用于形成多层布线基板的布线基板部件、其制造方法及多层布线基板

摘要

用于形成多层布线基板的布线基板部件包括：具有孔部(11a)的绝缘层(11)；以及与该绝缘膜接合的、作为导体层的金属层(12)。金属层(12)具有：填充绝缘层孔部的通道部分(12b)、与该通道部分一体连接的凸部(12a)以及布线部(12c)。凸部被设置在绝缘层的一侧表面上，并形成具有与通道部分一体连接的底面的、大致呈方锥台状的形状。布线部被设置在绝缘层的另一侧表面上，具有一定的图案。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于形成多层布线基板的布线基板部件、其制造方法以及利用该布线基板部件所形成的多层布线基板。

背景技术

为了使布线基板高集成化，需要使在布线基板上形成的布线电路细微化，使这样的布线基板多层化，进而以高可靠性细微形成上下布线间的连接。作为制造这样的多层布线基板的方法，公知有所谓的积层法。在该方法中，预先将形成了布线图案的材料通过一次积层而一体化，再通过钻孔机等进行通孔加工来实现层间连接，从而制成了印刷布线基板(芯基板)。然后，通过在芯基板上交替形成绝缘层和布线层来实现细微布线。

但是，积层法有工时数多，生产成本高的问题。另外，在作为芯基板的制作方法的粘接法中，难以缩小通过钻孔机加工的通孔的直径。另外，因为通孔成为布线的障碍，所以必须使布线迂回，从而存在妨碍布线的高密度化的问题。

作为解决这样的问题的一个手段，日本专利文献特开2002-359471号公报记载了多层布线基板的制造方法。在该方法中，首先准备多片多层金属板，该多层金属板是在凸部形成用金属层上经由防腐蚀层形成用于形成布线膜的金属层或布线膜。然后，在第一多层金属板的凸部形成用金属层上布图从而形成凸部，并在该凸部的形成面上形成绝缘层，使得只有凸部的顶部露出。之后，层叠第一多层金属板和第二多层金属板，使得该第一多层金属板的凸部与第二多层金属板的布线层相对。接着，在第二多层金属板的凸部形成用金属层上布图从而形成凸部，并在该凸部的形成面上形成绝缘层，使得只有凸部的顶部露出。之后，层叠第二多层金属板和第三多层金属板，使得该第二多层金属板的凸部与第三多层金属板的布线层相对。通过反复以上的工序来制造多层布线基板。

但是，在该多层布线基板的制造方法中，在多层金属板上形成凸部的工序是通过蚀刻处理来进行的。因此，难以提高凸部的形状精度，此外还存在易于在每个凸部产生形状偏差的问题。另外，因为难以形成细微的凸部，所以存在难以实现布线的细微化和高密度化的问题。

发明内容

本发明是鉴于以上而做出的发明，其目的在于提供一种布线基板部件，该布线基板部件具有位置精度与形状精度良好的凸部，从而能够形成可以实现布线的细微化和高密度化的多层布线基板。

本发明的另一目的在于提供一种可以廉价制造该布线基板部件的制造方法，以及利用该布线基板部件形成的多层布线基板。

根据本发明，提供一种布线基板部件，该布线基板部件用于形成多层布线基板，其特征在于，包括：具有在厚度方向上贯穿的孔部的绝缘层；和与该绝缘层接合的导体层，其中所述导体层具有：通道部分，填充所述绝缘层的孔部；凸部，设置在所述绝缘层的一侧表面上，并形成具有与所述通道部分一体连接的底面的、大致呈方锥状乃至方锥台状的形状；布线部，设置在所述绝缘层的另一侧表面上，与所述通道部分一体连接并具有一定的图案。

该布线基板部件的凸部具有良好的位置精度与形状精度。而且，通过利用该布线基板部件，可以形成能够实现布线的细微化与高密度化的多层布线基板。

另外根据本发明，提供一种用于形成该多层布线基板的布线基板部件的制造方法。即，提供一种制造方法，用来制造用于形成多层布线基板的布线基板部件，所述制造方法的特征在于，包括：在主面是(100)面的硅基板表面上，形成具有一定开口图案的掩模的工序；经由所述掩模通过药液对所述硅基板进行结晶各向异性蚀刻，从而在所述硅基板的表面上形成大致呈方锥状乃至方锥台状的凹部的工序；将所述掩模从所述硅基板的表面除去的工序；在除去了形成有所述硅基板的所述凹部的部分的表面上形成绝缘层的工序；在形成有所述绝缘层的所述硅基板的表面上覆盖所述绝缘层，并且形成导体层填充所述凹部的工序；将所述绝缘层及所述导体层从所述硅基板剥离，从而得到由所述绝缘层和所述导体层构成的所述布线基板部件的工序。

根据该制造方法，通过将形成了凹部的硅基板作为样板来使用，可以低价且重复性良好地制造配有位置精度与形状精度良好的凸部的布线基板部件。另外，可以容易地实现凸部的细微化，从而实现布线的细微化和高密度化。而且，因为最初的布线基板部件的制造中所使用的硅基板可以再利用，从而可以再次制造同样的布线基板部件，所以生产率也高。

根据本发明，提供一种利用这样的布线基板部件而制造的多层布线基板。即，提供了一种多层布线基板，利用布线基板部件而形成，其特征在于，所述布线基板部件包括：具有在厚度方向上贯穿的孔部的绝缘层；和与该绝缘层接合的导体层，其中，所述导体层具有：通道部分，填充所述绝缘层的孔部；凸部，设置在所述绝缘层的一侧表面上，并形成具有与所述通道部分一体连接的底面的、大致呈方锥状乃至方锥台状的形状；布线部，设置在所述绝缘层的另一侧表面上，与所述通道部分一体连接并具有一定的图案。

该多层布线基板利用配有如上述那样具有良好位置精度与形状精度的凸部的布线基板部件，从而能够容易地进行多层化的处理来制造。从而能够以低成本提供高集成度的多层布线基板。

而且，因为本发明的布线基板部件的凸部具有大致呈方锥状或方锥台状的前端细的形状，所以能够与宽度更窄的布线部相连接。这样可以实现布线图案的细微化、高集成化。另外由于凸部前端的面积变小，所以可以减小在利用布线基板部件形成多层布线基板时的热压的压力，从而可以减轻对所形成的多层布线基板的损伤。

附图说明

图1是本发明的、用于形成多层布线基板的布线基板部件的截面示意图；

图2是表示图1所示的布线基板部件的制造方法的流程图；

图3是以(a)～(h)的工序顺序来表示图2所示的布线基板部件的制造方法的截面示意图；

图4是以(i)～(n)的工序顺序来表示图2所示的布线基板部件的制造方法的截面示意图；

图5是表示代替图3(e)所示的凹部的其他形状的凹部的截面示意图；

图6是表示与图5所示的凹部对应形成的布线基板部件的又一方式的截面示意图；

图7是以(a)～(e)的工序顺序来表示利用本发明的布线基板部件来制造多层布线基板的方法的截面示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1示出了本发明的、用于形成多层布线基板的布线基板部件的实施方式。图1所示的布线基板部件10配有：在预定位置上具有在厚度方向贯通的孔部11a的绝缘层11，以及与该绝缘层11接合的作为导体层的金属层12。金属层12具有填充绝缘层11的孔部11a的通道部分12b，和与该通道部分12b一体连接的凸部12a及布线部12c。凸部被设置在绝缘层11的一侧表面上，并大致呈具有与通道部分12b一体连接的底面的方锥台形状。布线部12c被设置在绝缘层11的另一侧表面(相对面)上，具有一定的电路图案。优选孔部11a的开口形状大致呈正方形。

接着，作为本发明的布线基板部件的制造方法的实施方式，参照图3及图4并根据图2的流程图来说明图1所示的布线基板部件10的制造方法。

首先如图3(a)所示，主面是密勒指数(100)面的硅基板21(在图3中记作“Si-sub”)。然后，在作为该硅基板21的主面的表面上形成后面作为掩模使用的金属膜22(以下记作“金属掩模22”)(图2的步骤1)。如后述那样，作为金属掩模22的材料，必须选择用后面进行硅基板21的结晶各向异性蚀刻时所使用的药液不能溶解的材料。

接着如图3(b)所示，利用光刻技术在金属掩模22的表面上例如通过旋涂法而形成抗蚀膜23。另外，对该抗蚀膜23通过以预定的图案曝光、显影并进行必要的热处理等来进行布线(步骤2)。并使该形成在抗蚀膜23上的图案在预定的位置上形成大致呈正方形的孔。接着如图3(c)所示，将已被布图的抗蚀膜23作为蚀刻掩模，对金属掩模22进行蚀刻，从而对金属掩模22进行布图(步骤3)。进一步如图3(d)所示，例如通过灰化或药液处理将抗蚀膜23从硅基板21上除去(步骤4)。

接着，如图3(e)所示，通过已被布图的金属掩模22利用药液(蚀刻剂)进行硅基板21的蚀刻处理(步骤5)。蚀刻剂优选使用氢氧化钾(KOH)水溶液、乙二胺邻苯二酚(EDP)水溶液及四甲基氢氧化胺(TMAH)水溶液。步骤5的蚀刻处理依存于硅基板21的结晶构造，并作为形成大致呈方锥状的凹部那样的结晶各向异性蚀刻来进行。通过在预定时间进行这样的蚀刻，从而在硅基板21上形成大致呈方锥台状的凹部24。凹部24的侧面和硅基板21的(100)面所成的角度大约为54.7度。

另外，对于在该步骤5的处理中使用的蚀刻剂，金属掩模22需要有耐腐蚀性。在使用氢氧化钾(KOH)水溶液作为蚀刻剂时，金属掩模22优选使用Pt/Ti。另外，在使用乙二胺邻苯二酚(EDP)水溶液作为蚀刻剂时，金属掩模22优选使用Ti、TiN、TiN/Ti、Cr、Ta、Nb、Zr、Pt/Ti、Pt/Cr、Au/Ti及Au/Cr。在使用四甲基氢氧化胺(TMAH)水溶液作为蚀刻剂时，金属掩模22优选使用Cr、Mo、Zr、TiN/Ti、Ni/Cr、Pt/Cr及Au/Cr。

如果在硅基板21上形成了凹部24，则如图3(f)所示，通过蚀刻处理将金属掩模22从硅基板21上除去(步骤6)。之后，如图3(g)所示，在包括凹部24的表面的硅基板21的表面上，通过溅射法等形成由溶解在预定药液中的金属薄膜形成的分离层25(步骤7)。该分离层25是为了能够容易地实现将后形成在硅基板21上的绝缘层11及金属层12从硅基板21一体剥离的处理。

然后如图3(h)所示，在分离层25上形成绝缘层11之后，如图4(i)所示，对绝缘层11进行布图(步骤8)。该布图是这样进行的，即：只在除去了形成有硅基板21的凹部24的部分的表面上的分离层25上留下绝缘层11。换言之，除去绝缘层11中与硅基板21的凹部24相对应的部分，从而在绝缘层11上形成与凹部24相对应的孔部11a。那样的布图可以如下进行，例如，先用抗蚀膜形成绝缘膜11，再将该抗蚀膜中形成孔部11a的部分曝光、显像然后除去。

然后，如图4(j)所示，在绝缘层11上例如通过电镀法来形成金属层12，并使得凹部24及孔部11a被填充(步骤9)。该金属层12的材料优选使用铜或铜合金。另外，在通过电镀法形成金属层12时，在电镀处理之前，先通过灰化使绝缘层11的表面更粗糙，并通过溅射法等形成籽晶层。这样形成的金属层12(通过分离层25)就具有填充凹部24的大致呈方锥台状的凸部12a、填充孔部11a的通道部分12b以及之后形成在预定图案上的布线部12c成为一体的构造。

接着，如图4(k)所示，利用光刻技术在金属层12的表面上进一步形成抗蚀膜26。然后以预定的图案对该抗蚀膜26曝光、显影并布图(步骤10)。接着，如图4(l)所示，将已被布图的抗蚀膜26作为掩模使用，对金属层12进行蚀刻(步骤11)。由此金属层12的布线部12c形成预定的布线图案。

然后，如图4(m)所示，例如通过灰化或药液处理将抗蚀膜26从金属层12上除去(步骤12)。此时，需要确定绝缘层11及抗蚀膜26的材质、抗蚀膜26的去除方法，使得也是抗蚀膜的绝缘膜11不会与抗蚀膜26同时被除去。在该时刻，是图1所示的布线基板部件10经由分离层25而形成在硅基板21上的状态。接着，如图4(n)所示，通过湿蚀刻将分离层25从硅基板21上除去(步骤13)。这样使绝缘层11及金属层12一体地从硅基板21上分离，能够得到图1所示的由绝缘层11与金属层12构成的布线基板部件10。

在上述的结晶各向异性蚀刻处理(步骤5)中，通过使处理时间更长，如图5所示，还可以在硅基板21上形成大致呈方锥状的凹部24′。通过利用具有该凹部24′的硅基板21进行步骤6以后的处理，能够制造包括金属层12′的布线基板部件10′，该金属层12′具有图6所示那样的大致呈方锥状的凸部12a′。另外，凹部24′的深度由孔部11a的大小(边长)来决定。该布线基板部件10′可以和图1所示的布线基板部件10同样地使用。

根据以上的布线基板部件的制造方法，可以在与光刻技术的定位精度同等的精度下形成凸部12a。因此，能够与具有5～10μm左右的尺寸的微小图案的布线部12c相对应，容易地形成微小的凸部12a。另外，通过利用硅基板21的结晶各向异性蚀刻，可以控制凸部12a的形状固定。即，可以形成具有良好位置精度与形状精度的凸部12a。而且，通过结晶各向异性蚀刻处理的时间来调节凸部12a的高度，从而可以调节凸部12a的前端部的面积(方锥台的前端侧的底面积)。即，即使与凸部12a的前端部相连接的布线宽度狭窄，也能够形成与该布线对应的凸部12a。由此可以使得布线图案细微化，而且高集成化。而且，为了制造其他的布线基板部件10，可以再利用形成有凹部24的硅基板21(图3(f))。

接下来，参考图7，对利用了通过上述方法而得的三个布线基板部件10a～10c的多层布线基板40的制造方法进行说明。首先，除了布线基板部件10a～10c外，还准备Cu/PI片(布线片)31。该Cu/PI片31由平坦绝缘膜聚酰亚胺(PI)片32以及铜布线33构成，该铜布线33构成该PI片32上所形成的布线图案。

接着，如图7(a)所示，重叠Cu/PI片31与布线基板部件10a，使得Cu/PI片31的铜布线33与布线基板部件10a的凸部相对。然后，通过将其热压，如图7(b)所示，得到了Cu/PI片31与布线基板部件10a的积层体，即多层布线基板40a。因为布线基板部件10a的凸部具有前端细的形状，所以可以在热压时的压力较小的情况下进行凸部与Cu/PI片31的铜布线33的连接。因此，降低了对布线基板部件10a与Cu/PI片31的损伤。另外在热压时凸部一边嵌入铜布线33中，一边被压坏。

接着，如图7(c)所示，将PI片32从多层布线基板40a剥离。之后，如图7(d)所示，将布线基板部件10b和布线基板部件10c与多层布线基板40a重叠，使得布线基板部件10b的凸部向着铜布线33一侧，布线基板部件10c的凸部向着布线基板部件10a的布线部。然后通过将其热压，如图7(e)所示，得到了多层布线基板40a与布线基板部件10b及10c积层而成的多层布线基板40。

另外，通过反复进行以上由多层布线基板40a制作多层布线基板40的工序，即，通过在多层布线基板40的表面上进一步积层其他的布线基板部件，可以得到更加多层的多层布线基板。另外在图7中示出的是布线基板部件10b及10c具有预先形成一定图案的布线部，但布线基板部件10b及10c的布线部的图案形成也可以在制作多层布线基板40之后进行。例如，对多层布线基板40的内外表面进行形成掩模、蚀刻及除去掩模的一系列处理，也可以形成布线基板部件10b及10c的布线部的图案。

如上述那样，通过利用本发明的布线基板部件制造多层布线基板，能够以高生成率制造具有细微布线图案的多层布线基板。但是，作为制造多层布线基板的方法公知有使用焊球的方法。在这种情况下，因为需要考虑焊球的熔融，所以需要将配置焊球的布线区域扩大得比焊球的直径大。因此难以实现布线的高集成化。对此，在利用本发明的布线基板部件制造多层布线基板时，因为凸部的前端细，所以缩窄了与凸部连接的布线部的区域，从而可以提高布线的高集成化。而且因为焊球对于铜来说是异种金属，所以不适合设备的高速化。对此，根据本发明，能够使接合部为Cu-Cu接合，从而能够在同种金属之间进行接合。

而且，如图7(e)所示多层布线基板40的左侧的布线部分所示那样，容易由铜的体积形成贯穿多层布线基板40的外表面和内表面之间那样的布线。另外，也容易由在一部分层之间的铜或铜合金的体积形成布线。但是，以往，贯穿多层布线基板的外表面和内表面的布线的形成方法公知有：在多层布线基板上形成通孔，然后在孔的内表面进行电镀处理。这样的通孔使得其他布线不得不绕弯，从而存在妨碍布线高密度化的问题。对此，如果利用本发明的布线基板部件来制作多层布线基板，则可以容易地避免布线的迂回。

本发明并不限于以上说明的实施方式。例如，在上述布线基板部件10的制造方法(步骤1)中，虽然示出了在硅基板21的表面上形成了金属掩模22的情况，但是也可以形成氧化硅膜(SiO₂膜)来代替金属掩模22，并通过该预定的方法来形成图案。然后，可以将已被布图的SiO₂膜用作硅基板21的结晶各向异性蚀刻处理(步骤5)的掩模。

另外，在上述布线基板部件10的制造方法(步骤8)中，虽然对形成抗蚀膜来作为绝缘层11的情况进行了说明，但是也可以形成多孔SiO₂膜等的low-k膜来作为绝缘层11。这时，在low-k膜的表面上形成预定图案的抗蚀膜，将该抗蚀膜作为掩模并通过对low-k膜进行蚀刻或灰化等来进行布图，之后除去抗蚀膜即可。