JP2008088543A - Copper surface treatment liquid set, surface treatment method for copper using the same, copper, wiring board and semiconductor package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、銅表面に絶縁樹脂との接着性に優れた微細凹凸を形成するための銅表面処理液セット、ならびに当該処理液セットを用いた銅の表面処理方法、当該表面処理方法を適用して表面処理された銅、当該表面処理方法を適用して表面処理された銅配線を有する配線基板、および当該基板を用いてなる半導体パッケージに関する。 The present invention applies a copper surface treatment liquid set for forming fine irregularities excellent in adhesion to an insulating resin on a copper surface, a copper surface treatment method using the treatment liquid set, and the surface treatment method. The present invention relates to a surface-treated copper, a wiring substrate having a copper wiring surface-treated by applying the surface treatment method, and a semiconductor package using the substrate.
近年の情報化社会の発展は目覚しく、民生機器ではパソコン、携帯電話などの小型化、軽量化、高性能化、高機能化が進められ、産業用機器としては無線基地局、光通信装置、サーバ、ルータなどのネットワーク関連機器など、大型、小型を問わず、同じように機能の向上が求められている。また、情報伝達量の増加に伴い、年々扱う信号の高周波化が進む傾向にあり、高速処理および高速伝送技術の開発が進められている。実装関係についてみると、CPU、DSPや各種のメモリなどのLSIの高速化、高機能化と共に、新たな高密度実装技術としてシステムオンチップ(SoC)、システムインパッケージ(SiP)などの開発が盛んに行われている。このために、半導体チップ搭載用基板やマザーボードも、高周波化、高密度配線化、高機能化に対応するために、ビルドアップ方式の多層配線基板が使用されるようになってきた。 The development of the information society in recent years has been remarkable, and consumer devices have been reduced in size, weight, performance, and functionality, such as personal computers and mobile phones. Industrial equipment includes wireless base stations, optical communication devices, and servers. In addition, there is a demand for improvement in functions in the same way regardless of whether it is large or small, such as routers and other network-related devices. In addition, with the increase in the amount of information transmitted, the frequency of signals handled tends to increase year by year, and high-speed processing and high-speed transmission technology are being developed. With regard to mounting relations, the development of system-on-chip (SoC), system-in-package (SiP), etc., as new high-density mounting technologies, as well as higher-speed and higher-performance LSIs such as CPUs, DSPs, and various types of memory are actively developed. Has been done. For this reason, build-up type multilayer wiring boards have come to be used for semiconductor chip mounting boards and motherboards in order to cope with high frequency, high density wiring, and high functionality.
ビルドアップ方式の多層配線基板は、層間絶縁層形成工程と配線形成工程を相互に繰り返して製造される。この製造方法では、配線と層間絶縁層間の接着強度と、配線間の絶縁信頼性を確保することが重要である。これらを満足するため、従来、下記に示す方法により配線の表面処理(粗化処理)が行われている。 A build-up multilayer wiring board is manufactured by repeating an interlayer insulating layer forming step and a wiring forming step. In this manufacturing method, it is important to ensure the adhesive strength between the wiring and the interlayer insulating layer and the insulation reliability between the wiring. In order to satisfy these requirements, surface treatment (roughening treatment) of wiring has been conventionally performed by the method described below.
第1の従来技術は、配線表面にミクロンオーダーの粗化形状を付与し、アンカー効果によって配線と絶縁材料との接着力を得る方法である。例えば、無機酸および銅の酸化剤からなる主剤と、少なくとも一種のアゾール類および少なくとも一種のエッチング抑制剤からなる助剤とを含む水溶液を用いて銅表面にミクロンオーダーの粗化形状を付与する方法(特許文献1)、マイクロエッチングによって高さが1.5〜5.0μmの連続的な凹凸を形成した後、クロメート処理とカップリング剤処理を施す方法(特許文献2)などがある。 The first prior art is a method in which a roughened shape on the order of microns is given to the surface of the wiring, and an adhesive force between the wiring and the insulating material is obtained by an anchor effect. For example, a method of imparting a micron-order roughened shape to a copper surface using an aqueous solution containing a main agent composed of an inorganic acid and a copper oxidizing agent and an auxiliary composed of at least one azole and at least one etching inhibitor. (Patent Document 1), a method of performing chromate treatment and coupling agent treatment (Patent Document 2) after forming continuous irregularities having a height of 1.5 to 5.0 μm by microetching.
第2の従来技術は、配線表面に微細な酸化銅の針状結晶を付与し、アンカー効果によって配線と絶縁層との接着力を得る方法である。例えば、亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を含有するアルカリ性水溶液を用いて、80℃前後で数分間浸漬することにより、微細な酸化銅の針状結晶を付与する方法がある。 The second prior art is a method in which fine copper oxide needle crystals are provided on the surface of the wiring, and an adhesive force between the wiring and the insulating layer is obtained by an anchor effect. For example, there is a method of imparting fine copper oxide needle-like crystals by dipping for several minutes at around 80 ° C. using an alkaline aqueous solution containing an oxidizing agent such as sodium chlorite.
第3の従来技術は、配線表面に微細な金属銅の針状結晶を付与し、アンカー効果によって配線と絶縁層との接着力を得る方法である。例えば、亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を含有するアルカリ性水溶液を用いて、80℃前後で数分間浸漬することにより酸化銅の微細な針状結晶を付与し、更にはその後アミンボラン類の少なくとも一種類とホウ素系薬品を混合した酸性溶液により還元処理を施すことにより、微細な金属銅の針状結晶を付与する方法(特許文献3)などがある。
前述のミクロンオーダーの粗化形状を付与し、配線と層間絶縁層との接着強度を向上させる第1の従来技術は、配線の表面にRz(十点平均表面粗さ、以下同様)が2〜3μmとなるような凹凸を形成し、アンカー効果によって接着強度を確保していた。しかし、Rzが1μmを超える配線に高速の電気信号を流すと、表皮効果により電気信号は配線の表面付近に集中して流れるようになるため、伝送損失が大きくなるという問題がある。また、微細な配線幅/スペース(L/S)=25μm/25μm未満の配線になると、従来の方法で配線表面の粗化を行った場合、配線が細くなったり、配線幅のばらつきが大きくなったりするという問題がある。 The first conventional technique that imparts the above-mentioned micron-order roughened shape and improves the adhesive strength between the wiring and the interlayer insulating layer has a Rz (10-point average surface roughness, the same applies hereinafter) 2 to 2 on the surface of the wiring. Concavities and convexities of 3 μm were formed, and the adhesive strength was secured by the anchor effect. However, when a high-speed electrical signal is applied to a wiring having an Rz exceeding 1 μm, the electrical signal is concentrated and flows near the surface of the wiring due to the skin effect, and there is a problem that transmission loss increases. In addition, when the wiring has a fine wiring width / space (L / S) = less than 25 μm / 25 μm, when the surface of the wiring is roughened by a conventional method, the wiring becomes thin or the variation in the wiring width increases. There is a problem that.
配線表面に微細な酸化銅の針状結晶を付与し、配線と層間絶縁層との接着強度を向上させる第2の従来技術は、配線表面のRzが0.1〜1.5μmとなるような凹凸を形成することができるが、凹凸の高さバラツキが大きく、Rz<1.0μmの箇所では高温・高湿試験時の接着信頼性が低下する問題があり、Rz>1.0μmの箇所では第1の従来技術と同様に伝送損失が大きくなるという問題がある。また、スルーホール接続のめっき工程で、この酸化銅の針状結晶が溶解し、配線間絶縁距離の短い部分で絶縁信頼性の低下や配線と絶縁層間の剥離が発生しやすい。 The second conventional technique for imparting fine copper oxide needle-like crystals to the wiring surface and improving the adhesive strength between the wiring and the interlayer insulating layer is such that the Rz of the wiring surface is 0.1 to 1.5 μm. Although unevenness can be formed, the unevenness of the unevenness is large, and there is a problem that the reliability of adhesion at high temperature and high humidity test is lowered at a location where Rz <1.0 μm, and at a location where Rz> 1.0 μm Similar to the first prior art, there is a problem that transmission loss increases. In addition, the copper oxide needle crystals are dissolved in the plating process for through-hole connection, and the insulation reliability is easily lowered and the wiring and the insulating layer are likely to be peeled off at a portion where the distance between the wirings is short.
配線表面に微細な金属銅の針状結晶を付与し、配線と層間絶縁層の接着強度を向上させる第3の従来技術は、スルーホール接続のめっき工程でこの金属銅の針状結晶が溶解することは無いため、配線間絶縁距離の短い部分で絶縁信頼性の低下や配線と絶縁層間の剥離の問題はないが、第2の従来技術と同様に、高温・高湿試験時の信頼性低下の問題、伝送損失の問題がある。 A third conventional technique for imparting fine metallic copper needle crystals to the wiring surface to improve the adhesive strength between the wiring and the interlayer insulating layer is that the metallic copper needle crystals dissolve in the through-hole plating process. Since there is no problem, there is no decrease in insulation reliability or separation between the wiring and the insulating layer at the short part of the insulation distance between the wirings. However, as in the case of the second conventional technology, the reliability is lowered during the high temperature / high humidity test. There is a problem of transmission loss.
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を改善するためになされたものであり、銅の表面に、絶縁樹脂との接着性等に優れる、Rzが1μm以下となるような微細凹凸を緻密かつ均一に短時間で形成することが可能な銅表面処理液セット、ならびに当該処理液セットを用いた銅の表面処理方法、当該表面処理方法を適用して表面処理された銅、当該表面処理方法を適用して表面処理された銅配線を有する配線基板、および当該基板を用いてなる半導体パッケージを提供することである。 An object of the present invention is to improve the above-mentioned problems of the prior art, and fine unevenness on the surface of copper, which is excellent in adhesiveness with an insulating resin and the like and whose Rz is 1 μm or less, is densely formed. Copper surface treatment liquid set that can be formed uniformly and in a short time, copper surface treatment method using the treatment liquid set, copper surface treated by applying the surface treatment method, surface treatment method The present invention provides a wiring board having a copper wiring that has been surface-treated by applying, and a semiconductor package using the board.
本発明は、以下(1)〜(15)に記載の事項をその特徴とするものである。 The present invention is characterized by the following items (1) to (15).
(1)銅表面を粗化処理するための銅表面処理液セットであって、銅より貴な金属の塩を含み、銅表面に銅よりも貴な金属を離散的に形成するための酸性の貴金属処理液と、リン酸塩および酸化剤を含み、前記貴金属処理液で処理された銅表面を酸化するためのアルカリ性の酸化処理液と、を備える、銅表面処理液セット。 (1) A copper surface treatment liquid set for roughening the copper surface, including a salt of a metal nobler than copper, and an acidic solution for discretely forming a metal nobler than copper on the copper surface A copper surface treatment liquid set comprising: a noble metal treatment liquid; and an alkaline oxidation treatment liquid containing a phosphate and an oxidizing agent for oxidizing the copper surface treated with the noble metal treatment liquid.
(2)前記銅より貴な金属の塩が、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウムおよびイリジウムからなる群から選択される金属を1種以上含む塩である、上記(1)に記載の銅表面処理液セット。 (2) The above-mentioned (1), wherein the salt of the metal nobler than copper is a salt containing at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, rhodium, rhenium, ruthenium, osmium and iridium. ) Copper surface treatment solution set.
(3)前記貴金属処理液が、さらにアンモニウム塩、アミノ酸、ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸塩からなる群から選択される1種以上の化合物を含む、上記(1)または(2)に記載の銅表面処理液セット。 (3) The copper according to (1) or (2), wherein the noble metal treatment liquid further contains one or more compounds selected from the group consisting of ammonium salts, amino acids, hydroxycarboxylic acids, and hydroxycarboxylates. Surface treatment liquid set.
(4)前記酸化剤が、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過塩素酸塩、ペルオキソ二硫酸塩からなる群から選択される1種以上である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (4) The oxidizing agent is one or more selected from the group consisting of chlorate, chlorite, hypochlorite, perchlorate and peroxodisulfate, (1) to (1) to (4) above The copper surface treatment liquid set according to any one of (3).
(5)前記リン酸塩が、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三リチウムからなる群から選択される1種以上である、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (5) The phosphate according to any one of (1) to (4), wherein the phosphate is one or more selected from the group consisting of trisodium phosphate, tripotassium phosphate, and trilithium phosphate. Copper surface treatment solution set.
(6)前記貴金属処理液が、前記銅より貴な金属の塩を0.1〜10mmol/L含む、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (6) The copper surface treatment liquid set according to any one of (1) to (5), wherein the noble metal treatment liquid contains 0.1 to 10 mmol / L of a salt of a metal nobler than the copper.
(7)前記酸化処理液が、前記リン酸塩を1〜40g/L含み、前記酸化剤を1〜100g/L含む、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (7) The copper surface treatment liquid according to any one of (1) to (6), wherein the oxidation treatment liquid contains 1 to 40 g / L of the phosphate and 1 to 100 g / L of the oxidizing agent. set.
(8)前記酸化処理液による処理後に用いる銅表面処理液として、さらに、還元処理液、カップリング処理液および腐食抑制処理液からなる群から選択される1以上の処理液を備える、上記(1)〜(7)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (8) The copper surface treatment liquid used after the treatment with the oxidation treatment liquid further includes one or more treatment liquids selected from the group consisting of a reduction treatment liquid, a coupling treatment liquid, and a corrosion inhibition treatment liquid (1) )-(7) The copper surface treatment liquid set in any one of.
(9)銅表面をRzで1nm以上かつ1000nm以下となるように粗化処理するための、上記(1)〜(8)のいずれかに記載の銅表面処理液セット。 (9) The copper surface treatment liquid set according to any one of the above (1) to (8), for roughening the copper surface so that the Rz is 1 nm or more and 1000 nm or less.
(10)上記(1)〜(9)のいずれかに記載の銅表面処理液セットの、少なくとも貴金属処理液および酸化処理液を順次用いて銅表面を粗化する、銅の表面処理方法。 (10) A copper surface treatment method in which the copper surface is roughened by sequentially using at least a noble metal treatment solution and an oxidation treatment solution of the copper surface treatment solution set according to any one of (1) to (9) above.
(11)前記貴金属処理液により銅表面に形成される前記銅よりも貴な金属の形成量が、0.001μmol/dm2以上かつ40μmol/dm2以下である、上記(10)に記載の銅の表面処理方法。 (11) The copper according to the above (10), wherein the amount of the noble metal formed on the copper surface by the noble metal treatment liquid is 0.001 μmol / dm 2 or more and 40 μmol / dm 2 or less. Surface treatment method.
(12)処理後の銅表面の粗さが、Rzで1nm以上かつ1000nm以下である、上記(10)または(11)に記載の銅の表面処理方法。 (12) The copper surface treatment method according to the above (10) or (11), wherein the roughness of the copper surface after treatment is 1 nm to 1000 nm in terms of Rz.
(13)上記(10)〜(12)のいずれかに記載の銅の表面処理方法により表面処理された銅。 (13) Copper surface-treated by the copper surface treatment method according to any one of (10) to (12) above.
(14)上記(10)〜(12)のいずれかに記載の銅の表面処理方法により表面処理された銅配線を有する配線基板。 (14) A wiring board having a copper wiring surface-treated by the copper surface treatment method according to any one of (10) to (12).
(15)上記(14)に記載の配線基板の所定位置に半導体チップを搭載してなる半導体パッケージ。 (15) A semiconductor package in which a semiconductor chip is mounted at a predetermined position of the wiring board according to (14).
本発明によれば、銅の表面に、Rzが1μm以下となるような微細凹凸を緻密かつ均一に短時間で形成することが可能となるため、例えば、配線と絶縁層の接着強度や微細配線間絶縁信頼性に優れる配線基板(多層配線基板)、当該基板を用いてなる、信頼性に優れた半導体パッケージを生産性よく製造することが可能となる。 According to the present invention, since it is possible to form fine irregularities having a Rz of 1 μm or less densely and uniformly on a copper surface in a short time, for example, the adhesive strength between the wiring and the insulating layer and the fine wiring It becomes possible to manufacture a wiring board (multilayer wiring board) excellent in inter-insulation reliability and a semiconductor package excellent in reliability using the board with high productivity.
本発明の銅表面処理液セットは、銅より貴な金属の塩を含み、銅表面に銅よりも貴な金属を離散的に形成するための酸性の貴金属処理(付与)液と、リン酸塩および酸化剤を含み、貴金属処理液により処理された銅表面を酸化するためのアルカリ性の酸化処理液と、を備えることをその特徴とするものである。 The copper surface treatment liquid set of the present invention includes a salt of a metal nobler than copper, an acidic noble metal treatment (giving) liquid for discretely forming a metal nobler than copper on the copper surface, and phosphate And an oxidant, and an alkaline oxidation treatment liquid for oxidizing the copper surface treated with the noble metal treatment liquid.
また、本発明の銅表面処理液セットは、上記貴金属処理液と酸化処理液の他に、上記酸化処理液による処理後に用いる銅表面処理液として、還元処理液、カップリング処理液、腐食抑制処理液のうち少なくとも1つ以上の処理液をさらに備えていてもよい。特に上記還元処理液は、貴金属処理と酸化処理により銅表面に形成された緻密且つ均一な酸化銅の針状結晶による微細凹凸を金属銅の針状結晶による微細凹凸に還元することができるため、好ましい。 Further, the copper surface treatment liquid set of the present invention includes a reduction treatment liquid, a coupling treatment liquid, and a corrosion inhibition treatment as a copper surface treatment liquid used after the treatment with the oxidation treatment liquid in addition to the noble metal treatment liquid and the oxidation treatment liquid. You may further provide the at least 1 or more process liquid among liquids. In particular, the reduction treatment liquid can reduce fine irregularities due to the fine and uniform copper oxide needle crystals formed on the copper surface by the noble metal treatment and the oxidation treatment to fine irregularities due to the metallic copper needle crystals, preferable.
また、本発明の銅の表面処理方法は、少なくとも、上記貴金属処理液により銅表面に銅より貴な金属を離散的に形成する工程、その後、当該銅表面を、上記酸化処理液により酸化処理する工程を有することをその特徴とするものであり、必要に応じて、さらに、還元処理液、カップリング処理液、腐食抑制処理液のうち少なくとも1つ以上の処理液を用いて銅表面を処理する工程を有していてもよい。また、各工程の前処理として、銅表面の清浄化を行う脱脂処理、酸洗処理あるいはこれらを適宜組み合わせて行うことが好ましい。 In the copper surface treatment method of the present invention, at least a step of discretely forming a noble metal from copper on the copper surface with the noble metal treatment liquid, and then the copper surface is oxidized with the oxidation treatment liquid. The copper surface is treated with at least one treatment liquid among a reduction treatment liquid, a coupling treatment liquid, and a corrosion inhibition treatment liquid as necessary. You may have a process. Moreover, as pre-processing of each process, it is preferable to perform the degreasing process which cleans the copper surface, a pickling process, or combining these suitably.
また、上記酸化処理後、あるいは上記還元処理、上記カップリング処理、上記腐食抑制処理のうち少なくとも1つ以上の処理を行った後、これらの銅の表面処理によって生じる銅表面粗さは、Rzで1nm以上かつ1,000nm以下であることが好ましい。また、Rzで1nm以上かつ100nm以下であることがより好ましく、1nm以上かつ50nm以下であることがさらに好ましい。Rzが1nm未満では、レジストまたは絶縁樹脂等との接着力が低下する傾向があり、Rzが1,000nmを超えると、従来技術の問題点が発生しやすくなる傾向がある。また、「緻密且つ均一」とは、銅表面の形状を走査型電子顕微鏡(SEM)により、あるいは集束イオンビーム加工観察装置(FIB)により加工を行い、走査イオン顕微鏡(SIM)像を用いて観察した時に、酸化銅あるいは金属銅の結晶の大きさおよび高さが1nm以上かつ1,000nm以下で形成され、その形成された結晶が密集している状態を意味する。 In addition, after the oxidation treatment or after performing at least one of the reduction treatment, the coupling treatment, and the corrosion inhibition treatment, the copper surface roughness generated by the surface treatment of these copper is Rz. It is preferable that it is 1 nm or more and 1,000 nm or less. Further, Rz is more preferably 1 nm or more and 100 nm or less, and further preferably 1 nm or more and 50 nm or less. If Rz is less than 1 nm, the adhesive strength with a resist or an insulating resin tends to be reduced, and if Rz exceeds 1,000 nm, problems of the prior art tend to occur. “Dense and uniform” means that the shape of the copper surface is processed with a scanning electron microscope (SEM) or with a focused ion beam processing observation device (FIB) and observed with a scanning ion microscope (SIM) image. In this case, the size and height of the copper oxide or metal copper crystals are 1 nm or more and 1,000 nm or less, and the formed crystals are densely packed.
以下、本発明の銅表面処理液セットの各処理液とそれを用いた処理方法について詳細に説明する。 Hereinafter, each treatment liquid of the copper surface treatment liquid set of the present invention and a treatment method using the same will be described in detail.
(貴金属処理液とこれを用いた処理)
上記銅より貴な金属を離散的に銅表面に形成するための貴金属処理液は、銅よりも貴な金属の塩を含む酸性溶液であり、さらに、アンモニウム塩、アミノ酸、ヒドロキシカルボン酸、ヒドロキシカルボン酸塩などの添加剤を含むことが好ましい。銅よりも貴な金属の塩としては、例えば、金、銀、白金、パラジウム、ロジウム、レニウム、ルテニウム、オスミウム、イリジウムからなる群から選択される金属を1種以上含有する塩であることが好ましく、特にパラジウム塩が好ましい。パラジウム塩としては、例えば、塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム等を用いることができる。また、上記アンモニウム塩は、より具体的には、例えば、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウム等を用いることが好ましい。また、上記アミノ酸は、より具体的には、例えば、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン等を用いことが好ましい。また、上記ヒドロキシカルボン酸あるいはヒドロキシカルボン酸塩は、より具体的には、例えば、グリコール酸あるいはグリコール酸塩、乳酸あるいは乳酸塩、グリセリン酸あるいはグリセリン酸塩、りんご酸あるいはりんご酸塩、酒石酸あるいは酒石酸塩、クエン酸あるいはクエン酸塩、イソクエン酸あるいはイソクエン酸塩、サリチル酸あるいはサリチル酸塩、マンデル酸あるいはマンデル酸塩、没食子酸あるいは没食子酸塩、メバロン酸あるいはメバロン酸塩、キナ酸あるいはキナ酸塩、シキミ酸あるいはシキミ酸塩等を用いるのが好ましい。
(Precious metal treatment liquid and treatment using it)
The noble metal treatment liquid for discretely forming a metal nobler than copper on the copper surface is an acidic solution containing a salt of a metal nobler than copper, and further includes ammonium salt, amino acid, hydroxycarboxylic acid, hydroxycarboxylic acid. It is preferable to include additives such as acid salts. The salt of a metal nobler than copper is preferably a salt containing at least one metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, palladium, rhodium, rhenium, ruthenium, osmium, iridium, for example. In particular, a palladium salt is preferred. As the palladium salt, for example, palladium chloride, palladium sulfate, palladium nitrate and the like can be used. More specifically, for example, ammonium chloride, ammonium sulfate, or ammonium nitrate is preferably used as the ammonium salt. More specifically, the amino acid is, for example, alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine, glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine, tryptophan. , Tyrosine, valine, etc. are preferably used. More specifically, the hydroxycarboxylic acid or hydroxycarboxylate is, for example, glycolic acid or glycolate, lactic acid or lactate, glyceric acid or glycerate, malic acid or malate, tartaric acid or tartaric acid. Salt, citric acid or citrate, isocitric acid or isocitrate, salicylic acid or salicylate, mandelic acid or mandelate, gallic acid or gallate, mevalonic acid or mevalonate, quinic acid or quinate, shikimi It is preferable to use acid or shikimate.
また、上記貴金属処理液は、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸などを水で希釈した酸性水溶液に、銅よりも貴な金属の塩や上記添加剤などを添加することで調製することができる。貴金属処理液中の貴金属塩濃度は、特に限定されないが、0.1〜10mmol/Lであることが好ましい。また、上記貴金属処理液のpHは、酸性を示す値であればよく、特に限定されないが、1〜3であることが好ましい。なお、pHの調整は、塩酸、硫酸、硝酸や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液を適宜用いて行うことができる。 The noble metal treatment liquid is prepared by adding a salt of a metal nobler than copper or the above additive to an acidic aqueous solution obtained by diluting an inorganic acid such as hydrochloric acid, sulfuric acid or nitric acid with water. Can do. The concentration of the noble metal salt in the noble metal treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10 mmol / L. Moreover, the pH of the said noble metal processing liquid should just be a value which shows acidity, Although it does not specifically limit, It is preferable that it is 1-3. The pH can be adjusted appropriately using an aqueous solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or the like.
また、上記貴金属処理液により銅表面を処理する方法、すなわち、銅表面に銅より貴な金属を離散的に形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、スプレー法やディップ法により貴金属処理液を銅表面に供給し、銅より貴な金属を当該銅表面に析出させる置換めっきにより行うことができる。置換めっきは、銅と銅よりも貴な金属とのイオン化傾向の違いを利用するものであり、これによれば銅表面に銅より貴な金属を容易かつ安価に離散的に形成することができる。また、処理時における貴金属処理液の温度は、特に限定されないが、20〜80℃であることが好ましく、30〜70℃であることがより好ましく、40〜50℃であることが特に好ましい。また、貴金属処理液による処理時間は、貴金属処理液の貴金属塩濃度や液温等を考慮して、銅表面が貴金属により完全に被覆されることのないよう、適宜決定すればよい。 Further, the method for treating the copper surface with the noble metal treatment liquid, that is, the method for discretely forming a noble metal from copper on the copper surface is not particularly limited. For example, the noble metal treatment liquid by a spray method or a dip method is used. Can be carried out by displacement plating in which a metal noble than copper is deposited on the copper surface. Displacement plating uses the difference in ionization tendency between copper and a metal nobler than copper, and according to this, a metal nobler than copper can be easily and inexpensively formed on the copper surface. . Moreover, the temperature of the noble metal treatment solution during the treatment is not particularly limited, but is preferably 20 to 80 ° C, more preferably 30 to 70 ° C, and particularly preferably 40 to 50 ° C. Further, the treatment time with the noble metal treatment liquid may be appropriately determined in consideration of the noble metal salt concentration of the noble metal treatment liquid, the liquid temperature, and the like so that the copper surface is not completely covered with the noble metal.
また、上記貴金属処理液による処理により銅表面上に離散的に形成される銅よりも貴な金属の形成量は、特に限定されないが、0.001μmol/dm2以上かつ40μmol/dm2以下であることが好ましく、0.01μmol/dm2以上かつ10μmol/dm2以下であることがより好ましく、0.1μmol/dm2以上かつ4μmol/dm2以下であることがさらに好ましい。形成量が0.001μmol/dm2未満では、緻密且つ均一な微細凹凸を形成することが困難になる傾向にあり、40μmol/dm2を超えると接着強度が低下する傾向にある。つまり、本発明において、「離散的」とは、銅表面が貴金属により完全に被覆されることなく、好ましくは貴金属が0.001μmol/dm2以上かつ40μmol/dm2以下の量で銅表面に均一に分散している状態を意味する。なお、銅より貴な金属を離散的に銅表面に形成した量は、王水によって銅表面上の貴な金属を溶解させた後、その溶解液を原子吸光光度計で定量分析を行うことにより求めることができる。 In addition, the amount of the metal noble than copper formed discretely on the copper surface by the treatment with the noble metal treatment liquid is not particularly limited, but is 0.001 μmol / dm 2 or more and 40 μmol / dm 2 or less. it is preferred, more preferably 0.01μmol / dm 2 or more and 10 .mu.mol / dm 2 or less, more preferably 0.1 [mu] mol / dm 2 or more and is 4μmol / dm 2 or less. If the formation amount is less than 0.001 μmol / dm 2 , it tends to be difficult to form dense and uniform fine irregularities, and if it exceeds 40 μmol / dm 2 , the adhesive strength tends to decrease. That is, in the present invention, “discrete” means that the copper surface is not completely covered with the noble metal, and preferably the noble metal is uniformly on the copper surface in an amount of 0.001 μmol / dm 2 or more and 40 μmol / dm 2 or less. It means a state of being distributed. In addition, the amount of discretely formed noble metal on the copper surface is determined by dissolving the noble metal on the copper surface with aqua regia and then quantitatively analyzing the solution with an atomic absorption photometer. Can be sought.
(酸化処理液とこれを用いた処理)
上記貴金属処理液により処理された銅表面を酸化するための酸化処理液は、リン酸塩および酸化剤を含むアルカリ性溶液である。上記リン酸塩としては、例えば、リン酸三ナトリウム、リン酸三カリウム、リン酸三リチウム等を用いることが好ましい。また、上記酸化剤としては、例えば、塩素酸塩、亜塩素酸塩、次亜塩素酸塩、過塩素酸塩、ペルオキソ二硫酸塩からなる群から選択される1種以上の化合物を用いることができ、より具体的には、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、塩素酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、亜塩素酸カリウム、塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム等を用いることが好ましく、特に、保存安定性、安全性等の取扱い性や価格などの観点から、亜塩素酸ナトリウムが好ましい。さらに、上記酸化処理液に、公知の有機酸やキレート剤を添加してもよい。
(Oxidation treatment liquid and treatment using it)
The oxidation treatment liquid for oxidizing the copper surface treated with the noble metal treatment liquid is an alkaline solution containing a phosphate and an oxidizing agent. As the phosphate, for example, trisodium phosphate, tripotassium phosphate, trilithium phosphate and the like are preferably used. Further, as the oxidizing agent, for example, one or more compounds selected from the group consisting of chlorate, chlorite, hypochlorite, perchlorate, and peroxodisulfate may be used. More specifically, sodium hypochlorite, sodium chlorite, sodium chlorate, sodium perchlorate, potassium hypochlorite, potassium chlorite, potassium chlorate, potassium perchlorate, peroxodioxide Ammonium sulfate, potassium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, and the like are preferably used, and sodium chlorite is particularly preferable from the viewpoints of handleability such as storage stability and safety and price. Furthermore, you may add a well-known organic acid and a chelating agent to the said oxidation treatment liquid.
また、上記酸化処理液は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ(土類)金属化合物を水に溶解したアルカリ性水溶液に、上記リン酸塩および上記酸化剤、その他必要に応じて添加される添加剤などを添加することで調製することができる。また、酸化処理液中における各成分の濃度は、特に限定されないが、リン酸塩濃度は、1〜40g/Lであることが好ましく、酸化剤濃度は1〜100g/Lであることが好ましい。また、上記酸化処理液のpHは、アルカリ性を示す値であればよく、特に限定されないが、11〜13であることが好ましい。なお、pHの調整は、塩酸、硫酸、硝酸や水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液を適宜用いて行うことができる。 In addition, the oxidation treatment liquid is prepared by adding, for example, the phosphate and the oxidizing agent to an alkaline aqueous solution in which an alkali (earth) metal compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, or sodium carbonate is dissolved in water. It can prepare by adding the additive etc. which are added according to it. Moreover, although the density | concentration of each component in an oxidation treatment liquid is not specifically limited, It is preferable that a phosphate concentration is 1-40 g / L, and it is preferable that an oxidizing agent density | concentration is 1-100 g / L. The pH of the oxidation treatment solution is not particularly limited as long as it is a value indicating alkalinity, but is preferably 11 to 13. The pH can be adjusted appropriately using an aqueous solution of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, sodium hydroxide, potassium hydroxide, or the like.
また、上記酸化処理液により銅表面を酸化処理する方法は、特に限定されないが、例えば、スプレー法やディップ法により上記酸化処理液を銅表面に供給することで行うことができる。また、処理時における酸化処理液の温度は、特に限定されないが、十分な酸化処理やアルカリ性溶液が与える基材へのダメージを考慮すると、20〜95℃であることが好ましく、30〜80℃であることがより好ましく、40〜60℃であることが特に好ましい。また、酸化処理液による処理時間は、酸化処理液の濃度や液温等を考慮して、所望量の酸化銅結晶が生成するよう適宜決定すればよい。なお、上記酸化処理液による銅表面の酸化処理では、銅表面が短時間で酸化銅の針状結晶に覆われ、酸化反応が停止するため、処理時間を従来技術よりも短くすることが可能である。 The method for oxidizing the copper surface with the oxidation treatment liquid is not particularly limited. For example, the oxidation treatment liquid can be supplied to the copper surface by a spray method or a dipping method. In addition, the temperature of the oxidation treatment solution during the treatment is not particularly limited, but it is preferably 20 to 95 ° C in consideration of sufficient oxidation treatment and damage to the substrate given by the alkaline solution, and preferably 30 to 80 ° C. More preferably, it is 40-60 degreeC. Further, the treatment time with the oxidation treatment liquid may be appropriately determined so that a desired amount of copper oxide crystals is formed in consideration of the concentration of the oxidation treatment liquid, the liquid temperature, and the like. In addition, in the oxidation treatment of the copper surface with the above-described oxidation treatment liquid, the copper surface is covered with copper oxide needle crystals in a short time, and the oxidation reaction is stopped, so that the treatment time can be shortened compared to the prior art. is there.
また、上記酸化処理液による処理により銅表面に形成される酸化銅の結晶量は、特に限定されないが、0.001mg/cm2以上かつ0.3mg/cm2以下であることが好ましく、0.01mg/cm2以上かつ0.2mg/cm2以下であることがより好ましく、0.03mg/cm2以上かつ0.1mg/cm2以下であることが特に好ましい。酸化銅結晶量が0.001mg/cm2未満では、レジストの剥がれ、または絶縁樹脂等との接着力が低下する傾向にあり、0.3mg/cm2を超えると伝送損失が大きくなるという問題が発生しやすくなる傾向にある。なお、銅表面に形成した酸化銅結晶量は、電解還元量を測定することにより調べることができる。例えば、酸化処理を施した銅を作用極(陰極)として、0.5mA/cm2の一定の電気量を通電し、銅の表面電位が酸化銅の電位から金属銅の電位に完全に変化するまで、即ち−1.0V以下の安定な電位になるまでの時間を測定し、その電解還元量から酸化銅結晶量を求めることができる。 The amount of crystal of copper oxide formed on the copper surface by the treatment with the oxidation treatment liquid is not particularly limited, but is preferably 0.001 mg / cm 2 or more and 0.3 mg / cm 2 or less. more preferably 01mg / cm 2 or more and is 0.2 mg / cm 2 or less, particularly preferably 0.03 mg / cm 2 or more and is 0.1 mg / cm 2 or less. If the copper oxide crystal amount is less than 0.001 mg / cm 2 , the resist peels off or the adhesive strength with the insulating resin or the like tends to decrease, and if it exceeds 0.3 mg / cm 2 , the transmission loss increases. It tends to occur easily. The amount of copper oxide crystals formed on the copper surface can be examined by measuring the amount of electrolytic reduction. For example, using oxidized copper as a working electrode (cathode), a constant amount of electricity of 0.5 mA / cm 2 is passed, and the surface potential of copper completely changes from the potential of copper oxide to the potential of metallic copper. The amount of copper oxide crystals can be determined from the amount of electrolytic reduction by measuring the time until a stable potential of −1.0 V or less is obtained.
(還元処理液とこれを用いた処理)
上記酸化処理により銅表面に形成された酸化銅の結晶による凹凸は、還元処理により金属銅の凹凸にすることが好ましい。この還元処理に用いる還元処理液としては、例えば、pH9.0から13.5に調整したアルカリ性溶液中に、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、芳香族アルデヒド化合物などを添加した水溶液、次亜リン酸や次亜リン酸塩などを添加した水溶液、ジメチルアミンボランやそれを含む化合物などを添加した水溶液、水素化ほう素塩やそれを含む化合物などを添加した水溶液等を使用することが好ましい。市販されているものとしては、例えば、HIST−100(日立化成工業株式会社製、商品名、HIST−100BおよびHIST−100Dを含む)などを上記還元処理液として用いることが好ましい。また、ここに示すアルカリ性溶液としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ金属またはアルカリ土類金属などを含むアルカリ性溶液であることが好ましい。さらに詳細に説明すると、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合物を水あるいはイオン交換樹脂により処理した水などの溶媒に添加したものがより好ましい。
(Reduction treatment liquid and treatment using it)
The unevenness due to the copper oxide crystals formed on the copper surface by the oxidation treatment is preferably made into an unevenness of metal copper by reduction treatment. Examples of the reduction treatment solution used for this reduction treatment include an aqueous solution in which formaldehyde, paraformaldehyde, an aromatic aldehyde compound, etc. are added to an alkaline solution adjusted to pH 9.0 to 13.5, hypophosphorous acid or hypochlorous acid. It is preferable to use an aqueous solution to which a phosphate or the like is added, an aqueous solution to which dimethylamine borane or a compound containing it is added, an aqueous solution to which a boron hydride salt or a compound containing it is added, or the like. As what is marketed, for example, HIST-100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., trade names, including HIST-100B and HIST-100D) is preferably used as the reduction treatment liquid. In addition, the alkaline solution shown here is not particularly limited, but for example, an alkaline solution containing an alkali metal or an alkaline earth metal is preferable. More specifically, for example, those obtained by adding an alkali metal compound such as sodium hydroxide, potassium hydroxide or sodium carbonate or an alkaline earth metal compound to a solvent such as water or water treated with an ion exchange resin are more preferable.
また、還元処理液による処理は、上記還元処理液に処理対象となる銅を浸漬する、還元処理液を銅に対しスプレー噴霧もしくは塗布する等の方法により行うことが好ましく、液温や処理時間等の処理条件は、還元処理液の種類や濃度に応じて適宜決定すればよく、特に限定されない。 Further, the treatment with the reduction treatment liquid is preferably performed by a method such as immersing copper to be treated in the reduction treatment liquid, or spraying or applying the reduction treatment liquid to copper, such as the liquid temperature and treatment time. The treatment conditions may be appropriately determined according to the type and concentration of the reduction treatment solution, and are not particularly limited.
(カップリング処理液とこれを用いた処理)
上記酸化処理後、銅表面と絶縁層(ビルドアップ層等)との接着強度を向上させるために、カップリング処理を行うことが好ましく、当該カップリング処理は、上記還元処理後や上記腐食抑制処理後に行うのがより好ましい。これにより、接着性が向上できる。カップリング処理に使用するカップリング処理液としては、水、アルコール、ケトン類等の溶媒に、カップリング剤として、例えば、シラン系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、これらカップリング剤の2種以上を添加することで得ることができる。中でもカップリング剤として、シラン系カップリング剤を用いることが好ましく、シラン系カップリング剤としては、例えば、エポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イミダゾール基、ビニル基、またはメタクリル基等の官能基を分子中に有するものであることがより好ましい。また、カップリング剤の加水分解を促進させるために、カップリング処理液に少量の酢酸や塩酸等の酸を添加してもよい。
(Coupling solution and treatment using this)
After the oxidation treatment, a coupling treatment is preferably performed in order to improve the adhesive strength between the copper surface and the insulating layer (build-up layer, etc.). The coupling treatment is performed after the reduction treatment or the corrosion inhibition treatment. More preferably, it is performed later. Thereby, adhesiveness can be improved. The coupling treatment liquid used for the coupling treatment includes solvents such as water, alcohol, ketones, coupling agents such as silane coupling agents, aluminum coupling agents, titanium coupling agents, and zirconium. It can be obtained by adding a system coupling agent or two or more of these coupling agents. Among them, it is preferable to use a silane coupling agent as the coupling agent. Examples of the silane coupling agent include functional groups such as an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an imidazole group, a vinyl group, and a methacryl group. More preferably, it is in the molecule. Further, in order to promote hydrolysis of the coupling agent, a small amount of acid such as acetic acid or hydrochloric acid may be added to the coupling treatment liquid.
また、カップリング剤の含有量は、カップリング剤処理液に対して、0.01質量%〜5質量%であることが好ましく、0.1質量%〜1.0質量%であることがさらに好ましい。 Further, the content of the coupling agent is preferably 0.01% by mass to 5% by mass, and more preferably 0.1% by mass to 1.0% by mass with respect to the coupling agent treatment liquid. preferable.
また、カップリング処理液による処理は、上記カップリング処理液に処理対象となる銅を浸漬する、カップリング処理液を銅に対しスプレー噴霧もしくは塗布する等の方法により行うことが好ましい。また、カップリング処理液で処理した銅は、自然乾燥、加熱乾燥、または真空乾燥により乾燥する際、使用するカップリング剤の種類によって、乾燥前に水洗または超音波洗浄を行うことが好ましい。また、液温や処理時間等の処理条件は、カップリング剤の種類や濃度に応じて適宜決定することが好ましく、特に限定されない。 Moreover, it is preferable to perform the process by a coupling process liquid by methods, such as immersing the copper used as a process target in the said coupling process liquid, or spray-spraying or apply | coating a coupling process liquid with respect to copper. Moreover, when copper treated with the coupling treatment liquid is dried by natural drying, heat drying, or vacuum drying, it is preferable to perform water washing or ultrasonic washing before drying depending on the type of coupling agent used. Moreover, it is preferable to determine suitably processing conditions, such as liquid temperature and processing time, according to the kind and density | concentration of a coupling agent, and it is not specifically limited.
(腐食抑制処理液とこれを用いた処理)
上記酸化処理後、銅の腐食を抑制するために腐食抑制処理を行うことが好ましく、当該腐食抑制処理は、上記還元処理後もしくは上記カップリング処理後に行うことが好ましい。腐食抑制処理に使用する腐食抑制処理液としては、特に限定されないが、例えば、水や有機溶媒等の溶媒に、腐食抑制剤として、硫黄含有有機化合物または窒素含有有機化合物を少なくとも1種以上配合したものであることが好ましく、メルカプト基、スルフィド基、又はジスルフィド基のような硫黄原子含有有機化合物、または分子内に−N=またはN=Nまたは−NH2を含む窒素含有有機化合物を少なくとも1種以上配合したものがより好ましい。また、上記酸化処理液またはカップリング処理液に上記腐食抑制剤を加えたものを用いてもよい。
(Corrosion inhibiting treatment liquid and treatment using it)
After the oxidation treatment, a corrosion inhibition treatment is preferably performed to suppress copper corrosion, and the corrosion inhibition treatment is preferably performed after the reduction treatment or the coupling treatment. Although it does not specifically limit as a corrosion suppression processing liquid used for a corrosion suppression process, For example, at least 1 or more types of sulfur containing organic compounds or nitrogen containing organic compounds were mix | blended as a corrosion inhibitor with solvents, such as water and an organic solvent. Preferably, it is a sulfur atom-containing organic compound such as a mercapto group, sulfide group, or disulfide group, or at least one nitrogen-containing organic compound containing —N═ or N═N or —NH 2 in the molecule. What was mix | blended above is more preferable. Moreover, you may use what added the said corrosion inhibitor to the said oxidation treatment liquid or a coupling treatment liquid.
上記硫黄含有有機化合物として、より具体的には、例えば、一般式HS−(CH2)n−R(但し、式中、nは1から23までの整数、Rは一価の有機基、水素またはハロゲン原子を表し、好ましくは、Rは、置換または未置換のアミノ基、アミド基、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基、炭素数1〜18のアルキル基、炭素数1〜8のアルコキシ基、アシルオキシ基、ハロアルキル基、ハロゲン原子、水素基、チオアルキル基、チオール基、置換されていても良いフェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、複素環などであり、nは、4から15までの整数であり、より好ましくは、Rは、アミノ基、アミド基、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基のいずれかであり、nは、6から12までの整数である。)で表される脂肪族チオール、チアゾールもしくはその誘導体(2−アミノチアゾール、2−アミノチアゾール−4−カルボン酸、アミノチオフェン、ベンゾチアゾール、2−メルカプトベンゾチアゾール、2−アミノベンゾチアゾール、2−アミノ−4−メチルベンゾチアゾール、2−ベンゾチアゾロール、2,3−ジヒドロイミダゾ〔2,1−b〕ベンゾチアゾール−6−アミン、2−(2−アミノチアゾール−4−イル)−2−ヒドロキシイミノ酢酸エチル、2−メチルベンゾチアゾール、2−フェニルベンゾチアゾール、2−アミノ−4−メチルチアゾール等)、チアジアゾール誘導体(1,2,3−チアジアゾール、1,2,4−チアジアゾール、1,2,5−チアジアゾール、1,3,4−チアジアゾール、2−アミノ−5−エチル−1,3,4−チアジアゾール、5−アミノ−1,3,4−チアジアゾール−2−チオール、2,5−メルカプト−1,3,4−チアジアゾール、3−メチルメルカプト−5−メルカプト−1,2,4−チアジアゾール、2−アミノ−1,3,4−チアジアゾール、2−(エチルアミノ)−1,3,4−チアジアゾール、2−アミノ−5−エチルチオ−1,3,4−チアジアゾールなど)、メルカプト安息香酸、メルカプトナフトール、メルカプトフェノール、4−メルカプトビフェニル、メルカプト酢酸、メルカプトコハク酸、3−メルカプトプロピオン酸、チオウラシル、3−チオウラゾール、2−チオウラミル、4−チオウラミル、2−メルカプトキノリン、チオギ酸、1−チオクマリン、チオクモチアゾン、チオクレゾール、チオサリチル酸、チオチアヌル酸、チオナフトール、チオトレン、チオナフテン、チオナフテンカルボン酸、チオナフテンキノン、チオバルビツル酸、チオヒドロキノン、チオフェノール、チオフェン、チオフタリド、チオフテン、チオールチオン炭酸、チオルチドン、チオールヒスチジン、3−カルボキシプロピルジスルフィド、2−ヒドロキシエチルジスルフィド、2−アミノプロピオン酸、ジチオジグリコール酸、D−システイン、ジ−t−ブチルジスルフィド、チオシアン、チオシアン酸などが好ましい。 More specifically, the sulfur-containing organic compound is, for example, a general formula HS— (CH 2 ) n —R (wherein, n is an integer from 1 to 23, R is a monovalent organic group, hydrogen Or a halogen atom, preferably R is a substituted or unsubstituted amino group, an amide group, a carboxyl group, a carbonyl group, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 8 carbon atoms, An acyloxy group, a haloalkyl group, a halogen atom, a hydrogen group, a thioalkyl group, a thiol group, an optionally substituted phenyl group, a biphenyl group, a naphthyl group, a heterocyclic ring, etc., and n is an integer from 4 to 15 More preferably, R is an amino group, an amide group, a carboxyl group, a carbonyl group, or a hydroxyl group, and n is an integer of 6 to 12. Aliphatic thiols, thiazoles or derivatives thereof (2-aminothiazole, 2-aminothiazole-4-carboxylic acid, aminothiophene, benzothiazole, 2-mercaptobenzothiazole, 2-aminobenzothiazole, 2-amino-4-methyl Benzothiazole, 2-benzothiazolol, 2,3-dihydroimidazo [2,1-b] benzothiazol-6-amine, ethyl 2- (2-aminothiazol-4-yl) -2-hydroxyiminoacetate, 2-methylbenzothiazole, 2-phenylbenzothiazole, 2-amino-4-methylthiazole, etc.), thiadiazole derivatives (1,2,3-thiadiazole, 1,2,4-thiadiazole, 1,2,5-thiadiazole, 1,3,4-thiadiazole, 2-amino-5-ethyl-1 , 3,4-thiadiazole, 5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol, 2,5-mercapto-1,3,4-thiadiazole, 3-methylmercapto-5-mercapto-1,2, 4-thiadiazole, 2-amino-1,3,4-thiadiazole, 2- (ethylamino) -1,3,4-thiadiazole, 2-amino-5-ethylthio-1,3,4-thiadiazole, etc.), mercapto Benzoic acid, mercaptonaphthol, mercaptophenol, 4-mercaptobiphenyl, mercaptoacetic acid, mercaptosuccinic acid, 3-mercaptopropionic acid, thiouracil, 3-thiourazole, 2-thiouramil, 4-thiouramil, 2-mercaptoquinoline, thioformic acid, 1 -Thiocoumarin, Thiocumothiazone, Thiocresol, Thiosarici Acid, thiothianuric acid, thionaphthol, thiotolene, thionaphthene, thionaphthene carboxylic acid, thionaphthenequinone, thiobarbituric acid, thiohydroquinone, thiophenol, thiophene, thiophthalide, thiobutene, thiolthione carbonate, thiolutidone, thiol histidine, 3-carboxypropyl disulfide 2-hydroxyethyl disulfide, 2-aminopropionic acid, dithiodiglycolic acid, D-cysteine, di-t-butyl disulfide, thiocyan, thiocyanic acid and the like are preferable.
また、上記窒素含有有機化合物として、より具体的には、例えば、トリアゾール誘導体(1H−1,2,3−トリアゾール、2H−1,2,3−トリアゾール、1H−1,2,4−トリアゾール、4H−1,2,4−トリアゾール、ベンゾトリアゾール、1−アミノベンゾトリアゾール、3−アミノ−5−メルカプト−1,2,4−トリアゾール、3−アミノ−1H−1,2,4−トリアゾール、3,5−ジアミノ−1,2,4−トリアゾール、3−オキシ−1,2,4−トリアゾール、アミノウラゾール等)、テトラゾール誘導体(テトラゾリル、テトラゾリルヒドラジン、1H−1,2,3,4−テトラゾール、2H−1,2,3,4−テトラゾール、5−アミノ−1H−テトラゾール、1−エチル−1,4−ジヒドロキシ5H−テトラゾール−5−オン、5−メルカプト−1−メチルテトラゾール、テトラゾールメルカプタン等)、オキサゾール誘導体(オキサゾール、オキサゾリル、オキサゾリン、ベンゾオキサゾール、3−アミノ−5−メチルイソオキサゾール、2−メルカプトベンゾオキサゾール、2−アミノオキサゾリン、2−アミノベンゾオキサゾール等)、オキサジアゾール誘導体(1,2,3−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾール、1,2,5−オキサジアゾール、1,3,4−オキサジアゾール、1,2,4−オキサジアゾロン−5、1,3,4−オキサジアゾロン−5等)、オキサトリアゾール誘導体(1,2,3,4−オキサトリアゾール、1,2,3,5−オキサトリアゾール等)、プリン誘導体(プリン、2−アミノ−6−ヒドロキシ−8−メルカプトプリン、2−アミノ−6−メチルメルカプトプリン、2−メルカプトアデニン、メルカプトヒポキサンチン、メルカプトプリン、尿酸、グアニン、アデニン、キサンチン、テオフィリン、テオブロミン、カフェイン等)、イミダゾール誘導体(イミダゾール、ベンゾイミダゾール、2−メルカプトベンゾイミダゾール、4−アミノ−5−イミダゾールカルボン酸アミド、ヒスチジン等)、インダゾール誘導体(インダゾール、3−インダゾロン、インダゾロール等)、ピリジン誘導体(2−メルカプトピリジン、アミノピリジン等)、ピリミジン誘導体(2−メルカプトピリミジン、2−アミノピリミジン、4−アミノピリミジン、2−アミノ−4,6−ジヒドロキシピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシ−2−メルカプトピリミジン、2−アミノー4−ヒドロキシ−6−メチルピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシ−2−メチルピリミジン、4−アミノ−6−ヒドロキシピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、4−アミノ−6−メルカプトピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、2−ヒドロキシピリミジン、4−メルカプト−1H−ピラゾロ[3,4−d]ピリミジン、4−アミノ−2,6−ジヒドロキシピリミジン、2,4−ジアミノ−6−ヒドロキシピリミジン、2,4,6−トリアミノピリミジン等)、チオ尿素誘導体(チオ尿素、エチレンチオ尿素、2−チオバルビツール酸等)、アミノ酸(グリシン、アラニン、トリプトファン、プロリン、オキシプロリン等)、1,3,4−チオオキサジアゾロン−5、チオクマゾン、2−チオクマリン、チオサッカリン、チオヒダントイン、チオピリン、γ−チオピリン、グアナジン、グアナゾール、グアナミン、オキサジン、オキサジアジン、メラミン、2,4,6−トリアミノフェノール、トリアミノベンゼン、アミノインドール、アミノキノリン、アミノチオフェノール、アミノピラゾールなどが好ましい。 More specifically, examples of the nitrogen-containing organic compound include triazole derivatives (1H-1,2,3-triazole, 2H-1,2,3-triazole, 1H-1,2,4-triazole, 4H-1,2,4-triazole, benzotriazole, 1-aminobenzotriazole, 3-amino-5-mercapto-1,2,4-triazole, 3-amino-1H-1,2,4-triazole, 3 , 5-diamino-1,2,4-triazole, 3-oxy-1,2,4-triazole, aminourazole, etc.), tetrazole derivatives (tetrazolyl, tetrazolylhydrazine, 1H-1,2,3,4) -Tetrazole, 2H-1,2,3,4-tetrazole, 5-amino-1H-tetrazole, 1-ethyl-1,4-dihydroxy-5H-tetra -5-one, 5-mercapto-1-methyltetrazole, tetrazole mercaptan, etc.), oxazole derivatives (oxazole, oxazolyl, oxazoline, benzoxazole, 3-amino-5-methylisoxazole, 2-mercaptobenzoxazole, 2 -Aminooxazoline, 2-aminobenzoxazole, etc.), oxadiazole derivatives (1,2,3-oxadiazole, 1,2,4-oxadiazole, 1,2,5-oxadiazole, 1,3 , 4-oxadiazole, 1,2,4-oxadiazolone-5, 1,3,4-oxadiazolone-5, etc.), oxatriazole derivatives (1,2,3,4-oxatriazole, 1, 2,3,5-oxatriazole, etc.), purine derivatives (purine, 2-amino-6-hydroxy) -8-mercaptopurine, 2-amino-6-methylmercaptopurine, 2-mercaptoadenine, mercaptopoxanthine, mercaptopurine, uric acid, guanine, adenine, xanthine, theophylline, theobromine, caffeine, etc.), imidazole derivatives (imidazole, Benzimidazole, 2-mercaptobenzimidazole, 4-amino-5-imidazolecarboxylic acid amide, histidine, etc.), indazole derivatives (indazole, 3-indazolone, indazolol, etc.), pyridine derivatives (2-mercaptopyridine, aminopyridine, etc.), Pyrimidine derivatives (2-mercaptopyrimidine, 2-aminopyrimidine, 4-aminopyrimidine, 2-amino-4,6-dihydroxypyrimidine, 4-amino-6-hydroxy-2-merca Putopyrimidine, 2-amino-4-hydroxy-6-methylpyrimidine, 4-amino-6-hydroxy-2-methylpyrimidine, 4-amino-6-hydroxypyrazolo [3,4-d] pyrimidine, 4-amino- 6-mercaptopyrazolo [3,4-d] pyrimidine, 2-hydroxypyrimidine, 4-mercapto-1H-pyrazolo [3,4-d] pyrimidine, 4-amino-2,6-dihydroxypyrimidine, 2,4- Diamino-6-hydroxypyrimidine, 2,4,6-triaminopyrimidine, etc.), thiourea derivatives (thiourea, ethylenethiourea, 2-thiobarbituric acid, etc.), amino acids (glycine, alanine, tryptophan, proline, oxyproline) Etc.), 1,3,4-thiooxadiazolone-5, thiocoumazone, 2-thiocoumarin, thio Caffeine, thiohydantoin, thiopyrine, γ-thiopyrine, guanazine, guanazole, guanamine, oxazine, oxadiazine, melamine, 2,4,6-triaminophenol, triaminobenzene, aminoindole, aminoquinoline, aminothiophenol, aminopyrazole, etc. Is preferred.
また、上記有機溶媒の種類は、特に限定はしないが、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、n−ブチルアルコールなどのアルコール類、ジ−n−プロピルエーテル、ジ−n−ブチルエーテル、ジアリルエーテルなどのエーテル類、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナンなどの脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエン、フェノールなどの芳香族炭化水素などを用いることが好ましく、これらの溶媒を1種類ないし2種類以上組み合わせて用いることが好ましい。 The type of the organic solvent is not particularly limited, but alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, and n-butyl alcohol, di-n-propyl ether, di-n-butyl ether, diallyl ether, and the like. Ethers, aliphatic hydrocarbons such as hexane, heptane, octane, and nonane, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, and phenol are preferably used, and one or more of these solvents may be used in combination. preferable.
また、上記腐食抑制処理液の腐食抑制剤濃度は、0.1〜5000ppmであることが好ましく、0.5〜3000ppmであることがより好ましく、1〜1000ppmであることが特に好ましい。腐食抑制剤の濃度が0.1ppm未満では、イオンマイグレーション抑制効果や、銅表面と絶縁層との接着強度が低下する傾向にある。一方、腐食抑制剤の濃度が5000ppmを超えると、イオンマイグレーション抑制効果は得られるが、銅表面と絶縁層との接着強度が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the corrosion inhibitor density | concentration of the said corrosion inhibition process liquid is 0.1-5000 ppm, It is more preferable that it is 0.5-3000 ppm, It is especially preferable that it is 1-1000 ppm. When the concentration of the corrosion inhibitor is less than 0.1 ppm, the ion migration suppressing effect and the adhesive strength between the copper surface and the insulating layer tend to decrease. On the other hand, when the concentration of the corrosion inhibitor exceeds 5000 ppm, an ion migration suppressing effect can be obtained, but the adhesive strength between the copper surface and the insulating layer tends to decrease.
また、腐食抑制処理液による処理は、上記腐食抑制処理液に処理対象となる銅を浸漬する、腐食抑制処理液を銅に対しスプレー噴霧もしくは塗布する等の方法により行うことが好ましく、また、腐食抑制処理液による処理時間や液温は、特に限定されないが、腐食抑制剤の種類および濃度に応じて適宜決定することが好ましい。また、処理後に超音波洗浄を行うことが好ましい。 Further, the treatment with the corrosion inhibiting treatment liquid is preferably performed by a method such as immersing the copper to be treated in the corrosion inhibiting treatment liquid, spraying or applying the corrosion inhibiting treatment liquid to the copper, and the like. The treatment time and the liquid temperature with the inhibition treatment liquid are not particularly limited, but it is preferable to appropriately determine according to the type and concentration of the corrosion inhibitor. Moreover, it is preferable to perform ultrasonic cleaning after the treatment.
(配線基板と半導体パッケージ)
本発明の配線基板は、本発明の銅表面処理液セットを用いた銅の表面処理方法を適用して粗化された配線を有するものである。以下、本発明の配線基板の一実施形態として、半導体チップ搭載用基板を例に挙げ、その一般的な構造、本発明の銅の表面処理方法を適用して半導体チップ搭載用基板を製造する方法、および当該基板を用いた本発明の半導体パッケージについて、図面を用いて説明するが、本発明はこれら記載に限定されるものではない。
(Wiring board and semiconductor package)
The wiring board of this invention has the wiring roughened by applying the copper surface treatment method using the copper surface treatment liquid set of this invention. Hereinafter, as an embodiment of the wiring substrate of the present invention, a semiconductor chip mounting substrate is taken as an example, and its general structure, a method of manufacturing a semiconductor chip mounting substrate by applying the copper surface treatment method of the present invention The semiconductor package of the present invention using the substrate will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these descriptions.
(半導体チップ搭載用基板)
図1に、本発明の半導体チップ搭載用基板の一実施形態の断面模式図を示す。ここでは、ビルドアップ層(層間絶縁層)を片面に2層形成した実施形態で説明するが、ビルドアップ層は必要に応じて両面に形成しても良い(図8参照)。
(Semiconductor chip mounting board)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a semiconductor chip mounting substrate of the present invention. Here, an embodiment in which two build-up layers (interlayer insulating layers) are formed on one side will be described, but the build-up layer may be formed on both sides as required (see FIG. 8).
図1に示す半導体チップ搭載用基板は、絶縁層であるコア基板100の、半導体チップが搭載される側に、半導体チップ接続端子及び第1の層間接続端子101を含む第1の配線106aが形成され、コア基板100の他方の側には、第2の層間接続端子103を含む第2の配線106bが形成され、当該第2の層間接続端子103は、コア基板100に形成された第1の層間接続用IVH(インタースティシャルバイアホール)102を介して第1の層間接続端子101と電気的に接続されている。また、上記第2の配線106b上には、ビルドアップ層104が形成され、当該ビルドアップ層104上には第3の層間接続端子を含む第3の配線106cが形成され、当該第3の層間接続端子は、第2の層間接続用IVH108を介して第2の層間接続端子103と電気的に接続されている。さらに、最外層のビルドアップ層上には、マザーボードと接続される外部接続端子107が形成され、外部接続端子107と第3の層間接続端子は第3の層間接続用IVH105を介して電気的に接続されている。なお、配線の形状や各々の接続端子の配置等は特に制限されず、搭載する半導体チップや目的とする半導体パッケージを製造するために、適宜設計可能である。また、半導体チップ接続端子と第1の層間接続端子等を共用することも可能である。更に、最外層のビルドアップ層上には、必要に応じてソルダーレジスト等の絶縁被覆109を設けることもできる。
In the semiconductor chip mounting substrate shown in FIG. 1, the first wiring 106a including the semiconductor chip connection terminal and the first
(コア基板)
コア基板の材質は、一定以上の強度と絶縁性を有するものであれば、特に限定されないが、有機基材、セラミック基材、シリコン基材、ガラス基材などを使用することが好ましい。熱膨張係数や絶縁性を考慮すると、セラミック基材やガラス基材を用いることが好ましい。ガラス基材としては、非感光性ガラス基材や感光性ガラス基材を用いることができ、非感光性ガラス基材としては、例えば、ソーダ石灰ガラス(成分例:SiO2 65〜75wt%、Al2O3 0.5〜4wt%、CaO 5〜15wt%、MgO 0.5〜4wt%、Na2O 10〜20wt%)、ホウ珪酸ガラス(成分例:SiO2 65〜80wt%、B2O3 5〜25wt%、Al2O3 1〜5wt%、CaO 5〜8wt%、MgO 0.5〜2wt%、Na2O 6〜14wt%、K2O 1〜6wt%)等が好ましい。また、感光性ガラスとしては、例えば、Li2O−SiO2系結晶化ガラスに感光剤として金イオン及び銀イオンを含むものが好ましい。
(Core substrate)
The material of the core substrate is not particularly limited as long as it has a certain level of strength and insulation, but an organic substrate, a ceramic substrate, a silicon substrate, a glass substrate, or the like is preferably used. In consideration of the thermal expansion coefficient and insulation, it is preferable to use a ceramic substrate or a glass substrate. As the glass substrate, a non-photosensitive glass substrate or a photosensitive glass substrate can be used. As the non-photosensitive glass substrate, for example, soda lime glass (component example: SiO 2 65 to 75 wt%, Al 2 O 3 0.5-4 wt%, CaO 5-15 wt%, MgO 0.5-4 wt%, Na 2 O 10-20 wt%), borosilicate glass (component example: SiO 2 65-80 wt%, B 2 O 3 5~25wt%, Al 2 O 3 1~5wt%,
上記有機基板としては、ガラス布に樹脂を含浸させた材料(プリプレグ)を積層した基板や樹脂フィルムを使用するのが好ましい。使用する樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が好ましく、熱硬化性の有機絶縁材料がより好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコン樹脂、シクロペンタジエンから合成した樹脂、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトリルから合成した樹脂、3量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等が好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマ等が好ましい。また、これらの樹脂には充填材を添加することがより好ましい。充填材としては、シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。 As the organic substrate, it is preferable to use a substrate or a resin film obtained by laminating a material (prepreg) obtained by impregnating a glass cloth with a resin. As the resin to be used, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixed resin thereof is preferable, and a thermosetting organic insulating material is more preferable. Thermosetting resins include phenolic resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, epoxy resin, polybenzimidazole resin, polyamide resin, polyamideimide resin, silicon resin, cyclohexane Resin synthesized from pentadiene, resin containing tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, resin synthesized from aromatic nitrile, trimerized aromatic dicyanamide resin, resin containing triallyl trimetallate, furan resin, ketone resin, Xylene resins, thermosetting resins containing condensed polycyclic aromatics, benzocyclobutene resins, and the like are preferable. As the thermoplastic resin, polyimide resin, polyphenylene oxide resin, polyphenylene sulfide resin, aramid resin, liquid crystal polymer, and the like are preferable. Moreover, it is more preferable to add a filler to these resins. Examples of the filler include silica, talc, aluminum hydroxide, aluminum borate, aluminum nitride, and alumina.
また、コア基板の厚さは、特に限定されないが、100〜800μmであることが、IVH形成性の点で好ましく、更に150〜500μmであることがより好ましい。厚さ100μm未満では、基板の剛性が得にくく反りやねじれが発生しやすくなり、厚さ800μmを超えると、基板全体が厚くなり穴加工が困難になるなどの傾向がある。 Further, the thickness of the core substrate is not particularly limited, but is preferably 100 to 800 μm from the viewpoint of IVH formation, and more preferably 150 to 500 μm. If the thickness is less than 100 μm, it is difficult to obtain the rigidity of the substrate, and warping and twisting tend to occur. If the thickness exceeds 800 μm, the entire substrate tends to be thick and hole processing tends to be difficult.
(ビルドアップ層)
上記層間絶縁層(ビルドアップ層)104は、絶縁材料からなる層であればよく、その材質は特に限定されない。絶縁材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、またはそれらの混合樹脂が好ましく、熱硬化性の有機絶縁材料を主成分とするものがより好ましい。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコン樹脂、シクロペンタジエンから合成した樹脂、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌラートを含む樹脂、芳香族ニトリルから合成した樹脂、3量化芳香族ジシアナミド樹脂、トリアリルトリメタリレートを含む樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂、縮合多環芳香族を含む熱硬化性樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂等を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂としては、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、アラミド樹脂、液晶ポリマ等が好ましい。また、上記絶縁材料には充填材を添加することが好ましい。充填材としては、シリカ、タルク、水酸化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化アルミニウム、アルミナ等が挙げられる。
(Build-up layer)
The interlayer insulating layer (build-up layer) 104 may be a layer made of an insulating material, and the material is not particularly limited. As the insulating material, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or a mixed resin thereof is preferable, and a material mainly composed of a thermosetting organic insulating material is more preferable. Thermosetting resins include phenolic resin, urea resin, melamine resin, alkyd resin, acrylic resin, unsaturated polyester resin, diallyl phthalate resin, epoxy resin, polybenzimidazole resin, polyamide resin, polyamideimide resin, silicon resin, cyclohexane Resin synthesized from pentadiene, resin containing tris (2-hydroxyethyl) isocyanurate, resin synthesized from aromatic nitrile, trimerized aromatic dicyanamide resin, resin containing triallyl trimetallate, furan resin, ketone resin, It is preferable to use a xylene resin, a thermosetting resin containing a condensed polycyclic aromatic, a benzocyclobutene resin, or the like. As the thermoplastic resin, polyimide resin, polyphenylene oxide resin, polyphenylene sulfide resin, aramid resin, liquid crystal polymer, and the like are preferable. In addition, it is preferable to add a filler to the insulating material. Examples of the filler include silica, talc, aluminum hydroxide, aluminum borate, aluminum nitride, and alumina.
(熱膨張係数)
上記コア基板100の熱膨張係数は、特に限定されないが、半導体チップの熱膨張係数と近似していて、かつビルドアップ層の熱膨張係数と近似していることが好ましく、半導体チップ、コア基板、ビルドアップ層の各々の熱膨張係数をα1、α2、α3(ppm/℃)としたとき、α1≦α2≦α3であることがより好ましい。
(Coefficient of thermal expansion)
The thermal expansion coefficient of the
具体的には、コア基板の熱膨張係数α2は、7〜13ppm/℃であることが好ましく、更に好ましくは9〜11ppm/℃である。また、ビルドアップ層の熱膨張係数α3は、10〜40ppm/℃であることが好ましく、更に好ましくは10〜20ppm/℃であり、特に好ましくは11〜17ppm/℃である。 Specifically, the thermal expansion coefficient α2 of the core substrate is preferably 7 to 13 ppm / ° C, and more preferably 9 to 11 ppm / ° C. Further, the thermal expansion coefficient α3 of the buildup layer is preferably 10 to 40 ppm / ° C, more preferably 10 to 20 ppm / ° C, and particularly preferably 11 to 17 ppm / ° C.
(ヤング率)
上記ビルドアップ層のヤング率は、1〜5GPaであるのが熱ストレスに対する応力緩和の点で好ましい。ビルドアップ層のヤング率と熱膨張係数は、充填材の添加量で制御することができ、好ましくは、ビルドアップ層の熱膨張係数が10〜40ppm/℃、ヤング率が1〜5GPaとなるように調整する。
(Young's modulus)
The Young's modulus of the buildup layer is preferably 1 to 5 GPa in terms of stress relaxation against thermal stress. The Young's modulus and thermal expansion coefficient of the buildup layer can be controlled by the amount of filler added, and preferably the thermal expansion coefficient of the buildup layer is 10 to 40 ppm / ° C. and the Young's modulus is 1 to 5 GPa. Adjust to.
(配線の配置と端子の形状)
上記配線の配置は、特に限定されないが、図5や図6(内層配線、層間接続端子等は省略)に示すように、少なくとも半導体チップが搭載される側には、半導体チップ接続端子16(ワイヤボンド端子等)を配置し、その反対面には、マザーボードと電気的に接続される外部接続端子(はんだボール等が搭載される箇所)及びそれらを繋ぐ展開配線、層間接続端子等を配置する。なお、図5は、半導体チップ接続端子16より内側に外部接続端子19を形成したファン−インタイプの半導体チップ搭載用基板であり、図6は、半導体チップ接続端子16の外側に外部接続端子19を形成したファン−アウトタイプの半導体チップ搭載用基板であるが、これらを組み合わせたタイプでもよい。また、図5および図6において、13は半導体パッケージ領域、14はダイボンドフィルム接着領域(フリップチップタイプ)、15は半導体チップ搭載領域(フリップチップタイプ)、17はダイボンドフィルム接着領域(ワイヤボンドタイプ)、18は半導体チップ搭載領域(ワイヤボンドタイプ)、20は展開配線を示す。
(Wiring layout and terminal shape)
The arrangement of the wiring is not particularly limited, but as shown in FIG. 5 and FIG. 6 (inner layer wiring, interlayer connection terminals, etc. are omitted), at least on the side where the semiconductor chip is mounted, the semiconductor chip connection terminal 16 (wire Bond terminals, etc.) are arranged, and on the opposite side, external connection terminals (locations where solder balls or the like are mounted) electrically connected to the mother board, developed wirings connecting them, interlayer connection terminals, etc. are arranged. 5 shows a fan-in type semiconductor chip mounting board in which the
また、半導体チップ接続端子16の形状は、ワイヤボンド接続やフリップチップ接続などが可能であればよく、特に限定されない。また、ファン−アウト、ファン−インどちらのタイプでも、ワイヤボンド接続やフリップチップ接続などは可能である。さらに必要に応じて、半導体チップと電気的に接続されないダミーパターン21(図6参照)を形成してもかまわない。ダミーパターンの形状や配置も特には問わないが、半導体チップ搭載領域に均一に配置するのが好ましい。これによって、ダイボンド接着剤で半導体チップを搭載する際に、ボイドが発生しにくくなり、信頼性を向上できる。
The shape of the semiconductor
(半導体チップ搭載用基板の形状)
上記半導体チップ搭載用基板の形状は、特に問わないが、図7に示すようなフレーム形状であることが好ましい。半導体チップ搭載用基板の形状をフレーム形状とすることで、半導体パッケージの組立てを効率よく行うことができる。以下、フレーム形状の半導体チップ搭載用基板の好ましい形態について図7を用いて詳細に説明する。
(Shape of semiconductor chip mounting substrate)
The shape of the semiconductor chip mounting substrate is not particularly limited, but is preferably a frame shape as shown in FIG. By making the shape of the semiconductor chip mounting substrate into a frame shape, the semiconductor package can be assembled efficiently. Hereinafter, a preferred embodiment of the frame-shaped semiconductor chip mounting substrate will be described in detail with reference to FIG.
図7に示すフレーム形状の半導体チップ搭載用基板は、半導体パッケージ領域13(1個の半導体パッケージとなる部分)が行及び列に各々複数個等間隔で格子状に配置されて1つのブロック23を形成しており、さらに当該ブロックが行及び列に各々複数個等間隔で格子状に配置されている。なお、図7では、説明のために最低限必要な2個のブロックを示し、その他のブロックは省略してある。ここで、半導体パッケージ領域間のスペース部の幅は、50〜500μmが好ましく、100〜300μmがより好ましい。さらに、後に半導体パッケージを切断するときに使用するダイサーのブレード幅と同じにするのが最も好ましい。 The frame-shaped semiconductor chip mounting substrate shown in FIG. 7 has a plurality of semiconductor package regions 13 (parts to be a single semiconductor package) arranged in rows and columns in a grid at equal intervals. In addition, a plurality of such blocks are arranged in rows and columns at regular intervals in a grid pattern. In FIG. 7, the minimum two blocks necessary for explanation are shown, and the other blocks are omitted. Here, the width of the space between the semiconductor package regions is preferably 50 to 500 μm, and more preferably 100 to 300 μm. Furthermore, it is most preferable that the blade width of the dicer used when the semiconductor package is cut later is made the same.
上記のように半導体パッケージ領域を配置することで、半導体チップ搭載用基板の有効利用が可能になる。また、半導体チップ搭載用基板の端部には、位置決めのマーク等11が形成されていることが好ましく、貫通穴によるピン穴であることがより好ましい。ピン穴の形状や配置は、形成方法や半導体パッケージの組立て装置に合うように選択すればよい。 By disposing the semiconductor package region as described above, the semiconductor chip mounting substrate can be effectively used. Further, a positioning mark 11 or the like is preferably formed on the end portion of the semiconductor chip mounting substrate, and more preferably a pin hole by a through hole. The shape and arrangement of the pin holes may be selected so as to match the forming method and the semiconductor package assembly apparatus.
さらに、前記半導体パッケージ領域間のスペース部や前記ブロックの外側には、補強パターン24が形成されていることが好ましい。補強パターンは、別途作製し半導体チップ搭載用基板と貼り合わせてもよいが、半導体パッケージ領域に形成される配線と同時に形成された金属パターンであることが好ましく、さらに、その表面には、配線と同様のニッケル、金などのめっきが施されているか、絶縁被覆が施されていることがより好ましい。補強パターンがこのような金属の場合は、電解めっきの際のめっきリードとして利用することも可能である。また、ブロックの外側には、ダイサーで切断する際の切断位置合わせマーク25が形成されていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that a reinforcing
(半導体チップ搭載用基板の製造方法)
以下、信頼性の高い半導体パッケージを得る上で好ましい半導体チップ搭載用基板の製造方法の一実施形態を、図2(a)〜(g)の断面模式図を参照しながら工程ごとに説明する。ただし、製造工程の順番は、本発明の目的を逸脱しない範囲では、特に限定しない。
(Manufacturing method of semiconductor chip mounting substrate)
Hereinafter, an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor chip mounting substrate that is preferable for obtaining a highly reliable semiconductor package will be described step by step with reference to schematic cross-sectional views of FIGS. However, the order of the manufacturing process is not particularly limited as long as it does not depart from the object of the present invention.
(工程a)
(工程a)は、図2(a)に示すように、コア基板100上に第1の配線106aを作製する工程である。配線の形成方法としては、例えば、サブトラクティブ法、アディティブ法、セミアディティブ法などを挙げることができ、目的に合わせて選択することが好ましい。なお、第1の配線106aは、第1の層間接続端子101及び半導体チップ接続端子(半導体チップと電気的に接続される部分)を含んでいるため、微細配線の形成に有利なセミアディティブ法を用いることが好ましい。
(Process a)
(Step a) is a step of forming the first wiring 106a on the
(サブトラクティブ法)
上記サブトラクティブ法は、コア基板表面またはビルドアップ層上に銅層を形成し、銅層上の配線となる箇所にエッチングレジストを形成し、エッチングレジストから露出した銅箔をエッチングにより除去し、配線を形成する方法である。この銅層は、例えば、スパッタリング、蒸着、めっき等により薄膜銅を形成した後、所望の厚みになるまで電気銅めっきを行う方法や銅箔を貼り付ける方法などにより形成することができる。また、エッチングレジストのパターンは、例えば、レジストインクをシルクスクリーン印刷したり、エッチングレジスト用ネガ型感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートして、その上に配線形状に光を透過するフォトマスクを重ね、紫外線で露光し、露光しなかった箇所を現像液で除去したりすることで形成することができる。また、エッチング時に用いるエッチング液としては、塩化第二銅と塩酸の溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素の溶液、過硫酸アンモニウム溶液など、通常の配線板に用いる化学エッチング液を用いることができる。また、エッチングレジストは、通常の配線板に用いることのできるエッチングレジスト材料を使用することが好ましい。
(Subtractive method)
In the subtractive method, a copper layer is formed on the core substrate surface or the build-up layer, an etching resist is formed in a portion to be a wiring on the copper layer, and the copper foil exposed from the etching resist is removed by etching, and wiring is performed. It is a method of forming. This copper layer can be formed, for example, by forming a thin film copper by sputtering, vapor deposition, plating or the like and then performing a method of performing electrolytic copper plating or a method of attaching a copper foil until a desired thickness is obtained. The etching resist pattern is, for example, a photomask that screen-prints resist ink, or laminates a negative photosensitive dry film for etching resist on copper foil, and transmits light in the shape of wiring on it. Can be formed by removing the portions that have not been exposed with a developing solution. Also, as an etchant used for etching, a chemical etchant used for a normal wiring board such as a solution of cupric chloride and hydrochloric acid, a ferric chloride solution, a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, an ammonium persulfate solution, or the like should be used. Can do. Moreover, it is preferable to use the etching resist material which can be used for a normal wiring board as an etching resist.
(アディティブ法)
上記アディティブ法は、コア基板またはビルドアップ層上の必要な箇所にのみ、めっきを行うことで配線を形成する方法である。より具体的には、例えば、コア基板上に無電解めっき用触媒を付着させた後、めっきが行われない表面部分にめっきレジストを形成して、無電解銅めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない箇所にのみ、無電解めっきを行い、配線形成する。
(Additive method)
The additive method is a method of forming a wiring by plating only a necessary portion on a core substrate or a buildup layer. More specifically, for example, after depositing an electroless plating catalyst on the core substrate, a plating resist is formed on a surface portion where plating is not performed, and immersed in an electroless copper plating solution. Electroless plating is performed only on uncovered portions to form wiring.
(セミアディティブ法)
上記セミアディティブ法は、コア基板表面またはビルドアップ層上に、薄い銅層(シード層)を形成し、その後、電解銅めっきで必要な配線を形成した後、不要な薄い銅層をエッチングで除去する方法であり、L/S=35μm/35μm以下の微細な配線を形成するプロセスとしては最適である。より具体的には、例えば、コア基板表面に、蒸着、めっき、スパッタリングまたは銅箔を貼り合わせるなどの方法によりシード層(薄膜銅)を形成した後、当該シード層上にめっきレジストを形成し、電解銅めっきで必要な配線を形成し、めっきレジストを除去した後、不要な薄い銅層をエッチング方法により除去し、配線形成する。
(Semi-additive method)
In the semi-additive method, a thin copper layer (seed layer) is formed on the core substrate surface or build-up layer, then the necessary wiring is formed by electrolytic copper plating, and then the unnecessary thin copper layer is removed by etching. This method is optimal as a process for forming fine wiring with L / S = 35 μm / 35 μm or less. More specifically, for example, after forming a seed layer (thin film copper) on the core substrate surface by a method such as vapor deposition, plating, sputtering or bonding a copper foil, a plating resist is formed on the seed layer, After forming necessary wiring by electrolytic copper plating and removing the plating resist, an unnecessary thin copper layer is removed by an etching method to form wiring.
上記シード層の形成は、コア基板またはビルドアップ層に接着機能がある場合は、銅箔をプレスやラミネートによって貼り合わせることで行うことが望ましいが、薄い銅箔を直接貼り合わせることは非常に困難であるため、通常、厚い金属箔を張り合わせた後にエッチング等により薄くしたり、キャリア付銅箔を貼り合わせた後にキャリア層を剥離したりすることで、シード層を形成している。具体的には、例えば、キャリア銅/ニッケル/薄膜銅の三層銅箔の、キャリア銅をアルカリエッチング液で、ニッケルをニッケルエッチング液で除去し、薄膜銅をシード層とする方法や厚み9〜18μmの銅箔を貼り付け、エッチングにより厚み5μm以下になるように均一に薄くし、シード層とする方法が挙げられる。また、後者の形成方法に用いるキャリア付銅箔としては、例えば、アルミ、銅、絶縁材料などをキャリアとしたピーラブル銅箔などを挙げることができ、厚み5μm以下のシード層を形成する際、好ましい。 When the core layer or build-up layer has an adhesive function, it is desirable to form the seed layer by bonding copper foil by pressing or laminating, but it is very difficult to directly bond thin copper foil. Therefore, the seed layer is usually formed by laminating a thick metal foil and then thinning it by etching or the like, or peeling the carrier layer after laminating the copper foil with carrier. Specifically, for example, a method of using a three-layer copper foil of carrier copper / nickel / thin film copper, removing carrier copper with an alkaline etching solution, removing nickel with a nickel etching solution, and using thin film copper as a seed layer and a thickness of 9 to 9 An example is a method in which an 18 μm copper foil is pasted and uniformly thinned to a thickness of 5 μm or less by etching to form a seed layer. Moreover, as a copper foil with a carrier used for the latter formation method, for example, a peelable copper foil using aluminum, copper, an insulating material or the like as a carrier can be exemplified, which is preferable when a seed layer having a thickness of 5 μm or less is formed. .
また、上記スパッタリングによるシード層の形成は、例えば、コア基板表面またはビルドアップ層上にスパッタリングにより下地金属と厚み200〜500nmの銅層を形成し、シード層とすることが好ましい。上記銅層を形成するために使用されるスパッタリング装置は、2極スパッタ、3極スパッタ、4極スパッタ、マグネトロンスパッタ、ミラートロンスパッタ等を用いることができる。また、下地金属は、密着を確保するために、例えば、Cr、Ni、Co、Pd、Zr、NiとCrの合金、NiとCuの合金等の金属を、厚み5〜50nmとなるようにスパッタリングして形成することが好ましい。 In addition, the seed layer is preferably formed by sputtering, for example, by forming a base metal and a copper layer having a thickness of 200 to 500 nm by sputtering on the surface of the core substrate or the buildup layer. As a sputtering apparatus used for forming the copper layer, two-pole sputtering, three-pole sputtering, four-pole sputtering, magnetron sputtering, mirrortron sputtering, or the like can be used. In order to ensure adhesion, the base metal is formed by sputtering a metal such as Cr, Ni, Co, Pd, Zr, an alloy of Ni and Cr, or an alloy of Ni and Cu so as to have a thickness of 5 to 50 nm. It is preferable to form it.
また、上記めっきによるシード層の形成は、例えば、コア基板表面またはビルドアップ層上に無電解銅めっきにより0.5〜3μmの厚みのめっき銅を形成する方法が挙げられる。 Moreover, the formation of the seed layer by the above plating includes, for example, a method of forming plated copper having a thickness of 0.5 to 3 μm by electroless copper plating on the surface of the core substrate or the buildup layer.
(工程b)
(工程b)は、図2(b)に示したように、前記第1の層間接続端子101と、後述する第2の配線とを接続するための第1の層間接続用IVH102(バイアホール)を形成する工程である。
(Process b)
In step (b), as shown in FIG. 2B, a first interlayer connection IVH 102 (via hole) for connecting the first
バイアホールは、コア基板またはビルドアップ層に接続用の穴を設けた後、層間を電気的に接続するために、必要に応じてデスミア処理を行った後、当該穴を導電性ペーストやめっき等で充填、導電化して形成することができる。穴の加工方法としては、パンチやドリル等の機械加工、CO2レーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等のレーザ加工、薬液による化学エッチング加工、プラズマを用いたドライエッチング法などを適用することができる。コア基板100が非感光性基材の場合、CO2レーザ、YAGレーザ、エキシマレーザ等のレーザ光をバイアホールとなる箇所に照射することで形成することが好ましい。生産性及び穴品質の観点からは、CO2レーザを用いることが好ましく、IVH径が30μm未満の場合には、レーザ光を絞ることが可能なYAGレーザが適している。
Via holes are provided with holes for connection in the core substrate or build-up layer, and then subjected to desmear treatment as necessary to electrically connect the layers, and then the holes are formed with conductive paste, plating, etc. And can be formed by filling and conducting. As the hole processing method, mechanical processing such as punching and drilling, laser processing such as CO 2 laser, YAG laser, and excimer laser, chemical etching processing using a chemical solution, dry etching method using plasma, and the like can be applied. In the case where the
また、コア基板100が感光性基材の場合、バイアホールとなる箇所以外の領域をマスクし、紫外光を照射した後、熱処理とエッチングによりバイアホールとなる穴を形成する。また、コア基板100が、有機溶剤等の薬液による化学エッチング加工が可能な基材の場合は、化学エッチングによってバイアホールとなる穴を形成することが好ましい。上記のようにバイアホールとなる穴を形成し穴を導電性のペーストやめっきなどにより導電化し、バイアホールとする。
When the
また、ビルドアップ層のバイアホール形成方法としては、予めビルドアップ層に導電性ペーストやめっきなどで導電層を形成し、これをコア基板にプレス等で積層する方法なども好ましい。 Further, as a method for forming a via hole in the buildup layer, a method in which a conductive layer is previously formed on the buildup layer with a conductive paste or plating, and this is laminated on the core substrate by pressing or the like is also preferable.
(工程c)
(工程c)は、図2(c)に示すように、コア基板100の、第1の配線106aが形成された面の反対面に第2の配線106bを形成する工程である。第2の配線106bは、上記(工程a)における第1の配線と同様にして形成することができる。なお、第2の配線106bは第2の層間接続端子103を含んでおり、微細配線の形成方法としてはセミアディティブ法を用いることが好ましい。
(Process c)
(Step c) is a step of forming the second wiring 106b on the surface of the
(工程d)
(工程d)は、図2(d)に示すように、前記第2の配線106bを形成した面にビルドアップ層(層間絶縁層)104を形成する工程である。
(Process d)
(Step d) is a step of forming a buildup layer (interlayer insulating layer) 104 on the surface on which the second wiring 106b is formed, as shown in FIG. 2 (d).
ここでは、まず、第2の配線106b表面に対し、脱脂処理や酸洗浄等の前処理を行うことが好ましい。次に、本発明の銅の表面処理方法により第2の配線表面を粗化する。すなわち、上記貴金属処理液を用いて、銅よりも貴な金属を離散的に銅配線表面(第2の配線106b上)に形成した後、当該銅配線表面を、上記酸化処理液を用いて酸化処理する。その後、必要に応じて還元処理を行うことが好ましい。また、更にカップリング処理、腐食抑制処理の少なくとも1つ以上の処理を行うことがより好ましい。また、ここでの処理は、基板を水平に保持したまま搬送、処理を行う水平搬送方式により行うことが、効率的で好ましい。 Here, first, pretreatment such as degreasing and acid cleaning is preferably performed on the surface of the second wiring 106b. Next, the surface of the second wiring is roughened by the copper surface treatment method of the present invention. That is, after the noble metal treatment liquid is used to discretely form a noble metal on the copper wiring surface (on the second wiring 106b), the copper wiring surface is oxidized using the oxidation treatment liquid. To process. Thereafter, reduction treatment is preferably performed as necessary. Further, it is more preferable to perform at least one of coupling treatment and corrosion inhibition treatment. In addition, it is efficient and preferable that the processing here is performed by a horizontal transport method in which the substrate is transported and processed while being held horizontally.
次に、コア基板100表面及び第2の配線106b表面に、ビルドアップ層104を積層する。ビルドアップ層104の積層は、前述した絶縁材料がワニス状の場合には、印刷やスピンコート等により、絶縁材料がフィルム状の場合には、ラミネートやプレス等により行うことができる。絶縁材料が熱硬化性材料を含む場合は、さらに加熱硬化させることが好ましい。
Next, the
(工程e)
(工程e)は、図2(e)に示したように、前記ビルドアップ層104に第2の層間接続用のIVH(バイアホール)108を形成する工程であり、その形成手段としては、上記(工程b)における第1の層間接続用IVH102と同様に行うことが好ましい。
(Process e)
(Step e) is a step of forming a second interlayer connection IVH (via hole) 108 in the build-
(工程f)
(工程f)は、図2(f)に示したように、前記第2のIVH108が形成されたビルドアップ層上に、第3の配線106cを形成する工程である。第3の配線106cは、上記(工程a)における第1の配線106aと同様にして形成することができる。
(Process f)
(Step f) is a step of forming the third wiring 106c on the buildup layer on which the
さらに、(工程d)から(工程f)までを繰り返して、図2(g)に示すようにビルドアップ層104を2層以上作製してもよい。この場合、最外のビルドアップ層に形成された、第3の層間接続用IVH105を含む配線は、マザーボードまたは他の半導体パッケージと電気的に接続するための外部接続端子107となる。この外部接続端子には、ニッケル、金めっきを順次施すことができ、必要に応じてニッケル、パラジウム、金めっきとしても良い。このめっきは、無電解めっきまたは電解めっきのどちらを用いてもよいが、特に微細配線や高密度配線の基板では、無電解めっきが好ましい。
Further, by repeating steps (d) to (f), two or more buildup layers 104 may be formed as shown in FIG. In this case, the wiring including the third
(工程g)
(工程g)は、図2(g)に示すように、外部接続端子以外の配線等を保護するための絶縁被覆109を形成する工程である。絶縁被覆材としては、熱硬化型や紫外線硬化型のソルダーレジストを用いることができるが、レジスト形状を精度良く仕上げることができる紫外線硬化型のものが好ましい。絶縁被覆パターン形成は、ワニス状の材料であれば印刷で行うことも可能であるが、より精度を確保するためには、感光性のソルダーレジスト、カバーレイフィルム、フィルム状レジストを用いることが好ましい。材質としては、エポキシ系、ポリイミド系、エポキシアクリレート系、フルオレン系の材料を用いることができる。なお、このような絶縁被覆は硬化時の収縮があるため、片面だけに形成すると基板に大きな反りを生じやすい。そこで、必要に応じて半導体チップ搭載用基板の両面に絶縁被覆を形成することもできる。さらに、反りは絶縁被覆の厚みによって変化するため、両面に絶縁被覆を形成する場合には、それぞれの厚みを反りが発生しないように調整することがより好ましい。この場合、予備検討を行い、両面の絶縁被覆の厚みを決定することが好ましい。また、薄型の半導体パッケージを得るためには、絶縁被覆の厚みが50μm以下であることが好ましく、30μm以下がより好ましい。
(Process g)
(Step g) is a step of forming an insulating
(半導体パッケージ)
本発明の半導体パッケージは、本発明の配線基板(半導体チップ搭載用基板)に半導体チップを搭載してなるものである。図3に、本発明の半導体パッケージの一実施形態(フリップチップタイプ半導体パッケージ)の断面模式図を示す。この半導体パッケージは、図2(g)の半導体チップ搭載用基板の所定位置に半導体チップ111が搭載され、外部接続端子107に、マザーボードとの電気的な接続を行うためのはんだボール114が形成されているもので、半導体チップと半導体チップ接続端子は接続バンプ112によりフリップチップ接続されている。また、半導体チップと半導体チップ搭載用基板の間はアンダーフィル材113で封止されている。アンダーフィル材の熱膨張係数は、半導体チップ及びコア基板100の熱膨張係数と近似していることが好ましいがこれに限定したものではない。さらに好ましくは(半導体チップの熱膨張係数)≦(アンダーフィル材の熱膨張係数)≦(コア基板の熱膨張係数)である。また、半導体チップの搭載には、異方導電性フィルム(ACF)や導電性粒子を含まない接着フィルム(NCF)を用いて行うこともでき、この場合、アンダーフィル材で封止する必要がなく、好ましい。さらに、半導体チップを搭載する際に超音波を併用すれば、電気的な接続が低温でしかも短時間で行うことができる。また、上記はんだボールは、共晶はんだやPbフリーはんだを用いることができる。上記はんだボールを外部接続端子107に固着する方法としては、例えば、N2リフロー装置などを用いることができるが、これに限定されない。
(Semiconductor package)
The semiconductor package of the present invention is obtained by mounting a semiconductor chip on the wiring substrate (substrate for mounting a semiconductor chip) of the present invention. FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of one embodiment (flip chip type semiconductor package) of the semiconductor package of the present invention. In this semiconductor package, the semiconductor chip 111 is mounted at a predetermined position of the semiconductor chip mounting substrate of FIG. 2G, and solder balls 114 for electrical connection with the mother board are formed on the
図4には、ワイヤボンドタイプ半導体パッケージの実施形態の断面図を示す。半導体チップの搭載には、一般のダイボンドペーストも使用できるが、ダイボンドフィルム117を用いることがより好ましい。半導体チップと半導体チップ接続端子との電気的な接続は金ワイヤ115を用いたワイヤボンドで行う。また、半導体チップの封止は、半導体用封止樹脂116をトランスファモールドで行うことができる。この場合、封止領域は、必要な部分だけ、例えば、半導体チップのフェース面だけを封止しても良いが、図4のように半導体パッケージ領域全体を封止することが望ましい。これは、半導体パッケージ領域を行及び列に複数個配列した半導体チップ搭載用基板において、基板と封止樹脂を同時にダイサー等で切断し、個々の半導体パッケージを得る場合に特に有効な方法である。 FIG. 4 shows a cross-sectional view of an embodiment of a wire bond type semiconductor package. Although a general die bond paste can be used for mounting the semiconductor chip, it is more preferable to use a die bond film 117. Electrical connection between the semiconductor chip and the semiconductor chip connection terminal is performed by wire bonding using a gold wire 115. Further, the semiconductor chip can be sealed by transfer molding using a semiconductor sealing resin 116. In this case, the sealing region may seal only a necessary portion, for example, only the face surface of the semiconductor chip, but it is desirable to seal the entire semiconductor package region as shown in FIG. This is a particularly effective method for obtaining individual semiconductor packages in a semiconductor chip mounting substrate in which a plurality of semiconductor package regions are arranged in rows and columns by simultaneously cutting the substrate and the sealing resin with a dicer or the like.
以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples, but the present invention is not limited thereto.
<半導体パッケージの信頼性>
本発明の銅表面処理を適用して作製した半導体パッケージの信頼性を評価するために、以下のようにして半導体パッケージサンプルを作製した(図2参照)。
<Reliability of semiconductor packages>
In order to evaluate the reliability of the semiconductor package produced by applying the copper surface treatment of the present invention, a semiconductor package sample was produced as follows (see FIG. 2).
(半導体パッケージの作製)
実施例1
(工程a)
図2に示すコア基板100として0.4mm厚のソーダガラス基板(熱膨張係数11ppm/℃)を用意し、片面にスパッタリングにより厚さ200nmの薄膜銅を形成した後、当該薄膜銅上に電気銅めっきを施し、厚さ10μmの銅層を形成した。なお、スパッタリングは、日本真空技術株式会社製装置型番MLH−6315を用いて、以下に示した条件1で行った。その後、第1の配線106aとなる部分にエッチングレジストを形成し、塩化第二銅130g/Lおよび塩酸100g/Lを含むエッチング液を用いてエッチングし、エッチングレジストを除去することで、第1の配線106a(第1の層間接続端子101及び半導体チップ接続端子を含む)を形成した。
(Production of semiconductor package)
Example 1
(Process a)
A soda glass substrate (thermal expansion coefficient 11 ppm / ° C.) having a thickness of 0.4 mm is prepared as the
条件1
電流:3.5A
電圧:500V
アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:5nm/秒
Current: 3.5A
Voltage: 500V
Argon flow rate: 35 SCCM
Pressure: 5 × 10 −3 Torr (4.9 × 10 −2 Pa)
Deposition rate: 5 nm / second
(工程b)
第1の配線106aが形成されたガラス基板の当該第1の配線106aと反対面から第1の層間接続端子101に到達するまで、レーザで穴径50μmのIVHとなる穴を形成した。レーザにはYAGレーザLAVIA−UV2000(住友重機械工業株式会社製、商品名)を使用し、周波数4kHz、ショット数50、マスク径0.4mmの条件でIVHとなる穴の形成を行った。ついで、穴内のデスミア処理を行った。
(Process b)
A hole having a hole diameter of 50 μm was formed with a laser until reaching the first
その後、当該穴に導電性ペーストMP−200V(日立化成工業株式会社製、商品名)を充填して、160℃30分で硬化し、ガラス基板上の第1の層間接続端子101と電気的に接続された、第1の層間接続用IVH102(バイアホール)を形成した。
Thereafter, the hole is filled with conductive paste MP-200V (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), cured at 160 ° C. for 30 minutes, and electrically connected to the first
(工程c)
ガラス基板の、第1の配線106aが形成された面の反対面に、上記(工程a)と同様にして、厚さ10μmの銅層を形成した後、これをエッチングすることで、(工程b)で形成された第1の層間接続用IVH102(第1のバイアホール)と電気的に接続された第2の配線106b(第2の層間接続端子103を含む)を形成した。
(Process c)
A copper layer having a thickness of 10 μm is formed on the surface of the glass substrate opposite to the surface on which the first wiring 106a is formed in the same manner as in the above (step a), and this is then etched (step b). The second wiring 106b (including the second interlayer connection terminal 103) electrically connected to the first interlayer connection IVH102 (first via hole) formed in (1) was formed.
(工程d)
(工程c)で形成した第2の配線106bの表面を、下記(工程d−1)に従い前処理し、(工程d−2)および(工程d−3)に従い処理(粗化)した後、下記(工程d−4)に従い、当該第2の配線側の面にビルドアップ層を形成した。
(Process d)
The surface of the second wiring 106b formed in (step c) is pretreated according to the following (step d-1), and is treated (roughened) according to (step d-2) and (step d-3). In accordance with the following (step d-4), a buildup layer was formed on the surface on the second wiring side.
(工程d−1)
第2の配線106bの表面を、200ml/L、液温50℃に調整した酸性脱脂液Z−200(ワールドメタル社製、商品名)を用いて、脱脂処理118した後、液温50℃の水に2分間浸漬することにより湯洗し、さらに1分間水洗した。次いで、3.6Nの硫酸水溶液に1分間浸漬し、1分間水洗した。
(Step d-1)
The surface of the second wiring 106b was degreased 118 using an acidic degreasing solution Z-200 (trade name, manufactured by World Metal Co., Ltd.) adjusted to 200 ml / L and a liquid temperature of 50 ° C., and then the liquid temperature of 50 ° C. It was washed with hot water by immersing in water for 2 minutes, and further washed with water for 1 minute. Subsequently, it was immersed in a 3.6 N sulfuric acid aqueous solution for 1 minute and washed with water for 1 minute.
(工程d−2)
塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、および塩化アンモニウム20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)に、上記前処理工程を経た第2の配線106bを50℃で1分間浸漬して、当該第2の配線106b表面に銅よりも貴な金属であるパラジウムを1.0μmol/dm2形成し、1分間水洗した。なお、貴金属処理液のpH調製には水酸化ナトリウムを用いた。
(Step d-2)
The second wiring 106b having undergone the above pretreatment step is immersed at 50 ° C. for 1 minute in a precious metal treatment solution (pH 2.5) containing 0.2 g / L of palladium chloride, 15 ml / L of hydrochloric acid, and 20 g / L of ammonium chloride. Then, 1.0 μmol / dm 2 of palladium, which is a metal nobler than copper, was formed on the surface of the second wiring 106b and washed with water for 1 minute. In addition, sodium hydroxide was used for pH adjustment of the noble metal treatment solution.
(工程d−3)
上記貴金属処理工程後、さらに、りん酸三ナトリウム10g/L、水酸化カリウム25g/L、および亜塩素酸ナトリウム15g/Lを含むアルカリ性の酸化処理液に、第2の配線106b表面を50℃で3分間浸漬することで、当該第2の配線106b表面に0.07mg/cm2の酸化銅の結晶を形成した。この後、5分間水洗し、還元処理液HIST−100D(日立化成工業株式会社製、商品名)に40℃で3分間浸漬し、さらに10分間水洗を行い、85℃で30分間乾燥した。
(Step d-3)
After the noble metal treatment step, the surface of the second wiring 106b is placed at 50 ° C. in an alkaline oxidation treatment solution containing trisodium phosphate 10 g / L, potassium hydroxide 25 g / L, and sodium chlorite 15 g / L. By dipping for 3 minutes, a 0.07 mg / cm 2 copper oxide crystal was formed on the surface of the second wiring 106b. Thereafter, it was washed with water for 5 minutes, immersed in the reduction treatment solution HIST-100D (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) for 3 minutes at 40 ° C., further washed with water for 10 minutes, and dried at 85 ° C. for 30 minutes.
(工程d−4)
次に、第2の配線106b側の面に層間絶縁層(ビルドアップ層)104を次のように形成した。すなわち、シアネートエステル系樹脂組成物の絶縁ワニスを、スピンコート法により、条件1500rpmで、第2の配線106b側の面に塗布し、厚み20μmの樹脂層を形成した後、常温(25℃)から6℃/minの昇温速度で230℃まで加熱し、230℃で80分間保持することにより熱硬化し、15μmのビルドアップ層を形成した。
(Step d-4)
Next, an interlayer insulating layer (build-up layer) 104 was formed on the surface on the second wiring 106b side as follows. That is, an insulating varnish of a cyanate ester-based resin composition is applied to the surface on the second wiring 106b side by a spin coating method at a condition of 1500 rpm to form a resin layer having a thickness of 20 μm, and then from room temperature (25 ° C.). It heated to 230 degreeC with the temperature increase rate of 6 degreeC / min, and was thermoset by hold | maintaining at 230 degreeC for 80 minutes, and formed the 15 micrometer buildup layer.
(工程e)
上記(工程d−4)で形成したビルドアップ層104の表面から第2の層間接続用端子103に到達するまで、レーザで穴径50μmのIVHとなる穴を形成した。レーザにはYAGレーザLAVIA−UV2000(住友重機械工業株式会社製、商品名)を使用し、周波数4kHz、ショット数20、マスク径0.4mmの条件でIVHとなる穴の形成を行った。その後、デスミア処理を行った。デスミア処理方法は、膨潤液サーキュポジットホールプリップ4125(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社、製品名)に80℃で3分浸漬し、3分間水洗した後、デスミア液サーキュポジットMLBプロモーター213(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社、製品名)に80℃で5分浸漬し、3分間水洗し、さらに、還元液サーキュポジットMLB216−4(ローム・アンド・ハース電子材料株式会社、製品名)に40℃で3分浸漬し、3分間水洗した後、85℃で30分間乾燥させて行った。
(Process e)
A hole to be an IVH having a hole diameter of 50 μm was formed by a laser until reaching the second
(工程f)
上記(工程d−4)で形成したビルドアップ層104上に第3の配線106c及び第2のIVH108を形成するために、ビルドアップ層104上にスパッタリングにより、厚さ20nmのNi層(下地金属)を形成し、さらに当該Ni層上に厚さ200nmの薄膜銅層を形成することで、シード層を形成した。スパッタリングは、日本真空技術株式会社製MLH−6315を用いて以下に示した条件2で行った。
(Process f)
In order to form the third wiring 106c and the
条件2
(ニッケル)
電流:5.0A
電圧:350V
アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:0.3nm/秒
(薄膜銅)
電流:3.5A
電圧:500V
アルゴン流量:35SCCM
圧力:5×10−3Torr(4.9×10−2Pa)
成膜速度:5nm/秒
(nickel)
Current: 5.0A
Voltage: 350V
Argon flow rate: 35 SCCM
Pressure: 5 × 10 −3 Torr (4.9 × 10 −2 Pa)
Deposition rate: 0.3 nm / sec (thin film copper)
Current: 3.5A
Voltage: 500V
Argon flow rate: 35 SCCM
Pressure: 5 × 10 −3 Torr (4.9 × 10 −2 Pa)
Deposition rate: 5 nm / second
次に、シード層上(薄膜銅層上)に、スピンコート法でめっきレジストPMER P−LA900PM(東京応化工業株式会社製、商品名)を塗布し、膜厚10μmのめっきレジスト層を形成した。ついで、めっきレジスト層を1000mJ/cm2の条件で露光した後、PMER現像液P−7Gに23℃で6分間浸漬し、L/S=10μm/10μmのレジストパターンを形成した。その後、硫酸銅めっき液(硫酸銅濃度70g/L、硫酸濃度170g/L、塩化ナトリウム0.1g/L、添加剤カパラシドG40(アドテックジャパン株式会社製)20ml/L、補正剤カパラシドGS(アドテックジャパン株式会社製)0.3ml/L)を用いて電気銅めっきを行い(条件:電流密度2A/dm2)、厚さ約5μmの第3の配線106cを形成した。めっきレジストの剥離は、メチルエチルケトンを用いて室温(25℃)で1分間浸漬して行った。また、シード層のクイックエッチングには、CPE−700(三菱瓦斯化学株式会社製、商品名)の5倍希釈液を用いて、30℃で30秒間浸漬揺動することにより、これをエッチング除去し、配線パターンを形成した。 Next, a plating resist PMER P-LA900PM (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd., trade name) was applied onto the seed layer (on the thin film copper layer) by a spin coating method to form a plating resist layer having a thickness of 10 μm. Next, the plating resist layer was exposed under the condition of 1000 mJ / cm 2 and then immersed in PMER developer P-7G at 23 ° C. for 6 minutes to form a resist pattern of L / S = 10 μm / 10 μm. Thereafter, a copper sulfate plating solution (copper sulfate concentration 70 g / L, sulfuric acid concentration 170 g / L, sodium chloride 0.1 g / L, additive Kaparaside G40 (manufactured by Adtech Japan Co., Ltd.) 20 ml / L, correction agent Kaparaside GS (Adtech Japan) Electrolytic copper plating was performed using 0.3 ml / L) (conditions: current density 2 A / dm 2 ) to form a third wiring 106 c having a thickness of about 5 μm. The plating resist was peeled off by immersion for 1 minute at room temperature (25 ° C.) using methyl ethyl ketone. In addition, for quick etching of the seed layer, a 5-fold diluted solution of CPE-700 (manufactured by Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd., trade name) is used for etching removal by immersing and shaking at 30 ° C. for 30 seconds. A wiring pattern was formed.
(工程g)
この後、(工程d)〜(工程f)までを再度繰り返し、ビルドアップ層及び外部接続端子107を含む最外層の配線をさらに一層形成した。最後にソルダーレジスト109を形成し、外部接続端子107および半導体チップ接続端子に金めっき処理を施し、図1(1パッケージ分の断面図)、図5(1パッケージ分の平面図)、及び図7(半導体チップ搭載用基板全体図)に示すようなファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板を作製した。
(Process g)
Thereafter, the steps (d) to (step f) were repeated again to form a further outermost layer wiring including the buildup layer and the
(工程h)
次に、上記で得た半導体チップ搭載用基板の半導体チップ搭載領域に、接続バンプ112が形成された半導体チップ111を、フリップチップボンダを用いて超音波を印加しながら必要な数だけ搭載した。さらに、半導体チップ搭載用基板と半導体チップの隙間に、半導体チップ端部からアンダーフィル材113を注入し、オーブンを用いて80℃で1時間の1次硬化及び150℃で4時間の2次硬化を行った。次に、外部接続端子107に直径0.45mmの鉛・錫共晶はんだボール114をN2リフロー装置を用いて融着した。最後に、幅200μmのブレードを装着したダイサーで半導体チップ搭載用基板を切断し、図3に示すような半導体パッケージサンプルを22個作製した。
(Process h)
Next, the necessary number of semiconductor chips 111 on which the connection bumps 112 were formed were mounted on the semiconductor chip mounting region of the semiconductor chip mounting substrate obtained above while applying ultrasonic waves using a flip chip bonder. Furthermore, an underfill material 113 is injected from the end of the semiconductor chip into the gap between the semiconductor chip mounting substrate and the semiconductor chip, and primary curing is performed at 80 ° C. for 1 hour and secondary curing at 150 ° C. for 4 hours using an oven. Went. Next, a lead / tin eutectic solder ball 114 having a diameter of 0.45 mm was fused to the
実施例2
実施例1の(工程d−2)において、塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、およびグリシン20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 2
In Example 1 (step d-2), Example 1 and Example 1 were used except that a precious metal treatment solution (pH 2.5) containing 0.2 g / L of palladium chloride, 15 ml / L of hydrochloric acid, and 20 g / L of glycine was used. Similarly, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were manufactured.
実施例3
実施例1の(工程d−2)において、塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、およびクエン酸一水和物20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 3
In Example 1 (step d-2), except that a noble metal treatment solution (pH 2.5) containing 0.2 g / L of palladium chloride, 15 ml / L of hydrochloric acid, and 20 g / L of citric acid monohydrate was used. In the same manner as in Example 1, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced.
実施例4
実施例1の(工程d−2)において、塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、塩化アンモニウム20g/L、およびグリシン20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 4
In Example 1 (step d-2), except that a precious metal treatment solution (pH 2.5) containing palladium chloride 0.2 g / L,
実施例5
実施例1の(工程d−2)において、塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、グリシン20g/L、およびクエン酸一水和物20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 5
A precious metal treatment solution (pH 2.5) containing 0.2 g / L of palladium chloride, 15 ml / L of hydrochloric acid, 20 g / L of glycine, and 20 g / L of citric acid monohydrate in (Step d-2) of Example 1 A fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced in the same manner as in Example 1 except that was used.
実施例6
実施例1の(工程d−2)において、塩化パラジウム0.2g/L、塩酸15ml/L、塩化アンモニウム20g/L、グリシン20g/L、およびクエン酸一水和物20g/Lを含む貴金属処理液(pH2.5)を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 6
Noble metal treatment including 0.2 g / L of palladium chloride, 15 ml / L of hydrochloric acid, 20 g / L of ammonium chloride, 20 g / L of glycine, and 20 g / L of citric acid monohydrate in (Step d-2) of Example 1 A fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid (pH 2.5) was used.
実施例7
実施例1の(工程d−3)において、りん酸三ナトリウム10g/L、水酸化カリウム25g/L、および塩素酸ナトリウム15g/Lを含むアルカリ性の酸化処理液を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 7
Example 1 (Step d-3) in Example 1 except that an alkaline oxidation treatment solution containing trisodium phosphate 10 g / L, potassium hydroxide 25 g / L, and sodium chlorate 15 g / L was used. In the same manner, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced.
実施例8
実施例1の(工程d−3)において、りん酸三ナトリウム10g/L、水酸化カリウム25g/L、およびペルオキソ二硫酸アンモニウム15g/Lを含むアルカリ性の酸化処理液を用いた以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Example 8
Example 1 except that an alkaline oxidation treatment solution containing trisodium phosphate 10 g / L, potassium hydroxide 25 g / L, and ammonium peroxodisulfate 15 g / L was used in (Step d-3) of Example 1. In the same manner, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced.
比較例1
実施例1の(工程d−2)における貴金属処理を行わず、(工程d−3)において、第2の配線106b表面を酸化処理液に85℃で3分間浸漬し、当該配線表面に0.50mg/cm2の酸化銅の結晶を形成し、さらに、還元処理を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Comparative Example 1
The precious metal treatment in (Step d-2) of Example 1 is not performed, and in (Step d-3), the surface of the second wiring 106b is immersed in an oxidation treatment solution at 85 ° C. for 3 minutes, and the surface of the wiring is set to 0. A fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1 except that a 50 mg / cm 2 copper oxide crystal was formed and no reduction treatment was performed.
比較例2
実施例1の(工程d−2)における貴金属処理を行わず、(工程d−3)において、第2の配線106b表面を酸化処理液に85℃で3分間浸漬し、当該配線表面に0.50mg/cm2の酸化銅の結晶を形成した以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Comparative Example 2
The precious metal treatment in (Step d-2) of Example 1 is not performed, and in (Step d-3), the surface of the second wiring 106b is immersed in an oxidation treatment solution at 85 ° C. for 3 minutes, and the surface of the wiring is set to 0. A fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1 except that 50 mg / cm 2 of copper oxide crystals were formed.
比較例3
実施例1の(工程d−2)における貴金属処理、および(工程d−3)における酸化−還元処理を行わず、第2の配線106b表面をマイクロエッチング剤により粗化処理した以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。なお、上記マイクロエッチング剤による粗化処理は、第2の配線106b表面をメックエッチボンドCZ8100(メック株式会社製マイクロエッチング剤、商品名)に40℃で1分30秒間浸漬し、水洗した後、常温にて3.6Nの硫酸水溶液に60秒間浸漬し、更に水洗を1分間行い、85℃で30分間乾燥させることで行った。
Comparative Example 3
Example 1 except that the precious metal treatment in (Step d-2) of Example 1 and the oxidation-reduction treatment in (Step d-3) were not performed, and the surface of the second wiring 106b was roughened with a microetching agent. In the same manner as in Example 1, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were produced. The roughening treatment with the micro-etching agent was performed by immersing the surface of the second wiring 106b in MEC-Hetch Bond CZ8100 (Micro-etching agent manufactured by MEC Co., Ltd., trade name) at 40 ° C. for 1 minute and 30 seconds, washing with water, It was immersed in a 3.6N sulfuric acid aqueous solution at room temperature for 60 seconds, further washed with water for 1 minute, and dried at 85 ° C. for 30 minutes.
比較例4
実施例1の(工程d−2)における貴金属処理を行わず、更にその後の(工程d−3)における酸化−還元処理を行わなかった。すなわち、第2の配線106b表面を粗化処理しなかった以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Comparative Example 4
The noble metal treatment in (Step d-2) of Example 1 was not performed, and further, the oxidation-reduction treatment in the subsequent (Step d-3) was not performed. That is, a fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the surface of the second wiring 106b was not roughened.
比較例5
実施例1の(工程d−2)の代わりに、塩化第一錫4.0g/L、硫酸20g/L、チオ尿素50g/Lを含む処理液に、第2の配線106bを30℃で10秒間浸漬して、当該配線表面に銅よりも卑な金属である錫を1.0μmol/dm2形成し、1分間水洗した以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Comparative Example 5
Instead of the (step d-2) in the first embodiment, the second wiring 106b is added to a treatment liquid containing 4.0 g / L of stannous chloride, 20 g / L of sulfuric acid, and 50 g / L of thiourea at 30 ° C. A semiconductor chip for a fan-in type BGA as in Example 1 except that it is immersed for 1 second to form 1.0 μmol / dm 2 of tin, which is a base metal rather than copper, on the wiring surface and washed with water for 1 minute. A mounting substrate and a semiconductor package were produced.
比較例6
実施例1の(工程d−3)において、水酸化カリウム25g/Lおよび亜塩素酸ナトリウム15g/Lを含むアルカリ性の酸化処理液を用い、当該処理液に第2の配線106b表面を50℃で3分間浸漬することで、当該配線表面に0.1mg/cm2の酸化銅の結晶を形成した以外は、実施例1と同様にしてファン−インタイプBGA用半導体チップ搭載用基板及び半導体パッケージを作製した。
Comparative Example 6
In (Step d-3) of Example 1, an alkaline oxidation treatment solution containing 25 g / L of potassium hydroxide and 15 g / L of sodium chlorite was used, and the surface of the second wiring 106b was applied to the treatment solution at 50 ° C. A fan-in type BGA semiconductor chip mounting substrate and a semiconductor package were prepared in the same manner as in Example 1 except that a 0.1 mg / cm 2 copper oxide crystal was formed on the wiring surface by dipping for 3 minutes. Produced.
(半導体パッケージの信頼性試験)
実施例1〜8及び比較例1〜6で作製された各々22個の半導体パッケージサンプルに対して吸湿処理を行った後、到達温度240℃、長さ2mのリフロー炉に0.5m/分の条件で各サンプルを流して、リフローを行った。その後、各サンプルについてクラック発生の有無を調べ、発生した場合をNGとした。結果を表1に示す。
(Semiconductor package reliability test)
After performing a moisture absorption process on each of the 22 semiconductor package samples produced in Examples 1-8 and Comparative Examples 1-6, 0.5 m / min was applied to a reflow furnace having an ultimate temperature of 240 ° C. and a length of 2 m. Reflow was performed by flowing each sample under conditions. Then, the presence or absence of crack generation was examined for each sample, and the case where it occurred was determined as NG. The results are shown in Table 1.
また、各々22個の半導体パッケージサンプルを厚さ0.8mmのマザーボードに実装したものについて、−55℃、30分〜125℃、30分を1サイクルとする温度サイクル試験を行い、500サイクル目、1000サイクル目、1500サイクル目に、ヒューレット・パッカード社製マルチメータ3457Aを用い、配線の導通抵抗値を測定した。測定した抵抗値が初期抵抗値より10%以上変化した場合をNGとした。結果を表1に示す。但し、比較例3については、配線精度を維持することができず、試験基板を作製することができなかった。
<表面処理銅の表面接着性と平滑性>
本発明の銅表面処理後における銅表面の接着性と平滑性を評価するために、以下のようにして評価用電解銅箔を作製した。
<Surface treatment copper surface adhesion and smoothness>
In order to evaluate the adhesion and smoothness of the copper surface after the copper surface treatment of the present invention, an electrolytic copper foil for evaluation was prepared as follows.
(評価用電解銅箔の作製)
実施例9
厚み18μmの電解銅箔GTS−18(古河サーキットフォイル株式会社製、商品名)を5cm×8cm×3枚(接着試験用、銅表面平滑度評価用、銅表面外観評価用)に切り出し、各電解銅箔の片面に、実施例1の(工程d)の(工程d−1)、(工程d−2)、(工程d−3)に記載された配線表面に対する各表面処理を施し、電解銅箔の試験片を作製した。処理の際は、電解銅箔が折れ曲がらないように、リジット板に試験片をテープで貼り付けて行った。
(Preparation of electrolytic copper foil for evaluation)
Example 9
An electrolytic copper foil GTS-18 (trade name, manufactured by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) having a thickness of 18 μm was cut into 5 cm × 8 cm × 3 sheets (for adhesion test, copper surface smoothness evaluation, copper surface appearance evaluation), and each electrolysis One surface of the copper foil was subjected to each surface treatment on the wiring surface described in (Step d-1), (Step d-2), and (Step d-3) of (Step d) of Example 1, and electrolytic copper A foil specimen was prepared. During the treatment, a test piece was attached to a rigid plate with a tape so that the electrolytic copper foil was not bent.
実施例10
電解銅箔に対する表面処理として、実施例2の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 10
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was produced in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 2 (step d) was performed.
実施例11
電解銅箔に対する表面処理として、実施例3の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 11
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was produced in the same manner as in Example 9 except that the same surface treatment as that in Example 3 (step d) was performed.
実施例12
電解銅箔に対する表面処理として、実施例4の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 12
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was prepared in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 4 (step d) was performed.
実施例13
電解銅箔に対する表面処理として、実施例5の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 13
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was prepared in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 5 (step d) was performed.
実施例14
電解銅箔に対する表面処理として、実施例6の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 14
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was produced in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 6 (step d) was performed.
実施例15
電解銅箔に対する表面処理として、実施例7の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 15
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was produced in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 7 (step d) was performed.
実施例16
電解銅箔に対する表面処理として、実施例8の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Example 16
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of an electrolytic copper foil was prepared in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as that in Example 8 (step d) was performed.
比較例7
電解銅箔に対する表面処理として、比較例1の(工程d)における配線表面処理(前処理および酸化処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 7
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of electrolytic copper foil was obtained in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment and oxidation treatment) in (Step d) of Comparative Example 1 was performed. Was made.
比較例8
電解銅箔に対する表面処理として、比較例2の(工程d)における配線表面処理(前処理、酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 8
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, an electrolytic copper foil was obtained in the same manner as in Example 9 except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment, oxidation treatment and reduction treatment) in (Step d) of Comparative Example 2 was performed. A test piece was prepared.
比較例9
電解銅箔に対する表面処理として、比較例3の(工程d)における配線表面処理(前処理およびエッチング処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 9
As a surface treatment for the electrolytic copper foil, a test piece of electrolytic copper foil was obtained in the same manner as in Example 9, except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment and etching treatment) in (Step d) of Comparative Example 3 was performed. Was made.
比較例10
電解銅箔に対して、比較例4と同様、(工程d−2)の貴金属処理及び(工程d−3)の酸化−還元処理を行わなかった以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 10
As in Comparative Example 4, the electrolytic copper foil was the same as in Example 9, except that the noble metal treatment in (Step d-2) and the oxidation-reduction treatment in (Step d-3) were not performed. A test piece was prepared.
比較例11
電解銅箔に対する表面処理として、比較例5の(工程d)における配線表面処理(前処理、卑金属処理、酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 11
As the surface treatment for the electrolytic copper foil, the same surface treatment as that of the wiring surface treatment (pretreatment, base metal treatment, oxidation treatment and reduction treatment) in (Step d) of Comparative Example 5 was performed, as in Example 9. A test piece of electrolytic copper foil was prepared.
比較例12
電解銅箔に対する表面処理として、比較例6の(工程d)における配線表面処理(前処理、貴金属処理、リン酸塩を含まない処理液による酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例9と同様に電解銅箔の試験片を作製した。
Comparative Example 12
As the surface treatment for the electrolytic copper foil, the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment, precious metal treatment, oxidation treatment and reduction treatment with a treatment solution not containing phosphate) in (Step d) of Comparative Example 6 was performed. Except that, a test piece of electrolytic copper foil was prepared in the same manner as Example 9.
(接着性試験)
低誘電正接高耐熱多層材料として使用することが可能な、厚さ0.8mmのガラス布−シアネートエステル系樹脂組成物含浸両面銅張り積層板であるMCL−LX−67(日立化成工業株式会社製、商品名)の片面を、化学エッチング粗化処理液HIST−7300(日立化成工業株式会社製)を用いて粗化処理し、その銅表面粗さRzを3.5μmとした。その後、Rz=3.5μmの銅表面に、シアネートエステル系樹脂組成物をガラスクロスに含浸させたプリプレグであるGXA−67N(日立化成工業株式会社製、商品名)を積層し、さらに最外層に実施例9〜16及び比較例7〜12で作製した電解銅箔1枚を積層し、3.0MPaの圧力で常温(25℃)から6℃/minの昇温速度で230℃まで加熱し、230℃において1時間保持することにより積層接着し、接着性試験用基板を作製した。なお、上記電解銅箔は、各種表面処理を施した面側において絶縁層(プリプレグ)と接着している。
(Adhesion test)
MCL-LX-67 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) which is a double-sided copper-clad laminate impregnated with a glass cloth-cyanate ester-based resin composition having a thickness of 0.8 mm that can be used as a low dielectric loss tangent high heat resistant multilayer material , Product name) was roughened using a chemical etching roughening solution HIST-7300 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), and the copper surface roughness Rz was 3.5 μm. Thereafter, GXA-67N (trade name, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.), which is a prepreg obtained by impregnating a glass cloth with a cyanate ester resin composition, is laminated on the copper surface of Rz = 3.5 μm, and further on the outermost layer. One sheet of electrolytic copper foil prepared in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 7 to 12 was laminated, and heated at a pressure of 3.0 MPa from room temperature (25 ° C.) to 230 ° C. at a rate of temperature increase of 6 ° C./min. By holding at 230 ° C. for 1 hour, lamination adhesion was performed to prepare an adhesion test substrate. In addition, the said electrolytic copper foil is adhere | attached with the insulating layer (prepreg) in the surface side which gave various surface treatments.
ついで、上記で得た各接着性試験用基板について、初期(0時間)の接着性、150℃で120時間および240時間放置した後の接着性を測定した。なお、上記接着性の指標となるピール強度(N/m)の測定は、レオメータNRM−3002D−H(不動工業株式会社製、商品名)を用い、電解銅箔を基板に対して垂直方向に50mm/minの速度で引き剥がして行った。ピール強度の値が300N/m以上の値を示した場合を○、300N/m未満の値を示した場合を×とした。結果を表2に示す。 Next, the initial (0 hour) adhesion and the adhesion after leaving at 150 ° C. for 120 hours and 240 hours were measured for each of the adhesion test substrates obtained above. In addition, the measurement of the peel strength (N / m) used as the said parameter | index of adhesiveness uses rheometer NRM-3002D-H (Fudo Kogyo Co., Ltd. make, brand name), and makes an electrolytic copper foil perpendicular | vertical with respect to a board | substrate. The peeling was performed at a speed of 50 mm / min. The case where the peel strength value was 300 N / m or more was indicated as ◯, and the case where the peel strength value was less than 300 N / m was indicated as ×. The results are shown in Table 2.
(平滑性評価)
実施例9〜16及び比較例7〜12で作製した電解銅箔の表面処理を施した面側の表面粗さ(Rz)を簡易式原子間力顕微鏡(AFM) Nanopics2100を用いて、以下に示した条件3で測定した。Rzが1nm以上かつ100nm以下のものを◎、Rzが100nmを超えかつ1000nm以下のものを○、Rzが1nm未満または1000nmを超えるものを△とした。結果を表2に示す。
(Smoothness evaluation)
The surface roughness (Rz) on the surface side subjected to the surface treatment of the electrolytic copper foils produced in Examples 9 to 16 and Comparative Examples 7 to 12 is shown below using a simple atomic force microscope (AFM) Nanopics 2100. The measurement was performed under the
条件3
測定長さ:1μm
SCAN SPEED:1.35μm/sec
FORCE REFARENCE:160
Measurement length: 1μm
SCAN SPEED: 1.35 μm / sec
FORCE REFERENCE: 160
<配線間絶縁信頼性>
本発明の銅の表面処理方法により表面処理された銅配線間の絶縁信頼性を評価するために、以下のような評価用基板を作製した。
<Insulation reliability between wires>
In order to evaluate the insulation reliability between copper wires surface-treated by the copper surface treatment method of the present invention, the following evaluation substrates were produced.
(評価用基板の作製)
実施例17
(工程a’)
図9に示すコア基板100として0.4mm厚のソーダガラス基板(熱膨張係数11ppm/℃)を用意し、片面に層間絶縁層104を次のように形成した。すなわち、シアネートエステル系樹脂組成物の絶縁ワニスをスピンコート法により、条件1500rpmで、ガラス基板上に塗布し、厚み20μmの樹脂層を形成した後、常温(25℃)から6℃/minの昇温速度で230℃まで加熱し、230℃で80分間保持することにより熱硬化し、層間絶縁層104を形成した。その後、実施例1の(工程f)と同様に厚さ20nmのNi層及び厚さ200nmの薄膜銅からなるシード層150を形成した。
(Production of evaluation substrate)
Example 17
(Process a ')
As a
次に、シード層150上に、スピンコート法でめっきレジストPMER P−LA900PM(東京応化工業株式会社製、商品名)を塗布し、膜厚10μmのめっきレジスト層を形成した。ついで、めっきレジスト層を1000mJ/cm2の条件で露光した後、PMER現像液P−7Gに23℃で6分間浸漬し、レジストパターン151を形成した。その後、硫酸銅めっき液を用いて電気銅めっきを行い、厚さ約5μmの配線106を形成した。めっきレジストの剥離は、メチルエチルケトンを用いて室温(25℃)で1分間浸漬して行った。また、シード層のクイックエッチングには、CPE−700(三菱瓦斯化学株式会社製、商品名)の5倍希釈液を用いて、30℃で30秒間浸漬揺動することにより、これをエッチング除去し、配線106を形成した。
Next, a plating resist PMER P-LA900PM (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied on the seed layer 150 by a spin coating method to form a plating resist layer having a thickness of 10 μm. Next, the plating resist layer was exposed under the condition of 1000 mJ / cm 2 , and then immersed in PMER developer P-7G at 23 ° C. for 6 minutes to form a resist pattern 151. Thereafter, electrolytic copper plating was performed using a copper sulfate plating solution to form a
(工程d’)
上記(工程a’)で形成した配線106に対し、実施例1の(工程d)の(工程d−1)、(工程d−2)、(工程d−3)と同様にして、各表面処理を施した後、実施例1の(工程d−4)と同様にして、図9(d’)に示す層間絶縁層(ビルドアップ層)104をそれぞれ形成し、図10に示すL/S=5μm/5μm、図11に示すL/S=10μm/10μmの評価用基板をそれぞれ32枚作製した。
(Process d ')
For each of the
実施例18
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例2の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 18
A substrate for evaluation was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in (Step d) of Example 2 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例19
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例3の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 19
An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in (Step d) of Example 3 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例20
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例4の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 20
An evaluation substrate was prepared in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in (Step d) of Example 4 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例21
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例5の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 21
An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in (Step d) of Example 5 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例22
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例6の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 22
An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in Example 6 (Step d) was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例23
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例7の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 23
An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in Example 7 (Step d) was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
実施例24
上記(工程d’)における各表面処理として、実施例8の(工程d)における配線表面処理と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Example 24
An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as that in (Step d) of Example 8 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above.
比較例13
上記(工程d’)における各表面処理として、比較例1の(工程d)における配線表面処理(前処理および酸化処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 13
For each evaluation in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment and oxidation treatment) in (Step d) of Comparative Example 1 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above. A substrate was produced.
比較例14
上記(工程d’)における各表面処理として、比較例2の(工程d)における配線表面処理(前処理、酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 14
As each surface treatment in the above (Step d ′), the same surface treatment as that in Example 17 was performed except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment, oxidation treatment and reduction treatment) in (Step d) of Comparative Example 2 was performed. An evaluation substrate was prepared.
比較例15
上記(工程d’)における各表面処理として、比較例3の(工程d)における配線表面処理(前処理およびエッチング処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 15
For each evaluation in the same manner as in Example 17 except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment and etching treatment) in (Step d) of Comparative Example 3 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above. A substrate was produced.
比較例16
上記(工程d’)において、比較例4と同様、(工程d−2)の貴金属処理及び(工程d−3)の酸化−還元処理を行わなかった以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 16
In the above (Step d ′), as in Comparative Example 4, the evaluation was performed in the same manner as in Example 17 except that the precious metal treatment in (Step d-2) and the oxidation-reduction treatment in (Step d-3) were not performed. A substrate was produced.
比較例17
上記(工程d’)における各表面処理として、比較例5の(工程d)における配線表面処理(前処理、卑金属処理、酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 17
Examples except that the same surface treatment as the wiring surface treatment (pretreatment, base metal treatment, oxidation treatment, and reduction treatment) in (Step d) of Comparative Example 5 was performed as each surface treatment in (Step d ′) above. An evaluation substrate was produced in the same manner as in FIG.
比較例18
上記(工程d’)における各表面処理として、比較例6の(工程d)における配線表面処理(前処理、貴金属処理、リン酸塩を含まない処理液による酸化処理および還元処理)と同様の表面処理を施した以外は、実施例17と同様に評価用基板を作製した。
Comparative Example 18
As each surface treatment in the above (step d ′), the same surface as the wiring surface treatment (pretreatment, noble metal treatment, oxidation treatment and reduction treatment with a treatment solution not containing phosphate) in (step d) of Comparative Example 6 An evaluation substrate was produced in the same manner as in Example 17 except that the treatment was performed.
(配線間絶縁信頼性試験)
実施例17〜24及び比較例13〜18で作製した各評価用基板について、以下のようにして、L/S=5/5μmおよびL/S=10/10μmの配線間の絶縁抵抗値を測定した。ただし、比較例15の評価基板については、配線精度を維持することができなかったため、測定を行わなかった。
(Insulation reliability test between wires)
For each of the evaluation substrates prepared in Examples 17 to 24 and Comparative Examples 13 to 18, the insulation resistance value between the wirings of L / S = 5/5 μm and L / S = 10/10 μm was measured as follows. did. However, the evaluation board of Comparative Example 15 was not measured because the wiring accuracy could not be maintained.
まず、アドバンテスト株式会社社製R−8340A型デジタル超高抵抗微小電流計を用いて、配線間に室温でDC5Vの電圧を30秒間印加し、配線間の絶縁抵抗値を測定した。なお、1GΩ以下の絶縁抵抗測定には、株式会社ヒューレット・パッカード(HP)社製デジタルマルチメータ3457Aを用いた。 First, using an R-8340A type digital ultra-high resistance microammeter manufactured by Advantest Corporation, a voltage of DC 5 V was applied between the wires at room temperature for 30 seconds, and the insulation resistance value between the wires was measured. A digital multimeter 3457A manufactured by Hewlett-Packard (HP) Co., Ltd. was used for measuring the insulation resistance of 1 GΩ or less.
次に、85℃・相対湿度85%に保った恒湿恒温層中で、配線間に連続的にDC5Vの電圧を印加し、24h、48h、96h、200h、500h、1,000h後に上記と同様に配線間の絶縁抵抗値を測定した。なお、恒湿恒温槽は株式会社日立製作所製EC−10HHPS型恒湿恒温を用い、投入後1000時間まで測定した。 Next, a voltage of DC 5 V is continuously applied between the wirings in a constant humidity and constant temperature layer maintained at 85 ° C. and relative humidity 85%, and the same as above after 24 h, 48 h, 96 h, 200 h, 500 h, and 1,000 h. The insulation resistance value between the wires was measured. In addition, the constant-humidity thermostat used Hitachi, Ltd. EC-10HHPS type | mold constant temperature and constant temperature, and it measured until 1000 hours after input.
以上のようにして測定した評価基板について、絶縁抵抗値の最小値が、1.0×109Ω(1GΩ)未満の場合には不合格とし、1.0×109Ω以上の場合には合格とし、合格した評価基板の枚数を調べた。結果を表3、表4に示す。
<考察>
表1に示すように、実施例1〜8で作製した半導体パッケージについては、極めて良好な信頼性を示した。また、表2に示すように、実施例9から16で作製した電解銅箔は、緻密且つ均一な数十ナノレベルの微細凹凸をその表面に有し、その表面と絶縁層との150℃・240h放置後の接着強度(ピール強度)は、300N/m以上であり良好であった。また、表3および表4に示すように、実施例17から24で作製した評価基板における配線間絶縁信頼性は、L/S=5/5μmおよびL/S=10/10μmのいずれにおいても極めて良好であった。
<Discussion>
As shown in Table 1, the semiconductor packages produced in Examples 1 to 8 showed extremely good reliability. Moreover, as shown in Table 2, the electrolytic copper foils produced in Examples 9 to 16 have dense and uniform fine unevenness of several tens of nanometer level on the surface, and the surface and the insulating layer are 150 ° C. The adhesive strength (peel strength) after leaving for 240 hours was 300 N / m or more, which was good. Further, as shown in Table 3 and Table 4, the inter-wiring insulation reliability in the evaluation boards fabricated in Examples 17 to 24 is extremely high at both L / S = 5/5 μm and L / S = 10/10 μm. It was good.
一方、本発明による貴金属処理および酸化処理をしなかった場合、比較例1〜18に示すように、半導体パッケージの信頼性、銅表面の平滑性、銅表面と絶縁層の接着性、配線間絶縁信頼性の全てを満足することはできなかった。貴金属処理を行わず酸化処理した場合、比較例7、8、13、14の通り、実施例と比較して平滑性、配線間絶縁信頼性に劣った。また、マイクロエッチング処理した場合、比較例3、9、15に示すように、銅の溶解量が多いことから微細配線への適用はできなかった。また、表面の粗化処理を行わなかった場合は、比較例4、10、16に示すとおり、接着性、半導体パッケージの信頼性、配線間絶縁信頼性に劣った。また、卑貴金属処理と酸化処理を行った場合には、比較例5、11、17に示すように、貴金属処理と酸化処理を行った場合に比べて、半導体パッケージの信頼性、平滑性、接着性、配線間絶縁信頼性の全てが劣っていた。更に、貴金属処理、酸化処理を行った場合であっても、酸化処理液にリン酸塩を含まなかった場合には、比較例6、12、18に示すように、貴金属処理を行うことによる効果を充分に得ることができなかった。 On the other hand, when the precious metal treatment and the oxidation treatment according to the present invention were not performed, as shown in Comparative Examples 1 to 18, the reliability of the semiconductor package, the smoothness of the copper surface, the adhesion between the copper surface and the insulating layer, and the insulation between wirings I couldn't satisfy all of the reliability. When the oxidation treatment was performed without the precious metal treatment, as shown in Comparative Examples 7, 8, 13, and 14, the smoothness and the inter-wiring insulation reliability were inferior as compared with the Examples. In addition, when the microetching treatment was performed, as shown in Comparative Examples 3, 9, and 15, the amount of copper dissolved was large, so that it could not be applied to fine wiring. Further, when the surface roughening treatment was not performed, as shown in Comparative Examples 4, 10, and 16, the adhesiveness, the reliability of the semiconductor package, and the inter-wiring insulation reliability were inferior. Further, when the base metal treatment and the oxidation treatment are performed, as shown in Comparative Examples 5, 11, and 17, the reliability, smoothness, and adhesion of the semiconductor package are compared with those when the noble metal treatment and the oxidation treatment are performed. All of the reliability and the insulation reliability between wirings were inferior. Furthermore, even when noble metal treatment and oxidation treatment are performed, if no phosphate is included in the oxidation treatment solution, as shown in Comparative Examples 6, 12, and 18, the effect of performing the noble metal treatment Could not be obtained sufficiently.
したがって、本発明によれば、銅表面と絶縁層との接着強度が良好な数十ナノレベルの均一な微細凹凸を生産性良く銅表面に形成することができ、また、配線間絶縁信頼性に優れた配線基板及び信頼性に優れる半導体パッケージを生産性良く製造できる。 Therefore, according to the present invention, uniform fine unevenness of several tens of nanometers with good adhesion strength between the copper surface and the insulating layer can be formed on the copper surface with high productivity, and the inter-wiring insulation reliability can be improved. An excellent wiring board and a highly reliable semiconductor package can be manufactured with high productivity.
11.位置決めマーク(位置合わせ用ガイド穴)
13.半導体パッケージ領域
14.ダイボンドフィルム接着領域(フリップチップタイプ)
15.半導体チップ搭載領域(フリップチップタイプ)
16.半導体チップ接続端子
17.ダイボンドフィルム接着領域(ワイヤボンドタイプ)
18.半導体チップ搭載領域(ワイヤボンドタイプ)
19.外部接続端子
20.展開配線
21.ダミーパターン
22.半導体チップ搭載用基板
23.ブロック
24.補強パターン
25.切断位置合わせマーク
100.コア基板
101.第1の層間接続端子
102.第1の層間接続用IVH(バイアホール)
103.第2の層間接続端子
104.層間絶縁層(ビルドアップ層)
105.第3の層間接続用IVH(バイアホール)
106.配線
106a.第1の配線
106b.第2の配線
106c.第3の配線
107.外部接続端子
108.第2の層間接続用IVH(バイアホール)
109.絶縁被覆(ソルダーレジスト)
111.半導体チップ
112.接続バンプ
113.アンダーフィル材
114.はんだボール
115.金ワイヤ
116.半導体用封止樹脂
117.ダイボンドフィルム
118.シード層
119.レジストパターン
11. Positioning mark (guide hole for alignment)
13.
15. Semiconductor chip mounting area (flip chip type)
16. Semiconductor
18. Semiconductor chip mounting area (wire bond type)
19.
103. Second
105. Third interlayer connection IVH (via hole)
106. Wiring 106a. First wiring 106b. Second wiring 106c.
109. Insulation coating (solder resist)
111. Semiconductor chip 112. Connection bump 113. Underfill material 114. Solder balls 115. Gold wire 116. Sealing resin for semiconductor 117. Die bond film 118. Seed layer 119. Resist pattern
Claims (15)
銅より貴な金属の塩を含み、銅表面に銅よりも貴な金属を離散的に形成するための酸性の貴金属処理液と、
リン酸塩および酸化剤を含み、前記貴金属処理液で処理された銅表面を酸化するためのアルカリ性の酸化処理液と、
を備える、銅表面処理液セット。 A copper surface treatment liquid set for roughening the copper surface,
An acidic noble metal treatment solution for discretely forming a metal nobler than copper on the copper surface, including a salt of a metal nobler than copper;
An alkaline oxidation treatment solution containing a phosphate and an oxidizing agent, and oxidizing the copper surface treated with the noble metal treatment solution;
A copper surface treatment liquid set.
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