特開 2025-58868 回路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】P2025058868

(43)【公開日】2025-04-09

(54)【発明の名称】回路基板及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20250401BHJP

   H05K 3/34 20060101ALI20250401BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20250401BHJP

【ＦＩ】

H01L23/12 Q

H05K3/34 501D

H01L21/92 602G

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024086820

(22)【出願日】2024-05-29

(31)【優先権主張番号】10-2023-0130592

(32)【優先日】2023-09-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】594023722

【氏名又は名称】サムソン エレクトロ－メカニックス カンパニーリミテッド．

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】崔 盛 皓

(72)【発明者】

【氏名】閔 俊 基

【テーマコード（参考）】

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E319AA03

5E319AA07

5E319AB05

5E319AC02

5E319AC11

5E319GG01

(57)【要約】      （修正有）

【課題】微細ピッチの金属バンプを精密に具現することができる回路基板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の回路基板１００は、互いに向き合う第１面１１１ａと第２面１１１ｂとを有する第１絶縁層１１１と、第１絶縁層内に埋め込まれた第１配線層１１３と、第１絶縁層内で第１配線層の側方に隣接して埋め込まれたベース部１１５ｂ及びベース部から一体に延在して突出して上端における幅が第１面の高さにおける幅よりも小さい突出部１１５ｃを含むバンプ１１５と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに向き合う第１面と第２面とを有する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層内に埋め込まれた第１配線層と、
前記第１絶縁層内で前記第１配線層の側方に隣接して埋め込まれたベース部と前記ベース部から一体に延在して突出して上端における幅が前記第１面の高さにおける幅よりも小さい突出部とを含むバンプと、を備えることを特徴とする回路基板。

【請求項2】

前記突出部において、前記第１面の高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さいことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項3】

前記第１面に垂直な方向に測定された高さにおいて、前記ベース部と前記第１配線層とは、互いに同じ高さに位置する部分を有することを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項4】

前記ベース部と前記突出部とは、前記第１面の高さで互いに同一の幅を有することを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項5】

前記第１面に配置されて前記第１配線層を覆うように構成された第１ソルダレジスト層を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項6】

前記バンプは、前記第１ソルダレジスト層を貫通するように配置されることを特徴とする請求項５に記載の回路基板。

【請求項7】

前記突出部は、前記第１ソルダレジスト層に接触するように配置されることを特徴とする請求項５に記載の回路基板。

【請求項8】

前記第１ソルダレジスト層は、前記突出部の側面の一部を囲むように配置されることを特徴とする請求項５に記載の回路基板。

【請求項9】

前記バンプは、銅（Ｃｕ）を含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項10】

前記第１絶縁層の前記第２面上に配置され、複数のビルドアップ絶縁層と複数のビルドアップ配線層とを含むビルドアップ構造体を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の回路基板。

【請求項11】

前記複数のビルドアップ絶縁層の最も外側に位置する最外側の絶縁層上に配置された第２ソルダレジスト層を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の回路基板。

【請求項12】

第１金属を含むシード層上に第２金属を含む導電層を形成する段階と、
前記導電層をパターニングして露出させた前記シード層上にバンプ層を形成する段階と、
前記導電層上に絶縁層及び配線層を形成する段階と、
前記シード層を除去して前記バンプ層からバンプを形成する段階と、
前記導電層を除去して前記バンプを前記絶縁層から突出させる段階と、
前記バンプが突出した前記絶縁層の一面にソルダレジスト層を形成する段階と、を有することを特徴とする回路基板の製造方法。

【請求項13】

前記第１金属は、銅（Ｃｕ）を含み、
前記第２金属は、ニッケル（Ｎｉ）を含むことを特徴とする請求項１２に記載の回路基板の製造方法。

【請求項14】

前記バンプ層を形成する段階は、
前記導電層上にメッキレジストを塗布し、パターニングして前記導電層を露出させる段階と、
前記露出した導電層の部分を除去して前記シード層を露出させる段階と、
前記露出したシード層上に第１金属でメッキして前記バンプ層を形成する段階と、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の回路基板の製造方法。

【請求項15】

前記バンプは、前記絶縁層から突出した方向に沿って、前記絶縁層の表面の高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さく形成されることを特徴とする請求項１２に記載の回路基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回路基板及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在、プレミアムＡＰ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）用ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）基板は、Ｉ／Ｏピン数が増加するにつれ、ボールピッチを小さく作る必要性がある。このような微細なボールピッチを具現するために、チップと基板とを接合する方式をソルダバンプから銅バンプに変更することができる。

【0003】

銅バンプを使用するようになると、微細なバンプ間隔を有する場合にも基板とチップとの接合方式を簡単に具現することができ、回路と銅バンプとの間の整列技術が不要となる。このような変更は、小さく縮小されたボールピッチに効果的に対応することができるため、より微細且つ精密な銅バンプの加工が求められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－８７７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、微細ピッチの金属バンプを精密に具現する回路基板及びその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】

【0006】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態様による回路基板は、互いに向き合う第１面と第２面とを有する第１絶縁層と、前記第１絶縁層内に埋め込まれた第１配線層と、前記第１絶縁層内で前記第１配線層の側方に隣接して埋め込まれたベース部と前記ベース部から一体に延在して突出して上端における幅が前記第１面の高さにおける幅よりも小さい突出部とを含むバンプと、を備える。

【0007】

前記突出部において、前記第１面の高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さくあり得る。
前記第１面に垂直な方向に測定された高さにおいて、前記ベース部と前記第１配線層とは、互いに同じ高さに位置する部分を有し得る。
前記ベース部と前記突出部とは、前記第１面の高さで互いに同一の幅を有し得る。
前記回路基板は、前記第１面に配置されて前記第１配線層を覆うように構成された第１ソルダレジスト層を更に含み得る。
前記バンプは、前記第１ソルダレジスト層を貫通するように配置され得る。
前記突出部は、前記第１ソルダレジスト層に接触するように配置され得る。
前記第１ソルダレジスト層は、前記突出部の側面の一部を囲むように配置され得る。
前記バンプは、銅（Ｃｕ）を含み得る。
前記回路基板は、前記第１絶縁層の前記第２面上に配置され、複数のビルドアップ絶縁層と複数のビルドアップ配線層とを含むビルドアップ構造体を更に含み得る。
前記回路基板は、前記複数のビルドアップ絶縁層の最も外側に位置する最外側の絶縁層上に配置された第２ソルダレジスト層を更に含み得る。

【0008】

上記目的を達成するためになされた本発明の一態による回路基板の製造方法は、第１金属を含むシード層上に第２金属を含む導電層を形成する段階と、前記導電層をパターニングして露出させた前記シード層上にバンプ層を形成する段階と、前記導電層上に絶縁層及び配線層を形成する段階と、前記シード層を除去して前記バンプ層からバンプを形成する段階と、前記導電層を除去して前記バンプを前記絶縁層から突出させる段階と、前記バンプが突出した前記絶縁層の一面にソルダレジスト層を形成する段階と、を有する。

【0009】

前記第１金属は、銅（Ｃｕ）を含み、前記第２金属は、ニッケル（Ｎｉ）を含み得る。
前記バンプ層を形成する段階は、前記導電層上にメッキレジストを塗布し、パターニングして前記導電層を露出させる段階と、前記露出した導電層の部分を除去して前記シード層を露出させる段階と、前記露出したシード層上に第１金属でメッキして前記バンプ層を形成する段階と、を含み得る。
前記バンプは、前記絶縁層から突出した方向に沿って、前記絶縁層の表面の高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さく形成され得る。

【発明の効果】

【0010】

本発明による回路基板の製造方法によれば、金属バンプ（ポスト）と配線との誤整列（ｍｉｓａｌｉｇｎ）を防止して微細ピッチの金属バンプを精密に具現することができる。したがって、本発明による回路基板によれば、微細ピッチの金属バンプを備えて基板とチップとを簡単に接合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態による回路基板を示す断面図である。

【図2】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図3】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図4】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図5】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図6】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図7】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図8】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図9】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図10】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図11】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図12】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図13】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【図14】図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明を実施するための形態の具体例を、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0013】

図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体に亘って同一又は類似の構成要素については同一の参照符号を付した。また、図面において、一部の構成要素は誇張されたり省略されたり又は概略的に示されており、各構成要素の大きさは実際の大きさを全面的に反映するものではない。

【0014】

図面は、本明細書に開示する実施形態を容易に理解できるようにするためのものに過ぎず、図面により本明細書に開示する技術的な思想が制限されるものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、又は代替物を含むものと理解されなければならない。

【0015】

第１、第２などのように序数を含む用語は、多様な構成要素を説明することに使用されるが、構成要素は上記用語により限定されるものではない。用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみで使用される。

【0016】

また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上」にあるという場合、これは他の部分の「直上」にある場合だけではなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。反対に、ある部分が他の部分の「直上」にあるという場合には、中間にまた他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分の「上」にあるということは、基準となる部分の上又は下に位置することであり、必ずしも重力の反対方向に向かって「上」に位置することを意味するものではない。

【0017】

明細書全体において、「含む」又は「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、一つ又はそれ以上の他の特徴や数字、段階、動作、構成要素、部品、又はこれらを組み合わせたものの存在又は付加可能性を予め排除しないものと理解されなければならない。したがって、ある部分がある構成要素を「含む」という場合、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除外せず、他の構成要素を更に含むことがあることを意味する。

【0018】

また、明細書全体において、「平面上」という場合、これは対象部分を上方から見た場合を意味し、「断面上」という場合、これは対象部分を垂直に切断した断面を側方から見た場合を意味する。

【0019】

また、明細書全体において、「連結される」という場合、これは二つ以上の構成要素が直接的に連結されることだけを意味するのではなく、二つ以上の構成要素が他の構成要素を介して間接的に連結されること、物理的に連結されることだけではなく電気的に連結されること、又は位置や機能により異なる名称で称されるが、一体であることを意味する。

【0020】

図１は、一実施形態による回路基板を示す断面図である。

【0021】

図１を参照すると、本実施形態による回路基板１００は、第１絶縁層１１１と、この第１絶縁層１１１内に埋め込まれた第１配線層１１３とを含む。第１配線層１１３と第１絶縁層１１１とはＥＴＳ（Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔｒａｃｅ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）構造を構成する。回路基板１００は、プリント回路基板であり、半導体パッケージ用として使用される。

【0022】

第１絶縁層１１１は、互いに向き合う第１面１１１ａと第２面１１１ｂとを有する。第１絶縁層１１１の第１面１１１ａ上にバンプ（ｂｕｍｐ）１１５が突出する。バンプ１１５は、第１絶縁層１１１内に埋め込まれたベース部１１５ｂ、及びこのベース部１１５ｂから一体に延在して第１面１１１ａ上に突出する突出部１１５ｃを含む。ベース部１１５ｂは第１配線層１１３の側方に隣接して第１絶縁層１１１内に埋め込まれる。したがって、ベース部１１５ｂは、第１面１１１ａに垂直な方向に測定される高さにおいて、第１配線層１１３と互いに同じ高さに位置する部分を有する。突出部１１５ｃは、第１面１１１ａの高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さい。一例として、突出部１１５ｃは第１面１１１ａから突出する方向に沿って次第に細くなる。ここで、突出部１１５ｃの幅は、突出部１１５ｃの断面を第１面１１１ａに平行な方向に測定した幅を基準として比較される。バンプ１１５は、一体に連結されるベース部１１５ｂ及び突出部１１５ｃによりポスト（ｐｏｓｔ）形態で構成され、銅（Ｃｕ）を含む。

【0023】

第１配線層１１３は、第１絶縁層１１１上に突出せず、第１絶縁層１１１内で信号伝達、パワー供給、グラウンドなどのための回路配線を構成する。バンプ１１５は突出部１１５ｃを通じて第１絶縁層１１１上に露出してＩＣチップなどの電子素子（図示せず）の端子に接続される。

【0024】

第１絶縁層１１１は、樹脂絶縁層を含む。第１絶縁層１１１は、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂、ポリイミドのような熱可塑性樹脂、又はこれらにガラス繊維又は無機フィラーのような補強材が含浸された樹脂、例えばプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）が使用される。また第１絶縁層１１１は、熱硬化性樹脂及び／又は光硬化性樹脂などを含むが、これらに限定されない。

【0025】

バンプ１１５の突出部１１５ｃは、第１面１１１ａから突出する方向に沿って、幅、直径、又は断面積が次第に減少する。突出する方向は、第１絶縁層１１１の厚さ方向と同じ方向である。つまり、突出部１１５ｃは、第１面１１１ａを基準とする場合、上部が狭く、下部が広い梯形の断面を有する。したがって、バンプ１１５は、第１絶縁層１１１の厚さ方向に沿って、幅、直径、又は断面積が次第に減少する。

【0026】

突出部１１５ｃは、第１面１１１ａの高さで、第１絶縁層１１１に埋め込まれたベース部１１５ｂと同一の幅を有する。突出部１１５ｃ及びベース部１１５ｂの幅は、第１絶縁層１１１の第１面１１１ａに平行な方向に測定される。したがって、突出部１１５ｃは、第１面１１１ａの高さにおけるベース部１１５ｂの幅のサイズから次第に減る幅を有し、第１面１１１ａ上に突出する。

【0027】

第１絶縁層１１１の第１面１１１ａ上には第１ソルダレジスト層１３１が配置される。第１ソルダレジスト層１３１は第１配線層１１３を覆うように構成される。バンプ１１５は第１ソルダレジスト層１３１を貫通するように配置される。ここで、突出部１１５ｃは第１ソルダレジスト層１３１に接触するように配置される。また突出部１１５ｃの側面の一部は第１ソルダレジスト層１３１により囲まれる。

【0028】

第１絶縁層１１１の第２面１１１ｂ上にはビルドアップ（ｂｕｉｌｄ－ｕｐ）構造体１２０が配置される。ビルドアップ構造体１２０は、ビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線層とを含む。ビルドアップ絶縁層は複数の絶縁層１２１を含み、ビルドアップ配線層は複数の絶縁層のそれぞれに埋め込まれるか又はその上に配置された複数の配線層（１２３、１２５）を含む。

【0029】

第１絶縁層１１１の第１面１１１ａに対向する側に位置するビルドアップ構造体１２０の最外側の絶縁層１２１上には最外側の配線層１２５が配置される。最外側の絶縁層１２１は第２ソルダレジスト層１３２で覆われる。ここで、最外側の配線層１２５は第２ソルダレジスト層１３２の開口部により少なくとも一部が露出する。露出した最外側の配線層１２５は外部の他の構成との接続のためのパッドとして機能する。

【0030】

図２～図１４は、図１に示す回路基板を製造する方法を示す工程断面図である。

【0031】

図１及び図２～図１４を参照して回路基板を製造する方法を説明する。

【0032】

図２及び図３を参照すると、少なくとも一面に第１金属を含むシード層８４が配置されたキャリア基板８０を準備し、シード層８４上に第２金属を含む導電層９２を形成する。キャリア基板８０は、絶縁基板８１とシード層８４とを含む銅張積層板（Ｃｏｐｐｅｒ Ｃｌａｄ Ｌａｍｉｎａｔｅ：ＣＣＬ）である。第１金属と第２金属とはエッチング条件が互いに異なる金属であり、第１金属は銅（Ｃｕ）を含み、第２金属はニッケル（Ｎｉ）を含む。

【0033】

図４及び図５を参照すると、導電層９２上に第１メッキレジスト７１を塗布し、この第１メッキレジスト７１をパターニングして導電層９２を部分的に露出させる。このように露出した導電層９２の部分をエッチングして除去する。第１メッキレジスト７１はバンプ１１５（図１４参照）が形成される部分だけを露光現像して除去されたメッキレジストパターンで形成される。

【0034】

このように導電層９２をエッチングして開口部９２ａを形成することによってシード層８４を部分的に露出させる。ここで、導電層９２のエッチング程度はシード層８４に近くなるほど弱くなる。したがって、導電層９２の開口部９２ａは、シード層８４に近いほど幅、直径、又は断面積が次第に減少する。

【0035】

図６及び図７を参照すると、露出したシード層８４の部分の上に第１金属をメッキしてバンプ層１１５Ａを形成し、第１メッキレジスト７１を除去する。バンプ層１１５Ａは、シード層８４と同一の金属材料からなってシード層８４と一体に接続され、導電層９２と第１メッキレジスト７１の開口された部分とに沿って積層される。シード層８４が形成されたキャリア基板８０の一面に垂直な方向に測定した高さにおいて、バンプ層１１５Ａは、導電層９２よりも高く、第１メッキレジスト７１よりも低く形成される。したがって、第１メッキレジスト７１を除去すると、金属バンプ層１１５Ａは導電層９２上に突出して位置する。

【0036】

図８を参照すると、導電層９２上に第２メッキレジスト７２を塗布し、パターニングして導電層９２を部分的に露出させる。第２メッキレジスト７２はバンプ層１１５Ａを覆うように形成され、導電層９２の露出した部分はバンプ層１１５Ａとは異なる平面上の位置を有する。

【0037】

図９及び図１０を参照すると、露出した導電層９２の部分の上に第１金属をメッキして第１配線層１１３を形成し、第２メッキレジスト７２を除去する。第１配線層１１３は、金属バンプ層１１５Ａとは異なる平面上の位置を有し、金属バンプ層１１５Ａと部分的に同一の高さに形成される。また導電層９２は、第２金属を含むため、第１金属を含む第１配線層１１３とは境界をなして区分される。第２メッキレジスト７２を除去すると、第１配線層１１３とバンプ層１１５Ａとは導電層９２上に突出して位置する。

【0038】

図１１を参照すると、バンプ層１１５Ａ及び第１配線層１１３上にビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線層とを含むビルドアップ構造体１２０を形成する。ビルドアップ絶縁層とビルドアップ配線層とは、それぞれ複数の層を有するように形成される。ここで、最外側の絶縁層１２１上には最外側の配線層１２５が突出して配置される。

【0039】

図１２及び図１３を参照すると、キャリア基板８０のシード層８４と絶縁基板８１とを分離し、シード層８４をエッチングして除去する。シード層８４はソフトエッチングを通してシード層８４の厚さだけ除去される。シード層８４を除去すると、バンプ層１１５Ａは互いに分離されて複数のバンプ１１５を形成し、導電層９２はそのまま維持される。

【0040】

図１４及び図１を参照すると、導電層９２をエッチングして除去し、第１絶縁層１１１と最外側の絶縁層１２１との上にそれぞれ第１ソルダレジスト層１３１と第２ソルダレジスト層１３２とを形成する。導電層９２は第２金属を含んでいるため、これをエッチングしてもエッチング条件が異なる第１金属を含むバンプ１１５及び第１配線層１１３は維持される。バンプ１１５の部分のうち、第１絶縁層１１１に埋め込まれた部分はベース部１１５ｂになり、導電層９２に埋め込まれた部分は突出部１１５ｃになる。突出部１１５ｃは、導電層９２の開口部９２ａの形状に符合するように突出方向に沿って絶縁層１１１の表面の高さにおける幅が最も大きく、最外側の上端における幅が最も小さく形成される。

【0041】

第１ソルダレジスト層１３１はバンプ１１５を貫通させた状態で第１絶縁層１１１上に形成される。第２ソルダレジスト層１３２は最外側の配線層１２５の一部を露出させた状態で最外側の絶縁層１２１上に形成される。

【0042】

以上、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

【符号の説明】

【0043】

７１、７２ 第１、第２メッキレジスト
８０ キャリア基板
８１ 絶縁基板
８４ シード層
９２ 導電層
９２ａ 開口部
１００ 回路基板
１１１ 第１絶縁層
１１１ａ、１１１ｂ 第１、第２面
１１３ 第１配線層
１１５ バンプ
１１５Ａ バンプ層
１１５ｂ ベース部
１１５ｃ 突出部
１２０ ビルドアップ構造体
１２１ 絶縁層
１２３、１２５ 配線層
１３１、１３２ 第１、第２ソルダレジスト層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】