JPH0832244A - 多層配線基板 - Google Patents

多層配線基板

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JPH0832244A
JPH0832244A JP16018194A JP16018194A JPH0832244A JP H0832244 A JPH0832244 A JP H0832244A JP 16018194 A JP16018194 A JP 16018194A JP 16018194 A JP16018194 A JP 16018194A JP H0832244 A JPH0832244 A JP H0832244A
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JP
Japan
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wiring
conductor
film thickness
layer
wiring board
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JP16018194A
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English (en)
Inventor
Hisashi Ito
寿 伊藤
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH0832244A publication Critical patent/JPH0832244A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0213Electrical arrangements not otherwise provided for
    • H05K1/0263High current adaptations, e.g. printed high current conductors or using auxiliary non-printed means; Fine and coarse circuit patterns on one circuit board
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、マルチチップ用の多層配線基板に
おいて、高密度化に伴う配線のアスペクト比の増大によ
って生ずる絶縁層形成プロセス上の困難を低減すること
によって、高密度なマルチチップ用多層配線基板を実現
する。 【構成】 ベース基板10上に導体配線(12、14)
層と絶縁層(16)とを交互に積層した多層配線基板に
おいて、同一配線層内に配線幅が略同一で厚さが異なる
2種類以上の導体配線(12、14)有することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線基板に関し、
特に配線密度を向上させた多層配線基板に関する。
【0002】
【従来の技術】近年LSI技術の進展に伴い電子装置の
高速度化、高実装密度化の進展が著しく、これに対応し
た実装技術の開発が盛んに行われている。LSIの高速
化が進展するとLSIのパッケージを含めた配線基板で
の実装遅延が無視できなくなり、LSIをベアチップで
多層配線基板に直接搭載するマルチチップモジュールの
開発も盛んに行われている。このマルチチップモジュー
ル用の配線基板は、半導体配線技術と同レベルの配線密
度が可能な薄膜多層配線基板が使用されるのが一般的で
ある。
【0003】図4はこのようなマルチチップモジュール
の概略構成を断面的に示したものである。図においてセ
ラミック等のベース基板30の上に蒸着やスパッタで形
成されたCu等の配線層31〜34とポリイミド等の絶
縁層35を交互に積層し、ヴィアホール36で配線層間
を接続した薄膜多層配線部37(この例では4層)が形
成されている。薄膜多層配線部37の最上層の配線層3
4には半導体チップ38が搭載されボンディングワイヤ
39で配線層34に接続されている。半導体チップ38
の配線層34への接続法は、この他にフリップチップ法
やTAB(TapeAutomated Bonding)が使用される場合
もある。
【0004】図5はこのような薄膜多層配線部37の第
1層を形成した状態を示す。この図では導体配線は幅方
向の断面図を示しており、幅狭の導体配線31aと幅広
の導体配線31bとが示されている。さらにこの導体配
線(31a、31b)は、配線層間の絶縁や配線間の絶
縁のために、スピンコート法等により塗布されたポリイ
ミド絶縁層35で覆われている。
【0005】このような配線基板をさらに高密度化する
為には、配線幅を減少させる必要があるが、このことは
一方では配線抵抗の増大を引き起こし、結果的にマルチ
チップモジュール全体の性能を劣化させる恐れがある。
そこでこの問題を回避するために、一般的には配線幅を
減少した分だけ導体膜厚を厚くして配線抵抗の増大を抑
える等の対策がとられる。
【0006】図5において導体配線31bは幅広にして
導体配線31aよりも低抵抗にしている。この導体配線
の膜厚を大きくすることによって配線密度を上げたもの
を図6に示す。図6の導体配線(31c,31d)の配
線幅は図5の導体配線(31a、31b)の幅のそれぞ
れ約2分の1となっており、膜厚は図5の導体配線のそ
れぞれ約2倍になっている。このように図6の構成を採
ることにより全体的には高密度化が達成されるが、導体
配線31dの部分は導体配線31cの部分よりも低抵抗
にするために、幅広にしただけ相対的に低密度配線領域
になってしまう。この低密度配線の部分を低抵抗のまま
高密度化を図るものとして、図7に示すように全体的に
導体膜厚をさらに厚くして、配線幅が31c(図6)と
同一で導体膜厚が約2倍の導体配線31eを形成する構
成が考えられる。しかし図7のように配線のアスペクト
比(膜厚/線幅の比)が大きくなってくると、スピンコ
ート法で絶縁層35を均一かつ平坦に形成することが著
しく困難になる。その結果導体配線31e間にボイド4
0が発生し、絶縁層35の硬化の際これが膨張して絶縁
層35に穴を発生させたりして、信頼性の高い高密度多
層配線基板を実現できないという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものであり、マルチチップ用の
多層配線基板において、高密度化に伴う配線のアスペク
ト比の増大によって生ずる絶縁層形成プロセス上の困難
を低減することによって、高密度なマルチチップ用多層
配線基板を実現するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の多層配線基板では、基板上に導体配線層と絶
縁層とを交互に積層した多層配線基板において、同一配
線層内に配線幅が略同一で厚さが異なる2種類以上の導
体配線を有することを特徴としている。
【0009】さらに具体的には、基板と、この基板の1
主面上に形成され、銅を主体とした導体配線層とポリイ
ミドの絶縁層を交互に積層した多層配線部とを有する多
層配線基板であって、前記導体配線層の少なくとも1層
の同一層に形成された第1の膜厚を有する第1導体配線
と、この第1導体配線と配線幅が略同一で第1の膜厚よ
り膜厚の大きい第2の膜厚を有する第2導体配線とを有
することを特徴としている。
【0010】前記第2の膜厚の前記第1の膜厚に対する
比は、1.5〜2.5にすることが望ましい。また本発
明の多層配線基板の望ましい製造方法は、基板表面にめ
っき用電極層を形成する工程と、前記めっき用電極層上
に配線形成用の開口部を設けためっきレジストを形成す
る工程と、前記開口部に銅めっきを行い第1の導体配線
を形成する工程と、前記第1の導体配線のうち所定の配
線を露出する開口部を有するめっきレシストを形成する
工程と、前記所定の配線に銅めっきを行い、前記第1の
導体配線よりも膜厚が大なる第2の導体配線を形成する
工程と、前記めっきレジストを除去する工程と、前記め
っき用電極の露出部分を除去する工程と、前記第1の導
体配線および前記第2の導体配線を被覆する絶縁層を形
成する工程とを備えることである。
【0011】
【作用】上記のように本発明の多層配線基板では、同一
配線層内に配線幅が略同一で厚さの異なる導体配線を設
けるようにしている。これによって配線密度の高密度化
を達成しつつ、配線抵抗が問題になる導体配線のみを膜
厚を大きくして配線抵抗を低下させることが可能にな
る。
【0012】またアスペクト比の大きい(膜厚の大き
い)配線を、設計段階で基板上に散在させることによ
り、アスペクト比の大きい配線が集中する場所に発生し
がちなポリイミド等の絶縁層のボイドの発生を防止でき
る。これにより配線基板の信頼性を向上させることがで
きる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1には本発明の一実施例に係る薄膜多層配線基板
の第1層を示す。セラミック(たとえばAlN、Al2
3 )製の基板10上に配線幅が同一で膜厚の異なる2
種のCuを主体とした導体配線12、14を形成してお
り、かつ膜厚が大きい導体配線14が隣あわないように
している。この場合第1の導体配線12は配線幅10μ
m,膜厚10μmであり、第2の導体配線14は配線幅
10μm,膜厚20μmである。このような構成にする
ことにより、配線抵抗を導体配線12ではおよそ1.8 Ω
/cm,導体配線14においては0.9 Ω/cmを実現す
ることができた。このような導体配線上にポリイミドの
絶縁層16を形成すると、絶縁層16は導体配線12、
14の間を充分に充填し、ボイド等の発生はなかった。
【0014】次に図2を参照して本実施例の製造方法を
説明する。なお図1と同一部分には同一符号を付し重複
する説明を省略する。先ず図2(a)に示すようにセラ
ミック基板10上にめっき電極11として、Tiを膜厚
30nm、その上にCuを膜厚2μm、真空蒸着法によ
って形成した。次に図2(b)に示すように、めっきレ
ジスト13として例えばAZ4903(ヘキスト社製)
を膜厚10μmでめっき電極11上に形成し、よく知ら
れたフォトリソグラフィ技術で幅10μmの配線パター
ン用の開口部15を形成した。
【0015】次ぎに図2(c)に示すように、この開口
部15に電気めっき法によりCuめっき膜18を膜厚8
μmで形成した。その後図2(d)に示すように再度め
っきレジスト20を膜厚10μmで形成し、配線膜厚を
厚くしたい部分だけ、前記と同じフォトリソグラフィ技
術により、幅10μmの配線パターン用の開口部21を
形成した。そして図2(e)に示すように、この開口部
21にCuめっき膜22を膜厚10μmで形成した。
【0016】次ぎに図2(f)に示すように、めっきレ
ジスト13、20を除去し、この下に形成されていため
っき電極11をエッチングで除去した後、ポリイミド絶
縁層16をスピンコート法により膜厚30μmで形成し
た。このようにしてトータル膜厚10μmの導体配線1
2とトータル膜厚20μmの導体配線14とが同一配線
層に形成された。その後図3に示すように絶縁層16に
ヴィアホール接続用の開口部24を設け、ポリイミド層
が形成された基板全面に第2層の導体配線層形成用のめ
っき電極26を、めっき電極11と同様な方法で形成す
る。この後ヴィアホール部のめっきを含め、上述のプロ
セスを繰り返すことにより、同一配層線層に異なる膜厚
の導体配線を有する図4に示すものと類似な4層の薄膜
多層配線基板が製作できた。この場合の基板のトータル
歩留りは約90%であった。
【0017】一方比較例として図5の配線基板を、図7
に示した膜厚を低抵抗配線に合わせてすべて厚くする従
来技術による高密度化を試みた。このとき導体配線31
eの配線幅は10μm,配線厚さは20μm,配線間ス
ペースは10μmであった。ポリイミド絶縁層35をス
ピンコート法により膜厚30μmで形成すると、1層当
たり約40%の割合でポリイミドの塗りむら不良(ボイ
ド)が生じた。従って4層の多層基板としてのトータル
分留りは約10%となってしまった。
【0018】本実施例における改善効果は以下のような
理由によって生じたと考えられる。比較例に用いた多層
配線基板は、図5において低抵抗配線31bが全配線の
約30%であった。これを本実施例によって高密度化し
た場合、なるべく低抵抗配線が隣あわないように設計し
たが、低抵抗配線のうち10%は隣あって配置されるこ
とになった。このため1層当たりのポリイミドの塗りむ
ら不良は約1.2%となった。従って理論上は4層の多
層配線基板のトータル分留りは95%となるが、前述の
ように実際のトータル歩留りも約90%となり理論計算
とほぼ一致した。このように高アスペクト比の配線を必
要最小限にとどめ、かつ基板上で隣あわないように配置
することが歩留り向上の上から望ましい。
【0019】本実施例では第1の導体配線の膜厚を10
μm,第2の導体配線の膜厚を20μmとその比率を2
倍としたが、この比率が1に近くてはあまり効果がな
く、一方比率が高すぎると工程の繰り返しが多くなり工
程が煩雑になるので、比率としては1.5〜2.5の範
囲が好ましい。この範囲を外れるものは、導体配線幅の
調節と併用する方が良い。導体配線幅の調節範囲はあま
り大きくなると配線の高密度化を損なうので、標準の配
線幅に対し大きい配線幅を1〜1.5倍の範囲に収める
ことが望ましい。
【0020】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は上記実施例に限られるものではなく、発明
の主旨を逸脱しない範囲で種々の変形が考えられる。例
えば絶縁層にはポリイミドを用いたが、エポキシ樹脂で
あってもよい。ポリイミドは電気的性能が優秀である
が、硬化温度が高いので基板の材質がセラミックやシリ
コンに限られてくる。一方エポキシはポリイミドに比較
して誘電率等が劣るが、硬化温度が比較的低いので、ガ
ラスエポキシ基板等を使用したローコストのマルチチッ
プモジュールには使用できる。
【0021】また導体配線の形成方法はめっき法に限ら
ず蒸着やスパッタリングであってもよい。ただし比較的
大きい膜厚が要求される場合には厚膜化が可能なめっき
法が好適である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、多層配
線基板の配線幅を狭めて高密度化を図り、配線抵抗の増
大が問題となる部分のみを膜厚を大きくして配線抵抗を
低下させている。膜厚の大きい導体配線の全体の配線に
対する割合が限られてくるので、ポリイミド等の絶縁層
を形成する際に発生するボイドが少なくなり、配線基板
の信頼性が向上する。このような配線基板を使用するこ
とにより、マルチチップモジュールの性能を落とすこと
なく高密度化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る多層配線基板の第1層
の断面図。
【図2】上記実施例の製造方法を段階的に示した多層配
線基板の断面図。
【図3】本実施例の図2に続く工程を示した多層配線基
板の断面図。
【図4】一般的なマルチチップモジュールの断面図。
【図5】従来技術による多層基板の第1層の断面図。
【図6】従来技術において導体膜厚を厚くして配線密度
を上げた多層基板の第1層の断面図。
【図7】従来技術において導体膜厚をさらに厚くして配
線密度を上げた多層基板の第1層の断面図。
【符号の説明】
10…ベース基板、12、14…導体配線、16…絶縁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に導体配線層と絶縁層とを交互に
    積層した多層配線基板において、同一配線層内に配線幅
    が略同一で厚さが異なる2種類以上の導体配線を具備す
    ることを特徴とする多層配線基板。
  2. 【請求項2】 基板と、この基板の1主面上に形成さ
    れ、銅を主体とした導体配線層とポリイミドの絶縁層を
    交互に積層した多層配線部とを有する多層配線基板であ
    って、 前記導体配線層の少なくとも1層の同一層に形成された
    第1の膜厚を有する第1導体配線と、この第1導体配線
    と配線幅が略同一で第1の膜厚より膜厚の大きい第2の
    膜厚を有する第2導体配線とを具備することを特徴とす
    る多層配線基板。
  3. 【請求項3】 前記導体配線層がめっきにより形成され
    たものであることを特徴とする請求項1あるいは請求項
    2のいずれかに記載の多層配線基板。
JP16018194A 1994-07-12 1994-07-12 多層配線基板 Pending JPH0832244A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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