JP2009238864A - チップ搭載用基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】銅配線間のニッケルの異常析出が生じることもなく、Ｎｉブリッジを減少させることと、チップの実装のズレを防止することと、銅配線の線幅が細くなることを防止して銅配線のはく離を防止することを同時に達成するチップ搭載用基板の製造方法を提供する。
【解決手段】基板１表面に形成した銅配線２を覆うエッチングレジスト３を設ける工程と、前記銅配線２表面が露出するまで前記エッチングレジスト３を除去する工程と、前記銅配線２を途中までエッチングする工程と、前記エッチングレジスト３をはく離する工程とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、チップ搭載用基板の製造方法に関するものである。

近年の情報化社会の発展は目覚しく、パソコン、携帯電話等の小型化、軽量化、高性能化、高機能化が進められている。実装関係についてみると、電子機器メーカ各社は、製品の小型化・薄型化・軽量化を実現するために競って高密度実装に取り組んでいる。その結果、半導体チップの高速化、高集積化に伴い、基板の配線が微細化してきており、従来の電気めっきを用いて導体配線を引き回すこと等が困難なため、孤立パターンにめっきを施すことができる無電解めっきへの要求が強まっている。
しかしながら、チップ搭載用のランド（パッド）部で構成されるように、基板上の銅配線に無電解ニッケルめっきおよび金めっきを施す場合、無電解ニッケルめっき工程において、銅配線上のみならず、隣り合う銅配線間にもニッケルが析出する「ブリッジ」という現象が発生する。この「ブリッジ」が銅配線間のショートの原因となる。無電解ニッケルめっき後において、銅配線間の絶縁信頼性を確保することが重要である。
この絶縁信頼性を確保するため、従来の方法として、無電解ニッケル前処理工程の直前に、チオ硫酸塩を含んだ溶液に基材を浸漬する方法や、銅配線形成後にＯ_２プラズマを施した後に、水洗工程を追加することによって、「ブリッジ」を防止する方法などがある。また、特許文献１には、複数の銅配線を露出させる開口を有する絶縁マスクを設けたプリント配線板に、複数の銅配線の間に絶縁物を配置した状態で、ニッケルめっき皮膜及び金めっき皮膜、又はニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜及び金めっき皮膜を形成することにより、「ブリッジ」を防止する方法が記載されている。

また、半導体チップに設けられたバンプの微細化に伴って、半導体チップに設けられたバンプと半導体チップ搭載基板のパッドとの位置合わせが難しくなっている。
特許文献２には、半導体チップ搭載基板のパッドにバンプの先端部が入る凹形状部が形成されていて、半導体チップを半導体チップ搭載基板に搭載する際、バンプの先端部が凹形状部のテーパ形状を滑動しながら凹形状部に入ることになり、これにより、半導体チップは、半導体チップ搭載基板への搭載位置への位置決めが正確、かつ、容易になされることが記載されている。
特開平１１−３４０２７７号公報 特開２００７−１０３６４８号公報

本発明は、実装のズレ防止し、回路はく離を防止し、Ｎｉブリッジを減少させることを容易に同時に満足するチップ搭載用基板の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、基板表面に形成した銅配線を覆うエッチングレジストを設ける工程と、前記銅配線表面が露出するまで前記エッチングレジストを除去する工程と、前記銅配線を途中までエッチングする工程と、前記エッチングレジストをはく離する工程とを有するチップ搭載用基板の製造方法を提供することである。

本発明によれば、銅配線間のニッケルの異常析出が生じることもなく、Ｎｉブリッジを減少させることと、チップの実装のズレを防止することと、銅配線のアンダーカットが大きくなることを防止して銅配線のはく離を防止することを同時に容易に達成するチップ搭載用基板の製造方法を得ることができる。

本発明に述べる基板は、補強基材に樹脂組成物を含浸した樹脂含浸基材で、プリント配線板用に市販される通常のものが使用できる。

本発明に述べるエッチングレジストは、プリント配線板の製造用に市販される通常のものが使用できる。
エッチングレジストは、基板表面に形成した銅配線を覆うように設けられる。銅配線を覆うとは、少なくとも銅配線の側面を覆うことをいう。
エッチングレジストの形態としては、フィルム状、液状等特に限定はないが、特に被付着表面の凹凸の大きい場合には、液状のエッチングレジストが好ましい。エッチングレジストの材料としても、特に限定はないが、たとえば、本発明のエッチングレジスト組成物に用いる高分子化合物としては、（１）アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸などのカルボキシル基含有のモノマーとスチレン、アクリル酸アルキルエステルを共重合して得られるアルカリ可溶性のアクリル樹脂、（２）分子鎖の中にカルボキシル基側鎖を有するポリエーテル、ポリエステル、ポリエレタンなどのアルカリ可溶性重合体、（３）ロジン及びロジン誘導体のマレイン酸付加化合物、（４）カルボキシル基を含有する多糖類、が挙げられる。
これらの化合物は、塩基によって中和され、水に易溶の化合物となる。用いる塩基の具体例としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ｎ−ブチルアミン、ジ−ｎ−ブチルアミン、トリメチルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトアエチレンペンタミン、プロピレンジアミン、エタノールアミン、ヘキシルアミン、ラウリルアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルフォリン、ピペリジン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、イソブチルアミン、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウムなどが挙げられる。ここで、前記高分子化合物にエッチング液に対する化学的な抵抗性を与え、かつ強アルカリで高分子化合物を基板から剥離可能とするには、用いる塩基としては有機塩基が好ましく、その中でも揮発性の高い塩基がとりわけ好ましく、それ自身の沸点が常圧下で１９０℃以下である塩基が好ましい。

本発明に述べる除去とは、エッチングレジストを表面から途中の高さまで除去するもので、パッド部等の、目的の銅配線の上部が全て露出した段階で終了する。
除去する方法は、バフロール、サンドペーパー、サンドブラスト等の機械的な研磨によるプロセスによって行う。

本発明の方法により、銅配線を途中までエッチングして、銅配線の高さを低くすることにより、めっき液の攪拌効率が改善するため、例えば水素ガスが溜まることによって、ニッケルの異常析出が生じることもなく、Ｎｉブリッジを減少させることができる。
また、それと同時に、銅配線の側面にエッチングレジストを設けてエッチングすることにより、銅配線表面の周辺よりも内側がへこんだ形状にすることができるので、チップ端子が銅配線のパッド部分に留まることができ、チップの実装のズレを防止することができる。
また、それと同時に、銅配線の側面にエッチングレジストを設けてエッチングすることにより、銅配線の側面にエッチング液が回り込まないので、銅配線の線幅が細くなる（銅配線のアンダーカットが大きくなる）ことがなく、銅配線のはく離を防止方法することができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明の多層配線基板の製造方法を示している。

まず、図１（ａ）に示すように、基板１上に銅配線２が設けられているが、この銅配線２は、例えば、サブトラクト法、アディティブ法、セミアディティブ法等通常の方法を用いて形成される。
サブトラクト法では、基板上の金属箔の不要な部分をエッチングにより除去する。金属箔のうち銅配線となる部分上にエッチングレジストを形成し、露出した部分に化学エッチング液をスプレー噴霧して、不要な金属箔をエッチングにより除去する。これにより、銅配線を形成することができる。化学エッチング液としては、例えば、塩化第二銅と塩酸との溶液、塩化第二鉄溶液、硫酸と過酸化水素との溶液、過硫酸アンモニウム溶液等、通常のプリント配線板に用いられる化学エッチング液を用いることができる。
金属箔として例えば銅箔を用いる場合、エッチングレジストとしては、通常のプリント配線板に用いることのできるエッチングレジストを使用できる。例えば、レジストインクをスクリーン印刷することによりエッチングレジストを形成できる。また、エッチングレジスト用ネガ型感光性ドライフィルムを銅箔の上にラミネートし、そのドライフィルム上に銅配線の形状に対応する光透過部を有するフォトマスクを重ねて紫外光により露光を行い、未露光部分を現像液により除去することによってエッチングレジストを形成してもよい。
アディティブ法では、基板上の必要な部分にめっきにより銅配線形成する。例えば、基板上に無電解めっき用の触媒を付着させた後、めっきが行われない部分にめっきレジストを形成する。その後、基板を無電解めっき液に浸漬し、めっきレジストに覆われていない部分に無電解めっきが行われる。
セミアディティブ法では、基板上に薄い金属層（シード層）を形成した後、めっきレジストを必要なパターンに形成し、電気めっきにより銅配線を形成する。その後、めっきレジストを剥離し、シード層をエッチングにより除去する。シード層を形成する方法としては、例えば、蒸着又はめっきによる方法、金属箔を貼り合わせる方法等が挙げられる。

次に、図１（ｂ）に示すように、基板１上にエッチングレジスト３を設ける。エッチングレジストは、銅配線を覆うように設けられる。エッチングレジスト３の厚さは銅配線２が隠れる程度に設けるのが望ましい。これにより銅配線の上部表面を露出するために後記する上方からの研磨等を使用することができる。

次に、図１（ｃ）に示すように、研磨などの方法により、エッチングレジスト３の表面を途中まで除去する。パッド部等の、目的の銅配線２の上部が全て露出した段階で修了する。

次に、図１（ｄ）に示すように、塩化鉄第二鉄水溶液や過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液などのエッチング液により、銅配線２の厚さを概ね半分程度なるまで除去する。特に、高周波回路用には、９μｍ、より好ましくは５μｍ程度に銅配線２の厚さを薄くすることが好ましい。
このとき、エッチングレジストが、銅配線２の側面を覆っているため、エッチング液は銅配線２の周辺部よりも中央部で移動が容易で、そのために、銅配線２の周辺部より中央部がよりエッチングされ、結果的に銅配線２の中央部がへこんだ形状が形成される。また、銅配線２の側面を覆っているため、エッチング液が浸入できず、そのために銅配線２の幅が細くなることはない。

次に、図１（ｅ）に示すように、 アルカリ性剥離液や硫酸あるいは市販のレジスト剥離液を用いてエッチングレジスト３の剥離を行い、パターン部以外の銅をエッチング除去する。

次に、図１（ｆ）に示すように、銅配線２上に、ニッケルめっき皮膜、パラジウムめっき皮膜及び金めっき皮膜の表面皮膜４を順に形成する。なお、銅配線２上に、ニッケルめっき皮膜及び金めっき皮膜を順に表面皮膜４を形成してもかまわない。
ニッケルめっき皮膜は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）／ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）半導体チップの外部電極（バンプ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅ）のリードフレーム形の外部端子との接続や、半導体チップと半導体搭載基板との接続に使用されるワイヤボンディングとの接続の強度補強用に設けるものである。また、パラジウムめっき皮膜は、ニッケルめっき皮膜上に金めっき皮膜が形成しやすいように設けるものである。
ニッケルめっき皮膜は、例えば、Ｎｉ−Ｐ、Ｎｉ−Ｐ−Ｃｕ、Ｎｉ−Ｂ、Ｎｉ−Ｐ−Ｂ−Ｗ等のニッケル合金又は純ニッケル等からなる。また、ニッケルめっき皮膜は、例えば、電気めっき、無電解めっきにより形成される。ニッケルめっき皮膜の厚さは、０．５〜１０μｍであることが好ましい。ニッケルめっき皮膜の厚さが０．５μｍ未満であると、加熱処理後の配線強度が低下する傾向がある。また、ニッケルめっき皮膜の厚さの上限値は、銅配線のライン／スペース（線幅／線間幅）の値によって決定される。
パラジウムめっき皮膜は、例えば、置換パラジウムめっき、無電解パラジウムめっき、又はこれらを組み合わせて形成される。パラジウムめっき皮膜の厚さは、０．０５〜２μｍであることが好ましい。パラジウムめっき皮膜の厚さが０．０５μｍ未満であると、金めっきのつきが低下する傾向がある。パラジウムめっき皮膜の厚さが２μｍを超えると、コストが増大する傾向にある。
金めっき皮膜は、例えば、置換金めっき、又は置換金めっきを行った後に無電解金めっきを行うことにより形成される。また、金めっき皮膜は、電気めっきにより形成してもよい。金めっき皮膜の厚さは、０．０４〜２μｍであることが好ましい。金めっき皮膜の厚さが０．０４μｍ未満であると、加熱処理後の端子間の接続やワイヤボンディングの成功率が低下する傾向がある。金めっき皮膜の厚さが２μｍを超えると、コストが増大する傾向にある。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層（シード層）として、パラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して厚さ２μｍの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるＳＬ−１２２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して厚さ２９μｍのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ２０μｍの電気めっきにより線幅３０μｍ、線間幅３０μｍのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離し、５０ｇ／Ｌの硫酸及び５０ｇ／Ｌの過酸化水素を主成分とするエッチング液を用いてエッチングによりシード層を除去する。このときの銅配線の膜厚は１７μｍで、このときパッド部の形状は、銅配線の中央が１μｍほど高い形状であった。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で３μｍであった。
次に、液状エッチングレジストであるＥＲＮ−３５０（日本ペイント株式会社、商品名）を使用して、銅配線が隠れる程度に基板上にエッチングレジスト層を設ける。
次に、バフロールにより、目的のパッド部の銅配線の上部が全て露出するまで、エッチングレジストの表面を途中まで除去する。
次に、過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液のエッチング液により、銅配線の中央の銅膜厚が９μｍになるまでエッチングにより除去する。このときパッド部の形状は、銅配線の周辺が３μｍほど高い、銅配線の中央部がへこんだ形状が形成された。
次に、アルカリ性剥離液を用いてエッチングレジストを剥離した。
次に、銅配線上に、膜厚５μｍのニッケルめっき皮膜、膜厚０．２μｍのパラジウムめっき皮膜及び膜厚０．４μｍの金めっき皮膜を順に形成した。

ニッケルめっき皮膜は、無電解ニッケルめっき液ＮＩＰＳ−１００（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して８５℃で１５分間浸漬し、パラジウムめっき皮膜は、ＡＰＰ（石原薬品株式会社、商品名）を使用して５０℃で２０分間浸漬し、金めっき皮膜は、置換金めっき液ＨＧＳ−１００（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して８５℃で１０分間浸漬後、無電解金めっき液ＮＧＳ−２０００（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して６５℃で４０分間浸漬して形成した。
このとき、銅配線のアンダーカットが３μｍと少なく、また、ニッケルの異常析出が生じることもなく、Ｎｉブリッジは発生しなかった。
（比較例１）
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層（シード層）として、パラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して厚さ２μｍの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるＳＬ−１２２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して厚さ２９μｍのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ２０μｍの電気めっきにより線幅３０μｍ、線間幅３０μｍのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離し、５０ｇ／Ｌの硫酸及び５０ｇ／Ｌの過酸化水素を主成分とするエッチング液を用いてエッチングによりシード層を除去する。このとき実施例１と同様、銅配線の膜厚は１５μｍで、このときパッド部の形状は、銅配線の中央が１μｍほど高い形状であった。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で３μｍであった。
次に、実施例１と同様に、銅配線上に、膜厚５μｍのニッケルめっき皮膜、膜厚０．２μｍのパラジウムめっき皮膜及び膜厚０．４μｍの金めっき皮膜を順に形成した。
このとき、銅配線のアンダーカットが０．５μｍと少なかったが、ニッケルの異常析出が発生し、Ｎｉブリッジが起きてしまった。
（比較例２）
まず、セミアディティブ法により、基板上に薄い金属層（シード層）として、パラジウムコロイド触媒であるＨＳ２０１Ｂ（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して触媒核を付与後、ＣＵＳＴ２０００（日立化成工業株式会社製、商品名）を使用して厚さ２μｍの下地無電解めっき層を形成する。その後、ドライフィルムレジストであるＳＬ−１２２９（日立化成工業株式会社、商品名）を使用して厚さ２９μｍのめっきレジストを必要なパターンに形成し、厚さ２０μｍの電気めっきにより線幅３０μｍ、線間幅３０μｍのパッド部の銅配線を形成する。その後、アルカリ性剥離液を用いてめっきレジストを剥離した。
次に、過硫酸アンモニウム、硫酸−過酸化水素水混合水溶液のエッチング液により、シード層を除去しながら、銅膜厚が９μｍになるまでエッチングにより除去する。このときパッド部の形状は、銅配線の中央が３μｍほど高い、銅配線の外周部がへこんだ形状が形成された。また、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で７μｍ発生していた。
次に、実施例１と同様に、銅配線上に、膜厚５μｍのニッケルめっき皮膜、膜厚０．２μｍのパラジウムめっき皮膜及び膜厚０．４μｍの金めっき皮膜を順に形成した。
このとき、ニッケルの異常析出が生じることもなく、Ｎｉブリッジは発生しなかったが、銅配線の両幅端のアンダーカットが片方で６μｍと大きかった。

以上、Ｎｉブリッジの発生の有無、パッド部の表面形状、銅配線のアンダーカットの大きさを表１に示す。その結果より、実施例の方法によれば、Ｎｉブリッジを防止しながら、同時に銅配線の内周部がへこんだ形状を形成することができるので、チップパッケージの実装のズレを防止し、合わせて、銅配線のアンダーカットを少なくすることにより回路はく離を防止することができる。

本発明の多層配線基板の製造方法の例を示している。

符号の説明

１…基板、２…銅配線、３…エッチングレジスト、４…表面皮膜。

Claims (1)

1. 基板表面に形成した銅配線を覆うエッチングレジストを設ける工程と、前記銅配線表面が露出するまで前記エッチングレジストを除去する工程と、前記銅配線を途中までエッチングする工程と、前記エッチングレジストをはく離する工程とを有するチップ搭載用基板の製造方法。

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