JP5454605B2 - Wiring substrate and semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は配線基板及び半導体装置に関するものであり、特に、多層ビルドアップ基板の配線基板に設けるフィルドスタックビアの接合強度を高めるための構成及びその配線基板を用いた半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a wiring board and a semiconductor device, and more particularly to a configuration for increasing the bonding strength of a filled stack via provided in a wiring board of a multilayer buildup board and a semiconductor device using the wiring board.
従来より、半導体素子の実装構造としてはフリップチップパッケージが知られているので、図18及び図19を参照して説明する。図18は、従来のフリップチップパッケージの構成説明図であり、図18(a)は概略的平面図であり、図18(b)は平面図におけるA−A′を結ぶ一点鎖線に沿った概略的断面図である。従来のフリップチップパッケージは、半導体素子201と、半導体素子201の表面電極(図示は省略)上に半田等で形成されたバンプ202、表面に配線が施され、半導体素子201のバンプ202と対になる部位に電極開口部が設けられ、開口部以外の箇所はソルダーレジスト215で被覆された多層ビルドアップ基板210と、半導体素子201を保護するために、半導体素子201と多層ビルドアップ基板210の間隙に充填されるアンダーフィル樹脂203と、フリップチップパッケージをマザーボードに実装する際、接続端子となる半田ボール216から構成される。なお、符号204は、ポリイミド樹脂コート層である。
Conventionally, a flip chip package is known as a semiconductor device mounting structure, and will be described with reference to FIGS. 18A and 18B are explanatory views of the configuration of a conventional flip chip package. FIG. 18A is a schematic plan view, and FIG. 18B is a schematic diagram along a dashed line connecting A-A 'in the plan view. FIG. A conventional flip chip package includes a
図19は、フィルドスタックビア構造を表す拡大図であり、多層ビルドアップ基板210としては6層〜8層のビルドアップ多層基板が一般的に用いられている。このビルドアップ多層基板210は、貫通スルーホール212を有するとともに表裏に配線が予めなされたコア基板211上に、ビルドアップ樹脂213を積層し、レーザ等でビルドアップ樹脂213に穿孔した後、Cuメッキで各層間をフィルドビアで接続している。
FIG. 19 is an enlarged view showing a filled stack via structure. As the
従来、各層に設けるフィルドビアは、図19に示すように、積層したフィルドビア同士の位置をオフセットした、スパイラルビア217で接続していた。しかし、近年の半導体の高集積化、高密度化に伴い、基板の配線密度が上がった結果、スパイラルビアでは配線引き回しが困難な状況にあり、より配線密度が高くできる、各層間のビアを直線上に接続するフィルドスタックビア218が主流になってきている。
Conventionally, filled vias provided in each layer are connected by
従来のフィルドスタックビアを使用した多層ビルドアップ基板では、半導体素子と基板の熱膨張係数差による応力によりフィルドスタックビアの底部に応力が集中する。特に、全層フィルドスタックビアの場合は、基板コア層との接続部に応力が集中し、温度サイクル等でビア接合部が破断する問題が発生しているので、この事情を図20を参照して説明する。 In a multilayer build-up substrate using a conventional filled stack via, stress is concentrated at the bottom of the filled stack via due to the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate. In particular, in the case of all-layer filled stack vias, stress concentrates on the connection part with the substrate core layer, and there is a problem that the via joint part breaks due to a temperature cycle or the like. I will explain.
図20(a)に示すように、半導体素子と基板の熱膨張係数差により応力が印加された場合には、全層フィルドスタックビアは全体が一個の剛体として作用するために、テコの原理で、作用点となるコア基板211と接する最下層のフィルドスタックビア218に応力が集中するため、図20(b)に示すように、最下層のフィルドスタックビア218でビア破断部219が発生しやすくなる。
As shown in FIG. 20 (a), when a stress is applied due to a difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate, the entire layer filled stack via acts as a single rigid body. Since stress concentrates on the lowermost filled stack via 218 in contact with the
そこで、ビア破断を防止するために、最下層のフィルドスタックビアのサイズをその上に設けるフィルドスタックビアのサイズより大きくして接着強度を高めることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Therefore, in order to prevent via breakage, it has been proposed to increase the adhesive strength by making the size of the lowermost filled stack via larger than the size of the filled stack via provided thereon (see, for example, Patent Document 1). .
或いは、一層分の層間絶縁膜を互いに特性の異なる二層のドライフィルムで構成し、レーザ照射により二層のドライフィルムに順テーパ状のビアホールを形成したのち、ウェット・エッチングを施すことにより下層のドライフィルムに設けたビアホールを拡大することにより、フィルドスタックビアの中央部に括れ部を形成することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Alternatively, the interlayer insulating film for one layer is composed of two layers of dry films having different characteristics, and after forming a forward tapered via hole in the two layers of dry film by laser irradiation, the lower layer is formed by wet etching. It has been proposed to form a constricted portion at the center of a filled stack via by enlarging a via hole provided in a dry film (see, for example, Patent Document 2).
この場合、半導体素子と基板の熱膨張係数差により発生した応力は、括れ部に集中するため、コア層と接する部分に印加される応力が低減して、ビア破断を免れることになる。 In this case, the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the semiconductor element and the substrate is concentrated on the constricted portion, so that the stress applied to the portion in contact with the core layer is reduced and the via fracture is avoided.
しかし、上述の特許文献1のように、上層のフィルドスタックビアのサイズを小さくすると、位置合わせが困難になるという問題がある。一方、上層のフィルドスタックビアのサイズを従来通りにすると、最下層のフィルドスタックビアのサイズはそれより大きくする必要があるため、高集積化の妨げになる。 However, as in Patent Document 1 described above, there is a problem that if the size of the upper filled stack via is reduced, alignment becomes difficult. On the other hand, if the size of the upper layer filled stack via is made the same as the conventional size, the size of the lowermost filled stack via needs to be larger than that, which hinders high integration.
一方、上述の特許文献2の場合には、2種類のドライフィルムが必要になるため、製造コストの上昇をもたらす虞がある。また、メッキで充填するビアホールの断面形状が中間部に括れを有する鼓状となるため空気等を巻き込み、メッキ不良になって下層側にボイドが発生しやすく、製造歩留りが低下する虞がある。
On the other hand, in the case of the above-mentioned
したがって、フィルドスタックビアを備えた配線基板において、配線基板に加わる応力によるフィルドスタックビアのビア破断を防止することを目的とする。 Accordingly, it is an object of the present invention to prevent via breakage of a filled stack via due to stress applied to the wiring board in a wiring board having a filled stack via.
この配線基板は、第1の領域と、前記第1の領域を囲んで位置する第2の領域とを有する基板と、前記基板の前記第1の領域に形成された凸部を有さない第1の導体層と、前記基板の前記第2の領域に形成された表面に第1の凸部を有する第2の導体層と、前記第1の導体層及び前記第2の導体層上に形成された第1の絶縁層と、前記第1の領域の前記第1の絶縁層に形成され、前記第1の導体層の上面に達する第1の開口部と、前記第2の領域の前記第1の絶縁層に形成され、前記第1の凸部に達する第2の開口部と、前記第1の開口部内に配置され、底面の全てが前記第1の導体層に接する第1のフィルドビアと、前記第2の開口部内に配置され、前記第1の凸部を覆う第2のフィルドビアと、前記第1の絶縁膜上、前記第1のフィルドビア上、及び前記第2のフィルドビア上に形成された第2の絶縁層と、 前記第1の領域の前記第2の絶縁層に形成され、前記第1のフィルドビアに達する第3の開口部と、前記第2の領域の前記第2の絶縁層に形成され、前記第2のフィルドビアに達する第4の開口部と、前記第3の開口部内に配置され、前記第1のフィルドビアに接続される第3のフィルドビアと、前記第4の開口部内に配置され、前記第2のフィルドビアに接続される第4のフィルドビアとを備えることを要件とする。 The wiring substrate includes a substrate having a first region and a second region located surrounding the first region, and a first portion having no protrusion formed in the first region of the substrate. 1 of the conductor layer, a second conductive layer having a first protrusion on the second region formed in the surface of said substrate, formed on the first conductive layer and the second conductive layer The first insulating layer formed, the first opening formed in the first insulating layer in the first region and reaching the upper surface of the first conductor layer, and the first region in the second region. A second opening that is formed in one insulating layer and reaches the first protrusion, and a first filled via that is disposed in the first opening and has a bottom face that is in contact with the first conductor layer. , A second filled via disposed in the second opening and covering the first convex portion, the first insulating film , the first filled via, and the front A second insulating layer formed on the second filled via; a third opening formed in the second insulating layer in the first region and reaching the first filled via; and the second A fourth opening that is formed in the second insulating layer in the region and reaches the second filled via, and a third filled via that is disposed in the third opening and connected to the first filled via And a fourth filled via disposed in the fourth opening and connected to the second filled via .
また、別の観点からは、半導体装置としては、上記の配線基板に実装された半導体素子を有することを要件とする。 From another point of view, the semiconductor device is required to have a semiconductor element mounted on the wiring board.
開示の配線基板によれば、応力の最も集中する最下層のフィルドスタックビアの底面が、それと接する導電体パターンに設けた突起パターンと組み込み合うビア構造とし、フィルドスタックビアの底面の接触面積を三次元的に広げて大きくしているので、接着強度が高まり、ビア破断を効果的に抑制することができる。 According to the disclosed wiring board, the bottom surface of the bottommost filled stack via where stress is most concentrated has a via structure in which the bottom surface of the filled stack via is incorporated with the protrusion pattern provided on the conductor pattern in contact with the bottom surface. Since it is originally expanded and enlarged, the adhesive strength is increased and via breakage can be effectively suppressed.
ここで、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態を説明する。図1(a)に示すように、内壁面にCuメッキ層12が形成された貫通スルーホールに樹脂13を充填するとともに、表裏に所定の配線パターン14が形成されたコア基板11にフィルドスタックビア18を形成する際に、少なくとも、最下層のフィルドスタックビア181の底部を、それと接する導電体パターン、典型的には配線パターン14の表面に電解メッキにより設けた突起部19を包み込むように形成する。
Here, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1 (a), filled through vias are filled in a core substrate 11 in which a through hole having a
図1(b)に示すように、この場合の突起部19の高さhは、5μm以上で、フィルドスタックビア181の厚さの1/3以下の条件を満たすようにする。
As shown in FIG. 1 (b), the height h of the
このように、フィルドスタックビア181を包込ビア構造にすることによって、フィルドスタックビア181の接合面積は増加し、接合強度が高まる。この場合、順次積層するフィルドスタックビア182,183も図に示すように埋込ビア構造にしても良いし、或いは、従来通りの非埋込ビア構造にしても良い。
Thus, by making the filled stack via 18 1 into the encapsulated via structure, the bonding area of the filled stack via 18 1 increases and the bonding strength increases. In this case, the filled
また、各フィルドスタックビアの径は、上述の特許文献1のように意図的にサイズを変更することなく、基本的に同一ビア径とする。また、突起部19の高さh1,h2,h3は、基本的に各フィルドスタックビアで同一高さとするが、各フィルドスタックビアで異なっていても良い。
Further, the diameter of each filled stack via is basically the same via diameter without intentionally changing the size as in Patent Document 1 described above. The heights h 1 , h 2 , and h 3 of the
このような、包込ビア構造とするためには、フィルドスタックビア18を形成する際に、予めフィルドスタックビア直下に位置する導電体パターン、即ち、配線パターン14の表面に所定の開口部を形成したドライフィルムをメッキフレームとして貼り付け、電解メッキ法により突起部19を形成したのち、この突起部19を包み込むようにフィルドスタックビア18を形成する。
In order to obtain such an embedded via structure, when the filled stack via 18 is formed, a predetermined opening is formed on the surface of the conductor pattern, i.e., the
また、図1(a)に示すように、この配線基板10上に半田バンプ22によって半導体チップ21をボンディングしたのち、半導体チップ21と配線基板10との間にアンダーフィル樹脂23を充填することによってフリップチップパッケージを構成する。
Further, as shown in FIG. 1A, after bonding the
このようなフリップチップパッケージにおいては、少なくとも応力が集中して加わる最下層のフィルドスタックビア181を包込ビア構造としているため、フィルドスタックビア181のビア破断が発生することがなく、信頼性の高いフリップチップパッケージを実現することができる。 In this kind of flip-chip packages, since the lowermost layer of the filled stack vias 18 1 exerted concentrated least stress and wrapping via structure, without via fracture of the filled stack vias 18 1 occurs, reliability High flip chip package can be realized.
次に、本発明の実施例1を説明する前に、図2乃至図4を参照して、本発明の前提となる参考例1の多層ビルドアップ基板の製造工程を説明する。まず、図2(a)に示すように、貫通ビア31を設けるとともに、貫通ビア31の内壁面及び主表面にCuパターン32を形成したコア基板30を用意する。
Next, before explaining the first embodiment of the present invention, the manufacturing process of the multilayer build-up substrate of the reference example 1 which is a premise of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a
次いで、図2(b)に示すように、貫通ビア31に例えば、エポキシ樹脂を埋め込んでビア充填樹脂層33を形成する。この時、ビア充填樹脂層33の表面がコア基板30の主面に対して凹まないように複数回エポキシ樹脂を塗布する。
Next, as shown in FIG. 2B, for example, an epoxy resin is embedded in the through via 31 to form a via filling
次いで、図2(c)に示すように、全面に無電解メッキでCuメッキシード層(図示は省略)を形成したのち、電解メッキを施すことによって厚さが、例えば、10〜20μmのCuメッキ層34を形成する。なお、この時の厚さはCuメッキシード層を含んだ厚さである。なお、以後の工程及び他の実施例においては、メッキシード層については説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 2C, a Cu plating seed layer (not shown) is formed on the entire surface by electroless plating, and then electrolytic plating is performed to form a Cu plating having a thickness of, for example, 10 to 20 μm.
次いで、図2(d)に示すように、貫通ビア31の位置に対応するとともに、中央部に開口部36を有するレジストパターン35を設け、このレジストパターン35をマスクとしてCuメッキ層34をエッチングして配線パターン37を形成する。なお、この時の開口部36の径は、以降に層間絶縁膜に形成するビアホールのテーパ形状に整合するサイズとし、また、配線パターン37に形成された凹部38の底部はビア充填樹脂33に達する。
Next, as shown in FIG. 2D, a resist
次いで、図3(e)に示すように、レジストパターン35を除去したのち、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜39とする。なお、この工程はコア基板30の表裏に行うものであるが、図示及び説明を簡単にするために、一方の面についてのみ説明する。
Next, as shown in FIG. 3E, after removing the resist
次いで、図3(f)に示すように、レーザ光40を照射することによって、層間絶縁膜39にビアホール41を形成する。次いで、図3(g)に示すように、全面にCuメッキ層42を形成する。この時、表面が平坦になるように研磨する。なお、以降の工程及び他の実施例においても、凹部をCuメッキ層で埋め込む場合には平坦化処理を行うが、以降は説明を省略する。
Next, as shown in FIG. 3F, a via
次いで、図3(h)に示すように、レジストパターン43を設け、このレジストパターン43をマスクとしてエッチングを施すことによって、配線パターン45と一体になったフィルドスタックビア44が形成される。この時、フィルドスタックビア44の底部は、配線パターン37の厚さ分だけ埋め込まれた埋込ビア構造になるため、接合面積が増大して強度が高まる。
Next, as shown in FIG. 3H, a resist
次いで、図4(i)に示すように、レジストパターン43を除去したのち、再び、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜46とする。次いで、図4(j)に示すように、レーザ光47を照射することによって、層間絶縁膜46にビアホール48を形成する。
Next, as shown in FIG. 4I, after removing the resist
以降は、図3(g)及び図4(i)の工程を行うことによって、図4(k)に示すように、2層目の配線パターン50と一体になったフィルドスタックビア49を形成する。この、層間絶縁膜の形成工程、レーザ照射によるビアホールの形成工程、Cuメッキ工程、及び、エッチング工程を必要とする層数だけ繰り返すことによって本発明の参考例1の多層ビルドアップ基板が完成する。なお、図4(k)は、3層構造として示しており、符号51,52,53は、それぞれ、層間絶縁膜、フィルドスタックビア、及び、フィルドスタックビア52と一体に形成された配線パターンである。
Thereafter, by performing the steps of FIG. 3G and FIG. 4I, a filled stack via 49 integrated with the second-
このように、本発明の参考例1においては、コア基板に接する配線層にエッチングにより凹部を形成し、この凹部にその底部を埋め込むように最下層のフィルドスタックビアを形成しているので、ビア破断の発生を防止することができる。 As described above, in Reference Example 1 of the present invention, the recess is formed in the wiring layer in contact with the core substrate by etching, and the lowermost filled stack via is formed so as to bury the bottom in the recess. The occurrence of breakage can be prevented.
以上を前提として、次に、図5乃至図7を参照して、本発明の実施例1の多層ビルドアップ基板の製造工程を説明する。まず、図5(a)に示すように、参考例1と同様に、貫通ビア31を設けるとともに、貫通ビア31の内壁面及び主表面にCuパターン32を形成したコア基板30を用意する。
Based on the above, next, the manufacturing process of the multilayer buildup substrate according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 5A, a
次いで、図5(b)に示すように、貫通ビア31に例えば、エポキシ樹脂を埋め込んでビア充填樹脂層33を形成する。この時、ビア充填樹脂層33の表面がコア基板30の主面に対して凹まないように複数回エポキシ樹脂を塗布する。
Next, as shown in FIG. 5B, for example, an epoxy resin is embedded in the through via 31 to form a via filling
次いで、図5(c)に示すように、全面に厚さが、例えば、10〜20μmのCuメッキ層34を形成する。次いで、図5(d)に示すように、貫通ビア31の位置に対応するとともに、レジストパターン88を設け、このレジストパターン88をマスクとしてCuメッキ層34をエッチングして配線パターン89を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 5C, a
次いで、図6(e)に示すように、レジストパターン88を除去したのち、例えば、厚さが10〜30μmのドライフィルムレジスト90を貼り付け、例えば、直径が20μmの開口部を形成したのち、開口部を電解CuメッキすることによってCu突起部91を形成する。なお、この工程はコア基板30の表裏に行うものであるが、図示及び説明を簡単にするために、一方の面についてのみ説明する。
Next, as shown in FIG. 6 (e), after removing the resist
次いで、図6(f)に示すように、ドライフィルムレジスト90を除去したのち、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜39を形成する。次いで、図6(g)に示すように、レーザ光40を照射することによって、層間絶縁膜39にビアホール41を形成する。
Next, as shown in FIG. 6 (f), after removing the dry film resist 90, for example, a dry film with a thickness of 30 to 40 μm is attached to form an
次いで、図6(h)に示すように、全面にCuメッキ層42を形成する。この時、表面が平坦になるように研磨する。
Next, as shown in FIG. 6H, a
次いで、図7(i)に示すように、レジストパターン43を設け、このレジストパターン43をマスクとしてエッチングを施すことによって、配線パターン93と一体になったフィルドスタックビア92が形成される。この時、フィルドスタックビア92の底部は、Cu突起部91を包み込む包込ビア構造になるため、接合面積が増大して強度が高まる。
Next, as shown in FIG. 7I, a resist
次いで、図7(j)に示すように、レジストパターン43を除去したのち、再び、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜46とする。以降は、図7(k)に示すように、上記の参考例1と同様に、レーザ照射によるビアホールの形成工程、Cuメッキ工程、エッチング工程、及び、層間絶縁膜の形成工程を必要とする層数だけ繰り返すことによって本発明の実施例1の多層ビルドアップ基板が完成する。
Next, as shown in FIG. 7 (j), after removing the resist
このように、本発明の実施例1においては、配線パターンの表面に電解メッキでCu突起部を設けており、このCu突起部をその底部が包み込むように最下層のフィルドスタックビアを形成しているので、ビア破断の発生を防止することができる。 As described above, in Example 1 of the present invention, the Cu protrusion is provided on the surface of the wiring pattern by electrolytic plating, and the lowermost filled stack via is formed so that the bottom of the Cu protrusion is wrapped. Therefore, the occurrence of via rupture can be prevented.
次に、図8乃至図10を参照して、本発明の実施例2の多層ビルドアップ基板の製造工程を説明する。まず、図8(a)に示すように、実施例1と同様に、貫通ビア31を設けるとともに、貫通ビア31の内壁面及び主表面にCuパターン32を形成したコア基板30を用意する。
Next, with reference to FIGS. 8 to 10, the manufacturing process of the multilayer build-up substrate according to the second embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 8A, a
次いで、図8(b)に示すように、貫通ビア31に例えば、エポキシ樹脂を埋め込んでビア充填樹脂層33を形成する。この時、ビア充填樹脂層33の表面がコア基板30の主面に対して凹まないように複数回エポキシ樹脂を塗布する。
Next, as shown in FIG. 8B, for example, an epoxy resin is embedded in the through via 31 to form a via filling
次いで、図8(c)に示すように、全面に厚さが、例えば、10〜20μmのCuメッキ層34を形成する。次いで、図8(d)に示すように、貫通ビア31の位置に対応するとともに、レジストパターン88を設け、このレジストパターン88をマスクとしてCuメッキ層34をエッチングして配線パターン89を形成する。
Next, as shown in FIG. 8C, a
次いで、図9(e)に示すように、レジストパターン88を除去したのち、例えば、厚さが10〜30μmのドライフィルムレジスト90を貼り付け、例えば、直径が20μmの開口部を形成したのち、開口部を電解CuメッキすることによってCu突起部91を形成する。なお、この工程はコア基板30の表裏に行うものであるが、図示及び説明を簡単にするために、一方の面についてのみ説明する。
Next, as shown in FIG. 9 (e), after removing the resist
次いで、図9(f)に示すように、ドライフィルムレジスト90を除去したのち、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜39を形成する。次いで、図9(g)に示すように、レーザ光40を照射することによって、層間絶縁膜39にビアホール41を形成する。
Next, as shown in FIG. 9 (f), after removing the dry film resist 90, for example, a dry film with a thickness of 30 to 40 μm is attached to form the
次いで、図9(h)に示すように、Cuメッキ層42を形成する。この時、表面が平坦になるように研磨する。
Next, as shown in FIG. 9H, a
次いで、図10(i)に示すように、レジストパターン43を設け、このレジストパターン43をマスクとしてエッチングを施すことによって、配線パターン93と一体になったフィルドスタックビア92が形成される。この時、フィルドスタックビア92の底部は、Cu突起部91を包み込む包込ビア構造になるため、接合面積が増大して強度が高まる。
Next, as shown in FIG. 10I, a resist
次いで、図10(j)に示すように、レジストパターン43を除去したのち、再び、例えば、厚さが10〜30μmのドライフィルムレジスト94を貼り付け、例えば、直径が20μmの開口部を形成したのち、開口部を電解CuメッキすることによってCu突起部95を形成する。
Next, as shown in FIG. 10 (j), after removing the resist
次いで、図10(k)に示すように、ドライフィルムレジスト94を除去し、以降は、層間絶縁膜の形成工程、レーザ照射によるビアホールの形成工程、Cuメッキ工程、エッチング工程、及び、Cu突起部の形成工程及を必要とする層数だけ繰り返すことによって本発明の実施例2の多層ビルドアップ基板が完成する。なお、図10(k)は、3層構造として示しており、符号96,99はフィルドスタックビアであり、符号97,100はそれぞれフィルドスタックビア96,99と一体に形成された配線パターンであり、また、符号98はCu突起部である。
Next, as shown in FIG. 10 (k), the dry film resist 94 is removed, and thereafter, the interlayer insulating film forming step, the via hole forming step by laser irradiation, the Cu plating step, the etching step, and the Cu protrusions. The multilayer build-up substrate according to the second embodiment of the present invention is completed by repeating the formation process and the number of layers required. FIG. 10 (k) shows a three-layer structure.
このように、本発明の実施例2においては、全てのフィルドスタックビアを包込ビア構造にしているので、ビア破断耐性が高まる。 Thus, in Example 2 of the present invention, all filled stack vias have an embedded via structure, so the via fracture resistance is increased.
次に、図11乃至図13を参照して、本発明の実施例3の多層ビルドアップ基板の製造工程を説明する。まず、図11(a)に示すように、実施例1と同様に、貫通ビア31を設けるとともに、貫通ビア31の内壁面及び主表面にCuパターン32を形成したコア基板30を用意する。
Next, with reference to FIGS. 11 to 13, a manufacturing process of the multilayer buildup substrate according to the third embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 11A, a
次いで、図11(b)に示すように、貫通ビア31に例えば、エポキシ樹脂を埋め込んでビア充填樹脂層33を形成する。この時、ビア充填樹脂層33の表面がコア基板30の主面に対して凹まないように複数回エポキシ樹脂を塗布する。次いで、図11(c)に示すように、全面に厚さが、例えば、10〜20μmのCuメッキ層34を形成する。
Next, as shown in FIG. 11B, for example, an epoxy resin is embedded in the through via 31 to form a via filling
次いで、図11(c)に示すように、貫通ビア31の位置に対応するとともに、レジストパターン88を設け、このレジストパターン88をマスクとしてCuメッキ層34をエッチングして配線パターン89を形成する。
Next, as shown in FIG. 11C, a resist
次いで、図12(e)に示すように、レジストパターン88を除去したのち、スクリン印刷法により配線パターン89の上に、例えば、直径が20μmで、厚さが、5〜20μmのエポキシ樹脂による樹脂突起101を形成する。
Next, as shown in FIG. 12E, after removing the resist
次いで、図12(f)に示すように、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜39を形成する。次いで、図12(g)に示すように、レーザ光40を照射することによって、層間絶縁膜39にビアホール41を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 12F, for example, a dry film having a thickness of 30 to 40 μm is attached to form the
次いで、図12(h)に示すように、全面にCuメッキ層42を形成する。この時、表面が平坦になるように研磨する。次いで、図13(i)に示すように、レジストパターン43を設け、このレジストパターン43をマスクとしてエッチングを施すことによって、配線パターン93と一体になったフィルドスタックビア92が形成される。この時、フィルドスタックビア92の底部は、樹脂突起部101を包み込む包込ビア構造になるため、接合面積が増大して強度が高まる。
Next, as shown in FIG. 12H, a
次いで、図13(j)に示すように、レジストパターン43を除去したのち、再び、例えば、厚さが30〜40μmのドライフィルムを貼り付けて層間絶縁膜46とする。以降は、図13(k)に示すように、上記の参考例1と同様に、レーザ照射によるビアホールの形成工程、Cuメッキ工程、エッチング工程、及び、層間絶縁膜の形成工程を必要とする層数だけ繰り返すことによって本発明の実施例3の多層ビルドアップ基板が完成する。
Next, as shown in FIG. 13 (j), after removing the resist
次に、図14を参照して、本発明の実施例4のフリップチップパッケージを説明する。図14(a)は、本発明の実施例4のフリップチップパッケージの概略的断面図であり、また、図14(b)は要部拡大図であり、上記の実施例1の多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載したものである。半導体素子110は、半導体素子110の表面電極(図示は省略)上に形成された半田バンプ111を介して、多層ビルドアップ基板29の最上層に形成されたCu配線層、即ち、パッドに接続されている。
Next, with reference to FIG. 14, the flip-chip package of Example 4 of this invention is demonstrated. FIG. 14A is a schematic cross-sectional view of a flip chip package according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 14B is an enlarged view of a main part, and the multilayer buildup substrate according to the first embodiment described above. A semiconductor element is mounted on the board. The
なお、半導体素子110の電極形成面にはポリイミド樹脂コート層112が設けられており、また、多層ビルドアップ基板29と半導体素子110との間隙にはアンダーフィル樹脂113が充填される。
A polyimide
また、多層ビルドアップ基板29の裏面には、フリップチップパッケージをマザーボードに実装する際の接続端子となる半田ボール114が設けられており、また、半田バンプ111と接続する側にはソルダーレジスト115が設けられている。
Also,
このように、本発明の実施例4においては、実施例1に示した最下層のフィルドスタックビアを包込ビア構造にした多層ビルドアップ基板を用いているので、この多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載してフリップチップパッケージを構成した場合、熱膨張係数の差に起因する応力が加えられても、ビア破断耐性が高まっているので、ビア破断が発生することがない。 As described above, in the fourth embodiment of the present invention, since the multilayer buildup substrate having the embedded via structure of the lowermost filled stack via shown in the first embodiment is used, a semiconductor element is used as the multilayer buildup substrate. When a flip chip package is configured by mounting the via breakage, via breakage does not occur because the via breakage resistance is increased even when stress due to the difference in thermal expansion coefficient is applied.
次に、図15を参照して、本発明の実施例5のフリップチップパッケージを説明するが、基本的構成は実施例4と同様であるので、ここでは、フィルドスタックビア構造を示す要部拡大図のみを示す。図15は、本発明の実施例5のフリップチップパッケージの要部拡大図であり、上記の実施例2の多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載したものである。 Next, the flip-chip package of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 15. Since the basic configuration is the same as that of the fourth embodiment, here, an enlarged main part showing a filled stack via structure is shown. Only the figure is shown. FIG. 15 is an enlarged view of a main part of a flip chip package of Example 5 of the present invention, in which a semiconductor element is mounted on the multilayer buildup substrate of Example 2 described above.
このように、本発明の実施例5においては、実施例2に示した全層のフィルドスタックビアを包込ビア構造にした多層ビルドアップ基板を用いているので、この多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載してフリップチップパッケージを構成した場合、熱膨張係数の差に起因する応力が加えられても、ビア破断耐性がより高まっているので、ビア破断が発生することがない。 As described above, in the fifth embodiment of the present invention, since the multilayer buildup substrate having the embedded via structure of the full-layer filled stack via shown in the second embodiment is used, a semiconductor element is used as the multilayer buildup substrate. When a flip chip package is configured by mounting the via breakage, via breakage does not occur because the via breakage resistance is further increased even when stress due to the difference in thermal expansion coefficient is applied.
次に、図16を参照して、本発明の実施例6のフリップチップパッケージを説明するが、基本的構成は実施例4と同様であるので、ここでは、フィルドスタックビア構造を示す要部拡大図のみを示す。図16は、本発明の実施例6のフリップチップパッケージの要部拡大図であり、上記の実施例3の多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載したものである。 Next, a flip chip package according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 16. Since the basic configuration is the same as that of the fourth embodiment, here, an enlarged main part showing a filled stack via structure is shown. Only the figure is shown. FIG. 16 is an enlarged view of a main part of a flip chip package of Example 6 of the present invention, in which a semiconductor element is mounted on the multilayer buildup substrate of Example 3 described above.
このように、本発明の実施例6においては、実施例3に示した最下層のフィルドスタックビアを樹脂突起部を利用した包込ビア構造にした多層ビルドアップ基板を用いているので、この多層ビルドアップ基板に半導体素子を搭載してフリップチップパッケージを構成した場合、熱膨張係数の差に起因する応力が加えられても、ビア破断耐性が高まっているので、安価な構成でもビア破断が発生することがない。 As described above, in the sixth embodiment of the present invention, since the lowermost filled stack via shown in the third embodiment uses a multilayer buildup substrate having an embedded via structure using a resin protrusion, this multilayer When a flip-chip package is configured by mounting a semiconductor element on a build-up board, via rupture resistance is increased even when stress due to the difference in thermal expansion coefficient is applied. There is nothing to do.
次に、図17を参照して、本発明の実施例7の多層ビルドアップ基板を説明する。図17(a)は、本発明の実施例7の多層ビルドアップ基板の概念的平面図であり、図17(b)は、平面図におけるA−A′を結ぶ一点鎖線に沿った要部断面図であるが、ここでは説明の便宜上、参考例1のフィルドスタックビアを図示して説明する。図に示すように、この実施例7の多層ビルドアップ基板は、応力のかかる周辺部のフィルドスタックビアを埋込ビア構造116とし、内部のフィルドスタックビアを従来の平坦なフィルドスタックビア構造117にしたものである。
Next, with reference to FIG. 17, the multilayer buildup board | substrate of Example 7 of this invention is demonstrated. FIG. 17A is a conceptual plan view of a multilayer buildup substrate according to Embodiment 7 of the present invention, and FIG. 17B is a cross-sectional view of the main part along the one-dot chain line connecting AA ′ in the plan view. Although it is a figure, here, for convenience of explanation, the filled stack via of Reference Example 1 is illustrated and described. As shown in the figure, in the multilayer build-up substrate of Example 7, the filled stack via in the stressed peripheral portion is used as a buried via
ここでは、図に示すように、外側の3列のフィルドスタックビアを埋込ビア構造116にしている。なお、2000ピンクラスの多層ビルドアップ基板の場合には、外側の3列乃至5列を埋込ビア構造116とすることが望ましい。このようなビア構造の選択的配置は、上記の実施例1乃至実施例3に対して適用されるものである。
Here, as shown in the figure, the filled stack vias in the three outer rows of filled stack vias are formed as buried via
以上、本発明の実施の形態及び各実施例を説明したが、本発明は実施の形態及び各実施例に示した数値、材料、或いは、工程に限られるものではなく、各種の変更が可能である。例えば、上記の各実施例においては、積層数を片側3層の計6層の多層ビルドアップ基板としているが、積層数を片側を4層以上とし、計8層以上の多層ビルドアップ基板にしても良い。 As mentioned above, although embodiment and each Example of this invention were described, this invention is not restricted to the numerical value, material, or process shown in embodiment and each Example, A various change is possible. is there. For example, in each of the above-described embodiments, the number of stacked layers is a total of 6 multilayer buildup boards with 3 layers on one side. However, the number of stacked layers is 4 layers or more on one side, resulting in a multilayer buildup board with a total of 8 layers or more. Also good.
10 配線基板
11 コア基板
12 Cuメッキ層
13 樹脂
14 配線パターン
16 層間絶縁膜
17 ソルダーレジスト
18,181,182,183 フィルドスタックビア
19 突起部
21 半導体チップ
22 半田バンプ
23 アンダーフィル樹脂
24 ポリイミド樹脂コート層
29 多層ビルドアップ基板
30 コア基板
31 貫通ビア
32 Cuパターン
33 ビア充填樹脂層
34 Cuメッキ層
35 レジストパターン
36 開口部
37 配線パターン
38 凹部
39,46,51 層間絶縁膜
40,47 レーザ光
41,48 ビアホール
42 Cuメッキ層
43 レジストパターン
44,49,52 フィルドスタックビア
45,50,53 配線パターン
88 レジストパターン
89 配線パターン
90,94 ドライフィルムレジスト
91,95,98 Cu突起部
92,96,99 フィルドスタックビア
93,97,100 配線パターン
101 樹脂突起
110 半導体素子
111 半田バンプ
112 ポリイミド樹脂コート層
113 アンダーフィル樹脂
114 半田ボール
115 ソルダーレジスト
116 埋込ビア構造
117 平坦なフィルドスタックビア構造
201 半導体素子
202 バンプ
203 アンダーフィル樹脂
204 ポリイミド樹脂コート層
210 多層ビルドアップ基板
211 コア基板
212 貫通スルーホール
213 ビルドアップ樹脂
214 フィルドビア
215 ソルダーレジスト
216 半田ボール
217 スパイラルビア
218 フィルドスタックビア
219 ビア破断部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Wiring board 11
Claims (3)
前記基板の前記第1の領域に形成された凸部を有さない第1の導体層と、
前記基板の前記第2の領域に形成された表面に第1の凸部を有する第2の導体層と、
前記第1の導体層及び前記第2の導体層上に形成された第1の絶縁層と、
前記第1の領域の前記第1の絶縁層に形成され、前記第1の導体層の上面に達する第1の開口部と、
前記第2の領域の前記第1の絶縁層に形成され、前記第1の凸部に達する第2の開口部と、
前記第1の開口部内に配置され、底面の全てが前記第1の導体層に接する第1のフィルドビアと、
前記第2の開口部内に配置され、前記第1の凸部を覆う第2のフィルドビアと、
前記第1の絶縁膜上、前記第1のフィルドビア上、及び前記第2のフィルドビア上に形成された第2の絶縁層と、
前記第1の領域の前記第2の絶縁層に形成され、前記第1のフィルドビアに達する第3の開口部と、
前記第2の領域の前記第2の絶縁層に形成され、前記第2のフィルドビアに達する第4の開口部と、
前記第3の開口部内に配置され、前記第1のフィルドビアに接続される第3のフィルドビアと、
前記第4の開口部内に配置され、前記第2のフィルドビアに接続される第4のフィルドビアと、
を備えることを特徴とする配線基板。 A substrate having a first region and a second region located surrounding the first region;
A first conductor layer having no protrusion formed in the first region of the substrate ;
A second conductor layer having a first protrusion on the surface formed in the second region of the substrate ;
A first insulating layer formed on the first conductor layer and the second conductor layer;
A first opening formed in the first insulating layer of the first region and reaching an upper surface of the first conductor layer;
A second opening formed in the first insulating layer of the second region and reaching the first protrusion;
A first filled via disposed in the first opening and having the entire bottom surface in contact with the first conductor layer;
A second filled via disposed in the second opening and covering the first protrusion;
Said first insulating film, over the first filled via, and a second insulating layer formed on the second filled via,
A third opening formed in the second insulating layer of the first region and reaching the first filled via ;
A fourth opening formed in the second insulating layer of the second region and reaching the second filled via ;
A third filled via disposed in the third opening and connected to the first filled via ;
A fourth filled via disposed in the fourth opening and connected to the second filled via ;
A wiring board comprising:
前記第2のフィルドビアの表面上に第2の凸部を有し、
前記第4のフィルドビアが前記第2の凸部を覆うことを特徴とする配線基板。 The wiring board according to claim 1,
Having a second protrusion on the surface of the second filled via;
The wiring board, wherein the fourth filled via covers the second convex portion.
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