JP3817463B2 - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する利用分野】
本発明は導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板に薄膜コンデンサ素子が組込まれて成る多層配線基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子や半導体パッケージなどの多数の電子部品が実装される配線基板には、これらの部品や回路の電気特性を向上させるため、ビルドアップ法やサブトラクティブ法などのシートの積層による基板製造技術を用いて多層配線基板に薄膜コンデンサを形成する技術が提案されている(特開2001−110675号公報)。この薄膜コンデンサは、銅の基板上若しくは配線層(下部電極)上に、例えばTi(チタン)系の薄膜、Ta(タンタル)系の薄膜を順次被着させて金属被膜層を形成し、この金属被膜層を適当な電解液中で陽極酸化して誘電体層を形成し、該誘電体層に真空蒸着法やスパッタリング法によりAu(金)薄膜やCu(銅)薄膜など(上部電極)を成膜して形成されている。銅の基板上若しくは配線層上にTi系薄膜を被着させるのは、陽極酸化の過程で銅イオンがTa系薄膜中へ拡散して電解液に溶解しようとするのを抑えるバリア層を形成すること、及び基板に対するTa系の薄膜の密着強度を高めるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜コンデンサは、多層配線基板の製造過程で、銅の基板上若しくは配線層の上に組み込まれるため、パターニングを行わないと、ある配線層上に基板全域にわたって金属薄膜層及び陽極酸化膜が形成されてしまい、多層配線基板の配線設計の自由度が失われるうえに、ビアホールめっきを通じた層間接続において配線間でショートを起こすおそれがある。
また、銅配線層上で陽極酸化を行う場合、陽極酸化膜の一部にピンホールやクラックが生じている場合には、銅イオンが金属薄膜層中に拡散し、酸化膜の絶縁性が失われて所望の膜厚の酸化膜を形成できない。この陽極酸化膜に生ずる欠陥はコンデンサの極板面積が広いほど発生率が高く、薄膜コンデンサの不良発生率が高くなって、歩留まりを低下させるおそれがある。
【0004】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、導体パターンのうち限られたエリアに選択的に陽極酸化を行って薄膜コンデンサを複数同時に形成でき、不良発生率も低減させた多層配線基板の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板に薄膜コンデンサ素子が組込まれて成る多層配線基板の製造方法において、絶縁層上に形成された導体パターンの表面を、薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を除いて、第1のレジスト膜で覆う工程と、第1のレジスト膜で覆われた前記導体パターンの全面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、前記第1のレジスト膜を剥離し、導体パターンの表面から下部電極形成領域を除いて金属被膜層を除去する工程と、前記導体パターンの下部電極となる部位に被着した金属被膜層上を除いて、導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、第2のレジスト膜から露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、前記第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0006】
また、他の方法としては、導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板の一部に薄膜コンデンサ素子が組込まれている多層配線基板の製造方法において、絶縁層上に形成された導体パターンの表面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、導体パターンに被着した金属被膜層のうち薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を第1のレジスト膜で覆う工程と、第1のレジスト膜で覆われていない部位の金属被膜層をエッチングにより除去する工程と、第1のレジスト膜を剥離し、金属被膜層上を除いて導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、導体パターンの表面で露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
本実施例では、薄膜コンデンサが導体パターンの一部に形成された多層配線基板の製造方法について説明する。図1(a)〜(g)は多層配線基板の製造工程の一例を示す断面説明図、図2(a)〜(d)は多層配線基板の製造工程の他例を示す断面説明図である。
【0008】
先ず、多層配線基板の概略構成について説明する。図1(g)において、1はコア基板となる配線基板である。この配線基板1は導体パターン(信号層や電源/グランド層)が絶縁層を介して積層されており、公知のビルドアップ法やサブトラクティブ法などを用いてシート材の積層により形成されている。導体パターンどうしの層間接続はスルーホールめっき2により導通が図られている。
【0009】
配線基板1の導体パターン3の一部は下部電極4として用いられる。この下部電極4上の一部にはバリア層(本実施例ではTi(チタン)系金属薄膜)とTa(タンタル)系の金属薄膜がこの順に被着してなる金属被膜層5が形成され、該金属被膜層5には陽極酸化膜6が被着形成されている。金属被膜層5上には導体パターン7が形成されている。また陽極酸化膜6には上部電極となる導体パターン8が形成されている。導体パターン3、7や上部電極8には絶縁樹脂層9を介して表面導体パターン10が形成されている。表面導体パターン10と導体パターン3、7、8とはビアホールめっき11により電気的に導通が図られている。このように、導体パターン3、7、8が絶縁層を介して多層に形成された多層配線基板16に、上部電極(導体パターン8)、陽極酸化膜6、金属被膜層5及び下部電極4(導体パターン3の一部)からなる薄膜コンデンサ素子12が組込まれている。
【0010】
次に、多層配線基板の製造方法について図1(a)〜(g)を参照して具体的に説明する。図1(a)において、コア基板となる配線基板1には、導体パターン3やスルーホールめっき2が形成されている。この配線基板1において、導体パターン3の表面を、薄膜コンデンサ素子12の下部電極形成領域17を除いて第1のレジスト膜13で覆う。具体的には、第1のレジスト膜13は導体パターン3の表面に感光性レジストを塗布するか、メタルマスクを重ね合わせて形成する。尚、感光性レジストを使用する替わりにドライフィルムや粘着性のポリイミドテープなどを使用しても良い。
【0011】
そして、第1のレジスト膜13で覆われた導体パターン3の全面に、バリア層(例えばTi(チタン)系金属被膜)とTa(タンタル)系金属被膜とを、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法を用いてこの順に被着させ、金属被膜層5を形成する。尚、Ti(チタン)系金属、Ta(タンタル)系金属は、チタンやタンタルの単独の金属か、チタンやタンタルを主成分とした合金である。導体パターン3上にバリア層(Ti(チタン)系金属被膜)を被着させるのは、陽極酸化の過程で導体パターンを形成する銅層が銅イオンとしてTa(タンタル)系金属被膜中へ拡散して電解液に溶解しようとするのを抑えること、及び基板に対するTa系の薄膜の密着強度を高めるためである。
【0012】
上記バリア層としては、様々な金属材料から構成することができる。具体的には、高温での熱処理を必要としないバルブ金属(弁作用を有する金属)、例えば、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ビスマス(Bi)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、シリコン(Si)などが好適に用いられる。
これらのバルブ金属は、単独で使用しても良いが、2種類若しくはそれ以上を組み合わせて使用しても良い。また、バルブ金属は化合物(例えばTiN、TaN)として使用しても良く、バルブ金属の化合物どうしの混合物、バルブ金属の化合物とバルブ金属の混合物、バルブ金属の化合物とその他の化合物の混合物、バルブ金属の合金などを使用しても良い。バルブ金属の合金としては、例えばTi(チタン)系金属合金(TiWなど)が用いられる。
【0013】
以上のようにして、図1(b)において、配線基板1の下部電極形成領域17を含む導体パターン3を金属被膜層5で覆う。金属被膜層5のうち、バリア層の膜厚は例えば50nm〜1μm好ましくは100nm、Ta系金属被膜層の膜厚は、例えば100nm〜2μm好ましくは500nm程度に成膜する。
【0014】
次に、図1(c)において、第1のレジスト膜13を剥離し、導体パターン3の表面から下部電極形成領域17を除いて、金属被膜層5を除去する(リフトオフ法)。具体的には、第1のレジスト膜13が感光性レジストの場合には剥離させ、メタルマスクの場合には、配線基板1上に重ね合わせたメタルマスクを除去する。
【0015】
次に、図1(d)において、導体パターン3のうち下部電極4となる部位に被着した金属被膜層5を除いて、導体パターン3を第2のレジスト膜14で覆う。具体的には、配線基板1上に感光性レジストを塗布してパターニングを行い、金属被膜層5の下部電極4の上面側を除去することにより行う。尚、感光性レジストを使用する替わりにドライフィルムや粘着性のポリイミドテープなどを使用しても良い。
【0016】
次いで、配線基板1に陽極酸化を行って、第2のレジスト膜14から露出する金属被膜層5の表面に陽極酸化膜(Ta2O 5 )6を形成する。即ち、Ta層の陽極酸化により誘電体層を形成する。陽極酸化工程は、例えば定電流−定電圧法によって行われる。具体的には、0.1%のクエン酸ナトリウム溶液を電解液として用い、金属被膜層5を形成した配線基板1を陽極に接続して通電することにより行われる。電流量は10mA/cm2の定電流で化成電圧として200Vまで酸化する。この陽極酸化工程で、Ti系金属層がバリア層として働き、Ta系金属層の陽極酸化を行う際に下地の導体パターンの銅がTa系金属層に拡散するのを防止している。
【0017】
次に、図1(e)において、第2のレジスト膜14を剥離し、陽極酸化膜6及び金属被膜層5の表面に密着層及びめっきシード層(以下『密着/シード層』という)15をこの順に被着させる。具体的には、陽極酸化膜6上にスパッタ法により密着層(例えばクロム(Cr)層)を被着させ、めっきシード層(銅(Cu)層)を順次被着する。密着層は、その上部に形成される導体パターン7、8との密着強度を高めるために形成される。
【0018】
そして、図1(f)において、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって密着/シード層15上に電解銅めっきを行って、銅めっきを厚付けし、不要な密着/シード層15をエッチングにより除去して上部電極となる導体パターン8や導体パターン7を形成する。これにより、配線基板1上に薄膜コンデンサ素子12を一体に形成することできる。尚、図1(f)(g)において密着シード層15は導体パターン7、8と一体に形成されるため図示を省略した。
【0019】
次に、薄膜コンデンサ素子12が形成された配線基板1上に絶縁樹脂層(樹脂フィルム)9を積層する。次に、絶縁樹脂層9に炭酸ガス(CO2)レーザー、YAGレーザーなどによりビア孔加工を行い、導体パターン3、7、8を底部とするビアホールを形成する。そして、無電解銅めっき、電解銅めっきを行ってビアホール内壁から絶縁樹脂層9表面に導体層(ビアホールめっき11)を形成する。次いで、この導体層にパターニングを行い、不要な銅層をエッチングにより除去する。これにより、図1(g)に示すように上部電極としての導体パターン8や導体パターン3、7に電気的に接続した表面導体パターン10が形成できる。これにより、薄膜コンデンサ素子12を内蔵した多層配線基板16が製造できる。
【0020】
上述した多層配線基板の製造方法によれば、配線基板1の必要な箇所にのみ選択的に薄膜コンデンサ素子12を形成できるので、層間接続を形成する配線設計の自由度が確保できる。また、配線基板1のある特定の導体パターン上に部分的に陽極酸化を行って、誘電体膜を形成するので、様々な容量の薄膜コンデンサ素子12が同時形成でき、しかも部分的に陽極酸化を行えるので、誘電体膜の欠陥率を低減させて薄膜コンデンサ素子12の歩留まりを向上させることができる。
【0021】
次に、多層配線基板の製造方法の他例について、図2(a)〜(d)を参照して説明する。尚、図1と同一部材には同一の番号を付して説明を援用し、製造工程中図1(d)〜(g)までは共通であるので説明を援用する。
図2(a)において、コア基板となる配線基板1には、導体パターン3やスルーホールめっき2が形成されている。配線基板1の導体パターン3の表面に、薄膜コンデンサ素子12の下部電極形成領域17を含んで、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層5を形成する。具体的には、導体パターン3の全面に、バリア層(例えばTi(チタン)系金属被膜)とTa(タンタル)系金属被膜とを、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法を用いてこの順に被着させ、金属被膜層5を形成する。これにより、図2(b)において、配線基板1の下部電極形成領域17を含む導体パターン3を金属被膜層5で覆う。金属被膜層5のうち、バリア層の膜厚は例えば50nm〜1μm好ましくは100nm、Ta系金属被膜層の膜厚は、例えば100nm〜2μm好ましくは500nm程度に成膜する。
【0022】
次に、図2(c)において、導体パターン3に被着した金属被膜層5のうち下部電極形成領域17を第1のレジスト膜13で覆う。具体的には、第1のレジスト膜13は配線基板1上に感光性レジストを塗布して、パターニングして形成する。そして、第1のレジスト膜13で覆われていない部位の金属被膜層5をエッチングにより除去する。エッチングは、周知のエッチング液かドライエッチング法で金属被膜層5を除去する。その後、第1のレジスト膜13を剥離させる。
この結果、図2(d)において、配線基板1の導体パターン3には、下部電極4に対応する部位を含む下部電極形成領域17に金属被膜層5を被着させた導体パターンが形成される。
【0023】
この後、図1(d)〜(g)と同様の製造工程を経て多層配線基板16が形成される。即ち、金属被膜層5を除いて導体パターン3の表面を第2のレジスト膜14で覆う。次いで、配線基板1に陽極酸化を行って、第2のレジスト膜14から露出する金属被膜層5の表面に陽極酸化膜(Ta2O 5 )6を形成する(図1(d)参照)。また、第2のレジスト膜14を剥離し、陽極酸化膜6及び金属被膜層5の表面に密着/シード層15を被着させる(図1(e)参照)。そして、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって密着シード層15上に電解銅めっきを行って、銅めっきを厚付けし、不要な密着シード層15をエッチングにより除去して上部電極となる導体パターン8や導体パターン7を形成する。これにより、配線基板1上に薄膜コンデンサ素子12を一体に形成する(図1(f)参照)。
最後に、配線基板1上に絶縁樹脂層(樹脂フィルム)9を積層し、ビア孔加工を行い、無電解銅めっき、電解銅めっきを行ってビアホール内壁から絶縁樹脂層9表面に導体層(ビアホールめっき11)を形成する。次いで、この導体層にパターニングを行い、不要な銅層をエッチングにより除去して上部電極としての導体パターン8や導体パターン3、7に電気的に接続した表面導体パターン10を形成する(図1(g)参照)。
【0024】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述した各実施例に限定されるのものではなく、例えばコア基板となる配線基板1は、通常のプリント配線板でもビルドアップ配線基板の何れでも良く、薄膜コンデンサ素子12を接続端子として用いても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【0025】
【発明の効果】
本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、配線基板の必要な箇所にのみ選択的に薄膜コンデンサ素子を形成できるので、層間接続を形成する配線設計の自由度が確保できる。また、配線基板のある特定の導体パターン上に部分的に陽極酸化を行って誘電体膜を形成するので、様々な容量の薄膜コンデンサ素子が同時形成でき、しかも部分的に陽極酸化を行えるので、誘電体膜の欠陥率を低減させて薄膜コンデンサ素子の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層配線基板の製造工程の一例を示す断面説明図である。
【図2】多層配線基板の製造工程の他例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1 配線基板
2 スルーホールめっき
3、7、8 導体パターン
4 下部電極
5 金属被膜層
6 陽極酸化膜
9 絶縁樹脂層
10 表面導体パターン
11 ビアホールめっき
12 薄膜コンデンサ素子
13 第1のレジスト膜
14 第2のレジスト膜
15 密着/シード層
16 多層配線基板
17 下部電極形成領域
【発明の属する利用分野】
本発明は導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板に薄膜コンデンサ素子が組込まれて成る多層配線基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子や半導体パッケージなどの多数の電子部品が実装される配線基板には、これらの部品や回路の電気特性を向上させるため、ビルドアップ法やサブトラクティブ法などのシートの積層による基板製造技術を用いて多層配線基板に薄膜コンデンサを形成する技術が提案されている(特開2001−110675号公報)。この薄膜コンデンサは、銅の基板上若しくは配線層(下部電極)上に、例えばTi(チタン)系の薄膜、Ta(タンタル)系の薄膜を順次被着させて金属被膜層を形成し、この金属被膜層を適当な電解液中で陽極酸化して誘電体層を形成し、該誘電体層に真空蒸着法やスパッタリング法によりAu(金)薄膜やCu(銅)薄膜など(上部電極)を成膜して形成されている。銅の基板上若しくは配線層上にTi系薄膜を被着させるのは、陽極酸化の過程で銅イオンがTa系薄膜中へ拡散して電解液に溶解しようとするのを抑えるバリア層を形成すること、及び基板に対するTa系の薄膜の密着強度を高めるためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜コンデンサは、多層配線基板の製造過程で、銅の基板上若しくは配線層の上に組み込まれるため、パターニングを行わないと、ある配線層上に基板全域にわたって金属薄膜層及び陽極酸化膜が形成されてしまい、多層配線基板の配線設計の自由度が失われるうえに、ビアホールめっきを通じた層間接続において配線間でショートを起こすおそれがある。
また、銅配線層上で陽極酸化を行う場合、陽極酸化膜の一部にピンホールやクラックが生じている場合には、銅イオンが金属薄膜層中に拡散し、酸化膜の絶縁性が失われて所望の膜厚の酸化膜を形成できない。この陽極酸化膜に生ずる欠陥はコンデンサの極板面積が広いほど発生率が高く、薄膜コンデンサの不良発生率が高くなって、歩留まりを低下させるおそれがある。
【0004】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、導体パターンのうち限られたエリアに選択的に陽極酸化を行って薄膜コンデンサを複数同時に形成でき、不良発生率も低減させた多層配線基板の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板に薄膜コンデンサ素子が組込まれて成る多層配線基板の製造方法において、絶縁層上に形成された導体パターンの表面を、薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を除いて、第1のレジスト膜で覆う工程と、第1のレジスト膜で覆われた前記導体パターンの全面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、前記第1のレジスト膜を剥離し、導体パターンの表面から下部電極形成領域を除いて金属被膜層を除去する工程と、前記導体パターンの下部電極となる部位に被着した金属被膜層上を除いて、導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、第2のレジスト膜から露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、前記第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0006】
また、他の方法としては、導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板の一部に薄膜コンデンサ素子が組込まれている多層配線基板の製造方法において、絶縁層上に形成された導体パターンの表面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、導体パターンに被着した金属被膜層のうち薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を第1のレジスト膜で覆う工程と、第1のレジスト膜で覆われていない部位の金属被膜層をエッチングにより除去する工程と、第1のレジスト膜を剥離し、金属被膜層上を除いて導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、導体パターンの表面で露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
本実施例では、薄膜コンデンサが導体パターンの一部に形成された多層配線基板の製造方法について説明する。図1(a)〜(g)は多層配線基板の製造工程の一例を示す断面説明図、図2(a)〜(d)は多層配線基板の製造工程の他例を示す断面説明図である。
【0008】
先ず、多層配線基板の概略構成について説明する。図1(g)において、1はコア基板となる配線基板である。この配線基板1は導体パターン(信号層や電源/グランド層)が絶縁層を介して積層されており、公知のビルドアップ法やサブトラクティブ法などを用いてシート材の積層により形成されている。導体パターンどうしの層間接続はスルーホールめっき2により導通が図られている。
【0009】
配線基板1の導体パターン3の一部は下部電極4として用いられる。この下部電極4上の一部にはバリア層(本実施例ではTi(チタン)系金属薄膜)とTa(タンタル)系の金属薄膜がこの順に被着してなる金属被膜層5が形成され、該金属被膜層5には陽極酸化膜6が被着形成されている。金属被膜層5上には導体パターン7が形成されている。また陽極酸化膜6には上部電極となる導体パターン8が形成されている。導体パターン3、7や上部電極8には絶縁樹脂層9を介して表面導体パターン10が形成されている。表面導体パターン10と導体パターン3、7、8とはビアホールめっき11により電気的に導通が図られている。このように、導体パターン3、7、8が絶縁層を介して多層に形成された多層配線基板16に、上部電極(導体パターン8)、陽極酸化膜6、金属被膜層5及び下部電極4(導体パターン3の一部)からなる薄膜コンデンサ素子12が組込まれている。
【0010】
次に、多層配線基板の製造方法について図1(a)〜(g)を参照して具体的に説明する。図1(a)において、コア基板となる配線基板1には、導体パターン3やスルーホールめっき2が形成されている。この配線基板1において、導体パターン3の表面を、薄膜コンデンサ素子12の下部電極形成領域17を除いて第1のレジスト膜13で覆う。具体的には、第1のレジスト膜13は導体パターン3の表面に感光性レジストを塗布するか、メタルマスクを重ね合わせて形成する。尚、感光性レジストを使用する替わりにドライフィルムや粘着性のポリイミドテープなどを使用しても良い。
【0011】
そして、第1のレジスト膜13で覆われた導体パターン3の全面に、バリア層(例えばTi(チタン)系金属被膜)とTa(タンタル)系金属被膜とを、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法を用いてこの順に被着させ、金属被膜層5を形成する。尚、Ti(チタン)系金属、Ta(タンタル)系金属は、チタンやタンタルの単独の金属か、チタンやタンタルを主成分とした合金である。導体パターン3上にバリア層(Ti(チタン)系金属被膜)を被着させるのは、陽極酸化の過程で導体パターンを形成する銅層が銅イオンとしてTa(タンタル)系金属被膜中へ拡散して電解液に溶解しようとするのを抑えること、及び基板に対するTa系の薄膜の密着強度を高めるためである。
【0012】
上記バリア層としては、様々な金属材料から構成することができる。具体的には、高温での熱処理を必要としないバルブ金属(弁作用を有する金属)、例えば、アルミニウム(Al)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、バナジウム(V)、ビスマス(Bi)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、シリコン(Si)などが好適に用いられる。
これらのバルブ金属は、単独で使用しても良いが、2種類若しくはそれ以上を組み合わせて使用しても良い。また、バルブ金属は化合物(例えばTiN、TaN)として使用しても良く、バルブ金属の化合物どうしの混合物、バルブ金属の化合物とバルブ金属の混合物、バルブ金属の化合物とその他の化合物の混合物、バルブ金属の合金などを使用しても良い。バルブ金属の合金としては、例えばTi(チタン)系金属合金(TiWなど)が用いられる。
【0013】
以上のようにして、図1(b)において、配線基板1の下部電極形成領域17を含む導体パターン3を金属被膜層5で覆う。金属被膜層5のうち、バリア層の膜厚は例えば50nm〜1μm好ましくは100nm、Ta系金属被膜層の膜厚は、例えば100nm〜2μm好ましくは500nm程度に成膜する。
【0014】
次に、図1(c)において、第1のレジスト膜13を剥離し、導体パターン3の表面から下部電極形成領域17を除いて、金属被膜層5を除去する(リフトオフ法)。具体的には、第1のレジスト膜13が感光性レジストの場合には剥離させ、メタルマスクの場合には、配線基板1上に重ね合わせたメタルマスクを除去する。
【0015】
次に、図1(d)において、導体パターン3のうち下部電極4となる部位に被着した金属被膜層5を除いて、導体パターン3を第2のレジスト膜14で覆う。具体的には、配線基板1上に感光性レジストを塗布してパターニングを行い、金属被膜層5の下部電極4の上面側を除去することにより行う。尚、感光性レジストを使用する替わりにドライフィルムや粘着性のポリイミドテープなどを使用しても良い。
【0016】
次いで、配線基板1に陽極酸化を行って、第2のレジスト膜14から露出する金属被膜層5の表面に陽極酸化膜(Ta2O 5 )6を形成する。即ち、Ta層の陽極酸化により誘電体層を形成する。陽極酸化工程は、例えば定電流−定電圧法によって行われる。具体的には、0.1%のクエン酸ナトリウム溶液を電解液として用い、金属被膜層5を形成した配線基板1を陽極に接続して通電することにより行われる。電流量は10mA/cm2の定電流で化成電圧として200Vまで酸化する。この陽極酸化工程で、Ti系金属層がバリア層として働き、Ta系金属層の陽極酸化を行う際に下地の導体パターンの銅がTa系金属層に拡散するのを防止している。
【0017】
次に、図1(e)において、第2のレジスト膜14を剥離し、陽極酸化膜6及び金属被膜層5の表面に密着層及びめっきシード層(以下『密着/シード層』という)15をこの順に被着させる。具体的には、陽極酸化膜6上にスパッタ法により密着層(例えばクロム(Cr)層)を被着させ、めっきシード層(銅(Cu)層)を順次被着する。密着層は、その上部に形成される導体パターン7、8との密着強度を高めるために形成される。
【0018】
そして、図1(f)において、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって密着/シード層15上に電解銅めっきを行って、銅めっきを厚付けし、不要な密着/シード層15をエッチングにより除去して上部電極となる導体パターン8や導体パターン7を形成する。これにより、配線基板1上に薄膜コンデンサ素子12を一体に形成することできる。尚、図1(f)(g)において密着シード層15は導体パターン7、8と一体に形成されるため図示を省略した。
【0019】
次に、薄膜コンデンサ素子12が形成された配線基板1上に絶縁樹脂層(樹脂フィルム)9を積層する。次に、絶縁樹脂層9に炭酸ガス(CO2)レーザー、YAGレーザーなどによりビア孔加工を行い、導体パターン3、7、8を底部とするビアホールを形成する。そして、無電解銅めっき、電解銅めっきを行ってビアホール内壁から絶縁樹脂層9表面に導体層(ビアホールめっき11)を形成する。次いで、この導体層にパターニングを行い、不要な銅層をエッチングにより除去する。これにより、図1(g)に示すように上部電極としての導体パターン8や導体パターン3、7に電気的に接続した表面導体パターン10が形成できる。これにより、薄膜コンデンサ素子12を内蔵した多層配線基板16が製造できる。
【0020】
上述した多層配線基板の製造方法によれば、配線基板1の必要な箇所にのみ選択的に薄膜コンデンサ素子12を形成できるので、層間接続を形成する配線設計の自由度が確保できる。また、配線基板1のある特定の導体パターン上に部分的に陽極酸化を行って、誘電体膜を形成するので、様々な容量の薄膜コンデンサ素子12が同時形成でき、しかも部分的に陽極酸化を行えるので、誘電体膜の欠陥率を低減させて薄膜コンデンサ素子12の歩留まりを向上させることができる。
【0021】
次に、多層配線基板の製造方法の他例について、図2(a)〜(d)を参照して説明する。尚、図1と同一部材には同一の番号を付して説明を援用し、製造工程中図1(d)〜(g)までは共通であるので説明を援用する。
図2(a)において、コア基板となる配線基板1には、導体パターン3やスルーホールめっき2が形成されている。配線基板1の導体パターン3の表面に、薄膜コンデンサ素子12の下部電極形成領域17を含んで、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層5を形成する。具体的には、導体パターン3の全面に、バリア層(例えばTi(チタン)系金属被膜)とTa(タンタル)系金属被膜とを、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法を用いてこの順に被着させ、金属被膜層5を形成する。これにより、図2(b)において、配線基板1の下部電極形成領域17を含む導体パターン3を金属被膜層5で覆う。金属被膜層5のうち、バリア層の膜厚は例えば50nm〜1μm好ましくは100nm、Ta系金属被膜層の膜厚は、例えば100nm〜2μm好ましくは500nm程度に成膜する。
【0022】
次に、図2(c)において、導体パターン3に被着した金属被膜層5のうち下部電極形成領域17を第1のレジスト膜13で覆う。具体的には、第1のレジスト膜13は配線基板1上に感光性レジストを塗布して、パターニングして形成する。そして、第1のレジスト膜13で覆われていない部位の金属被膜層5をエッチングにより除去する。エッチングは、周知のエッチング液かドライエッチング法で金属被膜層5を除去する。その後、第1のレジスト膜13を剥離させる。
この結果、図2(d)において、配線基板1の導体パターン3には、下部電極4に対応する部位を含む下部電極形成領域17に金属被膜層5を被着させた導体パターンが形成される。
【0023】
この後、図1(d)〜(g)と同様の製造工程を経て多層配線基板16が形成される。即ち、金属被膜層5を除いて導体パターン3の表面を第2のレジスト膜14で覆う。次いで、配線基板1に陽極酸化を行って、第2のレジスト膜14から露出する金属被膜層5の表面に陽極酸化膜(Ta2O 5 )6を形成する(図1(d)参照)。また、第2のレジスト膜14を剥離し、陽極酸化膜6及び金属被膜層5の表面に密着/シード層15を被着させる(図1(e)参照)。そして、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって密着シード層15上に電解銅めっきを行って、銅めっきを厚付けし、不要な密着シード層15をエッチングにより除去して上部電極となる導体パターン8や導体パターン7を形成する。これにより、配線基板1上に薄膜コンデンサ素子12を一体に形成する(図1(f)参照)。
最後に、配線基板1上に絶縁樹脂層(樹脂フィルム)9を積層し、ビア孔加工を行い、無電解銅めっき、電解銅めっきを行ってビアホール内壁から絶縁樹脂層9表面に導体層(ビアホールめっき11)を形成する。次いで、この導体層にパターニングを行い、不要な銅層をエッチングにより除去して上部電極としての導体パターン8や導体パターン3、7に電気的に接続した表面導体パターン10を形成する(図1(g)参照)。
【0024】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述した各実施例に限定されるのものではなく、例えばコア基板となる配線基板1は、通常のプリント配線板でもビルドアップ配線基板の何れでも良く、薄膜コンデンサ素子12を接続端子として用いても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【0025】
【発明の効果】
本発明に係る多層配線基板の製造方法によれば、配線基板の必要な箇所にのみ選択的に薄膜コンデンサ素子を形成できるので、層間接続を形成する配線設計の自由度が確保できる。また、配線基板のある特定の導体パターン上に部分的に陽極酸化を行って誘電体膜を形成するので、様々な容量の薄膜コンデンサ素子が同時形成でき、しかも部分的に陽極酸化を行えるので、誘電体膜の欠陥率を低減させて薄膜コンデンサ素子の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】多層配線基板の製造工程の一例を示す断面説明図である。
【図2】多層配線基板の製造工程の他例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
1 配線基板
2 スルーホールめっき
3、7、8 導体パターン
4 下部電極
5 金属被膜層
6 陽極酸化膜
9 絶縁樹脂層
10 表面導体パターン
11 ビアホールめっき
12 薄膜コンデンサ素子
13 第1のレジスト膜
14 第2のレジスト膜
15 密着/シード層
16 多層配線基板
17 下部電極形成領域
Claims (8)
- 導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板に薄膜コンデンサ素子が組込まれて成る多層配線基板の製造方法において、
絶縁層上に形成された導体パターンの表面を、薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を除いて、第1のレジスト膜で覆う工程と、
第1のレジスト膜で覆われた前記導体パターンの全面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、
前記第1のレジスト膜を剥離し、導体パターンの表面から下部電極形成領域を除いて金属被膜層を除去する工程と、
前記導体パターンの下部電極となる部位に被着した金属被膜層上を除いて、導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、
第2のレジスト膜から露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、前記第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、
前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。 - 上部電極は、陽極酸化膜上にスパッタ法により密着層及び金属シード層を被着させ、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって金属シード層にめっきを厚付けしてから導体パターンに形成することを特徴とする請求項1記載の多層配線基板の製造方法。
- 上部電極を含む導体パターン上に絶縁樹脂層を積層する工程と、
絶縁樹脂層に孔あけ加工して上部電極を底部とするビアホールを形成する工程と、
ビアホールめっきを行って、ビア内壁から絶縁樹脂層表面に導体層を形成する工程と、
導体層をエッチングによりパターニングして上部電極に電気的に接続した導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の多層配線基板の製造方法。 - 金属被膜層は、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法により形成することを特徴とする請求項1、2又は3記載の多層配線基板の製造方法。
- 導体パターンが絶縁層を介して多層に形成された基板の一部に薄膜コンデンサ素子が組込まれている多層配線基板の製造方法において、
絶縁層上に形成された導体パターンの表面に、バリア層とタンタル系金属被膜とをこの順に被着させ金属被膜層を形成する工程と、
導体パターンに被着した金属被膜層のうち薄膜コンデンサ素子の下部電極形成領域を第1のレジスト膜で覆う工程と、
第1のレジスト膜で覆われていない部位の金属被膜層をエッチングにより除去する工程と、
第1のレジスト膜を剥離し、金属被膜層上を除いて導体パターンの表面を第2のレジスト膜で覆う工程と、
導体パターンの表面で露出する金属被膜層上に陽極酸化膜を形成する工程と、第2のレジスト膜を剥離し、陽極酸化膜及び導体パターンの表面に密着層及びめっきシード層をこの順で被着させる工程と、
前記陽極酸化膜上に上部電極となる導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする多層配線基板の製造方法。 - 上部電極は、陽極酸化膜上にスパッタ法により密着層及び金属シード層を形成し、サブトラクティブ法又はセミアディティブ法によって金属シード層にめっきを厚付けしてから導体パターンに形成することを特徴とする請求項5記載の多層配線基板の製造方法。
- 上部電極を含む導体パターン上に絶縁樹脂層を積層する工程と、
絶縁樹脂層に孔あけ加工して上部電極を底部とするビアホールを形成する工程と、
ビアホールめっきを行って、ビア内壁から絶縁樹脂層表面に導体層を形成する工程と、
導体層をエッチングによりパターニングして上部電極に電気的に接続した導体パターンを形成する工程とを含むことを特徴とする請求項5又は6記載の多層配線基板の製造方法。 - 金属被膜層は、スパッタ法、化学的気相成長法(CVD法)、蒸着法の何れかの方法により形成することを特徴とする請求項5、6又は7記載の多層配線基板の製造方法。
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