JP7714865B2 - Multilayer wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、多層配線基板及び多層配線基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a multilayer wiring board and a method for manufacturing a multilayer wiring board.
近年半導体装置の高速、高集積化が進む中で、半導体素子を搭載するFC-BGA(Flip Chip-Ball Grid Array)基板に対しても、半導体素子との接合端子の狭ピッチ化、基板内の配線の微細化が求められている。一方、FC-BGA基板とマザーボードとの接合は、従来とほぼ変わらないピッチの接合端子での接合が要求されている。
このような半導体素子との接合端子の狭ピッチ化、これに伴うFC-BGA基板内の配線の微細化に対応するため、FC-BGA基板と半導体素子との間に、インターポーザ―とも呼ばれる、微細な配線を含む多層配線基板を設ける技術が採用されている。
その一つは、インターポーザを、半導体回路の製造技術を用いて、シリコンウェハ上に形成するシリコンインターポーザ技術である。
また、インターポーザをシリコンウェハ上に形成するのではなく、FC-BGA基板上に直接作り込む手法も開発されている。これは、FC-BGA基板の表面をCMP(Chemical Mechanical Polishing、化学機械研磨)等で平坦化し、インターポーザとなる多層配線基板を、FC-BGA基板上に直接形成する方式である。これについては、特許文献1に開示されている。
さらに、インターポーザ(多層配線基板)をガラス基板等の支持体の上に形成し、これをFC-BGA基板に搭載した後、支持基板を剥離することで、FC-BGA基板上に狭ピッチな多層配線基板を形成する方式もあり、これについては特許文献2に開示されている。
As semiconductor devices have become faster and more highly integrated in recent years, there is a demand for narrower pitches for the connecting terminals to the semiconductor elements and for finer wiring within the board, even for FC-BGA (Flip Chip-Ball Grid Array) boards on which semiconductor elements are mounted. On the other hand, there is a demand for connecting FC-BGA boards to motherboards with connecting terminals at roughly the same pitch as before.
In order to accommodate the narrower pitch of the bonding terminals with semiconductor elements and the accompanying finer wiring within the FC-BGA substrate, a technology has been adopted in which a multilayer wiring substrate containing fine wiring, also known as an interposer, is placed between the FC-BGA substrate and the semiconductor element.
One of them is silicon interposer technology, in which an interposer is formed on a silicon wafer using semiconductor circuit manufacturing technology.
Furthermore, a method has been developed in which the interposer is fabricated directly on an FC-BGA substrate, rather than being formed on a silicon wafer. This method involves planarizing the surface of the FC-BGA substrate using CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like, and then forming a multilayer wiring substrate that will serve as the interposer directly on the FC-BGA substrate. This method is disclosed in Patent Document 1.
Furthermore, there is also a method in which an interposer (multilayer wiring board) is formed on a support such as a glass substrate, and then this is mounted on an FC-BGA substrate, and the support substrate is then peeled off to form a narrow-pitch multilayer wiring board on an FC-BGA substrate, which is disclosed in Patent Document 2.
シリコンインターポーザは、シリコンウェハを利用して、半導体製造における前工程用の設備を用いて製作されることから、微細な配線層を形成することに適している。しかし、シリコンウェハは形状、サイズに制限があり、1枚のウェハから製作できるインターポーザの数が少なく、製造設備も高価であるため、インターポーザも高価となる。また、シリコンウェハが半導体であることから、伝送特性も劣化するという問題がある。 Silicon interposers are made from silicon wafers using equipment used in front-end semiconductor manufacturing, making them suitable for forming fine wiring layers. However, silicon wafers are limited in shape and size, the number of interposers that can be made from a single wafer is limited, and manufacturing equipment is expensive, making interposers expensive. Furthermore, because silicon wafers are semiconductors, there is also the problem of degradation in transmission characteristics.
また、FC-BGA基板の表面の平坦化を行い、その上にインターポーザとなる多層の配線層を形成する方式においては、シリコンインターポーザに見られる伝送特性の劣化は小さいが、FC-BGA基板自体の製造歩留まりや、FC-BGA基板上に形成する微細配線を形成する難易度が高いため、全体的に製造歩留まりが低いという課題がある。さらにFC-BGA基板の反り、歪みに起因した半導体素子の実装における課題も存在する。 Furthermore, in a method in which the surface of an FC-BGA substrate is planarized and then multiple wiring layers that serve as an interposer are formed on top of it, the degradation in transmission characteristics seen with silicon interposers is minimal. However, there are issues with low overall manufacturing yields due to the manufacturing yield of the FC-BGA substrate itself and the high difficulty of forming the fine wiring on the FC-BGA substrate. Furthermore, there are also issues with mounting semiconductor elements due to warping and distortion of the FC-BGA substrate.
さらに、多層配線基板をガラス基板等の支持体の上に形成し、これをFC-BGA基板上に載置した後に、支持体を剥離する方式においては、支持体の上に多層配線層を形成する際に、セミアディティブ法が用いられることが多い。しかし、セミアディティブ法で用いられる感光性樹脂層はフィラーを含有せず、後の工程で用いるフィラーを含有したアンダーフィル層、及び、ソルダーレジスト層と比較して、弾性率が低く、且つ、CTEが大きい傾向がある。
そのため、加熱時に感光性樹脂層のみが大きく変形し、基板の反りが発生しやすい。特に、FC-BGA基板と接続する側の多層配線の層間接続の役割を果たすビア部とランド部の接続部に応力が集中し、このビア部とランド部の接続部を起点にして、樹脂層内でクラックが発生し、更にはこのクラックが進展することでビア部とランド部間が断線するという問題があった。
また、この熱による反りに起因して、ランド部の側面あるいは上面から感光性樹脂が剥離するという問題もあった。
Furthermore, in a method in which a multilayer wiring board is formed on a support such as a glass substrate, and then the support is peeled off after being placed on an FC-BGA substrate, a semi-additive method is often used when forming a multilayer wiring layer on the support. However, the photosensitive resin layer used in the semi-additive method does not contain a filler, and tends to have a lower elastic modulus and a higher CTE than the underfill layer and solder resist layer used in subsequent processes, which contain a filler.
As a result, only the photosensitive resin layer deforms significantly when heated, making it easy for the substrate to warp. In particular, stress concentrates at the connection between the via and land sections, which serve as interlayer connections for the multilayer wiring on the side that connects to the FC-BGA substrate, causing cracks to form in the resin layer starting from the connection between the via and land sections, and these cracks then propagate, resulting in disconnections between the via and land sections.
Furthermore, warping due to heat can cause the photosensitive resin to peel off from the side or top surface of the land portion.
そこで本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、支持体の上に形成される多層配線基板について、FC-BGA基板への接合後も多層配線基板内のクラックや断線を抑制可能な多層配線基板及び多層配線基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention was developed in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a multilayer wiring board formed on a support that can suppress cracks and breaks within the multilayer wiring board even after bonding to an FC-BGA substrate, as well as a method for manufacturing the multilayer wiring board.
上記の課題を解決するために、本発明の代表的な多層配線基板の一つは、第1の層間接続導体を有する第1層及び第2の層間接続導体を有する第2層を有し、前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体は、それぞれ、シード密着層を介して前記第1層及び前記第2層を形成する絶縁樹脂に埋め込まれており、前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体はシード密着層を介して相互に接合されており、前記第1層及び前記第2層の上面及び下面は、前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体が相互にあるいは他の接続導体と接続されている部分を除き、無機絶縁膜によって被覆されている。 To solve the above problems, one representative multilayer wiring board of the present invention has a first layer having a first interlayer connection conductor and a second layer having a second interlayer connection conductor, the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor being embedded in insulating resin forming the first layer and the second layer, respectively, via a seed adhesion layer, the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor being bonded to each other via the seed adhesion layer, and the top and bottom surfaces of the first layer and the second layer being covered with an inorganic insulating film, except for the portions where the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor are connected to each other or to other connection conductors.
また、本発明の代表的な多層配線基板の製造方法の一つは、無機絶縁膜層を形成する工程と、無機絶縁膜層上に第1開口部を有する第1感光性樹脂のパターンを形成する工程と、
前記第1感光性樹脂の上方に、前記第1開口部より開口径の大きい第2開口部を有する第2感光性樹脂のパターンを形成する工程と、前記第1開口部内の無機絶縁膜層を除去する工程と、前記第1開口部及び前記第1感光性樹脂及び第2感光性樹脂のパターンの端部にシード密着層及びシード層を形成する工程と、前記シード層上に電解銅めっき層を形成する工程と、前記電解銅めっき層と前記シード層と前記シード密着層を前記第2感光性樹脂パターンが露出するまで研磨する工程とを含む。
Also, one of the representative methods for manufacturing a multilayer wiring board of the present invention includes a step of forming an inorganic insulating film layer, a step of forming a pattern of a first photosensitive resin having a first opening on the inorganic insulating film layer,
The method includes the steps of forming a pattern of a second photosensitive resin above the first photosensitive resin, the pattern having second openings with a diameter larger than that of the first openings; removing the inorganic insulating film layer within the first openings; forming a seed adhesion layer and a seed layer at the first openings and at ends of the patterns of the first photosensitive resin and the second photosensitive resin; forming an electrolytic copper plating layer on the seed layer; and polishing the electrolytic copper plating layer, the seed layer, and the seed adhesion layer until the second photosensitive resin pattern is exposed.
本発明によれば、多層配線基板内のクラックや断線を抑制可能な多層配線基板及び多層配線基板の製造方法を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a multilayer wiring board capable of suppressing cracks and breaks in the multilayer wiring board and a method for manufacturing the multilayer wiring board.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of the embodiments.
以下に、図1~図8を用いて、本発明の一実施形態に係る多層配線基板及びその製造工程の一例を説明する。
なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
An example of a multilayer wiring board according to one embodiment of the present invention and a manufacturing process thereof will be described below with reference to FIGS.
In the following drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between thickness and planar dimensions, the thickness ratio of each layer, etc., may differ from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined by taking into consideration the following explanation. Furthermore, it goes without saying that the drawings may include parts with different dimensional relationships and ratios.
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Furthermore, the embodiments shown below are examples of devices and methods that embody the technical concept of the present invention, and the technical concept of the present invention does not limit the materials, shapes, structures, arrangements, etc. of the components to those described below. The technical concept of the present invention can be modified in various ways within the technical scope defined by the claims.
なお、本開示において、「面」とは、板状部材の面のみならず、板状部材に含まれる層について、板状部材の面と略平行な層の界面も指すことがある。また、「上面」、「下面」とは、板状部材や板状部材に含まれる層を図示した場合の、図面上の上方又は下方に示される面を意味する。
また、「側面」とは、板状部材や板状部材に含まれる層における面や層の厚みの部分を意味する。さらに、面の一部及び側面を合わせて「端部」ということがある。
また、「上方」とは、板状部材又は層を水平に載置した場合の垂直上方の方向を意味する。さらに、「上方」及びこれと反対の「下方」については、これらを「Z軸方向」ということがあり、水平方向については、「X軸方向」、「Y軸方向」ということがある。
また、「平面形状」、「平面視」とは、上方から面又は層を視認した場合の形状を意味する。さらに、「断面形状」、「断面視」とは、板状部材又は層を特定の方向で切断した場合の水平方向から視認した場合の形状を意味する。
さらに、「中心部」とは、面又は層の周辺部ではない中心部を意味する。そして、「中心方向」とは、面又は層の周辺部から面又は層の平面形状における中心に向かう方向を意味する。
In this disclosure, the term "surface" may refer not only to the surface of a plate-shaped member but also to the interface of a layer contained in the plate-shaped member that is approximately parallel to the surface of the plate-shaped member. Furthermore, the terms "upper surface" and "lower surface" refer to the surfaces shown at the top and bottom of a drawing of a plate-shaped member or a layer contained in the plate-shaped member.
Furthermore, the term "side surface" refers to a surface or thickness portion of a layer included in a plate-like member or a layer included in a plate-like member. Furthermore, a portion of a surface and a side surface may be collectively referred to as an "edge portion."
Furthermore, "upper" refers to the direction vertically upward when the plate-like member or layer is placed horizontally. Furthermore, "upper" and its opposite, "lower," are sometimes referred to as the "Z-axis direction," and the horizontal direction is sometimes referred to as the "X-axis direction" or the "Y-axis direction."
Furthermore, "planar shape" and "plan view" refer to the shape of a surface or layer when viewed from above. Furthermore, "cross-sectional shape" and "cross-sectional view" refer to the shape of a plate-like member or layer when cut in a specific direction and viewed from the horizontal direction.
Furthermore, "center" means the center of a surface or layer, not the periphery, and "toward the center" means the direction from the periphery of the surface or layer toward the center of the planar shape of the surface or layer.
本実施例の多層配線基板30は、第1の面において半導体素子と接続可能であり、第2の面において他の配線基板と接続可能である。まず、図1に示すように、本実施例の多層配線基板30を用いて製造する半導体装置18の全体について説明する。図1において、多層配線基板30の上面に半導体素子17が接合されており、多層配線基板30の下面にはFC-BGA基板14が接合され、これらが一体となって半導体装置18を構成している。 The multilayer wiring board 30 of this embodiment can be connected to a semiconductor element on its first surface, and can be connected to another wiring board on its second surface. First, as shown in Figure 1, we will explain the entire semiconductor device 18 manufactured using the multilayer wiring board 30 of this embodiment. In Figure 1, a semiconductor element 17 is bonded to the top surface of the multilayer wiring board 30, and an FC-BGA substrate 14 is bonded to the bottom surface of the multilayer wiring board 30, which together form the semiconductor device 18.
半導体素子17は、多層配線基板30とはんだ接合部25で接合されたのち、封止樹脂26によって封止固定されている。また、半導体素子17は、FC-BGA基板14とはんだ接合部27で接合されたのち、封止樹脂28によって封止固定されている。
後述するように、多層配線基板30は支持体1の上方に剥離層2を介して形成され、FC-BGA基板14に接合されたのちに剥離層によって支持体1が剥離除去されている。
The semiconductor element 17 is joined to the multilayer wiring substrate 30 at solder joints 25, and then sealed and fixed with sealing resin 26. The semiconductor element 17 is joined to the FC-BGA substrate 14 at solder joints 27, and then sealed and fixed with sealing resin 28.
As will be described later, the multilayer wiring board 30 is formed above the support 1 via a release layer 2, and after being bonded to the FC-BGA substrate 14, the support 1 is peeled off and removed by the release layer.
半導体素子17は、多層配線基板30がFC-BGA基板14に接合された後に多層配線基板30に接合されてもよいし、多層配線基板30がFC-BGA基板14に接合される前に多層配線基板30に接合されていてもよい。以下の実施形態の説明では、多層配線基板30がFC-BGA基板14に接合された後に多層配線基板30に半導体素子17が接合される態様について説明する。 The semiconductor element 17 may be bonded to the multilayer wiring substrate 30 after the multilayer wiring substrate 30 has been bonded to the FC-BGA substrate 14, or may be bonded to the multilayer wiring substrate 30 before the multilayer wiring substrate 30 is bonded to the FC-BGA substrate 14. In the following description of the embodiment, we will explain an aspect in which the semiconductor element 17 is bonded to the multilayer wiring substrate 30 after the multilayer wiring substrate 30 has been bonded to the FC-BGA substrate 14.
次に図2~図11を用いて、多層配線基板30の構成とその製造方法について説明する。
図2は、支持体の上方に剥離層2、感光性樹脂3、シード密着層4、シード層5、導体層6を形成した状態を示す断面図である。
以下、図2の構成を得るための工程を順次説明する。
Next, the configuration of the multilayer wiring board 30 and a method for manufacturing the same will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a release layer 2, a photosensitive resin 3, a seed adhesion layer 4, a seed layer 5, and a conductor layer 6 are formed above a support.
The steps for obtaining the configuration shown in FIG. 2 will be described below in order.
(1)支持体1上面への剥離層2の形成
支持体1は、支持体1を通じて剥離層2に光を照射させる場合もあるため、透光性を有するのが有利であり、例えば矩形のガラスを用いることができる。矩形のガラスは大型化に適しているとともに、ガラスは平坦性に優れており、また、剛性が高いため、支持体上に微細なパターンを形成するのに適している。
また、ガラスはCTE(coefficient of thermal expansion、熱膨張率)が小さく歪みにくいことから、パターン配置精度及び平坦性の確保に優れている。支持体1としてガラスを用いる場合、ガラスの厚さは、製造プロセスにおける反りの発生を抑制する観点から厚い方が望ましく、例えば0.5mm以上、好ましくは1.2mm以上の厚みである。
(1) Formation of release layer 2 on the upper surface of support 1 Since light may be irradiated onto release layer 2 through support 1, it is advantageous for support 1 to be light-transmitting, and rectangular glass, for example, can be used. Rectangular glass is suitable for large sizes, and glass has excellent flatness and high rigidity, making it suitable for forming a fine pattern on a support.
Furthermore, glass has a small coefficient of thermal expansion (CTE) and is less susceptible to distortion, making it excellent for ensuring pattern placement accuracy and flatness. When glass is used as the support 1, the thickness of the glass is preferably large in order to suppress the occurrence of warping during the manufacturing process, and is, for example, 0.5 mm or more, preferably 1.2 mm or more.
さらに、ガラスのCTEは3ppm以上16ppm以下が好ましく、FC-BGA基板14、半導体素子17のCTEとの整合性の観点から10ppm程度がより好ましい。
一方、剥離層2に熱によって発泡する樹脂を用いる等、支持体1を剥離する際に支持体1に光の透過性が必要でない場合は、支持体1には、歪みの少ない例えばメタルやセラミックスなどを用いることができる。
以下、本発明の一実施形態では、剥離層2としてUV光を吸収して剥離可能となる樹脂を用い、支持体1にはガラスを用いる例で説明する。
Furthermore, the CTE of the glass is preferably 3 ppm or more and 16 ppm or less, and from the viewpoint of matching with the CTE of the FC-BGA substrate 14 and the semiconductor element 17, it is more preferably about 10 ppm.
On the other hand, if the support 1 does not need to be light-transmitting when peeling it off, such as when the peel-off layer 2 is made of a resin that foams when heated, the support 1 can be made of a material with little distortion, such as metal or ceramics.
In the following, an embodiment of the present invention will be described by taking an example in which a resin that absorbs UV light and becomes peelable is used as the peel layer 2 and glass is used as the support 1 .
剥離層2は、例えば、UV光などの光を吸収して発熱、もしくは、変質によって剥離可能となる樹脂でもよく、熱によって発泡し、剥離可能となる樹脂でもよい。さらに剥離層2は光分解促進剤や光吸収剤、増感剤、フィラー等の添加剤を含有してもよい。 The release layer 2 may be made of a resin that absorbs light such as UV light, generates heat, or changes properties to become peelable, or it may be made of a resin that foams when heated and becomes peelable. Furthermore, the release layer 2 may contain additives such as photodecomposition accelerators, light absorbers, sensitizers, and fillers.
さらに剥離層2は複数層で構成されていてもよく、例えば、後の工程で支持体1上に形成される多層配線層の保護を目的として、剥離層2上にさらに保護層を設けることや、支持体1との密着性を向上させる層を剥離層2の下層に設けてもよい。さらに剥離層2と多層配線層との間にレーザー光反射層や金属層を設けてもよく、その構成は本実施形態により限定されない。
なお、剥離層2としてUV光などの光、例えばレーザー光によって剥離可能となる樹脂を用いる場合、支持体1が透光性であれば、剥離層2に光を照射する方向は、剥離層2を設けた側とは反対側の面から支持体1に光を照射してもよい。
Furthermore, the release layer 2 may be composed of multiple layers, and for example, for the purpose of protecting the multilayer wiring layer formed on the support 1 in a later step, a protective layer may be further provided on the release layer 2, or a layer that improves adhesion to the support 1 may be provided below the release layer 2. Furthermore, a laser light reflective layer or a metal layer may be provided between the release layer 2 and the multilayer wiring layer, and the configuration thereof is not limited by this embodiment.
In addition, when a resin that can be peeled off by light such as UV light, for example laser light, is used as the peeling layer 2, if the support 1 is translucent, the direction in which light is irradiated onto the peeling layer 2 may be such that light is irradiated onto the support 1 from the side opposite to the side on which the peeling layer 2 is provided.
(2)剥離層2上面への感光性樹脂層3の形成
支持体1の上面に剥離層2を形成した後、剥離層2の上面に感光性樹脂層3を形成する。本実施形態では、感光性樹脂層3として例えば、感光性のエポキシ系樹脂をスピンコート法により形成する。
(2) Formation of Photosensitive Resin Layer 3 on the Upper Surface of Release Layer 2 After forming the release layer 2 on the upper surface of the support 1, the photosensitive resin layer 3 is formed on the upper surface of the release layer 2. In this embodiment, the photosensitive resin layer 3 is formed by spin coating, for example, using a photosensitive epoxy resin.
(3)感光性樹脂3のパターン化
次いで、フォトリソグラフィーにより、感光性樹脂層3に開口部を設ける。開口部に対しては、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。感光性樹脂層3の厚みは、開口部に形成する導体層の厚みに応じて設定され、本発明の一実施形態では例えば8μmとしている。
また平面視の開口部形状は、半導体素子の接合電極のピッチ、形状に応じて設定され、本発明の一実施形態では例えばφ25μmの開口形状とし、ピッチは55μmとしている。
(3) Patterning of Photosensitive Resin 3 Next, openings are formed in the photosensitive resin layer 3 by photolithography. The openings may be subjected to plasma treatment to remove residues left behind during development. The thickness of the photosensitive resin layer 3 is set according to the thickness of the conductor layer to be formed in the openings, and is set to, for example, 8 μm in one embodiment of the present invention.
The shape of the openings in plan view is set according to the pitch and shape of the bonding electrodes of the semiconductor element, and in one embodiment of the present invention, the openings have a diameter of 25 μm, for example, and the pitch is 55 μm.
(4)シード密着層4、シード層5の形成
次いで、真空中で、シード密着層4、及び、シード層5を形成する。シード密着層4は感光性樹脂層3に対するシード層5の密着性を向上させる層であり、シード層5の剥離を防止する層である。シード層5は配線形成において、電解めっきの給電層として作用する。シード密着層4、及び、シード層5は、例えば、スパッタ法、または蒸着法などにより形成され、例えば、Cu、Ni、Al、Ti、Cr、Mo、W、Ta、Au、Ir、Ru、Pd、Pt、AlSi、AlSiCu、AlCu、NiFe、ITO、IZO、AZO、ZnO、PZT、TiN、Cu3N4、Cu合金や、これらを複数組み合わせたものを適用することができる。
本発明では、電気特性、製造の容易性の観点およびコスト面を考慮して、シード密着層4にチタン層、続いてシード層5の銅層を順次スパッタリング法で形成する。チタンと銅層の合計の膜厚は、電解めっきの給電層として1μm以下とするのが好ましい。本発明の一実施形態ではTi:50nm、Cu:300nmを採用している。
(4) Formation of Seed Adhesion Layer 4 and Seed Layer 5 Next, the seed adhesion layer 4 and the seed layer 5 are formed in a vacuum. The seed adhesion layer 4 is a layer that improves the adhesion of the seed layer 5 to the photosensitive resin layer 3 and prevents peeling of the seed layer 5. The seed layer 5 acts as a power supply layer for electrolytic plating in forming the wiring. The seed adhesion layer 4 and the seed layer 5 are formed by, for example, a sputtering method or a vapor deposition method, and may be made of, for example, Cu, Ni, Al, Ti, Cr, Mo, W, Ta, Au, Ir, Ru, Pd, Pt, AlSi, AlSiCu, AlCu, NiFe, ITO, IZO, AZO, ZnO, PZT, TiN, Cu3N4 , a Cu alloy, or a combination of two or more of these.
In the present invention, taking into consideration electrical properties, ease of manufacturing, and cost, a titanium layer is formed on the seed adhesion layer 4, followed by a copper layer as the seed layer 5, in that order by sputtering. The total thickness of the titanium and copper layers is preferably 1 μm or less as a power supply layer for electrolytic plating. In one embodiment of the present invention, Ti: 50 nm and Cu: 300 nm are used.
(5)導体層6の形成
次に、シード層5の上方に電解めっきにより導体層6を形成する。導体層6は半導体素子17との接合用の電極となる。電解めっきの選択肢としては、電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Pdめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。
電解銅めっきの厚さは、導体層6が半導体素子17との接合用の電極となり、はんだ接合されることを踏まえ、1μm以上、且つ、生産性の観点から30μm以下であることが望ましい。本発明の一実施形態では感光性樹脂層3の開口部にはCu:10μmを形成し、感光性樹脂層3の上部にはCu:2μmを形成する。
(5) Formation of Conductive Layer 6 Next, the conductor layer 6 is formed on the seed layer 5 by electrolytic plating. The conductor layer 6 serves as an electrode for bonding to the semiconductor element 17. Options for electrolytic plating include electrolytic nickel plating, electrolytic copper plating, electrolytic chromium plating, electrolytic Pd plating, electrolytic gold plating, electrolytic rhodium plating, and electrolytic iridium plating, but electrolytic copper plating is preferred because it is simple, inexpensive, and has good electrical conductivity.
The thickness of the electrolytic copper plating is preferably 1 μm or more and 30 μm or less from the viewpoint of productivity, considering that the conductor layer 6 serves as an electrode for bonding to the semiconductor element 17 and is soldered. In one embodiment of the present invention, Cu: 10 μm is formed in the openings of the photosensitive resin layer 3, and Cu: 2 μm is formed on the upper part of the photosensitive resin layer 3.
このような工程により図2の構成を得ることができる。次に、図3の構成を得るために次の工程を行う。
(6)導体層6の研磨
図2で得られた構成に対して、CMP(化学機械研磨)加工等によって銅層を研磨し、導体層6、及び、シード層5を除去する。そして、シード密着層4と導体層6が表面となるように研磨加工を行う。本発明の一実施形態では、感光性樹脂3の上部導体層6のCu:2μm、及び、シード層5のCu:300nmを研磨により除去する。
By these steps, the structure shown in Fig. 2 can be obtained. Next, the following steps are carried out to obtain the structure shown in Fig. 3.
(6) Polishing of Conductive Layer 6 For the structure obtained in Fig. 2, the copper layer is polished by CMP (chemical mechanical polishing) or the like to remove the conductive layer 6 and the seed layer 5. Then, polishing is performed so that the seed adhesion layer 4 and the conductive layer 6 become the surface. In one embodiment of the present invention, 2 µm of Cu in the upper conductive layer 6 of the photosensitive resin 3 and 300 nm of Cu in the seed layer 5 are removed by polishing.
(7)シード密着層4、感光性樹脂3の研磨
次に、CMP加工等の研磨を再度行い、シード密着層4と、感光性樹脂3を除去する。シード密着層4と、感光性樹脂3は異種材料の研磨であるため、化学研磨による効能は少なく、研磨剤による物理的な研磨が支配的である。工程簡略化の目的で前述の導体層6、及び、シード層5の研磨と同様の手法を用いてもよいし、また研磨の効率化を目的としてシード密着層4と、感光性樹脂3の材料種に応じて研磨手法を変えてもよい。
そして、研磨を行った後に残った導体層6が、半導体素子17と接合用の電極となる。また、導体がシード密着層4を介して感光性樹脂と接するようにすることで、加熱時の反りなどによって感光性樹脂から導体が剥離することを抑制できる。
(7) Polishing of the seed adhesion layer 4 and the photosensitive resin 3 Next, polishing such as CMP is performed again to remove the seed adhesion layer 4 and the photosensitive resin 3. Because the seed adhesion layer 4 and the photosensitive resin 3 are polished from different materials, chemical polishing is less effective, and physical polishing using an abrasive is dominant. For the purpose of simplifying the process, the same technique as used for polishing the conductor layer 6 and the seed layer 5 described above may be used, or the polishing technique may be changed depending on the material type of the seed adhesion layer 4 and the photosensitive resin 3 for the purpose of improving polishing efficiency.
The conductor layer 6 remaining after polishing serves as an electrode for bonding to the semiconductor element 17. Furthermore, by making the conductor contact the photosensitive resin via the seed adhesion layer 4, it is possible to prevent the conductor from peeling off from the photosensitive resin due to warping during heating or the like.
(8)無機絶縁膜7の形成
次に、研磨された半導体素子との接合用電極となる導体層6の上面に無機絶縁膜7を形成し、図3に示す向き絶縁膜が形成された構造を得ることができる。無機絶縁膜7には、酸化シリコン膜(SiOx)、窒化シリコン膜(SiNx)、SiC、SiOF、SiOCなどを適用することができる。本発明の一実施形態では、無機絶縁膜7はSiNx:50nmであり、プラズマCVD法により成膜する。
(8) Formation of Inorganic Insulating Film 7 Next, an inorganic insulating film 7 is formed on the upper surface of the conductor layer 6, which serves as an electrode for bonding to the polished semiconductor element, to obtain the structure with the insulating film formed as shown in FIG. 3. The inorganic insulating film 7 may be made of silicon oxide (SiOx), silicon nitride (SiNx), SiC, SiOF, SiOC, or the like. In one embodiment of the present invention, the inorganic insulating film 7 is SiNx: 50 nm, and is formed by plasma CVD.
無機絶縁膜7は、例えば、前記酸化シリコン膜(SiOx)や窒化シリコン膜(SiNx)などプラズマCVD法により成膜される絶縁膜でなくてもよく、無機絶縁膜であれば種類や製法は限定されない。 The inorganic insulating film 7 does not have to be an insulating film formed by plasma CVD, such as the silicon oxide film (SiOx) or silicon nitride film (SiNx), and there are no restrictions on the type or manufacturing method as long as it is an inorganic insulating film.
(9)第1開口部の形成
次に図4に示すように、無機絶縁膜7の上面に、層間絶縁樹脂となる第1感光性樹脂31のパターンを形成する。絶縁樹脂である第1感光性樹脂層31の厚みは、開口部に形成する導体層の厚みに応じて設定され、本発明の一実施形態では例えば2μmを形成する。また、第1感光性樹脂に設ける第1開口部の開口径は、導体層6との接続の観点から設定される。
本発明の一実施形態では例えばφ11μmの開口形状を形成する。この開口部は多層配線の上下層をつなぐビア部の口径となるである。
(9) Formation of First Openings Next, as shown in Figure 4, a pattern of first photosensitive resin 31, which will serve as an interlayer insulating resin, is formed on the upper surface of the inorganic insulating film 7. The thickness of the first photosensitive resin layer 31, which serves as insulating resin, is set according to the thickness of the conductor layer to be formed in the openings, and in one embodiment of the present invention, the thickness is set to, for example, 2 µm. The diameter of the first openings provided in the first photosensitive resin is set from the perspective of connection with the conductor layer 6.
In one embodiment of the present invention, an opening having a diameter of, for example, 11 μm is formed, which will be the diameter of a via portion connecting upper and lower layers of a multilayer wiring.
また、図4に示すように、感光性樹脂層と感光性樹脂層界面に無機絶縁膜7を介在させることで、感光性樹脂上に感光性樹脂を直接形成する場合と比較して、密着性が向上する。更に、無機絶縁膜7を感光性樹脂層3と導体層6間に介在させることで、導体層6が直接感光性樹脂層3と接する場合と比較して、密着性が向上する。これらの効果により、多層化時のビア部とランド部間の接続部を起点とした樹脂層内でのクラックと、このクラックが引き起こすビア部とランド部間の断線を抑制できる。 Also, as shown in Figure 4, by interposing an inorganic insulating film 7 at the interface between photosensitive resin layers, adhesion is improved compared to when photosensitive resin is formed directly on photosensitive resin. Furthermore, by interposing an inorganic insulating film 7 between the photosensitive resin layer 3 and the conductor layer 6, adhesion is improved compared to when the conductor layer 6 is in direct contact with the photosensitive resin layer 3. These effects make it possible to suppress cracks in the resin layer originating from the connection between the via portion and the land portion during multi-layering, and the resulting disconnection between the via portion and the land portion.
(10)第2開口部の形成
さらに、その上面に図5に示すように、第1感光性樹脂31のパターンの上面に、層間絶縁樹脂となる第2感光性樹脂32のパターンを形成する。絶縁樹脂である第2感光性樹脂32の厚みは、開口部に形成する導体層の厚みに応じて設定され、本発明の一実施形態では例えば2μmを形成する。また、第2感光性樹脂に設ける第2開口部の開口径は、積層体の接続性の観点から設定され下部の第1開口部より開口径の大きい開口形状となり、第1開口部の外側を囲む形状に形成される。
本発明の一実施形態では例えばφ25μmの開口形状を形成する。この第2開口部は多層配線基板の配線部である。また、多層化した際には、ビア部の受けパッド、いわゆるランド部となる。本発明においては、層間を接続するためのビア部をランド部と共に一括で一体化して形成される。
(10) Formation of Second Openings Furthermore, as shown in Figure 5, a pattern of second photosensitive resin 32, which serves as an interlayer insulating resin, is formed on the upper surface of the pattern of first photosensitive resin 31. The thickness of second photosensitive resin 32, which serves as an insulating resin, is set according to the thickness of the conductor layer to be formed in the opening, and in one embodiment of the present invention, it is formed to be, for example, 2 µm. Furthermore, the opening diameter of the second opening provided in the second photosensitive resin is set from the viewpoint of the connectivity of the laminate, and is an opening shape with an opening diameter larger than the first opening below, and is formed in a shape that surrounds the outside of the first opening.
In one embodiment of the present invention, an opening having a diameter of, for example, 25 μm is formed. This second opening is the wiring portion of the multilayer wiring board. When the wiring board is multilayered, it also becomes a receiving pad for the via portion, or a so-called land portion. In the present invention, the via portion for connecting the layers is formed integrally with the land portion.
(11)無機絶縁膜7の除去
次いで、図6に示すように、例えば真空中でドライエッチング法により、第1感光性樹脂層31の開口部内の無機絶縁膜7を除去する。
(11) Removal of Inorganic Insulating Film 7 Next, as shown in FIG. 6, the inorganic insulating film 7 in the openings of the first photosensitive resin layer 31 is removed by, for example, dry etching in a vacuum.
(12)シード密着層4及びシード層5の形成
次いで、図7に示すように、真空中で、シード密着層4、及び、シード層5を形成する。本発明の一実施形態ではTi:50nm、Cu:300nmを形成する。
(12) Formation of Seed Adhesion Layer 4 and Seed Layer 5 Next, as shown in Fig. 7, the seed adhesion layer 4 and the seed layer 5 are formed in a vacuum. In one embodiment of the present invention, Ti: 50 nm and Cu: 300 nm are formed.
このとき、無機絶縁膜7の側面にはシード密着層4が形成される。シード密着層4を連続膜として、樹脂側面及び無機絶縁膜7の側面にも形成することで、熱反りによるビア部とランド部間の断線リスクを低減することができる。 At this time, a seed adhesion layer 4 is formed on the side surface of the inorganic insulating film 7. By forming the seed adhesion layer 4 as a continuous film on both the side surface of the resin and the side surface of the inorganic insulating film 7, the risk of disconnection between the via portion and the land portion due to thermal warping can be reduced.
(13)導体層6の形成
次に図8に示すように電解めっきにより導体層6を形成する。この段階で形成する導体層6はビア部、及び、配線部となる。電解めっきの選択肢としては、電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解Pdめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等が挙げられるが、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。
電解銅めっきの厚みは、配線部の電気抵抗の観点から0.5μm以上、生産性の観点から30μm以下であることが望ましい。
本発明の一実施形態では、感光性樹脂層3の2重の開口部にはCu:6μmを形成し、感光性樹脂層3の1重の開口部にはCu:4μmを形成し、感光性樹脂層3の上部にはCu:2μmを形成する。
(13) Formation of Conductive Layer 6 Next, the conductor layer 6 is formed by electrolytic plating as shown in Fig. 8. The conductor layer 6 formed at this stage will become the via portion and the wiring portion. Options for electrolytic plating include electrolytic nickel plating, electrolytic copper plating, electrolytic chromium plating, electrolytic Pd plating, electrolytic gold plating, electrolytic rhodium plating, and electrolytic iridium plating, but electrolytic copper plating is preferred because it is simple, inexpensive, and has good electrical conductivity.
The thickness of the electrolytic copper plating is preferably 0.5 μm or more from the viewpoint of electrical resistance of the wiring portion, and 30 μm or less from the viewpoint of productivity.
In one embodiment of the present invention, Cu: 6 μm is formed in the double opening of the photosensitive resin layer 3, Cu: 4 μm is formed in the single opening of the photosensitive resin layer 3, and Cu: 2 μm is formed on the top of the photosensitive resin layer 3.
(14)表面研磨
次に図9に示すように、CMP(化学機械研磨)加工等によって研磨し、導体層6、及び、シード層5を除去する。
(14) Surface Polishing Next, as shown in FIG. 9, the surface is polished by CMP (chemical mechanical polishing) or the like to remove the conductor layer 6 and the seed layer 5.
(15)シード密着層4、感光性樹脂層3の除去
続けて、図10に示すように、CMP(化学機械研磨)加工等によって研磨を再度行い、シード密着層4と、第2感光性樹脂32の表層の一部を除去する。そして、CMP加工等を行った後に残った導体層6が、ビア部、及び、配線部の導体部となる。本発明の一実施形態では、感光性樹脂層3の上部導体層6のCu:2μm、及び、シード層5のCu:300nmを研磨により除去する。このようにして、ビア部とランド部が一体となった層間接続導体を形成することができる。ここで、図10に示すように、導体がシード密着層4を介して感光性樹脂と接するようにすることで、加熱時の反りなどによって感光性樹脂から導体が剥離することを抑制できる。
(15) Removal of the Seed Adhesion Layer 4 and the Photosensitive Resin Layer 3 Next, as shown in FIG. 10 , polishing is again performed using a process such as CMP (chemical mechanical polishing) to remove the seed adhesion layer 4 and a portion of the surface layer of the second photosensitive resin 32. The conductor layer 6 remaining after the CMP process becomes the conductor portion of the via portion and the wiring portion. In one embodiment of the present invention, 2 μm of Cu from the upper conductor layer 6 of the photosensitive resin layer 3 and 300 nm of Cu from the seed layer 5 are removed by polishing. In this manner, an interlayer connection conductor in which the via portion and the land portion are integrated can be formed. Here, as shown in FIG. 10 , by contacting the conductor with the photosensitive resin via the seed adhesion layer 4, peeling of the conductor from the photosensitive resin due to warping during heating can be suppressed.
(16)工程の繰り返しによる多層配線の形成
図11に示すように、図4~図10を繰り返して多層配線を形成する。本発明の一実施形態では、配線層を2層形成する。また、図11に示すように、前記層間接続導体同士は先に形成した層間接続導体のランド部と、次いで作製した層間接続導体のビア部とが電気的に接続するように形成される。
(16) Formation of Multilayer Wiring by Repeating Steps As shown in Fig. 11, multilayer wiring is formed by repeating the steps shown in Fig. 4 to Fig. 10. In one embodiment of the present invention, two wiring layers are formed. Also, as shown in Fig. 11, the interlayer connection conductors are formed so that the land portion of the interlayer connection conductor formed first and the via portion of the interlayer connection conductor formed next are electrically connected.
以下、FC-BGA基板14と接合用の電極を形成する工程である、図12の構成を得るまでの工程を順次説明する。
(17)無機絶縁膜7の形成
図11で形成した研磨面の上面に無機絶縁膜7を形成する。無機絶縁膜7は、例えば、プラズマCVD法によりSiNx:50nmを形成する。
次いで、無機絶縁膜7上に感光性樹脂層3を形成する。次いで、図6と同様に、ドライエッチングにより、感光性樹脂層3の開口部内の無機絶縁膜7を除去する。
The steps for forming electrodes for bonding to the FC-BGA substrate 14, up to obtaining the configuration shown in FIG. 12, will be described below in order.
(17) Formation of Inorganic Insulating Film 7 An inorganic insulating film 7 is formed on the upper surface of the polished surface formed in Fig. 11. The inorganic insulating film 7 is formed by forming SiNx: 50 nm by plasma CVD, for example.
Next, the photosensitive resin layer 3 is formed on the inorganic insulating film 7. Next, similarly to FIG. 6, the inorganic insulating film 7 in the openings of the photosensitive resin layer 3 is removed by dry etching.
(18)シード密着層4及びシード層5の形成
次いで、真空中で、シード密着層4、及び、シード層5を形成する。次いで、レジストパターン8を形成する。
(18) Formation of Seed Adhesion Layer 4 and Seed Layer 5 Next, the seed adhesion layer 4 and the seed layer 5 are formed in a vacuum. Next, a resist pattern 8 is formed.
(19)導体層(はんだ接続用)9の形成
その後、電解めっきにより導体層(はんだ接続用)9を形成する。
この導体層(はんだ接続用)9は、後に、FC-BGA基板14との接合用の電極となる。
電解銅めっきの厚みは、はんだ接合の観点から1μm以上、且つ、生産性の観点から30μm以下であることが望ましい。本発明の一実施形態では感光性樹脂層3の開口部にはCu:10μmを形成し、感光性樹脂層3の上部にはCu:8μmを形成する。
こうして図12に示した構成を得ることができる。
(19) Formation of Conductive Layer (for Solder Connection) 9 Then, the conductive layer (for solder connection) 9 is formed by electrolytic plating.
This conductor layer (for solder connection) 9 will later become an electrode for joining to the FC-BGA substrate 14 .
The thickness of the electrolytic copper plating is preferably 1 μm or more from the viewpoint of solder bonding and 30 μm or less from the viewpoint of productivity. In one embodiment of the present invention, Cu: 10 μm is formed in the opening of the photosensitive resin layer 3, and Cu: 8 μm is formed on the upper part of the photosensitive resin layer 3.
In this way, the configuration shown in FIG. 12 can be obtained.
次に、図13に示す支持体上の配線基板が完成するまでの工程を順次説明する。
(20)レジストパターンの除去及びソルダーレジスト10の形成
まず、図12に示されたレジストパターン8を除去した後、不要なシード密着層4及びシード層5をエッチング除去する。その後、ソルダーレジスト10を形成する。
ソルダーレジスト10は、感光性樹脂層3を覆うように、露光、現像し、導体層(はんだ接続用)9が露出するように開口部を備えるように形成する。
なお、ソルダーレジスト10の材料としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などの絶縁性樹脂を用いることができる。本発明の実施形態では、ソルダーレジスト10としてフィラーを含有した感光性エポキシ樹脂を使用してソルダーレジスト10を形成する。
Next, the steps up to the completion of the wiring board on the support body shown in FIG. 13 will be described in order.
(20) Removal of Resist Pattern and Formation of Solder Resist 10 First, the resist pattern 8 shown in Fig. 12 is removed, and then unnecessary parts of the seed adhesion layer 4 and seed layer 5 are removed by etching. Then, the solder resist 10 is formed.
The solder resist 10 is exposed to light and developed so as to cover the photosensitive resin layer 3, and is formed to have openings through which the conductor layer (for solder connection) 9 is exposed.
Note that an insulating resin such as an epoxy resin or an acrylic resin can be used as the material of the solder resist 10. In the embodiment of the present invention, the solder resist 10 is formed using a photosensitive epoxy resin containing a filler.
(21)表面処理層11の形成
次に、導体層(はんだ接続用)9の表面の酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、表面処理層11を設ける。
本発明の実施形態では、表面処理層11として無電解Ni/Pd/Auめっきを成膜する。なお、表面処理層11には、OSP(Organic Solderability Preservative 水溶性プレフラックスによる表面処理)膜を形成してもよい。また、無電解スズめっき、無電解Ni/Auめっきなどから適宜用途に応じて選択しても良い。
(21) Formation of Surface Treatment Layer 11 Next, a surface treatment layer 11 is provided to prevent oxidation of the surface of the conductor layer (for solder connection) 9 and to improve the wettability of the solder bumps.
In an embodiment of the present invention, electroless Ni/Pd/Au plating is formed as the surface treatment layer 11. Note that an OSP (organic solderability preservative, a surface treatment using a water-soluble preflux) film may be formed on the surface treatment layer 11. Alternatively, electroless tin plating, electroless Ni/Au plating, or the like may be selected as appropriate depending on the application.
(22)はんだ接合部の形成
次いで、表面処理層11上に、はんだ材料を搭載した後、一度溶融冷却して固着させることで、はんだ12接合部を得る。これにより、図13に示すように、支持体1上に多層配線基板13が完成する。
(22) Formation of Solder Joints Next, a solder material is placed on the surface treatment layer 11, and then melted, cooled, and solidified to form solder joints 12. This completes the formation of a multilayer wiring substrate 13 on the support 1, as shown in FIG.
このように完成した支持体上の多層配線基板13は、FC-BGA基板14と接合した後、接合部をアンダーフィル層で封止する。
アンダーフィル層としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエステル樹脂、オキセタン樹脂、及びマレイミド樹脂の1種又はこれらの樹脂の2種類以上が混合された樹脂に、フィラーとしてのシリカ、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、又は酸化亜鉛等が加えられた材料が用いられる。アンダーフィル層は、液状の樹脂を充填させることで形成される。
The multilayer wiring board 13 thus completed on the support body is joined to the FC-BGA substrate 14, and then the joint is sealed with an underfill layer.
The underfill layer is made of a material obtained by adding a filler such as silica, titanium oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, or zinc oxide to one or more of epoxy resin, urethane resin, silicone resin, polyester resin, oxetane resin, and maleimide resin, or a mixture of two or more of these resins. The underfill layer is formed by filling with a liquid resin.
次いで、剥離層2にレーザー光を照射して支持体1を取り外すことが可能となる。次に剥離層2とシード密着層4、及び、シード層5を除去する。 Next, the release layer 2 is irradiated with laser light, making it possible to remove the support 1. Next, the release layer 2, seed adhesion layer 4, and seed layer 5 are removed.
その後、半導体素子17を実装して図1に示す半導体装置18が完成する。この際、半導体素子17の実装に先立って、表面に露出した導体層6上に、酸化防止とはんだバンプの濡れ性をよくするため、無電解Ni/Pd/Auめっき、OSP、無電解スズめっき、無電解Ni/Auめっきなどの表面処理を施してもよい。 Then, a semiconductor element 17 is mounted to complete the semiconductor device 18 shown in Figure 1. At this time, prior to mounting the semiconductor element 17, the exposed conductor layer 6 may be subjected to a surface treatment such as electroless Ni/Pd/Au plating, OSP, electroless tin plating, or electroless Ni/Au plating to prevent oxidation and improve the wettability of the solder bumps.
<効果の検証>
次に、上述したような多層配線基板の構成とその製造方法を用いた場合の作用効果について、本発明の実施形態の例である図14、及び、比較例である図15を参照して説明する。
<Verification of effectiveness>
Next, the effects of using the configuration of the multilayer wiring board and the manufacturing method thereof as described above will be described with reference to FIG. 14 showing an example of an embodiment of the present invention and FIG. 15 showing a comparative example.
本実施形態については、図14を用いて説明する。図14は、多層配線基板13の層間接続導体同士の接続部の拡大図である。図14に示すように、層間接続導体の外周はシード密着層4、あるいは無機絶縁膜7によって被覆されている。これにより、加熱時の基板の反りなどによって、ビア部とランド部とが接する面を除いたランド部上に無機絶縁膜7を形成することで、感光性樹脂間での密着性が向上し、前記反りによって最も応力がかかるA′の部分を起点とした感光性樹脂層内のクラックを抑制できる。さらに、これによりビア部とランド部間が断線しやすくなるのを抑制できる。また、加熱時の基板の反りによってビア部とランド部が感光性樹脂から剥離しやすくなるのを抑制できる。 This embodiment will be described using Figure 14. Figure 14 is an enlarged view of the connection between interlayer connection conductors in a multilayer wiring substrate 13. As shown in Figure 14, the outer periphery of the interlayer connection conductor is covered with a seed adhesion layer 4 or an inorganic insulating film 7. This improves adhesion between the photosensitive resin by forming the inorganic insulating film 7 on the land portion excluding the surface where the via portion and land portion contact each other due to warping of the substrate when heated, and suppresses cracks in the photosensitive resin layer originating from portion A', which is subjected to the most stress due to the warping. This also reduces the likelihood of disconnection between the via portion and the land portion. It also reduces the likelihood of the via portion and the land portion peeling from the photosensitive resin due to warping of the substrate when heated.
比較例については、図15を用いて説明する。図15は、内層の導体層及び層間接続導体を公知技術であるセミアディティブ法:SAP法により作製した多層配線基板19である。図15に示す構成においては、ランド部の側面と上端の一部の導体が露出する構造である。この場合、図14に示すように層間接続導体におけるビア部及びランド部の外周全面がシード密着層4、あるは無機絶縁膜7によって被覆されている場合と比較して、ビア部20とランド部21が接する箇所B′を起点に、すなわちランド部21上で密着層が形成されていないところでX方向に樹脂にクラックが入り、このクラックが伸展することで、更に応力がビア部とランド部の接続界面に集中して断線しやすくなる。さらに、加熱時の反りなどによって配線部では樹脂から配線が剥離しやすくなる。 A comparative example will be described using Figure 15. Figure 15 shows a multilayer wiring board 19 in which inner conductor layers and interlayer connection conductors are fabricated using the well-known semi-additive method (SAP method). In the configuration shown in Figure 15, the conductors on the side and upper ends of the land portions are partially exposed. In this case, compared to the case in which the entire periphery of the via portion and land portion of the interlayer connection conductor is covered with a seed adhesion layer 4 or inorganic insulating film 7 as shown in Figure 14, cracks occur in the resin in the X direction starting from point B' where the via portion 20 and land portion 21 meet, i.e., in the area on the land portion 21 where no adhesion layer is formed. As these cracks propagate, stress is further concentrated at the connection interface between the via portion and the land portion, making the wiring more susceptible to breakage. Furthermore, warping during heating can easily cause the wiring to peel off from the resin in the wiring portion.
本実施形態の効果の確認として、本発明の実施形態で作製した多層配線基板13と比較例で作製した多層配線基板19をFC-BGA基板14に実装し、―55℃から125℃までの温度変化を500サイクル繰り返した。この結果、比較例で作製した配線基板19では、ビア接続部での樹脂クラックと共に断線が確認された。一方、本発明の実施形態で作製した多層配線基板13では樹脂クラックも断線も確認されなかった。 To confirm the effects of this embodiment, a multilayer wiring board 13 produced in accordance with the embodiment of the present invention and a multilayer wiring board 19 produced in accordance with the comparative example were mounted on an FC-BGA substrate 14, and subjected to 500 cycles of temperature changes from -55°C to 125°C. As a result, resin cracks and disconnections were observed at the via connection portions in the wiring board 19 produced in the comparative example. On the other hand, neither resin cracks nor disconnections were observed in the multilayer wiring board 13 produced in accordance with the embodiment of the present invention.
上述の実施形態は一例であって、その他、具体的な細部構造などについては適宜に変更可能であることは勿論である。 The above-described embodiment is merely an example, and it goes without saying that other specific details, such as the structure, can be modified as appropriate.
1 支持体
2 剥離層
3 感光性樹脂
4 シード密着層
5 シード層
6 導体層
7 無機絶縁膜
8 レジストパターン
9 導体層(はんだ接続用)
10 ソルダーレジスト
11 表面処理層
12 はんだ
13 支持体上の多層配線基板
14 FC-BGA基板
15 レーザー光
17 半導体素子
18 半導体装置
19 多層配線基板(SAP)
20 ビア部
21 ランド部
30 多層配線基板
31 第1感光性樹脂
32 第2感光性樹脂
36 層間接続導体
1 Support 2 Release layer 3 Photosensitive resin 4 Seed adhesion layer 5 Seed layer 6 Conductor layer 7 Inorganic insulating film 8 Resist pattern 9 Conductor layer (for solder connection)
10 solder resist 11 surface treatment layer 12 solder 13 multilayer wiring board on support 14 FC-BGA board 15 laser light 17 semiconductor element 18 semiconductor device 19 multilayer wiring board (SAP)
20 via portion 21 land portion 30 multilayer wiring substrate 31 first photosensitive resin 32 second photosensitive resin 36 interlayer connection conductor
Claims (6)
前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体は、それぞれ、シード密着層を介して前記第1層及び前記第2層を形成する絶縁樹脂に埋め込まれており、
前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体は、ビア部及び前記ビア部より口径の大きいランド部が一体化したものであり、
前記第1の層間接続導体の前記ビア部の側面、前記ビア部の外側を囲む前記ランド部の面及び前記ランド部の側面は、前記シード密着層を介して前記第1層を形成する前記絶縁樹脂に接しており、
前記第2の層間接続導体の前記ビア部の側面、前記ビア部の外側を囲む前記ランド部の面及び前記ランド部の側面は、前記シード密着層を介して前記第2層を形成する前記絶縁樹脂に接しており、
前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体は前記シード密着層を介して相互に接合されており、
前記第1層及び前記第2層の上面及び下面は、前記第1の層間接続導体及び前記第2の層間接続導体が相互にあるいは他の接続導体と接続されている部分を除き、無機絶縁膜によって被覆されている
ことを特徴とする多層配線基板。 A multilayer wiring board having a first layer having a first interlayer connection conductor and a second layer having a second interlayer connection conductor,
the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor are embedded in insulating resin forming the first layer and the second layer via a seed adhesion layer, respectively;
the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor are formed by integrating a via portion and a land portion having a diameter larger than that of the via portion,
a side surface of the via portion of the first interlayer connection conductor , a surface of the land portion surrounding the outside of the via portion, and a side surface of the land portion are in contact with the insulating resin forming the first layer via the seed adhesion layer,
a side surface of the via portion of the second interlayer connection conductor, a surface of the land portion surrounding the outside of the via portion, and a side surface of the land portion are in contact with the insulating resin forming the second layer via the seed adhesion layer,
the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor are bonded to each other via the seed adhesion layer;
a multilayer wiring board characterized in that the upper and lower surfaces of the first layer and the second layer are covered with an inorganic insulating film except for the portions where the first interlayer connection conductor and the second interlayer connection conductor are connected to each other or to other connection conductors.
前記シード密着層は、前記無機絶縁膜の側面を被覆している
ことを特徴とする多層配線基板。 2. The multilayer wiring board according to claim 1,
The multilayer wiring substrate is characterized in that the seed adhesion layer covers the side surface of the inorganic insulating film.
前記シード密着層はチタンを含む層である
ことを特徴とする多層配線基板。 3. The multilayer wiring board according to claim 1,
10. The multilayer wiring substrate according to claim 9, wherein the seed adhesion layer is a layer containing titanium.
前記絶縁樹脂は感光性の絶縁樹脂である
ことを特徴とする多層配線基板。 4. The multilayer wiring board according to claim 1,
The multilayer wiring board is characterized in that the insulating resin is a photosensitive insulating resin.
無機絶縁膜層を形成する工程と、
無機絶縁膜層上に第1開口部を有する第1感光性樹脂のパターンを形成する工程と、
前記第1感光性樹脂の上方に、前記第1開口部より開口径の大きい第2開口部を有する第2感光性樹脂のパターンを形成する工程と、
前記第1開口部内の無機絶縁膜層を除去する工程と、
前記第1開口部及び前記第1感光性樹脂及び第2感光性樹脂のパターンの端部に前記シード密着層及びシード層を形成する工程と、
前記シード層上に電解銅めっき層を形成する工程と、
前記電解銅めっき層と前記シード層と前記シード密着層を、前記第2感光性樹脂のパターンが露出するまで研磨する工程とを含む
ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。 A method for manufacturing a multilayer wiring board, comprising forming the multilayer wiring layer according to any one of claims 1 to 4, which comprises an insulating resin layer and a wiring layer above a support, the method comprising:
forming an inorganic insulating film layer;
forming a pattern of a first photosensitive resin having a first opening on the inorganic insulating film layer;
forming a pattern of a second photosensitive resin above the first photosensitive resin, the second photosensitive resin having second openings with a diameter larger than that of the first openings;
removing the inorganic insulating film layer in the first opening;
forming the seed adhesion layer and the seed layer at the first opening and at the end of the patterns of the first photosensitive resin and the second photosensitive resin;
forming an electrolytic copper plating layer on the seed layer;
polishing the electrolytic copper plating layer, the seed layer, and the seed adhesion layer until the pattern of the second photosensitive resin is exposed.
前記シード密着層と前記シード層はスパッタリング法で形成する
ことを特徴とする多層配線基板の製造方法。
6. The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 5,
2. A method for manufacturing a multilayer wiring board, wherein the seed adhesion layer and the seed layer are formed by a sputtering method.
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