JPH07307406A - マルチチップモジュール基板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチチップモジュール基板の製造方法に関
し、信頼性が高く、また、工数の少ない製造方法の実用
化を目的とする。 【構成】 基板28上に樹脂層29を形成した後、この樹脂
層29を選択エッチングして複数の樹脂バンプ31を形成
し、次に、この上に金属層を形成して樹脂バンプ31をメ
タライズすると共に第１の配線層32を形成し、次に、メ
タライズした樹脂バンプ31を含む第１の配線層32上に第
２の絶縁層37を形成した後、樹脂バンプ31上の第２の絶
縁層37を窓開けし、次に、第２の絶縁層37上に金属層を
形成し、この金属層を選択エッチングして複数の基板電
極38，39，40を形成することによりマルチチップモジュ
ール用基板を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチチップモジュール
（Multi Chip Module 略称ＭＣＭ）用基板の製造方法に
関する。

【０００２】大量の情報を迅速に処理する必要から、情
報処理装置の主体を構成する半導体装置は単位素子の小
型化による大容量化が進んでＬＳＩやＶＬＳＩが実用化
されており、更にＵＬＳＩの実用化が進められている
が、これと共に実装法も進歩し、複数のフリップ・チッ
プ・タイプをした半導体素子をシリコン(Si)基板に形成
した多層回路基板上に搭載し、これを取り替え単位とす
るＭＣＭが実用化されつゝある。

【０００３】

【従来の技術】ＭＣＭ用基板については現在までに各種
のものが提案されているが、それぞれ長所と短所があ
り、未だ決定的なものは存在しない。

【０００４】図２は代表的なＭＣＭ用基板の製造工程を
示すもので、Siよりなる基板２の上に予め多層回路基板
を形成し、ビア(Via) により最上層にパターン形成して
あるパッド(Pad) １に回路接続されている。

【０００５】こゝで、基板２の上にパターン形成してあ
るパッド１に、フリップ・チップ・タイプの半導体素子
を装着する方法として、ポリイミドのように耐熱性と絶
縁性の優れた樹脂を約10μm と厚く被覆して樹脂層３を
形成した後、レジスト４を用いる写真蝕刻技術（ホトリ
ソグラフィ）を使用して樹脂層３を選択エッチングす
る。（以上図２Ａ） そして、数多く存在するそれぞれのパッド１を完全に絶
縁する樹脂バンプ５を形成する。（以上同図Ｂ） 次に、かゝる基板上に銅（Cu) やアルミ(Al)のような配
線層形成材料をスパッタ法などにより膜形成した後、写
真蝕刻技術を用いて選択エッチングし、基板電極６をパ
ターン形成し、これによりＭＣＭ用基板７が完成してい
る。（以上同図Ｃ） 次に、同図（Ｄ）はかゝるＭＣＭ用基板７に集積回路素
子８を装着する状態を示す断面図であって、ＭＣＭ基板
７を加熱し、これにフリップ・チップ・タイプの集積回
路８を搭載すると、はんだバンプ９は基板電極６に溶着
しているものゝ、底部に隙間10ができ易く、そのために
接触抵抗が増加し、接続不良が生じ易いことが問題であ
る。

【０００６】また、図３は別のＭＣＭ用基板12の断面構
造を示すもので、Si基板の上に予め多層回路基板を形成
し、ビアにより最上層の設けた配線パターン13に回路接
続してある基板14を準備する。そして、この上にポリイ
ミドのように耐熱性と絶縁性の優れた樹脂を約10μm と
厚く被覆して樹脂層15を形成した後、写真蝕刻技術を用
いてはんだバンプ形成位置を孔開けし、次に、メッキ法
などによりCuなどの孔埋めを行なってビア16を形成した
後、この上に薄膜形成技術と写真蝕刻技術により基板電
極17を形成することによりＭＣＭ用基板12が完成してい
る。然し、この方法はメッキ法によりビア16を形成する
ために時間を要し、量産を行なうに当たって問題とな
る。

【０００７】また、図４は別な方法を示すもので、予め
多層回路基板が形成してあるSi基板の最上面にCuなどの
金属を約10μm と厚めに被覆して金属層19を形成した
後、集積回路のはんだバンプ当接位置にレジスト20をパ
ターン形成する。（以上同図Ａ） 次に、写真蝕刻を行ってビア21を形成すると共に配線層
22の厚さまでエッチングして後、再度、写真蝕刻技術を
用いて配線層22を選択エッチングして配線パターンを形
成する。（以上同図Ｂ） 次に、かゝる配線パターンを備えた基板23の上にポリイ
ミドのような樹脂層24を形成して平坦化した後、薄膜形
成技術と写真蝕刻技術を用いてビア21の上に基板電極25
をパターン形成することによりＭＣＭ用基板26が完成し
ている。（以上同図Ｃ） 然し、この方法は写真蝕刻技術を繰り返し使用するなど
工程が複雑なことが問題である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上記したようにＭＣ
Ｍ用基板について各種の製造方法が提案されているが、
信頼性が高く、且つ、工程が単純で低コストを実現でき
るものが見当たらない。そこで、この実用化が課題であ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題は絶縁処理を
施したSi基板上に樹脂層を形成した後、集積回路素子の
はんだバンプ当接予定位置を除き、樹脂層を選択エッチ
ングして複数の樹脂バンプを形成する工程と、この複数
の樹脂バンプを含むSi基板上に金属層を形成した後、こ
の金属層を選択エッチングして樹脂バンプをメタライズ
すると共に、第１の配線層をパターン形成する工程と、
メタライズしたバンプを含む第１の配線層上に第１の絶
縁層を形成した後、樹脂バンプ上の第１の絶縁層を窓開
けする工程と、この第１の絶縁層上に金属層を形成し、
この金属層を選択エッチングして樹脂バンプ上に第１層
用ビアを、また、第１の絶縁層上に複数のビア用パッド
を含む第２の配線層をパターン形成する工程と、第２の
配線層の上に第２の絶縁層を形成し、この第２の絶縁層
のビア形成位置を窓開けした後、第２の絶縁層の上に金
属層を形成する工程と、この金属層をエッチングして第
１層用ビアの上に第２層用ビアを含む基板電極と、複数
のビア用パッドの上に第２層用ビアを含む基板電極と別
の基板電極を含む第３の配線層をパターン形成する工程
と、を含み、必要に応じ同じ工程を繰り返して多層化す
ることを特徴とするマルチチップモジュール基板の製造
方法。

【００１０】

【作用】本発明に係るＭＣＭ用基板は従来のようにSi基
板上に多層回路を形成した後、この最上層に半導体集積
回路のはんだバンプを装着する基板電極を設けるのでは
なく、Si基板上に電子回路の必要性に応じて各層からは
んだバンプ搭載用の基板電極にビアによる回路接続を行
ないつゝ多層回路を形成するものである。

【００１１】すなわち、半導体集積回路には信号回路以
外に電源回路，接地回路などを設けて回路が形成されて
いるが、これらの電子回路はインピーダンス整合が必要
である。

【００１２】例えば、電源回路はインピーダンスを低く
形成するのが有利であり、また、信号回路はインピーダ
ンスを高く形成するほうが有利な場合が多い、そこで、
本発明は電源回路や接地回路のように低インピーダンス
を必要とする回路と各種の信号回路のように高インピー
ダンスを必要とする回路とを分離し、必要とする電気的
特性に合わせて形成するもので、具体的にはSi基板上に
ポリイミドのように誘電率の比較的大きな材料を絶縁材
料として電源回路や接地回路を形成し、一方、信号回路
はこれと分離し、誘電率の比較的小さな材料を使用して
多層形成し、この各々の配線層からビアで最上層に設け
た基板電極に回路接続を行なうものである。

【００１３】このように本発明に係るＭＣＭ用基板は半
導体集積回路の必要とする特性に合わせて多層回路基板
の形成を行なうことから、電気的特性の向上が期待でき
る。

【００１４】

【実施例】Si基板上に電源層があり、この上に厚いポリ
イミド絶縁層を介して二層の信号層を備えたＭＣＭ用基
板について本発明に係る製造方法を説明する。

【００１５】熱処理により表面に二酸化シリコン（Si
O₂) 層を設けて絶縁処理したSi基板28の上にN-メチルピ
ドリドンを用いて粘度調節を行ないキュア後の厚さが20
μm となるようにしたポリアミックス酸をスピンコート
し、乾燥させた後に350 ℃で３時間加熱して厚さが10μ
m のポリイミドよりなる樹脂層29を形成し、次に、この
上にレジストを被覆し、半導体集積回路の電源用のはん
だバンプ形成位置のみにレジスト30を残した。（以上図
１Ａ） 次に、このレジスト30をマスクとして反応性イオンエッ
チング( 略称ＲＩＥ）を行い、半導体集積回路の電源用
のはんだバンプ形成位置に樹脂バンプ31を形成した。(
以上同図Ｂ） 次に、樹脂バンプ31を含むSi基板28の上にCuを３μm の
厚さにスパッタして金属層を形成した後、写真蝕刻を行
い、樹脂バンプ31の上の被覆を含む第１の配線層32をパ
ターン形成した後、先と同様にポリアミックス酸の被覆
を行い、乾燥させた後に加熱してメタライズした樹脂バ
ンプ31の上に３μm の高さで覆う第１の絶縁層33を形成
して平坦化し、次に、樹脂バンプ31の上の第１の絶縁層
33を選択エッチングして窓開けを行なった。（以上同図
Ｃ） 次に、この第１の絶縁層33の上にCuを３μm の厚さにス
パッタして金属層を形成した後、写真蝕刻を行い、樹脂
バンプ31の上に第１層用ビア34と、ビア用パッド35を含
む第２の配線層36をパターン形成した。（以上同図Ｄ） 次に、この上に気相成長法（ＣＶＤ法）によりSiO₂層を
１μm の厚さに被覆して第２の絶縁層37を形成して平坦
化した後、半導体集積回路の信号用のはんだバンプ形成
位置と先の電源用はんだバンプ形成位置を選択エッチン
グして窓開けし、次に、この第２の絶縁層37の上に先と
同様にCuを３μm の厚さに、また、TiNよりなるバリア
メタルを1000Åの厚さにした後、写真蝕刻を行い、樹脂
バンプ31の上に基板電極38を、また、ビア用パッド35の
上に基板電極39を、また、別の信号用のはんだバンプ形
成位置に基板電極40を形成してＭＣＭ用基板が完成し
た。（以上同図Ｅ） 次に、このＭＣＭ基板42を従来と同様に加熱した状態で
集積回路８のはんだバンプ９を位置決めし圧接して搭載
した。（以上同図Ｆ）

【００１６】

【発明の効果】本発明の実施によりはんだバンプの接合
が完全となり、また、半導体集積回路が必要とする電気
的特性を備えたＭＣＭ基板を作ることができるので、Ｍ
ＣＭの性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施工程を示す断面図である。

【図２】 従来のＭＣＭ基板の製造工程を示す断面図で
ある。

【図３】 従来の別なＭＣＭ基板の断面図である。

【図４】 別なＭＣＭ基板の製造工程を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２，14，23，28 基板 ３，15，29 樹脂層 ４，30 レジスト ５，31 樹脂バンプ ６，25，38，39，40 基板電極 ７，12，42 ＭＣＭ用基板 ８， 集積回路素子 ９ はんだバンプ 32 第１の配線層 33 第１の絶縁層 34 第１層用ビア 35 ビア用パッド 36 第２の配線層 37 第２の絶縁層 41 第３の配線層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板（28）上に設けられた樹脂バンプ
   （31）と、 該樹脂バンプ（31）をメタライズした第１の配線層（3
   2）と、 メタライズした該樹脂バンプ（31）上に設けられ、且
   つ、該第１の配線層（32）に達する窓を具備する第１の
   絶縁層（33) と、 該第１の絶縁層（33）上に設けられ、該第１の配線層
   （32) に接続する第１層用ビア（34）と、 該第１の絶縁層（33）上に設けられたビア用パッド（3
   5）を含む第２の配線層（36) と、 該第１層用ビア（34),該第２の配線層（36）および該第
   １の絶縁層（33）上に設けられ、該第１層用ビア（34）
   および該第２の配線層（36）に達する窓を具備する第２
   の絶縁層（37）と、 該第２の絶縁層（37）上に設けられ、該第１層用ビア
   （34）および該第２の配線層（36）に接続する基板電極
   を備えたことを特徴とするマルチチップモジュール基
   板。
2. 【請求項２】 基板（28）上に形成した樹脂層（29）を
   選択的にエッチングして樹脂バンプ（31）を形成する工
   程と、 該樹脂バンプ（31）をメタライズして第１の配線層（3
   2）を形成する工程と、 メタライズした樹脂バンプ（31）上に第１の絶縁層（3
   3）を形成した後、樹脂バンプ（31）上の第１の絶縁層
   （33）を窓開けする工程と、 該第１の絶縁層（33）上に金属層を形成し、この金属層
   を選択的にエッチングして樹脂バンプ（31）上に第１層
   用ビア（34）を、また、第１の絶縁層（33）上にビア用
   パッド（35）を含む第２の配線層（36）をパターン形成
   する工程と、 該第２の配線層（36）の上に第２の絶縁層（37）を形成
   し、該第２の絶縁層（37）のビア形成位置を窓開けした
   後、該第２の絶縁層（37）の上に金属層を形成する工程
   と、 該金属層をエッチングして第１層用ビア（34）の上に第
   ２層用ビアを含む基板電極（38）と複数のビア用パッド
   （35）の上に第２層用ビアを含む基板電極（39）と別の
   基板電極（40）を含む第３の配線層（41）をパターン形
   成する工程と、を含むことを特徴とするマルチチップモ
   ジュール基板の製造方法。