JP4598438B2 - 多層配線基板の製造方法 - 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、所定の間隔を設けて複数のスルーホールが設けられており、これらのスルーホール内に充填された導電材料がグランド線、信号線として機能し、基板表裏が電気的に接続されている。しかし、このような表裏導通のためのグランド線、信号線では、信号伝送の特性インピーダンスを整合させることが難しく、このため、信号性とグランド線を同軸配線として備えたコア基板が開発され（特許文献１、特許文献２）、このようなコア基板上に配線層を形成した多層配線基板が実用化されている。
特開２００１−１２７４３９号公報 特開２００３−５２１１２０号公報

しかしながら、グランド線と信号線を同軸配線としたコア基板を用いた従来の多層配線基板では、グランド線（同軸周囲線）を跨ぐように信号線（中心線）への配線を形成する必要があり、このため信号線（中心線）への配線が多層（立体）構造となり、配線構造を複雑にするという問題があった。
また、グランド線と信号線を同軸配線としたコア基板の製造では、コア材に所定の深さで微細孔（トレンチ）を形成し、その後、微細孔内部を含むコア材全面に絶縁層（パッシベーション層）を形成し、次いで、導電材料を微細孔内部に充填した後、コア材の他方の面を研磨して微細孔を露出させスルーホールとするが、この研磨工程で、研磨面側の絶縁層が除去されコア材面が露出することとなり、その後の工程で、再度、絶縁層を形成する必要があり、製造工程が煩雑であるという問題があった。

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、高密度配線が可能で、コア基板の表裏導通における信号伝送の特性インピーダンス整合が可能であり、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、該コア基板上に電気絶縁層を介して形成された配線とを備えた多層配線基板の製造方法において、コア材に所定の大きさで中心スルーホールと、該中心スルーホールを囲み少なくとも１箇所の不連続部位を有する同軸周囲スルーホールとを、前記中心スルーホールの内径Ｄ１（単位：μｍ）と前記同軸周囲スルーホールの内径Ｄ２（単位：μｍ）との間に２５０μｍ≧（Ｄ２−Ｄ１）／２≧２．５μｍの関係が成立し、前記不連続部位の幅が２０〜２００μｍの範囲内となるように穿設した後、該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、該面側から前記下地導電薄膜を給電層として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して、中心線のランド、同軸周囲線のランド、および該ランドに接続した配線を形成する工程と、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工程と、スルーホール内に充填された前記導電材料のうち、前記同軸周囲スルーホール内の導電材料の所望の部位と、前記中心スルーホール内の導電材料とが露出するように絶縁パターンを形成し、前記下地導電薄膜を給電層として、露出している前記導電材料上に電解めっきによりバンプを形成する工程と、前記レジストパターンおよび前記絶縁パターンを除去し、露出している前記下地導電薄膜を除去してコア基板を形成する工程と、該コア基板上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、前記コア材の深さ方向のいずれの位置で測定した前記内径Ｄ１、Ｄ２も２５０μｍ≧（Ｄ２−Ｄ１）／２≧２．５μｍの関係を満足すように、前記中心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し、前記同軸周囲スルーホールの形状を、開口部の一方の開口幅が他方の端部の開口幅よりも大きいテーパー形状と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。

本発明によれば、同軸構造とした中心線と同軸周囲線によりコア基板の表裏導通がなされるので、特性インピーダンス整合の点で有利であり、また、中心線への配線は、同軸周囲線の切欠き部に位置し、同軸周囲線を跨ぐ立体構造とする必要はなく、構造が簡単なものとなり、これにより、コア基板上に配設する配線の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。
また、本発明では、コア材の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、コア材の表面に形成した絶縁層の損傷を防止することもでき、工程が簡便なものとなる。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り、図２は図１に示される多層配線基板のランド側の平面図（配線層、電気絶縁層は示していない）であり、図３は図１に示される多層配線基板のバンプ側の平面図である。尚、図１の断面は、図２、図３のＡ−Ａ線に相当する。また、図４は、図２、図３のＢ−Ｂ線における図１相当の部分断面図であり、図５は、図２、図３のＣ−Ｃ線における図１相当の部分断面図であり、図６は、図２、図３のＤ−Ｄ線における図１相当の部分断面図である。

図１〜図６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２ａ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からなる表裏導通部１１とを備え、この表裏導通部１１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。
表裏導通部１１は、中心線１２と、この中心線１２を囲むように位置する同軸周囲線１３からなる同軸構造であり、同軸周囲線１３は、周方向に１個所の切欠き部１４を有している。したがって、同軸周囲線１３は、中心線１２を囲むようなＣ字壁形状となっている。尚、同軸周囲線１３の周方向における切欠き部１４の長さＬは２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍの範囲内で設定することができる。切欠き部１４の長さＬ２０μｍ未満であると、中心線１２への接続のための配線６の配設が困難であり、２００μｍを超えると、同軸構造による特性インピーダンス整合の効果が低いものとなる。

コア基板２に形成されたスルーホール４は、中心線１２が位置する中心スルーホール４Ａと、同軸周囲線１３が位置する同軸周囲スルーホール４Ｂからなる。中心線１２が位置する中心スルーホール４の内径Ｄ１は、５〜２００μｍ、好ましくは５〜６０μｍの範囲内とすることができる。また、同軸周囲線１３が位置する同軸周囲スルーホール４Ｂの内径Ｄ２は、１０〜４００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍの範囲内、開口幅Ｗは、５〜１００μｍ、好ましくは１０〜６０μｍの範内とすることができる。さらに、中心スルーホール４Ａの内径Ｄ１と同軸周囲線１３が位置する同軸周囲スルーホール４Ｂの内径Ｄ２との差の半分、すなわち、中心線１２と同軸周囲線１３との間に介在するコア材２′の幅は、２．５〜２５０μｍ、好ましくは１０〜６０μｍの範内とすることができ、２．５μｍ未満であると、信号伝送の特性インピーダンス整合が得られないことがある。尚、上記の切欠き部１４の長さＬ、内径Ｄ１，Ｄ２、開口幅Ｗは、図２、図３に示した部位の寸法である。

図示例では、中心スルーホール４Ａおよび同軸周囲スルーホール４Ｂともに、その断面形状が、一方の開口が広いテーパー形状をなしている。この場合、深さ方向でスルーホール４の内径Ｄ１，Ｄ２および開口幅Ｗに差が生じるが、いずれの位置で測定した内径Ｄ１，Ｄ２、開口幅Ｗも上記の範囲に入るように設定することが好ましい。
尚、中心スルーホール４Ａおよび同軸周囲スルーホール４Ｂの断面形状は、コア材２′の厚み方向で内径、開口幅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、開口幅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の中心スルーホール４Ａ内に位置する中心線１２は、コア基板２の一方の面２ａにランド１２ａをなすように突出し、他方の面２ｂにバンプ１２ｂをなすように突出している。また、同軸周囲スルーホール４Ｂ内に位置する同軸周囲線１３は、上述のように、Ｃ字壁形状で配設されており、コア基板２の一方の面２ａにＣ字形状のランド１３ａをなすように突出し、他方の面２ｂに２個所のバンプ１３ｂをなすように突出している。また、上記のバンプ１２ｂ、１３ｂが突出する基板２の面２ｂには、バンプ１２ｂ，１３ｂの周辺部を被覆するように絶縁樹脂層５が形成されている。

ランド１２ａは、その径が、コア基板２の面２ａにおける中心スルーホール４Ａ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、中心スルーホール４Ａの開口部の内径よりも５〜６０μｍ程度大きい程度とする。また、ランド１３ａはＣ字形状で突出しており、その幅は、コア基板２の面２ａにおける同軸周囲スルーホール４Ｂの開口幅と同等、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、同軸周囲スルーホール４Ｂの開口幅よりも５〜６０μｍ程度大きい程度とする。尚、ランド１３ａは、図示のようにＣ字形状で連続したものに限定されず、例えば、切欠き部１４の両端部においてのみランド１３ａが存在するものであってもよい。

また、バンプ１２ｂの径は、コア基板２の面２ｂにおける中心スルーホール４Ａ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、中心スルーホール４Ａ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１３ｂの径は、コア基板２の面２ｂにおける同軸周囲スルーホール４Ｂの開口幅と同等、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、同軸周囲スルーホール４Ｂの開口幅よりも５〜５０μｍ程度大きい程度とする。尚、バンプ１２ｂ，１３ｂの形状には、特に制限はないが、図示例のように、略中央部が盛り上がった形状が好ましい。
また、絶縁樹脂層５の厚みは、バンプ１２ｂ，１３ｂが絶縁樹脂層５の表面よりも３μｍ以上突出するように設定することが好ましい。

同軸構造の表裏導通部１１を構成する中心線１２と同軸周囲線１３は、例えば、中心線１２が信号線、同軸周囲線１３がグランド線として、コア基板２の表裏導通をなすものである。中心線１２には、配線６が接続されており、同軸周囲線１３には、その切欠き部１４の端部にそれぞれ配線７が接続されている。そして、中心線１２に接続された配線６は、同軸周囲線１３の切欠き部１４が存在する部位を通過するように配設され、この配線６と配線７は、いずれもコア基板２の表面２ａ上に配設されている。
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２ａ上に、１層目の電気絶縁層８ａを介しビア部９ａにて配線６、７に接続されるように形成された１層目の配線１０ａと、この１層目の配線１０ａ上に２層目の電気絶縁層８ｂを介しビア部９ｂにて所定の１層目配線１０ａに接続されるように形成された２層目の配線１０ｂとからなる。

上述のような本発明の多層配線基板１では、同軸構造とした中心線１２と同軸周囲線１３によりコア基板２の表裏導通がなされるので、特性インピーダンス整合の点で有利であり、また、中心線１２への配線は、同軸周囲線１３の切欠き部１４に位置し、同軸周囲線１３を跨ぐ立体構造ではなく、構造が簡単なものである。また、上記の同軸構造により特性インピーダンス整合がなされるので、表裏導通部１１が小さい場合であっても、表裏の導通が確実になされるので、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の範囲内であり、電気抵抗率が１Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０〜１０００Ω・ｃｍ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０．５〜６μｍ、好ましくは１〜４．５μｍ程度、スルーホール４（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）の内壁面において０．３〜１μｍ、好ましくは０．４〜１μｍ程度である。このような絶縁層３は、コア基板２の表裏において対称構造であることが好ましい。
尚、コア材２′の材質が電気絶縁性を具備し、導電材料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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）に充填され、中心線１２、同軸周囲線１３をなす導電材料は、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２上に配設された配線６，７は、上記の中心線１２、同軸周囲線１３と同様の電解めっき金属で形成されたものである。
また、コア基板２上に配設された多層配線の配線１０ａ，１０ｂの材質、ビア部９ａ，９ｂ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２上に形成される絶縁樹脂層５の材質、絶縁層８ａ，８ｂ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２ｂ側にバンプ１２ｂ、１３ｂを露出させるように形成された絶縁樹脂層５は、その弾性率が２．９ＭＰａ以下、好ましくは０．５〜２．９ＭＰａの範囲であることが好ましい。絶縁樹脂層５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。また、同軸構造の表裏導通部とともに、従来のスルーホール構造の表裏導通部を備えるものであってもよい。また、図示例では、同軸周囲線１３は、周方向に１個所の切欠き部１４を有してるが、切欠き部１４は複数であってもよく、例えば、中心線１２を介して対称の位置に切欠き部１４を有するものであってもよい。また、同軸周囲線１３が周方向に１個所の切欠き部１４を有する場合でも、例えば、図７に示されるような形状であってもよい。

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８〜図１３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。このうち、図８〜図１０は、図１相当の断面形状（図２、図３のＡ−Ａ線の断面形状）を示し、図１１〜図１３は、図４相当の断面形状（図２、図３のＢ−Ｂ線の断面形状）を示すものである。

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′ｂに所定のマスクパターン２１を形成し（図８（Ａ）、図１１（Ａ））、このマスクパターン２１をマスクとしてエッチング加工によりコア材２′に所定の大きさで中心スルーホール４Ａと同軸周囲スルーホール４Ｂからなるスルーホール４を穿設する（図８（Ｂ）、図１１（Ｂ））。コア材２′は、ＸＹ方向（コア材２′の表面２′ｂ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。

形成する中心スルーホール４Ａ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２１の開口径により調整することができる。また、同軸周囲スルーホール４Ｂは、１個所の不連続部位（図示せず）を有するＣ字空壁形状であり、その開口幅は２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍの範囲で設定することができ、内径は、１０〜４００μｍ、好ましくは２０〜１００μｍの範囲で設定することができ、これらはマスクパターン２１の開口径により調整することができる。同軸周囲スルーホール４Ｂの周方向における不連続部位は、多層配線基板１における同軸周囲線１３の切欠き部１４となる部位であり、不連続部位の幅は２０〜２００μｍ、好ましくは３０〜１００μｍの範囲内で設定することができる。不連続部位の幅が２０μｍ未満であると、同軸周囲スルーホール４Ｂの内側に位置するコア材２′を保持するための強度が不足して、破損等を生じたり、後述する配線６の配設が困難となる。また、不連続部位の幅が２００μｍを超えると、同軸構造による特性インピーダンス整合の効果が低いものとなり好ましくない。

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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）を形成してもよい。

次に、マスクパターン２１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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）の内壁面に形成する（図８（Ｃ）、図１１（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（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）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′ａ側から絶縁層３上に下地導電薄膜２２を形成し（図８（Ｄ）、図１１（Ｄ））、次いで、この下地導電薄膜２２上に所望のレジストパターン２３を形成する（図９（Ａ）、図１２（Ａ））。下地導電薄膜２２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と銅の薄膜を連続形成して下地導電薄膜２２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２２を形成してもよい。尚、下地導電薄膜２２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′ａ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２３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２２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２２を給電層として電解めっきにより導電材料を析出させて、電解めっき部位２４を形成する（図９（Ｂ）、図１２（Ｂ））。この電解めっき部位２４は、スルーホール４（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）の開口部を閉塞して内部を所定の深さまで充填し、かつ、コア材２′の面２′ａよりも外側へ突出したものであるとともに、配線層６および配線層７（図示せず）を構成する（図９（Ｂ））。このように形成された配線層６は、中心スルーホール４Ａの内部に形成された電解めっき部位２４に接続するようにコア基板２（下地導電薄膜２２）上に位置し、配線層７は、同軸周囲スルーホール４Ｂの内部に形成された電解めっき部位２４に接続するようにコア基板２（下地導電薄膜２２）上に位置するものである。尚、配線層６は、同軸周囲スルーホール４Ｂの１個所の不連続部位（図示せず）に位置している。

配線層６、７を含む電解めっき部位２４を形成するための電解めっきは、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′ａに露出している電解めっき部位２４（配線層６，７を含む）を覆うように絶縁層２５を形成する（図９（Ｃ）、図１２（Ｃ））。次に、上記の下地導電薄膜２２を給電層として電解めっきを行なうことにより、コア材２′の面２′ｂ側からスルーホール４内の電解めっき部位２４上に導電材料２６を析出させる（図９（Ｄ）、図１２（Ｄ））。これにより、スルーホール４（中心スルーホール４Ａ、同軸周囲スルーホール４Ｂ）内に空隙を生じることなく導電材料が充填され、中心スルーホール４Ａ内に充填された導電材料２６は断面が円形状であり、同軸周囲スルーホール４Ｂ内に充填された導電材料２６は断面がＣ字形状であり、それぞれコア材２′の面２′ａ側に露出している。
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′ｂ側からの電解めっきによる導電材料２６の充填の高速化が可能となる。

次に、Ｃ字形状で露出している同軸周囲スルーホール４Ｂ内の導電材料２６の所望の部位（中心スルーホール４Ａを介して対称の位置にある円形状部位）と、円形状で露出している中心スルーホール４Ａ内の導電材料２６とを残し、他の部位を被覆するように絶縁パターン２７をコア材２′の面２′ｂ側に形成し、上記の下地導電薄膜２２を給電層として電解めっきを行なう。これにより、露出している中心スルーホール４Ａ内の導電材料２６上と、同軸周囲スルーホール４Ｂ内の導電材料２６の所望の部位とに、導電材料が析出して、バンプ１２ｂ、バンプ１３ｂがそれぞれ形成される（図１０（Ａ）、図１３（Ａ））。

次に、コア材２′の面２′ａ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と、コア材２′の面２′ｂ側の絶縁パターン２７とを除去することにより、中心スルーホール４Ａ内に中心線１２が充填形成され、同軸周囲スルーホール４Ｂ内に同軸周囲線１３が充填形成された同軸構造の表裏導通部１１と、配線６，７を備えたコア基板２が得られる（図１０（Ｂ）、図１３（Ｂ））。尚、図１０（Ｂ）、図１３（Ｂ）におけるコア基板２は、それまでの図示のコア材２′と天地が逆になっている。
次に、コア基板２の一方の面２ｂに絶縁樹脂層５を形成し、コア基板２の他方の面２ａ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１０（Ｃ）、図１３（Ｃ））。

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、コア材２′の表面に設けられた絶縁層３の損傷を防止することもできるため、工程が簡便なものとなる。また、スルーホール４をテーパー形状とした場合、コア材２′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る
上記の絶縁樹脂層５の形成は、感光性樹脂塗布液をコア基板２の面２ｂに塗布し、バンプ１２ｂ、１３ｂ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５の厚みは、バンプ１２ｂ、１３ｂが絶縁樹脂層５の表面よりも３μｍ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２ａ側のランド１２ａ、１３ａ、配線６，７を覆うように電気絶縁層８ａを形成し、炭酸ガスレーザー、ＵＶ−ＹＡＧレーザー等を用いて配線６，７の所望箇所が露出するように小径の穴部を電気絶縁層８ａ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８ａ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９ａと１層目の配線１０ａ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８ａ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９ａと１層目の配線１０ａ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１０ａ上に２層目の電気絶縁層８ｂを介しビア部９ｂにて所定の１層目配線１０ａに接続されるように２層目の配線１０ｂを形成して、２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３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１２０μｍピッチで形成され、各円形開口の周囲に同軸でＣ字形状の開口が形成されたものであった。このＣ字形状の開口は、内径が６０μｍ、開口幅が２０μｍ、開口の不連続部位の長さが２０μｍ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２８μｍであるテーパー形状の中心スルーホールと、Ｃ字形状の同軸周囲スルーホールからなるものであった。同軸周囲スルーホールは、一方の開口幅が１５μｍであり、他方の開口幅が１２μｍであり、かつ、一方の内径が７０μｍであり、他方の内径が７６μｍ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、洗浄液（花王（株）製 クリーンスルーＫＳ７４０４）を用いて洗浄した。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０．４μｍであった。

その後、コア材の一方の面（開口径、開口幅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・配線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１０μｍ）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５０μｍ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てランドをなし、このランドの一部から延設された３本の配線とをなす電解めっき部位を形成することができた。上記の配線は、幅が１０μｍであり、中心スルーホールに形成されたランドから延設された配線は、同軸周囲スルーホールに形成されたＣ字形状のランドが存在しない箇所、すなわち、切欠き部位（長さ２０μｍ）に位置し、他の２本の配線は、同軸周囲スルーホールに形成されたランドの両端部（Ｃ字形状の端部）から延設されたものであった。

次いで、上記の電解めっき部位を覆うように絶縁樹脂塗料（ダウケミカル（株）製 ＢＣＢ）を塗布し、乾燥して絶縁層を形成した。
次に、上記の下地導電薄膜を給電層として、反対面側から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した。

次いで、充填されためっき銅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、現像して絶縁パターン（厚み１０μｍ）を形成した。これにより、中心スルーホール内に充填されためっき銅と、同軸周囲スルーホール内に充填されＣ字形状に露出しているめっき銅の一部（２個所）のみが露出するようにした。次に、この絶縁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、露出している部位に、中央部の盛り上がった形状のバンプを形成した。

次に、絶縁パターン、レジストパターンおよび露出している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（中心スルーホールと同軸周囲スルーホール）に充填された導電材料からなる中心線と同軸周囲線との同軸構造を有する表裏導通部を備えたものであった。そして、中心線は、一方の端部側に直径４０μｍ、高さ５μｍのランドを備え、他方の端部側に直径４０μｍ、高さ２０μｍ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。また、同軸周囲線は、Ｃ字壁形状であり、一方の端部側は、Ｃ字形状で幅が２０μｍのランドを備え、他方の端部側には、直径４０μｍ、高さ２０μｍで中央部が盛り上がった形状のバンプを２個所に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、感光性の絶縁塗料（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、バンプを露出させるように絶縁樹脂層（厚み７μｍ）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、乾燥して厚み７μｍの電気絶縁層を形成した。次に、露光、現像を行なって、中心線、同軸周囲線にそれぞれ接続されコア基板上に配設された上記の配線の所定部位が露出するように、小径の穴部（内径３０μｍ）を電気絶縁層に形成した。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５μｍ）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、電気絶縁層上に１層目の配線を形成した。この１層目の配線はビア部（径３０μｍ）を介して、コア基板上に配設された上記の配線（中心線、同軸周囲線にそれぞれ接続された配線）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］
コア材として、実施例と同じシリコンウエハを準備し、このコア材の一方の面に、実施例と同様に、窒化シリコン膜を成膜し、ドライエッチングによりマスクパターンを形成した。このマスクパターンは、直径が３０μｍである円形開口が１２０μｍピッチで形成されたものであった。
次に、実施例と同様に、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２８μｍ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、実施例と同様に、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、さらに、窒化珪素膜、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０．４μｍ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１０μｍ）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５０μｍ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ランドをなし、このランドから延設された配線（幅１０μｍ）とをなす電解めっき部位を形成した。

次いで、上記の電解めっき部位を覆うように絶縁樹脂塗料（ダウケミカル（株）製 ＢＣＢ）を塗布し、乾燥して絶縁層を形成した。
次に、上記の下地導電薄膜を給電層として、反対面側から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した。
次いで、充填されためっき銅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、現像して絶縁パターン（厚み１０μｍ）を形成した。これにより、スルーホール内に充填されためっき銅が露出するようにした。次に、この絶縁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、露出している部位に、中央部の盛り上がった形状のバンプを形成した。

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３５μｍであるスルーホール端部側に直径４０μｍ、高さ５μｍのランドを備え、また、開口径が３８μｍであるスルーホール端部側に直径４０μｍ、高さ２０μｍ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、感光性の絶縁塗料（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、バンプを露出させるように絶縁樹脂層（厚み７μｍ）を形成した。
また、コア基板のランドが形成された面に、実施例と同様にして、電気絶縁層と配線を形成し、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）について、下記の条件で特性インピーダンス整合の評価を行った。その結果、本発明の多層配線基板は特性インピーダンスが整合し、反射が少ない（１０ＧＨｚでの反射率：−０．５ｄＢ）ものであった。しかし、比較例の多層配線基板では、反射が大きい（１０ＧＨｚでの反射率：１ｄＢを超える）ものであった。
（評価条件）
アジレント（株）製 ネットワークアナライザ ＨＳ８７２２ＥＳを用い、１００
ＭＨｚ〜２０ＧＨｚまで走査した。

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。 図１に示される多層配線基板のランド側の平面図である。 図１に示される多層配線基板のバンプ側の平面図である。 図２、図３のＢ−Ｂ線における図１相当の部分断面図である。 図２、図３のＣ−Ｃ線における図１相当の部分断面図である。 図２、図３のＤ−Ｄ線における図１相当の部分断面図である。 本発明の多層配線基板の他の実施形態を示すランド側の平面図である。 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。 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
４Ａ…中心スルーホール
４Ｂ…同軸周囲スルーホール
５…絶縁樹脂層
６，７…配線
８ａ，８ｂ…電気絶縁層
９ａ，９ｂ…ビア部
１０ａ，１０ｂ…配線
１１…表裏導通部
１２…中心線
１３…同軸周囲線
１２ａ，１３ａ…ランド
１２ａ，１３ｂ…バンプ
２２…下地導電薄膜
２３…レジストパターン
２４…電解めっき部位
２５…絶縁層（絶縁材料）
２６…導電材料
２７…絶縁パターン

Claims (5)

1. コア基板と、該コア基板上に電気絶縁層を介して形成された配線とを備えた多層配線基板の製造方法において、
   コア材に所定の大きさで中心スルーホールと、該中心スルーホールを囲み少なくとも１箇所の不連続部位を有する同軸周囲スルーホールとを、前記中心スルーホールの内径Ｄ１（単位：μｍ）と前記同軸周囲スルーホールの内径Ｄ２（単位：μｍ）との間に２５０μｍ≧（Ｄ２−Ｄ１）／２≧２．５μｍの関係が成立し、前記不連続部位の幅が２０〜２００μｍの範囲内となるように穿設した後、該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、該面側から前記下地導電薄膜を給電層として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して、中心線のランド、同軸周囲線のランド、および該ランドに接続した配線を形成する工程と、
   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工程と、
   スルーホール内に充填された前記導電材料のうち、前記同軸周囲スルーホール内の導電材料の所望の部位と、前記中心スルーホール内の導電材料とが露出するように絶縁パターンを形成し、前記下地導電薄膜を給電層として、露出している前記導電材料上に電解めっきによりバンプを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび前記絶縁パターンを除去し、露出している前記下地導電薄膜を除去してコア基板を形成する工程と、
   該コア基板上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。
2. 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１に記載の多層配線基板の製造方法。
3. 前記コア材の深さ方向のいずれの位置で測定した前記内径Ｄ１、Ｄ２も２５０μｍ≧（Ｄ２−Ｄ１）／２≧２．５μｍの関係を満足すように、前記中心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し、前記同軸周囲スルーホールの形状を、開口部の一方の開口幅が他方の端部の開口幅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１または請求項２に記載の多層配線基板の製造方法。
4. 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１乃至請求項３のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。
5. 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１乃至請求項４のいずれかに記載の多層配線基板の製造方法。

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