JP2003046261A - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板上に有機樹脂からなる絶縁層と配線導体
層とを多層に積層して成る多層配線基板において、配線
導体層の間隔が狭いためこれを上下から挟む絶縁層間で
マイグレーションによる配線導体層間の電気的ショート
が発生しやすいという問題点を解消すること。 【解決手段】 有機樹脂からなる絶縁層２とこの絶縁層
２上に被着形成された下地導体層４および主導体層５を
積層して成る配線導体層３とを多層に積層して成り、絶
縁層２間に位置する配線導体層３は、下地導体層４の側
面を主導体層５の側面より内側に後退させた多層配線基
板である。電気的ショートの原因となる隣接する配線導
体層３間においてこれらを上下から挟んでいる絶縁層２
間に生じるマイグレーションの経路が長くなり、マイグ
レーションによる配線導体層３間の電気的ショートの発
生を抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は混成集積回路や半導
体素子を収納する半導体素子収納用パッケージ等に使用
される多層配線基板およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器に対する小型化・高密度
化に伴い、これに使用される半導体部品の高密度化ばか
りでなく、半導体部品が搭載される配線基板に対しても
高集積化の要求がなされている。このため、きわめて細
線な配線パターンを有する多層配線基板が求められてい
る。現在、このような多層配線基板は高集積化のために
狭い端子間にきわめて多数の配線を通さねばならず、例
えば、配線幅や配線間隔としては従来の30〜100μｍと
比較してもきわめて細線な10μｍ程度が要求されてい
る。

【０００３】このような多層配線基板に対する高集積化
の要求から、多層プリント配線基板やセラミック多層配
線基板に代わり、ビルドアップ方式の多層配線基板が注
目されている。

【０００４】この多層配線基板における配線導体層の形
成方法は、以下に述べるような方法を用いている。

【０００５】まず、有機樹脂から成る絶縁層の上面に対
し酸化剤等によって粗化処理を行なう。次に、下地導体
層の銅層を無電解めっき法によって形成した後、フォト
レジストを塗布するとともにこれに露光・現像を施すこ
とによって下地導体層のうち上層の主導体層を形成する
部分に所定形状の窓部を形成し、次に、露出させた下地
導体層を電極として主導体層となる電解銅めっき皮膜を
所望の厚みに形成する。これによって上層の主導体層の
部分に相当する露出した下地導体層上に電解銅めっき皮
膜から成る主導体層が形成され、その他の部分はフォト
レジストに覆われているために電解銅めっき皮膜が形成
されず、上層の主導体層に相当する部分にのみ配線導体
層が形成される。このようにして所定の厚さの配線導体
層を形成した後、フォトレジストを剥離除去し、次に、
主導体層の電解銅めっき皮膜をエッチングレジストとし
て先に電解銅めっき用電極として使用した下地導体層を
主導体層のパターンにエッチングすることによって、略
矩形形状の断面を持った配線導体層が形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして配線導体層が形成される多層配線基板では、10
μｍ以下の配線間隔の配線導体層を形成した場合には、
配線間隔が狭いためこの配線導体を上下から挟んでいる
絶縁層間でマイグレーションが生じ、これによる配線導
体層間の電気的ショートが発生しやすいという問題点が
あった。

【０００７】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、簡易な方法で耐
マイグレーション性に優れる細線な配線導体層を形成
し、配線導体の集積度の高い耐環境信頼性の優れた多層
配線基板を提供することにある。

【０００８】また、本発明の目的は、簡易な方法で耐マ
イグレーション性に優れる細線な配線導体層を形成する
ことができ、配線導体の集積度の高い耐環境信頼性の優
れた多層配線基板を得ることができる多層配線基板の製
造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の多層配線基板
は、有機樹脂から成る絶縁層とこの絶縁層上に被着形成
された下地導体層および主導体層を積層して成る配線導
体層とを多層に積層して成り、前記絶縁層間に位置する
前記配線導体層は、前記下地導体層の側面が前記主導体
層の側面より内側に後退していることを特徴とするもの
である。

【００１０】また、本発明の多層配線基板は、上記構成
において、前記下地導体層の側面が前記主導体層の側面
より内側に１〜５μｍ後退していることを特徴とするも
のである。

【００１１】また、本発明の多層配線基板は、上記各構
成において、前記絶縁層間において前記配線導体層同士
が10μｍ以下の間隔で隣接していることを特徴とするも
のである。

【００１２】また、本発明の多層配線基板は、上記各構
成において、前記下地導体層は前記主導体層よりも仕事
関数が小さい金属から成ることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また、本発明の多層配線基板は、上記各構
成において、前記下地導体層は真空成膜法により形成さ
れ、前記主導体層は電解または無電解めっき法により形
成されていることを特徴とするものである。

【００１４】本発明の第１の多層配線基板の製造方法
は、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法により下地
金属層を被着形成する工程と、この下地導体層上に配線
導体のパターンの開口を有するレジスト層を被着形成す
るとともに前記開口に電解もしくは無電解めっき法によ
り主導体層を被着形成する工程と、前記レジスト層を除
去するとともに、前記下地導体層をエッチングしてその
側面を前記主導体層の側面より内側に後退させて配線導
体層を形成する工程と、しかる後、この配線導体層が形
成された前記絶縁層上に有機樹脂から成る次の絶縁層を
形成する工程とを具備することを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、本発明の第２の多層配線基板の製造
方法は、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法により
下地金属層を被着形成する工程と、この下地導体層上に
真空成膜法または電解もしくは無電解めっき法により主
導体層を被着形成する工程と、この主導体層上に配線導
体のパターンを有するレジスト層を被着形成する工程
と、前記主導体層および前記下地導体層をエッチングし
て配線導体層を形成する工程と、前記下地導体層をエッ
チングしてその側面を前記主導体層の側面より内側に後
退させるとともに前記レジスト層を除去する工程と、し
かる後、この配線導体層が形成された前記絶縁層上に有
機樹脂から成る次の絶縁層を形成する工程とを具備する
ことを特徴とするものである。

【００１６】本発明の多層配線基板によれば、下地導体
層の側面を主導体層の側面より内側に後退させてあるこ
とから、電気的ショートの原因となる隣接する配線導体
層間においてこれを上下から挟んでいる絶縁層間に生じ
るマイグレーションの経路が長くなるため、これにより
マイグレーションによる配線導体層間の電気的ショート
の発生を抑制することができる。

【００１７】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層の側面を主導体層の側面より内側に１〜５μｍ
後退させたときには、電気的ショートの原因となる隣接
する配線導体層間においてこれを上下から挟んでいる絶
縁層間に生じるマイグレーションの経路が十分に長くな
るとともに、配線導体層と下層の絶縁層との接触面積を
必要以上に減少させることなく十分な接触面積を確保す
ることができるため配線導体層の接着性を損なうことが
ない。

【００１８】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退させて
あることから、電気的ショートの原因となる隣接する配
線導体層間においてこれを上下から挟んでいる絶縁層間
に生じるマイグレーションの経路が長くなるため、これ
により配線導体層同士を10μｍ以下の間隔に隣接させる
ことができるようになり、配線導体層同士を10μｍ以下
の間隔で隣接させたときには、配線導体の集積度を極め
て向上させることができる。

【００１９】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層を主導体層よりも仕事関数が小さい金属で形成
したときには、マイグレーション等の電気化学的反応の
ギブス自由エネルギー変化が小さくなる。これによりマ
イグレーションによる配線導体層間の電気的ショートの
発生をより効果的に抑制することができる。

【００２０】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層を真空成膜法により形成するとともに主導体層
を電解もしくは無電解めっき法により形成することで、
下地導体層を薄く均一に形成することが可能となり、下
地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退してい
る構造の細線な配線導体層を簡単に形成できるものとな
る。

【００２１】本発明の第１の多層配線基板の製造方法に
よれば、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法により
下地金属層を被着形成する工程と、下地導体層上に配線
導体のパターンの開口を有するレジスト層を被着形成す
るとともに開口に電解もしくは無電解めっき法により主
導体層を被着形成する工程と、レジスト層を除去すると
ともに、下地導体層をエッチングしてその側面を主導体
層の側面より内側に後退させて配線導体層を形成する工
程と、配線導体層が形成された絶縁層上に有機樹脂から
成る次の絶縁層を形成する工程とを具備することから、
下地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退して
いる構造の細線な配線導体層を形成して、集積度が高く
耐環境信頼性の優れた多層配線基板を得ることができ
る。

【００２２】また、本発明の第２の多層配線基板の製造
方法によれば、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法
により下地金属層を被着形成する工程と、下地導体層上
に真空成膜法または電解もしくは無電解めっき法により
主導体層を被着形成する工程と、主導体層上に配線導体
のパターンを有するレジスト層を被着形成する工程と、
主導体および下地導体層をエッチングして配線導体層を
形成する工程と、下地導体層をエッチングしてその側面
を主導体層の側面より内側に後退させるとともにレジス
ト層を除去する工程と、しかる後、配線導体層が形成さ
れた絶縁層上に有機樹脂から成る次の絶縁層を形成する
工程とを具備することから、少ない工数で下地導体層の
側面が主導体層の側面より内側に後退している構造の細
線な配線導体層を形成して、集積度が高く耐環境信頼性
の優れた多層配線基板を得ることができる。

【００２３】以上により、本発明の多層配線基板の製造
方法によれば、簡易な方法で耐マイグレーション性に優
れる細線な配線導体層を形成することができ、配線導体
の集積度の高い耐環境信頼性の優れた多層配線基板を得
ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明を
詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明の多層配線基板の実施の形態
の一例を示す断面図であり、図２はその配線導体層の一
部を示す要部拡大断面図である。

【００２６】これらの図において、１は基板、２は絶縁
層、３は配線導体層、４は配線導体層３の一部としての
下地導体層、５は配線導体層３の一部としての主導体層
である。

【００２７】基板１は、その上面に絶縁層２と配線導体
層３を多層に積層した多層配線部が配設されており、こ
の多層配線部を支持する支持部材として機能する。基板
１は、酸化アルミニウム質焼結体，ムライト質焼結体等
の酸化物系セラミックス、あるいは表面に酸化物膜を有
する窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体等の
非酸化物系セラミックス、さらにはガラス繊維から成る
基材にエポキシ樹脂を含浸させたガラスエポキシ樹脂や
ガラス繊維から成る基材にビスマレイミドトリアジン樹
脂を含浸させたもの等の電気絶縁材料で形成されてい
る。例えば、酸化アルミニウム質焼結体で形成されてい
る場合には、アルミナ，シリカ，カルシア，マグネシア
等の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して泥
漿状となすとともに、これを従来周知のドクターブレー
ド法やカレンダーロール法を採用することによってセラ
ミックグリーンシート（セラミック生シート）を形成
し、しかる後、このセラミックグリーンシートに適当な
打ち抜き加工を施し、所定形状となすとともに高温（約
1600℃）で焼成することによって、あるいはアルミナ等
の原料粉末に適当な有機溶剤，溶媒を添加混合して原料
粉末を調整するとともに、この原料粉末をプレス成形機
によって所定形状に成形し、最後にこの成形体を高温
（約1600℃）で焼成することによって製作される。ま
た、ガラスエポキシ樹脂から成る場合は、例えばガラス
繊維から成る基材にエポキシ樹脂の前駆体を含浸させ、
このエポキシ樹脂前駆体を所定の温度で熱硬化させるこ
とによって製作される。

【００２８】また、基板１には、その上面に絶縁層２と
配線導体層３を多層に積層した多層配線部が配設されて
いる。この多層配線部を構成する絶縁層２は上下に位置
する配線導体層３を電気的に絶縁し、配線導体層３は電
気信号を伝達するための伝達路として機能する。

【００２９】多層配線部の絶縁層２は、ポリイミド樹
脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，全芳香族ポリエ
ステル樹脂，フッ素樹脂，ベンゾシクロブテン樹脂等か
ら成る。

【００３０】例えば、ポリイミド樹脂から成る場合に
は、ポリイミド前駆体を基板１の上面にスピンコート
法，ダイコート法，印刷法等により塗布し、しかる後、
400℃程度の熱でポリイミド化させることによって10μ
ｍ〜30μｍ程度の厚みに絶縁層２を形成する。

【００３１】さらに、絶縁層２には貫通穴が形成されて
おり、この貫通穴内にも配線導体層３が形成されること
により、絶縁層２を挟んで上下に位置する配線導体層３
の各々を電気的に接続する接続路が形成される。貫通穴
は、例えばレーザを使い絶縁層２の一部を除去すること
により形成される。

【００３２】各絶縁層２の上面および貫通穴内に配設さ
れる配線導体層３は、クロム，モリブデン等の金属材料
および銅から成る下地導体層４と銅から成る主導体層５
とで構成される。

【００３３】配線導体層３は、例えば、まず広面積にク
ロム，モリブデン等の金属材料と銅を順にスパッタリン
グ法等により形成する。次に、この上に配線導体のパタ
ーンの開口を有するフォトレジストを形成し、このフォ
トレジストをマスクにして電解硫酸銅めっきにて選択銅
めっきを行ない、フォトレジストの開口部に銅から成る
主導体層５を形成する。その後、フォトレジストを剥離
後、下地導体層４の不要部分を主導体層５をマスクとし
て順次ウェットエッチングによって除去する。

【００３４】このとき、主導体層５の銅のエッチングに
次いでクロム，モリブデン等の金属材料をエッチングす
る際、図２に要部拡大断面図で示すように、下地導体層
４の側面が主導体層５の側面より内側に後退している構
造になるように制御しエッチングを行なう。特に、10μ
ｍ以下の間隔の配線導体層３を有する場合には、下地導
体層４の側面が主導体層５の側面より１μｍ程度内側に
後退するようにエッチングを行なう。この下地導体層４
の側面を後退させる度合いは配線導体層３の幅にもよる
が、５μｍ以上は配線導体層３と絶縁層２との接触面積
が低下し配線導体層３の接着性が低下するため避けたほ
うがよい。

【００３５】なお、このエッチングの制御はエッチング
液および時間の管理により容易に行なえる。また、下地
導体層４の側面が主導体層５の側面より内側に後退して
いる部分の高さ（ここでは下地導体層４の厚みに相当す
る）は、0.05μｍ以下ではその上に絶縁層２を形成する
場合に絶縁性樹脂による被覆性が悪くなることから、0.
05μｍ以上で主導体層５に電気的影響を及ぼさない0.5
μｍ以下にしておくのがよい。

【００３６】さらに、下地導体層４を主導体層５の銅よ
り仕事関数が0.05ｅＶ以上小さい金属から構成しておく
と、マイグレーション等の電気化学的反応のギブス自由
エネルギー変化が小さくなり、これによりマイグレーシ
ョンによる配線導体層３間の電気的ショートを抑制する
ことができる。このような金属としては、特に、その値
が0.15ｅＶとなるクロムが適当である。

【００３７】絶縁層２の最上層の上面に形成される配線
導体層３には、銅から成る主導体層５の上にめっき法に
よりニッケル層，金層を形成するとよい。

【００３８】なお、本発明は上記の例に限定されるもの
ではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更・改良
を施すことは何ら差し支えない。

【００３９】例えば、上記の例においては、絶縁層２は
単一の樹脂材料を用いたものとしたが、絶縁特性の良好
な絶縁フィルム層と接着性の良好な絶縁性接着剤層との
２種類の樹脂材料を用いて２層構成で絶縁層２を形成し
てもよい。

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明の多層配線基板に
よれば、下地導体層に主導体層を積層して成る配線導体
層について下地導体層の側面を主導体層の側面より内側
に後退させてあることから、電気的ショートの原因とな
る隣接する配線導体層間においてこれを上下から挟んで
いる絶縁層間に生じるマイグレーションの経路が長くな
るため、これによりマイグレーションによる配線導体層
間の電気的ショートの発生を抑制することができる。

【００４１】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層の側面を主導体層の側面より内側に１〜５μｍ
後退させたときには、電気的ショートの原因となる隣接
する配線導体層間においてこれを上下から挟んでいる絶
縁層間に生じるマイグレーションの経路が十分に長くな
るとともに、配線導体層と下層の絶縁層との接触面積を
必要以上に減少させることなく十分な接触面積を確保す
ることができるため配線導体層の接着性を損なうことが
ない。

【００４２】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退させて
あることから、電気的ショートの原因となる隣接する配
線導体層間においてこれを上下から挟んでいる絶縁層間
に生じるマイグレーションの経路が長くなるため、これ
により配線導体層同士を10μｍ以下の間隔に隣接させる
ことができるようになり、配線導体層同士を10μｍ以下
の間隔で隣接させたときには、配線導体の集積度を極め
て向上させることができる。

【００４３】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層を主導体層よりも仕事関数が小さい金属で形成
したときには、マイグレーション等の電気化学的反応の
ギブス自由エネルギー変化が小さくなる。これによりマ
イグレーションによる配線導体層間の電気的ショートの
発生をより効果的に抑制することができる。

【００４４】また、本発明の多層配線基板によれば、下
地導体層を真空成膜法により形成するとともに主導体層
を電解もしくは無電解めっき法により形成することで、
下地導体層を薄く均一に形成することが可能となり、下
地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退してい
る構造の細線な配線導体層を簡単に形成できるものとな
る。

【００４５】本発明の第１の多層配線基板の製造方法に
よれば、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法により
下地金属層を被着形成する工程と、下地導体層上に配線
導体のパターンの開口を有するレジスト層を被着形成す
るとともに開口に電解もしくは無電解めっき法により主
導体層を被着形成する工程と、レジスト層を除去すると
ともに、下地導体層をエッチングしてその側面を主導体
層の側面より内側に後退させて配線導体層を形成する工
程と、配線導体層が形成された絶縁層上に有機樹脂から
成る次の絶縁層を形成する工程とを具備することから、
下地導体層の側面が主導体層の側面より内側に後退して
いる構造の細線な配線導体層を形成して、集積度が高く
耐環境信頼性の優れた多層配線基板を得ることができ
る。

【００４６】また、本発明の第２の多層配線基板の製造
方法によれば、有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法
により下地金属層を被着形成する工程と、下地導体層上
に真空成膜法または電解もしくは無電解めっき法により
主導体層を被着形成する工程と、主導体層上に配線導体
のパターンを有するレジスト層を被着形成する工程と、
主導体および下地導体層をエッチングして配線導体層を
形成する工程と、下地導体層をエッチングしてその側面
を主導体層の側面より内側に後退させるとともにレジス
ト層を除去する工程と、しかる後、配線導体層が形成さ
れた絶縁層上に有機樹脂から成る次の絶縁層を形成する
工程とを具備することから、少ない工数で下地導体層の
側面が主導体層の側面より内側に後退している構造の細
線な配線導体層を形成して、集積度が高く耐環境信頼性
の優れた多層配線基板を得ることができる。

【００４７】以上により、本発明によれば、簡易な方法
で耐マイグレーション性に優れる細線な配線導体層を形
成し、配線導体の集積度の高い耐環境信頼性の優れた多
層配線基板を提供することができた。

【００４８】また、本発明によれば、簡易な方法で耐マ
イグレーション性に優れる細線な配線導体層を形成する
ことができ、配線導体の集積度の高い耐環境信頼性の優
れた多層配線基板を得ることができる多層配線基板の製
造方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例を示
す断面図である。

【図２】本発明の多層配線基板の実施の形態の一例にお
ける配線導体層の一部を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１・・・・基板 ２・・・・絶縁層 ３・・・・配線導体層 ４・・・・下地導体層 ５・・・・主導体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E351 AA02 AA03 AA04 AA05 AA07 AA09 AA11 BB33 BB35 CC03 DD04 DD06 DD17 DD19 GG12 GG20 5E343 AA07 AA12 AA15 AA17 AA18 AA19 AA24 BB17 BB23 BB24 BB38 BB39 BB44 DD32 GG08 GG11 GG20 5E346 AA15 AA35 CC09 CC10 CC14 CC17 CC18 CC19 CC31 CC32 CC35 CC37 CC38 CC54 DD17 DD22 FF05 FF07 FF12 HH01 HH26

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機樹脂から成る絶縁層と該絶縁層上に
   被着形成された下地導体層および主導体層を積層して成
   る配線導体層とを多層に積層して成り、前記絶縁層間に
   位置する前記配線導体層は、前記下地導体層の側面が前
   記主導体層の側面より内側に後退していることを特徴と
   する多層配線基板。
2. 【請求項２】 前記下地導体層の側面が前記主導体層の
   側面より内側に１〜５μｍ後退していることを特徴とす
   る請求項１記載の多層配線基板。
3. 【請求項３】 前記絶縁層間において前記配線導体層同
   士が１０μｍ以下の間隔で隣接していることを特徴とす
   る請求項１または２記載の多層配線基板。
4. 【請求項４】 前記下地導体層は前記主導体層よりも仕
   事関数が小さい金属から成ることを特徴とする請求項１
   乃至３のいずれかに記載の多層配線基板。
5. 【請求項５】 前記下地導体層は真空成膜法により形成
   され、前記主導体層は電解または無電解めっき法により
   形成されていることを特徴とする請求項１または４記載
   の多層配線基板。
6. 【請求項６】 有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法
   により下地金属層を被着形成する工程と、該下地導体層
   上に配線導体のパターンの開口を有するレジスト層を被
   着形成するとともに前記開口に電解もしくは無電解めっ
   き法により主導体層を被着形成する工程と、前記レジス
   ト層を除去するとともに、前記下地導体層をエッチング
   してその側面を前記主導体層の側面より内側に後退させ
   て配線導体層を形成する工程と、しかる後、該配線導体
   層が形成された前記絶縁層上に有機樹脂から成る次の絶
   縁層を形成する工程とを具備することを特徴とする多層
   配線基板の製造方法。
7. 【請求項７】 有機樹脂から成る絶縁層上に真空成膜法
   により下地金属層を被着形成する工程と、該下地導体層
   上に真空成膜法または電解もしくは無電解めっき法によ
   り主導体層を被着形成する工程と、該主導体層上に配線
   導体のパターンを有するレジスト層を被着形成する工程
   と、前記主導体層および前記下地導体層をエッチングし
   て配線導体層を形成する工程と、前記下地導体層をエッ
   チングしてその側面を前記主導体層の側面より内側に後
   退させるとともに前記レジスト層を除去する工程と、し
   かる後、該配線導体層が形成された前記絶縁層上に有機
   樹脂から成る次の絶縁層を形成する工程とを具備するこ
   とを特徴とする多層配線基板の製造方法。