JP4375395B2 - 薄膜複合材料およびその製造方法、ならびに当該薄膜複合材料を用いた多層配線板および電子部品 - Google Patents
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Description
Ba(OC2H5)2およびTi(O−i−C3H7)を、BaとTiのモル比が1:1となるように、モレキュラー・シーブで脱水した2−メトキシエタノールに溶解させて0.6Mの溶液を得た。次に、この溶液を攪拌しながら120℃で18時間還流させて、複合金属アルコキシド:BaTi(OC2H4OCH3)6の溶液Aを得た。
薄膜複合材料の誘電体薄膜表面に5mm幅のポリイミドテープ(例えば、日東電工社製カプトンテープ)を任意長さで貼り付け、平均粒径30μmのアルミナを含む水系処理液を用いた高圧水洗にて、誘電体薄膜をエッチング除去した。超音波洗浄を行った後にポリイミドテープを剥離し、アンビオス社製触針式段差・表面形状測定装置XP−2を用いて、誘電体薄膜(各金属酸化物層)の膜厚を測定した。
薄膜複合材料の誘電体薄膜表面にメタルマスクを固定し、スパッタ法でCr層を50nm、Cu層を200nm形成して、1mm×1mmの大きさの上部電極を形成した。ついで、当該上部電極近傍の金属酸化物薄膜層をダイヤモンドペンで削ってNi薄膜の下の銅箔を露出させ、この上部電極と露出させた銅箔との間の静電容量をコンデンサの静電容量とみなし、その値を測定した。静電容量の測定値と膜厚から下記式を用いて誘電体薄膜の比誘電率を求めた。なお、静電容量は、3か所の測定ポイントについて、アジレント・テクノロジー社製4285A型プレシジョンLCRメータを用いて、25℃、周波数1MHzの条件下における値を測定し、その平均値を用いた。
C=εOεr(S/d)
(式中、Cは静電容量、εOは真空の誘電率、εrは誘電体薄膜の比誘電率、Sは上部電極面積、dは誘電体薄膜の膜厚を示す)
溶液Eのスピンコート回数を1回から3回に変え、膜厚が150nmのTi含有アモルファス金属酸化物薄膜層を形成した以外は薄膜複合材料1と同様な工程により、比誘電率が32、膜厚が630nmの誘電体薄膜を有する薄膜複合材料2を得た。
溶液Eのスピンコートを省き、Ti含有アモルファス金属酸化物薄膜層を形成しなかった以外は複合薄膜材料1と同様な工程により、比誘電率が40、膜厚が480nmの誘電体薄膜を有する薄膜複合材料3を得た。
水酸化ナトリウムでpH9に調整した水溶液に1wt%のシランカップリング剤A−1100(日本ユニカー株式会社製、商品名)を混合し、この水溶液に薄膜複合材料1を60℃で5分間浸漬した。その後、薄膜複合材料1を40℃の温水で3分湯洗し、ネオガントB(アトテック株式会社製、商品名)、ネオガント834(アトテック株式会社製、商品名)、水洗、ネオガントWA(アトテック株式会社製、商品名)、水洗の順に処理し、めっき触媒を付与した。続いてICPニコロンU(奥野製薬工業株式会社製、商品名)を用いて無電解Ni−Pめっき層7を薄膜複合材料1の誘電体薄膜13表面に0.4μm形成した。さらに、電気CuめっきでCuめっき層8を15μm形成した(図2)。次に、フォトリソグラフ法にてエッチングレジストを形成した。レジスト材料としては、アルカリ現像タイプのドライフィルムレジストである、H−9330(日立化成工業株式会社製、商品名)を用いた。その後、15%過硫酸アンモニウム水溶液にてCuめっき層8をエッチング除去した。5%水酸化ナトリウム水溶液でエッチングレジストを除去し、さらに、トップリップAZ(奥野製薬工業株式会社製、商品名)にて無電解Ni−Pめっき層7をエッチング除去した。このようにして薄膜複合材料1の誘電体薄膜13表面上に1mm×1mmの大きさの上部電極9を形成した(図3)。
薄膜複合材料1を薄膜複合材料2に変えた以外は実施例1と同様な工程で誘電体薄膜表面上に1mm×1mmの大きさの上部電極を形成した。
薄膜複合材料1の銅箔6面に、厚み100μmのガラスエポキシプリプレグ11(日立化成工業株式会社製、商品名GEA−679F)を介して、厚み12μmの銅箔12(古河サーキットフォイル株式会社、商品名GTS−12)を配し、温度180℃、圧力1.5MPa、加熱加圧時間60分のプレス条件で積層一体化し、多層板を作製した。ついで、薄膜複合材料1の誘電体薄膜13表面に、実施例1と同様な工程で上部電極9を形成した。次に、再びフォトリソグラフ法により薄膜複合材料1の誘電体薄膜13表面の所定箇所にエッチングレジストを形成し、平均粒径30μmのアルミナを含む水系処理液を用いた高圧水洗にて誘電体薄膜13をエッチング除去した。超音波洗浄を行った後、エッチングレジストを5%水酸化ナトリウム水溶液にて剥離し、さらにフォトリソグラフ法によりエッチングレジストを形成した。続いてトップリップBT(奥野製薬工業株式会社製、商品名)にてNi薄膜層5をエッチング除去し、15%過硫酸アンモニウム水溶液で銅箔6をエッチング除去した。エッチングレジストを5%水酸化ナトリウム水溶液で剥離し、下部電極10を形成した(図4)。
薄膜複合材料1を薄膜複合材料3に変えた以外は実施例1と同様な工程で誘電体薄膜表面上に1mm×1mmの大きさの上部電極を形成した。
薄膜複合材料3を水酸化ナトリウムでpH9に調整した水溶液で処理した後水洗し、ネオガントB(アトテック株式会社製、商品名)、ネオガント834(アトテック株式会社製、商品名)、水洗、ネオガントWA(アトテック株式会社製、商品名)、水洗の順に処理した。続いてICPニコロンU(奥野製薬工業株式会社製、商品名)を用いて無電解Ni−Pめっき層を薄膜複合材料3の誘電体薄膜表面に0.4μm形成した。さらに、電気CuめっきでCuめっき層を15μm形成した。次に、フォトリソグラフ法にてエッチングレジストを形成した。レジスト材料としては、アルカリ現像タイプのドライフィルムレジストである、H−9330(日立化成工業株式会社製、商品名)を用いた。その後、15%過硫酸アンモニウム水溶液にてCuめっき層をエッチング除去した。5%水酸化ナトリウム水溶液でエッチングレジストを除去し、さらに、トップリップAZ(奥野製薬工業株式会社製、商品名)にて無電解Ni−Pめっき層をエッチング除去した。このようにして薄膜複合材料3の誘電体薄膜表面上に1mm×1mmの大きさの上部電極を形成した。
次に、実施例1〜3、比較例1および2で作製した評価基板の上部電極と誘電体薄膜最外層との密着性をテープ試験で調べた。評価は、上部電極6か所にセロハンテープ(JIS Z 1522に規定)を圧着し、10秒後瞬時に引き剥がして電極の剥離を観察することで行った。結果を表1に示す。表中のNG数は電極6箇所に対する剥離数である。
続いて、各実施例および比較例で作成した基板におけるコンデンサの容量ばらつきを評価した。実施例1〜2で作製した基板および比較例1〜2で作製した基板については、それぞれの上部電極近傍の金属酸化物薄膜層をダイヤモンドペンで削ってNi薄膜の下の銅箔を露出させ、この上部電極と露出させた銅箔との間の静電容量をコンデンサの静電容量とみなして評価した。また、実施例3の基板については、上部電極とエッチングによって形成した下部電極との間の静電容量をコンデンサの静電容量とみなして評価した。また、静電容量の測定は、それぞれ30か所の測定ポイントについて、アジレント・テクノロジー社製4285A型プレシジョンLCRメータを用いて、25℃、周波数1MHzの条件下における値を測定した。結果を表2に示す。
Claims (22)
- 銅箔、
前記銅箔の一方の表面に形成され、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1種以上の金属を含む金属薄膜層、ならびに
前記金属薄膜層表面に形成され、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmであり、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含む複合金属酸化物薄膜層を有する誘電体薄膜、
を備え、前記誘電体薄膜の最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層であることを特徴とする薄膜複合材料。 - 銅箔、
前記銅箔の一方の表面に形成され、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1種以上の金属を含む金属薄膜層、ならびに
前記金属薄膜層表面に形成され、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmであり、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有する誘電体薄膜、
を備え、前記誘電体薄膜の最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層であることを特徴とする薄膜複合材料。 - 前記金属薄膜層の上に、前記誘電体薄膜が、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第一の複合金属酸化物薄膜層、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含む第二の複合金属酸化物薄膜層、ならびに構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層、の順で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層が、TiOまたはTiO2の薄膜層であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層の厚さが、10nm〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項2または3に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層の厚さが、10nm〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記金属薄膜層の厚さが、50nm〜1μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記金属薄膜層に接する前記複合金属酸化物薄膜層を形成する際に、400℃以下で熱処理されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 銅箔、
前記銅箔の一方の表面に形成され、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1種以上の金属を含む金属薄膜層、
前記金属薄膜層表面に形成され、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmであり、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含む複合金属酸化物薄膜層を有する誘電体薄膜、ならびに
前記誘電体薄膜表面に形成され、Ni、Ni−P、Ni−B、Cuからなる群から選択される1種以上の金属を含む金属層、
を備え、前記誘電体薄膜の最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層であることを特徴とする薄膜複合材料。 - 銅箔、
前記銅箔の一方の表面に形成され、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1種以上の金属を含む金属薄膜層、
前記金属薄膜層表面に形成され、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmであり、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層を有する誘電体薄膜、ならびに
前記誘電体薄膜表面に形成され、Ni、Ni−P、Ni−B、Cuからなる群から選択される1種以上の金属を含む金属層、
を備え、前記誘電体薄膜の最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層であることを特徴とする薄膜複合材料。 - 前記金属薄膜層の上に、前記誘電体薄膜が、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる第一の複合金属酸化物薄膜層、構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含む第二の複合金属酸化物薄膜層、ならびに構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層、の順で構成されていることを特徴とする請求項9に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層が、TiOまたはTiO2の薄膜層であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてBaおよび/またはSrと、Tiとを含むアモルファス複合金属酸化物からなる複合金属酸化物薄膜層の厚さが、10nm〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項10または11に記載の薄膜複合材料。
- 前記構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層の厚さが、10nm〜200nmの範囲であることを特徴とする請求項9〜13のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記金属薄膜層の厚さが、50nm〜1μmの範囲であることを特徴とする請求項9〜14のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記金属薄膜層に接する前記複合金属酸化物薄膜層を形成する際に、400℃以下で熱処理されることを特徴とする請求項9〜15のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 前記金属層の厚さが、50nm〜30μmの範囲であることを特徴とする請求項9〜16のいずれか1項に記載の薄膜複合材料。
- 銅箔の一方の表面に、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1種以上の金属を含む金属薄膜層を形成する工程、
前記金属薄膜層表面に、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmであって、その最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層である誘電体薄膜を形成する工程、
前記誘電体薄膜表面をシランカップリング剤で処理する工程、
前記シランカップリング剤で処理した表面にめっき触媒を付与する工程、ならびに
前記めっき触媒を核とする無電解めっきにより、Ni、Ni−P、Ni−B、Cuからなる群から選択される1種以上の金属を含む金属層を形成する工程、
を有することを特徴とする薄膜複合材料の製造方法。 - 請求項9〜17のいずれか1項に記載の薄膜複合材料、または請求項18に記載の製造方法で製造された薄膜複合材料を構成に含むことを特徴とする多層配線板。
- 請求項9〜17のいずれか1項に記載の薄膜複合材料、または請求項18に記載の製造方法で製造された薄膜複合材料を構成に含むことを特徴とする電子部品。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の薄膜複合材料の銅箔面にプリプレグまたは内層基板を積層する工程、
誘電体薄膜表面をシランカップリング剤で処理する工程、
前記シランカップリング剤で処理した表面にめっき触媒を付与する工程、ならびに
前記めっき触媒を核とする無電解めっきにより、Ni、Ni−P、Ni−B、Cuからなる群から選択される1種以上の金属を含む金属層を形成する工程、
を有することを特徴とする多層配線板の製造方法。 - 銅箔、前記銅箔の一方の表面に形成され、Cr、Ni、Au、Ag、およびこれらの合金からなる群から選択される1 種以上の金属を含む金属薄膜層、ならびに前記金属薄膜層表面に形成され、比誘電率が10〜2000でかつ膜厚が0.05〜2μmの誘電体薄膜、を備え、前記誘電体薄膜の最外層が構成元素としてTiを含むアモルファス金属酸化物薄膜層である薄膜複合材料の銅箔面にプリプレグまたは内層基板を積層する工程、
誘電体薄膜表面をシランカップリング剤で処理する工程、
前記シランカップリング剤で処理した表面にめっき触媒を付与する工程、ならびに
前記めっき触媒を核とする無電解めっきにより、Ni、Ni−P、Ni−B、Cuからなる群から選択される1種以上の金属を含む金属層を形成する工程、
を有することを特徴とする多層配線板の製造方法。
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