JP2019012771A - Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board - Google Patents
Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019012771A JP2019012771A JP2017128796A JP2017128796A JP2019012771A JP 2019012771 A JP2019012771 A JP 2019012771A JP 2017128796 A JP2017128796 A JP 2017128796A JP 2017128796 A JP2017128796 A JP 2017128796A JP 2019012771 A JP2019012771 A JP 2019012771A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit board
- wiring
- layer
- copper wiring
- barrier film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
Abstract
Description
本願は、回路基板、電子装置、及び、回路基板の製造方法に関する。 The present application relates to a circuit board, an electronic device, and a method for manufacturing the circuit board.
近年、半導体チップが実装される基板の配線は、微細化の一途を辿っている。これに伴い、各種の配線構造が提案されている(例えば、特許文献1−2を参照)。 In recent years, the wiring on a substrate on which a semiconductor chip is mounted has been increasingly miniaturized. Along with this, various wiring structures have been proposed (see, for example, Patent Document 1-2).
基板の配線には、長期使用時の配線材料の樹脂絶縁層への拡散や酸化を防止するため、比較的不活性な金属膜で配線を樹脂絶縁層から覆うバリヤ構造が採用される場合がある。しかし、配線の微細化が進展すると、配線間の電界強度の上昇により、例えばHAST(Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test)等の信頼性試験に合格で
きない可能性がある。
In order to prevent diffusion and oxidation of the wiring material to the resin insulation layer during long-term use, a barrier structure in which the wiring is covered from the resin insulation layer with a relatively inert metal film may be adopted for the wiring of the substrate . However, when the miniaturization of wiring progresses, there is a possibility that it cannot pass a reliability test such as HAST (Highly Accelerated Temperature and Humidity Stress Test) due to an increase in electric field strength between wirings.
そこで、本発明は、配線間の狭小化による信頼性の低下を抑制する技術を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for suppressing a decrease in reliability due to narrowing between wirings.
1つの態様では、回路基板は、樹脂絶縁層と、樹脂絶縁層に埋設されている銅配線と、銅配線を樹脂絶縁層から覆っており、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜と、を備える。 In one aspect, a circuit board includes a resin insulating layer, a copper wiring embedded in the resin insulating layer, a barrier film that covers the copper wiring from the resin insulating layer and has a layer containing nickel fluoride, Is provided.
1つの側面として、配線間の狭小化による信頼性の低下を抑制することができる。 As one aspect, it is possible to suppress a decrease in reliability due to narrowing between wirings.
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments will be described. The embodiment described below is merely an example, and the technical scope of the present disclosure is not limited to the following aspect.
図1は、実施形態に係る電子装置の構造を示した図である。電子装置1は、プリント基板2と、プリント基板2にインターポーザ基板3を介して実装されるLSIチップ4とを
備える。インターポーザ基板3は、半田バンプ5を介してプリント基板2と電気的に接続されている。また、LSIチップ4は、マイクロバンプ6を介してインターポーザ基板3と電気的に接続されている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of an electronic device according to the embodiment. The
電子装置1は、微細な配線を基板に有する電子装置であり、例えば、サーバ、コンピュータ、通信機器、輸送機器、生産機器、生活家電、その他各種の電子装置が挙げられる。また、プリント基板2は、半田バンプ5が溶着されるパッドや配線を板状のコアの表面に設けたプリント基板であり、例えば、サーバやコンピュータのマザーボード、輸送機器の電子制御装置に内蔵の基板等が挙げられる。また、インターポーザ基板3は、プリント基板2へのLSIチップ4の実装を容易にするための中継基板であり、LSIチップ4の端子に合わせて配列されたパッドが形成されている上面と、プリント基板2に配列されているパッドに合わせて配列された端子が形成されている下面との間に配線7が埋め込まれている。なお、図1では、LSIチップ4がインターポーザ基板3に複数搭載されているが、LSIチップ4は、インターポーザ基板3に1つだけ搭載されていてもよい。
The
図2は、インターポーザ基板3の内部構造の一例を示した図である。インターポーザ基板3に埋め込まれている配線7は、インターポーザ基板3の絶縁部分を形成する第1樹脂絶縁層8と第2樹脂絶縁層9に埋め込まれている。第1樹脂絶縁層8と第2樹脂絶縁層9は、基板10上に形成されている。配線7は、密着層11を介して第1樹脂絶縁層8上に設けられている。また、配線7は、バリヤ膜12によって第2樹脂絶縁層9から覆われている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the internal structure of the
バリヤ膜12は、配線7側から順に、第1金属層13、フッ化ニッケル層14、第2金属層15を有する。第1金属層13と第2金属層15は、ニッケルを含有する金属膜である。また、フッ化ニッケル層14は、ニッケルフッ化物を含有する金属膜である。インターポーザ基板3は、例えば、以下のようにして製造することが可能である。
The
図3は、インターポーザ基板3の製造工程を示した第1の図である。また、図4は、インターポーザ基板3の製造工程を示した第2の図である。
FIG. 3 is a first diagram showing a manufacturing process of the
インターポーザ基板3の製造に際しては、まず、第1樹脂絶縁層8が表面に形成された基板10の上に、Ti(チタン)等の密着層11とCu(銅)のシード層16が形成される(図3(A)を参照)。密着層11とシード層16は、各種の成膜方法で形成することが可能である。密着層11とシード層16を形成する成膜方法としては、例えば、スパッタリング法が挙げられる。
In manufacturing the
次に、形成したい配線7のパターンに合った開口を有するレジスト17がシード層16の上に形成される(図3(B)を参照)。レジスト17は、例えば、シード層16の表面全域にソルダーレジストを形成し、その後、マスクを用いた露光、及び、所定の溶液に浸漬する現像処理を経ることにより形成される。レジスト17の形成は、ネガ型とポジ型の何れで行われてもよい。また、現像処理は、所望の配線幅を得られるものであれば如何なる方式であってもよいが、例えば、現像液を高圧のエアーで吹き飛ばす高圧ミスト方式であれば、配線間の距離が1μm以下となるような微細な配線を形成することが可能である。
Next, a
次に、レジスト17の開口部分に露出するシード層16上にCuで電解銅メッキが施され、レジスト17の開口部分に配線7が形成される(図3(C)を参照)。電解銅メッキは、各種の手法を用いることが可能であるが、例えば、配線間の距離が1μm以下となるような微細な配線の形成においては、レジスト17の微細な溝への銅メッキの浸入を促進する適宜の添加剤が用いられることが好ましい。
Next, electrolytic copper plating is performed on the
次に、レジスト17の除去、及び、シード層16の除去が行われる(図3(D)を参照)。各配線7の間に残留するレジスト17及びシード層16の除去は、適宜のエッチング液に浸されることによって行われる。
Next, the
上記一連の工程は、セミアディティブ法とも呼ばれる。上記一連の工程を経て配線7が形成された後は、第1金属層13が配線7の表面に形成される(図4(A)を参照。本願でいう「第1工程」の一例である)。第1金属層13は、比較的不活性なNi(ニッケル)系の金属で形成される。第1金属層13を形成する材料としては、例えば、NiPやNiWPの他、例えば、NiBやNiWB、NiBP等の各種材料が挙げられる。これらの材料であれば、Cu(銅)に析出する性質を利用した無電解メッキにより、これらの材料を第2樹脂絶縁層9の表面に析出させることなく配線7の表面に形成可能である。
The above series of steps is also called a semi-additive method. After the
次に、フッ化ニッケル層14が配線7の表面に形成される(図4(B)を参照。本願でいう「第2工程」の一例である)。フッ化ニッケル層14は、NiP(ニッケル−リン)を用いた無電解メッキにより、配線7の表面にNiPの膜が上記の工程で選択的に形成された後、当該NiPの膜にフッ素系ガスを用いたプラズマ処理が施されることにより形成される。
Next, the
配線7の表面に成膜されるNiPの膜厚は、配線7の配線幅や配線間隔に応じるが、例えば、50nm程度にすることが考えられる。また、プラズマ処理の条件は、例えば、CF4(四フッ化炭素)ガスを使い、流量100ccm,圧力1.5Pa,RFパワー300W程度で600秒程度処理とする。この処理条件であれば、例えば、50nmのNiP膜において表面から深さ10nm程度のNiがフッ化され、フッ化ニッケルの層が形成される。
The film thickness of NiP formed on the surface of the
次に、第2金属層15が配線7の表面に形成される(図4(C)を参照。本願でいう「第3工程」の一例である)。第2金属層15は、無電解メッキにより、配線7の表面に選択的に形成される。第2金属層15は、例えば、NiP、NiB、NiWP、NiWBまたはCoW等を用いた無電解メッキにより形成可能である。また、第2金属層15は、CoPやCoWP,Pd等の不活性な金属で形成することも可能である。第2金属層15の厚さは、配線7の配線間隔にもよるが、例えば、50nm程度が好ましい。
Next, the
次に、基板10の上側に第2樹脂絶縁層9が形成される(図4(D)を参照)。基板10の上側に第2樹脂絶縁層9が形成されることにより、配線7が第2樹脂絶縁層9に埋設された状態になる。バリヤ膜12は、第2金属層15によって第2樹脂絶縁層9に接しているため、第2樹脂絶縁層9との密着も確保される。
Next, the second
上記一連の工程を経ることにより、フッ化ニッケル層14を有するバリヤ膜12によって第2樹脂絶縁層9から配線7が覆われたインターポーザ基板3が完成する。
Through the above series of steps, the
図5は、配線間の電界強度をグラフで示した図である。微細な配線を有するインターポーザ基板等の各種回路基板においては、配線材料としてCu(銅)が用いられ、樹脂絶縁材が絶縁層に用いられる。そして、回路基板の配線は、微細化に対応するべく、例えば、フォトレジストによるパターン形成と電解メッキを用いたセミアディティブ法で形成される。また、高信頼性化のため、それらの配線には無電解メッキ可能なNi(ニッケル)系の金属がバリヤ膜として被膜される。しかし、図5において破線の枠で示すように、配線間の電界強度は、配線間の距離(スペース)が1μm以下になると急上昇する。よって、2μm以上の配線に従来から用いられているNiPメタルキャップ等のバリヤを、1μm以下の配線のバリヤとしてそのまま用いると、バリヤ性が不足し、イオンマイグレーショ
ン等が原因で、HAST等の信頼性試験においてリーク電流が基準を満たせない。
FIG. 5 is a graph showing the electric field strength between the wirings. In various circuit boards such as an interposer board having fine wiring, Cu (copper) is used as a wiring material, and a resin insulating material is used for an insulating layer. The wiring on the circuit board is formed, for example, by a semi-additive method using pattern formation with a photoresist and electrolytic plating in order to cope with miniaturization. In order to increase reliability, Ni (nickel) -based metal that can be electrolessly plated is coated on these wirings as a barrier film. However, as indicated by a broken-line frame in FIG. 5, the electric field strength between the wirings rapidly increases when the distance (space) between the wirings is 1 μm or less. Therefore, if a barrier such as a NiP metal cap conventionally used for wiring of 2 μm or more is used as it is as a barrier of wiring of 1 μm or less, the barrier property is insufficient, and reliability such as HAST is caused due to ion migration and the like. In the test, the leakage current cannot meet the standard.
この点、上記実施形態のインターポーザ基板3では、配線7が、表面がNiPのバリヤ膜よりも化学的に安定的なフッ化ニッケル層14を有するバリヤ膜12によって第2樹脂絶縁層9から覆われているため、NiPメタルキャップよりもイオンマイグレーションの進行が抑制される。よって、上記実施形態のインターポーザ基板3に備わるフッ化ニッケル層14は、狭小な配線7間に生ずる比較的高い電界強度に耐えることができる。したがって、インターポーザ基板3は、HAST等の信頼性試験においても良好な試験結果が得られることになる。
In this regard, in the
フッ化ニッケル層14の効果を検証したので、その検証結果を以下に示す。
Since the effect of the
図6は、インターポーザ基板3との比較に用いた比較例に係るインターポーザ基板103の製造工程を示した図である。インターポーザ基板103は、図3に示したセミアディティブ法と同様の方法で配線107が第1樹脂絶縁層108や密着層111を介して基板110の上に形成された後、バリヤ膜112が配線107の表面に形成される(図6(A)を参照)。バリヤ膜112は、Ni(ニッケル)系の金属による無電解メッキにて形成される。
FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of the
次に、基板110の上側に第2樹脂絶縁層109が形成される(図6(B)を参照)。基板110の上側に第2樹脂絶縁層109が形成されることにより、配線107が第2樹脂絶縁層109に埋設された状態になる。
Next, the second resin insulating layer 109 is formed over the substrate 110 (see FIG. 6B). By forming the second resin insulating layer 109 on the upper side of the
上記一連の工程を経ることにより作成されたインターポーザ基板103と、上記実施形態に係るインターポーザ基板3の2つの試料に対してHAST試験を行ったところ、以下のような結果となった。図7は、HAST試験の結果をグラフで示した図である。
When the HAST test was performed on two samples of the
図7のグラフの「処理無し」は、比較例に係るインターポーザ基板103のHAST試験の歩留まりを示している。また、図7のグラフの「フッ化処理有り」は、実施形態に係るインターポーザ基板3のHAST試験の歩留まりを示している。本検証におけるHAST試験の試験条件は、配線幅と配線間隔と配線高さが何れも1.0μmであり、配線の下部にあるTi(チタン)の密着層の厚さは20nmである。また、比較例に係るインターポーザ基板103のバリヤ膜112は、厚さ50nmのNiPである。また、実施形態に係るインターポーザ基板3の第1金属層13は厚さ50nmのNi、フッ化ニッケル層14は厚さ10nm程度のフッ化ニッケル、第2金属層15は厚さ50nmのNiである。また、バイアス電圧は3.5Vである。2つの棒グラフを見比べると明らかなように、実施形態に係るインターポーザ基板3のHAST試験の歩留まりは、比較例に係るインターポーザ基板103のHAST試験の歩留まりmの3倍以上という結果が得られた。この結果より、フッ化ニッケル層を配線のバリヤ膜中に有する回路基板は、フッ化ニッケル層を配線のバリヤ膜中に有しない回路基板よりも高い信頼性を有することが確認された。
“No treatment” in the graph of FIG. 7 indicates the yield of the HAST test of the
なお、本願で開示する回路基板は、上記実施形態のインターポーザ基板3に限定されるものではない。図8は、変形例に係る電子装置の構造を示した図である。本願で開示する回路基板は、例えば、図8に示されるように、複数チップ間を樹脂基板上で再配線するために用いる回路基板(Multi Chip Package)であってもよい。また、本願で開示する回
路基板は、例えば、Fan Out WLP(Wafer level package)用の基板、ガラス
や樹脂基板等を基材とした配線中継基板(インターポーザ基板)など、インターポーザ以外の各種回路基板であってもよい。
The circuit board disclosed in the present application is not limited to the
1・・電子装置:2・・プリント基板:3,103・・インターポーザ基板:4・・LSIチップ:5・・半田バンプ:6・・マイクロバンプ:7,107・・配線:8,108・・第1樹脂絶縁層:9,109・・第2樹脂絶縁層:10,110・・基板:11,111・・密着層:12,112・・バリヤ膜:13・・第1金属層:14・・フッ化ニッケル層:15・・第2金属層:16・・シード層:17・・レジスト 1..Electronic device: 2..Print substrate: 3,103..Interposer substrate: 4..LSI chip: 5..Solder bump: 6..Micro bump: 7, 107..Wiring: 8, 108 .. First resin insulation layer: 9, 109 Second resin insulation layer: 10, 110 Substrate: 111 111 Adhesion layer: 12, 112 Barrier film: 13, First metal layer: 14 Nickel fluoride layer: 15 Second metal layer: 16 Seed layer: 17 Resist
Claims (6)
前記樹脂絶縁層に埋設されている銅配線と、
前記銅配線を前記樹脂絶縁層から覆っており、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜と、を備える、
回路基板。 A resin insulation layer;
Copper wiring embedded in the resin insulation layer;
A barrier film covering the copper wiring from the resin insulating layer and having a layer containing nickel fluoride,
Circuit board.
請求項1に記載の回路基板。 The barrier film has, in order from the copper wiring side, a first metal layer containing nickel, a layer containing the nickel fluoride, and a second metal layer containing nickel.
The circuit board according to claim 1.
請求項1または2に記載の回路基板。 The barrier film is formed on each wiring having a distance of at least 1 μm between adjacent wirings,
The circuit board according to claim 1 or 2.
前記回路基板に実装された電子部品と、を備える、
電子装置。 A circuit board comprising: a resin insulating layer; a copper wiring embedded in the resin insulating layer; and a barrier film that covers the copper wiring from the resin insulating layer and includes a layer containing nickel fluoride;
An electronic component mounted on the circuit board,
Electronic equipment.
前記銅配線を、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜で覆う工程と、
前記バリヤ膜で覆われた前記銅配線を第2の樹脂絶縁層で埋設する工程と、を有する、
回路基板の製造方法。 Forming a copper wiring on the first resin insulation layer;
Covering the copper wiring with a barrier film having a layer containing nickel fluoride;
Burying the copper wiring covered with the barrier film with a second resin insulation layer,
A method of manufacturing a circuit board.
前記銅配線を、ニッケルを含有する第1金属層で覆う第1工程と、
フッ素系ガスのプラズマ処理により前記第1金属層の表面をフッ化させる第2工程と、
前記銅配線を、ニッケルを含有する第2金属層で更に覆う第3工程と、を有する、
請求項5に記載の回路基板の製造方法。 The step of covering the barrier film includes
A first step of covering the copper wiring with a first metal layer containing nickel;
A second step of fluorinating the surface of the first metal layer by plasma treatment with a fluorine-based gas;
A third step of further covering the copper wiring with a second metal layer containing nickel,
The method for manufacturing a circuit board according to claim 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017128796A JP2019012771A (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017128796A JP2019012771A (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019012771A true JP2019012771A (en) | 2019-01-24 |
Family
ID=65226977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017128796A Pending JP2019012771A (en) | 2017-06-30 | 2017-06-30 | Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019012771A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020181935A (en) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 富士通株式会社 | Wiring board and manufacturing method thereof |
-
2017
- 2017-06-30 JP JP2017128796A patent/JP2019012771A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020181935A (en) * | 2019-04-26 | 2020-11-05 | 富士通株式会社 | Wiring board and manufacturing method thereof |
JP7279496B2 (en) | 2019-04-26 | 2023-05-23 | 富士通株式会社 | Wiring board and its manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102157473B (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
TWI464849B (en) | Semiconductor structures and method of forming a device | |
US10008459B2 (en) | Structures having a tapering curved profile and methods of making same | |
CN102709263A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR20110128120A (en) | Substrate contact opening | |
US10129980B2 (en) | Circuit board and electronic component device | |
US9392703B2 (en) | Pad structure and mounted structure | |
US8872040B2 (en) | Wiring structure and manufacturing method thereof, and electronic apparatus and manufacturing method thereof | |
JP6217465B2 (en) | Wiring structure manufacturing method, wiring structure, and electronic device using the same | |
JP6186780B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2016092245A (en) | Electronic device and manufacturing method thereof | |
JP2019012771A (en) | Circuit board, electronic device, and manufacturing method of circuit board | |
JP2008288607A (en) | Method for manufacturing electronic parts packaging structure | |
JP2016213254A (en) | Wiring structure and manufacturing method thereof, and semiconductor device | |
US8377816B2 (en) | Method of forming electrical connections | |
KR101109053B1 (en) | Wafer with Through via hole and Packing method of the same | |
US20120032331A1 (en) | Circuit substrate and manufacturing method thereof and package structure and manufacturing method thereof | |
JP2010092974A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same, and electronic device | |
US7910478B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor devices | |
US10224300B2 (en) | Pad structure and manufacturing method thereof | |
JP2014135385A (en) | Wiring structure, method for forming wiring, and reconstructed wafer | |
JP2019129172A (en) | Circuit board, manufacturing method of circuit board, electronic apparatus and manufacturing method of electronic apparatus | |
JP2013084998A (en) | Method for manufacturing semiconductor package, and semiconductor package | |
JP5906812B2 (en) | Wiring structure, semiconductor device, and manufacturing method of wiring structure | |
JP2005129665A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof |