TW202010370A

TW202010370A - 高速電鍍方法

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Publication number: TW202010370A
Application number: TW107127821A
Authority: TW
Inventors: 何政恩; 黃保欽; 吳宇堃; 楊政憲
Original assignee: 元智大學
Priority date: 2018-08-09
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2020-03-01
Also published as: TWI697265B; US20200048786A1

Abstract

一種高速電鍍方法，其藉由將基板或元件配置於超音波震盪的電鍍液中以進行高電流密度電鍍，用以提供均勻化之金屬沉積物。

Description

高速電鍍方法

本發明涉及一種電鍍方法，特別是超音波高速電鍍方法。

近年來，各種電子產品的設計日漸趨於薄、輕及多功能化，使得印刷電路板需藉由提高配線層的配線密度或者將配線層堆疊成多層的方式提高印刷電路板的密度。

在堆疊配線層以形成多層式印刷電路板的設計中，每一配線層之間於接點處需相互連接以產生電氣導通，而為了達成互連導通之目的，可透過一些製造方式，例如：以雷射鑽孔或機械鑽孔方式在互連部位形成導通孔，再利用填充電鍍方法在導通孔上形成可電氣導通的電鍍層，或者以電鍍製程在某一配線層的互連部位產生實心導電柱，再透過銲接方式連接另一配線層。

現今，在印刷電路板上進行電鍍製程，主要利用低電流密度（例如：0.5〜3 A/dm² ）進行電鍍，但存在有電鍍時間較久的問題。有鑑於此，便有提高電流密度以進行電鍍的概念（即高速電鍍）被提出，其主要目的是縮短電鍍時間。然而，高速電鍍所生成的金屬沉積物的微結構會有均勻度的問題，例如：晶粒大小不均勻。請參閱「第1圖」，「第1圖」為習知高速電鍍生成的銅柱之掃描式電子顯微鏡影像，從圖式中可知高速電鍍所生成的銅柱存在有晶粒大小不均勻的問題。此外，高速電鍍生成的金屬沉積物於其上層會出現較小晶粒，較小的晶粒代表具有更多的晶界，且晶界會包裹雜質，晶界數量變多也就代表包括更多的雜質，從而降低導通界面的特性。

綜上所述，可知先前技術中存在高速電鍍所生成的微結構不均勻問題，因此實有必要提出改進的技術手段，來解決此一問題。

本發明揭露一種高速電鍍方法。

首先，本發明揭露一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供基板，基板表面具有待鍍層；將乾膜光阻覆蓋於待鍍層上，並將乾膜光阻圖案化；對基板以預處理程序進行清洗；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中；開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍程序；於未有乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成金屬導電柱；以及去除覆蓋於待鍍層上的乾膜光阻。

此外，本發明揭露另一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供基板；透過雷射鑽孔製程或機械鑽孔製程於基板形成盲孔或通孔結構；於基板的表面與盲孔或通孔結構的孔壁形成待鍍層；對基板以預處理程序進行清洗；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填孔程序於盲孔或通孔結構內填充金屬導電材料，從而形成導電孔。

再者，本發明揭露又一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供元件，元件具有金屬縫隙結構；對元件以預處理程序進行清洗；配置元件於具有金屬離子的電鍍液中；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構金屬化。

本發明所揭露之系統與方法如上，與先前技術的差異在於本發明是藉由將基板或元件配置於超音波震盪的電鍍液中以進行高電流密度電鍍。

透過上述的技術手段，本發明可以提供均勻化之金屬沉積物。

以下將配合圖式及實施例來詳細說明本發明之實施方式，藉此對本發明如何應用技術手段來解決技術問題並達成技術功效的實現過程能充分理解並據以實施。

請先參閱「第2圖」與「第3A圖」至「第3E圖」，「第2圖」為本發明高速電鍍方法之第一實施例方法流程圖，「第3A圖」至「第3E圖」為應用「第2圖」的高速電鍍方法的步驟110、步驟120、步驟140與步驟150、步驟160、步驟170之一實施例示意圖。在本實施例中，高速電鍍方法的步驟包括：提供基板，基板表面具有待鍍層（步驟110）；將乾膜光阻覆蓋於待鍍層上，並將乾膜光阻圖案化（步驟120）；對基板以預處理程序進行清洗（步驟130）；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中（步驟140）；開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍程序（步驟150）；於未有乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成金屬導電柱（步驟160）；以及去除覆蓋於待鍍層上的乾膜光阻（步驟170）。

請參閱「第2圖」與「第3A圖」，在步驟110中，基板200的厚度D可為但不限於0.2〜1毫米（millimeter，mm），基板200可為BT基板、FR4基板、銅基板或ABF基板，基板200之材質可為但不限於玻璃纖維、環氧樹脂、聚苯醚樹脂（Polyphenylene Oxide，PPO）、聚醯亞胺（Polyimide，PI）、聚丙烯（Polypropylene，PP）的其中一種或多種混合。在本實施例中，基板200可為但不限於印刷電路板，基板200可於雙面表面上形成待鍍層210，但本實施例並非用以限定本發明，可依據實際需求進行調整。舉例而言，基板200可僅於單面表面上形成待鍍層210。由於基板200為非導體，因此需要在其表面進行無電鍍製程、物理氣相沉積製程或化學氣相沉積製程，使基板200的表面具有導電層（即待鍍層210），以利後續在待鍍層210上進行電鍍生成金屬導電柱50。其中，待鍍層210的材質可選自於由銀、金、鎳、鈷、鈀與銅所構成的群組，可依據實際需求進行調整。

請參閱「第2圖」與「第3B圖」，由於要在基板200的待鍍層210上形成金屬導電柱50而非在待鍍層210上鍍金屬膜，因此，在步驟120中，可先透過壓膜機將乾膜光阻60均勻貼附於待鍍層210上，在本實施例中，乾膜光阻60可為負型乾膜光阻，然後依據使用者對於金屬導電柱50的外型（即金屬導電柱50的底面積形狀）需求使用對應形狀的光罩對乾膜光阻60進行曝光顯影製程（即圖案化乾膜光阻60），使受到感光的乾膜光阻60會發生聚合作用而硬化，未感光的乾膜光阻60則為原來的單體分子而被顯影液所洗掉，而得到忠實於光罩形狀之乾膜影像轉移，建構出所需的金屬導電柱50外型（即金屬導電柱50的底面積形狀），但本實施例並非用以限定本發明，舉例而言，乾膜光阻60可為正型乾膜光阻，使得對乾膜光阻60進行曝光顯影製程時，受到感光的乾膜光阻60會發生分解作用而被顯影液所洗掉，而得到忠實於光罩形狀之乾膜影像轉移，建構出所需的金屬導電柱50外型（即金屬導電柱50的底面積形狀）。此外，由於金屬導電柱50的高度小於或等於乾膜光阻60貼附於待鍍層210上的高度Q，因此，透過壓膜機將乾膜光阻60均勻貼附於待鍍層210上時，需注意乾膜光阻60均勻貼附於待鍍層210上的高度Q是否符合使用者的需求（即乾膜光阻60均勻貼附於待鍍層210上的高度需大於或等於使用者預在待鍍層210上電鍍生成金屬導電柱50的高度Q）。

在本實施例中，預生成的金屬導電柱50可為圓柱，使得預期的金屬導電柱50外型（即金屬導電柱50的底面積形狀）可為圓形（如「第4A圖」所示，「第4A圖」為「第3B圖」的第一實施例俯視示意圖），圓形直徑可為但不限於120〜200微米（Micrometer，μm），但本實施例並非用以限定本發明，可依據實際需求進行調整，舉例而言，預生成的金屬導電柱50也可為正方柱，使得預期的金屬導電柱50外型（即金屬導電柱50的底面積形狀）可為正方形（如「第4B圖」所示，「第4B圖」為「第3B圖」的第二實施例俯視示意圖），正方形的邊長可為但不限於120μm〜200μm。

請參閱「第2圖」，步驟130所述之預處理程序可包含：依序以水、清潔劑與酸洗液清洗基板200表面的待鍍層210，更詳細地說，預處理程序可清除待鍍層210上的污漬以及去除其表面的氧化層，且為避免清潔過程中有氣泡殘留於待鍍層210上。其中，水可為但不限於去離子水。需注意的是，由於後續進行電鍍，因此，當用以酸洗清潔的酸洗液不包含電鍍液所具有的離子時，為避免影響後續電鍍金屬的品質，可再次以水進行清洗，才可進行後續步驟140至步驟170的程序。

接著，請參閱「第2圖」、「第3C圖」與「第3D圖」，將經過乾膜光阻曝光顯影製程（即步驟120）與以預處理程序進行清洗（即步驟130）後之具有待鍍層210與圖案化乾膜光阻60的基板200配置於具有金屬離子的電鍍液30中（即步驟140），開啟超音波震盪裝置10震盪電鍍液30，並透過電源供應裝置20先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍程序（即步驟150），即進行超音波高速電鍍，而於未有乾膜光阻60覆蓋的待鍍層210上形成金屬導電柱50（即步驟160）。在執行步驟140時，需將具有待鍍層210與圖案化乾膜光阻60的基板200配置於陰極的位置，而陽極的位置可配置有溶解性陽極（即用於補充電鍍液中所消耗的金屬離子）或不溶性陽極（例如：鈦網、銥/鉭氧化物複合陽極），在本實施例中，陽極的材質可為但不限於銥/鉭氧化物複合不溶性陽極。此外，由於在本實施例中欲進行雙面電鍍，因此，具有待鍍層210與圖案化乾膜光阻60的基板200所配置的位置可位於電鍍槽的中央位置，電鍍槽的兩側可配置有兩個陽極。在本實施例中，電鍍液30中的金屬離子可選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組，可依據預計生成的金屬導電柱50之材質進行調整。在進行超音波高速電鍍過程中（即步驟150），電源供應裝置20可先透過電流密度0.5〜5 A/dm² 進行預鍍，然後再調高電流密度（即電流密度為6〜100 A/dm² ）進行高速電鍍，進而縮短電鍍所需時間。

由於透過法拉第定律可知

，

為金屬導電柱50的高度（單位：μm），j 為電流密度（單位：A/dm² ），t 為電鍍時間（單位：分鐘），η為電流效率，M 為分子量（單位：g/mol），z 為該金屬的價數（即每一個金屬離子中被轉移的電子數），F 為法拉第常數（即96485 C/mol），ρ為電解液的密度，因此可依據電流密度與預計電鍍生成的金屬導電柱50高度推算出電鍍所需的時間。在本實施例中，預計電鍍生成的金屬導電柱50的高度可為130μm〜200 μm，舉例而言，預計電鍍生成的金屬導電柱50可為銅柱，其高度可為168 μm時，透過上述法拉第定律可知其對應的公式為

，因此可先透過電流密度為3 A/dm² 進行預鍍約15分鐘，以生成10 μm的銅柱；再透過電流密度為5 A/dm² 進行電鍍約9分鐘，以生成10 μm的銅柱（此時，銅柱的高度為20 μm）；接著再透過電流密度為12 A/dm² 進行電鍍約56分鐘，以生成148 μm的銅柱（此時，銅柱的高度為168 μm）。

此外，在本實施例中，超音波震動的頻率可為但不限於5〜100千赫茲（Kilo Hertz，KHz），電鍍液30除了包含銅離子以外還可包含溶劑（例如：水與硫酸）與添加劑（例如：光澤劑、運載劑、整平劑、潤濕劑以及氯離子）。

接著，請參閱「第2圖」與「第3E圖」，依據電流密度與其對應的電鍍時間得到預計高度的金屬導電柱50後，可利用四氫呋喃（THF）或氫氧化鈉（NaOH）去除覆蓋於待鍍層210上之圖案化乾膜光阻60，而顯露出電鍍生成的金屬導電柱50。

此外，由於當電鍍液30的溫度低於25 ℃時，電鍍生成電鍍層的成長過慢，而當電鍍液30的溫度高於30 ℃時，則易產生添加劑不穩定的狀況，因此，在本實施例中，高速電鍍方法還可包含：透過溫控裝置控制電鍍液的溫度為25〜30 ℃（未繪製）。

請參閱「第5圖」，「第5圖」為本發明高速電鍍方法之第二實施例方法流程圖，高速電鍍方法的步驟可包括：提供基板，基板表面具有待鍍層（步驟110）；將乾膜光阻覆蓋於待鍍層上，並將乾膜光阻圖案化（步驟120）；對基板以預處理程序進行清洗（步驟130）；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中（步驟140）；開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍程序（步驟350）；於未有乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成金屬導電柱（步驟160）；以及去除覆蓋於待鍍層上的乾膜光阻（步驟170）。

換句話說，本實施例與上一實施例的差異在於本實施例的高速電鍍方法還可包含：開啟噴流裝置40攪拌電鍍液30（如「第6圖」所示，「第6圖」為應用「第5圖」的高速電鍍方法的步驟140與步驟350之一實施例示意圖），以提升電鍍液30的流動性及良好的攪拌效果。其中，噴流裝置40的噴流量可為但不限小於或等於每分鐘10公升。

以下請參閱「第7A圖」與「第7B圖」，「第7A圖」為利用「第2圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱之一實施例掃描式電子顯微鏡影像，「第7B圖」為利用「第5圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱之一實施例掃描式電子顯微鏡影像。

由「第7A圖」可知，利用「第2圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱其晶粒大小較為均勻，解決了習知高速電鍍生成的銅柱具有晶粒大小不均勻且其上層區域會出現較小晶粒之問題。由於超音波的空化作用（cavitation），可以使電鍍液更充分的進入孔（即圖案化乾膜光阻與待鍍層所形成的凹槽）內，即時補充銅離子與添加劑等，使孔內傳質增強，所以利用「第2圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱其晶粒大小較為均勻。而由「第7B圖」可知，利用「第5圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱除了晶粒大小較為均勻之外，還解決了利用「第2圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱所具有的頸縮（necking）之問題，進而提升整體銅柱的機械特性。

此外，透過奈米壓痕儀（nanoindenter）對利用「第5圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱（如「第7B圖」所示）與「第1圖」之習知高速電鍍生成的銅柱進行一系列的壓痕測試，利用「第5圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱的硬度(hardness)可約為2.0 GPa至2.2 GPa，楊氏模數（Young’s modulus）可約為98.9 GPa至105.6 GPa，剛性(stiffness)可約為2.48×10⁵ N/m至2.61×10⁵ N/m，而習知高速電鍍生成的銅柱的硬度可約為1.6 GPa至1.7 GPa，楊氏模數可約為91.8 GPa至 104.6 GPa，剛性可約為2.16×10⁵ N/m至2.57×10⁵ N/m，因此，可知利用「第5圖」之高速電鍍方法所生成的銅柱之機械特性高於習知高速電鍍生成的銅柱之機械特性。

本發明所述之高速電鍍方法除了上述可用以生成金屬導電柱外，也可應用於填充電鍍盲孔或通孔結構，詳細的說明請參照「第8圖」至「第10B圖」，「第8圖」為本發明高速電鍍方法之第三實施例方法流程圖，「第9A圖」為「第8圖」的步驟420的盲孔結構之一實施例示意圖，「第9B圖」為「第8圖」的步驟420的通孔結構之一實施例示意圖，「第10A圖」為「第8圖」的步驟460的盲孔結構形成盲孔導電孔之一實施例示意圖，「第10B圖」為「第8圖」的步驟460的通孔結構形成通孔導電孔之一實施例示意圖。在本實施例中，高速電鍍方法包括以下步驟：提供基板（步驟410）；透過雷射鑽孔製程或機械鑽孔製程於基板形成盲孔或通孔結構（步驟420）；於基板的表面與盲孔或通孔結構的孔壁形成待鍍層（步驟430）；對基板以預處理程序進行清洗（步驟440）；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中（步驟450）；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填孔程序於盲孔或通孔結構內填充金屬導電材料，從而形成導電孔（步驟460）。

在步驟410中，基板300的厚度D可為但不限於0.2〜3毫米，基板300可為BT基板、FR4基板、銅基板或ABF基板，基板300之材質可為但不限於玻璃纖維、環氧樹脂、PPO、PI、PP的其中一種或多種混合。在本實施例中，基板300可為但不限於印刷電路板。

在步驟420中，透過雷射鑽孔製程或機械鑽孔製程於基板300形成盲孔結構70（如「第9A圖」所示）或通孔結構80（如「第9B圖」所示），其中，盲孔結構70或通孔結構80的數量與位置可依據時機需求進行調整。當盲孔結構70為圓形盲孔（即其俯視圖為圓形）時，其孔徑（直徑）可為50 µm ~ 200 µm，AR值（即縱橫比，基板300的厚度和孔徑的比值）可為0.5 ~ 4.0；當通孔結構80為圓形通孔（即其俯視圖為圓形）時，其孔徑（直徑）可為50 µm ~ 200 µm，AR值可為1.0 ~ 20。此外，基板300可具有底銅72，用以導通各個盲孔結構70，底銅72可透過壓合製程或無電鍍製程生成。

在步驟430中，由於基板300為非導體，因此需先進行無電鍍製程、物理氣相沉積製程或化學氣相沉積製程，使基板300的表面與盲孔結構70或通孔結構80的孔壁具有導電層（即待鍍層85），以利後續進行填充電鍍生成導電孔。其中，待鍍層85的材質可選自於由銀、金、鎳、鈷、鈀與銅所構成的群組，待鍍層85的厚度可為但不限於1 µm。

在步驟440中，預處理程序可包含：依序以水、清潔劑與酸洗液清洗基板300表面與盲孔結構70或通孔結構80的孔壁之待鍍層85，更詳細地說，預處理程序可清除待鍍層85上的污漬以及去除其表面的氧化層，且為避免清潔過程中有氣泡殘留於待鍍層85上。其中，水可為但不限於去離子水。需注意的是，由於後續進行電鍍，因此，當用以酸洗清潔的酸洗液不包含電鍍液所具有的離子時，為避免影響後續電鍍金屬的品質，可再次以水進行清洗，才可進行後續步驟450至步驟460的程序。

將經過步驟410至步驟440後的基板300配置於具有金屬離子的電鍍液中（即步驟450），開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填孔程序於盲孔結構70或通孔結構80內填充金屬導電材料，從而形成導電孔（即步驟460）。在執行步驟450時，需將基板300配置於陰極的位置，而陽極的位置可配置有溶解性陽極（即用於補充電鍍液中所消耗的金屬離子）或不溶性陽極（例如：鈦網、銥/鉭氧化物複合陽極），在本實施例中，陽極的材質可為但不限於銥/鉭氧化物複合不溶性陽極，電鍍液中的金屬離子選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組，可依據預計生成的導電孔之材質進行調整。在進行超音波高速電鍍過程中（即步驟460），電源供應裝置可先透過電流密度0.5〜5 A/dm² 進行預鍍，然後再調高電流密度（即電流密度為6〜100 A/dm² ）進行高速填孔電鍍，其中，預鍍與高速填孔電鍍所需的時間可依據實際需求進行調整。

由於超音波的空化作用，可以使電鍍液更充分的進入盲孔結構70或通孔結構80內，即時補充金屬離子與添加劑等，使盲孔結構70或通孔結構80內填充對應該金屬離子的金屬導電材料，從而形成盲孔導電孔75（如「第10A圖」所示）或通孔導電孔82（如「第10B圖」所示），可避免產生外觀上及結構上之缺陷（例如：孔洞產生及晶粒分佈不均之問題）。

此外，請參閱「第11圖」，「第11圖」為本發明高速電鍍方法之第四實施例方法流程圖，高速電鍍方法的步驟可包括：提供基板（步驟410）；透過雷射鑽孔製程或機械鑽孔製程於基板形成盲孔或通孔結構（步驟420）；於基板的表面與盲孔或通孔結構的孔壁形成待鍍層（步驟430）；對基板以預處理程序進行清洗（步驟440）；配置基板於具有金屬離子的電鍍液中（步驟450）；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填孔程序於盲孔或通孔結構內填充金屬導電材料，從而形成導電孔（步驟560）。

換句話說，本實施例與上一實施例的差異在於本實施例的高速電鍍方法還可包含：開啟噴流裝置攪拌電鍍液，以提升電鍍液的流動性及良好的攪拌效果。其中，噴流裝置的噴流量可為但不限小於或等於每分鐘10公升。

本發明所述之高速電鍍方法除了上述可用以生成金屬導電柱與導電孔以外，還可用以使金屬縫隙結構金屬化（其可應用在三維積體電路（three-dimensional integrated circuits，3D IC）之封裝技術或三維電子構裝中）。透過金屬縫隙金屬化之技術將可直接將微接點之銲料移除，並解決微接點因銲料縮小、老化所導致的危害，同時也可避免易脆之介金屬微接點（IMC joint）產生，以及避免於接點中產生微孔洞（microvoids），詳細的說明請參照「第12圖」至「第13B圖」，「第12圖」為本發明高速電鍍方法之第五實施例方法流程圖，「第13A圖」為「第12圖」的步驟610的金屬縫隙結構之一實施例示意圖，「第13B圖」為「第12圖」的步驟640的金屬縫隙結構金屬化之一實施例示意圖。在本實施例中，高速電鍍方法包括以下步驟：提供元件，元件具有金屬縫隙結構（步驟610）；對元件以預處理程序進行清洗（步驟620）；配置元件於具有金屬離子的電鍍液中（步驟630）；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構金屬化（步驟640）。

在步驟610中，元件400具有兩個以上的金屬件76，金屬縫隙結構90為相鄰兩個金屬件76之間的縫隙結構，金屬縫隙結構90的縫隙間距可為但不限於10 µm ~ 100 µm，該些金屬件76的材質可選自於由銀、金、鎳、鈷、鈀與銅所構成的群組，該些金屬件76的形狀可為圓形或方形，當該些金屬件為圓形金屬件（即其俯視圖為圓形）時，其直徑可為10 µm ~ 200 µm；當該些金屬件為方形金屬件（即其俯視圖為方形）時，其長度與/或寬度可為10 µm ~ 200 µm。

在步驟620中，預處理程序可包含：依序以水、清潔劑與酸洗液清洗元件400，更詳細地說，預處理程序可清除金屬縫隙結構90上的污漬以及去除其表面的氧化層，且為避免清潔過程中有氣泡殘留於金屬縫隙結構90上。其中，水可為但不限於去離子水。需注意的是，由於後續進行電鍍，因此，當用以酸洗清潔的酸洗液不包含電鍍液所具有的離子時，為避免影響後續電鍍金屬的品質，可再次以水進行清洗，才可進行後續步驟630與步驟640的程序。

將經過步驟610至步驟620後的元件400配置於具有金屬離子的電鍍液中（即步驟630），開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構90內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構90金屬化（即步驟640）。在執行步驟630時，需將元件400配置於陰極的位置，而陽極的位置可配置有溶解性陽極（即用於補充電鍍液中所消耗的金屬離子）或不溶性陽極（例如：鈦網、銥/鉭氧化物複合陽極），在本實施例中，陽極的材質可為但不限於銥/鉭氧化物複合不溶性陽極，電鍍液中的金屬離子選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組，可依據需求進行調整。在進行高速電鍍過程中（即步驟640），電源供應裝置可先透過電流密度0.5〜5 A/dm² 進行預鍍，然後再調高電流密度（即電流密度為6〜100 A/dm² ）進行高速填充電鍍，其中，預鍍與高速填充電鍍所需的時間可依據實際需求進行調整。

由於超音波的空化作用，可以使電鍍液更充分的進入金屬縫隙結構90內，即時補充金屬離子與添加劑等，使金屬縫隙結構90內填充對應該金屬離子的金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構90金屬化（如「第13B圖」所示），可避免產生外觀上及結構上之缺陷（例如：孔洞產生及晶粒分佈不均之問題）。

此外，請參閱「第14圖」，「第14圖」為本發明高速電鍍方法之第六實施例方法流程圖，高速電鍍方法的步驟可包括：提供元件，元件具有金屬縫隙結構（步驟610）；對元件以預處理程序進行清洗（步驟620）；配置元件於具有金屬離子的電鍍液中（步驟630）；以及開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構金屬化（步驟740）。

綜上所述，可知本發明與先前技術之間的差異在於將基板或元件配置於超音波震盪的電鍍液中以進行高電流密度電鍍，藉由此一技術手段可以解決先前技術所存在的問題，進而達成提供均勻化之金屬沉積物之技術功效。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧超音波震盪裝置20‧‧‧電源供應裝置30‧‧‧電鍍液40‧‧‧噴流裝置50‧‧‧金屬導電柱60‧‧‧乾膜光阻70‧‧‧盲孔結構72‧‧‧底銅75‧‧‧盲孔導電孔76‧‧‧金屬件80‧‧‧通孔結構82‧‧‧通孔導電孔85‧‧‧待鍍層90‧‧‧金屬縫隙結構200、300‧‧‧基板400‧‧‧元件210‧‧‧待鍍層D‧‧‧厚度Q‧‧‧高度步驟110‧‧‧提供基板，基板表面具有待鍍層步驟120‧‧‧將乾膜光阻覆蓋於待鍍層上，並將乾膜光阻圖案化步驟130‧‧‧對基板以預處理程序進行清洗步驟140‧‧‧配置基板於具有金屬離子的電鍍液中步驟150‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍程序步驟160‧‧‧於未有乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成金屬導電柱步驟170‧‧‧去除覆蓋於待鍍層上的乾膜光阻步驟350‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍程序步驟410‧‧‧提供基板步驟420‧‧‧透過雷射鑽孔製程或機械鑽孔製程於基板形成盲孔或通孔結構步驟430‧‧‧於基板的表面與盲孔或通孔結構的孔壁形成待鍍層步驟440‧‧‧對基板以預處理程序進行清洗步驟450‧‧‧配置基板於具有金屬離子的電鍍液中步驟460‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍填孔程序於盲孔或通孔結構內填充金屬導電材料，從而形成導電孔步驟560‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍填孔程序於盲孔或通孔結構內填充金屬導電材料，從而形成導電孔步驟610‧‧‧提供元件，元件具有金屬縫隙結構步驟620‧‧‧對元件以預處理程序進行清洗步驟630‧‧‧配置元件於具有金屬離子的電鍍液中步驟640‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構金屬化步驟740‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，開啟噴流裝置攪拌電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6〜100A/dm²進行高速電鍍填充程序於金屬縫隙結構內填充金屬導電材料，從而使金屬縫隙結構金屬化

第1圖為習知高速電鍍生成的銅柱之掃描式電子顯微鏡影像。第2圖為本發明高速電鍍方法之第一實施例方法流程圖。第3A圖為應用第2圖的高速電鍍方法的步驟110之一實施例示意圖。第3B圖為應用第2圖的高速電鍍方法的步驟120之一實施例示意圖。第3C圖為應用第2圖的高速電鍍方法的步驟140與步驟150之一實施例示意圖。第3D圖為應用第2圖的高速電鍍方法的步驟160之一實施例示意圖。第3E圖為應用第2圖的高速電鍍方法的步驟170之一實施例示意圖。第4A圖為第3B圖的第一實施例俯視示意圖。第4B圖為第3B圖的第二實施例俯視示意圖。第5圖為本發明高速電鍍方法之第二實施例方法流程圖。第6圖為應用第5圖的高速電鍍方法的步驟140與步驟350之一實施例示意圖。第7A圖為利用第2圖之高速電鍍方法所生成的銅柱之一實施例掃描式電子顯微鏡影像。第7B圖為利用第5圖之高速電鍍方法所生成的銅柱之一實施例掃描式電子顯微鏡影像。第8圖為本發明高速電鍍方法之第三實施例方法流程圖。第9A圖為第8圖的步驟420的盲孔結構之一實施例示意圖。第9B圖為第8圖的步驟420的通孔結構之一實施例示意圖。第10A圖為第8圖的步驟460的盲孔結構形成盲孔導電孔之一實施例示意圖。第10B圖為第8圖的步驟460的通孔結構形成通孔導電孔之一實施例示意圖。第11圖為本發明高速電鍍方法之第四實施例方法流程圖。第12圖為本發明高速電鍍方法之第五實施例方法流程圖。第13A圖為第12圖的步驟610的金屬縫隙結構之一實施例示意圖。第13B圖為第12圖的步驟640的金屬縫隙結構金屬化之一實施例示意圖。第14圖為本發明高速電鍍方法之第六實施例方法流程圖。

步驟110‧‧‧提供基板，基板表面具有待鍍層

步驟120‧‧‧將乾膜光阻覆蓋於待鍍層上，並將乾膜光阻圖案化

步驟130‧‧‧對基板以預處理程序進行清洗

步驟140‧‧‧配置基板於具有金屬離子的電鍍液中

步驟150‧‧‧開啟超音波震盪裝置震盪電鍍液，並透過電源供應裝置先以電流密度為0.5~5A/dm²進行預鍍程序，再以電流密度為6~100A/dm²進行高速電鍍程序

步驟160‧‧‧於未有乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成金屬導電柱

步驟170‧‧‧去除覆蓋於待鍍層上的乾膜光阻

Claims

一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供一基板，該基板表面具有一待鍍層；將一乾膜光阻覆蓋於該待鍍層上，並將該乾膜光阻圖案化；對該基板以一預處理程序進行清洗；配置該基板於具有一金屬離子的一電鍍液中；開啟一超音波震盪裝置震盪該電鍍液，並透過一電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行一預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行一高速電鍍程序；於未有該乾膜光阻覆蓋的待鍍層上形成一金屬導電柱；以及去除覆蓋於待鍍層上的該乾膜光阻。
根據申請專利範圍第1項之高速電鍍方法，其中，該超音波震盪該電鍍液的頻率為5~100千赫茲（Kilo Hertz，KHz）。
根據申請專利範圍第1項之高速電鍍方法，其中，該金屬離子選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組。
根據申請專利範圍第1項之高速電鍍方法，其中，該去除覆蓋於該待鍍層上的該乾膜光阻之步驟包括：利用四氫呋喃（THF）或氫氧化鈉（NaOH）去除覆蓋於該待鍍層上的該乾膜光阻。
一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供一基板；透過一雷射鑽孔製程或一機械鑽孔製程於該基板形成一盲孔或通孔結構；於該基板的表面與該盲孔或通孔結構的孔壁形成一待鍍層；對該基板以一預處理程序進行清洗；配置該基板於具有一金屬離子的一電鍍液中；以及開啟一超音波震盪裝置震盪該電鍍液，並透過一電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行一預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行一高速電鍍填孔程序於該盲孔或通孔結構內填充一金屬導電材料，從而形成一導電孔。
根據申請專利範圍第5項之高速電鍍方法，其中，該超音波震盪該電鍍液的頻率為5 KHz 至100KHz。
根據申請專利範圍第5項之高速電鍍方法，其中，該金屬離子選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組。
一種高速電鍍方法，其步驟包括：提供一元件，該元件具有一金屬縫隙結構；對該元件以一預處理程序進行清洗；配置該元件於具有一金屬離子的一電鍍液中；以及開啟一超音波震盪裝置震盪該電鍍液，並透過一電源供應裝置先以電流密度為0.5〜5 A/dm² 進行一預鍍程序，再以電流密度為6〜100 A/dm² 進行一高速電鍍填充程序於該金屬縫隙結構內填充一金屬導電材料，從而使該金屬縫隙結構金屬化。
根據申請專利範圍第8項之高速電鍍方法，其中，該超音波震盪該電鍍液的頻率為5 KHz 至100KHz。
根據申請專利範圍第8項之高速電鍍方法，其中，該金屬離子選自於由銀離子、金離子、鎳離子、鈷離子、鈀離子與銅離子所構成的群組。