JPH07231172A - 多層配線基板 - Google Patents

多層配線基板

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JPH07231172A
JPH07231172A JP2038094A JP2038094A JPH07231172A JP H07231172 A JPH07231172 A JP H07231172A JP 2038094 A JP2038094 A JP 2038094A JP 2038094 A JP2038094 A JP 2038094A JP H07231172 A JPH07231172 A JP H07231172A
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JP
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layer
conductor
contact hole
wiring board
conductor layer
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JP2038094A
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Yasuo Miura
康男 三浦
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Abstract

(57)【要約】 【構成】基板の少なくとも片面に、導体層と該導体層上
に形成された絶縁体層とを含む層が3層以上形成された
多層配線基板において、コンタクトホールの面積が、そ
の下の導体層のうちの該コンタクトホールと接続する領
域の面積の5%以上を占有し、コンタクトホールの位置
は、その下の絶縁体層に形成されたコンタクトホールの
位置とは重ならず、2層下の絶縁体層に形成されたコン
タクトホールの位置とも重ならず、導体層については、
コンタクトホールで接続された下の導体層と面積の30
%以上が重なり、2層下の導体層とも面積の30%以上
が重なることを特徴とする多層配線基板。 【効果】本発明は、上述のような構造のコンタクトホー
ルを持った多層配線基板を採用したことにより、主とし
て放熱を目的とした凹凸の小さいコンタクトホールを、
限られた面積に形成することが可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放熱のためのコンタクト
ホールを有する多層配線基板に関するものであり、さら
に詳しくは放熱のためのコンタクトホールを形成するに
際し、限られた面積にできるだけ凹凸の小さいコンタク
トホールを形成した多層配線基板に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年超LSIの進歩は目覚ましく、高集
積化、高速化は止まることを知らない。これに伴いLS
Iを搭載する基板も、高密度化が要求され、多層化が進
んでいる。LSIが高速化すればするほど、LSIから
発生する熱は大きくなり、放熱が大きな課題となる。
【0003】従来、放熱は絶縁体層にコンタクトホール
を形成し、上下の導体の接続をとることにより行われて
いる。すなわち、コンタクトホールによって上下の導体
を接続し、導体層の最上層(LSIなどと接続する部
分)から最下層(基板などと接続する部分)までを接続
し、LSIなどから発生する熱を基板側に設けた冷却媒
体まで伝導する。そのため、コンタクトホールを絶縁体
層の最上層から最下層までできる限りまっすぐに形成
し、熱伝導の経路を短くしなければ、放熱は効率良く行
われない。
【0004】上下の導体の接続をとる方法としては、コ
ンタクトホール形成後に電解メッキでホールを金属で埋
める、金属粉末を溶解したポリマと混合したペーストを
ホールに埋め込む等の方法が一般的に用いられている。
メッキの方法は工程が複雑になる、配線パターンに制約
がでる等の問題がある。また、ペーストを埋め込む方法
は精度に問題があるので、コンタクトホールが小さくな
ると実現が困難である。
【0005】これに対して、導体層をスパッタリング等
で形成する際に、コンタクトホールにも導体を形成する
方法が提案されている。この方法によると上記のような
問題はないが、コンタクトホールの中のみを形成するわ
けではないので、図12に示すように多層にするにした
がって、コンタクトホール部分とそれ以外の部分の凹凸
が大きくなる。したがって、多層になればなるほど形成
が困難となる、導体の断線が起こりやすくなるなどの問
題がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の諸欠点に鑑み創案されたもので、その目的とする
ところは、絶縁体層に形成されるコンタクトホールを、
限られた面積にできるだけ凹凸を少なく形成できるよう
な形状の多層配線基板を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
基板上の少なくとも片面に、導体層と該導体層上に形成
された絶縁体層とを含む層が3層以上形成された多層配
線基板において、 第n層(ただし、nは自然数)の導体層上の絶縁体層
に形成されたコンタクトホールの面積が、第n層の導体
層のうちの該コンタクトホールと接続する領域の面積の
5%以上を占有し、 第(n+1)層の絶縁体層に形成されたコンタクトホ
ールの位置は、第n層の絶縁体層に形成されたコンタク
トホールの位置とは重ならず、 第(n+2)層の絶縁体層に形成されたコンタクトホ
ールの位置は、第n層の絶縁体層に形成されたコンタク
トホールの位置とは重ならず、 第n層、第(n+1)層、第(n+2)層の導体層
が、該第n層および第(n+1)層の各導体層の上の各
絶縁体層に形成されたコンタクトホールを通じて連結さ
れ、 第(n+1)層の導体層の面積の30%以上が、該第
(n+1)層の導体層と接続する第n層の導体層と重な
り、 第(n+2)層の導体層の面積の30%以上が、該第
(n+2)層の導体層と接続する第n層の導体層と重な
る、 ことを特徴とする多層配線基板により達成される。
【0008】基板としては、アルミナセラミックス、金
属粉末の入ったペーストを所定のコンタクトホールの形
成されたアルミナグリーンシート上に印刷し、これを必
要枚数重ねてプレス焼結したセラミックス多層配線板、
シリコンウエハ、窒化アルミ、Al、Cuなどの金属板
に絶縁層を形成したもの、ポリイミドフイルムなどが例
としてあげられる。
【0009】導体層としては、Al、Cu、Ni、C
r、Ti、Au、Ag、Pt等の金属単体またはこれら
の合金からなる単層あるいは複層からなる金属膜をパタ
ーン状に加工したものが例としてあげられる。これらの
中で好ましいのは、Cuまたは、CuとCrが層状に形
成されたものである。これらの導体層はスパッタリン
グ、メッキ、蒸着等の方法により形成される。パターン
加工の方法としてはフォトリソ法等の公知の方法が用い
られる。
【0010】絶縁体層としては、ポリイミド樹脂、ベン
ゾシクロブテン樹脂等からなる有機膜が例としてあげら
れ、とくにポリイミド樹脂が好ましく、中でも感光性ポ
リイミド樹脂を用いることがコンタクトホール形成の容
易さから好ましい。感光性ポリイミド樹脂としては、感
光基がポリイミド前駆体のカルボキシル基とエステル結
合しているエステルタイプとよばれるもの(例として、
Photogra.Sci.Eng.23,303(1979) )や、感光基がポリイ
ミド前駆体のカルボキシル基と塩結合している塩結合タ
イプと呼ばれるもの(例えば、J.Macromol.Sci.(Chem)A
21.1614(1984))などがあげられる。これらの感光性ポ
リイミド樹脂にコンタクトホールを形成後、300℃〜
400℃で熱処理すればよい。感光性ポリイミド樹脂に
コンタクトホールを形成するには、フォトリソ法が一般
的である。
【0011】本発明においては、まず第n層の導体層上
の絶縁体層に形成されたコンタクトホールの面積は、第
n層の導体層のうちの該コンタクトホールと接続する領
域の面積の5%以上を占有していることが必要である。
好ましくは、8%以上50%以下である。すなわち、コ
ンタクトホールは主に放熱のために形成されるので、5
%未満では十分に放熱の機能を果たさない。また、50
%を越えると、凹凸の少ない多層配線基板を得ることが
困難になる。
【0012】次に、第(n+1)層の絶縁体層に形成さ
れたコンタクトホールの位置は、第n層の絶縁体層に形
成されたコンタクトホールの位置と重なってはならな
い。ただし、本発明の効果を損なわない範囲で重なって
いてもよい。すなわち、第(n+1)層の絶縁体層のコ
ンタクトホールは、第n層のコンタクトホールとは、ず
れて形成される。図12に示すように、第(n+1)層
の絶縁体層のコンタクトホールを第n層の絶縁体層のコ
ンタクトホールと重ねて形成すると、コンタクトホール
部分とそれ以外の部分の凹凸の激しいものとなり、多層
になればなるほど形成が困難となり、導体の断線も起り
やすくなる。
【0013】さらに、第(n+2)層の絶縁体層に形成
されたコンタクトホールの位置も、第n層の絶縁体層に
形成されたコンタクトホールの位置と重なってはならな
い。ただし、前記と同様、本発明の効果を損なわない範
囲で重なっていてもよい。このような形状の多層配線基
板とすることにより、コンタクトホール部分とそれ以外
の部分の凹凸をほぼ完全に抑えることができ、導体の断
線を防止することができる。
【0014】導体層については、第n層、第(n+1)
層、第(n+2)層の導体層が、該第(n+1)層およ
び第(n+2)層の各導体層の上の各絶縁体層に形成さ
れたコンタクトホールを通じて連結され、かつ第(n+
1)層の導体層の面積の30%以上が、該第(n+1)
層の導体層と接続する第n層の導体層と重なり、さら
に、第(n+2)層の導体層の面積の30%以上が、該
第(n+2)層の導体層と(第(n+1)層の導体層お
よびコンタクトホールを通じて)接続する第n層の導体
層と重ならばければならない。それぞれ、50%以上重
なっていることが好ましい。このように、コンタクトホ
ールをずらして形成しても、導体層をある程度重ねるこ
とにより、できるだけ限られた面積で凹凸の少ない、上
下に貫通する金属からなる放熱用熱伝導経路を形成する
ことが可能となる。
【0015】コンタクトホールの形状は、長方形(正方
形を含む)または円形が好ましく、それぞれ、短い一辺
または直径が、5μm以上50μm以下であることが好
ましい。
【0016】以上の条件を満足するように多層配線基板
を形成するには、例えば以下のようにすれば良い。
【0017】基板上に、図4に示すパターンの第1層
の導体層を形成する。
【0018】その上に、図5に示すパターンの第1層
の絶縁体層を形成する。
【0019】その上に、図6に示すパターンの第2層
の導体層を形成する。
【0020】その上に、図7に示すパターンの第2層
の絶縁体層を形成する。
【0021】その上に、図8に示すパターンの第3層
の導体層を形成する。
【0022】その上に、図9に示すパターンの第3層
の絶縁体層を形成する。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。な
お、以下の説明で層の凹凸については下記の方法で測定
した。
【0024】[層の凹凸量]東京精密製表面粗さ測定機
Surfcom1500Aを使用し、×5000倍で凹
凸の大きさを測定した。
【0025】実施例1 4インチシリコンウエハー上にスパッタリング装置(ア
ネルバ製SPL−500)を用いてウエハーとの密着を
上げるため、Crを0.1μmスパッタリングで付けた
後、Cuを4μm膜厚形成した。さらにポリイミドとの
反応を避けるためCrを0.1μmスパッタリングで付
けた。この上にネガタイプレジスト(東京応化製OMR
−85,35CPS)を大日本スクリーン製塗布・現像
装置を用い3000rpm×30secで回転塗布し
た。その後ホットプレートで115℃×2分プリベーク
後、キャノン製コンタクト露光装置PLA501Fを用
い、図4に示すパターンが形成されたマスクを通して、
2秒露光した。専用現像液、リンス液を用いて、各1分
浸漬法により現像、リンスした後、スピンドライにより
乾燥した。その後クリーンオーブン(ヤマト科学製DT
−42)を用い140℃×30分ポストベークした。そ
の後Crエッチング液と銅エッチング液を用いて金属の
エッチングを行い、ネガレジストを専用剥離液で剥離
し、図4に示す金属パターン(第1層の導体層)を形成
した。この上に東レ製感光性ポリイミド前駆体ワニス
“フォトニース”UR−3140を約5g滴下し、ミカ
サ製スピナー1H−360Sを用いて塗布し、プリベー
ク後図5に示すマスクを通して露光し、専用現像液を用
いて現像後N2 雰囲気下(80℃+150℃+250℃
+350℃)×30分キュアし、図5に示すポリイミド
パターン(第1層の絶縁体層;穴の位置が除去されてい
る)を形成した。膜厚は8μmであった。
【0026】この上に同様にして、図6に示す金属パタ
ーン(第2層の導体層)、図7に示すポリイミドパター
ン(第2層の絶縁体層)、図8に示す金属パターン(第
3層の導体層)、図9に示すポリイミドパターン(第3
層の絶縁体層)を順に形成した。
【0027】金属、ポリイミド各3層からなる多層配線
基板の概略図を図1〜3に示す。図1は、多層配線基板
の上面図であり、図2、3はそれぞれ、図1の(1)、
(2)の位置で多層配線基板を切断したときの概略断面
図である。ポリイミドと金属パターンの凹凸は8.5μ
mでポリイミドの膜厚とほぼ同一で凹凸を非常に小さく
抑えることができた。第1層の絶縁体層に形成されたコ
ンタクトホールの占有面積は第1層の導体層の19.6
%、第2層の絶縁体層では9.8%、第3層の絶縁体層
では12.3%であった。第1層の導体層と第2層の導
体層の重なる面積は第2層の導体層の50%、第1層の
導体層と第3層の導体層の重なる面積は第3層の導体層
の50%であった。また、第2層の導体層と第3層の導
体層の重なる面積は第3層の導体層の100%であっ
た。
【0028】比較例1 実施例1と同様の方法で、第3層の絶縁体層までの多層
配線基板を作成した。ただし、パターンは、図4に示す
金属パターン(第1層の導体層)、図5に示すポリイミ
ドパターン(第1層の絶縁体層)、図4に示す金属パタ
ーン(第2層の導体層)、図5に示すポリイミドパター
ン(第2層の絶縁体層)、図4に示す金属パターン(第
3層の導体層)、図5に示すポリイミドパターン(第3
層の絶縁体層)とした。
【0029】金属、ポリイミド各3層から成る多層配線
基板の概略断面図を図10〜11に示す。図10は、多
層配線基板の上面図であり、図11は、図10の実線の
位置で多層配線基板を切断した時の概略断面図である。
ポリイミドと金属パターンの凹凸は24μmと大きく、
3層目のポリイミドは金属上でのパターン加工が困難で
あった。第1層の絶縁体層に形成されたコンタクトホー
ルの占有面積は第1層の導体層の19.6%、第2層の
絶縁体層では19.6%、第3層の絶縁体層では19.
6%であった。第1層の導体層と第2層の導体層の重な
る面積は第2層の導体層の100%、第1層の導体層と
第3層の導体層の重なる面積も第3層の導体層の100
%であった。また、第2層の導体層と第3層の導体層の
重なる面積は第3層の導体層の100%であった。
【0030】
【発明の効果】本発明は、上述のような構造のコンタク
トホールを持った多層配線基板を採用したことにより、
主として放熱を目的とした凹凸の小さいコンタクトホー
ルを、限られた面積に形成することが可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる多層配線基板の一実施態様を示
す上面図である。
【図2】本発明にかかる多層配線基板の一実施態様を示
す概略断面図である。
【図3】本発明にかかる多層配線基板の一実施態様を示
す概略断面図である。
【図4】本発明にかかる多層配線基板の導体層のパター
ンの一例である。
【図5】本発明にかかる多層配線基板の絶縁体層のパタ
ーンの一例である。
【図6】本発明にかかる多層配線基板の導体層のパター
ンの一例である。
【図7】本発明にかかる多層配線基板の絶縁体層のパタ
ーンの一例である。
【図8】本発明にかかる多層配線基板の導体層のパター
ンの一例である。
【図9】本発明にかかる多層配線基板の絶縁体層のパタ
ーンの一例である。
【図10】従来の多層配線基板の一例を示す上面図であ
る。
【図11】従来の多層配線基板の一例を示す概略断面図
である。
【図12】従来の多層配線基板の他の例を示す概略断面
図である。
【符号の説明】
1:基板 2:導体層 3:絶縁体層 4:導体パターン 5:絶縁体パターン
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/12

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上の少なくとも片面に、導体層と該導
    体層上に形成された絶縁体層とを含む層が3層以上形成
    された多層配線基板において、 第n層(ただし、nは自然数)の導体層上の絶縁体層
    に形成されたコンタクトホールの面積が、第n層の導体
    層のうちの該コンタクトホールと接続する領域の面積の
    5%以上を占有し、 第(n+1)層の絶縁体層に形成されたコンタクトホ
    ールの位置は、第n層の絶縁体層に形成されたコンタク
    トホールの位置とは重ならず、 第(n+2)層の絶縁体層に形成されたコンタクトホ
    ールの位置は、第n層の絶縁体層に形成されたコンタク
    トホールの位置とは重ならず、 第n層、第(n+1)層、第(n+2)層の導体層
    が、該第n層および第(n+1)層の各導体層の上の各
    絶縁体層に形成されたコンタクトホールを通じて連結さ
    れ、 第(n+1)層の導体層の面積の30%以上が、該第
    (n+1)層の導体層と接続する第n層の導体層と重な
    り、 第(n+2)層の導体層の面積の30%以上が、該第
    (n+2)層の導体層と接続する第n層の導体層と重な
    る、 ことを特徴とする多層配線基板。
  2. 【請求項2】絶縁体層がポリイミド樹脂の層であること
    を特徴とする請求項1記載の多層配線基板。
  3. 【請求項3】ポリイミド樹脂が感光性ポリイミド樹脂を
    硬化してなることを特徴とする請求項2記載の多層配線
    基板。
  4. 【請求項4】基板が、セラミックス、セラミックス多層
    配線板、金属またはシリコンウエハであることを特徴と
    する請求項1記載の多層配線基板。
  5. 【請求項5】導体層がCuまたはCuとCrが層状に形
    成されたものであることを特徴とする請求項1記載の多
    層配線基板。
  6. 【請求項6】コンタクトホールの形状が長方形であり、
    かつ短い一辺が5μm以上50μm以下であることを特
    徴とする請求項1記載の多層配線基板。
  7. 【請求項7】コンタクトホールの形状が円形であり、か
    つ直径が5μm以上50μm以下であることを特徴とす
    る請求項1記載の多層配線基板。
  8. 【請求項8】基板上に形成された各導体層がコンタクト
    ホールを介して上下方向に最上層から最下層まで接続し
    ていることを特徴とする請求項1記載の多層配線基板。
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Cited By (4)

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