JPH0581077B2 - - Google Patents

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JPH0581077B2
JPH0581077B2 JP60189835A JP18983585A JPH0581077B2 JP H0581077 B2 JPH0581077 B2 JP H0581077B2 JP 60189835 A JP60189835 A JP 60189835A JP 18983585 A JP18983585 A JP 18983585A JP H0581077 B2 JPH0581077 B2 JP H0581077B2
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JP
Japan
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layer
insulating layer
polyimide
conductor
multilayer wiring
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JP60189835A
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JPS6251294A (ja
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Shoichi Iwanaga
Akio Fujiwara
Kazuo Nate
Takashi Inoe
Akira Tomizawa
Takeshi Fujita
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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  • Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
[発明の利用分野] 本発明は多層配線板の製造方法に係り、特に複
数個の高集積LSI等を実装する多層配線板の製造
方法に関する。 [発明の背景] ポリイリド系樹脂は、耐熱性、耐薬品性および
機械的強度がすぐれているため、回路板のパツシ
ベーシヨン材料として用いられるようになつてき
た。また、ポリイミド樹脂は、絶縁性が良く、か
つ誘電率が低いことから多層配線板の層間絶縁材
料として用いられるようになつてきた。 しかし、従来のポリイミド樹脂は、熱膨張係数
が4〜6×10-5/℃であり、基板の熱膨張係数と
の差が大きいため、ポリイミド樹脂絶縁層と信号
配線層からなる多層配線板を形成する場合、配線
導体層は10〜20μmの厚さが必要となり、配線導
体層間の絶縁層の膜厚は30〜40μmになる。した
がつて、大規模の多層配線板を形成すると、配線
導体層が多くなり、ポリイミド樹脂層も厚くなる
ため、ポリイミド樹脂絶縁層が基板からはがれる
という問題が生じる。 また、このような回路板において、配線導体間
を電気的に接続するためのスルーホールは以下の
ようにして形成していた。すなわち、まずポリイ
ミド樹脂絶縁層上にフオトレジストを塗布し、露
光し、現像して選択的に窓をあけた。その後、こ
のフオトレジストをエツチングレジストとしてポ
リイミドをエツチングしてスルーホールを形成し
ていた。しかし、この方法では膜厚が30〜40μm
のポリイミド樹脂絶縁層に40×40μmのスルーホ
ールをを高精度に形成することは困難である。 したがつてポリイミド樹脂絶縁層と信号配線層
を多層化した多層配線板を形成できなかつた。な
お、多層配線板の製造方法に関しては、プロシー
デイング・オブ・ザ・サーテイーフオース・イ
ー・シー・シー(Proceeding of the 34th
(ECC),P82〜P87,(1984))がある。 [発明の目的] 本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、信号配線密度の高い信号配線層を含む多層配
線板の製造方法を提供するにある。 [発明の概要] 上記目的は配線層間の絶縁層を、アルミナ,ム
ライト,ゴージライト系セラミツク基板,シリコ
ンウエハ,ガラス基板等の熱膨張係数に近い低熱
膨張係数のポリイミド樹脂とすることで達成され
る。 上記の構成によれば配線導体の厚さが10〜
20μm、絶縁層の厚さが30〜40μmの多層配線板に
おいても、ポリイミド樹脂絶縁層と基板との熱膨
張係数が近いため、ポリイミド樹脂絶縁層と基板
の間に生じる引張り応力が小さく、多数の配線層
を有する多層配線板が得られる。 熱膨張係数が3.5×10-5/℃以下のポリイミド
樹脂としては、下記一般式()50〜96%、下記
一般式()50〜4モル%よりなる有機ジアミン
と有機シリルの混合物と、 H2N−R1−NH2 …()
【化】 (但し、一般式()中のR1は2価の有機基、
上記一般式()中のR2は2価の有機基、R3,
R4は1価の有機基、mは0,1,2または3で
ある) 下記一般式()で表される上記一般式(),
()の化合物と反応するのに十分な量のテトラ
カルボン酸二無水物とを反応させて得られたケイ
素未端反応形ポリイミド前駆体を、100〜450℃で
加熱し、熱硬化して得たものである。
【化】 (但し、上記一般式()中、R5は4価の有機
基である) ポリイミド樹脂絶縁層(従来品より厚さが2倍
程度ある)にスルーホールを形成するには、ポリ
イミド樹脂絶縁層上にドライエツチング耐性、例
えば放電プラズマ耐性のある光および放射線感応
性樹脂として、下記一般式()で表されるくり
返し単位を有する有機ケイ素高分子材料よりなる
レジスト層を形成し、
【化】 (但し、上記一般式()中、R6,R7,R8,R9
は1価の有機基であり、R10は2価の有機基であ
り、nは1から5までの整数を表す) このレジストに光または放射線を照射してパタ
ーンを形成し、ついでプラズマエツチングをする
ことにより、高精度にスルーホールを形成する。
したがつて、従来のように感光性樹脂層と無機質
膜の双方を用いることなく一層のレジスト膜でス
ルーホールが形成できるため工程が簡素化され
る。 [発明の実施例] 以下、本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。第1図Aに示すようにアルミナ系のセラミツ
ク基板1上に、信号配線導体2を形成し、つい
で、
【式】25モル%,
【式】75%よりなる 混合物96モル%と、
【式】4モル%よりなる 有機ジアミンと有機シリルの混合物と、この混合
物と反応するのに十分な量の下記式で示される有
機テトラカルボン酸二無水物とを
【化】 N−メチルピロリドン,N−ジメチルアセトアミ
ド等の有機溶媒中に溶解し、0〜40℃で縮合反応
させて得た粘度1〜100ポイズのポリイミド前駆
体ワニスを、セラミツク基板1と信号配線導体2
上に回転数2000〜6000r.p.mでスピンナ塗布して
ポリイミド前駆体ワニス層を形成した。このワニ
ス層を200℃で30分間加熱し、さらに360℃で30分
間加熱することにより、ワニス層を硬化させた。
そして塗布、加熱硬化を数回くり返して厚さ30μ
mのポリイミド樹脂絶縁層3を得た。 これにより、絶縁層3の熱膨張係数が3.5×
10-5/℃以下となり、セラミツク基板1の熱膨張
係数に近付けることができた。 つぎに、第1図Bに示すように光および放射線
感応性高分子に属する分子中に−Si(−Si)−o結合
を有するフオトレジスト層4を形成した。本例で
は、以下の構造式を有する有機ケイ素高分子材料
のP−シメン溶液を100〜2000r.p.mで
【化】 スピンナ塗布して未硬化のフオトレジスト層を形
成し、これを80〜100℃で30分間加熱してフオト
レジスト層4を形した。 続いて第1図Cに示すように周知のフオトリソ
グラフイー技術により、フオトレジスト層4にパ
ターン5を形成した。すなわち所定のパターンマ
スクを通して密着露光し、イソプロピルアルコー
ル5容とトルエン1容よりなる混合溶剤で現像
し、リンス液(本例ではイソプロピルアルコー
ル)で洗浄した。 ついで、第1図Cの試料を酸素プラズマにさら
し、パターン5に露出しているポリイミド樹脂絶
縁層3を酸素プラズマと反応させて除去し、第1
図Dに示すようにスルーホール6を形成した。こ
の時残つているフオトレジスト層4は、ほとんど
膜減りがなかつた。 そして残つているフオトレジスト層4は60℃の
トルエン中に5分間浸漬して除去してもよいが、
除去しなくとも素子特性に全く影響を及ぼさない
ことを確認している。 続いて第1図Eに示すように無電解めつきによ
りスルーホール6に導体を充填した。 さらに第1図Fに示すようにスパツタデポジシ
ヨンによつて厚さ100ナノメータのクロム層7を
形成し、その上にスパツタデポジシヨンによつて
厚さ300〜400ナノメータの銅層8を形成した。 銅層8上に感光性レジスト(AZ型)層(図示
せず)を信号配線導体となる個所を除いて形成
し、無電解銅めつきを行い、信号配線導体となる
部分に厚さ10〜15μmの銅めつき層(図示せず)
を形成した。 ついで前記露光レジスト層を除去し、このレジ
スト層の下にあつた銅層8,クロム層7をエツチ
ング除去し、第1図Gに示すように第2信号配線
導体9を形成した。 そして、三層以上の信号配線導体を形成する場
合は、前記のポリイミド樹脂絶縁層の形成、フオ
トレジスト層形成、フオトレジスト層へのパター
ン形成、パターンに露出した部分のポリイミド樹
脂絶縁層を酸素プラズマ処理によつて除去してス
ルーホールを形成、スルーホール内部を無電解銅
めつきにより除去、スパツタデポジシヨンにより
クロム層,銅層を形成、感光性レジスト層を信号
配線導体となる個所を除いて形成、無電解銅めつ
き、感光性レジスト除去、および感光性レジスト
の下にあつた部分の銅層、クロム層の除去を所望
回数くり返すことによつて配線導体を多層に形成
することができた。 このように、本発明方法においては、ポリイミ
ド樹脂からなる絶縁層3の熱膨張係数が3.5×
10-5/℃以下であつて、セラミツク基板1の熱膨
張係数に近い値であるので、熱硬化したときに、
絶縁層3とセラミツク基板1の間に生じる引張り
応力を小さくすることができ、しかも、絶縁層3
が有機ジアミンと有機シリルの混合物とテトラカ
ルボン酸二無水物とを反応させて得られたケイ素
末端反応形ポリイミド前駆体としているため、熱
硬化時において、ポリイミド分子骨格中のケイ素
末端反応基がセラミツク基板1と結合して、該基
板1との接着力を著しく大きくさせることがで
き、基板との接着強度を確実に上げることができ
るので、絶縁層3が基板1から剥がれるのを確実
に防止し得、20層程の多層の配線導体を用いてあ
つても剥がれることがない。 また、絶縁層3が上述の如くポリイミド樹脂か
らなつていると、400℃程度の耐熱性があるので、
形成したセラミツク基板1にLSIチツプ等のよう
な電子部品を半田付けしても、絶縁層3が熱によ
つて劣化すると云うことを確実に防止し得る。 さらに、スルーホール6の形成に際しては、絶
縁層3上に設けたフオトレジスト層4がドライエ
ツチング耐性のある光感応性を有し、該フオトレ
ジスト層4にパターン5をなす透孔を設けた後、
そのレジスト層4をマスクとしてドライエツチン
グすることによつて絶縁層3にスルーホール6を
形成できるので、エツチングするためのマスクが
一層で済み、スルーホールの形成を容易に行うこ
とができる。そのため、配線導体9を20層程度の
多層に形成する配線板によつては、特に製造工程
を大幅に削減することができる。しかも、上述の
如く、ドライエツチングによつてスルーホール6
を形成するので、その形状を垂直に真直にして上
部と底部とで略同一面積となるように形成でき、
微小なスルーホール6であつても、確実に高精度
に形成できる。 なお本発明において、絶縁層3を形成するため
のポリイミド樹脂の配合割合、及び絶縁層3やフ
オトレジスト層4等の加熱硬化温度は、図示実施
例に限定されるものではなく、要は、初期の機能
を有するものであれば、任意に変更しても良いの
は勿論である。 [発明の効果] 以上述べたように、本発明によれば、基板上に
熱膨張係数が3.5×10-5/℃以下のポリイミド絶
縁層を設け、該絶縁層が有機ジアミンと有機シリ
ルの混合物とテトラカルボン酸二無水物とを反応
させて得られたケイ素末端反応形ポリイミド前駆
体を加熱硬化することによつて形成したので、熱
硬化時に、ポリイミド分子骨格中のケイ素末端反
応基が基板と強力に結合し、基板との接着力を著
しく大きくできることによつて、絶縁層が基板か
ら剥がれるのを確実に防止でき、しかも、電子部
品搭載のために半田付けしてもポリイミド絶縁層
が劣化するおそれがなく、また、ドライエツチン
グ耐性のある光感応性を有するレジスト層を、マ
スクとしてドライエツチングすることによつてス
ルーホールを形成したので、エツチングするため
のマスクが一層で済み、配線導体を2層程の多層
に形成する配線板にあつては特に製造工程を大幅
に削減することができ、しかも高精度のスルーホ
ールを形成できる結果、高密度な多層配線板を得
ることができた。またポリイミド樹脂は誘電率が
低いので、信号の遅延時間が著しく減少し、演算
速度の大幅な高速化がはかれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を説明する工程図である。 1……セラミツク基板、2……信号配線導体、
3……ポリイミド樹脂絶縁層、4……フオトレジ
スト層、5……パターン、6……スルーホール、
7……クロム層、8……銅層、9……第2信号配
線導体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 基板上に導体層と絶縁層を交互に積層して形
    成する多層配線基板の製造方法において、 下部導体を設けた基板上の全面に熱膨張係数が
    3.5×10-5℃以下のポリイミド絶縁層を形成し、
    次いで、該ポリイミド絶縁層上にドライエツチン
    グ耐性のある光感性樹脂を積層すると共に、該光
    感応性樹脂層上にフオトマスクを介し露光しかつ
    現像して透孔を形成し、該透孔の周囲の前記光感
    応性樹脂層をマスクとしてドライエツチングする
    ことによつてポリイミド絶縁層に上下導体接続用
    スルーホールを形成し、その後、該スルーホール
    内部に無電解銅めつきにより銅導体を充填した
    後、その上に銅導体を介し下部導体と接続する上
    部導体を形成し、 かつ前記ポリイミド絶縁層が、下記式()50
    〜96モル%、下記式()50〜4%よりなる有機
    ジアミンと有機シリルの混合物と、下記式()
    で表せるテトラカルボン酸二無水物とを反応させ
    て得られたケイ素未端反応形ポリイミド前駆体
    を、100〜450℃で加熱し、熱硬化して得られたポ
    リイミド樹脂よりなることを特徴とする多層配線
    板の製造方法。 H2N−R1−NH2 …() 【化】 (但し、上記式()中のR1は2価の有機基、
    上記式()中のR2は2価の有機基、R3,R4は
    1価の有機基、mは0,1,2または3である) 【化】 (但し、R5は4価の有機基である) 2 特許請求の範囲第1項において、下部導体と
    上部導体がクロム層、銅層の二層からなることを
    特徴とする多層配線板の製造方法。 3 特許請求の範囲第1項において、ドライエツ
    チング耐性のある光感応性樹脂層が、下記式
    ()で表される繰返し単位を有する有機ケイ素
    高分子材料よりなることを特徴とする多層配線板
    の製造方法。 【化】 (但し、上記式()中のR6,R7,R8,R9は1
    価の有機基であり、R10は2価の有機基であり、
    nは1から5までの整数を表す)
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