JP2003069226A - 半導体装置用基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体用基板の製造方法において、フィルドビ
アを介して形成する電気回路の接続の信頼性を低下する
問題を解消することにある。 【解決手段】フィルドビア孔の即断面形状において、底
部径は開口部径に比べて大幅に縮小する形状に形成し、
該フィルドビアの開口部を本発明の精度以内に配置する
ことで、上下の配線層がフィルドビアを介して接続する
に必要な最低限の接続面積を十分に確保し、高い信頼性
を確保でき、又フィルドビア５の開口底部を狭くする
為、ビア孔内にめっき銅が充填しやすい形状となり、又
絶縁樹脂層の層厚を薄く形成し、めっきによる導体層８
も薄くする効果により、高密度の配線パターンの形成が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント配線
板係わり、さらにそれを製造する工程において、多層プ
リント配線板のビアスルーホールを形成する製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピューター等に代
表されるように、電子機器に小型化、薄型化が求められ
ている。そのため、内部に用いられる半導体装置用基板
多層プリント配線板にも、小型化、薄型化が求められて
いる。半導体装置用基板は、半導体チップやその他の部
品を搭載し、ボール・グリッド・アレー（ＢＧＡ）やピ
ン・グリッド・アレー（ＰＧＡ）等の形態で、親基板と
なる半導体装置用基板上に搭載される場合が多いが、親
基板として用いられる場合もある。小型化、薄型化を実
現するために、配線幅は細く、間隙は小さく、また配線
層の多層化、配線層間を接続するバイアの小径化とい
う、いわゆる高密度配線が求められている。又製造工程
では高密度化よる接続不良や、絶縁不良の品質が低下し
ない信頼性の高い半導体装置用基板が求められている。

【０００３】これらの要求に対応する半導体装置用基板
として、例えばビルドアップ法を用いた半導体装置用基
板が知られている。この方法は絶縁性基板１上に配線層
２を形成し、その上に絶縁樹脂層３を形成し、さらにそ
の上に配線層２を形成し、さらに絶縁樹脂層３を形成す
るという工程を繰り返すことにより、半導体装置用基板
を形成するものである。この半導体装置用基板は任意の
層間にビア孔４を形成できるため、高密度配線を行う上
で適している。ビア孔４は高密度配線に伴い、小径化が
進んでおり、加工方法としてはレーザー孔明け加工機を
用いてビア孔４形成する方法が増えてきている。

【０００４】ビルドアップ法を用いた半導体装置用基板
の製造方法の一例をその製造方法について説明する。図
３ａ〜ｆは、このような従来のビルドアップ法を用いた
半導体装置用基板の断面図を模式的に示した図である。

【０００５】まず、図３aは、リジットなガラスエポキ
シ基板と配線層等からなる絶縁基板上の両面にめっきか
らなる配線層２を形成して、前記両面の配線層がスルホ
ール９を介して電気回路を形成したコアー基板１を用い
て、該コアー基板１両面の配線層２上に感光性レジスト
樹脂を塗付して、露光、現像を行って感光性レジスト層
１２にパターニングの形成を行い、露出する銅配線層２
をエッチングし、所定の配線パターンを持つ配線層２形
成する。

【０００６】次に、図３ｂは、コアー基板１上及び、配
線層２上に熱硬化性絶縁樹脂を塗布し、熱硬化性の絶縁
樹脂層３を形成する。例えば、塗布方法としてはスクリ
ーン印刷法、カーテンコート法やスピンコート法が使用
されている。絶縁樹脂層３の材料としてはポリイミド樹
脂、アクリル樹脂等が用いられる。例えば、絶縁樹脂層
３の形成方法としてはシート状の絶縁樹脂層３を貼着す
るという方法があり、均一な厚さで簡易に絶縁層を形成
できるという点からみて好ましい。次に、ＹＡＧレーザ
ー等を用いたレーザー孔明け加工機を用いて、所定のビ
ア用孔４を形成する。

【０００７】次に、前記コアー基板を過マンガン酸カリ
ウムに浸漬して、ビア用孔４の孔内の孔壁に付着した残
渣、孔の底部に残存した残渣を除去する為に洗浄を行
う。

【０００８】次に、図３cは絶縁樹脂層３上およびビア
用孔４内に無電解めっきにて薄膜導体層６を形成し、さ
らに前記薄膜導体層６上全面に電解銅めっきを行って、
めっき層７を形成し、銅からなる導体層８、およびビア
孔４内をめっき銅で充填した、フィルドビア５構造のビ
アスルホール１１を形成する。

【０００９】前記導体層８には、露光用フォトマスクを
用いて、光照射による露光を施し、現像工程の処理によ
ってパターンニング形成を行い、所定のパターン配線層
２を形成する。この際、無電解めっき層６は、絶縁層上
に導電性を付与し、次工程の電解めっき層７の形成が可
能となるように行うものである。なお一般的には、配線
層を形成する工程は、上述のサブトラクティブ法の他
に、セミアディティブ法と、例えばフルアディティブ法
も適宜行われている。

【００１０】次に、図３ｄは絶縁樹脂層３および配線層
２と、フィルドビア５上の全面に絶縁樹脂溶液を塗布
し、絶縁樹脂層３を形成し、絶縁樹脂層３の所定位置に
レーザー孔明け加工機を用いて、所定位置に所定のビア
用孔４を形成する。

【００１１】次に、図３ｅは絶縁樹脂層３上と、ビア用
孔４内とに、無電解めっき方法にて薄膜導体層６を形成
し、さらに薄膜導体層５上全面に電解銅めっき層７を形
成を行って、銅からなる導体層８と、フィルドビア５を
形成する。

【００１２】図３ｆに示すように、導体層８にパターニ
ング処理により所定のパターンを持つ配線パターン層８
が形成される。

【００１３】最後に、配線、電源等配線パターン層８を
保護するために半導体装置用基板多層プリント配線板の
両面全体にソルダーレジスト層１０が形成され、多層プ
リント配線板が完成する。

【００１４】ビルドアップ法を用いた半導体装置基板の
製造では、任意の位置に多数に形成するビアスルホール
の小径化と、該ビアスルホール内にめっき銅を充填し、
フィルドビア５を形成することにより、フィルドビア５
の配置位置の真上にフィルドビア５を重ねて形成する事
が可能となり、さらに高密度配線化が図られる。その場
合、高密度配線化の為に、配線幅はさらに細くなり、パ
ターン間の間隙も小さくなり、近接する。

【００１５】形成したビア径と、該ビアの配置位置の真
上にビア径を形成する際、上下のビアの配置位置の重な
り合わせ精度に対して問題が有り、上下のビアの配置位
置の位置ずれが生じる事が有る。その位置ずれをそのま
まにして、配線を高密度化をしても上下のビアを介して
形成する電気回路の接続の信頼性を低下させる。

【００１６】本発明の課題はビアを介して形成する電気
回路の接続の信頼性を低下問題を解消することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
発明は、スルホールを介して回路が形成されたコアー基
板上の両面に、複数の配線層と、複数の絶縁樹脂層とを
交互に積層し、該層形成した複数の配線層間は絶縁樹脂
層に形成するビア孔に金属を充填したフィルドビアを介
して通電接続され、該フィルドビアの配置位置の真上に
フィルドビアを配置し、該フィルドビアの配置位置の真
上にフィルドビアを配置してなる構造を持つ半導体装置
用基板を製造する工程における、前記フィルドビアの配
置において、フィルドビア上の開口部の孔径Ａと該開口
底部の孔径Ｂとの関係が下記の関係式（１）により該形
状を形成し、前記フィルドビアの配置位置は関係式
（２）の範囲Ｐにすることを特徴とする半導体装置用基
板の製造方法である。 Ｂ／Ａ ＜１／２ ――――（１） Ｐ ＜｜（Ａ―Ｂ）／２｜ ――――（２）

【００１８】本発明の請求項２に係る発明は、請求項１
記載の半導体装置用基板を製造する工程における、絶縁
樹脂層形成において、該絶縁樹脂層厚Ｓが下記の関係式
（３）により層形成することを特徴とする半導体装置用
基板の製造方法である。 Ｓ／Ａ ＜１ ――――（３）

【００１９】本発明の請求項３に係る発明は、請求項
１、又は請求項２記載の半導体装置用基板を製造する工
程における、フィルドビア上の開口部の配線層形成にお
いて、該配線層厚Ｔが下記の関係式（４）により層形成
することを特徴とする半導体装置用基板の製造方法であ
る。 Ｔ ＜１５μｍ ―――――（４）

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明のを、実施の形態に沿って
以下に図１を詳細に説明する。

【００２１】図１に示すように、本発明のビアスルーホ
ールの基本の構造を示している。例えばビアスルーホー
ルを同じ位置に３段に重ねて配置する状態を示す図１で
は、各層のビアスルーホールの配置は同一配置データ値
によって、すべて同じ位置に配置されて形成している。
又ビアスルーホールの開口底部の径１４は上部配線層の
開口部の径１３の半分以下にする特徴を持つことであ
る。

【００２２】製造する工程はまず、予め付与されたビア
孔の中心点座標のデータ値を用いて、ＹＡＧレーザー孔
明け加工機により所定の孔径を孔明け加工をする。次
に、過マンガン酸カリウム水溶液に浸漬して、ビア用孔
４の孔内の孔壁に付着した残渣、孔の底部に残存した残
渣を除去する為に洗浄を行う。

【００２３】次に、図１は絶縁樹脂層３上およびビア用
孔４内に無電解めっきにて薄膜導体層６を形成し、さら
に前記薄膜導体層６上全面に電解銅めっきを行って、め
っき層７を形成し、銅からなる導体層８、およびビア孔
４内をめっき銅で充填した、フィルドビア５構造のビア
スルーホール１１を形成する。以下同じ加工を繰り返し
行う。

【００２４】図２に示すように、本発明の工程を説明す
る側断面図である。まず、図２aは、基板の両面に形成
する配線層がスルホール９を介して電気回路を形成した
コアー基板１を用いて、該コアー基板１両面の配線層２
上に感光性レジスト樹脂を塗付して、露光、現像を行っ
て感光性レジスト層１２にパターニングの形成を行い、
露出する銅配線層２をエッチングし、所定の配線パター
ンを持つ配線層２形成する。

【００２５】次に、図２ｂは、両面コアー基板１上及
び、配線層２上に熱硬化性絶縁樹脂を貼り合わせて、熱
硬化性の絶縁樹脂層３を形成する。例えば、絶縁樹脂層
３形成方法としてはシート状の絶縁樹脂層３を貼着する
という方法があり、均一な厚さで簡易に絶縁層を形成で
きるという点からみて適している。次に、ＹＡＧレーザ
ー等を用いたレーザー孔明け加工機を用いて、所定のビ
ア用孔４を形成する。

【００２６】上記ビア用孔４上の開口部の孔径Ａと該開
口底部の孔径Ｂとの関係が下記の関係式（１）により該
形状を形成し、本発明のビア孔の特徴となる。 Ｂ／Ａ ＜１／２ ――――（１）

【００２７】従来の技術では、開口部の孔径１３と該開
口底部の孔径１４との関係は同じ径で形成し、傾斜の無
い孔形状が一般的である。

【００２８】本発明のビア孔４を形成する方法はレーザ
ー孔明け加工機のビーム径を徐々に絞りこみ加工を行
う。開口部の孔径１３は８０μｍφ〜５０μｍφを設計
値とすることが一般にであり、例えば８０μｍφで開口
部１３を形成、中間部６０μｍφにビーム径を絞りさら
に、底部は４０μｍφ径のビア径底部１４形成する。

【００２９】次に、コアー基板を過マンガン酸カリウム
水溶液に浸漬して、ビア用孔４の孔内の孔壁に付着した
残渣、孔の底部に残存した残渣を除去する為に洗浄を行
う。

【００３０】図２c示すように、絶縁樹脂層３上および
ビア用孔４内に無電解めっきにて薄膜導体層６を形成
し、さらに前記薄膜導体層６上全面に電解銅めっきを行
って、めっき層７を形成し、銅からなる導体層８、およ
びビア孔４内をめっき銅で充填した、フィルドビア５構
造のビアスルーホール１１を形成する。

【００３１】次に、図２ｄは前記導体層８には、露光用
フォトマスクを用いて、光照射による露光を施し、現像
工程、エッチング工程、剥膜工程の処理によるパターン
ニング形成によって、所定のパターン配線層８を形成す
る。

【００３２】次に、図２ｅは、両面コアー基板１上及
び、配線層８上に熱硬化性絶縁樹脂を貼り合せ、熱硬化
性の絶縁樹脂層３を形成する。該絶縁樹脂層厚Ｓが下記
の関係式（３）により層形成する。 Ｓ／Ａ ＜１ ――――（３）

【００３３】又、本発明の特徴は、該絶縁樹脂層３厚は
めっき銅で充填した、フィルドビア５の深さに相当する
為に、前記絶縁樹脂層３厚がめっきの通電時間に影響さ
れ、前記絶縁樹脂層３厚を薄くすればめっき時間が短縮
でき、めっき工程の改善に効果がある。

【００３４】次に、ＹＡＧレーザー等照射光源を用いた
レーザー孔明け加工機により、所定のビア用孔４を形成
する。

【００３５】本発明の特徴は、前記フィルドビアの配置
位置は関係式（２）の範囲Ｐに配置する。 Ｐ ＜｜（Ａ―Ｂ）／２｜ ――――（２）

【００３６】フィルドビア５の配置位置は前記の許容範
囲に配置する加工精度に特徴がある。前記許容範囲に配
置する為にビーム径を絞りさらに、底部径１４を大幅に
縮小する形成方法を提案した。この構造により上径面１
３配線層と下形面１４配線層を接続するビアスルーホー
ル１１間の信頼性に必要な最低限の接続面積を十分に確
保でき、高い信頼性が得られる。

【００３７】次に、前記コアー基板を過マンガン酸カリ
ウム水溶液に浸漬して、ビア用孔４の孔内の孔壁に付着
した残渣、孔の底部に残存した残渣を除去する為に洗浄
を行う。

【００３８】次に、図２ｅは絶縁樹脂層３上およびビア
用孔４内に無電解めっきにて薄膜導体層６を形成し、さ
らに前記薄膜導体層６上全面に電解銅めっきを行って、
めっき層７を形成し、銅からなる導体層８、およびビア
孔４内をめっき銅で充填した、フィルドビア５を形成す
る。

【００３９】図２ｆ前記導体層８には、露光用フォトマ
スクを用いて、光照射による露光を施し、現像工程、エ
ッチング工程、剥膜工程の処理によりパターンニング形
成によって、所定のパターン配線層８を形成する。

【００４０】次に、図２ｆは、両面コアー基板１上及
び、配線層８上に熱硬化性絶縁樹脂を貼り合せて、熱硬
化性の絶縁樹脂層３を形成する。

【００４１】次に、ＹＡＧレーザー等を用いたレーザー
孔明け加工機を用いて、所定のビア用孔４を形成する。

【００４２】次に、前記コアー基板を過マンガン酸カリ
ウム水溶液に浸漬して、ビア用孔４の孔内の孔壁に付着
した残渣、孔の底部に残存した残渣を除去する為に洗浄
を行う。

【００４３】次に、図２ｇは絶縁樹脂層３上およびビア
用孔４内に無電解めっきにて薄膜導体層６を形成し、さ
らに前記薄膜導体層６上全面に電解銅めっきを行って、
めっき層７を形成し、銅からなる導体層８、およびビア
孔４内をめっき銅で充填した、フィルドビア５を形成す
る。

【００４４】フィルドビア上の開口部１３のめっきによ
る配線層形成において、該配線層厚Ｔが下記の関係式
（４）により層形成する。 Ｔ ＜１５μｍ ―――――（４）

【００４５】フィルドビア上の開口部１３のめっきによ
る配線層形成する工程では、該配線層厚を薄くすれば、
細線のファインパターン配線層の形成がより安易にな
る。本発明の特徴として、めっき工程では、無電解めっ
きと、電解めっきにより層形成するめっき層厚を１５μ
ｍ以下にする発明である。

【００４６】次に図２ｇに示すように、導体層８にパタ
ーニング処理により所定のパターンを持つ配線パターン
層８が形成される。

【００４７】最後に、図２ｇに示すように、配線、電源
等配線パターン層８を保護するために半導体装置用基板
多層プリント配線板の両面全体にソルダーレジスト層１
０が形成され、多層プリント配線板が完成する。

【００４８】

【作用】ビア孔４の即断面形状において、底部径１４は
開口部径１３に比べて大幅に縮小する形成方法によって
形成する為に、該構造により、上径面１３配線層と下形
面１４配線層を接続するフィルドビアビア５間の信頼性
に必要な最低限の接続面積を十分に確保でき、又絶縁樹
脂層の層厚を薄く形成し、めっきによる導体層８も薄く
なる効果により、高密度の配線パターンの形成が可能と
なる。

【００４９】

【実施例】次に、以下に具体的な実施例に従って説明す
る。

【００５０】下記の内容により半導体装置用基板を製造
して、熱衝撃試験によって、信頼性試験評価を行った。

【００５１】＜実施例１＞絶縁性樹脂のコアー基板１の
両面絶縁樹脂層３にフィルドビア５を５０００個形成し
た。

【００５２】フィルドビア５の開口部Ａは５０μｍφ、
開口底部Ｂは３０μｍφ、は配置位置精度を１０μｍ、
開口部の配線層に厚さＴは１５μｍ、絶縁樹脂層の厚さ
Ｓは３０μｍ、試料数は５サンプルを作成した

【００５３】信頼性試験評価の結果は５サンプル全て合
格レベルとなった。

【００５４】＜実施例２＞絶縁性樹脂のコアー基板１の
両面絶縁樹脂層３にフィルドビア５を５０００個形成し
た。

【００５５】フィルドビア５の開口部Ａは５０μｍφ、
開口底部Ｂは３０μｍφ、は配置位置精度を２０μｍ、
開口部の配線層に厚さＴは１５μｍ、絶縁樹脂層の厚さ
Ｓは３０μｍ、試料数は５サンプルを作成した

【００５６】信頼性試験評価の結果は５サンプル中に２
サンプル合格レベルとなった。配置位置の精度幅が拡大
すると、評価結果は明らかに信頼性が悪くなる。

【発明の効果】本発明のフィルドビアの開口部１３の位
置精度を本発明の精度以内に配置することで、上下の配
線層がフィルドビア５を介して接続するに必要な最低限
の接続面積を十分に確保し、高い信頼性を確保できる。
又本発明によりフィルドビア５の開口底部を狭くした
為、ビア孔内にめっき銅が充填しやすい形状となり、又
本発明の配線層を薄くする為に、ファインパターンの配
線層の形成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフィルドビア部分の側断面図。

【図２】ａ〜ｇは、本発明の示す実施例の工程を説明す
る側断面図。

【図３】ａ〜ｆは、従来の技術の実施例の工程を説明す
る側断面図。

【符号の説明】

１…コアー基板 ２…配線層（パターン配線層） ３…絶縁樹脂層 ４…ビア孔 ５…フィルドビア ６…無電解めっき層（薄膜導体層） ７…電解めっき層 ８…銅からなる導体層（配線パターン層） ９…スルホール １０…ソルダーレジスト層 １１…ビアスルーホール １２…感光性レジスト層 １３…フィルドビアの開口部の孔径 １４…フィルドビアの開口底部の孔径

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 俊明 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 5E346 DD32 EE39 FF03 FF07 FF15 GG15 HH07 HH26

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スルホールを介して回路が形成されたコア
   ー基板上の両面に、複数の配線層と、複数の絶縁樹脂層
   とを交互に積層し、該層形成した複数の配線層間は絶縁
   樹脂層に形成するビア孔に金属を充填したフィルドビア
   を介して通電接続され、該フィルドビアの配置位置の真
   上にフィルドビアを配置し、該フィルドビアの配置位置
   の真上にフィルドビアを配置してなる構造を持つ半導体
   装置用基板を製造する工程における、前記フィルドビア
   の配置において、フィルドビア上の開口部の孔径Ａと該
   開口底部の孔径Ｂとの関係が下記の関係式（１）により
   該形状を形成し、前記フィルドビアの配置位置は関係式
   （２）の範囲Ｐにすることを特徴とする半導体装置用基
   板の製造方法。 Ｂ／Ａ ＜１／２ ――――（１） Ｐ ＜｜（Ａ―Ｂ）／２｜ ――――（２）
2. 【請求項２】請求項１記載の半導体装置用基板を製造す
   る工程における、絶縁樹脂層形成において、該絶縁樹脂
   層厚Ｓが下記の関係式（３）により層形成することを特
   徴とする半導体装置用基板の製造方法。 Ｓ／Ａ ＜１ ――――（３）
3. 【請求項３】請求項１、又は請求項２記載の半導体装置
   用基板を製造する工程における、フィルドビア上の開口
   部の配線層形成において、該配線層厚Ｔが下記の関係式
   （４）により層形成することを特徴とする半導体装置用
   基板の製造方法。 Ｔ ＜１５μｍ ―――――（４）