(57)【要約】      （修正有）【課題】単層配線かつ多面付けして大量生産できる半導体用ＢＧＡパッケージ製品のはんだ接続信頼性を向上させ、かつ低価格で提供する。【解決手段】機械的に剥膜できる金属箔層を絶縁性支持体層１０の一面に形成し、ビア加工用マスクと使用して、アルカリエッチング工法やウエットブラスト工法を用いる。結果、ビアパターンが順テーパー状に開口し、ビア内はんだにクラックが入り難い点や、絶縁性支持体層のビア内表面と配線銅箔２０のビア露出面を荒らす事ができる点によってはんだの接続信頼性を向上できる。【選択図】図１０
2006339412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置基板の形成基材として用いられる半導体装置基板形成用基材において、
少なくとも、配線層と、
前記配線層に積層された絶縁性支持体層と、
前記絶縁性支持体層のうち、配線層の反対側の面に積層された金属層を含み、
前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度が、前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度よりも大きいことを特徴とする半導体装置基板形成用基材。
【請求項２】
前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度と前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度の差が、５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置基板形成用基材。
【請求項３】
前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度が、０．４ｋｇｆ／ｃｍ〜０．７ｋｇｆ／ｃｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置基板形成用基材。
【請求項４】
少なくとも片側に設けられた配線層と絶縁性支持体層と、前記絶縁性支持体層を貫通して前記配線層に達するビアパターンとを有する半導体装置基板の製造方法において、
請求項１〜３に記載の半導体装置基板形成用基材を基材として用い、前記基材の前記絶縁性支持体層にビアパターンを形成する際のマスクとして前記金属層をマスクとして作用させ、その後、前記金属層を剥離することを特徴とする半導体装置基板の製造方法。
【請求項５】
少なくとも、基板の片側に設けられた配線層と、
絶縁性支持体層と、前記絶縁性支持体層を貫通して前記配線層に達するビアパターンとを有する半導体装置基板の製造方法において、少なくとも、
（ａ）前記絶縁性支持体層の片側面に配線層を設ける工程と、
（ｂ）前記絶縁性支持体層の前記配線層の反対面に金属層を設ける工程と、
（ｃ）前記金属層に、ビアパターンに対応する孔を設ける工程と、
（ｄ）前記孔を用いて、絶縁性支持体層にビアを形成する工程と、
（ｅ）前記孔が設けられた金属層を機械的に剥がす工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置基板の製造方法。
【請求項６】
前記（ａ）前記絶縁性支持体層の片側面に配線層を設ける工程が、
（ａ１）絶縁性支持体層の片側に配線シード材料をスパッタリングで蒸着し配線シード層を設ける工程と、
（ａ２）前記配線シード層上にメッキで配線材料を積層する工程と、を含み、
前記（ｂ）前記絶縁性支持体層の前記配線層の反対面に金属層を設ける工程が、
（ｂ１）絶縁性支持体層の片側に金属層シード材料をスパッタリングで蒸着し金属層シード層を設ける工程と、
（ｂ２）前記金属層シード層上にめっきで金属層材料を積層する工程と、を含み、
前記配線シード材料と前記金属層シード材料が異なる金属材料であり、かつ、
前記配線層と前記絶縁性支持体層との密着強度が、前記金属層と前記絶縁性支持体層との密着強度よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項７】
前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度と前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度の差が、５％以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項８】
前記配線層と絶縁性支持体層との密着強度が、
０．４ｋｇｆ／ｃｍ〜０．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項９】
前記（ｄ）前記孔を用いて、絶縁性支持体層にビアを形成する工程、と
前記（ｅ）前記孔が設けられた金属層を機械的に剥がす工程、との間に
（ｆ）前記孔が形成された絶縁性支持体及び前記孔を貫通して露出した配線層に、前記金属層をマスクとして、前記金属層側からウエットブラスティングする工程、
を含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁性支持体層がポリイミドであることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項１１】
前記配線層又は金属層のめっき材料に銅を用いることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法。
【請求項１２】
請求項４〜１１のいずれかに記載の製造方法を用いて製造したことを特徴とする半導体装置基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型半導体装置に使用される半導体装置搭載用基板とその製造方法、及び、これに適した半導体装置基板形成用基材に関する。詳しくは半導体素子用ＢＧＡパッケージに用いるものに関し、特に信頼性と経済性を向上させ、半導体搭載用基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロニクス産業界においては、高信頼度を有する多機能装置の開発が急速に進められており、これによる高機能、高密度素子の出現に伴って高信頼性、多機能を有し、かつ軽量、薄型の小型デバイスに対する要求が高まってきている。これに従って新しい素子実装技術の開発が日増しに重要さを加えており、特に半導体パッケージにおける小型化と多様化が重要な課題として開発が進められている。
【０００３】
これにともない、実装密度の向上のために多層ビルドアップ構造を用いたＣＳＰ（チップサイズパッケージ）半導体用ＢＧＡパッケージの提案がされている。しかし、更なる多層化による高密度化の要求に伴い、半導体用ＢＧＡパッケージ自体の高コスト化が避けられない。高密度実装化のため、半導体チップの直下にビアを設置（ファンイン）し、また半導体用ＢＧＡパッケージの配線回路パターンの微細配線化、銅配線間の狭スペース化、ビアの小径化などにより、より狭ピッチかつ単層化する検討が進められている。
また、上記のような単層基板の支持体として樹脂フィルムや金属板が用いられており、この支持体をロール状に加工して、ロールトゥロール方式により多面付けで半導体パッケージを製造すると、よりコスト抑えることができる。
【０００４】
さらにまた、半導体チップ自体の微細化ペースと半導体用ＢＧＡパッケージの微細化ペースの差は年々拡大していく傾向にあり、微細ピッチに対応した半導体用ＢＧＡパッケージの高密度化かつ低コスト化対応が強く望まれている。また、半導体装置基板のコア材の材料として、可撓性を有する５０μｍ程度の厚みをもつポリイミドをコア材に用いたテープＢＧＡパッケージが上市されている。例えばファンイン構造の代表的な単層半導体用ＢＧＡ基板として特許文献１を挙げる。このような単層半導体ＢＧＡ基板は、絶縁フィルムなどを用いて、リールトゥリール工法によりマトリクス状に多面付けすることができるので、安価に大量生産することができる。
【０００５】
ところで、一般的に、半導体ＢＧＡ基板のビア形成には、レーザー加工が用いられている。しかし、レーザー加工では、個別的にビアを形成するため、一面に一括してビアを形成することができず、コスト・工程削減及び作業性の向上の障害となっていた。また、ビアを一括形成する方法として、フォトビア形成法、金型打抜き法などが知られているが、フォトビア形成法に用いる感光性絶縁フィルムはコストが高く、金型打抜きはビア径を微細化できない問題があった。これらのことから、上記従来の方法では、大面積の基板にビアを一括形成し、工程削減、コスト削減をすることが困難であった。
【０００６】
また、レーザー加工、フォトビア法、金型打抜き法など従来の方法により形成されたビアにハンダを充填すると、ビアに混入した空気や水分が熱で膨張し、クラックを発生することがあった。さらに前記従来の工法によってビアを形成すると、ヒートサイクルテストにおける基材の伸び縮みによる応力がビア開口部に集中し、このため、ビア開口部部分にクラックが入る問題も生じた。このため、従来のビア形成法においては、半導体装置基板の信頼性の問題が生じており、このための対応が必要となっていた。
【特許文献１】特許第３３５２０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その課題とすることは、製造工程を簡略化しつつ、信頼性の高い半導体用ＢＧＡパッケージ製品を多面付けで一括大量生産し、低価格な製品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明者らは、以下に示す検討を行った。
まず、配線層と絶縁性支持体層の密着強度が、金属層と絶縁性支持体層の密着強度以上となるように、配線層／絶縁性支持体層／金属層の３層からなる基材を形成した。
次に、基板の金属層及び配線層の両面にフォトレジストを塗布した。基板に両面露光を一括して行い、配線層には配線パターンを、金属層にはビアパターンと同一のパターンを形成した。
続いて金属層をビアパターン形成用のマスクとして用い、絶縁性支持体層をケミカルエッチングしてビアを形成した。この後マスクとして用いた金属層を引き剥がしたところ、金属層は絶縁性支持体層から綺麗に剥離され、金属層を全て回収することができた。
また、配線層と絶縁性支持体層の密着強度が、金属層と絶縁性支持体層の密着強度以下とすると、絶縁性支持体をケミカルエッチングする際のアンダーカット量が増し、絶縁性支持体に形成される開口部が好ましいテーパー形状となる効果も同時に得られることが見出された。その後、金属層側から、ウエットブラスティングを行い、ビア開口部を形成する絶縁性支持体層と、配線層のビアにより露出した部分を粗面化処理したところ、ハンダ密着性を向上させることができた。本発明者らは、以上のような工程を経て、半導体装置基板を製造することができた。
【０００９】
本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、請求項１に記載の発明は、半導体装置基板の形成基材として用いられる半導体装置基板形成用基材において、少なくとも、配線層と、前記配線層に積層された絶縁性支持体層と、
前記絶縁性支持体層のうち、配線層の反対側の面に積層された金属層を含み、
前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度が、前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度よりも大きいことを特徴とする半導体装置基板形成用基材である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度と前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度の差が、５％以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置基板形成用基材である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度が、０．４ｋｇｆ／ｃｍ〜０．７ｋｇｆ／ｃｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体装置基板形成用基材である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、少なくとも片側に設けられた配線層と絶縁性支持体層と、前記絶縁性支持体層を貫通して前記配線層に達するビアパターンとを有する半導体装置基板の製造方法において、
請求項１〜３に記載の半導体装置基板形成用基材を基材として用い、前記基材の前記絶縁性支持体層にビアパターンを形成する際のマスクとして前記金属層をマスクとして作用させ、その後、前記金属層を剥離することを特徴とする半導体装置基板の製造方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、少なくとも、基板の片側に設けられた配線層と、
絶縁性支持体層と、前記絶縁性支持体層を貫通して前記配線層に達するビアパターンとを有する半導体装置基板の製造方法において、少なくとも、
（ａ）前記絶縁性支持体層の片側面に配線層を設ける工程と、
（ｂ）前記絶縁性支持体層の前記配線層の反対面に金属層を設ける工程と、
（ｃ）前記金属層に、ビアパターンに対応する孔を設ける工程と、
（ｄ）前記孔を用いて、絶縁性支持体層にビアを形成する工程と、
（ｅ）前記孔が設けられた金属層を機械的に剥がす工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置基板の製造方法である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、前記（ａ）前記絶縁性支持体層の片側面に配線層を設ける工程が、
（ａ１）絶縁性支持体層の片側に配線シード材料をスパッタリングで蒸着し配線シード層を設ける工程と、
（ａ２）前記配線シード層上にメッキで配線材料を積層する工程と、を含み、
前記（ｂ）前記絶縁性支持体層の前記配線層の反対面に金属層を設ける工程が、
（ｂ１）絶縁性支持体層の片側に金属層シード材料をスパッタリングで蒸着し金属層シード層を設ける工程と、
（ｂ２）前記金属層シード層上にめっきで金属層材料を積層する工程と、を含み、
前記配線シード材料と前記金属層シード材料が異なる金属材料であり、かつ、
前記配線層と前記絶縁性支持体層との密着強度が、前記金属層と前記絶縁性支持体層との密着強度よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、前記配線層と前記絶縁性支持体層の密着強度と前記金属層と前記絶縁性支持体層の密着強度の差が、５％以上であることを特徴とする請求項５又は６に記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、前記配線層と絶縁性支持体層との密着強度が、
０．４ｋｇｆ／ｃｍ〜０．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００１７】
請求項９に記載の発明は、
前記（ｄ）前記孔を用いて、絶縁性支持体層にビアを形成する工程、と
前記（ｅ）前記孔が設けられた金属層を機械的に剥がす工程、との間に
（ｆ）前記孔が形成された絶縁性支持体及び前記孔を貫通して露出した配線層に、前記金属層をマスクとして、前記金属層側からウエットブラスティングする工程、
を含むことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００１８】
請求項１０に記載の発明は、前記絶縁性支持体層がポリイミドであることを特徴とする請求項５〜９のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００１９】
請求項１１に記載の発明は、前記配線層又は金属層のめっき材料に銅を用いることを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の半導体装置基板の製造方法である。
【００２０】
請求項１２に記載の発明は、請求項４〜１１のいずれかに記載の製造方法を用いて製造したことを特徴とする半導体装置基板である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、微細な配線パターンを有する半導体装置基板の絶縁性支持体に設けられるビア開口部の形成を大面積で一括して行うことができるため、工程数が削減され、また半導体装置基板の製造コストを低減することができた。
また、本発明によれば、半導体装置基板の配線層とその反対面に形成された金属層のビアパターンとを形成するフォトレジストの露光工程が一括露光するので、その表面と裏面のパターンのズレが生じない効果が得られた。このため、半導体装置基板の配線パターンとビアパターンのアライメント精度が従来よりも飛躍的に向上し、不良率を低減させることができた。
また、本発明によれば、半導体装置基板の絶縁性支持体層のビア開口部形成時に、マスクとして用いる金属層を剥離して、回収することができた。このため、回収した金属層をリサイクルして再利用できるため、環境に優しく、かつ安価な半導体装置基板を製造することができた。
さらに、本発明によると、半導体装置基板のビア開口部がテーパー形状となるため、充填されたハンダの流動性が向上し、フラックスの水蒸気や気泡が抜けやすくなった。また、ビア開口部がテーパー形状に充填されるハンダは、テーパーでないストレートなビアに形成されたハンダと比較し、熱応力がビアの開口部に集中しづらいため、はんだボールの接続が安定し、半導体装置基板の信頼性が向上させることができた。
そして、本発明によれば、半導体装置基板のビア形成後、ウエットブラスティングを行うことにより、ビア底にあたる配線層の露出面と、ビア開口部を形成する絶縁性支持体層の表面粗さがＲｚ＝０．５μｍ〜１．０μｍとなった。このため、ハンダリフロー工程でのぬれ性を向上させ、アンカー効果による密着力の向上されることで、はんだボールの接続が安定し、半導体装置基板の信頼性が向上させることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の半導体装置基板形成用基材、半導体装置基板、半導体用ＢＧＡパッケージ及び、半導体用ＢＧＡパッケージ製品の製造工程の一例を図２から図１０を用いて以下に示す。
以下、本発明の絶縁性支持体層１０をスタートにして、例を用いて詳しく説明する。本発明の絶縁性支持体層は１５０℃以上のガラス転移点を持つ樹脂であればよく、本例に限定されないが、例えばポリイミドフィルムを用いることができる。
【００２３】
（ａ）ベースとなる絶縁性支持体層としてポリイミドフィルム１０を用い、この表面の表裏にスパッタ蒸着法によって、密着性の異なる金属材料を２０００Å程度成膜する。このような構成の一例として、表面にはＮｉ−Ｃｒ合金２１、裏面には銅合金３１などをスパッタ蒸着することが挙げられる。（図２）
（ｂ）前記ポリイミドフィルム１０上にスパッタ蒸着したＮｉ−Ｃｒ合金２１と銅合金３１に銅めっきを行い、それぞれ１０μｍ程度の銅めっき層２２及び３２を形成し、銅箔層２０及び３０を形成する。（図３）なお、銅箔層２０が本発明の「配線層」にあたり、銅箔層３０が本発明の「金属層」に該当するものである。このようにして、本発明の半導体装置基板形成用基材（以下、三層構造基材とする。）が製造される。
（ｃ）前記銅箔層２０／絶縁性支持体層１０／銅箔層３０の三層構造基材の両面に、フォトレジスト４０を１０μｍ厚程度のコーティングを行う。（図４）
（ｄ）両面にフォトレジスト４０がコーティングされた三層構造基材の両面を露光する。この際、Ｎｉ−Ｃｒ合金２０をスパッタ蒸着した面には配線のパターンを有するフォトマスクを、銅合金３０をスパッタ蒸着した面にはビアパターンを有するフォトマスクを用い、両フォトマスクのアライメントを合わせた後、ワーク上で両面露光する。この後、アルカリ現像し、銅箔２０側のフォトレジストに配線パターンを形成するとともに、銅箔３０側のフォトレジストにビアパターンを形成する。（図５）
この際、フォトマスクのアライメントを同時に合わせて一括露光することが好ましい。すると、従来、片側ずつ２回行う必要があったアライメント合わせを一度ですませることができるため、工程が削減でき、さらに、アライメントを合わせる回数が１／２になるため、ズレの量も１／２になり、パターンのアライメント精度を２倍にする効果が得られるためである。
（ｅ）前記フォトレジストの配線パターン及びビアパターンをエッチングマスクとして、三層構造基材の両面銅箔層２０及び３０をパターンエッチングし、５％ＮａＯＨ溶液にてフォトレジストを剥膜した。ポリイミドフィルム表面に、銅箔の配線パターン２０とビアパターンを形成した。（図６）
（ｆ）銅箔層２０上に保護シート５０を貼った。さらに、銅箔層３０のビアパターンをポリイミドフィルムのエッチングマスクとして、ビアパターンから露出しているポリイミドフィルム１０を本発明のビア加工法によって絶縁性支持体層にビアを形成した。（図７）
（ｇ）銅箔層３０を機械的にピール剥膜して、回収した。また、銅箔層２０上に設けられた保護シート５０も機械的にピール剥膜した。（図８）。
（ｈ）銅箔層２０（配線層）領域のうち、半導体チップとの接合部分が露出するように、絶縁膜６０をコーティングした。（図９）
（ｉ）前記露出した半導体チップとの接合部分にニッケル・金めっきを施した。（図１０）
上記（ａ）〜（ｉ）の工程により本発明の半導体用ＢＧＡパッケージが生産される。
【００２４】
上記の半導体用ＢＧＡパッケージをマトリクス状に多面配置すると、本発明の半導体用ＢＧＡパッケージ製品を生産することができる。このような配置をすると、半導体パッケージを、より安価に大量生産することが可能となる。多面配置の一例として、図１に半導体用ＢＧＡパッケージを７×７個マトリクス状に配置した例を示す。従来のテープＢＧＡパッケージ製品は、幅５０ｍｍ程度のポリイミド製テープにテープＢＧＡパッケージが直列配置しており、その両脇に位置合わせや搬送用に使用するスプロケット領域が設けられていたが、本発明の半導体ＢＧＡパッケージ製品では、無駄なスプロケット領域の材料費を削減できる。
【００２５】
ベースとなる絶縁性支持体層は、半導体装置用パッケージ基板の支持体となるものであり、１５０℃以上のガラス転移点を有するフィルム状のエンジニアリングプラスチック（以下エンプラ）を用いることができる。このようなエンプラには、一般的にはポリイミドが用いられている。他にも、本発明で使用可能なエンプラ材料の他例として、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマーなどが挙げられる。中でもアルカリエッチング工程に好適なものとしてポリイミド、液晶ポリマー等を挙げることができる。また、近年は、半導体装置基板の更なる高周波対応が望まれており、半導体用ＢＧＡパッケージにも誘電率３．０以下の絶縁体性樹脂材料を用いることが好ましい。また半田リフロー時など高温状態が続くと、金属層に挟み込まれた絶縁体材料に吸湿されていた水分が蒸発しクラックが入るなどの問題があるので、密着信頼性を向上させるためにも吸湿率が低い絶縁材料が好ましい。
【００２６】
絶縁性支持体層の厚みは、ロールトゥロール工程の搬送時の強度の点から３０μｍ〜１００μｍ程度を用いるのが好ましく、特にコスト面から５０μｍがより好ましい。３０μｍより薄くなると、可撓性は非常に良好な反面、搬送時の切断の問題や配線銅箔のパターンが裏写りしてしまい平坦性を保てない問題も発生し、ベースにするには不適当である。また板厚が１００μｍよりも厚くなると、剛直であり、製造工程上作業性が低下する上、材料コストが高くなってしまう。
【００２７】
本発明では例えば図１に示すように、安価な半導体用ＢＧＡパッケージを供給するため、５００ｍｍ幅以上の幅広ロールに、半導体用ＢＧＡパッケージ製品をマトリクス状に多面配置であることを特徴としている。このような配置であれば、半導体パッケージを大量生産することが可能となり、より安価な半導体用ＢＧＡパッケージ製品を供給できる。
【００２８】
さらに、絶縁性支持体層の両面に、金属層及び配線層を形成して、本発明の半導体装置基板用三層構造基材とする。絶縁性支持体層の両面に、金属層及び配線層を形成する方法として、絶縁性支持体層の両表面にシードスパッタ膜を形成する。更に、前記シードスパッタ膜に、銅等の導電性の金属を用いて、電解めっきアップを行い、片側に金属層を形成し、金属層の反対側に配線層を形成する。配線層は、半導体素子搭載用基板に搭載する半導体素子とマザーボードの電気的接続を適切に行うものである。金属層は、絶縁性支持体にビアパターンを形成するためのマスクとして用いるものである。金属層及び配線層の膜厚は、それぞれ５〜１２μｍずつ両面に形成することができる。サブストラクト法でファインパターンを形成するのに膜厚が１２μｍより厚いと不適当であり、メタライジングによる銅箔ではコストが嵩む。電解めっきアップで形成する金属層には、銅などの導電性金属を用いることができる。
【００２９】
本発明では、配線層と絶縁性支持体との密着強度を、金属層と絶縁性支持体との密着強度に対して大きくする。前記（ｇ）剥離工程で、マスクとして用いた金属層のみをきれいに剥離することができるからである。さらに、配線層と絶縁性支持体との密着強度が、金属層と絶縁性支持体との密着強度に対して、５％以上大きくなるようにすると、より好ましい。
また、絶縁性支持体層と金属層との密着強度は０．４〜０．７ｋｇｆ／ｃｍの範囲であることが好ましい。絶縁性支持体層と金属層との密着強度が０．４ｋｇｆ／ｃｍより小さいと、前記（ｆ）ビア加工工程の際に、図１１に示すように、金属層（銅箔層３０）の浮きや剥がれが生じるおそれがある（浮き、剥がれが生じていない例を図１２に示す）。また、０．７ｋｇｆ／ｃｍより大きいと、金属層を剥離する際に、金属層が切れたり、半導体装置基板が変形する問題が生じるおそれがある。
さらに、絶縁性支持体層と金属層との密着強度を０．４〜０．５ｋｇｆ／ｃｍの範囲とすると、前記（ｅ）ビア形成工程において、ビアの形状をより理想的なテーパー形状とすることができる。
【００３０】
前記シードスパッタ膜は２０００Å程度の膜厚で形成することが好ましい。絶縁支持体層に対する、金属層と配線層の密着強度に差をつけるため、例えば、密着強度の高い配線層面側にはＣｒ−Ｎｉ合金などをシードスパッタのターゲットに使用し、密着強度の弱い金属層面側にはＣｕ合金をシードスパッタのターゲットに用いることができる。
【００３１】
ポリイミドを絶縁性支持体層に用いた三層構造基材の他製造方法として、キャスト工法やラミネート工法により、熱可塑性ポリイミドを接着剤として非熱可塑性ポリイミドと銅箔を接着させた基材が上市されている。前記基材では、接着剤として熱可塑性ポリイミドを用いるが、熱可塑性ポリイミドのアルカリエッチング速度が非熱可塑性ポリイミドのエッチング速度より遅いと、熱可塑性ポリイミドが完全にアルカリエッチングされる間に、非熱可塑性ポリイミドのアンダーカット量が大きくなり、寸法精度が悪化する問題が生じる。このため、このような接着剤により形成された三層構造基材を本発明で用いる場合、絶縁性支持体層のエッチング速度に対し、エッチング速度が遅すぎない接着剤を選定することが必要である。
【００３２】
本発明の金属層のビアパターン及び配線層の配線パターン形成に使用するフォトレジストは、例えば、ネガ型レジストを用いる場合、重クロム酸アンモニウムを感光助剤として添加されたカゼイン水溶液を例示できるがこれに限定されない。
【００３３】
また、本発明では、三層構造基材の両面に形成されたフォトレジストに、配線層のパターンと金属層のビアパターンを同時に露光する。この際、配線パターンマスクとビアパターンマスクとを一度にアライメントする。ワークはロールツゥロールで、アライメントが合ったフォトマスク同士間に通す。このため、配線層のフォトマスクと金属層のビアパターンのフォトマスクのアライメント精度は、非常に重要になるが、ワークとフォトマスクのアライメント精度は、さほど重要でない。このようにアライメント合わせは、配線層のフォトマスクと、金属層のビアパターンのフォトマスクとの一度でよく、可動するのはワークのみであるため、従来と比較してアライメントのズレが１／２となり精度向上が期待できる。このため、アライメント不良による収率ダウンが無くなり、安価な製品を供給することが可能となるのである。
【００３４】
本発明では、前記幅広ロール状の三層構造基材基板上の絶縁性支持体に、前記ビアパターンの形成された金属層をマスクとして、ウエットエッチング工法又はウエットブラスト工法を用いてビアを形成する。この方法によると、一括して精度よく大面積のビア形成が可能となるため、ビア開口部形成にかかる費用を低減することができた。
【００３５】
絶縁性支持体層のビア形成には、ウエットエッチング工法を用いる。ウエットエッチング工法は、絶縁性支持体層を、熱アルカリ溶液でエッチングし、ビアパターンを形成する工法である。ウエットエッチング工法は、大面積の基板に対し一括して一度にビアを形成できるため、レーザー工法と比べコスト、プロセスで優れている。また、ビア径の縮小に伴い、はんだ充填時にビアへ気泡の抜けの悪さが問題になっており、この対策のため、絶縁性支持体層を薄くするか、ビア内に露出する配線層箔からめっきアップするなどの工夫を施す必要があったのだが、前者の絶縁性支持体層を薄くする方法によると機械的強度が不足する問題があり、後者のビア底のめっきアップする方法によると工程が複雑になり、コストアップする問題があった。
【００３６】
しかし、本発明の三層構造基材を用いて、前記本発明のビア形成工法を行うと、ビア形状が順テーパー形状となるため、ハンダ充填時の気泡の抜けが向上し、上記従来の問題を解決することができた。また、この工法の特徴は、エッチングが等方的に進行することから、ビアパターンを形成したマスクの直下へもサイド・エッチングが進行する（アンダーカット）。このため、マスク上のビア径は、本来必要なビアパターン寸法より小さく設定する必要がある。
【００３７】
また、絶縁性支持体の層構成は、エッチングの進行を均一にするため、材料を一種類にすることが望ましい。例えば、具体的には、非熱可塑性ポリイミド製の絶縁性支持体層と銅箔層との接着剤に熱可塑性ポリイミドを用いることなく、非熱可塑性ポリイミドフィルムに銅箔をメタライジングする。絶縁製支持体層を熱可塑性ポリイミドと非熱可塑性ポリイミドとのコンポジットにしない方が好ましい。熱可塑性のエンジニアリングプラスチック、例えば液晶ポリマーなどは、別段問題はなく使用できる。
【００３８】
ウエットブラスト工法は、非水溶性の微粒子を含む混濁液を吐出させ、柔らかい銅箔をマスクとして硬いエンプラ材料層を研削していく工法である。ここで、非水溶性の微粒子はシリカ、アルミナ、チタニアなど一般にウエットブラストに使用されるもので、１〜１０μｍに分級されたものであれば問題ない。この粒度の微粒子を用いてウエットブラストすれば、ビアの底にあたる配線銅層の露出表面をＲｚ＝０．５μｍ〜１．０μｍの範囲で荒れさせることが可能である。配線銅箔と絶縁性支持体層のビアの表面が適度な荒れを生じるため、はんだ材料の塗れ性向上および密着強度が向上し、接続信頼性が向上する。
【００３９】
また、ウエットエッチング工法とウエットブラスト工法の利点を最大限に活用するため、
始めに加工速度の速いウエットエッチング工法の後、続けてウエットブラスト工法による残渣の除去と加工表面を梨地状にさせ、接続信頼性を向上させることもできる。
【００４０】
本発明は、以上の様な工法によって、安価な半導体用基板を提供するものである。以下、具体的な実施例を説明する。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
（ａ）絶縁性支持体層（１０）として厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン製）の一面にＮｉ−Ｃｒ合金をターゲットとして２０００Å程度スパッタ成膜（２１）し、裏面にＣｕ合金をターゲットとして同じく２０００Å程度スパッタ成膜（３１）した。（図２）
（ｂ）更にスパッタ膜（２１、２２）をシード層として銅めっきで８μｍ程度成膜し、銅箔層（２０）／絶縁性支持体層（１０）／銅箔層（３０）の三層構造基材を作成した。（図３）
（ｃ）この三層構造基材表面の整面処理を行った後、重クロム酸アンモニウムを感光助剤として添加されたカゼイン水溶液（４０）をネガ型フォトレジストとして三層構造基材の両面に塗布した。（図４）
（ｄ）フォトレジストを乾燥後、所望するパターンがマトリクス状に多面付け配置されたフォトマスクを用いて、三層構造基材のＮｉ−Ｃｒ合金をシード層にした銅箔面（２０）に配線パターンのフォトマスクを、Ｃｕ合金をシード層にした銅箔面（３０）にはビアパターンのフォトマスクを、それぞれのフォトマスク同士をアライメント合わせしながら密着させ、両面から同時に紫外線を照射することにより露光し、所定のパターン部以外の領域でフォトレジストの光硬化を行った。ついで、温水スプレー現像を行い、未硬化のフォトレジストを除去後、残ったフォトレジストの硬膜処理を行った。（図５）
（ｅ）さらに、三層構造基材の両面へ塩化第二鉄液スプレーして、フォトレジストをマスクにし銅板と配線銅箔層とをエッチングして、配線パターンとビアパターンを三層構造基材の銅箔に形成した。また水酸化ナトリウム溶液に浸漬してカゼインを剥離した。（図６）
（ｆ）配線パターンの銅箔層面にはポリプロピレン製の保護フィルム（５０）を貼り、ビアパターンの銅箔層面へ８０℃のアミン系のアルカリ水溶液に浸漬し、液中スプレーを行った。ポリイミド製の絶縁性支持体層にビアパターンを形成した。（図７）
（ｇ）配線パターンの銅箔層面の保護フィルム（５０）と機械的に剥がした後、ソルダーレジスト（アサヒ化学研究所製）をワイヤーボンディングパッド部分が露出するようスクリーン印刷し、１５０℃で１時間ベークさせて、ワイヤーボンディングパッドの銅配線部分が露出するパターンを形成した。（図示なし）
（ｈ）ビアパターン銅箔層に耐めっき性保護フィルムを貼った後、ワイヤーボンディングパッドの銅配線露出部分にニッケル・金めっきを施した。耐めっき性保護フィルムの剥膜後、続けて裏面のビアパターンの銅箔層を機械的に剥がした。（図示なし）
（ｉ）半導体チップを搭載し、配線銅箔層上にめっきしたワイヤーボンディングパッド部と半導体チップとをワイヤボンディングにより接続し、エポキシ系の封止樹脂でモールディングし、さらにビア内にはんだを充填し、半導体用ＢＧＡパッケージ製品とした。この半導体装置基板の断面を観察したところ、はんだ内に気泡や隙間がなかった。また、ヒートサイクルテストにおいても、半田材料とワイヤーボンディングパッド間の抵抗変化率が８％以内であった。
【００４２】
（実施例２）
実施例２では、ポリイミドフィルムの替わりに、耐熱性が１５０℃以上であり、かつ安価な材料として、ポリエチレンナフタレート（帝人・デュポン製）を用いて、（ａ）〜（ｅ）工程を実施例１と同様に行った。その後、以下の工程を行った。
（ｆ）粒度１０μｍ以下のアルミナを水に分散させた懸濁液を、５ｋｇｆ／ｃｍ２のスプレー圧でビアパターンの銅箔層面側へウエットブラストし、ポリイミド製の絶縁性支持体層にビアパターンを形成した。（図８）
（ｇ）アルミナ粒子が残らないよう充分水洗し、乾燥させた後、ソルダーレジスト（アサヒ化学研究所製）をワイヤーボンディングパッド部分が露出するようスクリーン印刷し、ベークさせて、ワイヤーボンディングパッドの銅配線部分が露出するパターンを形成した。（図９）
さらに（ｈ）〜（ｉ）工程を実施例１と同様に行い、半導体装置基板および半導体用ＢＧＡパッケージ製品を作製した。この半導体装置基板の断面を観察したところ、半田内に気泡や隙間がなかった。また、ヒートサイクルテストにおいても、はんだ材料とワイヤボンディングパッド間の抵抗変化率が８％以内であった。
【００４３】
（実施例３）
実施例３では、（ａ）〜（ｆ）工程を実施例１と同様に行った。その後、以下の工程を行った。
（ｇ）  （ｅ）の工程終了後、さらに粒度１０μｍ以下のアルミナを水に分散させた懸濁液を、５ｋｇｆ／ｃｍ２のスプレー圧でビアパターンの銅箔層面側へウエットブラストし、ビアパターンから露出する銅箔および絶縁性支持体層のビア内の表面を荒らした、またこの工程ではビア内の配線銅箔上に残った絶縁性支持体層の残渣を完全に除去する。（図９）
さらに実施例１の（ｇ）〜（ｉ）工程を行い、半導体装置基板および半導体用ＢＧＡパッケージ製品を作製した。この半導体装置基板は半導体素子の断面を観察したところ、半田内に気泡や隙間がなかった。また、ヒートサイクルテストにおいても、はんだ材料とワイヤボンディングパッド間の抵抗変化率が８％以内であった。
【００４４】
（比較例１）
（ａ）絶縁性支持体層（１０）として厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン製）の両面にＮｉ−Ｃｒ合金をターゲットとして２０００Å程度スパッタ成膜（２１）したこと以外は、実施例１と同様の工程で半導体装置基板を製造しようと試みた。
しかし、（ｈ）ビア面の銅箔層を剥離する工程で、帯状のフイルムに切れを生じた。均一に引き剥がしの応力を懸けていても、フィルムの縁にできていた欠けピットから切れを生じていた。
【００４５】
（比較例２）
本比較例では、金型を用いた打ち抜きでビアを形成した後、銅箔をエポキシ系の接着剤で貼り合わせる工法で、半導体ＢＧＡパッケージ製品を作成した。
（ａ）絶縁性支持体として厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン製）の所定の位置にビアパターンを打ち抜きで形成した。ただし、金型のコストと打ち抜き装置の問題で幅１５０ｍｍ、長さ３００ｍｍが限界であるため、マトリクス状に多面配置できない。
（ｂ）更に、エポキシ系の接着剤を用いて、圧延銅箔とビアを形成したポリイミドフィルムを貼り合わせ、熱硬化させた。
（ｃ）この二層構成基材の圧延銅箔上にネガ型フォトレジストを塗布した。（図４）
（ｄ）フォトレジストを乾燥後、絶縁性支持体層のビアと配線パターンのフォトマスクをアライメント合わせしながら密着させ、紫外線を照射することにより露光し、所定のパターン部以外の領域でフォトレジストの光硬化を行った。ついで現像を行い、未硬化のフォトレジストを除去した後、残ったフォトレジストの硬膜処理を行った（図５）。
（ｅ）絶縁性支持体層側にエッチング保護フィルムを貼った後、塩化第二鉄液スプレーして配線銅箔層をエッチングして、配線パターンを形成した（図６）。また水酸化ナトリウム溶液に浸漬してフォトレジストを剥離した。
（ｆ）ソルダーレジスト（アサヒ化学研究所製）をワイヤーボンディングパッド部分が露出するようスクリーン印刷した後、エッチング保護フィルムを機械的に剥離し、ベークさせて、ワイヤーボンディングパッドの銅配線部分が露出するパターンを形成した。（図９）
（ｇ）更にまた、ビアパターン銅箔層に耐めっき性保護フィルムを貼った後、ワイヤーボンディングパッドの銅配線露出部分にニッケル・金めっきを施した。耐めっき性保護フィルムを剥膜した。（図１０）
（ｈ）半導体チップを搭載し、配線銅箔層上にめっきしたワイヤーボンディングパッド部と半導体チップとをワイヤボンディングにより接続し、エポキシ系の封止樹脂でモールディングし、さらにビア内にはんだを充填し、半導体用ＢＧＡパッケージ製品とした。この半導体装置基板の断面を観察したところ、はんだ内に小さな気泡や隙間を生じた。また、ヒートサイクルテストにおいては、一部のＢＧＡパッケージ基板に反りが発生し、はんだ材料がビアから抜け出しオープン不良となる所が見られた。また、一部のＢＧＡパッケージ基板には、はんだがビアの開口部で割れが生じた所がみられた。このようにビアの表面が平坦で、開口部にテーパー形状となっていないため、ハンダの接続信頼性が低下する問題を生じた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の半導体用ＢＧＡパッケージ製品の平面図
【図２】本発明の半導体装置基板の断面図
【図３】本発明の半導体装置基板の断面図
【図４】本発明の半導体装置基板の断面図
【図５】本発明の半導体装置基板の断面図
【図６】本発明の半導体装置基板の断面図
【図７】本発明の半導体装置基板の断面図
【図８】本発明の半導体装置基板の断面図
【図９】本発明の半導体装置基板の断面図
【図１０】本発明の半導体装置基板の断面図
【図１１】金属層に浮き、剥がれが生じた半導体装置基板のビア形成面
【図１２】金属層に浮き、剥がれが生じていない半導体装置基板のビア形成面
【符号の説明】
【００４７】
１０    絶縁性支持体層
２０    銅箔層（配線層）
２１    配線シード層
２２    配線銅めっき層
３０    銅箔層（金属層）
３１    金属層シード層
３２    金属層めっき層
４０    フォトレジスト
５０    保護フィルム
６０    絶縁膜
【図１】
2006339412.tif 000003
【図２】
2006339412.tif 000004
【図３】
2006339412.tif 000005
【図４】
2006339412.tif 000006
【図５】
2006339412.tif 000007
【図６】
2006339412.tif 000008
【図７】
2006339412.tif 000009
【図８】
2006339412.tif 000010
【図９】
2006339412.tif 000011
【図１０】
2006339412.tif 000012
【図１１】
2006339412.tif 000013
【図１２】
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