JP6158676B2 - 配線基板、半導体装置及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
以下、図1〜図18に従って第1実施形態を説明する。
図1(a)に示すように、配線基板10は、配線構造11と、配線構造11の一方の側(ここでは、上側)に積層された配線構造12と、配線構造11の他方の側(ここでは、下側)に積層されたソルダレジスト層13とを有している。配線基板10の平面形状は、任意の形状及び任意の大きさとすることができる。例えば、配線基板10の平面形状は、40mm×40mm程度の正方形状とすることができる。
配線構造11は、配線構造12よりも配線密度の低い配線層が形成された低密度配線層である。この配線構造11の厚さ方向の略中心部には、コア基板20が設けられている。コア基板20としては、例えば、補強材であるガラスクロス(ガラス織布)にエポキシ系樹脂を主成分とする熱硬化性の絶縁性樹脂を含浸させ硬化させた、いわゆるガラスエポキシ基板を用いることができる。補強材としてはガラスクロスに限らず、例えば、ガラス不織布、アラミド織布、アラミド不織布、液晶ポリマ(Liquid Crystal Polymer:LCP)織布やLCP不織布を用いることができる。また、熱硬化性の絶縁性樹脂としてはエポキシ系樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂やシアネート系樹脂などの樹脂材を用いることができる。コア基板20の厚さは、例えば200〜1000μm程度とすることができる。
配線構造12は、配線構造11よりも配線密度の高い配線層が形成された高密度配線層である。配線構造12は、絶縁層35上に積層された配線層50と、絶縁層51と、配線層52と、絶縁層53と、配線層54と、絶縁層55と、配線層56とが順に積層された構造を有している。配線構造12の厚さT1、具体的には配線構造12内の全ての絶縁層の厚さ(つまり、絶縁層35の上面35Aから絶縁層55の上面までの厚さ)T1は、例えば20〜40μm程度とすることができる。
図3に示すように、半導体装置60は、上記配線基板10と、1又は複数の半導体チップ70と、アンダーフィル樹脂75とを有している。
続いて、図4(b)に示す工程では、例えば、銅等を用いた無電解めっき法等により、各貫通孔20Xの内側面に貫通電極21を形成する。次いで、貫通電極21が形成された各貫通孔20Xの中心部に、例えばエポキシ系樹脂等の絶縁性樹脂を充填して樹脂22を形成する。また、貫通電極21及び樹脂22の上端面及び下端面に、例えば、無電解めっき法等により銅パターンを形成する。なお、図4(b)では、貫通電極21及び樹脂22の上端面及び下端面に形成された銅パターンと、その周辺部の金属箔とは特に区別していない。このため、図4(b)では、銅パターンを形成した部分も含めて平板状の金属箔81,82として図示している。
次に、図8(a)に示す工程では、コア基板20の上面20A側の表面全面を被覆するようにシード層84を形成する。このシード層84は、例えばスパッタ法や無電解めっき法により形成することができる。例えば、本工程では、絶縁層35の上面35Aが平滑面であるため、その上面35Aに対してスパッタ法によりシード層84を均一に形成することができ、シード層84の上面を平滑に形成することができる。このため、粗化面に対してスパッタ法によりシード層84を形成する場合に比べて、シード層84を薄く形成することができる。例えば、スパッタ法によりシード層84を形成する場合には、まず、絶縁層35の上面35A及びビア配線36の上端面36Aを被覆するように、それら上面35A及び上端面36A上にチタン(Ti)をスパッタリングにより堆積させてTi層を形成する。その後、Ti層上に銅をスパッタリングにより堆積させてCu層を形成する。これにより、2層構造(Ti層/Cu層)のシード層84を形成することができる。このとき、Ti層の厚さは例えば20〜50nm程度とすることができ、Cu層の厚さは例えば100〜300nm程度とすることができる。このように、シード層84の下層にTi層を形成することにより、絶縁層35とシード層84との密着性を向上させることができる。なお、上記Ti層を窒化チタン(TiN)からなるTiN層に変更し、TiN層とCu層からなる2層構造のシード層84を形成するようにしてもよい。ここで、チタンや窒化チタンは、銅よりも耐腐食性の高い金属である。また、無電解めっき法によりシード層84を形成する場合には、例えば、無電解銅めっき法によりCu層(1層構造)からなるシード層84を形成することができる。
次に、図13(b)に示す工程では、シード層87上に、配線層52に対応する開口パターン88Xを有するレジスト層88を形成する。次いで、上記シード層87をめっき給電層に利用した電解めっき法(例えば、電解銅めっき法)を施す。これにより、貫通孔51Xを充填するとともに、レジスト層88の開口パターン88Xから露出されたシード層87上に積層される電解銅めっき層89が形成される。このとき、上述したようにシード層87が、絶縁層51の上面51Aと、貫通孔51Xの内側面と、貫通孔51Xの底部に露出した配線層50の上面とを連続的に被覆するように形成されているため、給電不良の発生が好適に抑制される。これにより、めっき不良の発生を好適に抑制することができる。
次に、図16(a)に示すように、最下層の配線層46の所要の箇所に画定される外部接続用パッドP2を露出させるための開口部13Xを有するソルダレジスト層13を絶縁層45の下面に積層する。このとき、ソルダレジスト層13の厚さ(絶縁層45の下面からソルダレジスト層13の下面までの厚さ)は、配線構造12の厚さ(絶縁層35の上面35の上面から絶縁層55の上面までの厚さ)と等しい、又は配線構造12の厚さよりも厚く設定されている。このソルダレジスト層13は、例えば感光性のソルダレジストフィルムをラミネートし、又は液状のソルダレジストを塗布し、当該レジストを所要の形状にパターニングすることにより形成することができる。これにより、ソルダレジスト層13の開口部13Xから配線層46の一部が外部接続用パッドP2として露出される。
次に、図17(a)及び図17(b)に示した工程では、図16(a)に示した構造体を、ダイシングブレード等を用いて切断領域A2で切断することにより、個片化された複数の配線基板10を得る。このとき、切断領域A2では、感光性樹脂を主成分とする絶縁層51上に、感光性樹脂を主成分とする絶縁層53,55が積層されていない。このため、ダイシング工程中に絶縁層51と絶縁層53,55との間で剥離が生じることを好適に抑制することができる。さらに、絶縁層51は、絶縁層35の上面35Aに形成された微細な凹部35Y(図10(b)参照)を充填するように形成されている。このため、絶縁層35に凹部35Yが形成されていない場合に比べて、絶縁層51と絶縁層35との密着性を向上させることができる。したがって、ダイシング工程中に絶縁層51と絶縁層35との間で剥離が生じることを好適に抑制することができる。
図18に示す工程では、まず、柱状の接続端子71を有する半導体チップ70を用意する。接続端子71は、公知の製造方法により製造することが可能であるため、図示を省略して詳細な説明を割愛するが、例えば以下のような方法で製造される。
(1)熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁層35上に、配線層50から露出する絶縁層35の上面35A全面を被覆するように、感光性樹脂を主成分とする絶縁層51を形成するようにした。すなわち、切断領域A2及びその周辺領域における絶縁層35の上面35Aを被覆するように絶縁層51を形成するようにした。これにより、絶縁層51上に配線層52を形成する際に、スパッタ法により、絶縁層51の上面51Aと、貫通孔51Xの内側面と、貫通孔51Xの底部に露出した配線層50の上面とを連続的に被覆するシード層87を好適に形成することができる。したがって、シード層87をめっき給電層に利用する電解めっき法を実施した場合に、給電不良が発生することを好適に抑制することができ、ひいてはめっき不良が発生することを好適に抑制することができる。
なお、上記第1実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
配線構造11Aでは、コア基板20の上面20Aに絶縁層37のみが積層され、コア基板20の下面20Bに絶縁層47及び配線層48が積層されている。例えば、絶縁層37と絶縁層47とは、同一の厚さとすることができる。また、絶縁層37と絶縁層47としては、同一種類の熱硬化性の絶縁性樹脂を用いることができる。
以下、図20に従って第2実施形態を説明する。この実施形態の配線基板10Bは、配線構造11が配線構造11Bに置換された点が上記第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。なお、先の図1〜図19に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
(他の実施形態)
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態における切り欠き部12Yの形状は特に限定されない。すなわち、外周縁付近における絶縁層51の上面51Aを露出し、その上面51Aと絶縁層53,55の外側面とによって構成される切り欠き部であれば、その形状は特に限定されない。
11,11A,11B 配線構造(第1配線構造)
12,12A 配線構造(第2配線構造)
13 ソルダレジスト層(最外絶縁層)
20,31,33,41,43,45 絶縁層(第4絶縁層)
23,24,32,34,42,44 配線層(第3配線層)
35,37、105 絶縁層(第1絶縁層)
35X 貫通孔(第2貫通孔)
35Y 凹部
36,106 ビア配線(第3配線層)
36A,106A 上端面
46,100 配線層(最外配線層)
50 配線層(第1配線層)
51 絶縁層(第2絶縁層)
51A 上面
52 配線層(第2配線層)
53 絶縁層(第3絶縁層)
53X 貫通孔(第1貫通孔)
53Y 開口部
55 絶縁層
55Y 開口部
60 半導体装置
70 半導体チップ
83 導電層
84 シード層
86 金属層
F1 フィラー
Claims (10)
- 熱硬化性樹脂を主成分とする第1絶縁層と、
前記第1絶縁層の上面に積層された第1配線層と、
前記第1絶縁層の上面に積層された、感光性樹脂を主成分とする第2絶縁層と、
前記第2絶縁層の上面に積層され、前記第1配線層と電気的に接続された第2配線層と、
前記第2絶縁層の上面に積層された、感光性樹脂を主成分とする第3絶縁層と、を有し、
前記第2絶縁層の外側面は、前記第1絶縁層の外側面と面一になるように形成され、
前記第3絶縁層の外側面が前記第2絶縁層の外側面から内側に後退して形成されており、前記第2絶縁層の外側面と接する前記第2絶縁層の上面が外部に露出されていることを特徴とする配線基板。 - 前記第1絶縁層は、フィラーを含有した樹脂材からなり、
前記第1絶縁層の上面には、凹部が形成され、
前記第2絶縁層は、前記凹部を充填するように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の配線基板。 - 前記第1絶縁層と、前記第2絶縁層の下面側に形成され、前記第1配線層と電気的に接続される一又は複数の第3配線層と、前記第1絶縁層の下面側に設けられる一又は複数の第4絶縁層と、前記第4絶縁層の下面側に形成され、前記第3配線層と電気的に接続される最外配線層とを含む第1配線構造と、
前記第1配線構造の上面側に積層され、前記第1配線層と、前記第2絶縁層と、前記第2配線層と、前記第3絶縁層とを含む第2配線構造と、
前記第1配線構造の下面側に、前記最外配線層の少なくとも一部を露出するように積層された、感光性樹脂を主成分とする最外絶縁層と、を有し、
前記第2配線構造の配線密度は、前記第1配線構造の配線密度よりも高く、
前記最外絶縁層の厚さは、前記第2配線構造内の全ての絶縁層の厚さと等しい、又は前記第2配線構造内の全ての絶縁層の厚さよりも厚く設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の配線基板。 - 前記第1絶縁層の上面に開口し、前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通する貫通孔と、
前記貫通孔内に充填され、前記第1絶縁層から露出された上端面を有するビア配線と、を有し、
前記ビア配線の上端面と前記第1絶縁層の上面は面一であり、
前記第1配線層は、前記ビア配線の上端面とシード層を介して接続されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の配線基板。 - 前記第1絶縁層の上面は、前記貫通孔の内側面よりも表面粗度が低いことを特徴とする請求項4に記載の配線基板。
- 前記第3絶縁層の外側面が傾斜していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の配線基板。
- 請求項3に記載の配線基板と、
前記第2配線構造の最外層の配線層にフリップチップ実装された半導体チップと、
を有することを特徴とする半導体装置。 - 熱硬化性樹脂を主成分とする第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層の上面に、第1配線層を形成する工程と、
前記第1配線層を被覆し、前記第1絶縁層の上面全面を被覆する、感光性樹脂を主成分とする第2絶縁層を形成する工程と、
前記第2絶縁層の上面に、前記第1配線層と電気的に接続される第2配線層を形成する工程と、
前記第2絶縁層の上面に、切断領域及び該切断領域の周辺領域における前記第2絶縁層の上面を露出する開口部と、前記第2配線層の上面を露出する第1貫通孔とを有する、感光性樹脂を主成分とする第3絶縁層を形成する工程と、
前記切断領域における前記第1絶縁層及び前記第2絶縁層を切断して個片化する工程と、
を有する配線基板の製造方法。 - 前記第1絶縁層を形成する工程の後であって、前記第1配線層を形成する工程の前に、
前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通する第2貫通孔を形成する工程と、
前記第2貫通孔を充填するとともに、前記第1絶縁層の上面全面を被覆する導電層を形成する工程と、
前記第1絶縁層の上面から突出した前記導電層と前記第1絶縁層の上面とを研磨することにより、前記第1絶縁層の上面を平滑化するとともに前記第1絶縁層の上面に凹部を形成し、前記第1絶縁層の上面に露出する上端面を有するビア配線を形成する工程と、を有し、
前記第1配線層は、前記ビア配線の上端面に接合され、
前記第2絶縁層は、前記凹部を充填するように形成されることを特徴とする請求項8に記載の配線基板の製造方法。 - 前記導電層と前記第1絶縁層の上面とを研磨する工程では、
前記第1絶縁層の上面に露出するフィラーを除去して前記凹部を形成することを特徴とする請求項9に記載の配線基板の製造方法。
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