JP2005203561A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メッキ回数を最小限に削減可能とし、層間の絶縁層の数も削減可能とする。
【解決手段】層間接続のためのバンプが形成された基材上に所定のパターンを有するパターン形成用レジスト層を形成する工程と、全面にメッキを施し、バンプ高さ以上のメッキ被膜を形成する工程と、メッキ被膜上にバンプに対応してバンプ形成用レジスト層を形成する工程と、バンプ形成用レジスト層をマスクとしてメッキ被膜をパターン形成用レジスト層が露出するまでハーフエッチングする工程と、ハーフエッチングにより形成されたバンプを埋めて絶縁層を形成する工程と、バンプの上端面が露出するまで前記絶縁層を研磨する工程とを有する。ハーフエッチングにより、バンプと配線パターンが同時に形成される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、バンプにより層間接続を行う多層配線基板の製造方法に関するものであり、特に、配線パターンの形成とバンプの形成をハーフエッチングにより一括して行う新規な多層配線基板の製造方法に関する。

いわゆるビルドアップ多層配線基板を製造するには、絶縁層と導体層を順次積層し、各導体層を所定の配線パターンにパターニングするとともに、各導体層間の層間接続を図る必要があり、導体層におけるファインパターンの形成と、効率的な層間接続の実現が重要な技術となる。

従来、ビルドアップ多層配線基板の製造方法としては、いわゆるセミアディティブ法を利用した方法や、銅膜にバンプを形成し、これを絶縁膜に埋め込む方法（例えば、特許文献１乃至特許文献４等を参照。）等が知られている。
特開２００３−１２９２５９号公報 特開２００２−４３６９９号公報 特開２００１−２５１０５３号公報 特開２００２−３６８４１６号公報

ところで、多層配線基板の作製において、２層以上の多層化を図る場合には、配線パターンやバンプを順次形成し、バンプによって層間接続を図りながら各層を積み上げていく必要がある。以下、バンプによる層間接続を利用した多層化プロセスの従来例について説明する。

図２は、従来の多層化プロセスの一例を工程順に示すものである。この多層化プロセスでは、先ず、図２Ａ（ａ）に示すように、基板１０１上に第１のバンプ１０２を形成し、絶縁層１０３で平坦化したバンプ付きコアを用意する。

次に、このバンプ付きコア上にパネルメッキを施し、図２Ａ（ｂ）に示すように、メッキ層１０４を形成する。このメッキ層１０４は、配線層に該当するものであり、図２Ａ（ｃ）に示すように配線パターンに応じてパターン形成用レジスト層１０５を形成し、エッチングすることで、図２Ａ（ｄ）に示すように、所定のパターンのメッキ層１０４が配線パターンとして形成される。

前記配線パターンとして形成されるメッキ層１０４は、前記第１のバンプ１０２と電気的に接続され、その結果、第１層である基板１０１上の配線層と第２層であるメッキ層１０４が電気的に接続されることになる。

さらに、３層目の配線層を形成するには、図２Ａ（ｅ）に示すように、前記メッキ層１０４を覆って絶縁層１０５を形成し、この絶縁層１０５に第１のバンプ１０２に対応して開口部１０５ａを設ける。そして、図２Ａ（ｆ）に示すように、バンプ用メッキ層１０６を全面に形成する。このバンプ用メッキ層１０６は、バンプ高さ以上の厚さで形成する必要がある。

続いて、図２Ｂ（ｇ）に示すように、バンプ形成用レジスト１０７を形成し、図２Ｂ（ｈ）に示すように、バンプ用メッキ層１０６をエッチングして第２のバンプ１０８を形成する。この第２のバンプ１０８は、先の第２層であるメッキ層１０４と、その後形成される第３層とを層間接続するためのものである。

第２のバンプ１０８を形成した後、図２Ｂ（ｉ）に示すように、バンプ形成用レジスト１０７を除去し、図２Ｂ（ｊ）に示すように、第２のバンプ１０８を埋める形で絶縁層１０９を形成する。さらに、図２Ｂ（ｋ）に示すように、第２のバンプ１０８上の絶縁層１０９を研磨により除去し、第２のバンプ１０８の上面１０８ａを露出させる。

しかしながら、前記従来の多層化プロセスでは、１段のビルドアップにメッキ工程が２回も必要である。具体的には、配線パターンを形成するためのメッキ層１０４をメッキする工程と、第２のバンプ１０８を形成するためのバンプ用メッキ層１０６をメッキする工程が必要である。その結果、製造に長時間を要し、製造コストも上昇する。

また、前記従来のプロセスでは、層間の絶縁層が、メッキ層１０４を覆う絶縁層１０５と、第２のバンプ１０８を埋める絶縁層１０９の２段になり、厚さが厚くなり、薄型化に不利であるという問題もある。また、絶縁層が２段になると、吸湿耐熱性が弱いという問題もある。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、メッキ回数を最小限に減らすことができ、層間の絶縁層の数も削減することが可能な多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の多層配線基板の製造方法は、層間接続のためのバンプが形成された基材上に所定のパターンを有するパターン形成用レジスト層を形成する工程と、全面にメッキを施し、バンプ高さ以上のメッキ被膜を形成する工程と、前記メッキ被膜上にバンプに対応してバンプ形成用レジスト層を形成する工程と、前記バンプ形成用レジスト層をマスクとしてメッキ被膜を前記パターン形成用レジスト層が露出するまでハーフエッチングする工程と、前記ハーフエッチングにより形成されたバンプを埋めて絶縁層を形成する工程と、前記バンプの上端面が露出するまで前記絶縁層を研磨する工程とを有することを特徴とする。

本発明の製造方法においては、層間接続を行うバンプを形成するためのメッキ層と配線層を形成するためのメッキ層を同時形成し、ハーフエッチングにより両者を同時に形成するようにしている。したがって、これまで２回必要であったメッキ工程が１回で済む。また、エッチング工程も、これまで配線層をパターニングするためのエッチング工程と、バンプを形成するためのエッチング工程を別個に行っていたが、前記ハーフエッチングによりこれらが同時に行われ、エッチング回数も削減される。

さらに、従来法では、絶縁層として、配線層とバンプ形成用のメッキ層との間の絶縁を図るための絶縁層と、バンプを埋める絶縁層の２層が必要であったが、本発明では、配線層とバンプ形成用のメッキ層との間の絶縁を図る必要がなく、絶縁層数が削減され、バンプを埋める絶縁層を形成すれば済む。

本発明の多層配線基板の製造方法によれば、メッキ工程やエッチング工程を従来法に比べて削減することができ、製造時間や製造コストを削減することが可能である。また、本発明の製造方法によれば、絶縁層の数も削減することができ、吸湿耐熱性に優れ、薄型化が可能な多層配線基板を製造することが可能である。

以下、本発明を適用した多層配線基板の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態では、先ず、図１Ａ（ａ）に示すように、バンプ付きコアを用意する。このバンプ付きコアは、第１層となる配線基板１上に第１のバンプ２を形成し、絶縁層３でバンプ２を埋め、平坦化するとともに、第１のバンプ２の上端面２ａを露呈させてなるものである。第１のバンプ２は、配線基板１に形成される配線層と電気的に接続され、第１層である配線基板１上の配線層と絶縁層３上に形成される配線層との層間接続を図るためのものである。

次に、図１Ａ（ｂ）に示すように、前記バンプ付きコア上にパターン形成用レジスト層４を形成する。このパターン形成用レジスト層４は、回路（配線層）の絶縁部を形成するものであり、所望の配線パターンの反転パターンとして、例えば感光性のレジストを所定のパターンで露光、現像することにより形成する。すなわち、後述のメッキ層を配線パターンとして残したい部分に対応して開口部を形成し、そうでない残りの部分にレジスト層を形成する。

このパターン形成用レジスト層４は、そのまま配線パターン間の絶縁層として残存するものであるので、この上に形成される絶縁層との密着性を確保する必要がある。そのため、パターン形成用レジスト層４形成後、その表面に対して粗化処理を行うことが好ましい。粗化処理は、任意の方法で行えばよく、例えばウエットエッチングやドライエッチング、薬品処理、機械的処理等によって行えばよい。

上述のように粗化処理を施したパターン形成用レジスト層４を形成した後、図１Ａ（ｃ）に示すように、全面にメッキ層５を形成する。このメッキ層５は、バンプ高さ以上の厚さで形成する必要があり、例えば無電解メッキを行った後、電解メッキを行うことで形成することができる。ここで、無電解メッキや電解メッキは、常法にしたがって実施すればよい。また、このメッキ層５は、前記パターン形成用レジスト層４上、あるいはパターン形成用レジスト層４の開口部内を含めて全面に形成する。

続いて、図１Ａ（ｄ）に示すように、前記メッキ層５上にバンプに対応してバンプ形成用レジスト層６を形成する。このバンプ形成用レジスト層６は、やはり感光性のレジストを所定のパターンで露光、現像することにより形成する。

次いで、このバンプ形成用レジスト層６をマスクとしてエッチングを行い、図１Ｂ（ｅ）に示すように、メッキ層５をエッチングして第２のバンプ７を形成する。このとき、エッチング量のコントロールにより、パターン形成用レジスト層４の開口部内のメッキ層５を残すようにハーフエッチングする。パターン形成用レジスト層４の開口部内に残存するメッキ層は、所定のパターンを有する配線パターン８として機能する。

本発明の製造プロセスにおいては、このハーフエッチングが大きな特徴であり、１つのメッキ層５をハーフエッチングすることで、第２のバンプ７と配線パターン８とが同時に形成される。したがって、第２のバンプ７を形成するためのメッキ工程と配線パターン８を形成するためのメッキ工程を別々に行う必要がなく、またエッチングも一度で済む。

なお、前記ハーフエッチングを行う場合、バンプ形成用レジスト層６の形成に先立って、予めメッキ層５の表面を平坦化しておくことが好ましい。前記パターン形成用レジスト層４を覆ってメッキ層５を形成すると、メッキ後のメッキ層５の表面にパターン形成用レジスト層４のパターンに応じて凹凸が形成されることがある。メッキ層５の表面に凹凸があると、バンプ形成用レジスト層６を精度良く形成することが難しく、また、ハーフエッチングの際にエッチング量を精度良くコントロールすることも難しい。予めメッキ層５の表面を平坦化しておけば、バンプ形成用レジスト層６を精度良く形成することができ、またハーフエッチングの際のエッチング量のコントロールも容易である。平坦化の手法としては、機械的な研磨や、いわゆるフィルドメッキ等を挙げることができる。後者の場合、メッキ層５を形成した後に、別途フィルドメッキを行ってもよいし、メッキ層５の形成自体をフィルドメッキにより行ってもよい。フィルドメッキでは、メッキ液の組成を調整することにより、凹凸が無くなるようなメッキを行うことができ、前記メッキ層５の厚さが厚いために、通常のフィルドメッキより平坦化が容易である。

以上により第２のバンプ７及び配線パターン８を形成した後、図１Ｂ（ｆ）に示すように、バンプ形成用レジスト層６を剥離除去し、図１Ｂ（ｇ）に示すように、第２のバンプ７を埋めて絶縁層９を形成する。この絶縁層９は、前記配線パターン８（第２層となる配線層）と、当該絶縁層９上に形成される配線層（第３層）との間の層間絶縁膜となる。

最後に、図１Ｂ（ｈ）に示すように、前記絶縁層９の表面を研磨し、第２のバンプ８の上端面８ａを露呈させる。第２のバンプ８は、第２層（配線パターン８）と第３層とを電気的に接続するものであり、上端面８ａを露呈させ、この上に配線パターンを形成することで層間接続が図られる。

以上の工程を繰り返し行うことで、２段目、３段目と各配線層を積み重ねることができ、任意の層数を有する多層配線基板を製造することができる。なお、多層化に際しては、前述のように本発明の方法を繰り返し行うことにより多層化してもよいし、他の方法と組み合わせて多層化してもよい。

本発明を適用した多層配線基板の製造プロセスを示すものであり、（ａ）はバンプ付きコアを示す断面図、（ｂ）はパターン形成用レジスト層形成工程を示す断面図、（ｃ）はメッキ工程を示す断面図、（ｄ）はバンプ形成用レジスト層形成工程を示す断面図である。 本発明を適用した多層配線基板の製造プロセスを示すものであり、（ｅ）はハーフエッチング工程を示す断面図、（ｆ）はバンプ形成用レジスト層剥離除去工程を示す断面図、（ｇ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｈ）は絶縁層研磨工程を示す断面図である。 従来の製造プロセスの一例を示すものであり、（ａ）はバンプ付きコアを示す断面図、（ｂ）はパネルメッキ工程を示す断面図、（ｃ）はパターン形成用レジスト層形成工程を示す断面図、（ｄ）は配線パターンのエッチング工程を示す断面図、（ｅ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｆ）はメッキ工程を示す断面図である。 従来の製造プロセスの一例を示すものであり、（ｇ）はバンプ形成用レジスト層形成工程を示す断面図、（ｈ）はバンプのエッチング工程を示す断面図、（ｉ）はバンプ形成用レジスト層剥離除去工程を示す断面図、（ｊ）は絶縁層形成工程を示す断面図、（ｋ）は絶縁層研磨工程を示す断面図である。

符号の説明

２ 第１のバンプ、３ 絶縁層、４ パターン形成用レジスト層、５ メッキ層、６ バンプ形成用レジスト層、７ 第２のバンプ、８ 配線パターン、９ 絶縁層

Claims (5)

1. 層間接続のためのバンプが形成された基材上に所定のパターンを有するパターン形成用レジスト層を形成する工程と、
   全面にメッキを施し、バンプ高さ以上のメッキ被膜を形成する工程と、
   前記メッキ被膜上にバンプに対応してバンプ形成用レジスト層を形成する工程と、
   前記バンプ形成用レジスト層をマスクとしてメッキ被膜を前記パターン形成用レジスト層が露出するまでハーフエッチングする工程と、
   前記ハーフエッチングにより形成されたバンプを埋めて絶縁層を形成する工程と、
   前記バンプの上端面が露出するまで前記絶縁層を研磨する工程と
   を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
2. 前記パターン形成用レジスト層の表面に対して粗化処理を行うことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記メッキ被膜を形成した後、バンプ形成用レジスト層を形成する前に、メッキ被膜の表面を平坦化することを特徴とする請求項１記載の多層配線基板の製造方法。
4. 前記平坦化を、研磨により行うことを特徴とする請求項３記載の多層配線基板の製造方法。
5. 前記平坦化を、フィルドメッキにより行うことを特徴とする請求項３記載の多層配線基板の製造方法。