JP7589574B2 - 多層配線基板 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に係るパッケージ化デバイスを概略的に示す断面図である。
図2は、図1に示すパッケージ化デバイスが含んでいる多層配線基板を概略的に示す断面図である。図3は、図2に示す多層配線基板の一部を拡大して示す断面図である。図4は、図2に示す多層配線基板の他の一部を拡大して示す断面図である。
このパッケージ化デバイス1が含む多層配線基板12は、例えば、以下の方法により製造することができる。
先ず、支持体2の一方の面に剥離層3を形成する。
支持体2は、支持体2を通じて剥離層3に光を照射する場合もあるため、透光性を有していることが有利である。支持体2としては、例えば、矩形のガラス板を用いることができる。矩形のガラス板は、大型化に適している。また、ガラス板は、優れた平坦性及び高い剛性を実現可能である。そのため、支持体2としての矩形のガラス板は、その上に微細なパターンを形成するのに適している。
支持体2の上面に剥離層3を形成した後、剥離層3の上面に絶縁層121を形成する。ここでは、一例として、感光性のエポキシ樹脂をスピンコート法により剥離層3上へ塗布する。感光性のエポキシ樹脂は、比較的低温で硬化させることができ、硬化に伴う収縮が少ないため、その後の微細パターン形成に有利である。
次いで、フォトリソグラフィにより、絶縁層121に貫通孔を設ける。これら貫通孔に対しては、現像時の残渣除去を目的として、プラズマ処理を行ってもよい。絶縁層121の厚さは、貫通孔内に形成する導体層の厚さに応じて設定される。ここでは、一例として、絶縁層121の厚さは7μmとする。
次いで、真空中で、密着層122a及びシード層122bを形成する。密着層122aは、上記の通り、絶縁層121へのシード層122bの密着性を向上させて、シード層122bの剥離を防止する層である。また、シード層122bは、上記の通り、導体層123を形成するための電解めっきにおいて、給電層としての役割を果たす。
図5に示す構造を化学機械研磨(CMP)等によって研磨して、導体層123’及びシード層122bのうち、絶縁層121に設けられた貫通孔外に位置した部分を除去する。即ち、絶縁層121の上面の位置では密着層122aの表面が最表面となり、絶縁層121に設けられた貫通孔の位置では導体層123’の表面が最表面となるように研磨を行う。ここでは、一例として、導体層123’のうち表面からの距離が2μm以下の部分と、シード層122bのうち絶縁層121の上面に位置した部分(厚さ300nm)とを研磨により除去する。
次に、CMP等の研磨を再度行い、密着層122aのうち絶縁層121の上面に位置した部分と、絶縁層121の一部とを除去する。なお、密着層122aと絶縁層121とは材料が異なるので、密着層122aの一部を除去するための化学的な研磨が、絶縁層121の一部の除去へ及ぼす影響は小さい。絶縁層121の一部の除去には、研磨剤による物理的な研磨が主に寄与する。
次に、研磨された表面に、図6に示す第1絶縁層1201を形成する。第1絶縁層1201は、絶縁層121等と接した第1面S1と、その裏面である第2面S2とを有している。第1絶縁層1201には、第1面S1から第2面S2まで各々が貫通した第1凹部R1及び第2凹部R2が設けられている。第1凹部R1は、絶縁層121の上面上に位置している。第2凹部R2は、導体層123上に位置している。ここでは、第1凹部R1及び第2凹部R2の各々は貫通孔である。これら凹部は、第1絶縁層1201の全体に亘って略均一に分布している。
次に、図7に示すように、第1絶縁層1201上に、第2絶縁層1202を形成する。第2絶縁層1202は、第2面S2と接した第3面S3と、その裏面である第4面S4とを有している。第2絶縁層1202は、第1絶縁層1201の第1凹部R1を埋め込んでいる。第2絶縁層1202には、第3面S3から第4面S4まで貫通し、1以上が第1絶縁層1201の第2凹部R2と連通した第3凹部R3が設けられている。第3凹部R3の底面は、第1絶縁層1201の表面の一部である。
次いで、図7に示す構造の第1絶縁層1201及び第2絶縁層1202を形成した面に、図8及び図9にそれぞれ示す密着層1204a及びシード層1204bを順次形成する。密着層1204a及びシード層1204bには、それぞれ、密着層122a及びシード層122bについて上述したのと同様の材料を使用することができる。また、密着層1204a及びシード層1204bは、それぞれ、密着層122a及びシード層122bについて上述したのと同様の方法により形成することができる。ここでは、一例として、密着層1204aとして厚さが50nmのチタン層を形成するとともに、シード層1204bとして厚さが300nmの銅層を形成することとする。
次に、図10に示すように、シード層1204b上に導体層1203’を形成する。後述するように、導体層1203’のうち、第2凹部R2内に位置した部分はビア部1203Vとなり、第3凹部R3内に位置した部分はランド部1203L又は配線部1203Wとなる。導体層1203’は、導体層123’について上述したのと同様の方法により形成することができる。
次に、図11に示すように、導体層1203’のうち、第2凹部R2又は第3凹部R3外に位置した部分を、研磨によって除去する。この研磨は、導体層123’の研磨と同様の方法により行うことができる。ここでは、一例として、導体層1203’のうち表面からの距離が2μm以下の部分と、シード層1204bのうち第4面S4上面に位置した部分(厚さ300nm)とを研磨により除去する。
続けて、CMP等の研磨を再度行い、密着層1204aのうち第4面S4上に位置した部分と、第2絶縁層1202の一部とを除去する。この研磨は、密着層122a及び絶縁層121の研磨と同様の方法により行うことができる。
その後、図6乃至図11を参照しながら説明した工程(8)乃至(13)からなるシーケンスを繰り返す。これにより、図12に示す多層配線構造を得る。図12では、多層配線構造は2つの層120を含んでいる。多層配線構造が含む層120の数は3以上であってもよい。
次に、多層配線構造上に、図13に示す絶縁層124を形成する。絶縁層124には、多層配線構造の最表面に位置した層120が含んでいるランド部1203Lの位置に、貫通孔が設けられている。
次いで、多層配線構造及びその上の絶縁層124上に、密着層125a及びシード層125bを順次形成する。密着層125a及びシード層125bには、それぞれ、密着層122a及びシード層122bについて上述したのと同様の材料を使用することができる。また、密着層125a及びシード層125bは、それぞれ、密着層122a及びシード層122bについて上述したのと同様の方法により形成することができる。
次いで、シード層125b上にレジストパターン228を形成する。レジストパターン228は、絶縁層124に設けられた貫通孔の位置に貫通孔を有している。導体層126は、導体層123’について上述したのと同様の方法により形成することができる。
図13の構造を得た後、レジストパターン228を除去する。その後、導体層126をエッチングマスクとして用いたエッチングにより、密着層122a及びシード層122bの露出部を除去する。この状態で残った導体層126が、FC-BGA基板11との接合に使用する電極となる。
次に、図14に示すように、絶縁層124及び導体層126上に絶縁層128を形成する。絶縁層128は、導体層126の位置に貫通孔を有している。絶縁層は、例えば、絶縁層124及び導体層126上にソルダーレジストを設け、これに露光及び現像を施すことにより形成することができる。なお、ソルダーレジストから得られる絶縁層は、ソルダーレジスト層ともいう。
次に、導体層126上に表面処理層127を設ける。表面処理層127は、導体層126の表面の酸化防止及びはんだに対する濡れ性向上の目的で設ける。ここでは、一例として、表面処理層127として無電解Ni/Pd/Auめっき層を形成することとする。
次いで、表面処理層127上に、接合用導体129を形成する。接合用導体129は、例えば、はんだバンプなどの金属バンプである。接合用導体129は、例えば、はんだボールなどのはんだ材料を表面処理層127上へ配置し、これらを溶融させ、その後、冷却して表面処理層127に固着させることにより形成することができる。
機能デバイス20の接合に先立って、表面に露出した導体層123上に、酸化防止及びはんだに対する濡れ性向上の目的で、無電解Ni/Pd/Auめっき層、OSP膜、無電解スズめっき層、及び無電解Ni/Auめっき層などの表面処理層を設けてよい。
封止樹脂層30の材料としては、例えば、封止樹脂層13の材料として例示したものを使用することができる。封止樹脂層30は、例えば、封止樹脂層13について上述したのと同様の方法により形成することができる。
以上のようにして、図1に示すパッケージ化デバイス1が完成する。
シリコンインターポーザ技術によって得られるインターポーザ、所謂シリコンインターポーザは、シリコンウェハと半導体前工程用の設備とを用いて製造されている。シリコンウェハは、形状及びサイズに制限があり、1枚のウェハから製造できるインターポーザの数は、必ずしも多くはない。そして、その製造設備も高価である。それ故、シリコンインターポーザは高価である。また、シリコンウェハは半導体であることから、シリコンインターポーザを使用すると、伝送特性が劣化するという問題もある。
上記の多層配線基板12が奏する効果を、以下に説明する方法で検証した。
図2乃至図4を参照しながら説明した多層配線基板12を、図5乃至図15を参照しながら説明した方法により製造した。ここでは、第1凹部R1及び第2凹部R2の第2面S2における開口径を10μmとし、内部にランド部1203Lが設けられる第3凹部R3の第4面S4における開口径を20μmとした。
多層配線基板12’を、図16乃至図18を参照しながら説明した構造を採用したことを除き、上記実施例と同様の方法により製造した。
実施例に係る多層配線基板12及び比較例に係る多層配線基板12’に対して、JESD22-A106B(Condition D)に則って、ビア接続信頼性試験を行った。具体的には、先ず、-65℃で5分間の冷却を行い、次いで、昇温して常温に1分間保ち、その後、加熱して150℃に5分間保った。このサイクルを繰り返し、クラック若しくは層間剥離を生じるか、又は、抵抗値変化率が±3%の範囲を超えるまでのサイクル数を数えた。
Claims (12)
- 互いに積層された2以上の層を備え、前記2以上の層の各々は、
第1面とその裏面である第2面とを有し、前記第1面から前記第2面まで各々が貫通した第1及び第2凹部が設けられた第1絶縁層と、
前記第2面と接した第3面とその裏面である第4面とを有し、前記第1凹部を埋め込んだ第2絶縁層であって、前記第3面から前記第4面まで貫通し、1以上が前記第2凹部と連通した第3凹部が設けられた第2絶縁層と、
前記第2及び第3凹部を埋め込んだ導体層と
を含んだ多層配線基板。 - 前記導体層は、前記第2凹部内に位置したビア部と、前記第2凹部と連通した前記第3凹部内に位置したランド部と、前記第2凹部と連通していない前記第3凹部内に位置した配線部とを含んだ請求項1に記載の多層配線基板。
- 前記2以上の層の各々は、
前記導体層と前記第1絶縁層との間に介在した部分と、前記導体層と前記第2絶縁層との間に介在した部分と、前記導体層の前記第1面側の面を被覆した部分とを含んだ密着層と、
前記密着層と前記導体層との間に介在したシード層と
を更に含んだ請求項1又は2に記載の多層配線基板。 - 前記第1絶縁層の少なくとも一部において、前記第2面における前記第1凹部の開口径は0.5乃至5μmの範囲内にあり、前記第2面における前記第2凹部の開口径は5乃至50μmの範囲内にある請求項1乃至3の何れか1項に記載の多層配線基板。
- 前記第1絶縁層の少なくとも一部において、前記第2凹部の数N2に対する前記第1凹部の数N1の比N1/N2は、1乃至5の範囲内にある請求項1乃至4の何れか1項に記載の多層配線基板。
- 前記第1及び第2絶縁層は有機絶縁体を含んだ材料からなる請求項1乃至5の何れか1項に記載の多層配線基板。
- 厚さが10μm以上300μm以下の範囲内にある請求項1乃至6の何れか1項に記載の多層配線基板。
- 前記導体層の前記第4面側の面は、前記第4面に対して面一である請求項1乃至7の何れか1項に記載の多層配線基板。
- 第1配線基板と、前記第1配線基板に接合された第2配線基板とを備え、前記第1及び第2配線基板は、それらの間に介在した接合電極を介して互いに電気的に接続され、第2配線基板は、請求項1乃至8の何れか1項に記載の多層配線基板である複合配線基板。
- 前記第1配線基板はフリップチップボールグリッドアレイ用配線基板であり、前記第2配線基板はインターポーザである請求項9に記載の複合配線基板。
- 請求項9又は10に記載の複合配線基板と、
前記第1配線基板の前記第2配線基板とは反対側の面に実装された機能デバイスと
を備えたパッケージ化デバイス。 - 互いに積層された2以上の層を支持体上に形成することを含み、前記2以上の層の各々の形成は、
第1面とその裏面である第2面とを有し、前記第1面から前記第2面まで各々が貫通した第1及び第2凹部が設けられた第1絶縁層を形成することと、
前記第2面と接した第3面とその裏面である第4面とを有し、前記第1凹部を埋め込んだ第2絶縁層であって、前記第3面から前記第4面まで貫通し、1以上が前記第2凹部と連通した第3凹部が設けられた第2絶縁層を形成することと、
前記第4面を被覆するとともに、前記第2及び第3凹部を埋め込んだ導体層を形成することと、
前記導体層を研磨して、前記導体層のうち前記第2又は第3凹部外に位置した部分を除去することと
を含んだ多層配線基板の製造方法。
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