JP2004014848A

JP2004014848A - Thin-film circuit board and its manufacturing method

Info

Publication number: JP2004014848A
Application number: JP2002167112A
Authority: JP
Inventors: Koji Yoshida; 吉田　幸治; Takashi Hayashi; 林　孝至; Masato Tose; 戸瀬　誠人
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently manufacture a reliable thin-film circuit board which has superior adhesive strength between an organic insulating film and a metal wire and superior oxidation resistance of the organic insulating film, and to provide its manufacturing method. <P>SOLUTION: An organic insulating film 2 containing a cycloolefin-based resin is formed on a substrate 1, an inorganic insulating film 12 is formed on the organic insulating film 2, and a metal wire 5 is formed on the organic insulating film 2 across the inorganic insulating film 12. Benzocyclobutene is used as the cycloolefin-based resin. The inorganic insulating film is ≥5 nm thick and formed as a continuous film covering the entire organic insulating film. The circuit structure body having the organic insulating film, inorganic insulating film, and metal wire is arranged on a substrate having a metal wire formed on the top surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、薄膜回路基板及びその製造方法に関し、特にマイクロ波又はミリ波領域で用いられる有機絶縁膜上に金属配線を施した構造を有する薄膜回路基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年の無線通信分野においては、マイクロ波、及びミリ波領域への対応が可能で、小型・高性能かつ、低価格の高周波デバイスが求められている。
また、このような高周波デバイスでは、伝送損失が小さく効率のよい伝送線路が要求されており、配線には抵抗が小さい電極材料が用いられている。また、配線間の層間絶縁膜には比誘電率が小さく、かつ誘電正接が小さい誘電体材料が要求されている。
【０００３】
上記要求を満たすため、電極材料にはＡｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等の低抵抗材料を、誘電体材料にはポリイミド、エポキシ、ベンゾシクロブテン、ビスマレイミドトリアジンなどの低誘電率・低誘電正接の有機樹脂を用いた各種配線基板が開発されている。
【０００４】
しかしながら、上記電極材料と有機樹脂を組み合わせた薄膜回路基板にあっては、有機樹脂と電極材料の密着強度が不十分で、配線形成プロセスや、配線上へのワイヤーボンディング工程において、電極膜の剥がれが発生するという問題（有機樹脂と電極材料の密着性に関する問題）がある。
【０００５】
また、有機絶縁膜には、分子構造中に３級炭素が含まれる有機樹脂が用いられており、この３級炭素が、１００℃以上の高温雰囲気で容易に酸化され、有機樹脂の比誘電率・誘電正接（ｔａｎδ）などの電気特性を劣化させるという有機絶縁膜の酸化の問題がある。
【０００６】
そこで、上記の問題点を改善するための方法として、以下に述べるような方法が提案されている。
（１）密着層として金属膜を形成する方法
有機絶縁膜と電極膜の密着性を改善するために、電極膜と有機絶縁膜の間に密着層として比較的有機樹脂との密着強度の大きい金属膜を形成する方法がある。なお、密着層には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｎｂ、Ｖなどが多く用いられており、この密着層の効果により、配線形成プロセスにおける電極膜のはがれを抑制、防止することが可能になる。
しかしながら、この方法の場合、超音波や高温負荷がかかるワイヤーボンディング工程においては電極膜のはがれが生じるおそれがあり、必ずしも十分な対策とはなり得ていないのが実情である。
【０００７】
（２）有機絶縁膜上に極性ポリマーを形成する方法
特開平９−２１９５８６号には、有機樹脂（有機絶縁膜）と金属（電極膜）との密着性を改善するために、有機樹脂上に極性ポリマーを形成して金属との密着性を改善する方法が開示されている。この方法によれば、金属と有機樹脂との密着性は向上するが、有機樹脂の表面を活性化する工程及びその後の有機樹脂と極性モノマーとを重合させる工程が必要になるため、製造プロセスが複雑になり、コストの増大を招くなどの問題点がある。
【０００８】
（３）有機膜表面をプラズマで改質して密着性を向上させる方法
金属膜との密着性を向上させるために、有機膜表面をプラズマで改質する装置が開発されており、この装置を用いることにより、有機膜表面の洗浄、活性化、粗化を行うことが可能になり、有機膜と金属膜との密着性を向上させることが可能になる。
しかしながら、この方法の場合、有機膜表面の表面粗さが粗く、有機膜上に形成された金属配線にも表面粗さが継承され、ミリ波やマイクロ波領域では抵抗値が増大して目標とする高周波モジュール特性が得られなくなるなどの問題点がある。
【０００９】
（４）気密パッケージを用いて有機膜の酸化を防止する方法
有機膜の酸化を防止する方法としては、モジュールごと、窒素雰囲気のパッケージに収納して封止する方法が知られているが、この方法の場合、高気密パッケージが必要になりコストの増大を招くという問題点がある。また、モジュールが大型化するとパッケージの歩留まりが低下するという問題点がある。
【００１０】
本願発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、有機絶縁膜と金属配線との密着性及び有機絶縁膜の耐酸化性が高く、信頼性に優れ、しかも、特性の良好な薄膜回路基板及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明（請求項１）の薄膜回路基板は、
基板と、
前記基板上に配設された、環状オレフィン系樹脂を含有する有機絶縁膜と、
前記有機絶縁膜上に配設された無機絶縁膜と、
前記無機絶縁膜上に配設された金属配線と
を具備することを特徴としている。
【００１２】
本願発明（請求項１）の薄膜回路基板においては、基板上に有機絶縁膜として、環状オレフィン系樹脂を含む有機絶縁膜を形成するとともに、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を形成し、この無機絶縁膜を介して、有機絶縁膜上に金属配線を形成するようにしているので、無機絶縁膜が有機絶縁膜と金属配線との密着性を向上させるとともに有機絶縁膜を保護する機能を果たし、有機絶縁膜と金属配線との密着性が向上するとともに、有機絶縁膜の耐酸化性が改善される。
さらに、有機絶縁膜として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さい環状オレフィン系樹脂（ｔａｎδ≦０．１％）を含む有機絶縁膜が用いられているので、有機絶縁膜の誘電正接（ｔａｎδ）を小さくして、信号の損失を抑制することが可能になる。
したがって、有機絶縁膜と金属配線との密着性が良好で、有機絶縁膜の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ない薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００１３】
なお、本願発明において、好適に用いることが可能な環状オレフィン系樹脂としては、ノボルネン、テトラシクロドデセン、エチレンとテトラシクロドデセンの共重合体であるエチレン・テトラシクロドデセン、ベンゾシクロブテンなどの種々の環状オレフィン系樹脂が挙げられる。
【００１４】
また、請求項２の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜が、ベンゾシクロブテンであることを特徴としている。
【００１５】
ベンゾシクロブテンを有機絶縁膜として用いることにより、有機絶縁膜と金属配線との密着性が良好で、有機絶縁膜の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ない、信頼性に優れた薄膜回路基板を確実に実現することが可能になる。特に、ベンゾシクロブテンをミリ波、マイクロ波デバイスの層間絶縁膜（有機絶縁膜）として用いた場合、ベンゾシクロブテンの誘電正接（ｔａｎδ）が０．１％以下であることから、信号の損失を効率よくしかも確実に低く抑えることが可能になり有意義である。
【００１６】
また、請求項３の薄膜回路基板は、前記無機絶縁膜が、前記有機絶縁膜全体を覆う連続膜であり、膜厚が５ｎｍ以上であることを特徴としている。
【００１７】
無機絶縁膜の膜厚を５ｎｍ以上とし、この無機絶縁膜を、有機絶縁膜全体を覆う連続膜として形成することにより、有機絶縁膜と金属配線との密着強度を向上させることが可能になるとともに、有機絶縁膜全体を保護して、有機絶縁膜の耐酸化性を確実に向上させることが可能になり、信頼性に優れた薄膜回路基板を確実に実現することが可能になる。
なお、無機絶縁膜の膜厚が５ｎｍ未満になると、有機絶縁膜と金属配線との密着強度を向上させる効果や有機絶縁膜の耐酸化性を改善する効果が低下するため、無機絶縁膜の膜厚は５ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００１８】
また、請求項４の薄膜回路基板は、前記無機絶縁膜が、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミ、及び窒化アルミからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有していることを特徴としている。
【００１９】
無機絶縁膜として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミ、及び窒化アルミからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを用いることにより、有機絶縁膜と金属配線との密着強度を向上させることが可能になるとともに、有機絶縁膜の耐酸化性を改善することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００２０】
また、請求項５の薄膜回路基板は、前記金属配線が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有していることを特徴としている。
【００２１】
金属配線として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む材料からなるものを用いることにより、低抵抗で、かつ有機絶縁膜に対する密着強度に優れた金属配線を備えた信頼性の高い薄膜回路基板を得ることが可能になる。
【００２２】
また、請求項６の薄膜回路基板は、前記金属配線が、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法により形成されていることを特徴としている。
【００２３】
金属配線を、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法で形成することにより、低抵抗で、かつ有機絶縁膜に対する密着強度に優れた金属配線を形成することが可能になる。
【００２４】
また、請求項７の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記金属配線を備えた回路構造体が、表面に金属配線が形成された基板上に配設されていることを特徴としている。
【００２５】
有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成された基板上に配設することにより、配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００２６】
また、請求項８の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記金属配線を備えた回路構造体が、表面に金属配線が形成され、裏面の略全面が金属膜で覆われた基板上に配設されていることを特徴としている。
【００２７】
有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成され、裏面の略全面が金属膜で覆われた基板の表面に配設することにより、配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００２８】
また、請求項９の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記金属配線を備えた回路構造体が、表面及び裏面に金属配線が形成された基板上に配設されていることを特徴としている。
【００２９】
有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成され、裏面にも金属配線が施された基板上に配設することにより、さらに配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。なお、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体は、基板の表面側及び裏面側の両方に配設することも可能であり、その場合、さらなる高密度化、小型化を実現することが可能になる。
【００３０】
また、請求項１０の薄膜回路基板は、前記基板に形成された金属配線及び／又は金属膜が、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有していることを特徴としている。
【００３１】
また、請求項１１の薄膜回路基板は、前記基板に形成された金属配線及び／又は金属膜が、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法により形成されていることを特徴としている。
【００３２】
基板の金属配線及び／又は金属膜を、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法を用いて形成することにより、基板への密着性に優れた信頼性の高い金属配線や金属膜を確実に形成することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００３３】
また、請求項１２の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記金属配線を備えた回路構造体が、抵抗体を有する基板上に形成されていることを特徴としている。
【００３４】
有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、抵抗体を有する基板上に形成することにより、抵抗素子上に配線を形成できることから、素子全体を小型化することが可能になり有意義である。
【００３５】
また、請求項１３の薄膜回路基板は、前記抵抗体が、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、及びニクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有していることを特徴としている。
【００３６】
窒化タンタル、窒化ジルコニウム、ニクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する抵抗体を用いることにより、温度変化率の小さい抵抗素子を形成することが可能になり有意義である。
【００３７】
また、請求項１４の薄膜回路基板は、前記有機絶縁膜、前記無機絶縁膜、及び前記金属配線を備えた回路構造体が、基板の表裏を電気的に接続するためのスルーホールを備えた基板上に配設されていることを特徴としている。
【００３８】
有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体が配設される基板として、スルーホールを備えた基板を用いることにより、基板の両面を効率よく利用することが可能になり、さらなる高密度化、小型化を図ることが可能になる。
【００３９】
また、請求項１５の薄膜回路基板は、前記スルーホールには、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする電極が充填されていることを持徴としている。
【００４０】
スルーホールにＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする電極が充填された構成とすることにより、基板の表裏の導通信頼性に優れた小型、高性能の薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００４１】
また、請求項１６の薄膜回路基板は、前記スルーホールの電極が、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、及びＣｒからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を用いたメッキ法により形成されていることを特徴としている。
【００４２】
スルーホールの電極を、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を用いて、メッキ法により形成することにより、基板の表裏の導通信頼性に優れた小型、高性能の薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００４３】
また、本願発明（請求項１７）の薄膜回路基板の製造方法は、
前記基板上に環状オレフィン系樹脂を含有する有機絶縁膜を形成する工程と、
前記有機絶縁膜上に無機絶縁膜を形成する工程と、
前記無機絶縁膜上に金属配線を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【００４４】
本願発明の薄膜回路基板の製造方法は、基板上に環状オレフィン系樹脂を含有する有機絶縁膜を形成する工程と、有機絶縁膜上に、該有機絶縁膜と金属配線との密着性を向上させ、かつ、前記有機絶縁膜を保護する無機絶縁膜を形成する工程と、無機絶縁膜上に金属配線を形成する工程とを備えているので、基板上に環状オレフィン系樹脂を含む有機絶縁膜が形成され、その上に無機絶縁膜を介して金属配線が配設された構造を有する薄膜回路基板を確実に、しかも効率よく製造することが可能になる。
なお、この請求項１７の薄膜回路基板の製造方法により、本願請求項１〜１６の薄膜回路基板を効率よく製造することが可能になる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を示して、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００４６】
［実施形態１］
＜薄膜回路基板の製造＞
以下、本願発明の薄膜回路基板の製造方法について、図１を参照しながら説明する。なお、図１（ａ）〜（ｆ）は、基板上に有機絶縁膜（ベンゾシクロブテンからなる有機絶縁膜）を形成し、その上に無機絶縁膜を形成するとともに、無機絶縁膜上に薄膜金属（Ｃｕ／Ｔｉ金属）からなる金属配線を施して薄膜回路基板を製造する工程を示す図である。なお、この実施形態１では、有機絶縁膜上への金属配線の形成にリフトオフ工法を用いている。
【００４７】
（１）まず、基板１（図１（ａ））として、Ｓｉ基板を用意する。なお、基板１としては、アルミナなどからなるセラミック基板、ＳｉやＧａＡｓなどからなる金属基板を用いることが可能であり、さらに他の種類の基板を用いることも可能である。
そして、この基板１の表面を、プラズマアッシングや、アセトン、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノールなどを用いた有機溶剤洗浄などの方法により洗浄する。
（２）次に、基板１上に３ＡＰＳ（３アミノプロピルシラン）などの密着性向上剤を塗布した後、ワニス状のベンゾシクロブテン（固形成分４６％）を１０００ｒｐｍにて３０秒間スピン塗布し、９５℃のホットプレートにて１２０秒間ベークする。さらに、酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中にて、２００℃で１時間キュアーすることにより、ベンゾシクロブテンを熱重合させ、基板１上に有機絶縁膜（膜厚１５μｍ）２を形成する（図１（ｂ））。
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）２の表面に無機絶縁膜１２を形成し、有機絶縁膜２の表面を無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２で被覆する。この実施形態１では、スパッタリング装置を使用し、ＲＦパワー１．２５ＫＷ、アルゴン酸素混合ガス（酸素濃度１０％）流量２０ｓｃｃｍ、背圧５×１０^−４ｐａ、基板温度１００℃の条件にて９０分間の成膜を行い、膜厚１μｍの無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２を形成した。
（４）次に、図１（ｄ）に示すように、クロロベンゼン法にてリフトオフ用レジストパターン３を形成する。
この実施形態１では、クロロベンゼン法にて、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２上にリフトオフ用レジストパターン３を形成する。
このリフトオフ用レジストパターン３を形成するにあたっては、まず、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２上に、厚膜用ポジ型レジスト（ＡＺＰ４６２０、クラリアント社製）を１５００ｒｐｍ×３０秒のスピン塗布にて膜厚６μｍのレジスト膜を形成し、９０℃のクリーンオーブンにて３０分間プリベークする。
次いで、約４０℃に保ったクロロベンゼン中に１０分間基板を浸し、レジスト表面に対現像液難溶化層を形成した後、９０℃のホットプレート上に９０秒間放置して余剰のクロロベンゼンを蒸発させる。
それから、密着露光機にて、ｈ線を用いた露光を行い、アルカリ現像液ＡＺ４００Ｋ（クラリアント社製）中に基板１を２分間浸漬する。その後、純水にて５分間以上洗浄し、スピン乾燥機にて基板１を乾燥させる。これにより、有機絶縁膜２上に、リフトオフ用レジストパターン３が形成される。
（５）次いで、図１（ｅ）に示すように、基板１を真空蒸着装置に投入し、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２を介して、有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）２上に、Ｔｉを１００ｎｍ成膜した後、Ｔｉ膜（図示せず）上に、Ｃｕを５μｍ成膜することにより、金属配線用の電極膜（Ｃｕ／Ｔｉ金属膜）４を形成する。なお、ここでＴｉ膜は密着層としての役割を果たす。
（６）それから、図１（ｆ）に示すように、基板１をアセトンに浸漬し、さらに超音波洗浄することによって、リフトオフ用レジストパターン３とその上に形成された不要の電極膜４をリフトオフし、目標とする金属配線（電極パターン）５（４）を形成する。
これにより、基板１と、基板１の表面に配設された有機絶縁膜２と、有機絶縁膜２上に無機絶縁膜１２を介して形成された、所定のパターンの金属配線５を備えた本願発明の薄膜回路基板が得られる。
【００４８】
＜有機絶縁膜と金属配線の密着性の評価＞
次に、有機絶縁膜２と、その表面に無機絶縁膜１２を介して形成された金属配線５の密着性を評価した。以下、金属配線５の密着性を評価する方法について説明する。
【００４９】
（１）密着性評価試験
金属配線５の密着性を評価するにあたっては、図２に示すように、有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）２、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２及び金属配線（Ｃｕ／Ｔｉ金属膜）５が形成された基板１上に、密着強度評価用のテープ（強度６０ｍＮ／ｃｍ）６を貼り付けた後、テープ６を基板５に対して直角を保ったまま剥がしてゆくテープ剥離試験を行った。
なお、このテープ剥離試験においては、有機絶縁膜２とその表面に無機絶縁膜１２を介して形成された金属配線５の密着強度が不十分な場合には、金属配線５がテープ６に付着して剥がれることになる。
【００５０】
この実施形態１では、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を設けずに、有機絶縁膜上に直接に金属配線を形成した比較例１の試料と、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を形成し、この無機絶縁膜を介して有機絶縁膜上に金属配線を形成した実施例１の試料を用意し、これらについて、テープ剥離試験を行い、密着性を評価した。
ただし、このテープ剥離試験に供した比較例１及び実施例１の各試料は、金属配線５の幅（電極ライン幅）が５μｍのものである。また、試料数（ｎ）は４００とした。
【００５１】
（２）密着性評価結果
上記テープ剥離試験において、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を設けずに、有機絶縁膜上に直接に金属配線を形成した比較例１の試料では、膜剥がれ率５７．９％であったが、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を設け、無機絶縁膜を介して有機絶縁膜上に金属配線を形成した本願発明の実施例１の試料では、膜剥がれが認められず、膜剥がれ率は０．０％であった。これにより、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を設け、無機絶縁膜を介して有機絶縁膜上に金属配線を形成することにより、金属配線の密着性が大幅に向上することが確認された。
【００５２】
＜特性の評価＞
（１）誘電正接（ｔａｎδ）の経時変化
次に、図３に示すように、表面に電極２０が形成された基板２１上に有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）２２を配設し、この有機絶縁膜２２上にさらに無機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）３２を形成し、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）３２を介して有機絶縁膜２２上に電極２５を配設することにより、有機絶縁膜２２及び無機絶縁膜３２を誘電体膜とするＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）キャパシタ２４を形成し、高温放置試験（１２５℃，１００時間，５００時間，１０００時間）後の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）２２の誘電正接（ｔａｎδ）の変化をネットワークアナライザにて測定した。なお、無機絶縁膜を設けていない比較例１のキャパシタについても同様にして、有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）の誘電正接（ｔａｎδ）の変化を調べた（１ＭＨｚで測定、（サンプル数：ｎ＝１０））。その結果を表１及び図４に示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
表１及び図４より、無機絶縁膜を設けた実施例１のキャパシタでは、無機絶縁膜を設けていない比較例１のキャパシタに比べて、誘電正接（ｔａｎδ）の変化率（増大率）が小さくなっていることがわかる。
【００５５】
（２）有機絶縁膜の耐酸化性評価
また、実施例１及び比較例１のキャパシタについて、有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）の酸化の状態をＦＴ−ＩＲ分析（フーリエ変換赤外分光法）にて評価した。その結果を図５及び図６に示す。
図５及び図６より、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）を設けた実施例１の場合にはベンゾシクロブテンの酸化のピークが認められず、酸化が進行していないのに対して、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）を設けていない比較例１の場合には、波数１７００ｃｍ^−１でベンゾシクロブテンの酸化のピークが認められ、酸化が進行していることがわかる。この結果から、高温放置試験において、実施例１にかかるキャパシタの誘電正接（ｔａｎδ）の変化率が抑えられているのは、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）により有機絶縁膜の耐酸化性が向上したことによるものであることがわかる。
なお、この実施形態１の薄膜回路基板では、有機絶縁膜として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さいベンゾシクロブテンを用いた有機絶縁膜を備えているので、有機絶縁膜のｔａｎδを小さくして、信号の損失を抑制することができる。
【００５６】
［実施形態２］
＜薄膜回路基板の製造＞
この実施形態２では、基板上に環状オレフィン系樹脂（日本ゼオン社製Ｚｃｏａｔ）からなる有機絶縁膜を形成し、その上に無機絶縁膜を形成するとともに、無機絶縁膜上に薄膜金属（Ｃｕ／Ｔｉ金属）からなる金属配線を施すことにより薄膜回路基板を製造した。なお、この実施形態２の薄膜回路基板も上記実施形態１の薄膜回路基板と同様の構造を有するものであることから、図１を参照しつつその製造方法を説明する。
【００５７】
（１）まず、基板１（図１（ａ））として、Ｓｉ基板を用意する。なお、基板１としては、アルミナなどからなるセラミック基板、ＳｉやＧａＡｓなどからなる金属基板を用いることが可能であり、さらに他の種類の基板を用いることも可能である。
そして、この基板１の表面を、プラズマアッシングや、アセトン、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノールなどを用いた有機溶剤洗浄などの方法により洗浄する。
（２）次に、基板１上にワニス状の環状オレフィン系樹脂（日本ゼオン社製Ｚｃｏａｔ（固形成分２５％））を１０００ｒｐｍにて３０秒間スピン塗布し、９５℃のホットプレートにて９０秒間ベークする。さらに、酸素濃度１００ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中にて、３００℃で１時間キュアーすることにより、環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ）を熱重合させ、基板１上に有機絶縁膜（膜厚１０μｍ）２を形成する（図１（ｂ））。
（３）次に、図１（ｃ）に示すように、有機絶縁膜（Ｚｃｏａｔ）２の表面に無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２を形成し、有機絶縁膜２の表面を無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）で被覆する。この実施形態では、スパッタリング装置を使用し、ＲＦパワー１．２５ＫＷ、アルゴン酸素混合ガス（酸素濃度１０％）流量２０ｓｃｃｍ、背圧５×１０^−４ｐａ、基板温度１００℃の条件にて９０分間の成膜を行い、膜厚１μｍの無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２を形成した。
（４）次に、図１（ｄ）に示すように、クロロベンゼン法にてリフトオフ用レジストパターン３を形成する。
この実施形態では、クロロベンゼン法にて、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２上にリフトオフ用レジストパターン３を形成する。
このリフトオフ用レジストパターン３を形成するにあたっては、まず、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２上に、厚膜用ポジ型レジスト（ＡＺＰ４６２０、クラリアント社製）を１５００ｒｐｍ×３０秒のスピン塗布にて膜厚６μｍのレジスト膜を形成し、９０℃のクリーンオーブンにて３０分間プリベークする。
次いで、約４０℃に保ったクロロベンゼン中に１０分間基板を浸し、レジスト表面に対現像液難溶化層を形成した後、９０℃のホットプレート上に９０秒間放置して余剰のクロロベンゼンを蒸発させる。
それから、密着露光機にて、ｈ線を用いた露光を行い、アルカリ現像液ＡＺ４００Ｋ（クラリアント社製）中に基板１を２分間浸漬する。その後、純水にて５分間以上洗浄し、スピン乾燥機にて基板１を乾燥させる。これにより、有機絶縁膜２上に、リフトオフ用レジストパターン３が形成される。
（５）次いで、図１（ｅ）に示すように、基板１を真空蒸着装置に投入し、無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）１２を介して、有機絶縁膜（Ｚｃｏａｔ）２上に、Ｔｉを１００ｎｍ成膜した後、Ｔｉ膜（図示せず）上に、Ｃｕを５μｍ成膜することにより、金属配線用の電極膜（Ｃｕ／Ｔｉ金属膜）４を形成する。なお、Ｔｉ膜は密着層としての役割を果たす。
（６）それから、図１（ｆ）に示すように、基板１をアセトンに浸漬し、さらに超音波洗浄することによって、リフトオフ用レジストパターン３とその上に形成された不要の電極膜４をリフトオフし、目標とする金属配線（電極パターン）５（４）を得る。
これにより、基板１と、基板１の表面に配設された環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ）からなる有機絶縁膜２と、該有機絶縁膜２上に無機絶縁膜１２を介して形成された、所定のパターンの金属配線５を備えた薄膜回路基板が得られる。
【００５８】
＜有機絶縁膜と金属配線の密着性の評価＞
この実施形態２で得た薄膜回路基板（実施例２）と、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））上に無機絶縁膜を設けずに、有機絶縁膜上に直接に金属配線を形成した比較例２の薄膜回路基板について、上記実施形態１の場合と同様の方法及び条件でテープ剥離試験を行い、金属配線５の密着性を評価した。ただし、このテープ剥離試験に供した実施例２及び比較例２の各試料は、金属配線５の幅（電極ライン幅）が５μｍのものである。また、試料数（ｎ）は４００とした。
【００５９】
テープ剥離試験において、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））上に無機絶縁膜を設けずに、有機絶縁膜上に直接に金属配線を形成した比較例２の試料では、膜剥がれ率が４７．３％であったが、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を設け、無機絶縁膜を介して有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））上に金属配線を形成した本願発明の実施例２の試料では、膜剥がれが認められず、膜剥がれ率は０．０％であった。これにより、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））上に無機絶縁膜を設け、無機絶縁膜を介して有機絶縁膜上に金属配線を形成することにより、金属配線の密着性が大幅に向上することが確認された。
【００６０】
＜特性の評価＞
（１）誘電正接（ｔａｎδ）の経時変化
上記実施形態１の場合と同様にして、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））及び無機絶縁膜（ＳｉＯ_２膜）を誘電体膜とするＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）キャパシタを形成し、高温放置試験（１２５℃，１００時間，５００時間，１０００時間）後の有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））の誘電正接（ｔａｎδ）の変化をネットワークアナライザにて測定した。なお、無機絶縁膜を設けていない比較例２のキャパシタについても同様にして、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））の誘電正接（ｔａｎδ）の変化を調べた（１ＭＨｚで測定、（サンプル数：ｎ＝１０））。その結果を表２及び図７に示す。
【００６１】
【表２】

【００６２】
表２より、無機絶縁膜を設けた実施例２のキャパシタでは、無機絶縁膜を設けていない比較例２のキャパシタに比べて、誘電正接（ｔａｎδ）の変化率（増大率）が小さくなっていることがわかる。
なお、高温放置試験において、実施例２にかかるキャパシタの誘電正接（ｔａｎδ）の変化率が少ないことから、実施例２の場合にも、無機絶縁膜により、有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））の酸化が抑制されているものと推測される。
また、この実施形態２の薄膜回路基板では、有機絶縁膜として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さい環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ）を用いた有機絶縁膜を備えているので、有機絶縁膜のｔａｎδを小さくして、信号の損失を抑制することができる。
【００６３】
［実施形態３］
図８は、本願発明の実施形態にかかる薄膜回路基板（多層基板）を示す断面図である。
この薄膜回路基板（多層基板）Ａは、図８に示すように、表面及び裏面にＴｉ及びＣｕ薄膜を順に形成してなる金属配線４１，４２が配設された基板（アルミナ基板）５１と、基板５１上に配設されたベンゾシクロブテンからなる有機絶縁膜５２と、有機絶縁薄膜５２上に配設されたＳｉＯ_２からなる無機絶縁膜６２と、無機絶縁膜６２上に、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｕ薄膜を順に形成してなる電極（金属配線）５５とを備えている。
【００６４】
この薄膜回路基板（多層基板）Ａでは、有機絶縁膜５２上に無機絶縁膜６２が形成されており、この無機絶縁膜６２が有機絶縁膜５２と金属配線５５との密着性を向上させるとともに有機絶縁膜５２を保護する機能を果たす。また、有機絶縁膜５２として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さいベンゾシクロブテン（ｔａｎδ≦０．１％）が用いられているので、有機絶縁膜の誘電正接（ｔａｎδ）を小さくして、信号の損失を抑制することが可能になる。
したがって、この実施形態３の薄膜回路基板（多層基板）Ａは、金属配線５５の密着性が良好で、有機絶縁膜５２の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ないことから、種々の用途に広く利用することが可能である。
【００６５】
［実施形態４］
図９は、本願発明の他の実施形態にかかる薄膜回路基板（多層基板）を示す断面図である。
この多層基板Ｂは、図９に示すように、表面にＴｉ及びＣｕ薄膜を順に形成してなる金属配線４１が配設され、裏面の全面が、Ｔｉ及びＣｕ薄膜を順に形成してなる電極膜（金属膜）４３により覆われた基板（アルミナ基板）５１と、基板５１上に配設されたベンゾシクロブテンからなる有機絶縁膜５２と、有機絶縁薄膜５２上に配設されたＳｉＯ_２からなる無機絶縁膜６２と、無機絶縁膜６２上に、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ａｕ薄膜を順に形成してなる電極（金属配線）５５と、Ｔａ_２Ｎからなる抵抗５６を備えており、表面の金属配線４１と裏面の電極膜４３はスルーホール５７により接続されている。
【００６６】
この多層基板Ｂにおいても、有機絶縁膜５２上に形成された無機絶縁膜６２が有機絶縁膜５２と金属配線５５との密着性を向上させるとともに有機絶縁膜５２を保護する機能を果たすため、金属配線５５の密着性と、有機絶縁膜５２の耐酸化性を改善することが可能になる。さらに、有機絶縁膜５２として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さいベンゾシクロブテン（ｔａｎδ≦０．１％）が用いられているため、有機絶縁膜の誘電正接（ｔａｎδ）を小さくして、信号の損失を抑制することが可能になる。
したがって、有機絶縁膜と金属配線との密着性が良好で、有機絶縁膜の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ない薄膜回路基板を提供することが可能になる。
【００６７】
なお、上記実施形態１及び２では、金属配線材料としてＣｕ／Ｔｉを用い、実施形態３及び４ではＣｕ／Ｔｉ及びＡｕ／Ｔｉ／Ｃｕ／Ｔｉを用いた場合を例にとって説明したが、金属配線材料としては、その他にも、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｂ、及びＶの少なくとも１種を含む種々の材料を用いることが可能である。
【００６８】
また、上記実施形態１及び２では、有機絶縁膜上への金属配線の形成にリフトオフ工法を用いているが、エッチング法、メッキ法などを用いることも可能である。
【００６９】
また、上記実施形態１，３，及び４では、有機絶縁膜材料としてベンゾシクロブテン用い、実施形態１，３，及び４では、有機絶縁膜材料としてＺｃｏａｔ（環状オレフィン系樹脂）を用いた場合について説明したが、有機絶縁膜材料としては、その他にも、ノボルネン、テトラシクロドデセン、エチレンとテトラシクロドデセンの共重合体であるエチレン・テトラシクロドデセンなどの環状オレフィン系樹脂を用いることが可能である。
【００７０】
本願発明はさらにその他の点においても、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【００７１】
【発明の効果】
上述のように、本願発明（請求項１）の薄膜回路基板は、基板上に有機絶縁膜として、環状オレフィン系樹脂を含む有機絶縁膜を形成するとともに、有機絶縁膜上に無機絶縁膜を形成し、この無機絶縁膜を介して、有機絶縁膜上に金属配線を形成するようにしているので、無機絶縁膜が有機絶縁膜と金属配線との密着性を向上させるとともに有機絶縁膜を保護する機能を果たし、有機絶縁膜と金属配線との密着性が向上するとともに、有機絶縁膜の耐酸化性が改善される。
さらに、有機絶縁膜として、誘電正接（ｔａｎδ）の小さい環状オレフィン系樹脂（ｔａｎδ≦０．１％）を含む有機絶縁膜が用いられているので、有機絶縁膜の誘電正接（ｔａｎδ）を小さくして、信号の損失を抑制することが可能になる。
したがって、有機絶縁膜と金属配線との密着性が良好で、有機絶縁膜の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ない薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００７２】
また、請求項２のように、環状オレフィン系樹脂としてベンゾシクロブテンを用いることにより、有機絶縁膜と金属配線との密着性が良好で、有機絶縁膜の耐酸化性に優れ、しかも信号の損失の少ない、信頼性に優れた薄膜回路基板を確実に実現することが可能になる。特に、ベンゾシクロブテンをミリ波、マイクロ波デバイスの層間絶縁膜（有機絶縁膜）として用いた場合、ベンゾシクロブテンの誘電正接（ｔａｎδ）が０．１％以下であることから、信号の損失を効率よくしかも確実に低く抑えることが可能になり有意義である。
【００７３】
また、請求項３の薄膜回路基板のように、無機絶縁膜の膜厚を５ｎｍ以上とし、この無機絶縁膜を、有機絶縁膜全体を覆う連続膜として形成することにより、有機絶縁膜と金属配線との密着強度を向上させることが可能になるとともに、有機絶縁膜全体を保護して、有機絶縁膜の耐酸化性を確実に向上させることが可能になり、信頼性に優れた薄膜回路基板を確実に実現することが可能になる。
【００７４】
また、請求項４の薄膜回路基板のように、無機絶縁膜として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミ、及び窒化アルミからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むものを用いることにより、有機絶縁膜と金属配線との密着強度を向上させることが可能になるとともに、有機絶縁膜を確実に保護して耐酸化性を改善することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００７５】
また、請求項５の薄膜回路基板のように、金属配線として、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＮｉＣｒ、Ｎｂ、及びＶからなる群より選ばれる少なくとも１種を含む材料からなるものを用いることにより、低抵抗で、かつ有機絶縁膜に対する密着強度に優れた金属配線を備えた信頼性の高い薄膜回路基板を得ることが可能になる。
【００７６】
また、請求項６の薄膜回路基板のように、金属配線を、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法で形成することにより、低抵抗で、かつ有機絶縁膜に対する密着強度に優れた金属配線を形成することが可能になる。
【００７７】
また、請求項７の薄膜回路基板のように、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成された基板上に配設することにより、配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００７８】
また、請求項８の薄膜回路基板のように、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成され、裏面の略全面が金属膜で覆われた基板の表面に配設することにより、配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００７９】
また、請求項９の薄膜回路基板のように、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、表面に金属配線が形成され、裏面にも金属配線が施された基板上に配設することにより、さらに配線密度が高く、小型、高性能で信頼性の高い薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００８０】
また、請求項１１の薄膜回路基板のように、基板の金属配線及び／又は金属膜を、リフトオフ法、エッチング法、及びメッキ法のいずれかの方法を用いて形成することにより、基板への密着性に優れた信頼性の高い金属配線や金属膜を確実に形成することが可能になり、本願発明を実効あらしめることができる。
【００８１】
また、請求項１２の薄膜回路基板のように、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体を、抵抗体を有する基板上に形成することにより、抵抗素子上に配線を形成できることから、素子全体を小型化することが可能になる。
【００８２】
また、請求項１３の薄膜回路基板のように、窒化タンタル、窒化ジルコニウム、ニクロムからなる群より選ばれる少なくとも１種を含有する抵抗体を用いることにより、温度変化率の小さい抵抗素子を形成することが可能になる。
【００８３】
また、請求項１４の薄膜回路基板のように、有機絶縁膜、無機絶縁膜、及び金属配線を備えた回路構造体が配設される基板として、スルーホールを備えた基板を用いることにより、基板の両面を効率よく利用することが可能になり、さらなる高密度化、小型化を図ることが可能になる。
【００８４】
また、請求項１５の薄膜回路基板のように、スルーホールにＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｗからなる群より選ばれる少なくとも１種を主成分とする電極が充填された構成とすることにより、基板の表裏の導通信頼性に優れた小型、高性能の薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００８５】
また、請求項１６の薄膜回路基板のように、スルーホールの電極を、Ｃｕ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｒからなる群より選ばれる少なくとも１種の材料を用いて、メッキ法により形成することにより、基板の表裏の導通信頼性に優れた小型、高性能の薄膜回路基板を実現することが可能になる。
【００８６】
また、本願発明（請求項１７）の薄膜回路基板の製造方法は、基板上に環状オレフィン系樹脂を含有する有機絶縁膜を形成する工程と、有機絶縁膜上に、該有機絶縁膜と金属配線との密着性を向上させ、かつ、前記有機絶縁膜を保護する無機絶縁膜を形成する工程と、無機絶縁膜上に金属配線を形成する工程とを備えているので、基板上に環状オレフィン系樹脂を含む有機絶縁膜が形成され、その上に無機絶縁膜を介して金属配線が配設された構造を有する薄膜回路基板を効率よく製造することが可能になる。
なお、この請求項１７の薄膜回路基板の製造方法により、本願請求項１〜１６の薄膜回路基板を確実にかつ効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本願発明の一実施形態にかかる薄膜回路基板を製造する工程を示す図である。
【図２】金属配線（電極）の密着強度を評価するテープ剥離試験を説明するための図である。
【図３】実施例１及び比較例１の試料の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）のｔａｎδの変化を調べる方法を説明するための図である。
【図４】（ａ）は実施例１の試料の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）について調べたｔａｎδの変化の状態を示すグラフ、（ｂ）は比較例１の試料の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）について調べたｔａｎδの変化の状態を示すグラフである。
【図５】実施例１の試料の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）の酸化の状態をＦＴ−ＩＲ分析により調べた結果を示す図である。
【図６】比較例１の試料の有機絶縁膜（ベンゾシクロブテン）の酸化の状態をＦＴ−ＩＲ分析により調べた結果を示す図である。
【図７】（ａ）は実施例２の試料の有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））について調べたｔａｎδの変化の状態を示すグラフ、（ｂ）は比較例２の試料の有機絶縁膜（環状オレフィン系樹脂（Ｚｃｏａｔ））について調べたｔａｎδの変化の状態を示すグラフである。
【図８】本願発明の実施形態（実施形態３）にかかる薄膜回路基板（多層基板）を示す断面図である。
【図９】本願発明の他の実施形態（実施形態４）にかかる薄膜回路基板（多層基板）を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　基板
２　　　　有機絶縁膜
３　　　　リフトオフ用レジストパターン
４　　　　電極膜
５　　　　金属配線（電極パターン）
６　　　　密着強度評価用のテープ
１２　　　無機絶縁膜
２０　　　電極
２１　　　基板
２２　　　有機絶縁膜
２４　　　ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ）キャパシタ
２５　　　電極
３２　　　無機絶縁膜
４１，４２　　金属配線
４３　　　裏面の電極膜
５１　　　基板（アルミナ基板）
５２　　　有機絶縁膜
５５　　　電極（金属配線）
５６　　　抵抗
５７　　　スルーホール
６２　　　無機絶縁膜
Ａ，Ｂ　　薄膜回路基板（多層基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film circuit board and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a thin film circuit board having a structure in which metal wiring is provided on an organic insulating film used in a microwave or millimeter wave region, and a method for manufacturing the same.
[0002]
Problems to be solved by the prior art and the invention
In the field of wireless communication in recent years, there has been a demand for a small-sized, high-performance, and low-cost high-frequency device that can support the microwave and millimeter-wave regions.
In such a high-frequency device, an efficient transmission line having a small transmission loss is required, and an electrode material having a small resistance is used for the wiring. Further, a dielectric material having a small relative dielectric constant and a small dielectric loss tangent is required for an interlayer insulating film between wirings.
[0003]
To satisfy the above requirements, low-resistance materials such as Au, Cu, Ag, and Al are used for the electrode material, and low dielectric constant and low dielectric loss tangent such as polyimide, epoxy, benzocyclobutene, and bismaleimide triazine are used for the dielectric material. Various wiring boards using organic resins have been developed.
[0004]
However, in the case of a thin film circuit board in which the above-mentioned electrode material and an organic resin are combined, the adhesion strength between the organic resin and the electrode material is insufficient, and the electrode film is peeled off in a wiring forming process or a wire bonding step on the wiring. (Problem related to the adhesion between the organic resin and the electrode material).
[0005]
The organic insulating film is made of an organic resin containing tertiary carbon in its molecular structure. The tertiary carbon is easily oxidized in a high-temperature atmosphere of 100 ° C. or higher, and the relative dielectric constant of the organic resin is reduced. There is a problem of oxidation of the organic insulating film, which deteriorates electrical characteristics such as a dielectric loss tangent (tan δ).
[0006]
Therefore, the following method has been proposed as a method for improving the above problem.
(1) Method of forming metal film as adhesion layer
In order to improve the adhesion between the organic insulating film and the electrode film, there is a method of forming a metal film having a relatively high adhesion strength with an organic resin as an adhesion layer between the electrode film and the organic insulating film. In addition, Cr, Ti, Ni, Nb, V, and the like are often used for the adhesion layer, and the effect of the adhesion layer can suppress and prevent the peeling of the electrode film in the wiring forming process.
However, in the case of this method, there is a possibility that the electrode film may be peeled off in a wire bonding step in which an ultrasonic wave or a high-temperature load is applied, and in fact, it cannot always be a sufficient countermeasure.
[0007]
(2) Method of forming polar polymer on organic insulating film
JP-A-9-219586 discloses that a polar polymer is formed on an organic resin to improve the adhesion between the organic resin (organic insulating film) and the metal (electrode film). A method is disclosed. According to this method, the adhesion between the metal and the organic resin is improved, but a step of activating the surface of the organic resin and a subsequent step of polymerizing the organic resin and the polar monomer are required, so that the manufacturing process is reduced. There are problems such as complexity and cost increase.
[0008]
(3) Method for improving the adhesion by modifying the surface of the organic film with plasma
In order to improve the adhesion to the metal film, a device that modifies the surface of the organic film with plasma has been developed. By using this device, it is possible to clean, activate, and roughen the surface of the organic film. This makes it possible to improve the adhesion between the organic film and the metal film.
However, in the case of this method, the surface roughness of the organic film surface is rough, the surface roughness is inherited by the metal wiring formed on the organic film, and the resistance value increases in the millimeter wave and microwave regions, so that the target is not achieved. There is a problem that high-frequency module characteristics cannot be obtained.
[0009]
(4) A method for preventing oxidation of an organic film using an airtight package
As a method for preventing the oxidation of the organic film, a method is known in which each module is housed in a package in a nitrogen atmosphere and sealed, but in this method, a highly airtight package is required, which leads to an increase in cost. There is a problem. In addition, there is a problem that the yield of the package is reduced when the size of the module is increased.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a thin film circuit board having high adhesion between an organic insulating film and metal wiring and high oxidation resistance of the organic insulating film, excellent reliability, and excellent characteristics. And a method for producing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a thin film circuit board according to the present invention (claim 1) comprises:
Board and
An organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin disposed on the substrate,
An inorganic insulating film disposed on the organic insulating film,
A metal wiring disposed on the inorganic insulating film;
It is characterized by having.
[0012]
In the thin film circuit board of the present invention (claim 1), an organic insulating film containing a cyclic olefin resin is formed as an organic insulating film on the substrate, and an inorganic insulating film is formed on the organic insulating film. Since the metal wiring is formed on the organic insulating film via the insulating film, the inorganic insulating film functions to improve the adhesion between the organic insulating film and the metal wiring and to protect the organic insulating film, The adhesion between the organic insulating film and the metal wiring is improved, and the oxidation resistance of the organic insulating film is improved.
Further, since an organic insulating film containing a cyclic olefin resin (tan δ ≦ 0.1%) having a small dielectric tangent (tan δ) is used as the organic insulating film, the dielectric tangent (tan δ) of the organic insulating film is reduced. Thus, signal loss can be suppressed.
Therefore, it is possible to realize a thin-film circuit board having good adhesion between the organic insulating film and the metal wiring, excellent oxidation resistance of the organic insulating film, and low signal loss.
[0013]
In the present invention, examples of the cyclic olefin resin that can be suitably used include nobornene, tetracyclododecene, ethylene / tetracyclododecene, which is a copolymer of ethylene and tetracyclododecene, and benzocyclobutene. Of various cyclic olefin resins.
[0014]
Further, the thin film circuit board according to claim 2 is characterized in that the organic insulating film is benzocyclobutene.
[0015]
By using benzocyclobutene as the organic insulating film, the adhesion between the organic insulating film and metal wiring is good, the oxidation resistance of the organic insulating film is excellent, and the signal loss is small and the thin film circuit is excellent in reliability. The substrate can be reliably realized. In particular, when benzocyclobutene is used as an interlayer insulating film (organic insulating film) of a millimeter-wave or microwave device, the loss of signal is reduced because the dielectric loss tangent (tan δ) of benzocyclobutene is 0.1% or less. This is meaningful because it can be efficiently and reliably suppressed.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the thin film circuit board, the inorganic insulating film is a continuous film covering the entire organic insulating film, and has a thickness of 5 nm or more.
[0017]
By setting the thickness of the inorganic insulating film to 5 nm or more and forming the inorganic insulating film as a continuous film covering the entire organic insulating film, it becomes possible to improve the adhesion strength between the organic insulating film and the metal wiring. In addition, the entire organic insulating film can be protected, and the oxidation resistance of the organic insulating film can be reliably improved, so that a thin film circuit board having excellent reliability can be reliably realized.
If the thickness of the inorganic insulating film is less than 5 nm, the effect of improving the adhesion strength between the organic insulating film and the metal wiring and the effect of improving the oxidation resistance of the organic insulating film are reduced. It is desirable that the thickness be 5 nm or more.
[0018]
Further, the thin film circuit board according to claim 4 is characterized in that the inorganic insulating film contains at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, and aluminum nitride.
[0019]
By using a film containing at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, and aluminum nitride as the inorganic insulating film, it is possible to improve the adhesion strength between the organic insulating film and the metal wiring. In addition, the oxidation resistance of the organic insulating film can be improved, and the present invention can be made effective.
[0020]
In the thin film circuit board according to claim 5, the metal wiring contains at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V. It is characterized by:
[0021]
By using a metal wiring made of a material containing at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V, low resistance and organic It is possible to obtain a highly reliable thin film circuit board provided with metal wiring having excellent adhesion strength to an insulating film.
[0022]
The thin film circuit board according to claim 6 is characterized in that the metal wiring is formed by any one of a lift-off method, an etching method, and a plating method.
[0023]
By forming a metal wiring by any of the lift-off method, the etching method, and the plating method, it is possible to form a metal wiring having low resistance and excellent adhesion strength to an organic insulating film.
[0024]
Further, in the thin film circuit board according to claim 7, the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is provided on a substrate having a metal wiring formed on a surface thereof. It is characterized by.
[0025]
By disposing a circuit structure including an organic insulating film, an inorganic insulating film, and a metal wiring on a substrate having a metal wiring formed on a surface, the wiring density is high, the size is small, the performance is high, and the reliability is high. It becomes possible to realize a thin film circuit board.
[0026]
Further, in the thin film circuit board according to claim 8, the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring has a metal wiring formed on a front surface, and a substantially entire back surface is covered with a metal film. It is characterized in that it is arranged on a peeled substrate.
[0027]
By providing a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and metal wiring on a surface of a substrate on which metal wiring is formed on the front surface and substantially the entire back surface is covered with the metal film, the wiring density is increased. It is possible to realize a thin, high performance, highly reliable thin film circuit board with high reliability.
[0028]
Further, in the thin film circuit board according to the ninth aspect, a circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is disposed on a substrate having metal wiring formed on a front surface and a back surface. It is characterized by having.
[0029]
By disposing a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and metal wiring on a substrate on which metal wiring is formed on the front surface and metal wiring is also provided on the back surface, the wiring density is further increased. It is possible to realize a small, high-performance and highly reliable thin film circuit board. Note that the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring can be provided on both the front surface side and the rear surface side of the substrate. Can be realized.
[0030]
According to a tenth aspect of the present invention, the metal wiring and / or the metal film formed on the substrate is made of a group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V. It is characterized by containing at least one selected from.
[0031]
The thin film circuit board according to claim 11 is characterized in that the metal wiring and / or the metal film formed on the board are formed by any one of a lift-off method, an etching method, and a plating method. .
[0032]
By forming the metal wiring and / or metal film of the substrate by any one of a lift-off method, an etching method, and a plating method, a highly reliable metal wiring or metal film having excellent adhesion to the substrate. Can be reliably formed, and the invention of the present application can be made effective.
[0033]
According to a twelfth aspect of the present invention, the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is formed on a substrate having a resistor.
[0034]
By forming a circuit structure including an organic insulating film, an inorganic insulating film, and a metal wiring on a substrate having a resistor, a wiring can be formed on the resistance element, so that the entire element can be reduced in size. It is significant.
[0035]
The thin film circuit board according to claim 13 is characterized in that the resistor contains at least one selected from the group consisting of tantalum nitride, zirconium nitride, and nichrome.
[0036]
By using a resistor containing at least one selected from the group consisting of tantalum nitride, zirconium nitride, and nichrome, it is possible to form a resistance element having a small temperature change rate, which is significant.
[0037]
The thin film circuit board according to claim 14, wherein the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring includes a through hole for electrically connecting front and back of the substrate. It is characterized by being arranged above.
[0038]
By using a substrate having a through hole as a substrate on which a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and metal wiring is provided, it is possible to efficiently use both surfaces of the substrate, It is possible to further increase the density and reduce the size.
[0039]
The thin-film circuit board according to claim 15 is characterized in that the through-hole is filled with an electrode mainly composed of at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag and W. I have.
[0040]
The through hole is filled with an electrode containing at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, and W as a main component, so that a small-sized, high-performance substrate with excellent conduction reliability between the front and back of the substrate is provided. It becomes possible to realize a thin film circuit board.
[0041]
The thin film circuit board according to claim 16 is characterized in that the electrodes of the through holes are formed by a plating method using at least one material selected from the group consisting of Cu, Au, Ni, and Cr. And
[0042]
By forming the through-hole electrode by plating using at least one material selected from the group consisting of Cu, Au, Ni, and Cr, a small-sized, high-performance substrate with excellent conduction reliability on the front and back of the substrate. It is possible to realize the thin film circuit board of the above.
[0043]
The method of manufacturing a thin-film circuit board according to the present invention (claim 17) includes:
Forming an organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin on the substrate,
Forming an inorganic insulating film on the organic insulating film;
Forming a metal wiring on the inorganic insulating film;
It is characterized by having.
[0044]
The method for producing a thin film circuit board of the present invention comprises the steps of forming an organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin on a substrate, and improving the adhesion between the organic insulating film and metal wiring on the organic insulating film. And a step of forming an inorganic insulating film for protecting the organic insulating film, and a step of forming a metal wiring on the inorganic insulating film, so that an organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin is formed on the substrate. It is possible to reliably and efficiently manufacture a thin-film circuit board having a structure formed and having a metal wiring disposed thereon via an inorganic insulating film.
The method for manufacturing a thin film circuit board according to the seventeenth aspect makes it possible to efficiently manufacture the thin film circuit boards according to the first to sixteenth aspects of the present invention.
[0045]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, and features thereof will be described in more detail.
[0046]
[Embodiment 1]
<Manufacture of thin film circuit boards>
Hereinafter, a method for manufacturing a thin film circuit board according to the present invention will be described with reference to FIG. 1A to 1F show that an organic insulating film (organic insulating film made of benzocyclobutene) is formed on a substrate, an inorganic insulating film is formed thereon, and a thin film is formed on the inorganic insulating film. It is a figure which shows the process of giving a metal wiring which consists of metal (Cu / Ti metal), and manufacturing a thin film circuit board. In the first embodiment, the lift-off method is used for forming the metal wiring on the organic insulating film.
[0047]
(1) First, a Si substrate is prepared as a substrate 1 (FIG. 1A). As the substrate 1, a ceramic substrate made of alumina or the like, a metal substrate made of Si or GaAs, or the like can be used, and other types of substrates can be used.
Then, the surface of the substrate 1 is cleaned by a method such as plasma ashing or organic solvent cleaning using acetone, isopropyl alcohol, methanol, ethanol, or the like.
(2) Next, after applying an adhesion improver such as 3APS (3 aminopropylsilane) on the substrate 1, varnish-like benzocyclobutene (solid component 46%) is spin-coated at 1000 rpm for 30 seconds, Bake on a hot plate at 95 ° C. for 120 seconds. Further, benzocyclobutene is thermally polymerized by curing at 200 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less to form an organic insulating film (film thickness 15 μm) 2 on the substrate 1 (FIG. 1). (B)).
(3) Next, as shown in FIG. 1C, an inorganic insulating film 12 is formed on the surface of the organic insulating film (benzocyclobutene) 2, and the surface of the organic insulating film 2 is ₂ (Film) 12. In the first embodiment, a sputtering apparatus is used, an RF power is 1.25 kW, an argon oxygen mixed gas (oxygen concentration is 10%), a flow rate is 20 sccm, and a back pressure is 5 × 10 5 ^-4 at a substrate temperature of 100 ° C. for 90 minutes to form a 1 μm-thick inorganic insulating film (SiO 2 ₂ Film) 12 was formed.
(4) Next, as shown in FIG. 1D, a lift-off resist pattern 3 is formed by a chlorobenzene method.
In the first embodiment, an inorganic insulating film (SiO 2) is formed by a chlorobenzene method. ₂ A lift-off resist pattern 3 is formed on the film 12.
In forming the lift-off resist pattern 3, first, an inorganic insulating film (SiO 2 ₂ A positive resist for thick film (AZP4620, manufactured by Clariant) is spin-coated at 1500 rpm × 30 seconds to form a 6 μm-thick resist film on the film 12 and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. .
Next, the substrate is immersed in chlorobenzene kept at about 40 ° C. for 10 minutes to form a layer hardly soluble in the developing solution on the resist surface, and then left on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds to evaporate excess chlorobenzene.
Then, exposure using h-line is performed by a contact exposure machine, and the substrate 1 is immersed in an alkali developer AZ400K (manufactured by Clariant) for 2 minutes. Thereafter, the substrate 1 is washed with pure water for 5 minutes or more, and the substrate 1 is dried with a spin dryer. Thus, a lift-off resist pattern 3 is formed on the organic insulating film 2.
(5) Next, as shown in FIG. 1 (e), the substrate 1 is put into a vacuum evaporation apparatus, and an inorganic insulating film (SiO ₂ After a film of Ti is formed to a thickness of 100 nm on the organic insulating film (benzocyclobutene) 2 via the film 12, and a film of Cu is formed to a thickness of 5 μm on a Ti film (not shown), thereby forming a metal wiring. An electrode film (Cu / Ti metal film) 4 is formed. Here, the Ti film plays a role as an adhesion layer.
(6) Then, as shown in FIG. 1 (f), the substrate 1 is immersed in acetone and further subjected to ultrasonic cleaning to lift off the lift-off resist pattern 3 and the unnecessary electrode film 4 formed thereon. Then, a target metal wiring (electrode pattern) 5 (4) is formed.
Thus, the present application includes the substrate 1, the organic insulating film 2 provided on the surface of the substrate 1, and the metal wiring 5 having a predetermined pattern formed on the organic insulating film 2 via the inorganic insulating film 12. The thin film circuit board of the invention is obtained.
[0048]
<Evaluation of adhesion between organic insulating film and metal wiring>
Next, the adhesion between the organic insulating film 2 and the metal wiring 5 formed on the surface thereof via the inorganic insulating film 12 was evaluated. Hereinafter, a method for evaluating the adhesion of the metal wiring 5 will be described.
[0049]
(1) Adhesion evaluation test
In evaluating the adhesion of the metal wiring 5, as shown in FIG. 2, an organic insulating film (benzocyclobutene) 2 and an inorganic insulating film (SiO ₂ After a tape (strength 60 mN / cm) 6 for adhesion strength evaluation is adhered on the substrate 1 on which the film) 12 and the metal wiring (Cu / Ti metal film) 5 are formed, the tape 6 is applied to the substrate 5. A tape peeling test was conducted in which the tape was peeled off while maintaining the right angle.
In this tape peeling test, when the adhesion strength between the organic insulating film 2 and the metal wiring 5 formed on the surface thereof via the inorganic insulating film 12 is insufficient, the metal wiring 5 adheres to the tape 6. Will come off.
[0050]
In the first embodiment, the sample of Comparative Example 1 in which the metal wiring is directly formed on the organic insulating film without providing the inorganic insulating film on the organic insulating film, and the inorganic insulating film is formed on the organic insulating film, A sample of Example 1 in which a metal wiring was formed on an organic insulating film via the inorganic insulating film was prepared, and a tape peeling test was performed on these samples to evaluate adhesion.
However, in each of the samples of Comparative Example 1 and Example 1 subjected to the tape peeling test, the width of the metal wiring 5 (electrode line width) was 5 μm. The number of samples (n) was 400.
[0051]
(2) Adhesion evaluation results
In the tape peeling test, in the sample of Comparative Example 1 in which the metal wiring was formed directly on the organic insulating film without providing the inorganic insulating film on the organic insulating film, the film peeling rate was 57.9%. In the sample of Example 1 of the present invention in which an inorganic insulating film was provided on an organic insulating film and a metal wiring was formed on the organic insulating film via the inorganic insulating film, no film peeling was observed, and the film peeling rate was 0.1%. It was 0%. Thus, it was confirmed that by providing an inorganic insulating film on the organic insulating film and forming the metal wiring on the organic insulating film via the inorganic insulating film, the adhesion of the metal wiring was significantly improved.
[0052]
<Evaluation of characteristics>
(1) Change with time of dielectric loss tangent (tan δ)
Next, as shown in FIG. 3, an organic insulating film (benzocyclobutene) 22 is provided on a substrate 21 having an electrode 20 formed on the surface, and an inorganic insulating film (benzocyclobutene) is further formed on the organic insulating film 22. Butene) 32 and an inorganic insulating film (SiO 2) ₂ The MIM (Metal Insulator Metal) capacitor 24 having the organic insulating film 22 and the inorganic insulating film 32 as a dielectric film is formed by disposing the electrode 25 on the organic insulating film 22 via the film) 32 and left at a high temperature. Changes in the dielectric loss tangent (tan δ) of the organic insulating film (benzocyclobutene) 22 after the test (125 ° C., 100 hours, 500 hours, 1000 hours) were measured by a network analyzer. The change of the dielectric loss tangent (tan δ) of the organic insulating film (benzocyclobutene) was examined in the same manner for the capacitor of Comparative Example 1 without the inorganic insulating film (measured at 1 MHz, (number of samples: n = 10)). The results are shown in Table 1 and FIG.
[0053]
[Table 1]

[0054]
According to Table 1 and FIG. 4, the change rate (increase rate) of the dielectric loss tangent (tan δ) is smaller in the capacitor of Example 1 provided with the inorganic insulating film than in the capacitor of Comparative Example 1 provided with no inorganic insulating film. You can see that it has become.
[0055]
(2) Evaluation of oxidation resistance of organic insulating film
With respect to the capacitors of Example 1 and Comparative Example 1, the oxidation state of the organic insulating film (benzocyclobutene) was evaluated by FT-IR analysis (Fourier transform infrared spectroscopy). The results are shown in FIGS.
5 and 6, the inorganic insulating film (SiO 2 ₂ In the case of Example 1 in which the benzocyclobutene was provided, no oxidation peak was observed, and oxidation did not proceed. ₂ In the case of Comparative Example 1 in which no film was provided, the wave number was 1700 cm. ^-1 , A peak of benzocyclobutene oxidation was observed, indicating that oxidation was in progress. From these results, it can be seen that in the high-temperature storage test, the rate of change of the dielectric loss tangent (tan δ) of the capacitor according to Example 1 was suppressed because the inorganic insulating film (SiO ₂ It can be seen that this is because the oxidation resistance of the organic insulating film was improved by the film.
The thin-film circuit board of the first embodiment includes an organic insulating film using benzocyclobutene having a small dielectric loss tangent (tan δ) as the organic insulating film. Loss can be suppressed.
[0056]
[Embodiment 2]
<Manufacture of thin film circuit boards>
In the second embodiment, an organic insulating film made of a cyclic olefin-based resin (Zcoat manufactured by Zeon Corporation) is formed on a substrate, an inorganic insulating film is formed thereon, and a thin metal (Cu / Cu) is formed on the inorganic insulating film. A thin film circuit board was manufactured by applying metal wiring composed of (Ti metal). Since the thin-film circuit board according to the second embodiment also has the same structure as the thin-film circuit board according to the first embodiment, a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG.
[0057]
(1) First, a Si substrate is prepared as a substrate 1 (FIG. 1A). As the substrate 1, a ceramic substrate made of alumina or the like, a metal substrate made of Si or GaAs, or the like can be used, and other types of substrates can be used.
Then, the surface of the substrate 1 is cleaned by a method such as plasma ashing or organic solvent cleaning using acetone, isopropyl alcohol, methanol, ethanol, or the like.
(2) Next, a varnish-like cyclic olefin resin (Zcoat (solid component: 25%) manufactured by Zeon Corporation) is spin-coated on the substrate 1 at 1000 rpm for 30 seconds, and baked on a hot plate at 95 ° C. for 90 seconds. I do. Furthermore, by curing in a nitrogen atmosphere having an oxygen concentration of 100 ppm or less at 300 ° C. for 1 hour, the cyclic olefin resin (Zcoat) is thermally polymerized to form an organic insulating film (thickness: 10 μm) 2 on the substrate 1. (FIG. 1B).
(3) Next, as shown in FIG. 1C, an inorganic insulating film (SiO 2) is formed on the surface of the organic insulating film (Zcoat) 2. ₂ A film 12 is formed, and the surface of the organic insulating film 2 is coated with an inorganic insulating film (SiO 2). ₂ Film). In this embodiment, a sputtering apparatus is used, RF power is 1.25 kW, argon oxygen mixed gas (oxygen concentration is 10%) flow rate is 20 sccm, back pressure is 5 × 10 5 ^-4 at a substrate temperature of 100 ° C. for 90 minutes to form a 1 μm-thick inorganic insulating film (SiO 2 ₂ Film) 12 was formed.
(4) Next, as shown in FIG. 1D, a lift-off resist pattern 3 is formed by a chlorobenzene method.
In this embodiment, an inorganic insulating film (SiO 2) is formed by a chlorobenzene method. ₂ A lift-off resist pattern 3 is formed on the film 12.
In forming the lift-off resist pattern 3, first, an inorganic insulating film (SiO 2 ₂ A positive resist for thick film (AZP4620, manufactured by Clariant) is spin-coated at 1500 rpm × 30 seconds to form a 6 μm-thick resist film on the film 12, and prebaked in a 90 ° C. clean oven for 30 minutes. .
Next, the substrate is immersed in chlorobenzene kept at about 40 ° C. for 10 minutes to form a layer hardly soluble in the developing solution on the resist surface, and then left on a hot plate at 90 ° C. for 90 seconds to evaporate excess chlorobenzene.
Then, exposure using h-line is performed by a contact exposure machine, and the substrate 1 is immersed in an alkali developer AZ400K (manufactured by Clariant) for 2 minutes. Thereafter, the substrate 1 is washed with pure water for 5 minutes or more, and the substrate 1 is dried with a spin dryer. Thus, a lift-off resist pattern 3 is formed on the organic insulating film 2.
(5) Next, as shown in FIG. 1 (e), the substrate 1 is put into a vacuum evaporation apparatus, and an inorganic insulating film (SiO ₂ An electrode film for metal wiring is formed by forming a film of Ti to a thickness of 100 nm on the organic insulating film (Zcoat) 2 through a film 12 and then forming a film of Cu to a thickness of 5 μm on a Ti film (not shown). (Cu / Ti metal film) 4 is formed. Note that the Ti film plays a role as an adhesion layer.
(6) Then, as shown in FIG. 1 (f), the substrate 1 is immersed in acetone and further subjected to ultrasonic cleaning to lift off the lift-off resist pattern 3 and the unnecessary electrode film 4 formed thereon. Then, a target metal wiring (electrode pattern) 5 (4) is obtained.
Thereby, the substrate 1, the organic insulating film 2 made of a cyclic olefin-based resin (Zcoat) disposed on the surface of the substrate 1, and the predetermined insulating film 2 formed on the organic insulating film 2 via the inorganic insulating film 12. A thin-film circuit board provided with the metal wiring 5 having the above pattern is obtained.
[0058]
<Evaluation of adhesion between organic insulating film and metal wiring>
Metal wiring is formed directly on the organic insulating film without providing an inorganic insulating film on the thin film circuit board (Example 2) obtained in Embodiment 2 and the organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)). The thin film circuit board of Comparative Example 2 was subjected to a tape peeling test under the same method and conditions as in Embodiment 1 to evaluate the adhesion of the metal wiring 5. However, in each of the samples of Example 2 and Comparative Example 2 subjected to the tape peeling test, the width of the metal wiring 5 (electrode line width) is 5 μm. The number of samples (n) was 400.
[0059]
In the tape peeling test, in the sample of Comparative Example 2 in which the metal wiring was formed directly on the organic insulating film without providing the inorganic insulating film on the organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)), the film peeling rate was low. Although it was 47.3%, an embodiment of the present invention in which an inorganic insulating film is provided on an organic insulating film and metal wiring is formed on an organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)) via the inorganic insulating film. In sample No. 2, no film peeling was observed, and the film peeling rate was 0.0%. Thus, by providing an inorganic insulating film on the organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)) and forming the metal wiring on the organic insulating film via the inorganic insulating film, the adhesion of the metal wiring is greatly improved. It was confirmed that it improved.
[0060]
<Evaluation of characteristics>
(1) Change with time of dielectric loss tangent (tan δ)
In the same manner as in the first embodiment, an organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)) and an inorganic insulating film (SiO ₂ A MIM (Metal Insulator Metal) capacitor using the film as a dielectric film is formed, and the organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)) is subjected to a high-temperature storage test (125 ° C., 100 hours, 500 hours, and 1000 hours). The change in the dielectric loss tangent (tan δ) was measured with a network analyzer. The change of the dielectric loss tangent (tan δ) of the organic insulating film (cyclic olefin-based resin (Zcoat)) was examined in the same manner for the capacitor of Comparative Example 2 without the inorganic insulating film (measured at 1 MHz, (sample Number: n = 10)). The results are shown in Table 2 and FIG.
[0061]
[Table 2]

[0062]
According to Table 2, the change rate (increase rate) of the dielectric loss tangent (tan δ) of the capacitor of Example 2 provided with the inorganic insulating film is smaller than that of the capacitor of Comparative Example 2 provided with no inorganic insulating film. You can see that.
In the high-temperature storage test, since the rate of change of the dielectric loss tangent (tan δ) of the capacitor according to Example 2 was small, the organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat It is presumed that the oxidation of)) is suppressed.
Further, in the thin-film circuit board of the second embodiment, since the organic insulating film is provided with the organic insulating film using the cyclic olefin resin (Zcoat) having a small dielectric loss tangent (tan δ), the tan δ of the organic insulating film is reduced. Thus, signal loss can be suppressed.
[0063]
[Embodiment 3]
FIG. 8 is a sectional view showing a thin-film circuit board (multi-layer board) according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, the thin-film circuit board (multi-layer board) A includes a board (alumina board) 51 on which metal wirings 41 and 42 formed by sequentially forming a Ti and a Cu thin film on a front surface and a back surface are provided. An organic insulating film 52 made of benzocyclobutene provided on a substrate 51, and an organic insulating film 52 provided on the organic insulating thin film 52; ₂ And an electrode (metal wiring) 55 in which a thin film of Ti, Cu, Ti, and Au is sequentially formed on the inorganic insulating film 62.
[0064]
In this thin-film circuit board (multi-layer substrate) A, an inorganic insulating film 62 is formed on an organic insulating film 52, and the inorganic insulating film 62 improves the adhesion between the organic insulating film 52 and the metal wiring 55 and improves the organic insulating film. It functions to protect the insulating film 52. Further, since benzocyclobutene (tan δ ≦ 0.1%) having a small dielectric loss tangent (tan δ) is used as the organic insulating film 52, the dielectric loss tangent (tan δ) of the organic insulating film is reduced to reduce signal loss. Can be suppressed.
Therefore, the thin-film circuit board (multi-layer board) A of the third embodiment has various adhesions because the adhesiveness of the metal wiring 55 is good, the oxidation resistance of the organic insulating film 52 is excellent, and the signal loss is small. It can be widely used.
[0065]
[Embodiment 4]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a thin-film circuit board (multi-layer board) according to another embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 9, the multilayer substrate B is provided with a metal wiring 41 in which a Ti and Cu thin film is sequentially formed on the front surface, and an electrode film formed by sequentially forming a Ti and Cu thin film on the entire back surface. (Alumina substrate) 51 covered by (metal film) 43, organic insulating film 52 made of benzocyclobutene provided on substrate 51, and SiO provided on organic insulating thin film 52 ₂ An inorganic insulating film 62 composed of: an electrode (metal wiring) 55 in which Ti, Cu, Ti, and Au thin films are sequentially formed on the inorganic insulating film 62; ₂ A resistor 56 made of N is provided, and the metal wiring 41 on the front surface and the electrode film 43 on the back surface are connected by a through hole 57.
[0066]
Also in the multilayer substrate B, since the inorganic insulating film 62 formed on the organic insulating film 52 functions to improve the adhesion between the organic insulating film 52 and the metal wiring 55 and to protect the organic insulating film 52, It is possible to improve the adhesion of the wiring 55 and the oxidation resistance of the organic insulating film 52. Further, since benzocyclobutene (tan δ ≦ 0.1%) having a small dielectric loss tangent (tan δ) is used as the organic insulating film 52, the dielectric loss tangent (tan δ) of the organic insulating film is reduced to reduce signal loss. Can be suppressed.
Therefore, it is possible to provide a thin-film circuit board having good adhesion between the organic insulating film and the metal wiring, excellent oxidation resistance of the organic insulating film, and low signal loss.
[0067]
In the first and second embodiments, Cu / Ti is used as a metal wiring material. In the third and fourth embodiments, Cu / Ti and Au / Ti / Cu / Ti are used as examples. In addition, various materials including at least one of Ag, Al, Ni, Cr, NiCr, Nb, and V can be used as the material.
[0068]
In the first and second embodiments, the lift-off method is used to form the metal wiring on the organic insulating film. However, an etching method, a plating method, or the like may be used.
[0069]
In the first, third, and fourth embodiments, benzocyclobutene is used as the organic insulating film material, and in the first, third, and fourth embodiments, Zcoat (cyclic olefin-based resin) is used as the organic insulating film material. As described above, as the organic insulating film material, besides, it is possible to use a cyclic olefin-based resin such as nobornene, tetracyclododecene, and ethylene / tetracyclododecene, which is a copolymer of ethylene and tetracyclododecene. It is possible.
[0070]
In other respects, the present invention is not limited to the above embodiment, and various applications and modifications can be made within the scope of the invention.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, in the thin film circuit board of the present invention (claim 1), an organic insulating film containing a cyclic olefin resin is formed as an organic insulating film on the substrate, and an inorganic insulating film is formed on the organic insulating film. Since the metal wiring is formed on the organic insulating film via the inorganic insulating film, the inorganic insulating film improves the adhesion between the organic insulating film and the metal wiring and protects the organic insulating film. As a result, the adhesion between the organic insulating film and the metal wiring is improved, and the oxidation resistance of the organic insulating film is improved.
Further, since an organic insulating film containing a cyclic olefin resin (tan δ ≦ 0.1%) having a small dielectric tangent (tan δ) is used as the organic insulating film, the dielectric tangent (tan δ) of the organic insulating film is reduced. Thus, signal loss can be suppressed.
Therefore, it is possible to realize a thin-film circuit board having good adhesion between the organic insulating film and the metal wiring, excellent oxidation resistance of the organic insulating film, and low signal loss.
[0072]
In addition, by using benzocyclobutene as the cyclic olefin resin as in claim 2, the adhesion between the organic insulating film and the metal wiring is good, the oxidation resistance of the organic insulating film is excellent, and the signal loss is high. It is possible to reliably realize a thin-film circuit board with little reliability and excellent reliability. In particular, when benzocyclobutene is used as an interlayer insulating film (organic insulating film) of a millimeter-wave or microwave device, the loss of signal is reduced because the dielectric loss tangent (tan δ) of benzocyclobutene is 0.1% or less. This is meaningful because it can be efficiently and reliably suppressed.
[0073]
Further, as in the thin film circuit board according to the third aspect, the inorganic insulating film has a thickness of 5 nm or more, and the inorganic insulating film is formed as a continuous film covering the entire organic insulating film. This makes it possible to improve the adhesion strength of the thin film circuit board with high reliability while protecting the entire organic insulating film and reliably improving the oxidation resistance of the organic insulating film. It can be realized reliably.
[0074]
Further, as in the thin film circuit board according to claim 4, an organic insulating film is formed by using, as the inorganic insulating film, one containing at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, and aluminum nitride. In addition, it is possible to improve the adhesion strength between the metal layer and the metal wiring, and it is also possible to reliably protect the organic insulating film and improve the oxidation resistance, thereby making it possible to make the present invention effective.
[0075]
Further, as in the thin film circuit board according to claim 5, the metal wiring is made of a material containing at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V. By using such a thin film circuit board, it is possible to obtain a highly reliable thin film circuit board provided with metal wiring having low resistance and excellent adhesion strength to an organic insulating film.
[0076]
Further, by forming the metal wiring by any one of the lift-off method, the etching method, and the plating method as in the thin film circuit board of claim 6, the metal wiring has low resistance and excellent adhesion strength to the organic insulating film. Metal wiring can be formed.
[0077]
A circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and a metal wiring is provided on a substrate having a metal wiring formed on a surface thereof, thereby providing wiring. It is possible to realize a high-density, small-sized, high-performance, and highly reliable thin-film circuit board.
[0078]
Further, a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and a metal wiring as in the thin film circuit board according to claim 8 is formed by forming a metal wiring on the front surface and covering the entire back surface with the metal film. By arranging them on the surface of the substrate, it is possible to realize a small-sized, high-performance, and highly reliable thin-film circuit substrate having a high wiring density.
[0079]
A circuit structure comprising an organic insulating film, an inorganic insulating film, and metal wiring as in the thin film circuit board according to claim 9, wherein a metal wiring is formed on a front surface and a metal wiring is formed on a back surface. By arranging them on the thin film circuit board, it is possible to realize a thin-film circuit board having a higher wiring density, a smaller size, a higher performance and a higher reliability.
[0080]
Further, the metal wiring and / or the metal film of the substrate is formed by any one of the lift-off method, the etching method, and the plating method as in the thin film circuit substrate according to the eleventh aspect, whereby the substrate is closely adhered to the substrate. Therefore, it is possible to reliably form a highly reliable metal wiring or metal film, and to make the present invention effective.
[0081]
Further, by forming a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and a metal wiring on a substrate having a resistor as in the thin film circuit board of claim 12, wiring is formed on the resistance element. Since it can be formed, the entire device can be reduced in size.
[0082]
Further, as in the thin film circuit board according to claim 13, by using a resistor containing at least one selected from the group consisting of tantalum nitride, zirconium nitride, and nichrome, a resistance element having a small temperature change rate is formed. Becomes possible.
[0083]
Further, as in the thin film circuit board according to claim 14, a substrate having a through hole is used as a substrate on which a circuit structure having an organic insulating film, an inorganic insulating film, and metal wiring is provided. Can be used efficiently, and it is possible to further increase the density and reduce the size.
[0084]
Further, as in the thin-film circuit board according to claim 15, the through-hole is filled with an electrode mainly composed of at least one kind selected from the group consisting of Cu, Au, Ag and W, so that It is possible to realize a small-sized, high-performance thin-film circuit board having excellent front-to-back conduction reliability.
[0085]
Further, as in the thin film circuit board according to claim 16, the electrodes of the through holes are formed by plating using at least one material selected from the group consisting of Cu, Au, Ni, and Cr. It is possible to realize a small-sized, high-performance thin-film circuit board having excellent conduction reliability on both sides.
[0086]
The method of manufacturing a thin film circuit board according to the present invention (claim 17) includes a step of forming an organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin on the substrate, and a step of forming the organic insulating film and the metal wiring on the organic insulating film. And a step of forming an inorganic insulating film that protects the organic insulating film, and a step of forming a metal wiring on the inorganic insulating film. An organic insulating film containing a resin is formed, and a thin-film circuit board having a structure in which metal wiring is provided on the organic insulating film via an inorganic insulating film can be efficiently manufactured.
According to the method for manufacturing a thin film circuit board according to the seventeenth aspect, the thin film circuit board according to the first to sixteenth aspects of the present invention can be manufactured reliably and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1F are views showing steps of manufacturing a thin-film circuit board according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a tape peeling test for evaluating the adhesion strength of a metal wiring (electrode).
FIG. 3 is a diagram for explaining a method of examining a change in tan δ of an organic insulating film (benzocyclobutene) of samples of Example 1 and Comparative Example 1.
FIG. 4A is a graph showing a state of change of tan δ examined for an organic insulating film (benzocyclobutene) of a sample of Example 1, and FIG. 4B is a graph showing an organic insulating film (benzocyclobutene) of a sample of Comparative Example 1. 6 is a graph showing the state of change in tan δ examined for butene).
FIG. 5 is a diagram showing a result of examining an oxidation state of an organic insulating film (benzocyclobutene) of a sample of Example 1 by FT-IR analysis.
FIG. 6 is a diagram showing a result of examining an oxidation state of an organic insulating film (benzocyclobutene) of a sample of Comparative Example 1 by FT-IR analysis.
7A is a graph showing a state of a change in tan δ examined for an organic insulating film (cyclic olefin resin (Zcoat)) of a sample of Example 2, and FIG. 7B is a graph showing an organic insulating film of a sample of Comparative Example 2. It is a graph which shows the state of the change of tandelta investigated about a membrane (cyclic olefin resin (Zcoat)).
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a thin-film circuit board (multi-layer board) according to an embodiment (Embodiment 3) of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a thin-film circuit board (multi-layer board) according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 substrate
2 Organic insulating film
3 Lift-off resist pattern
4 Electrode film
5 Metal wiring (electrode pattern)
6 Tape for evaluation of adhesion strength
12 inorganic insulating film
20 electrodes
21 Substrate
22 Organic insulating film
24 MIM (Metal Insulator Metal) Capacitor
25 electrodes
32 inorganic insulating film
41, 42 metal wiring
43 Back electrode film
51 substrate (alumina substrate)
52 Organic insulating film
55 electrodes (metal wiring)
56 Resistance
57 Through Hole
62 inorganic insulating film
A, B Thin film circuit board (multilayer board)

Claims

Board and
An organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin disposed on the substrate,
An inorganic insulating film disposed on the organic insulating film,
And a metal wiring disposed on the inorganic insulating film.

2. The thin film circuit board according to claim 1, wherein said organic insulating film is benzocyclobutene.

3. The thin film circuit board according to claim 1, wherein the inorganic insulating film is a continuous film covering the entire organic insulating film, and has a thickness of 5 nm or more.

4. The thin film circuit according to claim 1, wherein the inorganic insulating film contains at least one selected from the group consisting of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide, and aluminum nitride. substrate.

5. The method according to claim 1, wherein the metal wiring contains at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V. The thin film circuit board according to any one of the above.

6. The thin film circuit board according to claim 1, wherein the metal wiring is formed by any one of a lift-off method, an etching method, and a plating method.

7. The circuit structure according to claim 1, wherein the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is disposed on a substrate having a metal wiring formed on a surface thereof. A thin-film circuit board according to any one of the above.

A circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is provided on a substrate having a metal wiring formed on a front surface and a substantially entire rear surface covered with a metal film. The thin-film circuit board according to any one of claims 1 to 6, wherein

The circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is disposed on a substrate having metal wirings formed on a front surface and a back surface. A thin film circuit board according to any one of the above.

The metal wiring and / or metal film formed on the substrate contains at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, Al, Ni, Ti, Cr, NiCr, Nb, and V. The thin-film circuit board according to any one of claims 7 to 9, wherein

The metal wiring and / or metal film formed on the substrate is formed by any one of a lift-off method, an etching method, and a plating method. Thin film circuit board.

The thin film according to claim 1, wherein the circuit structure including the organic insulating film, the inorganic insulating film, and the metal wiring is formed on a substrate having a resistor. Circuit board.

13. The thin film circuit board according to claim 12, wherein the resistor contains at least one selected from the group consisting of tantalum nitride, zirconium nitride, and nichrome.

The organic insulating film, the inorganic insulating film, and a circuit structure including the metal wiring are disposed on a substrate having a through hole for electrically connecting the front and back of the substrate. 14. The thin-film circuit board according to claim 1.

15. The thin film circuit board according to claim 14, wherein the through hole is filled with an electrode containing at least one selected from the group consisting of Cu, Au, Ag, and W as a main component.

15. The thin film circuit board according to claim 14, wherein the electrodes of the through holes are formed by a plating method using at least one material selected from the group consisting of Cu, Au, Ni, and Cr.

Forming an organic insulating film containing a cyclic olefin-based resin on the substrate,
Forming an inorganic insulating film on the organic insulating film;
Forming a metal wiring on the inorganic insulating film.