特許 5855905 多層配線基板及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5855905

(24)【登録日】2015年12月18日

(45)【発行日】2016年2月9日

(54)【発明の名称】多層配線基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20160120BHJP

   H05K 3/38 20060101ALI20160120BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20160120BHJP

【ＦＩ】

   H05K3/46 N

   H05K3/38 A

   H05K3/00 N

【請求項の数】7

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2011-240394(P2011-240394)

(22)【出願日】2011年11月1日

(65)【公開番号】特開2012-142559(P2012-142559A)

(43)【公開日】2012年7月26日

【審査請求日】2014年7月29日

(31)【優先権主張番号】特願2010-280320(P2010-280320)

(32)【優先日】2010年12月16日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114605

【弁理士】

【氏名又は名称】渥美 久彦

(72)【発明者】

【氏名】前田 真之介

【審査官】 吉澤 秀明

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１１９６８０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ ３／００

Ｈ０５Ｋ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下層導体層と上層導体層とを隔てる層間絶縁層にビア穴が形成され、前記ビア穴内に前記下層導体層と前記上層導体層とを接続するビア導体が形成された多層配線基板において、
前記層間絶縁層の表面は粗面であり、前記ビア穴は前記層間絶縁層の前記粗面にて開口するとともに、前記ビア穴を包囲する開口縁は、前記開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部とされ、前記段差部の表面粗さは、前記周辺領域の表面粗さよりも大きくなっており、
導体層において前記段差部上に形成された部分の厚みは、前記導体層において前記開口縁の周辺領域上に形成された部分の厚みより大きい
ことを特徴とする多層配線基板。

【請求項2】

前記上層導体層は前記ビア導体の上端部に接続されたランドであり、前記ランドの最大径は前記段差部の最大径と同じまたはそれよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の多層配線基板。

【請求項3】

前記ビア穴、前記段差部及び前記ランドは、同心円状に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の多層配線基板。

【請求項4】

前記段差部の深さは１μｍ以上３μｍ以下であり、前記段差部の表面粗さは１μｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多層配線基板。

【請求項5】

前記段差部の幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の多層配線基板。

【請求項6】

前記層間絶縁層は、絶縁樹脂材料中に５０重量％以上の無機フィラーを含有してなるものであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の多層配線基板。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の多層配線基板の製造方法であって、
前記下層導体層を覆う前記層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、
前記層間絶縁層のビア穴形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うとともに、前記層間絶縁層の段差部形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーよりも弱い第２のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うレーザー照射工程と、
前記レーザー照射工程の後、前記層間絶縁層を粗化することにより、前記層間絶縁層の表面全体を粗面とするとともに、前記段差部形成予定位置に前記段差部を形成しかつその表面を粗面とする粗化工程と
を含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下層導体層と上層導体層とを隔てる層間絶縁層にビア穴が形成され、ビア穴内に下層導体層と上層導体層とを接続するビア導体が形成された多層配線基板及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、電気機器、電子機器等の小型化に伴い、これらの機器に搭載される多層配線基板等にも小型化や高密度化が要求されている。この多層配線基板としては、樹脂層間絶縁層と導体層とを交互に積層一体化する、いわゆるビルドアップ法にて製造された配線基板が実用化されている（特許文献１〜３等参照）。多層配線基板において、樹脂層間絶縁層の下層導体層と上層導体層とは、樹脂層間絶縁層内に形成されたビア導体を介して接続されている。

【0003】

上記多層配線基板を製造する場合、レーザー加工によって樹脂層間絶縁層にビア穴を形成し、樹脂層間絶縁層の上面に無電解銅めっき、電解銅めっき等を施し、さらに不要部分をエッチングにより除去する。この結果、樹脂層間絶縁層の上面に所望のパターンの上層導体層が形成されるとともに、上層導体層と下層導体層とを導通するビア導体がビア穴内に形成される。なお、樹脂層間絶縁層の表面は、粗化処理が施されることで粗面となっており、導体層との密着性が確保されている。

【0004】

なお、ビア穴を形成する方法としては、上述したレーザー加工法以外に、露光工程及び現像工程などからなる公知のフォトリソグラフィー技術を用いる手法（例えば、特許文献２，３参照）も実用化されている。

【0005】

また、樹脂層間絶縁層の上面となるビア導体の上端部にはビア穴の直径よりも大きなランドが形成されており、ビア導体はそのランドを介して導体層の配線パターンと接続されている。

【0006】

ところで、樹脂層間絶縁層１０１の表面粗さが大きくなると、配線パターン１０２（導体層）を形成する銅めっき時において、その樹脂層間絶縁層１０１の表面における凹部１０３に配線パターン１０２の銅めっきが入り込み、その凹部１０３に入り込んだ銅めっきの部分１０２ａは、配線幅Ｗ１の規定範囲よりも外側にはみ出た状態となる（図１７参照）。この場合、配線パターン１０２の高密度化の妨げとなってしまう。従って、近年の多層配線基板では、樹脂層間絶縁層１０１の表面粗さを従来よりも小さくして、配線パターン１０２を高密度に設けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００８−２７０７６８号公報

【特許文献2】特開２００５−３３２３１号公報

【特許文献3】特開２０００−２４４１２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところが、樹脂層間絶縁層１０１の表面粗さを小さくすると、樹脂層間絶縁層１０１と配線パターン１０２との密着強度が低下してしまう。また、配線パターン１０２とビア導体との接続部分（ランドの接続部分）には、比較的大きな応力が加わる。このため、配線パターン１０２とビア導体との接続部分が起点となってデラミネーションが起こりやすくなる。

【0009】

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビア導体部分でのデラミネーションを抑制し、ビア導体の接続信頼性を高めることができる多層配線基板を提供することにある。また、本発明の別の目的は、上記多層配線基板を製造するのに好適な製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

そして上記課題を解決するための手段（手段１）としては、下層導体層と上層導体層とを隔てる層間絶縁層にビア穴が形成され、前記ビア穴内に前記下層導体層と前記上層導体層とを接続するビア導体が形成された多層配線基板において、前記層間絶縁層の表面は粗面であり、前記ビア穴は前記層間絶縁層の前記粗面にて開口するとともに、前記ビア穴を包囲する開口縁は、前記開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部とされ、前記段差部の表面粗さは、前記周辺領域の表面粗さよりも大きくなっており、導体層において前記段差部上に形成された部分の厚みは、前記導体層において前記開口縁の周辺領域上に形成された部分の厚みより大きいことを特徴とする多層配線基板がある。

【0011】

従って、手段１に記載の発明によると、層間絶縁層においてビア穴の開口縁に段差部が形成されている。このようにすると、ビア穴の開口縁周囲が同一平面である場合に比べて、ビア穴の開口縁の付近で応力が集中することが回避されるとともに、上層導体層と層間絶縁層との密着性を確保することができる。さらに、段差部の表面粗さが周辺領域の表面粗さよりも大きいので、その段差部において上層導体層と層間絶縁層との密着強度を十分に高めることができる。この結果、ビア導体と上層導体層との接続部分でのデラミネーションを抑制することができ、ビア導体の接続信頼性を向上することができる。なお、本明細書で述べられている表面粗さの測定方法は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に準じるものとする。

【0012】

上層導体層はビア導体の上端部に接続されたランドであり、ランドの最大径は段差部の最大径と同じまたはそれよりも大きいことが好ましい。このようにすると、層間絶縁層において、表面粗さが大きい段差部表面がランドによって確実に覆われるので、配線パターンをファインピッチで形成することが可能となる。さらに、導体層において段差部上に形成された部分の厚みは、導体層において開口縁の周辺領域上に形成された部分の厚みよりも大きいことが好ましい。即ち、デラミネーションの起点となりやすいビア導体と導体層との接続部分において、導体層の厚みが厚くなるため、デラミネーションをより確実に抑制することができる。

【0013】

ビア穴、段差部及びランドは、同心円状に配置されていることが好ましい。このようにすると、ビア穴に対して段差部を比較的容易に形成することができる。また、段差部の深さは１μｍ以上３μｍ以下であり、段差部の表面粗さは１μｍ未満であることが好ましい。

【0014】

段差部の幅は１０μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましい。このようにすると、ランドの最大径よりも段差部の最大径を小さくすることができる。

【0015】

層間絶縁層は、絶縁樹脂材料中に５０重量％以上の無機フィラーを含有してなるビルドアップ材を用いて形成されることが好ましい。このように、無機フィラーの含有量を多くすることにより、層間絶縁層の表面粗さを抑えることができ、層間絶縁層に導体層をファインピッチで形成することが可能となる。

【0016】

ビア導体は、銅めっきにて形成されたフィルドビアであることが好ましい。ビア導体はコンフォーマルビアであってもよいが、フィルドビアとするとビア導体の低抵抗化を図ることができる。なお、コンフォーマルビアとは、ビア穴の形状に沿って均一な厚さのめっき層が形成され、それゆえビア穴が完全にはめっき層で充填されておらず、窪みを有するタイプのビアを指している。これに対してフィルドビアとは、めっき層の厚さが均一ではなく、そのめっき層によってビア穴が完全に充填されており、窪みを有しないタイプのビアを指している。

【0017】

多層配線基板を構成する層間絶縁層は、絶縁性、耐熱性、耐湿性等を考慮して適宜選択することができる。層間絶縁層の形成材料の好適例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂等が挙げられる。また、層間絶縁層に含まれる無機フィラーとしては、シリカ、チタニア、アルミナなどの無機酸化物からなるフィラーが挙げられる。特に、シリカフィラーは誘電率が低く、線膨張率が低いため、層間絶縁層にシリカフィラーを添加すると、多層配線基板の品質をより高めることができる。

【0018】

また、上記課題を解決するための別の手段（手段２）としては、手段１に記載の多層配線基板の製造方法であって、前記下層導体層を覆う前記層間絶縁層を形成する層間絶縁層形成工程と、前記層間絶縁層のビア穴形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うとともに、前記層間絶縁層の段差部形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーよりも弱い第２のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うレーザー照射工程と、前記レーザー照射工程の後、前記層間絶縁層を粗化することにより、前記層間絶縁層の表面全体を粗面とするとともに、前記段差部形成予定位置に前記段差部を形成しかつその表面を粗面とする粗化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がある。

【0019】

手段２に記載の発明によると、レーザー照射によって、層間絶縁層にビアが形成されるとともに、ビア穴の開口縁の段差部形成予定位置が削り取られる。そして、粗化工程を行うことによって段差部が形成されるとともにその表面が粗化される。このようにすると、ビア穴の開口縁に段差部を確実に形成することができ、上層導体層と層間絶縁層との密着強度を十分に高めることができる。

【0020】

粗化工程は、エッチング液を用いたデスミア工程であることが好ましい。この場合、層間絶縁層の表面全体及び段差部表面を粗化することに加えて、レーザー照射後にてビア穴内に残存するスミアを確実に除去することができる。また、粗化工程としては、液体以外に固体や気体を用いた粗化工程であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明を具体化した第１の実施形態の多層配線基板を示す概略断面図。

【図2】同じく、ビア穴及びビア導体を示す拡大断面図。

【図3】同じく、ビア穴及びランドを示す平面図。

【図4】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図5】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図6】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図7】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図8】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図9】同じく、ビア穴のＳＥＭ写真を示す説明図。

【図10】同じく、多層配線基板の製造方法を示す説明図。

【図11】同じく、ビア穴及びビア導体のＳＥＭ写真を示す説明図。

【図12】第２の実施形態の半導体パッケージを示す概略断面図。

【図13】同じく、多層配線基板を示す部分概略断面図。

【図14】別の実施の形態のビア穴及び段差部を示す平面図。

【図15】別の実施の形態のビア穴及び段差部を示す平面図。

【図16】別の実施の形態のビア穴及び段差部を示す平面図。

【図17】従来技術の層間絶縁層上の配線パターンを示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

［第１の実施形態］
以下、本発明を多層配線基板に具体化した第１の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。

【0023】

図１に示されるように、本実施の形態の多層配線基板１０は、略矩形板状のコア基板１１と、コア基板１１のコア主面１２上に形成される第１ビルドアップ層３１と、コア基板１１のコア裏面１３上に形成される第２ビルドアップ層３２とからなる。

【0024】

本実施の形態のコア基板１１は、縦２５ｍｍ×横２５ｍｍ×厚さ０．９ｍｍの平面視略矩形板状である。コア基板１１は、例えば補強材としてのガラスクロスにエポキシ樹脂を含浸させてなる樹脂絶縁材（ガラスエポキシ材）にて構成されている。コア基板１１には、複数のスルーホール導体１６がコア主面１２及びコア裏面１３を貫通するように形成されている。なお、スルーホール導体１６の内部は、例えばエポキシ樹脂などの閉塞体１７で埋められている。また、コア基板１１のコア主面１２及びコア裏面１３には、銅からなる導体層４１がパターン形成されており、各導体層４１は、スルーホール導体１６に電気的に接続されている。

【0025】

コア基板１１のコア主面１２上に形成された第１ビルドアップ層３１は、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）からなる２層の樹脂層間絶縁層３３，３５と、銅からなる導体層４２とを交互に積層した構造を有している。第２層の樹脂層間絶縁層３５の表面上における複数箇所には、端子パッド４４がアレイ状に形成されている。さらに、樹脂層間絶縁層３５の表面は、ソルダーレジスト３７によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト３７の所定箇所には、端子パッド４４を露出させる開口部４６が形成されている。また、樹脂層間絶縁層３３，３５内における複数箇所にはビア穴５１及びフィルドビア導体５２が形成されている。各ビア導体５２は、導体層４１，４２や端子パッド４４に電気的に接続している。

【0026】

コア基板１１のコア裏面１３上に形成された第２ビルドアップ層３２は、上述した第１ビルドアップ層３１とほぼ同じ構造を有している。即ち、第２ビルドアップ層３２は、２層の樹脂層間絶縁層３４，３６と、導体層４２とを交互に積層した構造を有している。樹脂層間絶縁層３４，３６内における複数箇所にもビア穴５１及びビア導体５２が形成されている。各ビア導体５２は、導体層４１，４２に電気的に接続している。また、樹脂層間絶縁層３６の下面上において各ビア導体５２の下端となる箇所には、ビア導体５２を介して導体層４２に電気的に接続されるＢＧＡ用パッド４８がアレイ状に形成されている。さらに、樹脂層間絶縁層３６の下面は、ソルダーレジスト３８によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト３８の所定箇所には、ＢＧＡ用パッド４８を露出させる開口部４０が形成されている。

【0027】

本実施の形態の多層配線基板１０において、ビルドアップ層３１，３２を構成する樹脂層間絶縁層３３〜３６は、熱硬化性の絶縁樹脂材料（具体的には、エポキシ樹脂）中に６０重量％の割合で無機フィラー（具体的には、シリカフィラー）を含有してなるビルドアップ材を用いて形成されている。これら樹脂層間絶縁層３３〜３６の表面は粗面であり、ビア穴５１は樹脂層間絶縁層３３〜３６の粗面にて開口している。多層配線基板１０において、樹脂層間絶縁層３３〜３６の表面を粗面とすることで、導体層４２や各パッド４４，４８と樹脂層間絶縁層３３〜３６との密着性が確保されている。

【0028】

図２に示されるように、ビア穴５１を包囲する開口縁は、開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部５３とされ、段差部５３の表面粗さは、開口縁の周辺領域の表面粗さよりも大きくなっている。なお、図２では、樹脂層間絶縁層３３に形成されたビア穴５１及びビア導体５２が示されており、そのビア導体５２は下側の導体層４１（下層導体層）と上側の導体層４２（上層導体層）とを接続している。図２に示される導体層４２は、ビア導体５２の上端部に接続されたランドである。図３に示されるように、導体層４２のランド、ビア穴５１、及び段差部５３は、同心円状に配置されている。なお、図３は、樹脂層間絶縁層３５及びソルダーレジスト３７を取り除いた状態において樹脂層間絶縁層３３の上方からみた導体層４２（ランド）の平面図である。

【0029】

本実施の形態において、段差部５３の深さは、２μｍ程度であり、段差部５３の表面粗さは１μｍ未満となっている。また、段差部５３の幅は２０μｍ程度である。図２及び図３に示されるように、本実施の形態では、ビア導体５２の上端部に接続されている導体層４２（ランド）の最大径は、段差部５３の最大径よりも大きくなっている。つまり、段差部５３は導体層４２によって完全に覆われている。

【0030】

次に、本実施の形態の多層配線基板１０の製造方法について述べる。

【0031】

まず、ガラスエポキシからなる基材の両面に銅箔が貼付された銅張積層板を準備する。そして、ドリル機を用いて孔あけ加工を行い、銅張積層板の表裏面を貫通する貫通孔（図示略）を所定位置にあらかじめ形成しておく。そして、銅張積層板の貫通孔の内面に対する無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことで、貫通孔内にスルーホール導体１６を形成する。その後、スルーホール導体１６の空洞部を絶縁樹脂材料（エポキシ樹脂）で穴埋めし、閉塞体１７を形成する。

【0032】

さらに、無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことで、閉塞体１７の露出部分を含む銅張積層板の表面に銅めっき層を形成した後、その銅めっき層及び銅箔を例えばサブトラクティブ法によってパターニングする。この結果、図４に示されるように、導体層４１及びスルーホール導体１６が形成されたコア基板１１を得る。

【0033】

そして、コア基板１１のコア主面１２の上に第１ビルドアップ層３１を形成するとともに、コア裏面１３の上に第２ビルドアップ層３２を形成するビルドアップ工程を行う。具体的には、図５に示されるように、コア基板１１のコア主面１２側及びコア裏面１３側において、熱硬化性エポキシ樹脂中にシリカフィラーを含有させてなるシート状の樹脂層間絶縁層３３，３４を貼り付け、樹脂層間絶縁層３３，３４をある程度硬化（プレキュア）させる（層間絶縁層形成工程）。

【0034】

そして、図６に示されるように、例えばエキシマレーザーやＵＶレーザーやＣＯ２レーザーなどを用いてレーザー加工を施すことによって樹脂層間絶縁層３３，３４の所定の位置にビア穴５１を形成する（レーザー照射工程）。なおここでは、樹脂層間絶縁層３３，３４のビア穴形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うとともに、段差部形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーよりも弱い第２のレーザーエネルギーでレーザー照射を行う。この結果、図７に示されるように、樹脂層間絶縁層３３，３４において、導体層４１上にビア穴５１が形成されるとともに、ビア穴５１の開口縁にはその周辺領域よりも低くなった凹み５４が形成される。

【0035】

次いで、過マンガン酸カリウム溶液などのエッチング液を用いて各ビア穴５１内のスミアを除去するデスミア工程（粗化工程）を行う。なお、デスミア工程としては、エッチング液を用いた処理以外に、例えばＯ_２プラズマによるプラズマアッシングの処理を行ってもよい。このデスミア工程を施すことで、図８に示されるように、樹脂層間絶縁層３３，３４の表面が粗化される。この結果、樹脂層間絶縁層３３，３４の表面全体を粗面とするとともに、ビア穴５１の開口縁における段差部形成予定位置に段差部５３を形成しかつその表面を粗面とする。ここで、段差部５３の表面はレーザー照射によってある程度ダメージが加えられているため、段差部５３の表面粗さは、周辺領域の表面粗さよりも大きくなる。

【0036】

図９には、デスミア処理後におけるビア穴５１周辺のＳＥＭ写真６０、及び段差部５３を拡大したＳＥＭ写真６１を示している。図９のＳＥＭ写真６０，６１において、ビア穴５１の開口縁に沿って円環状の段差部５３が形成され、その段差部５３が周辺領域よりも荒らされていることが確認された。

【0037】

デスミア工程の後、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことで、各ビア穴５１内にビア導体５２を形成する。さらに、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）によってエッチングを行うことで、樹脂層間絶縁層３３，３４上に導体層４２をパターン形成する（図１０参照）。図１１には、ビア導体５２の軸線上でその厚さ方向に切断したビア導体５２の切断面を示すＳＥＭ写真６２、及びその切断面を拡大したＳＥＭ写真６３を示している。図１１のＳＥＭ写真６２，６３でも、ビア穴５１の開口縁に段差部５３が形成されていることが確認された。

【0038】

また、他の樹脂層間絶縁層３５，３６や各パッド４４，４８についても、上述した樹脂層間絶縁層３３，３４及び導体層４２と同様の手法によって形成し、樹脂層間絶縁層３３，３４上に積層する。次に、樹脂層間絶縁層３５，３６上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト３７，３８を形成する。その後、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト３７，３８に開口部４０，４６をパターニングする。以上の工程を経ることで図１に示す多層配線基板１０が製造される。

【0039】

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0040】

（１）本実施の形態の多層配線基板１０では、樹脂層間絶縁層３３〜３６において、ビア穴５１の開口縁に段差部５３が形成されている。このように段差部５３を形成すると、ビア穴５１の開口縁周囲が同一平面である場合に比べて、ビア穴５１の開口縁の付近で応力が集中することが回避されるとともに、導体層４２と樹脂層間絶縁層３３〜３６との密着性を確保することができる。さらに、段差部５３の表面粗さが周辺領域の表面粗さよりも大きいので、段差部５３において導体層４２と樹脂層間絶縁層３３〜３６との密着強度を十分に高めることができる。この結果、ビア導体５２と導体層４２との接続部分でのデラミネーションを抑制することができ、ビア導体５２の接続信頼性を向上することができる。

【0041】

（２）本実施の形態の多層配線基板１０では、ビア導体５２の上端部に接続された導体層４２（ランド）の最大径は段差部５３の最大径よりも大きくなっている。このようにすると、樹脂層間絶縁層３３，３４において、表面粗さが大きい段差部５３表面が導体層４２（ランド）によって確実に覆われるので、配線パターンをファインピッチで形成することが可能となる。

【0042】

（３）本実施の形態の多層配線基板１０では、ビア穴５１、段差部５３及び導体層４２のランドは、同心円状に配置されている。この場合、ビア穴５１に対して段差部５３を比較的容易に形成することができる。また、ビア穴５１の開口縁に沿って均一な密着強度で導体層４２を形成することができる。

【0043】

（４）本実施の形態の多層配線基板１０では、樹脂層間絶縁層３３〜３６は、絶縁樹脂材料中に６０重量％のシリカフィラーを含有してなるビルドアップ材を用いて形成されている。この場合、従来の樹脂層間絶縁層（シリカフィラーの含有率３０％程度の絶縁層）よりもシリカフィラーを多く含むため、デスミア工程後における樹脂層間絶縁層３３〜３６の表面粗さを抑えることができる。この結果、樹脂層間絶縁層３３〜３６に導体層４２の配線パターンをファインピッチで形成することが可能となる。

【0044】

［第２の実施形態］
以下、本発明を具体化した第２の実施形態の半導体パッケージを図面に基づき説明する。
図１２に示されるように、本実施の形態の半導体パッケージ１１０は、多層配線基板１１１と、半導体集積回路素子であるＩＣチップ１２１（半導体チップ）とからなるＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）である。なお、半導体パッケージ１１０の形態は、ＢＧＡのみに限定されず、例えばＰＧＡ（ピングリッドアレイ）やＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）等であってもよい。ＩＣチップ１２１は、縦１５．０ｍｍ×横１５．０ｍｍ×厚さ０．８ｍｍの矩形平板状であって、熱膨張係数が４．２ｐｐｍ／℃のシリコンからなる。

【0045】

一方、多層配線基板１１１は、コア基板を有さず、銅からなる導体層１５１とエポキシ樹脂からなる４層の樹脂層間絶縁層１４３，１４４，１４５，１４６とを交互に積層して多層化した配線積層部１４０（積層構造体）を有している。本実施の形態の配線積層部１４０は、縦５０．０ｍｍ×横５０．０ｍｍ×厚さ０．４ｍｍの平面視略矩形状である。本実施の形態において、樹脂層間絶縁層１４３〜１４６の熱膨張係数は、１０〜６０ｐｐｍ／℃程度（具体的には２０ｐｐｍ／℃程度）となっている。なお、樹脂層間絶縁層１４３〜１４６の熱膨張係数は、３０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。

【0046】

図１２に示されるように、配線積層部１４０の主面１４１上（第４層の樹脂層間絶縁層１４６の表面上）には、複数の端子パッド１３０（面接続端子）がアレイ状に配置されている。各端子パッド１３０は、樹脂層間絶縁層１４６に埋設されている。また、図１３に示されるように、端子パッド１３０は、銅めっき層１３１（銅層）、ニッケルめっき層１３２（ニッケル層）及び金めっき層１３３（金層）をこの順序で積層した構造を有している。ここでは、銅めっき層１３１の厚さを１０μｍ以上２０μｍ未満（本実施の形態では１０μｍ）、ニッケルめっき層１３２の厚さを３μｍ以上１０μｍ未満（本実施の形態では５μｍ）、金めっき層１３３の厚さを０．１μｍ以上３μｍ未満（本実施の形態では０．５μｍ）に設定している。

【0047】

さらに、端子パッド１３０の表面上には、複数のはんだバンプ１５４が配設される。各はんだバンプ１５４には、ＩＣチップ１２１の端子１２２が面接続される。即ち、ＩＣチップ１２１は、配線積層部１４０の主面１４１側に搭載される。なお、各端子パッド１３０及び各はんだバンプ１５４が形成されている領域は、ＩＣチップ１２１を搭載可能なＩＣチップ搭載領域１２３である。

【0048】

一方、図１２に示されるように、配線積層部１４０の裏面１４２上（第１層の樹脂層間絶縁層１４３の下面上）には、複数のＢＧＡ用パッド１５３がアレイ状に配設されている。ＢＧＡ用パッド１５３は、銅端子上にニッケルめっき層及び金めっき層をこの順序で積層した構造を有している。また、樹脂層間絶縁層１４３の下面は、ソルダーレジスト１４７によってほぼ全体的に覆われている。ソルダーレジスト１４７の所定箇所には、ＢＧＡ用パッド１５３を露出させる開口部１４８が形成されている。各ＢＧＡ用パッド１５３の表面上には、マザーボード接続用の複数のはんだバンプ１５５が配設されており、各はんだバンプ１５５により、配線積層部１４０は図示しないマザーボード上に実装される。

【0049】

図１２，図１３に示されるように、各樹脂層間絶縁層１４３〜１４６には、それぞれビア穴１５６及びビア導体１５７が設けられている。各ビア穴１５６は、円錐台形状をなし、各樹脂層間絶縁層１４３〜１４６に対してＹＡＧレーザーまたは炭酸ガスレーザーを用いた穴あけ加工を施すことで形成される。また、各ビア穴１５６は、配線積層部１４０の裏面１４２の方向（図１２，図１３では下方向）、即ち、端子パッド１３０側から樹脂層間絶縁層１４３〜１４５側に向かうに従って拡径した形状をなしている。各ビア導体１５７は、ビア穴１５６に充填された導体であって、配線積層部１４０の裏面１４２の方向（図１２，図１３では下方向）に拡径した導体であり、各導体層１５１、端子パッド１３０及びＢＧＡ用パッド１５３を相互に電気的に接続している。そして、端子パッド１３０は、ビア導体１５７における小径側端面１５８（図１３参照）に接続している。一方、ビア導体１５７における大径側端面は、導体層１５１（層間配線）に接続している。

【0050】

図１３に示されるように、樹脂層間絶縁層１４６の裏面におけるビア穴１５６の開口を包囲する開口縁は、開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部１６１とされ、段差部１６１の表面粗さは、開口縁の周辺領域の表面粗さよりも大きくなっている。なお、図１３には、樹脂層間絶縁層１４５，１４６に形成されたビア穴１５６及びビア導体１５７が示されており、例えば樹脂層間絶縁層１４６に形成されたビア導体１５７は、下側の導体層１５１（下層導体層）と上側の端子パッド１３０（上層導体層）を接続している。なお、上記したように、端子パッド１３０は、はんだバンプ１５４を介してＩＣチップ１２１と接続するためのパッドである。

【0051】

また、段差部１６１上に形成された導体層１５１の厚みｔ１は、開口縁の周辺領域上に形成された導体層１５１の厚みｔ２より大きくなっている。なお、厚みｔ１，ｔ２を有する導体層１５１は、ビア導体１５７の下端部に接続されたランドを含んでいる。本実施の形態では、ビア導体１５７の下端部に接続されているランドの最大径は、段差部１６１の最大径よりも大きくなっている。つまり、段差部１６１は導体層１５１によって完全に覆われている。

【0052】

次に、本実施の形態の半導体パッケージ１１０の製造方法について述べる。本実施の形態では、十分な強度を有する支持基板（ガラスエポキシ基板など）を準備し、その支持基板上に、多層配線基板１１１（配線積層部１４０）の導体層１５１及び樹脂層間絶縁層１４３〜１４６をビルドアップしていく方法を採用している。

【0053】

詳述すると、まず、支持基板の両面に、それぞれ積層金属シート体（即ち支持体層）を配置する。両積層金属シート体は、２枚の銅箔層を剥離可能な状態で密着させてなる。具体的には、金属めっき（例えば、クロムめっき）を介して各銅箔層を積層することで積層金属シート体が形成されている。各銅箔層において対向していない側の面は粗化面となっており、微細な凹凸が存在している。

【0054】

続く端子形成工程では、積層金属シート体上にめっきレジスト（マスク）としてのドライフィルム（厚さ約１５μｍ）をラミネートする。次に、露光及び現像を行うことにより、ドライフィルムの所定箇所に開口（内径１００μｍ）を形成し、銅箔層の表面の一部を露出させる。そして、開口から露出している銅箔層部分に、金めっき層１３３、ニッケルめっき層１３２及び銅めっき層１３１をこの順序で積層することにより、端子パッド１３０を形成する。より詳しくは、まず、電解金めっきを行い、所定厚さの金めっき層１３３を形成する。次に、電解ニッケルめっきを行い、金めっき層１３３上に所定厚さのニッケルめっき層１３２を形成する。さらに、電解銅めっきを行うことにより、ニッケルめっき層１３２上に所定厚さの銅めっき層１３１を形成し、端子パッド１３０を完成させる。その後、ドライフィルムを除去する。

【0055】

続く層間絶縁層形成工程では、両積層金属シート体の上にシート状の絶縁樹脂基材を積層し、真空圧着熱プレス機（図示略）を用いて真空下にて加圧加熱した後、硬化させることにより、端子パッド１３０を被覆する第４層の樹脂層間絶縁層１４６を形成する。そして、レーザー加工を施すことによって樹脂層間絶縁層１４６の所定の位置にビア穴１５６を形成し、次いで各ビア穴１５６内のスミアを除去する従来周知のデスミア工程（粗化工程）を行う。なお、ここでは、上述したレーザー照射工程と同様、ビア穴１５６の形成予定位置に対して、第１のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うとともに、段差形成予定位置に対して、第１のレーザーエネルギーよりも弱い第２のレーザーエネルギーでレーザー照射を行う。この結果、図１３に示されるように、ビア穴１５６の開口縁にはその周辺領域よりも低くなった段差部１６１が形成される。

【0056】

続く導体形成工程では、従来公知の手法に従って無電解銅めっき及び電解銅めっきを行うことで、各ビア穴１５６内にビア導体１５７を形成する。このとき、樹脂層間絶縁層１４６に形成されたビア導体１５７の小径側端面１５８が、端子パッド１３０に接続される。さらに、従来公知の手法（例えばセミアディティブ法）によってエッチングを行うことで、樹脂層間絶縁層１４６上に導体層１５１をパターン形成する。

【0057】

また、第１層〜第３層の樹脂層間絶縁層１４３〜１４５及び導体層１５１についても、上述した第４層の樹脂層間絶縁層１４６及び導体層１５１と同様の手法によって形成し、樹脂層間絶縁層１４６上に積層していく。そして、ＢＧＡ用パッド１５３が形成された樹脂層間絶縁層１４３上に感光性エポキシ樹脂を塗布して硬化させることにより、ソルダーレジスト１４７を形成する。次に、所定のマスクを配置した状態で露光及び現像を行い、ソルダーレジスト１４７に開口部１４８をパターニングする。以上の製造工程によって、支持基板の両側にそれぞれ積層金属シート体、樹脂層間絶縁層１４３〜１４６及び導体層１５１を積層した積層体が形成される。積層体において積層金属シート体上に位置する領域が、配線積層部１４０となる。

【0058】

そして、この積層体をダイシング装置により切断し、積層体における配線積層部１４０の周囲領域を除去する。この際、配線積層部１４０とその周囲部との境界部分において、配線積層部１４０を支持基板ごと切断する。この切断によって、樹脂層間絶縁層１４６にて封止されていた積層金属シート体の外縁部が露出した状態となる。つまり、周囲部の除去によって、支持基板と樹脂層間絶縁層１４６との密着部分が失われる。この結果、配線積層部１４０及び支持基板が積層金属シート体のみを介して連結した状態となる。

【0059】

続く支持体層除去工程では、まず、積層体を配線積層部１４０と支持基板とに分離し、銅箔層を露出させる。具体的に言うと、積層金属シート体を２枚の銅箔層の界面にて剥離して、配線積層部１４０を支持基板から分離する。さらに、配線積層部１４０（樹脂層間絶縁層１４６）の主面１４１上にある銅箔層に対してエッチングを行って、銅箔層を除去するとともに、端子パッド１３０の金めっき層１３３等を主面１４１から露出させる。続くはんだバンプ形成工程では、多層配線基板１１１における最表層の樹脂層間絶縁層１４６上に形成された複数の端子パッド１３０上に、ＩＣチップ接続用のはんだバンプ１５４を形成する。

【0060】

その後、配線積層部１４０のＩＣチップ搭載領域１２３にＩＣチップ１２１を載置する。このとき、ＩＣチップ１２１側の端子１２２と、配線積層部１４０側のはんだバンプ１５４とを位置合わせするようにする。そして、加熱して各はんだバンプ１５４をリフローすることにより、端子１２２とはんだバンプ１５４とが接合され、配線積層部１４０にＩＣチップ１２１が搭載された図１２の半導体パッケージ１１０が完成する。

【0061】

従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。

【0062】

（５）本実施の形態の端子パッド１３０には、接続される部品（ＩＣチップ１２１）や別の配線基板の影響によって応力が集中する。かかる端子パッド１３０に直接接続されたビア導体１５７にも比較的大きな応力が作用する。このため、ビア導体１５７と、ビア導体１５７に直接接続された導体層１５１との接続部分が起点となって、デラミネーションが起こりやすくなる。そこで、本実施の形態では、ビア穴１５６の開口を包囲する開口縁を、開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部１６１としている。かかる段差部１６１により、ビア導体１５７と導体層１５１との接続部分に掛かる応力を分散させ、デラミネーションを抑制することが可能となる。

【0063】

（６）本実施の形態では、段差部１６１上とビア穴１５６の開口縁の周辺領域上とに層間配線（導体層１５１）が形成され、周辺領域上に形成された層間配線に他のビア導体１５７が接続されている。また、本実施の形態では、樹脂層間絶縁層１４６における段差部１６１上に形成された導体層１５１の厚みｔ１が、樹脂層間絶縁層１４６における周辺領域上に形成された導体層１５１の厚みｔ２より大きくなっている。即ち、デラミネーションの起点となりやすいビア導体１５７の大径側端面と導体層１５１との接続部分において、導体層１５１の厚みを厚くしているため、デラミネーションを確実に抑制することができる。しかも、導体層１５１はランドを含み、ランドの最大径は段差部１６１の最大径よりも大きくなっている。その結果、段差部１６１がランドによって確実に覆われるため、デラミネーションをより確実に抑制することができる。

【0064】

（７）本実施の形態の端子パッド１３０は、はんだバンプ１５４を介してＩＣチップ１２１と接続するためのパッドである。ＩＣチップ１２１と多層配線基板１１１とは熱膨張係数が異なるため、両者の接続部分に応力が集中しやすい。しかし、本実施の形態の多層配線基板１１１では、段差部１６１によってビア導体１５７と導体層１５１との接続部分に掛かる応力が分散されるのに伴い、端子パッド１３０と導体層１５１との接続部分に掛かる応力を分散させ、デラミネーションを抑制することが可能である。

【0065】

なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。

【0066】

・上記第１の実施形態の多層配線基板１０では、ビア穴５１に対して同心円状に段差部５３を形成していたがこれに限定されるものではない。図１４〜図１６は段差部の変形例を示している。図１４の段差部５３ａは、円形状に対して一部が外周側に突出した形状となっている。また、図１５の段差部５３ｂは、楕円形状となっている。さらに、図１６の段差部５３ｃは、ビア穴５１に対して偏心させた形状となっている。これら段差部５３ａ〜５３ｃの形状は、ビア導体５２に接続される導体層４２の配線パターンの接続位置等に応じて適宜変更することができる。このようにすると、ビア導体５２部分でのデラミネーションを確実に抑制することが可能となる。

【0067】

・上記第１の実施形態では、レーザー照射工程において、樹脂層間絶縁層３３〜３６のビア穴形成予定位置に対し、第１のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うとともに、段差部形成位置に対し、第１のレーザーエネルギーよりも弱い第２のレーザーエネルギーでレーザー照射を行うものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ビア穴形成予定位置と段差部形成位置とで別々のタイミングでレーザー照射を行って、樹脂層間絶縁層３３〜３６にビア穴５１及び段差部５３を形成するようにしてもよい。

【0068】

次に、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。

【0069】

（１）手段１において、前記ビア導体がフィルドビアであることを特徴とする多層配線基板。

【0070】

（２）手段１において、前記ビア導体は、銅めっきであることを特徴とする多層配線基板。

【0071】

（３）手段１において、前記層間絶縁層は、熱硬化性樹脂からなるビルドアップ材を用いて形成されてなることを特徴とする多層配線基板。

【0072】

（４）手段２において、前記粗化工程はデスミア工程であることを特徴とする多層配線基板の製造方法。

【0073】

（５）層間絶縁層と、前記層間絶縁層に形成されたビア穴に充填されたビア導体と、前記層間絶縁層に埋設された端子パッドと、前記層間絶縁層の表面に形成され、前記ビア導体を介して前記端子パッドと接続される層間配線とを有する多層配線基板であって、前記ビア穴は、前記端子パッド側から前記層間配線側に向かうに従って拡径した形状であり、前記層間絶縁層の表面における前記ビア穴の開口を包囲する開口縁は、前記開口縁の周辺領域よりも低くなった段差部を有していることを特徴とする多層配線基板。

【0074】

（６）技術的思想（５）において、前記段差部上に形成された前記層間配線の厚みは、前記開口縁の周辺領域上に形成された前記層間配線の厚みより大きいことを特徴とする多層配線基板。

【0075】

（７）技術的思想（５）または（６）において、前記層間配線は前記ビア導体の端部に接続されたランドを含み、前記ランドの最大径は前記段差部の最大径と同じまたはそれよりも大きいことを特徴とする多層配線基板。

【0076】

（８）技術的思想（５）乃至（７）のいずれか１つにおいて、前記端子パッドは、はんだバンプを介して半導体チップと接続するためのパッドであることを特徴とする多層配線基板。

【0077】

（９）技術的思想（５）乃至（８）のいずれか１つにおいて、前記段差部上及び前記周辺領域上に前記層間配線が形成され、前記周辺領域上に形成された前記層間配線に他のビア導体が接続されていることを特徴とする多層配線基板。

【符号の説明】

【0078】

１０，１１１…多層配線基板
３３〜３６，１４３〜１４６…樹脂層間絶縁層
４１，１５１…下層導体層としての導体層
４２…上層導体層
５１，１５６…ビア穴
５２，１５７…ビア導体
５３，５３ａ〜５３ｃ，１６１…段差部
１３０…上層導体層としての端子パッド
ｔ１…段差部上に形成された導体層の厚み
ｔ２…開口縁の周辺領域上に形成された導体層の厚み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図10】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図9】

【図11】