JP2018200912A - キャパシタ内蔵ガラス回路基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
小型化薄型化、高信頼化の課題を達成するため、作製工程における歩留まりが高く、電気的信頼性の高いMIM構造の薄膜キャパシタを有するキャパシタ内蔵ガラス回路基板を提供することである。
上部電極層の下地にはシード金属層が備えられおり、
シード金属層の下地には上部密着層が備えられており、
上部密着層の下地には誘電体層が備えられており、
誘電体層の下地には下部密着層が備えられており、
上部密着層と下部密着層とは同一材料から構成されており、
上部電極層とシード金属層と上部密着層とは、平面視同一形状であり、且つ誘電体層の下面と下部密着層とは、平面視同一形状であり、
シード金属層の厚さと上部密着層の厚さの和が、前記誘電体層の厚さより厚いことを特徴とするキャパシタ内蔵ガラス回路基板である。
ガラス基材に貫通孔を形成する工程と、
導体回路層を形成する工程と、絶縁樹脂層を形成する工程と、絶縁樹脂層にビアを形成する工程と、をこの順に必要な回数だけ繰り返す工程Aと、
工程Aの中で、導体回路層の一部にMIMキャパシタを形成する工程と、を備えており、
MIMキャパシタを形成する工程は、
MIMキャパシタを形成する導体回路層の部位に、下部密着層と誘電体層をこの順に形成する工程と、
誘電体層の上にレジストパターンAを形成する工程と、
そのレジストパターンAをエッチングマスクとして誘電体層を除去する工程と、
レジストパターンAを剥離する工程と、
上部密着層とシード金属層をこの順に形成する工程と、
シード金属層の上にレジストパターンBを形成する工程と、
シード金属層を電極として電解めっきによって上部電極層を形成する工程と、
レジストパターンBを剥離する工程と、
上部電極層をエッチングマスクとしてシード金属層を除去する工程と、
シード金属層をエッチングマスクとして上部密着層を除去し、更に誘電体層をエッチングマスクとして下部密着層を除去する工程と、を備えており、
上部密着層とシード金属層をこの順に形成する工程は、上部密着層とシード金属層の暑さの和が、誘電体層の厚さより大きくなるように実施することを特徴とするガラス回路基板の製造方法である。
さらに本発明による回路基板の内蔵キャパシタの製造方法は、導体回路中の下部電極領域と、下部電極領域に形成される誘電体層と、誘電体層上に形成される上部密着層と、上部密着層上に形成されるシード金属層と、シード金属層上に形成される上部電極層からなり、シード金属層、及び、上部密着層の成膜に先立って、誘電体層の周縁端部の形状を形成する。この製造方法により上部電極層を歩留まり良く形成でき、且つ、厚みのバラつきを低減できる。そのため、電気的信頼性の高いキャパシタ内蔵ガラス回路基板を提供することが可能となる。
図2は、図1のガラス回路基板上に形成された導体回路層105の一部であるMIMキャパシタ形成部A(図1(g)参照)にMIMキャパシタ132(図2(k)参照)を形成する一連の工程を説明する概略断面図である。
図3〜図5は本発明におけるキャパシタ内蔵ガラス回路基板200、201、202を例示した概略断面図である。
本発明のキャパシタ内蔵ガラス回路基板は、貫通孔を介して表裏導通可能なガラス基材の少なくとも一方の面に、導体回路層と絶縁樹脂層とを交互に積層したビルドアップ層を備え、絶縁樹脂層を介して隣接する下側と上側の導体回路層の間にMIMキャパシタが備えられており、MIMキャパシタは、下側の導体回路層の一部と、誘電体層と、上部電極層と、を備えており、上部電極層は、絶縁樹脂層の上側に備えられた導体回路層と接続されているガラス回路基板である。
であり、シード金属層の厚さと上部密着層の厚さの和が、前記誘電体層の厚さより厚いことが特徴である。
本発明のキャパシタ内蔵ガラス回路基板の製造方法は、ガラス基材に貫通孔を形成する工程と、導体回路層を形成する工程と、絶縁樹脂層を形成する工程と、絶縁樹脂層にビアを形成する工程と、をこの順に必要な回数だけ繰り返す工程Aと、工程Aの中で、導体回路層の一部にMIMキャパシタを形成する工程と、を備えている。
なお、上記のレジストパターンAとBは、MIMキャパシタを作製するための異なるパターンであることを示すものであり、図2におけるレジストパターン103−1がレジストパターンAに、またレジストパターン103−2がレジストパターンBに相当する。
(貫通孔を有するガラス基材と導体回路層の製造方法)
図1(a)に示したように、ガラス基材100を準備する。ガラス基材100は、光透過性を有する透明のガラス材料である。ガラスの成分またはガラスに含有される各成分の配合比率、更にガラスの製造方法は特に限定されない。例えば、ガラスとしては、無アルカリガラス、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラス、感光性ガラスなどが挙げられるが、ケイ酸塩を主成分とするいずれのガラス材料を用いてもよい。さらに、その他のいわゆるガラス材料を用いても良い。ただし、本発明にかかる半導体用途では、無アルカリガラスを用いるのが望ましい。また、ガラス基材100の厚みは1mm以下が好ましいが、ガラス基材100の貫通孔101形成プロセスの容易性や製造時のハンドリング性を考慮して、より好ましくは0.1mm以上0.8mm以下である。
の機能が付与されても良い。これら機能膜の例として、強度付与にはハードコート膜、帯電防止付与については帯電防止膜、着色については光学フィルター膜、テクスチャー制御においてはアンチグレア、光散乱膜などが挙げられるが、この限りではない。これら機能膜の形成方法としては、蒸着、スパッタリング法、ウエット方式などの成膜技術が用いられる。
続いて、図2を用いて本発明におけるMIM(Metal Insulator Metal)キャパシタの製造方法を、図1(g)のMIMキャパシタ形成部Aの拡大図である図2を用いて説明する。なお、図2は本発明の一部代表する説明図としてガラス基材100上に形成された導体回路層105上へのMIMキャパシタ132の形成方法の一例を記載してあるが、本発明ではガラス回路基板の直上にMIMキャパシタを作製することに限定されない。すなわち導体回路層105が形成されたガラス回路基板上に絶縁樹脂層を形成した後に導体回路層の形成を繰り返すことでビルドアップ層を形成し、多層回路としてもよく、多層回路中の任意の導体回路層105上にMIMキャパシタ132を形成してもよい。
3を順次堆積形成する。これらの各層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、MBE法、レーザーアブレーション法、CVD法が挙げられるが、本発明においては限定されない。
以上の工程により、MIMキャパシタ132を形成することができる。
続いて図3〜図5を用いて、本発明によるキャパシタ内蔵回路基板200、201、202の構成例を説明する。
以下に多層配線層(ビルドアップ層)の形成方法について説明する。多層配線層の形成方法は公知方法を用いることができる。
次に、上述したようなキャパシタ内蔵ガラス回路基板の構成とその製造方法を用いた場合の作用効果について、図2を参照にして説明する。
本発明に係るガラス基材を有する多層配線基板をもとに、図1〜5を参照しながら、キャパシタ内蔵ガラス回路基板の製造方法を説明する。
まず、図1(a)に示すように、ガラス基材100(日本電気硝子株式会社製OA−10G、0.5mm厚、線熱膨張係数 3ppm/K)を準備する。続いて図1(b)に示すようにピコ秒レーザー加工機を用いて貫通孔101の径がトップ径80μm、ボトム径60μmの貫通孔101を形成した。さらに図1(c)に記載するようにガラス基材100の表裏面にシード金属層102として、スパッタ法を用いてチタンを50nm、銅を300nm、この順に成膜した。さらにスルーホール(貫通孔)101内のシード金属層の増膜(膜厚を増加させる事を指す。)を目的として0.1μm厚みの無電解ニッケルめっき層を形成した。以上よりチタン、銅、ニッケルからなるシード金属層102を形成した。続いて図1(d)に示すように25μm厚の感光性ドライフィルムレジストをガラス表層シード金属層102上にロールラミネートによって設け、フォトリソグラフィーによってレジストパターン103を形成した。次に、図1(e)に示すように15μm厚みとなるように、電解めっき層104として電解銅めっき層を形成した後に、レジストパターン103をアルカリ溶液中で剥離することにより、図1(f)に示した基板を得た。さらにシード金属層102のNi層を硝酸−過酸化水素混合エッチング液、Cu層を硫酸−過酸化水素混合エッチング液、チタン層を水酸化カリウム−過酸化水素エッチング液を用いて順次、溶解除去し、図1(g)に示したガラスコア基板を得た。このようにして、電解めっき層104の下地のシード金属層102をエッチング除去することにより、導体回路層105を形成した。図1(g)のMIMキャパシタ形成部AにMIMキャパシタが形成される。
次に、図2を用いて、本発明におけるMIMキャパシタの形成について説明する。図2(a)に記載するガラス基材100上に形成された導体回路層105上全面に、図2(B)に示した様に、チタン/アルミナ層を50nm/300nmになるようにスパッタ法で成膜した。
続いて図2(c)に記載するように公知フォトリソグラフィー法によりレジストパターン103−1を形成した後に、ドライエッチング法で誘電体層111の形状を形成し(図2(d)参照)、さらにレジストパターン103をアルカリ水溶液で剥離除去した(図2(e)参照)。
続いて図2(g)に記載するように公知フォトリソグラフィー法によりレジストパターン103−2を形成した後に、電解銅めっきによりMIMキャパシタの上部電極114を厚さ10μmで形成した(図2(h)参照)。
上記した様に、ガラスコア基板に導体回路層を形成し、導体回路層の一部にMIMキャパシタを形成した後、絶縁樹脂層を形成し、その絶縁樹脂層の必要な箇所にビアホールを形成し、上下層の導体回路層を電気的に接続する。その工程を繰り返すことにより、ビルドアップ層を形成することができる。
縁樹脂層131として形成後、UVレーザー加工機で直径60μmのビアホール130を形成した(図3参照)。
比較例1はその大部分が実施例1と同様のため、異なる部分のみを記載する。特に記載のない部分は実施例1と同様である。比較例1としては、シード金属層113と上部密着層112の厚みの和が、誘電体層の厚みよりも大きくならないように、図2(b)、(f)に記載の誘電体層111、上部密着層112、及びシード金属層113の厚みが実施例1とは異なるキャパシタ内蔵ガラス回路基板の作製を行った。具体的には、誘電体層111であるアルミナを300nmとし、上部密着層112であるチタンを50nm、シード金属層113であるCuを200nmになるように作製した。
比較例2と実施例1とで異なる点は、実施例1ではシード金属層113、及び上部密着層112の成膜に先立って、誘電体層111の不要部を除去した工程順であるのに対して、比較例2では、誘電体層111を成膜後、続けて、上部密着層112、及びシード金属層113の成膜を行った。その状態を図6(a)に示した。以下、工程順の違いを図6(a)〜(c)を用いて説明する。
比較例1…上部電極層114は2〜5%程度の未形成箇所が確認され、厚みも狙いが10μmに対して、7μm±5μmで、バラつきが大きかった。
比較例2…上部電極層114が形成されていたのは10〜15%の箇所であった。
シード金属層113について、誘電体層111の上面とそれ以外の箇所の間における電気抵抗値を、テスターを用いて測定したところ、実施例1が最も低く、比較例1は実施例1より高く、比較例2においては更に高い値を示した。比較例1、2においては、15μmの導体回路層105の側面を50〜350nmの厚みの下部密着層110、誘電体層111、上部密着層112、及びシード金属層113では覆うことができず、高抵抗または断線したため、上部電極層114を形成できなかったと推定できる。
101…貫通孔(スルーホール)
102…シード金属層
103、103−1、103−2…レジストパターン
104…電解めっき層
105…導体回路層
110…下部密着層
111…誘電体層
112…上部密着層
113…シード金属層(MIMキャパシタ部)
114…上部電極層
130…ビアホール
131…絶縁樹脂層(ソルダーレジスト層)
132…MIMキャパシタ
133…はんだボール
134…外部接続端子
135…半導体チップ
136…チップ部品
200、201、202…キャパシタ内蔵ガラス回路基板
A…MIMキャパシタ形成部
Claims (2)
- 貫通孔を介して表裏導通可能なガラス基材の少なくとも一方の面に、導体回路層と絶縁樹脂層とを交互に積層したビルドアップ層を備え、絶縁樹脂層を介して隣接する下側と上側の導体回路層の間にMIMキャパシタが備えられており、MIMキャパシタは、下側の導体回路層の一部と、誘電体層と、上部電極層と、を備えており、上部電極層は、絶縁樹脂層の上側に備えられた導体回路層と接続されているガラス回路基板において、
上部電極層の下地にはシード金属層が備えられており、
シード金属層の下地には上部密着層が備えられており、
上部密着層の下地には誘電体層が備えられており、
誘電体層の下地には下部密着層が備えられており、
上部密着層と下部密着層とは同一材料から構成されており、
上部電極層とシード金属層と上部密着層とは、平面視同一形状であり、且つ誘電体層の下面と下部密着層とは、平面視同一形状であり、
シード金属層の厚さと上部密着層の厚さの和が、前記誘電体層の厚さより厚いことを特徴とするキャパシタ内蔵ガラス回路基板。 - MIMキャパシタを内蔵したガラス回路基板の製造方法であって、
ガラス基材に貫通孔を形成する工程と、
導体回路層を形成する工程と、絶縁樹脂層を形成する工程と、絶縁樹脂層にビアを形成する工程と、をこの順に必要な回数だけ繰り返す工程Aと、
工程Aの中で、導体回路層の一部にMIMキャパシタを形成する工程と、を備えており、
MIMキャパシタを形成する工程は、
MIMキャパシタを形成する導体回路層の部位に、下部密着層と誘電体層をこの順に形成する工程と、
誘電体層の上にレジストパターンAを形成する工程と、
そのレジストパターンAをエッチングマスクとして誘電体層を除去する工程と、
レジストパターンAを剥離する工程と、
上部密着層とシード金属層をこの順に形成する工程と、
シード金属層の上にレジストパターンBを形成する工程と、
シード金属層を電極として電解めっきによって上部電極層を形成する工程と、
レジストパターンBを剥離する工程と、
上部電極層をエッチングマスクとしてシード金属層を除去する工程と、
シード金属層をエッチングマスクとして上部密着層を除去し、更に誘電体層をエッチングマスクとして下部密着層を除去する工程と、を備えており、
上部密着層とシード金属層をこの順に形成する工程は、上部密着層とシード金属層の暑さの和が、誘電体層の厚さより大きくなるように実施することを特徴とするガラス回路基板の製造方法。
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