JP2006294862A

JP2006294862A - 配線基板の製造方法及び配線基板

Info

Publication number: JP2006294862A
Application number: JP2005113394A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nasu; 嘉夫奈須
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2006-10-26

Abstract

【課題】基板の一面をなす絶縁部上に、厚さの異なる金属めっき層を、１回のめっき処理により同時に形成できる、配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る配線基板の製造方法は、第一のレジスト層１０８上に第二のレジスト層１０５を重ねて設け、各レジスト層にはそれぞれ異なる幅の第一の開口部１０６と第二の開口部１０９を重なるように配し、第二の開口部を通して第一の開口部にめっき液を供給し、第一の開口部内に金属配線部及び金属ポストをなす金属めっき層１０７を形成する。その結果、１回のめっき処理により、厚さの異なる金属めっき層を形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、配線基板の製造方法及び配線基板に係り、より詳細には、一面をなす絶縁部上に、１回のめっき処理により、異なる厚さを有するめっき層を同時に形成する配線基板の製造方法と、この製造方法により作製された配線基板に関する。

従来、電子機器の小型化、軽量化のために、例えば、プリント回路、多層基板、ＣＳＰを構成する上で、パターニングによって、ガラス、セラミック、合成樹脂製などの集積回路の基板またはウエハの絶縁層上に金属配線部および金属ポストを形成した配線基板が用いられている。この種の配線基板は、一般に、次に示すような三区分の加工工程（図１３乃至図２４を参照）で構成される（例えば、特許文献１参照）。

＜前処理工程＞
通常、配線基板は、集積回路基板２００とこれを構成する集積回路（図示せず）に電気的に接続された導電部（電極パッドとも呼ぶ）２０１を備えたものを用い（図１３）、その表面に絶縁層２０２を設けた後、導電部２０１上に開口部２０３を形成する（図１４）。次に、絶縁層２０２の上に、密着層と給電層を順に重ねてなるシード層２０４を形成する（図１５）。

＜金属配線層形成工程＞
次いで、シード層２０４の上に第一レジスト層２０５を形成し、パターニングすることにより、後工程で形成する金属配線層２０７同士を離間させる領域に相当する位置にのみ第一レジスト層２０５を残存させ、他の領域は開口部２０６とする（図１６）。そして、めっき処理することにより開口部２０６に金属配線層２０７を形成した（図１７）後、第一レジスト層２０５を除去することにより、再配線として機能する金属配線層２０７を得る。つまり、第一レジスト層２０５の除去により生じた開口部２０５’が存在するので、個々の金属配線層２０７は独立した形態となる（図１８）。

＜金属ポスト形成工程＞
次に、後工程で形成する金属ポスト２１０の領域に相当する位置のみ開口部２０９とし、他の領域は第二レジスト層２０８で被覆する（図１９）。そして、めっき処理することにより開口部２０９に金属ポスト２１０を形成した（図２０）後、第二レジスト層２０８を除去する（図２１）。次いで、シード層２０４の露出部を除去した後、封止樹脂層２１１を設け、その表面２１１ａが金属ポスト２１０の上面２１０ｂも含む全てを被覆した状態とする（図２２）。その後、ＣＭＰ技術などにより、封止樹脂層２１１の表層を加工し、金属ポスト２１０を露出させる（図２３）。２１１ｂは加工後の封止樹脂層２１１の表面であり、２１０ｃは露出した金属ポストの上面を表す。最後に、必要に応じて、金属ポストの上面２１０ｃ上に半田バンプ２１２を形成する（図２４）。

このように、従来は、複数回のめっき工程を行うことが必須であった。例えば、金属ポスト構造ＣＳＰを完成させる場合、少なくとも２回のめっき工程、すなわち、金属配線部２０７を形成するためのめっき工程と、その上に金属ポスト２１０を形成するためのめっき工程とが必要であるが、良く知られるように、これらのめっき工程にはかなりの時間と電力が必要とされるので、生産効率や製造コストの面で芳しくない。

図２５は、図２４の断面図に示した金属配線部２０７と金属ポスト２１０のみを抜き出して表した図であり、（ａ）は斜視図を、（ｂ）は上方から見た平面図である。図２５（ａ）に示すように、複数回のめっき工程を行う従来の製法によれば、めっき層間、すなわち金属配線部２０７と金属ポスト２１０との間に必ず界面２１０ａが生じる。そして、この界面２１０ａには、製造プロセスの雰囲気や製造プロセスで用いた部材や原料が付着し、不純物として残存する虞があり、ひいては両者の電気的な接続の不安定を誘発し、その信頼性を低下させる要因の一つとなっていた。
特開２００１−２９１７９３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、基板の一面をなす絶縁部上に、厚さの異なる金属めっき層、例えば金属配線部と金属ポストとを、１回のめっき処理により同時に形成できる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。また、金属配線部と金属ポストの両者間における電気的接続の安定性や信頼性に優れた、配線基板を提供することを他の目的とする。

本発明の請求項１に係る配線基板の製造方法は、集積回路基板またはウエハ基板の一面に絶縁層を形成する工程Ａ、前記絶縁層の上にシード層を形成する工程Ｂ、前記シード層の上に、金属ポストの高さと同等か、あるいはそれより厚く、第一のレジスト層を形成する工程Ｃ、前記第一レジスト層に、金属配線部および金属ポストを露出するための第一の開口部を形成する工程Ｄ、前記第一のレジスト層の上に、第二のレジスト層を形成する工程Ｅ、前記第二のレジスト層に、前記金属配線部に対応する個所では前記第一の開口部より狭く、前記金属ポストに対応する個所では前記第一の開口部と同等か、あるいはそれより広く、それぞれ、第二の開口部を形成する工程Ｆ、前記第二の開口部を通して前記第一の開口部にめっき液を供給し、該第一の開口部内に前記金属配線部および前記金属ポストをなす金属めっき層を形成する工程Ｇ、前記第一のレジスト層および前記第二のレジスト層を除去する工程Ｈ、を少なくとも具備することを特徴とする。

本発明の請求項２に係る配線基板の製造方法は、請求項１において、前記工程Ｅは、フィルム状のレジストを用い、ラミネート方式により前記第２のレジスト層を形成することを特徴とする。

本発明の請求項３に係る配線基板の製造方法は、請求項１において、前記工程Ｈの後に、前記金属めっき層からなる金属配線部および金属ポストをマスクとして用い、前記シード層を除去する工程Ｉと、前記工程Ｉの後に、前記金属めっき層からなる金属配線部および金属ポストを覆うように所要の封止層を形成する工程Ｊとを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項４に係る配線基板の製造方法は、請求項３において、前記工程Ｊの後に、前記封止層の一部を除去し、前記金属ポストの頂部を露出させ、集積回路基板の導電用金属パッドを形成する工程Ｋを具備したことを特徴とする。

本発明の請求項５に係る配線基板は、集積回路基板またはウエハ基板の一面に絶縁層を介して配された金属配線部と、該金属配線部の上に配された金属ポストとを少なくとも備え、前記金属配線部と前記金属ポストとの間に界面が存在せず、両者が一体化されていることを特徴とする。

本発明に係る配線基板の製造方法は、レジスト層を少なくとも２層積み重ね、下層に設けた第１の開口部に繋がるように、上層に第２の開口部を設ける際に、第１の開口部に対する第２開口部の開口面積比率を調整してなる第２の開口部を形成し、次いで１回のめっき工程を施すことにより、第１の開口部内に異なる厚さを有する導電部を同時に形成できる。その際、導電部の厚さは、開口面積比率に応じて制御できる。
つまり、本発明によれば、集積回路を配した基板あるいはウエハ基板に設けられ、一面をなす絶縁部上に、例えば所定の厚さをもち、配線として機能する金属配線部と、この金属配線部より大きな厚さをもち、半田バンプの台座として機能する金属ポストとを、１回のめっき工程により同時に形成できる。よって、本発明は、配線基板の生産効率の向上および配線基板の低コスト化をもたらす。

本発明に係る配線基板は、金属配線部と該金属配線部の上に配された金属ポストとの間に界面が存在せず、両者が一体化されているので、製造プロセスの雰囲気や製造プロセスで用いた部材や原料が界面に付着し、不純物として残存することがない。ゆえに、金属配線部と金属ポストの両者間における電気的接続の安定性や信頼性に優れた、配線基板が得られる。

本発明に係る配線基板の製造方法が、前述した従来の製造方法に対して特に相違する点は、以下の３点である。
（１）二つのレジスト層を重ねて設ける。
（２）下位のレジスト層に設けた開口部の幅と、その開口部と重なる位置にある上位のレジスト層に設けた開口部の幅との比率を変える。
（３）二つの開口部を通じ、めっき層を下位のレジスト層に設けた開口部内に形成する。
この構成により、作製される導電部の厚さを局所的に制御可能となる。その結果、本法によれば、所定の厚さからなり、再配線として機能する金属配線層と、この金属配線層と一体化され、これより大きな厚さを有する金属ポストとを、同時に１回のめっき工程によって形成することができる。

以下では、図１乃至図１２を参照して、このような特徴をもつ本発明に係る配線基板の製造方法について、その実施の態様を、具体的かつ詳細に説明する。各図において、（ａ）は金属配線層の延びる方向を横から見た断面図、（ｂ）は再配線が形成されるＡ’部分において金属配線層の幅方向を横から見た断面図、（ｃ）は金属ポストが形成されるＢ’部分において金属配線層の幅方向を横から見た断面図、をそれぞれ表している。特に図４と図５には、（ｄ）として、レジスト層に設けた開口部を説明するためレジスト層を上方から見た平面図を示した。

まず、集積回路基板１００とこれを構成する集積回路（図示せず）に電気的に接続された導電部（電極パッドとも呼ぶ）１０１を備えたものを用い［図１］、その表面に絶縁層１０２を設けた［工程Ａ］後、導電部１０１上に位置する絶縁層１０２を除去して開口部１０３を形成した［図２］。次に、絶縁層１０２の上に、密着層と給電層を順に重ねてなるシード層１０４を形成した［図３：工程Ｂ］。

次に、シード層１０４の上に、後工程で形成する金属ポストの高さと同等か、あるいはそれより厚い第一のレジスト層１０８を形成した［工程Ｃ］後、第一のレジスト層１０８に、後工程で形成する金属配線層１０７同士を離間させる領域に相当する位置にのみ第一レジスト層１０８を残存させ、他の領域は第一の開口部１０６とする［図４：工程Ｄ］。なお、図４には、第一の開口部１０６の幅が、再配線が形成される領域Ａ’［図４（ｂ）］に比べて、金属ポストが形成される領域Ｂ’［図４（ｃ）］を広く設定した例を示しているが、この大小関係は適宜選択して構わない。なお、図４（ｄ）は、図４（ａ）において領域αを上方から見た平面図であり、第一レジスト層１０８に設けた第一の開口部１０６は、領域Ａ’に比べて領域Ｂ’でその幅が広いことを示している。

次いで、第一のレジスト層１０８の上に、第二のレジスト層１０５を形成した［工程Ｅ］後、図５に示すように、第二のレジスト層１０５において、再配線として機能する金属配線部に対応する個所Ａ’では第一の開口部１０６より狭く［図５（ｂ）］、金属ポストに対応する個所Ｂ’では第一の開口部１０６と同等か、あるいはそれより広く［図５（ｃ）］、それぞれ、第二の開口部１０９を形成する［工程Ｆ］。なお、図５（ｄ）は、図５（ａ）において領域βを上方から見た平面図であり、第二レジスト層１０５に設けた第二の開口部１０９は、領域Ａ’に比べて領域Ｂ’でその幅が広く、かつ、領域Ａ’では第二の開口部１０９がその下に位置する第一の開口部（二点鎖線にて表示）１０６より狭い幅をもつことを示している。

なお、第二のレジスト層１０５を形成する際に、第一の開口部１０６が埋められないように、本発明に係る配線基板の製造方法では、第一のレジスト層１０８上に第二のレジスト層１０５としてフィルム状のレジストをラミネートする。即ち、ロールラミネートや真空ラミネートといったラミネート方式でレジストを貼り付ける。その後、フォトリソグラフィック技術を用いて、第２の開口部に対応するパターニングを施す。ここでのレジスト層の材料はめっき液耐性を有する必要がある。

次に、第二の開口部１０９を通して第一の開口部１０６にめっき液を供給し、第一の開口部１０６内に金属配線部および金属ポストとして機能する金属めっき層１０７を形成する［図６：工程Ｇ］。その際、金属配線部に対応する個所Ａ’では第二の開口部１０９が比較的狭い幅をもつため、めっき液の通過量が厳しく制限され（図６（ｂ）に示した細い矢印がこの状態を表す）、第一の開口部１０６内に形成される金属配線部は厚さが薄いものとなる。これに対し、金属ポストに対応する個所Ｂ’では比較的広い幅をもつため、めっき液はその通過量が殆ど制限されず（図６（ｃ）に示した太い矢印がこの状態を表す）、第一の開口部１０６内に形成される金属ポストは十分な厚さを有するものとなる。しかしながら、第二の開口部１０９と第一の開口部１０６は両方とも、金属配線部に対応する個所Ａ’と金属ポストに対応する個所Ｂ’において連通しているので、金属配線部と金属ポストは同時に一体化して形成されることから、この二者間には界面が形成されない。
なお、第二の開口部１０９の開口面積比率を、金属配線部に対応する個所Ａ’と金属ポストに対応する個所Ｂ’で調整しておくことより、工程Ｇにおいて得られる金属配線部の厚さ（めっき成長量）と金属ポストの高さ（めっき成長量）とを予め選択・設定することができる。

この一体化した金属配線部と金属ポストをなす金属めっき層１０７を形成した後、第一のレジスト層１０８および第二のレジスト層１０５を除去する［図７：工程Ｈ］。この工程Ｈの後に、金属めっき層１０７からなる金属配線部および金属ポストをマスクとして用い、シード層１０４の露出部を除去する［図８：工程Ｉ］。これにより、金属めっき層１０７は個別に［図８（ａ）の場合は左右に示した金属めっき層１０７がそれぞれ）、電気的に絶縁された状態（孤立した状態）とされる。次いで、工程Ｉの後に、金属めっき層１０７からなる金属配線部および金属ポストを覆うように所要の封止層１１１を形成する［図９：工程Ｊ］。すなわち、封止層１１１の表面１１１ａが金属ポストの上面１０７ｂも含む全てを被覆した形態が得られる［図９（ａ）、（ｃ）］。

次いで、ＣＭＰ技術などにより、封止層１１１の表層を加工し、金属ポストを露出させる（図１０）。図１０において、１１１ｂは加工後の封止層１１１の表面であり、１０７ｃは露出した金属ポストの上面を表す。最後に、必要に応じて、金属ポストの上面１０７ｃの上に半田バンプ１１２を形成する（図１１）。

上述した一連の工程を採用すると、少なくとも二つのレジスト層を重ねて設け、１回のめっき処理を施すだけで、集積回路基板１００の一面に設けた絶縁層１０２の上に、異なる厚さ（高さ）の金属めっき層１０７からなる導電部、例えば金属配線部と金属ポストとを同時に形成することが可能となる。ゆえに、本発明に係る製造方法によれば、配線基板の生産効率を著しく向上することができる。

また、この製造方法により得られた配線基板は、図１２に示すように、金属配線部（Ａ’の部分）と該金属配線部の上に配された金属ポスト（Ｂ’の部分）との間に界面（点線で表示）１０７ａが存在せず、両者が一体化されている。したがって、製造プロセスの雰囲気や製造プロセスで用いた部材や原料が界面に付着し、不純物として残存することがない。よって、金属配線部と金属ポストの両者間における電気的接続の安定性や信頼性に優れた、配線基板がもたらされる。

なお、絶縁層１０２としては、従来から公知の材料を用いてもよいが、上述の実施の形態においては、パッケージ材に適した感光性ポリイミドなどの液状タイプの感光性材料を用いてもよい。その際には、スピンコート法やキャスティング法などによって基板（あるいはウエハ）の全面に塗布する。所要の乾燥工程を経た後に、フォトリソグラフィック技術によってパターニングがなされ、集積回路に構成された半導体デバイスと電気的コンタクトを得る個所などの必要な開口部を形成する。その後、高温雰囲気に曝して、熱硬化させるのである。

また、絶縁層１０２を介して、集積回路基板（集積回路を配した基板）やウエハ基板１００の全面に、シード層１０４として密着層と給電層を重ねて形成するが、密着層としては、例えばクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、チタン・タングステン（Ｔｉ−Ｗ）合金などの材料が、また、給電層としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）などの材料が用いられる。

また、この実施の形態において、第一のレジスト層１０８には、第二のレジスト層１０５と同様に、シート状のラミネートを用いても良いが、液状タイプのものを採用しても良い。液状タイプは、基板状にスピンコートやキャスティング法により形成できる。また、金属めっきには、基板をめっき浴に浸して行う電解めっき法が用いられるが、無電解めっき法を採用しても良い。なお、めっき成長させる材料には、主として、銅（Ｃｕ）が使用されるが、その他に、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）などの金属が利用できる。

上述の実施の形態において、給電層と密着層からなるシード層１０４を除去するには、エッチング液を用いるウェット・エッチング法による他に、プラズマなどを用いるドライ・エッチング法も利用できる。また、封止層１１１には絶縁層１０２と同じ材料を用いても構わない。

本発明に係る配線基板の製造方法は、半導体基板上に表示デバイスやセンサデバイスが搭載されるプリント配線基板などの回路基板や半導体基板などの製造に適用することができる。また、この製造方法により得られた配線基板は、表示デバイスやセンサデバイスが搭載されるプリント配線基板などの回路基板や半導体基板として好適である。

本発明に係る配線基板の製造方法の一工程を表す模式図である。図１の次工程を表す模式図である。図２の次工程を表す模式図である。図３の次工程を表す模式図である。図４の次工程を表す模式図である。図５の次工程を表す模式図である。図６の次工程を表す模式図である。図７の次工程を表す模式図である。図８の次工程を表す模式図である。図９の次工程を表す模式図である。図１０の次工程を表す模式図である。図１１に示した金属めっき層（金属配線層と金属ポスト）を抜き出して表した図である。従来の配線基板の製造方法の一工程を表す模式図である。図１３の次工程を表す模式図である。図１４の次工程を表す模式図である。図１５の次工程を表す模式図である。図１６の次工程を表す模式図である。図１７の次工程を表す模式図である。図１８の次工程を表す模式図である。図１９の次工程を表す模式図である。図２０の次工程を表す模式図である。図２１の次工程を表す模式図である。図２２の次工程を表す模式図である。図２３の次工程を表す模式図である。図２４に示した金属めっき層（金属配線層と金属ポスト）を抜き出して表した図である。

符号の説明

１００集積回路基板またはウエハ基板、１０１導電部、１０２絶縁層、１０３開口部、１０４シード層、１０５第二のレジスト層、１０６第一の開口部、１０７金属めっき層（金属配線層または金属ポスト）、１０８第一のレジスト層、１０９第二の開口部、１１２半田バンプ。

Claims

集積回路基板またはウエハ基板の一面に絶縁層を形成する工程Ａ、
前記絶縁層の上に、シード層を形成する工程Ｂ、
前記シード層の上に、金属ポストの高さと同等か、あるいはそれより厚く、第一のレジスト層を形成する工程Ｃ、
前記第一のレジスト層に、金属配線部および金属ポストを露出するための第一の開口部を形成する工程Ｄ、
前記第一のレジスト層の上に、第二のレジスト層を形成する工程Ｅ、
前記第二のレジスト層に、前記金属配線部に対応する個所では前記第一の開口部より狭く、前記金属ポストに対応する個所では前記第一の開口部と同等か、あるいはそれより広く、それぞれ、第二の開口部を形成する工程Ｆ、
前記第二の開口部を通して前記第一の開口部にめっき液を供給し、該第一の開口部内に前記金属配線部および前記金属ポストをなす金属めっき層を形成する工程Ｇ、
前記第一のレジスト層および前記第二のレジスト層を除去する工程Ｈ、
を少なくとも具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
前記工程Ｅは、フィルム状のレジストを用い、ラミネート方式により前記第２のレジスト層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
前記工程Ｈの後に、前記金属めっき層からなる金属配線部および金属ポストをマスクとして用い、前記シード層を除去する工程Ｉと、
前記工程Ｉの後に、前記金属めっき層からなる金属配線部および金属ポストを覆うように所要の封止層を形成する工程Ｊとを具備したことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
前記工程Ｊの後に、前記封止層の一部を除去し、前記金属ポストの頂部を露出させ、集積回路基板の導電用金属パッドを形成する工程Ｋを具備したことを特徴とする請求項３に記載の配線基板の製造方法。
集積回路基板またはウエハ基板の一面に絶縁層を介して配された金属配線部と、該金属配線部の上に配された金属ポストとを少なくとも備え、前記金属配線部と前記金属ポストとの間に界面が存在せず、両者が一体化されていることを特徴とする配線基板。