JP2004356160A - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】コア基板2の一方の面から、プラズマエッチングにより、同軸構造の中心微細孔5と外層円筒孔部6を穿設し、それぞれの内壁面に、導電性物質拡散防止層7a、7bと下地導電層8a、8bを形成し、さらにその孔内部に導電性物質9a、9bを充填した後、研磨によりその部分を露出させて中心スルーホール5と外層スルーホール6を形成し、さらに中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続し、かつ、外層スルーホール内に充填された導電性物質と絶縁されたビアを形成すると同時に、電気絶縁層を介した配線を形成する工程と、を有するものとした。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板とその製造方法に係り、特に半導体素子を搭載するための配線基板であって、表裏の接続における信号のノイズやクロストークを低減した配線基板を製造するための製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2000−68648号公報
【特許文献2】特開2001−127439号公報
【特許文献3】特開2002−217541号公報
従来、半導体装置に用いられる配線基板は、コア基板にスルーホールを設け、このスルーホール内に金属めっきを施してスルーホール配線を形成し、このスルーホール配線をコア基板上の配線パターンと接続することによって、基板の表裏の接続を行っていた。そして、この表裏の接続を形成した配線基板に半導体素子を搭載し、また、ボール端子を形成し、このボール端子と半導体素子の端子間を導通させることにより半導体装置を構成していた。
【0003】
近年、半導体装置の高周波化により、スルーホールにおいてインピーダンス不整合による信号波形の歪が生じるという問題があった。また、スルーホール配線が配線基板上のグランド配線から離れることにより、スルーホール配線に流れる信号が電界磁界の影響を受けやすくなり、クロストークノイズが生じるという問題があった。これらの問題を解決するために、スルーホールを、中心スルーホールと、この中心スルーホールの外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホールとからなる同軸構造とする技術が提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の同軸構造のスルーホールは、いずれも、まず、外層スルーホールを形成した後、この外層スルーホールを絶縁樹脂で充填し、その後、外層スルーホールの中心部に、レーザーもしくはドリルを用いて中心スルーホールを形成して作製されるものであり、2度のスルーホール形成(穴明け工程)が必要であった。また、2度の穴明け工程における外層スルーホールと中心スルーホールの位置合わせが難しく、位置がずれると外層スルーホールと中心スルーホールとの絶縁信頼性が得られないため、従来の中心スルーホールの直径は75μm程度が限度であり、小型化には限界があった。
さらに、上述の特許文献では、中心スルーホールを樹脂で充填し蓋めっきを行い、同軸構造のスルーホール直上にビアを配置している。しかし、この構造では、使用する基板の熱収縮・熱膨張によって、スルーホール内部に充填した樹脂が伸縮し、これにより、蓋めっき部分に形成されたビアに応力が集中し易く、接続信頼性が低いという問題もあった。
【0005】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、クロストークノイズが低減され、インピーダンス整合がとれる同軸構造のスルーホールを備えた配線基板を、高い絶縁信頼性と接続信頼性を確保し、かつ、簡便に製造することが可能な配線製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、中心スルーホールと該中心スルーホールの外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホールとを有する同軸スルーホールを備えたコア基板上に電気絶縁層を介して配線を有する配線基板の製造方法において、コア基板用のコア材の一方の面から、プラズマを利用したドライエッチングにより開口径が10〜50μmの範囲内にある複数の中心微細孔と、該中心微細孔の外側近傍に中心微細孔と同軸の円筒形状である外層円筒孔部を所定の深さまで穿設する工程と、少なくとも前記中心微細孔の内壁面、および、前記外層円筒孔部の内壁面に、導電性物質拡散防止層を形成し、該導電性物質拡散防止層上に下地導電層を形成する工程と、前記中心微細孔内および前記外層円筒孔部内に導電性物質を充填する工程と、前記コア材の他方の面を研磨して前記中心微細孔および前記外側円筒孔部を露出させることにより中心スルーホールおよび外層スルーホールを形成し、前記導電性物質によりスルーホールを介した表裏の導通がとられたコア基板とする工程と、該コア基板上に、中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続し、かつ、外層スルーホール内に充填された導電性物質と絶縁されるようにビアを形成すると同時に、電気絶縁層を介した配線を形成する工程と、を有するような構成とした。
【0007】
また、本発明は、中心スルーホールと該中心スルーホールの外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホールとを有する同軸スルーホールを備えたコア基板上に電気絶縁層を介して配線を有する配線基板の製造方法において、コア基板用のコア材の一方の面から、プラズマを利用したドライエッチングにより開口径が10〜50μmの範囲内にある複数の中心微細孔と、該中心微細孔の外側近傍に中心微細孔と同軸の円筒形状である外層円筒孔部を所定の深さまで穿設する工程と、前記コア材の他方の面を研磨して前記微細孔および前記外側円筒孔部を露出させることにより、中心スルーホールおよび外層スルーホールを形成する工程と、少なくとも前記中心スルーホールの内壁面、および、外層スルーホールの内壁面に導電性物質拡散防止層を形成し、該導電性物質拡散防止層上に下地導電層を形成する工程と、前記中心スルーホール内および外層スルーホール内に導電性物質を充填して表裏の導通がとられたコア基板とする工程と、該コア基板上に、中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続し、かつ、外層スルーホール内に充填された導電性物質と絶縁されるようにビアを形成すると同時に、電気絶縁層を介した配線を形成する工程と、を有するような構成とした。
【0008】
本発明の他の態様として、前記導電性物質拡散防止層の形成は、プラズマを利用したMO−CVD法により行うような構成とした。
本発明の他の態様として、前記中心微細孔を、その開口径が10〜30μmの範囲内となるように形成し、前記外層円筒孔部を、その開口幅が10〜30μmの範囲内となるように形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基板の厚みは、50〜725μmの範囲内であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア材はシリコンを使用するような構成とした。
上記のように、本発明では、プラズマを利用したドライエッチングにより中心微細孔と外層円筒孔部を形成するので、微細で精度の高い同軸構造のスルーホールの形成が可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の配線基板の製造方法により作製された配線基板の一例を示す部分縦断面図である。図1において、配線基板1は、コア基板2と、このコア基板2の表面2a上に電気絶縁層を介して形成された配線と、裏面2b上に電気絶縁層を介して形成された配線と、を備えている。
配線基板1を構成するコア基板2は、コア材2′に複数(図示例では1個のみを示す)の同軸スルーホール4が形成されたものであり、この同軸スルーホール4は、中心スルーホール5と、中心スルーホール5の外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホール6からなる。中心スルーホール5には導電性物質9aが充填され、外層スルーホール6には導電性物質9bが充填され、この導電性物質9a,9bにより同軸スルーホール4を介した表面2aと裏面2bの導通がなされている。
【0010】
コア基板2に形成された同軸スルーホール4を構成する中心スルーホール5は、その開口径を10〜50μm、好ましくは10〜30μmの範囲内とすることができる。また、同軸スルーホール4を構成する外層スルーホール6は、その開口幅を10〜50μm、好ましくは10〜30μmの範囲内とすることができ、外層スルーホール6の外側壁面の直径を50〜200μm、好ましくは50〜100μmの範囲内とすることができる。また、中心スルーホール5と外層スルーホール6との間に存在するコア基板2の厚みは、例えば、10〜85μm、好ましくは10〜35μmの範囲内で設定することができる。中心スルーホール5および外層スルーホール6の寸法が上記の範囲未満であると、高い絶縁信頼性を得ることが難しくなり、また、上記の範囲を超える場合、小型化に支障を来たすことになり好ましくない。
【0011】
また、隣接する同軸スルーホール4の距離、隣接する外層スルーホール間に存在するコア基板2の厚みは、コア基板2の厚み等を考慮して適宜設定することができる。
中心スルーホール5の内壁面には導電性物質拡散防止層7aが設けられており、図示例のコア基板2では、導電性物質拡散防止層7aと導電性物質9aとの間に下地導電層8aが介在している。また、外層スルーホール6の内壁面には導電性物質拡散防止層7bが設けられており、図示例のコア基板2では、導電性物質拡散防止層7bと導電性物質9bとの間に下地導電層8bが介在している。
【0012】
コア基板2の厚みは、50〜725μm、好ましくは300〜625μmの範囲内である。コア基板2の厚みが50μm未満であると、支持体として充分な強度を保持できず、725μmを超えると、半導体装置の薄型化に支障を来たすことになり好ましくない。
コア基板2の表面2a上には、外層スルーホール内の導電性物質9bに接続するようにグランド配線15が形成されており、また、電気絶縁層17を介しビア21にて中心スルーホール5内の導電性物質9aに接続されるように配線22が形成されている。一方、コア基板2の裏面2b上には、外層スルーホール内の導電性物質9bに接続されるようにグランド配線16が形成されており、また、電気絶縁層18を介しビア23にて中心スルーホール5内の導電性物質9aに接続するように配線24が形成されている。
【0013】
尚、コア基板2上に形成された配線は、図示例では単層配線であるが、多層配線であってもよい。また、各ビア21,23は下地金属層を介して、導電性物質9a,9b上に形成されていてもよく、下地着金属層は、例えば、銅、銀等の薄膜とすることができる。さらに、配線基板は、上述の同軸スルーホールと普通のスルーホールとが混在するものであってもよい。
【0014】
次に、本発明の配線基板の製造方法を、上述の配線基板1を例として、図面を参照しながら説明する。
図2乃至図4は、本発明の配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
本発明の配線基板の製造方法では、コア基板用のコア材2′の一方の面2′aに所定の開口31aを有するマスクパターン31を形成し、このマスクパターン31をマスクとしてプラズマを利用したドライエッチング法であるICP−RIE(Inductive Coupled Plasma − Reactive Ion Etching)によりコア材2′に所定の深さで中心微細孔5′と、中心微細孔5′の外側近傍に中心微細孔5′と同軸の円筒形状である外層円筒孔部6′を穿設する(図2(A))。
【0015】
図5は、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′が形成されたコア材2′の表面2′a側からの平面図であり、微細孔5′と外層円筒孔部6′は、それぞれ斜線を付して示してある。
コア材2′は、例えば、シリコン、ガラス等を使用することができる。
また、マスクパターン31は、ドライエッチング耐性のある材料を用いて形成することができ、例えば、ノボラック樹脂を用いたポジ型レジストを使用して形成することができる。また、コア材2′に比べエッチング選択比が小さい(エッチング速度が小さい)材料、例えば、シリコンからなるコア材2′に対して、酸化シリコン、窒化シリコン等を使用してマスクパターン31を形成することができる。
【0016】
図5において、形成する中心微細孔5′の開口径dは、10〜50μm、好ましくは10〜30μmの範囲内で適宜設定することができる。また、形成する外層円筒孔部6′は、その開口幅Wを10〜50μm、好ましくは10〜30μmの範囲内、外側壁面の直径Dを50〜200μm、好ましくは50〜100μmの範囲内とすることができる。また、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′との間に存在するコア材2′の厚みTは、例えば、10〜85μm、好ましくは10〜35μmの範囲内とすることができる。
また、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の深さは、作製するコア基板の厚み(50〜725μm)を考慮して設定することができ、例えば、70〜745μmの範囲内で適宜設定することができる。
本発明の製造方法では、同軸スルーホール用の中心微細孔5′と外層円筒孔部6′を、プラズマを利用したドライエッチングにより同時に形成するので、精度の高い同軸構造として形成することができる。
【0017】
次に、コア材2′からマスクパターン31を除去し、絶縁層3をコア材2′の表面および中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の内壁面に成膜する(図2(B))。この絶縁層3は、コア材2′がシリコンである場合には、熱酸化を施すことにより形成された酸化珪素膜であってよい。また、シリコンおよび他の材質のコア材2′に対して、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)で形成した酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を絶縁層3としてもよい。このような絶縁層3の厚みは、例えば、500〜1000nmの範囲で設定することができる。
【0018】
次に、この絶縁層3上に導電性物質拡散防止層7を形成し、この導電性物質拡散防止層7上に下地導電層8を形成する(図2(C))。導電性物質拡散防止層7は、窒化チタン、チタン、クロム等からなる薄膜とすることができる。また、下地導電層8は、銅、銀、ニッケル等からなる薄膜とすることができる。このような導電性物質拡散防止層7や下地導電層8は、例えば、プラズマを利用したMO−CVD(Metal Organic − Chemical Vapor Deposition)やスパッタリング法により形成することができる。特に、中心微細孔5′の開口径dが30μm以下の場合、外層円筒孔部6′の外側壁面の径D2と内側壁面の径D1の差が30μm以下の場合、プラズマを利用したMO−CVDにより導電性物質拡散防止層7や下地導電層8を形成することが好ましい。
【0019】
次に、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の内部に導電性物質9を充填する(図3(A))。ここでは、下地導電層8を給電層として、フィルド電解めっきにより中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の内部に銅、ニッケル等の導電性物質9を充填することができる。また、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の内部に、導電性ペーストをスクリーン印刷等の方法により導電性物質9として充填してもよい。使用する導電性ペーストは、銅粒子、銀粒子、銀コート銅粒子等の導電性粒子を80体積%以上含有した導電性ペーストであることが望ましい。
次に、コア材2′上の余分な導電性物質9を研磨して除去し、中心微細孔5′内に導電性物質9aを、外層円筒孔部6′内に導電性物質9bを残す。また、コア材2′の他方の面2′bを研磨して、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′を露出させて中心スルーホール5と外層スルーホール6からなる同軸スルーホール4を形成する。これにより、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9a、外層スルーホール6内に充填された導電性物質9bによる表裏の導通がとられたコア基板2が得られる(図3(B))。
【0020】
次いで、上記の研磨がなされたコア材2′の両面に絶縁層3′を形成し、この絶縁層3′にパターンエッチングを行って、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9a、外層スルーホール6内に充填された導電性物質9bが露出するような開口を形成する。その後、コア材2′の両面に下地金属層を形成し、この下地金属層上にレジストパターンを形成し、上記の下地金属層を給電層としてパターンめっきを行って導電層を形成する。その後、上記のレジストパターンを除去し、露出している下地金属層をエッチング除去することにより、グランド配線15,16を形成する(図3(C))。
【0021】
絶縁層3′は、反応性スパッタリング、プラズマCVD等により形成した酸化シリコン等の無機酸化膜、窒化シリコン等の無機窒化膜とすることができる。このような絶縁層3′の厚みは、例えば、500〜1000nmの範囲で設定することができる。また、この絶縁層3′に対するパターンエッチングは、所望のレジストパターンを形成した後、無機酸化膜であればフッ化水素を用いたウエットエッチングにより、また、無機窒化膜であれば、CF4/O2、CF4/O2/H2、SiF4/O2、NF3/O2、CF4、C2F6、C3/F8、CHF3等のガスによるプラズマドライエッチングにより行うことができる。
グランド配線15,16を形成するための下地金属層は、スパッタリング法等により形成した薄膜であってよく、例えば、銅、銀等の薄膜であってよい。また、下地金属層の構造を、上記のような薄膜と、クロム、チタン、窒化チタン等の密着膜との積層構造としてもよい。このような下地金属層の厚みは、例えば、50〜350nmの範囲で設定することができる。
【0022】
次に、コア基板2の両面に電気絶縁層として、感光性絶縁材料を塗布し、所定のパターンで露光して現像することにより、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9aが露出するような開口を有する電気絶縁層17,18を形成する。その後、この電気絶縁層17,18を覆うように、下地金属層19,20を形成する(図3(D))。
電気絶縁層17,18は、例えば、ベンゾシクロブテン、ポリイミド、フルオレン等の感光性絶縁材料を使用して形成することができ、その厚みは、例えば、3〜20μmの範囲で設定することができる。
【0023】
下地金属層19,20は、スパッタリング法等により形成した薄膜であってよく、例えば、銅、銀等の薄膜であってよい。また、下地金属層19,20の構造を、上記のような薄膜と、クロム、チタン、窒化チタン等の密着膜との積層構造としてもよい。このような下地金属層の厚みは、例えば、50〜350nmの範囲で設定することができる。
次に、電気絶縁層17,18にレジストパターン32を形成する(図4(A))。このレジストパターン32は、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9a上の下地金属層19,20が露出するような開口32aを有している。
【0024】
次いで、このジストパターン32をマスクとし、下地金属層19,20を給電層として電解めっきを行い、その後、レジストパターン32を除去する。これにより、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9aにビア21を介して接続された配線22と、ビア23を介して接続された配線24とを形成する(図4(B))。このような配線、ビアの材質は、例えば、銅、ニッケル等の導電性材料を使用することができる。
その後、電気絶縁層17,18上に存在している余分な下地金属層19,20を除去する。これにより、コア基板2の両面に電気絶縁層を介した配線が形成され、この配線は、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9aにビアを介して接続されたものとなり、図1に示されるような配線基板1が得られる(図4(C))。
その後、必要に応じて、図3(C)〜図4(C)の工程を繰り返すことにより、コア基板2の表面2a側および/または裏面2b側に、更に任意の層数の配線を形成して、所望の配線基板を得ることができる。
【0025】
図6乃至図7は、本発明の配線基板の製造方法の他の実施形態を示す工程図である。
本発明の配線基板の製造方法では、まず、コア基板用のコア材2′の一方の面2′aに所定の開口31aを有するマスクパターン31を形成し、このマスクパターン31をマスクとしてプラズマを利用したドライエッチング法であるICP−RIE(Inductive Coupled Plasma − Reactive Ion Etching)によりコア材2′に所定の深さで中心微細孔5′と、中心微細孔5′の外側近傍に中心微細孔5′と同軸の円筒形状である外層円筒孔部6′を穿設する(図6(A))。コア材2′の材質、マスクパターン31の材質、形成方法、および、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′の穿設方法、開口径等の寸法は、上述の製造方法の実施形態と同様とすることができる。中心微細孔5′と外層円筒孔部6′が形成されたコア材2′の表面2′a側から見た状態は、上記図5と同様となる。
【0026】
次に、コア材2′からマスクパターン31を除去し、コア材2′の他方の面2′bを研磨して、中心微細孔5′と外層円筒孔部6′を露出させて、中心スルーホール5と外層スルーホール6からなる同軸スルーホール4を形成する。その後、絶縁層3をコア材2′の両面および中心スルーホール5と外層スルーホール6の内壁面に成膜する(図6(B))。この絶縁層3の形成は、上述の製造方法の実施形態における絶縁層3の形成と同様とすることができる。
次に、この絶縁層3上に導電性物質拡散防止層7を形成し、この導電性物質拡散防止層7上に下地導電層8を形成する(図6(C))。導電性物質拡散防止層7、下地導電層8の形成は、上述の製造方法の実施形態におけるこれらの層の形成と同様とすることができる。
【0027】
次に、中心スルーホール5と外層スルーホール6の内部に導電性物質9を充填し、コア材2′上の余分な導電性物質9を研磨して除去することにより、中心スルーホール5内に導電性物質9aを、外層スルーホール6内に導電性物質9bを残す。これにより、中心スルーホール5内に充填された導電性物質9a、外層スルーホール6内に充填された導電性物質9bによる表裏の導通がとられたコア基板2が得られる(図7(A))。ここでは、中心スルーホール5と外層スルーホール6の内部に、導電性ペーストをスクリーン印刷等の方法により導電性物質9として充填する。使用する導電性ペーストは、銅粒子、銀粒子、銀コート銅粒子等の導電性粒子を80体積%以上含有した導電性ペーストであることが望ましい。
【0028】
その後、上記のように得られたコア基板2に対して、上述の製造方法の実施形態と同様の工程(図3(C)、図3(D)、図4(A)、図4(B))でグランド配線15,16、電気絶縁層18,19、ビア21と配線22、ビア23と配線24をそれぞれ形成して、図1に示されるような配線基板1を得ることができる(図7(B))。本実施形態においても、必要に応じて、コア基板2の表面2a側および/または裏面2b側に、更に任意の層数の配線を形成して、所望の配線基板を得ることができる。
【0029】
上述のように、本発明の配線基板の製造方法では、精度の高い同軸構造のスルーホールを形成することができ、高い絶縁信頼性を確保したままで同軸スルーホールの小型化が可能であるため、クロストークノイズが低減され、インピーダンス整合がとれ高周波信号の伝送が可能な小型・高密度の配線基板の製造が可能となる。また、スルーホール直上にビアを形成し、このビアを介して1層目の配線を中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続するので、多層配線の配線設計の自由度を高くすることができ、さらに、スルーホール内には樹脂が充填されていないので、中心スルーホール直上に配置されたビアへのコア基板の熱収縮や熱膨張による応力集中が発生し難く、得られた配線基板の接続信頼性が高いものとなる。
尚、上述の本発明の配線基板の製造方法では、同軸スルーホールの形成工程について説明したが、本発明では、普通のスルーホールを同軸スルーホールと混在させるように形成することも勿論可能である。
【0030】
【実施例】
次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
[実施例1]
コア材として、厚み625μm、直径150mmのシリコン基板を準備し、このコア材の一方の面にノボラック系のポジ型レジスト材料(東京応化工業(株)製PMER−P−LA900PM)を塗布し、スルーホール形成用のフォトマスクを介して露光、現像した。これにより、円形開口と環状開口が同軸で形成された開口パターンを複数有するマスクを形成した。この同軸の開口パターンは、中心の円形開口が直径10μmであり、環状開口の開口幅が10μm、外径が70μmであり、複数の同軸開口パターンの形成ピッチは140μmであった。
【0031】
次に、このマスクを介して、コア材にICP−RIE(Inductive Coupled Plasma − Reactive Ion Etching)によりドライエッチングを行い、図5に示されるような中心微細孔と外層円筒孔部との組み合わせを複数形成した。これらの孔部の深さは約200μmとした。
次に、不要なマスクを除去し、洗浄後、熱酸化(1050℃、20分間)を施して、厚み800nmの絶縁層をコア材の両面および中心微細孔と外層円筒孔部の内壁面に形成した。
【0032】
次に、この絶縁層上に、プラズマを利用したMO−CVD(Metal Organic − Chemical Vapor Deposition)により、窒化チタンからなる厚み10nmの導電性物質拡散防止層を形成し、この導電性物質拡散防止層上に銅からなる厚み200nmの下地導電層を形成した。次いで、下地導電層を給電層として、下記組成のフィルドめっき液を使用しパルス電解めっき(DTサイクル10%、平均電流密度0.2A/dm2)を15時間行うことにより、コア基材表面に銅めっきを施し、中心微細孔と外層円筒孔部の内部に銅を完全に充填した。
(フィルドめっき液の組成)
・硫酸 … 50g/L
・硫酸銅 … 200g/L
・塩素イオン … 50mg/L
・添加剤(上村工業(株)製 ESA21−A) … 2.5mL/L
・添加剤(上村工業(株)製 ESA21−B) … 10mL/L
【0033】
次に、コア材上の余分な銅被膜を研磨して除去し、その後、コア材の裏面を研磨して、中心微細孔と外層円筒孔部を露出させて、中心スルーホールと外層スルーホールとからなる同軸スルーホールを形成した。これにより、同軸スルーホール内に充填されたフィルドめっき銅による表裏の導通がとられたコア基板が得られた。上記の中心スルーホールは、開口径が10μmであり、また、外層スルーホールは、開口幅が10μm、外側壁面の直径が70μmであり、各同軸スルーホールの形成ピッチは140μmであった。このような同軸スルーホールは、レーザーもしくはドリルを用いて形成される従来の同軸スルーホールに比べ、中心スルーホールと外層スルーホールとの位置精度が極めて高く、同時に、大幅な小型化が実現されたものであった。
【0034】
次いで、上記の研磨により露出したコア材面に、反応性スパッタリングにより酸化シリコンからなる絶縁層(厚み100nm)を形成した。その後、この絶縁層上にレジストパターンを形成し、フッ化水素を用いたウエットエッチングにより、絶縁層に開口を形成した。この開口は、スルーホール内に充填された銅が露出するように形成した。
【0035】
次に、コア基板の両面に、スパッタリング法によりクロム薄膜(厚み30nm)と銅薄膜(厚み200nm)の積層構造である下地金属層を形成した。次いで、各同軸スルーホールの外層スルーホール内に充填されたフィルドめっき銅上に位置する下地金属層が露出し、かつ、所望のグランド配線に相当する下地金属層が露出するように、下地金属層上にレジストパターンを形成した。その後、このレジストパターンをマスクとし、下地金属層を給電層として電解めっきを行い、厚み4μmの銅層を形成した。次いで、レジストパターンを除去し、コア基板上に露出している余分な下地金属層を除去した。この下地金属層の除去は、まず、過硫酸ナトリウム溶液にて銅薄膜を除去し、次いで、アルカリ性過マンガン酸ナトリウム溶液でクロム薄膜を除去した。これにより、外層スルーホール内に充填された導電性物質に接続されたグランド配線を、コア基板の両面に形成した。
【0036】
次に、グランド配線が形成されたコア基板の両面に、感光性ベンゾシクロブテン(DOW社製Cyclotene−4024−40)を塗布し、所定のパターンで露光して現像し、硬化させることにより、1層目の配線の電気絶縁層(厚み10μm)を形成した。この電気絶縁層は、各同軸スルーホールの中心スルーホール内に充填された銅が露出するパターンであった。
次いで、電気絶縁層を覆うように、スパッタリング法によりクロム薄膜(厚み30nm)と銅薄膜(厚み200nm)の積層構造である下地金属層を形成した。
【0037】
次に、中心スルーホール内に充填されたフィルドめっき銅上に位置する下地金属層が露出するように、電気絶縁層上にレジストパターンを形成した。その後、このレジストパターンをマスクとし、下地金属層を給電層として電解めっきを行い、厚み4μmの銅層を形成した。次いで、レジストパターンを除去し、電気絶縁層上に露出している余分な下地金属層を除去した。この下地金属層の除去は、まず、過硫酸ナトリウム溶液にて銅薄膜を除去し、次いで、アルカリ性過マンガン酸ナトリウム溶液でクロム薄膜を除去した。これにより、中心スルーホール内に充填された導電性物質にビアを介して接続された配線を、コア基板の両面に形成した。
以上の操作によって、配線基板を得ることができた。
【0038】
上記のようにして作製した配線基板について、下記の環境試験を施し、その後、各配線の接続を確認した結果、接続異常はみられず、接続信頼性が高いものであることが確認された。
(環境試験)
−55℃の条件で15分放置し、その後、125℃の条件で15分間放置することを1000サイクル繰り返す。
【0039】
[実施例2]
実施例1と同様のコア材を準備し、このコア材の一方の面にノボラック系のポジ型レジスト材料(東京応化工業(株)製PMER−P−LA900PM)を塗布し、スルーホール形成用のフォトマスクを介して露光、現像した。これにより、円形開口と環状開口が同軸で形成された開口パターンを複数有するマスクを形成した。この同軸の開口パターンは、中心の円形開口が直径10μmであり、環状開口の開口幅が10μm、外径が70μmであり、複数の同軸開口パターンの形成ピッチは140μmであった。
次に、このマスクを介して、コア材にICP−RIE(Inductive Coupled Plasma − Reactive Ion Etching)によりドライエッチングを行い、図5に示されるような中心微細孔と外層円筒孔部との組み合わせを複数形成した。これらの孔部の深さは約200μmとした。
【0040】
次に、不要なマスクパターンを除去し後、コア材の裏面を研磨して、中心微細孔と外層円筒孔部を露出させて、中心スルーホールと外層スルーホールとからなる同軸スルーホールを形成した。次いで、洗浄後、熱酸化(1050℃、20分間)を施して、厚み800nmの絶縁層をコア材の両面、および、中心スルーホールと外層スルーホールの内壁面に形成した。
次に、この絶縁層上に、プラズマを利用したMO−CVD(Metal Organic − Chemical Vapor Deposition)により、窒化チタンからなる厚み10nmの導電性物質拡散防止層を形成し、この導電性物質拡散防止層上に銅からなる厚み200nmの下地導電層を形成した。
【0041】
次いで、スクリーン印刷により導電性ペースト(平均粒径2.5μmの銀コート銅粒子を85体積%含有)をスルーホール内に充填し、硬化処理(160℃、20分間)を施した。その後、コア材の表面上に盛り上がっている導電性ペーストを研磨により除去し、スルーホール内の導電性ペーストとコア材面が同一面となるようにした。これにより、各同軸スルーホール内に充填された導電性ペーストによる表裏の導通がとられたコア基板が得られた。上記の中心スルーホールは、開口径が10μmであり、また、外層スルーホールは、開口幅が10μm、外側壁面の直径が70μmであり、各同軸スルーホールの形成ピッチは140μmであった。このような同軸スルーホールは、レーザーもしくはドリルを用いて形成される従来の同軸スルーホールに比べ、中心スルーホールと外層スルーホールとの位置精度が極めて高く、同時に、大幅な小型化が実現されたものであった。
【0042】
次に、コア基板に対し、実施例1と同様にして、グランド配線、および、中心スルーホールに接続された配線を形成し、配線基板を作製した。
上記のようにして作製した多層配線基板について、実施例1と同様の環境試験を施し、その後、各配線の接続を確認した結果、接続異常はみられず、接続信頼性が高いものであることが確認された。
【0043】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、プラズマを利用したドライエッチングにより中心微細孔と外層円筒孔部を同時に形成するので、精度の高い同軸構造のスルーホールを形成することができ、高い絶縁信頼性を確保したままで同軸スルーホールの小型化が可能であり、また、スルーホール直上にビアを形成し、このビアを介して1層目の配線を中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続するので、多層配線の配線設計の自由度を高くすることができ、さらに、スルーホール内には樹脂が充填されていないので、中心スルーホール直上に配置されたビアへのコア基板の熱収縮や熱膨張による応力集中が発生し難く、これにより、接続信頼性が高く、クロストークノイズが低減され、インピーダンス整合がとれ高周波信号の伝送が可能な配線基板の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の配線基板の製造方法により作製された配線基板の一例を示す部分縦断面図である。
【図2】本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図3】本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図4】本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図5】中心微細孔と外層円筒孔部が形成されたコア材の平面図である。
【図6】本発明の多層配線基板の製造方法の他の実施形態を示す工程図である。
【図7】本発明の多層配線基板の製造方法の他の実施形態を示す工程図である。
【符号の説明】
1…配線基板
2…コア基板
2′…コア材
3,3′…絶縁層
4…同軸スルーホール
5…中心スルーホール
5′…中心微細孔
6…外層スルーホール
6′…外層円筒孔部
7,7a,7b…導電性物質拡散防止層
8,8a,8b…下地導電層
9,9a,9b…導電性物質
15,16…グランド配線
17,18…電気絶縁層
21,23…ビア部
22,24…配線
31…マスクパターン
32…レジストパターン
Claims (6)
- 中心スルーホールと該中心スルーホールの外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホールとを有する同軸スルーホールを備えたコア基板上に電気絶縁層を介して配線を有する配線基板の製造方法において、
コア基板用のコア材の一方の面から、プラズマを利用したドライエッチングにより開口径が10〜50μmの範囲内にある複数の中心微細孔と、該中心微細孔の外側近傍に中心微細孔と同軸の円筒形状である外層円筒孔部を所定の深さまで穿設する工程と、
少なくとも前記中心微細孔の内壁面、および、前記外層円筒孔部の内壁面に、導電性物質拡散防止層を形成し、該導電性物質拡散防止層上に下地導電層を形成する工程と、
前記中心微細孔内および前記外層円筒孔部内に導電性物質を充填する工程と、
前記コア材の他方の面を研磨して前記中心微細孔および前記外側円筒孔部を露出させることにより中心スルーホールおよび外層スルーホールを形成し、前記導電性物質によりスルーホールを介した表裏の導通がとられたコア基板とする工程と、
該コア基板上に、中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続し、かつ、外層スルーホール内に充填された導電性物質と絶縁されるようにビアを形成すると同時に、電気絶縁層を介した配線を形成する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 中心スルーホールと該中心スルーホールの外側近傍に同軸構造となるように形成された外層スルーホールとを有する同軸スルーホールを備えたコア基板上に電気絶縁層を介して配線を有する配線基板の製造方法において、
コア基板用のコア材の一方の面から、プラズマを利用したドライエッチングにより開口径が10〜50μmの範囲内にある複数の中心微細孔と、該中心微細孔の外側近傍に中心微細孔と同軸の円筒形状である外層円筒孔部を所定の深さまで穿設する工程と、
前記コア材の他方の面を研磨して前記微細孔および前記外側円筒孔部を露出させることにより、中心スルーホールおよび外層スルーホールを形成する工程と、
少なくとも前記中心スルーホールの内壁面、および、外層スルーホールの内壁面に導電性物質拡散防止層を形成し、該導電性物質拡散防止層上に下地導電層を形成する工程と、
前記中心スルーホール内および外層スルーホール内に導電性物質を充填して表裏の導通がとられたコア基板とする工程と、
該コア基板上に、中心スルーホール内に充填された導電性物質に接続し、かつ、外層スルーホール内に充填された導電性物質と絶縁されるようにビアを形成すると同時に、電気絶縁層を介した配線を形成する工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記導電性物質拡散防止層の形成は、プラズマを利用したMO−CVD法により行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の配線基板の製造方法。
- 前記中心微細孔を、その開口径が10〜30μmの範囲内となるように形成し、前記外層円筒孔部を、その開口幅が10〜30μmの範囲内となるように形成することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
- 前記コア基板の厚みは、50〜725μmの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
- 前記コア材はシリコンを使用することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
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