JP2011114233A - Laminated wiring board and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁基板の片面または両面に配線層と他の絶縁基板とを交互に1回以上繰り返して積層させ、その内部に容量素子を有する積層配線基板と、その製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated wiring board in which a wiring layer and another insulating board are alternately and repeatedly laminated on one side or both sides of an insulating substrate and have a capacitive element therein, and a method for manufacturing the same.
プリント配線基板等の積層配線基板の内部に平行平板型の容量素子を形成する技術開発が活発化している。
積層配線基板は、コア基板の両面に配線層と絶縁層を交互に形成して多層配線基板とするタイプが多い。
容量素子の大容量化、高精度化、容量値のバラツキ低減といった一般的な容量素子の改善の他に、積層配線基板に内蔵させることに伴う不利益を排除することが、取り組むべき課題として挙げられる。
Technological development for forming a parallel plate type capacitive element inside a multilayer wiring board such as a printed wiring board has been activated.
In many types of multilayer wiring boards, multilayer wiring boards are formed by alternately forming wiring layers and insulating layers on both sides of a core substrate.
In addition to improving general capacitive elements such as increasing capacitance, increasing accuracy, and reducing variation in capacitance values, eliminating the disadvantages associated with the inclusion in a multilayer wiring board is an issue to be addressed. It is done.
高精度化や大容量化については高誘電体材料からのアプローチ(例えば、特許文献1)、絶縁ベース材の斜面を利用して誘電体膜を成膜し、これにより単位占有面積あたりの容量値を増大させるもの(例えば特許文献2)が知られている。
また、薄い均一なキャパシタ誘電体膜を形成する下地面の工夫として、キャパシタ誘電体膜が成膜される絶縁層と配線層(下部電極)の上面を平坦化する技術が知られる(例えば、特許文献3)。
For high accuracy and large capacity, approach from high dielectric material (for example, Patent Document 1), dielectric film is formed by using the slope of insulating base material, and thereby capacity value per unit occupied area Is known (for example, Patent Document 2).
Further, as a contrivance of the base surface for forming a thin uniform capacitor dielectric film, a technique for flattening the upper surface of the insulating layer and the wiring layer (lower electrode) on which the capacitor dielectric film is formed is known (for example, a patent) Reference 3).
積層配線基板において、多層化のために絶縁基板を貼り付ける場合、その貼り付け面には導電性の配線がかなりの面積占有率で配置されていることから、貼り付けに際して基板間の密着性を高める必要がある。そのため配線層が形成されている側の絶縁基板において、配線層表面に細かな凹凸を形成して、いわゆるアンカー効果をもたせるための技術として機械的結合強度を増す処理が知られている。
代表的なものでは、いわゆる黒化処理と還元処理が知られる。黒化処理では、配線である銅の表面を酸化して酸化銅の微細な針状結晶を形成させる。還元処理は、酸化処理の後に還元処理を施し耐酸性を付与する。これにより、銅配線表面に針状の凹凸を形成しアンカー効果を持たせて、絶縁基板間のの密着性を向上させる。
このような微細凹凸を形成する技術は、コア基板と絶縁層(一般には樹脂層)との界面での剥離を防止する意味で、積層配線基板には必須である。
In the case of attaching an insulating substrate for multilayering in a multilayer wiring board, conductive wiring is arranged with a considerable area occupancy on the attaching surface, so that adhesion between the substrates is improved when attaching. Need to increase. Therefore, a process for increasing the mechanical coupling strength is known as a technique for forming a fine unevenness on the surface of the wiring layer on the insulating substrate on the side where the wiring layer is formed, thereby providing a so-called anchor effect.
As a typical example, so-called blackening treatment and reduction treatment are known. In the blackening treatment, the surface of copper as wiring is oxidized to form fine needle crystals of copper oxide. The reduction treatment imparts acid resistance by performing a reduction treatment after the oxidation treatment. As a result, needle-like irregularities are formed on the surface of the copper wiring to provide an anchor effect, thereby improving the adhesion between the insulating substrates.
The technology for forming such fine irregularities is essential for the multilayer wiring board in the sense of preventing peeling at the interface between the core substrate and the insulating layer (generally a resin layer).
しかしながら、針状の凹凸が容量素子の誘電体膜を形成する箇所の下部電極表面にあると、電界集中によるリーク電流の増加など容量素子の特性や信頼性を大きく低下させる。
容量素子を高容量化するために誘電体膜の薄膜化が進むと、この針状の凹凸に起因するリーク電流の増加がますます顕著となる。
However, if there are needle-like irregularities on the surface of the lower electrode where the dielectric film of the capacitive element is formed, the characteristics and reliability of the capacitive element, such as an increase in leakage current due to electric field concentration, are greatly reduced.
As the dielectric film is made thinner in order to increase the capacity of the capacitive element, the increase in leakage current due to the needle-like unevenness becomes more remarkable.
上記特許文献3には、黒化処理と還元処理についての記載がある。ここで問題なのは、導電パターン(下部電極)を熱硬化絶縁材料で覆った後に研磨して、容量素子の下部電極上面が露出する絶縁材料面を平坦化した後に、その平坦化面に対し黒化処理と還元処理を施すことである。
この処理は、その上に基板樹脂を貼り付けることから、剥離防止が必然であるが、特許文献3では、その面が同時に、キャパシタ誘電体膜の形成面であるため、上記リーク増大の不利益は免れることができない。
Patent Document 3 has a description of blackening processing and reduction processing. The problem here is that the conductive pattern (lower electrode) is covered with a thermosetting insulating material and then polished to flatten the insulating material surface where the upper surface of the lower electrode of the capacitor element is exposed, and then blacken the flattened surface. Processing and reduction processing.
In this process, it is necessary to prevent peeling because the substrate resin is stuck on the substrate. However, in Patent Document 3, the surface is simultaneously the formation surface of the capacitor dielectric film. Can't escape.
本発明は、積層配線基板の配線層をキャパシタ下部電極として利用する場合に、密着強度を上げる微細凹凸の形成がキャパシタ特性や信頼性に不利益を与えない構造の積層配線基板を新たに提案するものである。また、本発明は、この構造を形成するための積層配線基板の製造方法を提供するものである。 The present invention newly proposes a multilayer wiring board having a structure in which formation of fine irregularities that increase adhesion strength does not adversely affect capacitor characteristics and reliability when the wiring layer of the multilayer wiring board is used as a capacitor lower electrode. Is. Moreover, this invention provides the manufacturing method of the laminated wiring board for forming this structure.
本発明の第1観点に関わる積層配線基板は、絶縁基板に配線層と他の絶縁基板とを交互に1回以上重ねて貼り合わせた積層基板構造を有している。前記積層基板構造内の配線層の表面に、当該配線層が形成された絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるときの密着強度を確保する微細凹凸が形成されている。当該微細凹凸が形成された配線層面上に導電層が形成されている。当該導電層を下部電極とし、下部電極上にキャパシタ誘電体膜と上部電極が積層された容量素子が形成されている。 The multilayer wiring substrate according to the first aspect of the present invention has a multilayer substrate structure in which wiring layers and other insulating substrates are alternately stacked and bonded to an insulating substrate at least once. On the surface of the wiring layer in the multilayer substrate structure, fine irregularities are formed to ensure adhesion strength when another insulating substrate is bonded to the insulating substrate on which the wiring layer is formed. A conductive layer is formed on the wiring layer surface on which the fine irregularities are formed. A capacitive element in which the conductive layer is used as a lower electrode and a capacitor dielectric film and an upper electrode are stacked on the lower electrode is formed.
本発明の第2観点に関わる積層配線基板は、絶縁基板に配線層と他の絶縁基板とを交互に1回以上重ねて貼り合わせた積層基板構造を有している。前記積層基板構造内の配線層の上にキャパシタ誘電体膜と上部電極が積層された容量素子が形成されている。容量素子が形成されている領域以外の配線層の上面領域と、前記上部電極の上面および側面に、当該配線層が形成された絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるときの密着強度を確保する微細凹凸が形成されている。 The multilayer wiring board according to the second aspect of the present invention has a multilayer substrate structure in which wiring layers and other insulating substrates are alternately stacked and bonded to an insulating substrate at least once. A capacitor element in which a capacitor dielectric film and an upper electrode are laminated is formed on a wiring layer in the laminated substrate structure. Ensuring adhesion strength when another insulating substrate is bonded to the insulating substrate on which the wiring layer is formed on the upper surface region of the wiring layer other than the region where the capacitive element is formed and on the upper surface and side surfaces of the upper electrode. Fine irregularities are formed.
これらの積層配線基板は、絶縁基板同士を貼り合わせるときに、配線層が形成されている一方の絶縁基板において、当該配線層表面の大部分は微細凹凸が形成されるため十分な対剥離強度(密着性)が得られる。但し、容量素子のキャパシタ誘電体膜が形成される配線層等の下地面には微細凹凸は形成されていない。このため、十分な密着性の確保と、そのためリーク低減と容量値のバラツキの観点から容量素子の特性や信頼性が高い。 In these laminated wiring boards, when the insulating substrates are bonded to each other, in one insulating substrate on which the wiring layer is formed, most of the surface of the wiring layer is formed with fine unevenness, so that sufficient peel strength ( Adhesion) is obtained. However, fine irregularities are not formed on the lower ground of the wiring layer or the like on which the capacitor dielectric film of the capacitive element is formed. For this reason, the characteristics and reliability of the capacitive element are high from the viewpoints of ensuring sufficient adhesion and, therefore, reducing leakage and variation in capacitance value.
本発明の第3の観点に関わる積層配線基板の製造方法は、以下の諸ステップを含む。
(A)絶縁基板上に配線層を形成するステップ。
(B)前記配線層の表面に微細凹凸を形成するステップ。
(C)前記配線層の上に容量素子の下部電極となる導電層を形成するステップ。
(D)絶縁層を堆積し、前記配線層の上面からの高さが同じとなるように前記絶縁層と前記導電層の上面を平坦化するステップ。
(E)前記導電層の平坦化面上にキャパシタ誘電体膜と上部電極を積層して容量素子を形成するステップ。
(F)前記微細凹凸により密着性を確保して前記絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるステップ。
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to the third aspect of the present invention includes the following steps.
(A) A step of forming a wiring layer on the insulating substrate.
(B) A step of forming fine irregularities on the surface of the wiring layer.
(C) forming a conductive layer to be a lower electrode of the capacitive element on the wiring layer;
(D) depositing an insulating layer and planarizing the upper surface of the insulating layer and the conductive layer so that the height from the upper surface of the wiring layer is the same.
(E) A step of forming a capacitor element by laminating a capacitor dielectric film and an upper electrode on the planarized surface of the conductive layer.
(F) A step of adhering another insulating substrate to the insulating substrate while ensuring adhesion by the fine unevenness.
本発明の第4の観点に関わる積層配線基板の製造方法は、以下の諸ステップを含む。
(A)絶縁基板上に配線層を形成するステップ。
(B)絶縁層を堆積し、当該絶縁層と前記導電層の上面を平坦化するステップ。
(C)前記導電層の平坦化面上にキャパシタ誘電体膜と上部電極を積層して容量素子を形成するステップ。
(D)前記容量素子が形成された領域以外の配線層領域と前記上部電極の表面に微細凹凸を形成するステップ。
(E)前記微細凹凸により密着性を確保して前記絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるステップ。
The manufacturing method of the multilayer wiring board according to the fourth aspect of the present invention includes the following steps.
(A) A step of forming a wiring layer on the insulating substrate.
(B) depositing an insulating layer and planarizing the upper surface of the insulating layer and the conductive layer.
(C) A step of forming a capacitor element by laminating a capacitor dielectric film and an upper electrode on the planarized surface of the conductive layer.
(D) A step of forming fine irregularities in the wiring layer region other than the region where the capacitive element is formed and the surface of the upper electrode.
(E) A step of adhering another insulating substrate to the insulating substrate while ensuring adhesion by the fine unevenness.
本発明によれば、積層配線基板の配線層をキャパシタ下部電極として利用する場合に、密着強度を上げる微細凹凸の形成がキャパシタ特性や信頼性に不利益を与えない構造の積層配線基板を提供することができる。
本発明によれば、この利点をもつ構造を形成するための積層配線基板の製造方法を提供することができる。
According to the present invention, when the wiring layer of the multilayer wiring board is used as a capacitor lower electrode, there is provided a multilayer wiring board having a structure in which formation of fine irregularities that increase adhesion strength does not adversely affect capacitor characteristics and reliability. be able to.
According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a multilayer wiring board for forming a structure having this advantage.
本発明の実施形態を、プリント配線基板を例として、以下の順に図面を参照して説明する。
1.第1の実施の形態:微細凹凸が形成された配線層上に下部電極を積層する実施形態である。
2.第2の実施の形態:容量素子を形成してから微細凹凸を形成する実施形態である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings in the following order, taking a printed wiring board as an example.
1. First embodiment: an embodiment in which a lower electrode is laminated on a wiring layer on which fine irregularities are formed.
2. Second Embodiment: An embodiment in which fine irregularities are formed after forming a capacitive element.
<1.第1の実施の形態>
[容量素子細部を省いた積層配線基板の概略的な製造法]
本発明の特徴は容量素子の細部、特に積層配線基板の配線層を利用した下部電極構造等にある。但し、その説明の図面(後述)には積層配線基板の全体的な形成手法が現れないため、前提となる基板形成手法の概略を図1〜図3を用いて最初に述べる。
なお、本発明が適用される積層配線基板は、積層構造のフレキシブル基板等も含めた広い概念であるが、以下、プリント配線基板を前提とする。
<1. First Embodiment>
[Schematic manufacturing method of multilayer wiring board without capacitor details]
The feature of the present invention lies in the details of the capacitive element, particularly the lower electrode structure using the wiring layer of the multilayer wiring board. However, since the overall formation method of the multilayer wiring substrate does not appear in the drawings (to be described later) of the description, an outline of the premise substrate formation method will be described first with reference to FIGS.
The laminated wiring board to which the present invention is applied is a broad concept including a flexible board having a laminated structure, etc., but hereinafter, a printed wiring board is assumed.
図1〜図3は、ビアを含めたプリント配線基板の形成途中の概略断面図である。
絶縁基板10の両面に銅箔11a,11bを貼り合わせたコア基板(図1(A))に、貫通孔10Aをドリルやレーザ加工等で形成し(図1(B))、触媒化後に無電解メッキ法で一次銅メッキ層12a〜12cを形成する(図1(C))。
1 to 3 are schematic cross-sectional views during the formation of a printed wiring board including vias.
A through-
レジスト13でパターニングを行い(図2(A))、選択メッキにて配線層(14)を形成する(図2(B))。
レジスト13を除去した後に(図2(C))、一次銅メッキ層12a〜12c及び銅箔11a,11bを除去するために全面エッチングを行なって、銅配線を形成する(図3(A))。
Patterning is performed with the resist 13 (FIG. 2A), and a
After removing the resist 13 (FIG. 2C), the entire surface is etched to remove the primary copper plating layers 12a to 12c and the copper foils 11a and 11b to form a copper wiring (FIG. 3A). .
図3(B)では、銅配線の表面に針状の凹凸を形成する黒化処理等を行い、アンカー効果を持たせる。続いて図3(C)では、絶縁基板19a,19b及び銅箔20a,20bを高温加圧による積層プレスで貼り合わせる。
その後、貫通孔やコンタクト孔を形成し、図1(C)以降の工程を繰り返すことで積層配線板を所望の層数となるように形成する。
In FIG. 3B, a blackening process for forming needle-like irregularities on the surface of the copper wiring is performed to give an anchor effect. Subsequently, in FIG. 3C, the insulating
Thereafter, through holes and contact holes are formed, and the laminated wiring board is formed so as to have a desired number of layers by repeating the steps after FIG.
以上はセミアディティブ工法による配線形成方法である。ここで“セミアディティブ”とは、図2(C)から図3(A)で一次銅メッキ層12a〜12c及び銅箔11a,11bを除去するために全面エッチングを行う際に、エッチングを行う際に、配線層(14)が若干後退し軽微な寸法変化(パターンシフト)が生じることを意味する。 The above is the wiring formation method by the semi-additive construction method. Here, “semi-additive” refers to a case where the entire surface is etched to remove the primary copper plating layers 12a to 12c and the copper foils 11a and 11b in FIGS. 2 (C) to 3 (A). In addition, it means that the wiring layer (14) slightly recedes and a slight dimensional change (pattern shift) occurs.
本実施形態では、同様な形成方法としてフルアディティブ工法の採用も可能である。フルアディティブ工法は、図1(C)では触媒化のみ行い、メッキシード層となる一次銅メッキ層12a〜12cの形成を行わない。その後にレジスト13をパターニングし(図2(A))、図2(B)で無電解メッキを行って配線層(14)を形成する。この工法ではメッキシード層がないので図3(A)の全面エッチングを行わない、あるいは本例のように銅箔11a,11bがある場合は極軽くエッチングを行う。そのため、配線層(14)のパターンシフトが殆んど生じない。このことを指して“フルアディティブ”と言う。
In the present embodiment, it is possible to adopt a full additive method as a similar forming method. In FIG. 1 (C), the full additive method performs only catalysis, and does not form the primary copper plating layers 12a to 12c to be plating seed layers. Thereafter, the resist 13 is patterned (FIG. 2A), and electroless plating is performed in FIG. 2B to form a wiring layer (14). In this method, since there is no plating seed layer, the entire surface etching shown in FIG. 3A is not performed, or when there are
本実施形態では、別の代表的な配線形成方法として、サブトラクティブ工法が採用可能である。この工法では、銅メッキを行った後にレジストを用い銅をエッチングすることにより銅配線を形成する。この場合のエッチングでは通常ウエットエッチングが用いられるため、上記2つの他の工法と比べるとパターンシフトは大きい。
どの工法においても、パターニング密着性向上のために銅配線表面に針状の凹凸を形成する処理(図3(B))は共通する。
In this embodiment, a subtractive construction method can be adopted as another typical wiring formation method. In this method, copper wiring is formed by etching copper using a resist after copper plating. In this case, since wet etching is usually used, the pattern shift is large as compared with the above two other methods.
In any method, the process of forming needle-like irregularities on the surface of the copper wiring for improving the patterning adhesion (FIG. 3B) is common.
このように、サブトラクティブ法では厚い銅層をエッチングするため、他の工法に比べ、パターンの変動が大きくなることは避けられない。セミアディティブ法は、導体形成後のエッチングを少なくすることができるため精度を高くすることができるが、レジストパターンからのずれが生じる。フルアディティブ法は、レジストパターン通りの導体を形成できるが、メッキが長時間にわたるため、レジストとして耐アルカリ性が高いものが必要で、また無電解銅メッキを継続して常に同じ状態にする必要があり管理が大変である。 As described above, since the thick copper layer is etched by the subtractive method, it is inevitable that the variation of the pattern becomes larger than other methods. The semi-additive method can increase the accuracy because etching after the conductor formation can be reduced, but deviation from the resist pattern occurs. The full additive method can form a conductor as the resist pattern. However, since plating takes a long time, a resist with high alkali resistance is required, and electroless copper plating must be continuously maintained in the same state. Management is difficult.
[容量素子構造]
図4に、容量素子構造を示す、より詳細な断面図を示す。図4は、図3(B)の配線層(14)の表面に微細な針状凹凸を形成した後に続いてMIM構造の容量素子が形成され、その後、絶縁基板19aの形成を経て容量素子を完成させた場合の断面図である。したがって、図1〜図3と共通な構成は同一符号を付してその説明を省略する。
配線層(14)の上に本発明の“導電層”としての導電層16が、より小さい平面視のパターンで形成されている。導電層16は、配線層(14)の上面や配線層(14)の離間部分を埋め込む絶縁層、例えば感光性ポリイミド15(以下、絶縁層(15)と表記)に埋め込むように形成されている。より詳細には、配線層(14)の上面において、絶縁層(15)の高さと導電層16の高さが揃えられているため、両者の上面が同一面状に平坦化されている。
[Capacitance element structure]
FIG. 4 is a more detailed cross-sectional view showing the capacitive element structure. In FIG. 4, after forming fine needle-like irregularities on the surface of the wiring layer (14) of FIG. 3B, a capacitive element having an MIM structure is formed, and then the capacitive element is formed through the formation of an insulating
A
導電層16の平坦化面には、キャパシタ誘電体膜17と上部電極18が積層され、これによりMIM構造が形成されている。
キャパシタ誘電体膜17と上部電極18は、下地の導電層16を平面視で包含する一回り大きな平面形状を有する。
このため、MIMキャパシタの実効容量部が、3者の重なり部分を規定する導電層16の面積で決められる。導電層16は、詳細は後述するがマスクパターンを高精度に転写して得られるため、容量値のバラツキが最小限に抑えられている。
A
The
Therefore, the effective capacitance portion of the MIM capacitor is determined by the area of the
本発明の“基板樹脂層”としての絶縁基板19a(以下、基板樹脂層(19a)とも表記)は、容量素子側からコア基板(銅箔11a,11bが形成された絶縁基板10)と貼り合わされている。
基板樹脂層(19a)にはコンタクト部分21A,21Bが形成され、これによりキャパシタの電極が取り出されている。
The insulating
よく知られているように、容量素子の高精度化のためには、キャパシタ誘電体膜17の膜厚tのばらつき、および面積Sのバラツキを小さくする必要がある。また、大容量化のためには誘電率εの高い材料とともに、誘電体膜厚tを薄くすることが必要となる。
As is well known, in order to increase the accuracy of the capacitive element, it is necessary to reduce variations in the film thickness t of the
図4に示す本実施形態の構造は、基板密着性向上のために微細な針状凹凸が設けられた配線層(14)ではなく、その上の導電層16の平坦化面にキャパシタ誘電体膜17が成膜されている。しかも、キャパシタ誘電体膜17の端部は導電層16の上面から、同一高さの絶縁層(15)の上面に延びるため、断面で真っ直ぐに配置される。つまり、キャパシタ誘電体膜17は、段差を乗り越えたりするときの膜厚変動がなく、全域で均一な膜が形成しやすい下地環境にある。また、前述したように実効キャパシタの面積が、パターン精度が高い導電層16の上面の面積で規定されるため、キャパシタ面積Sの変動も小さい。
以上より、容量素子の容量値が所望の値に設計どおりになりやすい構造となっている。
The structure of this embodiment shown in FIG. 4 is not a wiring layer (14) provided with fine needle-like irregularities for improving substrate adhesion, but a capacitor dielectric film on the planarized surface of the
As described above, the capacitance value of the capacitive element is easily set to a desired value as designed.
このように本キャパシタ構造は、基板密着性向上のための微小な凹凸を避けて、段違いの面にキャパシタ誘電体膜が形成されている。このため、キャパシタ誘電体膜17を薄く均一に形成できるという利点がある。キャパシタ誘電体膜17の下地のラフネスが小さいと、無用なストレスによってリークが増大しやすいパス発生を防止できるため、薄膜化に有利である。
As described above, in this capacitor structure, the capacitor dielectric film is formed on the uneven surface while avoiding minute unevenness for improving the substrate adhesion. For this reason, there is an advantage that the
ここで、キャパシタ誘電体膜17は、結晶質金属酸化物から形成することが望ましい。この結晶質金属酸化物は、絶縁基板19aなどの積層配線基板の最大加熱温度を材料的に決める制約を回避する程度に十分に低い温度でも結晶質(立方晶や単斜晶)を発現する性質をもつように成膜されている。
一方で、結晶粒界に沿ったリークパスの発生もよく知られている。したがって、この結晶質金属酸化物は、400〜450[℃]といった高いアニールや成膜時の基板加熱を必要とすることなく、例えば200[℃]以下、室温以上の範囲で実用的な比誘電率が得られるという利点がある一方で、非晶質金属酸化物に比べるとリーク発生がしやすい。
本実施形態では、基板密着性を維持しながらも、キャパシタ誘電体膜17の下地平滑化によってリーク発生がしにくい構造的特徴があるため、この結晶質金属酸化物でキャパシタ誘電体膜17を形成することが望ましい。
Here, the
On the other hand, the occurrence of leak paths along the grain boundaries is also well known. Therefore, this crystalline metal oxide does not require high annealing such as 400 to 450 [° C.] or substrate heating during film formation, and is practical dielectric constant within a range of 200 [° C.] or less and room temperature or more. While there is an advantage that the rate can be obtained, leakage is likely to occur as compared with an amorphous metal oxide.
In the present embodiment, since there is a structural feature in which leakage is not easily generated by smoothing the base of the
また、導電層16の少なくとも最表面は、Cuでも十分なキャパシタ誘電体膜の結晶質が得られるが、ニッケル(Ni)あるいはプラチナ(Pt)としてもよい。
なお、金属酸化物の例示は後述する。
Further, at least the outermost surface of the
Examples of the metal oxide will be described later.
[容量素子形成を含む積層配線基板箇所の製造法]
図5(A)〜図8(B)は、第1の実施形態の製造方法を説明するための製造途中の断面図である。
図5(A)に示すように、銅箔11a,11bを表裏面に貼り合わせた絶縁基板10に、図示しない貫通孔等を形成し、銅箔11a,11b上に一次銅メッキ層12a,12bを形成する。
[Manufacturing Method of Laminated Wiring Substrate Including Capacitor Element Formation]
FIG. 5A to FIG. 8B are cross-sectional views in the middle of manufacturing for explaining the manufacturing method of the first embodiment.
As shown in FIG. 5A, through holes or the like (not shown) are formed in the insulating
図5(B)に示すように、レジスト13でパターニングを行ない、選択メッキにて配線層(14)を形成する。このとき、裏面にも図示しないレジストによるパターニングと銅配線層が形成される。またこれ以降の説明では裏面の配線形成を図示しないが、裏面側でも表面側と同時に同様な処理が行われる。 As shown in FIG. 5B, patterning is performed with a resist 13, and a wiring layer (14) is formed by selective plating. At this time, patterning with a resist (not shown) and a copper wiring layer are also formed on the back surface. In the following description, wiring formation on the back surface is not shown, but the same processing is performed on the back surface side simultaneously with the front surface side.
図5(C)に示すように、レジスト13を除去した後に、銅箔11a及び一次銅メッキ層12aを除去するために、全面エッチングを行ない、銅表面の露出部分に黒化処理等により図示しない針状の凹凸を形成する。
As shown in FIG. 5C, after removing the resist 13, the entire surface is etched to remove the
図5(D)に示すように、例えば感光性ポリイミド15でパターニングを行い選択メッキ法にて、例えば導電層16を、配線層(14)上の容量素子形成部分において、所望の領域に形成する。これにより容量素子の下部電極が形成される。
As shown in FIG. 5D, patterning is performed with, for example,
図6(A)に示すように、例えばテープ研磨により、導電層16の表面を研磨し、銅表面の針状の凹凸をなくすと同時に、感光性ポリイミド15との平滑化を行う。このとき、配線層(14)は容量素子の下部電極(導電層16)と段差があり、感光性ポリイミド15に被覆されているため表面の針状の凹凸は保存される。
As shown in FIG. 6A, the surface of the
半導体装置におけるダマシンプロセスの場合は、配線層間を絶縁膜で満たし平滑化され、表面のなめらかな下部電極上に並行平板容量が形成されることがある。この場合、下部電極面積で実効的な容量素子面積を規定されることとなる。 In the case of a damascene process in a semiconductor device, a wiring layer may be filled with an insulating film and smoothed, and a parallel plate capacitance may be formed on a smooth lower electrode on the surface. In this case, the effective capacitance element area is defined by the lower electrode area.
プリント配線基板においては、図5(C)から図6(A)の製造方法で分かるとおり、配線層(14)と、その上の絶縁層(感光性ポリイミド15)は密着性を確保するため、配線層(14)の表面を針状の凹凸を形成する必要がある。このため単純に配線層(14)を容量の下部電極とすることはできず、半導体装置において作製される容量素子とは違ったアプローチが必要であることは明らかである。 In the printed wiring board, as can be seen from the manufacturing method of FIG. 5C to FIG. 6A, the wiring layer (14) and the insulating layer (photosensitive polyimide 15) thereon ensure adhesion, Needle-like irregularities need to be formed on the surface of the wiring layer (14). For this reason, the wiring layer (14) cannot be simply used as the lower electrode of the capacitor, and it is clear that an approach different from that of the capacitor element manufactured in the semiconductor device is necessary.
図6(B)に示すように、キャパシタ誘電体膜17を容量素子の導電層16上に形成する。キャパシタ誘電体膜17の形成方法として、例えば、メタルマスクを用いてスパッタリング法などで選択的に成膜する方法を用いることが可能である。
As shown in FIG. 6B, a
図6(C)に示すように、上部電極18を容量素子のキャパシタ誘電体膜17上に形成する。上部電極18の形成方法として、レジストパターニングによる選択メッキを用いてもいいが、例えば、メタルマスクを用いてスパッタリング法などで選択的に成膜する方法でもよい。上部電極18の表面は黒化処理等により図示しない針状の凹凸を形成する。
As shown in FIG. 6C, the
図7(A)に示すように、絶縁基板19及び銅箔20aを積層プレスにて貼り合わせる。このとき、裏面にも図示しない絶縁基板と銅箔が貼り合わされる。
As shown in FIG. 7A, the insulating
図7(B)に示すように、容量素子の上部電極18と配線層(不図示)のコンタクト部分21A,21Bを形成するために、絶縁基板19aと銅箔20aをレーザ加工で開口する。
図7(C)に示すように、一次銅メッキ層22を形成する。
As shown in FIG. 7B, the insulating
As shown in FIG. 7C, a primary
図8(A)に示すように、レジスト23でパターニングを行ない、選択メッキにて銅配線層24を形成する。
図8(B)に示すように、レジスト23を除去した後に、銅箔20a及び一次銅メッキ層22を除去するために、全面エッチングを行ない、銅配線を形成すると、容量素子の基本構造が完成する。
As shown in FIG. 8A, patterning is performed with a resist 23, and a
As shown in FIG. 8B, after removing the resist 23, the entire surface is etched to remove the
なお、キャパシタ誘電体膜17の材料として、例えばSiO2,Si3N4,Al2O3,HfO2,ZrO2,Ta2O5,STO,BTO,BSTなどの材料を用いることができる。これら誘電体材料の比誘電率は4〜400である。このような材料を使用してプリント配線基板に容量素子を内蔵する場合、キャパシタ誘電体膜17の厚さは、20〜1000[nm]程度が望ましい。
Incidentally, as the material of the
本発明の第1の実施形態によれば、下部電極を包含するように誘電膜、上部電極を大きく形成することにより、容量素子の実効面積をマスクによるメッキレジストで形成された下部電極とすることができ、ほぼマスク寸法通りに規定することができる。また、下部電極の上面と、絶縁層(メッキレジスト)の上面が同じ高さとなるように研磨することにより、容量素子としての下部電極表面の針状の凹凸形成による損傷を回避することができ、かつ、導電層表面は平滑化されないため、絶縁膜との密着性を確保するための針状の凹凸は保護され、また導体の厚みが変わることがないため、インダクタの形成層として使用することができる。 According to the first embodiment of the present invention, by forming the dielectric film and the upper electrode so as to include the lower electrode, the effective area of the capacitive element is made the lower electrode formed by the plating resist using the mask. And can be defined almost according to the mask dimensions. Also, by polishing so that the upper surface of the lower electrode and the upper surface of the insulating layer (plating resist) are at the same height, damage due to the formation of needle-like irregularities on the surface of the lower electrode as a capacitive element can be avoided, In addition, since the surface of the conductive layer is not smoothed, the needle-like irregularities for ensuring adhesion with the insulating film are protected, and the thickness of the conductor does not change, so it can be used as an inductor forming layer. it can.
<2.第2の実施の形態>
図9(A)〜図12(B)は、第2の実施形態の製造方法を説明するための製造途中の断面図である。なお、第1の実施形態と共通する構成は、同一符号を付して説明を省略する。
<2. Second Embodiment>
FIG. 9A to FIG. 12B are cross-sectional views in the middle of manufacturing for explaining the manufacturing method of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure which is common in 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
[容量素子構造]
最初に図12(B)を用いて構造を説明する。
絶縁基板10の片側の面に配線層(14)が形成されている。配線層(14)と同じ材質で同じ厚さを有して一括形成される隣の配線層を符号“(14c)”により示す。感光性ポリイミド等からなる絶縁層(15)は、第1の実施形態では配線層(14)の上面より高い位置まで形成されていた。これに対し、第2の実施形態では絶縁層(15)が導電層間に埋め込まれて、感光性ポリイミド15と両隣りの配線層(14)および配線層(14c)の上面が平坦化されている。
[Capacitance element structure]
First, the structure will be described with reference to FIG.
A wiring layer (14) is formed on one surface of the insulating
配線層(14)の平坦化面にキャパシタ誘電体膜17と上部電極18が積層され、容量素子が形成されている。
キャパシタ誘電体膜17と上部電極18は、その一部が絶縁層(15)の平坦化面上に延在する。このため、容量素子の実効キャパシタ面積が配線層(14)の上面の面積で決められている。
その他、絶縁基板19aが貼り合わせられて電極取出しがなされている点は第1の実施形態と同じである。
The
Part of the
In addition, the point that the insulating
[容量素子形成を含む積層配線基板箇所の製造法]
図9(A)に示すように、銅箔11a,11bを貼り合わせた絶縁基板10に、図示しない貫通孔等を形成し、銅箔11a,11b上に一次銅メッキ層12a,12bを形成する。
[Manufacturing Method of Laminated Wiring Substrate Including Capacitor Element Formation]
As shown in FIG. 9A, through holes and the like (not shown) are formed in the insulating
図9(B)に示すように、レジスト13でパターニングを行ない、選択メッキにて配線層(14)を形成する。このとき、裏面にも図示しないレジストによるパターニングと銅配線層が形成される。またこれ以降の説明では裏面の配線形成を図示しないが、裏面側でも表面側と同時に行われる。 As shown in FIG. 9B, patterning is performed with a resist 13, and a wiring layer (14) is formed by selective plating. At this time, patterning with a resist (not shown) and a copper wiring layer are also formed on the back surface. In the following description, wiring formation on the back surface is not shown, but it is performed on the back surface side simultaneously with the front surface side.
図9(C)に示すように、レジスト13を除去した後に、銅箔11a及び一次銅メッキ層12aを除去するために、全面エッチングを行ない、銅配線を形成する。
As shown in FIG. 9C, after the resist 13 is removed, in order to remove the
図9(D)に示すように、例えば絶縁層15を形成する。
図10(A)に示すように、例えばテープ研磨により、絶縁層15と銅配線(14),(14c)の表面の平滑化を行う。
図10(B)に示すように、キャパシタ誘電体膜17を容量素子の下部電極(配線層(14))上に形成する。キャパシタ誘電体膜17の形成方法として、例えば、メタルマスクを用いてスパッタリング法などで選択的に成膜する方法を用いることが可能である。
As shown in FIG. 9D, for example, an insulating
As shown in FIG. 10A, the surfaces of the insulating
As shown in FIG. 10B, the
図10(C)に示すように、上部電極18を容量素子のキャパシタ誘電体膜17上に形成する。上部電極18の形成方法として、レジストパターニングによる選択メッキを用いてもいいが、例えば、メタルマスクを用いてスパッタリング法などで選択的に成膜する方法でもよい。上部電極18、銅配線(14),(14c)の表面は黒化処理等により図示しない針状の凹凸を形成する。
As shown in FIG. 10C, the
図11(A)に示すように、絶縁基板19a及び銅箔20aを積層プレスにて貼り合わせる。このとき、裏面にも図示しない絶縁基板と銅箔が貼り合わされる。
As shown in FIG. 11A, the insulating
図11(B)に示すように、容量素子の上部電極18と銅配線層(不図示)のコンタクト部分21A,21Bを形成するために、絶縁基板19aと銅箔20aをレーザ加工で開口する。
図11(C)に示すように、一次銅メッキ層22を形成する。
As shown in FIG. 11B, the insulating
As shown in FIG. 11C, a primary
図12(A)に示すように、レジスト23でパターニングを行ない、選択メッキにて銅配線層24を形成する。
図12(B)に示すように、レジスト23を除去した後に、銅箔20a及び一次銅メッキ層22を除去するために、全面エッチングを行ない、銅配線を形成する。
As shown in FIG. 12A, patterning is performed with a resist 23, and a
As shown in FIG. 12B, after removing the resist 23, the entire surface is etched to remove the
なお、キャパシタ誘電体膜17の材料として、例えばSiO2,Si3N4,Al2O3,HfO2,ZrO2,Ta2O5,STO,BTO,BSTなどの材料を用いることができる。これら誘電体材料の比誘電率は4〜400である。このような材料を使用してプリント配線基板に容量素子を内蔵する場合、キャパシタ誘電体膜17の厚さは、20〜1000[nm]程度が望ましい。
Incidentally, as the material of the
本実施形態では、誘電体膜の成膜はメタルマスクを用いたスパッタリング法に限定するものではない。また本実施形態では、上部電極の形成方法を、メタルマスクを用いたスパッタリング法に限定するものでもない。
なお、本実施形態においても第1の実施形態と同様に、キャパシタ誘電体膜17を例えば絶縁基板の耐熱温度以下、室温以上として結晶質金属酸化物を含むように形成してもよい。
In the present embodiment, the formation of the dielectric film is not limited to the sputtering method using a metal mask. In the present embodiment, the method for forming the upper electrode is not limited to the sputtering method using a metal mask.
Also in this embodiment, as in the first embodiment, the
第2の実施形態によれば、第1実施形態より導電層の形成工程が少ないので、その分コスト削減が可能である。
なお、第1の実施形態で形成される容量は、例えばデカップリングコンデンサとしても有効に利用できる。
According to the second embodiment, the number of steps of forming the conductive layer is smaller than that of the first embodiment, and thus the cost can be reduced accordingly.
Note that the capacitance formed in the first embodiment can be effectively used as a decoupling capacitor, for example.
10,19a…絶縁基板、12a,12b…一次銅メッキ層、14,14c…配線層、15…絶縁層、16…導電層、17…キャパシタ誘電体膜、18…上部電極、19a…絶縁基板。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記積層基板構造内の配線層の表面に、当該配線層が形成された絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるときの密着強度を確保する微細凹凸が形成され、
当該微細凹凸が形成された配線層面上に導電層が形成され、
当該導電層を下部電極とし、下部電極上にキャパシタ誘電体膜と上部電極が積層された容量素子が形成されている
積層配線基板。 It has a laminated substrate structure in which a wiring layer and another insulating substrate are alternately stacked and bonded to an insulating substrate at least once,
Fine irregularities are formed on the surface of the wiring layer in the multilayer substrate structure to ensure adhesion strength when another insulating substrate is bonded to the insulating substrate on which the wiring layer is formed,
A conductive layer is formed on the wiring layer surface on which the fine irregularities are formed,
A laminated wiring board in which a capacitor element in which a conductive dielectric layer is used as a lower electrode and a capacitor dielectric film and an upper electrode are laminated on the lower electrode is formed.
前記絶縁層と前記導電層との平坦化された上面に前記キャパシタ誘電体膜と前記上部電極が積層されている
請求項1に記載の積層配線基板。 An insulating layer whose upper surface is planarized so as to have the same thickness as the conductive layer on the wiring layer is interposed between the insulating substrate and the other insulating substrate,
The multilayer wiring board according to claim 1, wherein the capacitor dielectric film and the upper electrode are laminated on a planarized upper surface of the insulating layer and the conductive layer.
請求項2に記載の積層配線基板。 The multilayer wiring board according to claim 2, wherein the capacitor dielectric film includes a crystalline metal oxide.
請求項2に記載の積層配線基板。 The multilayer wiring board according to claim 2, wherein a multilayer body of the capacitor dielectric film and the upper electrode has a planar view shape including a planarized upper surface of the conductive layer.
前記配線層と同じ材質で同じ厚さを有し、表面に微細凹凸が形成されたコイル下部配線と、
当該コイル下部配線上で前記導電層と同じ材質で同じ厚さを有し、表面に微細凹凸が形成されていないコイル上部配線との2層コイル配線をもつインダクタが配置されている
請求項1に記載の積層配線基板。 In the region of the insulating substrate different from the formation region of the capacitive element,
Coil lower wiring having the same material and the same thickness as the wiring layer and having fine irregularities formed on the surface,
2. An inductor having a two-layer coil wiring with a coil upper wiring having the same material and thickness as the conductive layer on the coil lower wiring and having no fine irregularities formed on the surface is disposed. The laminated wiring board described.
前記積層基板構造内の配線層の上にキャパシタ誘電体膜と上部電極が積層された容量素子が形成され、
容量素子が形成されている領域以外の配線層の上面領域と、前記上部電極の上面および側面に、当該配線層が形成された絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるときの密着強度を確保する微細凹凸が形成されている
積層配線基板。 It has a laminated substrate structure in which a wiring layer and another insulating substrate are alternately stacked and bonded to an insulating substrate at least once,
A capacitor element in which a capacitor dielectric film and an upper electrode are stacked on the wiring layer in the multilayer substrate structure is formed,
Ensuring adhesion strength when another insulating substrate is bonded to the insulating substrate on which the wiring layer is formed on the upper surface region of the wiring layer other than the region where the capacitive element is formed and on the upper surface and side surfaces of the upper electrode. A multilayer wiring board with fine irregularities.
前記キャパシタ誘電体膜と前記上部電極との積層体が、前記導電層の平坦化された上面を包含し、一部が隣接する前記絶縁層の平坦化面上に延在する平面視形状を有する
請求項6に記載の積層配線基板。 An insulating layer is embedded between the wiring layer and another wiring layer in the same level, and the upper surface of the insulating layer and the wiring layer is planarized,
The laminate of the capacitor dielectric film and the upper electrode includes a planarized upper surface of the conductive layer, and has a planar view shape in which a part extends on the planarized surface of the adjacent insulating layer. The multilayer wiring board according to claim 6.
前記配線層の表面に微細凹凸を形成するステップと、
前記配線層の上に容量素子の下部電極となる導電層を形成するステップと、
絶縁層を堆積し、前記配線層の上面からの高さが同じとなるように前記絶縁層と前記導電層の上面を平坦化するステップと、
前記導電層の平坦化面上にキャパシタ誘電体膜と上部電極を積層して容量素子を形成するステップと、
前記微細凹凸により密着性を確保して前記絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるステップと、
を含む積層配線基板の製造方法。 Forming a wiring layer on an insulating substrate;
Forming fine irregularities on the surface of the wiring layer;
Forming a conductive layer to be a lower electrode of a capacitive element on the wiring layer;
Depositing an insulating layer and planarizing the upper surface of the insulating layer and the conductive layer so that the height from the upper surface of the wiring layer is the same;
Laminating a capacitor dielectric film and an upper electrode on the planarized surface of the conductive layer to form a capacitive element;
Securing adhesion by the fine irregularities and bonding another insulating substrate to the insulating substrate;
A method for manufacturing a laminated wiring board including:
請求項8に記載の積層配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 8, wherein the capacitor dielectric film includes a crystalline metal oxide formed at a temperature lower than a heat resistant temperature of the insulating substrate and higher than a room temperature.
請求項8に記載の積層配線基板の製造方法。 The capacitor dielectric film and the upper electrode are patterned so as to have a planar view shape including a flattened upper surface of the conductive layer when the capacitor dielectric film and the upper electrode are stacked. The manufacturing method of the multilayer wiring board of Claim 8.
絶縁層を堆積し、当該絶縁層と前記導電層の上面を平坦化するステップと、
前記導電層の平坦化面上にキャパシタ誘電体膜と上部電極を積層して容量素子を形成するステップと、
前記容量素子が形成された領域以外の配線層領域と前記上部電極の表面に微細凹凸を形成するステップと、
前記微細凹凸により密着性を確保して前記絶縁基板に他の絶縁基板を貼り合わせるステップと、
を含む積層配線基板の製造方法。 Forming a wiring layer on an insulating substrate;
Depositing an insulating layer and planarizing the upper surface of the insulating layer and the conductive layer;
Laminating a capacitor dielectric film and an upper electrode on the planarized surface of the conductive layer to form a capacitive element;
Forming fine irregularities on the wiring layer region other than the region where the capacitive element is formed and on the surface of the upper electrode;
Securing adhesion by the fine irregularities and bonding another insulating substrate to the insulating substrate;
A method for manufacturing a laminated wiring board including:
請求項11に記載の積層配線基板の製造方法。 The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 11, wherein the capacitor dielectric film includes a crystalline metal oxide formed at a temperature lower than a heat resistant temperature of the insulating substrate and higher than a room temperature.
請求項11に記載の積層配線基板の製造方法。 The capacitor dielectric film and the upper electrode are patterned so as to have a planar view shape including a flattened upper surface of the wiring layer when the capacitor dielectric film and the upper electrode are stacked. The manufacturing method of the multilayer wiring board of 11.
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