JP2004289051A - 基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法 - Google Patents

基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】基板にコンデンサを内蔵した場合には、コンデンサ容量を大容量化する場合、電極サイズが大型化せず、配線エリアが大きくならず、且つコンデンサの構造を変えることなく、同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続ができる基板内蔵型コンデンサ構造を提供し、更に、コンデンサ容量が安定し、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供する。
【解決手段】2つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置した基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法。
【選択図】図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置やプリント多層配線回路の基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の基板内蔵型のコンデンサ構造は、絶縁体層の両面に電極を配置する構造を採っていた。公知の技術では、誘電体粉末と樹脂を混合し誘電体基板を形成し、その両面に電極を形成し、形状をエッチングで制御している。特徴は、ピンホールのない材料と電極サイズをエッチングで容易に調整できるということである(特許文献1参照)。この形状では、基板の重ね方向でしかコンデンサを形成することができないため、設計の自由度が少ない問題がある。例えば、図8は、基板1上に導電体95aを配置し、該上に誘電体90を介して導電体95bを配置したコンデンサ構造を積層形成されている。その配線は片方が基板面の配線96a、もう一方が上層の配線96bである。
【0003】
次に、対向型のコンデンサを基板ないに形成した際に、片側の電極を複数の小電極にすることで電極の短絡が発生しても歩留まりを上げられることを特徴としている(特許文献2参照)。この対極型のコンデンサでは、基板の厚み方向でしか配線をつなげられないため、同一層で他の素子を埋め込むことが困難になる。例えば、図9は、基板1上に導電体95a及び導電体95bを配置し、該隙間に誘電体90配置したコンデンサ構造を平面形成されている。その配線は片方が基板面の配線96a、もう一方が基板面の配線96bである。
【0004】
誘電体層に酸化アルミを用いて対極型のコンデンサを基板に埋め込むことを特徴としている(特許文献3参照)。対極型のコンデンサは、上記と同様な理由で問題がある。その他の公知の技術としては、特許文献4、特許文献5が開示されている。
【0005】
【特許文献1】
特願平03−282324号公報
【特許文献2】
特願平05−196788号公報
【特許文献3】
特願平07−39788号公報
【特許文献4】
特願平06−225417号公報
【特許文献5】
特願平06−325725号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
配線回路基板の内部にコンデンサを形成する際、コンデンサ容量を大きくしようとすると従来の形状では電極サイズが大きくなり、基板内部のコンデンサの占有率が大きくなり、配線回路を引き回すことができなくなる問題が発生していた。また、従来のコンデンサ構造は、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化し、所望のコンデンサ容量を得ることが難しい問題があった。基板にコンデンサを内蔵した場合には、同じ配線層での接続と上下の配線層での接続でコンデンサの構造を変える必要があった。
【0007】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、基板にコンデンサを内蔵した場合には、コンデンサ容量を大きくしようとする場合、電極サイズが大きくならず、配線回路を引き回す配線エリアが大きくならず、コンデンサの構造を変えることなく同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続できる配線設計の自由度が大きい基板内蔵型コンデンサ構造を提供する。更に、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化されずに、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供する。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る発明は、2つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置したことを特徴とする基板内蔵型コンデンサ構造である。
【0009】
本発明の請求項2に係る発明は、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように形成し、前記くし形配線の配線の表面上部に絶縁層及び上部電極を順次に積層形成し、前記絶縁層を貫通する導通路を介して前記くし形配線及び上部電極を導通する回路を形成することを特徴とする請求項1記載の基板内蔵型コンデンサ構造の製造方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の配線基板内蔵型コンデンサ構造の製造工程を図6及び図7により説明する。
【0011】
最初に、基板1上に薄膜導体層2を形成する。(図6(a)参照)
【0012】
前記基板1上に感光性レジストを形成する。フォトプロセス法を用いて、くし形配線のレジストパターン3を形成する。(図6(b)参照)
【0013】
前記薄膜導体層2をめっき電極にし、電解めっきによってレジストの開口部にめっき層60を形成する。(図6(c)参照)
【0014】
感光性レジスト3を除去する。(図6(d)参照)
【0015】
基板1表面の前記薄膜導体層2をソフトエッチングし、くし形配線層60aを形成する。(図6(e)参照)
【0016】
次に、くし形配線層60a上に絶縁層50を形成する。前記絶縁層50には、上部電極とくし形配線層の接続部に導通路用の貫通穴80をレーザー加工によって加工を行う。(図6(f)参照)
【0017】
前記絶縁層50上及び前記穴内に無電解めっきならびに電解めっきによって導体層5及び導通路80aを形成する。(図7(g)参照)
【0018】
前記導体層5上に感光性レジストを形成した後、フォトプロセス法を用いて、上部配線のレジストパターン6を形成する。(図7(h)参照)
【0019】
前記レジストパターン6をマスクとし、導体層5をエッチングによって除去する。(図7(i)参照)
【0020】
次に、レジストパターン6を除去し、上部電極10、20を形成する。これらの工程で本発明の基板内蔵用コンデンサ構造を形成することができる。コンデンサの容量は、上部の電極の面積を変えることで容易に調整が行える。(図7(j)参照)
【0021】
以下、本発明の実施例について図1〜図5を用いて詳細に説明する。なお、本発明の基板内蔵用コンデンサは、前述の図6及び図7の工程で作製した。
【0022】
〈実施例1〉
基板1上に無電解銅めっきによって薄膜金属層2を形成した。無電解銅めっきの膜厚は、2μmとした。次に厚さ50μmのドライフィルムレジストを金属薄膜層2上にラミネータを用いてラミネートコーティングを行った。フォトリソグラフィ工程によって露光、現像を行うことでくし形配線のレジストパターン3を形成した。前記レジストパターン3の開口部に薄膜金属層2を電極にして電解銅めっきを行い、くし形の電極部60を形成した。前記レジストパターン3を5%の水酸化ナトリウム溶液で剥離除去を行い、薄膜金属層2を過硫酸アンモニウム溶液(200g/l)で溶解除去し、くし形電極部60aを形成した。くし形配線部を形成した基板を60℃の温純水で洗浄し、120℃のオーブンで乾燥した後、厚さ50μmの熱硬化型の絶縁層用ドライフイルムを真空ラミネータを用いてラミネートし、160℃,1時間の加熱によって硬化させ、絶縁層50を形成した。上部電極部とくし形配線パターンを接続するため導通路部分にレーザー加工を用いて80μmφの穴加工を行った。レーザー加工には、炭酸ガスレーザーを用いた。レーザー加工後に絶縁層に無電解銅めっきならびに電気銅めっきを行い、絶縁層及び導通路用穴内全面に、金属層5を10μmの膜厚が得られるように形成した。金属層を形成した後、ドライフィルムレジストをコーティングし、上部電極パターン用フォトマスクを用いて露光後、現像した。前記レジストパターンを形成後に塩化第二鉄液を用いたエッチングによって上部電極10を形成する。次に、レジストパターン6を水酸化ナトリウム溶液で除去することで、図1に示すような本発明の基板内蔵用コンデンサ形状を形成した。
【0023】
図1に示すように、基板1上には、左側にくし型配線40と、右側にくし型配線30が互いに向かい合うように配置され、左右のくし型配線30、40の上層にくし型に平行する方向に分割された上部電極が形成され、図面手前には上部電極20、図面奥は上部電極10が形成されている。左右のくし型配線30、40と、上部電極とは、導通路80aを介して導通されている。
【0024】
多層配線回路の基板1上にくし形の配線30、40を互いに向かい合うように配置し、そのくし形配線の配線に絶縁体を貫通する導通路を介して、電極(上部電極)を配置した。この構造にすることで、同層でも上下層でも同じ構造で配線を取り出すことが可能となる。
【0025】
図5は、同層又は、上下層に配線を接続する事例の斜視図である。すなわち、同層の接続の場合には、左右のくし形配線40、30の両端から端子を引き出し配線パターン70に接続する。また、上下層の接続では、例えば上部電極10と、くし形配線30の端部から端子を引き出し配線パターン70に接続することができる。
【0026】
図4は、図1の破線(x−x)の側断面図である。図4に示すように基板1上に、くし型配線30及びくし型配線40が交互に配置されている。該くし型配線は、側面及び表面に絶縁層50が形成された構造である。前記絶縁層50上に上部電極10及び上部電極20が電極形成されている。図上では表示されないが、くし型配線30、40と、上部電極10、20とは絶縁層50を貫通する穴内に導通路80aを形成し、接続されている。
【0027】
従来の構造と異なり、くし形の配線の厚みとくし形配線の配線ピッチによって容量を調整し、くし形配線上ならびにくし形配線間に誘電率の高い絶縁体層を形成することで容量の向上を計っている。さらにまた、くし形配線の上部に絶縁層を貫通する導通路を介して電極を形成することでき小面積で高容量のコンデンサを形成することができる。
【0028】
〈実施例2〉
以下、実施例2について図2を用いて詳細に説明する。実施例1と同様の工程で製造し、上部電極形状のみが異なる実施例である。図2に示すようにのように、左右のくし型配線30、40の上層にくし型に直行する方向に分割された上部電極が形成され、図面左側には上部電極10、図面右側は上部電極20が形成されている。また、実施例1と同様の効果を得ることができた。
【0029】
〈実施例3〉
以下、実施例3について図3を用いて詳細に説明する。実施例1と同様の工程で製造し、上部電極形状のみが異なる実施例である。図3に示すようにのように、左右のくし型配線30、40の上層の全面に上部電極10が形成され、図面には1個の上部電極10が形成されている。実施例1と同様の効果を得ることができた。
【0030】
【発明の効果】
本発明の基板内蔵用コンデンサの構造を用いることで、小面積で従来のコンデンサ構造よりも容量の大きなコンデンサを得ることができた。また、同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続できるため、コンデンサの設計が同じ構造で可能となり、回路設計の時間を短縮することができた。更に、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化せずに、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図2】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図3】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図4】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【図5】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図6】(a)〜(f)は、本発明の基板内蔵型コンデンサ構造を製造する工程側断面図である。
【図7】(g)〜(i)は、本発明の基板内蔵型コンデンサ構造を製造する工程側断面図である。
【図8】従来の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【図9】従来の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【符号の説明】
1…基板
2…薄膜金属層
3…レジストパターン
5…導体層
6…レジストパターン
10…上部電極
20…上部電極
30…くし形配線(くし形電極)
40…くし形配線(くし形電極)
50…絶縁層
60…めっき層
60a…くし形配線(くし形電極)
70…配線パターン
80…導通路用穴
80a…導通路
90…誘電体
95a…導電体
95b…導電体
96a…配線エリア
96b…配線エリア

Claims (2)

  1. 2つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置したことを特徴とする基板内蔵型コンデンサ構造。
  2. 多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように形成し、前記くし形配線の配線の表面上部に絶縁層及び上部電極を順次に積層形成し、前記絶縁層を貫通する導通路を介して前記くし形配線及び上部電極を導通する回路を形成することを特徴とする請求項1記載の基板内蔵型コンデンサ構造の製造方法。
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