Component carrier with migration-preventing structure, and manufacturing method

Abstract

There is described a component carrier (100), comprising a stack (101) having at least one electrically insulating layer structure (102) and at least one electrically conductive layer structure (104), and comprising the following features: i) said at least one electrically conductive layer structure (104) comprises a patterned conductive structure (110) provided on one of the surfaces of the at least one electrically insulating layer structure (102); ii) the patterned conductive structure (110) defines a contact interface (115) between the patterned conductive structure (110) and said surface (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102), so that said surface (103) is partitioned in at least one contact interface portion (120) and at least one free surface portion (130); iii) the properties of metal (150) at the at least one free surface portion (130) is such that the migration of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure (110) is prevented; and iv) the patterned conductive structure (110) comprises at least a lateral wall (111) defining the lateral edge (112) of the contact interface (115), wherein the lateral wall (111) vertically extends so that, at the contact with the contact interface (115), the lateral wall (111) penetrates at least partially towards the patterned conductive structure (110) material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge (112).

Description

COMPONENT CARRIER WITH MIGRATION-PREVENTING STRUCTURE, AND MANUFACTURING METHODFIELD

[0001] The disclosure relates to a component carrier with a stack that comprises at least one electrically insulating layer structure and at least one electrically conductive layer structure. The electrically conductive layer structure comprises a patterned conductive structure, so that a surface portion of the electrically insulating layer structure is either a contact interface portion or a free surface portion. The free surface portion hereby comprises metal, preferably configured to prevent (copper) migration and / or portions of the patterned conductive structure may comprise a specific shape that reflects a manufacture process. Further, the disclosure relates to a method of manufacturing said component carrier.

[0002] Accordingly, the disclosure may relate to the technical field of component carriers, such as printed circuit boards or IC substrates, and their manufacture.BACKGROUND

[0003] In the context of growing product functionalities of component carriers equipped with one or more electronic components and increasing miniaturization of such electronic components as well as a rising number of electronic components to be mounted on the component carriers such as printed circuit boards, increasingly more powerful array-like components or packages having several electronic components are being employed, which have a plurality of contacts or connections, with ever smaller spacing between these contacts. Removal of heat generated by such electronic components and the component carrier itself during operation becomes an increasing issue. Also an efficient protection against electromagnetic interference (EMI) becomes an increasing issue. At the same time, component carriers shall be mechanically robust and electrically and magnetically reliable so as to be operable even under harsh conditions.

[0004] In particular, forming efficient and reliable electrical connections with respect to a component carrier may still be considered a challenge. The electric connections within a component carrier are for example realized by metal (normally copper) traces. There is a constant trend in the industry towards smaller structures on the one hand and higher signal rates / frequencies on the other hand. Thus, the quality and performance of the electrical connections, such metal traces, of a component carrier may be crucial.

[0005] Conventionally, metal traces can be manufactured by a subtractive process. For example, an electrically conductive layer is arranged on a dielectric layer and is afterwards patterned by etching. Thereby, the electrically conductive traces remain after etching on top of the dielectric layer. In particular, metal traces can be manufactured by a so-called modified semi-additive process (mSAP) . Hereby, an electrically insulating layer with a (ultra) thin copper foil (3-5μm) is applied as a raw material. A photoresist film is applied by photolithography at the regions not to be covered by metal traces. Then, the regions not covered by photoresist are filled by copper plating to form the traces, and afterwards the photoresist is removed (stripped) . Finally, a step of (flash) etching is applied to remove the thin copper foil.

[0006] Figure 3 shows a microscopic image of a cross-section through a

[0007] a conventional circuit board 200. The circuit board 200 comprises a dielectric layer 202 and a conductive layer 204 on top. After patterning the conductive layer 204 by etching, depending on the composition and the process setting of the etching, the metal traces 210 of the conductive layer 204 may show an elephant foot-like shape (broad trace bottom) as in the Figure 3, wherein the bottom part of each trace is larger than the respective opposed top part. Additionally, a contact region 212 between lateral wall 211 and dielectric layer surface may have a convex shape and protrudes away from the lateral wall 211. Hence, the vertical extension of the lateral walls 211 is not straight. It can be further seen that the sidewalls 211 and the top of the patterned conductive layer 210 are rather smooth.

[0008] A specific drawback of conventional electric connections may be seen in electrochemical or ion migration of material of said electric connections (in a dielectric material) . For example, the metal (specifically copper) of the metal traces may be prone to migration, in particular in humid conditions. Due to migration issues, the quality (in  particular reliability) of electrical connections may be significantly lowered. In particular, the metal traces may suffer from a short circuit phenomenon especially during long time performance (e.g. longer than one month) . One main reason for copper migration may be seen in the combination of very tight designs (small line / space ratio) and the amount of applied electric current.SUMMARY

[0009] There may be a need to prevent metal (in particular copper) migration in a component carrier in an efficient and reliable manner.

[0010] Component carriers and a manufacturing method are described.

[0011] According to an aspect of the disclosure, there is described a component carrier (e.g. a printed circuit board or an IC substrate) , comprising: a (multilayer) stack having at least one electrically insulating layer structure (e.g. areinforced / non-reinforced resin layer) and at least one electrically conductive layer structure (e.g. a metal layer) .

[0012] Said at least one electrically conductive layer structure comprises a patterned conductive structure (in particular metal traces) provided on one of the (main) surfaces (in particular oriented perpendicular to the stacking direction) of the at least one electrically insulating layer structure (preferably the at least one electrically conductive layer structure and the at least one electrically insulating layer structure may be in direct contact with each other) .

[0013] The patterned conductive structure defines a contact interface (e.g. a contact surface) between the patterned conductive structure and said surface of the at least one electrically insulating layer structure, so that said surface is partitioned in at least one contact interface portion (where the surface of the electrically insulating layer structure is covered by a part of the patterned conductive structure) and at least one free surface portion (where the surface of the electrically insulating layer structure is free of (not covered by) a part of the patterned conductive structure) .

[0014] According to an aspect of the disclosure, the properties of metal (in particular amount, distribution, type / kind) at the at least one free surface portion is such that the migration of electrically conductive material (metal) , in particular copper, between adjacent portions (e.g. metal traces) of the patterned conductive structure is prevented.

[0015] According to an aspect of the disclosure, the patterned conductive structure comprises at least a lateral wall (sidewall) defining a lateral edge of the contact interface (at a contact region) , wherein the lateral wall vertically (e.g. along Z) extends so that, at the contact with the contact interface, the lateral wall penetrates at least partially towards the patterned conductive structure material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge (in other words, a recess in the lateral wall is formed at the contact interface with the surface of the electrically insulating layer structure; yet in other words a bottom part (in the vertical direction) of a portion of the patterned conductive structure is more narrow than an upper part of said portion of the patterned conductive structure) .

[0016] According to an aspect of the disclosure, the contact interface comprises metal, in particular wherein said metal is made of a further material being different from the material of the patterned conductive structure.

[0017] According to a further aspect of the disclosure, there is described a method of manufacturing a component carrier (e.g. as described above) , the method comprising:

[0018] i) providing at least one electrically insulating layer structure;

[0019] ii) arranging at least one electrically conductive layer structure on a (main) surface of the electrically insulating layer structure;

[0020] iii) patterning the electrically conductive layer structure to form a patterned electrically conductive structure (e.g. using a substrative process, a SAP process, or an mSAP process) , so that

[0021] the patterned conductive structure defines a contact interface between the patterned conductive structure and said surface of the at least one electrically insulating layer structure, so that said surface is partitioned in at least one contact interface portion and at least one free surface portion,

[0022] (in particular so that the patterned conductive structure comprises at least a lateral wall defining the lateral edge of the contact interface, wherein the lateral wall vertically extends so that, at the contact with the contact interface, the lateral wall penetrates at least partially towards the patterned conductive structure material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge) ; and

[0023] iv) removing at least part (by adjusting the (manufacture) properties) of metal at the at least one free surface portion such that the migration of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure is prevented.

[0024] Preferably, the method steps i) to iv) may be consecutive steps, in particular starting with i) , ii) after i) , iii) after ii) and iv) after iii) .

[0025] In the present context, the term “component carrier” may refer to a final component carrier product as well as to a component carrier preform (i.e. a component carrier in production, in other words a semi-finished product) . In an example, a component carrier preform may be a panel that comprises a plurality of semi-finished component carriers that are manufactured together. At a final stage, the panel may be separated into the plurality of final component carrier products.

[0026] In an embodiment, the component carrier “stack” comprises at least one electrically insulating layer structure and at least one electrically conductive layer structure. For example, the component carrier may be a laminate of the mentioned electrically insulating layer structure (s) and electrically conductive layer structure (s) , in particular formed by applying mechanical pressure and / or thermal energy. The mentioned stack may provide a plate-shaped component carrier capable of providing a large mounting surface for further components. In an example, the stack may be nevertheless very thin and compact. In another example, the stack may be very thick for a high density product. The stacking direction (height / thickness) may be arranged in the vertical direction z. Further, the stacking direction may be perpendicular to the two directions of main extension (along x and y) of the (plate-shaped) component carrier. In an example, all layers of the component carrier may form the stack. In another example, only a part of the layers of the component carrier form the stack.

[0027] In this context, the term “layer structure” may in particular refer to a continuous or discontinuous layer (or separated islands within the same plane) of electrically conductive or electrically insulating material. A plurality of such layers, parallel stacked one upon the other, may form the stack in the vertical direction.

[0028] In the present context, the term “patterned conductive structure” may refer to an electrically conductive structure (e.g. a metal, in particular copper, more in particular for of a copper foil, or carbon, in particular graphene, e.g. as a layer) which has been patterned, e.g. by a subtractive method such as (wet or plasma) etching. After patterning, the electrically conductive structure may for example comprise a plurality of electrically conductive (metal, e.g. copper) traces and / or pads and / or interconnections, and / or conductive paths / areas. In this manner, electrical connection within the component carrier can be provided.

[0029] In the present context, the term “metal (at the free surface portion) ” may refer to the circumstance that a metal substance (metal material) is present / arranged at / on the free surface portion of the electrically insulating layer structure (on top of the surface) . Since said layer structure comprises a dielectric material, and the free surface portion is (essentially) free of the material of the electrically conductive layer structure (patterned conductive structure) , the presence of the metal at the free surface portion may be remarkable. The metal may be present as metal particles / residues, in particular surfaced distributed particles, residues (for example resulting in a porous layer, a discontinuous layer, a heterogeneous layer, in any case a disrupted layer / structure preventing the physical and electrical connection between two extremities of this layer / structure, for example those between two adjacent portions of the patterned conductive structure) . Said metal may be different from metal of the electrically conductive layer structure, wherein the latter may comprise mainly copper, while the first may comprise in particular metal that does not accentuate-aggravate-impact (copper) migration. For example, the metal (particles / residues) may comprise or consist of chromium, which does not accentuate-aggravate-impact to copper migration. Additionally or alternatively, the metal may comprise metal salts, for example metal oxides. Thereby the metal may be in a positive charged state, for example plus one, or plus two. Optionally, the metal may comprise a shell like structure, which can be open or closed, provided at the outer surface of the metal (particle) . The shell like structure may comprise electrically insulating material, for example organic material, i.e. an (epoxy) resin and / or inorganic material, i.e.glass. Preferably, the metal is located on the surface of the electrically insulating layer structure. In the present context, the  metal (material) should not be understood as a part of the electrically insulating layer structure.

[0030] In the present context, the term “lateral edge” may refer to a region where a lateral wall of a part / portion of the patterned conductive structure may contact the contact interface of the (upper main) surface of the electrically insulating layer structure on one (vertical) extremity, and the upper portion / surface of the trace on the opposed (vertical) extremity. In a preferred example, at said lateral edge may have a concave extension (towards the material of the part / portion of the patterned conductive structure) on the vertical region above the region where there is the contact of said lateral wall with the contact interface. Additionally or alternatively, the region where the lateral wall penetrates at least partially towards the patterned conductive structure material may have convex portions in its shape. In other words, the lateral wall (s) may taper towards the surface of the electrically insulating layer structure at the region where the lateral wall penetrates towards the patterned conductive structure material, whereas preferably the region above the region where there is the contact of said lateral wall with the contact interface tapers away from the surface of the electrically insulating layer structure. Such a structure may be in contrast to one of the conventional trace foot shapes (see Figure 3) , where there is a protrusion present instead of a recess at the contact interface (the bottom of the trace) , i.e. and “elephant-foot” shape.

[0031] In the present context, the term “metal made of a further material being different from the material of the patterned conductive structure (and / or electrically conductive layer structure) ” may refer to the unambiguous distinction of the metal of the contact interface and the material of the patterned conductive structure. In an example, between the metal and material of the patterned conductive structure, an interphase may be present which separates the component of the metal and the component of the material of the patterned conductive structure. Preferably, the metal may comprise or consist of an element being different from the element (s) of the patterned conductive structure. Additionally or alternatively, the metal may comprise or consist of an element being the same as the element (s) of the patterned conductive structure. Preferably, the crystal structure of the metal may be different from the crystal structure of the patterned conductive structure.

[0032] In the present context, the term “metal” may refer to a metal material arranged at / on the free surface portion and / or the contact interface portion of the electrically insulating layer structure surface, as described above (for example chromium) . In contrast, the term “metal migration” may refer to a migration of metal from the electrically conductive layer structure, in particular the patterned conductive structure (for example copper) . Further, the term “further metal” may refer to metal material at / on the free surface portion and / or contact interface portion that is different from the metal (material) (for example zinc / nickel) . In the present context, the metal may have a lesser effect on metal migration (see above) than the further metal.

[0033] According to an exemplary embodiment, the disclosure may be based on the idea that metal (in particular copper) migration in a component carrier may be efficiently and reliably reduced or even prevented, when

[0034] i) the properties of a metal provided on a free surface portion of an insulating layer structure, where said insulating layer structure is not covered by a patterned conductive structure (such as a metal trace) are adjusted to prevent migration of the electrically conductive material, and / or

[0035] ii) the parts of the patterned conductive structure (in particular the traces) are formed with recesses (instead of protrusions) at the bottom part, and / or

[0036] iii) the contact interface (between patterned conductive structure and electrically insulating layer structure) comprises metal, wherein said metal is made of a further material being different from the material of the patterned conductive structure (in particular copper) .

[0037] In other words, in a specific example, the space between adjacent parts of the patterned conductive structure (in particular metal traces) on the insulating layer may comprise a distribution and / or a structure that prevents migration of the material of the patterned conductive structure (e.g. copper metal traces) . Further, said adjacent parts of the patterned conductive structure may comprise a specific shape that prevents the migration of electrically conductive material.

[0038] Migration of metal (of the electrically conductive layer structure, in particular patterned conductive structure)  and / or metal comprising material, i.e. metal ions, may be seen as an important issue to be solved, when quality and performance of a component carrier should be improved. Nevertheless, the process of metal migration is not well understood, and it may be seen a challenge to improve a component carrier in this regard.

[0039] It has now been surprisingly found by the inventors, that the manufacture conditions for a component carrier may be adjusted such that free surface portions of an insulating layer structure comprise metal so that a distribution and / or a structure of said metal prevents the migration of material of a patterned (metal) conductive structure on the insulating layer structure and prevents the electrical conduction between said adjacent portions of said patterned conductive structure. For example, said metal may be a residue that remains after patterning, e.g. by flash etching. Such metal residues may be very small (a respective metal (porous) layer may be quite thin) . In many cases, said metal may only be detectable using high-resolution electron microscopy, for example transmission electron microscopy (TEM) .

[0040] The metal material may in many cases be so small / thin that it is not further taken into account. Nevertheless, it has been surprisingly found by the inventors, that said metal at the free surface portion may have a high influence on metal (specifically copper) migration. Thus, depending on the properties (such as kind, amount, distribution) of the metal, migration may be either reduced, prevented or promoted. In a specific example, it has been found that chromium (as particles and / or as a layer) at the free surface portion may not accentuate-aggravate-impact to copper migration between metal traces. In a further specific example, it has been found that zinc / nickel (as particles and / or as a layer) at the free surface portion may promote copper migration between metal traces.

[0041] Based on the insight that the (copper) migration may take place along extremely thin metal structures (e.g. made of particles, residues) between adjacent parts of the patterned conductive structure, it has been found that migration may be further prevented by enlarging the distance between said adjacent parts, in particular with respect to the ultrathin metal structure. An especially efficient manner to achieve this advantage may be seen in forming a recess at the contact region between the lateral wall of the part of the patterned conductive structure and the contact interface of the insulating layer structure.

[0042] The described presence of the metal may further provide the additional ability of thermal heat transmission (i.e. efficient temperature management inside the stack / component carrier) .

[0043] Using a well-adjusted manufacture process, (copper) migration may be prevented in an efficiently and reliable manner according to the described approach. The described approach may be implemented in a straightforward manner in existing component carrier manufactures, e.g. the etching process.

[0044] Exemplary Embodiments

[0045] In an embodiment, the at least one free surface portion is (essentially) free of metal (s) . Even if metal (i.e. in the form of a layer / structure) is provided / needed between the electrically conductive layer structure and the respective electrically insulating layer structure (then resulting at the contact interface after the patterning of the electrically conductive layer structure) , due to the treatment at the portion corresponding to the at least one free surface portion of the electrically insulating layer portion surface, nothing of this metal remains in that portion. This may bring the advantage of reducing the occasion of a migration event to a minimum, since only insulating material, for example electrically insulating layer structure or gas, may be present between two adjacent patterned conductive structures (in main extension direction of the stack) .

[0046] In an embodiment, the properties of the metal comprise at least one of amount, kind, distribution, of the metal. Depending on the desired application, said properties may be adjusted, in particular by adjusting process parameters for manufacturing.

[0047] The term “amount” may refer to a volume and / or concentration of metal at the free surface portion. Alternatively, the amount may refer to the metal loading at the free surface portion, for example mass per free surface portion or volume per free surface portion. In an example, the amount may be kept low on purpose, to thereby prevent the migration. In another example, the amount of a first metal (in particular a migration-preventing metal, e.g. chromium) may be increased, while the amount of a second metal (in particular a migration-promoting metal, e.g. zinc / nickel)  may be reduced.

[0048] The term “kind” may refer to the type of metal, for example the respective chemical element (s) . Accordingly, kinds of metal may include copper, iron, tungsten, tin, etc. Further, the term “kind” may refer to the chemical composition, e.g. phases present in the metal. Further (physical / chemical) characteristics of the metal may be also taken into account. In an example, the kind may comprise different modifications, or crystal structure of the metal. In a different example, the kind may comprise the (macroscopic) shape, for example cube-, sphere-, or needle-like shape.

[0049] The term “distribution” may refer to the overall location of the metal, e.g. as particles, residues or other metal structures. For example, Figure 5 shows examples of the distribution of different kinds of metal on the surface of the electrically insulating layer structure. In an example, there may be portions of the contact interface, in particular the free surface portion, which may be (fully) covered by the metal. In a different example, there may be portions of the contact interface, in particular the free surface portion, which may be free from the metal or low metal amount is associated to the respective surface portion.

[0050] Depending on the combination of amount, kind, and distribution of metal, the migration may be influenced, in particular prevented. Advantageous properties in this regard may be for example a high amount of chromium particles and a low amount of zinc / nickel particles. Ifthe distribution is chosen such that the particles are (essentially) not in direct contact, migration may be further prevented.

[0051] In an embodiment, the amount of metal on at least one free surface portion is (and / or particles / residues of the metal are provided at a distance one to each other) such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structure prevents the electrical conduction between said adjacent portions of the patterned conductive structure.

[0052] In an embodiment, the metal is present in form of at least one of particles, residues or layer, in particular surfaced distributed particles, residues resulting in a porous layer, and / or a discontinuous layer, a heterogeneous layer, and in case of metal on the free surface portion in the form of a disrupted layer / structure preventing the physical and electrical connection between two extremities of this layer / structure in particular those between two adjacent portions of the patterned conductive structure. This circumstance may reflect a manufacture process, in which the metal remains after a subtraction process, for example an etching process. In other words, the metal is rather a residue from a previous layer at the free surface portion, for example an electrically conductive layer structure (before patterning) . In an example, the metal may comprise or consist of material from the electrically conductive layer structure. In a further example, the metal may comprise or consist of material from the manufacture process (e.g. the etching process) , e.g. additives to a chemical solution. This may bring the advantage that migration of metal and / or material is further prevented since metal free portion may influence the migration ability of the metal or material.

[0053] In an example, the metal may be present as single particles, which may be (at least partially) interconnected. In another example, the metal may be present in form of a layer, specifically a porous layer. In a further example, the metal may be present in form of a continuous or a discontinuous (e.g. separated islands) layer structure. In another example, the metal may be present in form on a planar or non-planar layer structure.

[0054] In an embodiment, the metal forms a metal structure. As described above, the metal may be present as separated particles / residues or as a (porous / heterogeneous) layer structure. The metal may be further formed as interconnected particles / residues forming a metal structure, e.g. as a (thin, in particular ultra-thin) structure. As can be seen for example in Figure 5A, the metal structure may reflect (follow) the rough surface of an electrically insulating layer structure and comprise a plurality of waves, edges, or corners. This may bring the advantage of reducing migration in spatial direction, since the metal follows the contour of the adjacent electrically insulating layer structure.

[0055] In an embodiment, the metal structure is non-planar. In an embodiment, a surface distribution of the metal structure corresponds to a roughness of the free surface portions of the electrically insulating layer structure. In an example, the roughness of the metal structure in the free surface portion is in the range of 1 nm to 10μm. The metal  structure may hence be formed directly on top of the electrically insulating layer structure and follow its shape of peaks and valleys. This may provide the advantage that a stable metal / dielectric connection is provided. In many applications, a dielectric layer surface is roughened to improve adhesion to a metal layer.

[0056] In an embodiment, a thickness of the metal (layer) structure is in the range of 10 nm to 150 nm. This may provide the advantage that an extremely thin (ultra-thin) metal structure may be provided that may nevertheless efficiently reduce / prevent migration. Since said structure may be in such a thin range, its influence on the component carrier functionality and / or overall thickness may be neglectable.

[0057] In an embodiment, particles of the metal are distributed and / or linked one to each other so that a discontinuous, in particular heterogeneous, structure is formed. This structure may reflect a manufacture step (e.g. etching) that removes electrically conductive material at the free surface portion. Instead of a continuous layer (such as the original electrically conductive layer structure) , the metal may comprise a plurality of particles / residues, which may be distributed in a rather random manner, thereby forming a partially linked particle structure. This discontinuous / heterogenous distribution of particles may further prevent (copper) migration due to no direct interconnection between (all) the particles.

[0058] In an embodiment, the particles / residues of the metal are provided at a distance one to each other such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structures prevents the electrical conduction between said adjacent portions. This may further bring the advantage of reliably creating electrically conductive traces distanced from each other, for example having a distance of 1μm or more, since the short circuits may be eliminated.

[0059] In an embodiment, the lateral wall of the patterned conductive structure has a vertical straight extension (z) at a region above the contact with the contact interface. Such a uniformity of the lateral walls may improve signal transmission. Further, such a structure may further support migration prevention. The (essentially) straight sidewalls may further reflect a manufacture process, e.g. (flash) etching.

[0060] In an embodiment, the lateral wall of the patterned conductive structure has a tapered extension at the region above the contact with said contact interface, in particular tapered towards a direction oriented away from the surface of the at least one electrically insulating layer structure. This tapering at the top part may reflect a manufacture step, such as etching subtractive step to create the patterned conductive structure. This may bring the advantage of reliably patterning the electrically conductive layer structure, while reducing the possibility of an occurrence of migration of the metal.

[0061] In an embodiment, the tapering at the bottom part of the patterned conductive structure portion and at the top part of said patterned conductive structure portion can be symmetrical. In the same manner, the tapering around the bottom part and / or the top part may be symmetrical. Again, this feature may reflect a manufacture step, such as etching two-steps subtractive steps. This may bring a further reduction of migration due to the symmetrical shape.

[0062] In an embodiment, the lateral wall of the patterned conductive structure (part / portion) has a vertical extension being concave, in particular towards the patterned conductive structure material, at the region above the contact with the contact interface. Depending on the manufacture process, the lateral edge may not only comprise a recess, but rather a concave shape. Additionally, the recess may comprise a portion having a convex shape. Thereby, migration may be prevented in an even more efficient manner. Dielectric material such as resin, e.g. from a further electrically insulating layer structure, may penetrate / flow into said concave shape, thereby increasing the stability.

[0063] In an embodiment, a roughness of the lateral wall is in a comparable, in particular similar, range of values as a roughness of the patterned conductive structure at the contact interface. As comparable, in particular similar, range of values of the roughness it is meant a deviation of the average roughness values (i.e. Ra ones) not more that 10%, preferably not more that 5%. This feature may indicate that both rough surfaces have been manufactured in one and the same process step, in particular an etching process to roughen the surface. A rough metal surface may increase the adhesion to a corresponding dielectric layer.

[0064] In an embodiment, the component carrier further comprises a further electrically insulating layer structure being  in contact with the at least one free surface portion (and in contact with the patterned conductive structure) , thereby forming a dielectric contact surface, wherein the metal is arranged at least partially at said dielectric contact surface. This may provide the advantage that a multi-layer stack may be provided in an efficient and stable manner. The metal at the interface between the electrically insulating layer structures (dielectric contact surface) may enhance the connection stability. In an example, the metal is (at least partially) embedded (in particular encapsulated) in dielectric material of the electrically insulating layer structures.

[0065] In an embodiment, the patterned conductive structure is embedded (encapsulated) in the dielectric material of the electrically insulating layer structures. Thereby, the robustness of the electric connections may be increased (better protection) .

[0066] In an embodiment, the metal is arranged at least partially between the electrically insulating layer structure and the further electrically insulating layer structure. In an embodiment, the electrically insulating layer structure and the further electrically insulating layer structure are in direct contact with the metal. In other words, the metal (structure) may be sandwiched between the electrically insulating layer structures. Thereby, the metal may be well protected, while improving the component carrier overall-performance.

[0067] In an embodiment, the metal is arranged at least partially between (in particular sandwiched) the electrically insulating layer structure and the further electrically insulating layer structure (at the free surface portion) . This may provide the advantage of an increased stability of the component carrier. Further, migration may be further prevented, when the metal is encapsulated in dielectric material.

[0068] In an embodiment, at least a part of the contact region of the contact interface, which penetrates at least partially towards the patterned conductive structure, is in direct contact with the further electrically insulating layer structure. This may provide the advantage of an increased stability of the component carrier. Further, migration may be further prevented, when the material of the patterned conductive structure is encapsulated in dielectric material.

[0069] In an embodiment, the at least one portion of the patterned conductive structure comprises an electrically conductive trace, in particular adjacent electrically conductive traces. Thus, the described approach may be directly applied to economically important electric connections. Such traces may be arranged adjacent to each other, for example (at least partially) parallel to each other.

[0070] Preferably, the term “adjacent” refers to a (planar) distance of two portion of at least 1μm, preferably at least 2 μm, more preferably at least 5μm. This may provide the advantage that high quality conductive traces may be formed with reduced / prevented migration (and thus lower performance) in between.

[0071] In an embodiment, the at least one portion of the patterned conductive structure comprises at least one pad / bump, in particular wherein the at least one pad / bump is adjacent to a further portion of the patterned conductive structure, in particular comprising at least one electrically conductive trace. Thereby, efficient and robust electric connections in line with well-established measures may be directly applied assuring at the same time the prevention of the metal migration and the electrical conduction between two adjacent portions (pads-traces) of the patterned conductive layer structure.

[0072] In an embodiment, the patterned conductive structure comprises at least one further electrically conductive (layer) structure, in particular made of a further material being different from the material of the patterned conductive structure (for example zinc and / or nickel) . This further electrically conductive (layer) structure may provide surface properties to the patterned conductive structure, such as adhesion with one of the electrically insulating layer structure or protection against the external chemical composition / environment. In an embodiment, the further structure is in contact with the electrically insulating layer structure and / or the further electrically insulating layer structure and in particular comprises the metal on / of the contact interface. Said further electrically conductive layer structure can then define the interaction between one or both of the electrically insulating layer structures and the further electrically insulating layer structure with the electrically conductive layer structure.

[0073] In an embodiment, the further electrically conductive layer structure is provided at the contact interface between the patterned conductive structure and the surface of the electrically insulating layer structure. Preferably, the further  electrically conductive layer structure is in the form of a layer and / or a layer structure (for example with a thickness between 5 nm to 100 nm) . Preferably, said further electrically conductive layer structure is made of a material comprising at least one (chemical) component in common with one of the metal on the free surface portion; more preferably, the amount per volume of the chemical component in common with the one of the metal in the further electrically conductive layer structure is higher of the amount per volume of this component in the metal (on the at least one free surface portion of the electrically insulating layer structure) , more preferably it is higher than an amount of at least 30%, especially more than 50%of the component in the metal. As chemical component it is meant the kind of metal itself and / or the kind of metal component comprised in the composition of the further electrically conductive layer structure and / or the metal on the at least free surface portion.

[0074] This is the footprint of the fact that even if a metal layer / structure is provided / needed between the electrically conductive layer structure and the respective electrically insulating layer structure (for example for adhesion reasons) , due to the treatment at the portion corresponding to the at least one free surface portion of the electrically insulating layer portion surface, some metal remains (then having the common chemical component with the further electrically insulating layer) , but with properties (causing the discontinuity-disruption of the resulting metal layer-structure) preventing the migration of electrically conductive material between adjacent portions of the patterned conductive structure.

[0075] In an embodiment, the metal comprises a material being different from the material of the electrically conductive layer structure (e.g. copper) . For example, the metal (or the further metal) may comprise at least one of chromium, nickel, zinc, titanium, manganese, tungsten, iron, tin. Preferably, the manufacture conditions may be adjusted such that the metal properties prevent rather than promote migration.

[0076] In an embodiment, the (recess of the) contact region, where the lateral wall contacts the contact interface, is (essentially) free from the metal (preferably filled by dielectric material) . Thereby, the material of the patterned conductive structure may be protected and physically shielded against migration.

[0077] In an embodiment, the surface of the at least one electrically insulating layer structure comprises an irregular shape, in particular a roughness, more in particular at least one of edges, corners, waves (in other words: every structure not planar / flat in a plane) . This may bring the advantage of ensuring good adhesion between the at least one electrically insulating layer structure and the at least one further electrically insulating layer structure or the patterned conductive structure since the surface area is enlarged compared to flat structure.

[0078] In an embodiment, the metal comprises agglomerates of at least two, in particular at least four, particles. Said agglomerates may be spatially separated from each other, thereby inhibiting a migration path for electrically conductive material such as copper due to the interruption between the respective agglomerates.

[0079] In an embodiment, patterning comprises etching, in particular wet or plasma etching, more in particular flash etching. This may provide the advantage that established subtractive methods (in particular semi-additive processes (SAP) or modified semi-additive processes (mSAP) can be directly applied) . Further, applied additives (e.g. for flash etching) may promote formation of the metal. Thereby, the metal may be formed in a plannable manner. In an example, flash etching may apply H2O2 and / or H2SO4 and one or more additives. Such additives may comprise rheological additives, surface active agents, inhibitors, levellers, accelerators, brighteners, etc.

[0080] In an embodiment, the removal of at least part of the metal is done by adjusting the process parameters (for the manufacture) . In an embodiment, the method further comprises in particular: adjusting the process parameters so that the properties of the metal at the at least one free surface portion are such that migration of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure is prevented. In an embodiment, the method further comprises: adjusting the process parameters so that the metal comprises or consists of a metal that does (essentially) not accentuate / aggravate / impact the migration of electrically conductive material, in particular chromium. In this manner, the manufacture process may be designed so that the migration issue may be overcome in an efficient manner.

[0081] Process parameters that may be adjusted may include:

[0082] -process parameters of one or more nozzle (s) that provide the etching solution,

[0083] -process parameters of the etching rate (e.g. 8.6μm per run through a flash etching line) ,

[0084] -the chemical composition (of the etching solution) , in particular additives of the etching solution,

[0085] Preferably, suitable parameters (e.g. etching setting) may be chosen to achieve the desired properties and minimize the risk of electrochemical migration.

[0086] In a specific example, the metal may be (at least partially) a residue from an anti-tarnish / adhesion promotion layer from a (ultrathin) copper foil (of an mSAP process) . Said copper foil is normally removed by (flash) etching. Nevertheless, depending on the adjustment of the process parameter, (metal) remains of such a layer may prevent or promote migration.

[0087] In an example, the metal may be present as single particles, which may be (at least partially) interconnected. In a further example, the metal is resulting in form of a continuous or a discontinuous (e.g. separated islands) layer structure. In another example, the metal is present in form on a planar or non-planar layer structure.

[0088] In an embodiment, the patterned conductive structure is embedded (encapsulated) in the dielectric material of the electrically insulating layer structures. Thereby, the robustness of the electric connections may be increased (better protection) .

[0089] In an embodiment, the electrically insulating layer structure and the further electrically insulating layer structure are in direct contact with the metal. In other words, the metal (structure) may be sandwiched (arranged in between) between the electrically insulating layer structures. Thereby, the metal may be well protected (for example avoiding eventual oxidation) , while improving the component carrier overall-performance.

[0090] In an embodiment, the metal comprises or consists of chromium. It has been surprisingly found that chromium (specifically in a suitable amount) does not accentuate / aggravate / impact to the migration of material of the patterned conductive structure; additionally, it has been ascertained that chromium has good adhesion properties. Thus, the process parameters may be chosen such that the amount of chromium may be especially high in the metal (structure) . In an example, the chromium content may be (very) low and / or the chromium may be encapsulated by or insulated by a (dielectric) polymer matrix, so that the resistance of the dielectric layer supports migration prevention.

[0091] In an embodiment, the thickness of the chromium is in the range of 10 nm to 150 nm. Thereby, the migration prevention may be realized in an especially efficient manner, while at the same time hardly contribute to the entire stack thickness.

[0092] In an embodiment, the amount per surface unit of metal that prevents migration, in particular comprises or consists of chromium, is larger than the amount of further metal (material) of other kind like nickel or zinc, in particular two times or more, more in particular five times or more, more in particular ten times or more. Due to the larger amount of metal less promoting or not accentuate / aggravate / impact to the metal migration (in comparison to further migration promoting metals) , migration, in particular of material of the electrically conductive layer structure, may be efficiently reduced.

[0093] In an embodiment, at least two different kinds of metal, in particular the metal and a further metal, are provided on said free contact portions. This may bring the advantage of preventing migration, in particular copper migration, by the metal and additionally ensuring reliable integrity between the adjacent layers having a contact interface evocated by the adhesion promotion properties of the further metal.

[0094] In an embodiment, the further metal, in particular zinc and / or nickel, is in proximity to the metal, in particular which comprises or consists of chromium.

[0095] In an embodiment, the metal and / or the further metal are arranged at / on the surface of the electrically insulating layer structure, in particular at / on the free surface portion and / or the contact interface portion.

[0096] As can be seen for example in Figure 5, different chemical elements (metals) may follow a different distribution pattern. In order to achieve advantageous performance, the manufacture process may be adjusted in a suitable manner.

[0097] In an embodiment, the properties of the metal at the at least one free surface portion is such that the migration  of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure is prevented or that the metal does not contribute to metal migration, and / or the patterned conductive structure comprises at least a lateral wall defining the lateral edge of the contact interface, wherein the lateral wall vertically extends so that, at the contact with the contact interface, the lateral wall penetrates at least partially towards the patterned conductive structure material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge (see for example Figure 2) . Such an architecture of the patterned conductive structure (e.g. manufactured with specific (flash) etching schemes) may further reduce / prevent migration of patterned conductive structure material.

[0098] In an embodiment, the amount of metal on at least one free surface portion is such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structure prevents the electrical conduction between said adjacent portions of the patterned conductive structure.

[0099] In an embodiment, particles / residues of the metal are provided at a distance one to each other such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structure prevents the electrical conduction between said adjacent portions of the patterned conductive structure.

[0100] This may further bring the advantage of reliably creating electrically conductive traces distanced from each other, for example having a distance of 1μm or more, since the short circuits may be eliminated.

[0101] In an embodiment, the electrically insulating layer structure comprise an inorganic layer structure (e.g. a glass (core) layer) . Thereby, the stability may be increased and / or an economically important material may be directly applied.

[0102] In an embodiment, the metal has an electrically conductivity smaller than the electrical conductivity of material of the patterned electrically conductive material, for example copper (but around the electrical conductivity of chromium) , so that the metal is different from the metal of the electrically conductive structure. For example, the metal may have an electrically conductivity smaller than 2*107 S / m (e.g. zinc, nickel) , preferably smaller than 9*106 S / m (chromium) , more preferably smaller than 1000 S / m. In particular, the difference between the electrical conductivity of the material of the electrically conductive layer structure / trace and the electrical conductivity of the material of the metal is larger than 300%relative to each other. This may ensure that migration of material, in particular metal, is prevented.

[0103] In an embodiment, the metal (structure) may further comprise sulfur and / or phosphorus. While phosphorous may be common in resin material (e.g. FR4) (see Figure 5G) , sulphur may be rather a contaminant. These elements may prevent migration issues or impact the migration behaviour of the metal of the electrically conductive layer structure) , so that their presence at the metal may be advantageous.

[0104] In an embodiment, the component carrier is shaped as a plate. This contributes to the compact design, wherein the component carrier nevertheless provides a large basis for mounting components thereon. Furthermore, in particular a bare die as example for an embedded electronic component, can be conveniently embedded, thanks to its small thickness, into a thin plate such as a printed circuit board.

[0105] In an embodiment, the component carrier is configured as one of the group consisting of a printed circuit board, a substrate (in particular an IC substrate) , and an interposer.

[0106] In the context of the present application, the term “printed circuit board” (PCB) may particularly denote a plate-shaped component carrier which is formed by laminating several electrically conductive layer structures with several electrically insulating layer structures, for instance by applying pressure and / or by the supply of thermal energy. As preferred materials for PCB technology, the electrically conductive layer structures are made of copper, whereas the electrically insulating layer structures may comprise resin and / or glass fibers, so-called prepreg or FR4 material. The various electrically conductive layer structures may be connected to one another in a desired way by forming holes through the laminate, for instance by laser drilling or mechanical drilling, and by partially or fully filling them with electrically conductive material (in particular copper) , thereby forming vias or any other through-hole connections. The filled hole either connects the whole stack, (through-hole connections extending  through several layers or the entire stack) , or the filled hole connects at least two electrically conductive layers, called via. Similarly, optical interconnections can be formed through individual layers of the stack in order to receive an electro-optical circuit board (EOCB) . Apart from one or more components which may be embedded in a printed circuit board, a printed circuit board is usually configured for accommodating one or more components on one or both opposing surfaces of the plate-shaped printed circuit board. They may be connected to the respective main surface by soldering. A dielectric part of a PCB may be composed of resin with reinforcing fibers (such as glass fibers) .

[0107] In the context of the present application, the term “substrate” may particularly denote a small component carrier. A substrate may be a, in relation to a PCB, comparably small component carrier onto which one or more components may be mounted and that may act as a connection medium between one or more chip (s) and a further PCB. For instance, a substrate may have substantially the same size as a component (in particular an electronic component) to be mounted thereon (for instance in case of a Chip Scale Package (CSP) ) . More specifically, a substrate can be understood as a carrier for electrical connections or electrical networks as well as component carrier comparable to a printed circuit board (PCB) , however with a considerably higher density of laterally and / or vertically arranged connections. Lateral connections are for example conductive paths, whereas vertical connections may be for example drill holes. These lateral and / or vertical connections are arranged within the substrate and can be used to provide electrical, thermal and / or mechanical connections of housed components or unhoused components (such as bare dies) , particularly of IC chips, with a printed circuit board or intermediate printed circuit board. Thus, the term “substrate” also includes “IC substrates” . A dielectric part of a substrate may be composed of resin with reinforcing particles (such as reinforcing spheres, in particular glass spheres) .

[0108] In the context of the present application, the term “inorganic layer structure” may particularly denote a layer structure which comprises inorganic material, such as an inorganic compound. In particular, dielectric material of the inorganic layer structure or even the entire inorganic layer structure may be made exclusively or at least substantially exclusively from inorganic material. In another embodiment, the inorganic layer structure may comprise inorganic dielectric material and additionally another dielectric material. An inorganic compound may be a chemical compound that lacks carbon-hydrogen bonds or a chemical compound that is not an organic compound. In an example, the inorganic layer structure may comprise glass, for example silicon base glass, in particular soda lime glass, and / or boro-silicate glass and / or alumo-silicate glass and / or lithium silicate glass and / or alkaline free glass. In another example, the inorganic layer structure may comprise ceramic material, for example aluminum nitride and / or aluminum oxide and / or silicon nitride and / or boron nitride and / or tungsten comprising ceramic material. Yet, in another example, the inorganic layer structure may comprise semi-conducting material, for example silicon and / or germanium and / or silicon oxide and / or germanium oxide and / or silicon carbide and / or gallium nitride. In a further embodiment, the inorganic layer structure may comprise (elemental) metal and / or metal alloys, for example, copper and / or tin and / or bronze. Yet in another embodiment, the inorganic layer structure may comprise inorganic material, which is not listed in the above mentioned example, such as: MoS2, CuGaO2, AgAlO2, LiGaTe2, AgInSe2, CuFeS2, BeO.

[0109] The substrate or interposer may comprise or consist of at least a layer of glass, silicon (Si) and / or a photoimageable or dry-etchable organic material like epoxy-based build-up material (such as epoxy-based build-up film) or polymer compounds (which may or may not include photo-and / or thermosensitive molecules) like polyimide or polybenzoxazole.

[0110] In an embodiment, the at least one electrically insulating layer structure (and / or the curable dielectric elements) comprises at least one of the group consisting of a resin or a polymer, such as epoxy resin, cyanate ester resin, benzocyclobutene resin, bismaleimide-triazine resin, polyphenylene derivate (e.g. based on polyphenylenether, PPE) , polyimide (PI) , polyamide (PA) , liquid crystal polymer (LCP) , polytetrafluoroethylene (PTFE) , polyvinylidene fluoride (PVDF) and / or a combination thereof. Reinforcing structures such as webs, fibers, spheres or other kinds of filler particles, for example made of glass (multilayer glass) in order to form a composite, could be used as well. A  semi-cured resin in combination with a reinforcing agent, e.g. fibers impregnated with the above-mentioned resins is called prepreg. These prepregs are often named after their properties e.g. FR4 or FR5, which describe their flame retardant properties. Although prepreg particularly FR4 are usually preferred for rigid PCBs, other materials, in particular epoxy-based build-up materials (such as build-up films) or photoimageable dielectric materials, may be used as well. For high frequency applications, high-frequency materials such as polytetrafluoroethylene, liquid crystal polymer and / or cyanate ester resins, may be preferred. Besides these polymers, low temperature cofired ceramics (LTCC) or other low, very low or ultra-low DK materials may be applied in the component carrier as electrically insulating structures.

[0111] In an embodiment, the at least one electrically conductive layer structure comprises at least one of the group consisting of copper, aluminum, nickel, silver, gold, palladium, tungsten, carbon, platinum, (doped) silicon, and magnesium. Although copper is usually preferred, other materials or coated versions thereof are possible as well, in particular coated with supra-conductive material or conductive polymers, such as graphene or poly (3, 4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) , respectively.

[0112] At least one component may be embedded in the component carrier and / or may be surface mounted on the component carrier. Such a component can be selected from a group consisting of an electrically non-conductive inlay, an electrically conductive inlay (such as a metal inlay, preferably comprising copper or aluminum) , a heat transfer unit (for example a heat pipe) , a light guiding element (for example an optical waveguide or a light conductor connection) , an electronic component, or combinations thereof. An inlay can be for instance a metal block, with or without an insulating material coating (IMS-inlay) , which could be either embedded or surface mounted for the purpose of facilitating heat dissipation. Suitable materials are defined according to their thermal conductivity, which should be at least 2 W / mK. Such materials are often based, but not limited to metals, metal-oxides and / or ceramics as for instance copper, aluminium oxide (Al2O3) or aluminum nitride (AlN) . In order to increase the heat exchange capacity, other geometries with increased surface area are frequently used as well. Furthermore, a component can be an active electronic component (having at least one p-n-junction implemented) , a passive electronic component such as a resistor, an inductance, or capacitor, an electronic chip, a storage device (for instance a DRAM or another data memory) , a filter, an integrated circuit (such as field-programmable gate array (FPGA) , programmable array logic (PAL) , generic array logic (GAL) and complex programmable logic devices (CPLDs) ) , a signal processing component, a power management component (such as a field-effect transistor (FET) , metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (MOSFET) , complementary metal–oxide–semiconductor (CMOS) , junction field-effect transistor (JFET) , or insulated-gate field-effect transistor (IGFET) , all based on semiconductor materials such as silicon carbide (SiC) , gallium arsenide (GaAs) , gallium nitride (GaN) , gallium oxide (Ga2O3) , indium gallium arsenide (InGaAs) and / or any other suitable inorganic compound) , an optoelectronic interface element, a light emitting diode, a photocoupler, a voltage converter (for example a DC / DC converter or an AC / DC converter) , acryptographic component, a transmitter and / or receiver, an electromechanical transducer, a sensor, an actuator, amicroelectromechanical system (MEMS) , a microprocessor, a capacitor, a resistor, an inductance, a battery, a switch, a camera, an antenna, a logic chip, and an energy harvesting unit. However, other components may be embedded in the component carrier. For example, a magnetic element can be used as a component. Such a magnetic element may be a permanent magnetic element (such as a ferromagnetic element, an antiferromagnetic element, a multiferroic element or a ferrimagnetic element, for instance a ferrite core) or may be a paramagnetic element. However, the component may also be a IC substrate, an interposer or a further component carrier, for example in a board-in-board configuration. The component may be surface mounted on the component carrier and / or may be embedded in an interior thereof. Moreover, also other components, in particular those which generate and emit electromagnetic radiation and / or are sensitive with regard to electromagnetic radiation propagating from an environment, may be used as component.

[0113] In an embodiment, the component carrier is a laminate-type component carrier. In such an embodiment, the component carrier is a compound of multiple layer structures which are stacked and connected together by applying  a pressing force and / or heat.

[0114] After processing interior layer structures of the component carrier, it is possible to cover (in particular by lamination) one or both opposing main surfaces of the processed layer structures symmetrically or asymmetrically with one or more further electrically insulating layer structures and / or electrically conductive layer structures. In other words, a build-up may be continued until a desired number of layers is obtained.

[0115] After having completed formation of a stack of electrically insulating layer structures and electrically conductive layer structures, it is possible to proceed with a surface treatment of the obtained layers structures or component carrier.

[0116] In particular, an electrically insulating solder resist may be applied to one or both opposing main surfaces of the layer stack or component carrier in terms of surface treatment. For instance, it is possible to form such a solder resist on an entire main surface and to subsequently pattern the layer of solder resist so as to expose one or more electrically conductive surface portions which shall be used for electrically coupling the component carrier to an electronic periphery. The surface portions of the component carrier remaining covered with solder resist may be efficiently protected against oxidation or corrosion, in particular surface portions containing copper.

[0117] It is also possible to apply a surface finish selectively to exposed electrically conductive surface portions of the component carrier in terms of surface treatment. Such a surface finish may be an electrically conductive cover material on exposed electrically conductive layer structures (such as pads, conductive tracks, etc., in particular comprising or consisting of copper) on a surface of a component carrier. If such exposed electrically conductive layer structures are left unprotected, then the exposed electrically conductive component carrier material (in particular copper) might oxidize, making the component carrier less reliable.

[0118] A surface finish may then be formed for instance as an interface between a surface mounted component and the component carrier. The surface finish has the function to protect the exposed electrically conductive layer structures (in particular copper circuitry) and enable ajoining process with one or more components, for instance by soldering. Examples for appropriate materials for a surface finish are Organic Solderability Preservative (OSP) , Electroless Nickel Immersion Gold (ENIG) , Electroless Nickel Immersion Palladium Immersion Gold (ENIPIG) , gold (in particular hard gold) , chemical tin, nickel-gold, nickel-palladium, etc.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0119] The aspects defined above and further aspects of the disclosure are apparent from the examples of embodiment to be described hereinafter and are explained with reference to these examples of embodiment.

[0120] Figure 1 shows a cross-section through a component carrier, according to an exemplary embodiment of the disclosure.

[0121] Figure 2 shows a microscopic image of a cross-section through a component carrier, according to an exemplary embodiment of the disclosure.

[0122] Figure 3 shows a microscopic image of a cross-section through a

[0123] a conventional circuit board.

[0124] Figure 4A shows a top view on a conventional circuit board, while Figure 4B shows a top view on a component carrier, according to an exemplary embodiment of the disclosure.

[0125] Figures 5A to 5G respectively show results of an element analysis regarding a cross-section of a component carrier, according to an exemplary embodiment of the disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0126] Figure 1 shows a schematic cross-section through a component carrier 100, according to an exemplary embodiment of the disclosure. Said component carrier 100 comprises a stack 101 having an electrically insulating layer structure 102 and on top a further electrically insulating layer structure 160. At the interface of said two electrically insulating layer structures 102, 160, there is formed an electrically conductive layer structure 104, which has been patterned during manufacture so that a patterned conductive structure 110 is provided on the upper main surface 103 of the electrically insulating layer structure 102.

[0127] The patterned conductive structure 110 defines a contact interface 115 between the patterned conductive structure 110 and said surface 103 of the electrically insulating layer structure 102, so that said surface 103 is partitioned in contact interface portions 120 (covered by parts of the patterned conductive structure) and free surface portions 130 (not covered by parts of the patterned conductive structure) .

[0128] It can be seen that the free surface portions 130 respectively comprise metal 150 on top. The metal 150 can be present in form of particles / residues, in particular surfaced distributed particles, residues resulting in a porous layer and / or a discontinuous, heterogenous layer, in any case a disrupted layer / structure (indicated by reference sign 154) preventing the physical and electrical connection between two extremities of this layer / structure (in particular those between two adjacent portions of the patterned conductive structure 110) . The metal 150 may not be present as a continuous and homogenous layer. Alternatively, at least a portion of the metal 150 may occur as a continuous and homogenous layer.

[0129] The further electrically insulating layer structure 160 is in contact with the free surface portions 130 and the patterned conductive structure 110, thereby forming a dielectric contact surface, wherein the metal 150 is arranged at least partially at said dielectric contact surface. The electrically insulating layer structure 102 and the further electrically insulating layer structure 160 are at least partially in direct contact with the metal 150. Alternatively, the metal 150 is entirely enclosed by the electrically insulating layer structure 102 or the further electrically insulating layer structure 160. Preferably, the metal 150 is configured to reduce / prevent and / or aggravate or interfere copper migration of the material of the patterned conductive structure 110 (e.g. between traces) and / or the electrical conduction between the adjacent portions of the patterned conductive structure 110. In a specific example, the metal 150 comprises or consists of chromium. In a further example, the metal 150 comprises a metal salt, wherein the metal is positively charged, for example plus two or plus three, in particular a metal oxide, i.e. chromium oxide. Additionally or alternatively, the metal comprises at least one of nickel, zinc, titanium, manganese, tungsten, iron, sulphur, phosphorous or tin. Optionally, the metal may comprise a shell like structure, which can be open or closed, provided at the outer surface of the metal material (particle) . The shell like structure may comprise electrically insulating material, for example organic material, i.e. an (epoxy) resin and / or inorganic material, i.e. glass, which may have an additional effect on the migration of the metal, for example aggravation.

[0130] The component carrier 100 can comprise a further (conductive, in particular metal) layer 155 on the patterned conductive structure 110, made of a material being different from the material of the patterned conductive structure 110 and / or different from the material of the metal 150. The metal 150 and / or the further metal 151 may comprise non-metallic electrically conductive material, for example carbon, in particular graphene. In an example, the further metal 151 comprises nickel, zinc, iron, lead, manganese, aluminium.

[0131] In an exemplary embodiment, the patterned conductive structure 110 (e.g. configured as metal traces) comprises copper, the metal 150 comprises chromium, and the further (metal) layer 155 comprises zinc and / or nickel. Like the metal 150, the further layer 155 is in contact with the electrically insulating layer structure 102 and / or the further electrically insulating layer structure 160. In other words, there are at least two different kinds of metal (the metal 150 and a further metal 155 of the further layer structure) provided on said free surface portions 130. Alternatively, there may be a free surface portion 130 comprising only one metal of the metal 150 and the further metal 155, preferably the metal 150. The further (conductive) layer 155 is in contact with the electrically insulating layer structure 102 and / or the further electrically insulating layer structure 160. In an example, the further (electrically conductive) layer structure 155 can be arranged at a sidewall 111 of a part of the patterned conductive structure 110.

[0132] The properties of metal 150 on the free surface portions 130 is preferably such that migration of the electrically conductive material, in particular of copper, between adjacent portions / parts of the patterned conductive structure 110 is prevented. Additionally or alternatively, migration of other electrically conductive material, for example nickel, titanium or gold, may be prevented. Additionally or alternatively, particles / residues of the metal 150 are provided at a distance one to each other such that migration of the electrically conductive material between adjacent portions of the patterned conductive structure is prevented. In order to achieve this result, it may be preferable that the amount per  surface unit of metal 150 that prevents migration (e.g. that comprises or consists of chromium) is larger than the amount of further metal 155 that promotes migration (e.g. comprising nickel / zinc) of other kind, for example ten times larger. On the other hand, the amount of metal 150 on the free surface portions 130 is preferably such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structures prevents the electrical conduction between said adjacent portions; additionally or alternatively, particles / residues of the metal 150 are provided at a distance one to each other such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structures prevents the electrical conduction between said adjacent portions. In an embodiment, the amount of metal 150 (per surface) and / or the amount of further metal 155 (per surface) is higher in the contact interface portion 120 compared to the free surface portion 130. This may be related to the corresponding manufacturing method and thus may provide good electrical conductivity in the contact interface portion 120.

[0133] The patterned conductive structure 110 comprises lateral walls 111 defining the lateral edge 112 of the contact interface 115, wherein the lateral wall 111 vertically (along Z) extends so that, at the contact with the contact interface 115, the lateral wall 111 penetrates at least partially towards the patterned conductive structure 110 material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge 112. It can be seen that a recess is formed at the respective bottom parts of the patterned conductive structure 110 (trace foot) . Said recesses can be filled with dielectric material from the further electrically insulating layer structure 160. In this manner, migration of material from the patterned conductive structure 110 may be further prevented.

[0134] Said recess can have a concave shape. Additionally. it may have convex portions. Preferably, the recess portion can be free from metal (particles) . Alternatively, the recess portion may comprise metal.

[0135] The contact interface portion comprise further metal (nickel, zinc) and the free surface portion may be free from further metal. Alternatively, the contact inter face portion and the free surface portion may be free from metal and further metal or may comprise metal and further metal.

[0136] There can also be a structure 152 that comprises metal 150 (like chromium) and further metal 151 (like zinc / nickel) . Said structure 152 can be located at the contact interface portion 120 and / or at the free surface portion 130(not shown) .

[0137] Further, the contact interface 115 can comprise metal 150, wherein said metal 150 is made of a further material 153 being different from the material of the patterned conductive structure 110 (i.e. not copper, but for example chromium) . It can be seen that, at the right side, there is a free surface portion 130, which is free of metal (next to metal 152 / 153 arranged below the part of the patterned conductive structure 110) (nevertheless, some metal residues may still remain on the free surface portion 130) .

[0138] The metal 150, 153 below said part of the patterned conductive structure 110 can be present in the form of a layer or as particles. Additionally, a surface finish may be applied (e.g. solder mask, gold layer) (not shown) .

[0139] Figure 2 shows a microscopic image of a cross-section through a component carrier 100, according to an exemplary embodiment of the disclosure. Figure 2 shows the patterned conductive structure 110 on top of the surface 103 of the electrically insulating layer structure 102, thereby defining contact interface portions 120 and free surface portions 130. Yet, the further electrically insulating layer structure 160 has been omitted in this Figure for better overview. The properties of metal 150 at the free surface portions 130 is such that the migration of electrically conductive material, in particular copper, and the electrical conduction between adjacent portions of the patterned conductive structure 110 is prevented. Additionally the metal 150 at the contact interface portion 120 may prevent or reduce the migration of the material of the electrically conductive layer structure 104 into the electrically insulating layer structure 102.

[0140] It can be seen that each part (trace) of the patterned conductive structure 110 comprises sidewalls (lateral wall) 111 and an edge portion (lateral edge) 112 at the contact interface 115. The patterned conductive structure 110 thus comprises a lateral wall 111 defining the lateral edge 112 of the contact interface 115, wherein the lateral wall 111 vertically extends so that, at the contact with the contact interface 115, the lateral wall 111 penetrates at least partially towards the patterned conductive structure 110 material with respect to the overall vertical extension of the lateral  edge 112.

[0141] In other words, the vertical extension of the lateral wall 111 tapers towards the contact interface portion 120, thereby forming a lateral edge 112 in form of a recess between lateral wall 111 and contact interface 115. The lateral wall 111 of the patterned conductive structure 110 thus has a vertical extension being concave, in particular towards the patterned conductive structure material 110, at the region directly above the contact with the contact interface 115.

[0142] The lateral wall 111 of the patterned conductive structure 110 further has a vertical straight extension at a region above the contact with the contact interface 115. The lateral wall 111 of the patterned conductive structure 110 can further have a tapered extension at the region above the contact with said contact interface 115, e.g. tapered towards a direction oriented away from the surface 103 of the electrically insulating layer structure 102. Tapering on bottom / top and / or left / right side can be symmetrical. The trace foot is eroded to a certain extend, i.e. at the edge 112, where dielectric material of the further electrically insulating material can extend beyond the vertical extension of the lateral wall 111. The specific shape of the trace foot (and in particular the surface roughness) may further prevent migration of patterned conductive structure 110 material.

[0143] It can be further seen that a roughness of the lateral wall 111 (and the top wall) is in a comparable (similar) range of values as a roughness of the patterned conductive structure 110 at the contact interface 115. Also the surface 103 of the electrically insulating layer structure 102 comprises an irregular shape due to the surface roughness. The roughness may reflect a manufacture step of applying an aggressive (flash) etching solution. The lateral walls 111 are straight in this example (except the lateral edge 112) . The roughness (Rz) of the lateral wall 111 and / or the top of the patterned conductive structure 110 may be in the range between 50 nm and 2μm, in particular between 300 nm and 1 μm.

[0144] Figure 4A shows a top view on a conventional circuit board 200 (see Figure 3) , with contact interface portions 220 and free surface portions 230. One etching step has been performed and the surface roughness is rather low. Such a structure may rather promote the migration of copper trace material.

[0145] Figure 4B shows a top view on a component carrier 100 (e.g. of Figure 2) , according to an exemplary embodiment of the disclosure. In comparison to Figure 4A, two etching steps have been performed, thereby providing a higher surface roughness, which may further prevent migration. Furthermore, due to the second etching step, a heterogeneous layer of metal 150 comprising single particles of the metal 150 and / or agglomerates of at least two particles of metal 150 being distanced from each other is formed on the free surface portion 130. Additionally, afurther heterogeneous layer of further metal 151 comprising single particles of the further metal 151 and / or agglomerates of at least two particles of further metal 151 being distanced from each other is formed on the free surface portion 130.

[0146] Figures 5A to 5G respectively show results of a chemical element analysis regarding a cross-section of a component carrier 100, according to an exemplary embodiment of the disclosure. For these measurements, ascanning transmission electron microscope (STEM) has been applied. Each Figure shows a distribution of a specific chemical element.

[0147] Figure 5A shows an interface between an electrically insulating layer structure 102 and a further an electrically insulating layer structure 160. The shape of said interface is rough, which can be seen by the waves, edges, and corners. The interface comprises metal 150 particles / residues as well as further metal. The metal structure 150 is non-planar, wherein a roughness of the metal structure corresponds to a roughness of the free surface portions of the electrically insulating layer structure 102.

[0148] Figure 5B shows the distribution of the element copper.

[0149] Figure 5C shows the distribution of the element nickel. At the contact interface portion 120, it can be seen a region of lower amount / concentration of nickel particles in comparison to the rest of the (further) metal material. This can be seen by the darker / lower intense marking. This may indicate that the metal structure is disrupted and therefore suppresses / prevents the migration phenomenon.

[0150] Figure 5D shows the distribution of the element sulfur.

[0151] Figure 5E shows the distribution of the element zinc. At the contact interface portion 120, it can be seen a region of lower amount / concentration of zinc particles in comparison to the rest of the (further) metal material. This can be seen by the darker / lower intense marking. This may indicate that the metal structure is disrupted and therefore suppresses / prevents the migration phenomenon.

[0152] Figure 5F shows the distribution of the element chromium. At the contact interface portion 120, it can be seen a region of higher amount / concentration of chromium particles. This can be seen by the brighter / higher intense marking. This may indicate that the metal structure is continuous, however, even if this is the case, the migration phenomenon may be aggravated / prevented.

[0153] Figure 5G shows the distribution of the element phosphorus.

[0154] It can be seen that each element follows a different distribution pattern, so that migration preventing metals (like chromium) and migration promoting metals (like zinc / nickel) can be distributed in a different manner. In this regard, processing parameters may be adjusted to achieve a distribution that rather prevents than promotes (copper) migration, thereby enabling the production of a high-performance component carrier.

[0155] INDUSTRIAL APPLICABILITY

[0156] The present disclosure provides a component carrier and a manufacturing method thereof. The component carrier comprises a stack having at least one electrically insulating layer structure and at least one electrically conductive layer structure, and comprises the following features: i) said at least one electrically conductive layer structure comprises a patterned conductive structure provided on one of the surfaces of the at least one electrically insulating layer structure; ii) the patterned conductive structure defines a contact interface between the patterned conductive structure and said surface of the at least one electrically insulating layer structure, so that said surface is partitioned in at least one contact interface portion and at least one free surface portion; iii) the properties of metal at the at least one free surface portion is such that the migration of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure is prevented; and iv) the patterned conductive structure comprises at least a lateral wall defining the lateral edge of the contact interface, wherein the lateral wall vertically extends so that, at the contact with the contact interface, the lateral wall penetrates at least partially towards the patterned conductive structure material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge.

[0157] Besides, it may be understood that the component carrier and manufacturing method thereof in the present disclosure can be reproduced, and can be used in a variety of industrial applications, such as the technical field of a printed circuit board or an IC substrate.

[0158] Reference signs 100 Component carrier 101 Stack 102 Electrically insulating layer structure 103 Surface of the electrically insulating layer structure 104 Electrically conductive layer structure 110 Patterned conductive structure 111 Lateral wall 112 Lateral edge 115 Contact interface 120 Contact interface portion 130 Free surface portion 150 Metal, metal structure 151 Further metal 152 Metal and further metal structure 153 Further material being different from the material of the patterned conductive structure 154 Gap, discontinuous region.

Claims

1.A component carrier (100) comprising a stack (101) having at least one electrically insulating layer structure (102) and at least one electrically conductive layer structure (104) ;wherein said at least one electrically conductive layer structure (104) comprises a patterned conductive structure (110) provided on one of the surfaces (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102) ;wherein the patterned conductive structure (110) defines a contact interface (115) between the patterned conductive structure (110) and said surface (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102) , so that said surface (103) is partitioned in at least one contact interface portion (120) and at least one free surface portion (130) ;wherein the properties of metal (150) at the at least one free surface portion (130) is such that the migration of electrically conductive material between adjacent portions of the patterned conductive structure (110) is prevented; andwherein the patterned conductive structure (110) comprises at least a lateral wall (111) defining the lateral edge (112) of the contact interface (115) , wherein the lateral wall (111) vertically extends so that, at the contact with the contact interface (115) , the lateral wall (111) penetrates at least partially towards the patterned conductive structure (110) material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge (112) .2.A component carrier (100) comprising a stack (101) having at least one electrically insulating layer structure (102) and at least one electrically conductive layer structure (104) ;wherein said at least one electrically conductive layer structure (104) comprises a patterned conductive structure (110) provided on one of the surfaces (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102) ;wherein the patterned conductive structure (110) defines a contact interface (115) between the patterned conductive structure (110) and said surface (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102) , so that said surface (103) is partitioned in at least one contact interface portion (120) and at least one free surface portion (130) ;wherein the contact interface (115) comprises metal (150) , wherein said metal (110) is made of a further material (153) being different from the material of the patterned conductive structure (110) .3.The component carrier (100) according to claim 2, wherein the at least one free surface portion (130) is free of metal.4.The component carrier (100) according to claim 1,wherein the properties of the metal (150) comprise at least one of amount, kind, distribution, of the metal (150) .5.The component carrier (100) according to claim 1 or 4,wherein the amount of metal (150) on the at least one free surface portion (130) is such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structure (110) prevents the electrical conduction between said adjacent portions of the patterned conductive structure (110) .6.The component carrier (100) according to claim 1, 4, or 5,wherein particles / residues of the metal (150) are provided at a distance one to each other such that the resulting resistance between the adjacent portions of the patterned conductive structure (110) prevents the electrical conduction between said adjacent portions of the patterned conductive structure (110) .7.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the metal (150) is present in form of at least one of particles and residues, in particular surfaced distributed; and / orwherein the metal (150) forms a metal structure.8.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the lateral wall (111) of the patterned conductive structure (110) has a vertical straight extension (z) at a region above the contact with the contact interface (115) .9.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the lateral wall (111) of the patterned conductive structure (110) has a tapered extension at the region above the contact with said contact interface (115) ,in particular tapered towards a direction oriented away from the surface of the at least one electrically insulating layer structure (102) .10.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the lateral wall (111) of the patterned conductive structure (110) has a vertical extension being concave, in particular towards the patterned conductive structure material (110) , at the region above the contact with the contact interface (115) .11.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein a roughness of the lateral wall (111) is in a comparable, in particular similar, range of values as a roughness of the patterned conductive structure (110) at the contact interface (115) .12.The component carrier (100) according to one of the preceding claims, further comprising:a further electrically insulating layer structure (160) , being in contact with the free surface portions (130) and the patterned conductive structure (110) .13.The component carrier (100) according to claim 12,wherein the metal (150) is arranged at least partially between the electrically insulating layer structure (102) and the further electrically insulating layer structure (160) .14.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein at least a part of the contact region of the contact interface (115) , which penetrates at least partially towards the patterned conductive structure (110) , is in direct contact with the further electrically insulating layer structure (160) .15.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the at least one portion of the patterned conductive structure (110) comprises an electrically conductive trace, in particular adjacent electrically conductive traces.16.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the at least one portion of the patterned conductive structure (110) comprise at least one pad / bump, in particular wherein the at least one pad / bump is adjacent to a further portion of the patterned conductive structure (110) , in particular comprising at least one electrically conductive trace.17.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the patterned conductive structure (110) comprises at least one further electrically conductive layer structure (155) made of a material being different from the material of the patterned conductive structure (110) ,in particular in contact with the electrically insulating layer structure (102) and / or the further electrically insulating layer structure (160) .18.The component carrier (100) according to claim 17,wherein the further electrically conductive layer structure (155) comprises the metal (150) provided at the contact interface (115) between the patterned conductive structure (110) and the surface (103) of the electrically insulating layer structure (102) ,in particular wherein said further electrically conductive layer structure (155) is made of a material comprising at least one chemical component in common with one the metal (150) on the free surface portion (130) .19.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the metal (150) comprises a material being different from the material of the electrically conductive layer structure (110) , in particular at least one of chromium, nickel, zinc, titanium, manganese, tungsten, iron, tin.20.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the contact region, where the lateral wall (111) contacts the contact interface (115) , is free from the metal (150) .21.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the surface of the at least one electrically insulating layer structure (102) comprises an irregular shape, in particular a roughness, more in particular at least one of edges, corners, waves.22.The component carrier (100) according to one of the preceding claims,wherein the metal (150) comprises agglomerates of at least two, in particular at least four, particles.23.A method of manufacturing a component carrier (100) , the method comprising:providing an electrically insulating layer structure (102) ;arranging an electrically conductive layer structure (104) on a surface (103) of the electrically insulating layer structure (102) ; andpatterning the electrically conductive layer structure (104) to form a patterned electrically conductive structure (110) , so thatthe patterned conductive structure (110) defines a contact interface (115) between the patterned conductive structure (110) and said surface (103) of the at least one electrically insulating layer structure (102) , so that said surface (103) is partitioned in at least one contact interface portion (120) and at least one free surface portion (130) , andthe patterned conductive structure (110) comprises at least a lateral wall (111) defining the lateral edge (112) of the contact interface (115) , wherein the lateral wall (111) vertically extends so that, at the contact with the contact interface (115) , the lateral wall (111) penetrates at least partially towards the patterned conductive structure (110) material with respect to the overall vertical extension of the lateral edge (112) ; andremoving at least part of metal (150) at the at least one free surface portion (130) such that the migration of electrically conductive material, in particular copper, between adjacent portions of the patterned conductive structure (110) is prevented.24.The method according to claim 23,wherein patterning comprises etching, in particular flash etching.25.The method according to claim 23 or 24,wherein the removal of at least part of the metal (150) is done by adjusting the process parameters.

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