JP2011129665A - Method of manufacturing laminated wiring board - 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の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a laminated wiring board in which a wiring layer and another insulating board are alternately and repeatedly laminated one or more times on one or both sides of an insulating substrate, and a capacitive element is included therein.
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.
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1)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2)。
A dielectric film is formed by using an inclined surface of an insulating base material, thereby increasing the capacitance value per unit occupation area (for example, Patent Document 1).
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 2).
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 pasting an insulating substrate for multilayering in a multilayer wiring board, conductive wiring is arranged on the pasting surface with a considerable area occupancy. 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2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、剥離防止で必然であるが、特許文献2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。
In the above-mentioned
This treatment is inevitably necessary for preventing peeling because the substrate resin is pasted thereon. However, in
また、上記特許文献1では、絶縁基板に予め形成されている銅箔をレーザ加工等で開口し、絶縁基板の所望の領域を薬液処理等によるエッチングやレーザ加工にて開口し、銅箔が露出した面を容量素子の下部電極とする。その後、誘電体膜、上部電極を形成して容量素子を形成する。
銅箔の露出した面は、絶縁基板121との密着性を向上させるために微細凹凸が形成されており、リーク増大の懸念から容量素子の下部電極としては不適である。
Moreover, in the said patent document 1, the copper foil previously formed in the insulated substrate is opened by laser processing etc., the desired area | region of an insulated substrate is opened by the etching by chemical treatment etc., or laser machining, and copper foil is exposed. This surface is used as the lower electrode of the capacitive element. Thereafter, a dielectric film and an upper electrode are formed to form a capacitive element.
The exposed surface of the copper foil has fine irregularities formed in order to improve the adhesion to the insulating substrate 121, and is unsuitable as a lower electrode of a capacitor element because of an increase in leakage.
特許文献2にあるように、レーザ加工での開口により露出した電極面積で容量素子の実効的な面積を規定することは、容量値の精度向上に有効である。
しかし、レーザ加工の影響で露出した銅表面は損傷するか、あるいは、大口径を開口するために複数回のレーザ加工やスキャンなどを行なうことで、開口部の電極表面には凹凸が発生する。いずれも容量素子の下部電極としては不適な状態となる。
As disclosed in
However, the exposed copper surface is affected by laser processing, or unevenness occurs on the electrode surface of the opening by performing laser processing or scanning a plurality of times to open a large diameter. Both of these are unsuitable for the lower electrode of the capacitive element.
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や絶縁基板加工がキャパシタ特性や信頼性に不利益を与えない構造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 provides a multilayer structure for forming a structure in which the formation of fine irregularities that increase adhesion strength and the processing of an insulating substrate do not adversely affect capacitor characteristics and reliability when the wiring layer of the multilayer wiring board is used as a capacitor lower electrode. A method for manufacturing a wiring board is provided.
本発明の第1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の形成において絶縁基板を貼り合わせる前に配線層の上面の少なくとも一部を被覆する容量素子積層体を形成するステップ。
(B)前記容量素子積層体に覆われていない前記配線層の表面に貼り合わせ時の密着性確保のために微細凹凸を形成するステップ。
(C)前記容量素子積層体の側に絶縁基板を貼り合わせるステップ。
(D)前記容量素子積層体の上面の一部が露出する第1開口部と、前記配線層の上面の一部が露出する第2開口部を前記貼り合わせた絶縁基板に形成するステップ。
(E)前記第1および第2開口部に、容量素子の電極取出し配線を形成するステップ。
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to the first aspect of the present invention includes the following steps.
(A) Capacitance that covers at least a part of the upper surface of the wiring layer before bonding the insulating substrate in the formation of the laminated substrate structure in which the wiring layer and another insulating substrate are alternately stacked and bonded to the insulating substrate at least once. Forming an element stack;
(B) A step of forming fine irregularities on the surface of the wiring layer that is not covered with the capacitive element laminate to ensure adhesion at the time of bonding.
(C) A step of attaching an insulating substrate to the capacitive element laminate.
(D) forming a first opening in which a part of the upper surface of the capacitive element stack is exposed and a second opening in which a part of the upper surface of the wiring layer is exposed in the bonded insulating substrate.
(E) A step of forming an electrode lead-out wiring of the capacitive element in the first and second openings.
この製法では容量素子が形成されてから微細凹凸形成処理が行われるため、キャパシタ誘電体膜が上部電極に保護されてリーク増大の懸念がない。
一方、その材料が銅の場合、配線層表面だけでなく容量素子の上部電極にも微細凹凸が形成されるため密着性確保が容易である。
In this manufacturing method, since the fine unevenness forming process is performed after the capacitor element is formed, the capacitor dielectric film is protected by the upper electrode, and there is no fear of an increase in leakage.
On the other hand, when the material is copper, fine irregularities are formed not only on the surface of the wiring layer but also on the upper electrode of the capacitive element, so that it is easy to ensure adhesion.
本発明の第2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の形成において絶縁基板を貼り合わせる前に配線層の上面の少なくとも一部を被覆する保護導電層を形成するステップ。
(B)前記保護導電層に覆われていない前記配線層の表面に貼り合わせ時の密着性確保のために微細凹凸を形成するステップ。
(C)前記保護導電層の側に絶縁基板を貼り合わせるステップ。
(D)前記保護導電層の上面の一部が露出する第1開口部と、前記配線層の上面の一部が露出する第2開口部を前記貼り合わせた絶縁基板に形成するステップ。
(E)前記第1開口部に露出する保護導電層の一部を下地の配線層と選択的に除去するステップ。
(F)キャパシタ誘電体膜を前記第1開口部内の少なくとも開口底面に選択的に形成するステップ。
(G)前記第1および第2開口部に、容量素子の電極取出し配線を形成するステップ。
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to the second aspect of the present invention includes the following steps.
(A) Protection for covering at least a part of the upper surface of the wiring layer before bonding the insulating substrate in the formation of the laminated substrate structure in which the wiring layer and another insulating substrate are alternately stacked and bonded to the insulating substrate at least once. Forming a conductive layer;
(B) A step of forming fine irregularities on the surface of the wiring layer that is not covered with the protective conductive layer in order to ensure adhesion at the time of bonding.
(C) A step of attaching an insulating substrate to the protective conductive layer side.
(D) forming a first opening in which a part of the upper surface of the protective conductive layer is exposed and a second opening in which a part of the upper surface of the wiring layer is exposed in the bonded insulating substrate;
(E) A step of selectively removing a part of the protective conductive layer exposed in the first opening from the underlying wiring layer.
(F) A step of selectively forming a capacitor dielectric film on at least the bottom surface of the opening in the first opening.
(G) forming an electrode lead-out wiring of the capacitive element in the first and second openings.
この製法では保護導電層は除去されるが、その除去前に微細凹凸処理が行われるため、やはりリーク増大の懸念がない。その除去の際に下地との選択的除去が可能であるため、面あれ等を起こしにくい。 In this manufacturing method, the protective conductive layer is removed, but fine unevenness processing is performed before the removal, so that there is no concern about an increase in leakage. Since the surface can be selectively removed from the base during the removal, it is difficult to cause surface roughness.
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や絶縁基板加工がキャパシタ特性や信頼性に不利益を与えない構造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 a wiring layer of a multilayer wiring board is used as a capacitor lower electrode, a structure is formed in which formation of fine irregularities that increase adhesion strength and processing of an insulating substrate do not adversely affect capacitor characteristics and reliability. A method for manufacturing a multilayer wiring board can be provided.
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:容量素子の形成面を保護導電層で覆ってから微細凹凸処理を行う実施形態である。
2.第2の実施の形態:容量素子積層体を形成してから微細凹凸処理を行う実施形態である。
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 fine unevenness processing is performed after covering a formation surface of a capacitor element with a protective conductive layer.
2. Second Embodiment: An embodiment in which fine unevenness processing is performed after forming a capacitive element laminate.
<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 has a broad concept including a flexible board having a laminated structure, and 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、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” means a wiring layer (14) when 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). ) 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)形成後に続いて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“保護導電層(15)”の一部が残存しているが、その大部分は除去されている。
[Capacitance element structure]
FIG. 4 is a more detailed cross-sectional view showing the capacitive element structure. FIG. 4 is a cross-sectional view of the case where the capacitor element having the MIM structure is formed after the formation of the wiring layer (14) in FIG. 3B, and then the capacitor element is completed through the formation of the insulating
A part of the “protective conductive layer (15)” of the present invention remains on the wiring layer (14), but most of it is removed.
保護導電層(15)が除去されている箇所は絶縁基板19aが開口しており(第1開口部)、その開口部の底面および側面に沿ってキャパシタ誘電体膜17が成膜されている。
キャパシタ誘電体膜17の上方の第1開口部の空間を埋めるように、銅配線層24が形成されている。また、配線層(14)の端部を開口する第2開口部が絶縁基板19aに形成されている。第2開口部を埋めるように他の銅配線層24が形成されている。
これら2つの銅配線層24が、容量素子の電極取出し配線である。
The insulating
A
These two copper wiring layers 24 are electrode extraction wirings of the capacitive element.
このように、本構造では、MIMキャパシタ(容量素子)の下部電極が絶縁基板10に形成された配線層から形成され、上部電極が絶縁基板19aに形成されたもう1階層上の配線層から形成されている。2つの階層が異なる2つの配線層の薄い誘電体膜を介した近接配置は、絶縁基板19aに比較的大面積で開口された第1開口部内で行われている。
なお、図面には現れていないが、絶縁基板同士の密着性確保のための微細凹凸処理(例えば黒化処理と還元処理)は、保護導電層(15)やキャパシタ誘電体膜17があるため、配線層(14)の上面には殆んど施されていない。
但し、MIM構造の部分で配線層(14)と銅配線層24がキャパシタ誘電体膜17を挟んで強固に結合しているため、この部分の密着強度が、他の箇所より特に低下していることはない。
Thus, in this structure, the lower electrode of the MIM capacitor (capacitance element) is formed from the wiring layer formed on the insulating
Although not shown in the drawing, the fine unevenness processing (for example, blackening treatment and reduction treatment) for ensuring the adhesion between the insulating substrates is due to the protective conductive layer (15) and the
However, since the wiring layer (14) and the
容量素子にとっては、この箇所の銅配線層14の上面部分に微細凹凸が形成されていないことがリーク低減に大きく寄与している。
For the capacitive element, the fact that fine irregularities are not formed on the upper surface portion of 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。このような性質を発現する条件は、例えば対向スパッタリング装置のように基板温度を上げるプラズマに晒すことなく基板処理する装置で、プラズマ内よりより投入電力を上げて、より高いエネルギースパッタ粒子で成膜を行うことが確認されている。
Here, the
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。その一方で、結晶質金属酸化物は、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の下地保護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。
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. There is an advantage that a rate can be obtained. On the other hand, crystalline metal oxides are more likely to leak than amorphous metal oxides.
In the present embodiment, since there is a structural feature in which leakage is not easily generated by protecting the base of the
また、配線層(14)の少なくともキャパシタ誘電体膜17が接する面は、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。
後述するように保護導電層(15)の好適な材料としてNiが推奨されているため、保護導電層(15)を除去後に選択的にNiあるいはPtを薄く形成してもよい。
なお、金属酸化物の例示は後述する。
Further, at least the surface of the wiring layer (14) in contact with the
As will be described later, since Ni is recommended as a suitable material for the protective conductive layer (15), Ni or Pt may be selectively formed thin after removing the protective conductive layer (15).
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 Board Location Including Capacitance 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う。
As shown in FIG. 5C, after removing the resist 13, the entire surface is etched in order to remove the
図6(A)に示すように、例えばレジスト9でパターニングを行い選択メッキ法にて、例えばニッケル層(16)を、容量素子形成部分の所望の領域に形成する。これにより容量素子の下部電極となる配線が形成される。 As shown in FIG. 6A, patterning is performed with, for example, a resist 9 and, for example, a nickel layer (16) is formed in a desired region of the capacitor element forming portion by a selective plating method. As a result, a wiring serving as a lower electrode of the capacitive element is formed.
図6(B)に示すように、レジスト9を除去した後に、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。このとき、容量素子形成部分はニッケル層(16)に被覆されているため銅配線層14の表面は選択的に針状の凹凸が形成されない。
As shown in FIG. 6B, after removing the resist 9, needle-like irregularities (not shown) are formed on the exposed portion of the copper surface by blackening treatment or the like. At this time, since the capacitor element forming portion is covered with the nickel layer (16), the surface of the
図7(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. 7A, the insulating
図7(B)に示すように、容量素子の誘電体膜形成部分とその他のコンタクト部分の絶縁基板19aと銅箔20aをレーザ加工で開口する。このとき、少なくとも前記誘電体膜形成部分のニッケル層(16)が完全に消失しないように開口する。
As shown in FIG. 7B, the insulating
図7(C)に示すように、前記レーザ加工による開口で露出したニッケル層(16)を、銅配線層14との選択的なエッチングにて除去する。銅配線層14を残してニッケル層(16)を選択的にエッチングする方法は多数紹介されているが、例えば「特開2004−190054」の特許文献にある薬液を用いたエッチング法がある。これにより、銅配線層14が露出した領域のうち、少なくとも前記誘電体膜形成部分は、黒化処理等による針状の凹凸もレーザ加工による損傷もない表面を得ることができる。
このとき、樹脂基板(絶縁基板19a)の開口部をマスクとしてニッケル層(16)をエッチングすることが可能であり、専用のパターニング工程を不要とすることができる。
As shown in FIG. 7C, the nickel layer (16) exposed at the opening by the laser processing is removed by selective etching with the copper wiring layer. A number of methods for selectively etching the nickel layer (16) while leaving the
At this time, the nickel layer (16) can be etched using the opening of the resin substrate (insulating
図8(A)に示すように、前記容量素子の誘電体膜形成部分の開口部にキャパシタ誘電体膜17を形成し、次いでレジスト23でパターニングを行なった後、選択メッキにて銅配線層24を形成する。
最後に図8(B)に示すように、レジスト23を除去する。
As shown in FIG. 8A, a
Finally, as shown in FIG. 8B, the resist 23 is removed.
本実施形態では、ニッケル層(16)を選択メッキ法にて形成したが、本発明はこれに限定するものではない。例えば所望の領域を開口した板材(所謂メタルマスク)を基板の成膜面に配置してスパッタリング法にて成膜するのでもよい。また本作用を考えると、材料もニッケルに限定されるものではなく、銅と選択的に除去できる材料であれば、同様の効果が得られる。
さらに、銅とニッケルは200[℃]程度の温度で合金を形成することがある。この合金によりニッケルの選択的な除去の阻害や、或いは合金形成のばらつきにより下部電極表面のラフネスが悪化すること等が懸念される。よって積層プレスは200[℃]以下、さらに好ましくは150[℃]以下で行なう。この意味でも、これと同じぐらいの温度範囲を上限として形成される結晶質金属酸化物が含まれるキャパシタ誘電体膜17の形成手法との適合性が高い。
In this embodiment, the nickel layer (16) is formed by a selective plating method, but the present invention is not limited to this. For example, a plate material (a so-called metal mask) having an opening in a desired region may be disposed on the film formation surface of the substrate and formed by sputtering. In consideration of this action, the material is not limited to nickel, and the same effect can be obtained as long as the material can be selectively removed from copper.
Furthermore, copper and nickel may form an alloy at a temperature of about 200 [° C.]. There is a concern that the alloy may hinder selective removal of nickel, or the roughness of the lower electrode surface may deteriorate due to variations in alloy formation. Therefore, the lamination press is performed at 200 [° C.] or less, more preferably 150 [° C.] or less. Also in this sense, the compatibility with the method of forming 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
<2.第2の実施の形態>
図9は、第2の実施形態に関わる積層配線基板の断面図である。
図9に示すように、配線層(14)の上面に、平行平板型のMIMキャパシタ(容量素子)が形成されている。
容量素子の下部電極は、例えばニッケル層から形成できる。また、その上部電極は、例えば銅層から形成できる。この3層構造の容量素子が形成された状態で微細凹凸処理が施されるため、キャパシタ誘電体膜17がその処理のダメージを受けない。また、絶縁基板19a開口時のダメージをキャパシタ誘電体膜17が受けない。
<2. Second Embodiment>
FIG. 9 is a cross-sectional view of the multilayer wiring board according to the second embodiment.
As shown in FIG. 9, a parallel plate type MIM capacitor (capacitance element) is formed on the upper surface of the wiring layer (14).
The lower electrode of the capacitive element can be formed from, for example, a nickel layer. Moreover, the upper electrode can be formed from a copper layer, for example. Since the fine concavo-convex process is performed in a state where the capacitor element having the three-layer structure is formed, the
図10(A)〜図13(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。
図10(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。
FIG. 10A to FIG. 13B are cross-sectional views in the middle of manufacturing for explaining the manufacturing method of the second embodiment.
As shown in FIG. 10A, through holes or the like (not shown) are formed in the insulating
図10(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)を形成し、次いで選択メッキ法にてニッケル層15を形成する。両層のメッキを連続で行なうことで、選択メッキのレジスト形成を共通化できる。
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. 10B, patterning is performed with a resist 13, a wiring layer (14) is formed by selective plating, and then a
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10(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う。これにより容量素子の下部電極となる配線が形成される。このとき、ニッケルを残して銅を選択的にエッチングする方法は多数紹介されているが、例えば「特開2004−043895」の特許文献にある薬液を用いたエッチング法がある。
As shown in FIG. 10C, after removing the resist 13, the entire surface is etched in order to remove the
図11(A)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、先述の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がある。
As shown in FIG. 11A, a
図11(B)に示すように、上部電極となる導電層(18)を前記キャパシタ誘電体膜17上の所望の領域に形成する。導電層(18)の形成方法として、例えば、先述の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がある。また導電層(18)は、複数の材料からなる積層構造でもよいが、最上層には銅を配置することが望ましい。
As shown in FIG. 11B, a conductive layer (18) serving as an upper electrode is formed in a desired region on the
図12(A)に示すように、ニッケル層15の容量素子部以外の領域を除去する。このとき、銅を残してニッケルを選択的にエッチングする方法は多数紹介されているが、例えば「特開2004−190054」の特許文献にある薬液を用いたエッチング法がある。このとき、誘電体膜をマスクとして、容量形成部以外のニッケル層15をエッチングすることが可能である。よってニッケル層15の不要な部分を除去するための専用パターニング工程を不要とすることができる。
As shown in FIG. 12A, the region other than the capacitor element portion of the
配線部分の銅が露出した状態で、その後の樹脂基板(絶縁基板19a)との貼り合わせで密着性を向上させるために、黒化処理等により図示しない針状の凹凸を形成する。
このとき、先述のように、上部電極18をマスクとしてニッケル層15の不要な部分を除去したことで、配線層(14)の露出面積を最大にすることができ、樹脂基板(絶縁基板19a)との密着性を向上させることができる。
また、本実施形態が提供する容量素子の構造において、配線幅と比較して上部電極部分は広いため、この部分の密着性は重要である。このとき上部電極となる導電層(18)の最上層が銅であれば針状の凹凸を形成することができる。さらに本製法によれば、下部電極表面と同時に上部電極表面に針状の凹凸が形成することができるので、上部電極専用の黒化処理工程等の追加を不要とすることができる。
In the state where the copper of the wiring portion is exposed, in order to improve the adhesion by subsequent bonding with the resin substrate (insulating
At this time, as described above, by removing unnecessary portions of the
Further, in the structure of the capacitive element provided by the present embodiment, the upper electrode portion is wider than the wiring width, and therefore the adhesion of this portion is important. At this time, if the uppermost layer of the conductive layer (18) serving as the upper electrode is copper, needle-like irregularities can be formed. Furthermore, according to this manufacturing method, needle-like irregularities can be formed on the upper electrode surface simultaneously with the lower electrode surface, so that it is not necessary to add a blackening treatment process or the like dedicated to the upper electrode.
図12(B)に示すように、絶縁基板19aと銅箔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. 12B, the insulating
図13(A)に示すように、コンタクト部分の絶縁基板19aと銅箔20aをレーザ加工で開口し、レジスト25でパターニングを行なった後、選択メッキにて銅配線層24を形成する。
最後に図13(B)に示すように、レジスト25を除去する。
As shown in FIG. 13A, the insulating
Finally, as shown in FIG. 13B, the resist 25 is removed.
ニッケル層15がなくても、容量素子の下部電極部分となる配線層(14)の表面には、針状の凹凸は形成されないが、銅メッキ層で形成した配線層(14)の上にニッケルメッキ層を形成することで、より表面状態を改善することが可能となる。
また、銅とニッケルは200[℃]程度の温度で合金を形成することがある。この合金形成のばらつきにより、下部電極表面のラフネスの悪化が懸念される。よって誘電体膜の形成と上部電極の形成、及び積層プレスは200[℃]以下、さらに好ましくは150[℃]以下で行なう。
Even if the
Copper and nickel may form an alloy at a temperature of about 200 [° C.]. Due to this variation in alloy formation, there is a concern that the roughness of the lower electrode surface may deteriorate. Therefore, the formation of the dielectric film, the formation of the upper electrode, and the lamination press are performed at 200 [° C.] or less, more preferably 150 [° C.] or less.
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。例えば、セミアディブ工法による銅メッキで形成することで、実効的な容量面積を規定する上部電極の面積精度が向上し、容量素子の高精度化が実現できる。さらに、本実施形態では上部電極を銅単層から形成することに限定するものでもない。例えば、下部電極と同一材料を下層とし、上層を銅とする様な積層構造でも同様の効果を得ることができ、かつ誘電体膜の上下の材料を同一にすることで交流信号に対する対象性を高めることができる。 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. For example, by forming by copper plating by the semi-additive method, the area accuracy of the upper electrode that defines the effective capacitance area is improved, and the accuracy of the capacitor can be increased. Further, in the present embodiment, the upper electrode is not limited to being formed from a copper single layer. For example, the same effect can be obtained even in a laminated structure in which the same material as the lower electrode is used as the lower layer and the upper layer is made of copper. Can be increased.
上述した第1および第2の実施形態では、以下の効果が得られる。
本発明の第1の実施形態によれば、レーザ加工による開口で露出した下部電極面積で容量素子の実効的な面積を規定するため高精度化が達成できる。また、黒化処理等による針状の凹凸及び、レーザ加工による損傷等を回避し、信頼性の高い容量素子をプリント配線基板内に形成することが可能となる。
In the first and second embodiments described above, the following effects are obtained.
According to the first embodiment of the present invention, since the effective area of the capacitive element is defined by the area of the lower electrode exposed by the opening by laser processing, high accuracy can be achieved. Further, it is possible to avoid acicular irregularities due to blackening treatment or the like, damage due to laser processing, and the like, and to form a highly reliable capacitive element in the printed wiring board.
第2の実施形態によれば、ニッケルメッキにより下部電極の更なる改善を達成しつつ、信頼性の高い容量素子を簡易的に形成することが可能となる。例えば、このニッケル層の除去は容量素子の誘電体膜をマスクに行なうことが可能となり、専用のパターニング工程を不要とできる。さらに、誘電体膜をマスクにニッケル層を除去することは、針状の凹凸ができる下部電極面積を最大とすることができ、樹脂基板(絶縁基板)との密着性に有利な構造となる。
また第2の形態によれば面積の広い上部電極と絶縁基板との密着性が重要となるが、本形態では下部電極表面と同時に上部電極表面に、針状の凹凸を形成することができ、上部電極専用の処理を不要とできる。
さらに、本発明は容量素子の下部電極の表面状態を平滑化するもので、その効果は薄膜誘電体膜にのみ有効な技術ではない。従来の厚膜誘電体膜と用いた容量素子でもリーク電流低減効果が得られる。
According to the second embodiment, it is possible to easily form a highly reliable capacitive element while achieving further improvement of the lower electrode by nickel plating. For example, the removal of the nickel layer can be performed using the dielectric film of the capacitive element as a mask, and a dedicated patterning step can be eliminated. Furthermore, removing the nickel layer using the dielectric film as a mask can maximize the area of the lower electrode where acicular irregularities can be formed, and has a structure advantageous for adhesion to the resin substrate (insulating substrate).
Further, according to the second embodiment, adhesion between the upper electrode having a large area and the insulating substrate is important, but in this embodiment, needle-like irregularities can be formed on the upper electrode surface simultaneously with the lower electrode surface, It is possible to eliminate the processing for the upper electrode.
Furthermore, the present invention smoothes the surface state of the lower electrode of the capacitive element, and the effect is not a technique effective only for a thin film dielectric film. The capacitance element used with the conventional thick dielectric film can also reduce the leakage current.
10…絶縁基板、12a,12b…一次銅メッキ層、14,14c…配線層、15…ニッケル層、17…キャパシタ誘電体膜、18…上部電極、19a…絶縁基板。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記容量素子積層体に覆われていない前記配線層の表面に貼り合わせ時の密着性確保のために微細凹凸を形成するステップと、
前記容量素子積層体の側に絶縁基板を貼り合わせるステップと、
前記容量素子積層体の上面の一部が露出する第1開口部と、前記配線層の上面の一部が露出する第2開口部を前記貼り合わせた絶縁基板に形成するステップと、
前記第1および第2開口部に、容量素子の電極取出し配線を形成するステップと、
を含む積層配線基板の製造方法。 Capacitor element laminate that covers at least a part of the upper surface of the wiring layer before bonding the insulating substrate in the formation of the laminated substrate structure in which the wiring layer and the other insulating substrate are alternately stacked and bonded to the insulating substrate at least once Forming a step;
Forming fine irregularities to ensure adhesion at the time of bonding to the surface of the wiring layer not covered with the capacitive element stack;
Bonding an insulating substrate to the capacitive element laminate side;
Forming a first opening in which a part of the upper surface of the capacitive element stack is exposed and a second opening in which a part of the upper surface of the wiring layer is exposed in the bonded insulating substrate;
Forming an electrode lead-out wiring of a capacitive element in the first and second openings;
A method for manufacturing a laminated wiring board including:
下部電極層と
下部電極層上に、前記絶縁基板の耐熱温度以下、室温以上で形成される結晶質金属酸化物を含むキャパシタ誘電体膜と、
前記キャパシタ誘電体膜の上の上部電極と
を有する請求項1に記載の積層配線基板の製造方法。 The capacitive element laminate is
A capacitor dielectric film comprising a crystalline metal oxide formed on the lower electrode layer and on the lower electrode layer at a temperature lower than or equal to a heat resistant temperature of the insulating substrate and higher than room temperature;
The method for manufacturing a multilayer wiring board according to claim 1, further comprising: an upper electrode on the capacitor dielectric film.
請求項2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 2, 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3に記載の積層配線基板の製造方法。 The manufacturing method of the multilayer wiring board according to claim 3, wherein the heat resistance temperature of the insulating substrate is 200 ° C. 5.
請求項4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 4, wherein a material of the lower electrode is nickel (Ni) or platinum (Pt).
請求項5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 5, wherein a material of the upper electrode is copper (Cu), and the unevenness is formed on a surface thereof.
前記保護導電層に覆われていない前記配線層の表面に貼り合わせ時の密着性確保のために微細凹凸を形成するステップと、
前記保護導電層の側に絶縁基板を貼り合わせるステップと、
前記保護導電層の上面の一部が露出する第1開口部と、前記配線層の上面の一部が露出する第2開口部を前記貼り合わせた絶縁基板に形成するステップと、
前記第1開口部に露出する保護導電層の一部を下地の配線層と選択的に除去するステップと、
キャパシタ誘電体膜を前記第1開口部内の少なくとも開口底面に選択的に形成するステップと、
前記第1および第2開口部に、容量素子の電極取出し配線を形成するステップと、
を含む積層配線基板の製造方法。 In the formation of a laminated substrate structure in which a wiring layer and another insulating substrate are alternately stacked and bonded to the insulating substrate at least once, a protective conductive layer that covers at least a part of the upper surface of the wiring layer is bonded before the insulating substrate is bonded. Forming step;
Forming fine irregularities to ensure adhesion at the time of bonding to the surface of the wiring layer not covered with the protective conductive layer;
Bonding an insulating substrate to the side of the protective conductive layer;
Forming a first opening in which a part of the upper surface of the protective conductive layer is exposed and a second opening in which a part of the upper surface of the wiring layer is exposed in the bonded insulating substrate;
Selectively removing a part of the protective conductive layer exposed in the first opening from the underlying wiring layer;
Selectively forming a capacitor dielectric film on at least a bottom surface of the opening in the first opening;
Forming an electrode lead-out wiring of a capacitive element in the first and second openings;
A method for manufacturing a laminated wiring board including:
請求項7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 7, 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 manufacturing method of the multilayer wiring board according to claim 8, wherein the heat-resistant temperature of the insulating substrate is 200 ° C.
請求項9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 9, wherein a material of the lower electrode is nickel (Ni) or platinum (Pt).
請求項10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 10, wherein a material of the upper electrode is copper (Cu), and the unevenness is formed on a surface thereof.
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