CN115989578A - 层叠体和层叠体制造方法 - Google Patents

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坂本怜士
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Abstract

本发明提出：可以改善树脂层和籽晶层之间的粘合性的层叠体；以及用于制造该层叠体的方法。层叠体依次具有基板、第一布线层、树脂层和第二布线层。第二布线层依次具有至少粘合层和籽晶层。

Description

层叠体和层叠体制造方法
技术领域
本发明涉及层叠体和层叠体制造方法。
背景技术
在将电子部件安装在包括印刷基板和膜基板的基板上的安装步骤中，在绝缘树脂层上形成粘合层和籽晶层(seed layer)，该粘合层是用于连接到电子部件的布线的底层，该籽晶层用于通过电镀形成布线。例如，电镀或溅射用于形成各个层。
专利文献1公开了一种布线形成方法，其使用无电镀铜并提供优异的粘合性和高连接可靠性。此外，专利文献2公开了作为精细布线形成方案的布线形成方法，其使用钛(Ti)/铜(Cu)层作为通过溅射形成的籽晶层，这是可以获得对光滑树脂表面的粘合性的方法的主流。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开No.2009-10276
专利文献2：国际公开No.WO2008/105535
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，在专利文献1中公开的使用无电镀的布线形成方法中，对绝缘树脂层的表面应用粗糙化处理以确保粘合性，并且因此由于表面凹凸而难以形成用于增加半导体封装件的密度的精细布线。
此外，期待布线层即使在诸如高温、高湿度环境的各种环境下也保持对各种绝缘树脂层的粘合性，即优异的可靠性。然而，根据本发明人的研究，已经揭示，当使用专利文献2中公开的由Ti层和Cu层制成的籽晶层时，难以获得对各种绝缘树脂层的足够粘合性。
本发明是鉴于传统技术的上述问题而提出的，并且目的在于提供可以改善树脂层和籽晶层之间的粘合性的层叠体和层叠体制造方法。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面的层叠体依次包括：第一布线层；树脂层；和第二布线层，并且该第二布线层依次至少包括粘合层和籽晶层。
根据本发明的另一方面的层叠体制造方法包括：第一步骤，其在树脂层上形成钛膜；第一步骤之后的第二步骤，其通过对钛膜施加能量来形成碳化钛层，该碳化钛层形成粘合层的一部分；第二步骤之后的第三步骤，其在碳化钛层上形成钛层，该钛层形成粘合层的一部分；以及第三步骤之后的第四步骤，其在钛层上形成籽晶层。
根据本发明的又一方面的层叠体依次包括：第一布线层；树脂层；以及第二布线层，该第二布线层依次包括粘合层和籽晶层，该粘合层依次包括碳化钛层和钛层，并且该碳化钛层是通过向形成在树脂层上的钛膜施加能量而形成的层。
发明的有利效果
根据本发明，可以改善树脂层和籽晶层之间的粘合性。参考附图，本发明的其他特征和优点将从以下说明中变得显而易见。注意，在整个附图中，相同或类似的特征用相同的附图标记来标记。
附图说明
[图1]图1是示出了根据本发明的第一实施方式的半导体封装件的布线部的示意性截面图。
[图2]图2是根据本发明的第一实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。
[图3]图3是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的流程图。
[图4A]图4A是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图。
[图4B]图4B是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图。
[图4C]图4C是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图。
[图4D]图4D是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图。
[图4E]图4E是示出了根据本发明的第一实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图。
[图5]图5是根据本发明的第二实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。
[图6]图6是根据本发明的第三实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。
[图7]图7是示出了由X射线光电子能谱测量获得的C1s光谱的示例的图。
[图8]图8是示出了由X射线光电子能谱测量获得的Ti2p光谱的示例的图。
[图9]图9是示出了在本发明的实施方式中获得的层叠体上进行90度剥离试验的测量结果的图。
具体实施方式
将参考图1至图9描述从本发明人的发现中找到的本发明的实施方式。
[第一实施方式]
将参考图1至图4描述根据本发明的第一实施方式的层叠体及其制造方法。在本实施方式中，作为层叠体，将描述半导体封装件的布线部中的包括布线层的层叠体。
首先，将参考图1描述根据本实施方式的半导体封装件的布线部。图1是示出根据本实施方式的半导体封装件的布线部的示意性截面图。如图1所示，半导体封装件的布线部1依次具有印刷布线基板2、第一布线层5、树脂层6和第二布线层7。半导体封装件的布线部1还具有焊料8和底部填充层(underfill layer)9。
印刷布线基板2没有特别限制，可以是例如已知的堆积基板(buildupsubstrate)，并且具有基板3和设置在基板3上的布线4。
布线4是形成例如作为印刷布线基板2的堆积基板的内层布线图案的金属层，并且是例如通过电镀形成的布线。就电镀粘合性、导电性和成本而言，优选使用铜或铜合金作为用作布线4的金属层。
第一布线层5是通过稍后描述被形成在支撑基板C上而获得的金属层，并且是例如通过半加成法(semi-additive method)形成的布线。优选使用铜或铜合金作为用作第一布线层5的金属层。第一布线层5形成在树脂层6的印刷布线基板2侧的表面上。
树脂层6由固化树脂形成。作为树脂，例如可以使用聚酰亚胺基树脂、环氧基树脂、苯酚基树脂、聚苯并恶唑基树脂、或氟基树脂。树脂层6是用作使诸如第一布线层5的导电层彼此绝缘的层间绝缘膜的绝缘树脂层。
布线4和第一布线层5经由焊料8彼此电连接。底部填充材料填充在包括布线4的印刷布线基板2和包括第一布线层5的树脂层6之间，并且形成由底部填充材料制成的底部填充层9。
第二布线层7依次具有粘合层7A、溅射籽晶层73和铜电镀层74。第二布线层7形成为穿过树脂层6(包括形成在树脂层6中的通孔10)上的通孔10连接到第一布线层5。例如形成通孔10，使得通过在树脂层6上将光致抗蚀剂图案化而例如通过用光致抗蚀剂方法使第一布线层5的表面的一部分暴露。第二布线层7是例如在通过溅射法在通孔10的开口中形成并层叠了粘合层和籽晶层之后通过半加成法形成的布线。注意，第二布线层7可以是任何层，只要其至少依次包括粘合层7A和溅射籽晶层73即可。
第二布线层7在通孔10的底部处电连接到第一布线层5。在第二布线层7中，钛层72、溅射籽晶层73和铜电镀层74从通孔10的底部处的第一布线层5侧起依次层叠。此外，在第二布线层7中，粘合层7A、溅射籽晶层73和铜电镀层74从树脂层6侧起依次层叠在使第一布线层5和第二布线层7彼此绝缘的树脂层6上。粘合层7A由碳化钛层71和钛层72形成。
以此方式，第二布线层7依次具有碳化钛层71、钛层72、溅射籽晶层73和铜电镀层74，并且形成为穿过通孔10连接到第一布线层5的层叠体。钛层72、溅射籽晶层73和铜电镀层74从第一布线层5侧起依次层叠在第一布线层5上，使得第一布线层5和钛层72在通孔10的底部处彼此电连接。在通孔10的底部处，钛层72直接形成在第一布线层5上而不经由碳化钛层71。另一方面，碳化钛层71、钛层72、溅射籽晶层73和铜电镀层74从树脂层6侧起依次层叠在树脂层6上，使得第一布线层5和钛层72在除了通孔10的底部之外的部分中彼此绝缘。
粘合层7A从树脂层6侧起依次具有碳化钛层71及钛层72。粘合层7A在树脂层6侧具有在与树脂层6的粘合性方面优秀的碳化钛层71，并且在溅射籽晶层73侧具有在与溅射籽晶层73的粘合性方面优秀的钛层72。
碳化钛层71由碳化钛(TiC)结合层形成。碳化钛结合层形成为使得在钛膜已经形成在树脂层6上的状态下通过离子照射向其施加能量，从而钛膜中包含的钛元素和树脂层6中包含的碳(C)元素共价联结(在下文中，也称为碳化钛结合)。用于形成碳化钛层71的钛膜的膜厚度优选地为2.5nm或更大。此外，通过离子照射所发射的离子的能量优选为250eV或更大。在本文中，由于即使当用于形成碳化钛层71的钛膜是具有2.5nm的膜厚度的极薄的膜时也可以形成碳化钛层71，因此可以在不降低生产率的情况下形成碳化钛层71。此外，由于250eV的照射离子能量能够使离子从树脂层6的最外表面沿深度方向侵入若干nm以上，因此可以高效地形成碳化钛层71。
钛层72由钛(Ti)形成。钛层72的膜厚度可以为5nm或更大，并且优选地为20nm至200nm。钛层72例如可以通过在氩(Ar)气氛下溅射钛靶材的方法形成。
溅射籽晶层73由铜(Cu)形成。溅射籽晶层73是通过溅射法形成在粘合层7A上的层，并且是用于形成铜电镀层74的籽晶层。溅射籽晶层73的膜厚度可以是50nm或更大，优选地是100nm至300nm。例如，可以通过在氩气氛下溅射Cu靶材的方法来形成溅射籽晶层73。在本实施方式中，由于溅射籽晶层73经由粘合层7A形成在树脂层6上，所以树脂层6与溅射籽晶层73之间的粘合性得到改善。
铜电镀层74由铜(Cu)形成。在形成溅射籽晶层73之后，可以通过电镀将铜电镀层74层叠在溅射籽晶层73上。铜电镀层74的厚度可以是5μm或更大、并且优选地是10μm至50μm。
以此方式，在半导体封装件的布线部1中，形成连接到第一布线层5的第二布线层7。第二布线层7的粘合层7A和溅射籽晶层73可以通过使用根据图2所示的本实施方式的膜形成设备形成，该膜形成设备是单个膜形成设备。图2是本实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。在本文中，XY平面是平行于水平平面的平面，并且Z轴线是平行于垂直方向的轴线。
如图2所示，根据本实施方式的膜形成设备具有处理室50、处理单元FF1、排气单元V50、气体导入单元G1、保持单元60和控制装置CR。处理单元FF1设置在处理室50的内部，并且被构造为形成第二布线层7的粘合层7A和溅射籽晶层73，第二布线层对应于连接到在基板S上的电子部件的布线。排气单元V50被构造为能够对处理室50抽真空。气体导入单元G1被构造为将用于形成粘合层7A和溅射籽晶层73的气体导入处理室50中。保持单元60形成为将基板S保持在处理室50中。控制装置CR被配置成控制膜形成设备的各个单元，诸如排气单元V50、气体导入单元G1、处理单元FF1等。此外，根据本实施方式的膜形成设备具有驱动单元(未示出)和冷却单元(未示出)，该驱动单元移动保持基板S的保持单元60，使得基板S行进穿过处理室50中的膜形成区域，该冷却单元冷却保持单元60。
处理单元FF1具有作为溅射靶材的多个靶材T1和T2以及离子枪I1，并且由使支撑多个靶材T1和T2及离子枪I1的支撑件SP旋转的旋转阴极形成。靶材T1例如是钛(Ti)靶材，并且优选由用作形成在基板S上的粘合层7A的粘合膜所用的材料形成。例如，处理单元FF1利用靶材T1通过溅射法沉积钛膜。靶材T2例如是铜(Cu)靶材，并且优选地由用作形成在粘合膜上的溅射籽晶层73的籽晶膜所用的材料形成。例如，处理单元FF1利用靶材T2通过溅射法沉积铜膜。离子枪I1被构造为以期望的能量将离子发射到基板S。处理单元FF1用来自离子枪I1的离子照射例如利用靶材T1沉积的钛膜。
在本实施方式中，在钛膜已经形成在树脂层6上的状态下，将能量通过离子照射施加到钛膜和树脂层6，以形成具有由碳化钛结合层制成的碳化钛层71的粘合层7A，并且粘合层7A用作优异的粘合膜。当沉积粘合层7A时，控制装置CR首先旋转处理单元FF1以使靶材T1面向基板S，并且利用靶材T1通过溅射法在基板S上形成Ti膜。在这种状态下，控制装置CR进一步旋转处理单元FF1以使离子枪I1面向基板S，向离子枪I1施加电压以将离子发射到基板S，并且从通过气体导入单元G1导入处理室50内部的氩气产生等离子体。由此，对形成在基板S的树脂层6上的钛膜及树脂层6通过离子照射施加能量，包含在钛膜中的钛元素与包含在树脂层6中的碳元素共价联结。因此，可以由钛膜形成碳化钛层71。此外，不限于单独的氩气，在其中将氮气或诸如氧气的活性气体与氩气混合的混合气体可以用于由离子枪I1进行离子照射时的气氛气体。
接下来，将参考图3至图4E进一步描述通过使用图2所示的膜形成设备执行的包括第二布线层7的根据本实施方式的层叠体的制造方法。图3是示出由图2所示的膜形成设备执行的根据本实施方式的层叠体制造方法的流程图。
图4A至图4E是示出根据本实施方式的层叠体制造方法的步骤截面图，其具体地是示出了半导体封装件的布线部的制造方法的步骤截面图。
根据本实施方式的层叠体制造方法的特征之一是，当形成图1所示的第二布线层7时，在钛膜已经形成在树脂层6上的状态下，通过离子照射将能量施加到钛膜和树脂层6，从而由钛膜形成碳化钛层71。
如图3所示，根据本实施方式的层叠体制造方法包括第一步骤(步骤S102)、第二步骤(步骤S103)、第三步骤(步骤S104)和第四步骤(步骤S105)。此外，根据本实施方式的层叠体制造方法可以包括在第一步骤(步骤S102)之前的蚀刻步骤(步骤S101)。
第一步骤(步骤S102)是在树脂层6和通孔10的底部上形成钛膜。第二步骤(步骤S103)是在第一步骤(步骤S102)之后通过离子照射向在第一步骤(步骤S102)中形成的钛膜施加能量，以由钛膜形成粘合层7A的碳化钛层71。第三步骤(步骤S104)是在第二步骤(步骤S103)之后形成粘合层7A的钛层72。第四步骤(步骤S105)是在第三步骤(步骤S104)之后形成溅射籽晶层73。可以在第一步骤(步骤S102)之前进行的蚀刻步骤(步骤S101)是在第一步骤(步骤S102)之前蚀刻基板S的表面以在树脂层6中形成通孔10。
此外，第一步骤(步骤S102)和第二步骤(步骤S103)可以进行两次或更多次。通过重复进行第一步骤(步骤S102)及第二步骤(步骤S103)两次或更多次，可以以梯度方式改变从树脂层6侧到钛层72侧的碳化钛层71中的钛与碳的结合比例。也就是说，可以逐渐降低从树脂层6侧到钛层72侧的结合比例。以此方式，通过以梯度方式改变碳化钛层71中的钛和碳之间的结合比例，可以改善碳化钛层71的粘合性。
在图2所示的基板S上执行上述各个步骤。如图4A所示，基板S是下述基板：其具有支撑基板C、例如通过半加成法以布线图案被图案化而形成在支撑基板C上的第一布线层5、以及在支撑基板C上形成的包括第一布线层5的树脂层6。到达第一布线层5的通孔10被图案化并形成在树脂层6中。支撑基板C没有特别限制，并且优选是硅(Si)基板、由玻璃制成的基板、和由树脂制成的基板中的任何一种。在将这种基板S导入处理室50中并由保持单元60保持之后，如下所述在处理室50的内部执行各个步骤。
首先，在步骤S101的蚀刻步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2以及离子枪I1的支撑件SP旋转以将离子枪I1定向到基板S侧，并使离子枪I1面向基板S。接下来，控制装置CR将氩气从气体导入单元G1导入处理室50中以稳定处理室50内部的压力，然后向离子枪I1施加电压以由氩气产生等离子体。以此方式产生的等离子体用于蚀刻在支撑基板C上的第一布线层5和在其中通孔10被图案化并到达第一布线层5的树脂层6，如图4A所示。通过该蚀刻来清洁基板S的表面。控制装置CR在步骤S101的蚀刻步骤完成时停止向离子枪I1施加电压。
接下来，在步骤S102的第一步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2以及离子枪I1的支撑件SP旋转，以将靶材T1定向到基板S侧，并使靶材T1面向基板S。接下来，在处理室50中的压力稳定之后，控制装置CR向靶材T1供应预设电力，以由氩气产生等离子体。靶材T1被以此方式产生的等离子体溅射，从而在树脂层6和在通孔10的底部处暴露的第一布线层5上沉积钛膜P，如图4B所示。
接下来，在步骤S103的第二步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2以及离子枪I1的支撑件SP旋转，以将离子枪I1定向到基板S侧，并使离子枪I1面向基板S。接下来，控制装置CR从气体导入单元G1将氩气导入处理室50中以稳定处理室50内部的压力，然后向离子枪I1施加电压以由氩气产生等离子体。以此方式，通过离子枪I1的离子照射将能量施加到钛膜P和树脂层6，从而基板S的树脂层6的表面被改性，并且在钛膜P中包含的钛元素与树脂层6中包含的碳元素之间形成碳化钛结合。因此，如图4C所示，形成粘合层7A的一部分的碳化钛层71(其是粘合层7A的靠近树脂层6的层)由钛膜P形成。此时，作为通过离子照射蚀刻和移除钛膜P的结果，第一布线层5暴露在通孔10的底部处。注意，碳化钛层71可以部分地形成在钛膜P的至少树脂层6侧的部分中。
接下来，在步骤S104的第三步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2以及离子枪I1的支撑件SP旋转，以将靶材T1定向到基板S侧，并使靶材T1面向基板S。接下来，在处理室50中的压力稳定之后，控制装置CR向靶材T1供应预设电力，以由氩气产生等离子体。通过以此方式产生的等离子体溅射靶材T1，从而在碳化钛层71上形成作为粘合层7A的上层的、形成粘合层7A的一部分的钛层72，如图4D所示。钛层72形成在第一布线层5的表面和碳化钛层71的表面上。
接下来，在步骤S105的第四步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2以及离子枪I1的支撑件旋转，以将靶材T2定向到基板S侧，并使靶材T2面向基板S。接下来，在处理室50中的压力稳定之后，控制装置CR向靶材T2供应预设电力，以由氩气产生等离子体。通过以此方式产生的等离子体溅射靶材T2，从而在粘合层7A的钛层72上形成溅射籽晶层73，如图4E所示。溅射籽晶层73没有特别限制，并且优选是Cu膜、CuAl合金膜和CuW合金膜中的任何一种。靶材T2可以根据待形成的膜的类型适当地改变。
以此方式，可以通过使用图2所示的膜形成设备将粘合层7A和溅射籽晶层73形成到基板S。
直至溅射籽晶层73形成之后，将基板S从图2所示的膜形成设备中取出，并且可以将溅射籽晶层73用作籽晶层通过电镀在溅射籽晶层73上形成铜电镀层74。以此方式，在树脂层6上形成具有粘合层7A、溅射籽晶层73和铜电镀层74的第二布线层7。
如上所述，在本实施方式中，通过离子照射对树脂层6的表面进行改性，由此在树脂层6与钛层72之间形成包含形成粘合层7A的钛层72的钛元素的碳化钛层71。因此，可以改善树脂层6与包括溅射籽晶层73的第二布线层7之间的粘合性。在本实施方式中，通过离子照射施加能量，从而在树脂层6上引起不饱和键合，钛元素与树脂层6的碳元素联结，在树脂层6与钛层72之间形成碳化钛层71。因为树脂层6和粘合层7A的钛层72之间的粘合力通过这种碳化钛层71得到增强，所以可以确保树脂层6和第二布线层7(粘合层7A、溅射籽晶层73和铜电镀层74在第二布线层7中依次层叠)之间的粘合性。
如上所述，根据本实施方式，由于溅射籽晶层73经由具有碳化钛层71和钛层72的粘合层7A形成在树脂层6上，因此可以改善树脂层6和溅射籽晶层73之间的粘合性。
注意，包括第一布线层5和第二布线层7的树脂层6的膜可以在与支撑基板C分离之后用于制造图1所示的半导体封装件。当制造半导体封装件时，树脂层6的膜中的第一布线层5通过焊料8连接到印刷布线基板2的布线4。接下来，在印刷布线基板2和树脂层6的膜之间填充底部填充材料以形成底部填充层9。
[第二实施方式]
将参考图5描述根据本发明的第二实施方式的层叠体和层叠体制造方法。注意，与第一实施方式中的层叠体和层叠体制造方法类似的构成要素用相同的附图标记来标记，并且将省略或简化其说明。
本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，通过使用图5所示的膜形成设备而不是图2所示的膜形成设备来形成粘合层7A和溅射籽晶层73。图5是根据本实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。在本文中，XY平面是平行于水平平面的平面，并且Z轴线是平行于垂直方向的轴线。
根据本实施方式的膜形成设备的基本构造类似于图2所示的膜形成设备的基本构造。如图5所示，根据本实施方式的膜形成设备与图2所示的膜形成设备的不同之处在于，在没有安装离子枪I1的情况下，提供了高频电源P1，该高频电源P1被构造为能够经由保持单元60向由保持单元60保持的基板S施加高频电压。作为高频电源P1，可以使用具有可变输出电压的高频电源。注意，在根据本实施方式的膜形成设备中，也可以安装离子枪I1以执行步骤S101的蚀刻步骤。
除了步骤S103的第二步骤之外，使用图5所示的膜形成设备的根据本实施方式的层叠体制造方法类似于根据第一实施方式的层叠体制造方法。也可以通过向基板S施加高频电压的方法来实施步骤S103的第二步骤。在本实施方式中，通过使用高频电源P1向基板S施加高频电压来执行步骤S103的第二步骤，该高频电源是如下所述的高频电压施加机构。
具体地，在步骤S103的第二步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2的支撑件SP旋转，以使处理单元FF1的表面定向到基板S侧，其中该表面未安装靶材T1和T2。接下来，控制装置CR通过使用高频电源P1向基板S施加高频电压以产生等离子体，通过使用在基板S上产生的自偏压Vdc将离子从等离子体吸引到基板S，并且向在步骤S102的第一步骤中形成的钛膜P和树脂层6施加能量。这种能量的施加使基板S的树脂层6的表面改性，以与图4C所示的第一实施方式相同的方式形成碳化钛层71(其是粘合层7A的靠近树脂层6的层)。
与本实施方式一样，也可以通过利用从由高频电源P1施加的高频电源吸引的离子而不是使用离子枪I1进行离子照射来向钛膜P和树脂层6施加能量而形成碳化钛层71。
[第三实施方式]
将参考图6描述根据本发明的第三实施方式的层叠体和层叠体制造方法。注意，与第一实施方式和第二实施方式中的层叠体和层叠体制造方法类似的构成要素用相同的附图标记来标记，并且将省略或简化其说明。
本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，通过使用图6所示的膜形成设备而不是图2所示的膜形成设备来形成粘合层7A和溅射籽晶层73。图6是根据本实施方式的膜形成设备的沿着垂直平面截取的截面图。在本文中，XY平面是平行于水平平面的平面，并且Z轴线是平行于垂直方向的轴线。
根据本实施方式的膜形成设备的基本构造类似于图2所示的膜形成设备的基本构造。如图6所示，根据本实施方式的膜形成设备与图2所示的膜形成设备的不同之处在于，在没有安装离子枪I1的情况下，设置有DC电源P2，该DC电源P2被构造为能够经由保持单元60向由保持单元60保持的基板S施加DC电压。作为DC电源P2，可以使用具有可变输出电压的DC电源。注意，在根据本实施方式的膜形成设备中，也可以安装离子枪I1以执行步骤S101的蚀刻步骤。
除了步骤S103的第二步骤之外，使用图6所示的膜形成设备的根据本实施方式的层叠体制造方法类似于根据第一实施方式的制造方法。也可以通过在将负偏压施加到基板S的情况下沉积钛膜的方法来执行步骤S103的第二步骤。在本实施方式中，通过在由DC电源P2将负偏压施加到基板S的情况下沉积钛膜来执行步骤S103的第二步骤，该DC电源P2是如下所述的DC电压施加机构。
具体地，在步骤S103的第二步骤中，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2的支撑件SP旋转，以将靶材T1定向到基板S侧，并且使靶材T1面向基板S。接下来，在处理室50中的压力稳定之后，控制装置CR在通过DC电源P2向基板S施加负偏压的情况下向靶材T1供应预设电力，以由氩气产生等离子体。因此，在通过溅射沉积钛膜的同时，通过使用负偏压将来自等离子体的离子吸引到基板S，对在步骤S102的第一步骤中形成的钛膜P及树脂层6施加能量。这种能量的施加使基板S的树脂层6的表面改性，以与图4C所示的第一实施方式相同的方式形成碳化钛层71(其是粘合层7A的靠近树脂层6的层)。在本文中，由DC电源P2施加到基板S的偏压优选地是DC脉冲偏压。施加到基板S的负偏压可以是恒定的，或者可以随时间逐步改变。
根据本实施方式，即使是既不具有离子枪I1也不具有高频电源P1的膜形成设备也可以形成碳化钛层71。
[第四实施方式]
下面将描述根据本发明的第四实施方式的层叠体和层叠体制造方法。注意，与第一实施方式至第三实施方式中的层叠体和层叠体制造方法类似的构成要素用相同的附图标记来标记，并且将省略或简化其说明。
还可以同时执行步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤。根据本实施方式的层叠体制造方法通过使用图6所示的膜形成设备如下所述同时执行步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤。
具体地，在同时执行步骤S102的第一步骤及步骤S103的第二步骤时，控制装置CR使支撑多个靶材T1和T2的支撑件SP旋转，以将靶材T1定向到基板S侧，并使靶材T1面向基板S。接下来，在处理室50中的压力稳定之后，控制装置CR在通过DC电源P2向基板S施加负偏压的情况下向靶材T1供应预设电力，以由氩气产生等离子体。由于在通过利用负偏压进行的离子照射来施加能量的同时沉积钛膜，所以包含在钛膜中的钛元素与包含在树脂层6中的碳元素共价联结。这种在施加能量的情况下的钛膜沉积使基板S的树脂层6的表面改性，从而以与图4C所示的第一实施方式相同的方式形成碳化钛层71(其是粘合层7A的靠近树脂层6的层)。在本文中，由DC电源P2施加到基板S的偏压优选地是DC脉冲偏压。施加到基板S的负偏压可以是恒定的，或者可以随时间逐步改变。
根据本实施方式，通过同时执行步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤，可以实现生产率的提高，并且甚至既不具有离子枪I1也不具有高频电源P1的膜形成设备也可以形成碳化钛层71。
下面将参考图7至图9描述本发明的示例。
通过X射线光电子能谱仪(SSX-100，来自Surface Science Instruments)测量树脂层与粘合膜之间的界面的结合状态。以无损的方式进行测量，并且X射线源是AlKα(1487eV)，并且配置成使得样品台和分析仪之间的角度为90度，使得光电子的检测深度最大。通过执行直到图3所示的膜形成流程的步骤S103的第二步骤的步骤来生产测量样品，也就是说，执行根据第一实施方式的方法中的步骤S101的蚀刻步骤、步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤。在步骤S102的第一步骤中，沉积3nm的钛膜。此外，生产在其上没有执行步骤S103的第二步骤的样品以进行比较。注意，由于在X射线光电子能谱法中产生的光电子在样品内部经受非弹性散射，所以在钛膜的膜厚大时不能对树脂层与粘合膜之间的界面进行分析。由此，以使得钛膜的膜厚度为10nm或更小的方式生产样品。
图7是示出通过X射线光电子能谱测量获得的C1s光谱的示例的图，并且图8是示出Ti2p光谱的示例的图。图7和图8的水平轴线代表测量的电子与原子核的结合能量，并且其竖直轴线代表发射的光电子的强度。在图7和图8中，实线光谱代表在其上执行到直到步骤S103的第二步骤的步骤的测量样品的测量结果的示例，虚线光谱代表在其上未执行步骤S103的第二步骤的比较样品的测量结果的示例。根据与邻近原子的结合状态，元素具有不同的结合能量。因此，可以从结合能量获得关于结合状态的信息。
首先，在与图7所示的C1s光谱进行比较时，对于在第二步骤中对在第一步骤中形成的树脂层上的钛薄膜执行离子照射的测量样品而言，在282.0eV附近检测到峰值，这在没有离子照射的比较样品中是观察不到的。接下来，在与图8所示的Ti2p光谱进行比较时，对于在第二步骤中对在第一步骤中形成的树脂层上的钛薄膜执行离子照射的测量样品而言，在455.0eV附近检测到峰值，这在未离子照射的比较样品中是观察不到的。
图7的C1s光谱的282.0eV附近的峰值和图8的Ti2p光谱的455.0eV附近的峰值分别是由于在其中碳和钛联结的碳化钛结合引起的峰值。在图7和图8所示的测量结果中，检测到由于碳化钛结合而引起的结合能量的峰值，并且确认形成了碳化钛结合。
接下来，表1示出了当通过第一实施方式的方案对树脂层上的钛薄膜执行离子照射时，针对钛薄膜的各个膜厚度以及针对各个离子照射时间的是否形成碳化钛结合的检查结果。通过X射线光电子能谱确认是否形成碳化钛结合。
[表1]
Figure BDA0004093872190000151
Figure BDA0004093872190000161
如表1所示，所获得的结果是，当在钛膜沉积之后不执行离子照射时，没有形成碳化钛结合，相反，当在第一步骤中形成的树脂层上的钛薄膜上执行离子照射时，形成碳化钛结合。此外，在钛薄膜的膜厚度为2.5nm或更大的情况下，确认在执行离子照射时形成了碳化钛结合。
接下来，表2示出了当通过第一实施方式的方案对形成在树脂层上的膜厚度为5nm的钛薄膜执行离子照射时，针对各种离子能量的是否形成碳化钛结合的检查结果。
[表2]
Figure BDA0004093872190000162
如表2所示，所获得的结果是通过在树脂层上的钛薄膜上执行离子照射形成了碳化钛结合。
接下来，图9示出了针对在示例1至示例4中获得的层叠体和在比较例中获得的层叠体的剥离强度的测量结果。图9是示出在示例1至示例4中获得的层叠体和在比较例中获得的层叠体测量的剥离强度的图。
在示例1中获得的层叠体是在第一实施方式中获得的层叠体。在示例2中获得的层叠体是在第二实施方式中获得的层叠体。在示例3中获得的层叠体是在第三实施方式中获得的层叠体。在示例4中获得的层叠体是在第四实施方式中获得的层叠体。在每个示例中，光敏聚酰亚胺树脂层被用作树脂层6。
除了不执行步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤之外，在比较例中获得的层叠体与在示例1中获得的层叠体类似。在比较例中，不执行步骤S102的第一步骤和步骤S103的第二步骤，而是在步骤S104的第三步骤之前通过在氩气氛下溅射碳化钛靶材的方法形成碳化钛层。
在剥离强度的测量中，使用剥离试验机(岛津公司的Autograph AG-100kNXplus)进行90度剥离试验。在90度剥离试验中，测量当其中依次层叠有粘合层7A、溅射籽晶层73和铜电镀层74的第二布线层7与树脂层6彼此剥离时的剥离强度。注意，90度剥离试验在23±2℃的试验室温度和50±5％RH的试验室湿度下进行，并且试验速率为10mm/min。图9示出了在示例1至示例4和比较例中获得的层叠体的归一化剥离强度。
如图9所示，发现针对示例1至示例4的层叠体测得的剥离强度是针对比较例的层叠体测得的剥离强度的1.35倍至1.5倍。已经确认，通过应用本发明可以改善树脂层(作为层间绝缘膜)和籽晶层之间的粘合性。
[变型实施方式]
尽管上面已经描述了本发明的优选的第一实施方式至第四实施方式，但是本发明不限于这些第一实施方式至第四实施方式，并且可以在其精神的范围内进行各种变型和改变。
例如，尽管在上述第一实施方式至第四实施方式中作为示例已经描述了粘合剂层7A是包含Ti的层的情况，但粘合层7A不限于包含Ti的层。作为粘合层7A，例如可以使用包含Ta、Ni、Cr、TiN、Ti合金、Ta合金、Ni合金、Cr合金等的层作为在Cu籽晶层和诸如层间绝缘膜的树脂层之间的粘合膜。在这种情况下，粘合层7A可以是在树脂层6侧具有金属碳化物层的层叠体等，金属碳化物层诸如是：TaC层和Ta层；NiC层和Ni层；CrC层和Cr层；TiNC层和TiN层；Ti合金-C层和Ti合金层；Ta合金-C层和Ta合金层；Ni合金-C层和Ni合金层；Cr合金-C层和Cr合金层等。金属碳化物层可以以与上述根据第一实施方式至第四实施方式中的每一个的碳化钛层71相同的方式形成。
此外，尽管在上述第一实施方式至第四实施方式中作为示例已经描述了溅射籽晶层73是Cu层的情况，但是溅射籽晶层73不限于Cu层。例如也可以将包含Cu的合金层(诸如CuAl合金层、CuW合金层等)用作溅射籽晶层73。
此外，尽管在上述第一实施方式至第四实施方式中作为示例已经描述了树脂层6是用作半导体封装件的布线部1中的层间绝缘膜的绝缘树脂层的情况，但是树脂层6不限于用作半导体封装件的布线部1中的层间绝缘膜的绝缘树脂层。例如，树脂层6可以是用作印刷基板的树脂基板，具体地，可以是玻璃环氧基板、氟树脂基板、聚酰亚胺膜等。在这种情况下，层叠体可以是依次具有作为树脂层6的树脂基板、粘合层7A和溅射籽晶层73的层叠体。

Claims (14)

1.一种层叠体，其依次包括：第一布线层、树脂层、和第二布线层，
其中，所述第二布线层依次至少包括粘合层和籽晶层。
2.根据权利要求1所述的层叠体，其中，所述粘合层依次包括碳化钛层和钛层。
3.根据权利要求2所述的层叠体，其中，
在所述树脂层中形成有到达所述第一布线层的通孔，
所述钛层和所述籽晶层从所述第一布线层侧起依次层叠在所述第一布线层上，使得所述第一布线层和所述钛层在所述通孔的底部处彼此电连接，并且
所述碳化钛层、所述钛层和所述籽晶层从所述树脂层侧起依次层叠在所述树脂层上，使得所述第一布线层和所述钛层在除了所述通孔的底部之外的部分中彼此绝缘。
4.一种层叠体制造方法，其包括：
第一步骤，其在树脂层上形成钛膜；
所述第一步骤之后的第二步骤，其通过向所述钛膜施加能量来形成碳化钛层，所述碳化钛层形成粘合层的一部分；
所述第二步骤之后的第三步骤，其在所述碳化钛层上形成钛层，所述钛层形成所述粘合层的一部分；以及
所述第三步骤之后的第四步骤，其在所述钛层上形成籽晶层。
5.根据权利要求4所述的层叠体制造方法，其中，所述第二步骤在所述树脂层上形成了所述钛膜的状态下通过离子照射向所述钛膜施加能量并由所述钛膜形成所述碳化钛层。
6.根据权利要求4所述的层叠体制造方法，其中，所述第二步骤向基板施加高频电压以产生等离子体，所述树脂层形成在所述基板上，通过在所述基板上产生的自偏压吸引离子，向所述钛膜施加能量，并由所述钛膜形成所述碳化钛层。
7.根据权利要求4所述的层叠体制造方法，其中，所述第二步骤向基板施加负偏压，所述树脂层形成在所述基板上，通过所述负偏压吸引离子，向所述钛膜施加能量，并且由所述钛膜形成所述碳化钛层。
8.根据权利要求4所述的层叠体制造方法，其中，通过向在其上形成有所述树脂层的基板施加负偏压并在通过离子照射来施加能量时利用所述负偏压来沉积钛膜并且同时形成所述碳化钛层来同时执行所述第一步骤和所述第二步骤。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的层叠体制造方法，其中，所述第二步骤向所述钛膜施加能量以对所述树脂层的表面改性并且在所述钛膜的至少位于所述树脂层侧的部分上形成所述碳化钛层。
10.根据权利要求4至9中任一项所述的层叠体制造方法，还包括所述第一步骤之前的蚀刻步骤，其蚀刻所述第一布线层和所述树脂层，在所述树脂层中形成到达所述第一布线层的通孔。
11.根据权利要求10所述的层叠体制造方法，其中，所述第一步骤在所述第一布线层上以及在所述树脂层上形成所述钛膜。
12.根据权利要求11所述的层叠体制造方法，其中，所述第三步骤在所述第一布线层的表面上以及在所述碳化钛层的表面上形成所述钛层。
13.一种层叠体，其依次包括：第一布线层、树脂层、和第二布线层，其中，
所述第二布线层依次包括粘合层和籽晶层，
所述粘合层依次包括碳化钛层和钛层，并且
所述碳化钛层是通过向形成在所述树脂层上的钛膜施加能量而形成的层。
14.根据权利要求13所述的层叠体，其中，
在所述树脂层中形成有到达所述第一布线层的通孔，
所述钛层和所述籽晶层从所述第一布线层侧起依次层叠在所述第一布线层上，使得所述第一布线层和所述钛层在所述通孔的底部处彼此电连接，并且
所述碳化钛层、所述钛层和所述籽晶层从所述树脂层侧起依次层叠在所述树脂层上，使得所述第一布线层和所述钛层在除了所述通孔的底部之外的部分中彼此绝缘。
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