深さの異なるビアへのめっき充填方法

【課題】深さの異なるビアに銅めっきを充填する際、浅いビアの開口面積を深いビアの開口面積より広くし、複雑な工程を行なうことなく、浅いビアと深いビアをフラットに埋めるめっき方法。高密度の回路を形成するには深さの異なるビアを配置し、かつ、両方の深さのビアをフラットに充填する必要がある。しかしながら、従来技術では、深い部分だけ別にめっきをする必要があったが、工程的に複雑となり、生産性、コスト、品質に悪影響を及ぼす。
【解決手段】ビアの単独の開口面積を浅いビアを深いビアより広く設計することにより、深さの異なるビアをフラットに充填する。さらに、必要に応じ、深いビアの開口面積を開口側をビア底側より広く、また、接続面積を要する部分は、深いビアについては、狭い面積のビアを並列に配置することにより対応する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板、ウエハーの深さの異なったビアにめっきにより金属充填を行なう方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビアフィルめっきでは、図１に示すように同一深さへのめっきが一般的に行なわれている。しかしながら回路の高密度化を進めるにあたり、深さの異なるビア接続が要求されつつあるが、深さの異なる回路間を接続するためにはめっきレジスト形成した後、図２−１及び図２−２に示すように、絶縁層形成〜ビアフィルめっき工程を複数回行なう必要があった。深さの異なるビアの要求がある例としては、ベースウエハーもしくはプリント基板上にチップを搭載し、絶縁層を形成後、絶縁層上にベース回路とチップ上の回路の両方から接続をとるケースがある。絶縁層形成工程、及び、めっきレジスト形成工程は、前処理、感光性レジスト塗布、セミキュアー、露光、現像、キュアーと工程が複雑であり、複数回数実施することは、生産リードタイム、コスト面で非常に不都合である。
また、上記追加工程を行なわず、深いビアが充填できるまでめっきを行なうと、図３の５に示すように、浅いビア部分が盛り上がってしまう。
【特許文献１】特願平９−２１３８７３
【特許文献２】特願平９−１７２７８１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、深さの異なるビアへ銅めっきを充填する際、深さが異なるために発生するめっきレジスト形成、及びレジスト除去の工程追加を避け、リードタイムの延長、コストのアップを避けることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
深さの異なるビアの深いビアの開口面積を浅いビアの開口面積より小さくする。
また、深い孔の充填効率を上げるため、必要に応じ、ビア開口側をビア底側より広くする。
【０００５】
深いビア部の接続面積が広く必要な場合は、開口面積の小さいビアを複数個配置し、ビア単体の開口面積は、浅いビアの開口面積より小さくする。
【発明の効果】
【０００６】
深さの異なるビアにフラットな形状で銅めっきを充填する際、深いビアは他の部分をマスキングして深さの差異分めっきを析出させる必要がある。そのためには、めっきレジスト形成、及びその除去工程が増えるため、リードタイムが長くなり、コストも増加する。本発明による設計を行なうことにより、同一深さのみ存在するビアフィルと同じ工程で加工が可能となった。
【０００７】
これにより、多層化されたプリント基板の深さの異なる層と表層までの接続が安価に製作可能となり、図４に示すように、充填されたビア上にビアが配置できることから、高密度化に有利となる。
【０００８】
また、図５に示すように、ウエハー、プリント基板の表面に実装された部品とベースのウエハー、またはプリント基板の表面から絶縁層上の回路へビアが充填された状態で安価に製作可能となり、さらにこのビアの上にビアが配置可能なことから高密度化に有利となる。
［比較例１］
【０００９】
従来技術で、深さの異なるビアを充填する方法１を記す。図６−１の１に示すように、ウエハー上にチップが実装され、ポリイミドの絶縁層によりビアが形成されているが、ウエハー上とチップ上のビアは深さが異なる。次に、ビアの形成されたチップ付きウエハーに図６−１の２に示すように、スパッタ、無電解銅めっきで導電性を付与した層（以下、導電層という）を付与する。必要に応じ、銅めっきを行う。次に図６−１の３に示すように、深いビア部分のみ開口しためっきレジストを形成し、図６−１の４に示すように浅いビアの深さまでビアフィルめっきを行い、図６−１の５に示すようにめっきレジストを除去した後、図６−１の６に示すように、再度、パターン及びビア部が開口しためっきレジストを形成し、図６−２の７に示すように、再度ビアフィルめっきを行なう。その後、図６−２の８に示すように、めっきレジストを除去し、図の６−２の９に示すようにシード層を除去する。
同一深さのビアフィルプロセスと比較して、めっきレジスト除去とめっきレジスト形成の工程が追加されている。
［比較例２］
【００１０】
従来技術で、深さの異なるビアを充填する方法２を記す。図７−１の１に示すように、ウエハー上にチップが実装され、ポリイミドの絶縁層によりビアが形成されているが、ウエハー上とチップ上のビアは深さが異なる。次に、ビアの形成されたチップ付きウエハーに図７−１の２に示すように導電層を付与する。必要に応じ、銅めっきを行い、図７−１の３に示すようにパターン及びビア部が開口しためっきレジストを形成し、図７−１の４に示すように浅いビアが埋まるまでビアフィルめっきを行なう。その後、図７−１の５に示すように深いビア部分のみ開口しためっきレジストを形成し、図７−１の６に示すように深いビアが埋まるまでビアフィルめっきを行う。その後、図７−２の７に示すようにめっきレジストを除去し、図７−２の８のようにシード層を除去する。
同一深さのビアフィルプロセスと比較して、めっきレジスト形成の工程が追加される。
［比較例３］
【００１１】
従来技術で、深さの異なるビアを充填する方法３を示す。図８−１の１に示すように、ウエハー上にチップが実装され、ポリイミドの絶縁層によりビアが形成されているが、ウエハー上とチップ上のビアは深さが異なる。次に、ビアの形成されたチップ付きウエハーに図８−１の２に示すように導電層を付与する。必要に応じ、銅めっきを行い、図８−１の３に示すように、深いビア部分のみ開口しためっきレジストを形成し、図８−１の４に示すように浅いビアの深さまでビアフィルめっきを行い、図８−１の５に示すようにめっきレジストを除去した後、図８−１の６に示すように、全面ビアフィルめっきをビアが埋まるまで行なう。その後、図８−２の７に示すようにエッチングレジストを形成後、図８−２の８に示すようにエッチングを行い、図８−２の９に示すようにエッチングレジストを除去する。
同一深さのビアフィルプロセスと比較して、めっきレジスト形成と、レジスト除去の工程が追加されている。
［比較例４］
【００１２】
従来技術で、深さの異なるビアを充填する方法４を示す。図９−１の１に示すように、ウエハー上にチップが実装され、ポリイミドの絶縁層によりビアが形成されているが、ウエハー上とチップ上のビアは深さが異なる。次に、ビアの形成されたチップ付きウエハーに図９−１の２に示すように導電層を付与する。図９−１の３に示すように、全面浅いビアが埋まるまでビアフィルめっきを行なう。その後、図９−１の４に示すように深いビア部分のみ開口しためっきレジストを形成し、図９−１の５のように、深いビアが埋まるまでビアフィルめっきを行う。
その後、図９−１の６に示すように、めっきレジストを除去し、図９−２の７に示すようにエッチングレジスト形成後、図９−２の８に示すようにエッチングする。その後、図９−２の９に示すようにエッチングレジストを除去し、回路を完成させる。
同一深さのビアフィルプロセスと比較して、めっきレジスト形成と、レジスト除去の工程が追加されている。
【実施例１】
【００１３】
図１０の１は４層に積層されたプリント基板を示す。図１０の２は４層に積層されたプリント基板に炭酸ガスレーザーを使用し、深さが４０μｍ開口径Φ１５０μｍ、および深さ８０μｍ開口径１００μｍのビアを形成した。図１０の３は過マンガン酸カリ等の水溶液で孔内の清掃を行い、図１０の４は脱脂、ソフトエッチ、硫酸浸漬、触媒付与、アクセレレーター浸漬、無電解銅浸漬の手順でビア内に銅皮膜を形成する。
脱脂後、酸浸漬を行い、ビアフィル用硫酸銅めっきを行なう。ビアフィル用硫酸銅めっきとしては、硫酸銅５水塩２５０ｇ／ｌ，硫酸５０ｇ／ｌ塩素イオン５０ｍｇ／ｌに市販の荏原ユージライト製光沢剤を添加したものを使用した。電流密度１Ａ／デシで２時間めっきを行なった。図１０の５は深さの異なるビアへの充填形状が、ほぼフラットになったところを示す。その後、図１０の６に示すように、回路となる部分にエッチングレジストを形成し、図１０の７に示すようにエッチングを行なって、深さの違うビアを埋めた回路を完成させた。
【実施例２】
【００１４】
（実施例1に倣って記載してください）
図１１の１は、チップが実装されたウエハーを示す。その上に、図１１の２に示すように感光性ポリイミドでビア付き絶縁層を形成し、図１１の３に示すように、スパッタにてチタン／銅の導電層を形成。ウエハー上のビアは深さ４０μｍ開口径Φ５０μｍ、チップ上のビアは深さ２０μｍ開口径Φ８０μｍの形状であった。その後、１μｍ程度の硫酸銅めっきを行なった後、図１１の４に示すようにめっきレジストを形成した。プラズマでレジスト残渣の除去を行なったのち、図１１の５に示すように酸性脱脂、酸浸漬を行い、ビアフィル硫酸銅めっきを行なった。ビアフィル用硫酸銅めっきとしては、硫酸銅５水塩１５０ｇ／ｌ，硫酸１５０ｇ／ｌ塩素イオン５０ｍｇ／ｌに市販のアトテック製光沢剤を添加したものを使用した。電流密度１Ａ／デシで５０分間めっきを行い、図１１の６に示すようにめっきレジストを除去後、図１１の７に示すように全面ソフトエッチングを行ない、回路を完成させた。
【実施例３】
【００１５】
図１２の１は、チップが実装されたウエハーを示す。その上に、図１２の２に示すように感光性ポリイミドでビア付き絶縁層を形成した。ウエハー上のビアは深さ４０μｍ開口径Φ５０／３０μｍ（ビア開口側Φ５０μｍ、ビア底部側３０μｍ）、チップ上のビアは深さ１０μｍ開口径Φ１００μｍの形状であった。ビア深さ４０μｍの一部の電源パターンは５＊５列のビアを並列に配置し接続した。その後、図１２の３に示すように、スパッタにてチタン／銅の導電層を形成。その後、図１２の４に示すようにめっきレジストを形成した。プラズマでレジスト残渣の除去を行なったのち、図１２の５に示すように、酸性脱脂、酸浸漬を行い、ビアフィル硫酸銅めっきを行なった。ビアフィル用硫酸銅めっきとしては、硫酸銅５水塩１５０ｇ／ｌ，硫酸１５０ｇ／ｌ塩素イオン５０ｍｇ／ｌに市販のアトテック製光沢剤を添加したものを使用した。電流密度１Ａ／デシで５０分間めっきを行い、図１２の６に示すようにめっきレジストを剥離後、その後、図１２の７に示すように全面ソフトエッチングを行ない、回路を完成させた。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のビアフィル工程（パターンめっきのケース）
【図２−１】深さの異なるビアを絶縁層を２回に分けて形成する工程
【図２−２】深さの異なるビアを絶縁層を２回に分けて形成する工程
【図３】深さの異なるビアを従来工程で処理したケース（盛り上がり発生）
【図４】多層基板での占有面積比較
【図５】ウエハー上へチップ実装した場合の占有面積比較
【図６−１】深さの異なるビアフィル工程（比較例１）（パターンめっきのケース）
【図６−２】深さの異なるビアフィル工程（比較例１）（パターンめっきのケース）
【図７−１】深さの異なるビアフィル工程（比較例２）（パターンめっきのケース）
【図７−２】深さの異なるビアフィル工程（比較例２）（パターンめっきのケース）
【図８−１】深さの異なるビアフィル工程（比較例３）（全面めっきのケース）
【図８−２】深さの異なるビアフィル工程（比較例３）（全面めっきのケース）
【図９−１】深さの異なるビアフィル工程（比較例４）（全面めっきのケース）
【図９−２】深さの異なるビアフィル工程（比較例４）（全面めっきのケース）
【図１０】深さの異なるビアフィル工程（実施例１）（全面めっきのケース）
【図１１】深さの異なるビアフィル工程（実施例２）（パターンめっきのケース）
【図１２】深さの異なるビアフィル工程（実施例３）（パターンめっきのケース）
【符号の説明】
【００１７】
Ａウエハー
Ｂ絶縁層
Ｃ導電層（シード層）
Ｄめっきレジストもしくはエッチングレジスト
Ｅビアフィルめっき
Ｆチップ
Ｇ銅充填されたビア
Ｈ銅充填が不完全なビア
Ｉガラスエポキシ多層基板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビア内に銅めっきを充填するめっきにおいて、異なった深さのビアに充填する際、深いビアの開口面積を浅いビアの開口面積より小さい形状とするめっき方法、及び、その方法で製造した製品
【請求項２】
請求項１において、深いビアの形状を、ビア底部側をビア開口側より小さな面積とするめっき方法、及び、その方法で製造した製品
【請求項３】
請求項１において、必要な部分の深いビアを複数個並列に配置し、その部分のトータルのビア面積を増加させた構造の製品

【図１】