(57)【要約】      （修正有）【課題】微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板において、配線に流れる信号が高周波になると配線の周囲に流れが集中するため、配線の断面形状は円形又はそれに近い単純な形状が形成され、尖った部分やえぐれた部分が無い事はもちろん、曲線の変曲点のないなだらかな形状であり、更に、絶縁基材との接続部の幅が狭くならず、外部衝撃で導体の剥離と断線が発生しない配線を具備した半導体装置用基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板の配線が絶縁層上に、第１の導体層１０と、第２の導体層２０とを順次に積層した構造であり、前記絶縁層上に直接接しその断面形状がほぼ矩形の前記第１の導体層と、その上側に凸状のなだらかな曲面形状である第２の導体層から構成された配線を有し、前記第１の導体層の厚みが、第２の導体層の厚みより薄いことを特徴とする半導体装置用基板及びその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板において、前記配線が絶縁層上に、第１の導体層と、第２の導体層とを順次に積層した構造であり、前記絶縁層上に直接接しその断面形状がほぼ矩形の前記第１の導体層と、その上側側面がなだらかな凸状の曲面形状である第２の導体層で覆われて構成された配線を有することを特徴とする半導体装置用基板。
【請求項２】
前記第１の導体層の厚みが、第２の導体層の厚みより薄いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置用基板。
【請求項３】
前記配線の幅が、第２の導体層の厚さ方向の中央部でもっとも広く、第１の導体層の幅はそれより狭く形成され、該配線の表面の少なくとも一部に配線と異なる金属層又は保護用樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１、又は２記載の半導体装置用基板。
【請求項４】
前記第１の導体層と第２の導体層が、銅からなり、該配線の表面の少なくとも一部に形成した前記金属層が、金、ニッケル、白金、ロジウム、パラジウム、銀、錫、又はこれらを含む合金、又はカーボンからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体装置用基板。
【請求項５】
少なくともその一部の配線が、幅１５μｍ以下の導体であり、それに隣接する配線との間隙が、幅１５μｍ以下の絶縁層で形成され、前記導体の幅が前記絶縁層の幅よりも広いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体装置用基板。
【請求項６】
微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板の製造方法において、絶縁層上にサブトラクティブ法で第１の導体のパターンを形成する工程と、第１の導体のパターン上に電解めっき及び、又は無電解めっきで第２の導体のパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置用基板の製造方法。
【請求項７】
微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板の製造方法において、絶縁層上にセミアディティブ法で第１の導体のパターンを形成する工程と、第１の導体のパターン上に電解めっき及び、又は無電解めっきで第２の導体のパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体装置用基板は、サブトラクティブ法、又はアディティブ法によって配線を形成する。サブトラクティブ法では、１回のエッチングのみで配線のパターンを形成する方法と、スルーホールめっきで銅箔上に必要な厚みの銅めっきを施すパネルめっき法と、スルーホールめっきを薄めに行ってからめっきレジストパターンを形成し所望のパターンに必要な厚みの銅とはんだをめっきし、めっきレジストを剥離後、はんだをエッチングレジストとして下地の銅層をエッチングするパターンめっき法の３種類が代表的なプロセスとして知られている。また、アディティブ法では、めっきレジストパターンを形成後に、無電解銅めっきでパターンを形成するフルアディティブ法と、下地に薄い導電層を形成しておき、めっきレジストパターンを形成後に、電解銅めっきを施し、前記めっきレジストパターンを剥離後、全体を軽くエッチングして前記下地の薄い導電層を除去して配線のパターンを形成するセミアディティブ法が知られている。前記配線は、第１回目の第１の導体層及び第２回目の第２の導体層と分割して形成する場合がある。
【０００３】
このような従来の技術によって形成された配線の断面形状は、サブトラクティブ法では一般に配線の角が尖った台形または富士山型を呈しており、配線のボトム部が最も幅広になる（図４（ａ）参照）。サブトラクティブ法のうちパターンめっき法を用いた場合は、配線の上面がなだらかな凸状の曲線を呈し、配線の側面はえぐれて幅が狭くなっており、配線幅が細い場合は扇形に近い断面形状となっている（図４（ｂ）参照）。また、セミアディティブ法で形成した配線は、配線の上面がなだらかな凸状の曲線を呈し、配線の側面は垂直に近く、底部は幅が狭くなっている場合が多い（図４（ｃ）〜（ｅ）参照）。特許文献１では、サブトラクティブ法によって形成する導体断面形状を富士山型から矩形に近い形状で形成しようとするものである。特許文献２では、従来のセミアディティブ法にて形成する導体を矩形に近い形状で形成して半導体素子との接合性を向上させようとするものである。特許文献３では、レジストを逆テーパー状に形成して導体を台形に形成させる例と従来技術によりアンダーカットが生じた導体断面形状の一例が記載されている。
【０００４】
また、フルアディティブ法で形成した配線では、例えば、特許文献４に示されるようにレジストの側壁に沿ってめっきが成長して行くため、ほぼ矩形をしている。
【０００５】
従来の半導体装置用基板のセミアディティブ法による製造方法を説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は、側断面図であり、従来の半導体装置用基板の製造方法を説明するの工程図である。第１の導体層（１０）上にレジストパターンを形成する（図５（ｂ）参照）。前記レジストパターンをめっきマスクとして、パターンめっきよりなる第２の導体層（２０）を形成する（図５（ｃ）参照）。前記レジストパターンを剥膜する（図５（ｄ）参照）。最後にフラッシュエッチングにより基板（１）の表面に露出した第１の導体層（１０）をエッチングにより除去して配線（１００）が完成する。
【０００６】
以下に公知文献を記す。
【特許文献１】特開２００１−９４２３４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６４３９０号公報
【特許文献３】特開２００１−１９６３６９号公報
【特許文献４】特開平７−２９７４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の技術によって形成された配線形状のうち、サブトラクティブ法で配線を形成した場合は、一般に配線の角が尖った台形または富士山型を呈しており、配線のボトム部が最も幅広になるため、エッチングのコントロールが難しく隣接する配線との絶縁不良が発生しやすいことや、銅箔の粗化面の凹凸が影響して配線ボトム部の形状が凹凸となるため、配線が微細化するにつれて大きな問題となっている（図４（ａ）参照）。また、サブトラクティブ法のうちパターンめっき法を用いた場合の配線では、配線側面がえぐれて幅が狭くなる形状の場合、配線幅が狭くなるにつれて配線の密着性が著しく低下し、微細な配線を安定して形成することは難しい（図４（ｂ）参照）。
【０００８】
また、セミアディティブ法で形成した配線は、下地の銅層を除去するためのエッチング、例えばフラッシュエッチングで配線の底部がえぐれたり、隣接する配線との距離が近い場合には配線間の銅層の除去が不十分となり、特に配線が微細化した場合は絶縁性確保が難しくなる。これに対し、フルアディティブ法で形成した配線はほぼ長方形の形状を呈しているが、ある程度の厚みを確保しながら微細なレジストパターンを安定して形成することが難しく、所望の配線厚以上の厚みが必要となるため、配線が微細化するほどレジストの寸法安定性や密着強度の安定化、めっき時間が長いことなどによる耐無電解銅めっき性が問題となってくる。
【０００９】
いずれのプロセスで形成した配線でも、断面形状が複雑になる問題がある。具体的には、一般的なサブトラクティブ法による富士山型で代表される側面が凹状の曲面と平面の組合せや、サブトラクティブ法のうちパターンめっき法を用いた場合のきのこ型で代表される側面の凹状と上部の凸状の曲面と底部の平面の組み合わされた複雑な形状、あるいは、フルアディティブ法やセミアディティブ法による側面と底面が平面形状で上面が凸状の曲面形状の組合せになる。
【００１０】
また、導体上側コーナー部が尖っていたり、アンダーカットにより絶縁基材との接続部の幅が狭くなっている場合にはわずかな衝撃で導体の剥離と断線が発生しやすいという問題が見られ、特に導体幅が１０μｍ程度かそれ以下の微細なものになると導体の剥離に対する危険性が加速度的に増大する。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたもので、微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板において、配線に流れる信号が高周波になると配線の周囲に流れが集中するため、配線の断面形状は円形又はそれに近い単純な形状が望ましく、尖った部分やえぐれた部分が無い事はもちろん、曲線の変曲点のないなだらかな形状であり、更に、絶縁基材との接続部の幅が狭くならず、外部衝撃で導体の剥離と断線が発生しない配線を具備した半導体装置用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】
【００１２】
上記課題を考慮した結果、本発明の請求項１に係る発明は、微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板において、前記配線が絶縁層上に、第１の導体層と、第２の導体層とを順次に積層した構造であり、前記絶縁層上に直接接しその断面形状がほぼ矩形の前記第１の導体層と、その上側と側面がなだらかな凸状の曲面形状である第２の導体層から構成された配線を有することを特徴とする半導体装置用基板である。
【００１３】
請求項１に記載の発明では、基材と直接接するほぼ矩形の第１の導体層と、略楕円状の断面形状を有する第２の導体層の２層構造としたことにより、形状の安定した微細配線が形成され、特に高い周波数における信号の反射係数変化の少ない配線を形成した半導体装置用基板である。更に、基材と接する底部の形状を平面状に、それ以外の部分の配線の断面形状を楕円に近いなだらかな凸状の曲面からなる構造とした。
【００１４】
本発明の請求項２に係る発明は、前記第１の導体層の厚みが、第２の導体層の厚みより薄いことを特徴とする請求項１記載の半導体装置用基板である。
【００１５】
本発明の請求項３に係る発明は、前記配線の幅が、第２の導体層の厚さ方向の中央部でもっとも広く、第１の導体層の幅はそれより狭く形成され、該配線の表面の少なくとも一部に配線と異なる金属層又は保護用樹脂層が形成されていることを特徴とする請求項１、又は２記載の半導体装置用基板である。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、基材と直接接するほぼ矩形の第１の導体層の厚さを薄くした層と、該第１の導体層の厚さより厚くした略楕円状の断面形状を有する第２の導体層との２層構造としたことにより、高精度で微細な配線を形成しやすい構成とした。例えば、下側に電源グランド層を配置した場合、特に影響の大きい第１の導体層を薄く形成することで高精度の導体幅が得やすくなり、その結果、特性インピーダンスの高精度化が可能となる。また、請求項３に記載の発明では、直流抵抗を小さくするため、厚みを持たせた第２の配線層を配線厚み方向の中央部で最も幅が広い形状として配置し、第２の導体層が特性インピーダンスに影響を及ぼしにくい構成としたことを特徴とする半導体装置用基板である。また、第１の導体層と第２の導体層を電気伝導性の良好な銅で形成し、半導体素子や配線基板との接続端子部を接触抵抗の低下しにくい貴金属等で保護し、導体の一部をショートやマイグレーションが発生しないように樹脂で保護する形態としたものである。
【００１７】
本発明の請求項４に係る発明は、前記第１の導体層と第２の導体層が、銅からなり、該配線の表面の少なくとも一部に形成した前記金属層が、金、ニッケル、白金、ロジウム、パラジウム、銀、錫、又はこれらを含む合金、又はカーボンからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体装置用基板である。
【００１８】
本発明の請求項５に係る発明は、少なくともその一部の配線が、幅１５μｍ以下の導体であり、それに隣接する配線との間隙が、幅１５μｍ以下の絶縁層で形成され、前記導体の幅が前記絶縁層の幅よりも広いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の半導体装置用基板である。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、本発明の製造プロセスが特にピッチの細かい導体の製造に適しており、その結果得られる微細部の導体が隣接する間隙より幅広く形成できる特徴を示したものである。
【００２０】
本発明の請求項６に係る発明は、微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板の製造方法において、絶縁層上にサブトラクティブ法で第１の導体のパターンを形成する工程と、第１の導体のパターン上に電解めっき及び、又は無電解めっきで第２の導体のパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装置用基板の製造方法である。
【００２１】
本発明の請求項７に係る発明は、微細かつ高密度の配線を有する半導体装置用基板の製造方法において、絶縁層上にセミアディティブ法で第１の導体のパターンを形成する工程と、第１の導体のパターン上に電解めっき及び、又は無電解めっきで第２の導体のパターンを形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の半導体装
置用基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の製造方法により、従来の一般的なサブトラクティブ法の配線と比べて微細な配線を得ることが可能になり、その配線は絶縁性の確保と安定した形状と幅とすることができた。また、従来のパターンめっき法に代表されるきのこ型の導体に比べ、より微細化が可能で密着強度の高い配線を安定して得ることが可能となり、従来のセミアディティブ法で形成した配線より微細で密着強度の高い配線を安定して得ることが可能となった。さらに、厚みが薄い平面形状を特徴とした第１の配線層と厚みのある第２の配線層からなる本発明の配線構造をとることによって、特性インピーダンスに特に影響のある下側の配線幅を高精度に制御することが可能となったため、配線の特性インピーダンス値の設定値とのずれとばらつきを減少させることが可能となり、尖った部分やえぐれた部分のないなだらかな導体断面形状は、高い周波数の信号を伝達する配線に適し、かつ、微細な導体を形成しても剥離しにくい形状となっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を詳細に説明する。
〈実施例１〉
実施例１は、サブトラクティブ法を用いてフラッシュパターンエッチング後、電解めっきする工法である。図２は、実施例１を説明する工程図である。
【００２４】
厚み７５μｍのポリイミドフィルムの基材（１）の片面にスパッタによる約０．２μｍの銅層（１１）と電解めっきによる約２μｍの銅層（１２）が形成された基材（グールドフレックス（商品名）、株式会社日鉱マテリアルズ製）を用いた（図２（ａ）参照）。
【００２５】
前記基材の表面を酸洗浄した。基材（１）の銅層（１１，１２）上にポジ型液状レジスト（３）（ＰＭＥＲ−Ｐ（商品名）、東京応化工業（株）製）を約２μｍの厚みで塗布し、乾燥させた（図２（ｂ）参照）。前記レジスト層（３）に１５μｍピッチとなるよう、幅７μｍの遮光部と幅８μｍの透過部を設けた露光用マスクで投影露光し、現像することで、幅約７μｍのレジスト開口部と幅約１０μｍのレジストパターンを含む所望のレジストパターンを形成した。前記レジストパターンを介して塩化第二鉄溶液でエッチングすることにより、レジスト開口部から露出した銅を除去した（図２（ｃ）参照）。
【００２６】
次に、水酸化ナトリウム溶液でレジストを剥離して、幅約５μｍの銅パターンと幅約１０μｍの間隙を含む所望の薄膜銅パターン（１８）を形成した（図２（ｄ）参照）。
【００２７】
次に、周辺部の銅パターンから導通リード線をとり、電流密度を１．５Ａ／ｄｍ2まで上げて硫酸銅めっきを行い、薄膜銅パターン（１８）よりなる第１の導体層（１０）上に、５〜８μｍ目標で厚膜銅パターンの第２の導体層（２０）を形成した（図２（ｅ）参照）。
【００２８】
このとき、厚膜銅パターンの第２導体層（２０）は底部の薄膜銅パターンと接する部分を除いてパターンの形状がなだらかな楕円形状で形成され、厚さ方向の中央部付近の最大幅を示す部分で幅約１０μｍ、間隙約５μｍとなった。なお、ポリイミドフィルムと接している導体底部の幅は７〜８μｍ程度となった。最後に熱硬化型のソルダーレジストをスクリーン印刷して、ＳＲ層（４）を形成し、キュアした後、露出した銅表面に金めっきを行った（図２（ｆ）〜（ｇ）参照）。
【００２９】
以上のプロセスにより、１５μｍピッチの配線パターンを有する半導体装置用基板を製造したが、金めっきの代わりにはんだめっき、錫めっき、耐熱プリフラックス塗布などの
防錆用の処理を施しても良い。
〈実施例２〉
実施例２は、セミアディティブ法を用いてファインパターン形成後、微細な非配線パターンを形成する工法である。図３は、実施例２を説明する工程図である。
【００３０】
厚み５０μｍのポリイミドフィルムの基材（１）片面にスパッタによる約０．２μｍの銅層（１１）が形成された基材（グールドフレックス（商品名）、株式会社日鉱マテリアルズ製）を用いた（図３（ａ）参照）。
【００３１】
前記基材を酸洗した。前記銅層（１１）上にポジ型液状レジスト（３）（ＰＭＥＲ−Ｐ（商品名）、東京応化工業（株）製）を約２μｍの厚みで塗布し、乾燥させた（図３（ｂ）参照）。
【００３２】
前記レジスト層に１５μｍピッチとなるよう、幅７μｍの遮光部と幅８μｍの透過部を設けた露光用マスクで投影露光後、現像して幅約７μｍのレジスト開口部と幅約１０μｍのレジストパターンを含む所望のレジストパターンを形成した。レジスト開口部から露出した銅を塩化第二鉄溶液でエッチングした（図３（ｃ）参照）。次に、水酸化ナトリウム溶液でレジストを剥離して、幅約５μｍの銅パターンと幅約１０μｍの間隙を含む所望の薄膜銅パターン（１９）を形成した。
【００３３】
再び、前記薄膜銅パターン（１９）の第１の導体層（１０）を形成した基板上に、ポジ型液状レジスト（６）（ＰＭＥＲ−Ｐ（商品名）、東京応化工業（株）製）を約３μｍの厚みで塗布し、乾燥させた。めっきの導通リード線として使用し、めっき後に除去する部分を遮光するパターンを形成したマスクで投影露光した（図３（ｄ）参照）。次に、現像した。なお、この段階で、導通リード線のパターン部にはめっきが着かないようレジストで保護された状態になる。
【００３４】
次に、周辺部の銅パターンから導通をとり、最初は０．５Ａ／ｄｍ2程度の低電流密度で厚みが２〜３μｍになるまでめっきを行い、段階的に電流密度を２Ａ／ｄｍ2まで上げて５〜８μｍ目標で厚膜銅パターンの第２の導体層（２０）を形成した。このとき、厚膜銅パターンの第２の導体層（２０）は底部の薄膜銅パターンの第１の導体層（１０）と接する部分を除いてパターンの形状がなだらかな楕円形状で形成され、厚さ方向の中央部付近の最大幅を示す部分で幅約１０μｍ、間隙約５μｍとなった。なお、ポリイミドフィルムと接している導体底部の幅は７〜８μｍ程度となった（図３（ｆ）参照）。
【００３５】
更に、金めっき耐性のあるドライフィルム（ニチゴー・モートン（株）製）を貼り合せてレジスト層（７）を形成し、パターン露光、現像等の一連のパターニング処理を行って、めっき用レジストパターンを形成した。このとき、厚膜銅パターンだけでなく、微細な非配線パターン（３０）を形成しようとする部分の薄膜銅パターンの一部も露出させ金めっきが着くようにした（図３（ｇ）参照）。
【００３６】
そして、基板の周囲から導通リード線（４０）を介して導通させ、電解ニッケルめっき及び電解金めっきを順に行い、配線及び非配線パターンの導体の一部表面に厚み約２μｍのニッケル皮膜及び厚み約０．５μｍの金皮膜からなる導電性物質被膜を形成した（図３（ｈ）参照）。
【００３７】
次に、アルカリ溶液でレジストパターンを剥離した（図３（Ｉ）参照）。
【００３８】
次に、硫酸−加水系エッチング液（商品名ＣＰＢ−６０、三菱ガス化学（株）製）に浸漬して、めっき用導通リード（４０）を除去した（図３（ｋ）参照）。
【００３９】
最後に熱硬化型のソルダーレジストをスクリーン印刷し、キュアすることで、めっき導通リードが無く、微細な非配線パターンを有する半導体装置用基板を製造した。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の半導体装置用基板の配線を説明する側断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）は、側断面図であり、本発明の半導体装置用基板の製造方法を説明するの工程図である。
【図３】（ａ）〜（ｋ）は、側断面図であり、本発明の微細な非配線パターンを有する半導体装置用基板の製造方法を説明する工程図である。
【図４】従来の半導体装置用基板の配線を説明する側断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、側断面図であり、従来の半導体装置用基板の製造方法を説明するの工程図である。
【符号の説明】
【００４１】
１…基板
２…絶縁層
３…レジスト層
４…ＳＲ層
５…金めっき層
６…液状レジスト
７…ドライフイルムレジスト
８…ニッケルめっき層
１０…第１の導体層
１１…（０．２μｍ厚のスパッタの）銅層
１２…（２μｍ厚の電解めっきの）銅層
１８…（スパッタ銅層及び電解めっき銅層よりなる）薄膜銅パターン
１９…（スパッタ銅層よりなる）薄膜銅パターン
２０…第２の導体層
３０…非配線パターン
４０…導通リード
１００…配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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