JP2022138469A - Multilayer wiring board and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細配線基板など、高い絶縁信頼性を有する多層配線基板に関する。 The present invention relates to a multilayer wiring board, such as a fine wiring board, having high insulation reliability.
近年、電子デバイスの小型化・高機能化に伴い、多層配線基板において配線のファインピッチ化対応が求められている。
配線のファインピッチ化が進むと、配線間のマイグレーションによる絶縁劣化が問題となる。
そこで、特許文献1のようにダマシン工法で配線を形成する場合に、バリア金属を形成しておく場合がある。
しかし、マイグレーションは、絶縁樹脂の絶縁耐性が高くても、配線(導体配線層)と、その上下に形成された絶縁樹脂層の樹脂界面で発生しやすい場合がある。その場合、特許文献1の工法では、樹脂界面が存在する配線などの導体上部にはバリア金属が形成されていないため、その樹脂界面と配線などの導体の接触部分からマイグレーションが進行しショート不良となることがある。
2. Description of the Related Art In recent years, as electronic devices have become smaller and more sophisticated, there has been a demand for fine-pitch wiring in multi-layer wiring boards.
As wiring becomes finer-pitched, insulation deterioration due to migration between wirings becomes a problem.
Therefore, when wiring is formed by the damascene method as in Patent Document 1, a barrier metal may be formed in advance.
However, even if the insulating resin has high insulation resistance, migration may easily occur at the resin interface between the wiring (conductor wiring layer) and the insulating resin layers formed above and below it. In that case, in the construction method of Patent Document 1, since the barrier metal is not formed on the upper part of the conductor such as the wiring where the resin interface exists, migration progresses from the contact portion between the resin interface and the conductor such as the wiring, resulting in a short failure. can be.
高い絶縁信頼性を有する多層配線基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a multilayer wiring board having high insulation reliability and a method for manufacturing the same.
課題解決のために、本発明の態様は、絶縁樹脂層及び導体配線層が少なくとも1層以上形成された多層配線基板であって、上記導体配線層は、下面、及び側面にバリア金属膜が形成されている。
ここで、下面とは、厚さ方向の一方の方向を向く面を指す。下面とは、例えば基板側を向く面(積層方向の下面)を指す。
また、本発明の態様の多層配線基板の製造方法は、絶縁樹脂層上にめっき銅による配線形成のためのレジストを形成する工程と、上記レジスト及び絶縁樹脂上にバリア金属膜及びめっきシード層をこの順に形成する工程と、めっきにより上記レジストの厚さ方向上端面位置よりも上方にまで銅を形成する工程と、上記レジストの上端面が露出するように、上記レジスト上方の銅、シード層及びバリア金属膜を除去して導体配線層を形成する工程と、上記レジストを除去する工程と、を有する。
In order to solve the problem, an aspect of the present invention is a multilayer wiring board having at least one insulating resin layer and at least one conductor wiring layer formed thereon, wherein a barrier metal film is formed on the lower surface and side surfaces of the conductor wiring layer. It is
Here, the lower surface refers to a surface facing one direction in the thickness direction. The lower surface refers to, for example, a surface facing the substrate side (lower surface in the stacking direction).
A method of manufacturing a multilayer wiring board according to an aspect of the present invention includes the steps of: forming a resist for forming wiring with plated copper on an insulating resin layer; and forming a barrier metal film and a plating seed layer on the resist and the insulating resin. a step of forming in this order; a step of forming copper above the position of the upper end face in the thickness direction of the resist by plating; The method includes a step of removing the barrier metal film to form a conductor wiring layer, and a step of removing the resist.
本発明の態様によれば、配線の下面と幅方向の両側面との樹脂界面にバリア金属膜が介挿されるため、高い絶縁信頼性を有する多層配線基板の提供が可能となる。 According to the aspect of the present invention, since the barrier metal film is interposed between the resin interface between the lower surface of the wiring and both side surfaces in the width direction, it is possible to provide a multilayer wiring board having high insulation reliability.
次に、本発明に基づく実施形態について図面を参照して説明する。
ここで、図面の寸法比率は、説明の都合上実際の比率と異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
(構成)
本実施形態の多層配線基板は、図1(h)、図2(i)、図3、及び図4に示すように、絶縁樹脂層及び導体配線層が少なくとも1層以上形成された多層配線基板である。図1(h)、図2(i)、図3、図4に示す多層配線基板の例では、絶縁樹脂層001の上に導体配線層006が形成され、更に、導体配線層006を覆うようにして、絶縁樹脂層001の上に絶縁樹脂層001′が形成されている。
Next, embodiments based on the present invention will be described with reference to the drawings.
Here, the dimensional ratios in the drawings may differ from the actual ratios for the convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawings.
(Constitution)
As shown in FIGS. 1(h), 2(i), 3, and 4, the multilayer wiring board of the present embodiment is a multilayer wiring board in which at least one insulating resin layer and at least one conductor wiring layer are formed. is. In the example of the multilayer wiring board shown in FIGS. 1(h), 2(i), 3, and 4, a
導体配線層006は、下面、及び両側面にバリア金属膜003が形成されている。
導体配線層006からなる配線の配線幅は、図4に示すように、上面の幅が下面の幅よりも広い構成でも良い。ことが好ましい。例えば、積層方向上方に向かうにつれて配線幅が広くなる構成が好ましい。
バリア金属膜003は、例えば、銅よりもインオ化傾向の低い金属やチタンから構成される。
バリア金属膜003の膜厚は、例えば、20nm以上200nm以下である。
導体配線層006を構成する材料は、例えば銅である。
以上のような、本実施形態の多層配線基板は、配線の下面と幅方向の両側面の、絶縁樹脂層001,001′との界面にバリア金属膜003が介挿されるため、高い絶縁信頼性を有する多層配線基板の提供が可能となる。
A
As shown in FIG. 4, the wiring width of the wiring formed of the
The
The film thickness of the
The material forming the
In the multilayer wiring board of the present embodiment as described above, since the
(製造方法)
本実施形態の多層配線基板の製造方法は、例えば、次のa~eの工程を有する。
a:絶縁樹脂層上にめっき銅による配線形成のためのレジストを形成する工程
b:レジスト及び絶縁樹脂上にバリア金属膜及びめっきシード層をこの順に形成する工程
c:めっきにより上記レジストの厚さ方向上端面位置よりも上方にまで銅を形成する工程
d:上記レジストの厚さ方向上端面が露出するように、レジスト上方に位置する、銅、シード層及びバリア金属膜を除去して導体配線層を形成する工程
e:上記レジストを除去する工程
ここで、レジストの厚さ方向上端面よりも上方に位置する銅、シード層及びバリア金属膜の除去は、例えば、ウェットエッチング、ドライエッチング、CMP、及びこれらの組み合わせにより実行する。
(Production method)
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present embodiment includes, for example, the following steps a to e.
a: A step of forming a resist for wiring formation by plating copper on the insulating resin layer b: A step of forming a barrier metal film and a plating seed layer on the resist and the insulating resin in this order c: Thickness of the resist by plating step of forming copper up to the upper end face position in the direction d: removing the copper, the seed layer and the barrier metal film positioned above the resist so that the upper end face in the thickness direction of the resist is exposed to form a conductor wiring Step of forming a layer e: Step of removing the resist Here, the removal of the copper, the seed layer and the barrier metal film positioned above the upper end face in the thickness direction of the resist is performed by, for example, wet etching, dry etching, and CMP. , and combinations thereof.
以下、本実施形態における多層配線基板の製造方法の例を、図面を参照して具体的に説明する。
<第1実施形態>
図1を参照しながら、第1実施形態の多層配線基板の製造方法を説明する。
まず、絶縁樹脂層001上にレジスト002を塗布し露光現像することで、そのレジスト002に導体パターンに対応するレジストパターンを形成する(図1(b)参照)。
ここで、レジスト002に対し導体パターンに対応する開口部を形成する際に、開口部がテーパー形状になるように露光現像を行ってもよい(図4参照)。この場合、後述のバリア金属膜003やめっきシード層004の、開口部側面への形成が容易になる。
An example of a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the present embodiment will be specifically described below with reference to the drawings.
<First embodiment>
A method for manufacturing a multilayer wiring board according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
First, a resist pattern corresponding to the conductor pattern is formed on the
Here, when forming the opening corresponding to the conductor pattern in the
次に、レジスト002及びその開口部の面に、スパッタリングによりバリア金属膜003を形成する(図1(c)参照)。上記バリア金属膜は薄すぎるとバリア効果が低くなり、厚すぎると配線が細くなることと除去が困難となることから、膜厚は20nm以上200nm以下が好ましい。
上記バリア金属膜003は、銅よりもイオン化傾向の小さい金属が好ましい。また、酸化等により不動態化して安定化するチタンのような金属も好ましい。
Next, a
The
次に、バリア金属膜003の上に、スパッタリングや無電解めっきにより、電解めっきシード層004を形成する(図1(d)参照)。
次に、電解めっきによりシード層004上に電解めっき層からなる導体層005を形成する(図1(e)参照)。電解銅めっきには、例えばフィルドめっきを用いることでレジスト002の開口を導体で埋めて、表面が平坦なめっき導体層005を得ることができる。
なお導体パターンとは導体配線や端子部にあたるランドなどのほか、実際に電気回路としては機能しないが、反り防止、蓄熱対策、電磁波シールドなどのために配置するダミーパターンも含むものとする。
Next, an
Next, a
Conductor patterns include not only conductor wiring and lands corresponding to terminals, but also dummy patterns that do not actually function as electric circuits, but are arranged to prevent warpage, prevent heat accumulation, and shield against electromagnetic waves.
次に、導体層005及びシード層004及びバリア金属膜003を、レジスト002が露出するまでCMPなどにより平坦に除去する(図1(f)参照)。
次に、レジスト002を除去する(図1(g)参照)。これによって導体配線層006が形成される。導体配線層006は、下面及び側面にバリア金属膜003が形成(被膜)されている。
次に、導体配線層006及び絶縁樹脂層001の上に絶縁樹脂層001’を形成する。
以上のような、上述のレジスト002の形成から絶縁樹脂層001’の形成までの工程と同様の手順を繰り返すことにより、多層配線基板を形成することができる。
Next, the
Next, the
Next, an
A multilayer wiring board can be formed by repeating the same procedure as the steps from the formation of the
<第2実施形態>
次に、図2を参照しながら、第2実施形態の多層配線基板の製造方法について説明する。
導体層005の形成までの工程(図2(a)~(e))は、第1実施形態と同じであるため説明を省略する。
第2実施形態では、導体層005の形成後に、ウェットエッチングにより電解めっき層005及びシード層004を配線上方のバリア金属膜003が露出するまで除去する(図2(f)(g)参照)。このとき、配線側面のバリア金属膜003はエッチングにより配線最上部よりも少し低くなる。電解めっき層005及びシード層004及びバリア金属膜003をウェットエッチング又はドライエッチングにより除去するところが異なる。
レジスト002除去以降の工程(図2(h)、(i)は、第1実施形態と同じであるため、説明は省略する。
このように、第1および第2の実施形態にて形成した配線層006は、図3~5のように、上下樹脂界面とバリア金属膜003に覆われていない銅までの距離が離れているため、樹脂界面でのマイグレーションの発生が抑制される。
しかし、従来のダマシン工法(図6)やセミアディティブ工法(図7)でバリア金属膜を形成した場合は、樹脂界面とバリア金属膜が形成されていない銅までの距離が近いため、樹脂界面でのマイグレーションが発生しやすくなる。
<Second embodiment>
Next, a method for manufacturing a multilayer wiring board according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
The steps up to the formation of the conductor layer 005 (FIGS. 2A to 2E) are the same as those in the first embodiment, so description thereof is omitted.
In the second embodiment, after the
The steps after the removal of the resist 002 (FIGS. 2(h) and 2(i)) are the same as those in the first embodiment, so description thereof will be omitted.
Thus, in the wiring layers 006 formed in the first and second embodiments, the upper and lower resin interfaces and the copper not covered with the
However, when the barrier metal film is formed by the conventional damascene method (Fig. 6) or the semi-additive method (Fig. 7), the distance between the resin interface and the copper on which the barrier metal film is not formed is short. migration is more likely to occur.
<実施例1>
実施例1では第1実施形態の多層配線基板を作製した例について説明する。
まず、熱酸化膜シリコンウエハー上に絶縁樹脂をスピンコートして厚さ7μm程度の絶縁樹脂層001を形成した。その絶縁樹脂層001上にフォトレジスト002を厚さ3μm程度になるようスピンコートし、露光、現像により、配線となるレジストパターンを形成した。
次に、スパッタにより絶縁樹脂層001及びレジスト002上にチタンを厚さ100nm程度形成し、その上にスパッタにより銅を厚さ200nm形成した。
次に、電解めっきによりレジスト上に3μm程度になるまで銅を形成した。
次に、CMPにより5μm程度研磨することで、レジスト002の上端面を露出させ、次に、レジスト002を剥離して、導体配線層006を形成した。
次に、絶縁樹脂層001及び導体配線層006上に絶縁樹脂をスピンコートして配線上の厚さが5μm程度になるように絶縁樹脂層001’を形成した。
<Example 1>
In Example 1, an example of manufacturing a multilayer wiring board according to the first embodiment will be described.
First, an insulating
Next, titanium was formed to a thickness of about 100 nm on the insulating
Next, copper was formed on the resist by electroplating to a thickness of about 3 μm.
Next, by polishing about 5 μm by CMP, the upper end surface of the resist 002 was exposed, and then the resist 002 was peeled off to form a
Next, an insulating resin was spin-coated on the insulating
001、001’…絶縁樹脂層
002…レジスト
003…バリア金属膜
004…シード層
005…導体層(電解めっき層)
006…導体配線層
007…配線部
008…ビア部
009…パッド部
010…ビア開口
001, 001'...insulating
006
Claims (7)
上記導体配線層は、下面及び両側面にバリア金属膜が形成されていることを特徴とする多層配線基板。 A multilayer wiring board on which at least one insulating resin layer and at least one conductor wiring layer are formed,
A multilayer wiring board, wherein a barrier metal film is formed on a lower surface and both side surfaces of the conductor wiring layer.
上記レジスト及び絶縁樹脂上にバリア金属膜及びめっきシード層をこの順に形成する工程と、
めっきにより上記レジストの厚さ方向上端面位置よりも上方にまで銅を形成する工程と、
上記レジストの上端面が露出するように、上記レジスト上方の銅、シード層及びバリア金属膜を除去して導体配線層を形成する工程と、
上記レジストを除去する工程と、
を有する多層配線基板の製造方法。 a step of forming a resist for wiring formation with plated copper on the insulating resin layer;
forming a barrier metal film and a plating seed layer on the resist and the insulating resin in this order;
a step of forming copper by plating up to an upper end surface position in the thickness direction of the resist;
forming a conductor wiring layer by removing the copper, seed layer and barrier metal film above the resist so that the upper end surface of the resist is exposed;
removing the resist;
A method for manufacturing a multilayer wiring board having
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