JP2005158887A - Circuit board and its production process - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板及びその製造方法に係わり、特に、基板とCu膜との密着性を十分に確保できる回路基板及びその製造方法、エッチング残渣の発生を抑制できる回路基板及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board and a method for manufacturing the circuit board, and more particularly to a circuit board that can sufficiently secure adhesion between the substrate and the Cu film, a method for manufacturing the circuit board, a circuit board that can suppress generation of etching residues, and a method for manufacturing the circuit board.
図9(A),(B)は、従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。
まず、図9(A)に示すように、ポリイミド基板101の上にCr、Ni等からなる下地膜102を形成する。次いで、この下地膜102の上に電界鍍金法によりCu鍍金膜103を形成する。Cu鍍金膜103とポリイミド基板101との間に下地膜102を配置することにより、下地膜102がCu鍍金膜とポリイミド基板との密着層として作用すると共に、Cu鍍金膜中のCuがポリイミド基板に拡散するのを抑制するバリア層としても作用する。
9A and 9B are cross-sectional views showing a conventional circuit board manufacturing method.
First, as shown in FIG. 9A, a
次に、図9(B)に示すように、Cu鍍金膜103の上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、露光及び現像することにより、Cu鍍金膜103の上にはレジストパターン(図示せず)が形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとしてCu鍍金膜103及び下地膜102をウエットエッチングすることにより、ポリイミド基板101の上にはCu鍍金膜及び下地膜からなる配線パターン104a〜104dが形成される。
Next, as shown in FIG. 9B, a photoresist film (not shown) is applied on the
ところで、上記従来の回路基板では、密着層として作用するCr、Ni等からなる下地膜102をCu鍍金膜103とポリイミド基板101との間に配置しているが、配線パターン104a〜104dの微細化が進むに従い、前記下地膜では密着性を十分に確保することができない。
By the way, in the above conventional circuit board, the
また、下地膜102の抵抗値が比較的に高いため、Cu鍍金膜の成長速度が低いという問題がある。
Further, since the resistance value of the
また、Cu鍍金膜103と下地膜102をウエットエッチングしてパターニングする際、Cu鍍金膜と下地膜では材質が異なるためエッチング性が異なる。従って、Cu鍍金膜と下地膜を同一条件で1回のエッチングによりパターニングを行うとエッチング残渣が残ってしまい、それによって配線間のショート、マイグレーション等の問題が発生することがある。これに対し、エッチング残渣が残らないようにするため、Cu鍍金膜と下地膜を別々の条件で2回のエッチングによりパターニングを行うことも可能であるが、この場合はエッチング工程の時間が長くなりスループットが低くなるという問題が生じる。
In addition, when the
図10(A),(B)は、他の従来の回路基板の製造方法を示す断面図である。この他の従来の回路基板の製造方法は、図9に示す従来の回路基板の製造方法における鍍金の成長速度が低いという問題を解決するものである。 10 (A) and 10 (B) are cross-sectional views showing another conventional circuit board manufacturing method. The other conventional circuit board manufacturing method solves the problem that the plating growth rate in the conventional circuit board manufacturing method shown in FIG. 9 is low.
まず、図10(A)に示すように、ポリイミド基板101の上にCr、Ni等からなる下地膜102を形成する。次いで、この下地膜102の上にスパッタリングによりCu膜105を形成する。次いで、このCu膜105の上に電界鍍金法によりCu鍍金膜103を形成する。
First, as shown in FIG. 10A, a
次に、図10(B)に示すように、Cu鍍金膜103の上にフォトレジスト膜(図示せず)を塗布し、露光及び現像することにより、Cu鍍金膜103の上にはレジストパターン(図示せず)が形成される。次いで、このレジストパターンをマスクとしてCu鍍金膜103、Cu膜105及び下地膜102をエッチングすることにより、ポリイミド基板101の上にはCu鍍金膜、Cu膜及び下地膜からなる配線パターン106a〜106dが形成される。
Next, as shown in FIG. 10B, a photoresist film (not shown) is applied on the
上記他の従来の回路基板では、Cu鍍金膜103の下にCu膜105を形成しているため、図9の従来の回路基板よりCu鍍金膜103の成長速度を速くすることができる。しかしながら、図9の回路基板に比べて膜の数が多くなるため、工程数が増えてスループットが低くなる。その上、下地膜による密着性とエッチング残渣については図9の回路基板と同様の問題がある。
In the other conventional circuit board, since the
前述した通り、従来及び他の従来の回路基板では、Cr、Ni等からなる下地膜102による密着性が不十分であること、エッチング残渣が生じることといった問題がある。
As described above, the conventional circuit board and other conventional circuit boards have problems such as insufficient adhesion due to the
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、基板とCu膜との密着性を十分に確保できる回路基板及びその製造方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、エッチング残渣の発生を抑制できる回路基板及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a circuit board that can sufficiently secure the adhesion between the substrate and the Cu film, and a method for manufacturing the circuit board. Another object of the present invention is to provide a circuit board capable of suppressing the generation of etching residues and a method for manufacturing the circuit board.
上記課題を解決するため、本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板上に形成された薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a circuit board according to the present invention includes a board,
A thin film formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag. To do.
上記回路基板によれば、薄膜と基板との密着性が良く、この薄膜上に電界鍍金法、無電界鍍金法、真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法によりCu膜を形成する場合、前記薄膜は前記Cu膜との密着性も良い。従って、基板上に薄膜を形成した回路基板を用いることにより、基板とCu膜との密着性を十分に確保することが可能となる。 According to the circuit board, the adhesion between the thin film and the substrate is good, and when the Cu film is formed on the thin film by an electric field plating method, an electroless plating method, a vacuum vapor deposition method or an electron beam vapor deposition method, Good adhesion to Cu film. Therefore, by using a circuit board in which a thin film is formed on the substrate, it is possible to sufficiently secure the adhesion between the substrate and the Cu film.
本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板上に形成された薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有し、残部がCuからなる合金からなることを特徴とする。
A circuit board according to the present invention includes a board,
A thin film formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The thin film is characterized in that it contains at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%, and the balance is made of an alloy made of Cu.
また、本発明に係る回路基板においては、前記薄膜の膜厚が5nm以上1μm以下であることが好ましい。
また、本発明に係る回路基板においては、前記薄膜上に形成された膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜をさらに具備することも可能である。薄膜とCu膜との密着性が良いため、基板とCu膜との密着性を十分に確保できる。
In the circuit board according to the present invention, the thickness of the thin film is preferably 5 nm or more and 1 μm or less.
The circuit board according to the present invention may further include a Cu film having a thickness of 300 nm to 30 μm formed on the thin film. Since the adhesion between the thin film and the Cu film is good, sufficient adhesion between the substrate and the Cu film can be secured.
本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板上にスパッタリングにより形成された薄膜と、
前記薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により形成されたCu膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記薄膜及び前記Cu膜は、表皮効果に伴う伝播損失を低減又は削減するものであることを特徴とする。
A circuit board according to the present invention includes a board,
A thin film formed on the substrate by sputtering;
A Cu film formed on the thin film by vacuum vapor deposition or electron beam vapor deposition;
A circuit board comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. 5 nm or more and 1 μm or less,
The thin film and the Cu film are characterized by reducing or reducing propagation loss associated with the skin effect.
上記回路基板によれば、薄膜と基板との密着性が良く、薄膜はCu膜との密着性も良い。従って、基板とCu膜との密着性を十分に確保することができる。また、真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法にて微細な粒子からなる緻密なCu膜を形成することができる。このCu膜は表面の平坦性に優れた膜になるために表皮効果において有利である。表皮効果とは、高周波電流が導体表面に集中することである。このことから、ミクロ的に見て凹凸のある表面を有する配線パターンを流れる電流のパスは相対的に長く抵抗値が増える。このため、表面の平坦性に優れた配線パターンを流れる電流のパスは凹凸のある場合に比べて長くならず抵抗値が増えることもない。従って、平坦性に優れたCu膜では表皮効果において有利となる。 According to the circuit board, the adhesion between the thin film and the substrate is good, and the thin film has good adhesion with the Cu film. Therefore, sufficient adhesion between the substrate and the Cu film can be ensured. Further, a dense Cu film made of fine particles can be formed by vacuum vapor deposition or electron beam vapor deposition. This Cu film is advantageous in the skin effect because it becomes a film having excellent surface flatness. The skin effect is a concentration of high-frequency current on the conductor surface. For this reason, the path of the current flowing through the wiring pattern having an uneven surface as viewed microscopically is relatively long and the resistance value increases. For this reason, the path of the current flowing through the wiring pattern having excellent surface flatness does not become longer and the resistance value does not increase as compared with the case where there is unevenness. Therefore, a Cu film having excellent flatness is advantageous in the skin effect.
本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板上に形成された配線パターンと、
を具備する回路基板であって、
前記配線パターンは、薄膜と、該薄膜上に形成されたCu膜とを有し、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
A circuit board according to the present invention includes a board,
A wiring pattern formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The wiring pattern has a thin film and a Cu film formed on the thin film,
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. 5 nm or more and 1 μm or less.
本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板上に形成された第1の配線パターンと、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された第2の配線パターンと、
を具備する回路基板であって、
前記第1の配線パターンは、第1の薄膜と、該第1の薄膜上に形成された第1のCu膜とを有し、
前記第2の配線パターンは、第2の薄膜と、該第2の薄膜上に形成された第2のCu膜とを有し、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
A circuit board according to the present invention includes a board,
A first wiring pattern formed on the substrate;
An insulating film formed on the first wiring pattern and the substrate;
A second wiring pattern formed on the insulating film;
A circuit board comprising:
The first wiring pattern includes a first thin film and a first Cu film formed on the first thin film,
The second wiring pattern has a second thin film and a second Cu film formed on the second thin film,
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
本発明に係る回路基板は、基板と、
前記基板の表面上に形成された第1の薄膜と、
前記基板の裏面上に形成された第2の薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
A circuit board according to the present invention includes a board,
A first thin film formed on the surface of the substrate;
A second thin film formed on the back surface of the substrate;
A circuit board comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
また、本発明に係る回路基板において、前記薄膜は、前記基板と前記Cu膜との密着性を助長するための下地であることも可能である。 In the circuit board according to the present invention, the thin film may be a base for promoting adhesion between the substrate and the Cu film.
また、本発明に係る回路基板において、前記基板にはスルーホールが設けられていることも可能である。 In the circuit board according to the present invention, the substrate may be provided with a through hole.
また、本発明に係る回路基板において、前記基板は高分子材料、樹脂材料又はセラミック材料からなることも可能である。 In the circuit board according to the present invention, the board may be made of a polymer material, a resin material, or a ceramic material.
また、本発明に係る回路基板においては、前記高分子材料がポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)及びエポキシ樹脂からなる群から選ばれた一つであることも可能である。 In the circuit board according to the present invention, the polymer material may be one selected from the group consisting of polyimide, liquid crystal polymer, Teflon (registered trademark), and epoxy resin.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより薄膜を形成する工程を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなることを特徴とする。
A circuit board manufacturing method according to the present invention is a circuit board manufacturing method comprising a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag. To do.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより薄膜を形成する工程を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有し、残部がCuからなる合金からなることを特徴とする。
A circuit board manufacturing method according to the present invention is a circuit board manufacturing method comprising a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
The thin film is characterized in that it contains at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%, and the balance is made of an alloy made of Cu.
また、本発明に係る回路基板の製造方法は、膜厚が5nm以上1μm以下であることが好ましい。
また、本発明に係る回路基板の製造方法においては、前記薄膜を形成する工程の後に、前記薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程をさらに具備することも可能である。
In the method for manufacturing a circuit board according to the present invention, the film thickness is preferably 5 nm or more and 1 μm or less.
In the method of manufacturing a circuit board according to the present invention, after the step of forming the thin film, a step of forming a Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by an electric field plating method or an electroless plating method. It is also possible to further comprise.
また、本発明に係る回路基板の製造方法においては、前記薄膜を形成する工程の後に、前記薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程をさらに具備することも可能である。 Moreover, in the method for manufacturing a circuit board according to the present invention, after the step of forming the thin film, a step of forming a Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by a vacuum evaporation method or an electron beam evaporation method. It is also possible to further comprise.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程と、
前記Cu膜及び前記薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記Cu膜及び前記薄膜からなる配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
The method of manufacturing a circuit board according to the present invention includes a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
Forming a Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a wiring pattern comprising the Cu film and the thin film on the substrate by etching the Cu film and the thin film; and
A circuit board manufacturing method comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. 5 nm or more and 1 μm or less.
上記回路基板の製造方法によれば、純CuであるCu膜と薄膜は、同じエッチング液でエッチングでき、薄膜は純Cuと化学反応上の差異が無い。従って、1回のエッチングによりCu膜と薄膜をエッチングすることが可能であり、エッチング残渣の問題も生じない。 According to the above circuit board manufacturing method, the Cu film and the thin film, which are pure Cu, can be etched with the same etching solution, and the thin film has no difference in chemical reaction with pure Cu. Therefore, the Cu film and the thin film can be etched by one etching, and the problem of etching residue does not occur.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより薄膜を形成する工程と、
前記薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程と、
前記Cu膜及び前記薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記Cu膜及び前記薄膜からなる配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
The method of manufacturing a circuit board according to the present invention includes a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
Forming a Cu film having a film thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by a vacuum evaporation method or an electron beam evaporation method;
Forming a wiring pattern comprising the Cu film and the thin film on the substrate by etching the Cu film and the thin film; and
A circuit board manufacturing method comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. 5 nm or more and 1 μm or less.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより第1の薄膜を形成する工程と、
前記第1の薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下の第1のCu膜を形成する工程と、
前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜からなる第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にスパッタリングにより第2の薄膜を形成する工程と、
前記第2の薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下の第2のCu膜を形成する工程と、
前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜をエッチング加工することにより、前記絶縁膜上に前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜からなる第2の配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
A method for manufacturing a circuit board according to the present invention includes a step of forming a first thin film on a substrate by sputtering,
Forming a first Cu film having a film thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the first thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a first wiring pattern comprising the first Cu film and the first thin film on the substrate by etching the first Cu film and the first thin film;
Forming an insulating film on the first wiring pattern and the substrate;
Forming a second thin film on the insulating film by sputtering;
Forming a second Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the second thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a second wiring pattern comprising the second Cu film and the second thin film on the insulating film by etching the second Cu film and the second thin film;
A circuit board manufacturing method comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
本発明に係る回路基板の製造方法は、基板上にスパッタリングにより第1の薄膜を形成する工程と、
前記第1の薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下の第1のCu膜を形成する工程と、
前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜からなる第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にスパッタリングにより第2の薄膜を形成する工程と、
前記第2の薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下の第2のCu膜を形成する工程と、
前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜をエッチング加工することにより、前記絶縁膜上に前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜からなる第2の配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする。
A method for manufacturing a circuit board according to the present invention includes a step of forming a first thin film on a substrate by sputtering,
Forming a first Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the first thin film by a vacuum evaporation method or an electron beam evaporation method;
Forming a first wiring pattern comprising the first Cu film and the first thin film on the substrate by etching the first Cu film and the first thin film;
Forming an insulating film on the first wiring pattern and the substrate;
Forming a second thin film on the insulating film by sputtering;
Forming a second Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the second thin film by vacuum deposition or electron beam deposition;
Forming a second wiring pattern comprising the second Cu film and the second thin film on the insulating film by etching the second Cu film and the second thin film;
A circuit board manufacturing method comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
以上説明したように本発明によれば、基板とCu膜との密着性を十分に確保できる回路基板及びその製造方法を提供することができる。また、他の本発明によれば、エッチング残渣の発生を抑制できる回路基板及びその製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a circuit board that can sufficiently secure the adhesion between the substrate and the Cu film, and a method for manufacturing the circuit board. In addition, according to another aspect of the present invention, it is possible to provide a circuit board capable of suppressing the generation of etching residues and a manufacturing method thereof.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(実施の形態1)
図1(A)〜(E)及び図2(F),(G)は、本発明の実施の形態1による回路基板を製造し、回路基板上に電子部品を実装する方法を示す断面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIGS. 1A to 1E and FIGS. 2F and 2G are cross-sectional views showing a method of manufacturing a circuit board according to
まず、図1(A)に示すように、基板1の上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0重量%(wt%)含有してなる合金からなるものである。また、より好ましいCu合金薄膜2としては、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有し、残部がCuからなる合金からなるものである。また、さらに好ましいCu合金薄膜としては、Moを1.1〜1.2wt%含有し、残部がCuからなる合金からなるものである。また、基板1は、ポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)又はエポキシ樹脂等からなる高分子材料或いは樹脂材料によって形成されたものである。
First, as shown in FIG. 1A, a Cu alloy
前記Cu合金薄膜2に上述したような材料を用いる理由は次の通りである。合金材料を容易に製作することができること、化学的に安定な材料で構成されること、高価な金属を使用しないので材料のコスト的優位性が高いこと、材料的に粒径が微細で緻密な膜形成を容易に行うことができる組成であること、ウエットエッチングを行う際に、純Cuと同じエッチング液(例えば塩化第II鉄、塩化第II銅)で同じレートでエッチングを行うことが可能であること、ウエットエッチングの際に純Cuと化学反応上の差異が無く、残渣等の問題が生じないこと、による。
The reason why the above-described material is used for the Cu alloy
この後、図1(B)に示すように、Cu合金薄膜2の上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜3を形成する。Cu鍍金膜3の下にCu合金薄膜2を配置することにより鍍金成長速度を速くすることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、Cu鍍金膜3は純Cu(但し、不可避的不純物は含有する)であるからCu合金薄膜2とは組成が異なるけれどCuを主成分とする点で同質であるから、これらの密着性は非常に良い。また、Cu合金薄膜2と高分子材料又は樹脂材料からなる基板1との密着性は、従来のCr又はNi等の下地膜に比べて非常に良い。従って、本実施の形態では、従来の回路基板のように密着性を確保するための下地膜を必要としない。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, a
次に、図1(C)に示すように、Cu鍍金膜3の上にフォトレジスト膜を塗布し、露光及び現像することにより、Cu鍍金膜3の上にはレジストパターン4が形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, a photoresist film is applied on the
この後、図1(D)に示すように、レジストパターン4をマスクとしてCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2を塩化第II鉄、塩化第II銅等のエッチング液によってウエットエッチングする。次いで、レジストパターン4を除去することにより、図1(E)に示すように、基板1の上にはCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターン5a〜5dが形成される。純CuであるCu鍍金膜3と前述した組成のCu合金薄膜2は、塩化第II鉄、塩化第II銅等のエッチング液でエッチングできる上、エッチングレートもほぼ同じである。さらにCu合金薄膜は純Cuと化学反応上の差異が無く、残渣等の問題も生じない。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, the
次に、図2(F)に示すように、配線パターン5a〜5dの上にNi鍍金膜6を形成し、Au鍍金膜7を形成する。Ni鍍金膜6はバリア層及び密着層として機能する。
この後、図2(G)に示すように、回路基板に実装する半導体チップ8のような電子部品を準備する。半導体チップ8の能動面には外部端子としてのAuバンプ9が形成されている。
Next, as shown in FIG. 2F, the
Thereafter, as shown in FIG. 2G, an electronic component such as a
次いで、回路基板上に半導体チップ8を位置合わせし、配線パターン上にAuバンプ9を配置し、基板上の配線パターンと半導体チップを熱圧着する。これにより、配線パターンとAuバンプが接合され、回路基板に半導体チップが実装される。
Next, the
上記実施の形態1によれば、Cu鍍金膜3を形成する際の鍍金シード層としてCu合金薄膜2を用いることにより、微細な配線パターンを有し、信頼性の高い薄型の回路基板を実現することが可能となる。
According to the first embodiment, by using the Cu alloy
また、本実施の形態では、前述したようにCu合金薄膜2と高分子材料又は樹脂材料からなる基板1との密着性が4〜6N/cmと非常に良く、Cu合金薄膜2とCu鍍金膜3との密着性も非常に良い。また、Cu合金薄膜2はその中のCuが基板1に拡散しにくいことが確認されている。また、Cu鍍金膜3の下にCu合金薄膜2を配置することにより鍍金成長速度を速くすることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、純CuであるCu鍍金膜3と前述した組成のCu合金薄膜2は、同じエッチング液でエッチングできる上、エッチングレートもほぼ同じであり、さらにCu合金薄膜は純Cuと化学反応上の差異が無い。従って、1回のウエットエッチングによりCu鍍金膜3とCu合金薄膜2をエッチングすることが可能であり、エッチング残渣等の問題も生じない。よって、エッチング工程におけるスループットを向上させることができる。
In the present embodiment, as described above, the adhesion between the Cu alloy
尚、上記実施の形態1では、表面にAu鍍金膜を形成した配線パターンとAuバンプ9とを接合することにより半導体チップ8を回路基板に実装しているが、半導体チップなどの電子部品の実装方法はこれに限定されるものではなく、他の実装方法を用いて回路基板に実装することも可能である。例えば、Au鍍金膜を形成しない配線パターン(即ちCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターン)にAuバンプ9を直接接合することにより半導体チップ8を回路基板に実装することも可能である。また、配線パターンと電子部品の外部端子とを導電性ペーストを用いて接合することにより電子部品を回路基板に実装することも可能であり、また、配線パターンと電子部品の外部端子との接合部分を接着剤で固定することにより電子部品を回路基板に実装することも可能である。
In the first embodiment, the
(実施の形態2)
図3(A)〜(E)は、本発明の実施の形態2による回路基板を製造する方法を示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号を付す。
(Embodiment 2)
FIGS. 3A to 3E are cross-sectional views showing a method for manufacturing a circuit board according to the second embodiment of the present invention, and the same parts as those in FIG.
まず、図3(A)に示すように、基板1の上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。
First, as shown in FIG. 3A, a Cu alloy
この後、図3(B)に示すように、Cu合金薄膜2の上にフォトレジスト膜を塗布し、露光及び現像することにより、Cu合金薄膜2の上にはレジストパターン4が形成される。このレジストパターン4はCu鍍金膜を形成する部分のみが開口したパターンである。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, a resist
次に、図3(C)に示すように、レジストパターン4をマスクとして電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜3を形成する。このCu鍍金膜3は、レジストパターンをマスクとして形成しているため、鍍金成長が終了した時点で配線パターンを有している。また、Cu鍍金膜3の下にCu合金薄膜2を配置することにより鍍金成長速度を速くできることは実施の形態1と同様である。また、Cu合金薄膜2とCu鍍金膜3との密着性が良く、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が良いのも実施の形態1と同様である。
Next, as shown in FIG. 3C, a
この後、図3(D)に示すように、レジストパターン4を除去する。
次に、図3(E)に示すように、Cu鍍金膜3をマスクとしてCu合金薄膜2をエッチングにより除去する。これにより、基板1の上にはCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンが形成される。尚、Cu合金薄膜2をエッチングする際のエッチング液は塩化第II鉄、塩化第II銅などのエッチング液を用いても良い。このエッチング液はCu鍍金膜とCu合金薄膜の両方がエッチングされるものであるが、Cu合金薄膜はCu鍍金膜に比べて非常に薄いので、問題無くエッチングすることができる。しかし、Cu合金薄膜をエッチングする際にCu鍍金膜がエッチングされないようなCu鍍金膜とCu合金薄膜との間に十分なエッチング選択比を有するエッチング液を用いることがより好ましい。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the resist
Next, as shown in FIG. 3E, the Cu alloy
この後の工程は、図2(F),(G)に示す工程と同様である。 The subsequent steps are the same as the steps shown in FIGS.
上記実施の形態2においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
すなわち、微細な配線パターンを有し、信頼性の高い薄型の回路基板を実現することが可能となる。また、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が非常に良く、Cu合金薄膜2とCu鍍金膜3との密着性も非常に良い。また、Cu合金薄膜2はその中のCuが基板1に拡散しにくいものである。また、Cu鍍金膜3の成長速度を速くすることができ、スループットを向上させることが可能となる。また、エッチング残渣等の問題も生じない。
In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
That is, a thin circuit board having a fine wiring pattern and high reliability can be realized. Further, the adhesion between the Cu alloy
(実施の形態3)
図4(A),(B)は、本発明の実施の形態3による回路基板の製造方法を示す断面図である。この回路基板は基板1の両面に配線パターンを形成するものである。
(Embodiment 3)
4A and 4B are cross-sectional views showing a method for manufacturing a circuit board according to
まず、図4(A)に示すように、基板1の表面上及び裏面上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。
First, as shown in FIG. 4A, a Cu alloy
この後、図4(B)に示すように、基板1の表面側及び裏面側においてCu合金薄膜2の上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜3を形成する。Cu鍍金膜3の下にCu合金薄膜2を配置することにより鍍金成長速度を速くできることは実施の形態1と同様である。また、Cu合金薄膜2とCu鍍金膜3との密着性が良く、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が良いことも実施の形態1と同様である。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (B), a
次に、実施の形態1と同様の方法により、Cu鍍金膜3及びCu合金薄膜2をウエットエッチングすることにより、基板1の表面上及び裏面上それぞれにはCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンが形成される(図示せず)。
Next, the
上記実施の形態3においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 In the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態4)
図5(A)〜(C)は、本発明の実施の形態4による回路基板の製造方法を示す断面図である。この回路基板は、基板1にスルーホール1aを形成すると共に、基板1の両面に配線パターンを形成するものである。
(Embodiment 4)
5A to 5C are cross-sectional views showing a method for manufacturing a circuit board according to
まず、図5(A)に示すように、貫通孔であるスルーホール1aを有する基板1を準備する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次いで、図5(B)に示すように、基板1の表面上、裏面上及びスルーホール1a内に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。
Next, as shown in FIG. 5B, a Cu alloy
この後、図5(C)に示すように、基板1の表面側、裏面側及びスルーホール1a内においてCu合金薄膜2の上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜3を形成する。Cu鍍金膜3の下にCu合金薄膜2を配置することにより鍍金成長速度を速くできることは実施の形態1と同様である。また、Cu合金薄膜2とCu鍍金膜3との密着性が良く、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が良いことも実施の形態1と同様である。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the film thickness is 300 nm or more and 30 μm or less by the electric field plating method or the non-electrolytic plating method on the Cu alloy
次に、実施の形態1と同様の方法により、Cu鍍金膜3及びCu合金薄膜2をウエットエッチングすることにより、基板1の表面上及び裏面上それぞれにはCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンが形成される(図示せず)。
Next, the
上記実施の形態4においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 In the fourth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
(実施の形態5)
図6(A),(B)は、本発明の実施の形態5による回路基板の製造方法を示す断面図である。この回路基板は多層配線構造を有するものである。
(Embodiment 5)
6 (A) and 6 (B) are cross-sectional views showing a method for manufacturing a circuit board according to Embodiment 5 of the present invention. This circuit board has a multilayer wiring structure.
まず、図6(A)に示すように、基板1の上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成し、Cu合金薄膜2の上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜3を形成する。次いで、Cu鍍金膜3及びCu合金薄膜2をパターニングすることにより、基板1の上にはCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターン(図示せず)が形成される。ここまでの工程は実施の形態1と同様である。尚、実施の形態2と同様の方法により、基板1の上にCu鍍金膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンを形成しても良い。
First, as shown in FIG. 6A, a Cu alloy
この後、配線パターン及び基板1の上に熱可塑性のポリイミドワニスを塗布し、熱処理することにより、配線パターン及び基板1の上にはポリイミド膜10が形成される。次いで、このポリイミド膜10をエッチング加工することにより、該ポリイミド膜10には配線パターン上に位置するスルーホール10aが形成される。尚、ポリイミド膜が感光性を有するものであれば、ポリイミド膜を露光し現像することにより、スルーホールを形成することができる。
Thereafter, a
次に、図6(B)に示すように、スルーホール10aの底面、内側面及びポリイミド膜10上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜11をスパッタリングにより形成し、Cu合金薄膜11の上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu鍍金膜12を形成する。次いで、Cu鍍金膜12及びCu合金薄膜11をパターニングすることにより、基板1の上にはCu鍍金膜12及びCu合金薄膜11からなる配線パターン(図示せず)が形成される。これらの工程は実施の形態1と同様の方法を用いる。ポリイミド膜10上の配線パターンは基板1上の配線パターンとスルーホール10aを介して接続される。尚、実施の形態2と同様の方法により、ポリイミド膜10の上にCu鍍金膜12及びCu合金薄膜11からなる配線パターンを形成しても良い。
Next, as shown in FIG. 6B, a Cu alloy
上記の方法により多層配線構造を有する回路基板が形成される。尚、図6(B)に示す回路基板では基板上に2層の配線層が形成された多層配線構造となっているが、3層以上の配線層を基板上に形成することも可能である。この場合は、図6(B)に示す2層目の配線層を形成する工程を3層目以降も繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を形成することができる。 A circuit board having a multilayer wiring structure is formed by the above method. The circuit board shown in FIG. 6B has a multilayer wiring structure in which two wiring layers are formed on the substrate. However, three or more wiring layers can be formed on the board. . In this case, a multilayer wiring structure having three or more layers can be formed by repeating the process of forming the second wiring layer shown in FIG.
上記実施の形態5においても実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 In the fifth embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
また、スルーホール10a内にCu合金薄膜11をスパッタリングにより形成しているため、微細なスルーホール10aであっても膜厚を薄く且つカバレージ良くCu合金薄膜11を成膜することができる。つまり、配線パターンが微細化されてスルーホールの微細化が進んだ場合に特に有効なものとなる。
Further, since the Cu alloy
また、Cu合金薄膜11をスパッタリングにより成膜すると膜厚制御性が非常に良い。
また、ポリイミド膜10とCu合金薄膜11との密着性が非常に良く、実用上必要な密着性を十分に確保することができる。
Further, when the Cu alloy
Further, the adhesion between the
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6による回路基板の製造方法について図1及び図2を参照しつつ説明する。図1及び図2は実施の形態1による回路基板の製造方法を示すものであるが、実施の形態1においてCu鍍金膜3を真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により成膜したCu蒸着膜に変更したものが実施の形態6である。
(Embodiment 6)
A circuit board manufacturing method according to
まず、図1(A)に示すように、基板1の上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。また、前記Cu合金薄膜2に上述したような材料を用いる理由は実施の形態1と同様である。次の通りである。
First, as shown in FIG. 1A, a Cu alloy
この後、図1(B)に示すように、Cu合金薄膜2の上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu蒸着膜3を形成する。Cu蒸着膜3は純Cu(但し、不可避的不純物は含有する)であるからCu合金薄膜2とは組成が異なるけれどCuを主成分とする点で同質であるから、これらの密着性は非常に良い。また、Cu合金薄膜2と基板1との密着性は非常に良い。
Thereafter, as shown in FIG. 1B, a Cu
次に、図1(C)に示すように、Cu蒸着膜3の上にフォトレジスト膜を塗布し、露光し現像することにより、Cu蒸着膜3の上にはレジストパターン4が形成される。
Next, as shown in FIG. 1C, a photoresist film is applied on the Cu
この後、図1(D)に示すように、レジストパターン4をマスクとしてCu蒸着膜3及びCu合金薄膜2を塩化第II鉄、塩化第II銅等のエッチング液によってウエットエッチングする。次いで、レジストパターン4を除去することにより、図1(E)に示すように、基板1の上にはCu蒸着膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターン5a〜5dが形成される。純CuであるCu蒸着膜3と前述した組成のCu合金薄膜2は、塩化第II鉄、塩化第II銅等のエッチング液でエッチングできる上、エッチングレートもほぼ同じである。さらにCu合金薄膜は純Cuと化学反応上の差異が無く、残渣等の問題も生じない。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, the Cu
次に、図2(F)に示すように、配線パターン5a〜5dの上にAu鍍金膜7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2F, an Au plating film 7 is formed on the
この後、図2(G)に示すように、回路基板に実装する半導体チップ8のような電子部品を準備する。半導体チップ8の能動面には外部端子としてのAuバンプ9が形成されている。
Thereafter, as shown in FIG. 2G, an electronic component such as a
次いで、回路基板上に半導体チップ8を位置合わせし、配線パターン上にAuバンプ9を配置し、基板上の配線パターンと半導体チップを熱圧着する。これにより、配線パターンとAuバンプが接合され、回路基板に半導体チップが実装される。
Next, the
上記実施の形態6によれば、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が非常に良く、Cu合金薄膜2とCu蒸着膜3との密着性も非常に良い。また、Cu合金薄膜2はその中のCuが基板1に拡散しにくいものである。また、1回のウエットエッチングによりCu蒸着膜3とCu合金薄膜2をエッチングすることが可能であり、エッチング残渣等の問題も生じない。従って、エッチング工程におけるスループットを向上させることができる。
According to the sixth embodiment, the adhesion between the Cu alloy
また、本実施の形態では、Cu蒸着膜3を用いることにより次のような利点がある。真空蒸着法や電子ビーム蒸着法により形成された純CuからなるCu蒸着膜3内のCuの結晶粒径は、電界鍍金法や無電界鍍金法によるCu鍍金膜と比して微細である。このため、粒子密度の高い緻密な膜を得ることができる。
In the present embodiment, the use of the Cu
また、真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法では各種鍍金法と比して薬品や各種溶液、水などを利用するウエットプロセスを使用しないで済む。このため、非常に環境に優しいプロセスで製造することが可能となる。 Further, in the vacuum vapor deposition method or the electron beam vapor deposition method, it is not necessary to use a wet process using chemicals, various solutions, water, or the like as compared with various plating methods. For this reason, it becomes possible to manufacture by a very environmentally friendly process.
また、Cu合金薄膜2の成膜プロセスとCu蒸着膜3の成膜プロセスとの間において、実施の形態1のようにドライプロセスからウエットプロセスに切り替えを行わないのでスループットを向上させることができる。
In addition, since the switching from the dry process to the wet process is not performed between the deposition process of the Cu alloy
また、スパッタリングによるCu合金薄膜2の形成と蒸着法によるCu蒸着膜3の形成とを一つの装置によって連続して行うことも可能である。このように一つの装置で連続して成膜すれば生産性が極めて高く、低コストなプロセスを実現することが可能となる。
Further, the formation of the Cu alloy
また、蒸着法により形成したCu蒸着膜3は、各種鍍金法で形成したCu鍍金膜に比べて結晶粒径が微細で緻密なものとなっている。このため、Cu蒸着膜3をウエットエッチングした際、各種鍍金法で形成したCu鍍金膜の場合に比べて表面及び断面が極めて平坦で精細な状態の配線パターン5a〜5dを得ることができる。特に、20μm幅以下のラインやスペースを得る配線パターンにおいては、マイグレーションや断線等の配線パターン自体の信頼性に対して優位性が高い。
Further, the Cu
また、真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法にて微細な粒子からなる緻密なCu蒸着膜3を形成すると各種鍍金法と比して表面の平坦性に優れた膜になるために表皮効果において有利である。
表皮効果とは、高周波電流が導体表面に集中すること、特に導体表面の1μm程度の厚みの部分にしか高周波電流が流れないことである。このことから、ミクロ的に見て凹凸のある表面を有する配線パターンを流れる電流のパスは相対的に長く抵抗値が増える。このため、表面の平坦性に優れた配線パターンを流れる電流のパスは凹凸のある場合に比べて長くならず抵抗値が増えることもない。従って、平坦性に優れたCu蒸着膜3では表皮効果において有利となる。
Further, when a dense Cu
The skin effect is that the high-frequency current is concentrated on the conductor surface, and in particular, the high-frequency current flows only in a portion having a thickness of about 1 μm on the conductor surface. For this reason, the path of the current flowing through the wiring pattern having an uneven surface as viewed microscopically is relatively long and the resistance value increases. For this reason, the path of the current flowing through the wiring pattern having excellent surface flatness does not become longer and the resistance value does not increase as compared with the case where there is unevenness. Therefore, the Cu
交流のように時間的に変化する電流では、これによって発生する誘導磁界も時間的に変化し、電流の変化を妨げる向きに起電力が発生する。導体中心部の電流ほど磁束鎖交数が大きく逆起電力も大きいため電流密度は小さくなり、導体の周辺部を流れるようになる。電流が導体周辺部に集まる度合いを表皮深さという。ここで、周波数が5GHzである場合のCuの表皮深さは0.93μmである。このため、このような周波数帯で使用する回路基板であれば、理論的には0.93μm×2の厚さの配線パターンを用いることが可能である。 With a current that changes with time, such as alternating current, the induced magnetic field generated thereby also changes with time, and an electromotive force is generated in a direction that prevents the current from changing. The current at the center of the conductor has a larger number of magnetic flux linkages and a larger counter electromotive force, so that the current density becomes smaller and flows around the conductor. The degree of current gathering around the conductor is called skin depth. Here, the skin depth of Cu when the frequency is 5 GHz is 0.93 μm. For this reason, a circuit board used in such a frequency band can theoretically use a wiring pattern having a thickness of 0.93 μm × 2.
(実施の形態7)
本発明の実施の形態7による回路基板の製造方法について図4を参照しつつ説明する。図4は実施の形態3による回路基板の製造方法を示すものであるが、実施の形態3においてCu鍍金膜3を真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により成膜したCu蒸着膜に変更したものが実施の形態7である。
(Embodiment 7)
A circuit board manufacturing method according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a method of manufacturing a circuit board according to the third embodiment. In the third embodiment, the
まず、図4(A)に示すように、基板1の表面上及び裏面上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。
First, as shown in FIG. 4A, a Cu alloy
この後、図4(B)に示すように、基板1の表面側及び裏面側においてCu合金薄膜2の上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu蒸着膜3を形成する。Cu合金薄膜2とCu蒸着膜3との密着性が良く、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が良いことは実施の形態6と同様である。
Thereafter, as shown in FIG. 4 (B), a Cu
次に、実施の形態6と同様の方法により、Cu蒸着膜3及びCu合金薄膜2をウエットエッチングすることにより、基板1の表面上及び裏面上それぞれにはCu蒸着膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンが形成される(図示せず)。
Next, the Cu
上記実施の形態7においても実施の形態6と同様の効果を得ることができる。 In the seventh embodiment, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.
(実施の形態8)
本発明の実施の形態8による回路基板の製造方法について図5を参照しつつ説明する。図5は実施の形態4による回路基板の製造方法を示すものであるが、実施の形態4においてCu鍍金膜3を真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により成膜したCu蒸着膜に変更したものが実施の形態8である。
(Embodiment 8)
A method of manufacturing a circuit board according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows a method of manufacturing a circuit board according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the
まず、図5(A)に示すように、貫通孔であるスルーホール1aを有する基板1を準備する。
First, as shown in FIG. 5A, a
次いで、図5(B)に示すように、基板1の表面上、裏面上及びスルーホール1a内に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成する。Cu合金薄膜2は実施の形態1と同様の合金からなり、基板1は実施の形態1と同様の材料からなる。
Next, as shown in FIG. 5B, a Cu alloy
この後、図5(C)に示すように、基板1の表面側、裏面側及びスルーホール1a内においてCu合金薄膜2の上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu蒸着膜3を形成する。Cu合金薄膜2とCu蒸着膜3との密着性が良く、Cu合金薄膜2と基板1との密着性が良いことは実施の形態6と同様である。
Thereafter, as shown in FIG. 5C, the film thickness is 300 nm or more and 30 μm or less by vacuum deposition or electron beam deposition on the Cu alloy
次に、実施の形態6と同様の方法により、Cu蒸着膜3及びCu合金薄膜2をウエットエッチングすることにより、基板1の表面上及び裏面上それぞれにはCu蒸着膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターンが形成される(図示せず)。
Next, the Cu
上記実施の形態8においても実施の形態6と同様の効果を得ることができる。 In the eighth embodiment, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.
(実施の形態9)
本発明の実施の形態9による回路基板の製造方法について図6を参照しつつ説明する。図6は実施の形態5による回路基板の製造方法を示すものであるが、実施の形態5においてCu鍍金膜3,12を真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により成膜したCu蒸着膜に変更したものが実施の形態9である。
(Embodiment 9)
A circuit board manufacturing method according to
まず、図6(A)に示すように、基板1の上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜2をスパッタリングにより形成し、Cu合金薄膜2の上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu蒸着膜3を形成する。次いで、Cu蒸着膜3及びCu合金薄膜2をパターニングすることにより、基板1の上にはCu蒸着膜3及びCu合金薄膜2からなる配線パターン(図示せず)が形成される。ここまでの工程は実施の形態6と同様である。
First, as shown in FIG. 6A, a Cu alloy
この後、実施の形態5と同様の方法により、配線パターン及び基板1の上にポリイミド膜10を形成し、このポリイミド膜10に配線パターン上に位置するスルーホール10aを形成す。
Thereafter, a
次に、図6(B)に示すように、スルーホール10aの底面、内側面及びポリイミド膜10上に膜厚が5nm以上1μm以下のCu合金薄膜11をスパッタリングにより形成し、Cu合金薄膜11の上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu蒸着膜12を形成する。次いで、Cu蒸着膜12及びCu合金薄膜11をパターニングすることにより、基板1の上にはCu蒸着膜12及びCu合金薄膜11からなる配線パターン(図示せず)が形成される。これらの工程は実施の形態6と同様の方法を用いる。ポリイミド膜10上の配線パターンは基板1上の配線パターンとスルーホール10aを介して接続される。
Next, as shown in FIG. 6B, a Cu alloy
上記の方法により多層配線構造を有する回路基板が形成される。尚、図6(B)に示す回路基板では基板上に2層の配線層が形成された多層配線構造となっているが、3層以上の配線層を基板上に形成することも可能である。この場合は、図6(B)に示す2層目の配線層を形成する工程を3層目以降も繰り返すことにより、3層以上の多層配線構造を形成することができる。 A circuit board having a multilayer wiring structure is formed by the above method. The circuit board shown in FIG. 6B has a multilayer wiring structure in which two wiring layers are formed on the substrate. However, three or more wiring layers can be formed on the board. . In this case, a multilayer wiring structure having three or more layers can be formed by repeating the process of forming the second wiring layer shown in FIG.
上記実施の形態9においても実施の形態6と同様の効果を得ることができる。 Also in the ninth embodiment, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.
また、スルーホール10a内にCu合金薄膜11をスパッタリングにより形成しているため、微細なスルーホール10aであっても膜厚を薄く且つカバレージ良くCu合金薄膜11を成膜することができる。つまり、配線パターンが微細化されてスルーホールの微細化が進んだ場合に特に有効なものとなる。
Further, since the Cu alloy
また、Cu合金薄膜11をスパッタリングにより成膜すると膜厚制御性が非常に良い。
また、ポリイミド膜10とCu合金薄膜11との密着性が非常に良く、実用上必要な密着性を十分に確保することができる。
Further, when the Cu alloy
Further, the adhesion between the
尚、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、実施の形態1乃至9において自明の範囲内で、実施の形態を互いに組み合わせて実施することも可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the embodiments can be combined with each other within the obvious range of the first to ninth embodiments.
また、実施の形態3及び7による両面に配線パターンを有する回路基板に、実施の形態1における半導体チップ8を実施の形態1と同様の方法を用いて実装することも可能である。
In addition, the
また、実施の形態4及び8によるスルーホール1aを有する回路基板に、実施の形態1における半導体チップ8を実施の形態1と同様の方法を用いて実装することも可能である。
In addition, the
また、実施の形態5及び9による多層配線構造を有する回路基板に、実施の形態1における半導体チップ8を実施の形態1と同様の方法を用いて実装することも可能である。
In addition, the
また、実施の形態3及び7による回路基板に実施の形態5及び9による多層配線構造を設けることも可能である。この場合、多層配線構造は両面でも片面でも良い。 It is also possible to provide the multilayer wiring structure according to the fifth and ninth embodiments on the circuit board according to the third and seventh embodiments. In this case, the multilayer wiring structure may be double-sided or single-sided.
また、実施の形態4及び8による回路基板に実施の形態5及び9による多層配線構造を設けることも可能である。この場合、多層配線構造は両面でも片面でも良い。 It is also possible to provide the multilayer wiring structure according to the fifth and ninth embodiments on the circuit board according to the fourth and eighth embodiments. In this case, the multilayer wiring structure may be double-sided or single-sided.
また、実施の形態5及び9では、基板1の片面に多層配線構造を設けているが、基板1の両面に多層配線構造を設けることも可能である。
In the fifth and ninth embodiments, the multilayer wiring structure is provided on one surface of the
また、上記実施の形態では、ポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)又はエポキシ樹脂等からなる高分子材料或いは樹脂材料によって形成された基板1を用いているが、基板の材質はこれらに限定されるものではなく、基板の材質を種々変更して実施することも可能である。例えば、Al2O3又はAl2O3を主原料とした複合酸化物、AlN、SiO2などのセラミック、紙基材フェノール樹脂銅張積層板、紙基材エポキシ樹脂銅張積層板、合成繊維布基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス布・紙複合基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス布・ガラス不織布複合基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス布基材エポキシ樹脂銅張積層板、ガラス基材ポリイミド樹脂銅張積層板、ガラス基材BT樹脂銅張積層板、ガラス基材ふっ素樹脂銅張積層板、ガラス基材熱硬化型PPO樹脂銅張積層板などの基板を用いることも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the board |
以下、実施例について説明する。
市販のポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)、エポキシ樹脂からなる基板上に、DCマグネトロンスパッタ装置(昭和真空製、TSP)を用いて、スパッタ膜槽内を1×10-5トールに排気した後、電圧1.0キロボルトにて厚み100nmの下地層をスパッタ蒸着し、更にその下地層上に、排気条件が同じ槽内で、電子線加熱方式の真空蒸着装置(日本真空社製、EBH−6)を用いて、電圧2.0キロボルトにて厚み2〜10μmの銅をそれぞれ蒸着し、金属積層体/樹脂基材を作製した。この金属積層体/樹脂基材の常態での接着強度と、121℃100%RHの環境に96時間曝露した後の金属層と樹脂基材の接着強度をJIS、C-6481に従って銅パターン幅50μmで90度ピール試験法にて評価した。
Examples will be described below.
Using a DC magnetron sputtering device (Showa Vacuum, TSP) on a substrate made of commercially available polyimide, liquid crystal polymer, Teflon (registered trademark), and epoxy resin, the inside of the sputtered film tank was evacuated to 1 × 10 −5 Torr. After that, a 100 nm thick underlayer was sputter-deposited at a voltage of 1.0 kilovolt, and further, an electron beam heating type vacuum evaporation apparatus (EBH-6, manufactured by Nippon Vacuum Co., Ltd.) in the same exhaust conditions on the underlayer. Was used to deposit 2 to 10 μm thick copper at a voltage of 2.0 kilovolts to produce a metal laminate / resin substrate. The normal adhesive strength of this metal laminate / resin substrate and the adhesive strength between the metal layer and the resin substrate after 96 hours exposure to an environment of 121 ° C and 100% RH, copper pattern width 50μm according to JIS, C-6481 And evaluated by the 90 degree peel test method.
実施例の評価に当たり、作成した試験基材は表1の通りである。表1における下地膜の組成は、実施例1〜4がTiを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金であり、実施例5〜8がMoを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金であり、実施例9〜12がNiを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金であり、実施例13〜16がAlを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金であり、実施例17〜20がAgを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金である。 In the evaluation of the examples, the prepared test substrates are as shown in Table 1. As for the composition of the base film in Table 1, Examples 1 to 4 contain 0.5 to 5% by weight of Ti and the balance is made of Cu, and Examples 5 to 8 contain 0.5 to 5% by weight of Mo. The balance is an alloy made of Cu, Examples 9 to 12 contain 0.5 to 5% by weight of Ni, the balance is an alloy made of Cu, and Examples 13 to 16 contain 0.5 to 5% by weight of Al. The balance is an alloy made of Cu, and Examples 17 to 20 are alloys containing 0.5 to 5% by weight of Ag and the balance is made of Cu.
また、表1に記載する実施例の効果を確認する為に、表2に記載する比較例となる試験基材を作成した。 Moreover, in order to confirm the effect of the Example described in Table 1, the test base material used as the comparative example described in Table 2 was created.
上記の表1及び表2の通りの実施例および比較例の金属積層体/樹脂基材の常態での接着強度と、121℃100%RHの環境に96時間曝露した後の金属層と樹脂基材の接着強度をJIS、C-6481に従って銅パターン幅50μmで90度ピール試験法にて評価した。
評価の結果は表3通りである。
Example 1 and Table 2 above and the metal laminates / resin substrates in the normal state as shown in Table 1 and Table 2, and the metal layers and resin groups after being exposed to an environment of 121 ° C. and 100% RH for 96 hours. The adhesive strength of the material was evaluated by a 90 degree peel test method with a copper pattern width of 50 μm according to JIS, C-6481.
The results of evaluation are as shown in Table 3.
上記の表3の通り、Cuを主成分としてTi,Mo,Ni,Al,Agの内より少なくとも1種類以上の金属が0.5〜5重量%で含有される合金材料を用いて各種樹脂基材の上層にスパッタリング法にて下地を形成し、その後に蒸着法にて純Cuを形成してなる回路基板はいずれも高密着性であり、かつPCT後での経時変化が少ない為に環境に左右されないで安定で、回路基板として高信頼性を得られることが確認される。 As shown in Table 3 above, various resin substrates are made of an alloy material containing 0.5 to 5% by weight of at least one metal of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag mainly composed of Cu. All circuit boards formed by forming a base layer on the upper layer by sputtering and then forming pure Cu by vapor deposition have high adhesion and are not affected by the environment because of little change over time after PCT. It is confirmed that the circuit board is stable and can obtain high reliability as a circuit board.
上記の表3にある、比較例3,4も密着性の常態およびPCT後の結果は充分に産業上の有用性を確保しているが、金属Crはエッチング中に酸素と結合して六価クロムを生成し、この六価クロムは環境上極めて毒性が高く、PRTR規制やRoHS規制でも特に指定される為に、特性は得られてもこうした環境上の問題が生じる為に、使用撤廃の方向に進んでいる。これは従来、本発明の従来技術で産業上、使用されているNiCrについても同様であり、技術的な優位性以外にも本発明は環境上の優位性も多く含むことは確認できる。 In Comparative Examples 3 and 4 in Table 3 above, the normal state of adhesion and the results after PCT sufficiently ensure industrial utility, but metal Cr is bonded to oxygen during etching to be hexavalent. Since this hexavalent chromium is extremely toxic in the environment and is specified in the PRTR regulations and RoHS regulations, it causes environmental problems even if its characteristics are obtained. Is going on. This is the same for NiCr used in the industry in the prior art of the present invention, and it can be confirmed that the present invention includes many environmental advantages in addition to the technical advantages.
即ち、本発明の構造にて得られた回路基板を用いてフレキシブルプリント配線板を製造すると、耐環境性、特には高温高湿環境下に暴露された後での接着強度が優れる為に、高温高湿の厳しい環境下でも機能を損なうことなく作動する電気機器回路として好適な金属積層体/樹脂基板及びフレキシブルプリント配線板を提供することができるという有利性が与えられる。 That is, when a flexible printed wiring board is manufactured using the circuit board obtained by the structure of the present invention, the environment resistance, particularly the adhesive strength after being exposed to a high temperature and high humidity environment is excellent. There is an advantage that it is possible to provide a metal laminate / resin substrate and a flexible printed wiring board suitable as an electric device circuit that operates without impairing the function even in a severe environment of high humidity.
更に、真空蒸着法とは金属や非金属を真空中で加熱蒸発させ、金属やガラス、プラスチック表面上にコーティングして薄膜を作製する技術で、レンズの反射防止、光学フィルターから電子デバイスなどの分野で広く用いられている。現在の真空蒸着法は金属等を加熱蒸発させる過程で材料の溶融状態が発生することから、材料を坩堝内に入れて溶融・蒸発させ上方の基板に蒸発した原子、分子を付着させてコーティングしている。この方法で回路基板を形成することは従来も標準的であったが、従来の技術においては材料技術の確立が実現できずに居た為に、実用化はされず、実用化及び実現の目処も立っていなかった。この為、本発明の下地層を用いることで、産業上でははじめて実用化されることとなり、本発明の優位性が確認できる事実である。 Furthermore, the vacuum deposition method is a technology that heats and evaporates metals and non-metals in a vacuum and coats the surfaces of metals, glasses, and plastics to produce a thin film. It is used in fields such as antireflection of lenses, optical filters, and electronic devices. Widely used. In the current vacuum deposition method, the molten state of the material occurs in the process of heating and evaporating metals, etc., so the material is put in a crucible and melted and evaporated, and the evaporated atoms and molecules are attached to the upper substrate and coated. ing. Forming a circuit board by this method has been standard in the past, but since the establishment of material technology has not been realized in the prior art, it has not been put into practical use. I was not standing. For this reason, by using the underlayer of the present invention, it is practically used for the first time in the industry, and it is a fact that the superiority of the present invention can be confirmed.
次に、純Cu層を蒸着法で形成する効果としては、従来のメッキ法や銅箔を貼り合わせる方法と比して、微粒子で緻密な層を形成することで、回路を構成する配線・電極としての信頼性の向上が上げられる。 Next, as an effect of forming a pure Cu layer by vapor deposition, compared to the conventional plating method or the method of pasting copper foil, by forming a dense layer with fine particles, wiring and electrodes constituting the circuit As a result, the reliability can be improved.
(実験)
この回路パターン自体の信頼性評価として、耐マイグレーション性を実験した。
まず、前記の密着性評価と同様に、市販のポリイミド、液晶ポリマー、テフロン(登録商標)、エポキシ樹脂からなる基板上に、DCマグネトロンスパッタ装置(昭和真空製、TSP)を用いて、スパッタ膜槽内を1×10-5トールに排気した後、電圧1.0キロボルトにて厚み100nmの下地層をスパッタ蒸着し、更にその下地層上に、排気条件が同じ槽内で、電子線加熱方式の真空蒸着装置(日本真空社製、EBH−6)を用いて、電圧2.0キロボルトにて厚み2〜10μmの銅をそれぞれ蒸着し、金属積層体/樹脂基材を作製した。
(Experiment)
As an evaluation of the reliability of the circuit pattern itself, an experiment was conducted on migration resistance.
First, in the same manner as the above-mentioned adhesion evaluation, a sputtered film tank is formed on a substrate made of commercially available polyimide, liquid crystal polymer, Teflon (registered trademark), and epoxy resin by using a DC magnetron sputtering device (Showa Vacuum, TSP). After evacuating the inside to 1 × 10 -5 Torr, a 100 nm thick underlayer was sputter-deposited at a voltage of 1.0 kilovolt, and further, an electron beam heating method vacuum evaporation was performed on the underlayer in the same exhaust conditions. Using an apparatus (manufactured by Nippon Vacuum Co., Ltd., EBH-6), copper having a thickness of 2 to 10 μm was vapor-deposited at a voltage of 2.0 kilovolts to prepare a metal laminate / resin base material.
この金属積層体をウエットエッチング法により図7に示すように20μm幅のくし型の電極配線パターンを電極配線同士が接しないように交互に組み合わせた。 As shown in FIG. 7, this metal laminate was alternately combined with a comb-shaped electrode wiring pattern having a width of 20 μm so that the electrode wirings were not in contact with each other.
その後、この電極間に1 μL のイオン交換水を滴下し、銅イオン溶出量を、イオン濃度を変色度に置き換え、カラースケールと比較して、ある程度の量的判定を加味した定性分析に使用される半定量イオン試験紙を用いて測定した。 After that, 1 μL of ion-exchanged water is dropped between the electrodes, and the copper ion elution amount is used for qualitative analysis that replaces the ion concentration with discoloration and adds some quantitative judgment compared to the color scale. This was measured using a semi-quantitative ion test paper.
金属銅の標準電極電位は、Cu2+で+0.337V(標準水素電極『Standard Hydrogen Electrode』の電位に対する電位差であることを示す表わし方。)、Cu+で+0.520V(vs.SHE)において水溶液中で溶解する。このため、水が電気分解する理論電圧以下の1VDC 付近でも銅イオンは溶出するが、電圧が高いほど、銅イオン溶出量が増加する。 The standard electrode potential of metallic copper is + 0.337V for Cu 2+ (indicating that it is a potential difference with respect to the potential of the standard hydrogen electrode “Standard Hydrogen Electrode”), and aqueous solution at + 0.520V (vs.SHE) for Cu + Dissolves in. For this reason, copper ions elute even near 1 VDC, which is lower than the theoretical voltage at which water is electrolyzed. However, the higher the voltage, the greater the copper ion elution amount.
この溶出した金属イオンが拡散、還元することによりイオンマイグレーションが発生し、回路基板内の配線電極の信頼性が損なわれる課題がある。そこで、蒸着法で形成した配線電極を有す回路基板の信頼性を評価して従来のメッキ法との差異を確認する。評価の手段としては、印加電圧およびpH を変化させ、金属イオンの拡散、還元過程を考察した。 When the eluted metal ions are diffused and reduced, ion migration occurs, and there is a problem that the reliability of the wiring electrode in the circuit board is impaired. Therefore, the reliability of the circuit board having wiring electrodes formed by the vapor deposition method is evaluated to confirm the difference from the conventional plating method. As a means of evaluation, the applied voltage and pH were changed, and metal ion diffusion and reduction processes were considered.
この際、イオンマイグレーション耐性の評価基準としては、IPC(=The institute for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits)に規格される『TM - 650 - 2.6.3 プリント配線板の加湿時の絶縁抵抗試験』のクラス2と同様に50℃,85〜93%RHで引加電圧量としては10VDCで7日間放置した後での配線電極の破壊もしくは劣化の有無を確認するものとした。
In this case, as the measure of ion migration resistance, IPC is standards (= The institute for I nterconnecting and P ackaging Electronic C ircuits) "TM - 650 - insulation resistance tests during the humidifying 2.6.3 printed wiring board" In the same way as
上記のイオンマイグレーション耐性の評価結果として、表4の通りに鍍金法や下地層の材質に関連して、最上層にCuを蒸着法で形成した配線電極を有する回路基板は、Cu層が微粒子で緻密であることより、配線および電極としての信頼性が高いことが確認できた。尚、表4における試験基材のスパッタ層の組成は、Moを0.5〜5重量%含有し、残部がCuからなる合金である。 As a result of the evaluation of the above-mentioned ion migration resistance, as shown in Table 4, in relation to the plating method and the material of the underlayer, the circuit board having the wiring electrode formed by vapor deposition of Cu on the uppermost layer has a fine Cu layer. From the denseness, it was confirmed that the reliability as the wiring and the electrode was high. The composition of the sputtered layer of the test substrate in Table 4 is an alloy containing 0.5 to 5% by weight of Mo and the balance being Cu.
図8は、イオンマイグレーションのメカニズムを説明する模式図である。
図8に示すように、両電極に直流のバイアス電圧が印加されている場合において、本来、絶縁層であるべき箇所が、水分やイオン性残渣などによって、電解質の性質を持つようになる。この時、電極金属特有の電位とpH(ペーハー)の関係で、イオン化する領域において、電極金属がアノードから溶出するようになる。多くはこれが、その成長過程で還元析出するか、カソードで還元析出する場合に区別される。発生場所は絶縁層表面、絶縁層界面、層間中などに見られ、これが伸びて電極間の短絡に至る。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the mechanism of ion migration.
As shown in FIG. 8, when a DC bias voltage is applied to both electrodes, the portion that should originally be the insulating layer has an electrolyte property due to moisture, ionic residues, and the like. At this time, the electrode metal elutes from the anode in the ionized region due to the relationship between the potential specific to the electrode metal and pH (pH). In many cases, this is distinguished when it is deposited by reduction during its growth process or by deposition at the cathode. The occurrence location is found on the surface of the insulating layer, the interface between the insulating layers, and between the layers, and this extends to cause a short circuit between the electrodes.
1…基板
1a…スルーホール
2…Cu合金薄膜
3…Cu鍍金膜又はCu蒸着膜
4…レジストパターン
5a〜5d…配線パターン
6…Ni鍍金膜
7…Au鍍金膜
8…半導体チップ
9…Auバンプ
10…ポリイミド膜
10a…スルーホール
11…Cu合金薄膜
12…Cu鍍金膜又はCu蒸着膜
101…基板
102…下地膜
103…Cu鍍金膜
104a〜104d,106a〜106d…配線パターン
105…Cu膜
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記基板上に形成された薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなることを特徴とする回路基板。 A substrate,
A thin film formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag. Circuit board to do.
前記基板上に形成された薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有し、残部がCuからなる合金からなることを特徴とする回路基板。 A substrate,
A thin film formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The thin film is composed of an alloy containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%, and the balance being made of Cu. substrate.
前記基板上にスパッタリングにより形成された薄膜と、
前記薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により形成されたCu膜と、
を具備する回路基板であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記薄膜及び前記Cu膜は、表皮効果に伴う伝播損失を低減又は削減するものであることを特徴とする回路基板。 A substrate,
A thin film formed on the substrate by sputtering;
A Cu film formed on the thin film by vacuum vapor deposition or electron beam vapor deposition;
A circuit board comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. 5 nm or more and 1 μm or less,
The circuit board, wherein the thin film and the Cu film reduce or reduce propagation loss associated with a skin effect.
前記基板上に形成された配線パターンと、
を具備する回路基板であって、
前記配線パターンは、薄膜と、該薄膜上に形成されたCu膜とを有し、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板。 A substrate,
A wiring pattern formed on the substrate;
A circuit board comprising:
The wiring pattern has a thin film and a Cu film formed on the thin film,
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. A circuit board having a thickness of 5 nm to 1 μm.
前記基板上に形成された第1の配線パターンと、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された第2の配線パターンと、
を具備する回路基板であって、
前記第1の配線パターンは、第1の薄膜と、該第1の薄膜上に形成された第1のCu膜とを有し、
前記第2の配線パターンは、第2の薄膜と、該第2の薄膜上に形成された第2のCu膜とを有し、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板。 A substrate,
A first wiring pattern formed on the substrate;
An insulating film formed on the first wiring pattern and the substrate;
A second wiring pattern formed on the insulating film;
A circuit board comprising:
The first wiring pattern includes a first thin film and a first Cu film formed on the first thin film,
The second wiring pattern has a second thin film and a second Cu film formed on the second thin film,
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. A circuit board having a thickness of 5 nm to 1 μm.
前記基板の表面上に形成された第1の薄膜と、
前記基板の裏面上に形成された第2の薄膜と、
を具備する回路基板であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板。
A substrate,
A first thin film formed on the surface of the substrate;
A second thin film formed on the back surface of the substrate;
A circuit board comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. A circuit board having a thickness of 5 nm to 1 μm.
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなることを特徴とする回路基板の製造方法。 A method of manufacturing a circuit board comprising a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag. Circuit board manufacturing method.
前記薄膜は、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有し、残部がCuからなる合金からなることを特徴とする回路基板の製造方法。 A method of manufacturing a circuit board comprising a step of forming a thin film on a substrate by sputtering,
The thin film is composed of an alloy containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%, and the balance being made of Cu. A method for manufacturing a substrate.
前記薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程と、
前記Cu膜及び前記薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記Cu膜及び前記薄膜からなる配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板の製造方法。 Forming a thin film on the substrate by sputtering;
Forming a Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a wiring pattern comprising the Cu film and the thin film on the substrate by etching the Cu film and the thin film; and
A circuit board manufacturing method comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. A method for producing a circuit board, wherein the thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
前記薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下のCu膜を形成する工程と、
前記Cu膜及び前記薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記Cu膜及び前記薄膜からなる配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板の製造方法。 Forming a thin film on the substrate by sputtering;
Forming a Cu film having a film thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the thin film by a vacuum evaporation method or an electron beam evaporation method;
Forming a wiring pattern comprising the Cu film and the thin film on the substrate by etching the Cu film and the thin film; and
A circuit board manufacturing method comprising:
The thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al and Ag. A method for producing a circuit board, wherein the thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
前記第1の薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下の第1のCu膜を形成する工程と、
前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜からなる第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にスパッタリングにより第2の薄膜を形成する工程と、
前記第2の薄膜上に電界鍍金法又は無電界鍍金法により膜厚が300nm以上30μm以下の第2のCu膜を形成する工程と、
前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜をエッチング加工することにより、前記絶縁膜上に前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜からなる第2の配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板の製造方法。 Forming a first thin film on the substrate by sputtering;
Forming a first Cu film having a film thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the first thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a first wiring pattern comprising the first Cu film and the first thin film on the substrate by etching the first Cu film and the first thin film;
Forming an insulating film on the first wiring pattern and the substrate;
Forming a second thin film on the insulating film by sputtering;
Forming a second Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the second thin film by an electric field plating method or an electroless plating method;
Forming a second wiring pattern comprising the second Cu film and the second thin film on the insulating film by etching the second Cu film and the second thin film;
A circuit board manufacturing method comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. A method for manufacturing a circuit board, wherein the film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
前記第1の薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下の第1のCu膜を形成する工程と、
前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜をエッチング加工することにより、前記基板上に前記第1のCu膜及び前記第1の薄膜からなる第1の配線パターンを形成する工程と、
前記第1の配線パターン及び前記基板の上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上にスパッタリングにより第2の薄膜を形成する工程と、
前記第2の薄膜上に真空蒸着法又は電子ビーム蒸着法により膜厚が300nm以上30μm以下の第2のCu膜を形成する工程と、
前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜をエッチング加工することにより、前記絶縁膜上に前記第2のCu膜及び前記第2の薄膜からなる第2の配線パターンを形成する工程と、
を具備する回路基板の製造方法であって、
前記第1の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であり、
前記第2の薄膜は、Cuを主成分とし、Ti、Mo、Ni、Al及びAgからなる群から選ばれた少なくとも1種類の元素を合計で0.5〜5.0wt%含有してなる合金からなり、膜厚が5nm以上1μm以下であることを特徴とする回路基板の製造方法。 Forming a first thin film on the substrate by sputtering;
Forming a first Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the first thin film by a vacuum evaporation method or an electron beam evaporation method;
Forming a first wiring pattern comprising the first Cu film and the first thin film on the substrate by etching the first Cu film and the first thin film;
Forming an insulating film on the first wiring pattern and the substrate;
Forming a second thin film on the insulating film by sputtering;
Forming a second Cu film having a thickness of 300 nm or more and 30 μm or less on the second thin film by vacuum deposition or electron beam deposition;
Forming a second wiring pattern comprising the second Cu film and the second thin film on the insulating film by etching the second Cu film and the second thin film;
A circuit board manufacturing method comprising:
The first thin film is made of an alloy containing Cu as a main component and containing a total of 0.5 to 5.0 wt% of at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag; The film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less,
The second thin film is made of an alloy containing, as a main component, Cu and containing at least one element selected from the group consisting of Ti, Mo, Ni, Al, and Ag in a total amount of 0.5 to 5.0 wt%. A method for manufacturing a circuit board, wherein the film thickness is 5 nm or more and 1 μm or less.
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