JP2016100581A

JP2016100581A - 配線基板の製造方法

Info

Publication number: JP2016100581A
Application number: JP2014239048A
Authority: JP
Inventors: 一喜岡; Kazuki Oka
Original assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Circuit Solutions Inc
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-05-30

Abstract

【課題】ビア導体上にビア導体よりも幅の狭い配線パターンを有する微細配線を高密度で形成することが可能な配線基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】上層の絶縁層３に形成されたビアホールＶ内を、上端が上層の絶縁層３の上面から０〜１５μｍ凹んで位置するビア導体４で充填した後、このビア導体４上を、ビア導体４の上端よりも狭い幅で横切る帯状パターン５ａを有する上層の配線導体５をセミアディティブ法により形成する配線基板の製造方法である。ビアホールＶ内をビア導体４により良好に充填できるとともに、その上に微細な帯状パターン５ａを高密度で形成することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子を搭載するため等に用いられる配線基板の製造方法に関するものである。

半導体素子を搭載するため等に用いられる高密度配線基板としてビルドアップ配線基板が知られている。ビルドアップ配線基板は、絶縁層を挟んで上下に位置する配線導体同士をビア導体により接続することにより多層配線構造を形成している。

ここで、従来のビルドアップ配線基板における多層配線構造を図１４（ａ），（ｂ）に示す。図１４（ａ）は従来のビルドアップ配線基板における要部断面図であり、図１４（ｂ）はその上図である。

図１４（ａ），（ｂ）に示すように、従来の配線基板においては、下層の絶縁層１１上に下層の配線導体１２が被着されている。下層の絶縁層１１および下層の配線導体１２上には、上層の絶縁層１３が積層されている。上層の絶縁層１３には、ビアホールＶが形成されている。ビアホールＶは、下層の配線導体１２を底面としている。ビアホールＶ内には、ビア導体１４が充填されている。ビア導体１４は、下層の配線導体１２に接続している。上層の絶縁層１３の上には、上層の配線導体１５が被着されている。上層の配線導体１５は、ビア導体１４と一体的に形成された帯状パターン１５ａおよび広面積のベタパターン１５ｂを有している。

さらに、上層の配線導体１５は、ビア導体１４に対応する位置にランドＬを有している。ランドＬは、ビアホールＶよりも大きく、ビアホールＶ上を覆っている。ランドＬを設けることにより、ビアホールＶの形成位置と上層の配線導体１５の形成位置との間に製造ばらつき上のずれが生じても、下層の配線導体１２と上層の配線導体１５とがビア導体１４を介して確実に接続されるようになっている。

ところが、ランドＬを設けることは、上層の配線導体１５における高密度配線化の障害となる。そこで、特開２００３−１９８０８５号公報（特許文献１）では、ビアホール上にランドを設けることなく、ビア導体上にビア導体よりも幅の狭い配線パターンを設けることにより高密度配線を実現する回路基板およびその製造方法が提案されている。

しかしながら、特許文献１で提案された回路基板の製造方法では、ビアホールが形成された絶縁層のビアホール内および上面の全面にシード層および電解銅めっきから成るめっき導体層を形成した後、そのめっき導体層上に、配線パターンとして残す部分を被覆するレジストパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクとしてめっき導体層をエッチングすることにより配線パターンが形成される。この方法は、サブトラクティブ法と呼ばれるもので、厚みの厚い電解銅めっき層から成るめっき導体層を所定パターンにエッチングすることにより配線パターンを形成するので、レジストパターンの下の配線パターンが側面からエッチングされるサイドエッチングが大きくなるので、微細配線を高密度で形成することが困難である。

特開２００３−１９８０８５号公報

本発明が解決しようとする課題は、ビア導体上にビア導体よりも幅の狭い配線パターンを有する微細配線を高密度で形成することが可能な配線基板の製造方法を提供することにある。

本発明の配線基板の製造方法は、
下層の絶縁層と、該下層の絶縁層上に形成された下層の配線導体と、該下層の配線導体および下層の絶縁層上に形成された上層の絶縁層と、該上層の絶縁層に前記下層の配線導体を底面として形成されたビアホールと、該ビアホール内に充填されており、上端が上層の絶縁層の表面から０〜１５μｍ凹んで位置するビア導体と、前記上層の絶縁層上および前記ビア導体上に、前記ビア導体上を該ビア導体の上端よりも狭い幅で横切る帯状パターンを有する上層の配線導体と、を形成して成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（７）の工程を行うことを特徴とするものである。
（１）前記下層の絶縁層上に前記下層の配線導体を形成する工程
（２）前記下層の絶縁層上および前記下層の配線導体上に前記上層の絶縁層を形成する工程
（３）前記上層の絶縁層に前記ビアホールを形成する工程
（４）前記上層の絶縁層上および前記ビアホール内に、電解めっきのための下地導体層を被着させる工程
（５）前記上層の配線導体が形成される部位の前記上層の絶縁層上ならびに前記ビアホール内およびその周辺の前記下地導体層上に、前記ビアホール内を完全に充填するとともに前記上層の絶縁層上面における面積占有率が４０〜５５％となる電解めっき層を形成する工程
（６）前記ビアホール上における前記電解めっき層の表面が前記上層の絶縁層の上面から０〜１５μｍ凹む高さになるように前記下地導体層および前記電解めっき層の全面をエッチングして前記ビア導体を形成する工程
（７）前記上層の絶縁層上および前記ビア導体上に前記上層の配線導体をセミアディティブ法により形成する工程

本発明の配線基板の製造方法によれば、上層の絶縁層に形成されたビアホール内を、上端が上層の絶縁層の上面から０〜１５μｍ凹んで位置するビア導体で充填した後、このビア導体上を、ビア導体の上端よりも狭い幅で横切る帯状パターンを有する上層の配線導体をセミアディティブ法により形成することから、上層の絶縁層上に微細配線を高密度で形成することができる。

また、上層の配線導体が形成される部位の上層の絶縁層上面ならびにビアホール内およびその周辺に、ビアホール内を完全に充填するとともに上層の絶縁層上面における面積占有率が４０〜５５％となる電解めっき層を形成した後、この電解めっき層の全面をエッチングすることによりビア導体を形成することから、厚みばらつきの小さいビア導体を形成することができる。これは、この面積占有率が上層の絶縁層上におけるめっき厚みを均一なものとするのに適した占有率であるとともに、電解めっき層をエッチングしてビア導体を形成する際に、上層の絶縁層上に第１の電解めっき層の残渣が残りにくい占有率であるからである。

さらに、上層の絶縁層上にこの電解めっき層の残渣が残ったとしても、この電解めっき層は、上層の配線導体が形成される部位に形成されており、その上に上層の配線導体が重なるように形成されるので、上層の配線導体における電気的な絶縁信頼性を損ねることはない。

図１（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法により製造される配線基板の一例を示す要部概略断面図およびその概略上面図である。図２（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図３（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図４（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図５（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図６（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図７（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図８（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図９（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図１０（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図１１（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図１２（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図１３（ａ），（ｂ）は、本発明の配線基板の製造方法を説明するための要部概略断面図およびその概略上面図である。図１４（ａ），（ｂ）は、従来の配線基板を示す要部概略断面図およびその概略上面図である。

次に、本発明の配線基板の製造方法により製造される配線基板の一例を図１（ａ），（ｂ）に示す。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本例の配線基板においては、下層の絶縁層１上に下層の配線導体２が被着されている。下層の絶縁層１および下層の配線導体２上には、上層の絶縁層３が積層されている。上層の絶縁層３には、ビアホールＶが形成されている。ビアホールＶは、下層の配線導体２を底面としている。ビアホールＶ内には、ビア導体４が充填されている。ビア導体４は、下層の配線導体２に接続している。上層の絶縁層３上およびビア導体４上には上層の配線導体５が被着されている。上層の配線導体５は、ビア導体４上を通る帯状パターン５ａおよび広面積のベタパターン５ｂを有している。

下層の絶縁層１および上層の絶縁層３は、エポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂、アリル変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を成分として含む樹脂系の絶縁材料から成る。下層の絶縁層１および上層の絶縁層３には、ガラスクロス等から成る補強シートやシリカ等から成る絶縁フィラーが入っていても良い。下層の配線導体２は、金属箔やめっき導体層から成る。ビア導体４や上層の配線導体５は、めっき導体から成る。

帯状パターン５ａは、ビア導体４の上端よりも幅が小さく、ビア導体４上を通っている。帯状パターン５ａの幅がビア導体４の上端よりも小さいことにより、ビア導体４の形成位置と上層の配線導体５の形成位置との間に製造ばらつき上のずれが生じても、下層の配線導体２と上層の帯状パターン５ａとがビア導体４を介して確実に接続されるようになっている。

ビアホールＶの直径は、上端部で５０〜６５μｍ程度である。帯状パターン５ａの幅は３０〜４５μｍ程度である。

次に、本発明の配線基板の製造方法の実施形態の一例について図２〜図１３を基に説明する。

先ず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、下層の絶縁層１の上面に下層の配線導体２を形成する。下層の絶縁層１は、例えばガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。あるいは、ガラスクロス無しの熱硬化性樹脂から成る。下層の絶縁層１の厚みは、例えば２０〜２００μｍ程度である。下層の配線導体２は、銅箔や銅めっきから成る。下層の配線導体２の厚みは、５〜５０μｍ程度である。下層の配線導体２は周知のサブトラクティブ法やセミアディティブ法により形成される。

次に、図３（ａ），（ｂ）に示すように、下層の絶縁層１および下層の配線導体２上に上層の絶縁層３形成する。上層の絶縁層３は、ガラスクロスなしの熱硬化性樹脂から成る。あるいは、ガラスクロス入りの熱硬化性樹脂から成る。上層の絶縁層３の厚みは、２０〜５０μｍ程度である。上層の絶縁層３を形成するには、下層の配線導体２が形成された下層の絶縁層１上に上層の絶縁層３用の未硬化または半硬化のフィルムまたはシートを積層するとともに、加熱しながら上下からプレスする方法が採用される。

次に、図４（ａ），（ｂ）に示すように、上層の絶縁層３にビアホールＶを形成する。ビアホールＶは、下層の配線導体２を底面とする。ビアホールＶの形成は、レーザ加工により行う。ビアホールＶの直径は、上端部で５０〜６５μｍ程度、底面部で３０〜４５μｍである。

次に、図５（ａ），（ｂ）に示すように、上層の絶縁層３上およびビアホールＶ内に、電解めっきのための第１の下地導体層４Ｕを被着させる。第１の下地導体層４Ｕは、例えば無電解銅めっきから成る。第１の下地導体層４Ｕの厚みは、０．１〜１μｍ程度である。

次に、図６（ａ），（ｂ）に示すように、第１の下地導体層４Ｕ上に第１のめっきマスクＭ１を形成する。第１のめっきマスクＭ１は、ビアホールＶおよびその周辺の第１の下地導体層４Ｕを露出させている。ビアホールの周辺の第１の下地導体層４Ｕは、円形状に露出されている。この円形状に露出する部分の直径は、ビアホールの直径よりも２０〜５０μｍ程度大きい。また、第１のめっきマスク層Ｍ１は、上層の配線導体５における帯状パターン５ａが形成される部位の第１の下地導体層４Ｕを帯状パターン５ａに対応する帯状に露出させている。さらに、第１のめっきマスクＭ１は、上層の配線導体５におけるベタパターン５Ｐが形成される部位の第１の下地導体層４Ｕをメッシュ状のパターン露出させている。

次に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、第１のめっきマスクＭ１から露出する第１の下地導体層４Ｕ上に第１の電解めっき層４Ｐを形成する。第１の電解めっき層４Ｐは、例えば電解銅めっきから成る。第１の電解めっき層４Ｐの厚みは、上層の絶縁層３上で５〜２０μｍ程度である。

次に、図８（ａ），（ｂ）に示すように、下地導体層４Ｕ上から第１のめっきマスクＭ１を剥離除去する。このとき、残された第１の電解めっき層４Ｐは、第１のめっきマスクＭ１の非形成部に対応したパターンを有している。すなわち、第１の電解めっき層４Ｐは、上層の配線導体５が形成される部位に被着されている。第１の電解めっき層４Ｐは、ビアホールＶ内を完全に充填するとともにビアホールＶの周辺を覆っている。ビアホールＶの周辺を覆う部分はビアホールＶよりも２０〜５０μｍ程度大きな円形状である。また、第１の電解めっき層４Ｐは、上層の配線導体５における帯状パターン５ａと重なる位置に、帯状パターン５ａと同様の帯状パターンを有している。さらに、第１の電解めっき層４Ｐは、上層の配線導体５におけるベタパターン５Ｐと重なる位置に、多数の開口部Ａを設けたメッシュ状パターンを有している。

なお、本例では上層の絶縁層３上面における第１の電解めっき層４Ｐの面積占有率が４０〜５５％となっている。このような面積占有率は、開口部Ａの大きさや数、位置等を調整することにより得ることができる。第１の電解めっき層４Ｐをこのような面積占有率とすることにより、ビアホールＶ内および上層の絶縁層３上に厚みばらつきの小さな第１の電解めっき層４Ｐを形成することができる。

次に、図９（ａ），（ｂ）に示すように、ビア導体４が第１の電解めっき層４Ｐの全面をエッチングして上層の絶縁層３上の第１の下地導体層４Ｕおよび第１の電解めっき層４Ｐを除去する。この時、ビアホールＶ内の第１の電解めっき層４Ｐの上面が上層の絶縁層３の上面から０〜１５μｍ凹む高さになるまでエッチングする。これにより、ビアホールＶ内に、第１の下地導体層４Ｕおよび第１の電解めっき層４Ｐから成るビア導体４が、上層の絶縁層３の上面から０〜１５μｍ凹んだ状態で形成される。なお、上層の絶縁層３上面における第１の電解めっき層４Ｐの面積占有率を４０〜５５％としておくことにより、エッチングばらつきを小さいものとすることができる。したがって、上層の絶縁層３上に第１の電解めっき層４Ｐの残渣が残りにくくなる。

次に、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、上層の絶縁層３の上面およびビア導体４の上面に第２の下地導体層５Ｕを被着する。第２の下地導体層５Ｕは、第１の下地導体層４Ｕと同様の材料および同様の厚みとする。

次に、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、第２の下地導体層５Ｕ上に第２のめっきマスクＭ２を形成する。第２のめっきマスクＭ２は、上層の絶縁層３上に形成される上層の配線導体５に対応するパターンに第２の下地導体層５Ｕを露出させる。すなわち、上層の配線導体５における帯状パターン５ａが形成される部位の第２の下地導体層５Ｕを帯状パターン５ａに対応する帯状に露出させている。また、第２のめっきマスクＭ２は、上層の配線導体５におけるベタパターン５Ｐが形成される部位の第２の下地導体層５Ｕを全面的に露出させている。なお、ビア導体４上の第２の下地導体層５Ｕが帯状に露出する幅は、ビアホールＶの直径より１５〜３０μｍ狭いものとする。このとき、上層の絶縁層３の表面から０〜１５μｍ凹んだビア導体４の上に第２のめっきマスクＭ２を形成するので、第２のめっきマスクＭ２がビアホールＶ内に大きく入り込むことがない。

次に、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第２のめっきマスクＭ２から露出する第２の下地導体層５Ｕ上に第２の電解めっき層５Ｐを被着する。第２の電解めっき層５Ｐは、上層の絶縁層３上での厚みが１０〜２０μｍ程度となる厚みに被着する。第２の電解めっき層５Ｐは、例えば電解銅めっき層から成る。

次に、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第２の下地導体層５Ｕ上から第２のめっきマスクＭ２を剥離除去する。このとき、第２のめっきマスクＭ２は、ビアホールＶ内に大きく入り込んでいないので、ビアホールＶ内に第２のめっきマスクＭ２の残渣を残すことなく良好に剥離除去することができる。

最後に、第２の電解めっき層５Ｐから露出する第２の下地導体層５Ｕをエッチング除去し、ビア導体４上および上層の絶縁層３上に第２の下地導体層５Ｕおよび第２の電解めっき層５Ｐから成る上層の配線導体５を形成する。これにより、図１（ａ），（ｂ）に示した本発明による配線基板が完成する。この上層の配線導体５の形成方法は、いわゆるセミアディティブ法と呼ばれるものである。セミアディティブ法では、厚みが０．１〜１μｍ程度と薄い第２の下地導体層５Ｕを除去できる程度にエッチングを行えばよいので、上層の配線導体５が大きくサイドエッチングされることはない。したがって、ビア導体４よりも幅の狭い微細な帯状パターン５ａを高密度で形成することができる。

このように、本発明の配線基板の製造方法によれば、上層の絶縁層３に形成されたビアホールＶ内を、上端が上層の絶縁層３の上面から０〜１５μｍ凹んで位置するビア導体４で充填した後、このビア導体４上を、ビア導体４の上端よりも狭い幅で横切る帯状パターン５ａを有する上層の配線導体５をセミアディティブ法により形成することから、上層の絶縁層３上に微細配線を高密度で形成することができる。

なお、上層の絶縁層３の表面から０〜１５μｍ凹んだビア導体４の上に帯状パターン５ａを形成することから、帯状パターン５ａがビアホールＶ上で大きく凹むことがなく、略平坦な帯状パターン５ａを形成することができる。

さらに、上層の絶縁層３上の第１の下地導体層４Ｕおよび第１の電解めっき層４Ｐをエッチングした後、上層の絶縁層３上に第１の電解めっき層４Ｐの残渣が残っていたとしても、第１の電解めっき層４Ｐは、上層の配線導体５が形成される部位に形成されており、その上に上層の配線導体５が重なるように形成されるので、残渣が上層の配線導体５における電気的な絶縁信頼性を損ねることはない。

１下層の絶縁層
２下層の配線導体
３上層の絶縁層
４ビア導体
４Ｕ第１の下地導体層
４Ｐ第１の電解めっき層
５上層の配線導体
５Ｕ第２の下地導体層
５Ｐ第２の電解めっき層
Ｖビアホール

Claims

下層の絶縁層と、該下層の絶縁層上に形成された下層の配線導体と、該下層の配線導体および下層の絶縁層上に形成された上層の絶縁層と、該上層の絶縁層に前記下層の配線導体を底面として形成されたビアホールと、該ビアホール内に充填されており、上端が上層の絶縁層の表面から０〜１５μｍ凹んで位置するビア導体と、前記上層の絶縁層上および前記ビア導体上に、前記ビア導体上を該ビア導体の上端よりも狭い幅で横切る帯状パターンを有する上層の配線導体と、を形成して成る配線基板の製造方法であって、以下の（１）〜（７）の工程を行うことを特徴とする配線基板の製造方法。
（１）前記下層の絶縁層上に前記下層の配線導体を形成する工程
（２）前記下層の絶縁層上および前記下層の配線導体上に前記上層の絶縁層を形成する工程
（３）前記上層の絶縁層に前記ビアホールを形成する工程
（４）前記上層の絶縁層上および前記ビアホール内に、電解めっきのための下地導体層を被着させる工程
（５）前記上層の配線導体が形成される部位の前記上層の絶縁層上ならびに前記ビアホール内およびその周辺の前記下地導体層上に、前記ビアホール内を完全に充填するとともに前記上層の絶縁層上面における面積占有率が４０〜５５％となる電解めっき層を形成する工程
（６）前記ビアホール上における前記電解めっき層の上面が前記上層の絶縁層の上面から０〜１５μｍ凹む高さになるように前記下地導体層および前記電解めっき層の全面をエッチングして前記ビア導体を形成する工程
（７）前記上層の絶縁層上および前記ビア導体上に前記上層の配線導体をセミアディティブ法により形成する工程