| 【発明の名称】 |
配線基板の製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】堀内 章夫
【住所又は居所】長野県長野市大字栗田字舎利田７１１番地 新光電気工業株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】配線パターンの粗密に影響されずに配線パターン上の全体にわたって均一な膜厚の絶縁膜を容易に形成できる配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】配線パターン１２ａを備えた基板１０に樹脂１４ｘを静電吸着させることにより、配線パターン１２ａを被覆する層間絶縁膜１４ａを形成し、配線パターン１２ａ上の層間絶縁膜１４ａの所定部にビアホールを形成し、ビアホールを介して配線パターン１２ａに接続される上側配線パターンを層間絶縁膜１４ａ上に形成する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンを備えた基板を用意する工程と、
前記配線パターンを備えた基板に樹脂を静電吸着させることにより、前記配線パターンを被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、
前記配線パターン上の前記層間絶縁膜の所定部にビアホールを形成する工程と、
前記ビアホールを介して前記配線パターンに接続される上側配線パターンを前記層間絶縁膜上に形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記層間絶縁膜を形成する工程は、
前記樹脂を静電吸着させることにより、前記配線パターンを被覆する第１樹脂膜を形成する工程と、
前記第１樹脂膜の一部を削る工程と、
前記第１樹脂膜の上に第２樹脂膜を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１樹脂膜を削る工程において、前記配線パターンの上面が露出するまで前記第１樹脂膜を削ることを特徴とする請求項２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂は、陰極となる噴霧手段から負に帯電した樹脂粒子として噴霧され、前記配線パターンを備えた基板側を陽極とすることにより、前記樹脂粒子が前記配線パターンを備えた基板上に静電吸着されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記層間絶縁膜は、前記配線パターン上の全体にわたって略同一の膜厚で形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂は、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、又はシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板の製造方法に関し、さらに詳しくは、多層配線構造を有するビルドアップ基板などに適用できる配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線パターンと絶縁膜とが交互に形成され、絶縁膜に設けられたビアホールを介して配線パターンが相互接続された構造のビルドアップ基板などの配線基板がある。
【０００３】
図７は従来技術に係る配線基板の製造方法を示す断面図である。従来の配線基板の製造方法では、図７に示すように、まず、貫通孔１００ａの中に導電体１００ｂが充填された構造のコア基板１００を用意し、コア基板１００上に導電体１００ｂに接続される配線パターン１０２を形成する。その後、配線パターン１０２上に樹脂フィルムを接着することにより層間絶縁膜１０４を形成する。このとき、層間絶縁膜１０４の膜厚は配線パターン１０２の粗密に依存し、配線パターン１０２が密な状態で配置された密領域Ｒ２では、配線パターン１０２が粗な状態で配置された粗領域Ｒ１よりも層間絶縁膜１０４が厚くなった状態で形成される。
【０００４】
続いて、配線パターン１０２上の層間絶縁膜１０４の所定部にビアホール１０４ａを形成した後に、ビアホール１０４ａを介して配線パターン１０２に接続される上側配線パターン１０６を形成する。このようにして、複数の配線パターン１０２，１０６がビアホール１０４ａを介して相互接続された構造の配線基板が製造される。
【０００５】
また、配線基板の他の製造方法として、例えば、特許文献１には、貫通孔が設けられた金属のコア基板上に電着絶縁層を形成した後に、貫通孔に導電性物質を充填し、コア基板の第１の面に配線を形成して単層配線基板を作成し、この単層配線基板を複数同じ向きにして積層して多層配線基板を製造する方法が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−９１７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、配線基板に半導体素子が実装された半導体装置では、信号速度が高速化しつつあり、かかる信号の高速化は信号波形の乱れ（崩れ）によって律速される。そこで、より高速化された信号が印加される場合であっても、信号波形の乱れを抑止でき、十分な信頼性が得られる半導体装置が望まれる。このため、配線基板では、例えば、信号配線の上下に層間絶縁膜を介してグランドラインを設けた構成（ストリップライン）とすることでインピーダンスをコントロールする手法がとられる場合がある。
【０００７】
しかしながら、上記したように、従来の配線基板の製造方法では、層間絶縁膜１０４が配線パターン１０２の粗密に依存してその膜厚がばらついて形成され、しかもインピーダンスは層間絶縁膜（誘電体膜）の膜厚などに大きく依存するので、信号配線の粗領域Ｒ１と密領域Ｒ２との間で、インピーダンスの整合が崩れてしまうという問題がある。
【０００８】
さらには、上側配線パターン１０６を形成する際のフォトリソグラフィにおいて、下地の層間絶縁膜１０４の平坦性が悪いので、デフォーカスが発生しやすく、微細な上側配線パターンを精度よく形成することが困難になる。
【０００９】
なお、特許文献１には高密度の配線基板及びその製造方法が記載されているものの、上記したような配線パターンの粗密の影響によって層間絶縁膜の膜厚がばらつく問題については何ら考慮されていない。
【００１０】
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、配線パターンの粗密に影響されずに配線パターン上の全体にわたって均一な膜厚の絶縁膜を容易に形成できる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は配線基板の製造方法に係り、配線パターンを備えた基板を用意する工程と、前記配線パターンを備えた基板に樹脂を静電吸着させることにより、前記配線パターンを被覆する層間絶縁膜を形成する工程と、前記配線パターン上の前記層間絶縁膜の所定部にビアホールを形成する工程と、前記ビアホールを介して前記配線パターンに接続される上側配線パターンを前記層間絶縁膜上に形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、樹脂フィルムを接着したり、樹脂液を塗布したりするのでなく、樹脂を静電吸着させることにより配線パターンを被覆する層間絶縁膜を形成するようにしている。例えば、樹脂は、陰極となる噴霧手段から負に帯電した樹脂粒子として噴霧され、配線パターンを備えた基板側を陽極とすることにより、樹脂粒子が配線パターンを備えた基板上に静電吸着して堆積する。これに基づいて、配線パターンを被覆する層間絶縁膜が形成される。
【００１３】
このため、配線パターンの粗密によって層間絶縁膜の膜厚が不均一になるといった不具合は発生せず、配線パターン上の全体にわたって均一の膜厚で層間絶縁膜が形成される。従って、信号配線の上下に層間絶縁膜（誘電体膜）を介してグランドラインを設けた構成（ストリップライン）としてインピーダンスをコントロールする場合に、信号配線の全体にわたって、インピーダンスを略同一にしてインピーダンス整合を得ることができる。
【００１４】
さらには、上側配線パターンを形成する際に下地の層間絶縁膜は平坦化されて形成されていることから、フォトリソグラフィにおけるデフォーカスの発生が防止されるので、微細な上側配線パターンを精度よく形成することができるようになる。
【００１５】
本発明の一つの好適な態様においては、樹脂を静電吸着させて配線パターンを被覆する第１樹脂膜を形成した後に、第１樹脂膜を削って平坦化し、次いで第１樹脂膜上に第２樹脂膜を形成することにより層間絶縁膜としてもよい。これにより、配線パターン上の全体にわたって層間絶縁膜の膜厚をさらに均一化することができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、配線パターン上の全体にわたって層間絶縁膜の膜厚のばらつきを最小限に抑えることができるので、インピーダンスのコントロールが容易になり、高性能な半導体素子用の配線基板として適用できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
【００１８】
図１〜図４は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図、図５は本発明の実施形態の配線基板に半導体素子が実装された様子を示す断面図、図６は樹脂を静電吸着させる際に使用される装置を示す模式図である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、まず、ビルドアップ基板を製造するためのコア基板１０を用意する。このコア基板１０は樹脂などの絶縁性材料から構成されており、コア基板１０には導電体１０ｂが充填された貫通孔１０ａが設けられている。さらに、コア基板１０の両面側には銅などの金属から構成される第１配線パターン１２ａ，１２ｂが導電体１０ｂに接続された状態でそれぞれ形成されており、コア基板１０の両面側が導電体１０ｂを介して導通可能な状態となっている。
【００２０】
第１配線パターン１２ａ，１２ｂは、場所によって配線密度が異なって形成されていて、例えば、図１（ａ）に示すように、パターンが粗な状態で配置された粗領域Ｒ１とパターンが密な状態で配置された密領域Ｒ２とが混在した状態で形成されている。このため、前述したように、このような第１配線パターン１２ａ，１２ｂ上に樹脂フィルムを接着して層間絶縁膜を形成する方法では、密領域Ｒ２上では粗領域Ｒ１上よりも層間絶縁膜の膜厚が厚くなってしまう。本実施形態では、配線パターンの粗密に影響されずに全体にわたって層間絶縁膜が均一な膜厚で形成されるように工夫される。
【００２１】
すなわち、本実施形態では、樹脂を静電吸着させることにより層間絶縁膜を形成する。最初に、樹脂を静電吸着させる装置について説明する。図６に示すように、樹脂を静電吸着させる装置は、タンク４０と、配管４２を介してタンク４０に接続された噴霧手段４４と、高圧ケーブル４８を介して電圧を噴霧手段４４に供給する高圧電源４６とを備えている。タンク４０には樹脂粉体塗料が貯蔵されており、タンク４０から配管４２を介して噴霧手段４２に樹脂粉体塗料が供給される。
【００２２】
そして、接地された状態のワーク（導電体）５０が陽極（＋）になり、噴霧手段４４が陰極（−）になるようにして、噴霧手段４４に高圧電源４６から負の高電圧を供給して噴霧手段４４とワーク５０との間に静電界をつくる。これにより、噴霧手段４４から噴霧される樹脂粉体塗料は負に帯電して微粒子化し、反対極であるワーク５０上に樹脂粒子１４ｘが静電吸着する。
【００２３】
本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、噴霧手段４４に負の高電圧を供給し、接地された第１配線パターン１２ａを陽極とすることにより、上記したような原理によってコア基板１０及び第１配線パターン１２上に半硬化状態の樹脂粒子１４ｘが静電吸着する。このとき、コア基板１０は絶縁性ではあるが、コア基板１０に含まれる水分や表面調整によりコア基板１０の表面に僅かな電流が流れるようにしているので、第１配線パターン１２ａ上ばかりではなく、コア基板１０上にも樹脂粒子１４ｘが静電吸着する。
【００２４】
このようにして、コア基板１０の両面側に複数の樹脂粒子１４ｘをそれぞれ堆積させることにより、第１配線パターン１２ａ，１２ｂを被覆する樹脂粒子層をそれぞれ形成する。樹脂粒子１４ｘの材料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、又はシリコーン樹脂などが使用される。
【００２５】
その後、図１（ｃ）に示すように、コア基板１０の両面側に静電吸着させた樹脂粒子層を８０〜１４０℃で熱処理して硬化させることにより、コア基板１０の両面側に第１樹脂膜１４ａ，１４ｂがそれぞれ形成される。このとき、第１樹脂膜１４ａ，１４ｂの上面に多少の凹凸が形成されたり、第１配線パターン１２ａ，１２ｂの粗密の影響で膜厚が多少ばらついたりする場合が想定される。このため、第１樹脂膜１４ａ，１４ｂを削って完全に平坦化することが好ましい。
【００２６】
すなわち、図２（ａ）に示すように、コア基板１０の両面側の第１樹脂膜１４ａ，１４ｂを第１配線パターン１２ａ，１２ｂの表面が露出するまでそれぞれ研磨又は研削により削る。これにより、コア基板１０の両面側の第１配線パターン１２ａ，１２ｂのパターン間にはそれぞれ第１樹脂膜１４ａ，１４ｂが残され、第１配線パターン１２ａ，１２ｂの上面と第１樹脂膜１４ａ，１４ｂの上面とがそれぞれ略同一の高さになって平坦化される。
【００２７】
あるいは、第１配線パターン１２ａ，１２ｂ上に第１樹脂膜１４ａ，１４ｂが残存する程度に第１樹脂膜１４ａ，１４ｂの一部を削るようにしてもよい。
【００２８】
続いて、図２（ａ）の構造体の両面側に樹脂フィルムをそれぞれ接着して第２樹脂膜１６ａ，１６ｂをそれぞれ形成する。樹脂フィルムとしては、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂などが使用され、コア基板１０の両面側に樹脂フィルムをそれぞれラミネートした後、８０〜１４０℃で熱処理して硬化させることにより第２樹脂膜１６ａ，１６ｂが得られる。あるいは、樹脂フィルムをラミネートする方法の代わりに、樹脂膜をスピンコート法又は印刷により形成するようにしてもよい。第２樹脂膜１６ａ，１６ｂは、平坦化された下地上に形成されるのでその上面が平坦な状態で形成される。
【００２９】
これにより、図２（ｂ）に示すように、コア基板１０の両面側に第１樹脂膜１４ａ，１４ｂと第２樹脂膜１６ａ，１６ｂとにより構成される第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂがそれぞれ形成される。このようにして、第１配線パターン１２ａ，１２ｂ上の全体にわたって均一の膜厚に調整された第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂがそれぞれ得られる。
【００３０】
なお、第１配線パターン１２ａ，１２ｂの粗領域Ｒ１と密領域Ｒ２とにおいて、インピーダンスの整合が得られる程度に第１樹脂膜１４ａ，１４ｂが均一な膜厚で形成される場合は、図１（ｃ）の構造体の第１樹脂膜１４ａ，１４ｂを削らずにそのまま第１層間絶縁膜として使用してもよい。
【００３１】
次いで、図２（ｃ）に示すように、コア基板１０の両面側の第１配線パターン１２ａ，１２ｂ上の第２樹脂膜１６ａ，１６ｂの所定部をレーザなどで加工することにより、第１ビアホール１６ｘ，１６ｙをそれぞれ形成する。なお、第１樹脂膜１４ａ，１４ｂをそのまま第１層間絶縁膜として使用する場合は、図１（ｃ）の第１樹脂膜１４ａ，１４ｂに第１ビアホールが形成される。
【００３２】
さらに、図３（ａ）に示すように、第１ビアホール１６ｘ、１６ｙを介して第１配線パターン１２ａ，１２ｂに接続される第２配線パターン２２ａ，２２ｂ（上側配線パターン）をコア基板１０の両面側の第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂ上にそれぞれ形成する。
【００３３】
第２配線パターン２２ａ，２２ｂは、例えばセミアディティブ法により形成される。詳しく説明すると、まず、コア基板１０の両面側の第１ビアホール１６ｘ，１６ｙの内面上及び第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂ上に無電解めっきやスパッタ法によりシードＣｕ膜（不図示）をそれぞれ形成する。その後、シードＣｕ膜上に第２配線パターンに対応する開口部が設けられたレジスト膜（不図示）をフォトリソグラフィによりそれぞれ形成する。続いて、シードＣｕ膜をめっき給電層に利用した電解めっきによりレジスト膜の開口部にＣｕ膜パターン（不図示）をそれぞれ形成する。
【００３４】
次いで、レジスト膜を除去した後に、Ｃｕ膜パターンをマスクにしてシードＣｕ膜をエッチングする。これにより、第２配線パターン２２ａ，２２ｂがコア基板１０の両面側にそれぞれ形成される。なお、セミアディティブ法の代わりに、サブトラクティブ法又はフルアディティブ法を用いて第２配線パターン２２ａ，２２ｂを形成してもよい。
【００３５】
このとき、第２配線パターン２２ａ，２２ｂの下地の第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂは平坦化されて形成されていることから、フォトリソグラフィにおけるデフォーカスの発生が防止されるので、微細な第２配線パターン２２ａ，２２ｂを精度よく形成することができるようになる。
【００３６】
その後に、図３（ｂ）に示すように、前述した第１樹脂膜１４ａ，１４ｂの形成方法と同様な樹脂を静電吸着させる方法により、第２配線パターン２２ａ，２２ｂを被覆する第２層間絶縁膜２８ａ，２８ｂをコア基板１０の両面側に形成する。第２層間絶縁膜２８ａ，２８ｂは、第１層間絶縁膜１８ａ，１８ｂと同様に、第１樹脂膜２４ａ，２４ｂと第２樹脂膜２６ａ，２６ｂとによりそれぞれ構成される。
【００３７】
次いで、第２配線パターン２２ａ，２２ｂ上の第２層間絶縁膜２８ａ，２８ｂの所定部にビアホール２６ｘ，２６ｙをそれぞれ形成する。その後に、ビアホール２６ｘ，２６ｙを介して第２配線パターン２２ａ，２２ｂに接続される第３配線パターン３２ａ，３２ｂ（第２配線パターンに対しての上側配線パターン）をコア基板１０の両面側にそれぞれ形成する。
【００３８】
本実施形態では、多層化された複数の配線パターンの間に介在する層間絶縁膜が配線パターンの粗密に依存せずに配線パターン上の全体にわたって均一の膜厚で形成される。このため、例えば、第２配線パターン２２ａを信号配線とし、第１及び第２層間絶縁膜１８ａ，２８ａを介してその上下にそれぞれ配置される第１配線パターン１２ａ及び第３配線パターン３２ａをグランドラインとする構成（ストリップライン）によってインピーダンスをコントロールする場合、信号配線の全体にわたってインピーダンスを略同一にしてインピーダンス整合を得ることができる。
【００３９】
その後に、図４に示すように、第３配線パターン３２ａ，３２ｂ上の所要部に開口部が設けられたソルダレジスト膜３４をコア基板１０の両面側にそれぞれ形成する。さらに、ソルダレジスト膜３４の開口部内に露出する第３配線パターン３２ａ，３２ｂの部分にＮｉ／Ａｕめっきを施して接続部３２ｘ，３２ｙをそれぞれ形成する。以上により、本実施形態の配線基板１が得られる。
【００４０】
本実施形態では、コア基板１０の両面側に３層の配線パターンがそれぞれ積層された形態を例示したが、ｎ層（ｎは２以上の整数）の配線パターンが積層された各種形態に適用できることはもちろんである。このような場合も、各層間絶縁膜はそれぞれ平坦化されて形成されるので、何ら問題が発生することなく配線パターンを積層化して形成することができる。また、コア基板１０の片面のみに配線パターンを積層するようにしてもよい。
【００４１】
本実施形態の配線基板１は、図５に示すように、バンプ６０ａを備えた半導体素子６０の該バンプ６０ａが第３配線パターン３２ａの接続部３２ｘにフリップチップ接続されて半導体装置となる。図５では、ＬＧＡ（Land Grid Array）タイプのものが例示されており、この場合、はんだボールが実装基板（マザーボード）側の配線パッドに搭載され、そのはんだボールが配線基板１の背面側の第３配線パターン３２ｂの接続部３２ｙに接続される。あるいは、逆に、配線基板１の第３配線パターン３２ｂの接続部３２ｙにバンプを搭載するようにしてもよい。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の配線基板の製造方法では、配線パターンを備えた基板上に帯電させた樹脂粒子を静電吸着させることにより、配線パターンを被覆する層間絶縁膜を形成するようにしたので、配線パターンの粗密に依存することなく、配線パターン上の全体にわたって均一の膜厚の層間絶縁膜を容易に形成することができる。
【００４３】
これにより、信号配線の上下に層間絶縁膜を介してグランドラインを設けた構成（ストリップライン）としてインピーダンスをコントロールする場合、信号配線全体にわたってインピーダンスを略同一にしてインピーダンス整合を得ることができる。従って、本実施形態の配線基板１に半導体素子６０が実装された半導体装置では、より高速化された信号が印加される場合でも信号波形の乱れを抑止できるようになり、信頼性を向上させることができる。
【００４４】
また、配線パターンを多層化して形成する際に、平坦な層間絶縁膜上に配線パターンが形成されるようにしたことから、配線パターンの形成工程でのフォトリソグラフィにおいてデフォーカスの発生が防止されるので、微細な配線パターンを精度よく多層化して形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。
【図２】図２は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。
【図３】図３は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その３）である。
【図４】図４は本発明の実施形態の配線基板の製造方法を示す断面図（その４）である。
【図５】図５は本発明の実施形態の配線基板に半導体素子が実装された様子を示す断面図である。
【図６】図６は樹脂を静電吸着させる際に使用される装置を示す模式図である。
【図７】図７は従来技術に係る配線基板の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…配線基板、１０…コア基板、１０ａ…貫通孔、１０ｂ…導電体、１２ａ，１２ｂ…第１配線パターン、１４ｘ…樹脂粒子、１４ａ，１４ｂ、２４ａ，２４ｂ…第１樹脂膜、１６ａ，１６ｂ，２６ａ，２６ｂ…第２樹脂膜、１６ｘ…第１ビアホール、２２ａ，２２ｂ…第２配線パターン、２６ｘ…第２ビアホール、３２ａ，３２ｂ…第３配線パターン、３２ｘ、３２ｙ…接続部、３４…ソルダレジスト膜、４０…タンク、４２…配管、４４…噴霧手段、４６…高圧電源、４８…高圧ケーブル、５０…ワーク、６０…半導体素子、６０ａ…バンプ。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１９０６８８
【氏名又は名称】新光電気工業株式会社
【住所又は居所】長野県長野市小島田町８０番地
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| 【出願日】 |
平成１５年７月３０日（２００３．７．３０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１６７２
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 啓三
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| 【公開番号】 |
特開２００５−５１１１３（Ｐ２００５−５１１１３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１７年２月２４日（２００５．２．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２００３−２８２６８５（Ｐ２００３−２８２６８５） |
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