JP2007220943A - Wiring circuit board having passive element built therein, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、キャパシタ、抵抗、インダクタ等の受動素子を内蔵した配線基板と、このような配線基板を製造するための製造方法に関する。 The present invention relates to a wiring board incorporating a passive element such as a capacitor, a resistor, and an inductor, and a manufacturing method for manufacturing such a wiring board.
近年、半導体チップでは、IC、LSI等の集積回路素子の高密度化が進むとともに、動作速度が年々上昇している。このような集積回路素子の動作速度が上昇すると、半導体チップ内部で発生するスイッチングノイズが集積回路素子を誤動作させる要因になるという問題があった。スイッチングノイズを低減させるためには、電源バスラインと接地バスラインとの間にキャパシタを配置することが有効である。 In recent years, in semiconductor chips, the operation speed has increased year by year as the density of integrated circuit elements such as ICs and LSIs has increased. When the operation speed of such an integrated circuit element increases, there is a problem that switching noise generated in the semiconductor chip causes a malfunction of the integrated circuit element. In order to reduce switching noise, it is effective to arrange a capacitor between the power supply bus line and the ground bus line.
このようなキャパシタやインダクター等の受動素子が必要な場合、半導体チップと同様に、多層配線基板に外付けで実装することが行なわれている。しかし、キャパシタを外付け部品として配線基板上に配置すると、キャパシタと半導体チップの間の接続距離が長くなって配線インダクタンスが大きくなるため、キャパシタの効果が不充分となってしまう。このため、キャパシタ等の受動素子はできるだけ集積回路素子に近いことが求められており、半導体チップに直接形成することが望ましい。しかし、この場合、半導体チップの面積が増大してコスト高となり、また、製造工程が複雑で長くなるため、キャパシタの不良によって半導体チップ自体の製造歩留まりが低下してしまうという問題があった。
これらの問題に対応するために、コア基板上に積層した多層配線層に受動素子を内蔵させることが提案されている(特許文献1)。
In order to cope with these problems, it has been proposed to incorporate a passive element in a multilayer wiring layer laminated on a core substrate (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献1に示される多層配線層に内蔵される受動素子は薄膜の受動素子であるため高精度化が可能であるが、高耐電圧、高抵抗値が要求される用途には使用できず、要求される電気特性をすべて満足することができないという問題があった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、適応範囲の広い受動素子を内蔵しながらも小型化が可能受動素子内蔵配線基板と、このような受動素子内蔵配線基板を簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。
However, since the passive element incorporated in the multilayer wiring layer shown in
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a passive element-embedded wiring board that can be downsized while incorporating passive elements with a wide range of application, and such a passive element-embedded wiring board are simplified. It aims at providing the manufacturing method for manufacturing to.
このような目的を達成するために、本発明の受動素子内蔵配線基板は、シリコン基板と、該シリコン基板の少なくとも一方の面に形成された第1の薄膜多層配線層と、該第1の薄膜多層配線層上に形成されたパターン電極と、該パターン電極に接続された厚膜受動素子膜と、これらを被覆するように形成された第2の薄膜多層配線層と、を備え、前記第1の薄膜多層配線層および/または前記第2の薄膜多層配線層は、薄膜受動素子膜を内蔵しているような構成とした。 In order to achieve such an object, a wiring board with a built-in passive element according to the present invention includes a silicon substrate, a first thin film multilayer wiring layer formed on at least one surface of the silicon substrate, and the first thin film. A pattern electrode formed on the multilayer wiring layer; a thick-film passive element film connected to the pattern electrode; and a second thin-film multilayer wiring layer formed so as to cover them. The thin film multilayer wiring layer and / or the second thin film multilayer wiring layer is configured to incorporate a thin film passive element film.
また、本発明の受動素子内蔵配線基板は、シリコン基板と、該シリコン基板の少なくとも一方の面に形成された第1の薄膜多層配線層と、該第1の薄膜多層配線層上に形成されたパターン電極と、該パターン電極に接続された厚膜受動素子膜と、これらを被覆するように形成されたオーバーコート層と、を備え、前記第1の薄膜多層配線層は、薄膜受動素子膜を内蔵しているような構成とした。 The passive element built-in wiring board of the present invention is formed on a silicon substrate, a first thin film multilayer wiring layer formed on at least one surface of the silicon substrate, and the first thin film multilayer wiring layer. A pattern electrode, a thick film passive element film connected to the pattern electrode, and an overcoat layer formed so as to cover them, wherein the first thin film multilayer wiring layer includes a thin film passive element film The configuration is built-in.
本発明の他の態様として、前記第2の薄膜多層配線層は、平坦化層を介して前記パターン電極および前記厚膜受動素子膜上に形成されており、前記平坦化層は表裏導通のためのビアを有するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記厚膜受動素子膜は、キャパシタ、抵抗、インダクタの少なくとも1種を構成するものであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記パターン電極は、厚膜導電電極であるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記薄膜受動素子膜は、キャパシタ、抵抗、インダクタの少なくとも1種を構成するものであるような構成とした。
本発明の他の態様として、前記シリコン基板は、導電材料により表裏の導通がなされた複数のスルーホールを備えるような構成とした。
As another aspect of the present invention, the second thin-film multilayer wiring layer is formed on the pattern electrode and the thick-film passive element film via a planarization layer, and the planarization layer is for front-back conduction. The structure has a via.
As another aspect of the present invention, the thick film passive element film is configured to constitute at least one of a capacitor, a resistor, and an inductor.
As another aspect of the present invention, the pattern electrode is a thick film conductive electrode.
As another aspect of the present invention, the thin film passive element film is configured to constitute at least one of a capacitor, a resistor, and an inductor.
As another aspect of the present invention, the silicon substrate is configured to include a plurality of through holes that are electrically connected to each other by a conductive material.
本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法は、シリコン基板上に第1の薄膜多層配線層を形成する工程と、前記第1の薄膜多層配線層の所望の部位と接続するようにパターン電極を形成する工程と、前記パターン電極の所望部位に接続するように厚膜受動素子膜を硬化温度が100〜200℃の範囲である低温熱硬化プロセスにより形成する工程と、前記パターン電極の所望部位と接続するように第2の薄膜多層配線層を形成する工程と、を有し、前記第1の薄膜多層配線層を形成する工程、第2の薄膜多層配線層を形成する工程の少なくとも一方において、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成するような構成とした。 The method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element according to the present invention includes a step of forming a first thin film multilayer wiring layer on a silicon substrate, and a pattern electrode so as to be connected to a desired portion of the first thin film multilayer wiring layer. A step of forming, a step of forming a thick film passive element film by a low-temperature thermosetting process in which the curing temperature is in a range of 100 to 200 ° C. so as to be connected to a desired portion of the pattern electrode, and a desired portion of the pattern electrode, Forming a second thin film multilayer wiring layer so as to be connected, and at least one of the step of forming the first thin film multilayer wiring layer and the step of forming the second thin film multilayer wiring layer, The thin film passive element film is formed by a thin film process.
また、本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法は、シリコン基板上に第1の薄膜多層配線層を形成する工程と、前記第1の薄膜多層配線層の所望の部位と接続するようにパターン電極を形成する工程と、前記パターン電極の所望部位に接続するように厚膜受動素子膜を硬化温度が100〜200℃の範囲である低温熱硬化プロセスにより形成する工程と、前記パターン電極および前記厚膜受動素子膜を被覆するようにオーバーコート層を形成する工程と、を有し、前記第1の薄膜多層配線層を形成する工程において、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成するような構成とした。 The method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element according to the present invention includes a step of forming a first thin film multilayer wiring layer on a silicon substrate and a pattern so as to be connected to a desired portion of the first thin film multilayer wiring layer. A step of forming an electrode, a step of forming a thick film passive element film by a low-temperature thermosetting process having a curing temperature in the range of 100 to 200 ° C. so as to connect to a desired portion of the pattern electrode, the pattern electrode, and the pattern electrode Forming an overcoat layer so as to cover the thick film passive element film, and forming the thin film passive element film by a thin film process in the step of forming the first thin film multilayer wiring layer. It was.
本発明の他の態様として、前記厚膜受動素子膜を形成した後に、平坦化層を形成し、該平坦化層上に前記第2の薄膜多層配線層を形成するような構成とした。
本発明の他の態様として、前記パターン電極の形成は、硬化温度が100〜250℃の範囲である低温熱硬化型の厚膜導体ペーストを用いて印刷・乾燥・熱硬化により行うような構成とした。
本発明の他の態様として、前記薄膜多層配線層の形成は、スパッタ・セミアディティブ法、スパッタ・フルアディティブ法およびスパッタ・全面めっき・サブトラクティブ法のいずれかにより行うような構成とした。
As another aspect of the present invention, a planarization layer is formed after the thick film passive element film is formed, and the second thin film multilayer wiring layer is formed on the planarization layer.
As another embodiment of the present invention, the pattern electrode is formed by printing, drying, and thermosetting using a low-temperature thermosetting thick film conductor paste having a curing temperature in the range of 100 to 250 ° C. did.
As another aspect of the present invention, the thin film multilayer wiring layer is formed by any one of a sputtering / semi-additive method, a sputtering / full additive method and a sputtering / full-surface plating / subtractive method.
本発明の受動素子内蔵配線基板は、厚膜受動素子膜を備えた受動素子を内蔵しているので、高耐電圧、高抵抗値が要求される用途に使用することができるとともに、薄膜多層配線層に薄膜受動素子膜を備えるので、抵抗、容量、インダクタの高精度化、低消費電力、低抵抗化、低容量の対応も可能であり、要求される電気特性をすべて満足することができ、また、厚膜受動素子膜は耐湿性が良好であるので信頼性が高く、さらに、小型化が可能である。
また、本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法は、厚膜受動素子膜を厚膜高温焼成プロセスで形成し、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成するので、耐湿性に優れ、高耐電圧、高抵抗値が要求される受動素子と、抵抗、容量、インダクタの高精度化、低消費電力、低抵抗化、低容量が要求される受動素子を内蔵した配線基板の製造が可能であるとともに、受動素子の位置、大きさ等の変更に容易に対応することができる。
Since the passive element built-in wiring board of the present invention has a built-in passive element having a thick film passive element film, it can be used for applications requiring high withstand voltage and high resistance, and a thin film multilayer wiring. Since the layer is equipped with a thin film passive element film, it is possible to meet the requirements for high accuracy, low power consumption, low resistance, and low capacitance of resistors, capacitors, and inductors, satisfying all required electrical characteristics, Further, since the thick film passive element film has good moisture resistance, it has high reliability and can be miniaturized.
In addition, the method of manufacturing a wiring board with a built-in passive element according to the present invention forms a thick film passive element film by a thick film high-temperature baking process, and forms a thin film passive element film by a thin film process. It is possible to manufacture a wiring board that incorporates passive elements that require high resistance and passive elements that require high precision of resistance, capacitance, and inductor, low power consumption, low resistance, and low capacitance. Thus, it is possible to easily cope with changes in the position and size of the passive element.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[受動素子内蔵配線基板]
図1は、本発明の受動素子内蔵配線基板の一実施形態を示す部分縦断面図である。図1において、本発明の受動素子内蔵配線基板1は、シリコン基板2と、このコア基板2の一方の面に形成された第1の薄膜多層配線層10と、この薄膜多層配線層上に形成されたパターン電極21、パターン電極21に接続された厚膜受動素子膜22、これらの上に平坦化層25を介して形成された第2の薄膜多層配線層30と、を備えている。
受動素子内蔵配線基板1を構成するシリコン基板2は、複数のスルーホール4が形成されたものであり、スルーホール4の内壁面を含む全面には絶縁層3が形成されている。また、各スルーホール4内には導電材料5を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Passive element built-in wiring board]
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an embodiment of a wiring board with a built-in passive element of the present invention. In FIG. 1, a passive element built-in
The
シリコン基板2に形成されたスルーホール4は、内径が10〜300μmの範囲内であってよく、図示のようにシリコン基板2の厚み方向で内径がほぼ一定のストレート形状であってもよく、また、一方の開口径が広いテーパー形状、シリコン基板2の厚み方向の略中央で内径が狭くなっているような形状等であってもよい。また、シリコン基板2は、その厚みが20〜600μm、好ましくは50〜250μmの範囲内とすることができる。シリコン基板2の厚みが20μm未満であると、支持体として充分な強度を保持できず、600μmを超えると、半導体装置の薄型化に支障を来たすことになり好ましくない。
また、シリコン基板2に形成されている絶縁層3の材質は、例えば、二酸化珪素、窒化珪素等の電気絶縁膜とすることができる。
The through
The material of the
シリコン基板2を構成する導電材料5は、例えば、銅、銀、金、タングステン、タンタル等の金属材料、銅粒子、銀粒子等の導電性粒子を含有した公知の導電性ペースト、あるいは、スズ−亜鉛系、スズ−銀系、スズ−ビスマス系、スズ−鉛系等の半田であってよい。また、これらを組み合わせて使用することもできる。
受動素子内蔵配線基板1を構成する第1の薄膜多層配線層10は、1層目〜3層目の電気絶縁層11a,11b,11cと、各電気絶縁層上に形成された1層目〜3層目の配線12a,12b,12cとを備えている。
The
The first thin-film
1層目の電気絶縁層11aには、上記の導電材料5の所望部位が露出するように開口部13aが形成されており、この開口部13a内にはビア14aが配設されている。したがって、1層目の配線12aの所望の部位は、ビア14aを介して、貫通電極としてのスルーホール4内の導電材料5と導通がなされている。そして、配線12aには電極16が形成されている。この電極16は、図示例では、電極16a,16b,16cからなる。このうち、電極16a,16b間には薄膜受動素子膜17aが形成されて抵抗としての受動素子18が構成されている。また、電極(下部電極)16c上には薄膜受動素子膜17bが形成され、更に、この上に電極(上部電極)16dが形成されており、これにより、キャパシタとしての受動素子19が構成されている。
An opening 13a is formed in the first
また、2層目の配線12bの所望の部位は、2層目の電気絶縁層11bの開口部13b内に配設されたビア14bを介して、1層目の配線12a、電極16と上下導通がなされている。
さらに、3層目の配線12cの所望の部位は、3層目の電気絶縁層11cの開口部13c内に配設されたビア14cを介して、2層目の配線12bと上下導通がなされている。
上記の薄膜受動素子膜17aの材質は、例えば、チタン、クロム等とすることができ、厚みは、例えば、0.01〜1μm、好ましくは0.05〜0.2μm程度とすることができる。また、薄膜受動素子膜17bの材質は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化チタン(TiO5)等とすることができ、厚みは、例えば、0.01〜1μm、好ましくは0.05〜0・2μm程度とすることができる。
尚、薄膜受動素子膜を形成してインダクタとしての受動素子を構成する場合には、薄膜受動素子膜として、例えば、銅、銀、金、銀/パラジウム等の導電材料を使用することができる。
A desired portion of the second-
Further, a desired portion of the third-
The material of the thin film
When forming a passive element as an inductor by forming a thin film passive element film, for example, a conductive material such as copper, silver, gold, silver / palladium can be used as the thin film passive element film.
第1の薄膜多層配線層10を構成する電気絶縁層11a,11b,11cの材質は、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂、フルオレン等の有機絶縁性材料、これらの有機材料とガラス繊維等を組み合わせたもの等の絶縁材料とすることができる。また、配線12a,12b,12c、電極16a,16b,16c,16dの材質、開口部13a,13b,13c内に位置するビア14a,14b,14cの材質は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム等の導電材料とすることができる。
上述のような第1の薄膜多層配線層10上には、3層目の配線12cに接続するように所望のパターンでパターン電極21が形成されている。パターン電極21は、図示例では、電極21a,21b,21cからなる。このうち、電極21a,21bは、抵抗としての受動素子23を構成するものである。また、電極21cはキャパシタとしての受動素子24を構成する下部電極である。パターン電極21の材質は、例えば、銅、銀、金、銀/パラジウム等の導電材料とすることができる。パターン電極21の厚みは、例えば、1〜10μm、好ましくは3〜7μm程度として、厚膜導電電極とすることができる。尚、パターン電極21は、配線12cと同じ材質であってもよい。また、パターン電極21は、電極21a,21b,21cの他に、所望の配線を含んでよいことは勿論である。
The material of the electrical insulating
On the first thin-film
パターン電極21に接続された厚膜受動素子膜22は、図示例では、厚膜受動素子膜222a,22bからなる。このうち、厚膜受動素子膜22aは、上記の電極21a,21b間に形成されて抵抗としての受動素子23を構成する。この厚膜受動素子膜22aの材質は、例えば、酸化錫(SnO2)、ランタンボライト(LaB6)、酸化ルテニウム(RuO2)等とすることができ、厚みは、例えば、1〜10μm、好ましくは3〜7μm程度とすることができる。
The thick film
また、厚膜受動素子膜22bは、上記の電極(下部電極)21c上に形成され、更に、この上に電極(上部電極)21dが形成されており、これにより、キャパシタとしての受動素子24が構成されている。厚膜受動素子膜22bの材質は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)等とすることができ、厚みは、例えば、1〜10μm、好ましくは3〜7μm程度とすることができる。受動素子24を構成する電極21dの材質は、上記の電極21a,21b,21cと同じものであってよく、厚みは、例えば、1〜10μm、好ましくは3〜7μm程度として、厚膜導電電極とすることができる。
尚、インダクタとしての受動素子を構成する場合には、厚膜受動素子膜として、例えば、銅、銀、金、銀/パラジウム等の導電材料を使用することができる。
Further, the thick film
In the case of configuring a passive element as an inductor, for example, a conductive material such as copper, silver, gold, silver / palladium can be used as the thick film passive element film.
平坦化層25は、上述のパターン電極21(21a,21b,21c)、電極21dと、厚膜受動素子膜22a,22bとを被覆して平坦化するものである。平坦化層25は、パターン電極21、電極21dの所望の部位に位置する開口部25aを有し、この開口部25a内にはビア26が形成されている。また、平坦化層25上には、配線27が配設されており、この配線27の所望の部位はビア26に接続されている。平坦化層25は、例えば、ガラス等の絶縁材料からなっており、厚みは、例えば、1〜15μm、好ましくは3〜12μm程度とすることができる。また、ビア26、配線27の材質は、銅、銀、金、アルミニウム等の導電材料とすることができる。
第2の薄膜多層配線層30は、図示例では、平坦化層25上に形成された1層目〜2層目の電気絶縁層31a,31bと、各電気絶縁層上に形成された1層目〜2層目の配線32a、32bとを備えている。
The
In the illustrated example, the second thin-film
1層目の電気絶縁層31aには、上記の配線27の所望部位に位置するように開口部33aが形成されており、この開口部33a内にはビア34aが配設されている。したがって、1層目の配線32aの所望の部位は、ビア34aを介して、平坦化層25上の配線27と上下導通がなされている。
同様に、2層目の配線32bの所望の部位は、2層目の電気絶縁層31bの開口部33b内に配設されたビア34bを介して、1層目の配線32aと上下導通がなされている。
上述にような薄膜多層配線層30を構成する電気絶縁層21a,21bの材質は、上述の電気絶縁層11a,11b,11cと同様の絶縁材料とすることができる。また、配線32a,32bの材質、開口部33a,33b内に位置するビア34a,34bの材質は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム等の導電材料とすることができる。
An
Similarly, a desired portion of the second-
The material of the electrical insulating
上述のような本発明の受動素子内蔵配線基板1では、第1の薄膜多層配線層10に薄膜受動素子膜17a,17bを備えた受動素子18,19を内蔵し、かつ、この薄膜多層配線層10の上層において、厚膜受動素子膜22a,22bを備えた受動素子23,24を内蔵しているので、抵抗、容量、インダクタの高精度化、低消費電力、低抵抗化、低容量の対応が可能であるとともに、高耐電圧、高抵抗値が要求される用途にも使用することができる。また、厚膜受動素子膜22a,22bが高い耐湿性を有するので、信頼性が高く、さらに、受動素子内蔵配線基板1は小型化が可能である。
In the passive element built-in
本発明の受動素子内蔵配線基板は、第2の薄膜多層配線層30の代わりに、図2に示すように、オーバーコート層を備えるものであってもよい。図2において、本発明の受動素子内蔵配線基板1′は、シリコン基板2と、このコア基板2の一方の面に形成された第1の薄膜多層配線層10と、この薄膜多層配線層上に形成されたパターン電極21、パターン電極21に接続された厚膜受動素子膜22、これらの上に形成されたオーバーコート層41と、を備えている。
The passive element built-in wiring board of the present invention may include an overcoat layer as shown in FIG. 2 instead of the second thin film
この受動素子内蔵配線基板1′は、第2の薄膜多層配線層30の代わりにオーバーコート層41を備える点を除いて上述の受動素子内蔵配線基板1と同様であり、同じ部材には同じ部材番号を付し、説明は省略する。
オーバーコート層41は、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂、フルオレン等の有機絶縁性材料、これらの有機材料とガラス繊維等を組み合わせたもの等の絶縁材料とすることができる。
This passive element built-in
The
また、本発明の受動素子内蔵配線基板は、第2の薄膜多層配線層にも薄膜受動素子膜を備えるものであってもよい。図3は、このような態様の受動素子内蔵配線基板を示す部分縦断面図である。
図3において、本発明の受動素子内蔵配線基板1″は、シリコン基板2と、このコア基板2の一方の面に形成された第1の薄膜多層配線層10と、この薄膜多層配線層上に形成されたパターン電極21、パターン電極21に接続された厚膜受動素子膜22、これらの上に平坦化層25を介して形成された第2の薄膜多層配線層50と、を備えている。この受動素子内蔵配線基板1″は、第2の薄膜多層配線層50に薄膜受動素子膜を備える点を除いて上述の受動素子内蔵配線基板1と同様であり、同じ部材には同じ部材番号を付し、説明は省略する。したがって、以下において第2の薄膜多層配線層50について説明する。
The passive element built-in wiring board of the present invention may also include a thin film passive element film in the second thin film multilayer wiring layer. FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view showing a wiring board with a built-in passive element having such a configuration.
In FIG. 3, a passive element built-in
受動素子内蔵配線基板1″を構成する第2の薄膜多層配線層50は、平坦化層25上に形成された1層目〜2層目の電気絶縁層51a,51bと、各電気絶縁層上に形成された1層目〜2層目の配線52a,52bとを備えている。
1層目の電気絶縁層51aには、上記の配線27の所望部位に位置するように開口部53aが形成されており、この開口部53a内にはビア54aは配設されている。したがって、1層目の配線52aの所望の部位は、ビア54aを介して、平坦化層25上の配線27と上下導通がなされている。そして、配線52aには電極56が形成されている。この電極56は、図示例では、電極56a,56b,56cからなる。このうち、電極56a,56b間には薄膜受動素子膜57aが形成されて抵抗としての受動素子58が構成されている。また、電極(下部電極)56c上には薄膜受動素子膜57bが形成され、更に、この上に電極(上部電極)56dが形成されており、これにより、キャパシタとしての受動素子59が構成されている。
The second thin-film
An
また、2層目の配線52bの所望の部位は、2層目の電気絶縁層51bの開口部53b内に配設されたビア54bを介して、1層目の配線52a、電極56と上下導通がなされている。
上記の薄膜受動素子膜57aの材質は、例えば、チタン、クロム等とすることができ、厚みは、例えば、0.01〜1μm、好ましくは0.05〜0.2μm程度とすることができる。また、薄膜受動素子膜57bの材質は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)、酸化チタン(TiO5)等とすることができ、厚みは、例えば、0.01〜1μm、好ましくは0.05〜0.2μm程度とすることができる。
尚、薄膜受動素子膜を形成してインダクタとしての受動素子を構成する場合には、薄膜受動素子膜として、例えば、銅、銀、金、銀/パラジウム等の導電材料を使用することができる。
A desired portion of the second-
The material of the thin film
When forming a passive element as an inductor by forming a thin film passive element film, for example, a conductive material such as copper, silver, gold, silver / palladium can be used as the thin film passive element film.
上述にような第2の薄膜多層配線層50を構成する電気絶縁層51a,51bの材質は、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂、フルオレン等の有機絶縁性材料、これらの有機材料とガラス繊維等を組み合わせたもの等の絶縁材料とすることができる。また、配線52a,52b、電極56a,56b,56c,56dの材質、開口部53a,53b内に位置するビア54a,54bの材質は、例えば、銅、銀、金、アルミニウム等の導電材料とすることができる。
The materials of the electrical insulating
上述のような本発明の受動素子内蔵配線基板1″は、第1の薄膜多層配線層10に薄膜受動素子膜17a,17bを備えた受動素子18,19を内蔵し、かつ、この薄膜多層配線層10の上層において、厚膜受動素子膜22a,22bを備えた受動素子23,24を内蔵し、さらに、第2の薄膜多層配線層50に薄膜受動素子膜57a,57bを備えた受動素子58,59を内蔵しているので、抵抗、容量、インダクタの高精度化、低消費電力、低抵抗化、低容量の対応が可能であるとともに、高耐電圧、高抵抗値が要求される用途にも使用することができる。また、厚膜受動素子膜22a,22bが高い耐湿性を有するので、信頼性が高く、さらに、受動素子内蔵配線基板1″は小型化が可能である。
上述の受動素子内蔵配線基板は例示であり、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。例えば、第1の薄膜多層配線層は薄膜受動素子膜を備えず、第2の薄膜多層配線層に薄膜受動素子膜を備えるものであってもよい。また、シリコン基板2はスルーホール4を備えないものであってもよく、また、第2の薄膜多層配線層30,50が平坦化層25が介在することなく形成されたものであってもよい。さらに、第1の薄膜多層配線層、第2の薄膜多層配線層の層数は、図示例に限定されるものではない。
The above-described passive element built-in
The above-mentioned passive element built-in wiring board is an example, and the present invention is not limited to these embodiments. For example, the first thin film multilayer wiring layer may not include the thin film passive element film, and the second thin film multilayer wiring layer may include the thin film passive element film. Further, the
[受動素子内蔵配線基板の製造方法]
次に、本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法を図面を参照しながら説明する。
図4〜図6は、本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法の一実施形態を示す工程図であり、図1に示される受動素子内蔵配線基板1を例としたものである。
本発明の受動素子内蔵配線基板の製造方法では、まず、シリコン基板2にスルーホール4を形成し、このスルーホール4内壁を含むシリコン基板2表面に絶縁層3を形成し、その後、スルーホール4内に導電材料5を充填して貫通電極とする(図4(A))。
シリコン基板2へのスルーホール4の形成は、例えば、シリコン基板2の一方の面に所定のマスクパターンを形成し、このマスクパターンをマスクとしてサンドブラスト、あるいは、ICP−RIE(Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching:誘導結合プラズマ−反応性イオンエッチング)法によるドライエッチング加工等により行うことができる。スルーホール4の開口径は、例えば、10〜300μmの範囲内で適宜設定することができ、マスクパターンの開口径により調整することができる。
[Method for manufacturing wiring board with built-in passive element]
Next, a method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element according to the present invention will be described with reference to the drawings.
4 to 6 are process diagrams showing an embodiment of a method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element according to the present invention, taking the wiring board with a built-in
In the method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element of the present invention, first, a through
The through
絶縁層3は、プラズマCVD法等の真空成膜法を用いて二酸化珪素膜、窒化珪素等の絶縁膜として形成することができる。また、塗布方法により珪素酸化物の懸濁液、あるいはベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂等の絶縁性樹脂をコア材面に塗布し熱硬化させて形成することができる。さらに、シリコン基板2の熱酸化により、表面に二酸化珪素膜を形成して絶縁層3とすることができる。尚、上記のスルーホール4の形成に用いたマスクパターンが窒化シリコン等の電気絶縁性の膜である場合、このマスクパターンを除去することなく、絶縁層3を構成するものとして使用し、さらに、シリコン基板2の表面およびスルーホール4内壁面に絶縁層3を成膜してもよい。
The insulating
スルーホール4内への導電材料5の充填は、例えば、スルーホール4が形成されたシリコン基板2(絶縁層3)上に下地導電薄膜を形成し、次いで、下地導電薄膜4を給電層としてスルーホール4内に電解めっきにより銅、銀、金、ニッケル等の導電材料を埋め込むことにより行うことができる。下地導電薄膜は、無電解めっきによりクロム、チタン、窒化チタン、ニッケル、バナジウム等の薄膜、あるいは、これらを含有する薄膜(例えば、銅とクロムからなる薄膜)として形成することができる。また、スパッタリング法や蒸着法等の真空成膜法により下地導電薄膜を形成してもよい。また、スルーホール4内への導電材料5の充填は、銀ペースト、銅ペースト等の導電性ペーストをスルーホール4内にスクリーン印刷等により充填し、焼成することにより行うこともできる。
The through
次いで、第1の薄膜多層配線層10を構成する1層目の電気絶縁層11a、開口部13a、ビア14a、配線12aをシリコン基板2上に形成する。この配線12aの形成では、同時に電極16a,16b,16cを形成する(図4(B))。薄膜多層配線層の形成は、例えば、銅/ポリイミド、銅/ベンゾシクロブテン、銅/フルオレン等の、いわゆるスパッタ・セミアディティブ法、スパッタ・フルアディティブ法およびスパッタ・全面めっき・サブトラクティブ法のいずれかにより行うことができる。具体的には、スパッタリング法等の真空成膜法により、上記の開口部13a内を含む電気絶縁層11a上に導電層を形成し、この導電層上にマスクパターンを形成し、導電層をエッチングしてビア14aと配線12a、電極16a,16b,16cを形成し、その後、マスクパターンを除去する。
Next, the first electrical insulating
また、例えば、シリコン基板2上に電気絶縁層11aを形成し、ウエットエッチング、あるいは、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー等を用いて導電材料5の所望の箇所が露出するように小径の開口部13aを電気絶縁層11aの所定位置に形成する。そして、洗浄後、開口部13a内および電気絶縁層11a上に無電解めっきにより導電層を形成し、この導電層上にドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことにより絶縁パターンを形成する。その後、この絶縁パターンをマスクとして、上記の開口部13aを含む露出部に電解めっきにより導電材料を析出させてビア14aと配線12a、電極16a,16b,16cを形成し、絶縁パターンと導電層を除去する。
次いで、電極16a,16b,16cの所望部位に薄膜受動素子膜17(17a,17b)を形成し、薄膜受動素子膜17a,17bのうち、キャパシタ19を構成するための薄膜受動素子膜17b上に、電極16dを形成する(図4(C))。
Further, for example, an electrical insulating
Next, a thin film passive element film 17 (17a, 17b) is formed at a desired portion of the
抵抗としての受動素子18を構成する薄膜受動素子膜17aは、例えば、ドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことにより絶縁パターンを形成し、この絶縁パターンをマスクとして、スパッタリング等によりチタン、クロム等の薄膜を成膜することにより形成することができる。また、上記の配線12a、電極16a,16b,16cを形成するための導電層としてチタン、クロム等のシード層を形成し、このシード層を所望のパターンで残存させて薄膜受動素子膜17aとしてもよい。
また、キャパシタ19を構成する薄膜受動素子膜17bは、例えば、ドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことにより絶縁パターンを形成し、この絶縁パターンをマスクとして、スパッタリング等によりチタン酸バリウム(BaTiO3)を成膜し、あるいは、陽極酸化法により酸化チタン(TiO5)を成膜することにより形成することができる。尚、インダクタとしての受動素子を構成するための薄膜受動素子膜の場合には、例えば、銅、銀、金、銀/パラジウム等の導体ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥、焼成する薄膜プロセスにより形成することができる。
また、電極16dの形成は、スパッタリング、蒸着等の薄膜形成、あるいはめっき法により行うことができる。
The thin film
The thin film
The
次いで、電極16a,16b,16c,16d、薄膜受動素子膜17を形成しない他は、上述の1層目の電気絶縁層11a、開口部13a、ビア14a、配線12aの形成と同様にして、2層目の電気絶縁層11b、開口部13b、ビア14b、配線12b、さらに、3層目の電気絶縁層11c、開口部13c、ビア14c、配線12cを形成する。
これにより、薄膜受動素子膜17を内蔵した第1の薄膜多層配線層10を形成する(図4(D))。このように形成した第1の薄膜多層配線層10上には、3層目の配線12cに接続するように所望のパターンでパターン電極21が形成されている。パターン電極21は、図示例では、電極21a,21b,21cからなる。このうち、電極21a,21bは、抵抗としての受動素子23を構成するものである。また、電極21cはキャパシタとしての受動素子24を構成する下部電極である。
Next, except that the
Thus, the first thin-film
パターン電極21は、3層目の配線12cと同時に形成することができる。また、パターン電極21は、硬化温度が100〜250℃の範囲である低温硬化型の厚膜導体ペースト、例えば、銀等を含有した厚膜導体ペースト、銀、金、ニッケル等の金属微粒子を有機バインダ等で混練・分散・熟成した、いわゆるMO(メタルオーガニック)ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥し、第1の薄膜多層配線層10の耐熱温度以下の温度にて低温熱硬化することにより行うことができる。形成するパターン電極21の厚みは、例えば、0.1〜1μm程度とすることができる。
The pattern electrode 21 can be formed simultaneously with the third-
次いで、パターン電極21の所望部位に接続するように厚膜受動素子膜22(22a,22b)を、硬化温度が100〜200℃の範囲である低温熱硬化プロセスにより形成する(図5(A))。この厚膜受動素子膜22は、抵抗としての受動素子23を構成するための厚膜受動素子膜22aの場合には、例えば、カーボンフェノール等を含有する硬化温度が100〜200℃の範囲である低温硬化型の厚膜ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥、熱硬化することにより形成することができる。また、キャパシタ24を構成するための厚膜受動素子膜22bの場合は、例えば、チタン酸バリウム(BaTiO3)等を含有する硬化温度が100〜200℃の範囲である低温硬化型の厚膜ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥、熱硬化することにより形成することができる。尚、インダクタとしての受動素子を構成するための厚膜受動素子膜の場合には、例えば、上述の厚膜導体ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥、熱硬化することにより形成することができる。
Next, the thick-film passive element film 22 (22a, 22b) is formed by a low-temperature thermosetting process in which the curing temperature is in the range of 100 to 200 ° C. so as to connect to the desired part of the pattern electrode 21 (FIG. 5A). ). In the case of the thick film
次に、厚膜受動素子膜22である厚膜受動素子膜22a,22bのうち、キャパシタ24を構成するための厚膜受動素子膜22b上に、電極21dを形成する(図5(B))。電極21dの形成は、例えば、上述にような硬化温度が100〜200℃の範囲である低温硬化型の厚膜導体ペーストを所望のパターンで印刷し、その後、乾燥、熱硬化することにより行うことができる。
次いで、平坦化層25と、開口部25a、ビア26、配線27を形成する(図6(A))。平坦化層25の形成は、例えば、エポキシ、ポリイミド、PPE(ポリフェニレンエーテル)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、BT(ビスマレイミドドリアジン)、BCB(ベンゾシクロブテン)、LCP(液晶ポリマー)等の有機樹脂をパターン印刷し、乾燥、硬化することにより行うことができる。また、上記の有機樹脂を用いた感光性有機樹脂を全面印刷し、露光、現像、硬化することにより平坦化層25を形成してもよい。
Next, of the thick film
Next, the
開口部25aは、上記のパターン印刷、あるいは、露光と同時に形成してもよく、また、例えば、ウエットエッチング、あるいは、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー等を用いて形成してもよい。
また、ビア26、配線27の形成は、例えば、まず、開口部25a内および平坦化層25上に無電解めっきにより導電層を形成し、この導電層上にドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことにより絶縁パターンを形成する。次に、この絶縁パターンをマスクとして、上記の開口部25aを含む露出部に電解めっきにより導電材料を析出させてビア26と配線27を形成し、その後、絶縁パターンと導電層を除去する。また、スパッタリング法等の真空成膜法により、上記の開口部25a内および平坦化層25上に導電層を形成し、この導電層上にマスクパターンを形成し、導電層をエッチングしてビア26と配線27を形成し、その後、マスクパターンを除去してもよい。
The
The via 26 and the
次いで、第2の薄膜多層配線層30を形成して受動素子内蔵配線基板1を得る(図6(B))。第2の薄膜多層配線層の形成は、例えば、銅/ポリイミド、銅/ベンゾシクロブテン、銅/フルオレン等の、いわゆるスパッタ・セミアディティブ法、スパッタ・フルアディティブ法およびスパッタ・全面めっき・サブトラクティブ法のいずれかにより行うことができる。具体的には、スパッタリング法等の真空成膜法により、開口部33aを含む電気絶縁層31a上に導電層を形成し、この導電層上にマスクパターンを形成し、導電層をエッチングしてビア34aと配線32aを形成し、その後、マスクパターンを除去する。この操作を繰り返すことにより、電気絶縁層32bを介してビア34b、配線32bも形成して第2の薄膜多層配線層30とすることができる。
Next, the second thin film
また、例えば、平坦化層25、配線27を覆うように電気絶縁層31aを形成し、ウエットエッチング、あるいは、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー等を用いて配線27の所望の箇所が露出するように小径の開口部33aを電気絶縁層31aの所定位置に形成する。そして、洗浄後、開口部33a内および電気絶縁層31a上に無電解めっきにより導電層を形成し、この導電層上にドライフィルムレジストをラミネートして所望のパターン露光、現像を行うことにより絶縁パターンを形成する。その後、この絶縁パターンをマスクとして、上記の開口部33aを含む露出部に電解めっきにより導電材料を析出させてビア34aと配線32aを形成し、絶縁パターンと導電層を除去する。この操作を繰り返すことにより、電気絶縁層32bを介してビア34b、配線32bも形成して第2の薄膜多層配線層30とすることもできる。
Further, for example, an electrical insulating
図2に示される受動素子内蔵配線基板1′の製造では、シリコン基板2、第1の薄膜多層配線層10、受動素子23,24、平坦化層25、配線27の形成までを、受動素子内蔵配線基板1の製造方法と同様に行い、第2の薄膜多層配線層の形成の代わりに、オーバーコート層41を形成する。
オーバーコート層41は、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、カルド樹脂、ポリイミド樹脂、フルオレン等の有機絶縁性材料、これらの有機材料とガラス繊維等を組み合わせたもの等の絶縁材料を含有する厚膜ペーストを印刷し、その後、乾燥し、第1の薄膜多層配線層10の耐熱温度以下の温度にて低温熱硬化することにより形成することができる。形成するオーバーコート層41の厚みは、例えば、1〜10μm程度とすることができる。
In the production of the passive element built-in
The
また、図3に示される受動素子内蔵配線基板1″の製造では、シリコン基板2、第1の薄膜多層配線層10、受動素子23,24、平坦化層25、配線27の形成までを、受動素子内蔵配線基板1の製造方法と同様に行い、第2の薄膜多層配線層の形成を、第1の薄膜多層配線層10の形成と同様にして、薄膜受動素子膜を内蔵したものとする。
上述の本発明の製造方法では、厚膜受動素子膜を厚膜高温焼成プロセスで形成し、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成するので、耐湿性に優れ、高耐電圧、高抵抗値が要求される受動素子と、抵抗、容量、インダクタの高精度化、低消費電力、低抵抗化、低容量が要求される受動素子を内蔵した配線基板の製造が可能である。また、受動素子の位置、大きさ等の変更に容易に対応することができる。
上述の受動素子内蔵配線基板の製造方法は例示であり、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。
In the production of the passive element built-in
In the manufacturing method of the present invention described above, a thick film passive element film is formed by a thick film high-temperature firing process, and a thin film passive element film is formed by a thin film process. Therefore, excellent moisture resistance, high withstand voltage, and high resistance value are required. It is possible to manufacture a wiring board incorporating a passive element and a passive element that requires high precision, low power consumption, low resistance, and low capacitance of a resistor, a capacitor, and an inductor. In addition, it is possible to easily cope with changes in the position and size of the passive elements.
The above-described method for manufacturing a wiring board with a built-in passive element is an example, and the present invention is not limited to these embodiments.
次に、具体的実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
(シリコン基板の作製)
厚み300μmのシリコンウエハを準備し、このシリコンウエハの一方の面にプラズマCVD法で窒化シリコン膜(厚み2μm)を形成した。次に、窒化シリコン膜上に、ポジ型フォトレジスト(東京応化工業(株)製 OFPR−800)を塗布し、スルーホール形成用のフォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次いで、CF4をエッチングガスとして、レジストパターンから露出している窒化シリコンをドライエッチングし、その後、レジストを剥離して、窒化シリコンからなるマスクパターンを形成した。このマスクパターンは直径が30μmである円形開口を150〜500μmピッチで有するものであった。
Next, the present invention will be described in more detail with specific examples.
(Production of silicon substrate)
A silicon wafer having a thickness of 300 μm was prepared, and a silicon nitride film (
次に、ICP−RIE装置により窒化シリコン膜をマスクとしてシリコンウエハを、エッチングガスにCF6を用いてエッチングしてスルーホールを形成した。このスルーホールは、開口径が約22μmであった。
次に、アセトンを用いてマスクパターンをコア材から除去した。その後、スルーホールが形成されたコア材に熱酸化処理(1050℃、20分間)を施して、コア材の表面(スルーホール内壁面を含む)に二酸化珪素からなる絶縁膜を形成した。その後、コア材の一方の面とスルーホール内壁面とに、チタン−銅の順にスパッタリング法により下地導電薄膜を0.2μmの厚みで形成した。次いで、この下地導電薄膜上にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製APR)をラミネートした。次いで、フォトマスクを介し露光、現像してレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解銅めっきを行った。これにより、スルーホール内を電解銅めっきで充填した。
Next, a silicon wafer was etched using the silicon nitride film as a mask by an ICP-RIE apparatus, and CF 6 was used as an etching gas to form a through hole. This through hole had an opening diameter of about 22 μm.
Next, the mask pattern was removed from the core material using acetone. Thereafter, the core material on which the through hole was formed was subjected to thermal oxidation treatment (1050 ° C., 20 minutes) to form an insulating film made of silicon dioxide on the surface of the core material (including the inner wall surface of the through hole). Thereafter, a base conductive thin film having a thickness of 0.2 μm was formed on one surface of the core material and the inner wall surface of the through hole by sputtering in the order of titanium-copper. Next, a dry film resist (APR manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was laminated on the underlying conductive thin film. Next, exposure and development were performed through a photomask to form a resist pattern. Electrolytic copper plating was performed using this resist pattern as a mask and the above-mentioned underlying conductive thin film as a power feeding layer. Thereby, the inside of the through hole was filled with electrolytic copper plating.
次に、コア材の両面に突出した導電材料を、不二越機械工業(株)製MCP150Xを用いて研磨し、次いで、レジストパターンと下地導電薄膜を除去してシリコン基板を得た。このシリコン基板は、スルーホールに充填された導電材料によって表裏の導通がなされたものであった。 Next, the conductive material protruding on both surfaces of the core material was polished using MCP150X manufactured by Fujikoshi Machine Industry Co., Ltd., and then the resist pattern and the underlying conductive thin film were removed to obtain a silicon substrate. This silicon substrate was electrically connected to the front and back by a conductive material filled in the through hole.
(第1の薄膜多層配線層の形成)
次に、シリコン基板の一方の面に、ベンゾシクロブテン樹脂組成物(ダウ・ケミカル社製サイクロテン4024)をスピンコーターにより塗布、乾燥して厚み7μmの電気絶縁層を形成した。次に、露光、現像を行って、スルーホールに位置する導電材料の所定の箇所が露出するように小径の開口部(内径25μm)を電気絶縁層の所定位置に形成した。そして、洗浄後、開口部内および電気絶縁層上にスパッタリング法によりクロムと銅からなる導電層を形成し、この導電層上に液状レジスト(東京応化工業(株)製LA900)を塗布した。次いで、電極・配線形成用のフォトマスクを介し露光、現像して電極・配線形成用の絶縁パターンを形成した。この絶縁パターンをマスクとして電解銅めっき(厚み4μm)を行い、電極と配線を形成した。形成した電極は、抵抗としての受動素子を構成するための電極、および、キャパシタとしての受動素子を構成するための下部電極(100μm×100μmの正方形)とした。
(Formation of first thin-film multilayer wiring layer)
Next, a benzocyclobutene resin composition (Cycloten 4024 manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) was applied to one surface of the silicon substrate with a spin coater and dried to form an electrical insulating layer having a thickness of 7 μm. Next, exposure and development were performed to form a small-diameter opening (
次いで、絶縁パターンを除去し、露出した導電層上に、ネガ型フォトレジスト(JSR(株)製 THB)を塗布し、抵抗素子膜としての薄膜受動素子膜形成用のフォトマスクを介して露光、現像することによりレジストパターンを形成した。次いで、過マンガン酸水溶液を用いてエッチングにより不要な導電層を除去して、電極間に位置するクロムと銅からなる薄膜受動素子膜(抵抗素子膜)を形成した。
次に、上記の薄膜受動素子膜(抵抗素子膜)を被覆するように電気絶縁層上にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製APR)をラミネートした。次いで、フォトマスクを介し露光、現像してレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、スパッタリング法によりチタン酸バリウムの薄膜を形成した。これにより、下部電極上に容量素子膜である薄膜受動素子膜(厚み0.2μm、100μm×100μmの正方形)を形成した。次いで、上記のレジストパターンをマスクとし、スパッタリング法により容量素子膜である薄膜受動素子膜上に、銅薄膜を形成して上部電極(厚み0.2μm、100μm×100μmの正方形)を形成した。
以上により、受動素子を内蔵した1層目の薄膜配線層を形成した。
Next, the insulating pattern is removed, a negative photoresist (THB manufactured by JSR Co., Ltd.) is applied on the exposed conductive layer, and exposed through a photomask for forming a thin film passive element film as a resistive element film. A resist pattern was formed by development. Next, an unnecessary conductive layer was removed by etching using an aqueous permanganate solution to form a thin film passive element film (resistance element film) made of chromium and copper located between the electrodes.
Next, a dry film resist (APR manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was laminated on the electrical insulating layer so as to cover the thin film passive element film (resistive element film). Next, exposure and development were performed through a photomask to form a resist pattern. Using this resist pattern as a mask, a thin film of barium titanate was formed by sputtering. As a result, a thin film passive element film (a square having a thickness of 0.2 μm and 100 μm × 100 μm) as a capacitive element film was formed on the lower electrode. Next, using the resist pattern as a mask, a copper thin film was formed on the thin film passive element film, which is a capacitive element film, by sputtering to form an upper electrode (square of thickness 0.2 μm, 100 μm × 100 μm).
Thus, the first thin film wiring layer containing the passive element was formed.
次に、この1層目の薄膜配線層上にベンゾシクロブテン樹脂組成物(ダウ・ケミカル社製サイクロテン4024)をスピンコーターにより塗布、乾燥して厚み7μmの電気絶縁層を形成した。次に、露光、現像を行って、1層目の薄膜配線層の電極、配線の所定の箇所が露出するように小径の開口部(内径25μm)を電気絶縁層の所定位置に形成した。その後、上記の電極と薄膜受動素子膜の形成を行わない他は、上記の薄膜受動素子膜を内蔵した薄膜配線層と同様の操作を行い、2層目の電気絶縁層を介して配線を形成した。同様にして、3層目の電気絶縁層を介して配線を形成した。これにより3層構造の薄膜多層配線層を形成した。
Next, a benzocyclobutene resin composition (Cycloten 4024 manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) was applied on the first thin film wiring layer by a spin coater and dried to form an electrical insulating layer having a thickness of 7 μm. Next, exposure and development were performed to form a small-diameter opening (
(パターン電極の形成)
次に、第1の薄膜多層配線層上に、銀粒子を含有する厚膜導体ペースト(日立化成(株)製 TC−3600)をスクリーン印刷により印刷し、乾燥(150℃、60分間)した後、熱硬化(250℃、60分間)を行った。これにより、パターン電極(厚み5μm)を第1の薄膜多層配線層上に形成した。形成したパターン電極は、抵抗としての受動素子を構成するための電極、および、キャパシタとしての受動素子を構成するための下部電極(100μm×100μmの正方形)とした。
(Formation of pattern electrode)
Next, after a thick film conductor paste containing silver particles (TC-3600 manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is printed on the first thin film multilayer wiring layer by screen printing and dried (150 ° C., 60 minutes). And thermosetting (250 ° C., 60 minutes). Thereby, a pattern electrode (
(厚膜受動素子膜の形成)
次に、パターン電極を形成した第1の薄膜多層配線層上の所望部位に、カーボンフェノール粒子を含有する厚膜ペースト(コバヤシ(株)製 YR−100)をスクリーン印刷により印刷し、乾燥(150℃、30分間)した。次いで、チタン酸バリウム粒子を含有する厚膜ペースト(横浜抵抗器(株)製 印刷キャパシタ)をスクリーン印刷により印刷し、乾燥(150℃、30分間)した。その後、熱硬化(300℃、60分間)を行った。これにより、抵抗素子膜である厚膜受動素子膜(厚み1μm)を所望の電極間に形成し、下部電極上に容量素子膜である厚膜受動素子膜(厚み1μm)を形成した。次いで、容量素子膜である厚膜受動素子膜上に、銀粒子を含有する厚膜導体ペースト(日立化成(株)製 TC−3600)をスクリーン印刷により印刷し、乾燥(150℃、30分間)した後、熱硬化(250℃、60分間)を行った。これにより、上部電極(厚み5μm、100μm×100μmの正方形)を形成した。
(Formation of thick film passive element film)
Next, a thick film paste containing carbon phenol particles (YR-100, manufactured by Kobayashi Co., Ltd.) is printed by screen printing on a desired portion on the first thin-film multilayer wiring layer on which the pattern electrode is formed, and dried (150 (C, 30 minutes). Next, a thick film paste (print capacitor made by Yokohama Resistor Co., Ltd.) containing barium titanate particles was printed by screen printing and dried (150 ° C., 30 minutes). Then, thermosetting (300 degreeC, 60 minutes) was performed. As a result, a thick passive element film (
(平坦化層の形成)
次に、上記の厚膜受動素子膜および電極を被覆するように、ポリイミド樹脂組成物(日立化成(株)製 HL−P)をスクリーン印刷により印刷し、乾燥(150℃、30分間)した後、熱硬化(300℃、60分間)を行った。これにより、平坦化層(厚み10μm)を形成した。
次いで、炭酸ガスレーザーを用いて、平坦化層の所望の部位に開口部を形成した。これらの開口部には、上記の厚膜受動素子膜からなる受動素子を構成する電極が露出するものであった。次に、この開口部内と平坦化層上に、チタン−銅の順にスパッタリング法により下地導電薄膜を0.2μmの厚みで形成した。次いで、この下地導電薄膜上にドライフィルムレジスト(旭化成(株)製APR)をラミネートした。次いで、フォトマスクを介し露光、現像してレジストパターンを形成した。このレジストパターンをマスクとし、上記の下地導電薄膜を給電層として、電解銅めっきを行った。これにより、上記の開口部を含む露出部に電解めっきにより導電材料を析出させてビアと配線を形成し、その後、レジストパターンと下地導電薄膜を除去した。
(Formation of planarization layer)
Next, after the polyimide resin composition (HL-P manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) is printed by screen printing so as to cover the above thick film passive element film and electrode, it is dried (150 ° C., 30 minutes). And thermosetting (300 ° C., 60 minutes). This formed the planarization layer (
Next, an opening was formed in a desired portion of the planarization layer using a carbon dioxide laser. In these openings, the electrodes constituting the passive element made of the above thick film passive element film were exposed. Next, a base conductive thin film having a thickness of 0.2 [mu] m was formed by sputtering in the order of titanium-copper in the opening and on the planarizing layer. Next, a dry film resist (APR manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) was laminated on the underlying conductive thin film. Next, exposure and development were performed through a photomask to form a resist pattern. Electrolytic copper plating was performed using this resist pattern as a mask and the above-mentioned underlying conductive thin film as a power feeding layer. Thus, a conductive material was deposited on the exposed portion including the opening by electrolytic plating to form a via and a wiring, and then the resist pattern and the underlying conductive thin film were removed.
(第2の薄膜多層配線層の形成)
次に、上記のようにビア、配線を形成した平坦化層を覆うようにベンゾシクロブテン樹脂組成物(ダウ・ケミカル社製サイクロテン4024)をスピンコーターにより塗布、乾燥して厚み7μmの電気絶縁層を形成した。次に、露光、現像を行って、平坦化層上の配線の所定の箇所が露出するように小径の開口部(内径25μm)を電気絶縁層の所定位置に形成した。そして、洗浄後、開口部内および電気絶縁層上にスパッタリング法によりクロムと銅からなる導電層を形成し、この導電層上に液状レジスト(東京応化工業(株)製LA900)を塗布した。次いで、配線形成用のフォトマスクを介し露光、現像して配線形成用の絶縁パターンを形成した。この絶縁パターンをマスクとして電解銅めっき(厚み4μm)を行い、その後、不要な絶縁パターンと導電層を除去した。これにより、電気絶縁層を介して配線を形成した。上記の配線は平坦化層上の配線とビア(径25μm)により接続されたものであった。
(Formation of second thin-film multilayer wiring layer)
Next, a benzocyclobutene resin composition (Cycloten 4024 manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) is applied by a spin coater so as to cover the planarization layer on which vias and wirings are formed as described above, and is electrically insulated with a thickness of 7 μm. A layer was formed. Next, exposure and development were performed to form a small-diameter opening (
更に、同様の操作を行い、2層目の電気絶縁層を介して配線を形成した。これにより2層構造の薄膜多層配線層を形成した。
これにより、図1に示されるような本発明の受動素子内蔵配線基板を得た。この受動素子内蔵配線基板の第1の薄膜多層配線層が備える抵抗は2Ωであり、キャパシタの静電容量は1μFであり、低抵抗、低容量であった。
一方、厚膜受動素子膜からなる抵抗は1.5Ωであり、キャパシタの静電容量は2μFであり、高抵抗と十分な静電容量をもつことが確認された。また、このキャパシタの耐電圧は200Vであり、高い耐電圧を有することが確認された。
したがって、電気特性に対する広い範囲の要求に対応できることが確認された。
Further, the same operation was performed to form a wiring through the second electrical insulating layer. Thereby, a thin film multilayer wiring layer having a two-layer structure was formed.
Thus, a passive element built-in wiring board of the present invention as shown in FIG. 1 was obtained. The resistance included in the first thin-film multilayer wiring layer of the passive element built-in wiring substrate was 2Ω, and the capacitance of the capacitor was 1 μF, and the resistance was low and the capacitance was low.
On the other hand, the resistance composed of the thick film passive element film was 1.5Ω, and the capacitance of the capacitor was 2 μF, and it was confirmed that the capacitor had high resistance and sufficient capacitance. Moreover, the withstand voltage of this capacitor was 200V, and it was confirmed that it has a high withstand voltage.
Therefore, it was confirmed that a wide range of requirements for electrical characteristics can be met.
小型で高信頼性が要求される半導体装置や各種電子機器への用途にも適用できる。 The present invention can also be applied to small semiconductor devices and various electronic devices that require high reliability.
1,1′,1″…受動素子内蔵配線基板
2…シリコン基板
3…絶縁層
4…スルーホール
5…導電材料
10…第1の薄膜多層配線層
16…電極
17…薄膜受動素子膜
21…パターン電極
22…厚膜受動素子膜
25…平坦化層
30,50…第2の薄膜多層配線層
41…オーバーコート層
56…電極
57…薄膜受動素子膜
18,23,58…抵抗
19,24,59……キャパシタ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記第1の薄膜多層配線層の所望の部位と接続するようにパターン電極を形成する工程と、
前記パターン電極の所望部位に接続するように厚膜受動素子膜を硬化温度が100〜200℃の範囲である低温熱硬化プロセスにより形成する工程と、
前記パターン電極の所望部位と接続するように第2の薄膜多層配線層を形成する工程と、を有し、
前記第1の薄膜多層配線層を形成する工程、第2の薄膜多層配線層を形成する工程の少なくとも一方において、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成することを特徴とした受動素子内蔵配線基板の製造方法。 Forming a first thin film multilayer wiring layer on a silicon substrate;
Forming a pattern electrode so as to connect to a desired portion of the first thin-film multilayer wiring layer;
Forming a thick-film passive element film by a low-temperature thermosetting process in which the curing temperature is in the range of 100 to 200 ° C. so as to connect to a desired portion of the pattern electrode;
Forming a second thin film multilayer wiring layer so as to be connected to a desired portion of the pattern electrode,
A passive element built-in wiring board, wherein a thin film passive element film is formed by a thin film process in at least one of the step of forming the first thin film multilayer wiring layer and the step of forming a second thin film multilayer wiring layer. Production method.
前記第1の薄膜多層配線層の所望の部位と接続するようにパターン電極を形成する工程と、
前記パターン電極の所望部位に接続するように厚膜受動素子膜を硬化温度が100〜200℃の範囲である低温熱硬化プロセスにより形成する工程と、
前記パターン電極および前記厚膜受動素子膜を被覆するようにオーバーコート層を形成する工程と、を有し、
前記第1の薄膜多層配線層を形成する工程において、薄膜プロセスにより薄膜受動素子膜を形成することを特徴とした受動素子内蔵配線基板の製造方法。 Forming a first thin film multilayer wiring layer on a silicon substrate;
Forming a pattern electrode so as to connect to a desired portion of the first thin-film multilayer wiring layer;
Forming a thick-film passive element film by a low-temperature thermosetting process in which the curing temperature is in the range of 100 to 200 ° C. so as to connect to a desired portion of the pattern electrode;
Forming an overcoat layer so as to cover the pattern electrode and the thick film passive element film,
In the step of forming the first thin film multilayer wiring layer, a thin film passive element film is formed by a thin film process.
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