JP2011100871A - 配線基板及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】配線基板に、交差する第1,第2配線11,12を設ける。ここで、第1配線11は、交差領域AR1では第1層に形成し、周辺領域AR2では第1層、第1層より下層の第2、及び第1,第2層間の第3層に形成する。第2配線12は、交差領域AR1では第2層に形成し、周辺領域AR2では第1層、第2層及び第3層に形成する。
【選択図】図1
Description
交差させる方法としては、例えば、異なる配線をそれぞれ配線基板内の別々の層に形成して交差させる方法、或いは、配線基板内の同じ層に形成されている異なる配線のうち、交差させる領域で一方の配線のみ別の層に迂回させる方法が知られている。
一方、配線基板には、それに実装する半導体素子等の電子部品の種類、そのような電子部品のレイアウト、配線基板の外部接続用端子のレイアウト等により、配線幅の小さい配線、配線長の長い配線が形成される場合がある。このような配線幅の小さい配線、配線長の長い配線では、その配線を伝送する信号の品質、強度の劣化が生じる場合がある。
第1配線11は、第1層L1の第1絶縁層21内に形成された上層部11a、第2層L2の第2絶縁層22内に形成された下層部11b、及び第1層L1と第2層L2の間に設けられた第3層L3の第3絶縁層23内に形成された導体部11cを含んでいる。第2配線12は、第1層L1の第1絶縁層21内に形成された上層部12a、第2層L2の第2絶縁層22内に形成された下層部12b、及び第3層L3の第3絶縁層23内に形成された導体部12cを含んでいる。
第1配線11の下層部11bは、図1及び図2(A)に示したように、交差領域AR1の第2層L2には形成されず、周辺領域AR2の第2層L2に形成されている。交差領域AR1の第2層L2には、第1配線11と交差する第2配線12の下層部12b、及び第2配線12の下層部12bと第1配線11の下層部11bとを電気的に分離する第2絶縁層22が存在している。
第2配線12の導体部12cは、図1及び図2(B)に示したように、上層部12a及び下層部12bの双方に達し、それらを接続するように、周辺領域AR2の第3層L3に形成されている。交差領域AR1の第3層L3には、第3絶縁層23が存在している。
図3は配線の別の構成例を示す図であって、(A)は斜視模式図、(B)は(A)のX3−X3断面模式図、(C)は(A)のY3−Y3断面模式図である。
この図4に示す例において、第1配線121が、第1層L1の第1絶縁層21内に形成されている点は、上記図3の例と同じである。この図4に示す例では、第2配線122が、第1配線121と交差しない領域では、第1配線121と同じく第1層L1の第1絶縁層21内に形成されている。そして、この第2配線122は、第1配線121と交差する領域では、第3層L3の第3絶縁層23を貫通するビア123で第2層L2に迂回され、第2絶縁層22内に形成されている。
まず、第1実施例について説明する。
図7は電子装置の一例の平面模式図である。
半導体素子41,42には、例えば、IC(Integrated Circuit)チップ、或いはICチップがパッケージングされたものが用いられる。半導体素子41,42は、ここでは、配線基板50の所定位置に、フリップチップ実装されている。尚、この図7では、半導体素子41,42と配線基板50との接続部の図示を省略するが、半導体素子41,42と配線基板50には、予め対応する位置にそれぞれ電極(端子)が形成されており、対応する電極同士がバンプを介して電気的に接続される。
尚、素子間配線51及び素子−端子間配線53の微細化や高密度化の観点からは、半導体基板上に固体酸化物を絶縁層として形成し、その絶縁層内に素子間配線51及び素子−端子間配線53を形成することによって、配線基板50を得ることが好ましい。このような配線基板50の形成方法については後述する。
図8には、一例として、図7の領域D1に形成されている4本の素子−端子間配線53の部分を示している。これら4本の素子−端子間配線53を、ここでは、第1配線531、第2配線532、第3配線533及び第4配線534とする。
上層部533aは、交差領域AR1及び周辺領域AR2の第1層L1に形成されている。下層部533bは、周辺領域AR2の第2層L2に形成されている。交差領域AR1の第2層L2には、第3配線533と交差する第2,第4配線532,534の下層部532b,534bが形成されている。導体部533cは、周辺領域AR2の第3層L3に形成され、上層部533aと下層部533bとを接続している。
上層部534aは、周辺領域AR2の第1層L1に形成されている。交差領域AR1の第1層L1には、第4配線534と交差する第1,第3配線531,533の上層部531a,533aが形成されている。下層部534bは、交差領域AR1及び周辺領域AR2の第2層L2に形成されている。導体部534cは、周辺領域AR2の第3層L3に形成され、上層部534aと下層部534bとを接続している。
ここでは一例として、シリコン基板上に絶縁層及び配線が形成される形態の配線基板50の形成方法について説明する。以下、その形成工程を順に説明する。
配線基板50の形成では、まず、シリコン基板55の表面に、絶縁層(下地絶縁層)56を形成し、更にその上に、上記した第2絶縁層542を形成する。下地絶縁層56としては、例えば、膜厚0.7μmの酸化シリコン層を形成する。また、第2絶縁層542としては、例えば、膜厚1μmの酸化シリコン層を形成する。
図12は第1埋め込み工程の一例の説明図であって、(A)は平面模式図、(B)は(A)のX12−X12断面模式図、(C)は(A)のY12−Y12断面模式図である。
下層部531b,532b,533b,534bの形成後は、全面に、上記した第3絶縁層543を形成し、更にその上に、上記した第1絶縁層541を形成する。第3絶縁層543としては、例えば、膜厚0.5μmの酸化シリコン層を形成する。また、第1絶縁層541としては、例えば、膜厚1μmの酸化シリコン層を形成する。
溝543A,541Aの形成後は、全面に配線材料を堆積し、CMP法を用いて、第1絶縁層541の上面に堆積された不要な配線材料を除去し、溝543A,541A内に配線材料を埋め込む。配線材料は、例えば、銅や銅を主体とする金属材料を、CVD法を用いて堆積することができる。
尚、第1,第2,第3,第4配線531,532,533,534は、例えば、配線幅5μm、配線長20mmとすることができる。第1,第3配線531,533をそれぞれグランド線、信号線として用いる場合には、第1,第3配線531,533間のスペースを、例えば、10μmとすることができる。同様に、第2,第4配線532,534をそれぞれグランド線、信号線として用いる場合には、第2,第4配線532,534間のスペースを、例えば、10μmとすることができる。また、導体部531c,532c,533c,534cは、例えば、0.01mm〜1mmの間隔で配置することができる。
尚、この図15には、便宜上、下層部531b,532b,533b,534bのうち、第1配線531の下層部531bの、図7の領域D2に相当する部分を図示して、端子60の形成の流れを説明する。端子60の形成の流れは、他の下層部532b,533b,534bについても同じである。
そして、図15(B)に示すように、シリコン基板55側から、シリコン基板55及び下地絶縁層56を貫通し、ランド531baに達するビア用溝61aを形成する。ビア用溝61aの形成後は、例えば、CVD法及びCMP法を用いて、ビア用溝61aに銅等の導電材料を充填し、図15(C)に示すように、ビア61を形成する。
図17は電子装置の一例の要部断面模式図である。尚、図17には、一例として、第1配線531に沿った断面の要部を模式的に図示している。
尚、半導体素子41,42の端子43上に、予め金バンプや銅バンプを接続しておいてもよい。また、半導体素子41,42の端子43上にUBM(図示せず)を形成し、その上にバンプ45を接続するようにしてもよい。
図18には、上記配線基板50のように交差して配置した第1,第2,第3,第4配線531,532,533,534について、周波数と透過率の関係をシミュレーションした結果の一例を示している(実施例)。このシミュレーションにおいては、第1,第2,第3,第4配線531,532,533,534の配線幅を5μm、配線長(第1,第3配線531,533)を20mmとしている。また、第1,第2配線531,532をグランド線、第3,第4配線533,534を信号線とし、グランド線と信号線の間隔を10μmとしている。尚、透過率は、所定周波数の信号を信号線の一端側から入力し、他端側から出力される信号の波形減衰を基に、求める。
尚、以上の説明において、上記図7及び図17には、2つの半導体素子41,42が1枚の配線基板50に実装される形態の電子装置30を例示した。上記配線基板50のような交差配線を有する配線基板は、少なくとも1つの半導体素子を実装するための配線基板として、広く適用可能である。
図19は第2実施例に係る配線の要部斜視模式図である。また、図20は図19のX19−X19断面模式図、図21は図19のY19−Y19断面模式図である。
(付記1) 第1層、第2層、及び前記第1層と前記第2層との間の第3層を有し、
第1領域では前記第1層に形成され、前記第1領域周辺の第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第1配線と、
前記第1領域で前記第1配線と交差し、前記第1領域では前記第2層に形成され、前記第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第2配線と、
を含むことを特徴とする配線基板。
前記第2配線は、前記第1領域及び第2領域の前記第2層に延在された第4部と、前記第2領域の前記第1層に前記第4部と並行に延在された第5部と、前記第2領域の前記第3層に設けられ前記第4部と前記第5部とを接続する第6部とを含むことを特徴とする付記1に記載の配線基板。
(付記4) 前記第3部及び前記第6部は、ビアを含んでいることを特徴とする付記2に記載の配線基板。
(付記6) 前記第1領域で前記第1配線と交差し、前記第1領域では前記第2層に形成され、前記第2領域では前記第1層、前記第2層及び第3層に形成された第3配線を更に含むことを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の配線基板。
第1領域では前記第1層に形成され、前記第1領域周辺の第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第1配線と、
前記第1領域で前記第1配線と交差し、前記第1領域では前記第2層に形成され、前記第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第2配線と、
を含む配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続された半導体素子と、
を有することを特徴とする電子装置。
12,112,122,532 第2配線
11a,12a,531a,532a,533a,534a,535a 上層部
11b,12b,531b,532b,533b,534b,535b 下層部
11c,12c,531c,532c,533c,534c,535c 導体部
11d,12d,61,65,123 ビア
21,541 第1絶縁層
22,542 第2絶縁層
23,543 第3絶縁層
30 電子装置
41,42 半導体素子
43,60,64 端子
44,63,67 保護膜
45,69 バンプ
50 配線基板
51 素子間配線
53 素子−端子間配線
55 シリコン基板
56 下地絶縁層
61a ビア用溝
62,66 パッド
68 アンダーバンプメタル
531ba,531ab,531bb ランド
533 第3配線
534 第4配線
541A,542A,543A 溝
544 第4絶縁層
AR1 交差領域
AR2 周辺領域
L1 第1層
L2 第2層
L3 第3層
D1,D2,D3 領域
Claims (6)
- 第1層、第2層、及び前記第1層と前記第2層との間の第3層を有し、
第1領域では前記第1層に形成され、前記第1領域周辺の第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第1配線と、
前記第1領域で前記第1配線と交差し、前記第1領域では前記第2層に形成され、前記第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第2配線と、
を含むことを特徴とする配線基板。 - 前記第1配線は、前記第1領域及び第2領域の前記第1層に延在された第1部と、前記第2領域の前記第2層に前記第1部と並行に延在された第2部と、前記第2領域の前記第3層に設けられ前記第1部と前記第2部とを接続する第3部とを含み、
前記第2配線は、前記第1領域及び第2領域の前記第2層に延在された第4部と、前記第2領域の前記第1層に前記第4部と並行に延在された第5部と、前記第2領域の前記第3層に設けられ前記第4部と前記第5部とを接続する第6部とを含むことを特徴とする請求項1に記載の配線基板。 - 前記第3部及び前記第6部は、導体層を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の配線基板。
- 前記第3部及び前記第6部は、ビアを含んでいることを特徴とする請求項2に記載の配線基板。
- 前記第3層は、1層又は2層以上の層を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の配線基板。
- 第1層、第2層、及び前記第1層と前記第2層との間の第3層を有し、
第1領域では前記第1層に形成され、前記第1領域周辺の第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第1配線と、
前記第1領域で前記第1配線と交差し、前記第1領域では前記第2層に形成され、前記第2領域では前記第1層、前記第2層及び前記第3層に形成された第2配線と、
を含む配線基板と、
前記配線基板に電気的に接続された半導体素子と、
を有することを特徴とする電子装置。
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