特許 7560603 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-24

(45)【発行日】2024-10-02

(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 20060101AFI20240925BHJP

   H05K 3/22 20060101ALI20240925BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20240925BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20240925BHJP

【ＦＩ】

H05K3/46 N

H05K3/46 B

H05K3/22 B

H01L23/12 F

H01L21/92 602J

H01L21/92 604R

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023076685

(22)【出願日】2023-05-08

(62)【分割の表示】P 2019085970の分割

【原出願日】2019-04-26

(65)【公開番号】P2023095979

(43)【公開日】2023-07-06

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 輝

【審査官】塩澤 正和

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２６１２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５２６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０７４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０５３６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／０３８５５９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｋ ３／４６

Ｈ０５Ｋ ３／２２

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配線層と、
前記配線層を被覆するとともに、前記配線層まで貫通する第１開口部及び前記第１開口部よりも大径の第２開口部を備える絶縁層と、
前記第１開口部及び前記第２開口部に形成され、前記第１開口部よりも前記第２開口部において深い凹部を有する第１金属層と、
前記第１金属層に重ねて形成され、前記第２開口部において一部が前記第１金属層の凹部に格納される第２金属層と、
前記第１金属層と前記第２金属層との間に介在し、前記第２金属層よりも融点が高く、前記第１金属層の表面に沿って層状に形成され、前記第２開口部において一部が前記第１金属層の凹部に格納される第３金属層と
を有し、
前記第１開口部における前記第１金属層、前記第２金属層及び前記第３金属層によって第１接続端子が形成され、
前記第２開口部における前記第１金属層、前記第２金属層及び前記第３金属層によって前記第１接続端子よりも大径の第２接続端子が形成され、
前記絶縁層の表面から前記第１接続端子及び前記第２接続端子の頂部までの高さが、所定範囲の高さで揃えられる
ことを特徴とする配線基板。

【請求項2】

前記第１金属層は、
前記第１開口部よりも前記第２開口部において、前記絶縁層からの高さが低いことを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項3】

前記第２金属層は、
前記第１金属層から遠い側の面が球面状に突出することを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項4】

前記第１金属層は、
前記絶縁層の表面よりも前記配線層から遠くに位置する面を有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項5】

前記第１金属層は、
前記第１開口部において平坦な面を介して前記第２金属層と重なることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項6】

前記第１金属層の凹部は、
前記第２開口部において前記絶縁層の表面よりも前記配線層に近づく底面を有し、
前記底面の最深部は、前記絶縁層の表面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項7】

前記第１金属層は、
前記第２金属層を形成する金属よりも融点が高い金属から形成されることを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項8】

前記第１金属層は、
前記第１開口部及び前記第１開口部周囲の前記絶縁層の上面に形成された第１部分と、
前記第２開口部及び前記第２開口部周囲の前記絶縁層の上面に形成された第２部分と
を含み、
前記第１開口部周囲の前記絶縁層の上面における前記第１部分の厚さが、前記第２開口部周囲の前記絶縁層の上面における前記第２部分の厚さよりも厚い
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項9】

前記第１開口部の径よりも前記第１接続端子の径が大きく、
前記第２開口部の径よりも前記第２接続端子の径が大きい
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。

【請求項10】

配線層を形成し、
前記配線層を被覆するとともに、前記配線層まで貫通する第１開口部及び前記第１開口部よりも大径の第２開口部を備える絶縁層を形成し、
めっきにより、前記第１開口部及び前記第２開口部に、前記第１開口部よりも前記第２開口部において深い凹部を有する第１金属層を形成し、
めっきにより、前記第１金属層に重ねて第２金属層を形成し、
前記第２金属層を溶融した後に固化する
工程を有し、
前記第２金属層を形成する工程において、前記第１金属層と前記第２金属層との間に、前記第２金属層よりも融点が高く、前記第１金属層の表面に沿って層状に形成され、前記第２開口部において一部が前記第１金属層の凹部に格納される第３金属層を介在させ、
前記第２金属層を溶融した後に固化する工程において、前記第１開口部における前記第１金属層、前記第２金属層及び前記第３金属層によって第１接続端子を形成するとともに、前記第２開口部における前記第１金属層、前記第２金属層及び前記第３金属層によって前記第１接続端子よりも大径の第２接続端子を形成し、
前記絶縁層の表面から前記第１接続端子及び前記第２接続端子の頂部までの高さが、所定範囲の高さで揃えられる
ことを特徴とする配線基板の製造方法。

【請求項11】

前記第１金属層の凹部に重なることによって前記第２金属層に形成される凹部にレジストを充填し、
前記レジストとともに前記第２金属層を研磨し、
研磨後に残存する前記レジストを剥離する
工程をさらに有することを特徴とする請求項１０記載の配線基板の製造方法。

【請求項12】

前記第１金属層の凹部は、
前記第２開口部において前記絶縁層の表面よりも前記配線層に近づく底面を有し、
前記底面の最深部は、前記絶縁層の表面よりも下方に位置することを特徴とする請求項１０記載の配線基板の製造方法。

【請求項13】

前記第１金属層は、
前記第１開口部及び前記第１開口部周囲の前記絶縁層の上面に形成された第１部分と、
前記第２開口部及び前記第２開口部周囲の前記絶縁層の上面に形成された第２部分と
を含み、
前記第１開口部周囲の前記絶縁層の上面における前記第１部分の厚さが、前記第２開口部周囲の前記絶縁層の上面における前記第２部分の厚さよりも厚い
ことを特徴とする請求項１０記載の配線基板の製造方法。

【請求項14】

前記第１開口部の径よりも前記第１接続端子の径が大きく、
前記第２開口部の径よりも前記第２接続端子の径が大きい
ことを特徴とする請求項１０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、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、半導体チップが搭載される配線基板には、半導体チップとの接続端子としてバンプが形成されることがある。バンプは、配線基板の導体層に接続する金属の突起であり、導体層を被覆するソルダーレジスト層に設けられる開口部から外方へ突出する。このようなバンプは、例えば異なる２種類の金属のめっきによって形成される２層構造を採ることがある。

【0003】

具体的には、ソルダーレジスト層に設けられる開口部及びその周囲において、例えば銅などの第１金属層のめっきが施され、第１金属層の上層に例えば錫又ははんだなどの第２金属層のめっきが施される。そして、リフロープロセスにより、第２金属層のみを溶融させて固化することにより、表面が球面状のバンプが形成される。すなわち、第１金属層よりも第２金属層の融点が低いため、適切なリフロー温度が設定されることにより、第１金属層を溶融させずに第２金属層のみを溶融させてバンプを形成することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－１０３８７８号公報

【文献】特開２０１７－１５２６４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、配線基板と半導体チップは、複数のバンプを介して接続されることがある。すなわち、例えば電気信号の入出力のための接続端子と、電源電圧の印加のための接続端子とが、別々に設けられることがある。このような場合、接続端子としてのバンプの径は、すべて同一であるとは限らず、径が異なるバンプが設けられることがある。具体的には、例えば電気信号の入出力のためのバンプの径は比較的小径である一方、電源電圧の印加のためのバンプの径は比較的大径であるなどのように、小径と大径のバンプが混在する。

【0006】

これらのバンプが上述した２層構造のめっきによって形成されると、小径のバンプよりも大径のバンプの方が高くなる。すなわち、第１金属層及び第２金属層のめっきの工程では、小径及び大径のバンプにおいて同一の厚さのめっきが施されるため、大径のバンプにおける第２金属層の体積の方が、小径のバンプにおける第２金属層の体積よりも大きい。そして、これらの第２金属層が溶融されて固化されると、表面が球面状となる。この状態では、大径のバンプの方が小径のバンプよりも高く突出する。

【0007】

このように高さが異なるバンプが混在する場合には、配線基板と半導体チップの接続信頼性が低下するという問題がある。具体的には、高さが低い小径のバンプでは、バンプ頂部と半導体チップの電極とが十分に接触せずにオープン不良が発生することがある。また、高さが高い大径のバンプでは、半導体チップ搭載時にバンプ頂部が押圧されて横方向へ伸張し、近隣のバンプと接触するショート不良が発生することがある。

【0008】

このような接続信頼性の低下は、配線基板に半導体チップが搭載される場合にのみ発生するものではなく、他の電子部品が複数のバンプを介して配線基板に搭載される場合にも同様に発生し得る。

【0009】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、電子部品との接続信頼性を向上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】

【0010】

本願が開示する配線基板は、１つの態様において、配線層と、前記配線層を被覆するとともに、前記配線層まで貫通する第１開口部及び前記第１開口部よりも大径の第２開口部を備える絶縁層と、前記第１開口部及び前記第２開口部に形成され、前記第１開口部よりも前記第２開口部において深い凹部を有する第１金属層と、前記第１金属層に重ねて形成され、前記第２開口部において一部が前記第１金属層の凹部に格納される第２金属層とを有する。

【発明の効果】

【0011】

本願が開示する配線基板及び配線基板の製造方法の１つの態様によれば、電子部品との接続信頼性を向上することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、一実施の形態にかかる配線基板の構成を示す図である。

【図2】図２は、一実施の形態に係る半導体パッケージの製造方法を示すフロー図である。

【図3】図３は、コア基板形成の具体例を示す図である。

【図4】図４は、ビルドアップの具体例を示す図である。

【図5】図５は、ソルダーレジスト層形成の具体例を示す図である。

【図6】図６は、端子形成の具体例を示す図である。

【図7】図７は、半導体チップ搭載の具体例を示す図である。

【図8】図８は、端子形成工程を示すフロー図である。

【図9】図９は、ソルダーレジスト層の開口部を示す図である。

【図10】図１０は、シード層形成を説明する図である。

【図11】図１１は、パターニングを説明する図である。

【図12】図１２は、第１金属層形成を説明する図である。

【図13】図１３は、第２金属層形成を説明する図である。

【図14】図１４は、ラミネートを説明する図である。

【図15】図１５は、研磨を説明する図である。

【図16】図１６は、レジスト剥離を説明する図である。

【図17】図１７は、リフローを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本願が開示する配線基板及び配線基板の製造方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【0014】

図１は、一実施の形態に係る配線基板１００の構成を示す図である。図１においては、配線基板１００の断面を模式的に示している。図１に示す配線基板１００は、例えば半導体チップを搭載する半導体パッケージの基板として利用することが可能である。

【0015】

配線基板１００は、積層構造となっており、コア基板１１０、多層配線構造１２０及びソルダーレジスト層１３０、１４０を有する。以下においては、図１に示すように、ソルダーレジスト層１４０が最下層であり、ソルダーレジスト層１３０が最上層であるものとして説明するが、配線基板１００は、例えば上下反転して用いられても良く、任意の姿勢で用いられて良い。

【0016】

コア基板１１０は、板状の絶縁体である基材１１１の両面に、めっきにより配線層１１３が形成されたものである。両面の配線層１１３は、必要に応じてビア１１２によって接続される。

【0017】

多層配線構造１２０は、絶縁性の絶縁層１２１と導電性の配線層１２２とを備える層が積層されたものである。図１においては、コア基板１１０の上方の多層配線構造１２０内に２層が積層され、コア基板１１０の下方の多層配線構造１２０内に２層が積層されているが、積層される層の数は１層又は３層以上であっても良い。

【0018】

ソルダーレジスト層１３０は、多層配線構造１２０の表面の配線層１２２を被覆し、配線を保護する層である。ソルダーレジスト層１３０は、例えばアクリル樹脂及びポリイミド樹脂等の絶縁性の感光性樹脂からなる層であり、絶縁層の１つである。なお、ソルダーレジスト層１３０は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性の非感光性樹脂を用いて形成されても良い。

【0019】

配線基板１００のソルダーレジスト層１３０側は、例えば半導体チップなどの電子部品が搭載される面である。半導体チップが搭載される位置においては、ソルダーレジスト層１３０に開口部１３１、１３２が穿設される。すなわち、半導体チップの電極と多層配線構造１２０の配線層１２２とを接続するために、ソルダーレジスト層１３０に開口部１３１、１３２が設けられる。開口部１３１、１３２の径は異なっており、開口部１３１よりも開口部１３２の方が大径である。ソルダーレジスト層１３０が感光性樹脂を用いて形成される場合には、露光・現像により開口部１３１、１３２を形成することが可能である。また、ソルダーレジスト層１３０が非感光性樹脂を用いて形成される場合には、レーザ加工により開口部１３１、１３２を形成することが可能である。

【0020】

開口部１３１、１３２には、多層配線構造１２０の配線層１２２と半導体チップの電極とを接続する接続端子であるバンプ１５０、１６０が形成される。開口部１３１、１３２の径が異なるため、バンプ１５０、１６０の径も異なる。すなわち、小径の開口部１３１には小径のバンプ１５０が形成され、大径の開口部１３２には大径のバンプ１６０が形成される。

【0021】

バンプ１５０、１６０は、異なる２種類の金属の２層構造となっている。具体的には、バンプ１５０は、例えば銅などの第１金属層１５１と錫などの第２金属層１５２とを有し、第１金属層１５１と第２金属層１５２の接合面には、例えばニッケルの層が介在する。小径のバンプ１５０においては、第１金属層１５１の上面が平坦であり、この平坦な上面から第２金属層１５２が球面状に上方へ突出している。一方、バンプ１６０も、例えば銅などの第１金属層１６１と錫などの第２金属層１６２とを有し、第１金属層１６１と第２金属層１６２の接合面には、例えばニッケルの層が介在する。大径のバンプ１６０においては、第１金属層１６１の上面の中央に凹部が形成され、第１金属層１６１の上面の中央が周囲よりも低くなっており、この上面から第２金属層１６２が球面状に上方へ突出している。

【0022】

バンプ１５０よりもバンプ１６０の方が大径であるため、第２金属層１５２よりも第２金属層１６２の方が体積が大きいが、第２金属層１６２の一部が第１金属層１６１に形成された凹部に格納される。このため、第２金属層１６２の頂部のソルダーレジスト層１３０の表面からの高さが低くなる。さらに、第１金属層１６１の上面の凹部周囲の高さは、第１金属層１５１の上面の高さよりも低い。換言すれば、第２金属層１６２の下面が第２金属層１５２の下面よりも低い位置にある。このため、第２金属層１５２に比べて体積が大きい第２金属層１６２が大きく上方へ突出しても、バンプ１５０の頂部とバンプ１６０の頂部との高さが等しくなる。そして、例えば半導体チップがバンプ１５０、１６０の上方に搭載される場合、バンプ１５０、１６０の頂部と半導体チップの電極とが確実に接触し、接続信頼性を向上することができる。

【0023】

ソルダーレジスト層１４０は、ソルダーレジスト層１３０と同様に、多層配線構造１２０の表面の配線層１２２を被覆し、配線を保護する層である。ソルダーレジスト層１４０は、例えばアクリル樹脂及びポリイミド樹脂等の絶縁性の感光性樹脂からなる層であり、絶縁層の１つである。なお、ソルダーレジスト層１４０は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性の非感光性樹脂を用いて形成されても良い。

【0024】

配線基板１００のソルダーレジスト層１４０側は、外部の部品や機器などに接続される面である。外部の部品や機器と電気的に接続する外部接続端子が形成される位置においては、ソルダーレジスト層１４０に開口部１４１が穿設され、開口部１４１から多層配線構造１２０の配線層１２２が露出する。開口部１４１には、例えばはんだボールなどの外部接続端子が形成される。ソルダーレジスト層１４０が感光性樹脂を用いて形成される場合には、露光・現像により開口部１４１を形成することが可能である。また、ソルダーレジスト層１４０が非感光性樹脂を用いて形成される場合には、レーザ加工により開口部１４１を形成することが可能である。

【0025】

次いで、上記のように構成された配線基板１００を有する半導体パッケージの製造方法について、具体的に例を挙げながら、図２のフロー図を参照して説明する。

【0026】

まず、配線基板１００の支持部材となるコア基板１１０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば図３に示すように、板状の絶縁体である基材１１１に、基材１１１を貫通するビア１１２が形成されるとともに、基材１１１の両面に例えば銅などの金属の配線層１１３が例えば銅箔又は銅めっきにより形成される。基材１１１の両面の配線層１１３は、必要に応じて、例えば銅などの金属のめっきによって形成されたビア１１２によって接続されている。基材１１１としては、例えばガラス織布等の補強材にエポキシ樹脂等の絶縁樹脂を含浸させたものを用いることが可能である。補強材としては、ガラス織布の他にも、ガラス不織布、アラミド織布又はアラミド不織布などを用いることができる。また、絶縁樹脂としては、エポキシ樹脂の他にも、ポリイミド樹脂又はシアネート樹脂などを用いることができる。

【0027】

そして、コア基板１１０の上面及び下面にビルドアップ法によって多層配線構造１２０が形成される（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば図４に示すように、コア基板１１０の上面及び下面に絶縁層１２１が形成され、絶縁層１２１の表面に配線層１２２が形成される。絶縁層１２１は、例えばエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂等の絶縁樹脂を用いて形成される。また、配線層１２２は、例えば銅などの金属のめっきによって形成される。

【0028】

コア基板１１０の配線層１１３と配線層１２２との間、又は隣接する層の配線層１２２の間は、必要に応じて、例えば銅などの金属のめっきによって形成されたビア１２３によって接続される。絶縁層１２１及び配線層１２２は、コア基板１１０の上面及び下面にそれぞれ複数積層されても良い。

【0029】

多層配線構造１２０が形成されると、多層配線構造１２０の表面の配線層１２２がソルダーレジスト層１３０、１４０によって被覆される（ステップＳ１０３）。例えば、コア基板１１０の上面に積層された多層配線構造１２０の表面の配線層１２２がソルダーレジスト層１３０によって被覆され、コア基板１１０の下面に積層された多層配線構造１２０の表面の配線層１２２がソルダーレジスト層１４０によって被覆される。

【0030】

そして、例えば図５に示すように、半導体チップが搭載される側のソルダーレジスト層１３０には、半導体チップとの接続端子が設けられる位置に開口部１３１、１３２が穿設される。このとき、例えば半導体チップの電極の種類によって接続端子の大きさが異なるため、開口部１３１の径と開口部１３２の径とは異なる。すなわち、例えば電気信号の入出力のための接続端子が形成される開口部１３１は比較的小径であるのに対し、電源電圧の印加のための接続端子が形成される開口部１３２は比較的大径である。開口部１３１、１３２の底には、多層配線構造１２０の表面の配線層１２２が露出する。

【0031】

一方、外部の部品や機器と接続される側のソルダーレジスト層１４０には、外部接続端子が設けられる位置に開口部１４１が穿設される。開口部１４１の底には、多層配線構造１２０の表面の配線層１２２が露出する。ソルダーレジスト層１３０、１４０として感光性樹脂が用いられる場合には、露光・現像によって開口部１３１、１３２、１４１を形成することが可能である。また、ソルダーレジスト層１３０、１４０として非感光性樹脂が用いられる場合には、レーザ加工によって開口部１３１、１３２、１４１を形成することが可能である。

【0032】

そして、ソルダーレジスト層１３０の開口部１３１、１３２に、半導体チップを接続するための接続端子が形成される（ステップＳ１０４）。すなわち、例えば図６に示すように、開口部１３１には小径のバンプ１５０が形成され、開口部１３２には大径のバンプ１６０が形成される。バンプ１５０、１６０は、いずれも２層構造であり、第１金属層１５１、１６１に重なる第２金属層１５２、１６２が球面状に上方へ突出している。第１金属層１５１、１６１及び第２金属層１５２、１６２は、いずれもめっきによって形成される。

【0033】

第１金属層１５１は、開口部１３１及びその周囲に例えば銅めっきを施すことによって形成され、開口部１３１内を充填するとともに開口部１３１よりも上方に平坦な上面を形成する。すなわち、第１金属層１５１の上面は、ソルダーレジスト層１３０の上面よりも配線層１２２から遠くに位置する平坦な面である。そして、第１金属層１５１の平坦な上面に、例えばニッケル層を介して錫めっきを施すことによって、第２金属層１５２が形成される。第２金属層１５２は、リフロープロセスを経ることにより溶融されて固化し、上方へ球面状に突出する。

【0034】

一方、第１金属層１６１は、開口部１３２及びその周囲に例えば銅めっきを施すことによって形成され、中央に凹部を有する上面を形成する。第１金属層１６１の上面は、凹部の周囲においては、ソルダーレジスト層１３０の上面よりも配線層１２２から遠くに形成される。開口部１３１、１３２の銅めっきは同時に行われるが、めっきに用いられる硫酸銅めっき液の組成及び電解銅めっき条件を調整することにより、小径の開口部１３１と大径の開口部１３２とでは、異なる形状の第１金属層１５１、１６１が形成される。すなわち、第１金属層１５１の上面が平坦であるのに対し、第１金属層１６１の上面は凹部を有する。そして、第１金属層１６１の凹部を有する上面に、例えばニッケル層を介して錫めっきを施すことによって、第２金属層１６２が形成される。第２金属層１６２は、リフロープロセスを経ることにより溶融されて固化し、上方へ球面状に突出する。

【0035】

第２金属層１６２の一部が第１金属層１６１の凹部に格納されるため、開口部１３２よりも上方の平坦な面上に第２金属層１６２が形成される場合と比べて、第２金属層１６２の頂部の高さは低くなる。さらに、第１金属層１６１の凹部の周囲の高さは、第１金属層１５１の上面の高さよりも低い。このため、第１金属層１５１の上面と同じ高さの面上に第２金属層１６２が形成される場合と比べて、第２金属層１６２の頂部の高さは低くなる。以上から、小径のバンプ１５０の第２金属層１５２よりも大径のバンプ１６０の第２金属層１６２の方が体積が大きくても、ソルダーレジスト層１３０の表面からバンプ１５０、１６０の頂部までの高さは等しくなる。なお、バンプ１５０、１６０の形成工程に関しては、後に詳述する。

【0036】

ソルダーレジスト層１３０側にバンプ１５０、１６０が形成されると、ソルダーレジスト層１４０側には、外部接続端子が形成される（ステップＳ１０５）。そして、ソルダーレジスト層１３０側には半導体チップが搭載され（ステップＳ１０６）、バンプ１５０、１６０と半導体チップの電極とが接続される。具体的には、例えば図７に示すように、ソルダーレジスト層１４０の開口部１４１にはんだボール１７０などの外部接続端子が形成される。また、半導体チップ２００がバンプ１５０、１６０の上方に搭載され、半導体チップ２００の電極２１０がバンプ１５０に接合されるとともに、電極２２０がバンプ１６０に接合される。このとき、半導体チップ２００の電極２１０、２２０に設けられたバンプ２１０ａ、２２０ａとバンプ１５０、１６０とがリフローにより溶融及び固化される。このため、電極２１０、２２０とバンプ１５０、１６０との接合部においては、バンプ２１０ａ、２２０ａとバンプ１５０、１６０とが相互に混じり合って溶融・固化されている。

【0037】

そして、電極２１０、２２０とバンプ１５０、１６０との接合部は、アンダーフィル樹脂２３０によって封止され、配線基板１００に半導体チップ２００が実装された半導体パッケージとなる。なお、上述した外部接続端子を形成する工程と半導体チップを搭載する工程とは順序が逆であっても良い。すなわち、配線基板１００に半導体チップ２００が搭載された後に、ソルダーレジスト層１４０の開口部１４１にはんだボール１７０などの外部接続端子が形成されても良い。

【0038】

次に、半導体チップ２００との接続端子となるバンプ１５０、１６０の形成工程について、より具体的に図８に示すフロー図を参照しながら説明する。

【0039】

コア基板１１０の上面に多層配線構造１２０が積層されると、多層配線構造１２０の配線層１２２がソルダーレジスト層１３０によって被覆される。ソルダーレジスト層１３０には、例えば図９に示すように、開口部１３１、１３２が穿設される。開口部１３１よりも開口部１３２が大径であり、各開口部１３１、１３２の底には、配線層１２２が露出する。開口部１３１の開口径は例えば２０～３０μｍ程度であり、深さは１３～２３μｍ程度である。また、開口部１３２の開口径は例えば３０～４０μｍ程度であり、深さは開口部１３１と同じく１３～２３μｍ程度である。

【0040】

この状態において、ソルダーレジスト層１３０の表面にシード層が形成される（ステップＳ２０１）。すなわち、例えば図１０に示すように、例えば無電解銅めっき又は銅のスパッタリングなどにより、ソルダーレジスト層１３０の表面と開口部１３１、１３２において露出する配線層１２２との全面にシード層３０１が形成される。シード層３０１の厚さは例えば０．４０～０．６０μｍ程度であり、例えば浴温３４±２℃で１５分の無電解銅めっきを施すことによって形成することが可能である。

【0041】

そして、配線基板１００の表面に回路パターンを形成するパターニングが行われる（ステップＳ２０２）。具体的には、例えば図１１に示すように、ドライフィルムレジスト３０２が配線基板１００の表面に貼付された後に回路パターンの露光・現像が行われ、開口部１３１、１３２を含む配線部分からドライフィルムレジストが除去される。開口部１３１の周囲におけるドライフィルムレジスト３０２の開口径は例えば２７～４７μｍ程度であり、開口部１３２の周囲におけるドライフィルムレジスト３０２の開口径は例えば６０～８０μｍ程度である。また、ドライフィルムレジスト３０２の厚さは、例えば３０～４０μｍ程度である。

【0042】

そして、例えば銅めっきが施されることにより、開口部１３１、１３２に第１金属層１５１、１６１が形成される（ステップＳ２０３）。このとき、銅めっきに用いられる硫酸銅めっき液の組成は、例えば以下のようなものである。
硫酸銅： １００～２００ｇ／Ｌ
硫酸： １００～２００ｇ／Ｌ
塩化物イオン： １～２０ｐｐｍ
ポリマー（抑制剤）： １～１０ｍＬ／Ｌ
ブライトナー（促進剤）： １．０～５．０ｍＬ／Ｌ
レベラー： ０．１～３．０ｍＬ／Ｌ

【0043】

なお、ポリマー（抑制剤）としては、例えばポリエチレングリコール（ポリエーテル化合物）等の非イオン界面活性剤を用いることができ、ブライトナー（促進剤）としては、例えばビス（３－スルホポロビル）ジスルフィド等の有機硫黄系化合物を用いることができる。また、レベラーとしては、例えば四級アミン化合物を用いることができる。

【0044】

上記のような組成の硫酸銅めっき液によって、例えば電流密度を０．１～１．０ＡＳＤ（Ａ／ｄｍ²）、めっき時間を４０～８０分とする電解銅めっき条件で銅めっきが施される。これにより、例えば図１２に示すように、小径の開口部１３１においては上面が平坦な第１金属層１５１が形成され、大径の開口部１３２においては中央に凹部１６１ａを有する第１金属層１６１が形成される。第１金属層１６１の凹部１６１ａの底面は曲面状であり、最深部はソルダーレジスト層１３０の上面よりも下方に位置する。換言すれば、凹部１６１ａは、ソルダーレジスト層１３０の表面よりも配線層１２２に近づく底面を有する。

【0045】

また、ソルダーレジスト層１３０の上面から第１金属層１５１の上面までの第１金属層１５１の厚さａは例えば５～１５μｍ程度であるのに対し、ソルダーレジスト層１３０の上面から第１金属層１６１の上面までの第１金属層１６１の厚さｂは例えば３～１２μｍ程度であり、第１金属層１５１に比べて第１金属層１６１が薄くなる。このように大径の開口部１３２において、第１金属層１５１よりも薄く凹部１６１ａを有する第１金属層１６１が形成される理由は以下のようなものである。

【0046】

すなわち、めっき析出作用を抑制するポリマーは、開口部１３１、１３２の周囲と比較して、開口部１３１、１３２内に吸着し難い。一方、めっき析出作用を促進するブライトナーは、開口部１３１、１３２の周囲と開口部１３１、１３２内とに均一に吸着する。この結果、開口部１３１、１３２の周囲と比較して、開口部１３１、１３２内でのめっき析出量が増加し、例えば開口部１３１においては、開口部１３１内を充填する第１金属層１５１が形成される。また、開口部１３２においても、開口部１３２周囲と比較して、開口部１３２内のめっき析出量が多く、開口部１３２周囲よりも開口部１３２内において厚い第１金属層１６１が形成される。

【0047】

ところで、開口部１３１が小径であり、開口部１３２が大径であることから、ポリマーの吸着量は開口部１３１内よりも開口部１３２内で多くなる。このため、開口部１３１よりも開口部１３２においてめっき析出作用が強く抑制され、第１金属層１６１が第１金属層１５１よりも薄くなる。同時に、開口部１３１よりも開口部１３２の中央付近においてめっき析出作用が強く抑制されることから、第１金属層１５１の上面は平坦になるのに対し、第１金属層１６１の中央には凹部１６１ａが形成される。なお、第１金属層１５１の上面は必ずしも平坦でなくても良く、第１金属層１５１の中央にも凹部が形成されて良いが、この凹部は凹部１６１ａよりも浅い。これは、開口部の径が大きいほどめっき析出作用が強く抑制され、中央に形成される凹部が深くなるためである。

【0048】

また、開口部１３２周囲の第１金属層１６１の厚さは、開口部１３１周囲の第１金属層１５１の厚さより薄くなる。したがって、ソルダーレジスト層１３０の表面から第１金属層１６１の上面までの高さは、ソルダーレジスト層１３０の表面から第１金属層１５１の上面までの高さよりも低くなる。これは、第２金属層１５２が形成される面よりも、第２金属層１６２が形成される面の方が低い位置にあることを意味する。

【0049】

銅めっきによる第１金属層１５１、１６１が形成された後、例えば錫めっきが施されることにより、開口部１３１、１３２に第２金属層１５２、１６２が形成される（ステップＳ２０４）。このとき、例えば図１３に示すように、第１金属層１５１、１６１と第２金属層１５２、１６２との間にニッケル層３０３、３０４を介在させても良い。ニッケル層３０３、３０４は、第１金属層１５１、１６１の表面に沿って均一の厚さに形成される。ニッケル層３０３、３０４を介在させることにより、第１金属層１５１、１６１の銅が第２金属層１５２、１６２の錫へ溶出したり拡散したりすることを防止することができる。ニッケル層３０３、３０４の厚さは例えば１～５μｍ程度であり、例えば電流密度を１．０ＡＳＤ、めっき時間を１７．２分とする電解ニッケルめっき条件を適用したニッケルめっきを施すことにより形成可能である。なお、第１金属層１５１、１６１の銅の溶出及び拡散を防止するためには、第２金属層１５２、１６２の金属よりも融点が高いニッケル以外の金属の層を第１金属層１５１、１６１と第２金属層１５２、１６２との間に介在させても良い。

【0050】

第２金属層１５２、１６２の形成では、開口部１３１、１３２において均一の厚さのめっきが施される。このため、第２金属層１５２の上面は、第１金属層１５１の上面と同様に平坦であり、第２金属層１６２の上面は、第１金属層１６１の上面と同様に、凹部１６２ａを有する。第２金属層１５２、１６２の厚さは例えば１０～２０μｍ程度であり、例えば電流密度を１．５ＡＳＤ、めっき時間を２３．３分とする電解錫めっき条件を適用した錫めっきを施すことにより形成可能である。第２金属層１５２、１６２は、錫以外にも、例えば錫－銀系合金、錫－銀－銅系合金及び錫－ビスマス系合金等の各種はんだ金属を用いて形成されても良い。第２金属層１５２、１６２の厚さは均一であるが、開口部１３１よりも開口部１３２の方が大径であるため、第２金属層１５２よりも第２金属層１６２の方が体積が大きい。

【0051】

第２金属層１５２、１６２が形成された後、例えば図１４に示すように、全体の表面がドライフィルムレジストなどの水溶性レジスト３０５によってラミネートされる（ステップＳ２０５）。この水溶性レジスト３０５は、第２金属層１６２の凹部１６２ａにも充填され、凹部１６２ａの周囲の金属（例えば錫）が凹部１６２ａへ流れ込んで凹部１６２ａが変形することを防止する。

【0052】

そして、水溶性レジスト３０５の上面から全体が研磨され（ステップＳ２０６）、例えば図１５に示すように、第２金属層１５２が露出するとともに、凹部１６２ａの周囲で第２金属層１６２が露出する。凹部１６２ａには、水溶性レジスト３０５が充填されており、凹部１６２ａの形状が維持される。研磨の工程では、第２金属層１５２、１６２も研磨されるが、残留する第２金属層１５２、１６２の体積が適切な大きさとなる時点で研磨が完了する。例えばドライフィルムレジスト３０２の高さが１０～１５μｍ程度低くなるまで、第２金属層１５２、１６２、ドライフィルムレジスト３０２及び水溶性レジスト３０５が研磨される。

【0053】

そして、ドライフィルムレジスト３０２及び水溶性レジスト３０５が剥離される（ステップＳ２０７）。剥離には、例えば苛性ソーダやアミン系のアルカリ剥離液が用いられる。また、フラッシュエッチングが行われ、めっきが施されていない部分のシード層３０１が除去される。これにより、例えば図１６に示すように、開口部１３１においては、シード層３０１、第１金属層１５１、ニッケル層３０３及び第２金属層１５２が積層され、ソルダーレジスト層１３０の表面から突出する導体部が形成される。また、開口部１３２においては、シード層３０１、第１金属層１６１、ニッケル層３０４及び第２金属層１６２が積層され、ソルダーレジスト層１３０の表面から突出する導体部が形成される。開口部１３２の第２金属層１６２の中央には、凹部１６２ａが残存する。

【0054】

この状態で、第２金属層１５２、１６２を溶融するリフロー温度によるリフローが実行される（ステップＳ２０８）。すなわち、高温で第２金属層１５２、１６２を溶融させた後、冷却することにより第２金属層１５２、１６２を固化させる。このとき、第１金属層１５１、１６１を形成する金属（例えば銅）の融点が第２金属層１５２、１６２を形成する金属（例えば錫）の融点よりも高いため、第１金属層１５１、１６１は溶融せずに第２金属層１５２、１６２のみが溶融及び固化する。

【0055】

これにより、例えば図１７に示すように、第２金属層１５２、１６２の上面が球面状に突出し、バンプ１５０、１６０が形成される。ここで、第１金属層１６１に形成された凹部１６１ａに第２金属層１６２の一部が格納されるとともに、第１金属層１５１の上面よりも第１金属層１６１の上面が低い位置にある。このため、第２金属層１５２よりも第２金属層１６２の体積が大きくても、第２金属層１５２、１６２の頂部が同じ高さになる。すなわち、ソルダーレジスト層１３０の表面からバンプ１５０、１６０の頂部までが、例えば２５～３５μｍの範囲の高さで等しくなる。この結果、半導体チップ２００を搭載する際に、バンプ１５０、１６０と半導体チップ２００の電極２１０、２２０とを確実に接触させてオープン不良を回避することができる。また、バンプ１５０、１６０のいずれか一方の頂部のみが半導体チップ２００によって過剰に押圧されて横方向へ伸張することがなく、隣接するバンプが互いに接触するショート不良を回避することができる。

【0056】

以上のように、本実施の形態によれば、配線基板のソルダーレジスト層の開口部に、めっきによって２層構造のバンプを形成する際、めっき液の組成及び電解めっき条件を調整して、開口部の径が大きいほど第１金属層の中央に深い凹部が形成されるようにする。また、開口部周囲のソルダーレジスト層表面において、開口部の径が大きいほど第１金属層が薄くなるようにする。これにより、第１金属層に重なる第２金属層を溶融させて固化した場合、大径の開口部においては、第２金属層の一部が第１金属層の凹部に格納されるとともに、ソルダーレジスト層表面からの高さが低い位置に第２金属層が形成される。結果として、複数の開口部の径が異なり第２金属層の体積が異なっていても、ソルダーレジスト層表面から各開口部に形成されるバンプの頂部までの高さを等しくすることができ、配線基板のバンプに接続して搭載される電子部品との接続信頼性を向上することができる。

【符号の説明】

【0057】

１００ 配線基板
１１０ コア基板
１１１ 基材
１１２ ビア
１１３、１２２ 配線層
１２０ 多層配線構造
１２１ 絶縁層
１３０、１４０ ソルダーレジスト層
１３１、１３２、１４１ 開口部
１５０、１６０ バンプ
１５１、１６１ 第１金属層
１５２、１６２ 第２金属層
１６１ａ、１６２ａ 凹部
１７０ はんだボール

【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】

【図15】

【図16】

【図17】