JPH11163018A - Manufacture of semiconductor device and multi-layer wiring substrate and manufacture of the same - Google Patents

Manufacture of semiconductor device and multi-layer wiring substrate and manufacture of the same

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JPH11163018A
JPH11163018A JP9329307A JP32930797A JPH11163018A JP H11163018 A JPH11163018 A JP H11163018A JP 9329307 A JP9329307 A JP 9329307A JP 32930797 A JP32930797 A JP 32930797A JP H11163018 A JPH11163018 A JP H11163018A
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JP
Japan
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layer
insulating resin
film
wiring board
resin layer
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Application number
JP9329307A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuto Higuchi
和人 樋口
Takashi Togasaki
隆 栂嵜
Kazuki Tateyama
和樹 舘山
Yukio Kizaki
幸男 木崎
Hiroshi Yamada
浩 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH11163018A publication Critical patent/JPH11163018A/en
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11Manufacturing methods

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a semiconductor device having high density and high connection reliability, and a multi-layer wiring substrate having high density and high reliability at low cost. SOLUTION: At the time patterning a base electrode layer constituted of a gold film 6, nickel film 5, and titanium film 4 of a semiconductor element, and at the time of providing an anchor between the insulating resin layer and wiring layer of a multi-layer wiring substrate, a particle ejecting means by compressed air is used. That is, abrasive particles are injected on the base electrode layer using a particle injection means by compressed air, and the base electrode layer is ground and removed by using a bump 9 as a mask.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、配線基板上に半導
体チップをフリップチップ実装技術を用いて接合した半
導体装置及びこれに用いられる多層配線基板に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is bonded on a wiring board by using a flip-chip mounting technique and a multilayer wiring board used for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報処理技術の発達、普及により
電子機器の小型化、薄型化、高性能化が進められてお
り、これにともなって半導体チップも小型化、高集積化
の方向にある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development and spread of information processing technology, electronic devices have been reduced in size, thickness, and performance, and semiconductor chips have also been reduced in size and integrated. .

【0003】特に、数百MHzの周波数で動作し、演算
処理を行うような、マイクロプロセッサユニット等のL
SIチップは、多入出力、処理速度の高速化、小型化に
対応するべく、フリップチップ接続技術によりモジュー
ル基板に搭載する方法が採用されつつある。
[0003] In particular, the L of a microprocessor unit or the like that operates at a frequency of several hundred MHz and performs arithmetic processing.
In order to cope with multi-input / output, high processing speed, and miniaturization of the SI chip, a method of mounting the SI chip on a module substrate by flip-chip connection technology is being adopted.

【0004】フリップチップ接続技術は、半導体素子の
基板上への搭載面積を半導体装置の大きさと同じにで
き、接続配線長をワイヤボンディング法、TAB法等と
比較して短くできるため、高密度・高速実装に適してい
る実装技術である。フリップチップ実装は、半導体素子
と回路基板を対向させてバンプ電極により接続する方法
の総称であり、これらは接続方法の違いにより、例えば
はんだバンプ接続、マイクロバンプ接続、異方性導電膜
接続、導電性ペースト接続、及び圧接接続等に分類され
る。
In the flip-chip connection technique, the mounting area of the semiconductor element on the substrate can be made the same as the size of the semiconductor device, and the connection wiring length can be shortened as compared with the wire bonding method, the TAB method or the like. This mounting technology is suitable for high-speed mounting. Flip chip mounting is a general term for a method in which a semiconductor element and a circuit board are opposed to each other and connected by bump electrodes. Depending on the connection method, for example, solder bump connection, microbump connection, anisotropic conductive film connection, conductive The connection is classified into a paste connection and a pressure connection.

【0005】中でも、はんだバンプを用いる方式は、リ
フロー接続時のセルフアライメント効果により、実装位
置ずれに対する許容範囲が広く、また、はんだバンプが
塑性変形を起こし、接続部に発生する応力が緩和され、
高信頼性化が可能となる等の長所を持っているため、フ
リップチップ実装の主流となっている。
[0005] Above all, the method using solder bumps has a wide allowable range for mounting position deviation due to the self-alignment effect at the time of reflow connection, and also causes the solder bumps to undergo plastic deformation, thereby reducing the stress generated at the connection portion.
Because of its advantages such as high reliability, it has become the mainstream of flip chip mounting.

【0006】しかしながら、はんだバンプを用いる接続
方法では、半導体素子電極として一般に用いられるアル
ミニウムとはんだとの濡れ性が低いため、半導体素子電
極及びはんだ間にバリアメタルが必要となる。
However, in the connection method using solder bumps, a barrier metal is required between the semiconductor element electrode and the solder because the wettability between aluminum and solder, which are generally used as semiconductor element electrodes, is low.

【0007】バリアメタルは、例えばアルミ電極と密着
性の良い金属、はんだ中の錫の拡散を比較的遅くするよ
うな金属、はんだと濡れ性の良い金属、及び酸化防止金
属から選択された材料から構成される。一般的には、コ
スト低減、工程削減の為に、前述した効果を合わせ持っ
た金属を使用し、2層、もしくは3層で構成される。
The barrier metal is selected from, for example, a metal having good adhesion to the aluminum electrode, a metal which relatively slows the diffusion of tin in solder, a metal having good wettability with solder, and an antioxidant metal. Be composed. Generally, in order to reduce the cost and the number of processes, a metal having the above-mentioned effects is used, and is composed of two or three layers.

【0008】はんだに対するバリアメタルとしては、チ
タン/銅/金の積層膜やクロム/銅/金の積層膜等が使
用されているが、中でも信頼性が高い構成として、チタ
ン/ニッケル積層膜上に、酸化防止層として金、白金等
を堆積させた構造があげられる。
As a barrier metal for solder, a laminated film of titanium / copper / gold, a laminated film of chromium / copper / gold, etc. are used. And a structure in which gold, platinum or the like is deposited as an antioxidant layer.

【0009】特に、錫含有量が多い錫鉛共晶はんだを使
用した場合においては、ニッケルと錫の反応が銅と錫の
反応と比較して遅いため、チタン/ニッケル/酸化防止
層の構成は、他のバリアメタル構成と比較して高い信頼
性を有している(S .Honma、et.al.、“Effectiveness
of thin film barrier metals for eutectic solder b
umps ”, Proceedings of ISHM '96 、PP.87−92、199
6)。
In particular, when a tin-lead eutectic solder having a high tin content is used, the reaction between nickel and tin is slower than the reaction between copper and tin. Has a higher reliability than other barrier metal configurations (S. Honma, et.al., “Effectiveness
of thin film barrier metals for eutectic solder b
umps ", Proceedings of ISHM '96, PP. 87-92, 199
6).

【0010】また、一般に、はんだパンプの形成は、高
い生産性を得るため、ウエハ状態で一括してバンプ形成
が可能で、しかも成膜速さが高速な電気めっき法で行わ
れている。従来の電気めっき法によるバンプ形成の要素
技術としては、バリアメタル部分を予めパターンニング
した後、バンプを形成する技術(特開昭61−1411
59)、バンプ電極を形成した後、バンプをマスクにし
てバリアメタルをエッチング除去する技術(特開平2−
223436)などが提案されている。
In general, solder bumps are formed by electroplating, in which bumps can be formed in a wafer and collectively at a high film forming speed in order to obtain high productivity. As a conventional element technique for forming a bump by electroplating, a technique of forming a bump after previously patterning a barrier metal portion (Japanese Patent Laid-Open No. 61-1411).
59) After bump electrodes are formed, barrier metal is removed by etching using the bumps as a mask (Japanese Patent Laid-Open No.
223436) has been proposed.

【0011】しかしながら、後者の技術では、はんだ中
の錫とバリアメタルの1層であるニッケルの選択エッチ
ングを行うことが困難であり、バリアメタルのパターニ
ング時にはんだ中の錫も溶解してしまう。したがって、
はんだの錫と鉛の組成比が変化したりはんだバンプ高さ
が不均一になり、リフロー接続後の歩留まりの低下や接
続信頼性の低下を招く等の問題があった。
However, in the latter technique, it is difficult to perform selective etching of tin in the solder and nickel which is one layer of the barrier metal, and tin in the solder dissolves when the barrier metal is patterned. Therefore,
There have been problems such as a change in the composition ratio of tin and lead in the solder and an uneven height of the solder bumps, leading to a reduction in yield after reflow connection and a reduction in connection reliability.

【0012】また、はんだバンプに予めエッチング保護
レジストを形成し、ニッケルをエッチングすれば上述の
問題を回避できるが、バンプを完全に覆うレジストパタ
ーンを形成する必要があり、バンプに比ベバリアメタル
パターンが大きくなることからバンプピッチを小さくで
きなかった。また、この場合、製造工程を複雑化してし
まうという問題もあった。
Further, if the etching protection resist is formed on the solder bumps in advance and the nickel is etched, the above problem can be avoided. However, it is necessary to form a resist pattern that completely covers the bumps. However, the bump pitch could not be reduced due to the increase in the pitch. In this case, there is also a problem that the manufacturing process is complicated.

【0013】さらに近年、高速デバイスや高周波デバイ
スとして用いられているガリウム砒素等の化合物半導体
からなる半導体チップにバンプ電極を形成する場合、ニ
ッケルエッチャントに対する化合物半導体の溶解性が極
めて高いため、化合物半導体ウエハの上のパッシベーシ
ョン膜が無い部位にも保護レジストを形成しなくてはな
らず、さらなる工程の複雑化を招いていた。
In recent years, when a bump electrode is formed on a semiconductor chip made of a compound semiconductor such as gallium arsenide used as a high-speed device or a high-frequency device, the solubility of the compound semiconductor in nickel etchant is extremely high. A protective resist has to be formed even on a portion where no passivation film is formed, which further complicates the process.

【0014】一方、前者の形成技術、つまり、バリアメ
タルの1層であるニッケルだけ先にエッチングした後、
電気めっきによりはんだバンプを形成する方法を応用し
た場合は、はんだの組成変化を防ぐことができ、はんだ
の保護レジストや化合物半導体を用いた場合の保護レジ
ストを形成する必要は無くなる。
On the other hand, after the former forming technique, that is, etching is first performed only for nickel which is one layer of the barrier metal,
When a method of forming a solder bump by electroplating is applied, a change in the composition of the solder can be prevented, and it is not necessary to form a protective resist for the solder or a protective resist when using a compound semiconductor.

【0015】図22ないし図31に、バリアメタルの1
層であるニッケルだけ先にエッチングする場合のバンプ
付き半導体素子の製造工程の一例を示す。
FIGS. 22 to 31 show one of the barrier metals.
An example of a manufacturing process of a semiconductor device with a bump in a case where only a nickel layer is etched first will be described.

【0016】先ず、図22に示すような半導体素子を準
備する。この半導体素子1の能動素子面にはアルミ製接
続電極2が設けられ、接続電極2以外の面はパッシベー
ション膜13に被覆されている。なお、半導体素子1の
サイズ、電極数、及び電極ピッチは、任意とすることが
でき、適宜選択することができる。
First, a semiconductor device as shown in FIG. 22 is prepared. An aluminum connection electrode 2 is provided on the active element surface of the semiconductor element 1, and the surface other than the connection electrode 2 is covered with a passivation film 13. The size, the number of electrodes, and the electrode pitch of the semiconductor element 1 can be arbitrarily set and can be appropriately selected.

【0017】次に、図23に示すように、半導体素子1
上にバリアメタル50としてチタン膜4、ニッケル膜
5、及び酸化防止膜6を順にスパッタする。
Next, as shown in FIG.
A titanium film 4, a nickel film 5, and an antioxidant film 6 are sequentially sputtered thereon as barrier metal 50.

【0018】図24に示すように、酸化防止膜6の上
に、ニッケル膜5/酸化防止膜6をエッチングするため
のエッチング用レジスト7を形成する。
As shown in FIG. 24, on the oxidation preventing film 6, an etching resist 7 for etching the nickel film 5 / oxidation preventing film 6 is formed.

【0019】その後、図25に示すように、エッチング
液を適用し、エッチング用レジスト7をマスクとしてニ
ッケル5/酸化防止膜6のエッチングを行う。
Thereafter, as shown in FIG. 25, an etching solution is applied, and the nickel 5 / oxidation preventing film 6 is etched using the etching resist 7 as a mask.

【0020】エッチング完了後、図26に示すように、
エッチング用レジスト7を剥離する。
After completion of the etching, as shown in FIG.
The etching resist 7 is peeled off.

【0021】次に、図27に示すように、バリアメタル
50周囲及びパッシベーション膜13上に、はんだめっ
き用レジスト8を形成し、図28に示すように、はんだ
めっきを行いはんだ層9を形成する。はんだめっき用レ
ジスト8には、厚膜形成可能なレジストを使用する。
Next, as shown in FIG. 27, a solder plating resist 8 is formed around the barrier metal 50 and on the passivation film 13, and as shown in FIG. 28, solder plating is performed to form a solder layer 9. . As the solder plating resist 8, a resist capable of forming a thick film is used.

【0022】さらに、図29に示すように、はんだめっ
き用レジスト8を剥離し、図30に示すように、バリア
メタル50及びはんだ層9をマスクとしてチタン膜4を
エッチングする。
Further, as shown in FIG. 29, the solder plating resist 8 is peeled off, and as shown in FIG. 30, the titanium film 4 is etched using the barrier metal 50 and the solder layer 9 as a mask.

【0023】最後に、図31に示すようにハンダ層9を
リフローし、半導体素子1上にはんだバンプ59を得る
ことができる。
Finally, as shown in FIG. 31, the solder layer 9 is reflowed to obtain solder bumps 59 on the semiconductor element 1.

【0024】上述のように、図22ないし図31に示す
方法では、はんだ中の錫とバリアメタルであるニッケル
の選択エッチングを行うことができないため、はんだめ
っき工程はニッケル5/酸化防止膜6をエッチングした
状態、つまり、チタン膜4上の電極部分にニッケル5/
酸化防止膜6が島状に存在する状態で行われる。この場
合、例えば図26に示すように、半導体素子上において
チタン膜4単層の部分の面積は、島状の電極部分の面積
よりはるかに多くなるために、電気めっきの際に通電を
行なうと、チタン膜における電気抵抗が高くなってしま
う。
As described above, in the method shown in FIGS. 22 to 31, it is not possible to perform selective etching of tin in the solder and nickel as a barrier metal. The etched state, that is, nickel 5 /
This is performed in a state where the antioxidant film 6 exists in an island shape. In this case, for example, as shown in FIG. 26, the area of the titanium film 4 single layer portion on the semiconductor element is much larger than the area of the island-shaped electrode portion. As a result, the electrical resistance of the titanium film increases.

【0025】図32に、このような電気めっきを行うた
めのめっき装置の一例を表わす概略図を示す。電流供給
源であるカソード電極31は、ウエハ32の有効面積を
広げる目的でウエハ32の周辺部に設置する。このた
め、下地電極抵抗が大きい状態でめっきを行うと、カソ
ード電極31周辺部に電流が集中し、ウエハ中心部では
電流密度が極端に低下し、ウエハ内でのめっき膜厚分布
が著しく悪化する。実際に、この状態でめっきを行った
場合、ウエハ面内で±70%の膜厚分布が生じてしま
い、高さの均一なバンプ形成ができなかった。
FIG. 32 is a schematic diagram showing an example of a plating apparatus for performing such electroplating. The cathode electrode 31, which is a current supply source, is provided at the periphery of the wafer 32 for the purpose of expanding the effective area of the wafer 32. Therefore, when plating is performed in a state where the resistance of the underlying electrode is large, current concentrates in the peripheral portion of the cathode electrode 31, the current density is extremely reduced in the central portion of the wafer, and the plating film thickness distribution in the wafer is significantly deteriorated. . Actually, when plating was performed in this state, a film thickness distribution of ± 70% occurred in the wafer surface, and it was not possible to form bumps having a uniform height.

【0026】従って、図22ないし図31に示す方法で
得られたチタン/ニッケル/酸化防止膜積層構造を有す
るバリアメタルを使用したはんだバンプ付き半導体素子
を回路基板に実装する場合、はんだバンプの高さに差が
あるため、接続不良が生じ、半導体装置の歩留まりが低
いという問題があった。さらに、仮に接続されたとして
も、はんだ量に差があるため、半導体素子と回路基板の
接続信頼性が悪化する問題があった。
Therefore, when a semiconductor element with a solder bump using a barrier metal having a laminated structure of titanium / nickel / oxidation preventing film obtained by the method shown in FIGS. Due to the difference, there is a problem that a connection failure occurs and the yield of the semiconductor device is low. Furthermore, even if they are connected, there is a problem that the reliability of connection between the semiconductor element and the circuit board is deteriorated due to the difference in the amount of solder.

【0027】また、電子機器の小型化、薄型化、高性能
化に際し、半導体素子を搭載する回路基板内部の配線も
高密度化の方向にある。
In addition, as electronic devices become smaller, thinner and more sophisticated, the wiring inside a circuit board on which semiconductor elements are mounted is also becoming denser.

【0028】特に、数百MHzの周波数で動作し演算処
理を行うようなマイクロプロセッサユニット等のLSI
チップをベアチップで搭載するモジュール基板において
は、1層あたりの配線収容能力が50本/cm以上の配
線層が多層化された高密度多層配線基板が求められてい
る。
In particular, an LSI such as a microprocessor unit operating at a frequency of several hundred MHz and performing arithmetic processing
In a module board on which a chip is mounted as a bare chip, a high-density multilayer wiring board in which wiring layers having a wiring accommodation capacity per layer of 50 lines / cm or more are multilayered is required.

【0029】この様な要求に応えるため、従来から広く
用いられてきたプリプレグを積層して形成したプリント
配線板やグリーンシートを積層して形成したセラミック
基板に代わり、セラミックやラミネート基板上に、蒸着
法、スパッタ法、めっき法等により形成した配線層と、
ワニス状の樹脂を塗布して形成した絶縁性樹脂層を交互
に積層して薄膜配線層を形成した微細な多層配線基板
(ビルドアップ配線基板)が使用されつつある。
In order to meet such a demand, instead of a printed wiring board formed by laminating prepregs and a ceramic substrate formed by laminating green sheets, which has been widely used, a vapor deposition is performed on a ceramic or laminated substrate. Method, a wiring layer formed by a sputtering method, a plating method, and the like,
A fine multilayer wiring board (build-up wiring board) in which insulating resin layers formed by applying a varnish-like resin are alternately laminated to form a thin-film wiring layer is being used.

【0030】従来の一般的なビルドアップ配線基板にお
ける配線の製造方法について、図33ないし図39を用
いて説明する。図33に示すように、プリプレグを積層
して形成したCCL−E170やCCL−H802等の
一般的な銅箔張りプリント配線基板81を用意し、この
プリント配線基板81上に、通常のサブトラクティブ法
により第1の配線層82を形成する。
A method of manufacturing a wiring in a conventional general build-up wiring board will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 33, a general copper foil-clad printed wiring board 81 such as CCL-E170 or CCL-H802 formed by laminating prepregs is prepared, and a normal subtractive method is applied on the printed wiring board 81. Thereby, a first wiring layer 82 is formed.

【0031】この基板81及び配線層82上に、スピン
コートあるいはカーテンコート等の塗布法により、例え
ばエポキシ、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、及びテ
フロン等から選ばれた絶縁性樹脂のワニスを塗布形成す
る。その後、キュアを行い樹脂を完全に重合硬化させ、
図34に示すような層間絶縁性樹脂層63を形成する。
A varnish of an insulating resin selected from, for example, epoxy, polyimide, benzocyclobutene, and Teflon is formed on the substrate 81 and the wiring layer 82 by a coating method such as spin coating or curtain coating. After that, cure and completely polymerize and cure the resin,
An interlayer insulating resin layer 63 as shown in FIG. 34 is formed.

【0032】次いで、炭酸ガスレーザーを照射し、樹脂
をアブレーションすることにより、図35に示すよう
に、プリント配線基板上の配線層と上層の配線層とを層
間接続するためのビア穴64を樹脂層63に形成する。
Next, by irradiating a carbon dioxide laser and ablating the resin, as shown in FIG. 35, a via hole 64 for interlayer connection between the wiring layer on the printed wiring board and the upper wiring layer is formed. Formed on the layer 63.

【0033】さらに、図36に示すように、樹脂層63
とその上に形成する配線層との密着性を高める目的で、
樹脂表面を粗面化する。
Further, as shown in FIG.
With the aim of increasing the adhesiveness with the wiring layer formed on it,
The resin surface is roughened.

【0034】その後、例えば無電解めっき法、蒸着法、
あるいはスパッタリング法等により、図37に示すよう
に、樹脂層63及び配線層82上に、金属膜66を形成
する。
Thereafter, for example, electroless plating, vapor deposition,
Alternatively, a metal film 66 is formed on the resin layer 63 and the wiring layer 82 by a sputtering method or the like, as shown in FIG.

【0035】次に、図38に示すように、この金属膜6
6上にレジストパターン67を形成し、図39に示すよ
うに、通常のサブトラクティブ法により加工して第2の
配線層68を形成する。これら一連の工程を必要な回数
だけ繰り返すことにより、多層配線を形成することがで
きる。
Next, as shown in FIG.
39, a resist pattern 67 is formed, and as shown in FIG. 39, processed by a normal subtractive method to form a second wiring layer 68. By repeating these series of steps as many times as necessary, a multilayer wiring can be formed.

【0036】この方法によれば、50μm幅以下の配線
や50μm以下の径のビア穴を形成することができる。
According to this method, a wiring having a width of 50 μm or less and a via hole having a diameter of 50 μm or less can be formed.

【0037】このような従来の製造工程においては、層
間絶縁性樹脂層63とその上に形成する配線層68との
密着性を高めるための樹脂表面粗化法として機械的粗化
法、化学的粗化法あるいは両者の組み合わせが広く用い
られている。このような方法により粗化された樹脂表面
は、その上に形成される金属との接触面積を増やし、さ
らに金属が樹脂の凹部に潜り込む投錨効果が生じること
により、樹脂と金属間の密着力を高め、延いては多層配
線基板の信頼性を高める。
In such a conventional manufacturing process, a mechanical roughening method, a chemical roughening method and a chemical roughening method are used as a resin surface roughening method for improving the adhesion between the interlayer insulating resin layer 63 and the wiring layer 68 formed thereon. The roughening method or a combination of both is widely used. The resin surface roughened by such a method increases the contact area between the resin and the metal formed on the resin surface, and further causes an anchoring effect in which the metal enters the concave portion of the resin, thereby increasing the adhesion between the resin and the metal. To increase the reliability of the multilayer wiring board.

【0038】機械的粗化法は、酸化アルミや炭化珪素等
の砥粒が固定されたバフホイールを回転させ、樹脂表面
に接触させて樹脂表面を研削するバフ研磨法等が用いら
れる。図40に、バフ研磨法により粗面化された絶縁性
樹脂層を説明するための図を示す。この方法により得ら
れる絶縁性樹脂層53表面の形態は、図40のように密
度の低い筋状の凹凸であるため、表面積は増えても十分
な投錨効果は得られない。また、ビア穴等の微小な凹状
パターン内部へ研磨布が入り込めないため、ビア穴側壁
を粗化することはできず、ビア部の配線層58と絶縁性
樹脂層53との密着性を改善することは困難である。例
えばビスマレイミドトリアジン樹脂表面をこの方法によ
り処理し、無電解銅めっきにより金属膜を形成した場
合、0.04kg/cmのピール強度しか得られていな
い(中久木他、「BT樹脂の粗面化による導体密着性の
改善」、第9回回路実装学術講演大会講演論文集、pp.3
5-36、1995)。
As the mechanical roughening method, a buff polishing method or the like is used in which a buff wheel on which abrasive grains such as aluminum oxide and silicon carbide are fixed is rotated and brought into contact with the resin surface to grind the resin surface. FIG. 40 is a view for explaining the insulating resin layer roughened by the buff polishing method. The shape of the surface of the insulating resin layer 53 obtained by this method is streaky irregularities having a low density as shown in FIG. 40. Therefore, even if the surface area increases, a sufficient anchoring effect cannot be obtained. In addition, since the polishing cloth cannot enter the inside of the minute concave pattern such as the via hole, the side wall of the via hole cannot be roughened, and the adhesion between the wiring layer 58 and the insulating resin layer 53 in the via portion is improved. It is difficult to do. For example, when a bismaleimide triazine resin surface is treated by this method and a metal film is formed by electroless copper plating, only a peel strength of 0.04 kg / cm is obtained (Nakakugi et al., "Roughening of BT resin" Improvement of Conductor Adhesion ", Proceedings of the 9th Academic Conference on Circuit Packaging, pp.3
5-36, 1995).

【0039】一方、化学的粗化法は、膨潤、エッチン
グ、中和の各工程から成り、例えば樹脂がエポキシを主
成分とする場合には、硫酸、クロム酸、過マンガン酸カ
リウム等がエッチャントとして用いられる。図41に、
化学的粗化法により粗面化された絶縁性樹脂層63を説
明するための図を示す。この方法により得られる絶縁性
樹脂層63表面の形状は、図41に示すような段差が数
μmに及ぶ微細で高密度に形成されたランダムな凹凸で
あるため、絶縁性樹脂層63と配線層68との界面に、
高い投錨効果が期待できる。また、この方法は、同時に
ビア穴形成後に穴底部に残る樹脂残渣を除去し、ビア接
続抵抗を減少させる効果も有する。ビスマレイミドトリ
アジン樹脂表面をこの方法により処理し、無電解銅めっ
きにより金属膜を形成した場合に、約0.6kg/cm
のピール強度が得られている(中久木他、「BT樹脂の
粗面化による導体密着性の改善」、第9回 回路実装学
術講演大会講演論文集、pp35-36, 1995 )。
On the other hand, the chemical roughening method comprises swelling, etching and neutralization steps. For example, when the resin is mainly composed of epoxy, sulfuric acid, chromic acid, potassium permanganate or the like is used as an etchant. Used. In FIG.
The figure for demonstrating the insulating resin layer 63 roughened by the chemical roughening method is shown. The shape of the surface of the insulating resin layer 63 obtained by this method is a random unevenness formed at a fine and high density with steps of several μm as shown in FIG. At the interface with 68,
High anchoring effect can be expected. This method also has the effect of simultaneously removing the resin residue remaining at the bottom of the via hole after the formation of the via hole and reducing the via connection resistance. When the surface of the bismaleimide triazine resin is treated by this method and a metal film is formed by electroless copper plating, about 0.6 kg / cm
(Nakakugi et al., “Improvement of conductor adhesion by roughening BT resin”, Proc. Of the 9th Annual Conference of the Japan Society for Circuit Packaging, pp. 35-36, 1995).

【0040】しかしながら、はんだを用いて部品を搭載
する多層基板の最上層の配線では、信頼性確保のため1
kg/cm以上のピール強度が必要とされている。した
がって、図41に示すような樹脂表面の形態ではまだ不
十分である。また、この方法に用いられるエッチャント
は、処理を行う絶縁性樹脂により異なり、絶縁性樹脂の
種類によっては、有効なエッチャントが存在しない場合
がある。例えば、誘電率や誘電損失が小さく、優れた特
性を有するポリイミド、ベンゾシクロブテン、テフロン
については、金属との密着に投錨効果を生じさせるよう
な数μmにおよぶランダムな凹凸を形成できるエッチャ
ントは現状では知られていない。
However, the wiring of the uppermost layer of the multi-layer substrate on which components are mounted by using solder is required for securing reliability.
A peel strength of at least kg / cm is required. Therefore, the form of the resin surface as shown in FIG. 41 is still insufficient. In addition, the etchant used in this method differs depending on the insulating resin to be treated, and there may be no effective etchant depending on the type of the insulating resin. For example, for polyimide, benzocyclobutene, and Teflon, which have small dielectric constant and dielectric loss and excellent properties, etchants that can form random irregularities of several μm that cause an anchoring effect in close contact with metal are currently available. Is not known.

【0041】一方、化学的粗化法の一つとして、絶縁性
樹脂層に用いる樹脂中に可溶性のフィラーを分散させ、
重合硬化後に表面に露出しているフィラーのみを選択的
にエッチングする方法が考えられている(「高橋、「フ
ルアディティブ法を用いたビルドアッププリント配線
板」、第10回 回路実装学術講演大会講演論文集、p
p.63-64 、1996)。図42に、他の化学的粗化法によ
り粗面化された層間絶縁性樹脂層73を説明するための
図を示す。この方法により得られる絶縁性樹脂層73表
面の形状は、投錨効果を得るためには十分なものであ
り、図42に示すように、凹部は樹脂内部に深く潜り込
んでいるため、前記の方法に比べ、絶縁性樹脂層73と
配線層78との界面により高い投錨効果を発揮する。得
られるピール強度は1.2kg/cm以上に達する。し
かも、この方法によれは、化学的粗化が困難な材料であ
るポリイミド、ベンゾシクロブテン、テフロンにおいて
も同様に樹脂表面を加工できる。
On the other hand, as one of the chemical roughening methods, a soluble filler is dispersed in a resin used for an insulating resin layer,
There is a method to selectively etch only the filler exposed on the surface after polymerization curing ("Takahashi," Build-up Printed Wiring Board Using Full Additive Method ", Lecture at the 10th Circuit Packaging Academic Lecture Meeting) Proceedings, p
p. 63-64, 1996). FIG. 42 is a view for explaining the interlayer insulating resin layer 73 roughened by another chemical roughening method. The shape of the surface of the insulating resin layer 73 obtained by this method is sufficient to obtain an anchoring effect, and as shown in FIG. In comparison, a higher anchoring effect is exhibited at the interface between the insulating resin layer 73 and the wiring layer 78. The resulting peel strength reaches 1.2 kg / cm or more. In addition, according to this method, the resin surface can be processed similarly for polyimide, benzocyclobutene, and Teflon, which are materials that are difficult to chemically roughen.

【0042】ところが、この方法で得られる絶縁性樹脂
の表面構造は、分散されているフィラーが樹脂本来の性
質を損なう場合がある。特に、ベンゾシクロブテンやテ
フロンは低誘電率、低誘電損失、低吸水率等の優れた特
性を有するが、これらの樹脂にフィラーとして例えばエ
ポキシ系樹脂を混合した場合には、混合量に従ってそれ
らの特性が劣化してしまう問題があった。
However, in the surface structure of the insulating resin obtained by this method, the dispersed filler may impair the inherent properties of the resin. In particular, benzocyclobutene and Teflon have excellent properties such as low dielectric constant, low dielectric loss, and low water absorption, but when these resins are mixed with, for example, an epoxy resin as a filler, they are mixed according to the mixing amount. There is a problem that characteristics are deteriorated.

【0043】また、樹脂と金属との密着力を高めるため
に、上述の絶縁性樹脂表面粗化法の他、プラズマ処理法
を用いることができる。この方法は、絶縁性樹脂表面を
酸素や窒素ガス等のプラズマ中に曝し、表面に凹凸を形
成するとともに、絶縁性樹脂表面にカルボキシル基等の
極性基を形成させて金属との親和性を高め密着力を高め
る方法である。この方法によれば、化学的粗化が困難な
ベンゾシクロブテンやテフロン等の材料に対しても表面
に極性基を形成することができ、樹脂の特性を劣化させ
るフィラーを混合しなくとも金属との密着性を改善でき
る。
Further, in order to increase the adhesion between the resin and the metal, a plasma treatment method can be used in addition to the above-described surface roughening method of the insulating resin. In this method, the surface of the insulating resin is exposed to a plasma such as oxygen or nitrogen gas to form irregularities on the surface and to form a polar group such as a carboxyl group on the surface of the insulating resin to increase affinity with a metal. This is a method of increasing the adhesion. According to this method, a polar group can be formed on the surface even for a material such as benzocyclobutene or Teflon, which is difficult to chemically roughen, and it is possible to form a polar group with a metal without mixing a filler that deteriorates resin characteristics. Can be improved.

【0044】しかしながら、この方法に用いられる装置
は、低圧プラズマを発生させなければならないことか
ら、大出力の高周波電源と真空設備が必要となり、特に
寸法が大きい基板に対しては化学的粗化法に用いられる
設備に比べ、はなはだ高価な設備となる。また、配線金
属との密着性が改善されるとはいえ、その度合いは前述
の化学的研磨法に比べて小さい。例えば、ビスマレイミ
ドトリアジン樹脂を機械的研磨法および化学的研磨法に
より処理した後に銅膜を形成した場合、銅膜のピール強
度は約0.6kg/cmに達する。しかし、ベンゾシクロ
ブテンに窒素プラズマ処理を施し、銅膜を形成した場合
には最大でも約0.2kg/cmのピール強度しか得られ
ていない(T ・miyagi et. al., ”MCM-D /L using co
pper/photosensitive-BCB multilayer for upper mi
crowave band system ”、Proceedings of 46th Electr
onic Components & Technology Conference、pp.149
-153, 1996)。これは絶縁性樹脂層表面の形態がプラズ
マ処理で劇的に変わることが無く、形成される凹凸が
0.1μm 以下と微小で投錨効果が期待できないためで
ある。このピール強度では、熱サイクル試験を行った場
合に絶縁性樹脂と配線層間に剥離が生じ、信頼性の高い
多層配線を得ることは困難となる。
However, since the apparatus used in this method must generate low-pressure plasma, a high-frequency high-frequency power supply and vacuum equipment are required. This is a very expensive facility compared to the facilities used for Although the adhesion to the wiring metal is improved, the degree is smaller than that of the above-mentioned chemical polishing method. For example, when a bismaleimide triazine resin is processed by a mechanical polishing method and a chemical polishing method and then a copper film is formed, the peel strength of the copper film reaches about 0.6 kg / cm. However, when benzocyclobutene is subjected to a nitrogen plasma treatment to form a copper film, a peel strength of only about 0.2 kg / cm is obtained at the maximum (T-miyagi et. Al., "MCM-D / L using co
pper / photosensitive-BCB multilayer for upper mi
crowave band system ”, Proceedings of 46th Electr
onic Components & Technology Conference, pp.149
-153, 1996). This is because the shape of the surface of the insulating resin layer is not drastically changed by the plasma treatment, and the irregularities formed are as small as 0.1 μm or less, and the anchoring effect cannot be expected. With this peel strength, peeling occurs between the insulating resin and the wiring layer when a thermal cycle test is performed, making it difficult to obtain a highly reliable multilayer wiring.

【0045】以上説明したように、いずれの方法を用い
ても高密度なビルドアップ配線基板を形成する場合、絶
縁性樹脂層の種類によらず絶縁性樹脂層と金属との間の
密着力を増加させる界面構造を実現することは困難であ
った。したがって特性が優れ、信頼性の高い多層配線基
板を得ることは困難であった。
As described above, when forming a high-density build-up wiring board by using any of the methods, the adhesion between the insulating resin layer and the metal is reduced regardless of the type of the insulating resin layer. It has been difficult to achieve an increasing interface structure. Therefore, it has been difficult to obtain a multilayer wiring board having excellent characteristics and high reliability.

【0046】[0046]

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、半
導体素子に使用されるはんだバンプには、チタン/ニッ
ケル/酸化防止層のバリアメタル構成が好適であるが、
はんだバンプをマスクとしてニッケルをエッチングする
方法では、バリアメタルのパターニング時に錫が溶解し
てしまい、リフロー接続後の歩留まりの低下や接続信頼
性の低下を引き起こしていた。また、バンプにエッチン
グ保護レジストを形成することは、侠ピッチ化を困難と
し、工程を複雑化してしまう問題があった。さらに、化
合物半導体ウエハを用いた場合には、ニッケルエッチャ
ントに対する保護レジストを形成する必要があり、工程
をさらに複雑化してしまう問題があった。
As described above, a titanium / nickel / barrier metal structure of an antioxidant layer is suitable for a solder bump used in a semiconductor device.
In the method of etching nickel using a solder bump as a mask, tin is dissolved at the time of patterning of a barrier metal, which causes a reduction in yield after reflow connection and a reduction in connection reliability. In addition, forming an etching protection resist on a bump has a problem that it is difficult to form an uneven pitch and the process is complicated. Furthermore, when a compound semiconductor wafer is used, it is necessary to form a protective resist for nickel etchant, and there is a problem that the process is further complicated.

【0047】また、バリアメタルのニッケル/酸化防止
層を予めエッチングした後、チタンのみをカソードメタ
ルとしてはんだめっきを行いバンプを形成する方法で
は、下地電極の電気抵抗が高くなり、めっき膜の膜厚分
布が悪化するため、チップ実装後の半導体装置の歩留ま
りが低く、またチップの接続信頼性も悪化する問題があ
った。
In a method in which the nickel / oxidation preventing layer of the barrier metal is pre-etched and then the bump is formed by solder plating using only titanium as the cathode metal, the electrical resistance of the underlying electrode increases, and the thickness of the plating film increases. Since the distribution is deteriorated, the yield of the semiconductor device after chip mounting is low, and the connection reliability of the chip is also deteriorated.

【0048】さらに、高密度で信頼性の高い多層配線基
板を形成する場合、信頼性に大きく寄与する絶縁性樹脂
と配線層との密着力を大きくしなければならないにもか
かわらず、絶縁性樹脂として特性が優れたポリイミド、
ベンゾシクロブテン、テフロンを用いた場合には、有効
なエッチャントがなく、フィラーを混入した場合には特
性が劣化するという理由から、化学的粗化法による樹脂
表面の粗面化が困難であった。また、これらの絶縁性樹
脂層と配線層との界面に、バフ研磨による機械的粗化法
を用いて方向性のある凹凸を形成しても、絶縁性樹脂層
と配線層との密着力を大きくできなかった。
Further, when forming a high-density and high-reliability multilayer wiring board, it is necessary to increase the adhesion between the insulating resin and the wiring layer which greatly contributes to the reliability. Polyimide with excellent properties as
When benzocyclobutene or Teflon was used, there was no effective etchant, and when fillers were mixed, the properties deteriorated, so it was difficult to roughen the resin surface by the chemical roughening method. . Even if directional irregularities are formed at the interface between the insulating resin layer and the wiring layer by using a mechanical roughening method by buffing, the adhesion between the insulating resin layer and the wiring layer is reduced. I couldn't make it bigger.

【0049】また、プラズマ処理法を用いて絶縁性樹脂
層表面に極性基を形成し、金属との化学的結合力を増加
させた絶縁性樹脂層と配線層との界面は、化学的粗面化
法を用いた投錨効果を有する界面に比べ、樹脂と配線金
属間の密着力は低く、その処理装置も高価なものであ
り、安価に信頼性の高い多層配線基板を製造することは
できなかった。
Further, a polar group is formed on the surface of the insulating resin layer by using the plasma processing method, and the interface between the insulating resin layer and the wiring layer, which has increased the chemical bonding force with the metal, has a chemically roughened surface. The adhesion between the resin and the wiring metal is lower than the interface having an anchoring effect using the chemical method, and the processing equipment is also expensive, and it is not possible to manufacture a highly reliable multilayer wiring substrate at low cost. Was.

【0050】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、高密度で高接続信頼性を有する半導体装置を低コス
トで製造する方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a method of manufacturing a semiconductor device having high density and high connection reliability at low cost.

【0051】また、本発明の他の目的は、高密度で高信
頼性を有する多層配線基板を提供することを目的とす
る。
Another object of the present invention is to provide a multilayer wiring board having high density and high reliability.

【0052】本発明のさらに他の目的は、高密度で高信
頼性を有する多層配線基板を低コストで製造する方法を
提供することを目的とする。
Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board having high density and high reliability at low cost.

【0053】[0053]

【課題を解決するための手段】本発明は、第1に、半導
体素子表面上に下地電極層を形成する工程、該下地電極
層上に金属層をメッキし、該金属層をパターニングする
ことによりバンプ電極を形成する工程、及び圧縮空気に
よる粒体噴射手段を用い、該バンプ電極をマスクとし、
該下地電極層上に砥粒を噴射することにより研削除去を
行なう工程を具備することを特徴とする半導体装置の製
造方法を提供する。
According to the present invention, first, a step of forming a base electrode layer on a surface of a semiconductor element, plating a metal layer on the base electrode layer, and patterning the metal layer are performed. Step of forming a bump electrode, and using a granular material injection means by compressed air, using the bump electrode as a mask,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing grinding removal by spraying abrasive grains on the base electrode layer.

【0054】本発明は、第2に、絶縁性樹脂層と配線層
とが交互に積層された多層配線基板において、前記絶縁
性樹脂層と配線層の間に、前記絶縁性樹脂層と配線層を
連結するための錨が埋め込まれていることを特徴とする
多層配線基板を提供する。
According to a second aspect of the present invention, in a multilayer wiring board in which insulating resin layers and wiring layers are alternately laminated, the insulating resin layer and the wiring layer are interposed between the insulating resin layers and the wiring layers. To provide a multilayer wiring board, wherein an anchor for connecting the wiring board is embedded.

【0055】本発明は、第3に、基板上に絶縁性樹脂層
を形成する工程、圧縮空気による粒体噴射手段を用いて
錨粒子を吹き付けて、該絶縁性樹脂層上に投錨を行なう
工程、及び該錨粒子が投錨された該絶縁性樹脂層表面に
配線層を形成する工程を具備することを特徴とする多層
配線基板の製造方法を提供する。
According to the present invention, thirdly, a step of forming an insulating resin layer on a substrate, and a step of spraying anchor particles on the insulating resin layer by spraying anchor particles by means of compressed-particle injection. And a step of forming a wiring layer on the surface of the insulating resin layer to which the anchor particles are anchored.

【0056】[0056]

【発明の実施の形態】本発明者らは、高密度で接続信頼
性の高い半導体装置を安価に製造すべく、鋭意研究を行
なった結果、はんだバンプと半導体素子間に形成される
バリアメタルのパターニング法を改良することにより、
優れた効果が得られることを見出だした。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have conducted intensive studies in order to manufacture a semiconductor device having a high density and high connection reliability at low cost, and as a result, a barrier metal formed between a solder bump and a semiconductor element has been obtained. By improving the patterning method,
It has been found that excellent effects can be obtained.

【0057】また、本発明者らは、半導体装置に好適に
使用し得る多層配線基板において、絶縁性樹脂層と配線
層の界面の改良を行なうことにより、絶縁性樹脂層と配
線層間の密着力を向上し、高密度で信頼性の高い多層配
線基板が得られることを見出だし、本発明をなすに至っ
た。
Further, the present inventors have improved the interface between the insulating resin layer and the wiring layer in a multilayer wiring board which can be suitably used for a semiconductor device, thereby improving the adhesion between the insulating resin layer and the wiring layer. Have been found to provide a multilayer wiring board having high density and high reliability, and have accomplished the present invention.

【0058】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体
素子表面上に下地電極層を形成する工程、下地電極層上
に金属層をメッキし、金属層をパターニングすることに
よりバンプ電極を形成する工程、及び圧縮空気による粒
体噴射手段を用い、バンプ電極をマスクとし、下地電極
層上に砥粒を噴射することにより研削除去を行なう工程
を有する。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a step of forming a base electrode layer on a surface of a semiconductor element and a step of forming a bump electrode by plating a metal layer on the base electrode layer and patterning the metal layer And a step of performing grinding removal by injecting abrasive grains onto the base electrode layer using the bump electrode as a mask by using a particle ejecting means using compressed air.

【0059】本発明の方法によれば、下地電極のパター
ニングは、圧縮空気による粒体噴射手段を用いて下地電
極層上に砥粒を噴射し、バンプ電極をマスクとして下地
電極層を研削除去することにより行なわれることから、
レジストの形成、環境的に問題のあるエッチング液の使
用などの化学的な操作を必要としない。さらに、このこ
とにより、エッチング液によるバンプ電極成分の溶出、
及び保護レジストの形成による工程の複雑化が起らな
い。また、電気メッキ時には、下地電極が好適な抵抗値
を有するため、バンプ高さの分布に大きな差を生じるこ
ともない。
According to the method of the present invention, in the patterning of the base electrode, abrasive grains are jetted onto the base electrode layer by using a particle jetting means using compressed air, and the base electrode layer is ground and removed using the bump electrode as a mask. Because it is done by
There is no need for chemical operations such as formation of a resist and use of an environmentally problematic etching solution. Furthermore, this allows elution of the bump electrode component by the etching solution,
In addition, the process is not complicated due to the formation of the protective resist. Further, at the time of electroplating, since the base electrode has a suitable resistance value, there is no large difference in the distribution of bump height.

【0060】したがって、本発明を用いると、低コスト
で高信頼性を有し、高密度化が可能な半導体装置が得ら
れる。
Therefore, according to the present invention, a semiconductor device having high reliability at low cost and capable of high density can be obtained.

【0061】砥粒は、酸化アルミニウム、炭化珪素、ダ
イヤモンド、酸化セリウム、酸化珪素、酸化クロム、及
び酸化鉄からなる群から選択される少なくとも1つの材
料から構成されることが好ましい。
The abrasive grains are preferably made of at least one material selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon carbide, diamond, cerium oxide, silicon oxide, chromium oxide, and iron oxide.

【0062】砥粒の平均粒径は、好ましくは0.1μm
以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上かつ最小
バンプ間隔の1/2以下である。0.1μm以上である
と、研削速さを速くし、工程時間を短縮することが可能
となる。また、最小バンプ間隔の1/2以下であると、
侠ピッチなバンプ間の金属層を研削することが容易とな
る。
The average grain size of the abrasive grains is preferably 0.1 μm
It is more preferably 0.1 μm or more and の or less of the minimum bump interval. When the thickness is 0.1 μm or more, the grinding speed can be increased and the process time can be reduced. Further, when the distance is equal to or less than 1/2 of the minimum bump interval,
It becomes easy to grind the metal layer between bumps having a chirality pitch.

【0063】また、本発明の多層配線基板は、絶縁性樹
脂層と配線層とが交互に積層された構造を有し、かつ絶
縁性樹脂層と配線層の間に、絶縁性樹脂層と配線層を連
結するための錨が埋め込まれている。
The multilayer wiring board of the present invention has a structure in which insulating resin layers and wiring layers are alternately laminated, and has an insulating resin layer and a wiring layer between the insulating resin layer and the wiring layer. Anchors for connecting the layers are embedded.

【0064】錨は、例えば圧縮空気による粒体噴射手段
を用いて錨粒子が投錨された絶縁性樹脂層表面に配線層
を形成することにより埋め込まれる。
The anchor is buried by forming a wiring layer on the surface of the insulating resin layer on which the anchor particles are anchored, for example, by means of spraying compressed air.

【0065】さらに、本発明の多層配線基板の製造方法
は、上述の多層配線基板の製造方法の一例を提供するも
ので、基板上に絶縁性樹脂層を形成する工程、圧縮空気
による粒体噴射手段を用いて錨粒子を吹き付けて、絶縁
性樹脂層上に投錨を行なう工程、及び錨粒子が投錨され
た絶縁性樹脂層表面に配線層を形成する工程を具備す
る。
Further, the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention provides an example of the above-described method for manufacturing a multilayer wiring board. The method includes the steps of forming an insulating resin layer on a substrate, and spraying particles by compressed air. The method includes a step of spraying anchor particles on the insulating resin layer by using means, and a step of forming a wiring layer on the surface of the insulating resin layer on which the anchor particles are anchored.

【0066】本発明の多層配線基板によれば、投錨され
た錨粒子が、絶縁性樹脂層表面と配線層表面との密着力
の増加に有効に作用し、高信頼性が得られ、配線の高密
度化が可能となる。
According to the multilayer wiring board of the present invention, the anchored particles effectively act to increase the adhesion between the surface of the insulating resin layer and the surface of the wiring layer, and high reliability is obtained. Higher densities are possible.

【0067】また、本発明の方法では、絶縁性樹脂層表
面処理時に化学的粗化を行なわない。このため、環境的
に問題のあるエッチャントを使用する必要がなく、さら
には、広範囲の絶縁性樹脂材料、特にポリイミド、ベン
ゾシクロブテン、テフロン等のエッチャントに弱い材料
に適用することができる。また、本発明の方法では、プ
ラズマ等の高価な装置を必要としないので、低コストで
高密度、高信頼性を有する多層配線基板を製造すること
ができる。
In the method of the present invention, no chemical roughening is performed during the surface treatment of the insulating resin layer. For this reason, it is not necessary to use an etchant which is environmentally problematic, and further, it can be applied to a wide range of insulating resin materials, particularly materials which are weak to etchants such as polyimide, benzocyclobutene, and Teflon. In addition, the method of the present invention does not require an expensive device such as plasma, so that a low-cost, high-density, high-reliability multilayer wiring board can be manufactured.

【0068】錨は、炭化珪素、酸化アルミニウム、ダイ
アモンド、酸化セリウム、酸化珪素、酸化クロム、酸化
鉄からなる群から選択される少なくとも1つの材料から
なることが好ましい。
The anchor is preferably made of at least one material selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum oxide, diamond, cerium oxide, silicon oxide, chromium oxide, and iron oxide.

【0069】また、絶縁性樹脂層は、ベンゾシクロブテ
ン、ポリイミド、及びテフロンからなる群から選択され
る少なくとも1つの材料からなることが好ましい。
The insulating resin layer is preferably made of at least one material selected from the group consisting of benzocyclobutene, polyimide and Teflon.

【0070】錨粒子の平均粒径は、好ましくは0.1μ
m以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上かつ最
小バンプ間隔の1/2以下あるいは層間絶縁性樹脂層の
厚さの1/10のどちらか小さい寸法である。0.1μ
m以上であると、より良好な投錨効果が得られる。ま
た、最小バンプ間隔の1/2以下あるいは層間絶縁性樹
脂層の厚さの1/10のどちらか小さい寸法であると、
配線抵抗の増加および絶縁樹脂層の特性劣化を十分に抑
えることができる。
The average particle size of the anchor particles is preferably 0.1 μm.
m, and more preferably 0.1 μm or more and 1/2 or less of the minimum bump interval or 1/10 of the thickness of the interlayer insulating resin layer, whichever is smaller. 0.1μ
When it is at least m, a better anchoring effect can be obtained. If the dimension is smaller than 1/2 of the minimum bump interval or 1/10 of the thickness of the interlayer insulating resin layer,
It is possible to sufficiently suppress an increase in wiring resistance and deterioration in characteristics of the insulating resin layer.

【0071】また、十分な投錨効果を得て層間絶縁樹脂
の特性劣化を抑える目的で、錨が存在する領域は絶縁樹
脂層と配線金属との界面であり、界面の境界線を中心と
してその上下の錨平均粒径の大きさを超えない範囲であ
ることが好ましい。
For the purpose of obtaining a sufficient anchoring effect and suppressing the deterioration of the characteristics of the interlayer insulating resin, the region where the anchor exists is the interface between the insulating resin layer and the wiring metal. Is preferably within a range not exceeding the average particle size of the anchor.

【0072】さらに、本発明では、製造時の粉塵の発生
を抑える目的で,錨となる材料を液体に一定量混合し、
圧縮気体と共に吹き付けて、樹脂表面に投錨することが
できる。
Further, in the present invention, in order to suppress the generation of dust at the time of production, a certain amount of an anchor material is mixed with a liquid,
It can be blown with compressed gas and anchored on the resin surface.

【0073】[0073]

【実施例】以下実施例を示し、本発明を具体的に説明す
る。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.

【0074】本発明の半導体装置の製造方法の一例を以
下に説明する。なお、本発明は下記の例に限定されるこ
となく、種々変更して用いることができる。
An example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below. The present invention is not limited to the following examples, but can be variously modified and used.

【0075】図1ないし図7は、本発明の半導体装置の
製造方法の一例を説明するための図である。
FIGS. 1 to 7 are views for explaining an example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【0076】先ず、図1に示すように、能動素子面に例
えばアルミニウムからなる接続電極2が設けられ、接続
電極2以外はパッシベーション膜3で被覆された半導体
素子を有する半導体ウエハ1を準備した。半導体素子ウ
エハはシリコンに限らず、ガリウム砒素、インジュウム
燐等の化合物半導体でも良い。また、半導体素子のサイ
ズ、電極数、及び電極ピッチは、任意とすることがで
き、適宜選択することができる。
First, as shown in FIG. 1, a connection electrode 2 made of, for example, aluminum was provided on the active element surface, and a semiconductor wafer 1 having a semiconductor element covered with a passivation film 3 except for the connection electrode 2 was prepared. The semiconductor element wafer is not limited to silicon, but may be a compound semiconductor such as gallium arsenide or indium phosphide. Further, the size, the number of electrodes, and the electrode pitch of the semiconductor element can be arbitrarily set and can be appropriately selected.

【0077】次に、図2に示すように、半導体ウエハ1
上にバリアメタルとなるチタン膜4、ニッケル膜5、及
び金膜6を、例えばスパッタリング法、蒸着法等により
連続的に積層した。
Next, as shown in FIG.
A titanium film 4, a nickel film 5, and a gold film 6 serving as barrier metals were continuously laminated thereon by, for example, a sputtering method, an evaporation method, or the like.

【0078】ここで、最上層の金膜6はニッケル膜の酸
化防止膜として作用するもので、例えば0.05μm程
度の厚さで形成した。この厚さであれば、はんだバンプ
をリフローして金がはんだ中に拡散しても、はんだの特
性に影響を及ぼさない。ニッケル膜5は、はんだバンプ
中の錫の拡散防止バリアとして作用し得る。膜厚は錫の
拡散速さを考慮して例えば0.2μm程度とした。さら
に、チタン膜4は、ニッケル膜5と接続電極2およびパ
ッシベーション膜3との密着性を高める接着層として作
用し得る。したがって、チタン膜4の膜厚は薄くてもよ
く、例えば0.05μm程度とした。パッシベーション
膜3として用いる酸化珪素等の膜とニッケルとの密着力
は低いが、チタン膜4を接着層として形成することによ
り、ニッケル膜5の剥離を防止することができる。ま
た、これらの積層膜は同時に後述の電気めっき用の下地
電極として作用するものである。これらの膜は、膜界面
に酸化膜が介在すると著しく密着力が低下するため、自
然酸化膜の介在を防止する目的で真空を破ることなく連
続的に形成することが好ましい。
Here, the uppermost gold film 6 functions as an antioxidant film of a nickel film, and is formed to a thickness of, for example, about 0.05 μm. With this thickness, even if the gold is diffused into the solder by reflowing the solder bumps, the characteristics of the solder are not affected. The nickel film 5 can function as a barrier for preventing diffusion of tin in the solder bump. The film thickness is, for example, about 0.2 μm in consideration of the diffusion speed of tin. Further, the titanium film 4 can function as an adhesive layer for improving the adhesion between the nickel film 5 and the connection electrode 2 and the passivation film 3. Therefore, the thickness of the titanium film 4 may be small, for example, about 0.05 μm. Although the adhesion between nickel and a film such as silicon oxide used as the passivation film 3 is low, peeling of the nickel film 5 can be prevented by forming the titanium film 4 as an adhesive layer. Further, these laminated films simultaneously act as base electrodes for electroplating described later. When an oxide film intervenes at the film interface, these films significantly lower the adhesion. Therefore, it is preferable to continuously form these films without breaking the vacuum for the purpose of preventing the natural oxide film from intervening.

【0079】その後、図3に示すように、金/ニッケル
/チタン積層膜上に、はんだめっき用レジスト8を形成
した。
Thereafter, as shown in FIG. 3, a solder plating resist 8 was formed on the gold / nickel / titanium laminated film.

【0080】はんだめっき用レジスト8には、厚膜形成
可能な高粘度なポジ型レジストを使用した。レジストパ
ターンは、先ずスピンコート法によりレジストを塗布
後、プリベークを行い、露光・現像により形成した。
As the solder plating resist 8, a high-viscosity positive resist capable of forming a thick film was used. The resist pattern was formed by first applying a resist by spin coating, pre-baking, and exposing and developing.

【0081】次に、はんだめっき用レジスト8を形成し
た半導体ウエハ1に、はんだめっきを行なった。はんだ
めっきは、成膜速さが無電解めっきに比べ高速で、めっ
き液管理が容易な電気めっき法により形成することがで
きる。電気めっき装置には、めっき液の濃度がウエハ表
面で均一になるように、図32に示すような噴流式めっ
き装置を用いた。また、はんだめっき液33にはスルホ
ン酸系のめっき液を用いた。めっき後の膜中の錫、鉛の
組成比が例えば6対4となるように錫イオン、鉛イオン
の量を調節した。
Next, the semiconductor wafer 1 on which the solder plating resist 8 was formed was subjected to solder plating. Solder plating can be formed by an electroplating method in which the film formation speed is higher than that of electroless plating and the plating solution can be easily managed. As the electroplating apparatus, a jet plating apparatus as shown in FIG. 32 was used so that the concentration of the plating solution was uniform on the wafer surface. Further, a sulfonic acid-based plating solution was used as the solder plating solution 33. The amounts of tin ions and lead ions were adjusted so that the composition ratio of tin and lead in the film after plating was, for example, 6: 4.

【0082】図4に示すように、電流供給源であるカソ
ード電極31を、金膜6、ニッケル膜5、チタン膜4か
らなる積層膜に接触させ、めっき液33中で通電するこ
とにより、めっきレジスト8の開口部に、はんだ膜9を
形成した。カソード電極31はウエハの有効面積を広げ
る目的でウエハ32の周辺部に設置した。金膜6、ニッ
ケル膜5、チタン膜4からなる積層膜は、めっきにおけ
る下地電極とした。この下地電極では、チタンに比べ抵
抗率が低いニッケルが0.2μmの厚さでウエハ全面に
渡り形成されているため、下地電極のシート抵抗は低
く、カソード電極周囲への電流集中が緩和され、これに
より、ウエハ内では、±10%以内(5インチ径ウエハ
において)のめっき膜厚分布を得た。
As shown in FIG. 4, a cathode electrode 31 serving as a current supply source is brought into contact with a laminated film composed of a gold film 6, a nickel film 5, and a titanium film 4 and energized in a plating solution 33, whereby plating is performed. A solder film 9 was formed in the opening of the resist 8. The cathode electrode 31 was provided around the wafer 32 for the purpose of expanding the effective area of the wafer. The laminated film including the gold film 6, the nickel film 5, and the titanium film 4 was used as a base electrode in plating. In this base electrode, nickel, which has a lower resistivity than titanium, is formed over the entire surface of the wafer with a thickness of 0.2 μm, so that the sheet resistance of the base electrode is low, and current concentration around the cathode electrode is reduced. As a result, within the wafer, a plating film thickness distribution within ± 10% (for a 5-inch diameter wafer) was obtained.

【0083】続いて、図5に示すように、はんだめっき
用レジスト8をアセトンにより溶解、剥離した。
Subsequently, as shown in FIG. 5, the solder plating resist 8 was dissolved and peeled off with acetone.

【0084】さらにバンプ下部以外の金膜6、ニッケル
膜5、チタン膜4からなる積層膜を除去した。本発明の
方法では、この除去法として、圧縮空気による粒体噴射
手段を用い、砥粒を高圧で噴射して研削する方法を用い
た。
Further, the laminated film consisting of the gold film 6, the nickel film 5, and the titanium film 4 other than under the bumps was removed. In the method of the present invention, as the removing method, a method of injecting abrasive grains at a high pressure to grind by using a granule ejecting means by compressed air is used.

【0085】この研削は、例えば図8に示すような圧縮
空気による粒体噴射装置を用いて行うことができた。図
示するように、この粒体噴射装置60は、主に、高圧空
気41を溶液39と共に噴射する機構と、ウエハ38を
載置し、所定速度で所定方向に移動するためのステージ
37から構成された。溶液39としては、例えば平均粒
径1μmの酸化アルミニウム砥粒が100g/Lの割合
で水に混合されたものを用いた。溶液39は、5kg/
cm2 の高圧空気41がノズル40から噴射される際に
発生する負圧により吸引、混合され、ノズル40から空
気と共に噴射される。ウエハ38を搭載するステージ3
7は、制御されたステッピングモーターによりX−Y方
向に定速で移動され得る。
This grinding could be performed, for example, by using a granule injection device using compressed air as shown in FIG. As shown in the figure, the particle ejecting apparatus 60 mainly includes a mechanism for ejecting the high-pressure air 41 together with the solution 39, and a stage 37 for mounting the wafer 38 and moving the wafer 38 in a predetermined direction at a predetermined speed. Was. As the solution 39, for example, a solution in which aluminum oxide abrasive grains having an average particle diameter of 1 μm were mixed with water at a rate of 100 g / L was used. Solution 39 contains 5 kg /
The high-pressure air 41 of cm 2 is sucked and mixed by the negative pressure generated when the high-pressure air 41 is injected from the nozzle 40, and is injected together with the air from the nozzle 40. Stage 3 on which wafer 38 is mounted
7 can be moved at a constant speed in the XY directions by a controlled stepping motor.

【0086】ウエハ38とノズル40間の距離を20m
mとしてステージ37のX方向の移動速度を10mm/
分、Y方向のステップ距離を10mmとして、ウエハ1
表面に露出した積層膜に溶液を噴射することで、図6に
示すように、金6、ニッケル/5、チタン4からなる積
層膜を全て研削・除去できる。積層膜が除去された後は
パッシベーション膜3が露出することになる。パッシベ
ーション膜3は、金属膜に比べ硬度が高く、しかも厚さ
が積層膜に比べ厚いために、完全に除去されない。しか
しながら、パッシベーション膜3表面には研削による痕
跡が残り、0.5μm程度の段差のランダムな凹凸が形
成され得る。また、はんだバンプ9表面にも同様な痕跡
が残り得るが、はんだ中の錫と鉛の組成比には全く影響
を及ぼすことは無い。はんだ研削量も僅かであり、また
均一に研削されるため、膜厚分布にも変化を与えない。
The distance between the wafer 38 and the nozzle 40 is 20 m
m, the moving speed of the stage 37 in the X direction is 10 mm /
And the step distance in the Y direction is 10 mm, the wafer 1
By spraying the solution on the laminated film exposed on the surface, as shown in FIG. 6, the laminated film composed of gold 6, nickel / 5, and titanium 4 can all be ground and removed. After the removal of the laminated film, the passivation film 3 is exposed. The passivation film 3 is not completely removed because the passivation film 3 has a higher hardness than the metal film and is thicker than the laminated film. However, traces due to grinding remain on the surface of the passivation film 3, and random irregularities having a step of about 0.5 μm may be formed. A similar trace may be left on the surface of the solder bump 9, but it has no effect on the composition ratio of tin and lead in the solder. Since the amount of solder grinding is small and uniform grinding is performed, there is no change in the film thickness distribution.

【0087】この後、表面に残った砥粒を除去する目的
で、図8に示した装置と同様の装置で、溶液に純水を用
いて、ウエハ表面を高圧水洗した。
Thereafter, in order to remove abrasive grains remaining on the surface, the wafer surface was washed with high-pressure water using pure water for the solution with the same apparatus as the apparatus shown in FIG.

【0088】このようにして得られたバンプ付き半導体
ウエハをリフロー炉に通し、はんだバンプ9をリフロー
することにより、図7に示すように、バンプ電極が形成
された半導体素子を得た。なお、リフロー時には、はん
だ表面に形成された自然酸化膜を除去する目的で、フラ
ックスを塗布した。また、リフロー温度は、例えば24
0℃に設定した。この工程により、はんだバンプ9は球
状になり、積層膜の研削時にバンプ表面に形成された表
面凹凸も完全に消失し得る。
The semiconductor wafer with bumps thus obtained was passed through a reflow furnace to reflow the solder bumps 9 to obtain a semiconductor element having bump electrodes formed thereon as shown in FIG. At the time of reflow, a flux was applied for the purpose of removing a natural oxide film formed on the solder surface. The reflow temperature is, for example, 24
It was set to 0 ° C. By this step, the solder bump 9 becomes spherical, and the surface irregularities formed on the bump surface during the grinding of the laminated film can be completely eliminated.

【0089】次に、このようにして得られたはんだバン
プを用いた半導体装置と、従来のはんだバンプを用いた
半導体装置について、比較を行なった。
Next, a comparison was made between the semiconductor device using the solder bumps thus obtained and a semiconductor device using the conventional solder bump.

【0090】組成分布 試料aとして、はんだバンプをマスクとしてバリアメタ
ルをエッチングする方法で形成したもの、試料bとし
て、バリアメタルのニッケル膜をパターニングしてから
はんだバンプを形成したもの、試料cとして、本発明の
方法を用いて形成したものを各々用意した。
Composition distribution Sample a was formed by etching a barrier metal using a solder bump as a mask, sample b was formed by patterning a nickel film of a barrier metal and then forming a solder bump, and sample c was formed as a sample c. Each of those formed using the method of the present invention was prepared.

【0091】試料a、b、及びcについて、はんだ組成
をICP法により測定し、5インチウエハ内での直径方
向の分布を評価した。
The samples a, b and c were measured for the solder composition by the ICP method, and the distribution in the diameter direction within the 5-inch wafer was evaluated.

【0092】その結果として、5インチウエハ内での中
心からの距離と、得られたバンプの組成との関係を表す
グラフ図を図9に示す。図中、グラフ901は、試料a
の組成分布を示すグラフである。グラフ902は、試料
bの組成分布を示すグラフである。グラフ903は、試
料cの組成分布を示すグラフである。
As a result, FIG. 9 is a graph showing the relationship between the distance from the center in the 5-inch wafer and the composition of the obtained bump. In the figure, a graph 901 indicates a sample a
3 is a graph showing a composition distribution of the present invention. Graph 902 is a graph showing the composition distribution of sample b. Graph 903 is a graph showing the composition distribution of sample c.

【0093】バンプ高さ また、上述の試料a、b,及びcについて、5インチウ
エハ内での直径方向の分布を測定した。
Bump Height The distribution of the above samples a, b, and c in the diameter direction in a 5-inch wafer was measured.

【0094】その結果として、5インチウエハ内での中
心からの距離と、得られたバンプの高さとの関係を表す
グラフ図を図10に示す。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the 5-inch wafer and the height of the obtained bump.

【0095】図中、グラフ101は試料a、グラフ10
2は試料b、及びグラフ103は試料cのバンプ高さ分
布を各々示す。
In the figure, the graph 101 is the sample a, the graph 10
2 shows the bump height distribution of sample b, and graph 103 shows the bump height distribution of sample c.

【0096】図9及び図10に示されるように、試料a
は組成分布および高さ分布共に良好とは言い難く、ま
た、試料bは高さ分布が極めて悪い。一方、本発明によ
り形成された試料cに関しては、組成分布、高さ分布共
に3試料中最も安定していた。
As shown in FIG. 9 and FIG.
It is difficult to say that both the composition distribution and the height distribution are good, and the height distribution of the sample b is extremely poor. On the other hand, with respect to the sample c formed according to the present invention, both the composition distribution and the height distribution were the most stable among the three samples.

【0097】接続信頼性試験 前述の試料a、b、及びcをチップ状にダイシングし、
ガラスエポキシ基板上に絶縁層と配線層を積層したビル
ドアップ配線基板の表面に、フリップチップ実装した。
この試験では、チップと基板間の熱膨張係数の相違によ
り、接続部に生じる応力を緩和する目的で、チップと基
板間は樹脂で封止した。封止樹脂としては、ビスフェノ
ール系エポキシとイミダゾール硬化触媒、酸無水物硬化
材と球状の石英フィラーを含有するエポキシ樹脂を用い
た。
Connection reliability test The above-mentioned samples a, b and c were diced into chips,
Flip chip mounting was performed on the surface of a build-up wiring board in which an insulating layer and a wiring layer were laminated on a glass epoxy board.
In this test, the chip and the substrate were sealed with a resin in order to reduce the stress generated at the connection part due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the chip and the substrate. As the sealing resin, an epoxy resin containing a bisphenol-based epoxy, an imidazole curing catalyst, an acid anhydride curing agent, and a spherical quartz filler was used.

【0098】得られた接続構造について、以下のように
接続信頼性試験を行なった。半導体素子として10mm
×10mm大のチップを用意し、チップ上の配線と基板
上の配線を80μm径のバンプで接続したチェーン(バ
ンプ数:256個)を作成し、温度サイクルを行った。
試験条件は−55℃(30分)〜25℃(5分)〜12
5℃(30分)〜25℃(5分)で行い、200サイク
ル毎に回路端の抵抗を測定し、256ピンの中で1箇所
でも接続がオープンになった場合を不良として累積不良
率を調べた。
A connection reliability test was performed on the obtained connection structure as follows. 10mm as semiconductor element
A chip having a size of × 10 mm was prepared, and a chain (the number of bumps: 256) in which the wiring on the chip and the wiring on the substrate were connected by a bump having a diameter of 80 μm was prepared and subjected to a temperature cycle.
The test conditions are -55 ° C (30 minutes)-25 ° C (5 minutes)-12
The test is performed at 5 ° C. (30 minutes) to 25 ° C. (5 minutes), and the resistance of the circuit end is measured every 200 cycles. Examined.

【0099】その結果として、図11にサイクル数と累
積不良率との関係を表すグラフ図を示す。図中、グラフ
111は試料a、グラフ112は試料b、及びグラフ1
13は試料cの結果を各々示す。
As a result, FIG. 11 is a graph showing the relationship between the number of cycles and the cumulative failure rate. In the figure, graph 111 is sample a, graph 112 is sample b, and graph 1
13 shows the result of sample c.

【0100】図11に示されるように、試料aは約15
00サイクルで不良率が50%となり、試料bは約22
00サイクルで不良率が50%に達した。これらの不良
は、バンプの組成、高さの分布により熱膨張による応力
が組成が不均一な部分やはんだ量が少ないバンプに集中
することに起因する。一方、試料cは3000サイクル
付近まで不良は発生せず、最も高い接続信頼性を示し
た。また、試験後の試料断面を観察した結果、試料aお
よびbでは、封止樹脂とチップ上のパッシベーション膜
との間で部分時に剥離が生じていたが、試料cではパッ
シベーション膜の表面に凹凸が形成されており、樹脂と
の密着性が高くなっているため、剥離は全く生じていな
かった。
As shown in FIG. 11, the sample a
In the 00 cycle, the defective rate became 50%, and the sample b was about 22%.
The defective rate reached 50% in 00 cycles. These defects are caused by the stress due to thermal expansion due to the distribution of the composition and height of the bumps, which concentrates on the portions where the composition is not uniform or on the bumps with a small amount of solder. On the other hand, Sample c showed no defect until around 3000 cycles and showed the highest connection reliability. In addition, as a result of observing the cross section of the sample after the test, in samples a and b, peeling occurred partially between the sealing resin and the passivation film on the chip, but in sample c, irregularities were observed on the surface of the passivation film. Since it was formed and the adhesion to the resin was high, no peeling occurred.

【0101】さらに、バンプ製造工程の工程数を比較す
ると、試料aでは7工程、試料bでは10工程、試料c
では7工程である。ただし、試料aでは化合物半導体ウ
エハに対してはバリアメタルパターニング時に加えてウ
エハ保護用レジストの形成工程が必要となる。したがっ
て、試料cの工程が実質的に最も少工程である。すなわ
ち、本発明はバンプ形成工程数を最大で従来の70%に
削減し、製造歩留まり向上や製造コストの削減に大きく
貢献し得る。
Furthermore, when comparing the number of steps in the bump manufacturing process, the sample a had 7 steps, the sample b had 10 steps, and the sample c had
Then, there are seven steps. However, sample a requires a wafer protection resist forming step in addition to the barrier metal patterning for the compound semiconductor wafer. Therefore, the step of the sample c is substantially the smallest step. That is, the present invention can reduce the number of bump forming steps to 70% of the conventional one at the maximum, and can greatly contribute to improvement in manufacturing yield and reduction in manufacturing cost.

【0102】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更して実施し
得る。例えば、砥粒を噴射させて金属膜を研削・除去す
る工程で、砥位を液体に混合せずに粉末の状態で噴射さ
せても良い。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented with modifications without departing from the scope of the invention. For example, in the step of injecting abrasive grains to grind and remove the metal film, the abrasive may be injected in a powder state without being mixed with a liquid.

【0103】また、ウエハ、バリアメタル、はんだバン
プ、レジストはその材質、組成、寸法などに関して種々
変更して用いることができ、さらに、砥粒を噴射する際
の諸条件も前記例示に限定されない。
The wafer, the barrier metal, the solder bump, and the resist can be used with various changes in the material, composition, dimensions, and the like, and the conditions for spraying the abrasive grains are not limited to the above examples.

【0104】次に本発明の多層配線基板の一例について
説明する。
Next, an example of the multilayer wiring board of the present invention will be described.

【0105】図12に、本発明にかかる多層配線基板の
一例を表す概略断面図を示す。図12に示すように、こ
の多層配線基板は、基材81と、基材81上に形成され
た第1の配線層82と、第1の配線層82上に形成され
た絶縁性樹脂層83と、絶縁性樹脂層83上に形成され
た第2の配線層88とを有し、特に、その層間絶縁性樹
脂層83と配線層88との界面は微細で密度が高いラン
ダムな凹凸を有し、かつ密着力を増加させるための錨8
5が設けられている。
FIG. 12 is a schematic sectional view showing an example of the multilayer wiring board according to the present invention. As shown in FIG. 12, the multilayer wiring board includes a base 81, a first wiring layer 82 formed on the base 81, and an insulating resin layer 83 formed on the first wiring layer 82. And a second wiring layer 88 formed on the insulating resin layer 83. In particular, the interface between the interlayer insulating resin layer 83 and the wiring layer 88 has random irregularities with fine and high density. Anchors 8 to increase and increase adhesion
5 are provided.

【0106】このような多層配線基板は、例えば以下の
ような方法で製造することができる。
Such a multilayer wiring board can be manufactured, for example, by the following method.

【0107】図13〜図19に、本発明にかかる多層配
線基板の製造方法の一例の各工程を説明するための図を
示す。
FIGS. 13 to 19 are views for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【0108】多層配線を形成する基材81には、例えば
シリコン、ヒ化ガリウム等の半導体基板あるいはエポキ
シ、ビスマレイミドトリアジン(BT)等を主材料とす
るラミネート基板、アルミナ、窒化アルミニウム等を主
材料とするセラミック基板等を用いることができる。こ
こでは、18μm厚の銅箔をBT積層板の両面に形成し
た銅張積層板(CCL)を基材として使用した。
The base material 81 on which the multilayer wiring is formed is made of a semiconductor substrate such as silicon or gallium arsenide, a laminated substrate mainly composed of epoxy, bismaleimide triazine (BT), or the like; And the like can be used. Here, a copper clad laminate (CCL) in which a 18 μm thick copper foil was formed on both sides of the BT laminate was used as a base material.

【0109】第1の配線層82は通常のサブトラクティ
ブ法により形成した。先ず、多層配線を形成するための
基材81の表面の銅箔上に,液状ポジ型レジストをスピ
ンコートし、約5μm厚のレジスト膜を形成した。その
後、90℃で30分間ベーキングし、露光・現象を行い
レジスト膜で配線パターンを形成した。続いて配線パタ
ーン以外の銅箔を、過硫酸アンモニウム、硫酸、エタノ
ールからなる混合溶液でエッチング除去した。さらに、
レジスト膜をアセトンにより溶解、除去することによ
り、図13に示すように、基材81上に第1の配線層8
2を形成した。
The first wiring layer 82 was formed by a usual subtractive method. First, a liquid positive type resist was spin-coated on a copper foil on the surface of a base material 81 for forming a multilayer wiring to form a resist film having a thickness of about 5 μm. Thereafter, baking was performed at 90 ° C. for 30 minutes, exposure and phenomenon were performed, and a wiring pattern was formed with a resist film. Subsequently, the copper foil other than the wiring pattern was removed by etching with a mixed solution comprising ammonium persulfate, sulfuric acid, and ethanol. further,
By dissolving and removing the resist film with acetone, as shown in FIG.
2 was formed.

【0110】続いて、図14に示すように、層間絶縁層
となる絶縁性樹脂層83を形成する。絶縁性樹脂として
は、感光性のベンゾシクロブテン等を用いた。この樹脂
のワニスをスピンコートあるいはカーテンコート法等に
より基材上に塗布し、約15μm厚の塗膜を形成した。
この後、80℃で20分間ベーキングを行い、乾燥させ
た。
Subsequently, as shown in FIG. 14, an insulating resin layer 83 to be an interlayer insulating layer is formed. As the insulating resin, photosensitive benzocyclobutene or the like was used. A varnish of this resin was applied on a substrate by spin coating or curtain coating to form a coating film having a thickness of about 15 μm.
After that, baking was performed at 80 ° C. for 20 minutes and dried.

【0111】さらに、図15に示すように、露光、現像
を行い、絶縁性樹脂層83に第1の配線と第2の配線を
接続するためのビア穴84を形成し、その後、窒素中で
250℃で30分間キュアし、樹脂を硬化した。例えば
非感光性樹脂を層間樹脂層として用いる場合は、ワニス
塗布後キュアを行い、その後、炭酸ガスレーザーを照射
し、樹脂をアブレーションすることによりビア穴を樹脂
に形成することができる。
Further, as shown in FIG. 15, exposure and development are performed to form a via hole 84 for connecting the first wiring and the second wiring in the insulating resin layer 83. After curing at 250 ° C. for 30 minutes, the resin was cured. For example, when a non-photosensitive resin is used as an interlayer resin layer, curing is performed after varnish application, and then a carbon dioxide laser is irradiated to ablate the resin to form via holes in the resin.

【0112】次に、以上のようにして形成した樹脂層8
3表面に、第2の配線と樹脂との密着力を高めるための
処理を行なった。この処理は、図8に示すような装置と
同様の装置を用いて行った。ここでは、溶液39とし
て、平均粒径1μmの炭化珪素が100g/Lの割合で
水に混合されたものを用いた。溶液を、5kg/cm2
の高圧空気がノズル40から噴射される際に発生する負
圧により吸引・混合し、ノズルから空気と共に噴射し
た。基板81を搭載するステ一ジ37は、制御されたス
テッピングモーターによりX−Y方向に定速で移動し
た。
Next, the resin layer 8 formed as described above
The three surfaces were treated to increase the adhesion between the second wiring and the resin. This processing was performed using an apparatus similar to the apparatus shown in FIG. Here, a solution 39 in which silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm was mixed with water at a rate of 100 g / L was used. 5 kg / cm 2
The high-pressure air was sucked and mixed by the negative pressure generated when the high-pressure air was injected from the nozzle 40, and was injected together with the air from the nozzle. The stage 37 on which the substrate 81 is mounted was moved at a constant speed in the X and Y directions by a controlled stepping motor.

【0113】基板81とノズル40間の距離を20mm
とし、基板81のX方向の移動速度を20mm/分、Y
方向のステップ距離を10mmとして、基板表面の樹脂
層83に溶液を噴射することで、図16に示すように、
基板全面に均一に炭化珪素からなる錨粒子85を投錨し
た。
The distance between the substrate 81 and the nozzle 40 is 20 mm
And the moving speed of the substrate 81 in the X direction is 20 mm / min.
By setting the step distance in the direction to 10 mm and injecting the solution onto the resin layer 83 on the substrate surface, as shown in FIG.
Anchor particles 85 made of silicon carbide were uniformly anchored on the entire surface of the substrate.

【0114】樹脂表面に投錨される錨粒子85は、樹脂
層3表面に噴射された粒子全体の数%で、殆どの粒子は
脱落した。投錨された錨粒子85以外の樹脂83表面に
はその痕跡が残り、0.5μm程度の段差のランダムな
凹凸が形成された。
The anchor particles 85 anchored on the resin surface accounted for a few percent of the whole particles sprayed on the surface of the resin layer 3 and most of the particles were dropped off. Traces were left on the surface of the resin 83 other than the anchor particles 85 anchored, and random irregularities having a step of about 0.5 μm were formed.

【0115】また、ビア穴84底部に、1μm厚程度の
ベンゾシクロブテンの薄膜が残っている場合があった
が、この投錨工程で粒子の衝突により削られ十分に除去
できた。同時に、ビア穴84底部に露出した第1の配線
82表面は粒子の衝突により粗化された。
In some cases, a thin film of benzocyclobutene having a thickness of about 1 μm was left at the bottom of the via hole 84. However, in this anchoring step, particles were scraped off by the collision of particles and could be sufficiently removed. At the same time, the surface of the first wiring 82 exposed at the bottom of the via hole 84 was roughened by collision of particles.

【0116】ビア穴84底部に露出した第1の配線82
である銅は、その硬度が100Hv程で樹脂の3倍以上
の硬度であるため、錨粒子5が投錨される確率は低い
が、硫酸、過酸化水素水の混合溶液等で露出した配線表
面をライトエッチングし、粒子5を完全除去することが
好ましい。
First wiring 82 exposed at the bottom of via hole 84
Copper has a hardness of about 100 Hv, which is three times or more the hardness of the resin. Therefore, the probability that the anchor particles 5 are anchored is low, but the surface of the wiring exposed with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is used. It is preferable to perform light etching to completely remove the particles 5.

【0117】続いて、錨粒子が投錨され、かつランダム
な凹凸が形成された絶縁性樹脂層3に、図17に示すよ
うに、例えばスパッタリング法等により、チタン膜およ
び銅膜の積層膜86を形成した。なお、この積層膜86
の膜厚は、例えば合計で2μm程度となるようにした。
ここで、銅膜は、めっき陰極として作用するものであ
り、チタン膜は銅膜と樹脂表面との密着性を高める接着
層として作用した。したがって、チタン膜の膜厚は薄く
てもよく、例えば0.1μm程度とした。この場合、チ
タン表面は酸化されやすいので、真空を破ることなく、
連続的に上層である銅膜を形成することが好ましい。こ
のようにしてチタン膜と銅膜とを形成することにより、
自然酸化膜の介在を防止でき、密着力が高く低抵抗な配
線を得ることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 17, a laminated film 86 of a titanium film and a copper film is formed on the insulating resin layer 3 on which anchor particles are anchored and random irregularities are formed, for example, by a sputtering method. Formed. Note that this laminated film 86
Was made to have a total thickness of about 2 μm, for example.
Here, the copper film acted as a plating cathode, and the titanium film acted as an adhesive layer for increasing the adhesion between the copper film and the resin surface. Therefore, the thickness of the titanium film may be thin, for example, about 0.1 μm. In this case, the titanium surface is easily oxidized, without breaking the vacuum,
It is preferable to continuously form an upper copper film. By forming the titanium film and the copper film in this way,
Intervention of a natural oxide film can be prevented, and a wiring having high adhesion and low resistance can be obtained.

【0118】次に、この積層膜86上に、レジストをス
ピンコート法により塗布し、ベーキングを行い、膜厚約
5μmのレジスト層87を形成した。この後、図18に
示すように、露光・現像によりレジスト層87を配線パ
ターンに加工した。
Next, a resist was applied on the laminated film 86 by spin coating and baked to form a resist layer 87 having a thickness of about 5 μm. Thereafter, as shown in FIG. 18, the resist layer 87 was processed into a wiring pattern by exposure and development.

【0119】その後、配線パターン以外の銅膜を、レジ
スト層87をマスクとして過硫酸アンモニウム、硫酸、
エタノールからなる混合溶液でエッチングした。さら
に、チタン膜をEDTA、アンモニア、過酸化水素水か
らなる混合溶液でエッチング除去した。レジスト膜87
をアセトンにより溶解・除去することにより、図19に
示すように、第2の配線層88を形成し、多層配線基板
90を得た。
Thereafter, a copper film other than the wiring pattern is formed by using ammonium persulfate, sulfuric acid,
Etching was performed with a mixed solution of ethanol. Further, the titanium film was removed by etching with a mixed solution comprising EDTA, ammonia, and hydrogen peroxide solution. Resist film 87
Was dissolved and removed with acetone to form a second wiring layer 88 as shown in FIG.

【0120】上述の図13ないし図19に示す工程を、
必要な配線層数だけ繰り返し行うことにより、3層以上
の多層配線が形成できる。
The steps shown in FIG. 13 to FIG.
By repeating the necessary number of wiring layers, a multilayer wiring of three or more layers can be formed.

【0121】以上の工程により形成された多層配線基板
90は、層間絶縁性樹脂層83と配線層88との界面
に、平均粒径1μmの炭化珪素からなる錨粒子85が介
在しており、その錨粒子は絶縁性樹脂層83と配線層8
8との両者に対して投錨されているため、結果として、
絶縁性樹脂層83と配線金属88との密着力が増加す
る。
In the multilayer wiring board 90 formed by the above steps, the anchor particles 85 made of silicon carbide having an average particle diameter of 1 μm are interposed at the interface between the interlayer insulating resin layer 83 and the wiring layer 88. The anchor particles are composed of the insulating resin layer 83 and the wiring layer 8.
8 is anchored at both, and as a result,
The adhesion between the insulating resin layer 83 and the wiring metal 88 increases.

【0122】次に、上述の方法と同様にして得られる多
層配線基板と従来の多層配線基板について、以下のよう
に比較を行なった。
Next, the following comparison was made between a multilayer wiring board obtained in the same manner as described above and a conventional multilayer wiring board.

【0123】密着強度 まず、従来の多層配線基板として試料1ないし4を用意
した。試料1は形成したままのベンゾシクロブテン表
面、試料2は#800のバフホイールにより機械的粗化
を行った表面、試料3は4フッ化炭素および窒素プラズ
マにより処理した表面、試料4はエポキシ系のフィラー
を5重量%混合し、過マンガン酸カリウム溶液により表
面に露出したフィラーをエッチングして粗化を行った表
面に、各々配線を形成した多層配線基板である。試料5
として、本発明にかかる多層配線基板を用いた。
Adhesion Strength First, samples 1 to 4 were prepared as conventional multilayer wiring boards. Sample 1 was a benzocyclobutene surface as formed, Sample 2 was a surface roughened mechanically by a # 800 buff wheel, Sample 3 was a surface treated with carbon tetrafluoride and nitrogen plasma, and Sample 4 was an epoxy-based Is a multilayer wiring board in which 5 wt% of the filler is mixed and the filler exposed on the surface is etched and roughened with a potassium permanganate solution to form a wiring on the roughened surface. Sample 5
The multilayer wiring board according to the present invention was used.

【0124】試料1ないし5について、配線層を90°
ピール試験により引き剥がしてその密着強度を測定し
た。
For samples 1 to 5, the wiring layer was 90 °
The film was peeled off by a peel test, and the adhesion strength was measured.

【0125】このようにして、従来の多層配線基板と本
発明の多層配線基板について、絶縁性樹脂層と配線層と
の密着強度を比較した結果を表すグラフ図を図20に示
す。図20に示すように、試料1ないし3では、ピール
強度は0.3kg/cmにも達しなかった。しかしなが
ら、試料4及び5では、十分な密着強度が得られた。
FIG. 20 is a graph showing the result of comparing the adhesion strength between the insulating resin layer and the wiring layer between the conventional multilayer wiring board and the multilayer wiring board of the present invention. As shown in FIG. 20, in samples 1 to 3, the peel strength did not reach 0.3 kg / cm. However, in Samples 4 and 5, sufficient adhesion strength was obtained.

【0126】多層配線基板の諸特性 次に、試料1ないし5について、比誘電率、誘電損失、
体積抵抗率、吸水率、及び50μm2 ビア抵抗を測定し
た。なお、各測定は、以下のようにして行なった。
Various Characteristics of Multilayer Wiring Board Next, for samples 1 to 5, relative permittivity, dielectric loss,
The volume resistivity, water absorption, and 50 μm 2 via resistance were measured. In addition, each measurement was performed as follows.

【0127】比誘電率 比誘電率は、直径5mm及び直径3.8mmの円形電極
をそれぞれ第1及び第2の配線層に対向するように形成
し、両電極間にインピーダンスアナライザを接続するこ
とにより1MHzでの容量を測定、さらに、測定した容
量から換算することにより求めた。
Relative permittivity The relative permittivity is determined by forming circular electrodes having a diameter of 5 mm and a diameter of 3.8 mm so as to face the first and second wiring layers, respectively, and connecting an impedance analyzer between the two electrodes. The capacity at 1 MHz was measured, and further obtained by converting the measured capacity.

【0128】誘電損失 誘電損失は、直径5mm及び直径3.8mmの円形電極
をそれぞれ第1及び第2の配線層に対向するように形成
し、両電極間にインピーダンスアナライザを接続するこ
とにより1MHzで測定した。
Dielectric Loss Dielectric loss is measured at 1 MHz by forming circular electrodes having a diameter of 5 mm and a diameter of 3.8 mm so as to face the first and second wiring layers, respectively, and connecting an impedance analyzer between both electrodes. It was measured.

【0129】体積抵抗率 直径5mm及び直径3.8mmの円形電極をそれぞれ第
1及び第2の配線層に対向するように形成し、両電極間
に絶縁抵抗計を接続し、直流電圧50Vを印加し、1分
間経過後の抵抗を測定した。体積抵抗率は、その時の抵
抗値より換算して求めた。
Volume resistivity A circular electrode having a diameter of 5 mm and a diameter of 3.8 mm is formed so as to face the first and second wiring layers, respectively. An insulation resistance meter is connected between both electrodes, and a DC voltage of 50 V is applied. After one minute, the resistance was measured. The volume resistivity was determined by converting from the resistance value at that time.

【0130】吸水率 吸水率は、基板としてシリコンウエハを使用して形成し
た多層配線基板を試料とし、各試料の同一部位を使用し
てJIS C 6481,5.14に示される方法で測
定した。
Water Absorption The water absorption was measured by a method shown in JIS C 6481, 5.14 using a multilayer wiring board formed using a silicon wafer as a substrate and using the same portion of each sample.

【0131】50μm2 ビア抵抗 形成した50μm2 のビアについて、4端子法により、
ビア抵抗を測定した。直流電流として100mAを印加
した。
50 μm 2 Via Resistance For the formed 50 μm 2 via, a four-terminal method was used.
Via resistance was measured. 100 mA was applied as a direct current.

【0132】上記測定により得られた結果を下記表1に
示す。
The results obtained by the above measurement are shown in Table 1 below.

【0133】[0133]

【表1】 [Table 1]

【0134】表1に示すように、試料1ないし3に関し
ては、ビア抵抗を除く層間絶縁性樹脂の特性に関しては
全く同様であったが、フィラーを混入させた試料4は、
誘電率、誘電正接、絶縁抵抗、及び吸水率の全てが悪化
していることがわかった。これに対し、試料5から明ら
かなように、本発明の多層配線基板に関しては、投錨粒
子が樹脂金属界面にしか存在しないため、樹脂の特性に
悪影響を与えることが無く、良好な諸特性が得られた。
As shown in Table 1, the properties of the interlayer insulating resin except for the via resistance were exactly the same with respect to the samples 1 to 3, but the sample 4 containing the filler was the same as the sample 4.
It was found that all of the dielectric constant, dielectric loss tangent, insulation resistance, and water absorption were deteriorated. On the other hand, as is apparent from Sample 5, in the multilayer wiring board of the present invention, since the anchoring particles exist only at the resin-metal interface, good properties are obtained without adversely affecting the properties of the resin. Was done.

【0135】また、ビア抵抗は試料3と試料5が同程度
の値であり、その他の試料では約100倍ほど高くなっ
ていた。試料の断面を各々観察したところ、試料1、
2、4では、ビア穴底に樹脂の残渣が残っていたのに対
し、試料3、5では残渣が完全に除去されていた。これ
は、本発明の方法を用いると、プラズマ処理同様に、ビ
ア穴底の樹脂残渣を効果的に除去できることを示してい
る。
The via resistance was approximately the same for Sample 3 and Sample 5, and about 100 times higher for the other samples. When the cross sections of the samples were observed,
In Samples 2 and 4, the resin residue remained at the bottom of the via hole, whereas in Samples 3 and 5, the residue was completely removed. This indicates that the use of the method of the present invention can effectively remove the resin residue at the bottom of the via hole as in the case of the plasma treatment.

【0136】信頼性 次に、試料4及び5について、信頼性試験を行なった。
この試験では、2層配線で40μm径のビア穴を介した
ビアチェーン(ビア数:1000個)を作成し、熱衝撃
を行った。試験方法はJIS C- 5012を苛酷にし
たもので、260℃シリコーンオイル浸漬10秒一移送
15秒−20℃トリクロルエチレン浸漬20秒一移送1
5秒を1サイクルとし、20サイクル毎に回路端の抵抗
を測定し、抵抗の変化率を求めた。
Reliability Next, a reliability test was performed on Samples 4 and 5.
In this test, a via chain (the number of vias: 1000) was formed through a via hole having a diameter of 40 μm with two-layer wiring and subjected to thermal shock. The test method used was a severe test of JIS C-5012, immersion in 260 ° C silicone oil for 10 seconds per transfer 15 seconds -20 ° C trichlorethylene immersion for 20 seconds per transfer 1
With 5 seconds as one cycle, the resistance at the circuit end was measured every 20 cycles, and the rate of change in resistance was determined.

【0137】このような信頼性試験の結果を表すグラフ
図を図21に示す。
FIG. 21 is a graph showing the results of such a reliability test.

【0138】図中、グラフ211は試料4、グラフ21
2は試料5の結果を各々示す。
In the figure, the graph 211 is the sample 4, the graph 21
2 shows the results of Sample 5, respectively.

【0139】図21に示すように、従来の多層配線基板
である試料4では100サイクルから150サイクル付
近で抵抗変化率が上昇したが、本発明の多層配線基板で
ある試料5では、200サイクル以上の熱衝撃に耐え、
信頼性が向上していることが分かった。この結果は、本
発明による基板の層間絶縁性樹脂と配線層との密着力が
増加したこと、層間絶縁性樹脂の特性が劣化しないこと
に起因する。
As shown in FIG. 21, in the sample 4 which is a conventional multilayer wiring board, the resistance change rate is increased from about 100 cycles to about 150 cycles, but in the sample 5 which is a multilayer wiring board of the present invention, 200 cycles or more. Withstands the thermal shock of
It was found that the reliability was improved. This result is due to the fact that the adhesion between the interlayer insulating resin of the substrate and the wiring layer according to the present invention has increased, and that the characteristics of the interlayer insulating resin do not deteriorate.

【0140】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更して実施し
得る。例えば、第1の配線形成法は、蒸着法、スパッタ
リング法、電気めっき法、無電解めっき法等を利用して
も良い。同様に第2の配線形成法も蒸着法、電気めっき
法、無電解めっき法等を利用できる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be implemented with modifications without departing from the scope of the invention. For example, as the first wiring formation method, an evaporation method, a sputtering method, an electroplating method, an electroless plating method, or the like may be used. Similarly, for the second wiring forming method, a vapor deposition method, an electroplating method, an electroless plating method, or the like can be used.

【0141】また、基材、配線、絶縁性樹脂、レジス
ト、エッチング液はその材質、寸法などに関して種々変
更して用いることができ、さらに、粒子を投錨する際の
諸条件も前記例示に限定されないことはむろんである。
The base material, wiring, insulating resin, resist, and etching solution can be used with various changes in the material, dimensions, and the like. Further, the conditions for anchoring particles are not limited to those described above. That is a must.

【0142】[0142]

【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、高密度で高接続信頼性を有する半導体装置を低コス
トで製造することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a semiconductor device having high density and high connection reliability can be manufactured at low cost.

【0143】また、本発明の多層配線基板によれば、高
信頼性を有する配線が得られ、配線の高密度化が実現で
きる。
According to the multilayer wiring board of the present invention, a highly reliable wiring can be obtained, and a high density wiring can be realized.

【0144】さらに、本発明の多層配線基板の製造方法
によれば、高密度な配線及び高信頼性を有する多層配線
基板を低コストで製造する。
Further, according to the method for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention, a multilayer wiring board having high density wiring and high reliability can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図2】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図4】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図5】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図6】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図7】 本発明の半導体装置の製造方法の一例を説明
するための図
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図8】 本発明に使用し得る粒体噴射装置の一例を表
す該略図
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a particle ejecting apparatus that can be used in the present invention.

【図9】 ウエハの中心からの距離と、得られたバンプ
の組成との関係を表すグラフ図
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the wafer and the composition of the obtained bump.

【図10】 ウエハの中心からの距離と、得られたバン
プの高さとの関係を表すグラフ図
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the wafer and the height of the obtained bump.

【図11】 半導体装置の接続信頼性試験の結果を表す
グラフ図
FIG. 11 is a graph showing a result of a connection reliability test of the semiconductor device;

【図12】 本発明にかかる多層配線基板の一例を表す
概略断面図
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a multilayer wiring board according to the present invention.

【図13】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 13 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図14】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 14 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図15】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 15 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図16】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 16 is a diagram illustrating each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図17】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 17 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention;

【図18】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 18 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図19】 本発明にかかる多層配線基板の製造方法の
一例の各工程を説明するための図
FIG. 19 is a view for explaining each step of an example of the method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present invention.

【図20】 絶縁性樹脂層と配線層との密着強度を表す
グラフ図
FIG. 20 is a graph showing the adhesion strength between an insulating resin layer and a wiring layer.

【図21】 多層配線基板の信頼性試験の結果を表すグ
ラフ図
FIG. 21 is a graph showing the results of a reliability test of a multilayer wiring board;

【図22】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 22 is a view for explaining an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図23】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 23 is a view illustrating an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図24】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 24 is a view for explaining an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図25】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 25 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a bump connection electrode of a semiconductor element.

【図26】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 26 is a view for explaining an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図27】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 27 is a view for explaining an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図28】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 28 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a bump connection electrode of a semiconductor element.

【図29】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 29 is a view illustrating an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図30】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 30 is a view for explaining an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図31】 従来の半導体素子のバンプ接続電極の製造
工程の一例を説明するための図
FIG. 31 is a view illustrating an example of a manufacturing process of a conventional bump connection electrode of a semiconductor element.

【図32】 めっき装置の一例を表わす概略図FIG. 32 is a schematic view illustrating an example of a plating apparatus.

【図33】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 33 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board;

【図34】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 34 is a view illustrating an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board.

【図35】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 35 is a view for explaining an example of a conventional multi-layer wiring board manufacturing process.

【図36】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 36 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board;

【図37】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 37 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board;

【図38】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 38 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board.

【図39】 従来の多層配線基板の製造工程の一例を説
明するための図
FIG. 39 is a view for explaining an example of a conventional manufacturing process of a multilayer wiring board;

【図40】 バフ研磨法により粗面化された絶縁性樹脂
層を説明するための図
FIG. 40 is a diagram illustrating an insulating resin layer roughened by a buff polishing method.

【図41】 化学的粗化法により粗面化された絶縁性樹
脂層を説明するための図
FIG. 41 is a view illustrating an insulating resin layer roughened by a chemical roughening method.

【図42】 他の化学的粗化法により粗面化された絶縁
性樹脂層を説明するための図
FIG. 42 is a view illustrating an insulating resin layer roughened by another chemical roughening method.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木崎 幸男 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者 山田 浩 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術研究所内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Yukio Kizaki 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Toshiba Production Technology Research Institute (72) Inventor Hiroshi Yamada 33, Shinisogo-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Address Co., Ltd., Toshiba Production Technology Laboratory

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体素子表面上に下地電極層を形成す
る工程、該下地電極層上に金属層をメッキし、該金属層
をパターニングすることによりバンプ電極を形成する工
程、及び圧縮空気による粒体噴射手段を用い、該バンプ
電極をマスクとし、該下地電極層上に砥粒を噴射するこ
とにより研削除去を行なう工程を具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a base electrode layer on a surface of a semiconductor element, a step of plating a metal layer on the base electrode layer, and forming a bump electrode by patterning the metal layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of performing grinding removal by injecting abrasive grains onto the base electrode layer using the bump electrode as a mask by using body injection means.
【請求項2】 前記砥粒は、酸化アルミニウム、炭化珪
素、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化珪素、酸化クロ
ム、及び酸化鉄からなる群から選択される少なくとも1
つの材料から構成されることを特徴とする請求項1に記
載の半導体装置の製造方法。
2. The abrasive grain is at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, silicon carbide, diamond, cerium oxide, silicon oxide, chromium oxide, and iron oxide.
2. The method according to claim 1, wherein the semiconductor device is made of two materials.
【請求項3】 絶縁性樹脂層と配線層とが交互に積層さ
れた多層配線基板において、前記絶縁性樹脂層と配線層
の間に、前記絶縁性樹脂層と配線層を連結するための錨
が埋め込まれていることを特徴とする多層配線基板。
3. In a multilayer wiring board in which insulating resin layers and wiring layers are alternately laminated, an anchor for connecting the insulating resin layer and the wiring layer is provided between the insulating resin layer and the wiring layer. A multilayer wiring board characterized by having embedded therein.
【請求項4】 前記錨は、圧縮空気による粒体噴射手段
を用いて錨粒子が投錨された絶縁性樹脂層表面に配線層
を形成することにより埋め込まれることを特徴とする請
求項3に記載の多層配線基板。
4. The anchor according to claim 3, wherein the anchor is embedded by forming a wiring layer on the surface of the insulating resin layer on which the anchor particles have been anchored, using a means of spraying compressed air. Multilayer wiring board.
【請求項5】 前記錨は、炭化珪素、酸化アルミニウ
ム、ダイアモンド、酸化セリウム、酸化珪素、酸化クロ
ム、酸化鉄からなる群から選択される少なくとも1つの
材料からなることを特徴とする請求項3に記載の多層配
線基板。
5. The anchor according to claim 3, wherein the anchor is made of at least one material selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum oxide, diamond, cerium oxide, silicon oxide, chromium oxide, and iron oxide. The multilayer wiring board as described in the above.
【請求項6】 前記絶縁性樹脂層は、ベンゾシクロブテ
ン、ポリイミド、及びテフロンからなる群から選択され
る少なくとも1つの材料からなることを特徴とする請求
項3に記載の多層配線基板。
6. The multilayer wiring board according to claim 3, wherein the insulating resin layer is made of at least one material selected from the group consisting of benzocyclobutene, polyimide, and Teflon.
【請求項7】 基板上に絶縁性樹脂層を形成する工程、 圧縮空気による粒体噴射手段を用いて錨粒子を吹き付け
て、該絶縁性樹脂層上に投錨を行なう工程、及び該錨粒
子が投錨された該絶縁性樹脂層表面に配線層を形成する
工程を具備することを特徴とする多層配線基板の製造方
法。
7. A step of forming an insulating resin layer on the substrate, a step of spraying anchor particles using compressed particle air jetting means, and anchoring the insulating resin layer. A method of manufacturing a multilayer wiring board, comprising a step of forming a wiring layer on the surface of the anchored insulating resin layer.
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