特開 2024-6576 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006576

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】配線基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/46 20060101AFI20240110BHJP

   H05K 1/02 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 1/11 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 3/40 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 3/42 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 3/18 20060101ALI20240110BHJP

   H05K 3/10 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 E

H05K1/02 C

H05K1/11 N

H05K3/40 K

H05K3/42 630

H05K3/18 H

H05K3/10 E

H05K3/46 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 2022107610

(22)【出願日】2022-07-04

(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】山▲崎▼ 雄太

【テーマコード（参考）】

5E316

5E317

5E338

5E343

【Ｆターム（参考）】

5E316AA02

5E316AA04

5E316AA12

5E316AA32

5E316AA35

5E316AA43

5E316CC10

5E316CC13

5E316CC32

5E316DD16

5E316DD17

5E316DD25

5E316DD33

5E316DD47

5E316EE33

5E316FF04

5E316FF07

5E316FF15

5E316FF17

5E316GG15

5E316GG22

5E316GG23

5E316GG28

5E316HH26

5E317AA24

5E317BB03

5E317BB12

5E317CC25

5E317CC32

5E317CC33

5E317CD15

5E317CD18

5E317GG14

5E317GG16

5E338BB14

5E338BB19

5E343AA07

5E343AA18

5E343AA36

5E343BB24

5E343CC62

5E343DD33

5E343DD43

5E343ER26

5E343GG08

(57)【要約】

【課題】微細配線層を形成することが容易な配線基板を提供する。
【解決手段】本配線基板は、第１配線層と、前記第１配線層を被覆する第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上面に形成された配線パターン、及び前記第１絶縁層を貫通し前記配線パターンと前記第１配線層とを接続するビア配線、を含む第２配線層と、前記第１絶縁層上に積層された第２絶縁層と、を有し、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の上面に積層された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上面に積層された第２絶縁膜と、を含み、前記配線パターンは、前記ビア配線上に位置する上面に凹部を有し、前記第１絶縁膜は、前記配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に前記凹部を埋め込み、前記第１絶縁膜の上面は前記配線パターンの上面より平坦である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１配線層と、
前記第１配線層を被覆する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の上面に形成された配線パターン、及び前記第１絶縁層を貫通し前記配線パターンと前記第１配線層とを接続するビア配線、を含む第２配線層と、
前記第１絶縁層上に積層された第２絶縁層と、を有し、
前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の上面に積層された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上面に積層された第２絶縁膜と、を含み、
前記配線パターンは、前記ビア配線上に位置する上面に凹部を有し、
前記第１絶縁膜は、前記配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に前記凹部を埋め込み、前記第１絶縁膜の上面は前記配線パターンの上面より平坦である、配線基板。

【請求項2】

前記第１絶縁膜は、前記第２絶縁膜よりも薄い、請求項１に記載の配線基板。

【請求項3】

前記第１絶縁膜及び前記第２絶縁膜は、感光性樹脂を主成分とする、請求項１に記載の配線基板。

【請求項4】

前記配線パターンの配線幅は１μｍ以上５μｍ以下であり、前記配線パターンの配線間隔は１μｍ以上５μｍ以下である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。

【請求項5】

前記配線パターンの厚さは、１μｍ以上３μｍ以下である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。

【請求項6】

前記第１絶縁膜の上面の粗度は、Ｒａ２０ｎｍ以下である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。

【請求項7】

前記ビア配線は、前記第１絶縁層を貫通し前記第１配線層の上面を露出するビアホール内に充填され、
前記ビアホールは、前記第２絶縁層側に開口されている開口部の径が前記第１配線層の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部であり、
前記ビアホールの開口部の径は、１５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１乃至３の何れか一項に記載の配線基板。

【請求項8】

第１配線層を被覆する第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層の上面に形成された配線パターン、及び前記第１絶縁層を貫通し前記配線パターンと前記第１配線層とを接続するビア配線、を含む第２配線層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に第２絶縁層を積層する工程と、を有し、
前記第２配線層を形成する工程では、前記ビア配線上に位置する前記配線パターンの上面に凹部が形成され、
前記第２絶縁層を形成する工程は、
前記第１絶縁層の上面に、前記配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に前記凹部を埋め込み、かつ前記凹部に沿った窪みを備えた第１絶縁膜を積層する工程と、
前記窪みがなくなるまで前記第１絶縁膜を研磨し、前記第１絶縁膜の上面を前記配線パターンの上面より平坦にする工程と、
前記第１絶縁膜の上面に第２絶縁膜を積層する工程と、を含む、配線基板の製造方法。

【請求項9】

前記研磨の前の記第１絶縁膜の厚さは、前記凹部の深さに対して２５０％以上３００％以下である、請求項８に記載の配線基板の製造方法。

【請求項10】

前記研磨の後の前記第１絶縁層の上面の粗度は、Ｒａ２０ｎｍ以下である、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】

本発明は、配線基板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、交互に積層された複数の配線層と複数の絶縁層とを有する配線基板が知られている。このような配線基板において、隣接する配線層同士は、絶縁層に形成されたビアホールを介して電気的に接続される。この種の配線基板の中には、微細配線層を有するものもある（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４７７３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ビアホール上に形成された配線層の上面に凹部が形成される場合がある。凹部が形成されると、それに追従して配線層を被覆する絶縁層の上面にも窪みが形成され、絶縁層の上面は平坦にならない。このような窪みは、比較的配線密度の低い配線層では問題にならない。しかし、配線層が微細化するほど窪みが形成された絶縁層上面への配線層の形成が困難となる。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、微細配線層を形成することが容易な配線基板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】

本配線基板は、第１配線層と、前記第１配線層を被覆する第１絶縁層と、前記第１絶縁層の上面に形成された配線パターン、及び前記第１絶縁層を貫通し前記配線パターンと前記第１配線層とを接続するビア配線、を含む第２配線層と、前記第１絶縁層上に積層された第２絶縁層と、を有し、前記第２絶縁層は、前記第１絶縁層の上面に積層された第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜の上面に積層された第２絶縁膜と、を含み、前記配線パターンは、前記ビア配線上に位置する上面に凹部を有し、前記第１絶縁膜は、前記配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に前記凹部を埋め込み、前記第１絶縁膜の上面は前記配線パターンの上面より平坦である。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、微細配線層を形成することが容易な配線基板を提供できる。

【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例示する断面図である。

【図2】第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図（その１）である。

【図3】第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図（その２）である。

【図4】第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図（その３）である。

【図5】第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図（その４）である。

【図6】第１実施形態の応用例に係る半導体装置を例示する断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

［配線基板の構造］
図１は、第１実施形態に係る配線基板を例示する部分断面図である。図１（ａ）は全体図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ部の拡大図である。

【0011】

図１を参照すると、配線基板１は、絶縁層１１と、配線層１２と、絶縁層１３と、配線層１４と、絶縁層１５と、配線層１６とを有している。

【0012】

なお、本実施形態では、便宜上、配線基板１の絶縁層１５側を上側又は一方の側、絶縁層１１側を下側又は他方の側とする。又、各部位の絶縁層１５側の面を上面又は一方の面、絶縁層１１側の面を下面又は他方の面とする。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できる。又、平面視とは対象物を絶縁層１５の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を絶縁層１５の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0013】

絶縁層１１は、例えば、多層配線の層間絶縁層として、ビルドアップ工法等を用いて形成できる絶縁層である。従って、絶縁層１１の下層として他の配線層や他の絶縁層が積層されていてもよい。この場合、絶縁層１１や他の絶縁層に適宜ビアホールを設け、ビアホールを介して配線層同士を接続できる。また、絶縁層１１は、最下層の絶縁層であってもよい。

【0014】

絶縁層１１は、感光性樹脂を主成分とする絶縁層である。絶縁層１１は、例えば、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の感光性樹脂を主成分とすることができる。絶縁層１１は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有しても構わない。なお、感光性樹脂を主成分とする絶縁層は、露光及び現像により、開口部の径が１５μｍ以上２０μｍ以下程度の小型のビアホールを容易に形成できるため、微細配線層の形成に適している。

【0015】

配線層１２は、絶縁層１１の上面に形成されている配線パターンである。配線層１２の厚さは、例えば、１μｍ以上３μｍ以下程度とすることができる。配線層１２のライン／スペースは、例えば、１μｍ／１μｍ～５μｍ／５μｍ程度とすることができる。

【0016】

なお、ライン／スペースにおけるラインとは配線幅を表し、スペースとは隣り合う配線同士の間隔（配線間隔）を表す。例えば、ライン／スペースが１μｍ／１μｍ～５μｍ／５μｍと記載されていた場合、配線幅が１μｍ以上５μｍ以下で、かつ隣り合う配線同士の配線間隔が１μｍ以上５μｍ以下であることを表す。必ずしも配線幅と配線間隔とを等しくしなくてもよい。

【0017】

配線層１２は、例えば、シード層１２ａ上に電解めっき層１２ｂが積層された構造とすることができる。シード層１２ａは、例えば、厚さが１００～３５０ｎｍ程度の銅層である。シード層１２ａとして、厚さが２０～５０ｎｍ程度のチタン層の上に、厚さが１００～３００ｎｍ程度の銅層が積層された積層膜を用いてもよい。電解めっき層１２ｂは、例えば、厚さが１μｍ以上３μｍ程度の銅層である。なお、シード層１２ａの厚さが極めて薄いため、電解めっき層１２ｂの厚さを配線層１２の全体の厚さとみなしてもよい。他の配線層についても同様である。

【0018】

絶縁層１３は、絶縁層１１の上面に、配線層１２を被覆するように形成されている。絶縁層１３の材料は、例えば、絶縁層１１と同様とすることができる。絶縁層１３の厚さは、例えば、５～１０μｍ程度とすることができる。絶縁層１３は、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有してもよい。なお、絶縁層１３は、本発明に係る第１絶縁層の代表的な一例である。

【0019】

絶縁層１３には、絶縁層１３を貫通し配線層１２の上面を露出するビアホール１３ｘが形成されている。ビアホール１３ｘは、絶縁層１５側に開口されている開口部の径が配線層１２の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１３ｘの開口部の径は、例えば、１５μｍ以上２０μｍ以下程度とすることができる。

【0020】

配線層１４は、絶縁層１３の一方の側に形成されており、配線層１２と電気的に接続されている。配線層１４は、絶縁層１３の上面に形成された配線パターン、及び絶縁層１３を貫通し配線層１４を構成する配線パターンと配線層１２とを接続するビア配線を含む。ビア配線は、ビアホール１３ｘ内に充填されている。配線層１４を構成する配線パターンの厚さＴ１は、例えば、配線層１２と同様に１μｍ以上３μｍ以下程度とすることができる。配線層１４を構成する配線パターンのライン／スペースは、例えば、配線層１２と同様とすることができる。

【0021】

配線層１４は、例えば、シード層１４ａ上に電解めっき層１４ｂが積層された構造とすることができる。シード層１４ａの材料や厚さは、例えば、シード層１２ａと同様とすることができる。電解めっき層１４ｂの材料や厚さは、例えば、電解めっき層１２ｂと同様とすることができる。

【0022】

ビアホール１３ｘ上に位置する配線層１４の配線パターンは、上面中央部に周縁部より窪んだ凹部１４ｒを有している。凹部１４ｒは、例えば、椀型である。ここで、椀型とは、周縁部から中央部に向かって深さが徐々に深くなり内壁面がＲ形状となる型である。凹部１４ｒの深さＤ１は、例えば、０．３μｍ以上１μｍ以下程度である。凹部１４ｒの一部が、ビアホール１３ｘ内に位置する場合もあり得る。なお、深さＤ１は、配線層１４の上面から凹部１４ｒの最深部までの距離である。

【0023】

絶縁層１５は、絶縁層１３上に積層されている。絶縁層１５は、第１絶縁膜１５ａと、第２絶縁膜１５ｂとを含む。なお、絶縁層１５は、本発明に係る第２絶縁層の代表的な一例である。

【0024】

第１絶縁膜１５ａは、絶縁層１３の上面に積層されている。第１絶縁膜１５ａは、配線層１４を構成する配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に凹部１４ｒを埋め込んでいる。第１絶縁膜１５ａの上面は、配線層１４を構成する配線パターンの上面より平坦である。ここで、平坦とは、対象となる面に凹部や凸部が全く形成されていないか、凹部や凸部が形成されていたとしても凹部の最大深さ及び凸部の最大高さが０．１μｍ以下であることをいう。第１絶縁膜１５ａの厚さＴ２は、例えば、０．５～１μｍ程度とすることができる。なお、厚さＴ２は、配線層１４の上面から第１絶縁膜１５ａの上面までの距離である。

【0025】

第１絶縁膜１５ａは、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有してもよい。第１絶縁膜１５ａの上面の粗度は、例えば、Ｒａ２０ｎｍ以下程度とすることができる。

【0026】

第２絶縁膜１５ｂは、第１絶縁膜１５ａの上面に積層されている。第１絶縁膜１５ａの上面は平坦であるため、第１絶縁膜１５ａの上面に積層される第２絶縁膜１５ｂの上面もそれに追従して平坦となる。また、第１絶縁膜１５ａの上面の粗度がＲａ２０ｎｍ以下と小さいため、第１絶縁膜１５ａの上面に積層される第２絶縁膜１５ｂの上面の粗度も、それに追従して小さくなる。そのため、第２絶縁膜１５ｂの上面に、微細配線層を形成することが容易となる。

【0027】

第２絶縁膜１５ｂの厚さは、例えば、６～８μｍ程度とすることができる。第１絶縁膜１５ａの厚さと第２絶縁膜１５ｂの厚さの合計は、例えば、絶縁層１３の厚さと同じであってよい。第１絶縁膜１５ａ及び第２絶縁膜１５ｂの材料は、例えば、絶縁層１１や絶縁層１３と同様に感光性樹脂を主成分とすることができる。第２絶縁膜１５ｂは、シリカ（ＳｉＯ_２）等のフィラーを含有してもよい。

【0028】

なお、第１絶縁膜１５ａは、凹部１４ｒを埋め込むと共に上面を平坦にするために設けられた絶縁層である。これに対して、第２絶縁膜１５ｂは、絶縁層１５が層間絶縁層として正常に機能するための所定の厚さを確保するために設けられた絶縁層である。そのため、第１絶縁膜１５ａは、第２絶縁膜１５ｂよりも薄くてよい。

【0029】

絶縁層１５には、第１絶縁膜１５ａ及び第２絶縁膜１５ｂを貫通し配線層１４の上面を露出するビアホール１５ｘが形成されている。ビアホール１５ｘは、絶縁層１５の上面側に開口されている開口部の径が配線層１４の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部とすることができる。ビアホール１５ｘの開口部の径は、例えば、１５～２０μｍ程度とすることができる。

【0030】

なお、第１絶縁膜１５ａ及び第２絶縁膜１５ｂに同じ材料を使用した場合でも、光学顕微鏡により両者の境界を確認することができる。

【0031】

配線層１６は、絶縁層１５の一方の側に形成されており、配線層１４と電気的に接続されている。配線層１６は、絶縁層１５の上面に形成された配線パターン、及び絶縁層１５を貫通し配線層１６を構成する配線パターンと配線層１４とを接続するビア配線を含む。ビア配線は、ビアホール１５ｘ内に充填されている。配線層１６を構成する配線パターンのライン／スペースは、例えば、配線層１２と同様とすることができる。

【0032】

配線層１６は、例えば、シード層１６ａ上に電解めっき層１６ｂが積層された構造とすることができる。シード層１６ａの材料や厚さは、例えば、シード層１２ａと同様とすることができる。電解めっき層１６ｂの材料や厚さは、例えば、電解めっき層１２ｂと同様とすることができる。

【0033】

ビアホール１５ｘ上に位置する配線層１６の配線パターンは、上面中央部に周縁部より窪んだ凹部１６ｒを有している。凹部１６ｒの形状は、例えば、凹部１４ｒと同様の椀型である。凹部１６ｒの深さは、例えば、凹部１４ｒと同様に、０．３μｍ以上１μｍ以下程度である。凹部１６ｒの一部が、ビアホール１５ｘ内に位置する場合もあり得る。

【0034】

このように、配線基板１では、配線層１４に凹部１４ｒが形成される場合でも、凹部１４ｒは第１絶縁膜１５ａで埋め込まれると共に第１絶縁膜１５ａの上面が平坦化されている。そのため、第２絶縁膜１５ｂの上面も第１絶縁膜１５ａの上面に従って平坦である。そのため、第２絶縁膜１５ｂ上に微細配線層である配線層１６を安定して形成できる。これにより、微細配線層を有する配線基板１の信頼性を向上することができる。

【0035】

なお、従来のように微細配線層を形成しない配線基板では、配線層の上面に深さが１μｍ程度の凹部が形成され、それに追従して配線層を被覆する絶縁層の上面に１μｍ程度の窪みが形成されても問題とはならなかった。絶縁層の上面に、窪みの深さに対して十分厚く、かつライン／スペースの比較的大きな配線層を形成するからである。

【0036】

これに対して、微細配線層を有する配線基板の場合には、配線層の上面に１μｍ程度の凹部が形成され、それに追従して配線層を被覆する絶縁層の上面に１μｍ程度の窪みが形成されると、微細配線層を形成することが困難となる。例えば、配線パターンの厚さが１μｍ以上３μｍ以下であり、かつライン／スペースが１μｍ／１μｍ～５μｍ／５μｍであるような微細配線層では、配線パターンの厚さやライン／スペースが凹部の深さと同程度となるからである。

【0037】

そのため、配線層１４の凹部１４ｒを第１絶縁膜１５ａで埋め込むと共に第１絶縁膜１５ａの上面を平坦化し、その結果として第２絶縁膜１５ｂの上面も平坦化する技術は、配線基板１のような微細配線層を有する配線基板に極めて有効である。

【0038】

［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５は、第１実施形態に係る配線基板の製造工程を例示する図である。

【0039】

まず、図２（ａ）に示す工程では、配線層１２が設けられた絶縁層１１を準備する。絶縁層１１は、例えば、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の感光性樹脂を主成分とする。配線層１２は、例えば、セミアディティブ法により絶縁層１１上に形成できる。この場合、配線層１２は、例えば、銅の無電解めっき膜やスパッタ膜等からなるシード層１２ａ上に、銅からなる電解めっき層１２ｂが積層された構造になる。

【0040】

次に、図２（ｂ）に示す工程では、絶縁層１１の上面に、配線層１２を被覆する絶縁層１３を形成する。具体的には、例えば、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の感光性樹脂を主成分とする液状又はペースト状の絶縁性樹脂を準備し、配線層１２を覆うように絶縁層１１の上面にスピンコート法等により塗布する。そして、塗布した絶縁性樹脂を加熱して、半硬化状態の絶縁層１３を形成する。

【0041】

次に、図２（ｃ）に示す工程では、絶縁層１３に、絶縁層１３を貫通し配線層１２の上面を露出させるビアホール１３ｘを形成する。ビアホール１３ｘは、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。すなわち、感光性樹脂を主成分とする絶縁層１３を露光及び現像することでビアホール１３ｘを形成できる。その後、半硬化状態の絶縁層１３を加熱して硬化させる。ビアホール１３ｘは、絶縁層１５が形成される側に開口されている開口部の径が配線層１２の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部となる。ビアホール１３ｘの開口部の径は、例えば、１５μｍ以上２０μｍ以下程度となる。

【0042】

次に、図２（ｄ）～図４（ａ）に示す工程では、絶縁層１３上に配線層１４を形成する。まず、図２（ｄ）に示す工程では、無電解めっき法又はスパッタ法により、ビアホール１３ｘの内壁を含む絶縁層１３の表面及びビアホール１３ｘ内に露出する配線層１２の表面に、シード層１４ａを形成する。シード層１４ａの材料や厚さは、前述のとおりである。

【0043】

次に、図３（ａ）に示す工程では、シード層１４ａ上に配線層１４の配線パターンの形状に合わせた開口部３００ｘを有するめっきレジストパターン３００を形成する。次に、図３（ｂ）に示す工程では、シード層１４ａから給電する銅の電解めっきにより、めっきレジストパターン３００の開口部３００ｘに露出するシード層１４ａ上に電解めっき層１４ｂを析出する。次に、図３（ｃ）に示す工程では、めっきレジストの剥離液を用いて、めっきレジストパターン３００を除去する。図３（ｂ）に示す工程において、ビアホール１３ｘ上に位置する配線層１４の配線パターンの上面中央部に周縁部より窪んだ凹部１４ｒが形成される。凹部１４ｒは、例えば、深さが０．３μｍ以上１μｍ以下程度の椀型となる。

【0044】

次に、図４（ａ）に示す工程では、電解めっき層１４ｂをマスクとしたエッチングを行い、電解めっき層１４ｂから露出するシード層１４ａを除去し配線層１４を形成する。これにより、絶縁層１３の上面に形成された配線パターン、及び絶縁層１３を貫通し配線パターンと配線層１２とを接続するビア配線を含む配線層１４が形成される。

【0045】

次に、図４（ｂ）～図５（ａ）に示す工程では、絶縁層１３上に絶縁層１５を積層する。まず、図４（ｂ）に示す工程では、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の感光性樹脂を主成分とする液状又はペースト状の絶縁性樹脂を準備し、配線層１４を覆うように絶縁層１３の上面にスピンコート法等により塗布する。そして、塗布した絶縁性樹脂を加熱して、半硬化状態の第１絶縁膜１５ａを形成する。これにより、絶縁層１３の上面に、配線層１４の配線パターンの上面及び側面を被覆すると共に凹部１４ｒを埋め込み、かつ凹部１４ｒに沿った窪み１５ｒを備えた第１絶縁膜１５ａが積層される。

【0046】

第１絶縁膜１５ａの厚さは、凹部１４ｒの深さに対して２５０％以上３００％以下であることが好ましい。第１絶縁膜１５ａの厚さを凹部１４ｒの深さに対して２５０％以上とすることで、第１絶縁膜１５ａにより凹部１４ｒを充分に埋め込むことができる。また、第１絶縁膜１５ａの厚さを凹部１４ｒの深さに対して３００％以下とすることで、第１絶縁膜１５ａが不要に厚くなって後述の研磨工程において研磨時間が長くなることを抑制できる。

【0047】

次に、図４（ｃ）に示す工程では、窪み１５ｒがなくなるまで第１絶縁膜１５ａを研磨し、第１絶縁膜１５ａの上面を、配線層１４を構成する配線パターンの上面より平坦にする。研磨には、例えば、ＣＭＰ法（chemical mechanical polishing法）を用いることができる。研磨後の第１絶縁膜１５ａの厚さは、例えば、０．５～１μｍ程度とすることができる。研磨後の第１絶縁膜１５ａの上面の粗度は、例えば、Ｒａ２０ｎｍ以下程度とすることができる。

【0048】

次に、図５（ａ）に示す工程では、第１絶縁膜１５ａの上面に第２絶縁膜１５ｂを積層する。具体的には、フェノール系樹脂やポリイミド系樹脂等の熱硬化性の感光性樹脂を主成分とする液状又はペースト状の絶縁性樹脂を準備し、第１絶縁膜１５ａの上面にスピンコート法等により塗布する。そして、塗布した絶縁性樹脂を加熱して、半硬化状態の第２絶縁膜１５ｂを形成する。これにより、絶縁層１３上に、半硬化状態の絶縁層１５が形成される。絶縁層１５の厚さは、例えば、６～８μｍ程度とすることができる。第１絶縁膜１５ａの上面が平坦化されているため、第２絶縁膜１５ｂの上面も第１絶縁膜１５ａの上面に従って平坦となる。

【0049】

次に、図５（ｂ）に示す工程では、絶縁層１５に、絶縁層１５を貫通し配線層１４の上面を露出させるビアホール１５ｘを形成する。ビアホール１５ｘは、例えば、図２（ｃ）に示す工程と同様にフォトリソグラフィ法により形成できる。その後、半硬化状態の絶縁層１５を加熱して硬化させる。ビアホール１５ｘは、絶縁層１５の上面側に開口されている開口部の径が配線層１４の上面によって形成された開口部の底面の径よりも大きい逆円錐台状の凹部となる。ビアホール１５ｘの開口部の径は、例えば、１５μｍ以上２０μｍ以下程度となる。

【0050】

次に、図５（ｃ）に示す工程では、図２（ｄ）～図４（ａ）と同様にして、絶縁層１５の上面に形成された配線パターン、及び絶縁層１５を貫通し配線パターンと配線層１４とを接続するビア配線を含む配線層１６を形成する。配線層１６は、シード層１６ａ上に電解めっき層１６ｂが積層された構造となる。以上の工程で、配線基板１が完成する。なお、図５（ｃ）に示す工程の後、必要に応じ、所定の層数の絶縁層と配線層とを、さらに積層してもよい。この際、配線層を覆う絶縁層を絶縁層１５と同様の２層構造とすることにより、絶縁層上に微細配線層を形成することが可能となる。

【0051】

〈第１実施形態の応用例１〉
第１実施形態の応用例１では、微細配線層を有する配線基板をベース基板上に実装した積層型配線基板に半導体チップを搭載した半導体装置の例を示す。なお、第１実施形態の応用例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する場合がある。

【0052】

図６は、第１実施形態の応用例に係る半導体装置を例示する断面図である。図６を参照すると、半導体装置５は、積層型配線基板３と、半導体チップ８０と、アンダーフィル樹脂９５とを有する。積層型配線基板３には、複数の半導体チップ８０がフリップチップ実装されている。

【0053】

積層型配線基板３は、ベース基板２上に配線基板１Ａが実装された多層配線基板である。積層型配線基板３は、例えば、周知のビルドアップ工法により作製できる。

【0054】

ベース基板２は、コア層５０の一方の側に第１積層体５１が積層され、他方の側に第２積層体５２が積層された多層配線基板である。第１積層体５１及び第２積層体５２の各々において、コア層５０側から配線層及び絶縁層が順次積層され、最外層にソルダーレジスト層が形成されている。

【0055】

配線基板１Ａは、ベース基板２上に接着層６０により固定されている。配線基板１Ａの配線層は、ベース基板２の配線層とはんだバンプ６５により電気的に接続されている。接着層６０は、配線基板１Ａの下面とベース基板２の上面との間に充填されると共に、配線基板１Ａの側面の一部を被覆し、配線基板１Ａとベース基板２とを接着している。

【0056】

配線基板１Ａは、第１配線構造２１と、第１配線構造２１上に配置された第２配線構造２２とを有している。第１配線構造２１は、補強部材を有しており、第２配線構造２２を形成するためのベースとなる。第２配線構造２２は、複数の配線層及び複数の絶縁層が積層された配線構造である。

【0057】

第２配線構造２２を構成する各配線層の配線幅及び配線間隔は、ベース基板２を構成する各配線層の配線幅及び配線間隔よりも小さい。つまり、第２配線構造２２を構成する各配線層は、ベース基板２を構成する各配線層のライン／スペースよりも配線密度の高い微細配線層である。

【0058】

ベース基板２を構成する各配線層のライン／スペースは、例えば、１０μｍ／１０μｍ～２０μｍ／２０μｍ程度とすることができる。第２配線構造２２を構成する各配線層のライン／スペースは、例えば、１μｍ／１μｍ～５μｍ／５μｍ程度とすることができる。

【0059】

第２配線構造２２の破線で囲んだＢ部には、第１実施形態に係る配線基板１のＡ部（図１参照）と同様の構造が採用されている。すなわち、第２配線構造２２を構成する絶縁層は２層構造とされており、第１絶縁膜がビアホール上に位置する配線層の上面に形成された凹部を埋めて平坦化し、その上に第２絶縁膜が積層されている。これにより、第２絶縁膜の上面は平坦な面となるため、微細配線層の形成が可能となる。

【0060】

ベース基板２の上面の外周部には、スティフナ―７０が固着されている。スティフナ―７０は、例えば平面形状が枠状であり、積層型配線基板３全体の強度を補強すると共に、積層型配線基板３をマザーボード等に実装する際に生じる反りを低減するために設けられている。スティフナ―７０の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４（ＣｒとＮｉを主成分とするステンレス鋼：０．０８Ｃ－１８Ｃｒ－８Ｎｉ）等を用いことができる。スティフナ―７０の材料として、銅や銅合金等の金属板や、ガラスエポキシ基板等の樹脂板を用いてもよい。スティフナ―７０は、必要に応じて設けることができる。

【0061】

積層型配線基板３には、複数の半導体チップ８０がフリップチップ実装されている。

【0062】

半導体チップ８０は、例えば、シリコン等からなる薄板化された半導体基板８１に半導体集積回路（図示せず）等が形成されたものである。半導体基板８１の回路形成面には、半導体集積回路（図示せず）と電気的に接続された電極パッド８２が形成されている。

【0063】

半導体チップ８０の電極パッド８２は、バンプ９０を介して、配線基板１Ａの最上の配線層と電気的に接続されている。アンダーフィル樹脂９５は、半導体チップ８０の回路形成面と配線基板１Ａの上面との間に充填され、半導体チップ８０の側面を被覆している。バンプ９０は、例えば、はんだバンプである。はんだバンプの材料としては、例えば、ＳｎＢｉはんだ等を用いることができる。

【0064】

このように、配線密度の低い配線層を有するベース基板２上に配線密度の高い配線層を有する配線基板１Ａを実装することで、半導体チップ８０を搭載可能な積層型配線基板３を容易に作製することができる。そして、積層型配線基板３に半導体チップ８０を搭載することにより、半導体装置５を実現できる。

【0065】

以上、好ましい実施形態について詳説したが、上述した実施形態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、上述した実施形態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】

【0066】

１，１Ａ 配線基板
２ ベース基板
３ 積層型配線基板
５ 半導体装置
１１，１３，１５ 絶縁層
１２，１４，１６ 配線層
１２ａ，１４ａ，１６ａ シード層
１２ｂ，１４ｂ，１６ｂ 電解めっき層
１３ｘ，１５ｘ ビアホール
１４ｒ，１６ｒ 凹部
１５ｒ 窪み
２１ 第１配線構造
２２ 第２配線構造
５０ コア層
５１ 第１積層体
５２ 第２積層体
６０ 接着層
６５ はんだバンプ
７０ スティフナ―
８０ 半導体チップ
８１ 半導体基板
８２ 電極パッド
９０ バンプ
９５ アンダーフィル樹脂
３００ めっきレジストパターン
３００ｘ 開口部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】