JP2021190661A - 多層配線基板および多層配線基板を有するモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】従来に比べより小さい容量値のキャパシタを、一素子で高精度に回路基板内に構成し、性能、実装性、生産性に優れた多層配線基板を提供する。【解決手段】キャパシタを内蔵する多層配線基板は、キャパシタのうちの少なくとも一つは、コア基板に近い方から順に下電極、誘電体層および上電極が設けられることによって構成されており、下電極は、全体がコア基板上に配置され、上電極は、誘電体層および下電極と重なることによってキャパシタを構成する部分と、キャパシタを構成する部分から延在して、下電極と同じ面上に配置される部分とを有し、上電極は、下電極と同じ面上に配置される部分に設けられた端子部を有するものである。コア基板の材料は、ガラスである。【選択図】図５

Description

本発明は、多層配線基板および多層配線基板を有するモジュールに関する。
移動体通信において、高速・大容量、超低遅延、多数同時接続を実現するために、通信帯域を従来の７５０ＭＨｚ〜２．５ＧＨｚから３．５〜６ＧＨｚ（Ｓｕｂ６ＧＨｚ帯）まで拡張する第５世代通信規格の普及が進められており、同時に通信機器に使用される電子部品の高性能化・高密度化・小型化も進んでいる。
通信帯域は、各国、各通信キャリアで様々であり、通信機器は状況に応じて帯域を切り替えなければならない。通信機器のアンテナとプロセッサの間には、通信帯域の切り替えを行うために、周波数フィルタ、切り替えＳＷ、増幅アンプ等の部品等から構成されるＲＦフロントエンド回路がある。周波数フィルタは、所望の通信帯域を他の通信帯域や外来ノイズから保護する機能を担う。ハイエンドのスマートフォンのＲＦフロントエンド回路では、帯域ごとに周波数フィルタ、切り替えＳＷ、増幅アンプ等の部品をパッケージ化して、ＲＦフロントエンドモジュールとする回路の最適化を行っている。
高速・大容量データ通信のために、複数の通信帯域を同時に使用するＣａｒｒｉｅｒ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ（ＣＡ）技術の採用も進んでいる。ＣＡでは同時に使用する周波数帯信号の相互干渉を避けなくてはならず、通信波のフィルタリングはより深刻な課題となっている。このような状況にかんがみ、ＣＡごとにＲＦフロントエンド回路をモジュール化する最適化が検討されている。
移動体通信の通信方式には、隣接した一組の周波数帯を送信と受信に割り当てる、ＦＤＤ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式と、一つの周波数帯を時分割して送受信に割り当てる、ＴＤＤ（Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）方式がある。ＦＤＤに比べ、ＴＤＤは送信と受信でデータ量が異なる場合も周波数帯の利用効率が高い点で優れた技術であるが、同期技術の難易度が高い。また周波数は低いほうが電波の伝達性が優れることから、通信方式は７５０ＭＨｚ〜のＦＤＤから普及し、続いて１８００ＭＨｚ〜のＴＤＤが普及した。
ＦＤＤは、帯域幅１０〜３０ＭＨｚを帯域間ＧＡＰ１０〜３０ＭＨｚで隔てた、一組の周波数帯で送受信を行うため、周波数フィルタには、狭い通過帯域と急峻な減衰特性で抑制帯域を実現できる、Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ型のフィルタが適している。〜１．５ＧＨｚの帯域でＳｕｒｆａｃｅ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ（ＳＡＷ）フィルタが、〜３．５ＧＨｚの帯域でＢｕｌｋ Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｗａｖｅ（ＢＡＷ）フィルタが使用されている。ＢＡＷ、ＳＡＷは、ともに小型・薄型部品として実現が可能であり、スマートフォン等の電子部品に適している。
第５世代通信規格では同期技術が更に進化し、〜６ＧＨｚ帯域で、帯域幅５００〜９００ＭＨｚの広帯域ＴＤＤ方式が採用され、ＡＷフィルタでの対応が困難になった。この様な周波数フィルタ要求は、インダクタとキャパシタを使って電気的な共振を利用するＬＣフィルタによって実現できる。ＬＣフィルタは減衰特性が緩やかなため、帯域間ＧＡＰが狭い従来の周波数フィルタ要求の実現は困難であったが、第５世代通信規格では、通信帯域間ＧＡＰが広くとられているため使用が可能になっている。
複数の周波数帯の利用で高速・大容量通信を実現する場合、ＲＦフロントエンドモジュールが搭載する、周波数フィルタ、切り替えＳＷ、増幅アンプ等の部品が増加するため、モジュールサイズも大型化する。通信帯域ごとに必要な周波数フィルタは、実装面積が大きな部品の一つであり、モジュールサイズ増大の要因となっている。
従来、インダクタやキャパシタ等の受動部品を、配線基板内に内蔵することで、基板表面を占有する部品を削減し、小型・薄型化する技術が提案されている。部品の内蔵は、配線長の短縮による寄生成分の低減や、はんだなどの異種部材との接合点での反射の低減などが可能となるため、電気特性上の利点も有する。従来の部品を内蔵する多層配線基板の技術として、キャパシタやインダクタを基板内に埋設する方法や、導電層と絶縁樹脂の積層構造を活かして、基板内にキャパシタやインダクタを積層形成する方法がある。
ガラスをコア材とする多層配線基板は、ガラスの平坦・平滑性による微細な配線の形成、高い電気絶縁性などの特徴を有する。特許文献１には、ガラス基板表面にキャパシタを、ガラス基板内にインダクタの一部を形成することで、ＬＣフィルタを構成し、１．４ＧＨｚで分波を行うダイプレクサを実現する技術が開示されている。特許文献２には、ガラス基板上に形成するキャパシタ構造の詳細が開示されている。
すなわち、ガラスコア基板にＬＣフィルタを内蔵した多層積層配線基板をモジュールの基板とすることで、周波数フィルタ上に、切り替えＳＷ、増幅アンプ等の部品等を搭載し、ＲＦフロントエンドモジュールを小型化することができる。
特許第５９８２５８５号公報 特表２０１８−５３４７６３号公報
特許文献１は、図４Ａでダイプレクサの等価回路を開示し、図４Ｂで等価回路中のキャパシタＣ２１の構造を開示している。しかるに、特許文献１では、４つのキャパシタの直列接続でＣ２１の容量値を実現している。特許文献２が開示する様な従来のキャパシタ構造では、電極の面積を縮小することが困難であり、容量値の低減をキャパシタの直列接続で行わなければならない。
一般的に周波数フィルタのＬＣフィルタに使用するキャパシタの容量値は、高周波化にともない縮小する。特許文献１は１．４ＧＨｚで分波を行うダイプレクサの実施例を開示しているが、Ｓｕｂ６ＧＨｚ帯のＬＣフィルタの場合、従来のキャパシタ構造では、より多くのキャパシタの直列接続により、必要な容量値が実現されなければならない。しかしながら、複数の素子で所望の容量値を実現することは、素子間の接続部の配線抵抗および寄生容量による特性低下や、加工バラツキの重畳による容量値のバラツキ、実装面積の増大といった課題を生じ、好ましくない。
本発明は、かかる課題にかんがみてなされたものであり、従来に比べより小さい容量値のキャパシタを、一素子で高精度に回路基板内に構成し、性能、実装性、生産性に優れた多層配線基板および多層配線基板を有するモジュールを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、代表的な本発明のキャパシタを内蔵する多層配線基板の一つは、キャパシタのうちの少なくとも一つは、コア基板に近い方から順に下電極、誘電体層および上電極が設けられることによって構成されており、下電極は、全体がコア基板上に配置され、上電極は、誘電体層および下電極と重なることによってキャパシタを構成する部分と、キャパシタを構成する部分から延在して、下電極と同じ面上に配置される部分とを有し、上電極は、下電極と同じ面上に配置される部分に設けられた端子部を有するものである。
本発明によれば、従来に比べより小さい容量値のキャパシタを、一素子で高精度に回路基板内に構成し、性能、実装性、生産性に優れた多層配線基板および多層配線基板を有するモジュールを提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施をするための形態における説明により明らかにされる。
本発明の実施形態１による高周波ＬＣフィルタ内蔵ガラスコア多層配線基板の断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態１によるインダクタの構造を説明する立体透視図。 本発明の実施形態１によるＬＣフィルタの回路図。 本特許の実施形態２によるＭＩＭ構造を有する多層配線基板の断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 本発明の実施形態２による多層配線基板の製造プロセスを示す断面図。 従来のＭＩＭ構造を有する多層配線基板の断面図。 本発明の実施形態２による薄膜ＭＩＭ構造の一構成の上面図。 本発明の実施形態２による薄膜ＭＩＭ構造の一構成の断面図。 本発明の実施形態２による薄膜ＭＩＭ構造の一構成の断面図。 従来のＭＩＭ構造の直列接続の上面図。 従来のＭＩＭ構造の直列接続の断面図。 本発明の実施形態２による実施例を表す図。 本発明の実施形態２による実施例１の結果を表す図。 本発明の実施形態２による実施例２の結果を表す図。 本発明の実施形態２による多層配線基板を有するモジュール。 本発明の実施形態２による多層配線基板を有するモジュール。 本発明の実施形態３による共振回路の等価回路の一例を示す図。 本発明の実施形態３による貫通孔を形成したガラス基板を示す図。 本発明の実施形態３によるキャパシタ構造を用いた第一配線を示す図。 本発明の実施形態３によるキャパシタ構造を用いた第二配線を示す図。 図２１のＧ−Ｇ’断面図。 本発明の実施形態３によるキャパシタ構造を用いた基板Ａ面の第三配線を示す図。 本発明の実施形態３によるキャパシタ構造を用いた基板Ｂ面の第三配線を示す図。 図２３、図２４のＦ−Ｆ’断面図。 図２３、図２４のＧ−Ｇ’断面図。 本発明の実施形態３によるキャパシタ構造を用いた第四配線を示す図。 図２７のＥ−Ｅ’断面図。 図２７のＦ−Ｆ’断面図。 図２７のＧ−Ｇ’断面図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、以下の説明は、本発明の一例に関するものであり、本発明は、これらによって限定されるものではない。また、本開示中、「上」とはガラスコアから遠ざかる方向をいい、「下」とはガラスコアに近づく方向をいう。また、キャパシタの上電極と下電極との間に用いる絶縁物を「誘電体」と表記する。
（実施形態１）
以下、図面を参照して本発明の実施形態１について説明する。なお、この実施形態１により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
本実施形態１に係る多層配線基板は、コア基板１に貫通孔２を有し、積層面に薄膜キャパシタ構造６を有する。ここで該キャパシタ構造はモバイル機器などの無線通信に用いられる、ＬＣ共振回路をなす電子部品、もしくは容量性の受動部品として働く。
図１にて多層配線基板は、コア基板１としてガラス基板を有している。
コア基板１には積層方向に貫通孔２が形成される。コア基板１の断面に対して上面を第１面、下面を第２面とすると、第１面と第２面のそれぞれに導電層、絶縁樹脂層が交互に積層される。隣接する導体層間を電気的に導通する部分として、コア基板１に貫通電極２２が形成され、絶縁樹脂層７内には層間ビア８が設けられる。
実施形態１としては、インダクタ５が、コア基板１の第１面上の配線、第２面上の配線、貫通電極２２を接続することによって、コア基板を厚さ方向に巻くようなコイル形状をなすものとなっているものを想定した。その構造、製造過程を示す。まず、インダクタ５の概略図を図３に示す。
図３においては、２列に並んだ貫通孔を有する平行平板状のガラス板を透明化して図示している。図３において、ガラス板の表裏面において隣接する貫通孔の開口部同士を接続するように配線２０、２５を形成し、またガラス板の表裏面を連通する貫通孔２の内壁に導体層を形成し、貫通導電ビア（以下ＴＧＶ）２２とする。
ここで、１列目ｎ番目のＴＧＶを、ＴＧＶ(１，ｎ）とし、２列目ｎ番目のＴＧＶを、ＴＧＶ（２，ｎ）とする。裏面側の配線２５によりＴＧＶ(１，ｎ）とＴＧＶ(２，ｎ）とを接続し、表面側の配線２０によりＴＧＶ(１，ｎ）とＴＧＶ(２，ｎ＋１）とを接続すると、配線２５と、ＴＧＶ(１，ｎ）と、配線２０と、ＴＧＶ(１，ｎ＋１）とで、ガラス板の内部と表面を導体が一周（一巻き）する、オープン回路を構成することができる。この回路に電流を流すことで、インダクタとして機能させることができる。インダクタの特性は、たとえば巻き数を変えることで調整することができる。
次に本実施形態１のガラスコア多層配線基板に内蔵する高周波ＬＣフィルタについて詳細を説明する。ＬＣフィルタとは、インダクタとキャパシタの共振現象を利用して、特定の周波数に関して電気信号を回路に流し、他の周波数に関しては遮断するものである。実際には通過させたい周波数は一点ではなく、ある指定された範囲を持っている。通過と遮断の境界に関しても、オンオフで切り替わるものではなく、有限の勾配をもって透過率が推移するものであり、その勾配について、性能上の観点から制約が加わるのが通常である。
このため、ＬＣフィルタを構成するインダクタ、キャパシタは一対ではなく、さらに多数となって、全体として透過、遮断に対する細かな要求に応えられるように設計される。
たとえば、透過周波数帯として、３．３ＧＨｚ〜３．７ＧＨｚを意図したＬＣフィルタの回路図が図４であり、図中Ｃ１〜Ｃ３がキャパシタ、Ｌ１〜Ｌ３がインダクタを示す。それぞれのキャパシタンス、インダクタンスの値は表１、表２に示す。
Figure 2021190661
Figure 2021190661
表２のインダクタンスの中で、巻き数が空欄になっているものがあるが、これは非常に低いインダクタンスのために、通常のプロセスで実現可能なスケールの配線においては、巻き数が一巻きでも過多であり、一本の配線の自己インダクタンスをもって、所望のインダクタンスを実現せざるを得ないものを示している。
同じく、表１のキャパシタンスの中で、Ｃ２に関しては、必要なキャパシタンスが小さいため、それを実現するためのキャパシタ電極の一辺が１３．９μｍとなっている。このような小さな電極の場合は、そこから直接電極ビアにつないで、他の部品と接続することができず、電極から微細配線によって、キャパシタ外にある端子部に接続し、その端子部を、電極ビアと接続するのに十分な大きさとするのである。その際に、複数の素子で所望の容量値を実現する場合と比較して、配線を短縮できるため、配線の寄生インダクタンスを小さくし、ＬＣフィルタへの影響を抑えられる。このことが、本実施形態１の利点のひとつである。
なお、この回路図の内容では、複数のキャパシタ、インダクタが必要となっているが、本実施形態１の説明図においては、煩雑をさけるために、簡略化して、インダクタ、キャパシタを一つずつ含む基板を使用している。そして、キャパシタにおいては、表１におけるＣ２、すなわち、極小のキャパシタンスを必要とするために、薄膜キャパシタにてそれを実現しているものを図中に使用するものとする。
次に、図２Ａから図２ＡＦの断面図を用いて、多層配線基板の製造工程を説明する。
まず、図２Ａにおいて、コアガラス１に貫通孔２が形成される。コアガラス１の種類としては、無アルカリガラス、アルカリガラス、石英ガラスなどから用途に合わせて自由に選んでよいが、本実施形態１においては、３００μｍ厚の無アルカリガラスを使用した。貫通孔２の加工方法については、レーザー加工、エッチング加工、放電加工やそれらの組み合わせなどから適宜選択してよいが、本実施形態１においては、レーザー加工とした。
そのあと図２Ｂに示すように、キャリアガラス９をコアガラス１の片面に貼付する。キャリアガラスの片面には接着層１０が形成されている。
図２Ａにおいて、貫通孔は、コアガラスの表裏でその孔径が異なる。このことは必須ではないが、以後の説明がしやすくなるように、便宜的に、孔径が大きい方の面を、コアガラスの第１面３、小さい方の面をコアガラスの第２面４とよぶことにする。
キャリアガラス９の貼付後、図２Ｃに示すように、コアガラス１の第１面３と貫通孔２の内壁部に導電体の薄膜１１を形成する。この薄膜は、コアガラス第１面と貫通孔内の導電層のシードになるとともに、後の加工を経て、薄膜ＭＩＭキャパシタの下電極１４となる。導電薄膜の材質については、チタン、クロム、パラジウムなどから、用途に合わせて自由に選んでよいが、本実施形態１においては、クロムを採用した。
図２Ｄにおいて、ガラスコア１の第１面３にレジストパターン１７を形成する。本実施形態１においては、後の配線を形成する部分、貫通孔の内壁に導電シードを製膜する部分、薄膜ＭＩＭキャパシタの下電極を配置する部分を、レジスト１７で覆った。
図２Ｅにおいて、ドライエッチングなどの方法にて、レジスト１７にて被覆されていない部分のクロム層１１の除去を行う。続いて、図２Ｆにおいて、レジスト１７を剥離除去してガラスコア１の第１面３の導電薄膜層を露出させる。
図２Ｇにおいて、ガラスコア１の第１面３上に誘電体層１３を形成する。この際にはレジスト等でマスキングをすることなく、第１面３全面に積層する。続いて、図２Ｈに示すように、第１面３上の誘電体層１３上にレジストパターン１８を形成する。レジストは、誘電体を配置したい部分に残し、この例においては、薄膜ＭＩＭキャパシタの誘電体層およびそこから延長される部分にのみ、誘電体を残すように意図している。本実施形態１に特徴的な点として、薄膜ＭＩＭキャパシタが配置される部分の近傍にある貫通孔のうちの、少なくともひとつの内壁に誘電体層が施され、その結果、その貫通孔の内壁においては、側壁にまず下電極層１４から延長した導電体層が積層され、その上を覆う状態で、誘電体層１３が積層されることとなる。
図２Ｉにおいて、エッチングによって、レジスト１８によって被覆されていない誘電体を除去する。そのあとで図２Ｊに示すように、レジスト１８を除去する。
つぎに、図２Ｋに示すように、ガラスコア１の第１面３上の全面に、導電体層を積層する。この導電体層は、先に下電極層を形成した導電体と、必ずしも同一の物質を用いる必要はない。導電体層の積層の結果、第１面上には、ガラス面に直接この導電体が積層されている部分、誘電体層の上に導電体が積層されている部分、導体層、誘電体層の上に導体層が積層されている部分が混在することになる。
この段階において、ガラスコア１の第１面３が全面導通しているので、電解めっきを用いて、配線のかさ上げを行う。
まず、図２Ｌに示すように、配線パターン形成のためのレジストパターン１９を形成する。今回、配線については、電解銅めっきでかさ上げしたため、レジストは、電解銅めっきを積層しない部分を被覆している。
そして図２Ｍに示すように、電解銅めっきによって、配線部２０のかさ上げを行った。配線の厚さは１０μｍを狙い値とした。
そして図２Ｎにて、レジスト１９を剥離除去した。
つぎに、微小ＭＩＭキャパシタの形状を完成させるとともに、不要な導電シードを除去する。
まず、図２Ｏに示すように、微小ＭＩＭキャパシタ６およびその上部電極１６から延長した部分の一部を覆うように、レジストパターン２１を形成する。特徴的なところとしては、図２Ｋにて導電物質を製膜した貫通孔は、この時点で、壁面に近い方から導電体１１、誘電体１３、導電体１２の順に積層されているが、その貫通孔に関しては、レジスト２１での被覆をせず、次のエッチングにて、上に積層されているほうの導電体１２の除去を行う。
レジストパターン２１形成の後には、図２Ｐに示すように、キャパシタ電極の導電層を兼ねた、導電シード層を除去する。本実施形態１の場合は、クロム薄膜となるので、クロムを選択的にエッチングする薬液を用いる。
これをもって、微小ＭＩＭキャパシタ６と必要な配線２０を備え、ガラスコア１の第２面４との電気的接続のための貫通電極２２の準備もして、ガラスコア第１面が完成した。
続いて、ビルドアップ層の形成を行う。
まず、図２Ｑに示すように、ガラスコア１の第１面３の上の配線２０や微小ＭＩＭキャパシタ６をすべてその内部に包含するのに十分な厚さの絶縁体層７を、第１面３の全面に積層する。
そして、図２Ｒに示すように、ガラスコア１の第１面３側の絶縁樹脂層７上にガラスキャリア２３を貼付する。
そして、図２Ｓに示すように、ガラスコア１の第２面４側のガラスキャリア９を剥離除去する。
続いて、ガラスコア１の第２面４上に導体配線層２５を形成する。
まず、図２Ｔに示すように、ガラスコア１の第２面４の直上に、導電シード膜２６を形成する。膜を構成する物質と成膜方法は、適宜選べばよいが、この実施形態１においては、スパッタリングによって、Ｔｉ層の上に銅層を積層した。
そして、図２Ｕに示すように、配線を形成する部分以外を覆うように、レジストパターン２７を形成する。
そして、図２Ｖに示すように、シード層２６のうち、レジストパターンか露出している部分をかさ上げすることによって、配線層２５の主層を形成する。かさ上げの方法については、適宜選べばよいが、この実施形態１においては、電解銅メッキを用いて、１０μｍの厚さで銅を積層した。
そして、図２Ｗに示すように、剥離液に浸漬することによって、レジストパターンを剥離し、続いて、図２Ｘに示すように、レジストによって被覆されていたシード層を除去する。除去の方法については適宜選べばよいが、この実施形態１においては、フラッシュエッチングによって、配線の主層にほとんど影響がないように、シード層のうちの銅層を除去し、続いて、エッチングによってチタン膜を除去した。
続いて、図２Ｙに示すように、ガラスコア１の第２面４の上の配線をすべて覆うのに十分な厚さの絶縁樹脂層を配線層の上に積層する。この実施形態１においては、絶縁層の厚さは２５μｍとし、シート状の絶縁樹脂を真空プレスラミネータによって積層する方法を採用した。
続いて、図２Ｚに示すように、ガラスコア１の第１面３に貼付したガラスキャリア２３を剥離除去した。
ここまでで、ガラスコア１の両面に配線層があり、そのうえに絶縁樹脂層が積層された状態になった。以後は、ガラスキャリアは使用しなかった。
これ以後は、ガラスコア１のどちらの面にもガラスキャリアは貼付されておらず、かつガラスコア１の第１面３と第２面４とで、加工方法に差はない。どちらの面から加工してもよいし、また両面同時加工が可能な部分は両面同時加工を行ってもよい。以下の説明及び図面の表記においては、あたかも両面同時加工したかのように記載しているが、これらは、あくまでも便宜的なものであり、加工の都合に合わせて、片面ずつの加工、両面同時加工を組み合わせて行うことができる。
図２ＡＡに示すように、絶縁樹脂層７内に導電ビアを形成するために、下の導電層と導通をとりたい部分に、貫通孔２８を形成した。貫通孔の大きさと加工方法は、自由に選択してよいが、本実施形態１に関しては、貫通孔はレーザー加工機によって、入り口側の孔径が６０μｍ、底の孔径が５０μｍとなるように加工した。
なお、ガラスコア１の第１面３上に形成した薄膜ＭＩＭキャパシタ６からの接続であるが、上電極１２からの接続は、上電極のキャパシタ部から延びた端子部２９からビアを介して、上側のビルドアップ層に上がり、ビルドアップ層上の配線３０につながっている。
下電極からの接続は、下電極キャパシタ部から延びた金属薄膜が、近傍のガラス貫通電極を通って、ガラスコア１第２面４に引き出されており、その部分に配置された導体配線層２５のうちの端子部で、貫通電極から配線層２５に引き出されている。
続いて、図２ＡＢに示すように、ビルドアップのための絶縁樹脂の表面および貫通孔内壁に対して、導電シード層３１を形成した。導電シード層の種類や形成方法は、目的に合わせて自由に選んでよいが、本実施形態１においては、無電解銅めっきによって、約６００ｎｍの厚さにて銅を積層した。
次に、ビルドアップ層の配線層を積層した。
まず、図２ＡＣに示すように、ビルドアップ層の絶縁層表面のうち、配線を形成する部分以外を覆うように、レジストパターン３２を形成する。
そして、図２ＡＤに示すように、レジストで覆われた部分以外の配線シード層をかさ上げするように導電体を積層する。積層する物質や積層法方法は、適宜選択してよいが、本実施形態１においては、電解銅めっきにて銅を約１０μｍの厚さにて積層した。なおこの際に、絶縁樹脂層内にも銅めっきが施され、貫通電極ビア３３となった。
そのあとで、図２ＡＥに示すように、レジスト３２を剥離除去し、続いて、図２ＡＦに示すように、配線が配置されている部分以外の導電シード層を剥離した。本実施形態１においては、銅に対する選択エッチング性をもつ薬液にて、フラッシュエッチングを行い、配線の主層である銅にはほとんど影響を与えない条件にて、導電シード層の銅層のみを溶解除去した。
本実施形態１については、プロセスの要点を説明するため、加工工程の説明はここまでで終了するが、必要に応じて、導体配線を積層し、貫通ビアを形成し、導体配線層を形成する、という手順を繰り返すことによって、所望の層数のビルドアップをすることができる。
以上のように、本実施形態１によれば、高周波電子基板に適したガラスコアを用いて、良好な電気特性を得るとともに、ＬＣフィルタをその多層構造の内部に取り込むことによって、基板の実装面積を有効利用し、なおかつ、ガラスの平滑性を利用した薄膜形成によって、極小の電気容量をもつキャパシタを省スペースにおいて配置することが可能となる。
（実施形態２）
以下、図面を参照して本発明の実施形態２について説明する。なお、この実施形態２により本発明が限定されるものではない。
また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
本実施形態２に係る多層配線基板１１８は、コア基板１０１に貫通孔１０２を有し、積層面に薄膜キャパシタ構造１０６を有する。ここで該キャパシタ構造はモバイル機器などの無線通信に用いられる、ＬＣ共振回路をなす電子部品、もしくは容量性の受動部品として働く。
図５にて多層配線基板１１８は、コア基板１０１としてガラス基板を有している。
コア基板１０１には積層方向に貫通孔１０２が形成される。コア基板１０１の断面に対して上面を表面、下面を裏面とすると、表面と裏面のそれぞれに導電層、絶縁樹脂層が交互に積層される。隣接する導体層間を電気的に導通する部分として、コア基板１０１に貫通孔１０２が形成され、絶縁樹脂層１０７内には層間ビア１０８が設けられる。
次に、図６Ａから図６Ｔの断面図を用いて、多層配線基板１１８の製造工程を説明する。図６Ａから図６Ｔでは、コア基板１０１の裏面の記載を省略している。
図６Ａに示すように、コア基板１０１に貫通孔１０２が形成される。
図６Ｂで、コア基板の表裏および貫通孔１０２の内壁面には、クロム薄膜が形成される。さらに該クロム薄膜は、コア基板の表裏の第一導電膜１０３となる。
図６Ｃでは、第一導電膜１０３を形成するため、レジスト１１１を用いて、フォトリソグラフィーによりレジストパターンを形成する。
図６Ｄでは、レジストにより被覆された所定の位置に薄膜キャパシタ構造１０６が形成される配線を残し、露出したクロム配線は酸性のエッチング液により除去される。
図６Ｅでは、レジスト１１１を除去して、第一導電膜１０３の配線を基板上に残す。
図６Ｆでは、第一導電膜上に誘電体層１０４がスパッタ蒸着によって形成される。
図６Ｇでは、誘電体用レジスト１１２により、誘電体層１０４のキャパシタパターン部と第一導電膜１０３の配線をカバーリングする。この状態で、図６Ｈで、ドライエッチングによって下電極と誘電体の層構成のみを残して、パターンニングを行う。図６Ｉでは、レジスト１１２を剥離する。
図６Ｊでは、スパッタ蒸着により第二導電膜１０５を形成する。
図６Ｋでは、第二導電膜１０５上にレジスト１１３を形成し、回路形成部の被覆を行う。
図６Ｌでは、第二導電膜１０５の配線以外の薄膜をエッチングにより除去する。
図６Ｍでは、除去後にレジスト１１３を剥離することにより、第二導電膜１０５が形成されて、本実施形態２のＭＩＭ構造１０６をなす。
図６Ｎでは、レジスト１１４をＭＩＭ構造１０６として機能する部位と基板直上で絶縁を保持する部位に形成し、第二導電膜１０５において導体厚さを増加する目的でめっきを行う。
図６Ｏでは、不要なレジスト１１４を剥離する。
図６Ｐでは、第二配線層１０５およびＭＩＭ構造１０６が形成された上面には、絶縁樹脂層１０７が形成され、さらに図６Ｑから図６Ｔでは、該ＭＩＭ構造１０６からの引き出し線から接続される第二配線層１０５上に層間ビア１０８が形成され、該層間ビア１０８を介して第三導電層１０９に配線が引き出される。
層間ビア１０８および第二導電膜からの引き出し配線は、信号線またはＧＮＤ接続などの用途で電気的に回路接続されるものとする。
図６Ｐから図６Ｔを繰り返すことにより、第二絶縁樹脂１０７ｂ上に第四導電層１１０が形成され、これより任意の層数で積層していくことで、多層配線基板１１８が構成できる。
次に、各要素の材質・形状、物性、好ましい性能について説明する。
コア基板１０１の材料としては、ガラス、セラミック、有機樹脂、半導体、またこれらの複合材料などが考えられるが、いずれも基板上にインダクタとキャパシタの共振回路、もしくはインダクタとキャパシタのいずれかの受動部品が形成される基板であれば、これを問わない。
コア基板１０１は寸法安定性に優れたものを用いる必要がある。線膨張係数としては、−０．５ｐｐｍ／Ｋ以上、１５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが望ましい。また、本実施形態２の多層配線基板は、半導体部品の搭載などにも用いることができるため、シリコンチップと同等の線膨張係数４ｐｐｍ／Ｋ程度であることが好ましい。
さらにコア基板１０１は吸湿性が低い材料を用いる必要がある。コア基板１０１内部が吸湿するとアウトガスの発生により、基板内で層間接続などの信頼性が低下するためである。
ガラス基板は安価で表面平坦性や絶縁性に優れ、高周波回路の形成に適している。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。
本実施形態２においては、高周波用途、微細配線形成に鑑みて無アルカリガラスを用いた。本実施形態で取り扱うガラスを用いたコア基板１０１について、ガラス基材の生成方法については、いずれの方法によっていてもよく、特定のものには限定されない。また、表面処理などによって、強度付与、帯電防止などの機能が付与されていてもよい。
コア基板１０１の厚さに関しては、貫通孔１０２形成のプロセスや、製造時のハンドリングなどに鑑みて好ましくは０．０８ｍｍ以上０．８ｍｍ以下である。コア基板１０１の取り扱いについては、支持基板に貼り合わせた状態で本実施形態２の多層配線基板１１８を製造してもよい。
支持基板の材質は特定のものに限定されない。
続いて図６Ａでのコア基板１０１の貫通孔１０２は、レーザー、薬品処理、放電加工、またはこれらを複数組み合わせた工法によって形成する。また壁面には平滑を目的とした薬品処理が、貫通孔１０２を形成した後に行われてもよい。
貫通孔１０２の形成方法としては、レーザー加工、放電加工のほか、感光性レジスト材料を用いる場合には、サンドブラスト加工、ドライエッチング加工、フッ化水素酸などによるケミカルエッチング加工を工程として用いてもよい。レーザー加工と放電加工は簡便でスループットがよいことから望ましい。尚、用いることができるレーザーはＣＯ２レーザー、ΜＶレーザー、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザーから選択することができる。
開口径については、コア基板１０１の表裏に形成する貫通孔直上の第一導電膜１０３に形成される配線幅よりも小さいことが構造上好ましい。より好ましくは穴あけの加工精度とフォトリソグラフィーの精度から、配線の端部から１０μｍ以上小さい径の開口が、第一導電膜１０３の配線との接続部に配置されることが望ましい。
図６Ｂにおいて、第一導電膜１０３が形成され、ＭＩＭ構造１０６の下部電極および配線として作用する。
第一導電膜１０３の導体層は、ガラスの表裏面および貫通孔１０２の内壁にスパッタ法、またはＣＶＤ法により形成される。
例えば、クロム、モリブデンなどが用いられる。
図６Ｂに示す第一導電膜１０３は、電気特性、製造の容易性、コストの観点から、直接ガラスにクロムをスパッタ蒸着により形成することが好ましい。ガラス基材直上の応力緩和のため、膜厚は、スパッタ法による微細配線形成において２００ｎｍ以下が望ましい。導体層の種類は、エッチング性や膜の応力などを勘案して用いる。
図６Ｂの第一導電膜は、ガラス材料、あるいは銅との密着がよい材料が好ましく、クロムやモリブデンを選択する。蒸着する膜厚が厚すぎると、微細配線形成が困難となるばかりでなく、膜応力による密着性の低下や電気抵抗の増加につながる。
このため抵抗損失が低く、コア基材との密着性が得られる材料であれば、これを問わない。
尚、貫通孔１０２の通電処理の方式としては、ここでは、スパッタ蒸着により基板表裏同時に形成する方法をとったが、スパッタ蒸着プロセス以外にも、ガラスとの密着性を高める触媒としてプライマー膜を生成して孔内の濡れ性を高め、その後に壁面に湿式で銅を析出させる方法などもとれるものとする。貫通孔１０２の穴開け加工は、ＭＩＭ構造形成後に行って、導通をとる方法をとってもよいものとする。
貫通孔１０２内の通電処理は導電材料で埋めたフィルド形状、コンフォーマル形状を問わない。通電処理方法として、スパッタ、無電解めっき、電解めっき、充填、表面処理薬液の使用、印刷、塗布、これらを組み合わせた方法が考えられるが、方法は問わない。
図６Ｂで、コア表裏の第一導電膜１０３としてスパッタ蒸着によって析出される導体層の厚みは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。
図６Ｃでは、第一導電膜１０３の形成後、レジストパターン１１１が形成される。レジストパターン１１１の形成方法として、一例を挙げると、形成するレジスト材料は、ネガ型ドライフィルムレジスト、ネガ型液状レジスト、ポジ型液状レジストが適用できる。本実施形態２では、ネガ型ドライフィルムレジストを適用した。ネガ型ドライフィルムレジストでは、ロールラミネート法、真空ラミネート法が適用できる。液状型であれば、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート、静電塗装インクジェット、グラビアコート、スクリーンコートなどが適用できる。
これらレジストの形成方法は、上記に限らず適用できる。
図６Ｃでは、一般的なフォトリソグラフィーの手法を用いて、第一導電膜１０３として残す部位にレジストパターン１１１が形成される。レジスト１１１の厚さは、導電層の厚みに依存し、好ましくは５μｍ以上２５μｍ以下であることが望ましい。
さらに、図６Ｄで、レジスト１１１の被覆部位以外の第一導電膜１０３は、ウエットエッチングにより、除去される。
その後、図６Ｅで、レジスト１１１は剥離除去される。レジスト１１１の除去方法についてはここで限定しないが、一般的にはウエットエッチング装置を用いてアルカリ性のエッチング液を用いて剥離する方法があるが、ドライエッチングなどを用いてもよい。
次に、図６Ｆで、誘電体層のパターンニングを行う。スパッタ蒸着により誘電体層１０４としてシリコンナイトライドの薄膜を形成する。シリコンナイトライドの膜厚は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。
図６Ｇで、ＭＩＭ構造１０６の電極として残す部位を被覆するレジストパターンを形成する。図６Ｈで、ドライエッチングによって暴露された部位の誘電体１０４を除去する。
図６Ｉで、レジストを剥離し、第一導電膜１０３と誘電体１０４の構造が出来上がる。
つぎに図６Ｊで、第二導電膜１０５としてスパッタ蒸着によって第２クロム層を形成する。
スパッタ蒸着によって析出されるクロムの導体層の厚みは、２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。
図６Ｋにおいて、レジスト１１３の形成を行う。レジスト１１３を表面に形成する前に、適宜基板の洗浄工程を行ってもよい。
図６Ｌにおいて、強酸性の薬液などによりウエットエッチングによって配線パターンとして残す以外の第二導電膜は除去される。ウエットエッチングに使用する薬液の種類は、ガラスおよび、誘電体層１０４をなす材料を腐食させない液を選択することを除いては、その種類は問わない。
さらに、図６Ｍでレジスト１１３の剥離を行うことで第二導電膜１０５が形成される。
図６Ｍにおいて、第二導電膜が形成されたのち、必要に応じて、基板の洗浄をプラズマ処理などによって実施する。
その後、図６Ｎにおいて、シード層の形成を行い、レジスト１１４を形成し、開口部に電解めっきによって、第二導電膜１０５の一部の配線の導体厚を増加させる。該めっき処理によって、析出されるＭＩＭ構造以外の部位の第二導電膜１０５は例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、金、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、プラチナなど、もしくはこれらを複数組み合わせたものを用いてもよい。銅であることが、層間ビア１０８の材料と一致するため、より好ましい。
図６Ｏでは不要になったレジスト１１５を除去し、エッチングによって、シード層１０５ａを除去する。
図６Ｐで、第二導電膜１０５の上面には、絶縁樹脂層１０７が形成される。第二導電膜のパターン延長上に層間ビア１０８用のパッドが形成されており、必要に応じて電解銅めっきで厚膜処理がなされる。絶縁樹脂層１０７を貫通し、第二導電膜１０５に到達する開口が形成される。開口の形成には、絶縁樹脂が非感光性樹脂の場合、レーザーを用いることができる。尚、用いることができるレーザーはＣＯ２レーザー、ΜＶレーザー、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザーから選択することができる。好ましくはΜＶレーザー、ＣＯ２レーザーであることが簡便であり、好ましい。絶縁樹脂層１０７が感光性樹脂であれば、フォトリソグラフィーを用いて開口を形成することができる。層間ビア開口形成後に適宜過マンガン酸溶液によるデスミア処理を行うことで、樹脂表面と樹脂に開けた開口内の粗化とクリーニングを行う。これにより、通電処理で用いられる金属層との密着性を向上することができる。あるいは、プラズマ処理によって樹脂表面と開口内のクリーニングを行ってもよい。
図６Ｑでは、絶縁樹脂層１０７内に形成された開口と絶縁樹脂層１０７表面に対してシード層が形成され、層間ビア１０８が形成される。
図６Ｒでは、さらにフォトリソグラフィーによってレジストパターンが形成される。開口部にめっきで導体層が析出される。
図６Ｓでは、第三導電層１０９の形成後、レジストが除去され、図６Ｔでは、第三導電層の形成に用いたシード層が除去される。絶縁樹脂層１０７、開口および第三導電層１０９の形成方法は、公知のセミアディティブ工法、またはサブトラクティブ工法を用いる。これを繰り返すことによって積層を行ってもよい。
図５、図８、図９に示した本特許のＭＩＭキャパシタ構造１０６は、薄膜の第一導電膜１０３、誘電体層１０４、薄膜の第二導電膜１０５を積層することによりキャパシタ構造が形成される。
図１０では、必要に応じて第二導電膜１０５の形成後に、第二誘電体層１１６を形成する。
図８の下部電極である薄膜導体の形成方法は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＭＢＥ法、レーザーアブレーション法、ＣＶＤ法などが用いられ、一般的な方法がとられていてもよい。
図８、図９の第一導電膜１０３、第二導電膜１０５の導体厚さは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが望ましい。該導電膜の厚さが１０ｎｍ未満である場合、次に続く電解銅めっき工程において導通不良が引き起こされる懸念がある。また１０００ｎｍ以上であると、パターンの除去対象部位をエッチングするのに時間がかかる。より好ましくは２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下が望ましい。
第二導電膜の厚さは、層間ビア１０８の底部を保護する目的で、めっきで厚膜化することも可能である。例えば、シード層１０５ａを形成したのち、セミアディティブ法により銅めっきを行い、ＭＩＭ構造１０６以外の第二導電膜の厚さを２μｍ以上１２μｍ以下として、厚くしてもよい。
図１０では、第二導電膜１０５の上に、第二誘電体層１１６などをスパッタ蒸着して、絶縁保護目的の被覆を行う。第二誘電体層１１６は、マイグレーションなどを防ぐ目的で、絶縁信頼性を高めるために設けており、十分な絶縁性が確保できれば形成しなくてもよい。図８から図１０のＭＩＭキャパシタの誘電体層１０４として、例えば、シリコンナイトライドの薄膜層が用いられる。誘電体層１０４は絶縁性、比誘電率、誘電正接の観点から、アルミナ、シリカ、シリコンナイトライド、タンタルオキサイド、酸化チタン、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムから選択できる。
誘電体層１０４の厚さは、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下が望ましい。１０ｎｍ以下であると絶縁性を保つことが難しく、キャパシタとして機能しないことがある。また、１μｍ以上の厚みとするには、膜形成に時間を要する。そのため、誘電体厚は、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが望ましい。
絶縁樹脂層１０７上にめっきシード層１０９ａを、第三導電層１０９をセミアディティブ法で形成するための給電層として形成する。めっきシード層１０９ａは、例えば、クロムと銅と密着性の良い材料であればこれを問わない。また第三導電層１０９は例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、タンタル、金、イリジウム、ルテニウム、パラジウム、プラチナなど、もしくはこれらを複数組み合わせたものを用いてもよい。銅であることが、後のエッチング除去処理が簡便となるため、より好ましい。第三導電層のためのめっきシード層１０９ａの厚さは、１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。めっきシード層１０９ａの厚さが１０ｎｍ未満である場合、層間ビア１０８において導通不良が引き起こされる懸念がある。また５μｍ以上であると、パターンニングにおいて、除去部位をエッチングするのに時間がかかる。より好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下が望ましい。
第三導電層１０９の形成に関してめっきシード層１０９ａを介して、電解めっきをレジストの開口部に行う。電解めっきに関しては、電解ニッケルめっき、電解銅めっき、電解クロムめっき、電解パラジウムめっき、電解金めっき、などが挙げられるが、工程が簡便で安価で、電気特性が良好である材料が好ましい。キャパシタの上電極となる第二導電膜５は、クロム薄膜で構成される。電気伝導性が高い材料が好ましい。銅のほか、ニッケル、クロム、パラジウム、金、イリジウムなどであってもよい。
図６Ｒでは、第三導電層形成用のレジスト１１５を用いて、めっきシード層１０９ａ、銅めっき層となる第三導電層１０９の周囲をカバーリングする。続いて、図６Ｓに示すように、レジスト除去し、図６Ｔに示すように、表層に積層したシード層１０９ａ、を除去する。レジストの除去方法は、化学的な方法のほか、ドライエッチング法などを用いて行うものとしてこれを限定しない。
以上の工程から図５、図８、図９、図１０に示すキャパシタ構造１０６が得られる。
本実施形態２で形成するキャパシタ構造１０６の下電極、誘電体および上電極などは、レジストパターンを用い、スパッタ蒸着やエッチングなどによって形状を形成する。ただし、電極形状や誘電体の形状は所望の容量値を得るために算出された導体の電極面積、誘電体体積が得られるのであれば、形状は問わないものとする。本実施の形態では、電極形状を矩形状としたが、多角形や円など自由な電極形状であってよい。
また、容量値をコントロールするために電極形状を上電極と下電極を交差させた形状で形成し、重複した部位をＭＩＭキャパシタとしてもよい。
図５の多層配線基板１１８を形成するにあたり、導電層と絶縁樹脂層を交互に積層する。該絶縁樹脂の材料は、エポキシ樹脂、ポリイミド、マレイミド、ポリエチレンテレフタラート、ポリフェニレンオキシド、液晶ポリマー、および、これらの複合材料、あるいは感光性ポリイミド樹脂、感光性ポリベンゾオキサゾール、感光性アクリル−エポキシ樹脂を用いてもよい。絶縁樹脂層１０７、１０７ｂの形成方法は限定されるものではない。シート状の材料であれば、真空ラミネート法、真空プレス、ロールラミネート法などを用いることができる。
絶縁樹脂層１０７が液状材料であれば、スリットコート、カーテンコート、ダイコート、スプレーコート静電塗装、インクジェットコート、グラビアコート、スクリーン印刷、グラビアオフセット印刷、スピンコート、ドクターコートなどより選定できる。また、最外層ではソルダーレジストを用いてもよい。
絶縁樹脂層１０７に形成される層間ビア１０８の形成において、該絶縁樹脂層が非感光性樹脂であれば、レーザー加工を用いてビアホールを開口することができる。レーザーは、ＣＯ２レーザー、ΜＶレーザー、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザーなどが挙げられる。絶縁樹脂が感光性の材料であれば、フォトリソグラフィー法を用いてビアホールを形成できる。均一に絶縁樹脂に開口を設け、下層の導体層と上層の導体層を電気的に接続できるビアホールを形成できる方法であれば、これを限定するものではない。
開口の形成後に、適宜、過マンガン酸溶液によってデスミア処理を行うことで、樹脂表面を粗化し、ビアホール内をクリーニングする。これにより、銅めっき層と絶縁樹脂層との界面の密着性を向上させることができる。密着性、孔内の洗浄のため、プラズマ処理が用いられてもよい。
層間ビア１０８は、第二導電膜１０５に形成された配線またはパッドと第三導電層１０９とを電気的に接続する層間接続部である。本実施の形態では、銅めっきを選択したが、層間接続が電気的に保たれるのでれば、形状や、充填される材料などは限定しない。
絶縁樹脂層１０７、層間ビア１０８、第三導電層１０９のめっき層の形成を、公知の技術を用いて繰り返し行い、任意の層数の多層配線基板１１８を形成してもよい。
コア基板１０１に第一導電膜１０３を形成し配線パターンを形成する工程において、ＬＣ共振回路を構成するインダクタが形成される。該インダクタは、コア基板１０１内の貫通孔１０２とコア基板１０１の表裏に形成した第一導電膜１０３からなる配線パターンで構成されてよく、コア基板１０１の上下層を交互に直列接続したものとする。また、ガラス表裏の第一導電膜に配線を平面状のスパイラル状に形成したものをパターンニングし、該スパイラル構造を貫通孔１０２や層間ビア１０８によって任意の数直列接続したものであってもよい。さらに、第一導電膜、第三導電層、第四導電層などを問わず、層間接続を用いて、任意の絶縁樹脂層と導体層内に３次元的にソレノイド型またはスパイラル型を形成したものであってもよい。ＬＣ回路として、インダクタンス値を有する構造がなされるのであれば、これを問わない。該インダクタと該キャパシタがＬＣ共振回路を構成するとき、インダクタの接続配線の一端が、第一導電膜１０３上の配線パターンに位置し、該第一導電膜１０３上の該配線パターンによって、キャパシタに電気的に接続されるものとする。
インダクタンス構造の有するインダクタンス値に関しては、巻き回数と断面積、インダクタンス長さに依存するが、ソレノイド型コイルでは、ガラスの厚さ、巻き線の間隔や巻き芯に磁性を有する材料を用いることで値をコントロールすることができる。
キャパシタＭＩＭ構造１０６において、所望のキャパシタンス値を得るために２つ以上のキャパシタ構造１０６を直列または並列に接続してもよく、該接続を行うには第二導電膜１０５に形成される配線パターンもしくは第三導電層１０９に形成される配線パターンを用いて行うものとする。該ガラス貫通孔を用いたインダクタと該キャパシタがＬＣ共振回路を構成するとき、第一導電膜１０３上に形成された該キャパシタの下電極、または、第二導電膜１０５のパターンが第一導電膜１０３上に形成された該インダクタの一端と第一導電膜１０３上に形成された配線パターンで電気的に接続されているものとする。接続されたＬＣ共振器の共振部の結束位置は、層間ビアによって束ねられ、第三導電層１０９に接続される。
本発明の実施形態２の薄膜キャパシタは、下部電極面積と誘電体層１０４の面積を上電極となる第二導電膜１０５の面積よりも大きく設計しておき、重畳した部位の第二導電膜１０５の寸法を変化させることで、キャパシタの容量を制御することができる。
本実施形態２では、第二導電膜１０５の形状を矩形の短冊状にした形で、第一導電膜と誘電体層の上に重畳させる形状としたが、基板の直上に薄膜の導体層／誘電体層／薄膜導体層の構造でスパッタ蒸着を用いて形成されるという構造であれば、第一導電膜と第二導電膜の重畳する角度や、電極の形状、面積などは問わない。
本実施形態２では、ガラスの表面に薄膜でＭＩＭ構造１０６を形成した構造となっているが、ガラス表裏面に積層する導体の種類やＭＩＭを構成する膜厚、形状、誘電体の厚さや種類は、表裏面でそれぞれ設定してよい。
以上のように本発明の実施形態２は、薄膜によるキャパシタ形成をガラス直上に行うことで、低背で小型のキャパシタを有した回路基板が得られる。また、キャパシタの構造が形成される直上の第三導電層にＧＮＤを配し、シールド化することが可能となり、１０ＧＨｚ以下での安定した容量値が得らえるようになる。
これにより、周波数選択特性が向上する効果が得られ、周波数選択性の高いフィルタ部品が多層配線基板内に形成できる。
薄膜キャパシタの下電極に形成する配線はガラス直上の第一導電膜の導通処理において、下電極層と同時に形成することができる。誘電体層をパターンニングし上電極導電層に配線を形成する工程において、上電極の一部はガラス直上に形成される。
上記の構造を用いて３次元電磁界解析を行った結果を示す。電磁界解析ソフトは、ＡＮＳＹＳ社ＨＦＳＳを用いた。
（実施例１）
評価方法として、それぞれ図１３において、Ｘを２０μｍに固定し、Ｙの寸法を２μｍから５０μｍまで変化した際のキャパシタ容量値を解析した。３、５、１０、１５．５７、１７、１８．５、１９、２０、２１、２３、３０、５０μｍの水準で３ＧＨｚ、５ＧＨｚ、１０ＧＨｚの周波数でのキャパシタ容量値をプロットして、確認を行った。実施例では、Ｙの寸法を変化させたが、Ｘ方向を変更させて、上電極と下電極の重畳された部分の面積を変えることで、所望の容量値を得られる。Ｙの寸法をＷの寸法よりも小さくすることで、第一導電膜１０３と第二導電膜１０５のＹ方向の位置の誤差による容量値の変動が緩和される。重畳された部分以外の第一導電膜１０３と第二導電膜１０５の形状は、矩形に限らず、任意である。
詳細なモデル条件として、誘電体層１０４のシリコンナイトライド（比誘電率６．４、誘電正接０．００１９）２００ｎｍ厚、第一導電膜１０３と第二導電膜１０５のクロム厚は１７０ｎｍ厚、信号を取り出す配線幅は１００μｍとし、入出力を層間で取り出す配線長としては、約５００μｍで計算を実施している。配線長は、実際の回路内においては、極力短くなるように設計を行うことができるが、今回は測定のための端子を設けるために５００μｍとした。絶縁樹脂層１０７は約２０μｍ厚（ＡＢＦ樹脂ＧＸ−Ｔ３１ 味の素ファインテクノ株式会社）、第三導電層１０９の厚さは、７μｍ、キャパシタから上部に６０μｍの位置に、銅でシールドを設けたモデルを使用した。
結果として、第二導電膜のＹ方向を増加することで、キャパシタ容量はほぼ線形に増加し、制御できることが分かった。
よって、１０ＧＨｚ以下の周波数で、使用するキャパシタとして安定した特性を得ることができる。
（実施例２）
図１０は、薄膜ＭＩＭ構造の密着性、絶縁性を向上する目的で、第二誘電体層を設けたモデルであり、第二誘電体層１１６はシリコンナイトライドを用いている。図１０は、層間ビア１０８が配される部分を除いて、第二誘電体層１１６が薄膜ＭＩＭ構造１０６を覆う形で形成されている。第二誘電体層１１６の有無がキャパシタの容量に影響するかを確認した。第二誘電体層１１６は、２００ｎｍで確認を行った。
結果として、シリコンナイトライド２００ｎｍを第二誘電層１１６として設けた場合も、キャパシタ容量の変化はほとんどない状態で、実施例１と同様に用いることができることが確認できた。
図７は、従来のＭＩＭ構造１１７を有する多層配線基板の断面図である。図１１は、従来のＭＩＭ構造の直列接続の上面図である。図１２は、従来のＭＩＭ構造の直列接続の断面図である。
図１６および図１７は、本発明の実施形態２による多層配線基板を有するモジュールである。モジュール１２０は、最外層絶縁樹脂１１９、外部接続端子１２１、能動素子１２２、受動素子１２３、封止材料１２４を有してもよい。
（実施形態３）
以下、図面を参照して本発明の実施形態３について説明する。なお、この実施形態３により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
図１８にＬＣ共振回路の等価回路の最小構成の一例を示す。実際のフィルタ回路は、特許文献１が開示するように、複数のＬＣ共振回路で構成される。Ｓｕｂ６ＧＨｚ帯で使用するＬＣ周波数フィルタの主要なキャパシタンス値は、３．５ＧＨｚの場合、おおよそ３．５ｐＦ、５ＧＨｚの場合、２．５ｐＦと見積もられるが、回路適正化のため、より小さな値のキャパシタも合わせて活用できることが好ましい。
図１９〜図３０に本実施形態３の構造の概略を示し、Ｓｕｂ６ＧＨｚ帯で使用する前述のキャパシタンス値を容易に実現できることを示す。製造工程順に、ガラスコア基板上の配線の構造を図１９〜図２６に、コア基板配線上に形成する樹脂積層配線の構造を図２７〜図３０に示す。
図１９に貫通孔が設けられたガラス基板を示し、図２０に第一配線の構造を示す。Ｃｒをスパッタ成膜（厚：０．２μｍ）し、フォトリソグラフィーパターン形成を行い、自身の一部がキャパシタ下部電極を構成する第一配線２３６を形成する。
図２１、図２２（図２１のＧ−Ｇ’断面）に第二配線の構造を示す。窒化シリコンをＣＶＤ成膜（厚：０．２μｍ）し、フォトリソグラフィーパターン形成を行い、自身の一部がキャパシタの誘電体を構成する誘電体２３７を形成する。続いて、誘電体上に、Ｃｒをスパッタ成膜（厚：０．２μｍ）し、フォトリソグラフィーパターン形成を行い、自身の一部がキャパシタ上部電極を構成する第二配線２３８を形成し、キャパシタ部２３９が完成する。誘電体にはキャパシタ下電極への接続孔２４０も設けられている。
図２１、２２に示すように、ＣＶＤ成膜した膜厚０．２μｍの誘電体は、膜厚０．２μｍの第一配線の側壁を含めた被覆が可能であり、第二配線は第一配線と交差部において短絡することが無い。しかるに、誘電体を介した第一配線と第二配線の交差部にキャパシタを形成することができる。第一配線と第二配線の幅をそれぞれ一定にし、第一配線と第二配線の長手方向を互いに異ならせることで、第一配線と第二配線の位置の誤差による容量値の変動が緩和される。交差部以外の第一配線と第二配線の形状は、矩形に限らず、任意である。
図２３（基板Ａ面）、図２４（基板Ａ面からの基板Ｂ面の透視図）、図２５（図２３、図２４のＦ−Ｆ’断面）、図２６（図２３、図２４のＧ−Ｇ’断面）に第三配線の構造を示す。メッキシード層２４４上に、Ｃｕをアディティブ電解メッキで成膜（厚：１５μｍ）パターン形成し、ガラス貫通孔を介してガラス基板の両面に延伸した第三配線２４１を形成する。第三配線によりインダクタ部２４２が完成し、同時に、キャパシタ下部電極の一部に接続するＣｕパッド２４３およびキャパシタ上部電極の一部に接続するＣｕパッド２４５が形成される。
図２７（基板Ａ面）、図２８（図２７のＥ−Ｅ’断面）、図２９（図２７のＦ−Ｆ’断面）、図３０（図２７のＧ−Ｇ’断面）に第四配線の構造を示す。
まず、ガラス基板の両面に２５μｍ厚の樹脂フィルムをラミネートし、絶縁樹脂２４６を形成する。続いて絶縁樹脂にレーザーで開口部２４７を設け、Ｃｕをアディティブ電解メッキで成膜（厚：１５μｍ）パターン形成し、第四配線２４８を形成する。次に、第四配線により、第三配線による接続パッドを介して、インダクタ部とキャパシタ部が接続し、図１８のＬＣ共振器が完成する。
本実施形態３の構造では、誘電体を介した第一配線と第二配線の交差部の面積と、誘電体の誘電率と膜厚でキャパシタの容量が決定する。例えば、Ｃｒ膜０．２μｍのフォトリソグラフィーで、最小配線幅３μｍをパターン形成する場合、配線の交差部の面積は、９μｍ２となる。したがって、誘電率７Ｆ／ｍの窒化シリコンを使用する場合、最小キャパシタ容量は０．０２３ｐＦとなる。前述した５ＧＨｚの周波数フィルタに必要な２．５ｐＦは、３１μｍ幅の第一配線と第二配線の交差部で構成できる。加えて、最小配線幅が３μｍであるため、実際のフィルタに必要とされる、より小さな値も容易に実現することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１ ガラスコア
２ ガラス貫通孔
３ ガラス第１面
４ ガラス第２面
５ インダクタ
６ キャパシタ
７ 層間絶縁層
８ 層間ビア
９ キャリアガラス（第２面貼付）
１０ キャリアガラス（第２面貼付）接着層
１１ 下層導電体薄膜
１２ 上層導電体薄膜
１３ 誘電体薄膜
１４ キャパシタ下電極
１５ キャパシタ誘電体層
１６ キャパシタ上電極
１７ 下層導電体薄膜用レジスト
１８ 誘電体層用レジスト
１９ 上層導電体薄膜用レジスト
２０ ガラス第１面直上配線
２１ ＭＩＭ用キャパシタ保護用レジスト
２２ ガラス貫通電極
２３ ガラスキャリア（第１面貼付）
２４ ガラスキャリア（第１面貼付）接着層
２５ ガラス第２面直上配線
２６ ガラスコア第２面上の導電シード層
２７ ガラスコア第２面上配線用レジスト
２８ 絶縁層内の貫通孔
２９ 薄膜ＭＩＭキャパシタ上電極からの端子
３０ ビルドアップ層上の配線
３１ 層間絶縁層上の導電シード層
３２ ビルドアップ層上の配線用のレジスト
３３ 層間絶縁層貫通電極
１０１ コア基板
１０２ 貫通孔
１０３ 第一導電膜
１０４ 第一誘電体層
１０５ 第二導電膜
１０５ａ 第二導電膜めっきシード層
１０５ｂ 第二導電膜めっき層
１０６ ＭＩＭ構造
１０７ 絶縁樹脂層
１０７ｂ 第二絶縁樹脂層
１０８ 層間ビア
１０９ 第三導電層
１０９ａ 第三導電層めっきシード層
１１０ 第四導電層
１１１ レジスト（第一導電膜用）
１１２ レジスト（誘電体用）
１１３ レジスト（第二導電膜用）
１１４ レジスト（第二導電膜厚膜部位形成用）
１１５ レジスト（第三導電層形成用）
１１６ 第二誘電体層
１１７ 従来の直列ＭＩＭ構造
１１８ 多層配線基板
１１９ 最外層絶縁樹脂
１２０ モジュール
１２１ 外部接続端子
１２２ 能動素子
１２３ 受動素子
１２４ 封止材料
２２１ インダクタ
２２２ キャパシタ
２２３ ガラス基板
２２４ ガラス貫通孔
２３６ 第一配線
２３７ 誘電体
２３８ 第二配線
２３９ キャパシタ部
２４０ キャパシタ下部電極接続孔
２４１ 第三配線
２４２ インダクタ部
２４３ キャパシタ下部電極接続Ｃｕパッド
２４４ 第三配線メッキシード層
２４５ キャパシタ上部電極接続Ｃｕパッド
２４６ 絶縁樹脂
２４７ 絶縁樹脂開口部
２４８ 第四配線

Claims (8)

  1. キャパシタを内蔵する多層配線基板であって、
    前記キャパシタのうちの少なくとも一つは、コア基板に近い方から順に下電極、誘電体層および上電極が設けられることによって構成されており、
    前記下電極は、全体が前記コア基板上に配置され、
    前記上電極は、前記誘電体層および前記下電極と重なることによってキャパシタを構成する部分と、キャパシタを構成する部分から延在して、前記下電極と同じ面上に配置される部分とを有し、
    前記上電極は、前記下電極と同じ面上に配置される部分に設けられた端子部を有する、
    多層配線基板。
  2. 請求項１に記載の多層配線基板であって、
    前記コア基板の材料は、ガラスである、
    多層配線基板。
  3. 請求項１または請求項２に記載の多層配線基板であって、
    前記下電極の厚さが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
    多層配線基板。
  4. 請求項３に記載の多層配線基板であって、
    前記誘電体層の厚さが１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
    多層配線基板。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の多層配線基板であって、
    前記下電極は、一定の幅で延在する部分を有し、
    前記上電極は、前記下電極の幅とは異なる一定の幅で延在する部分を有し、
    前記下電極および前記上電極の一定の幅で延在する部分どうしが重なることによってキャパシタを構成する、
    多層配線基板。
  6. 請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の多層配線基板であって、
    前記下電極は、一定の幅で延在する部分を有し、
    前記上電極は、一定の幅で、前記下電極が一定の幅で延在する方向とは異なる方向に延在する部分を有し、
    前記下電極および前記上電極の一定の幅で延在する部分どうしが重なることによってキャパシタを構成する、
    多層配線基板。
  7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の多層配線基板であって、
    前記多層配線基板は、インダクタを内蔵し、
    前記インダクタのうちの少なくとも一つは、前記コア基板の第１面上の配線、前記第１面とは反対側の第２面上の配線、前記コア基板を厚さ方向に貫通する電極を接続することによって、ソレノイド状に構成されている、
    多層配線基板。
  8. 請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の多層配線基板と、
    前記多層配線基板に搭載された受動部品または能動部品と、
    を有するモジュール。
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