JP4268563B2 - 多層配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多層配線基板とその製造方法に係り、特に半導体チップを搭載するための高密度配線がなされた多層配線基板と、このような多層配線基板を製造するための製造方法に関する。

近年、電子機器の高性能化、小型化、軽量化が進む中で、半導体パッケージの小型化、多ピン化、外部端子のファインピッチ化が求められており、高密度配線基板の要求はますます強くなっている。このため、ＬＳＩを直接プリント配線板に実装したり、あるいはＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）をプリント配線板に実装するようになってきた。そして、プリント配線板も高密度化に対応するために、コアとなる基板上に、配線およびビア（Ｖｉａ）を１層づつ電気絶縁層を介して多層に積み上げていくビルドアップ配線技術で作製した多層配線基板が使用されるようになってきた。

コア基板には、一般に、基板上下の導体間を電気的に接続するためのスルーホールが設けられており、サブトラクティブ法やアディティブ法で作製した低密度配線を片面あるいは両面に設けたものがコア基板として多層配線基板に用いられている。しかし、従来のスルーホールはドリル加工で孔部が形成されており、微細化の点で孔径に制限があり、配線設計の自由度が限定されるという問題があった。
このため、コア基板の製造方法として種々の配線方法が提案、実施されるようになり（特許文献１、特許文献２）、これらのコア基板上に配線層を形成した多層配線基板が用いられている。
特開平５−１４４９７８号公報 特開平１１−３４５９３３号公報

しかしながら、コア基板の配線の微細化、狭ピッチ化と共に、コア基板上にビルドアップ法により設ける多層配線層に微細化が要求されるようになり、狭ピッチ化、高密度配線の要求はますます強くなり、従来のコア基板上に従来のプロセスで配線を形成した多層配線基板では、要求される電気特性と高密度配線のための微細化の要求に対応できなくなっているという問題がある。

また、狭ピッチ化と多ピン化による高密度実装に伴い、配線基板と半導体チップ等との電気的接続は、従来のワイヤーボンディング技術に代わり、半導体チップをフェースダウン実装するフリップチップ技術等が用いられるようになっている。しかし、高密度実装のためのスルーホールの孔径を微細化することに伴い、スルーホールの開口部に位置するバンプの径も小さくなる。このため、半導体チップ実装時において、実装用パッドが小さくなり、小径パッドへの半田の供給が難しくなるという問題があった。また、加熱や超音波を用いた半導体チップ実装時の接続の容易性、確実性も要求されている。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、高密度配線が可能なようにコア基板の表裏導通がなされ、半導体チップ実装を安定して確実に行なうことができる多層配線基板と、その製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明は、コア基板と、該コア基板の一方の面に電気絶縁層を介して形成された配線とを備え、前記コア基板の他方の面に半導体チップを実装するための多層配線基板において、前記コア基板は、複数のスルーホールと、該スルーホール内に位置して表裏の導通をとる導電材料を備え、前記コア基板の前記配線が形成されていない面において前記導電材料がコア基板表面から突出して略中央部の盛り上がった形状のバンプをなすとともに、前記コア基板の前記配線が形成されている面において前記導電材料がコア基板表面から突出してランドをなすような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基板は、ＸＹ方向の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍの範囲内であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記スルーホールの内径は５〜１００μｍの範囲内であるような構成とした。

本発明の他の態様として、前記スルーホールは、前記バンプ形成側の内径が他方の端部の内径よりも大きいテーパー形状であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記導電材料は、電解めっき金属からなるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基板は、両面および前記スルーホール内壁面に絶縁層を備えるような構成とし、また、前記絶縁層の厚みは、コア基板表面では１〜４．５μｍの範囲、スルーホール内壁面では０．３〜１μｍの範囲であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア基板の前記バンプ形成面側に前記バンプを露出させるように絶縁樹脂層を備え、該絶縁樹脂層の弾性率は２．９ＭＰａ以下であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記バンプのコア基板表面からの突出高さは１〜５０μｍの範囲内であるような構成とした。

また、本発明は、コア基板と、該コア基板の一方の面に電気絶縁層を介して形成された配線とを備え、前記コア基板の他方の面に半導体チップを実装するための多層配線基板の製造方法において、該コア材に所定の大きさで微細孔を穿設してスルーホールを形成する工程と、前記コア材の一方の面に下地導電薄膜を形成し、コア材上の該下地導電薄膜上に所望のレジストパターンを形成し、該面側から電解めっきを行なうことにより、前記スルーホール内の所定の深さまで達する電解めっき部位を形成する工程と、前記コア材面に露出している電解めっき部位を絶縁材料で被覆する工程と、前記コア材の他方の面から前記スルーホール内の前記電解めっき部位上に電解めっきを行なうことにより、前記スルーホール内を電解めっき金属からなる導電材料で充填するとともに、コア材面から前記導電材料を突出させて略中央部の盛り上がった形状のバンプを形成する工程と、前記レジストパターンを除去し、露出している前記下地導電薄膜を除去して、コア材面に露出している電解めっき部位をランドとして有するコア基板を形成する工程と、該コア基板の前記ランド形成面側に電気絶縁層を介して配線を形成する工程と、を有するような構成とした。

本発明の他の態様として、前記スルーホールの形成方法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ法またはサンドブラスト法であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記スルーホールを形成した後、スルーホール内部を含むコア材表面に絶縁層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記下地導電薄膜を真空蒸着法により形成し、前記スルーホール内壁面には前記下地導電薄膜を成膜しないような構成とした。
本発明の他の態様として、前記電解めっきは、電解銅めっき法、電解銀めっき法、電解金めっき法のいずれかであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コア材は、ＸＹ方向の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍの範囲内であるシリコン、セラミック、ガラス、ガラス−エポキシ複合材料のいずれかであるような構成とした。

本発明によれば、スルーホール内に位置する導電材料によりコア基板の表裏の導通がとられ、この導電材料がコア基板表面から突出してバンプをなしていることにより、半導体チップの実装が容易であり、かつ、このバンプが中央部の盛り上がった形状であるため、半導体チップのパッドとバンプとの加熱や超音波等を使用した接続が安定して確実に行なうことができる。
また、本発明では、コア材に形成したスルーホール内に電解めっきにより導電材料を充填することにより、導電材料による表裏導通をとるとともに、中央部が盛り上がった形状を有するバンプを形成し、研磨工程が不要であるため、研磨による汚染が防止でき、かつ、工程が簡便なものとなる。また、コア材の表面に絶縁層を形成する場合には、上述のように導電材料を充填した後の研磨工程がないので、上記の絶縁層の損傷を防止することができる。また、スルーホールをテーパー形状で形成する場合、コア材へのスルーホール形成、電解めっきによる導電材料充填の高速化が可能となり、この場合において、さらに、コア材の表面に絶縁層を形成するときに、スルーホール内壁面に均一な厚みで絶縁層を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
多層配線基板
図１は、本発明の多層配線基板の一実施形態を示す部分縦断面図である。図１において、本発明の多層配線基板１は、コア基板２と、このコア基板２の一方の面２ｂ上に形成された配線とを備えている。
多層配線基板１を構成するコア基板２は、複数のスルーホール４が形成されたコア材２′と、各スルーホール４内を含みコア材２′全面に形成された絶縁層３と、各スルーホール４内に位置する導電材料５を備え、この導電材料５によりスルーホール４を介した面２ａと面２ｂの導通がなされている。

コア基板２に形成されたスルーホール４は、内径が５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲内であってよく、図示のように一方の開口径が広いテーパー形状をなしている。尚、スルーホール４は、コア材２′の厚み方向で内径がほぼ一定のストレート形状であってもよく、また、コア材２′の厚み方向の略中央で内径が狭くなっているような形状等であってもよい。また、コア基板２は、その厚みが２０〜６００μｍ、好ましくは５０〜２５０μｍの範囲内とすることができる。コア基板２の厚みが２０μｍ未満であると、支持体として充分な強度を保持できず、６００μｍを超えると、半導体装置の薄型化に支障を来たすことになり好ましくない。
コア基板２のスルーホール４内に位置する導電材料５は、コア基板２の一方の面にバンプ５ａをなすように突出し、他方の面にランド５ｂをなすように突出している。

バンプ５ａは、中央部が盛り上がった形状であり、このバンプ５ａの周辺部を被覆するように、コア基板上に絶縁樹脂層６が形成されている。バンプ５ａの径Ｄ１は、コア基板２の面２ａにおけるスルーホール４の開口径と同等、あるいは、それより大きいものであってよく、大きい場合には、スルーホール４の開口部の内径よりも５〜５０μｍ程度大きい程度とする。また、バンプ５ａの突出高さＨ１は１〜２００μｍ程度とすることができる。図示例のバンプ５ａは、球体の一部を切り取ったような形状であるが、本発明では、バンプ５ａの形状は図示例のものに限定されるものではなく、略中央部が盛り上がった形状であればよい。例えば、盛り上がりが急峻でも、また、なだらかでもよく、盛り上がりの稜線に変極点が存在するようなものであってもよい。
また、絶縁樹脂層６の厚みは、バンプ５ａが絶縁樹脂層６の表面よりも１μｍ以上突出するように設定することが好ましい。

ランド５ｂは、その径Ｄ２が、コア基板２の面２ｂにおけるスルーホール４の開口径と同等、あるいは、それより大きいものであってよく、大きい場合には、スルーホール４の開口部の内径よりも５〜１００μｍ程度大きい程度とする。また、ランド５ｂの突出高さＨ２は１〜５０μｍ程度とすることができる。
多層配線基板１を構成する配線は、図示例では多層配線であり、コア基板２の表面２ｂ上に、１層目の電気絶縁層９ａを介しビア部７ａにて所定のスルーホール４の導電材料５（ランド５ｂ）に接続されるように形成された１層目の配線８ａと、この１層目の配線８ａ上に２層目の電気絶縁層９ｂを介しビア部７ｂにて所定の１層目配線８ａに接続されるように形成された２層目の配線８ｂと、この２層目の配線８ｂ上に３層目の電気絶縁層９ｃを介しビア部７ｃにて所定の２層目配線８ｂに接続されるように形成された３層目の配線８ｃとからなる。尚、ランド５ｂの上面と同一平面をなすように絶縁層をコア基板２の面２ｂ上に設けて平坦面とし、この平坦面上に１層目の電気絶縁層９ａが配設された構造であってもよい。

上述のような本発明の多層配線基板１では、スルーホール４内に位置する導電材料５によりコア基板２の表裏の導通がとられ、この導電材料５がコア基板２表面から突出してバンプ５ａをなし、このバンプ５ａが中央部の盛り上がった形状であるため、半導体チップ実装におけるパッドとの加熱や超音波等を使用した接続が安定して確実に行なうことができる。また、スルーホール４の内径が小さい場合であっても、導電材料５により表裏の導通が確実になされているので、コア基板２上に配設された配線のためのスペースが十分に確保でき、配線設計の自由度が高いものになるとともに、所望の高密度配線をより少ない層数で形成することができ、薄型化を可能とするものである。

上述の本発明の多層配線基板１において、コア基板２は、ＸＹ方向（コア基板の表面に平行な平面）の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍ、好ましくは３〜１７ｐｐｍの範囲内であることが望ましい。このようなコア基板は、例えば、シリコン、セラミック、ガラス、ガラス−エポキシ複合材料等のコア材２′を用いて作製することができる。尚、本発明では、熱膨張係数はＴＭＡ（サーマルメカニカルアナリシス）により測定するものである。
また、上述の絶縁層３は、二酸化珪素、窒化珪素、窒化チタン等の単独あるいは積層による薄膜であってよく、厚みは、コア基板２の表面において１〜４．５μｍ、好ましくは２〜４．５μｍ、スルーホール４の内壁面において０．３〜１μｍ、好ましくは０．４〜０．８μｍ程度である。尚、コア材２′の材質が電気絶縁性を具備し、導電材料５の浸透が生じない場合には、絶縁層３がなくてもよい。

また、コア基板のスルーホール４に充填された導電材料５は、電解めっき金属であり、例えば、銅、銀、金等とすることができる。
また、コア基板上に形成される多層配線の配線８ａ，８ｂ，８ｃの材質、および、ビア部７ａ，７ｂ，７ｃの材質は、銅、銀、金、クロム等の導電材料とすることができる。また、コア基板上に形成される絶縁樹脂層６の材質、絶縁層９ａ，９ｂ，９ｃの材質は、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂等の有機絶縁性材料、これらの有機材料とガラス繊維等を組み合わせたもの等の絶縁材料とすることができる。特にコア基板２の面２ａ側にバンプ５ａを露出させるように形成された絶縁樹脂層６は、その弾性率が２．９ＭＰａ以下、好ましくは１．０〜２．８ＭＰａの範囲であることが好ましい。絶縁樹脂層６の弾性率を上記の範囲内とすることにより、コア基板２と、多層配線基板１に実装される半導体チップとの間に生じる熱応力歪を緩和することができる。
上述の多層配線基板の実施形態では一例であり、本発明の多層配線基板はこれに限定されるものではなく、例えば、コア基板に形成する配線の積層数等には制限はない。

多層配線基板の製造方法
次に、本発明の多層配線基板の製造方法を図面を参照しながら説明する。
図２〜図４は、本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を、上述の多層配線基板１を例として説明するための工程図である。
本発明の多層配線基板の製造方法では、コア基板用のコア材２′を研磨して所定の厚みとし、このコア材２′の一方の面２′ａに所定のマスクパターン１１を形成し（図２（Ａ））、このマスクパターン１１をマスクとしてエッチング加工によりコア材２′に所定の大きさでスルーホール４を穿設する（図５（Ｂ））。コア材２′は、ＸＹ方向（コア材２′の表面２′ａに平行な平面）の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍ、好ましくは３〜１７ｐｐｍの範囲内である材料、例えば、シリコン、セラミック、ガラス、ガラス−エポキシ複合材料等を使用することができる。エッチング加工は、例えば、ＩＣＰ−ＲＩＥ(Inductively Coupled Plasma − Reactive Ion Etching：誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング)法によるドライエッチング、あるいは、ウエットエッチングにより行なうことができる。

形成するスルーホール４の開口径は、５〜１００μｍ、好ましくは５〜５０μｍの範囲内で適宜設定することができ、マスクパターン１１の開口径により調整することができる。
尚、コア材２′の両面にマスクパターンを形成し、両面からサンドブラスト法によりスルーホール４を形成してもよく、また、コア材２′の片面にマスクパターンを形成し、この面からサンドブラスト法によりスルーホール４を形成してもよい。さらに、コア材２′に上述のいずれかの方法により所定の深さで微細孔を形成し、その後、コア材２′の反対面を研磨して微細孔を露出させることによりスルーホール４を形成してもよい。

次に、マスクパターン１１を除去し、絶縁層３をコア材２′の表面およびスルーホール４の内壁面に形成する（図５（Ｃ））。この絶縁層３は、プラズマＣＶＤ法等の真空成膜法を用いて二酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化チタン膜等の単層膜、あるいは所望の２種以上の積層膜として形成することができる。また、塗布方法により珪素酸化物の前駆体溶液、あるいはベンソシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂をコア材面に塗布し熱硬化させて形成することができる。さらに、コア材２′の材質がシリコンである場合、熱酸化によりコア材２′の表面に二酸化珪素膜を形成して絶縁層３とすることができる。また、この二酸化珪素膜上に更に真空成膜法により窒化珪素膜、窒化チタン膜等を積層して絶縁層３とすることができる。この実施形態では、スルーホール４の形状がテーパー形状であるため、スルーホール内４の壁面に形成する絶縁層３の厚みは、より均一なものとすることができる。
尚、コア材２′の材質が電気絶縁性を具備し、導電材料５の浸透が生じない場合には、絶縁層３を形成しなくてもよい。

次に、コア材２′の一方の面２′ｂ側から絶縁層３上に下地導電薄膜１２を形成し（図２（Ｄ））、次いで、この下地導電薄膜１２上に所望のレジストパターン１３を形成する（図３（Ａ））。下地導電薄膜１２は、無電解めっきによりクロム、チタン、窒化チタン等の薄膜、あるいは、これらを含有する薄膜（例えば、銅とクロムからなる薄膜）として形成することができる。また、プラズマを利用したＭＯＣＶＤ（Metal Organic − Chemical Vapor Deposition）を用いて窒化チタンを上記の絶縁層３上（コア材２′の表面およびスルーホール４の内壁面）に設けてバリアメタル層を形成した後、下地導電薄膜１２としてもよい。さらに、スパッタリング法や蒸着法等の真空成膜法により下地導電薄膜１２を形成してもよい。尚、下地導電薄膜１２は、次の工程における電解めっき部位形成の点から、スルーホール４の内壁面（内壁面に形成された絶縁層３上）には形成されず、コア材２′の面２′ｂ上の絶縁層３上のみに形成することが好ましい。レジストパターン１３は、例えば、感光性レジストとしてドライフィルムを下地導電薄膜１２上にラミネートし、所望のフォトマスクを介して露光、現像することにより形成することができる。

次に、上記の下地導電薄膜１２を給電層として電解めっきにより導電材料をスルーホール４の開口部を閉塞するとともに、所定の深さまで析出させて、電解めっき部位１５を形成する（図３（Ｂ））。この電解めっき部位１５は、スルーホール４内部を所定の深さまで充填し、かつ、コア材２′の面２′ｂよりも外側へ突出したものとなる。電解めっき部位１５の形成は、電解銅めっき、電解銀めっき、電解金めっき等により行なうことができる。

次いで、コア材２′の面２′ｂに露出している電解めっき部位１５を覆うように絶縁層１４を形成する（図３（Ｃ））。次に、上記の下地導電薄膜１２を給電層として電解めっきを行なうことにより、スルーホール４内の電解めっき部位１５上に導電材料を析出させる（図３（Ｄ））。これにより、スルーホール４内に空隙を生じることなく導電材料５を充填するとともに、導電材料５をコア材２′の面２′ａから突出させ、中央部の盛り上がった形状であるバンプ５ａを形成する。バンプ５ａを形成するような電解めっきは、電解めっき時のめっき時間、電流値（電流密度）制御により行なうことができる。
尚、この実施形態では、スルーホール４の形状がテーパー形状であるため、コア材２′の面２′ａ側からの電解めっきによる導電材料５の充填の高速化が可能となる。

次に、コア材２′の面２′ｂ側のレジストパターン１３、および、露出している下地導電薄膜１２を除去することにより、スルーホール４が導電材料５で充填され表裏の導通がなされるとともに、導電材料５の一方の端部が中央部の盛り上がった形状で突出してバンプ５ａをなし、他方の端部が突出してランド５ｂとなっているコア基板２が得られる（図４（Ａ））。尚、図４（Ａ）におけるコア基板２は、図２（Ａ）〜図３（Ｄ）に示したコア材２′と天地が逆になっている。
このような本発明では、研磨工程が不要であるため、研磨による汚染が防止でき、また、工程が簡便なものとなる。さらに、コア材２′の表面に設けられた絶縁層３が研磨工程で損傷することを防止できる。

次に、コア基板２の一方の面２ａに絶縁樹脂層６を形成し、コア基板２の他方の面２ｂに、電気絶縁層を介して配線を形成することにより、多層配線基板１が得られる（図４（Ｂ））。
絶縁樹脂層６の形成は、感光性樹脂塗布液をコア基板２の面２ａに塗布し、バンプ５ａを露出するためのマスクパターンを介して露光し現像することにより形成することができる。この絶縁樹脂層６の厚みは、バンプ５ａが絶縁樹脂層６の表面よりも１μｍ以上突出するように設定することが好ましい。

また、配線形成は、例えば、コア基板２の表面２ｂ側のランド５ｂを覆うように電気絶縁層９ａを形成し、炭酸ガスレーザー、ＵＶ−ＹＡＧレーザー等を用いてランド５ｂの所望箇所が露出するように小径の穴部を電気絶縁層９ａの所定位置に形成する。そして、洗浄後、穴部内および電気絶縁層９ａ上に無電解めっきにより導電層を形成し、この導電層上にドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことによりレジストパターンを形成する。その後、このレジストパターンをマスクとして、上記の穴部を含む露出部に電解めっきにより導電材料を析出させてビア部７ａと１層目の配線８ａを形成し、レジストパターンと導電層を除去する。また、スパッタリング法等の真空成膜法により、上記の穴部内および電気絶縁層９ａ上に導電層を形成し、この導電層上にマスクパターンを形成し、導電層をエッチングしてビア部７ａと１層目の配線８ａを形成し、その後、マスクパターンを除去してもよい。このような操作を繰り返して複数のビルドアップ層を形成する。

図示例では、上記の１層目の配線８ａ上に２層目の電気絶縁層９ｂを介しビア部７ｂにて所定の１層目配線８ａに接続されるように２層目の配線８ｂを形成し、さらに、２層目の配線８ｂ上に３層目の電気絶縁層９ｃを介しビア部７ｃにて所定の２層目配線８ｂに接続されるように３層目の配線８ｃを形成して、３層構成の配線としている。
本発明の多層配線基板の製造方法は、上述の実施形態に示されるものに限定されるものではなく、例えば、配線の層構成が４層以上の多層配線基板を製造する場合にも適用することができる。

次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
［実施例］
コア材として、厚み６２５μｍのシリコンウエハを準備し、このコア材の一方の面にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン膜（厚み５μｍ）を成膜した。次いで、この窒化シリコン膜上に、ポジ型フォトレジスト（東京応化工業（株）製 ＯＦＰＲ−８００）を塗布し、スルーホール形成用のフォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次に、ＣＦ₄をエッチングガスとして、レジストパターンから露出している窒化シリコン膜をドライエッチングし、その後、レジストパターンを専用剥離液で剥離し、窒化シリコンからなるマスクパターンを形成した。上記のシリコンウエハのＸＹ方向（シリコンウエハの表面に平行な平面）の熱膨張係数は、３ｐｐｍであった。また、マスクパターンは、直径が３０μｍである円形開口が１００μｍピッチで形成されたものであった。

次に、ＩＣＰ−ＲＩＥ装置により、マスクパターンから露出しているシリコンを、エッチングガスにＳＦ₆を用いてドライエッチングしてスルーホールを形成した。このスルーホールは、一方の開口径が３５μｍであり、他方の開口径が２０μｍであるテーパー形状であった。
次に、アセトンを用いてマスクパターンをコア材から除去した。その後、スルーホールが形成されたコア材に熱酸化処理（１０５０℃、２０分間）を施して、コア材の表面（スルーホール内壁面を含む）に二酸化珪素膜を形成した。この二酸化珪素膜上に、プラズマＣＶＤ法により窒化珪素膜を形成し、さらに、ＭＯＣＶＤ法により窒化チタン膜を形成して、３層構造の絶縁膜を形成した。この絶縁膜は、コア材表面上では４μｍ、スルーホール内壁面では１μｍであった。

その後、コア材の一方の面（開口径の小さい方のスルーホール端部が露出している面）に、チタン−銅の順にスパッタリング法により下地導電薄膜を０．２μｍの厚みで形成した。次いで、この下地導電薄膜上にドライフィルムレジスト（旭化成（株）製ＡＰＲ）をラミネートした。次いで、ランド形成用のフォトマスクを介し露光、現像してレジストパターン（厚み１５μｍ）を形成した。このレジストパターンをマスクとし、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解銅めっきを行なった。これにより、スルーホール内に約３０μｍ侵入した状態でスルーホールの開口部を塞ぎ、かつ、コア材面よりも突出した電解めっき部位を形成することができた。

次いで、上記の電解めっき部位を覆うように絶縁樹脂テープを貼り、電極を被覆した。
次に、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解銅めっきを行なった。これにより、スルーホール内の上記電解めっき部位上に、導電材料であるめっき銅を析出させてスルーホール内を充填するとともに、導電材料をコア材の面から突出させ、中央部の盛り上がった形状のバンプを形成した。このときの電解銅めっきにおけるバンプ形成は、めっき時間の調節と電流密度の調整により制御して行なった。

次に、レジストパターンと下地導電薄膜を除去してコア基板を得た。このコア基板は、スルーホールに充填された導電材料によって表裏の導通がなされ、導電材料は、開口径が２０μｍであるスルーホール端部側に直径５０μｍ、高さ５μｍのランドを備え、また、開口径が３５μｍであるスルーホール端部側に直径５０μｍ、高さ５０μｍで中央部が盛り上がった形状のバンプを備えるものであった。
次に、コア基板のバンプが形成された面に、感光性のポリイミド（富士フィルムアーチ（株）製 Ｄ７３２０）をスピンナー塗布し、バンプ露出用のフォトマスクを介して露光し、現像した後、熱硬化処理を施した。これにより、バンプを直径４５μｍの大きさで露出させるように絶縁樹脂層（厚み４０μｍ）を形成した。

また、コア基板のランドが形成された面に、感光性のベンゾシクロブテン樹脂組成物（ダウ・ケミカル社製 サイクロテン４０２４）をスピンナー塗布し、ランド形成のためのフォトマスクを介して露光し、現像した後、熱硬化処理を施して、ランドが露出した電気絶縁層（厚み７μｍ）を形成した。このように平坦化のために形成した電気絶縁層上に、感光性のベンゾシクロブテン樹脂組成物（ダウ・ケミカル社製 サイクロテン４０２４）をスピンナー塗布、乾燥して厚み８μｍの電気絶縁層を形成した。次に、露光、現像を行なって、ランドの所定の箇所が露出するように小径の穴部（内径２５μｍ）を電気絶縁層の所定位置に形成した。そして、洗浄後、穴部内および電気絶縁層上にスパッタリング法によりチタンと銅からなる導電層を形成し、この導電層上に液状レジスト（東京応化工業（株）製 ＬＡ９００）を塗布した。次いで、配線形成用のフォトマスクを介し露光、現像して配線形成用の絶縁パターンを形成した。この絶縁パターンをマスクとして電解銅めっき（厚み４μｍ）を行い、その後、絶縁パターンと導電層を除去した。これにより、電気絶縁層を介して１層目の配線を形成した。上記の配線はビア部（径２５μｍ）を介してランドに接続されたものであった。
更に、同様の操作を行い、電気絶縁層を介して配線を形成した。これにより、図１に示されるような多層配線基板を得た。

［比較例］
まず、実施例１と同様にして、シリコンウエハからなるコア材にスルーホールを形成し、コア材に二酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化チタン膜からなる３層構造の絶縁膜を形成した。
次に、コア材の一方の面（開口径の小さい方のスルーホール端部が露出している面）にドライフィルムレジスト（旭化成（株）製ＡＰＲ）をラミネートした。次いで、ランド形成用のフォトマスクを介し露光、現像してレジストパターン（厚み１５μｍ）を形成した。このレジストパターンは、スルーホールの開口部位の周囲に直径３５μｍの円形開口を備えるものであった。また、コア材の他方の面（開口径の大きい方のスルーホール端部が露出している面）にドライフィルムレジスト（旭化成（株）製ＡＰＲ）をラミネートした。次いで、バンプ形成用のフォトマスクを介し露光、現像してレジストパターン（厚み１５μｍ）を形成した。このレジストパターンは、スルーホールの開口部位の周囲に直径４０μｍの円形開口を備えるものであった。

次いで、銅粒子を含有する導電性ペーストを、スクリーン印刷によりスルーホール内に充填し、硬化処理（１７０℃、２０分間）を施した。その後、コア材の両面に突出した導電材料を、不二越機械工業（株）製ＭＣＰ１５０Ｘを用いて研磨して、スルーホール内に充填された導電材料の表面とレジストパターンの表面とを同一面とした。次いで、レジストパターンを除去してコア基板を得た。このコア基板は、スルーホールに充填された導電材料によって表裏の導通がなされ、導電材料は、開口径が３５μｍであるスルーホール端部側に直径５０μｍ、高さ５μｍのランドを備え、また、開口径が２０μｍであるスルーホール端部側に直径５０μｍ、高さ１５μｍであり上面が平坦であるバンプを備えるものであった。

上記のコア基板のバンプが形成された面に、感光性のベンゾシクロブテン（ダウケミカル（株）製 ＢＣＢ）をスピンナー塗布し、バンプ露出用のフォトマスクを介して露光し、現像した後、熱硬化処理を施した。これにより、バンプの上面と同一平面をなすように絶縁樹脂層（厚み１５μｍ）を形成した。
次に、実施例と同様に、上記のコア基板のランド形成面に電気絶縁層（厚み７μｍ）を形成し、この電気絶縁層上に配線を形成して、比較の多層配線基板を得た。

［多層配線基板の評価］
上述の多層配線基板（実施例、比較例）に対して、半導体チップの実装を行ない、下記の温度サイクル試験を行なった。その結果、本発明の多層配線基板は、半導体チップの全てのパッドとの接続が良好であり、抵抗値の変動は１０％以内であった。しかし、比較例の多層配線基板では、抵抗値の変動は３０％を超えるものであった。
（温度サイクル試験）
−５５℃で１５分間保持した後、３０分で１２５℃まで加熱し、１２５℃に１５
分間保持し、次いで３０分で−５５℃まで冷却するという工程を１０００回繰り
返す。

本発明は、高密度配線を備えた多層配線基板を含む多方面の用途に有用である。

本発明の多層配線基板の一実施形態を示す部分縦断面図である。 本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。 本発明の多層配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図である。

符号の説明

１…多層配線基板
２…コア基板
２′…コア材
３…絶縁層
４…スルーホール
５…導電材料
５ａ…バンプ
５ｂ…ランド
６…絶縁樹脂層
７ａ，７ｂ，７ｃ…ビア部
８ａ，８ｂ，８ｃ…配線
９ａ，９ｂ，９ｃ…電気絶縁層
１４…絶縁層（絶縁材料）
１５…電解めっき部位

Claims (16)

1. コア基板と、該コア基板の一方の面に電気絶縁層を介して形成された配線とを備え、前記コア基板の他方の面に半導体チップを実装するための多層配線基板において、
   前記コア基板は、複数のスルーホールと、該スルーホール内に位置して表裏の導通をとる導電材料を備え、前記コア基板の前記配線が形成されていない面において前記導電材料がコア基板表面から突出して略中央部の盛り上がった形状のバンプをなすとともに、前記コア基板の前記配線が形成されている面において前記導電材料がコア基板表面から突出してランドをなすことを特徴とする多層配線基板。
2. 前記コア基板は、ＸＹ方向の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。
3. 前記スルーホールの内径は５〜１００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多層配線基板。
4. 前記スルーホールは、前記バンプ形成側の内径が他方の端部の内径よりも大きいテーパー形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の多層配線基板。
5. 前記導電材料は、電解めっき金属からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の多層配線基板。
6. 前記コア基板は、両面および前記スルーホール内壁面に絶縁層を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の多層配線基板。
7. 前記絶縁層の厚みは、コア基板表面では１〜４．５μｍの範囲、スルーホール内壁面では０．３〜１μｍの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の多層配線基板。
8. 前記コア基板の前記バンプ形成面側に前記バンプを露出させるように絶縁樹脂層を備え、該絶縁樹脂層の弾性率は２．９ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の多層配線基板。
9. 前記バンプのコア基板表面からの突出高さは１〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の多層配線基板。
10. コア基板と、該コア基板の一方の面に電気絶縁層を介して形成された配線とを備え、前記コア基板の他方の面に半導体チップを実装するための多層配線基板の製造方法において、
    該コア材に所定の大きさで微細孔を穿設してスルーホールを形成する工程と、
    前記コア材の一方の面に下地導電薄膜を形成し、コア材上の該下地導電薄膜上に所望のレジストパターンを形成し、該面側から電解めっきを行なうことにより、前記スルーホール内の所定の深さまで達する電解めっき部位を形成する工程と、
    前記コア材面に露出している電解めっき部位を絶縁材料で被覆する工程と、
    前記コア材の他方の面から前記スルーホール内の前記電解めっき部位上に電解めっきを行なうことにより、前記スルーホール内を電解めっき金属からなる導電材料で充填するとともに、コア材面から前記導電材料を突出させて略中央部の盛り上がった形状のバンプを形成する工程と、
    前記レジストパターンを除去し、露出している前記下地導電薄膜を除去して、コア材面に露出している電解めっき部位をランドとして有するコア基板を形成する工程と、
    該コア基板の前記ランド形成面側に電気絶縁層を介して配線を形成する工程と、を有することを特徴とする多層配線基板の製造方法。
11. 前記スルーホールの形成方法は、ＩＣＰ−ＲＩＥ法またはサンドブラスト法であることを特徴とする請求項１０に記載の多層配線基板の製造方法。
12. 前記スルーホールの形状を、開口部の一方の内径が他方の端部の内径よりも大きいテーパー形状とすることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の多層配線基板。
13. 前記スルーホールを形成した後、スルーホール内部を含むコア材表面に絶縁層を形成することを特徴とする請求項１０乃至請求項１２のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
14. 前記下地導電薄膜を真空蒸着法により形成し、前記スルーホール内壁面には前記下地導電薄膜を成膜しないことを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
15. 前記電解めっきは、電解銅めっき法、電解銀めっき法、電解金めっき法のいずれかであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
16. 前記コア材は、ＸＹ方向の熱膨張係数が２〜２０ｐｐｍの範囲内であるシリコン、セラミック、ガラス、ガラス−エポキシ複合材料のいずれかであることを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。

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