專利名稱：用于將配線膜互連的部件及其制造方法
技術領域：
本發明涉及將配線膜(wiringfilm)互連的部件，具體來說涉及適用于使用銅 制金屬凸塊將多層配線基板的配線膜互連的部件，以及制造該部件的方法。
背景技術：
一種將多個配線基板的配線層互連的方法是例如使用銅制的凸塊。日本專 利申請第號、即后來的日本專利公開公報第號中揭示 了一種適合用來將用于制造多層配線基板的配線膜互連的方法，所述文獻揭示 了一種用于使配線膜互連的部件，該部件具有例如圓錐形的凸塊，該凸塊嵌入 作為層間絕緣體的樹脂膜中，用來使多層配線板的配線膜互連。
專利文獻l: JP A(日本專利申請第號)。

發明內容
上述方法可提供一種用來使配線膜互連的部件，這種部件可以使所述數量 的層一次性壓制而成，或者使得可以設置具有小于光刻膠圖案節距下限的節距 的凸塊，或者可以通過半添加法(semi-additive method)在絕緣膜的兩個面上形成 細的配線圖案，或者即使在使用高凸塊的時候，也能夠確保細的節距。
然而，常規技術的問題在于，很難提高金屬凸塊上下表面與層間絕緣膜兩 個表面上的銅制金屬層之間連接的可靠性，所述金屬凸塊穿過該絕緣膜，銅制 金屬層與金屬凸塊上下表面電連接。
這是由于所述層間絕緣膜的厚度與金屬凸塊高度之間的關系造成電導率 不足，或者在所述層間絕緣膜和形成配線膜的金屬層之間產生了間隙，從而使 得所述層間絕緣的可靠性不足。
金屬凸塊由銅金屬層(銅膜)制成。另一個問題在于，所述用作金屬層材料 的銅包含氧之類的雜質元素，因此所述銅制金屬凸塊和形成配線膜的金屬層之 間的連接的可靠性不足。
由于這一問題降低了配線基板的長期可靠性，因此是很嚴重的問題。
另外，在對用于互連配線膜的部件進行運輸的過程中，有時金屬凸塊會從 層間絕緣膜中脫落出來。由于金屬凸塊穿透了對其進行固定的層間絕緣膜，因 此無法從上方或下方對其進行支承，所述金屬凸塊很容易脫落出來。
通過本發明來解決該問題，本發明的目的是提供一種用來使配線膜互連的 部件，該部件能夠提高金屬凸塊與之后層疊的形成配線膜的金屬層之間連接的 可靠性，確保配線基板的平面性，牢固地固定所述金屬凸塊，本發明的目的還 包括提供一種用來制造所述部件的方法。
根據技術方案l，提供了一種用來使多層基板的配線膜互連的部件，其中 多個銅制金屬凸塊嵌入層間絕緣膜內，其嵌入方式使得各個金屬凸塊的至少一 端透過該層間絕緣膜而凸出來，所述金屬凸塊是柱狀的，其頂面的橫截面積小 于底面的橫截面積，其特征是，所述層間絕緣膜的頂面是彎曲的，其彎曲方式 使得與所述金屬凸塊相接觸的頂面部分很高，而隨著離金屬凸塊的距離增大， 該頂面的高度降低。
根據技術方案2，提供了一種用來使配線膜互連的部件，其中多個銅制金 屬凸塊嵌入層間絕緣膜內，其嵌入方式使得各個金屬凸塊的至少一端透過該層 間絕緣膜而凸出來，所述金屬凸塊是柱狀的，其頂面的橫截面積小于底面的橫 截面積，其特征是，所述金屬凸塊的銅的純度大于或等于99.9%，各金屬凸塊
從所述層間絕緣膜表面凸出的量之和為15-45微米，所述各金屬凸塊的頂面和底 面的平均表面糙度小于或等于0.5微米。
根據技術方案3，在技術方案1或2所述的用來使配線膜互連的部件中，所 述互連絕緣膜具有三層結構，包括作為芯的非熱塑性膜和形成在該非熱塑性膜 兩個面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜，所述各熱塑性聚酰亞胺樹脂膜的厚度為l-8 微米。
根據技術方案4，在技術方案3所述的用來使配線膜互連的部件中，所述非 熱塑性膜是由厚度為10-70微米的非熱塑性聚酰亞胺樹脂制成的。
根據技術方案5，所述用來使配線膜互連的部件是由厚度為30-80微米的玻 璃基環氧樹脂膜制成的。
根據技術方案6，提供了一種制造用來使配線膜互連的部件的方法，該方 法包括以下步驟在一個疊層的表面上形成具有預定圖案的光刻膠膜，所述疊 層由形成凸塊的銅制金屬層和載體層在一個表面上形成，該表面與其上具有載
體層的表面相對；使用所述光刻膠膜作為掩模，對形成凸塊的金屬層進行蝕刻， 形成多個柱狀的、從載體膜凸出的金屬凸塊；除去光刻膠膜；從頂面側將層間 絕緣膜壓向所述金屬凸塊，使得金屬凸塊穿入層間絕緣膜內；在頂面上施加壓 力；對所述層間絕緣膜進行研磨，漏出凸塊的頂面；除去載體層，其特征是， 所述形成凸塊的金屬層由純度等于或大于99.9%的銅制成，頂面和底面的平均 表面糙度等于或小于0.5微米。
根據技術方案7，提供了一種制造用于使配線膜互連的部件的方法，該方 法包括以下步驟在一個疊層的表面上形成具有預定圖案的光刻膠膜，所述疊 層由形成凸塊的銅制金屬層和載體層在與其上具有載體層的表面相對的一側 形成；使用所述光刻膠膜作為掩模，對形成凸塊的金屬層進行蝕刻，形成多個 柱狀的、從載體膜凸出的金屬凸塊；除去光刻膠膜；從頂面側將層間絕緣膜壓 向所述金屬凸塊；對所述層間絕緣膜進行研磨，漏出凸塊的頂面；除去載體層； 其特征是，所述載體層是其上形成有粘合劑層的載體膜，所述粘合劑層的粘著 力可通過紫外光輻照而減小，該方法包括在所述除去光刻膠膜的步驟和從頂 面側將層間絕緣膜壓向所述金屬凸塊的步驟之間、從金屬凸塊一面用紫外光輻 照載體層以減小其粘著力的步驟中、以及在除去載體的步驟中或之前，用紫外 光對載體進行輻照。
根據技術方案8，在如技術方案6或7所述的制造用來使配線膜互連的部件 的方法中，所述層間絕緣膜具有三層結構，包括作為芯的非熱塑性膜和形成在 所述作為芯的非熱塑性膜的兩個面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改 性的樹脂膜，所述各個面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜 的厚度為l-8微米。
根據技術方案9，在如技術方案8所述的制造用來使配線膜互連的部件的方 法中，所述作為芯的非熱塑性樹脂膜是由厚度為30-100微米的玻璃環氧樹脂制 備的。
根據技術方案IO,在如技術方案6或7所述的制造用來使配線膜互連的部件 的方法中，所述層間絕緣膜是由厚度為30-100微米的玻璃環氧樹脂制造的。
根據技術方案ll，在如技術方案6-10中任一項所述的制造用來使配線膜互 連的部件的方法中，使用厚度為25-50微米的聚酯膜作為所述載體層的樹脂膜， 使用厚度為2-10微米的粘合劑，所述粘合劑的初始粘著力為10-30牛/25毫米，紫 外光輻照之后的粘著力為0.05-0.15牛/25毫米。
在根據技術方案l的用來使配線膜互連的部件中，使所述層間絕緣膜的頂 面彎曲，彎曲方式使得與金屬凸塊接觸的部分很高，而距離金屬凸塊較遠的部 分較低，從而增大對金屬凸塊的固定作用力。具體來說，由于所述層間絕緣片 是彈性的，與凸塊的側面接觸的絕緣片部分的曲線具有以彈性作用力壓在凸塊 上，以防金屬凸塊脫落的效果。
因此，金屬凸塊從用來使配線膜互連的部件中脫落的問題可得以解決。 在根據技術方案2的用來使配線膜互連的部件中，所述金屬凸塊的銅的純
度高達99.9%。由于使用具有這種高純度的銅代替包含氧之類的雜質元素的銅
形成金屬凸塊，可以減輕連接的可靠性不足的問題。
所述各金屬凸塊的端部(頂端和底端)從所述層間絕緣膜的表面凸出的量的
總和等于或大于15微米，可以使隨后層疊在用來使配線膜互連的部件的兩個面 上的形成配線膜的銅制金屬層與各個金屬凸塊以充分的壓力相互接觸。因此， 可以進一步確保連接的可靠性。
如果所述金屬凸塊的頂端和底端從層間絕緣膜凸出的量之和更小，由于金 屬凸塊的凸出長度不足，將無法通過層疊時施加的壓力提供足夠的壓力接觸。 另外，可能在表面中產生凹陷，從而使表面的平面性變差。各種試驗顯示，等 于或大于15微米的厚度可以避免這些問題，可以確保可靠的連接。
由于凸出的量之和小于或等于45微米，當之后將層間絕緣膜和形成配線膜 的金屬層層疊起來的時候，用來使配線膜互連的部件的表面平面性不會變差。
如果凸出的量更大，在之后的操作中層疊形成配線層的金屬層之后，其上 設置有金屬凸塊8的形成配線膜的金屬層的某些部分不會被完全壓下，而是會 保持凸出，使得配線基板的平面性很差。對于安裝有IC或LSI之類的對平面性 具有特別高的要求的配線基板來說，這個問題是不可忽視的。各種試驗顯示不 大于45微米的厚度可以避免該問題凸塊8被完全壓下，平面性沒有降低。
由于各金屬凸塊的頂面和底面的平均表面糙度小于或等于0.5微米，因此在 金屬凸塊和之后層疊在其上的形成配線膜的金屬層之間不會形成微小的間隙。 因此，可以得到可靠的連接性。可通過輥軋法使銅之類的金屬延展形成用來形 成金屬凸塊的金屬層，從而很容易地獲得等于或小于0.5微米的平均表面糙度。
在技術方案3所述的用來使配線膜互連的部件中，所述層間絕緣膜具有三 層結構，包括作為芯的非熱塑性膜和形成在該非熱塑性膜兩個面上的熱塑性聚 酰亞胺樹脂膜。所述作為芯的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜可以確保固定凸塊的作 所述提供在兩個面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜 可確保將形成配線膜的金屬層粘著在所述表面上所需的粘著力。由于所述熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜的厚度等于或 大于l微米，該膜可以吸收例如提供在每個面上的形成配線膜的銅制金屬層表 面的糙度，以消除在層疊之后，在形成配線膜的金屬層和金屬凸塊之間形成間 隙的可能性。如果熱塑性聚酰亞胺樹脂膜更薄，則隨后層疊在用來使配線膜互連的部件 上的配線膜形成層的表面糙度無法被吸收，因此所述形成配線膜的金屬層和層 間絕緣膜之間無法充分地緊密接觸。試驗顯示厚度等于或大于l微米的熱塑性 聚酰亞胺樹脂膜可確保形成配線膜的金屬層和層間絕緣層之間充分接觸。由于所述熱塑性聚酰亞胺樹脂膜的厚度等于或小于8微米，可以保證隨后 層疊的配線膜形成層的基底具有所需的足夠強度和硬度。如果熱塑性聚酰亞胺樹脂膜更厚，則其與形成配線膜的金屬層之間可以有 足夠的粘著力，但是配線基板的基材所需的強度和硬度會減小。試驗顯示，厚 度等于或小于8微米的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜可確保 隨后層疊的作為配線基板的基材具有充足的強度和硬度。在技術方案4所述的用來使配線膜互連的部件中，所述作為層間絕緣膜的芯的非熱塑性膜是由厚度等于或大于10微米的非熱塑性聚酰亞胺樹脂制成的。因此，可以確保足夠的強度。非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜具有高耐熱性和機械強 度，因此可以確保使配線膜互連的部件具有所需的足夠的強度。所述作為芯的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜的厚度等于或小于70微米，這可防 止用來使配線膜互連的部件以及使用所述用來使配線膜互連的部件的多層配 線基板的厚度顯著增大。在技術方案5所述的用來使配線膜互連的部件中，所述作為層間絕緣膜的 芯的非熱塑性膜是由厚度等于或大于30微米的玻璃環氧樹脂制造的，其可確保 足夠的強度。由于玻璃環氧樹脂具有較高的耐熱性和機械強度，因此等于或大 于30微米的厚度可充分確保用來使配線膜互連的部件具有所需的強度。所述作為芯的玻璃環氧樹脂膜的厚度等于或小于100微米，這可防止用來 使配線膜互連的部件以及使用所述用來使配線膜互連的部件的多層配線基板 的厚度顯著增大。
在技術方案6所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，將形成凸塊 的金屬層層疊在載體層上，使用圖案化的光刻膠膜作為掩模，對所述形成凸塊 的金屬層進行選擇性蝕刻，以形成金屬凸塊，然后除去光刻膠膜，在所述載體 層上提供層間絕緣膜，使得所述金屬凸塊透過所述層間絕緣膜，然后除去載體 層，提供用來使配線膜互連的部件。所述形成凸塊的金屬層是由純度等于或大于99.9%的銅制造的，因此當使用所述用來使配線膜互連的部件制造多層配線基板的時候，可以制得缺陷率低且具有高度可靠的電連接性的接點。所述形成凸塊的金屬層的兩個表面的平均表面糙度等于或小于0.5微米。因 此，各金屬凸塊頂面和底面的平均表面糙度可達0.5微米。因此，減小了所述金屬凸塊與之后層疊的形成配線膜的金屬層之間接點的 缺陷率，從而可以提供可靠的連接。因此，可以提高連接的可靠性。在技術方案7所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，所述載體層 由粘著力會在紫外輻照下減小的材料制成，并在除去該載體層之前或除去過程 中用紫外光輻照該載體層。因此，可以用較小的去除力除去該載體層。因此，在去除載體層的時候可以無需對所述用來使配線膜互連的部件施加 相當大的作用力。因此，在去除載體層的過程中，可以防止所述用來使配線膜 互連的部件發生彎曲之類的變形。在技術方案8所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，所述層間絕 緣膜具有三層結構，包括作為芯的非熱塑性膜和提供在所述非熱塑性膜兩個面 上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜。因此，上述作為芯的非 熱塑性聚酰亞胺樹脂膜可以確保固定凸塊的作用力。由于在兩個面上提供了熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜， 所以可以確保它們對層疊在兩個面上的形成配線膜的金屬層具有所需的粘著 力。由于所述熱塑性聚酰亞胺樹脂膜或環氧樹脂改性的樹脂膜的厚度大于或 等于1微米，所以可以吸收層疊在兩個面上的由銅之類的金屬制備的配線膜形 成層的表面糙度。因此，可以避免在層疊的形成配線膜的金屬層和金屬凸塊之 間形成間隙的可能性。另外，由于所述熱塑性樹脂膜的厚度小于或等于8微米，可以確保之后層 疊的配線膜形成層的基底具有所需的足夠強度和硬度。在技術方案9所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，使用厚度等 于或大于10微米的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜作為用作所述層間絕緣膜的芯的 非熱塑性樹脂膜，從而可以確保足夠的強度。另外，所述膜的厚度小于或等于 65微米，這具有防止所述用來使配線膜互連的部件以及使用所述部件的多層基 板的厚度顯著增大的效果。在技術方案10所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，使用厚度為 30微米的玻璃環氧樹脂膜作為層間絕緣膜。因此，可以確保足夠的強度。另外， 所述膜的厚度小于或等于100微米，這具有防止所述用來使配線膜互連的部件 以及使用所述部件的多層基板的厚度顯著增大的效果。在技術方案ll所述的用來使配線膜互連的部件的制造方法中，所述載體層 的樹脂膜的厚度為25-50微米，所述粘合劑的厚度為2-10微米，初始粘著力為 10-30牛/25毫米，紫外光輻照之后的粘著力為0.05-0.15牛/25毫米。因此，當需 要載體層的時候，載體層的粘著力足以防止載體層從所述用來使配線膜互連的 部件脫落；當將要除去載體層的時候，可以充分地減小粘著力，從而無需很強 的作用力便可將載體層除去。附圖簡述

圖1(A)-1(G)是根據本發明第一實施方式，顯示用來制造用于使配線膜互連 的部件的方法中各步驟的截面圖，其中圖1(G)是根據該第一實施方式的用來使 配線膜互連的部件的截面圖；圖2是用來制造用于使配線膜互連的部件的層間絕緣膜的截面圖；圖3(A)和3(B)是使用圖1(F)所示的用來使配線膜互連的部件的配線基板的 示例性制造方法中各步驟的截面圖；圖4(A)-4(G)是根據本發明第二實施方式，用來制造用于使配線膜互連的部 件的方法中各步驟的截面圖；圖5(A)和5(B)是使用根據本發明的用來使配線膜互連的部件的多層配線基 板的制造方法的截面圖；圖6是根據本發明第三實施方式，用來使配線膜互連的部件的截面圖。符號說明2 形成凸塊的金屬層(銅) 4 載體層 4a樹脂膜 4b 粘合刑層8 金屬凸塊(銅)10層間絕緣膜10a非熱塑性聚酰亞胺膜10b熱塑性聚酰亞胺膜12形成配線膜的金屬層14 配線膜60層間絕緣膜62 金屬層(圓柱形)本發明最佳實施方式用來使配線膜互連的部件的第一最佳實施方式是一種連接部件，其中多個 銅制金屬凸塊嵌入層間絕緣膜中，其嵌入方式使得所述各金屬凸塊的至少一端 透過該層間絕緣膜而凸出來，所述金屬凸塊是柱狀的，其頂面的橫截面積小于 底面的橫截面積，其特征是，所述層間絕緣膜的頂面是彎曲的，其彎曲形式使 得與所述金屬凸塊接觸的頂面部分很高，而隨著與金屬凸塊距離的增大，所述 頂面的高度減小。這可通過以下步驟提供提供與載體層粘著在一起的形成凸塊的銅制金屬 層，使用光刻法對該形成凸塊的金屬層進行圖案化，在所述載體層的表面上提 供層間絕緣膜，其中所形成的金屬凸塊通過所述層間絕緣膜，然后除去所述載 體層。所述金屬凸塊或形成該金屬凸塊的金屬層的銅的純度優選等于或大于99.9 %。較佳的是，所述層間絕緣膜的芯處具有非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜，以確保 所述用于使配線膜互連的部件具有所需的足夠強度，該層間絕緣膜還包括層疊 在所述作為內芯的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜的兩個面上的熱塑性聚酰亞胺樹 脂膜，以提供它與形成配線膜的金屬層的粘著性，所述金屬層層疊在所述用于 使配線膜互連的部件的兩個表面上。也即是說，所述層間絕緣膜優選具有三層 結構。兩個面上的熱塑性聚酰亞胺膜的厚度優選為l-8微米。可以使用環氧樹脂改 性的粘合劑代替所述熱塑性聚酰亞胺樹脂膜來獲得類似的效果。另一優選的芯是玻璃環氧樹脂膜。如果使用非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜作為
芯，厚度優選為10-65微米。如果使用玻璃環氧樹脂膜，則厚度優選為30-100微米。在制造所述用來使配線膜互連的部件的過程中，將形成凸塊的金屬層置于 載體層上，所述載體層優選由在紫外光照射下粘著力會減小的材料制造。具體 來說，厚度為2-10微米的材料的初始粘著力為10-30牛/25毫米，用紫外光輻照之 后的粘著力為0.05-0.15牛/25毫米。第一實施方式下面將詳細描述附圖中所示的實施方式。圖1(A)-1(F)是根據第一實施方式的制造多層配線基板的方法中各步驟的截面圖。(A)首先提供了與形成凸塊的銅制金屬層2的一個主表面相粘合的載體層 4。在所述形成凸塊的金屬層2的另一個主表面上提供了光刻膠膜6。然后使光 刻膠膜6曝光和顯影，使光刻膠膜6圖案化。圖1(A)顯示了圖案化的光刻膠膜6。所述形成凸塊的金屬層2可以由銅純度等于或大于99.9%的脫氧銅組成。通 過使用這種具有高純度的銅，當形成配線膜的金屬層層疊在用來使配線膜互連 的成品部件的兩個面上的時候，金屬凸塊的銅與形成配線膜的金屬層的銅之間 可以形成具有高度可靠的連接性且缺陷率低的接點(junction)。使所述形成凸塊的金屬層2的平均糙度等于或小于0.5微米。如果所述金屬 凸塊的頂面和底面的表面糙度都很高，則金屬凸塊與形成配線膜的金屬層之間 接點表面的粗糙結構無法完全消除，層疊在用來使配線膜互連的成品部件兩個 面上的形成配線膜的銅制金屬層與金屬凸塊之間的接點上會殘留少量的缺陷， 因此難以確保連接具有充足的可靠性。等于或小于0.5微米的平均表面糙度將會 使銅-銅接點表面的缺陷率減至最小，從而可以獲得足夠高的可靠性。所述載體層4由厚度為25-50微米的作為基底的樹脂膜4a和提供在樹脂膜4a 的一個主要表面上的粘合劑層4b。用來制造該粘合劑層4b的材料的粘著力會由 于紫外光輻照而減小。具體來說，所述粘合劑層4b的初始粘著力優選為10-30 牛/25毫米，紫外光輻照之后的粘著力優選為0.05-0.15牛/25毫米。使用粘著力會因為紫外光輻照而減小的材料，使得在例如凸塊蝕刻處理之 類的需要具有高粘著力的過程中，載體層具有足夠高的粘著力，以防凸塊脫落， 當不再需要高粘著力的時候，可以通過紫外光輻照使粘著力減小到足夠弱的
度，使得可以很容易地除去載體層4。對載體膜4a的厚度進行選擇，使其為25-50微米，這是由于如果厚度小于25 微米，將難以確保用于使配線膜互連的部件具有足夠的強度，載體膜4a將會很 容易在各種處理和運輸過程中變形。如果厚度大于或等于50微米，所述用來使 配線膜互連的部件可能會在除去載體膜4的時候變形，結果會造成凸塊脫落， 或者該用于使配線膜互連的部件會發生殘余形變。對樹脂膜4a和粘合劑層4b的厚度進行選擇，使其為例如25微米，對粘合劑 層4b的厚度進行選擇，使其為例如2-10微米。這是由于如果厚度小于2微米，可 能無法確保充足的粘著性，在蝕刻過程中噴淋的液體或運輸過程中施加的應力 對粘合劑層4b施加的機械應力可能會使金屬凸塊脫落。如果粘合劑層4b的厚度 大于8微米，則載體層4將會容易被壓壞，不足以作為金屬凸塊的基底，結果金 屬凸塊可能會傾斜或移位。(B) 然后，使用光刻膠膜6作為掩模，對形成凸塊的銅制金屬層2進行蝕刻， 以形成金屬凸塊8。所述金屬凸塊8是圓錐形的；凸塊8的橫截面朝向頂部(金屬 凸塊8的頂面)逐漸變細。(C) 如圖1(C)所示，使用紫外光，從形成金屬凸塊8的一側對用來使配線膜 互連的部件進行輻照，以減小所述粘合劑層4b的粘著力。從形成金屬凸塊8的一側施加紫外光，使得在紫外光輻照過程中，金屬凸 塊8作為掩模，以防載體層4的粘合劑層4b受紫外光輻照而減小粘著力。另外， 所述粘合劑層中未形成凸塊的部分變硬，促進了金屬凸塊8的固定。(D) 然后，如圖1(D)所示，在所述用來使配線膜互連的部件上形成金屬凸 塊8的一側施加由合成樹脂制成的層間絕緣膜10和剝離片11。所述層間絕緣膜 10具有如圖2所示的三層結構。具體來說，所述層間絕緣膜10由作為芯的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10a和 位于該非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10a的兩個主要表面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂 膜10b組成。所述芯部非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10a的厚度為10-50微米，在其各 主要表面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10b的厚度為l-8微米。對作為所述層間絕緣膜的芯的非熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10的厚度進行選 擇，使其厚度為10-50微米，這是由于至少為10微米的厚度可以確保用來使配線 膜互連的部件具有足夠的強度。選擇不大于50微米的厚度是由于這可避免所述 用來使配線膜互連的部件或者使用該用于使配線膜互連的部件的多層配線基
板的厚度增大。對所述各個主要表面上的熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10b的厚度進行選擇，使 其為l-8微米，這是由于更薄的熱塑性聚酰亞胺膜無法為熱塑性聚酰亞胺樹脂膜 10b和形成配線膜的銅制金屬層(例如在完成之后提供在所述用來使配線膜互連 的部件的兩個面上)之間提供足夠的粘著強度。試驗顯示，等于或大于l微米的 厚度可以確保熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10b與提供在兩個面上的由銅之類的材料 制造的形成配線膜的金屬層之間具有足夠的粘著性。如果所述熱塑性聚酰亞胺樹脂膜10b更厚，則芯部非熱塑性聚酰亞胺樹脂的韌性和良好的電性質將會變差。所述熱塑性聚酰亞胺應選擇所需的最小厚度。(E) 然后，從頂部通過緩沖材料(未顯示)對所述層間絕緣膜10和剝離層11 施加壓力，使得層間絕緣片10和剝離片11如圖1(E)所示與載體膜和金屬凸塊8 相吻合。通過熱壓可以更有效地使它們相吻合。(F) 然后，對剝離片ll進行研磨，研磨的主要目標是凸起部，將其研磨至 幾乎達到剝離片ll的平面，使得如圖1(F)所示，金屬凸塊8的頂面暴露出來。可 使用能夠進行連續研磨的輥式研磨機代替砂輪。因此，如圖1(F)所示，所述層間絕緣膜10的頂面是彎曲的，其彎曲形式使 得與所述金屬凸塊相接觸的部分很高，隨著與接觸表面的距離的增大，頂面的 高度逐漸降低。這種形狀增大了對所述金屬凸塊的固定作用力。由于所述層間絕緣片是彈 性的，因此凸塊會受到該絕緣片向下的彈性作用力，所述層間絕緣片是彎曲的， 其彎曲形式使得所述絕緣片與凸塊相接觸的一些部分跟凸塊側面的形狀相吻 合。因此，可以防止金屬凸塊脫落出來。在這里，各銅制凸塊8應當從所述層間絕緣膜10凸出15-45微米。原因如下。如果所述金屬凸塊8從層間絕緣膜10凸出的量更小，則所述金屬凸塊8的凸出量不足以充分地補償金屬凸塊8在壓力作用下發生的收縮，而且會使連接很 差，其中施加壓力是為了將形成配線膜的金屬層層疊到用來使配線膜互連的部件上。另外，還有可能在表面中產生凹陷，從而降低表面平面性。各種試驗顯示，等于或大于15微米的厚度可以避免這些問題，可以能確保 得到可靠的連接。為此，選擇等于或大于15微米的凸出量。
如果凸出的量更大，則在以后的處理中層疊形成配線層的金屬層之后，無 法將其上設置有金屬凸塊8的那部分形成配線膜的金屬層完全地壓下來，使得 配線基板的平面性很差。對于其上安裝有IC或LSI之類的對平面性具有特別高 的要求的配線基板來說，這個問題是不可忽視的。各種試驗顯示，不大于45微 米的厚度可以避免該問題，可以將凸塊8完全壓下來，而且不會影響平面性。 出于這個原因，選擇等于或小于45微米的凸出量。可通過對形成凸塊的金屬層2的厚度進行選擇，使其比層間絕緣膜10的厚 度略大15-45微米，從而使金屬凸塊8從層間絕緣膜10的凸出量為15-45微米。(G)然后，從載體片一側再次對所述用來使配線膜互連的部件進行紫外光 輻照，使其上形成有凸塊的粘合劑層硬化，從而減小其粘著力。然后將載體層 4和剝離片11除去。結果，如圖1(G)所示完成了用來使配線膜互連的部件。由于通過紫外光輻照使所述載體層4的粘合劑層4b的粘著力減小，可以用 很弱的作用力將載體層4除去。這可防止在除去載體層4的時候由于施加很強的 作用力而使所述用來使配線膜互連的部件變形的問題。使用聚乙烯或聚丙烯之類的不會與任何樹脂相粘合的膜，使得所述載體片 可以很容易地除去。應當注意所述剝離過程可以與用紫外線輻照處理一起進行。也即是說，可 以在用紫外光輻照的同時進行剝離，從而加快處理速度和降低制造成本。[各種變化形式]在上述實施方式中，可以使用玻璃環氧樹脂膜作為層間絕緣膜IO。 在此情況下，所述玻璃環氧樹脂膜的厚度應當為30-100微米。 圖3(A)和3(B)是使用圖1(F)所示的用來使配線膜互連的部件，制造兩層配 線基板的方法中各步驟的截面圖。(A) 如圖3(A)所示，將形成配線膜的金屬層12置于用來使配線膜互連的部 件的兩個面上，施加壓力和加熱，使它們層疊在一起。(B) 然后，通過光刻法使所述形成配線膜的金屬層12圖案化。結果如圖3(B) 所示形成了銅14制配線膜14。第二實施方式圖4(A)至圖4(G)是根據本發明第二實施方式制造配線基板的方法中各步驟的截面圖。(A)首先，如圖4(A)所示提供其上層疊有上部模子100的層間絕緣膜10。所
述上部模子100由金屬(例如SUS)或樹脂制成，具有與金屬凸塊(8)相對應的凸塊接收孔82，關于這一點將在下文中進行描述。所述凸塊接收孔82可通過以下過 程形成在所述與層間絕緣膜10相粘合的上部模子100上施涂光刻膠，對光刻 膠進行曝光和顯影，使其圖案化形成掩模膜，使用所述光刻膠膜作為掩模，對 上部模子100進行蝕刻。所述凸塊接收孔82可以在所述上部模子100與層間絕緣 膜10相粘合之前形成。(B) 然后，如圖4(B)所示，提供了由下部模子84和形成在該下部模子84上 的金屬凸塊8組成的用來使配線膜17b互連的部件，所述下部模子84由金屬(例如 SUS)或樹脂制成。所述上部模子100固定在其上形成了凸塊8的部件17b的表面 上方，使得所述層間絕緣膜10朝下，各凸塊接收孔82與對應的金屬凸塊8對準。(C) 將所述上部模子100壓到下部模子84上，直至金屬凸塊如圖4(C)所示穿 過層間絕緣膜10為止。這種穿刺操作產生了樹脂碎片，它污染了所述層間絕緣 膜10的表面。較佳的是，在該處理之后對表面進行清潔。(D) 如圖4(D)所示除去上部模子100(E) 如圖4(E)所示除去下部模子84。這樣完成了用來使配線膜互連的部件。所述用來使配線膜互連的部件使用 模子84而非載體層4制造。通過這種方式，可以在不使用載體層4的前提下制造用來使配線膜互連的 部件。為了在圖1(F)所示的用來使配線膜互連的部件的兩個面上形成配線膜，必 須形成用來形成配線膜的金屬層。這是在圖4(F)和4(G)所示的步驟中形成的。(F) 然后，如圖4(F)所示使形成配線膜的金屬層23朝向被金屬凸塊8穿過的 層間絕緣膜10的兩個面。(G) 在加熱和加壓的條件下，將所述形成配線膜的金屬層23與所述層間絕 緣膜10相層疊。這樣就形成了配線基板lld。圖5(A)和5(B)是本發明使用用來使配線膜互連的部件制造多層配線基板的 方法中各步驟的截面圖。在此實施方式中，所述多層配線基板41通過一步法層 疊壓制形成。(A) 首先將三個用來使配線膜互連的部件46-48置于四個雙面配線基板 42-45之間(圖5(A))。(B) 然后在高溫下立刻對它們進行壓制。這樣一來，就完成了多層配線基 板41(圖5(B))。所述四個雙面配線基板42-45可通過實施第一實施方式的全部步驟，然后對 形成配線膜的銅箔23進行圖案化而形成。所述三個用來使配線膜互連的部件 46-48可通過實施第一實施方式的一部分步驟(圖l(A)至圖l(F))而形成。第三實施方式圖6是根據本發明第三實施方式用來使配線膜互連的部件的截面圖。盡管圖1(F)所示的第一實施方式中用來使配線膜互連的部件的金屬凸塊(8) 為圓錐形，但是它們不一定為圓錐形。例如，金屬凸塊可以如圖6所示為從頂 部至底部具有均勻的橫截面的柱狀。盡管圖1(G)所示的實施方式中用來使配線膜互連的部件中的各金屬凸塊(8) 的底面是與層間絕緣膜(10)的底面齊平的(在同一平面上)，但是它們不一定要互 相齊平。所述金屬凸塊62的上端可以從層間絕緣膜60的頂面凸出，下端可以從 所述層間絕緣膜60的底面凸出。在此情況下，所述金屬凸塊65從層間絕緣膜60的頂面凸出量A與金屬凸塊 62從層間絕緣膜60的底面凸出量B之和應為15-45微米。第三實施方式中用來使配線膜互連的部件的剩余部分與圖1(G)所示的第一 實施方式中用來使配線膜互連的部件相同。金屬凸塊可具有其它的形狀，例如截頂圓錐形、四棱錐形或扁平雙凸形。本發明的上述實施方式主要著眼于各種使配線膜互連的部件及其制造方 法。然而，可將本發明的原理應用于用來提供使微電子組件的導體互連的互連 部件。例如，可將本發明的原理應用于芯片基板或互連基板，例如芯片基板、 測試基板、具有從所述芯片基板、電路板或其它互連基板的至少一個表面凸出 的多個金屬凸塊的內插器和電路板。在這種芯片基板、互連基板或電路板中， 所述基板一 個面上或兩個面上的金屬凸塊的頂點或端部與另外的微電子組件 的觸點暫時性地互連(即通過壓力觸點相連)，或者通過金屬連接永久性地相連。工業實用性本發明涉及用來使配線膜互連的部件及其制造方法。具體來說，本發明發 現了一種用來使配線膜互連的部件以及制造該部件的方法的工業應用，所述部 件適于使用銅制金屬凸塊使多層配線基板的配線膜互連。
權利要求
1.一種用來使配線膜互連的部件，該部件包括層間絕緣膜和多個金屬凸塊，所述層間絕緣膜具有底面和與該底面相反的頂面，所述金屬凸塊從所述層間絕緣膜的底面延伸穿過層間絕緣膜并具有從所述頂面凸出第一高度的第一端部，所述層間絕緣膜的頂面在比所述多個金屬凸塊的高度低的第一高度的位置與所述多個金屬凸塊接觸，所述層間絕緣膜從所述第一高度彎曲至所述多個金屬凸塊中間的較低的高度。
2. —種用來使配線膜互連的部件，該部件包括層間絕緣膜和延伸穿過該層間絕緣膜的多個金屬凸塊，各金屬凸塊用來使多層配線基板的配線膜互連， 這些凸塊具有從層間絕緣膜的頂面向上凸出的第一端部，所述多個金屬凸塊由純度至少為99.9%的銅制成，所述多個金屬凸塊中的每個凸塊從所述頂面凸出 的距離約為15-45微米，所述金屬凸塊的第一端部和第二端部的平均表面糙度小 于或等于0.5微米。
3. 如權利要求1或2所述的用來使配線膜互連的部件，其特征在于，所述 層間絕緣膜包括由非熱塑性膜制成的芯，所述層間絕緣膜還包括以下二者中之 一厚度約為l-8微米、包括與芯相對的第一和第二熱塑性聚酰亞胺樹脂膜的第 一涂層；厚度約為l-8微米、包括與芯相對的第一和第二環氧樹脂膜的第二涂層。
4. 如權利要求l所述的用來使配線膜互連的部件'其特征在于，所述非熱 塑性膜包含厚度約為10-70微米的非熱塑性聚酰亞胺樹脂。
5. 如權利要求1或2所述的用來使配線膜互連的部件，其特征在于，所述 非熱塑性膜包含厚度約為30-100微米的玻璃環氧樹脂。
6. —種制造用來使配線膜互連的部件的方法，該方法包括 提供層疊結構，該層疊結構包括第一表面、與該第一表面相反的第二表面，覆蓋所述第一表面的光刻膠膜和覆蓋所述第二表面的載體層； 使所述光刻膠膜圖案化；使用所述圖案化的光刻膠膜作為掩模，對金屬膜進行蝕刻，形成多個金屬 層，所述金屬層具有位于與載體層相反的面上、而且從所述載體層凸出的第一丄山順；除去圖案化的光刻膠膜；將層間絕緣膜壓向多個金屬凸塊的第 一端；對層間絕緣膜進行拋光，使多個金屬凸塊的第一端暴露出來； 除去載體層；所述金屬膜基本由純度至少為99.9%的銅制成，所述多個金屬凸塊的第一 端以及位于與第一端相反的面上的第二端的平均表面糙度小于或等于0.5微米。
7. —種制造用來使配線膜互連的部件的方法，該方法包括 提供層疊結構，該層疊結構包括第一表面、與該第一表面相反的第二表面，覆蓋所述第一表面的光刻膠膜和覆蓋所述第二表面的載體層，所述載體層通過 粘合劑層與所述第二表面相連； 使所述光刻膠膜圖案化；使用圖案化的光刻膠膜作為掩模，對金屬膜進行蝕刻，形成多個金屬層， 所述金屬層具有位于與載體層相反的面上、而且從所述載體層凸出的第一端； 除去圖案化的光刻膠膜；使用紫外光輻照所述粘合劑層在多個金屬凸塊之間的區域，以減小粘合劑層的粘著力；將層間絕緣膜壓向多個金屬凸塊的第 一 端； 對層間絕緣膜進行拋光，使多個金屬凸塊的第一端暴露出來； 用紫外光透過載體層輻照所述粘合劑層，以減小所述粘合劑層與多個金屬凸塊之間的粘著力；在透過載體層用紫外光輻照粘合劑層的過程中或之后，從所述金屬層上除去載體層。
8. 如權利要求6或7所述的制造用來使配線膜互連的部件的方法，其特征 在于，所述層間絕緣膜包括具有非熱塑性膜的芯，所述層間絕緣膜還包括以下 二者中之一包括與芯相對的第一和第二熱塑性聚酰亞胺樹脂層的第一涂層； 包括與芯相對的第一和第二環氧樹脂層的第二涂層。
9. 如權利要求8所述的制造用來使配線膜互連的部件的方法，其特征在于，所述各第一和第二熱塑性聚酰亞胺樹脂層或各第一和第二熱塑性聚酰亞胺樹 脂層的厚度約為l-8微米。
10. 如權利要求8所述的制造用來使配線膜互連的部件的方法，其特征在 于，所述非熱塑性膜包括厚度約為10-65微米的非熱塑性聚酰亞胺樹脂。
11. 如權利要求6或7所述的制造用來使配線膜互連的部件的方法，其特征 在于，所述層間絕緣膜是一種厚度約為30-100微米的玻璃環氧樹脂膜。
12. 如權利要求6-ll中任一項所述的制造用來使配線膜互連的部件的方法， 其特征在于，所述載體層包括厚度約為25-50微米的聚酯膜，其初始粘著力約為 10-30牛/25毫米，用紫外光輻照之后的粘著力約為0.15牛/25毫米。
13. —種用來使微電子組件導體互連的部件，該部件包括具有底面和與 該底面相反的頂面的絕緣膜；多個金屬凸塊，所述凸塊從底面延伸穿過絕緣膜， 具有從頂面凸出的第一端以確定金屬凸塊從頂面凸出的高度；所述絕緣膜的頂面是彎曲的，使得絕緣膜的頂面在比所述金屬凸塊的高度低的第一高度的位置 與金屬凸塊相接觸，在所述多個金屬凸塊的高度之間，所述絕緣膜從金屬凸塊 的高度向下彎曲。
14. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述多個金屬凸塊基本由銅制成。
15. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述絕緣膜包括非熱塑性膜。
16. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述絕緣膜包括非熱塑性膜 和熱塑性膜。
17. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述絕緣膜包括非熱塑性聚 酰亞胺樹脂膜和熱塑性聚酰亞胺樹脂膜。
18. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述多個金屬凸塊由純度至 少為99.9%的銅制成，所述多個金屬凸塊的各個凸塊的第一端的平均糙度小于 或等于0.05微米，所述多個金屬凸塊的各個凸塊位于與第一端相反一側的第二 端的平均糙度小于或等于0.05微米。
19. 如權利要求13所述的部件，其特征在于，所述多個金屬凸塊的各個凸 塊的第一端從所述絕緣膜頂面上凸出15微米或更多。
20. —種用于為微電子組件提供導體互連部件的部件的制造方法，該方法包括提供層疊結構，該層疊結構包括第一表面、與該第一表面相反的第二表面，覆蓋所述第一表面的光刻膠膜和覆蓋所述第二表面的載體層； 使所述光刻膠膜圖案化；使用所述圖案化的光刻膠膜作為掩模，對金屬膜進行蝕刻，形成多個金屬 凸塊，所述金屬凸塊從載體層凸出并在與所述載體層相反的面上具有第一端； 除去圖案化的光刻膠膜；向著多個金屬凸塊的第一端對絕緣膜進行壓制； 對層間絕緣膜進行拋光，使多個金屬凸塊的第一端暴露出來； 除去載體層；所述金屬膜由純度至少為99.9%的銅制成，所述多個金屬凸塊的第一端以 及位于與第一端相反的面上的第二端的平均表面糙度小于或等于0.5微米。
21. —種用于為微電子組件提供導體互連部件的部件的制造方法，該方法 包括提供層疊結構，該層疊結構包括第一表面、與該第一表面相反的第二表面，覆蓋所述第一表面的光刻膠膜和覆蓋所述第二表面的載體層； 使所述光刻膠膜圖案化；使用所述圖案化的光刻膠膜作為掩模，對金屬膜進行蝕刻，形成多個金屬 凸塊，所述金屬凸塊從載體層凸出并在位于與所述載體層相反的面上具有第一 端；除去圖案化的光刻膠膜；使用紫外光輻照粘合劑區域，以減小所述多個金屬凸塊之間的粘合劑層的 粘著力；向著多個金屬凸塊的第一端對絕緣膜進行壓制； 對層間絕緣膜進行拋光，使多個金屬凸塊的第一端暴露出來； 用紫外光透過載體層輻照所述粘合劑層，以減小所述粘合劑層與多個金屬凸塊之間的粘著力，在通過載體層用紫外光輻照粘合劑層的過程中或之后從所述金屬凸塊上除去載體層。
全文摘要
進一步減小了金屬凸塊(8)與隨后沉積的用來形成配線膜的金屬膜(10)之間的連接阻抗，從而提高了連接的穩定性。進一步縮短了通過金屬凸塊(8)的配線路徑，提高了平面性，所述金屬凸塊(8)不易脫落。形成了配線膜互連部件，其中多個銅制柱狀金屬凸塊(8)包埋在層間絕緣膜(10)內，使得至少一個端部凸出，所述凸塊(8)的頂面橫截面小于底面橫截面，使多層配線板的配線膜互連。所述層間絕緣膜(10)的上表面是彎曲的，在與所述金屬凸塊(8)相接觸的部分較高，而隨著與凸塊之間的距離增大，上表面的高度逐漸降低。
文檔編號H05K3/46GK101120622SQ200580034829
公開日2008年2月6日 申請日期2005年9月6日 優先權日2004年9月6日
發明者大平洋, 島田智和, 飯島晃史, 飯島朝雄 申請人:德塞拉互連材料股份有限公司