JP2022170143A - 多層配線基板、複合配線基板、パッケージ化デバイス、及び多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁信頼性が高い多層配線基板、複合配線基板、パッケージ化デバイス、及び多層配線基板の製造方法を提供すること。【解決手段】多層配線基板12の積層された層70、80の各々は、第1面71a、81aで開口したランド用凹部75、85、第1面で開口した溝部74、84、及び、第2面71b、81bで開口し、ランド用凹部75、85の1以上と連通したビア用凹部76、86が設けられた絶縁樹脂層71、81と、溝部74、84の底面74b、84bを被覆した部分と、ランド用凹部75、85の底面75b、85bを被覆した部分とを含んだ無機絶縁層160、170と、ランド用凹部75、85及び溝部74、84と、隣接した絶縁樹脂層61、71の凹部63、76とを埋め込み、ランド部72a、82aとビア部62、73と配線部72b、82bとを構成した導体層77とを含む。【選択図】図2
Description
本発明は、多層配線基板、複合配線基板、パッケージ化デバイス、及び多層配線基板の製造方法に関する。
近年、半導体装置の高速化及び高集積化が進む中で、半導体チップを搭載するフリップチップボールグリッドアレイ(Flip Chip-Ball Grid Array)用配線基板、即ち、FC-BGA基板にも、半導体チップとの接合に使用する接合端子の狭ピッチ化及び基板内の配線の微細化が求められている。その一方で、FC-BGA基板とマザーボードとの接合には、従来とほぼ変わらないピッチで配列した接合端子による接合が要求されている。これらの要求のもと、FC-BGA基板と半導体チップとの間に、インターポーザとも呼ばれる、微細な配線を含む多層配線基板を設ける技術が採用されている。
その一つは、シリコンインターポーザ技術である。このシリコンインターポーザ技術は、シリコンウェハ上に、微細な配線を各々の層が含んだ多層配線構造を、半導体回路の製造技術を用いて形成することによりインターポーザを製造するというものである。
また、上記の多層配線構造をシリコンウェハ上に形成するのではなく、FC-BGA基板に直接作り込む手法も開発されている。この手法は、コア層が例えばガラスエポキシ基板からなるFC-BGA基板の製造において、化学機械研磨(CMP)などを利用して、上記の多層配線構造を形成するというものである。これについては、特許文献1に開示されている。
更に、インターポーザをガラス基板等の支持体の上に形成し、そのインターポーザをFC-BGA基板と接合させ、その後、インターポーザから支持体を剥離することで、上記の多層配線構造を、FC-BGA基板上に設ける方式もある。これについては、特許文献2に開示されている。
本発明は、絶縁信頼性が高い多層配線基板、複合配線基板、パッケージ化デバイス、及び多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によると、積層された2以上の層を備え、前記2以上の層の各々は、第1面とその裏面である第2面とを有した絶縁樹脂層であって、前記第1面で開口した第1凹部、前記第1面で開口した溝部、及び、前記第2面で開口し、前記第1凹部の1以上と連通した第2凹部が設けられ、厚さ方向に一体に形成された絶縁樹脂層と、前記溝部の底面を被覆した部分と、前記第1凹部の底面を被覆した部分とを含んだ無機絶縁層と、前記絶縁樹脂層の前記第1凹部及び前記溝部をそれぞれ埋め込んだランド部及び配線部と、前記ランド部の位置で前記第1面から突出したビア部とを含み、前記ビア部は、前記第1面側で隣接した他の絶縁樹脂層の凹部を埋め込んだ導体層とを含んだ多層配線基板が提供される。
ここで、絶縁樹脂層が「厚さ方向に一体に形成され」ていることは、この絶縁樹脂層には、その厚さ方向に対して交差する界面が内部に存在していないこと、即ち、単層構造を有していることを意味している。なお、互いに積層された複数の絶縁層が同じ材料からなる場合であっても、その断面を走査電子顕微鏡などの電子顕微鏡で観察することにより、それらの界面を確認することができる。
本発明の他の態様によると、前記無機絶縁層は、前記第1凹部の側壁を被覆した部分と、前記溝部の側壁を被覆した部分とを更に含んだ上記態様に係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記無機絶縁層は、前記第1面を被覆した部分を更に含んだ上記態様に係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記無機絶縁層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、フッ素を添加した酸化ケイ素、及び、炭素を添加した酸化ケイ素からなる群より選ばれる1以上の絶縁体を含んだ上記態様に係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記2以上の層の各々は、前記ランド部、前記ビア部及び前記配線部の側面、前記配線部のうち前記溝部の開口側の面、並びに、前記ランド部のうち前記第1面側の面の周縁部を被覆した第1金属含有層を更に含んだ上記態様に係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記2以上の層の各々は、前記第1金属含有層と前記導体層との間に介在し、前記導体層と同じ材料からなるか又は前記導体層の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる第2金属含有層を更に含んだ上記態様に係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記第1金属含有層は、チタンを含有した上記態様の何れかに係る多層配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、第1配線基板と、前記第1配線基板に接合された第2配線基板とを備え、前記第1及び第2配線基板は、それらの間に介在した接合電極を介して互いに電気的に接続され、第2配線基板は、上記態様の何れかに係る多層配線基板である複合配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記第1配線基板は、フリップチップボールグリッドアレイ用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである上記態様に係る複合配線基板が提供される。
本発明の更に他の態様によると、上記態様の何れかに係る複合配線基板と、前記第2配線基板の前記第1配線基板とは反対側の面に実装された機能デバイスとを備えたパッケージ化デバイスが提供される。
ここで、「機能デバイス」は、電力及び電気信号の少なくとも一方が供給されることにより動作するデバイス、外部からの刺激により電力及び電気信号の少なくとも一方を出力するデバイス、又は、電力及び電気信号の少なくとも一方が供給されることにより動作し且つ外部からの刺激により電力及び電気信号の少なくとも一方を出力するデバイスである。機能デバイスは、例えば、半導体チップや、ガラス基板などの半導体以外の材料からなる基板上に回路や素子が形成されたチップのように、チップの形態にある。機能デバイスは、例えば、大規模集積回路(LSI)、メモリ、撮像素子、発光素子、及びMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の1以上を含むことができる。MEMSは、例えば、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサ、傾斜センサ、マイクロフォン、及び音響センサの1以上である。一例によれば、機能デバイスは、LSIを含んだ半導体チップである。
本発明の更に他の態様によると、積層された2以上の層を形成することを含み、前記2以上の層の各々の形成は、凹部が設けられた下地層上に、溝と1以上が前記凹部と連通した貫通孔とを有するダミー層を形成することと、前記ダミー層上に、前記凹部と前記溝と前記貫通孔とを埋め込むように、導体層を形成することと、前記凹部、前記溝又は前記貫通孔外に位置した部分が除去されるように前記導体層を研磨して、前記導体層のうち、前記凹部を埋め込んだ部分、前記貫通孔を埋め込んだ部分、及び、前記溝を埋め込んだ部分を、それぞれ、ビア部、ランド部及び配線部として得ることと、その後、前記ダミー層を除去することと、少なくとも前記ランド部の上面及び前記配線部の上面を被覆するように、無機絶縁層を形成することと、前記無機絶縁層を被覆するとともに、前記ランド部及び前記配線部の間の隙間を埋め込み、前記ランド部の1以上の位置に凹部が設けられた絶縁樹脂層を形成することと、前記無機絶縁層のうち、前記絶縁樹脂層に設けられた前記凹部の位置で露出した部分を除去することとを含んだ多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更の他の態様によると、前記無機絶縁層は、前記ランド部の側面と前記配線部の側面とを更に被覆するように形成する上記態様に係る多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更の他の態様によると、前記無機絶縁層は、前記下地層を更に被覆するように形成する上記態様に係る多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記無機絶縁層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、フッ素を添加した酸化ケイ素、及び、炭素を添加した酸化ケイ素からなる群より選ばれる1以上の絶縁体を含んだ上記態様に係る多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記2以上の層の各々の形成は、前記導体層を形成する前に、前記ダミー層の上面と、前記下地層の前記凹部の内面と、前記ダミー層の前記溝及び前記貫通孔の内面とを被覆した第1金属含有層を形成することを更に含んだ上記態様に係る多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記2以上の層の各々の形成は、前記導体層を形成する前に、前記第1金属含有層上に、前記導体層と同じ材料からなるか又は前記導体層の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる第2金属含有層を形成することを更に含んだ上記態様の多層配線基板の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によると、前記第1金属含有層は、チタンを含有した上記態様の何れかに係る多層配線基板の製造方法が提供される。
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、上記態様の何れかをより具体化したものである。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化した例を示すものであって、本発明の技術的思想を、以下に記載する構成要素の材質、形状、構造、及び配置等に限定するものではない。本発明の技術的思想には、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、種々の変更を加えることができる。
以下の説明において参照する図面では、同様又は類似した機能を有する構成要素に、同一の参照符号を付している。ここで、図面は模式的なものであり、厚さ方向の寸法と厚さ方向に垂直な方向、即ち面内方向の寸法との関係や、複数の層の厚さ方向における寸法の関係等は、現実のものとは異なり得ることに留意すべきである。従って、具体的な寸法は、以下の説明を参酌して判断すべきである。また、2以上の構成要素の寸法の関係が、複数の図面の間で異なっている可能性があることにも留意すべきである。更に、幾つかの図面では、同一の構造を、他の図面とは天地を逆にして描いていることにも留意すべきである。
なお、本開示において、「上面」及び「下面」は、板状部材又はそれに含まれる層の表面のうち厚さ方向に垂直な面であって、図面において上向きの面と下向きの面とをそれぞれ意味している。また、「側面」とは、厚さ方向に対して平行であるか又は傾いた面を意味している。
図1は、本発明の一実施形態に係るパッケージ化デバイス1を概略的に示す断面図である。図1に示すように、パッケージ化デバイス1は、複合配線基板10と、機能デバイス20と、第1アンダーフィル層30と、第1接合電極40とを備えている。
機能デバイス20は、例えば、半導体チップ、又は、ガラス基板などの半導体以外の材料からなる基板上に回路や素子が形成されたチップである。ここでは、一例として、機能デバイス20は半導体チップであるとする。即ち、ここでは、パッケージ化デバイス1は、半導体パッケージである。
パッケージ化デバイス1は、複数の機能デバイス20を備えている。パッケージ化デバイス1は、機能デバイス20として、1つの機能デバイスのみを備えていてもよい。
機能デバイス20は、第1接合電極40を介して、複合配線基板10に接合されている。ここでは、複数の機能デバイス20は、フリップチップボンディングによって、複合配線基板10へ接合されている。機能デバイス20の1以上は、ワイヤボンディングなどの他のボンディング法によって、複合配線基板10へ接合されていてもよい。
第1接合電極40は、複数の機能デバイス20を、複合配線基板10に接合している。第1接合電極40は、1つの機能デバイス20に対して、複数設けられている。1つの機能デバイス20を複合配線基板10に接合する複数の第1接合電極40は、機能デバイス20と複合配線基板10との間で、狭いピッチで配列している。ここでいう、狭いピッチとは、複合配線基板10の、後述する複数の第2接合電極14のピッチに比較して、狭いピッチであることである。
第1接合電極40は、例えば、はんだからなる。機能デバイス20を、ワイヤボンディングによって複合配線基板10へ接合する場合、例えば、金ワイヤを用いて機能デバイス20と複合配線基板とを電気的に接続することができる。
第1アンダーフィル層30は、複合配線基板10へ複数の機能デバイス20を固定している。なお、パッケージ化デバイス1が機能デバイス20を1つのみ備える構成である場合は、第1アンダーフィル層30は、複合配線基板10へ1つの機能デバイス20を固定する。本実施形態の例では、第1アンダーフィル層30は、機能デバイス20及び複合配線基板10の間にそれぞれ設けられている。第1アンダーフィル層30は、機能デバイス20と複合配線基板10との間に介在した部分と、機能デバイス20の側面を少なくとも部分的に被覆した部分とを含んでいる。
複合配線基板10は、第1配線基板、及び、これに接合される第2配線基板を備えている。ここでは、複合配線基板10は、FC-BGA基板11と、多層配線基板12と、第2アンダーフィル層13と、第2接合電極14とを備えている。
FC-BGA基板11は、第1配線基板の一例である。FC-BGA基板11は、例えば、図示しないマザーボードへ接合される。
FC-BGA基板11は、コア層111と、樹脂層112と、導体層113と、樹脂層114と、接合用導体115とを含んでいる。
コア層111は、樹脂層である。コア層111は、例えば、織布又は不織布に熱硬化性の絶縁樹脂を含浸させた繊維強化基板である。織布又は不織布としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、又はアラミド繊維を使用することができる。絶縁樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂を使用することができる。
コア層111には、貫通孔が形成されている。導体層113の一部は、貫通孔の側壁を被覆している。ここでは、導体層113の一部は、側壁が導体からなる貫通孔を生じるように、コア層111に設けられた貫通孔の側壁を被覆している。これら側壁が導体からなる貫通孔は、絶縁体で埋め込んでもよい。
導体層113の残りと樹脂層112とは、コア層111の両主面上で多層配線構造を形成している。各多層配線構造は、交互に積層された導体層113及び樹脂層112を含んでいる。
樹脂層112は、例えば、絶縁樹脂層である。樹脂層112には、貫通孔が設けられている。
導体層113は、銅などの金属又は合金からなる。導体層113は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。
導体層113は、配線部とランド部とを含んでいる。樹脂層112を間に挟んでコア層111と向き合った導体層113は、樹脂層112に設けられた貫通孔の側壁を被覆したビア部を更に含んでいる。
樹脂層114は、上記の多層配線構造上に設けられている。樹脂層114は、例えば、ソルダーレジストなどの絶縁樹脂層である。樹脂層114には、上記多層配線構造の最表面に位置した導体層113へ連通する貫通孔が設けられている。
接合用導体115は、パッケージ化デバイス1を、他の基板などの構成品に電気的に接合可能に形成されている。接合用導体115は、導体層113のうち樹脂層114の貫通孔の位置で露出した部分に設けられた、例えば金属バンプである。なお、接合用導体は、接合端子ともいう。接合用導体115は、例えば、はんだからなる。
多層配線基板12は、第2配線基板の一例である。多層配線基板12は、第1接合電極40を介して機能デバイス20に接合されている。多層配線基板12は、第2接合電極14を介してFC-BGA基板11に接合されている。即ち、本実施形態の例では、多層配線基板12は、機能デバイス20とFC-BGA基板11との接合を媒介するインターポーザである。多層配線基板12の厚さは、例えば、10μm以上300μm以下の範囲内にある。多層配線基板12については、後で詳述する。
第2接合電極14は、多層配線基板12と機能デバイス20との間に配列されている。第2接合電極14のピッチは、第1接合電極40のピッチと比較してより広く、且つ、FC-BGA基板11の下面に位置した接合用導体115のピッチと比較してより狭い。第2接合電極14は、例えば、はんだからなる。
第2アンダーフィル層13は、FC-BGA基板11と多層配線基板12との間に介在した部分を含んでいる。なお、アンダーフィル層は、封止樹脂層ともいう。第2アンダーフィル層13は、多層配線基板12をFC-BGA基板11へ固定している。
多層配線基板12について、図2及び図3を参照しながら、更に詳しく説明する。
図2は、多層配線基板12の一部を概略的に示す断面図である。図3は、図2に示す多層配線基板12の一部を拡大して概略的に示す断面図である。図3は、具体的には、後述する、第1層70の一部、第2層80の一部、及びそれらの近傍を示している。
図2は、多層配線基板12の一部を概略的に示す断面図である。図3は、図2に示す多層配線基板12の一部を拡大して概略的に示す断面図である。図3は、具体的には、後述する、第1層70の一部、第2層80の一部、及びそれらの近傍を示している。
図2及び図3に示すように、多層配線基板12は、積層された2以上の層50と、絶縁樹脂層61と、シード密着層101と、シード層102と、導体層103と、ソルダーレジスト層104と、表面処理層105と、絶縁樹脂層107と、導体層108とを備えている。
層50は、ここでは、2層設けられている。層50の数は、3以上であってもよい。以下、2つの層50を、第1層70及び第2層80と称して説明する。第1層70は、絶縁樹脂層61上に設けられている。第1層70は、第1絶縁樹脂層71と、第1無機絶縁層160と、第1配線層72とを備えている。
第1絶縁樹脂層71は、絶縁性を有している。第1絶縁樹脂層71は、絶縁樹脂層61上に設けられている。第1絶縁樹脂層71は、第1面71a及びその裏面である第2面71bを有している。本実施形態の例では、第1面71aは、絶縁樹脂層61側の面である。第2面71bは、第2層80側の面である。また、第1絶縁樹脂層71には、溝部74と、第1凹部であるランド用凹部75と、第2凹部であるビア用凹部76とが形成されている。
溝部74は、第1絶縁樹脂層71の第1面71aに形成されており、第1面71aで開口している。溝部74は、後述する配線部72bを形成する為の溝である。溝部74は、複数設けられている。溝部74は、第1絶縁樹脂層71の第2面71bに到達しない深さを有している。
溝部74は、第1面71aに向かって幅が漸次狭くなる形状に形成されている。溝部74は、側壁である内側面74aと、底面74bとを有している。
本実施形態の例では、溝部74は、図2に示すように、溝部74の延びる方向に直交する切断面に沿って切断した形状が台形状に形成されている。即ち、先の切断面における溝部74の断面は、逆テーパ状である。この切断面における溝部74の断面は、矩形状であってもよい。
ランド用凹部75は、第1絶縁樹脂層71の第1面71aに形成されており、第1面71aで開口している。ランド用凹部75は、後述するランド部72aを形成するための凹部である。ランド用凹部75は、複数形成されている。複数のランド用凹部75の各々は、溝部74の1つと連通している。また、ランド用凹部75の1以上は、このランド用凹部75が設けられた第1絶縁樹脂層71が有しているビア用凹部76と連通している。
ランド用凹部75は、側壁である内側面75aと、底面75bとを有している。ランド用凹部75は、ここでは、厚さ方向に対して垂直な方向の寸法が第2面71bから第1面71aに向かって漸次小さくなる形状に形成されている。即ち、ランド用凹部75は、厚さ方向に対して垂直な断面が逆テーパ状である。ランド用凹部75は、例えば、円錐台形状に形成される。ランド用凹部75は、厚さ方向に平行な断面が矩形状であってもよい。
ビア用凹部76は、第1絶縁樹脂層71の第2面71bに形成されており、第2面71bで開口している。ビア用凹部76は、ビア部73を形成する為の凹部である。ビア用凹部76は、複数形成されている。ビア用凹部76の各々は、ランド用凹部75の何れかに連通している。
ビア用凹部76は、側壁である内側面76aを有している。ビア用凹部76は、厚さ方向に対して垂直な方向の寸法が第2面71bから第1面71aに向かって漸次小さくなる形状に形成されている。即ち、ビア用凹部76は、厚さ方向に対して垂直な断面が逆テーパ状である。ビア用凹部76は、例えば、円錐台形状に形成される。ビア用凹部76は、厚さ方向に平行な断面が矩形状であってもよい。
内側面76aの第1面71a側の縁は、ランド用凹部75の第2面71b側の縁によって囲まれている。ビア用凹部76の各々の中心の位置は、第1絶縁樹脂層71の厚さ方向で観察した場合に、そのビア用凹部76と連通したランド用凹部75の中心の位置と略一致している。
このように構成される第1絶縁樹脂層71は、厚さ方向に一体に形成されている。
第1無機絶縁層160は、内側面74a及び底面74bを被覆した部分と、内側面75a及び底面75bを被覆した部分と、第1面71aを被覆した部分とを含んでいる。即ち、第1無機絶縁層160は、溝部74の内面、ランド用凹部75の内面、及び第1面71aを被覆している。
第1無機絶縁層160は、第1絶縁樹脂層71の第1面71a側の表面に対してコンフォーマルである。第1無機絶縁層160は、溝部74の開口74cの位置に開口161を形成するとともに、ランド用凹部75の開口75cの位置に開口162を形成している。なお、ランド用凹部75は、その底面75bの位置でビア用凹部76と連通しており、それ故、底面75bは環状に構成されている。従って、第1無機絶縁層160のうち底面75bを被覆している部分も、環状に構成されている。
第1配線層72は、溝部74、ランド用凹部75、及び第1層70に隣接する絶縁樹脂層の凹部を埋め込んでいる。ここで、第1層70に隣接する樹脂層の凹部は、本実施形態の例では、絶縁樹脂層61に形成される後述するビアホール63である。
なお、上記の通り、本実施形態の例では、溝部74の内面及びランド用凹部75の内面には、第1無機絶縁層160が設けられている。この為、第1配線層72と第1絶縁樹脂層71との間には、第1無機絶縁層160が介在している。
第1配線層72は、シード密着層78と、シード層79と、導体層77とを備えている。
導体層77は、第1絶縁樹脂層71の溝部74及びランド用凹部75と、絶縁樹脂層61のビアホール63とを埋め込んでいる。導体層77のうち溝部74を埋め込んだ部分は、配線部72bを構成している。導体層77のうちランド用凹部75を埋め込んだ部分は、ランド部72aを構成している。導体層77のうちビアホール63を埋め込んだ部分は、ビア部62を構成している。ビア部62は、ランド部72aの位置で第1面71a側から突出している。導体層77は、例えば、銅からなる。
シード密着層78は、第1金属含有層である。シード密着層78は、チタンからなるチタンを含有した層である。シード密着層78は、配線部72b及びビア部62の各々の下面と側面とを被覆している。また、シード密着層78は、ランド部72aの側面及び下面の周縁部を被覆している
シード層79は、第2金属含有層である。シード層79は、シード密着層78と導体層77との間に介在した金属層である。シード層79は、導体層77と同じ材料からなるか又は導体層77の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる。シード層79は、例えば、銅からなる。
シード層79は、第2金属含有層である。シード層79は、シード密着層78と導体層77との間に介在した金属層である。シード層79は、導体層77と同じ材料からなるか又は導体層77の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる。シード層79は、例えば、銅からなる。
第2層80は、図2に示すように、第1層70上に設けられている。第2層80は、第1層70と同様の構造を有している。
具体的には、第2層80は、第2絶縁樹脂層81と、第2無機絶縁層170と、第2配線層82とを備えている。第2絶縁樹脂層81、第2無機絶縁層170、及び第2配線層82は、それぞれ、第1絶縁樹脂層71、第1無機絶縁層160、及び第1配線層72に相当している。
第2絶縁樹脂層81は、第1面81a及び第2面81bを有している。第2絶縁樹脂層81には、溝部84と、第1凹部であるランド用凹部85と、第2凹部であるビア用凹部86とが形成されている。第2絶縁樹脂層81の第1面81a、第2面81b、溝部84、ランド用凹部85、及びビア用凹部86は、それぞれ、第1絶縁樹脂層71の第1面71a、第2面71b、溝部74、ランド用凹部75、及びビア用凹部76に相当している。
溝部84の内側面84a、底面84b及び開口84cは、それぞれ、溝部74の内側面74a、底面74b及び開口74cに相当している。ランド用凹部85の内側面85a、底面85b及び開口85cは、それぞれ、ランド用凹部75の内側面75a、底面75b及び開口75cに相当している。ビア用凹部86の内側面86a及び開口86cは、それぞれ、ビア用凹部76の内側面76a開口76cに相当している。
第2無機絶縁層170は、開口171及び172を形成している。これら開口171及び172は、それぞれ、第1無機絶縁層160が形成している開口161及び162に相当している。
第2配線層82は、シード密着層88と、シード層89と、導体層87とを備えている。シード密着層88、シード層89、及び導体層87は、それぞれ、シード密着層78、シード層79、及び導体層77に相当している。
導体層87は、第2絶縁樹脂層81の溝部84及びランド用凹部85と、第1絶縁樹脂層71のビア用凹部76とを埋め込んでいる。導体層87のうち溝部84を埋め込んだ部分は、配線部82bを構成している。導体層87のうちランド用凹部85を埋め込んだ部分は、ランド部82aを構成している。導体層87のうちビア用凹部76を埋め込んだ部分は、ビア部73を構成している。配線部82b、ランド部82a、及びビア部73は、それぞれ、配線部72b、ランド部72a、及びビア部62に相当している。
絶縁樹脂層61は、第1面71a側に設けられている。絶縁樹脂層61は、第1面61aと、第2面61bと、を有している。第1面61aは、第1層70とは反対側の面である。第2面61bは、第1層70側の面である。
絶縁樹脂層61には、ビアホール63が形成されている。ビアホール63は、絶縁樹脂層61を厚さ方向に貫通する孔であり、第1面61a及び第2面61bで開口している。ビアホール63は、内側面64を有している。ビアホール63は、厚さ方向に対して垂直な方向の寸法が第2面61bから第1面61aに向かって漸次小さくなる形状に形成されている。ビアホール63は、例えば円錐台形状に形成される。上記の通り、ビアホール63は、第1配線層72の一部によって埋め込まれている。
シード密着層101は、例えば第1金属含有層である。シード密着層101は、例えば、チタンを含有した層である。シード密着層101は、第2面81bの一部を被覆した部分と、ビア用凹部86の内面を被覆した部分とを含んでいる。
シード層102は、例えば、第2金属含有層である。シード層102は、シード密着層101上に設けられた金属層である。シード層102は、導体層103と同じ材料からなるか又は導体層103の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる。シード層102は、例えば、銅からなる。
導体層103は、シード密着層101上に設けられている。導体層103は、ビア用凹部86を埋め込んでいる。導体層103のうちビア用凹部86を埋め込んでいる部分は、ビア部83である。導体層103は、導体層77と導体層87とからなる層間接続導体層90に、シード密着層101及びシード層102を介して電気的に接続されている。導体層103は、例えば、銅からなる。
ソルダーレジスト層104は、第2層80及び導体層103上に設けられている。ソルダーレジスト層104は、導体層103の一部を露出させる貫通孔104aを有している。これら貫通孔104aは、第2接合電極14を介した多層配線基板12とFC-BGA基板11との電気的接続を可能としている。
表面処理層105は、導体層103のうちソルダーレジスト層104の貫通孔104a内で露出した部分の上に設けられている。表面処理層105は、導体層103の表面の酸化を防止し、はんだに対する濡れ性を向上させている。
絶縁樹脂層107は、絶縁樹脂層61の第1面61a及び第1配線層72の一部の上に設けられている。絶縁樹脂層107は、ビア部62の位置に貫通孔を有している。
導体層108は、絶縁樹脂層107の貫通孔内に形成されている。導体層108は、例えば、銅からなる。導体層108には、図1に示す第1接合電極40が接続されている。
次に、多層配線基板12の製造方法の一例を説明する。図4乃至図23は、多層配線基板12の製造方法の一例を概略的に示す断面図である。
この製造方法の一例では、先ず、図5に示す構造を得る。以下に、図5の構造を得るための工程を順次説明する。
先ず、図4に示すように、支持体2の一方の面に剥離層3を設ける。
支持体2は、支持体2を通じて剥離層3に光を照射させる場合もあるため、透明性を有することが好ましい。支持体2は、例えばガラス板を用いることができる。ガラス板は平坦性に優れており、また、剛性が高いため、支持体2上の多層配線基板12の微細なパターン形成に向いている。また、ガラス板はCTE(coefficient of thermal expansion、熱膨張率)が小さく歪みにくいことから、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2は、支持体2を通じて剥離層3に光を照射させる場合もあるため、透明性を有することが好ましい。支持体2は、例えばガラス板を用いることができる。ガラス板は平坦性に優れており、また、剛性が高いため、支持体2上の多層配線基板12の微細なパターン形成に向いている。また、ガラス板はCTE(coefficient of thermal expansion、熱膨張率)が小さく歪みにくいことから、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2としてガラス板を用いる場合、ガラス板の厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を防止する観点から厚い方が望ましく、例えば0.5mm以上、好ましくは1.2mm以上の厚さである。ガラス板のCTEは3ppm以上16ppm以下が好ましく、FC-BGA基板11、機能デバイス20のCTEの観点から10ppm程度がより好ましい。
支持体2を形成する材料としてのガラスは、例えば、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラス、ソーダガラス、又は、サファイヤガラス等が用いられる。剥離層3に熱によって発泡する樹脂を用いる等、支持体2を剥離する際に支持体2に光の透過性が必要でない場合は、支持体2には、歪みの少ない例えばメタルやセラミックスなどを用いることができる。本実施形態の例では、支持体2には、ガラスが用いられる。
剥離層3は、例えば、UV光などの光を吸収して発熱もしくは変質して剥離可能となる樹脂でもよく、又は、熱によって発泡して剥離可能となる樹脂でもよい。UV光などの光、例えばレーザ光によって剥離可能となる樹脂を用いる場合、剥離層3を設けた側とは反対側の面から支持体2に光を照射して、支持体2上の多層配線基板12及びFC-BGA基板11との接合体から、支持体2を取り去る。
剥離層3は、例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、マレイミド樹脂、及び、アクリル樹脂などの有機樹脂や、アモルファスシリコン、ガリウムナイトライド、金属酸化物層などの無機層から選ぶことができる。剥離層3は、光分解促進剤、光吸収剤、増感剤、フィラー等の添加剤を更に含有してもよい。
さらに、剥離層3は、単層構造を有していてもよく、多層構造を有していてもよい。例えば支持体2上に形成される多層配線基板12の保護を目的として、剥離層3上にさらに保護層を設けてもよく、支持体2と剥離層3との間に、支持体2及び剥離層3の密着性を向上させる層を更に設けてもよい。さらに剥離層3と多層配線基板12との間に、レーザ光反射層や金属層を設けてもよい。剥離層3の構成は、本実施形態に限定されない。本実施形態の例では、剥離層3は、UV光を吸収して剥離可能となる樹脂が用いられる。
次に、図5に示すように、剥離層3上に、例えば真空中で、シード密着層5及びシード層6を設ける。シード密着層5は、剥離層3に対するシード層6の密着性を向上させる層であり、シード層6の剥離を防止する層である。また、シード層6は、配線形成において、電解めっきの給電層として作用する。
シード密着層5及びシード層6は、例えば、スパッタリング法、または蒸着法などにより形成することができる。シード密着層5及びシード層6の材料としては、例えば、Cu、Ni、Al、Ti、Cr、Mo、W、Ta、Au、Ir、Ru、Pd、Pt、AlSi、AlSiCu、AlCu、NiFe、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、AZO(Aluminum-doped Zinc Oxide)、ZnO、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛)、TiN、Cu3N4、Cu合金、又はこれらを複数組み合わせたものを使用することができる。本実施形態の例では、電気特性、製造の容易性の観点、及び、コスト面を考慮して、シード密着層5としてチタン層を、シード層6として銅層を順次スパッタリング法で形成する。
シード密着層5及びシード層6の合計膜厚は、1μm以下とすることが好ましい。ここでは、一例として、シード密着層5として厚さが50nmのチタン層を形成するとともに、シード層6として厚さが300nmの銅層を形成することとする。
次に、図6に示すように、シード層6上にレジスト層140を設ける。レジスト層140の材料として液状のレジストを用いる場合は、レジスト層140は、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート、静電塗布法、インクジェットコート、グラビアコート、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート、及びドクターコートのいずれかの方法で形成できる。レジスト層140にフィルム状のレジストを用いる場合は、レジスト層140は、ラミネート、真空ラミネート、真空プレスなどのいずれかの方法でシード層6上に設けることができる。
次いで、例えばフォトリソグラフィーにより、レジスト層140に貫通孔141を形成する。貫通孔141に対して、現像時の残渣除去を目的として、プラズマ処理を行ってもよい。レジスト層140の厚さは、貫通孔141に設ける導体層108の厚さに応じて設定される。本実施形態の例では、レジスト層140の厚さは、例えば8μmである。
貫通孔141の平面視の形状は、機能デバイス20の接合電極のピッチや接合電極の形状に応じて設定される。本実施形態の例では、貫通孔141は、円形状であり、φ25μmの開口形状とし、ピッチは55μmである。なお、ここで、平面視とは、レジスト層140の厚さ方向に見た形状である。
次に、図7に示すように、シード層6上に、電解めっきにより導体層108を形成する。導体層108は、機能デバイス20との接合用の電極を構成する。導体層108を形成する電解めっきとしては、電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Pdめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。
導体層108は、機能デバイス20との接合用の電極となる為、導体層108の厚さは、はんだ接合の観点から1μm以上、且つ、生産性の観点から30μm以下であることが望ましい。
次に、図8に示すように、レジスト層140を除去する。レジスト層140は、ドライエッチング法やアルカリ性の溶液や溶剤に浸漬することで溶解又は剥離できる。
次に、図9に示すように、導体層108を包埋するように、絶縁樹脂層107を設ける。絶縁樹脂層107は、感光性でもよく、非感光性でもよく、更に、後述する絶縁樹脂層61、71、81と同一材料でなくてもよい。
次に、図10に示すように、物理研磨、もしくは物理研磨とCMP処理等の表面研磨により、導体層108の上面を露出させる。なお、導体層108は、セミアディティブ工法により作製してもよい。
次に、図11に示すように、導体層108及び絶縁樹脂層107上に絶縁樹脂層61を設ける。絶縁樹脂層61は、例えば感光性樹脂で形成する。
感光性樹脂としては、例えば、感光性ポリイミド樹脂、感光性ベンゾシクロブテン樹脂、感光性エポキシ樹脂又はそれらの変性物を用いることが可能である。一例として、感光性樹脂として、感光性エポキシ樹脂を用いる。
感光性樹脂は、液状であってもよく、フィルム状であってもよい。
液状の感光性樹脂を用いる場合、絶縁樹脂層61は、例えば、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート、静電塗布法、インクジェットコート、グラビアコート、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート、及びドクターコートから選ばれる方法により形成することができる。一例によれば、絶縁樹脂層61は、感光性樹脂を用いて、スピンコート法により形成する。感光性のエポキシ樹脂は比較的低温で硬化させることができ、硬化に伴う収縮が少ないため、その後の微細パターン形成に有利である。
絶縁樹脂層61として、フィルム状の感光性樹脂を設ける場合は、ラミネート、真空ラミネート、真空プレスなどが適用できる。
絶縁樹脂層61の厚さは、例えば、導体層108上で2μmになるように形成する。
絶縁樹脂層61の厚さは、例えば、導体層108上で2μmになるように形成する。
次いで、例えばフォトリソグラフィーにより、導体層108の位置で、絶縁樹脂層61に、ビアホール63を形成する。なお、非感光性樹脂を用いる場合、ビアホール63は、例えば、レーザ光照射によって形成することができる。以上のようにして、絶縁樹脂層61の露出面と導体層108の露出面とによって表面が構成された下地層を得る。
次いで、図12に示すように、絶縁樹脂層61及び導体層108からなる下地層上に、レジスト層143を形成する。レジスト層143は、感光性樹脂を下地層へ塗布することにより形成することができる。感光性樹脂としては、例えば、絶縁樹脂層61について例示したものを使用することができる。また、レジスト層143は、絶縁樹脂層61と同様に、例えば、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート、静電塗布法、インクジェットコート、グラビアコート、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート、及びドクターコートのいずれかの方法で形成することができる。ここでは、一例として、感光性エポキシ樹脂を使用し、スピンコート法によりレジスト層143を形成することとする。
次に、レジスト層143に、フォトリソグラフィーにより、溝部74に対応した溝144、及び、ランド用凹部75に対応した貫通孔145を形成する。ここでは、一例として、溝144は、長さ方向に垂直な断面が順テーパ形状を有するように形成する。また、貫通孔145も、順テーパ形状に形成する。溝144及び貫通孔145は、断面が矩形形状を有するように形成してもよいが、順テーパ形状に形成すると、溝144及び貫通孔145内で不連続部を生じさせることなく、シード密着層78を形成することが容易になる。
また、溝144及び貫通孔145を、断面が順テーパ形状を有するように形成した場合、それらの断面を矩形形状とした場合と比較して、第1絶縁樹脂層71及び第1無機絶縁層160の接触面積が増える。この為、第1絶縁樹脂層71及び第1無機絶縁層160の密着性を向上させることができる。同様に、第1無機絶縁層160及びシード密着層78の密着性、シード密着層78及びシード層79の密着性、及びシード層79及び導体層77の密着性を向上させることができる。
以上のようにして溝144及び貫通孔145を形成したレジスト層143は、ダミー層の一例である。貫通孔145の1以上は、ビアホール63と連通する。貫通孔145のビアホール63側の開口は、ビアホール63の貫通孔145側の開口より大きい。ビアホール63の貫通孔145側の開口は、貫通孔145の開口内に配置される。
次に、図13に示すように、レジスト層143、絶縁樹脂層61及び導体層108上に、例えば真空中でシード密着層78を形成する。続いて、シード密着層78上に、例えば真空中でシード層79を形成する。
本実施形態の例では、電気特性、製造の容易性の観点およびコスト面、更には、銅の拡散防止層として機能させるため、シード密着層78をチタンで形成する。また、電気特性、製造の容易性の観点およびコスト面を考慮して、シード層79を銅で形成する。シード密着層78及びシード層79は、スパッタリング法で順次形成する。これらの成膜に気相堆積法を利用すると、図13に示すように、レジスト層143、絶縁樹脂層61及び導体層108の露出面全体に、シード密着層78及びシード層79が設けられる。
シード密着層78及びシード層79の合計の膜厚は、1μm以下とするのが好ましい。なお、シード密着層78には、銅の拡散防止機能を有していれば、チタン以外の材料を使用することもできる。シード層79の材料は、導体層77と同じ材料であるか、または、導体層77の材料よりイオン化傾向が小さい金属材料であればよい。
本実施形態の例では、シード密着層78の厚さは50nmであり、シード層79の厚さは300nmである。
なお、シード密着層78及びシード層79の間には、金属材料から形成される別の層が1つまたは複数設けられてもよい。シード密着層78及びシード層79の間に設けられる層は、導体層77と同じ材料からなるか又は導体層77の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる。
次に、図14に示すように、シード層79上に例えば電解めっきにより、導体層77を形成する。導体層77を形成するための電解めっきは、例えば、電解銅めっきである。この電解めっきは、図14に示すように、ビアホール63、貫通孔145及び溝144が導体層77で完全に埋め込まれるように行う。
次に、図15に示すように、導体層77及びシード層79を物理研磨及びCMP(化学機械研磨)等の研磨に供し、導体層77及びシード層79のうち、ビアホール63、貫通孔145及び溝144外に位置した部分を除去する。また、シード密着層78も同様の研磨に供し、シード密着層78のうち、ビアホール63、貫通孔145及び溝144外に位置した部分を除去する。なお、この研磨に伴い、レジスト層143の上面近傍の部分も除去され得る。
以上のようにして、ビアホール63、貫通孔145及び溝144をそれぞれ埋め込んだビア部62、ランド部72a及び配線部72bを得る。本工法では、従来のセミアディティブ工法と比較して、エッチングの工程を経ないため、平滑な導体表面を得ることができる。
次に、図16に示すように、レジスト層143を除去する。レジスト層143は、ドライエッチング法やアルカリ性の溶液や溶剤に浸漬することで除去できる。
次に、図16に示す構造の導体層77側の面に、図17に示すように、第1無機絶縁層160を形成する。第1無機絶縁層160の材料は、例えば、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、フッ素を添加した酸化ケイ素、及び、炭素を添加した酸化ケイ素からなる群より選ばれる1以上の絶縁体を含む。
第1無機絶縁層160は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)によって形成することができる。ランド部72a及び配線部72bは逆テーパ状の断面形状を有しているが、プラズマCVDによれば、導体層77及び絶縁樹脂層61の上面だけでなく、シード密着層78のうちランド部72a及び配線部72bの側面を覆っている部分の上にも、第1無機絶縁層160を形成することができる。
なお、第1無機絶縁層160と配線部72bとの間、及び、第1無機絶縁層160とランド部72aとの間に、シランカップリング剤からなる層を設けてもよい。シランカップリング剤からなる層を設けることで、第1無機絶縁層160及びシード密着層78の密着性、第1無機絶縁層160及びシード層79の密着性、並びに、第1無機絶縁層160及び導体層77の密着性を向上させることができる。それらの密着性が向上すると、多層配線基板12が、例えば熱により反りを生じた場合であっても、第1無機絶縁層160及びシード密着層78の剥離、第1無機絶縁層160及びシード層79の剥離、並びに、第1無機絶縁層160及び導体層77の剥離を生じ難くなる。
また、本実施形態の多層配線基板12は、従来のセミアディティブ工法で形成した配線部に対して無機絶縁層を形成した構成よりも高い絶縁信頼性を示す。セミアディティブ工法を用いた場合、配線部はエッチングにより形成するため、配線部の表面は粗化された状態となる。
配線部の表面が粗化されているため、無機絶縁膜の追従性が低下することで、無機絶縁膜にピンホールが形成されるおそれがある。このピンホールを通して銅が拡散するため、絶縁信頼性は低下する。また、ピンホールを解消するために、無機絶縁膜を厚くすると、銅と無機絶縁膜の線膨張係数差の影響が強くなり、銅/無機絶縁膜界面で剥離が生じる虞がある。
次に、図18に示すように、第1無機絶縁層160上に、例えば、絶縁樹脂層61について上述したのと同様の方法により、ビア用凹部76を有する第1絶縁樹脂層71を形成する。例えば、第1無機絶縁層160上への感光性エポキシ樹脂のスピンコートと、フォトリソグラフィーとにより、ランド部72aの1以上の位置にビア用凹部76を有する第1絶縁樹脂層71を得る。感光性樹脂は比較的低温で硬化させることができるため、硬化に伴う収縮が少ない。それ故、その後の微細パターンの形成に有利である。
第1絶縁樹脂層71は、非感光性のポリイミド系絶縁樹脂などの非感光性樹脂で形成することもできる。例えば、第1無機絶縁層160上へ非感光性樹脂をスピンコートし、この樹脂層へのレーザ光照射を行うことにより、ランド部72aの1以上の位置にビア用凹部76を有する第1絶縁樹脂層71を得ることができる。ポリイミドなどの非感光性樹脂は、絶縁性及び機械特性に優れているのに加え、高い耐熱性を達成し得る。
以上のようにして、第1絶縁樹脂層71と、導体層77と、シード密着層78と、シード層79と、第1無機絶縁層160とを含んだ第1層70を得る。
次いで、第1絶縁樹脂層71と第1無機絶縁層160とからなる下地層上に、第1層70について上述したのとほぼ同様の方法により第2層80を形成する。
即ち、先ず、レジスト層143について上述したのと同様の方法により、図19に示すように、第1絶縁樹脂層71からなる第1無機絶縁層160の下地層上に、溝部84及びランド用凹部85にそれぞれ対応した溝181及び貫通孔182を有するレジスト層180を形成する。レジスト層180は、ダミー層の一例である。
次に、図20に示すように、第1無機絶縁層160のうちビア用凹部76内で露出した部分をドライエッチング等により除去する。次いで、シード密着層88及びシード層89を、それぞれ、シード密着層78及びシード層79について上述したのと同様の方法により順次形成する。
こうすることで、ランド部72aと、その上に形成するビア部73との電気的接続が可能となる。なお、第1無機絶縁層160のビア用凹部76内で露出した部分の除去は、第1絶縁樹脂層71にビア用凹部76を形成した後であって、レジスト層180を形成する前であってもよい。
次に、図14乃至図18を参照しながら説明したのと同様の工程を順次実施することで、シード密着層88と、シード層89と、ランド部82a、配線部82b及びビア部73を含んだ導体層87と、第2無機絶縁層170と、第2絶縁樹脂層81とを形成する。
以上のようにして、第2絶縁樹脂層81と、導体層87と、シード密着層88と、シード層89と、第2無機絶縁層170とを含んだ第2層80を得る。
次に、図22に示すように、第2無機絶縁層170のうちビア用凹部86内で露出した部分を、例えばドライエッチングにより除去する。
次に、例えば、シード密着層78及びシード層79について上述したのと同様の方法により、図23に示すように、第2絶縁樹脂層81及びランド部82a上に、シード密着層101とシード層102とを順次形成する。
次に、例えば、絶縁樹脂層107について上述したのと同様の方法により、図24に示すように、シード層102上に、貫通孔147を有するレジスト層146を形成する。
次に、例えば、絶縁樹脂層107について上述したのと同様の方法により、図24に示すように、シード層102上に、貫通孔147を有するレジスト層146を形成する。
次に、図25に示すように、シード層102上に導体層103を形成する。導体層103は、電解銅めっきにより形成することが望ましい。
次に、図26に示すように、レジスト層146を除去する。
次に、図27に示すように、シード密着層101の露出部を除去し、続いて、シード層102の露出部を除去する。レジスト層146は、例えば、溶液や溶剤により除去する。シード密着層101及びシード層102は、例えば、薬液に浸漬することで除去できる。シード密着層101を除去する薬液は、例えばアルカリ系のエッチング剤である。シード層102を除去する薬液は、例えば酸系のエッチング剤である。
次に、図28に示すように、第2絶縁樹脂層81及び導体層103上に、ソルダーレジスト層104を設ける。次に、ソルダーレジスト層104に貫通孔104aを形成する。ソルダーレジスト層104の材料としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。本発明の実施形態では、ソルダーレジスト層104としてフィラーを含有した感光性エポキシ樹脂を使用する。
次に、導体層103のうち貫通孔104a内で露出した部分の上に、表面処理層105を形成する。本実施形態の例では、無電解Ni/Pd/Auめっきにより、表面処理層105を成膜する。なお、表面処理層105としては、OSP(Organic Solderability Preservative)膜、即ち、水溶性プレフラックスによる表面処理層を形成してもよい。或いは、表面処理層105として、無電解スズめっき又は無電解Ni/Auめっき層を形成してもよい。これにより、支持体2上によって支持された多層配線基板12、即ち、支持体付き多層配線基板が完成する。
次に、表面処理層105上に、半田材料を搭載した後、一度溶融冷却して固着させることで、第2接合電極14を得る。
次いで、図29に示すように、支持体2上の多層配線基板12とFC-BGA基板11を接合した後、それらの間に第2アンダーフィル層13を形成する。第2アンダーフィル層13の材料としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の1種又はこれらの樹脂の2種類以上が混合された樹脂に、フィラーとしてのシリカ、チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が用いられる。第2アンダーフィル層13は、液状の樹脂を充填させることで形成する。
次いで、図30及び図31に示すように、支持体2を除去する。除去の一例は、剥離である。例えば、図30に示すように、支持体2の背面、すなわち、支持体2のFC-BGA基板11とは逆側の面からレーザ光23を、支持体2との界面に形成された剥離層3に照射する。レーザ光23が照射されることで、図31に示すように、多層配線基板12から支持体2を取り外すことが可能となる。
次に、剥離層3、シード密着層5及びシード層6を順次除去し、複合配線基板10を得る。
次に、図1に示すように、機能デバイス20を実装してパッケージ化デバイス1が完成する。この際、機能デバイス20の実装に先立って、表面に露出した導体層上に、酸化防止と半田バンプの濡れ性をよくするため、無電解Ni/Pd/Auめっき、OSP、無電解スズめっき、無電解Ni/Auめっきなどの表面処理を施してもよい。
次に、それらの接合部を、第1アンダーフィル層30で封止する。
第1アンダーフィル層30の材料としては、例えば、第2アンダーフィル層13の材料として例示したものを使用することができる。第1アンダーフィル層30は、例えば、第2アンダーフィル層13について上述したのと同様の方法により形成することができる。
第1アンダーフィル層30の材料としては、例えば、第2アンダーフィル層13の材料として例示したものを使用することができる。第1アンダーフィル層30は、例えば、第2アンダーフィル層13について上述したのと同様の方法により形成することができる。
以上のようにして、図1に示すパッケージ化デバイス1が完成する。
上記の方法では、多層配線基板12をFC-BGA基板11へ接合した後に、機能デバイス20を多層配線基板12へ接合している。その代わりに、機能デバイス20を多層配線基板12へ接合した後に、多層配線基板12をFC-BGA基板11へ接合してもよい。
このように構成されたパッケージ化デバイス1では、第1層70では、溝部74の底面74bと第1絶縁樹脂層71との間、及び、ランド用凹部75の底面75bと第1絶縁樹脂層71との間に、第1無機絶縁層160が介在している。第1無機絶縁層160のうち、底面74bと第1絶縁樹脂層71との間に介在した部分、及び、底面75bと第1絶縁樹脂層71との間に介在した部分は、ランド部72a及び配線部72bの上面から第1絶縁樹脂層71内への金属の拡散を生じ難くするバリア層としての役割を果たす。
同様に、第2層80では、溝部84の底面84bと第2絶縁樹脂層81との間、及び、ランド用凹部85の底面85bと第2絶縁樹脂層81との間に、第2無機絶縁層170が介在している。第2絶縁樹脂層81のうち、底面84bと第2絶縁樹脂層81との間に介在した部分、及び、底面85bと第2絶縁樹脂層81との間に介在した部分は、ランド部82a及び配線部82bの上面から第2絶縁樹脂層81への金属の拡散を生じ難くするバリア層としての役割を果たす。
従って、上記の多層配線基板12は、優れた絶縁信頼性を達成する。それ故、多層配線基板12を含んだ複合配線基板10及びパッケージ化デバイス1も、優れた絶縁信頼性を達成する。
シード密着層78及び88も、導体層77及び87から第1絶縁樹脂層71及び第2絶縁樹脂層81への金属の拡散を生じ難くするバリア層としての役割を果たす。また、シード層79及び89が、それぞれ、導体層77の材料と導体層87の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる場合、それらも導体層77及び87から第1絶縁樹脂層71及び第2絶縁樹脂層81への金属の拡散を生じ難くするバリア層としての役割を果たす。
しかしながら、シード密着層78及びシード層79のうちランド部72a及び配線部72bの側面を被覆した部分は、導体層77の上面からの距離が大きくなるほど、膜厚が薄くなる傾向にある。同様に、シード密着層88及びシード層89のうちランド部82a及び配線部82bの側面を被覆した部分も、導体層87の上面からの距離が大きくなるほど、膜厚が薄くなる傾向にある。バリア層の膜厚が小さくなると、その金属の拡散を生じ難くする能力は低下する。
第1無機絶縁層160は、ランド用凹部75の側壁を被覆した部分、及び、溝部74の側壁を被覆した部分を更に含んでいる。この為、この構造は、第1無機絶縁層160がランド用凹部75及び溝部74の側壁を被覆した部分を含んでいない構造と比較して、ランド部72a及び配線部72bの側面から第1絶縁樹脂層71への金属の拡散は生じ難い。
第1無機絶縁層160は、第1絶縁樹脂層71の第1面71aを被覆した部分を更に含んでいる。同様に、第2無機絶縁層170は、第2絶縁樹脂層81の第1面81aを被覆した部分を更に含んでいる。この為、隣り合った絶縁樹脂層の一方から他方への金属の拡散は生じ難い。また、第1無機絶縁層160のうち第1面71aを被覆した部分と、第2無機絶縁層170のうち第1面81aを被覆した部分とは、多層配線基板12の反りや撓みを生じ難くし得る。
また、上記の方法では、導体層77の成膜及び研磨後にレジスト層143を除去し、レジスト層143を多層配線基板12の構成要素とする代わりに第1絶縁樹脂層71を設ける。同様に、導体層87の成膜及び研磨後にレジスト層180を除去し、レジスト層180を多層配線基板12の構成要素とする代わりに第2絶縁樹脂層81を設ける。
導体層77及び87等の成膜及び研磨工程では、レジスト層143及び180中に金属が拡散するおそれがある。上記の多層配線基板12は、金属が拡散された可能性のあるレジスト層143及び180を構成要素としていないので、この点でも高い絶縁信頼性を達成するうえで有利である。
次に、上述した本実施形態の多層配線基板12の構成とその製造方法を用いた場合の作用効果について、比較例である図32に示す多層配線基板150を参照して説明する。
本実施形態の例では、図2及び図3に示すように、ランド部72a及び配線部72bの間隙は第1絶縁樹脂層71によって埋め込まれている。そして、ランド部72aの上面及び側面、並びに、配線部72bの上面及び側面には、第1無機絶縁層160が設けられている。
このように、ランド部72aの上面及び側面が第1無機絶縁層160で被覆され、配線部72bの上面及び側面が第1無機絶縁層160で被覆されることで、導体層77から第1絶縁樹脂層71への金属の拡散を生じ難くすることができる。
この効果については、第2層80においても同様である。結果、複数の配線部72b間の絶縁性、並びに、ランド部72a及び配線部72b間の絶縁性信頼性を向上できる。
比較例は、図32に示すように、内層の導体層及び層間接続導体層を公知技術であるセミアディティブ法により作製した多層配線基板150である。多層配線基板150は、本実施形態の多層配線基板12と同様の構成であるが、下記点について異なる。なお、多層配線基板150において本実施形態の多層配線基板12と同様の機能を有する構成は、多層配線基板12と同一の符号を付して説明する。なお、図32は、多層配線基板150の第1層70の配線部72b、第2層80の配線部82b、及びそれらの近傍を示す断面図である。
図32に示すように、比較例の多層配線基板150は、本実施形態の多層配線基板12に対して、第1無機絶縁層160及び第2無機絶縁層170を備えない構造である点で異なる。さらに、比較例の多層配線基板150は、本実施形態の多層配線基板12に対して、第1配線層72のシード密着層78及びシード層79が、導体層77の側面を覆わない構造である点で異なる。また、比較例の多層配線基板150は、第2配線層82のシード密着層88及びシード層89が、導体層87の側面を覆わない構造である点において、異なる。
比較例の多層配線基板150の構造を、第1層70を参照して説明する。図32に示すように、比較例の多層配線基板150では、第1配線層72の導体層77の側面が第1絶縁樹脂層71と接する。すなわち、本実施形態の多層配線基板12に比較して、導体層77の第1絶縁樹脂層71との接触面積が大きい。この為、導体層77の銅が第1絶縁樹脂層71に拡散しやすい。結果、第1絶縁樹脂層71の絶縁信頼性が低下しやすくなる。比較例の多層配線基板150は、第2層80においても、第1層70と同様であり、即ち、第2絶縁樹脂層81の絶縁信頼性が低下しやすくなる。
さらに、比較例の多層配線基板150は、第1無機絶縁層160及び第2無機絶縁層170を備えていないことから、第1絶縁樹脂層71及び第2絶縁樹脂層81間の絶縁信頼性も低下しやすくなる。
<作用効果の確認>
本実施形態の効果の確認として、本実施形態の多層配線基板12と比較例の多層配線基板150について、以下の評価を実施した。
<評価方法>絶縁信頼性評価
バイアス:3.3V、130℃/85%RHの環境下で評価を実施した。配線ルールはL/S=2/2μmとした。また、多層配線基板12及び多層配線基板150の双方において、各絶縁樹脂層の厚さを、1μm、1.5μm、2μm、及び2.5μmとして評価を行った。
<作用効果の確認>
本実施形態の効果の確認として、本実施形態の多層配線基板12と比較例の多層配線基板150について、以下の評価を実施した。
<評価方法>絶縁信頼性評価
バイアス:3.3V、130℃/85%RHの環境下で評価を実施した。配線ルールはL/S=2/2μmとした。また、多層配線基板12及び多層配線基板150の双方において、各絶縁樹脂層の厚さを、1μm、1.5μm、2μm、及び2.5μmとして評価を行った。
多層配線基板12では、第1無機絶縁層160及び第2無機絶縁層170の厚さを、50nmとした。上記のバイアス及び環境下で192時間経過した時点で、抵抗値が106Ω以上であることを合格条件とした。各樹脂厚さに対する評価数はN=10とした。
<評価結果>
比較例1の多層配線基板150では、絶縁樹脂層がいずれの厚さを有していても、96時間時点で全数絶縁不良が確認された。一方、本実施形態の多層配線基板12では、絶縁樹脂層がいずれの厚さを有していても、192時間経過後における抵抗値は106以上を示し、良好な絶縁信頼性を示した。
<評価結果>
比較例1の多層配線基板150では、絶縁樹脂層がいずれの厚さを有していても、96時間時点で全数絶縁不良が確認された。一方、本実施形態の多層配線基板12では、絶縁樹脂層がいずれの厚さを有していても、192時間経過後における抵抗値は106以上を示し、良好な絶縁信頼性を示した。
上述の実施形態は一例であって、その他、具体的な細部構造などについては適宜に変更可能であることは勿論である。
なお、上述の例では、第1無機絶縁層160は、溝部74においては、底面74b及び側壁を被覆し、ランド用凹部75においては、底面75b及び側壁を被覆する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、第1無機絶縁層160は、溝部74においては、底面74bのみを被覆し、ランド用凹部75においては、底面75bのみを被覆する構成であってもよい。さらに、第1無機絶縁層160は、第1絶縁樹脂層71の第1面71aを被覆する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、第1無機絶縁層160は、第1面71aに設けられない構成であってもよい。
同様に、第2無機絶縁層170は、溝部84においては、底面84b及び側壁を被覆し、ランド用凹部85においては、底面85b及び側壁を被覆する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、第2無機絶縁層170は、溝部84においては、底面84bのみを被覆し、ランド用凹部85においては、底面85bのみを被覆する構成であってもよい。さらに、第2無機絶縁層170は、第2絶縁樹脂層81の第1面81aを被覆する構成が一例として説明されたが、これに限定されない。他の例では、第2無機絶縁層170は、第1面81aに設けられない構成であってもよい。
さらに、上述の例では、第1層70は、導体層77の側面を覆う、チタンから形成されるシード密着層78を備える構成が一例として説明された。チタンから形成されるシード密着層78は、無機絶縁層を構成する。本実施形態のように、シード密着層78を備える構成である場合は、第1無機絶縁層160が、溝部74の側壁、及び、ランド用凹部75の側壁を被覆しない構成であっても、シード密着層78によって、導体層77から第1絶縁樹脂層71への金属の拡散を防止できる。
同様に、第2層80では、第2無機絶縁層170が、溝部84の側壁、及び、ランド用凹部75の側壁を被覆しない構成であっても、シード密着層88によって、導体層87から第2絶縁樹脂層81への金属の拡散を防止できる。
また、上述の例では、多層配線基板12は、第1層70及び第2層80を含んでいるが、多層配線基板12は、第1層70及び第2層80と同様の1以上の層を更に含んでいてもよい。
本発明は、主基板とICチップとの間に介在するインターポーザ等を備えた配線基板を有する半導体装置に利用可能である。
1…パッケージ化デバイス、2…支持体、3…剥離層、5…シード密着層、6…シード層、10…複合配線基板、11…FC-BGA基板、12…多層配線基板、13…第2アンダーフィル層、14…第2接合電極、20…機能デバイス、23…レーザ光、30…第1アンダーフィル層、40…第1接合電極、50…層、61…絶縁樹脂層、62…ビア部、63…ビアホール、64…内側面、70…第1層、71…第1絶縁樹脂層、72…第1配線層、72a…ランド部、72b…配線部、73…ビア部、74…溝部、74a…内側面、74b…底面、74c…開口、75…ランド用凹部、75a…内側面、75c…開口、77…導体層、78…シード密着層、79…シード層、80…第2層、81…第2絶縁樹脂層、82…第2配線層、82a…ランド部、82b…配線部、83…ビア部、84…溝部、84a…内側面、84b…底面、84c…開口、85a…内側面、87…導体層、88…シード密着層、89…シード層、90…層間接続導体層、101…シード密着層、102…シード層、103…導体層、104…ソルダーレジスト層、104a…貫通孔、105…表面処理層、107…絶縁樹脂層、108…導体層、111…コア層、112…樹脂層、113…導体層、114…樹脂層、115…接合用導体、134…ソルダーレジスト層、140…レジスト層、141…貫通孔、143…レジスト層、144…溝、146…レジスト層、147…貫通孔、150…比較例の多層配線基板、160…第1無機絶縁層、170…第2無機絶縁層。
Claims (17)
- 積層された2以上の層を備え、前記2以上の層の各々は、
第1面とその裏面である第2面とを有した絶縁樹脂層であって、前記第1面で開口した第1凹部、前記第1面で開口した溝部、及び、前記第2面で開口し、前記第1凹部の1以上と連通した第2凹部が設けられ、厚さ方向に一体に形成された絶縁樹脂層と、
前記溝部の底面を被覆した部分と、前記第1凹部の底面を被覆した部分とを含んだ無機絶縁層と、
前記絶縁樹脂層の前記第1凹部及び前記溝部をそれぞれ埋め込んだランド部及び配線部と、前記ランド部の位置で前記第1面から突出したビア部とを含み、前記ビア部は、前記第1面側で隣接した他の絶縁樹脂層の凹部を埋め込んだ導体層とを含んだ多層配線基板。 - 前記無機絶縁層は、前記第1凹部の側壁を被覆した部分と、前記溝部の側壁を被覆した部分とを更に含んだ請求項1に記載の多層配線基板。
- 前記無機絶縁層は、前記第1面を被覆した部分を更に含んだ請求項2に記載の多層配線基板。
- 前記無機絶縁層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、フッ素を添加した酸化ケイ素、及び、炭素を添加した酸化ケイ素からなる群より選ばれる1以上の絶縁体を含んだ請求項1に記載の多層配線基板。
- 前記2以上の層の各々は、前記ランド部、前記ビア部及び前記配線部の側面、前記配線部のうち前記溝部の開口側の面、並びに、前記ランド部のうち前記第1面側の面の周縁部を被覆した第1金属含有層を更に含んだ請求項1に記載の多層配線基板。
- 前記2以上の層の各々は、前記第1金属含有層と前記導体層との間に介在し、前記導体層と同じ材料からなるか又は前記導体層の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる第2金属含有層を更に含んだ請求項5に記載の多層配線基板。
- 前記第1金属含有層は、チタンを含有した請求項5又は6に記載の多層配線基板。
- 第1配線基板と、前記第1配線基板に接合された第2配線基板とを備え、前記第1及び第2配線基板は、それらの間に介在した接合電極を介して互いに電気的に接続され、第2配線基板は、請求項1乃至7の何れか1項に記載の多層配線基板である複合配線基板。
- 前記第1配線基板は、フリップチップボールグリッドアレイ用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである請求項8に記載の複合配線基板。
- 請求項8又は9に記載の複合配線基板と、
前記第2配線基板の前記第1配線基板とは反対側の面に実装された機能デバイスと
を備えたパッケージ化デバイス。 - 積層された2以上の層を形成することを含み、前記2以上の層の各々の形成は、
凹部が設けられた下地層上に、溝と1以上が前記凹部と連通した貫通孔とを有するダミー層を形成することと、
前記ダミー層上に、前記凹部と前記溝と前記貫通孔とを埋め込むように、導体層を形成することと、
前記凹部、前記溝又は前記貫通孔外に位置した部分が除去されるように前記導体層を研磨して、前記導体層のうち、前記凹部を埋め込んだ部分、前記貫通孔を埋め込んだ部分、及び、前記溝を埋め込んだ部分を、それぞれ、ビア部、ランド部及び配線部として得ることと、
その後、前記ダミー層を除去することと、
少なくとも前記ランド部の上面及び前記配線部の上面を被覆するように、無機絶縁層を形成することと、
前記無機絶縁層を被覆するとともに、前記ランド部及び前記配線部の間の隙間を埋め込み、前記ランド部の1以上の位置に凹部が設けられた絶縁樹脂層を形成することと、
前記無機絶縁層のうち、前記絶縁樹脂層に設けられた前記凹部の位置で露出した部分を除去することと
を含んだ多層配線基板の製造方法。 - 前記無機絶縁層は、前記ランド部の側面と前記配線部の側面とを更に被覆するように形成する請求項11に記載の多層配線基板の製造方法。
- 前記無機絶縁層は、前記下地層を更に被覆するように形成する請求項12に記載の多層配線基板の製造方法。
- 前記無機絶縁層の材料は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、フッ素を添加した酸化ケイ素、及び、炭素を添加した酸化ケイ素からなる群より選ばれる1以上の絶縁体を含んだ請求項11に記載の多層配線基板の製造方法。
- 前記2以上の層の各々の形成は、前記導体層を形成する前に、前記ダミー層の上面と、前記下地層の前記凹部の内面と、前記ダミー層の前記溝及び前記貫通孔の内面とを被覆した第1金属含有層を形成することを更に含んだ請求項11乃至14の何れか1項に記載の多層配線基板の製造方法。
- 前記2以上の層の各々の形成は、前記導体層を形成する前に、前記第1金属含有層上に、前記導体層と同じ材料からなるか又は前記導体層の材料と比較してイオン化傾向が小さい金属材料からなる第2金属含有層を形成することを更に含んだ請求項15に記載の多層配線基板の製造方法。
- 前記第1金属含有層は、チタンを含有した請求項15又は16に記載の多層配線基板の製造方法。
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