JP2019186337A - 多層配線構造体及びその製造方法 - Google Patents

多層配線構造体及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シード層の破壊に起因するビアの導通不良を防止する。【解決手段】配線層L1に設けられ、主導体層13を含む導体パターンP1aと、配線層L1を覆い、導体パターンP1aの一部を露出させる開口部61aを有する層間絶縁膜61と、配線層L2に設けられ、開口部61aを介して導体パターンP1aに接続された導体パターンP2aとを備える。導体パターンP2aは、層間絶縁膜61と接するシード層21,22と、シード層21,22上に設けられ、主導体層13と同じ金属材料からなる主導体層23とを含む。シード層21,22は、開口部61aの底部において部分的に除去されており、これにより、開口部61aの底部において主導体層13と主導体層23がシード層21,22を介することなく接している。このように、主導体層13と主導体層23が直接接触する部分を有していることから、ビアが導通不良となることがない。【選択図】図1

Description

本発明は多層配線構造体及びその製造方法に関し、特に、電子部品や回路基板などに含まれる多層配線構造体及びその製造方法に関する。
電子部品や回路基板は、層間絶縁膜を介して複数の配線層が積層されてなる多層配線構造体を含んでいることがある。多層配線構造体においては、導体パターンと層間絶縁膜の密着性を高めるため、クロム(Cr)などからなる密着層が用いられることがある。例えば、特許文献1に記載された回路基板は、銅配線の上面にクロム(Cr)などからなる密着層を設けることにより、銅配線を覆う層間絶縁膜との密着性を確保している。
そして、特許文献1においては、層間絶縁膜にビアホールを形成することによって銅配線を露出させ、その後、無電解めっきによってめっき膜を形成している。しかしながら、無電解めっきは、電解めっきと比べて成膜レートが低いばかりでなく、プロセスコストが高いという問題がある。このため、無電解めっきに代えて電解めっきを行うことが望ましいが、この場合には、給電するための薄いシード層が必要となる。
特開2001−127155号公報
しかしながら、ビアホール内にシード層を形成すると、下層の配線層と上層の配線層との間にシード層が残存する。シード層は、クロム(Cr)などの金属材料からなり、主導体層の材料として用いられる銅(Cu)とは熱膨張係数が異なることから、熱衝撃試験や吸湿リフロー試験や耐湿動作試験などの過酷な試験を行うと、シード層と主導体層の界面に生じる応力によってシード層が破壊され、これによりビアが導通不良となることがあった。また、導体パターンと層間絶縁膜は熱膨張係数や吸湿性が相違することから、主導体層や層間絶縁膜を厚く設定した場合、上記のような過酷な試験を行うと、シード層と主導体層の界面に生じる応力によってシード層が破壊され、これによりビアが導通不良となることがあった。
したがって、本発明は、シード層の破壊に起因するビアの導通不良を防止することが可能な多層配線構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明による多層配線構造体は、第1及び第2の配線層を含む複数の配線層が積層されてなる多層配線構造体であって、第1の配線層に設けられ、第1の主導体層を含む第1の導体パターンと、第1の配線層を覆い、第1の導体パターンの一部を露出させる開口部を有する層間絶縁膜と、第2の配線層に設けられ、開口部を介して第1の導体パターンに接続された第2の導体パターンとを備え、第2の導体パターンは、層間絶縁膜と接するシード層と、シード層上に設けられ、第1の主導体層と同じ金属材料からなる第2の主導体層とを含み、シード層は、開口部の底部の少なくとも一部において除去されており、これにより、開口部の底部の少なくとも一部において第1の主導体層と第2の主導体層がシード層を介することなく接していることを特徴とする。
本発明によれば、開口部の底部の少なくとも一部においてシード層が除去されていることから、開口部の底部の少なくとも一部において第1の主導体層と第2の主導体層が直接接触する。このため、仮にシード層の破壊が生じたとしても、第1の主導体層と第2の主導体層が直接接触する部分を有していることから、導通不良となることがない。
本発明において、開口部の内壁面及び底部の外周縁部はシード層で覆われており、外周縁部に囲まれた中央部において、第1の主導体層と第2の主導体層がシード層を介することなく接していても構わない。これによれば、シード層を介して第1の主導体層に給電することができるため、第1の主導体層に別途給電を行うことなく、電解めっきによって開口部内に第2の主導体層を形成することが可能となる。しかも、開口部の外周縁部がシード層で覆われることから、開口部の外周縁部を構成する層間絶縁膜のエッジの剥離を防止することも可能となる。
本発明において、第1及び第2の主導体層は、銅(Cu)からなるものであっても構わない。これによれば、第1及び第2の配線層の抵抗値を低くすることが可能となる。
本発明において、シード層は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)又はこれらのいずれかを含む合金若しくは積層体からなるものであっても構わない。これによれば、シード層が密着層としても機能することから、銅(Cu)からなる主導体層と層間絶縁膜の密着性を高めることが可能となる。
第1の主導体層と第2の主導体層が接している部分においては、第1及び第2の主導体層を構成する銅(Cu)の結晶が開口部の底部を規定する界面を横切って存在していても構わない。これによれば、第1の主導体層と第2の主導体層の界面が消失し、両者が一体化することから、より高い密着性を得ることが可能となる。
本発明による多層配線構造体の製造方法は、第1及び第2の配線層を含む複数の配線層が積層されてなる多層配線構造体の製造方法であって、第1の配線層に第1の主導体層を含む第1の導体パターンを形成する第1の工程と、第1の配線層を覆う層間絶縁膜を形成する第2の工程と、層間絶縁膜に第1の主導体層の一部を露出させる開口部を形成する第3の工程と、層間絶縁膜上及び開口部内にシード層を形成する第4の工程と、開口部の底部に形成されたシード層の少なくとも一部を除去することによって、第1の主導体層を露出させる第5の工程と、シード層上及び第1の主導体層の露出した部分上に、第1の主導体層と同じ金属材料からなる第2の主導体層を形成する第6の工程とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、開口部の底部に形成されたシード層の少なくとも一部を除去していることから、開口部の底部の少なくとも一部において第1の主導体層と第2の主導体層を直接接触させることができる。このため、仮にシード層の破壊が生じたとしても、第1の主導体層と第2の主導体層が直接接触する部分を有していることから、導通不良となることがない。
第5の工程においては、第1の主導体層とシード層の接触部分が残るよう、開口部の底部に形成されたシード層を部分的に除去しても構わない。これによれば、第6の工程において、シード層を介した給電による電解めっきを行えば、第1の主導体層に別途給電を行うことなく、電解めっきによって開口部内に第2の主導体層を形成することが可能となる。
本発明において、シード層は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)又はこれらのいずれかを含む合金若しくは積層体からなる下層シード層と、銅(Cu)からなる上層シード層を含むものであっても構わない。これによれば、シード層の抵抗値を大幅に低抵抗化することが可能となる。
このように、本発明の多層配線構造体及びその製造方法によれば、シード層の破壊に起因するビアの導通不良を防止することが可能となる。
図1は、本発明の第1の実施形態による多層配線構造体1の構造を説明するための略断面図である。 図2は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図3は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図4は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図5は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図6は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図7は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図8は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図9は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図10は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図11は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図12は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図13は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図14は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図15は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図16は、多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。 図17は、フォトレジストR2のパターン形状を説明するための略平面図である。 図18は、下層シード層21及び上層シード層22のパターン形状を説明するための略平面図である。 図19は、開口部61aを拡大して示す略平面図である。 図20は、本発明の第2の実施形態による多層配線構造体2の構造を説明するための略断面図である。 図21は、本発明の第3の実施形態による多層配線構造体3の構造を説明するための略断面図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明の第1の実施形態による多層配線構造体1の構造を説明するための略断面図である。
本実施形態による多層配線構造体1は、キャパシタCやインダクタLなどの素子が集積されたチップ型電子部品、例えば、フィルタ、バラン、ダイプレクサ、共振器、方向性結合器などの一部分である。但し、本発明による多層配線構造体の適用対象がこれに限定されるものではなく、種々の電子部品、モジュール部品、回路基板などに適用することが可能である。
図1に示すように、本実施形態による多層配線構造体1は、基板6と、基板6上に形成された絶縁膜8と、絶縁膜8上に積層された第1〜第5の配線層L1〜L5とを備えている。基板6の材料については特に限定されず、フェライト、ガラス、セラミックスなどの無機材料の他、樹脂材料を用いることができる。また、絶縁膜8は、SiO、Alなどの絶縁材料からなる平坦化用の膜である。絶縁膜8についても、無機材料の他、樹脂材料を用いることが可能である。基板6の材料によって絶縁性が得られる場合や表面の平坦性が十分に得られる場合は、絶縁膜8は形成しなくても構わない。
配線層L1は、下層シード層11、上層シード層12及び主導体層13からなる導体パターンP1a,P1bを有している。下層シード層11は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)又はこれらのいずれかを含む合金若しくは積層体からなり、密着層として機能する。特に限定されるものではないが、下層シード層11の厚みは0.01μm程度である。上層シード層12は銅(Cu)からなり、後述する電解めっき工程における給電ラインの抵抗値を低減する役割を果たす。特に限定されるものではないが、上層シード層12の厚みは0.2μm〜0.4μm程度である。主導体層13は銅(Cu)からなり、特に限定されるものではないが、その厚みは5μm〜70μm程度である。
図1に示すように、導体パターンP1bはSiなどの絶縁材料からなる容量絶縁膜Dで完全に覆われているのに対し、導体パターンP1aの上部は、容量絶縁膜Dに設けられた開口部から露出している。導体パターンP1bはキャパシタCの下部容量電極として機能し、導体パターンP1bを覆う容量絶縁膜Dの表面には、上部容量電極として機能する導体パターンP1cが形成されている。導体パターンP1cは、下層シード層14、上層シード層15及び主導体層16によって構成される。
配線層L1は層間絶縁膜61によって覆われ、層間絶縁膜61上に配線層L2が形成される。層間絶縁膜61の材料については特に限定されず、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、BTレジン、エポキシ、アクリルなどの樹脂材料であっても構わないし、Al、SiO、Siなどの無機材料であっても構わない。より上層に位置する層間絶縁膜62〜64についても、層間絶縁膜61と同じ材料を用いることができる。配線層L2は、下層シード層21、上層シード層22及び主導体層23からなる導体パターンP2a,P2bを有している。下層シード層21、上層シード層22及び主導体層23の材料及び厚みは、上述した下層シード層11、上層シード層12及び主導体層13とそれぞれ同じである。配線層L3〜L5に含まれる下層シード層31,41,51についても下層シード層11と同じ材料及び厚みとすることができ、配線層L3〜L5に含まれる上層シード層32,42,52についても上層シード層12と同じ材料及び厚みとすることができ、配線層L3〜L5に含まれる主導体層33,43,53についても主導体層13と同じ材料及び厚みとすることができる。但し、各層の厚みは同じでなくても良く、適宜異なっていても構わない。層間絶縁膜61には、導体パターンP1a,P1bをそれぞれ露出させる開口部61a,61bが設けられており、導体パターンP2a,P2bは、開口部61a,61bを介して導体パターンP1a,P1cにそれぞれ接続されている。
ここで、開口部61a,61bの底部の略中央部においては、下層シード層21及び上層シード層22が除去されており、これにより、開口部61a,61bの底部の略中央部において主導体層13,16と主導体層23がシード層を介することなく接している。これに対し、その他の部分には下層シード層21及び上層シード層22が残存している。つまり、層間絶縁膜61の上面、開口部61a,61bの内壁面、並びに、開口部61a,61bの底部の外周縁部は、下層シード層21及び上層シード層22で覆われている。
配線層L2は層間絶縁膜62によって覆われ、層間絶縁膜62上に配線層L3が形成される。配線層L3は、下層シード層31、上層シード層32及び主導体層33からなる導体パターンP3a,P3bを有している。層間絶縁膜62には、導体パターンP2aを露出させる開口部62aが設けられており、導体パターンP3aは、開口部62aを介して導体パターンP2aに接続されている。
そして、開口部62aの底部の略中央部においては、下層シード層31及び上層シード層32が除去されており、これにより、開口部62aの底部の略中央部において主導体層23と主導体層33がシード層を介することなく接している。これに対し、その他の部分には下層シード層31及び上層シード層32が残存している。つまり、層間絶縁膜62の上面、開口部62aの内壁面、並びに、開口部62aの底部の外周縁部は、下層シード層31及び上層シード層32で覆われている。
配線層L3は層間絶縁膜63によって覆われ、層間絶縁膜63上に配線層L4が形成される。配線層L4は、下層シード層41、上層シード層42及び主導体層43からなる導体パターンP4a,P4bを有している。層間絶縁膜63には、導体パターンP3aを露出させる開口部63aが設けられており、導体パターンP4aは、開口部63aを介して導体パターンP3aに接続されている。
そして、開口部63aの底部の略中央部においては、下層シード層41及び上層シード層42が除去されており、これにより、開口部63aの底部の略中央部において主導体層33と主導体層43がシード層を介することなく接している。これに対し、その他の部分には下層シード層41及び上層シード層42が残存している。つまり、層間絶縁膜63の上面、開口部63aの内壁面、並びに、開口部63aの底部の外周縁部は、下層シード層41及び上層シード層42で覆われている。
ここで、導体パターンP2a,P2b,P3b,P4bは、インダクタL又は伝送線路の一部を構成する要素である。
配線層L4は層間絶縁膜64によって覆われ、層間絶縁膜64上に配線層L5が形成される。配線層L5は、下層シード層51、上層シード層52及び主導体層53からなる導体パターンP5aを有している。層間絶縁膜64には、導体パターンP4aを露出させる開口部64aが設けられており、導体パターンP5aは、開口部64aを介して導体パターンP4aに接続されている。
そして、開口部64aの底部の略中央部においては、下層シード層51及び上層シード層52が除去されており、これにより、開口部64aの底部の略中央部において主導体層43と主導体層53がシード層を介することなく接している。これに対し、その他の部分には下層シード層51及び上層シード層52が残存している。つまり、層間絶縁膜64の上面、開口部64aの内壁面、並びに、開口部64aの底部の外周縁部は、下層シード層51及び上層シード層52で覆われている。
ここで、導体パターンP5aは、外部端子(例えばボンディングパッド)として用いられる。導体パターンP5aを外部端子として用いる場合、はんだ実装が行えるよう、導体パターンP5aの表面にNi/AuやNi/SnやNi/Agなど電極を形成してLGAパッドを構成したり、はんだボールを形成してBGAパッドを構成したりすることができる。この他、導体パターンP5aの表面にNi/AuやNi/Pd/Auなど電極を形成することにより、導体パターンP5aをワイヤーボンディングパッドまたはバンプボンディングパッドとして用いることも可能である。
このように、本実施形態による多層配線構造体1は、開口部61a〜64a,61bの底部の略中央部においてシード層が除去されていることから、この部分において、下層に位置する主導体層(例えば主導体層13)と上層に位置する主導体層(例えば主導体層23)が直接接触する。つまり、この部分においてはシード層が介在しないことから、熱衝撃試験や吸湿リフロー試験や耐湿動作試験などの過酷な試験を行っても、シード層の破壊による導通不良が発生することがない。
しかも、開口部61a〜64a,61bの内壁面及び底部の外周縁部はシード層で覆われており、外周縁部に囲まれた中央部においてのみシード層が除去されていることから、開口部61a〜64a,61bの外周縁部を構成する層間絶縁膜61〜64のエッジが密着性の高い下層シード層11,21,31,41,51で覆われる。これにより、層間絶縁膜61〜64のエッジの剥離が防止される。
次に、本実施形態による多層配線構造体1の製造方法について説明する。
図2〜図16は、本実施形態による多層配線構造体1の製造方法を説明するための工程図である。
まず、図2に示すように、セラミックスなどからなる基板6を用意し、その表面にAlなどの絶縁材料からなる平坦化用の絶縁膜8をスパッタリング法などによって形成する。そして、絶縁膜8の表面に、クロム(Cr)などからなる下層シード層11及び銅(Cu)などからなる上層シード層12をスパッタリング法などによって形成する。
次に、図3に示すように、上層シード層12の全面にフォトレジストR1を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて露光及び現像することにより、フォトレジストR1をパターニングする。この状態で電解めっきを行うことにより、図4に示すように、フォトレジストR1で覆われていない部分に主導体層13を形成する。電解めっきを行う際には、下層シード層11及び上層シード層12を介して給電を行う。この時、下層シード層11はクロム(Cr)など比較的抵抗値の高い材料からなり、その膜厚も非常に薄いものの、上層シード層12が抵抗値の低い銅(Cu)からなり、その膜厚も下層シード層11よりも十分に厚いことから、給電時における電気抵抗を低減することができる。
次に、図5に示すようにフォトレジストR1を剥離し、さらに、図6に示すように、主導体層13で覆われていない部分の下層シード層11及び上層シード層12を除去する。これにより、複数の導体パターンP1a,P1bが電気的に分離される。下層シード層11及び上層シード層12の除去は、ウェットエッチング又はドライエッチングによって行うことができる。
次に、図7に示すように、全面にSiなどからなる容量絶縁膜DをCVD法やスパッタリング法によって形成する。さらに、図8に示すように、容量絶縁膜Dの表面に下層シード層14、上層シード層15及び主導体層16をこの順に積層し、これらをパターニングすることにより、容量絶縁膜Dを介して導体パターンP1b上に導体パターンP1cを形成する。さらに、図9に示すように、容量絶縁膜Dをパターニングすることによって、導体パターンP1aの上面を露出させる。そして、図10に示すように、全面に層間絶縁膜61を形成した後、これをパターニングすることによって、導体パターンP1a,P1cの上面を露出させる開口部61a,61bを形成する。層間絶縁膜61の形成は、紫外線硬化性の樹脂を全面に塗布した後、フォトリソグラフィー法を用いて露光及び現像し、さらにキュアすることによって行う。
次に、図11に示すように、開口部61a,61bの内部を含む全面に、クロム(Cr)などからなる下層シード層21及び銅(Cu)などからなる上層シード層22をスパッタリング法などによって順次形成する。これにより、開口部61a,61bの内壁面及び底面(主導体層13の上面)は、下層シード層21と接することになる。
次に、図12に示すように、上層シード層22の全面にフォトレジストR2を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて露光及び現像することにより、フォトレジストR2をパターニングする。フォトレジストR2の平面的なパターン形状は、図17に示すとおり、開口部61a,61bの内壁面を覆い、開口部61a,61bの底面における中央部61cを露出させる形状とする。つまり、フォトレジストR2の開口部R2a,R2bは、層間絶縁膜61の開口部61a,61bよりもやや径を小さい。
この状態で、フォトレジストR2をマスクとして上層シード層22及び下層シード層21を順次エッチングする。これにより、図13に示すように、フォトレジストR2で覆われていない部分の上層シード層22及び下層シード層21が除去され、配線層L1の主導体層13が露出する。上層シード層22及び下層シード層21の除去方法については特に限定されず、ドライエッチング、ウェットエッチングなどを用いることができる。また、フォトレジストR2をマスクとして上層シード層22をパターニングした後、フォトレジストR2を除去し、パターニングされた上層シード層22をマスクとして下層シード層21をパターニングしても構わない。
その後、フォトレジストR2を除去すると、平面図である図18に示すように、開口部61a,61bの内壁面及び底部の外周縁部は下層シード層21及び上層シード層22によって覆われる一方、外周縁部に囲まれた中央部61cについては、下層シード層21及び上層シード層22で覆われることなく、主導体層13が露出した状態となる。
次に、図14に示すように、全面にフォトレジストR3を形成した後、フォトリソグラフィー法を用いて露光及び現像することにより、フォトレジストR3をパターニングする。この状態で電解めっきを行うことにより、図15に示すように、フォトレジストR3で覆われていない部分に主導体層23を形成する。電解めっきを行う際には、下層シード層21及び上層シード層22を介して給電を行う。上述の通り、開口部61a,61bの底部の外周縁部には下層シード層21及び上層シード層22が残存しており、この部分において下層シード層21及び上層シード層22と主導体層13が接触していることから、下層シード層21及び上層シード層22を介して給電を行うと、主導体層13にも給電される。これにより、下層シード層21及び上層シード層22で覆われていない開口部61a,61bの底部の中央部においても、正しくめっき膜を成長させることが可能となる。
主導体層13の表面に直接めっき形成される主導体層23は、めっき成長に伴って主導体層13と一体化し、両者の境界は消失する。つまり、主導体層13を構成する銅(Cu)の結晶が連続的に成長し、図19に示すように、主導体層13と主導体層23が接している部分においては、主導体層13,23を構成する銅(Cu)の結晶71が開口部61aの底部を規定する界面72を横切って存在することになる。
次に、図16に示すようにフォトレジストR3を剥離し、さらに、主導体層23で覆われていない部分の下層シード層21及び上層シード層22をウェットエッチング又はドライエッチングによって除去する。これにより、複数の導体パターンP2a,P2bが電気的に分離される。
その後は、図10〜図16に示す工程を繰り返すことにより、図1に示した多層配線構造体1を得ることができる。
このように、本実施形態による多層配線構造体1の製造方法においては、開口部の底部に形成された上層シード層及び下層シード層を部分的に除去していることから、開口部の底部の中央部において、下層の配線層の主導体層(例えば主導体層13)と上層の配線層の主導体層(例えば主導体層23)を直接接触させることができる。
しかも、開口部の底部の外周縁部には下層シード層及び上層シード層が残存していることから、電解めっき工程においては、この部分を介して下層の配線層の主導体層に給電を行うことが可能となる。また、開口部の底部の外周縁部が下層シード層で覆われていることから、図19の符号Eで示すように、主導体層13と接する層間絶縁膜61のエッジ部分が下層シード層21で覆われる。これにより、層間絶縁膜61のエッジ部分の剥離を防止することが可能となる。
<第2の実施形態>
図20は、本発明の第2の実施形態による多層配線構造体2の構造を説明するための略断面図である。
本実施形態による多層配線構造体2は、下層シード層21,31,41,51及び上層シード層22,32,42,52の除去範囲が開口部の底部全体に拡大されている点において、第1の実施形態による多層配線構造体1と相違している。その他の構成は、第1の実施形態による多層配線構造体1と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、下層の配線層の主導体層(例えば主導体層13)と上層の配線層の主導体層(例えば主導体層23)が直接接触する面積がより拡大することから、ビア抵抗をより低減することが可能となる。
<第3の実施形態>
図21は、本発明の第3の実施形態による多層配線構造体3の構造を説明するための略断面図である。
本実施形態による多層配線構造体3は、下層シード層21,31,41,51及び上層シード層22,32,42,52の除去範囲が開口部の内壁面および開口部の周囲に位置する層間絶縁膜の上面にまで拡大されている点において、第2の実施形態による多層配線構造体2と相違している。その他の構成は、第2の実施形態による多層配線構造体2と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
本実施形態においては、開口部内に成膜された下層シード層21,31,41,51及び上層シード層22,32,42,52を全て除去していることから、これらをパターニングするためのフォトレジスト(例えばフォトレジストR2)のパターニングが容易となる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
例えば、上記各実施形態においては、シード層が下層シード層と上層シード層の積層膜によって構成されているが、下層シード層のみからなる単層構造であっても構わない。また、各配線層における主導体層の厚みは、全ての配線層において同じであっても構わないし、少なくとも一部の配線層において異なっていても構わない。つまり、主導体層の厚みは、設計デザインによって所望の値とすればよい。
1〜3 多層配線構造体
6 基板
8 絶縁膜
11,14,21,31,41,51 下層シード層
12,15,22,32,42,52 上層シード層
13,16,23,33,43,53 主導体層
61〜64 層間絶縁膜
61a〜64a,61b 開口部
61c 中央部
71 結晶
72 界面
C キャパシタ
D 容量絶縁膜
L インダクタ
L1〜L5 配線層
P1a〜P1c,P2a,P2b,P3a,P3b,P4a,P4b,P5a 導体パターン
R1〜R3 フォトレジスト
R2a,R2b 開口部

Claims (9)

  1. 第1及び第2の配線層を含む複数の配線層が積層されてなる多層配線構造体であって、
    前記第1の配線層に設けられ、第1の主導体層を含む第1の導体パターンと、
    前記第1の配線層を覆い、前記第1の導体パターンの一部を露出させる開口部を有する層間絶縁膜と、
    前記第2の配線層に設けられ、前記開口部を介して前記第1の導体パターンに接続された第2の導体パターンと、を備え、
    前記第2の導体パターンは、前記層間絶縁膜と接するシード層と、前記シード層上に設けられ、前記第1の主導体層と同じ金属材料からなる第2の主導体層とを含み、
    前記シード層は、前記開口部の底部の少なくとも一部において除去されており、これにより、前記開口部の底部の少なくとも一部において前記第1の主導体層と前記第2の主導体層が前記シード層を介することなく接していることを特徴とする多層配線構造体。
  2. 前記開口部の内壁面及び底部の外周縁部は前記シード層で覆われており、前記外周縁部に囲まれた中央部において、前記第1の主導体層と前記第2の主導体層が前記シード層を介することなく接していることを特徴とする請求項1に記載の多層配線構造体。
  3. 前記第1及び第2の主導体層は、銅(Cu)からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の多層配線構造体。
  4. 前記シード層は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)又はこれらのいずれかを含む合金若しくは積層体からなることを特徴とする請求項3に記載の多層配線構造体。
  5. 前記第1の主導体層と前記第2の主導体層が接している部分においては、前記第1及び第2の主導体層を構成する銅(Cu)の結晶が前記開口部の底部を規定する界面を横切って存在していることを特徴とする請求項3又は4に記載の多層配線構造体。
  6. 第1及び第2の配線層を含む複数の配線層が積層されてなる多層配線構造体の製造方法であって、
    前記第1の配線層に第1の主導体層を含む第1の導体パターンを形成する第1の工程と、
    前記第1の配線層を覆う層間絶縁膜を形成する第2の工程と、
    前記層間絶縁膜に前記第1の主導体層の一部を露出させる開口部を形成する第3の工程と、
    前記層間絶縁膜上及び前記開口部内にシード層を形成する第4の工程と、
    前記開口部の底部に形成されたシード層の少なくとも一部を除去することによって、前記第1の主導体層を露出させる第5の工程と、
    前記シード層上及び前記第1の主導体層の露出した部分上に、前記第1の主導体層と同じ金属材料からなる第2の主導体層を形成する第6の工程と、を備えることを特徴とする多層配線構造体の製造方法。
  7. 前記第5の工程においては、前記第1の主導体層と前記シード層の接触部分が残るよう、前記開口部の底部に形成されたシード層を部分的に除去することを特徴とする請求項6に記載の多層配線構造体の製造方法。
  8. 前記第6の工程においては、前記シード層を介した給電による電解めっきによって前記第2の主導体層を形成することを特徴とする請求項7に記載の多層配線構造体の製造方法。
  9. 前記シード層は、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、タングステン(W)、タンタル(Ta)又はこれらのいずれかを含む合金若しくは積層体からなる下層シード層と、銅(Cu)からなる上層シード層を含むことを特徴とする請求項8に記載の多層配線構造体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032421A1 (ja) * 2021-08-31 2023-03-09 Tdk株式会社 Lc複合電子部品

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220223498A1 (en) 2021-01-08 2022-07-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Backside or frontside through substrate via (tsv) landing on metal
JP2023069390A (ja) * 2021-11-05 2023-05-18 イビデン株式会社 配線基板

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001127155A (ja) 1999-10-29 2001-05-11 Hitachi Ltd ビルドアップ基板、及びその製法
JP2005142330A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法及び半導体装置
JP2005166757A (ja) * 2003-11-28 2005-06-23 Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd 配線構造体、配線構造体の形成方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの形成方法、及び表示装置
US8436252B2 (en) * 2009-06-30 2013-05-07 Ibiden Co., Ltd. Printed wiring board and method for manufacturing the same
JP5436259B2 (ja) * 2010-02-16 2014-03-05 日本特殊陶業株式会社 多層配線基板の製造方法及び多層配線基板
JP2012059801A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Teramikros Inc 半導体装置及び半導体装置の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032421A1 (ja) * 2021-08-31 2023-03-09 Tdk株式会社 Lc複合電子部品

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