特開 2024-176218 配線基板及び配線基板の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176218

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】配線基板及び配線基板の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20241212BHJP

   H05K 3/00 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 N

H05K3/46 B

H05K3/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023094602

(22)【出願日】2023-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】西山 聖

(72)【発明者】

【氏名】山崎 智生

(72)【発明者】

【氏名】清水 規良

【テーマコード（参考）】

5E316

【Ｆターム（参考）】

5E316AA32

5E316AA35

5E316AA43

5E316CC05

5E316CC09

5E316CC10

5E316CC32

5E316DD23

5E316DD32

5E316DD33

5E316EE31

5E316FF01

5E316GG15

5E316GG28

5E316HH07

5E316HH08

(57)【要約】

【課題】接続信頼性の低下を抑制することができる配線基板及び配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】配線基板は、配線層と、前記配線層の上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層に形成され、前記配線層に達する第１開口部と、前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第１開口部の上端に繋がる第２開口部と、前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第２開口部の上端に繋がる第３開口部と、前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部内に形成され、前記配線層の上面に接触する接続端子と、を有し、前記第２開口部の下端の径は、前記第１開口部の上端の径と等しく、前記第３開口部の下端の径は、前記第２開口部の上端の径よりも大きい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線層と、
前記配線層の上に設けられた第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、
前記第１絶縁層に形成され、前記配線層に達する第１開口部と、
前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第１開口部の上端に繋がる第２開口部と、
前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第２開口部の上端に繋がる第３開口部と、
前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部内に形成され、前記配線層の上面に接触する接続端子と、
を有し、
前記第２開口部の下端の径は、前記第１開口部の上端の径と等しく、
前記第３開口部の下端の径は、前記第２開口部の上端の径よりも大きい配線基板。

【請求項2】

前記第１絶縁層の組成は、前記第２絶縁層の組成と異なることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

前記第２絶縁層は、ソルダレジスト層であることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。

【請求項4】

前記接続端子は、
前記第２絶縁層、前記第１絶縁層及び前記配線層に接触する第１層と、
第１層の内側に設けられた第２層と、
を有し、
前記第２層を構成する材料の電気抵抗率は、前記第１層を構成する材料の電気抵抗率よりも低く、
前記第１層を構成する材料の前記第２絶縁層との間の密着性は、前記第２層を構成する材料の前記第２絶縁層との間の密着性よりも高い請求項１に記載の配線基板。

【請求項5】

前記第１層はチタンを含有し、
前記第２層は銅を含有する請求項４に記載の配線基板。

【請求項6】

前記接続端子は、
前記第１開口部及び前記第２開口部内のビア領域と、
前記第３開口部内のパッド領域と、
を有し、
前記パッド領域は、前記第３開口部の底面に接触する面を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の配線基板。

【請求項7】

前記パッド領域の側面は、前記第３開口部の内壁面に接触する請求項６に記載の配線基板。

【請求項8】

配線層の上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層に、前記配線層に達する第１開口部を形成し、前記第２絶縁層に、下端が前記第１開口部の上端に繋がる第２開口部と、下端が前記第２開口部の上端に繋がる第３開口部と、を形成する工程と、
前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部内に、前記配線層の上面に接触する接続端子を形成する工程と、
を有し、
前記第２開口部の下端の径は、前記第１開口部の上端の径と等しく、
前記第３開口部の下端の径は、前記第２開口部の上端の径よりも大きい配線基板の製造方法。

【請求項9】

前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部は、レーザ光の照射により形成される請求項８に記載の配線基板の製造方法。

【請求項10】

前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部は、一括して形成される請求項８又は９に記載の配線基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

配線基板は、半導体素子等が接続される接続端子を有する。接続端子の形成に際しては、配線層を覆う絶縁層の形成と、絶縁層への開口部の形成と、成長マスクを用いた開口部内への接続端子の形成と、絶縁層及び接続端子を覆うソルダレジスト層の形成と、ソルダレジスト層への開口部の形成と、無電解めっきによる接続端子の表面処理とが行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－１９２８８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の配線基板においては、接続端子の形成に用いる成長マスクに位置ずれが生じたり、ソルダレジスト層の開口部に位置ずれが生じたりする。このため、微細化が進められたときに、これらの位置ずれに起因した接続信頼性の低下が生じるおそれがある。例えば、導通不良が生じたり、隣り合う接続端子間での短絡が生じたりするおそれがある。

【0005】

本開示は、接続信頼性の低下を抑制することができる配線基板及び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】

【0006】

本開示の一形態によれば、配線層と、前記配線層の上に設けられた第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上に設けられた第２絶縁層と、前記第１絶縁層に形成され、前記配線層に達する第１開口部と、前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第１開口部の上端に繋がる第２開口部と、前記第２絶縁層に形成され、下端が前記第２開口部の上端に繋がる第３開口部と、前記第１開口部、前記第２開口部及び前記第３開口部内に形成され、前記配線層の上面に接触する接続端子と、を有し、前記第２開口部の下端の径は、前記第１開口部の上端の径と等しく、前記第３開口部の下端の径は、前記第２開口部の上端の径よりも大きい配線基板が提供される。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、接続信頼性の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る配線基板を示す断面図である。

【図2】第１実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図（その１）である。

【図3】第１実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図（その２）である。

【図4】第１実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図（その３）である。

【図5】レーザ光の照射方法の一例を示す模式図である。

【図6】第２実施形態に係る配線基板を示す断面図である。

【図7】第２実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。

【0010】

（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は配線基板に関する。

【0011】

［配線基板の構造］
第１実施形態に係る配線基板の構造について説明する。図１は、第１実施形態に係る配線基板を示す断面図である。

【0012】

図１に示すように、第１実施形態に係る配線基板１は、例えば、配線層１１と、絶縁層１２と、ソルダレジスト層１３と、接続端子３０と、はんだバンプ１４とを有する。本開示では、便宜上、配線層１１を基準にして、ソルダレジスト層１３側を上側又は一方の側とし、その反対側を下側又は他方の側とする。また、各部位の上側の面を一方の面又は上面、下側の面を他方の面又は下面とする。但し、配線基板１は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置することができる。図１には、配線基板１の一方の面（上面）の近傍を図示している。また、平面視とは対象物をソルダレジスト層１３の一方の面の法線方向から視ることを指す。

【0013】

配線基板１は、配線層１１及び絶縁層１２をそれぞれ複数有する。配線層１１は、厚さ方向で隣り合う２つの絶縁層１２の間に設けられている。厚さ方向で隣り合う配線層１１は、これらの間の絶縁層１２に形成されたビアホール内の導電性ビアを介して互いに電気的に接続されている。配線層１１の材料は、例えば、銅（Ｃｕ）等である。絶縁層１２の材料は、例えば、エポキシ系樹脂やポリイミド系樹脂を主成分とする絶縁性樹脂等である。絶縁層１２は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有してもよい。配線基板１が、ガラスエポキシ等を含むコア層を有していてもよい。

【0014】

最も上側の１組の配線層１１及び絶縁層１２（以下、それぞれ配線層１１Ａ、絶縁層１２Ａということがある。）に着目すると、絶縁層１２Ａは配線層１１Ａの上に設けられ、配線層１１Ａを覆っている。ソルダレジスト層１３は絶縁層１２Ａの上に設けられ、絶縁層１２Ａを覆っている。絶縁層１２Ａは第１絶縁層の一例であり、ソルダレジスト層１３は第２絶縁層の一例である。

【0015】

絶縁層１２Ａに、配線層１１Ａに達する第１開口部２１が形成されている。第１開口部２１の上端は絶縁層１２Ａの上面にある。ソルダレジスト層１３に、第２開口部２２と、第３開口部２３とが形成されている。第２開口部２２は第３開口部２３の下側に形成されており、第２開口部２２の下端はソルダレジスト層１３の下面にあり、第３開口部２３の上端はソルダレジスト層１３の上面にある。第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３は複数組形成されている。

【0016】

また、第２開口部２２の下端は第１開口部２１の上端に繋がり、第３開口部２３の下端は第２開口部２２の上端に繋がる。第２開口部２２の下端の径は第１開口部２１の上端の径と等しく、第３開口部２３の下端の径は第２開口部２２の上端の径よりも大きい。そして、第１開口部２１の内壁面と第２開口部２２の内壁面とが全周にわたって繋がっている。また、第２開口部２２の内壁面と第３開口部２３の底面４３とが全周にわたって繋がっており、平面視で、第２開口部２２の内壁面は、全周にわたって第３開口部２３の内壁面４２の内側にある。

【0017】

第３開口部２３の底面４３と第３開口部２３の内壁面４２とのなす角θは、例えば８５°以上９５°以下であり、好ましくは８７°以上９２°以下であり、更に好ましくは８９°以上９１°以下である。

【0018】

接続端子３０は、第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３内に形成されている。言い換えれば、第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３の組毎に形成されている。接続端子３０は、ビア領域３１と、パッド領域３２とを有する。ビア領域３１は第１開口部２１及び第２開口部２２内にあり、パッド領域３２は第３開口部２３内にある。ビア領域３１とパッド領域３２とは一体に形成されている。パッド領域３２の下端の径はビア領域３１の上端の径よりも大きい。パッド領域３２の側面４１は第３開口部２３の内壁面４２に接触する。パッド領域３２は、第３開口部２３の底面４３に接触する面３５を有する。パッド領域３２の上面にソルダレジスト層１３は接しておらず、パッド領域３２の上面の全体が第３開口部２３から露出している。なす角θが９０°以上である場合、パッド領域３２の上面はソルダレジスト層１３に覆われていない。

【0019】

接続端子３０は、第１層５１と、第２層５２とを有する。第１層５１はソルダレジスト層１３、絶縁層１２Ａ及び配線層１１Ａに接触する。第２層５２は第１層５１の内側に設けられている。第２層５２を構成する材料の電気抵抗率は、第１層５１を構成する材料の電気抵抗率よりも低い。また、第１層５１を構成する材料のソルダレジスト層１３との間の密着性は、第２層５２を構成する材料のソルダレジスト層１３との間の密着性よりも高い。第１層５１は密着層として機能する。例えば、第１層５１はチタン（Ｔｉ）を含有し、第２層５２は銅（Ｃｕ）を含有する。第１層５１がチタン層又は銅ニッケルチタン（Ｃｕ－Ｎｉ－Ｔｉ）合金層であってもよく、第２層５２が銅層であってもよい。第２層５２は第１層５１より厚くてもよい。

【0020】

例えば、第１層５１の上端面はソルダレジスト層１３の上面と面一であってもよく、第２層５２の上面はソルダレジスト層１３の上面より下方にあってもよい。

【0021】

はんだバンプ１４は接続端子３０の上に設けられている。はんだバンプ１４の材料としては、錫銀（ＳｎＡｇ）系合金、錫亜鉛（ＳｎＺｎ）系合金及び錫銅（ＳｎＣｕ）系合金等の無鉛はんだ、並びに鉛錫（ＰｂＳｎ）系合金の有鉛はんだが例示される。はんだバンプ１４は接続端子３０の上面に接触する。はんだバンプ１４の一部がソルダレジスト層１３の上面に接触してもよい。

【0022】

［配線基板の製造方法］
次に、第１実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図２～図４は、第１実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図である。

【0023】

まず、図２（ａ）に示すように、複数の絶縁層１２及び複数の配線層１１を含む積層体を形成する。この積層体は、例えばビルドアップ法により形成することができる。配線層１１は、例えばセミアディティブ法又はサブトラクティブ法により形成することができる。

【0024】

次いで、図２（ｂ）に示すように、複数の絶縁層１２のうちで最も上側に位置する絶縁層１２Ａの上にソルダレジスト層１３を形成する。

【0025】

その後、図２（ｃ）に示すように、ソルダレジスト層１３に第２開口部２２及び第３開口部２３を形成し、絶縁層１２Ａに第１開口部２１を形成する。第２開口部２２は、その下端の径が第１開口部２１の上端の径と等しくなるように形成され、第３開口部２３は、その下端の径が第２開口部２２の上端の径よりも大きくなるように形成される。第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３は、エキシマレーザ光等のレーザ光の照射により形成することができる。レーザ光の照射により形成された第３開口部２３においては、底面４３と内壁面４２とのなす角θが８５°以上９５°以下になりやすい。第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３の形成後にデスカム処理としてプラズマ処理を行ってもよい。プラズマ処理が行われると、なす角θが９０°に更に近くなる。

【0026】

例えば、図５に示すように、レーザ光６０の強度を弱めるマスク７０を用いて、第３開口部２３を形成する領域に照射するレーザ光６０Ｂの強度を、第１開口部２１及び第２開口部２２を形成する領域に照射するレーザ光６０Ａの強度よりも低くすることで、第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３を一括して形成することができる。マスク７０は、第１透光部７１と、第２透光部７２と、遮光部７３とを有する。第２透光部７２を通過するレーザ光の強度は、第１透光部７１通過するレーザ光の強度よりも低くなる。また、マスク７０を用いずに、強度が異なるレーザ光の照射を２回行うことで、第３開口部２３の形成と、第１開口部２１及び第２開口部２２の形成とを別々に行ってもよい。

【0027】

続いて、図３（ａ）に示すように、スパッタ法により、配線層１１Ａ、絶縁層１２Ａ及びソルダレジスト層１３の上に第１層５１を形成し、第１層５１の上にめっきシード層５３を形成する。例えば、第１層５１はチタン層であり、めっきシード層５３は銅層である。例えば、第１層５１の厚さは１０ｎｍ～１００ｎｍであり、めっきシード層５３の厚さは１００ｎｍ～５００ｎｍである。

【0028】

次いで、図３（ｂ）に示すように、めっきシード層５３を給電経路に用いた電解めっき法によりめっき層を形成し、めっきシード層５３を含む第２層５２を形成する。この時、第２層５２は、第２層５２の上面がソルダレジスト層１３の上面より上方に位置するように形成する。

【0029】

その後、図３（ｃ）に示すように、第２層５２、第１層５１及びソルダレジスト層１３の化学機械的研磨（chemical mechanical polishing：ＣＭＰ）を行うことで、第２層５２の上面、第１層５１の上端面及びソルダレジスト層１３の上面を面一にする。

【0030】

続いて、図４（ａ）に示すように、第２層５２の表層部のエッチングを行い、第２層５２の上面をソルダレジスト層１３の上面より下方に位置させる。このようにして、第１層５１及び第２層５２を有する接続端子３０が形成される。第２層５２の表層部のエッチング後に、無電解めっきにより接続端子３０の上面の表面処理を行ってもよい。

【0031】

次いで、図４（ｂ）に示すように、はんだバンプ１４を接続端子３０の上に形成する。

【0032】

このようにして、第１実施形態に係る配線基板１を製造することができる。

【0033】

配線基板１においては、絶縁層１２Ａに第１開口部２１が形成され、ソルダレジスト層１３に第２開口部２２及び第３開口部２３が形成され、第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３内に接続端子３０が形成されている。また、第２開口部２２の下端の径は第１開口部２１の上端の径と等しく、第３開口部２３の下端の径は第２開口部２２の上端の径よりも大きい。従って、例えばレーザ光の照射により、第１開口部２１及び第２開口部２２と第３開口部２３とを互いの位置ずれを抑制しながら形成することができ、また、接続端子３０を第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３に対する位置ずれを抑制しながら形成することができる。このため、導通不良及び接続端子３０間での短絡を抑制し、接続信頼性の低下を抑制することができる。第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３を一括して形成する場合には、特に位置ずれを抑制しやすい。

【0034】

また、接続端子３０が密着層として機能し得る第１層５１を有するため、第２層５２の表層部のエッチング後に、無電解めっきにより接続端子３０の上面の表面処理を行っても、この表面処理の際にめっき液はパッド領域３２の側面４１と第３開口部２３の内壁面４２との間に浸入しにくい。更に、パッド領域３２が第３開口部２３の底面４３に接触する面３５を有し、パッド領域３２と絶縁層１２Ａとの間にソルダレジスト層１３の一部が存在するため、側面４１と内壁面４２との間にめっき液が浸入したとしても、めっき液はソルダレジスト層１３と絶縁層１２Ａとの間には到達しにくい。従って、めっき液の浸入に伴う短絡及びハローイングを抑制することができる。

【0035】

また、第１層５１が密着層として機能することで、接続端子３０のソルダレジスト層１３からの剥離及び抜けを抑制することができる。更に、第１層５１がチタンを含有し、第２層５２が銅を含有する場合、第１層５１が銅のマイグレーションを抑制するバリア層として機能し得る。従って、銅のマイグレーションに伴う短絡を抑制することができる。

【0036】

また、パッド領域３２とソルダレジスト層１３との界面が絶縁層１２Ａから離れているため、絶縁層１２Ａとソルダレジスト層１３との間の歪量の差に起因するパッド領域３２底部の剥がれなどが生じにくく、熱膨張に伴う熱応力に対して高い耐性が得られる。

【0037】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主として接続端子の構成の点で第１実施形態と相違する。

【0038】

［配線基板の構造］
第２実施形態に係る配線基板の構造について説明する。図６は、第２実施形態に係る配線基板を示す断面図である。

【0039】

図２に示すように、第２実施形態に係る配線基板２では、接続端子３０は、領域の構成の点では、第１実施形態と同様に、ビア領域３１と、パッド領域３２とを有する。一方、層構成の点では、接続端子３０は第２層５２を有するものの、第１層５１を有していない。第２層５２がソルダレジスト層１３、絶縁層１２Ａ及び配線層１１Ａに接触する。

【0040】

第２実施形態の他の構成は第１実施形態と同様である。

【0041】

［配線基板の製造方法］
次に、第２実施形態に係る配線基板の製造方法について説明する。図７は、第２実施形態に係る配線基板の製造方法を示す断面図である。

【0042】

まず、第１実施形態と同様に、第１開口部２１、第２開口部２２及び第３開口部２３の形成までの処理を行う（図２（ｃ）参照）。次いで、図７（ａ）に示すように、無電解めっきにより、配線層１１Ａ、絶縁層１２Ａ及びソルダレジスト層１３の上にめっきシード層５４を形成する。例えば、めっきシード層５４は銅層である。例えば、めっきシード層５４の厚さは１００ｎｍ～１０００ｎｍである。

【0043】

その後、図７（ｂ）に示すように、めっきシード層５４を給電経路に用いた電解めっき法によりめっき層を形成し、めっきシード層５４を含む第２層５２を形成する。この時、第１実施形態と同様に、第２層５２は、第２層５２の上面がソルダレジスト層１３の上面より上方に位置するように形成する。

【0044】

続いて、図７（ｃ）に示すように、第１実施形態と同様に、第２層５２、第１層５１及びソルダレジスト層１３のＣＭＰ以降の処理を行い、第２層５２の表層部のエッチングを行うことで、第２層５２の上面をソルダレジスト層１３の上面より下方に位置させる。このようにして、接続端子３０が形成される。第２層５２の表層部のエッチング後に、無電解めっきにより接続端子３０の上面の表面処理を行ってもよい。

【0045】

次いで、第１実施形態と同様に、はんだバンプ１４を接続端子３０の上に形成する（図７参照）。

【0046】

このようにして、第２実施形態に係る配線基板２を製造することができる。

【0047】

配線基板２においても、第１実施形態と同様に、導通不良及び接続端子３０間での短絡を抑制し、接続信頼性の低下を抑制することができる。

【0048】

また、第１層５１が形成されていないものの、第１実施形態と同様に、パッド領域３２が第３開口部２３の底面４３に接触する面３５を有し、パッド領域３２と絶縁層１２Ａとの間にソルダレジスト層１３の一部が存在する。このため、側面４１と内壁面４２との間に表面処理用のめっき液が浸入したとしても、めっき液はソルダレジスト層１３と絶縁層１２Ａとの間には到達しにくい。従って、めっき液の浸入に伴う短絡及びハローイングを抑制することができる。

【0049】

また、めっきシード層５４の形成（図７（ａ）参照）においても、ソルダレジスト層１３と絶縁層１２Ａとの界面は、第１開口部２１と第２開口部２２との境界に露出しているのみであるため、めっき液をソルダレジスト層１３の上面に垂直な方向から吹き付けることで、めっき液をソルダレジスト層１３と絶縁層１２Ａとの界面に浸入しにくくできる。

【0050】

以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、本開示は上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0051】

１、２ 配線基板
１１、１１Ａ 配線層
１２、１２Ａ 絶縁層
１３ ソルダレジスト層
１４ バンプ
２１ 第１開口部
２２ 第２開口部
２３ 第３開口部
３０ 接続端子
３１ ビア領域
３２ パッド領域
３５ 面
４１ 側面
４２ 内壁面
４３ 底面
５１ 第１層
５２ 第２層
５３、５４ めっきシード層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】