JPS60134497A - 配線基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、配線基板形成技術、特に多層の配線基板形成
に適用して有効な技術ムこ関するもので、たとえば電子
装置における配線基板の形成に利用して有効な技術に関
するものである。

［背景技術］ 半導体装置の高集積化、高密度実装化の要請に伴い、ペ
レソＩ−［載用基板および半導体装置の実装用基板にお
ける配線の微細化とともに微細化された配線の多層化に
よる配線基板の高密度化が一段と要求されると考えられ
る。

一方において、大型コンピュータ等の演算の高速比の要
請に伴い、作動の信頼性保持、向上のため高集積度ペレ
ットを搭載した基板または半導体装置の実装用基板にお
ける配線の電気抵抗の低減化および配線間の電気容量の
減少化も要求されると考えられる。

ところで、従来の配線基板の製造方法としては、たとえ
ば半導体装置の実装用のプリント配線基板があるが、該
基板は通常、ガラス・フェノール樹脂、ガラス・エポキ
シ樹脂等の積層板に印刷等で配線を形成するものである
が、印刷による場合は配線中および配線間隔を微細化す
ることは、非富に難しいと思われる。

また、半導体ペレットを搭載する基板に、アルミナ基板
上にタングステンの配線を印刷にて形成し、その基板を
重ね合わせて形成した多層基板が知られている（エレク
トロニクス［Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　］６６月号１６
．１９Ｂ２．Ｐ１４３〜。

前記タングステンで配線形成したアルミナ基板は、平坦
形状であるため多層化に適しているが、印刷により配線
形成を行っているため微細化が難しく、タングステン配
線故に電気抵抗が大きいという問題が考えられ、また多
層化する場合に上下配線間の電気的導通をとるための位
置合わせが困難であり、さらに多層化に際し焼結工程を
経るため基材の収縮等による変形、接続部のズレ等によ
り歩留りが低くなるという問題が考えられる。

前記製造方法の他に、配線の微細化が可能でかつ多層形
成した場合も上層と下層の配線間の導通を確実にとるこ
とができる方法として、通常ペレットの製造に採用して
いるフォ１〜リソグラフィと蒸着等で微細パターンを形
成する方法がある。

この方法では、配線および該配線上の絶縁層を厚く形成
することは難しく、それ故、配線の電気−抵抗が大きく
なり、上下層の配線間の電気容量も大きくなってしまう
ため、信頼性が低いという問題が考えられる。

また、無理に配線および絶縁層を厚く形成した場合には
、配線層の上面に大きな凹凸形状が生じることになり、
該配線層上に他の配線層を形成した場合は凹凸がさらに
大きくなっていくため、多層の配線基板を形成すること
は困難であり、また蒸着法で配線を形成した場合には配
線の厚さにむらが生じることになるため該配線基板は信
頼性の低下を来すことにもなる、等の問題があることが
本発明者によって明らかにされた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、高密度配線が多層形成されてなる信頼
性の高い配線基板に関する技術を提供するものである。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、フォトリソグラフィ技術を利用することによ
り、低抵抗材料からなる微細形状の厚い配線を埋設した
絶縁材で厚い平坦形状の層を形成し、多層化を容易にす
ることにより、信頼性の高い高密度配線からなる多層の
配線基板を達成するものである。

［実施例１］ 第１図は、本発明による実施例１である配線基板の製造
方法を示す工程図であり、第２図（ａ）〜（１１は同じ
く各製造工程における状態をその断面図で示したもので
ある。

第１図に示す製造工程に従って、第２図ｔａ＋〜ｔｌｌ
を参照しながら、本実施例１の製造方法について説明す
る。

第１図では、製造方法を１２工程に細分して説明するが
、第１工程から第４工程までは配線形成、第５〜第８工
程は引出電極形成、第９および第１０工程は絶縁層形成
、第１１および第１２工程はｒｌＩＦ摩の各工程を示す
ものである。

第１工程であるフォトレジスト膜被着工程は第２図ｆａ
ｌに示す絶縁基体である炭化ケイ素基板１に、同図（ｂ
）に示すようにフォトレジスト膜２を被着することから
なる。ここでは厚い、たとえば３０μｍの厚さのフォト
レジスト膜２を被着形成する。

炭化ケイ素基板１は０．１〜３．５重量％のヘリリウム
を含みホントプレス（２９０ｋｇ／ｃｎ＋、〜２０００
℃〜）により形成される。この基板については特開昭５
６−６６０８６号公報、同５７−２５９１号公報により
知られている。フォトレジスト膜２は塗布法によらず、
予め膜（フィルム）として形成されたものを固着（貼付
）することによって形成される。

第２工程の露光、現像を終了した状態が第２図（Ｃ）で
あり、現像した後に蒸着またはスパッタリング等にて銅
（またはアルミニウム）３を厚く、たとえば５μｍ位に
被着形成する第４工程が同図（ｄ）である。銅を被着し
た後、同図（ｅ）に示すように、残っているフォトレジ
スト２の一ケ１１１を持ち上げて引き剥がす第４工程で
あるビール・オフ工程によりフォトレジスト上に被着さ
れていた銅３は除去されるため炭化ケイ素基板上に被着
形成された厚膜の銅３で所定の配線４が形成されること
になる（同図（ｆ））。

第５工程から第８工程までは、第１から第４までの工程
を繰り返し、第２図（ｇｌに示す引出電極５を形成する
工程である。すなわち、第５工程で、たとえば５０〜１
００μｍの予め膜として形成された厚いフォトレジスト
膜を第２図（ｆｌの基板１と配線４の上に被着し、第６
エ程で、既に形成されている配線４上の所定の位置のフ
ォトレジストの一部を露光、現像した後、第７エ程で銅
を非常に厚く、たとえば２０μｍの厚さで引出電極４を
蒸着等で形成し、次いで第８工程のビール・オフでフォ
トレジスト１１％を除去し、前記第２図（ｇｌの状態と
する。

第９工程は、絶縁層６を形成するホウケイ酸ガラスの被
着工程であり、ガラス粉末ペーストを厚く、たとえば３
０μｍの厚さで被着しく第２図（ｈｌ）、その後第１０
工程で、たとえば８００〜９００℃に加熱し、シンタリ
ング（またはデンシファイ）を行い、第２図（ｉ）の絶
縁層上面番やや平坦な形状にすることができる。なお、
絶縁層の形成方法としては他の方法を採用してもよいこ
とはいうまでもなく、たとえばスパッタリングでホウケ
イ酸ガラスを被着する方法によれば、シンタリング工程
を省略してもよく、この場合は低温で絶縁層を形成する
ことができる。

第１１工程は、第２図（ｉ）の絶縁層６の上面にホウケ
イ酸ガラスとエツチング速度の等しいレベリング補助材
７、たとえばレジスト等の有機高分子材料またはＳＯＧ
等を上面が平坦形状になるように塗布または被着する工
程で、同図（ｊｌの状態を得るものである。

第１２工程は、プラズマエツチング法等で第２図０１の
レベリング補助材上面より一定の速度でエツチングして
行くことにより、同図（ｋｌに示すような引出電極５の
上端面が露出した平坦形状の絶縁層６が形成される。

第２図（１）は、同図（ｋ）の上面に、第１から第４の
工程を再度行うことにより、第２層目の配線４ａが形成
された状態を示すものである。同様に、第５から第１２
工程を再度行うことにより、２層構造の配線基板を製造
することができる。

そして、完成された各層の上面が平坦形状であるため、
構造上の無理がなく何層にも積層することを容易に行う
ことができ、また幾重に積層しても確実に電気的導通を
とることができる配線基板である。

なお、最上層の上面には、外部電極としての電極パッド
（図示せず）は、第２図（１）に示す配線形成工程、す
なわち、第１から第４の工程を適用すれば、任意の位置
に容易に形成することができる。

また、本実施例１の製造方法によれば、非常に微細な、
たとえば７０μｍ以下のバターニングでありながら非常
に厚い配線４、たとえば３０μｍ以上でも形成すること
ができ、さらに任意の厚さの絶縁層を形成することがで
きるものである。

［実施例２］ 第３図は、本発明による実施例２である半導体装置を、
その部分断面図で示したものである。

本実施例２の半導体装置は、前記実施例１の方法で製造
した配線基板８を利用してなるものであって、該配線基
板８上にフェイスダウン型ペレット９を多数取り付けて
なるいわゆるマルチチップモジュール型半導体装置であ
る。

すなわち、炭化ケイ素基板１上に３つの配線層からなる
配線基板の最上層表面の引出電極５上に形成された外部
゛電極たる電極パッド１０に半田等のハンプ電極１１を
介してベレソート９を取り付けてなるものである。

本実施例２である半導体装置は、その配線基板が銅等の
低抵抗金属からなる微細形状の厚い配線４と誘電率の低
いホウケイ酸ガラスの厚い絶縁層６で形成されているの
で、高集積度のペレット９を同一基板上に多数個取り付
けることができる同時に安定した状態で高速演算を行う
ことができるものである。

［実施例３］ 第４図は、本発明による実施例３である半導体装置を、
その部分断面図で示したものである。

本実施例３の半導体装置は、実施例１により製造した配
線基板に、ワイヤホンディングで電気的接続を行うペレ
ットを搭載してなるもので、炭化ケイ素１上に２つの配
線層を形成した配線基板の最上層上面に、ペレット取付
部であるメクライズ層１２を銅またはアルミニウム等で
形成し、該ペレット取付部にペレット９を取り付け、同
じく基板上面に形成された電極パッドとペレット」二の
ボンディングパノド１３とを金等のワイヤ１４でボンデ
ィングして電気的接続を行ったものである。

本実施例３の半導体装置は前記実施例２の半導体装置と
ほぼ同様な特長を有するものである。

［効果］ （１）、複数の層からなる配線基板の各層を平坦形状で
形成することにより、多層の配線基板であっても構造上
に無理なく積層することができるので、信頼性の高い多
層基板を形成することができる。

（２）、多層配線基板を基材である電気絶縁性の０．１
〜３．５％のベリリウムを含む炭化ケイ素基板上に形成
することにより、該炭化ケイ素か熱伝導率が高くかつ熱
膨張率が低いので、信頼性の高い配線基板を提供するこ
とができる。

（３）、各層の配線パク−ニングをリソグラフィ技術を
採用することにより、微細パターンの配線を形成するこ
とができる。

（４）、フォトリソグラフィ技術により配線のパターニ
ングを行う際、予め膜（フィルム）として形成された厚
いフォトレジスト臭を用いることにより、微細パターン
であっても金属を蒸着等で厚く形成することができるの
で、高密度の微細配線であっても低電気抵抗の配線を形
成することができる。

（５）、前記（４）と同様の方法で前記（４）に記載し
た配線の所定の位置に厚い形状の引出電極を形成するこ
とにより、該配線上に厚い絶縁層を形成することができ
るので、上下層の配線間の電気容量を低くすることがで
きる。

（６）、絶縁層を誘電率の低いホウケイ酸ガラスで形成
することにより、アルミナ等に比べ大巾に配線間の電気
容量を低減することができる。

（７）、絶縁層をホウケイ酸ガラスで形成することによ
り、炭化ケイ素基板等との熱膨張率の整合を図ることが
容易であるため配線基板の熱衝撃による破壊等を防止で
きる。

（８）、前記（１）〜（７）により、高速演算を行うこ
とができる高集積度ペレットを搭載してなるマルチチッ
プモジュール用であって、信頼性の高い多層からなる配
線基板を得ることができる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることばいうまでもない。

たとえば、配線材料および電極材料として銅について説
明したが、金またはアルミニウム等の同じ目的で使用す
ることができる材料であれば如何なるものであってもよ
い。

また、実施例に示した配線基板の層の数、配線、引出電
極および絶縁層の厚さは必ずしもそれらの値に規定され
るものでないことばいうまでもない。

さらに、前記実施例１の製造方法において、フォトレジ
ストの除去方法としてビール・オフ法についてのみ説明
したが、これに限るものでなく、いわゆるリフト・オフ
法を用いてもよいことはいうまでもなく、また絶縁層の
エツチングによる研摩工程においても、レベリング補助
材を被着せずに機械的に研摩してもよい。

なお、絶縁材料としては必要に応じてホウケイ酸ガラス
に亜鉛等の他のガラス成分を混合してもよく、リンガラ
スその地間目的に使用できる絶縁材であれば如何なるも
のであってもよい。また機材としては炭化ケイ素を主成
分とするもののみについて記載したが、通常絶縁材とし
て用いられるセラミック材料やシリコン（Ｓｉ）の基板
であってもよく、場合によっては、ポリイミドなどの耐
熱性有機材料であっても、絶縁層形成をスパッタリング
等の低温で行う方法を採用すれば、使用することができ
る。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置のベレッ
ト搭載用基板に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなくたとえば、半導体装置の高密
度実装用基板に適用しても有効な技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による実施例１である配線基板の製造
方法を示す工程図、 文 第２図（ａ）〜（す）はそれぞれ各製造工程の基板の一
部を示す断面図、 第３図は、本発明による配線基板の１つを利用してなる
実施例２である半導体装置を示す部分断面図、 第４図は、本発明による配線基板の１つを利用してなる
実施例３である半導体装置を示す部分断面図である。 １・・・炭化ケイ素基板、２・・・フォトレジスト膜、
３・・・銅、４，４ａ・・・配線、５・・・引出電極、
６・・・絶縁層、７・・・レヘリング補助材、８・・・
配線基板、９・・・ペレット、１０・・・電極パッド、
１１・・・ハンフ電極、１２・・・メタライス層、１３
・・・ホンディングバッド、１４・・・ワイヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．１または２以上の層からなる配線基板において、層
   が一部に引出電極を有する配線を絶縁材で埋設して板状
   に形成されてなるものであって、第１層が絶縁基板表面
   上に形成され、第２層以上が前層表面上に形成されてな
   ることを特徴とする配線基板。 ２、配線が銅で形成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の配線基板。 ３、絶縁基板が炭化ケイ素を主成分とする材料で形成さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   配線基板。 ４、絶縁材がホウ硼ケイ酸ガラスであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ５、配線基板がペレット取付基板であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ６、配線基板が半導体装置の実装基板であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の配線基板。 ７．１または２以上の層からなる配線基板の製造方法に
   おいて、配線を形成する工程、該配線の所定部に引出電
   極を形成する工程、前記配線および引出電極を絶縁材料
   で埋設して層を形成する工程、並びに該層の上部を研摩
   する工程からなることを特徴とする配線基板の製造方法
   。