JP2020194815A - 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を搭載する配線基板であって、配線層間の銅のマイグレーションを抑制し、線間絶縁信頼性や層間絶縁信頼性を確保する配線基板の提供を目的としている。【解決手段】ビアに接続する配線と配線と絶縁層からなる層と、ビア接続配線パターンとビアと絶縁層からなる層が交互に積層された配線基板であって、配線の下部にはシード層があり、配線とシード層の絶縁層に接する面には、無機絶縁層膜を有する配線基板。この配線基板とＦＣ−ＢＧＡ用配線基板を接合したものに半導体チップを搭載して半導体装置となる。【選択図】図１

Description

本発明は配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法に関する。

近年半導体の高速・高集積化が進む中で、ＦＣ−ＢＧＡ（Ｆｌｉｐ Ｃｈｉｐ−Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）用配線基板に対する要求も半導体チップとの接続端子の狭ピッチ化が求められ、更には基板側にはライン／スペース（Ｌ／Ｓ）は２μｍ／２μｍの微細配線形成や層間厚２．５μｍレベルの薄化が求められている。

一方、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板と接続するマザーボードとの接続は、従来とほぼ変わらないピッチの接続端子での接続が要求されている。

この半導体チップとの接続端子の狭ピッチ化や基板配線の微細化のため、シリコン上に配線を形成してチップ接続用の基板（シリコンインターポーザ）とし、それをＦＣ−ＢＧＡ用配線基板に接続する方式が特許文献１に開示されている。または、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）等で平坦にしてから微細配線を形成する方式が特許文献２に開示されている。

また、配線基板として、特許文献３に示すような銅ピラーを具備した構造が特許文献３で提案されている。しかしながら、特許文献３においては具体的に適用可能なライン／スペース（Ｌ／Ｓ）や層間厚は規定されていない。

特許第４５１３２２２号公報 特許第５６５４１６０号公報 特許第２５７１７８２号公報

前記シリコンインターポーザ方式、およびＦＣ−ＢＧＡ用配線基板の平坦化を行いその上に微細配線層を形成するいずれの方式においても、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）２μｍ／２μｍでの線間絶縁信頼性と、層間厚２．５μｍでの層間絶縁信頼性が求められる。しかしながら、特許文献３の構造では、銅が樹脂と直接接する構造を成すため、前記絶縁耐性を確保することができず、適用可能な樹脂が少なかった。

そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、配線層間の銅のマイグレーションを抑制し、線間絶縁信頼性や層間絶縁信頼性を確保可能な配線基板の提供を目的としている。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、請求項１に係る発明は、ビアと、前記ビア下部に接続された配線層であるビア接続配線パターンと、前記ビア接続配線パターンと同一層内に配線パターンと、を有し、前記ビアの側面と、前記ビア接続配線パターンの側面と、前記ビア接続配線パターンの上面内で前記ビアとの接続部以外の上面と、前記配線パターンの側面と上面に、形成された無機絶縁膜層を有することを特徴とする配線基板である。

請求項２に係る発明は、第１配線層からなるビア接続配線パターンと、前記ビア接続配線パターンの上面一部に接続された第２配線層からなる第１ビアと、前記ビア接続配線パターンの側面と前記第１ビアに接続されている以外の前記ビア接続配線パターンの上面と前記第１ビアの側面表面に、形成された第１無機絶縁膜層と、前記第１無機絶縁膜層の表面を埋設し、前記ビア接続配線パターン下面が露出される第１絶縁層と、前記第１ビアの上面を一部含む面と、前記第１ビアの上面以外の前記第１絶縁層の上面一部に形成された第２シード層と、前記第２シード層上に形成されたビア接続配線パターンと配線パターンからなる第３配線層と、前記第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）と前記第２シード層の側面表面と、前記第２シード層以外の第１絶縁層上面に、形成された第２無機絶縁膜層と、前記第２無機絶縁膜層を埋設する第２絶縁層と、前記第３配線層一部パターンの上面一部に形成された第３シード層と、前記第３シード層上に形成された第４配線層からなる第２ビアと、前記第２ビアと前記第３シード層の側面表面と、前記第３シード層以外の第２絶縁層上面に、形成された第３無機絶縁膜層と、前記第３無機絶縁膜層を埋設する第３絶縁層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板である。

請求項３に係る発明は、前記配線層は銅層であり、前記無機絶縁膜層はシリコンナイトライド、シリコンオキサイド、タンタルオキサイド、酸化アルミニウム、窒化タンタルの中で少なくとも１種類以上の膜であり、前記シード層は、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／銅（Ｃｕ）の中でいずれかの層構成であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板である。

請求項４に係る発明は、前記無機絶縁膜層は、真空中で形成されることを特徴とする請求項１から請求項３にいずれかに記載の配線基板である。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか1項に記載の配線基板と、
前記配線基板に搭載された半導体チップを有することを特徴とする半導体装置である。

請求項６に係る発明は、支持体上面に剥離層を形成する工程と、前記剥離層上面に配線保護層を形成する工程と、前記配線保護層上面に、第１シード層を形成する工程と、前記第１シード層上に選択的に第１レジストを塗布する工程と、前記第１レジストの開口部に、第１配線層を形成する工程と、前記第１レジスト除去工程と、前記第１配線層上面一部が開口となるように選択的に第２レジストを塗布する工程と、前記第２レジストの開口部に、第２配線層を形成する工程と、前記第２レジストを除去する工程と、露出する第１シード層を除去する工程と、前記第１配線層の側面と、前記第２配線層に接続されている以外の前記第１配線層の上面と、前記第２配線層の側面と上面と、前記第１配線層下の第１シード層以外の前記配線保護層上面に第１無機絶縁膜層を形成する工程と、第１無機絶縁膜層膜で被覆された第１配線層と第２配線層と第１シード層と前記配線保護層上面を第１絶縁層で埋設する工程と、前記第２配線層上部面と、前記第２配線層上部面と同一平面の第１絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、第２シード層を形成する工程と、前記第２シード層上で、前記第２配線層上面を一部直下に持つ部分と、前記第２配線層上面を直下にない一部の部分が開口となるように選択的に第３レジストを塗布する工程と、前記第３レジストの開口部に、ビア接続配線パターンと配線パターンからなる第３配線層を形成する工程と、前記第３レジストを除去する工程と、露出する第２シード層を除去する工程と、前記第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）の側面と上面と、前記第３配線層下の第２シード層以外の第1絶縁層の上面に、第２無機絶縁膜層を形成する工程と、
第２無機絶縁膜層膜で被覆された第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）
と第２シード層と第1絶縁層上面を第２絶縁層で埋設する工程と、前記第３配線層上部面と、前記第３配線層上部面と同一平面の第２絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、第３シード層を形成する工程と、前記第３シード層上で、前記第２配線層に接続する前記第３配線層を一部直下に持つ部分が開口となるように選択的に第４レジストを塗布する工程と、前記第４レジストの開口部に、第４配線層を形成する工程と、前記第４レジストを除去する工程と、露出する第３シード層を除去する工程と、前記第４配線層の側面と上面と、前記第４配線層下の第３シード層以外の第２絶縁層の上面に、第３無機絶縁膜層を形成する工程と、第３無機絶縁膜層膜で被覆された第４配線層と第３シード層と第２絶縁層上面を第３絶縁層で埋設する工程と、前記第４配線層上部面と、前記第４配線層上部面と同一平面の第３絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、を有することを特徴とする配線基板の製造方法である。

本発明では、導体層の側壁に無機絶縁膜を形成することで、線間絶縁信頼性に優れた配線基板を提供することができる。また、配線層の上部に無機絶縁層を設けることで層間絶縁信頼性を確保することができる。

本発明の一実施形態に係る配線基板の一例を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板に半導体チップを実装した半導体装置の一例を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板（インターポーザ）に支持体とはんだ層が付いた状態を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板（インターポーザ）の支持体とはんだ層が付いた状態を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る配線基板（インターポーザ）の支持体が付いた状態を示す模式的断面図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による支持体が付く配線基板（インターポーザ）の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による配線基板と、半導体装置の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による配線基板と、半導体装置の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による配線基板と、半導体装置の製造工程の一例の模式的説明図である。 本発明の一実施形態に係る模式的断面図による配線基板と、半導体装置の製造工程の一例の模式的説明図である。

以下に、本発明の一実施形態に係る配線基板について図面を参照して説明する。ただ
し、以下に説明する各図において相互に対応する部分については同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。

さらに、本発明の一実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するもであって、各部の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、変更を加えることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る配線基板の一例を示す模式的断面図である。

本発明携帯に係る配線基板３は、第１配線層からなるビア接続配線パターン４１Ｐと、ビア接続配線パターン４１Ｐの上面一部に接続された第２配線層からなる第１ビア４２Ｖと、ビア接続配線パターン４１Ｐの側面と第１ビア４１Ｐに接続されている以外のビア接続配線パターン４１Ｐの上面と第１ビア４２Ｖの側面表面に、形成された第１無機絶縁膜層６１と、第１無機絶縁膜層６１の表面を埋設し、ビア接続配線パターン４１Ｐ下面が露出される第１絶縁層１１と、
第１ビア４２Ｖの上面を一部含む面と、第１ビア４２Ｖの上面以外の第１絶縁層１１の上面一部に形成された第２シード層５２と第２シード層５２上に形成された第３配線層４３と、第３配線層４３と第２シード層５２の側面表面と、第２シード層５２以外の第１絶縁層１１上面に、形成された第２無機絶縁膜層６２と、第２無機絶縁膜層６２を埋設する第２絶縁層１２と、
第３配線層４３一部パターンの上面一部に形成された第３シード層５３と、第３シード層５３上に形成された第４配線層からなる第２ビア４４Ｖと、第２ビア４４Ｖと第３シード層５３の側面表面と、第３シード層５３以外の第２絶縁層４３上面に、形成された第３無機絶縁膜層６３と、第３無機絶縁膜層６３を埋設する第３絶縁層１３と、
第２ビア４４Ｖの上面を一部含む面と、第２ビア４４Ｖの上面以外の第３絶縁層１３の上面一部に形成された第４シード層５４と第４シード層５４上に形成された第５配線層４５と、第５配線層４５と第４シード層５４の側面表面と、第４シード層５４以外の第３絶縁層１３上面に、形成された第４無機絶縁膜層６４と、第４無機絶縁膜層６４を埋設する第４絶縁層１４と、
第５配線層４５一部パターンの上面一部に形成された第５シード層５５と、第５シード層５５上に形成された第５配線層からなる第３ビア４６Ｖと、第３ビア４６Ｖと第５シード層５５の側面表面と、第５シード層５５以外の第４絶縁層１４上面に、形成された第５無機絶縁膜層６５と、第５無機絶縁膜層６５を埋設する第５絶縁層１５と、
第３ビア４６Ｖの上面を含む面に形成された第６シード層５６と第６シード層５６上に形成された第７配線層４７と、第７配線層４７と第６シード層５６の側面表面と、第７配線層４７の上面一部を以外の上面を、埋設するソルダーレジスト層１６と、
ソルダーレジスト層１６の開口された第７配線層４７の上面一部に形成された表面処理層１９を有している。

図２は本発明の一実施形態に係る配線基板３をＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１に接続した配線基板１００に半導体チップ４を実装した半導体装置１０００の一例を示す模式的断面図である。

ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１の一方の面に、上記の配線基板（インターポーザ）３が、はんだバンプまたは銅ポスト（銅ピラー）または金バンプで接合２４されている。また、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１と配線基板（インターポーザ）３との間隙が絶縁性の接着部材としてのアンダーフィル（樹脂）２で埋め込まれている。さらに配線基板（インターポーザ）３の、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１とは逆側の面に半導体チップ４が銅ピラーで接合３１され、半導体チップ４と配線基板（インターポーザ）３との間隙がアンダーフィル３２で
埋め込まれている。

配線基板（インターポーザ）３の、半導体チップ４と接合される部分の配線ピッチは、半導体チップ４とＦＣ−ＢＧＡ配線基板１とを直接接合する場合の、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１の半導体チップ４と接合される部分の配線ピッチよりも狭くなっている。すなわち、インターポーザ３の半導体チップ４を実装する側の面は、半導体チップ４と接合する場合のＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１よりも微細な配線となっている。

例えば、現在のハイバンドメモリ（ＨＢＭ：Ｈｉｇｈ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｍｅｍｏｒｙ）の使用に対応するためには、配線基板（インターポーザ）３では配線幅を２μｍ以上６μｍ以下にする必要がある。特性インピーダンスを５０Ωにあわせるためには、配線幅が２μｍ、配線高さ２μｍの場合、配線上の絶縁膜厚は２．５μｍとなる。配線も含めたい１層の厚さは４．５μｍとなり、この厚さで５層の配線基板（インターポーザ）３を形成する場合、配線基板（インターポーザ）３は、総厚２５μｍ程度と極薄のインターポーザとなる。

ビアが接続する配線層の側面と、ビアの側面と、ビアが接続する配線層とビアが接続していない配線層の上面と、配線層の側面に設けられた無機絶縁膜層６１、６２、６３は銅マイグレーションを抑制することができ、特に配線層４３においてビアが接続していない配線パターン４３Ｌ、配線層４５においてビアが接続していない配線パターン４５Ｌにおいてはライン／スペース（Ｌ／Ｓ）２μｍ／２μｍの配線間の絶縁信頼性を確保することができる。

また、シード層５１、５２、５３、５４、５５、５６を支持体５側から銅の拡散を防止可能な導電層と銅の積層膜にすることで、層間厚２．５μｍでの層間絶縁信頼性を確保することができる。また、配線層の上面を無機絶縁膜層で被覆することにより、層間の絶縁信頼性を確保することができる。

シード層５１、５２、５３、５４、５５、５６の層構成は、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／銅（Ｃｕ）など、用途に応じて適宜構成、厚みを振って構わないが、最も望ましいのは、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）である。

無機絶縁膜層の厚みは５〜５００ｎｍであることが望ましいが、更に望ましくは２０〜１００ｎｍである。

無機絶縁膜層の厚みは６１、６２、６３間で異なっていてもよく、各層内においても厚みは異なっていてもよい。

無機絶縁膜層は導体層の熱酸化を抑制する効果もあり、銅が酸化銅へと酸化されることによる樹脂と銅の密着性低下を抑制することができる。

絶縁層１１、１２、１３、１４、１５には、感光性絶縁樹脂、非感光性絶縁樹脂のいずれを用いてもよく、また、例えば、１１は感光性絶縁樹脂、１２は非感光性絶縁樹脂といったように各層で異なる絶縁樹脂を適用してもよい。絶縁樹脂にはエポキシ系やポリイミド系や液晶ポリマ（ＬＣＰ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ）などを用いることができ、絶縁樹脂中には、例えば、シリカや硫酸バリウムなどのフィラーが添加されていてもよい。

ビア４２Ｖ、４４Ｖ、４６Ｖの形状は、順テーパー形状でもよく、垂直テーパー形状で
もよい。高速伝送の用途においては、ビアの径はΦ５〜Φ３０ｕｍの間であることが望ましい。

絶縁層１２、１３、１４、１５の厚みは高速伝送の用途においては、１μｍから５μｍの間であることが望ましい。層間厚を薄くすることで、電気特性が向上する。

シード層をチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）とした場合、樹脂層と導体の接する面はチタン層であるか、一部の樹脂層は無機絶縁膜層により全面を被覆されるため、わずかな銅酸化物による密着性の低下を抑制でき、ひいては線間、層間での導体からの樹脂剥離を防止することができ、更なる信頼性向上が期待できる。

＜製造方法＞
前記の通り、配線基板（インターポーザ）３の厚みは薄く、そのままの状態ではＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１に実装するのが困難であるため、配線基板（インターポーザ）３には剛直性が求められる。また、２μｍ程度の幅と高さを有する配線を形成するには、平坦な支持体が必要となり、配線基板（インターポーザ）３は、剛直で平坦な支持体５上に剥離層６と配線保護層７などを介して形成される。なお、支持体上には剥離層、配線保護以外の層を設けてもよい。

また、配線基板（インターポーザ）３は、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１の一方の面に、接合２４するために、表面処理層１９に、はんだ層２０を形成する。

ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１と配線基板（インターポーザ）３が接合され、インターポーザ３を備えた配線基板１００が形成され、さらに配線基板１００に半導体チップ４が搭載された半導体装置１０００を形成するには、配線基板（インターポーザ）３に支持体・はんだ層が付いた支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０を中間工程で必要とする。

＜支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０の製造方法＞
図３は本発明の一実施形態に係る配線基板（インターポーザ）に支持体とはんだ層が付いた状態を示す模式的断面図である。

図４は図３の支持体５とはんだ層２０を合わせもつ支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０の一部分を拡大したものである。

図４に示すように、支持体５上には、剥離層６と、配線保護層７と、シード層５１を介して配線基板（インターポーザ）３が接合し、さらに、配線基板（インターポーザ）３の支持体側ではない面に、ソルダーレジスト層１６の開口部の表面処理層１９にはんだ層２０が形成されている。

次に図６（ａ）から（ｅ）と、図７（ｆ）から（ｊ）と、図８（ｋ）から（ｍ）と、図９（ｎ）から（ｐ）と、図１０（ｑ）から（ｓ）と、図１１（ｔ）から（ｖ）と、図１２（ｗ）から（ｘ）と順を追って、本発明の一実施形態に係るインターポーザ３を備えた配線基板１００と配線基板１００に半導体チップを搭載した半導体装置１０００を形成するときに必要な支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０の製造工程の一例を説明する。

まず、支持体５上に、配線基板（インターポーザ）３を作製する、図６（ａ）に示すように、支持体５の一方の面に、後工程で、支持体５を剥離するための剥離層６を形成する。

剥離層６は、ＵＶ光によって剥離可能な樹脂でもよく、熱によって発泡する樹脂でもよい。ＵＶ光によって剥離可能な樹脂を用いる場合、後工程で支持体５を剥離する際には、剥離層６を設けた側とは反対側の面から支持体５にＵＶ光を照射して、配線基板（インターポーザ）３と、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１との接合体から支持体５を取り去る。この場合、支持体５は、透明性を有する必要があり、例えばガラスを用いることができる。ガラスは平坦性に優れており、配線基板（インターポーザ）３の微細なパターン形成に向いている、また、ガラスは線膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ）が小さく歪みにくいことから、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１と接合した時のパターン配置精度及び平坦性の確保に優れている。支持体５としてガラスを用いる場合、ガラスの厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を抑制する観点から厚い方が望ましく、例えば０．７ｍｍ以上１．１ｍｍ以下程度の厚みが望ましい。また、ガラスの線膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ）は３ｐｐｍ以上１５ｐｐｍ以下であり、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板、半導体チップの線膨張係数（ＣＴＥ：Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ＴｈｅｒｍａｌＥｘｐａｎｓｉｏｎ）の観点から９ｐｐｍ程度が望ましい。ここでは、支持体５として、例えばガラスを用いる。

一方、剥離層６に前記熱によって発泡する樹脂を用いた場合は、後工程で支持体５を剥離する際には、配線基板（インターポーザ）３と、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１との接合体を加熱する事で支持体５を取り去る。この場合、支持体５は、歪みの少ないメタルやセラミックスを用いることができる。

次いで、図６（ｂ）に示すように、剥離層６の上に配線保護層７を形成する。配線保護層７は、後工程で支持体５を剥離する際にインターポーザ３を保護するための層であり、例えば、アクリル系樹脂をラミネート法により形成する。配線保護層７は、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂の１種又はこれらの樹脂の２種類以上が混合された樹脂であって、インターポーザ３を支持体５から剥離後に除去可能な樹脂であればよい。配線保護層７については、スピンコート、ラミネート等、樹脂の形状に応じて適宜形成してよい。

次いで、図６（ｃ）に示すように、真空中で、配線保護層７上にシード層５１を形成する。シード層の構成についてはチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／銅（Ｃｕ）等、用途に応じて適宜構成、厚みを振って構わない。本発明の一実施形態では例えば、支持体５側から順にチタン（Ｔｉ）：５０ｎｍ、銅（Ｃｕ）：３００ｎｍをスパッタにより形成する。配線保護層７上にシード層５１を形成することで、この上に微細パターンを形成することが可能となる。

次に図６（ｄ）に示すようにシード層５１上にレジスト層７１を形成し、その開口部７１ａに電解銅めっきによりビア接続配線パターン４１Ｐを形成する。その後、図６（ｅ）に示すようにレジスト層７１を除去する。

次に、図７（ｆ）に示すようにビア接続配線パターン４１Ｐ上に開口部７２ａを具備するレジスト層７２を設ける。

次に、図７（ｇ）に示すようにビア接続配線パターン４１Ｐ上のレジスト開口部７２ａ内に電解銅めっきにより第１ビア４２Ｖを形成する。

次に、図７（ｈ）に示すようにレジスト層７１を剥離し、ビア接続配線パターン４１Ｐ
の下部以外のシード層５１をエッチングし除去する。なお、シード層５１は後述する剥離層６を剥離後に実施してもよい。

次に、図７（ｉ）に示すように無機絶縁膜層６１を設ける。無機絶縁膜層６１は、ビア接続配線パターン４１Ｐと第１ビア４２Ｖが接する面を除いた支持体５の主面Ａ側から全面に形成する。

次に、図７（ｊ）に示すように、ビア接続配線パターン４１Ｐと第１ビア４２Ｖと無機絶縁膜層５１が埋没するように絶縁層１１を形成する。絶縁層を形成する絶縁樹脂に感光性材料を用いる場合は、スピンコート法により形成する。一方、絶縁樹脂に非感光性材料を用いる場合は、真空ラミネーターなどによって、樹脂をラミネートして形成する。

次に、図８（ｋ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）あるいは機械研磨により第１ビア４２Ｖと無機絶縁膜層６１を露出させる。このとき、ビア接続配線パターン４１Ｐが露出する程度までは研磨しない。

次に、図８（ｌ）に示すように、シード層５２を設け、更にレジスト層７３を設け、レジスト開口部７３ａ、７３ｂ、７３ｃを形成する。

次に、図８（ｍ）に示すように、レジスト開口部７３ａ、７３ｂ、７３ｃ内に電解銅めっきにより配線層４３を形成し、位置に応じてビアに接続するビア接続配線パターン４３Ｒ、配線パターン４３Ｌを設ける。

次に、図９（ｎ）に示すように、レジスト層７３を剥離し、ビア接続配線パターン４３Ｒ、配線層４３Ｌの下部以外のシード層５２を除去して、ビア接続配線パターン４３Ｒ、配線パターン４３Ｌを形成する。

次に、図９（０）に示すように、無機絶縁膜層６２を支持体５の主面Ａ側から全面に形成する。

次に、図９（ｐ）に示すように、ビア接続配線パターン４３Ｒと配線パターン４３Ｌと無機絶縁膜層６２が埋没するように、絶縁層１２を設ける。

次に、図１０（ｑ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）あるいは機械研磨によりビア接続配線パターン４３Ｒと、配線パターン４３Ｌと無機絶縁膜層６２を露出させる。

次に、図１０（ｒ）に示すように、シード層５３を設ける。

次に、図１０（ｓ）に示すように、レジスト層７４を設け、更にレジスト開口部７４ａを設ける。レジスト開口部７４ａ内には電解めっきによりビア４４Ｖを設ける。

次に、図１１（ｔ）に示すように、レジスト層７４を剥離し、ビア４４Ｖ下部以外のシード層５３を除去後、無機絶縁膜層６３を支持体５の主面Ａ側から全面に形成した後、ビア４４Ｖと無機絶縁膜層６３が埋没するように樹脂層１３を形成する。

次に、図１１（ｕ）に示すように、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）あるいは機械研磨によりビア４４Ｖと、無機絶縁膜層６３を露出させる。

次に、図８（ｌ）から図１１（ｕ）の工程を繰り返すことで、絶縁層１１、１２、１３、１４、１５、無機絶縁膜層６１、６２、６３、６４、６５、ビア接続配線パターン４１Ｐ、ビア接続パターン４３Ｒ、４５Ｒ、ビア４２Ｖ、４４Ｖ、４６Ｖ、シード層５１、５２、５３、５４、５５を具備した図１１（ｖ）に示した配線基板を得る。

次に、図８（ｌ）から図１１（ｕ）の工程を繰り返すことで、絶縁層１１、１２、１３、１次に、図１２（ｗ）に示すように、ビア４６Ｖに接続されたシード層５６とビア接続配線パターン４７Ｐからなるはんだ接続用ビア接続配線パターンを絶縁層１５上に設け、配線基板（インターポーザ）３のＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１側の最表面にソルダーレジスト層１６を形成する。ソルダーレジスト層１６は、絶縁樹脂として感光性エポキシ樹脂を使用して、露光、現像により、ビア接続配線パターン４７Ｐが露出する開口部１６ａを備えるように形成する。なお、ソルダーレジスト層１６の絶縁樹脂は絶縁層１５と同一材料でもよい。

次に、図１２（ｘ）に示すように、ビア接続配線パターン４７Ｐの表面に、酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、表面処理層１９を設ける。表面処理層としては、無電解ニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）めっき、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ、水溶性プレフラックスによる表面処理）、無電解スズめっき、無電解ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっきなどから適宜用途に応じて選択しても良い。

更に、表面処理層１９に、はんだ層２０を搭載しリフローした後、支持体５を個片化することで、半導体パッケージ毎に支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０が製作される。

無機絶縁膜層６１、６２、６３は真空中で蒸着あるいはスパッタリングにより成膜される。無機絶縁膜には、例えば、シリコンナイトライド、シリコンオキサイド、タンタルオキサイド、酸化アルミニウム、窒化タンタルなどから選択される少なくとも１種類以上の膜を使用することができ、無機絶縁膜は複数の種類が積層されていてもよい。

無機絶縁膜層の厚みは５〜５００ｎｍであることが望ましいが、更に望ましくは２０〜１００ｎｍである。これは、無機絶縁膜層厚みを前記２０〜１００ｎｍの範囲にすることで、絶縁信頼性が確保できることから製造容易性を考慮したためである。

無機絶縁膜層の厚みは６１、６２、６３間で異なっていてもよく、各層内においても厚みは異なっていてもよい。

シード層５１、５２、５３、５４、５５、５６の層構成は、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／銅（Ｃｕ）など、用途に応じて適宜構成、厚みを振って構わないが、最も望ましいのは、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）である。

チタン（Ｔｉ）層は更なる層厚絶縁信頼性の向上と、下地の樹脂との密着向上のために設け、銅は電解銅めっきをする際の導電層として適している。

図５は図４の破線部内Ｂを拡大したものであり、図４の実施形態の別の支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０の例である。図５に示すように、各ビア接続配線パターンと各ビアの接合部の形状はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、化学機械研磨）等で研磨する際に銅のエッチング量を増やすことでビア接続配線パターン４３Ｒ／ビア４２Ｖ、ビア４４Ｖ／ビア接続配線パターン４３Ｒ、ビア接続配線パターン４５Ｒ／ビア４４Ｖ、ビア４６Ｖ／ビア接続配線パターン４５Ｒ、ビア接続配線パターン４７Ｐ／ビア４６Ｖの各界面で凹部を形成してもよい。これにより配線層におけるビアに接続する配線パターンとビアの接続面積が増え、電気特性が向上する。

＜配線基板（インターポーザ）３が付属する配線基板１００、半導体装置１０００の製造方法＞
図１３（ａ）に示すように、支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０の端子、つまり、はんだバンプ２０の位置に合わせて設計、製造したＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１にフリップチップにより支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）９０を配置し、図１３（ｂ）に示すように、支持体５付きインターポーザ３とＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１を接合後、アンダーフィル２で固め位置を固定する。

次に図１４（ｃ）に示すように、支持体５の背面より、すなわち、支持体５のＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１とは逆側の面からレーザ光２６を支持体５との界面に形成された剥離層６に照射し、図１４（ｄ）に示すように支持体５を取り外す。

次に、剥離層６と配線保護層７とシード層５１を除去し、図１５（ｅ）に示すような基板を得る。本発明の実施形態では、剥離層６は機械的に、配線保護層７から引き剥がす。また、配線保護層７は、アクリル系樹脂を用いており、アルカリ系溶剤（１％ＮａＯＨ、２．３％ＴＭＡＨ）によって除去する。更に、シード層５１は、配線保護層７側からチタンと銅を用いており、それぞれアルカリ系のエッチング剤と、酸系のエッチング剤にて溶解除去する。このようにして、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１に配線基板（インターポーザ）３が接続された配線基板１００を得る。

配線基板１００において、表面に露出した導体層上に前記の通り、無電解ニッケル（Ｎｉ）／パラジウム（Ｐｄ）／金（Ａｕ）めっき、ＯＳＰ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｏｌｄｅｒａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｖｅ、水溶性プレフラックスによる表面処理）、無電解スズめっき、無電解ニッケル（Ｎｉ）／金（Ａｕ）めっきなどの表面処理を施してもよい。

最後に、図１５（ｆ）に示すように、ＦＣ−ＢＧＡ用配線基板１に配線基板（インターポーザ）３が接続された配線基板１００に半導体チップ４を接続し、配線基板１００と半導体チップ４の間隙にアンダーフィル３２を充填することで、本発明にかかる半導体装置１０００を作ることができる。

上記の通り、本発明にかかる実施形態により、配線層の側面と、ビアの側面と、ビアが接続する配線層とビアが接続していない配線層の上面と、配線層の側面に設けられた無機絶縁膜層が銅マイグレーションを抑制することにより、ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）は２μｍ／２μｍレベルでの配線間の絶縁信頼性を確保することができる。

また、支持体５側から銅の拡散を防止可能な導電層と銅の積層膜にすることで、層間厚２．５μｍでの層間絶縁信頼性を確保することができる。また、配線層の上面を無機絶縁膜層で被覆することにより、層間の絶縁信頼性を確保することができる。

以上、本発明の一実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されたものではなく、本発明の実施形態の技術的思想が逸脱しない限り、配線基板としての用途を考慮し、要求される他の物性である剛性、強度、耐衝撃性などを向上する目的で、他の層や構造を任意に形成できる。

以下、実施例（実施例１と２、比較例１と２）を用いて、本発明の絶縁耐性の効果を検証する。また、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図６（ａ）から（ｅ）と、図７（ｆ）から（ｊ）と、図８（ｋ）から（ｍ）と、図９（ｎ）から（ｐ）と、図１０（ｑ）から（ｓ）と、図１１（ｔ）から（ｖ）と、図１２（ｗ）までの手順に従い、図１２（ｗ）で示す配線基板を製作した。

無機絶縁膜層６１、６２、６３、６４、６５はシリコンナイトライドを使用した。また、シード層５１、５２、５３、５４、５５はチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）の層構成とした。

（実施例２）
上記と同様なプロセスで、図１２（ｗ）で示す配線基板を製作した。

無機絶縁膜層６１、６２、６３、６４、６５はシリコンオキサイドを使用した。また、シード層５１、５２、５３、５４、５５はチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）の層構成とした。

（比較例１）
図６（ａ）から（ｅ）と、図７（ｆ）から（ｊ）と、図８（ｋ）から（ｍ）と、図９（ｎ）から（ｐ）と、図１０（ｑ）から（ｓ）と、図１１（ｔ）から（ｖ）と、図１２（ｗ）までの手順において、無機絶縁膜層は形成せずに、図１２（ｗ）で示される配線基板において、無機絶縁膜層６１、６２、６３、６４、６５がないものを製作した。シード層５１、５２、５３、５４、５５はチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）の層構成とした。

（比較例２）
図６（ａ）から（ｅ）と、図７（ｆ）から（ｊ）と、図８（ｋ）から（ｍ）と、図９（ｎ）から（ｐ）と、図１０（ｑ）から（ｓ）と、図１１（ｔ）から（ｖ）と、図１２（ｗ）までの手順において、図１２（ｗ）で示される配線基板を製作した。

無機絶縁膜層６１、６２、６３、６４、６５はシリコンナイトライドを使用した。また、シード層５１、５２、５３、５４、５５は銅（Ｃｕ）の単層構成とした。

（評価及び方法）
実施例１と２、比較例１と２で得られたそれぞれの配線基板を用いて、以下の方法で図１２（ｗ）の４３Ｌ（ライン／スペース（Ｌ／Ｓ）は２μｍ／２μｍ）にて線間の絶縁信頼性を評価し、図１２（ｗ）の４３Ｌ／４５Ｌ間（層間厚２．５μｍ）にて層間の絶縁信頼性を評価した。結果を表１に記す。

＜絶縁信頼性評価＞
バイアスＨＡＳＴの試験を以下の条件にのっとって実施した。

・規格：ＪＥＳＤ２２−Ａ１１０
・温度：１３０℃
・湿度：８５％ＲＨ
・電圧：３．３Ｖ
○：抵抗値が１０⁶Ω以上が９６時間保持される。

×：抵抗値が１０⁶Ω以上保持される時間が９６時間未満である

（比較結果）
表１に示す結果から、図１２（ｗ）で示される配線基板において、実施例において無機絶縁層膜がシリコンナイトライドかシリコンオキサイドであり、シード層がチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）の層構成であれば、高い線間絶縁信頼性と、層間絶縁信頼性が得られていることが確かめられた。

比較例１において、図１２（ｗ）で示される配線基板において、無機絶縁層膜がない配線基板は、線間絶縁信頼性と層間絶縁信頼性が低く、比較例２において、図１２（ｗ）で示される配線基板において、無機絶縁層膜がシリコンナイトライドであっても、シード層が銅（Ｃｕ）単層であれば、線間絶縁信頼性は高いが、層間絶縁信頼性が低くなった。

よって、本発明にかかる配線基板において無機絶縁膜層の導入と、シード層の選択により、高い線間絶縁信頼性と、層間絶縁信頼性が得られることが示された。

１・・・ＦＣ−ＢＧＡ配線用基板
２・・・アンダーフィル
３・・・配線基板（インターポーザ）
４・・・半導体チップ
５・・・支持体
６・・・剥離層
７・・・配線保護層
１１、１２、１３、１４、１５・・・絶縁層（樹脂層)
１６・・・ソルダーレジスト層
１６a・・・ソルダーレジスト層開口部
１９・・・表面処理層
２０・・・はんだ層
２４・・・金バンプ接合部
２６・・・レーザ光
３１・・・銅ピラー
３２・・・アンダーフィル
４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７・・・配線層
４１Ｐ、４７Ｐ・・・ビア接続配線パターン
４２Ｖ、４４Ｖ、４６Ｖ・・・ビア
４３Ｒ、４５Ｒ・・・ビア接続配線パターン
４３Ｌ、４５Ｌ・・・配線パターン
５１、５２、５３、５４、５５、５６・・・シード層
６１、６２、６３、６４、６５・・・無機絶縁膜層
７１、７２、７３、７４・・・レジスト
７１ａ、７２ａ、７３ａ、７４ａ・・・レジスト開口部
７３ｂ、７３ｃ・・・レジスト開口部
９０・・・支持体・はんだ層付き配線基板（インターポーザ）
１００・・・配線基板
１０００・・・半導体装置
Ａ・・・側
Ｂ・・・支持体・はんだ付き配線基板３（インターポーザ）の一部

Claims (6)

1. ビアと、
   前記ビア下部に接続された配線層であるビア接続配線パターンと、前記ビア接続配線パターンと同一層内に配線パターンと、
   を有し、
   前記ビアの側面と、前記ビア接続配線パターンの側面と、前記ビア接続配線パターンの上面内で前記ビアとの接続部以外の上面と、前記配線パターンの側面と上面に、形成された無機絶縁膜層を有することを特徴とする配線基板。
2. 第１配線層からなるビア接続配線パターンと、
   前記ビア接続配線パターンの上面一部に接続された第２配線層からなる第１ビアと、
   前記ビア接続配線パターンの側面と前記第１ビアに接続されている以外の前記ビア接続配線パターンの上面と前記第１ビアの側面表面に、形成された第１無機絶縁膜層と、
   前記第１無機絶縁膜層の表面を埋設し、前記ビア接続配線パターン下面が露出される第１絶縁層と、
   前記第１ビアの上面を一部含む面と、前記第１ビアの上面以外の前記第１絶縁層の上面一部に形成された第２シード層と、
   前記第２シード層上に形成されたビア接続配線パターンと配線パターンからなる第３配線層と、
   前記第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）と前記第２シード層の側面表面と、前記第２シード層以外の第１絶縁層上面に、形成された第２無機絶縁膜層と、
   前記第２無機絶縁膜層を埋設する第２絶縁層と、
   前記第３配線層一部パターンの上面一部に形成された第３シード層と、
   前記第３シード層上に形成された第４配線層からなる第２ビアと、
   前記第２ビアと前記第３シード層の側面表面と、前記第３シード層以外の第２絶縁層上面に、形成された第３無機絶縁膜層と、
   前記第３無機絶縁膜層を埋設する第３絶縁層と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記配線層は銅層であり、
   前記無機絶縁膜層はシリコンナイトライド、シリコンオキサイド、タンタルオキサイド、酸化アルミニウム、窒化タンタルの中で少なくとも１種類以上の膜であり、
   前記シード層は、チタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケルクロム（ＮｉＣｒ）／銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）／銅（Ｃｕ）の中でいずれかの層構成であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
4. 前記無機絶縁膜層は、真空中で形成されることを特徴とする請求項１から請求項３にいずれかに記載の配線基板。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の配線基板と、前記配線基板に搭載された半導体チップを有することを特徴とする半導体装置。
6. 支持体上面に剥離層を形成する工程と、
   前記剥離層上面に配線保護層を形成する工程と、
   前記配線保護層上面に、第１シード層を形成する工程と、
   前記第１シード層上に選択的に第１レジストを塗布する工程と、
   前記第１レジストの開口部に、第１配線層を形成する工程と、
   前記第１レジスト除去工程と、
   前記第１配線層上面一部が開口となるように選択的に第２レジストを塗布する工程と、
   前記第２レジストの開口部に、第２配線層を形成する工程と、
   前記第２レジストを除去する工程と、
   露出する第１シード層を除去する工程と、
   前記第１配線層の側面と、前記第２配線層に接続されている以外の前記第１配線層の上面と、前記第２配線層の側面と上面と、前記第１配線層下の第１シード層以外の前記配線保護層上面に第１無機絶縁膜層を形成する工程と、
   第１無機絶縁膜層膜で被覆された第１配線層と第２配線層と第１シード層と前記配線保護層上面を第１絶縁層で埋設する工程と、
   前記第２配線層上部面と、前記第２配線層上部面と同一平面の第１絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、
   第２シード層を形成する工程と、
   前記第２シード層上で、前記第２配線層上面を一部直下に持つ部分と、前記第２配線層上面を直下にない一部の部分が開口となるように選択的に第３レジストを塗布する工程と、
   前記第３レジストの開口部に、ビア接続配線パターンと配線パターンからなる第３配線層を形成する工程と、
   前記第３レジストを除去する工程と、
   露出する第２シード層を除去する工程と、
   前記第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）の側面と上面と、前記第３配線層下の第２シード層以外の第1絶縁層の上面に、第２無機絶縁膜層を形成する工程と、
   第２無機絶縁膜層膜で被覆された第３配線層（ビア接続配線パターンと配線パターン）と第２シード層と第1絶縁層上面を第２絶縁層で埋設する工程と、
   前記第３配線層上部面と、前記第３配線層上部面と同一平面の第２絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、
   第３シード層を形成する工程と、
   前記第３シード層上で、前記第２配線層に接続する前記第３配線層を一部直下に持つ部分が開口となるように選択的に第４レジストを塗布する工程と、
   前記第４レジストの開口部に、第４配線層を形成する工程と、
   前記第４レジストを除去する工程と、
   露出する第３シード層を除去する工程と、
   前記第４配線層の側面と上面と、前記第４配線層下の第３シード層以外の第２絶縁層の上面に、第３無機絶縁膜層を形成する工程と、
   第３無機絶縁膜層膜で被覆された第４配線層と第３シード層と第２絶縁層上面を第３絶縁層で埋設する工程と、
   前記第４配線層上部面と、前記第４配線層上部面と同一平面の第３絶縁層の表面を露出する切削・研磨工程と、
   を有することを特徴とする配線基板の製造方法。

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