(57)【要約】      （修正有）【解決手段】複数の配線層が積層された多層配線構造と、前記多層配線構造の上方に配置され、前記複数の配線層のいずれか一の配線層に電気的に接続された複数のバンプ１２６と、を有する。複数のバンプのうち少なくとも１つの頂部が平坦な配線構造体である。前記平坦な領域の面積が前記バンプ全体を上方視した際に把握される面積の１０パーセント以上である。前記バンプの下底と上底との比が１：０．３１以上である。前記バンプの中心を中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上の前記バンプが配置されている。【効果】前記バンプと接続される半導体素子との接続性が向上する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層が積層された多層配線構造と、
前記多層配線構造の上方に配置され、前記複数の配線層のいずれか一の配線層に電気的に接続された複数のバンプと、を有し、
前記複数のバンプのうち少なくとも１つのバンプの上面が平坦な配線構造体。
【請求項２】
複数の開口部分を有する絶縁層と、
前記複数の開口部分にそれぞれ配置された複数のバンプと、を有し、
前記複数のバンプのうち少なくとも１つのバンプの上面に平坦な領域が存在する、
配線構造体。
【請求項３】
前記少なくとも１つのバンプの平坦な領域の面積が前記少なくとも１つのバンプ全体を上方視した際に把握される面積の１０パーセント以上である
請求項１又は２に記載の配線構造体。
【請求項４】
前記少なくとも１つのバンプの下底と上底との比が１：０．３１以上である
請求項１又は２に記載の配線構造体。
【請求項５】
前記少なくとも１つのバンプの中心を中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上の前記バンプが配置されている
請求項１から３のいずれか一項に記載の配線構造体。
【請求項６】
前記配線構造体はさらに基板を含み、
前記基板が、ガラスである、
請求項１から４のいずれか一項に記載の配線構造体。
【請求項７】
前記配線構造体はさらに基板を含み、前記基板は第１面及び前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面にかけて前記基板を貫通する貫通孔と、を有し、
前記第１面に形成された配線層と前記第２面に形成された配線層とは前記貫通孔に設けられた電極を介して電気的に接続されており、
前記第１面側又は前記第２面側の少なくとも一方に設けられた複数のバンプのうち少なくとも１つについて、平坦化された領域の面積がバンプ全体を上方視した際に把握される面積の１０パーセント以上である、
請求項１から５のいずれか一項に記載の配線構造体。
【請求項８】
前記貫通孔に導電層と充填物とが設けられた、
請求項７に記載の配線構造体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の配線構造体と、
前記バンプに接続された半導体素子と、を有する
半導体装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の配線構造体と、
前記バンプに接続された集積回路と、を有する
電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多層配線構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高性能化に伴う多ピン化により、半導体素子（たとえば集積回路）を実装するための配線基板として、配線層を多層化した多層配線基板の重要性が高まっている。半導体素子（たとえば集積回路）には接続端子が配置されており、接続端子を介して回路動作に必要な電源やロジック信号が入力される。この配線基板の最上層は、接続対象たる半導体素子（たとえば集積回路）の電極パッドと接続するバンプが配置されている。このバンプの材料には、主に金、銀、銅、ニッケル、はんだ（半田）などの金属が用いられる。
【０００３】
集積回路の微細化・複雑化によって集積回路上の接続端子は非常に狭いピッチで配置されており、接触抵抗等を始めとする種々の問題から、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性は重要な課題である。
【０００４】
そこで、多層配線構造の最上層に配置された金属材料からなるバンプの配置を工夫する等が試みられてきた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多層配線構造体において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性の向上が必要である。
【０００７】
本開示は、上記実情に鑑み、多層配線構造体において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性の向上を可能とする多層配線構造体及びその製造方法を提供することを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一実施形態による配線構造体は、複数の配線層が積層された多層配線構造と、前記多層配線構造の上方に配置され、前記複数の配線層のいずれか一の配線層に電気的に接続されたバンプと、を有し、前記バンプの頂部が平坦な配線構造体である。
【０００９】
バンプの頂部が平坦な配線構造体であることにより、多層配線構造体において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性を向上させることができる。
【００１０】
本開示の一実施形態による多層配線構造体は、開口部分を有する絶縁層と、前記開口部分に配置された複数のバンプと、を有し、前記複数のバンプの少なくとも１つに上方に平坦な領域が存在する、配線構造体である。
【００１１】
バンプの頂部が平坦な配線構造体であることにより、多層配線構造体において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性を向上させることができる。
【００１２】
前記少なくとも１つのバンプにおいて、前記平坦な領域の面積がバンプ全体を上方視した際に把握される面積の１０パーセント以上であってもよい。
【００１３】
多層配線構造体において、平坦部分を好適なサイズとすることができ、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性をさらに向上させることができる。
【００１４】
前記少なくとも１つのバンプにおいて、バンプの下底と上底との比が１：０．３１であってもよい。
【００１５】
多層配線構造体において、平坦部分を好適なサイズとすることができ、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性をさらに向上させることができる。
【００１６】
前記開口部分に形成された前記少なくとも１つのバンプの中心を中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上のバンプが配置されていてもよい。
【００１７】
バンプの中心を中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上のバンプが配置される程度の高密度でバンプが設けられている場合、バンプの高低差が接続性に大いに影響を与えることから、平坦部分を設けることで接続性を向上させる効果が大きい。
【００１８】
前記配線構造体はさらに基板を含み、前記基板が、ガラスであってもよい。
【００１９】
基板の可とう性が低い場合、バンプの高低差が接続性に与える影響が大きいため、平坦部分を設けることによる効果をさらに発揮することができる。
【００２０】
前記貫通孔に導電層と充填物とが設けられてもよい。
【００２１】
前記バンプに接続された半導体素子を有する半導体装置が提供される。
【００２２】
バンプの頂部が平坦な配線構造体を有する半導体装置であることにより、半導体装置において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性を向上させることができる。
【００２３】
前記バンプに接続された集積回路を有する電子部品が提供される。
【００２４】
バンプの頂部が平坦な配線構造体を有する電子部品であることにより、電子部品において、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性を向上させることができる。
【００２５】
前記バンプは、前記配線構造体の上に搭載される部品（集積回路、電子回路、ＬＳＩ、半導体素子等）の端子と電気的に接続されてもよい。
【００２６】
前記配線構造体は、第１面及び前記第１面とは反対側の第２面を有する基板と、前記第１面及び前記第２面にかけて前記基板を貫通する貫通孔と、前記貫通孔内に充填された充填物と、をさらに含んでもよい。
【００２７】
前記基板は第１面及び前記第１面とは反対側の第２面と、前記第１面及び前記第２面にかけて前記基板を貫通する貫通孔と、を有し、前記第１面に形成された配線層と前記第２面に形成された配線層とは前記貫通孔に設けられた電極を介して電気的に接続されており、前記第１面側又は前記第２面側の少なくとも一方に設けられた複数のバンプのうち少なくとも１つについて、平坦化された領域の面積がバンプ全体を上方視した際に把握される
面積の１０パーセント以上であってもよい。
【００２８】
多層配線構造体のバンプに平坦部分を設けて接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性を向上させるとともに、当該平坦部分を好適なサイズとすることができるため、接続対象たる半導体素子の電極パッドとバンプとの接続性をさらに向上させることができる。
【発明の効果】
【００２９】
本開示によると、配線が設けられた構造体におけるパターニング性の向上及び該貫通電極と配線との接続性の向上（すなわち接続不良の低減）を可能とする貫通電極基板及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本開示の一実施形態に係る配線構造体の上面図（模式図）である。
【図２】本開示の一実施形態に係る配線構造体の断面図（模式図）である。
【図３Ａ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の課題を説明する断面図（模式図）である。
【図３Ｂ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の課題を説明する断面図（模式図）である。
【図４】本開示の一実施形態に係る配線構造体の断面図及び上面図（模式図）である。
【図５Ａ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図５Ｂ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図６Ａ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図６Ｂ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図７Ａ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図７Ｂ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図８Ａ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図８Ｂ】本開示の一実施形態に係る配線構造体の製造方法を示す断面図（模式図）である。
【図９】本開示の別の実施形態に係る配線構造体を示す断面図（模式図）である。
【図１０】本開示の別の実施形態に係る配線構造体を示す断面図（模式図）である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本開示の実施形態に係る配線構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。以下の実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部を図面から省略している場合がある。なお本明細書において「上面」とは基板鉛直方向であって基板から離れる方向の面（平面に限定されない）を意味する。Ａの上部にＢがあるとは、Ａの基板鉛直方向であって基板から離れた側の面（平面に限定されない）を意味する。
【００３２】
［配線構造体］
図１〜図４を参照しながら、本開示の一実施形態に係る配線構造体について説明する。製造方法については図５Ａ〜図８Ｂを用いて後述する。
【００３３】
［基板］
図１、図２を参照すると、本実施形態に係る配線構造体１０は、第１面１０１ａと、第１面１０１ａとは反対側の第２面１０１ｂとを有する基板１００を含む。なお、本実施形態では基板としてガラスを用いた例を念頭に説明する。しかし、基板１００には、特に制限はなく、絶縁性基板、半導体基板等であってもよい。
【００３４】
絶縁性基板としては、例えば、ガラス基板、サファイア基板、樹脂基板などである。また、基板１００は、シリコン基板、炭化シリコン基板、窒化シリコン基板などの半導体基板であってもよい。さらに、ＰＥＴフィルム、ＰＩフィルム、ＴＡＣフィルムを絶縁性基板として用いることもできる。
【００３５】
基板１００の厚さは、特に制限はないが、例えば、１０μｍ以上１０００μｍ以下の厚さの基板を使用することができる。基板１００の厚さは、より好ましくは、２５μｍ以上５００μｍ以下であるとよい。本開示においては、通常よりも薄い基板が使用できる。通常は、基板のたわみが大きくなり基板上に形成する薄膜等の内部応力により基板が反って配線の接続性が低下してしまうことを防ぐために、基板の厚みをある程度確保する必要がある。しかしながら、本開示においては基板の厚さが薄いものを使用しても、後述の通りバンプの高さを揃えることができるので、配線の接続性の低下を防ぐことができる。
【００３６】
［第１の配線層］
基板１００上に第１の配線層１０６が設けられる。第１の配線層１０６としては、導電性を有するすべての材料を用いることができる。たとえば、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）これらの金属または化合物、あるいはこれらの合金などを使用することができる。
【００３７】
配線層（第１の配線層及び第２の配線層）の層数は２層に限定されるものではない。その層数は任意である。複数の配線層同士は、ビアによって物理的かつ電気的に接続されてもよい。複数の配線層はそれぞれ同一の材料で形成されてもよいし、一部共通してもよいし、すべて別の材料で形成されてもよい。複数の配線層のうち最も上面に形成された配線層は他の配線層よりも酸化しにくい材料（たとえば金）からなってもよい。配線層の抵抗率と、バンプの抵抗率とが異なっていてもよい。
【００３８】
［ビア］
ビアは第１の配線層１０６と第２の配線層１１１とを接続する。ビアとしては配線層と同様に、導電性を有する物質を材料として形成することができる。ビアと複数の配線層とは同一の材料を用いて形成してもよいし、又は、ビアと配線層とは異なる材料を用いて形成してもよい。ビアと配線層とを異なる材料を用いて形成する場合には、ビアの方が導電率を高くするようにしてもよい。なお、半導体素子のピンが多数であるから、ビアは複数設けられる。
【００３９】
［第２の配線層］
第２の配線層１１１は、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）これらの金属または化合物、あるいはこれらの合金などを使用することができる。
【００４０】
［絶縁層］
第１の配線層１０６、第２の配線層１１１、ビア１１６を覆うように、基板１００上に絶縁層１１５が設けられる。絶縁層１１５は、絶縁性を有する材料であればよく、その構成材料に特に限定はない。たとえば、無機絶縁層、有機絶縁層であってもよいし、又は、無機絶縁層と有機絶縁層との積層構造を用いることもできる。
【００４１】
［バンプ］
第２の配線層１１１に物理的かつ電気的に接続されたバンプ１２６が形成される。バンプ１２６を形成する材料としてはチタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの金属または化合物、あるいはこれらの合金、が挙げられるが、これらに限定されない。チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｐｄ（パラジウム）、アルミニウム（Ａｌ）これらの金属または化合物、あるいはこれらの合金を用いた場合には、その表面にコーティング層１２７として金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｃｕ（銅）、ＡｇコートＣｕ等などを用いてもよい。コーティング層１２７は無電解メッキによって形成されていてもよい。バンプは樹脂を含んでもよい。バンプは２層構造からなっていてもよく、２層構造とはニッケル（Ｎｉ）層と前記ニッケル（Ｎｉ）層を覆う金（Ａｕ）層とであってもよい。
【００４２】
バンプ１２６は円柱形、すなわち、上面視した際に、円形である例を用いて説明している。しかし、円に限定されず、三角柱（上面視した際に三角形）、四角柱（上面視した際に四角形）などの多角柱（上面視した際に多角形）であってもよいし、楕円柱状（上面視した際に楕円形）であってもよい。
【００４３】
バンプ１２６が略円柱形状である場合は、半径１μｍ〜１０μｍ、高さ１μｍ〜１０μｍ程度の大きさであってもよい。また、複数のバンプが設けられた場合には必ずしも等間隔に設けられなければならないものではないものの、任意のバンプを中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上のバンプが配置されていることが好ましい。配置されている、とは一辺１００μｍの正方形内に架かる部分が存在する、との意である。任意のバンプを中心とした一辺１００μｍの正方形内に２個以上のバンプが配置されている、という程度の密度でバンプが形成された場合には、バンプの高さの差が影響を与えうることから、後述する本開示に係る構成である平坦化の効果が最大限得られる。任意のバンプを中心とした一辺１００μｍの正方形内に１個のみバンプが配置されている場合には、バンプの高さに差があったとしても影響が少なく、本開示に係る構成である平坦化の効果が小さい。任意のバンプを中心とした一辺１００μｍの正方形内に１個のみバンプが配置されている場合、研磨の必要が無く平坦に作ることが可能なためである。
【００４４】
［本件開示者らが見出した課題］
基板を薄くした場合や微細化を試みた場合において、絶縁層の膜厚分布や、バンプを覆う無電解めっき厚のばらつきを原因としてバンプの高さがばらつき（図３Ａ）、これにより実装不良が生じるという課題が生じた。そこで本開示者らは無電解めっきしたバンプを研磨することにより、高さばらつきをなくすことが可能となり接続性に優れた配線基板を提供することを見出した。
【００４５】
具体的には、バンプを物理的に研磨し、高さをそろえる。バンプの先端は曲率を有する形状になっているが、高さが高いバンプが研磨されると、その先端部は平坦化される（図３Ｂ）。すなわち、複数のバンプがある場合に、少なくとも１個のバンプが平坦化される。
【００４６】
平坦化されたバンプについて、当該バンプの全体を上方視した際の面積をＳ１、バンプの平坦部の面積（すなわち、バンプ全体を基板上方から視た場合に、バンプ全体として把握される面積である）をＳ２とするとき、平坦化された領域の面積Ｓ２は、バンプ全体の上方視による面積Ｓ１の１０パーセント以上であると好ましい（図４）。
【００４７】
または、図４にて示す通り、断面における平たん部の線分の長さｘと底面の長さｙとについて、線分ｙに対する線分ｘの比（ｘ／ｙ）が０．３１以上であることを意味する。本開示において、断面における平たん部に係る長さを長さｘとすることができる。バンプ全体を上方視した際に視認できるバンプの最大部分であって絶縁層に接している箇所における最大距離を長さｙという。バンプの下底と上底との比が１：０．３１以上、とも称する。図４において底面とは絶縁層に接している部分を指す。
【００４８】
［平坦の意義］
ところで、本開示全体において「平坦」とは、平坦化された領域の面積Ｓ２において、基材表面からの面積Ｓ２内の高さ変化が０．５μｍ以内であることを意味する。レーザー顕微鏡や、触針式の段差計により測定することが可能である。
＜レーザー顕微鏡計測条件＞
装置名：キーエンス社製  ＶＫ−Ｘ２５０
光源  ：バイオレットレーザ  ４０８ｎｍ
【００４９】
［製造方法］
基板１００として絶縁性基板を使用する例を説明する（図５Ａ）。基板上に第１の配線層１０６をスパッタ法、ＣＶＤ等の公知の手法により形成する（図５Ｂ）。適宜マスクを使用し、配線同士が短絡しないよう形成することができる。
【００５０】
配線上に絶縁層１１５（たとえば、ポリイミド等）を形成し（図６Ａ）、フォトリソグラフィ（レジストパターンを構成するフォトレジストを形成し有機溶媒により除去するフォトレジストを利用する等）などの公知の手法により開口部を形成し（図６Ｂ）、ビア１１６を形成する（図７Ａ）。
【００５１】
ビア１１６を形成後、絶縁層１１５上に第２の配線層１１１を形成する（図７Ｂ）。その上にさらに絶縁層１１５を形成する（図８Ａ）。フォトリソグラフィ（レジストパターンを構成するフォトレジストを形成し有機溶媒により除去するフォトレジストを利用する等）などの公知の手法により絶縁層１１５に開口部を形成し（図８Ｂ）、バンプ１２６（Ｎｉなど）を形成する。
【００５２】
バンプを物理的に研磨し、高さをそろえる（図３）。バンプの先端は曲率を有する形状になっているが、高さが高いバンプが研磨されると、その先端部は平坦化される。平坦化後に、コーティング層１２７（たとえば金（Ａｕ））をスパッタ又は蒸着等の公知の手法によって形成する（図２）。バンプを、電子部品１０００（たとえば電子回路又は半導体素子）に接続する（図９）。
【００５３】
［第２実施形態  貫通電極基板の構造］
本開示の一実施形態において、配線構造体は貫通孔に配線された貫通電極基板であってもよい（図１０）。第１の実施形態において説明した内容と異なる点のみ説明する。基板２００には、第１面２０１ａ及び第２面２０１ｂにかけて基板２００を貫通する貫通孔２０３が設けられる。基板２００に設けられた貫通孔２０３は、基板２００の第１面２０１ａ及び第１面２０１ａとは反対側の第２面２０１ｂにかけて基板２００を貫通している。図１０では、基板２００に１つの貫通孔２０３が設けられた例を示しているが、これは具体例であって、基板２００に設けられる貫通孔２０３の数は、２つ以上である。また、本
実施形態では貫通電極を例にとっているため貫通孔が設けられているが、本開示の技術思想は貫通電極のみならず配線基板にも及ぶものである。貫通孔２０３内には、何らかの物が含まれる。図面では、充填物２０５が充填されている状態を図示しているが、隙間なく充填されていなければならないものではない点で、充填物に限られず、何らかの物が含まれていればよい。また、充填物２０５として用いられる物質や材料には何ら制限がない。有機物でもよいし、無機物でもよい。導電性物質（たとえば金属）、非導電性物質のいずれをも用いることができる。本実施形態に係る貫通電極基板２０では、貫通孔２０３内には充填物２０５が充填される。そのため、貫通孔２０３上に配線層や絶縁層等を設けることが容易になる。貫通孔２０３に充填される充填物２０５の上には、その一部に絶縁層２１５が設けられていてもよい。貫通孔２０３には第１の配線層２０６が設けられる（図示はしないが、別途第１の配線層に接続する導電層を設けてもよい）。第１の配線層２０６はビア２１６に電気的に接続し、ビア２１６は第２の配線層２１１に電気的に接続している。基板２００上には絶縁層２１５が形成される。本実施形態において第１面２０１ａ側又は第２面２０１ｂ側の少なくとも一方に第１の実施形態にて述べたバンプ２２６が形成されている。バンプ２２６は、部品３００（たとえば電子回路又は半導体素子）に接続する。なお、第１の配線層２０６は多層構造でもよいし、充填物は、導電層に接着していてもしていなくてもよく、貫通孔内には間隙があってもよいし間隙が絶縁性樹脂により埋められていてもよい。貫通孔の表面に設けられた導電層（たとえば金属）を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本開示に係る配線構造体は種々の電子機器等の製造において有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
2019121637.tif 000012
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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