一种多层陶瓷基板的制造方法与流程

本申请属于半导体制造，特别涉及一种多层陶瓷基板的制造方法。

背景技术：

1、多层陶瓷基板（multilayer ceramic substrate，mlc）因其优异的绝缘性能、热稳定性及高密度布线能力，已广泛应用于微机电系统（mems）器件封装、半导体测试载板、射频微波模块以及高密度电子封装等领域。在这些应用中，多层陶瓷基板需要在不同导体层之间形成可靠的层间导通结构，以实现电气信号的垂直互连。

2、目前，多层陶瓷基板的层间导通结构主要采用如下工艺路线制造：首先，在各层生瓷片上，通过激光加工或光刻工艺开设导通孔（via孔）；随后，采用物理气相沉积（pvd）等工艺在基板表面及过孔孔壁上沉积一层种子层，使孔壁具备导电性；在此基础上，通过多次图形电镀工艺在孔壁上增厚导电层，形成所需的层间导通结构及表面图形线路。随着基板层数的增加，中间层需要反复经历种子层溅射或沉积、光刻、电镀增厚、电镀填孔、去胶及闪腐等一系列工序，才能完成各层的导通结构制作及层间堆叠。

3、上述传统制造工艺存在以下技术问题：

4、第一，工艺流程复杂、制造成本高。每次堆叠新一层时，都需要重新进行种子层沉积、光刻、电镀增厚和电镀填孔等工序，且随着层数增多，工序重复次数成倍增加，导致整体制造流程十分繁琐，设备投入和材料消耗较大，显著推高了生产成本。

5、第二，易形成较大金属台阶，影响后续工艺质量。多次电镀增厚和图形电镀填孔的过程中，导通孔区域与周边线路区域之间容易形成明显的高度差，即金属台阶。这种金属台阶会恶化后续绝缘介质层的层压平整度，并降低高精度光刻加工时的分辨率和对准精度，进而影响多层陶瓷基板的线路精细度和层间结合可靠性。

6、第三，制造周期长。由于层间导通结构主要依赖孔壁金属化及反复电镀增厚来形成导电通路，整个多层堆叠过程中电镀工序数量多、单次电镀时间长，使得产品制造周期大幅延长，不利于提高生产效率和快速响应市场需求。

7、因此，现有多层陶瓷基板的层间导通结构制造技术，在工艺复杂度、表面平整度及制造周期等方面仍存在明显不足，亟需改进。

技术实现思路

1、本申请的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种基于导电填充过孔与减成法互连路线的多层陶瓷基板的制造方法，能够简化制备工艺流程，减少中间层图形电镀增厚及电镀填孔工艺，提高多层陶瓷基板的平整度并降低制造成本。

2、为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种多层陶瓷基板的制造方法，包括以下步骤，

3、s1）、提供一烧结完成的陶瓷基板作为基材；

4、s2）、采用减成法在所述陶瓷基板上形成导电线路；

5、s3）、在形成有所述导电线路的表面上形成绝缘层；

6、s4）、在所述绝缘层中形成导通孔，所述导通孔暴露出部分所述导电线路；

7、s5）、采用导电填充材料填充所述导通孔并固化，形成导电填充结构，使所述导电填充结构构成贯穿所述绝缘层的层间导通主体；

8、s6）、进行平坦化处理，以暴露出所述导电填充结构的顶部，形成暴露导电连接区，并使所述导电填充结构顶部与所述绝缘层表面齐平；

9、s7）、重复步骤s2）-s6），直至完成所有导电线路加工；

10、s8）、在顶层绝缘层的表面，沉积种子层，光刻图形后进行电镀，形成顶层导电线路以及若干焊盘，去除光刻胶以及多余种子层。

11、在一个可行的实施例中，在所有中间层的形成过程中，各中间层的导电线路均通过直接接触与相邻的所述暴露导电连接区建立电连接，以实现层间导通。

12、在一个可行的实施例中，所述步骤s2）具体包括：

13、s21）、在对应的基材表面沉积种子层；

14、s22）、在所述种子层上涂布光刻胶，并曝光显影，形成线路图形；

15、s23）、通过蚀刻工艺去非线路图形区域的种子层；

16、s24）、去除所述光刻胶，得到所需图形化的导电线路。

17、在一个可行的实施例中，所述种子层为ti/cu复合层，其中ti层的厚度为20-100nm，cu层的厚度为0.8-1.5μm。

18、在一个可行的实施例中，所述导电填充材料为金属颗粒填充型导电浆料，包括导电银浆或导电铜浆。

19、在一个可行的实施例中，所述导通孔的孔径为30-50μm，孔深为10-30μm。

20、在一个可行的实施例中，所述绝缘层为有机绝缘层，其厚度为10-30μm。

21、在一个可行的实施例中，在所述平坦化处理之后、形成中间层导电线路之前，还包括对平坦化处理后的表面进行等离子清洗的步骤。

22、在一个可行的实施例中，在所述步骤s8)中，通过图形电镀工艺，在暴露的顶层种子层上依次沉积cu层、ni层和au层，形成所述的顶层导电线路及若干焊盘；其中，所述图形电镀形成的cu层厚度为5-10μm，ni层厚度为1-2μm，au层厚度为80-150nm。

23、在一个可行的实施例中，所述陶瓷基板内部预埋有导电线路、导电柱或其他导电结构。

24、在一个可行的实施例中，完成步骤s8）之后，制作一层阻焊涂层，并在涂层上精确地开出窗口，把需要焊接的金属焊盘暴露出来，完成多层陶瓷基板制造。

25、本专利申请公开的多层陶瓷基板制造方法，相较于传统依赖多次电镀增厚和电镀填孔的技术路线，具有以下显著进步：

26、1.采用导电浆料填充导通孔并直接固化形成导通主体，大幅减少制造步骤，极大简化制造流程，缩短生产周期。

27、2.由于取消了中间层大量的电镀工序，本方法显著减少了贵金属材料（如铜等）及电镀液的消耗，同时也降低了相关化学试剂、光刻胶、去胶液及蚀刻液的使用量，有效的降低了制造成本。

28、3.本方法通过导电浆料填充后直接进行化学机械抛光（cmp）平坦化，能使导电填充结构与绝缘层表面完美齐平，从根本上消除了金属台阶的累积问题，大幅提升了多层结构的整体平整度，进而保证了后续绝缘层压合质量和光刻对准精度，提升后续工艺质量。

29、4.本方法采用导电填充材料完全填充导通孔并贯穿绝缘层的整个厚度方向，形成一个连续的、实心的导电通路，作为层间导通的主体结构，相比仅依赖孔壁金属化的传统结构，这种体导电结构具有更低的电阻和更强的抗热机械应力能力，层间连接界面通过种子层直接接触，有效提升了层间互连的长期可靠性和电气性能稳定性。

1.一种多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所有中间层的形成过程中，各中间层的导电线路均通过直接接触与相邻的所述暴露导电连接区建立电连接，以实现层间导通。

3.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述步骤s2）具体包括：

4.根据权利要求3所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述种子层为ti/cu复合层，其中ti层的厚度为20-100nm，cu层的厚度为0.8-1.5μm。

5.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述导电填充材料为金属颗粒填充型导电浆料，包括导电银浆或导电铜浆。

6.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述导通孔的孔径为30-50μm，孔深为10-30μm。

7.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述绝缘层为有机绝缘层，其厚度为10-30μm。

8.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所述平坦化处理之后、形成中间层导电线路之前，还包括对平坦化处理后的表面进行等离子清洗的步骤。

9.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，在所述步骤s8)中，通过图形电镀工艺，在暴露的顶层种子层上依次沉积cu层、ni层和au层，形成所述的顶层导电线路及若干焊盘；其中，所述图形电镀形成的cu层厚度为5-10μm，ni层厚度为1-2μm，au层厚度为80-150nm。

10.根据权利要求1所述的多层陶瓷基板的制造方法，其特征在于，所述陶瓷基板内部预埋有导电线路、导电柱或其他导电结构。