JP2022029308A - 配線基板及び配線基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】電極間の短絡及び信頼性の低下を防止すること。【解決手段】配線基板は、絶縁層と、前記絶縁層の表面に金属又は半金属の酸化物を成膜して形成された絶縁性の酸化物薄膜と、前記酸化物薄膜に積層された金属からなるシード層と、前記シード層上に形成された金属からなる電極とを有し、前記酸化物薄膜及び前記シード層は、前記電極と重ならない領域から除去されて前記絶縁層を露出させる。【選択図】図１
Description
本発明は、配線基板及び配線基板の製造方法に関する。
一般に、微細配線を有する配線基板は、例えばポリイミドなどの絶縁性の基材の表面に陰極となるシード層を形成し、シード層上に例えば電解めっきによって銅などの金属の電極を形成することにより製造される。シード層は、電極と同様に銅などの金属からなる層であり、基材の表面全体を被覆する。また、シード層と基材との密着性を高めるために、シード層と基材の間に、例えばチタンなどの金属を用いた密着層が形成されることがある。
シード層及び密着層は、いずれも例えばスパッタリングによって形成される。すなわち、基材の表面にチタンのスパッタリングが行われることにより密着層が形成され、密着層の表面に銅のスパッタリングが行われることによりシード層が形成される。密着層としては、例えばチタン及びハフニウムなどの遷移金属の酸化物が用いられることもあり、この場合には、絶縁性の密着層が形成されることになる。
ところで、シード層上に電極が形成された後、隣接する電極間においては、例えばエッチングによりシード層が除去される。すなわち、例えばシード層が銅を用いて形成されている場合、銅のエッチング液（エッチング液Ａ）を用いるウェットエッチングによって電極間のシード層が除去される。
しかしながら、基材に密着層、シード層及び電極が順に積層される配線基板においては、電極間の短絡及び信頼性の低下が発生することがあるという問題がある。具体的には、シード層上に銅の電解めっきによって電極が形成された状態の中間構造体から、電極間のシード層と密着層をウェットエッチングによって除去する際、エッチング液（エッチング液Ａ）に中間構造体を浸漬する時間が長いと、シード層と同様に銅を用いて形成される電極の側面がエッチングされるサイドエッチングが発生する。このため、過度に長時間エッチング液（エッチング液Ａ）に中間構造体を浸漬することはない。しかし、サイドエッチングを軽減させるためにエッチング時間を短くし過ぎると、密着層上にシード層の残渣が残留することがある。結果として、たとえ密着層が絶縁性であっても、密着層の表面に残留するシード層の残渣によって、隣接する電極間の短絡及び信頼性の低下が発生してしまう。
また、密着層がチタンなどの金属を用いて形成されている場合には、シード層のエッチングの後、密着層のエッチングが行われるが、チタンのエッチング液（エッチング液Ｂ）はチタンよりも銅を早くエッチングするため、銅のエッチングレートが高くなる。このため、密着層のエッチング時に、電極の側面がエッチングされるサイドエッチングが発生する。サイドエッチングを抑制するために、中間構造体をチタンのエッチング液（エッチング液Ｂ）に浸漬する時間を過度に短時間にすると、導体であるチタンが電極間に残留し、電極間の短絡及び信頼性の低下が発生する。このような電極間の短絡及び信頼性の低下は、隣接する電極間の距離が小さい微細配線を有する配線基板では、特に発生する可能性が高い。
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、電極間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる配線基板及び配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
本願が開示する配線基板は、１つの態様において、絶縁層と、前記絶縁層の表面に金属又は半金属の酸化物を成膜して形成された絶縁性の酸化物薄膜と、前記酸化物薄膜に積層された金属からなるシード層と、前記シード層上に形成された金属からなる電極とを有し、前記酸化物薄膜及び前記シード層は、前記電極と重ならない領域から除去されて前記絶縁層を露出させる。
本願が開示する配線基板及び配線基板の製造方法の１つの態様によれば、電極間の短絡及び信頼性の低下を防止することができるという効果を奏する。
以下、本願が開示する配線基板及び配線基板の製造方法の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る配線基板１００の構成を示す断面図である。図１においては、配線を含む電極が形成される配線基板１００の表面付近の断面を示す。図１に示す配線基板１００は、絶縁層１１０、酸化物薄膜１２０、シード層１３０及び電極１４１、１４２を有する。
図１は、実施の形態１に係る配線基板１００の構成を示す断面図である。図１においては、配線を含む電極が形成される配線基板１００の表面付近の断面を示す。図１に示す配線基板１００は、絶縁層１１０、酸化物薄膜１２０、シード層１３０及び電極１４１、１４２を有する。
絶縁層１１０は、例えばポリイミドなどの絶縁性樹脂を用いて形成される配線基板１００の基材である。絶縁層１１０は、無機材料フィラーやガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させたものや、紙にフェノール樹脂を含浸させたものや、テフロン（登録商標）などであっても良い。絶縁層１１０の厚さは、例えば５０μｍ程度である。
酸化物薄膜１２０は、絶縁層１１０の表面に形成される絶縁性の薄膜であり、絶縁層１１０に対するシード層１３０の密着性を向上させる層である。酸化物薄膜１２０は、金属又は半金属の酸化物を用いたプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）などの成膜技術によって形成され、厚さが例えば１～５００ｎｍ、より望ましくは１～１００ｎｍの薄膜とすることができる。酸化物薄膜１２０が例えばＡＬＤによって成膜される薄膜であるため、酸化物薄膜１２０が絶縁層１１０に密着する密着強度が高く、また、例えばスルーホールなどの立体的な構造及び側壁に対しても被着性が高い。結果として、例えばＨＡＳＴ（Highly Accelerated Stress Test）のように配線基板１００が高温高湿の条件下にさらされる信頼性試験が行われても、シード層１３０の絶縁層１１０に対する密着性低下を抑制することができる。
酸化物薄膜１２０の材料としては、例えば酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）又は五酸化ニオブなどを用いるのが好ましい。また、五酸化バナジウム、酸化クロム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ケイ素、酸化インジウム、酸化スズ又は酸化アンチモンなどを酸化物薄膜１２０の材料とすることもできる。
酸化物薄膜１２０は、電極１４１、１４２が形成される位置において絶縁層１１０の表面に形成されており、電極１４１、１４２の間においては、酸化物薄膜１２０が除去されている。具体的には、酸化物薄膜１２０は、シード層１３０がエッチングされた後に、例えばアルゴン逆スパッタリング、イオンミリング又はレーザ加工などによってドライエッチングされ、電極１４１、１４２と重ならない領域から除去される。結果として、電極１４１、１４２の間の領域では、絶縁層１１０が露出する。
これにより、電極１４１、１４２の間の領域では、酸化物薄膜１２０とともに、酸化物薄膜１２０の表面に残留するシード層１３０の残渣が除去され、電極１４１、１４２間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、酸化物薄膜１２０は、絶縁性の酸化物を材料とする薄膜であるため、たとえ絶縁層１１０の表面に酸化物薄膜１２０の残渣が残留しても、電極１４１、１４２間の短絡及び信頼性の低下が発生することはない。
さらに、上述したように、酸化物薄膜１２０の除去は、例えばアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって行われるため、シード層１３０及び電極１４１、１４２のサイドエッチングを抑制することができるとともに、電極１４１、１４２と重ならない領域で露出する絶縁層１１０の表面の損傷も低減することができる。
シード層１３０は、酸化物薄膜１２０の表面に形成される導電性の層であり、電極１４１、１４２に対する陰極となる層である。シード層１３０は、例えば銅などの金属のスパッタリングによって形成され、厚さを例えば３０～３０００ｎｍとすることができる。
電極１４１、１４２は、配線基板１００の表面に形成される配線及び電極であり、例えば銅の電解めっきによってシード層１３０の表面に形成される。電極１４１、１４２のシード層１３０表面からの高さは、例えば１～５００μｍとすることができる。電極１４１、１４２は互いに隣接するが、電極１４１、１４２の間の領域の酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が除去されているため、電極１４１、１４２は絶縁されている。
次いで、上記のように構成される配線基板１００の製造方法について、具体的に例を挙げながら図２のフロー図を参照して説明する。
まず、例えばポリイミドからなる絶縁層１１０の表面に、ＡＬＤなどの成膜技術によって酸化物薄膜１２０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば図３に示すように、厚さ５０μｍ程度の絶縁層１１０の表面に、厚さ１～５００ｎｍの酸化物薄膜１２０が形成される。酸化物薄膜１２０は、例えば酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）又は五酸化ニオブなどの金属又は半金属の酸化物を材料とし、薄膜を形成可能なＡＬＤなどの成膜技術によって形成される。ＡＬＤによって酸化物薄膜１２０を形成することにより、例えばＨＡＳＴなどの信頼性試験後にも酸化物薄膜１２０の密着強度の低下を抑制することができる。
そして、酸化物薄膜１２０の表面に、スパッタリングによってシード層１３０が形成される（ステップＳ１０２）。すなわち、例えば図４に示すように、酸化物薄膜１２０の表面に、例えば銅のスパッタリングによって厚さ３０～３０００ｎｍのシード層１３０が形成される。
シード層１３０が形成されると、配線を含む電極が形成される領域を除く領域にレジストが形成される（ステップＳ１０３）。すなわち、例えば図５に示すように、電極１４１、１４２が形成される領域に開口部を有するレジスト１５０が形成される。そして、レジスト１５０をマスクとして、例えば銅の電解めっきが行われる（ステップＳ１０４）。すなわち、例えば図６に示すように、レジスト１５０の開口部に銅が析出し、電極１４１、１４２が形成される。
電極１４１、１４２が形成されると、レジスト１５０が剥離され（ステップＳ１０５）、例えば図７に示すように、絶縁層１１０の表面に積層された酸化物薄膜１２０及びシード層１３０上に電極１４１、１４２を有する中間構造体が得られる。この中間構造体では、隣接する電極１４１、１４２が導体のシード層１３０を介して短絡しているため、銅のエッチングにより、電極１４１、１４２の間の領域のシード層１３０が除去される（ステップＳ１０６）。すなわち、例えば図８に示すように、電極１４１、１４２をエッチングマスクとして、銅のエッチング液（エッチング液Ａ）に中間構造体を浸漬することにより、電極１４１、１４２と重ならない領域１２１のシード層１３０が除去される。銅のエッチング液（エッチング液Ａ）としては、例えば、主成分として硫酸と過酸化水素を混合したものを用いることができる。
このとき、中間構造体を銅のエッチング液（エッチング液Ａ）に浸漬するウェットエッチングが行われるため、銅を材料として形成されている電極１４１、１４２の側面がエッチングされるサイドエッチングが発生する。このため、エッチング液（エッチング液Ａ）に中間構造体を浸漬する時間を過度に長くすることなく、サイドエッチングを抑制するのが好ましい。結果として、領域１２１にシード層１３０の残渣が残留することがあるが、これらの残渣は、以下の酸化物薄膜１２０のエッチング時に同時に除去される。
すなわち、シード層１３０のウェットエッチングの後、例えばアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって、領域１２１の酸化物薄膜１２０が除去される（ステップＳ１０７）。酸化物薄膜１２０が除去されることにより、酸化物薄膜１２０の表面に残留するシード層１３０の残渣も同時に除去され、電極１４１、１４２の間の領域では、絶縁層１１０が露出する。結果として、シード層１３０の残渣による電極１４１、１４２間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、アルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングが行われるため、シード層１３０及び電極１４１、１４２のサイドエッチングが抑制され、シード層１３０及び電極１４１、１４２の側面の損傷を低減することができる。さらに、アルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングでは、絶縁層１１０がエッチング液に浸漬されるウェットエッチングとは異なり、電極１４１、１４２と重ならない領域で露出する絶縁層１１０の表面の損傷を低減することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、絶縁層の表面に密着層として絶縁性の酸化物薄膜を形成し、酸化物薄膜の表面にシード層を形成し、シード層上に電極を形成する。そして、電極と重ならない領域のシード層を除去した後、ドライエッチングによって酸化物薄膜を除去する。このため、電極が形成されていない領域にシード層の残渣が残留しても、これらの残渣が酸化物薄膜とともに除去され、隣接する電極間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、酸化物薄膜がアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって除去されるため、シード層及び電極のサイドエッチングを抑制することができるとともに、単に逆スパッタにより残渣除去するよりも絶縁層の表面の損傷を低減することができる。
（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係る配線基板１００の構成を示す断面図である。図９において、図１と同じ部分には同じ符号を付す。図９においては、配線を含む電極が形成される配線基板１００の表面付近の断面を示す。図９に示す配線基板１００は、絶縁層１１０、１１５、酸化物薄膜１２０、シード層１３０、電極１４１、１４２、導体層２１０、２１５、ビア２２０、第２シード層２３０及びビア２４０を有する。
図９は、実施の形態２に係る配線基板１００の構成を示す断面図である。図９において、図１と同じ部分には同じ符号を付す。図９においては、配線を含む電極が形成される配線基板１００の表面付近の断面を示す。図９に示す配線基板１００は、絶縁層１１０、１１５、酸化物薄膜１２０、シード層１３０、電極１４１、１４２、導体層２１０、２１５、ビア２２０、第２シード層２３０及びビア２４０を有する。
実施の形態２に係る配線基板１００は、複数の絶縁層１１０、１１５及び複数の導体層２１０、２１５を積層して得られる積層基板である。なお、図９に示す導体層２１０の下層に他の絶縁層及び導体層がさらに積層されていても良い。
絶縁層１１０、１１５は、例えばポリイミドなどの絶縁性樹脂を材料とする絶縁層である。絶縁層１１０は、下層の絶縁層の表面に形成される導体層２１０を被覆し、絶縁層１１０の表面には導体層２１５が形成される。そして、導体層２１５は、絶縁層１１５によって被覆される。このように、配線基板１００は、絶縁層１１０、１１５と導体層２１０、２１５とを積層して得られるビルドアップ層を有する。
導体層２１０、２１５は、例えば銅などの金属をパターニングすることにより、各絶縁層の上面に形成される。互いに異なる絶縁層の上面に形成される導体層２１０及び導体層２１５は、絶縁層１１０を貫通するビア２２０によって電気的に接続される。また、絶縁層１１０の上面に形成される導体層２１５と絶縁層１１５の上面に形成される電極１４１とは、絶縁層１１５を貫通するビア２４０によって電気的に接続される。
酸化物薄膜１２０は、絶縁層１１５の表面に形成される絶縁性の薄膜であり、絶縁層１１５に対するシード層１３０の密着性を向上させる層である。酸化物薄膜１２０は、金属又は半金属の酸化物を用いたプラズマＣＶＤ又はＡＬＤなどの成膜技術によって形成され、厚さが例えば１～５００ｎｍの薄膜とすることができる。酸化物薄膜１２０が例えばＡＬＤによって成膜される薄膜であるため、酸化物薄膜１２０が絶縁層１１５に密着する密着強度が高く、例えばＨＡＳＴのように配線基板１００が高温高湿の条件下にさらされる信頼性試験が行われても、シード層１３０の絶縁層１１５に対する密着性低下を抑制することができる。
酸化物薄膜１２０の材料としては、例えば酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）又は五酸化ニオブなどを用いるのが好ましい。また、五酸化バナジウム、酸化クロム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ケイ素、酸化インジウム、酸化スズ又は酸化アンチモンなどを酸化物薄膜１２０の材料とすることもできる。
酸化物薄膜１２０は、電極１４１、１４２が形成される位置において絶縁層１１０の表面に形成されており、電極１４１、１４２の間においては、酸化物薄膜１２０が除去されている。また、本実施の形態においては、酸化物薄膜１２０は、ビア２４０の位置においても除去されている。具体的には、酸化物薄膜１２０は、シード層１３０がエッチングされた後に、例えばアルゴン逆スパッタリング、イオンミリング又はレーザ加工などによってドライエッチングされ、電極１４１、１４２の間の領域及びビア２４０が形成される領域から除去される。
シード層１３０は、酸化物薄膜１２０の表面に形成される導電性の層であり、電極１４１、１４２に対する陰極となる層である。シード層１３０は、例えば銅などの金属のスパッタリングによって形成され、厚さを例えば３０～３０００ｎｍとすることができる。
電極１４１、１４２は、配線基板１００の表面に形成される配線及び電極であり、例えば銅の電解めっきによって第２シード層２３０の表面に形成される。電極１４１、１４２の第２シード層２３０表面からの高さは、例えば１～５００μｍとすることができる。電極１４１、１４２は互いに隣接するが、電極１４１、１４２の間の領域の酸化物薄膜１２０、シード層１３０及び第２シード層２３０が除去されているため、電極１４１、１４２は絶縁されている。電極１４１は、ビア２４０によって導体層２１５と電気的に接続される。
第２シード層２３０は、シード層１３０の表面及びビア２４０の外周に形成される導電性の層であり、シード層１３０とともに電極１４１、１４２に対する陰極となる層である。第２シード層２３０は、シード層１３０と同様に、例えば銅などの金属のスパッタリングによって形成される。
ビア２４０は、絶縁層１１５を貫通するビアホール内に第２シード層２３０及び電極１４１が形成されることにより、電極１４１と導体層２１５を電気的に接続する。すなわち、ビアホールの内面に形成される第２シード層２３０が導体層２１５に接触し、第２シード層２３０の内側の凹部に電極１４１が延伸している。
次いで、上記のように構成される配線基板１００の製造方法について、具体的に例を挙げながら図１０のフロー図を参照して説明する。なお、図１０において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。
まず、絶縁層及び導体層の積層によりビルドアップ層が形成される（ステップＳ２０１）。具体的には、例えば図１１に示すように、絶縁層の上面に導体層２１０が形成されると、導体層２１０を被覆するように絶縁層１１０が積層される。そして、絶縁層１１０を貫通するビア２２０が形成されるとともに、絶縁層１１０の上面に導体層２１５が形成される。さらに、導体層２１５を被覆するように絶縁層１１５が積層される。
そして、絶縁層１１５の表面に、ＡＬＤなどの成膜技術によって酸化物薄膜１２０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば図１２に示すように、ビルドアップ層の最上層である絶縁層１１５の表面に、厚さ１～５００ｎｍの酸化物薄膜１２０が形成される。酸化物薄膜１２０は、例えば酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）又は五酸化ニオブなどの金属又は半金属の酸化物を材料とし、薄膜を形成可能なＡＬＤなどの成膜技術によって形成される。ＡＬＤによって酸化物薄膜１２０を形成することにより、例えばＨＡＳＴなどの信頼性試験後にも酸化物薄膜１２０の密着強度の低下を抑制することができる。
そして、酸化物薄膜１２０の表面に、スパッタリングによってシード層１３０が形成される（ステップＳ１０２）。さらに、シード層１３０の上面には、ビア２４０が形成される領域を除く領域にレジストが形成される（ステップＳ２０２）。すなわち、例えば図１３に示すように、酸化物薄膜１２０の表面に、例えば銅のスパッタリングによって厚さ３０～３０００ｎｍのシード層１３０が形成される。その後、ビア２４０が形成される領域に開口部を有するレジスト２５０が形成される。
そして、レジスト２５０をエッチングマスクとして、シード層１３０のエッチングが行われる（ステップＳ２０３）。具体的には、例えば図１４に示すように、レジスト２５０の開口部のシード層１３０が除去され、ビア２４０が形成される領域１２２において、酸化物薄膜１２０が露出する。
領域１２２のシード層１３０が除去されると、レジスト２５０が剥離され（ステップＳ２０４）、例えば図１５に示すように、領域１２２では酸化物薄膜１２０が露出し、領域１２２以外の領域では酸化物薄膜１２０がシード層１３０によって被覆された状態となる。そこで、シード層１３０をエッチングマスクとして、酸化物薄膜１２０のエッチングが行われる（ステップＳ２０５）。具体的には、例えば図１６に示すように、例えばアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって、領域１２２の酸化物薄膜１２０が除去される。ここでは、アルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングが行われるため、酸化物薄膜１２０のみが除去され、シード層１３０及び絶縁層１１５の損傷を低減することができる。
そして、酸化物薄膜１２０が除去されることにより露出する絶縁層１１５に対して、例えば異方性エッチング又はレーザ加工などが施され、絶縁層１１５を貫通するビアホールが形成される（ステップＳ２０６）。すなわち、例えば図１７に示すように、酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が除去された領域において、絶縁層１１５にビアホール１１５ａが形成される。ビアホール１１５ａは、絶縁層１１５を貫通して導体層２１５まで到達し、底面に導体層２１５を露出させる。
ビアホール１１５ａが形成されると、シード層１３０の上面及びビアホール１１５ａの内面に、スパッタリングによって第２シード層２３０が形成される（ステップＳ２０７）。さらに、第２シード層２３０の上面には、配線を含む電極が形成される領域を除く領域にレジストが形成される（ステップＳ１０３）。すなわち、例えば図１８に示すように、シード層１３０の表面及びビアホール１１５ａの内面に、例えば銅のスパッタリングによって厚さ３０～３０００ｎｍの第２シード層２３０が形成される。その後、電極１４１、１４２が形成される領域に開口部を有するレジスト２６０が形成される。
そして、レジスト２６０をマスクとして、例えば銅の電解めっきが行われる（ステップＳ１０４）。すなわち、例えば図１９に示すように、レジスト２６０の開口部に銅が析出し、電極１４１、１４２が形成される。このとき、ビアホール１１５ａの内面に形成された第２シード層２３０の内側の凹部まで電極１４１が延伸し、電極１４１と導体層２１５を電気的に接続するビア２４０が形成される。
電極１４１、１４２が形成されると、レジスト２６０が剥離され（ステップＳ１０５）、例えば図２０に示すように、絶縁層１１５の表面に積層された酸化物薄膜１２０、シード層１３０及び第２シード層２３０上に電極１４１、１４２を有し、電極１４１と導体層２１５を接続するビア２４０を有する中間構造体が得られる。この中間構造体では、隣接する電極１４１、１４２が導体のシード層１３０及び第２シード層２３０を介して短絡しているため、銅のエッチングにより、電極１４１、１４２の間の領域のシード層１３０及び第２シード層２３０が除去される（ステップＳ２０８）。すなわち、例えば図２１に示すように、電極１４１、１４２をエッチングマスクとして、銅のエッチング液に中間構造体を浸漬することにより、電極１４１、１４２と重ならない領域１２１のシード層１３０及び第２シード層２３０が除去される。
このとき、中間構造体を銅のエッチング液に浸漬するウェットエッチングが行われるため、銅を材料として形成されている電極１４１、１４２の側面がエッチングされるサイドエッチングが発生する。このため、エッチング液に中間構造体を浸漬する時間を過度に長くすることなく、サイドエッチングを抑制するのが好ましい。結果として、領域１２１にシード層１３０又は第２シード層２３０の残渣が残留することがあるが、これらの残渣は、以下の酸化物薄膜１２０のエッチング時にも除去される。
すなわち、シード層１３０及び第２シード層２３０のウェットエッチングの後、例えばアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって、領域１２１の酸化物薄膜１２０が除去される（ステップＳ１０７）。酸化物薄膜１２０が除去されることにより、酸化物薄膜１２０の表面に残留するシード層１３０又は第２シード層２３０の残渣も同時に除去され、電極１４１、１４２間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、アルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングが行われるため、シード層１３０、第２シード層２３０及び電極１４１、１４２のサイドエッチングが抑制され、シード層１３０、第２シード層２３０及び電極１４１、１４２の側面の損傷を低減することができる。さらに、アルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングでは、絶縁層１１５がエッチング液に浸漬するウェットエッチングとは異なり、絶縁層１１５の表面の損傷を低減することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、絶縁層の表面に酸化物薄膜及びシード層を形成した後、電極が形成される位置の酸化物薄膜及びシード層を除去してビアを形成し、ビアを介して内層配線と接続される電極を形成する。そして、電極と重ならない領域のシード層を除去した後、ドライエッチングによって酸化物薄膜を除去する。このため、密着層として酸化物薄膜を有する積層基板を製造することができるとともに、電極が形成されていない領域にシード層の残渣が残留しても、これらの残渣が酸化物薄膜とともに除去され、隣接する電極間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、酸化物薄膜がアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって除去されるため、シード層及び電極のサイドエッチングを抑制することができるとともに、単独でシード層残渣をドライエッチングする場合と比べて絶縁層の表面の損傷を低減することができる。
（実施の形態３）
上記実施の形態２においては、絶縁層１１５の表面に酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が形成された後、ビア２４０が形成される領域の酸化物薄膜１２０及びシード層１３０を除去し、ビアホール１１５ａが形成されるものとした。しかしながら、ビアホール１１５ａは、酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が形成される前の初期段階で形成することも可能である。そこで、実施の形態３においては、初期段階でビアホール１１５ａが形成される場合の配線基板１００の製造方法について説明する。
上記実施の形態２においては、絶縁層１１５の表面に酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が形成された後、ビア２４０が形成される領域の酸化物薄膜１２０及びシード層１３０を除去し、ビアホール１１５ａが形成されるものとした。しかしながら、ビアホール１１５ａは、酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が形成される前の初期段階で形成することも可能である。そこで、実施の形態３においては、初期段階でビアホール１１５ａが形成される場合の配線基板１００の製造方法について説明する。
実施の形態３に係る配線基板１００の構成は、実施の形態２（図９）と同様であるため、その説明を省略する。実施の形態３においては、配線基板１００の製造方法が実施の形態２とは異なる。そこで、実施の形態３に係る配線基板１００の製造方法について、具体的に例をあげながら図２２に示すフロー図を参照して説明する。なお、図２２において、図２及び図１０と同じ部分には同じ符号を付し、その詳しい説明を省略する。
まず、絶縁層及び導体層の積層によりビルドアップ層が形成される（ステップＳ２０１）。すなわち、積層された絶縁層１１０、１１５及び導体層２１０、２１５を有し、導体層２１０、２１５を電気的に接続するビア２２０を有するビルドアップ層が形成される。
そして、ビルドアップ層の最上層の絶縁層１１５に対して、例えば異方性エッチング又はレーザ加工などが施され、絶縁層１１５を貫通するビアホールが形成される（ステップＳ３０１）。すなわち、例えば図２３に示すように、ビア２４０が形成される領域において、絶縁層１１５にビアホール１１５ａが形成される。ビアホール１１５ａは、絶縁層１１５を貫通して導体層２１５まで到達し、底面に導体層２１５を露出させる。
そして、絶縁層１１５の表面及びビアホール１１５ａの内面に、ＡＬＤなどの成膜技術によって酸化物薄膜１２０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば図２４に示すように、絶縁層１１５の表面及びビアホール１１５ａの内面に、厚さ１～５００ｎｍの酸化物薄膜１２０が形成される。酸化物薄膜１２０は、例えば酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化チタン（チタニア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）又は五酸化ニオブなどの金属又は半金属の酸化物を材料とし、薄膜を形成可能なＡＬＤなどの成膜技術によって形成される。ＡＬＤによって酸化物薄膜１２０を形成することにより、例えばＨＡＳＴなどの信頼性試験後にも酸化物薄膜１２０の密着強度の低下を抑制することができる。
そして、酸化物薄膜１２０の表面に、スパッタリングによってシード層１３０が形成される（ステップＳ１０２）。すなわち、例えば図２５に示すように、酸化物薄膜１２０の表面に、例えば銅のスパッタリングによって厚さ３０～３０００ｎｍのシード層１３０が形成される。ビアホール１１５ａにおいては、ビアホール１１５ａの内面及び導体層２１５の上面に沿って酸化物薄膜１２０及びシード層１３０が形成されるため、凹部が形成される。
シード層１３０が形成されると、シード層１３０の上面のビアホール１１５ａの領域を除く領域にレジストが形成される（ステップＳ２０２）。すなわち、例えば図２６に示すように、ビアホール１１５ａの領域に開口部を有するレジスト２５０が形成される。そして、レジスト２５０をエッチングマスクとして、シード層１３０のエッチングが行われる（ステップＳ２０３）。具体的には、例えば図２７に示すように、レジスト２５０の開口部のシード層１３０が除去され、ビアホール１１５ａ内の凹部を含む領域において、酸化物薄膜１２０が露出する。
ビアホール１１５ａの領域のシード層１３０が除去されると、レジスト２５０が剥離され（ステップＳ２０４）、例えば図２８に示すように、ビアホール１１５ａの領域では酸化物薄膜１２０が露出し、ビアホール１１５ａの領域以外の領域では酸化物薄膜１２０がシード層１３０によって被覆された状態となる。そこで、シード層１３０をエッチングマスクとして、酸化物薄膜１２０のエッチングが行われる（ステップＳ２０５）。これにより、実施の形態２においてビアホール１１５ａが形成された状態（図１７）と同一の状態になるため、以下、実施の形態２と同様に、電極１４１、１４２及びビア２４０が形成される。
すなわち、シード層１３０の上面及びビアホール１１５ａの内面に、スパッタリングによって第２シード層２３０が形成され（ステップＳ２０７）、第２シード層２３０の上面の電極１４１、１４２が形成される領域を除く領域にレジストが形成される（ステップＳ１０３）。そして、レジストをマスクとして、例えば銅の電解めっきが行われることにより（ステップＳ１０４）、電極１４１、１４２及びビア２４０が形成され、レジストが剥離される（ステップＳ１０５）。その後、銅のエッチングにより、電極１４１、１４２と重ならない領域のシード層１３０及び第２シード層２３０が除去され（ステップＳ２０８）、例えばアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって、電極１４１、１４２と重ならない領域の酸化物薄膜１２０が除去される（ステップＳ１０７）。
以上のように、本実施の形態によれば、絶縁層にビアホールを形成した後、絶縁層の表面及びビアホールの内面に酸化物薄膜及びシード層を形成し、ヒアホールの領域の酸化物薄膜及びシード層を除去して電極及びビアを形成する。そして、電極と重ならない領域のシード層を除去した後、ドライエッチングによって酸化物薄膜を除去する。このため、密着層として酸化物薄膜を有する積層基板を製造することができるとともに、電極が形成されていない領域にシード層の残渣が残留しても、これらの残渣が酸化物薄膜とともに除去され、隣接する電極間の短絡及び信頼性の低下を防止することができる。また、酸化物薄膜がアルゴン逆スパッタリングなどのドライエッチングによって除去されるため、シード層及び電極のサイドエッチングを抑制することができるとともに、絶縁層の表面の損傷を低減することができる。
１１０、１１５ 絶縁層
１１５ａ ビアホール
１２０ 酸化物薄膜
１３０、２３０ シード層
１４１、１４２ 電極
１５０、２５０、２６０ レジスト
２１０、２１５ 導体層
２２０、２４０ ビア
１１５ａ ビアホール
１２０ 酸化物薄膜
１３０、２３０ シード層
１４１、１４２ 電極
１５０、２５０、２６０ レジスト
２１０、２１５ 導体層
２２０、２４０ ビア
Claims (11)
- 絶縁層と、
前記絶縁層の表面に金属又は半金属の酸化物を成膜して形成された絶縁性の酸化物薄膜と、
前記酸化物薄膜に積層された金属からなるシード層と、
前記シード層上に形成された金属からなる電極とを有し、
前記酸化物薄膜及び前記シード層は、
前記電極と重ならない領域から除去されて前記絶縁層を露出させる
ことを特徴とする配線基板。 - 前記酸化物薄膜は、
ハフニウムの酸化物である酸化ハフニウムを成膜して形成されることを特徴とする請求項１記載の配線基板。 - 前記酸化物薄膜は、
ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を用いて成膜された厚さが１～１００ｎｍの酸化ハフニウムの薄膜であることを特徴とする請求項２記載の配線基板。 - 前記電極と重なる領域において前記絶縁層を貫通するビアをさらに有し、
前記シード層は、
前記ビアが形成される領域を除く領域において前記酸化物薄膜に積層される第１シード層と、
前記第１シード層に積層されるとともに、前記ビアの外周に形成される第２シード層とを有することを特徴とする請求項１記載の配線基板。 - 絶縁層の表面に金属又は半金属の酸化物を成膜して絶縁性の酸化物薄膜を形成し、
前記酸化物薄膜に金属からなるシード層を積層し、
前記シード層上に金属からなる電極を形成し、
前記電極と重ならない領域から前記シード層を除去し、
前記シード層が除去された領域において前記酸化物薄膜を除去し、前記絶縁層を露出させる
工程を有することを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記酸化物薄膜を形成する工程は、
ハフニウムの酸化物である酸化ハフニウムを成膜することを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。 - 前記酸化物薄膜を形成する工程は、
ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）を用いて厚さが１～１００ｎｍの酸化ハフニウムの薄膜を形成することを特徴とする請求項６記載の配線基板の製造方法。 - 前記酸化物薄膜を除去する工程は、
前記シード層をエッチングマスクとしたドライエッチングによって前記酸化物薄膜を除去することを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。 - 前記酸化物薄膜を除去する工程は、
アルゴン逆スパッタリングによって前記酸化物薄膜を除去することを特徴とする請求項８記載の配線基板の製造方法。 - 一部の領域において前記シード層及び前記酸化物薄膜を除去し、
前記シード層及び前記酸化物薄膜が除去された領域に、前記絶縁層を貫通するビアホールを形成し、
前記シード層の表面及び前記ビアホールの内面に第２シード層を形成する工程をさらに有し、
前記電極を形成する工程は、
前記第２シード層上に前記電極を形成し、
前記シード層を除去する工程は、
前記シード層及び前記第２シード層を除去する
ことを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。 - 前記絶縁層を貫通するビアホールを形成する工程をさらに有し、
前記酸化物薄膜を形成する工程は、
前記絶縁層の表面及び前記ビアホールの内面に前記酸化物薄膜を形成し、
前記電極を形成する工程は、
前記ビアホールの領域において前記シード層及び前記酸化物薄膜を除去し、
前記シード層の表面及び前記ビアホールの内面に第２シード層を形成し、
前記第２シード層上に前記電極を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項５記載の配線基板の製造方法。
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