JP3608990B2 - 多層回路基板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は多層回路基板およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップを搭載する多層回路基板では、ノイズの吸収をするためキャパシタを取り付けている。従来はこのキャパシタは、チップキャパシタを多層回路基板の外部に取り付けることにより対処している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記のように、チップキャパシタを多層回路基板の外部に取り付けたのでは、半導体チップとチップキャパシタの距離が大きくなり、ノイズの吸収が十分でないという課題がある。また、チップキャパシタを含めた装置全体が大型化するという課題もある。
【0004】
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ノイズの吸収に優れ、小型化が可能な多層回路基板およびその製造方法を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
【0006】
すなわち、絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板において、前記絶縁層の厚み内に、該絶縁層よりも誘電率が大きく、絶縁層よりも厚さの薄い強誘電体層が形成され、この強誘電体層を両側から挟む位置の前記絶縁層上に電極膜が形成されたキャパシタが内蔵されていることを特徴としている。キャパシタが内蔵されることにより、ノイズの吸収に優れ、良好な電気特性を発揮すると共に、全体装置の小型化も図れる。
【0007】
また、前記電極膜のうちの一方の電極膜、および前記強誘電体層が形成される絶縁層上の前記一方の電極膜が存在する側の前記配線パターンをグランド層に形成すると好適である。
また、前記強誘電体層を、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、チタン酸バリウム、酸化タンタルもしくは酸化アルミニウムで形成することができる。
【0008】
本発明に係る多層回路基板の製造方法では、絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板の製造方法において、エッチングにより除去可能な材料よりなる支持体上に第1の導体層が形成された母材の該第1の導体層上に、前記絶縁層よりも誘電率の大きな強誘電体層を形成する工程と、該強誘電体層の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層に形成する工程と、該パターンに形成した強誘電体層および露出した前記第1の導体層を覆って絶縁層を形成する工程と、該絶縁層を研磨して前記強誘電体層の表面を露出させる研磨工程と、該研磨した絶縁層上に第2の導体層を形成する工程と、前記支持体を除去するエッチング工程と、前記第1および第2の導体層をエッチングして所要の前記配線パターンおよび前記強誘電体層を両側から挟む電極膜を形成するエッチング工程とを含むことを特徴としている。
【0009】
さらに本発明に係る多層回路基板の製造方法では、絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板の製造方法において、エッチングにより除去可能な材料よりなる支持体上に前記絶縁層よりも誘電率の大きな強誘電体層を形成する工程と、該強誘電体層上に第1の絶縁層を形成する工程と、該第1の絶縁層上に第3の導体層を形成する工程と、前記支持体を除去するエッチング工程と、前記強誘電体層の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層に形成する工程と、該パターンに形成した強誘電体層および露出した前記第1の絶縁層を覆って第2の絶縁層を形成する工程と、該第2の絶縁層上に第4の導体層を形成する工程と、前記第3および第4の導体層をエッチングして、所要の前記配線パターンを形成すると共に、前記強誘電体層を両側から挟む位置の前記第1および第2の絶縁層上に電極膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は多層回路基板10の部分断面図を示す。
多層回路基板10は、絶縁層11、12を介して配線パターン13、14、15が多層に形成されてなる。
図1は2層の絶縁層11、12で示したが、もちろんそれ以上の多層に形成されてもよい。多層に形成するには公知のビルドアップ法により絶縁層および配線パターンを多層に形成すればよい。
【0011】
絶縁層11中に、該絶縁層11よりも誘電率の大きな強誘電体層16が表裏面を絶縁層11の表裏面と面一にして形成されている。
そして、この強誘電体層16を挟んで両側に電極膜17、18が形成されることによりキャパシタ19が内蔵された多層回路基板10に形成されているのである。
【0012】
昨今の回路基板では、配線パターン13、15の信号線等の線幅は数μm程度の極めて微細なものとなってきている。
このように信号線が微細なものになると、インピーダンスをマッチングさせるために、絶縁層11、12の厚さも必然的に薄いものになってくる。
本実施の形態では、この絶縁層が薄いものになってくるのを利用して、回路基板内に高容量のキャパシタ19を内蔵させることができたものである。
【0013】
すなわち、キャパシタ19の強誘電体層16を絶縁層11と同一の厚さにし、絶縁層11の中に、絶縁層11と表裏を面一にして組み込んでいる。このようにして、強誘電体層16が絶縁層11と同じ厚さの極めて薄いものとなるので、それだけキャパシタ19の容量を大きくできる。
また強誘電体層16には、樹脂製の絶縁層11よりも誘電率の大きな、例えばチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)、チタン酸ジルコニウム鉛(PbZrx Ti1−x O3)、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化タンタル(Ta2 O5)、酸化アルミニウム(Al2 O3)などの強誘電体を用いることにより、高容量のキャパシタ19に形成できるのである。
このように、高容量のキャパシタ19を回路基板内に組み込んでしまったので、それだけ装置全体の小型化が図れると共に、ノイズの吸収特性に優れた多層回路基板を提供できる。
なお、一方の電極膜18、および該一方の電極膜18が存在する側の配線パターン15をグランド層に形成することにより、より電気特性を向上させることができる。
【0014】
図2に示す多層回路基板20は、絶縁層11の厚み内に、絶縁層11よりも誘電率の大きな強誘電体層16を形成し、この強誘電体層16を両側から挟む位置の絶縁層11上に電極膜17、18を形成して、キャパシタ19を形成したものである。
この多層回路基板20でも、一方の電極膜18、および該一方の電極膜18が存在する側の配線パターン14をグランド層に形成すると好適である。
強誘電体層16は前記と同様にチタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、チタン酸バリウム、酸化タンタル、酸化アルミニウムなどで形成することができる。
この実施の形態に係る多層回路基板20でも、高容量のキャパシタ19を回路基板内に組み込んでしまったので、それだけ装置全体の小型化が図れると共に、ノイズの吸収特性に優れた多層回路基板を提供できる。
【0015】
図3(a)〜図3(i)は図1に示す多層回路基板10の製造工程の一例を示す。
まず、同図(a)に示すように、アルミニウム等の、エッチングにより除去可能な材料よりなる支持体21上に銅等からなる第1の導体層22が形成された母材23の該第1の導体層22上に、樹脂材よりも誘電率の大きな強誘電体層24を形成する。強誘電体層24は、スパッタリングやCVDにより形成するようにするとよい。
なお、第1の導体層22は支持体21上に、銅めっきや銅箔を接着することにより形成できる。
【0016】
次に、同図(b)に示すように、強誘電体層24の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層16に形成する。この工程はフォトリソグラフィーのエッチングにより行える。
【0017】
次いで同図(c)に示すように、該パターン形成した強誘電体層16を覆って前記第1の導体層22上に絶縁層11を形成する。絶縁層11はポリイミドやポリフェニレンエーテル等の樹脂を塗布、またはこれらの樹脂シートを接着して形成する。次に同図(d)に示すように、絶縁層11を研磨して強誘電体層16の表面を露出させる。すなわち、絶縁層11の表面と強誘電体層16の表面とを面一にする。
【0018】
次いで同図(e)に示すように、この絶縁層11にビア孔8を形成する。このビア孔8はレーザー加工により形成する。なお、感光性のポリイミド樹脂を用いて絶縁装置11を形成することもできる。この場合は、感光性樹脂の露光、現像によりビア孔8を形成できる。
次に同図(f)に示すように、無電解銅めっき、次いで電解銅めっきを施して、ビア孔8内および絶縁層11上に第2の導体層26を形成する。なお、
次に同図(g)に示すように、アルミニウム等からなる支持体21をエッチングによって除去する。
絶縁層11の両側に第1の導体層22、第2の導体層26が形成されるので、支持体21を除去しても強度的には十分である。
【0019】
次いで、同図(h)に示すように、第1および第2の導体層22、26をエッチングして配線パターン13、14および強誘電体層16を両側から挟む電極膜17、18を形成する。これによりキャパシタ19が作り込まれる。配線パターン13と配線パターン14とは、ビア孔8に形成されためっき皮膜によって電気的に導通している。一方の配線パターン14と電極膜18とはグランドに接続される構造にすると好適である。
【0020】
同図(i)はさらにビルドアップ法により、絶縁層12を介して配線パターン15を形成した状態を示す。
このようにしてビルドアップ法とスパッタリングを併用して、キャパシタ19が内蔵された多層回路基板10に形成できる。
キャパシタ19は任意の層中に任意の個数形成できることはもちろんである。もちろん搭載される半導体チップ(図示せず)の近くに配置するのがノイズ吸収の観点から好適である。
【0021】
図4(a)〜(f)は図2に示す多層回路基板20の製造工程の一例を示す。まず同図(a)に示すように、アルミニウム等のエッチングにより除去可能な材料よりなる支持体30上に樹脂材よりも誘電率の大きな強誘電体層24を形成する。強誘電体層24は、スパッタリングやCVDにより形成するようにするとよい。
【0022】
次いで、同図(b)に示すように、強誘電体層24上に第1の絶縁層31を形成し、この第1の絶縁層31上に、無電解銅めっき、電解銅めっき等により第3の導体層32を形成する。第1の絶縁層31はポリイミドやポリフェニレンエーテル等の樹脂を塗布、またはこれらの樹脂シートを接着して形成する。感光性樹脂等の樹脂を塗布あるいは接着して形成する。
【0023】
次いで、同図(c)に示すように、支持体30をエッチングにより除去する。
また、強誘電体層24の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層16に形成する。この工程はフォトリソグラフィーのエッチングにより行える。
強誘電体層24上に、第1の絶縁層31、第3の導体層32が形成されるので、支持体30を除去しても、強度的には十分となる。
【0024】
次に、同図(d)に示すように、強誘電体層16および第1の絶縁層31を覆って第2の絶縁層34を形成した後、第1および第2の絶縁層31、34の所要個所にビア孔33をレーザー加工により形成する。
なお、第1および第2の絶縁層31,34を感光性樹脂で形成し、露光、現像してビア孔33を形成してもよい。
次いで同図(e)に示すように、第2の絶縁層34上およびビア孔33内に無電解銅めっき、電解銅めっきにより第4の導体層35を形成する。
【0025】
次いで同図(f)に示すように、第3および第4の導体層32、35をエッチングして、配線パターン13、14を形成すると共に、強誘電体層16を両側から挟む位置の第1および第2の絶縁層31、34上に電極膜17、18を形成する。これによりキャパシタ19が作り込まれる。配線パターン13と配線パターン14とは、ビア孔に形成されためっき皮膜によって電気的に導通している。一方の配線パターン14と電極膜18とはグランドに接続される構造にすると好適である。
そして、さらに必要に応じてビルドアップ法により絶縁層を介して配線パターンを多層に形成することにより多層回路基板20に形成できる。
【0026】
このようにしてビルドアップ法とスパッタリングを併用して、キャパシタ19が内蔵された多層回路基板20に形成できる。
キャパシタ19は任意の層中に任意の個数形成できることはもちろんである。もちろん搭載される半導体チップ(図示せず)の近くに配置するのがノイズ吸収の観点から好適である。
【0027】
以上、好適な実施の形態を説明したが、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものでないことはもちろんである。
【0028】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、信号線が微細なものになると、インピーダンスをマッチングさせるために、絶縁層の厚さも必然的に薄いものになってくるのを利用して、回路基板内に高容量のキャパシタを内蔵させることができたものであり、小型化と電気特性に優れる多層回路基板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態による多層回路基板の部分断面図である。
【図2】第2の実施の形態による多層回路基板の部分断面図である。
【図3】図1の多層回路基板の製造工程図である。
【図4】図2の多層回路基板の製造工程図である。
【符号の説明】
8 ビア孔
10、20 多層回路基板
11、12 絶縁層
13、14、15 配線パターン
16 強誘電体層
17、18 電極膜
19 キャパシタ
21 支持体
22 第1の導体層
23 母材
24 強誘電体層
26 第2の導体層
30 支持体
31 第1の絶縁層
32 第3の導体層
33 ビア孔
34 第2の絶縁層
35 第4の導体層
Claims (5)
- 絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板において、
前記絶縁層の厚み内に、該絶縁層よりも誘電率が大きく、絶縁層よりも厚さの薄い強誘電体層が形成され、
この強誘電体層を両側から挟む位置の前記絶縁層上に電極膜が形成されたキャパシタが内蔵されていることを特徴とする多層回路基板。 - 前記電極膜のうちの一方の電極膜、および前記強誘電体層が形成される絶縁層上の前記一方の電極膜が存在する側の前記配線パターンがグランド層に形成されていることを特徴とする請求項1記載の多層回路基板。
- 前記強誘電体層が、チタン酸ストロンチウム、チタン酸ジルコニウム鉛、チタン酸バリウム、酸化タンタルもしくは酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項1または2記載の多層回路基板。
- 絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板の製造方法において、
エッチングにより除去可能な材料よりなる支持体上に第1の導体層が形成された母材の該第1の導体層上に、前記絶縁層よりも誘電率の大きな強誘電体層を形成する工程と、
該強誘電体層の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層に形成する工程と、
該パターンに形成した強誘電体層および露出した前記第1の導体層を覆って絶縁層を形成する工程と、
該絶縁層を研磨して前記強誘電体層の表面を露出させる研磨工程と、
該研磨した絶縁層上に第2の導体層を形成する工程と、
前記支持体を除去するエッチング工程と、
前記第1および第2の導体層をエッチングして所要の前記配線パターンおよび前記強誘電体層を両側から挟む電極膜を形成するエッチング工程と
を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。 - 絶縁層を介して配線パターンが多層に形成された多層回路基板の製造方法において、
エッチングにより除去可能な材料よりなる支持体上に前記絶縁層よりも誘電率の大きな強誘電体層を形成する工程と、
該強誘電体層上に第1の絶縁層を形成する工程と、
該第1の絶縁層上に第3の導体層を形成する工程と、
前記支持体を除去するエッチング工程と、
前記強誘電体層の一部を除去して、所要パターンの強誘電体層に形成する工程と、
該パターンに形成した強誘電体層および露出した前記第1の絶縁層を覆って第2の絶縁層を形成する工程と、
該第2の絶縁層上に第4の導体層を形成する工程と、
前記第3および第4の導体層をエッチングして、所要の前記配線パターンを形成すると共に、前記強誘電体層を両側から挟む位置の前記第1および第2の絶縁層上に電極膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする多層回路基板の製造方法。
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