の、金属コア構造体の金属コアを示す図であ
る。
【図４】上面に熱安定性ポリマ層を有する剛性の支持部
材を示す図である。
【図５】図４のポリマ層の上部への金属層の付加を示す
図である。
【図６】図５の金属層の上部の不完全に硬化させた第２
のポリマ層を示す図である。
【図７】図３の接着金属薄層を有するエッチング金属箔
を、図６の剛性の支持部材上の不完全に硬化させたポリ
マ上に積層させた図である。
【図８】図７の積層構造内の開口部をポリマで充填した
図である。
【図９】上面の平坦化の後の図８の構造を示す図であ
る。
【図１０】図９の平坦化された構造内にバイアホールを
エッチングした図である。
【図１１】金属層を有する図１０の平坦化エッチング構
造の表面に沿った被覆を示す図である。
【図１２】金属層上に導電金属を表面に沿って堆積さ
せ、導電物質でバイアを充填した図である。
【図１３】平坦化の後の図１２の構造を示す図である。
【図１４】剛性の支持部材から除去した後の完成した金
属コア構造体を示す図である。
【図１５】多層薄膜相互接続構造内に金属コア構造体を
包含した図である。
【符号の説明】
１１ 金属箔 １２ ナイフエッジ １３ バイア開口部 １４ バイア側壁 １６ 接着金属薄層 １７ 金属コア構造体のコア １８ 剛性の支持部材 １９ 第１ポリマ層（絶縁体） ２０ 金属層 ２１ 第２ポリマ層 ２５ ポリマ ３３，３４ バイア・ホール ３５ 金属層 ４１ 導電金属スタッド ４２ ブラインド・バイア ４９ 導電スタッド金属 ５０ 金属コア構造体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベネディクト・マリア・ヨハネス・ケルナ ー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ワッピ ンガーズ フォールズ アール． ディ ー． ナンバー３ ルート 376 (72)発明者 キャスリーン・メアリー・マクガイア アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ウォル キル アール． ディー． 31 ボックス 37 (72)発明者 ピーター・ジェローム・ソース アメリカ合衆国 ニューヨーク州 パウキ ープシ パイン エコー ドライブ 14 (56)参考文献 特開 昭63−224391（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−91489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−216287（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回路基板の積層構造を形成するのに該回路
    基板と共に用いられる金属コア構造体を製造する方法に
    して、 （ａ）金属箔内に少なくとも１つのバイア・ホールを形
    成する工程と、 （ｂ）前記金属箔を、剛性の基板上に形成され不完全に
    硬化させた第１のポリマ層に固定する工程と、 （ｃ）前記金属箔の露出表面を被覆し、前記少なくとも
    １つのバイア・ホールを完全に充填するように、前記金
    属箔の前記露出表面を第２のポリマで被覆する工程と、 （ｄ）前記第１のポリマおよび前記第２のポリマを硬化
    させる工程と、 （ｅ）前記少なくとも１つのポリマ充填バイアを貫くバ
    イア・ホールを形成する工程と、 （ｆ）工程（ｅ）で形成したバイア・ホールに導電物質
    を充填して、バイア金属スタッドを形成する工程と、 （ｇ）前記剛性の基板を除去して、前記金属コア構造体
    を形成する工程と、を含むことを特徴とする金属コア構
    造体の製造方法。
  2. 【請求項２】回路基板の積層構造を形成するのに該回路
    基板と共に用いられる金属コア構造体を製造する方法に
    して、 （ａ）金属箔内に少なくとも１つのバイア・ホールを形
    成する工程と、 （ｂ）剛性の基板上に形成され不完全に硬化させた第１
    のポリマ層の上に金属層を重ね、該第１のポリマ層を完
    全に硬化させる工程と、 （ｃ）前記金属層の上に第２のポリマ層を付着しこれを
    不完全に硬化させる工程と、する工程と、 （ｄ）前記金属箔を、前記不完全に硬化させた第２のポ
    リマ層に固定する工程と、 （ｅ）前記金属箔の露出表面を被覆し、前記少なくとも
    １つのバイア・ホールを完全に充填するように、前記金
    属箔の前記露出表面を前記第２のポリマで被覆する工程
    と、 （ｆ）前記前記第２のポリマを硬化させる工程と、 （ｇ）前記少なくとも１つのポリマ充填バイアを貫くバ
    イア・ホールを形成する工程と、 （ｈ）工程（ｇ）で形成したバイア・ホールを導電物質
    で充填し、バイア金属スタッドを形成する工程と、 （ｉ）前記剛性の基板を除去して前記金属コア構造体を
    形成する工程と、 を含むことを特徴とする金属コア構造体の製造方法。
  3. 【請求項３】前記工程（ａ）の次に前記金属箔の全表面
    およびバイア・ホールを覆う接着金属層を付着する工程
    を含む請求項１または２の製造方法。
  4. 【請求項４】前記第２のポリマがＢＰＤＡ−ＰＤＡポリ
    イミドである請求項１または２の製造方法。
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