JP3709602B2 - 薄膜多層回路基板とその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器に用いられる多層回路基板に関する。
近年、マルチチップモジュール(MCM)用の薄膜多層回路基板において、セラミックス、金属等の支持基板上に銅/ポリイミド薄膜多層回路を形成したMCM−D基板が主流となっている。
【0002】
【従来の技術】
MCMにおける電源電圧変動の防止対策として、現在、デカップリングコンデンサとしてチップコンデンサをLSIチップの近くに実装を行っている。
【0003】
しかし、チップコンデンサの場合、LSIチップとコンデンサ間のリードインダクタンスの存在によって、電源電圧変動の防止効果が薄れてくる。
また、一つのモジュール上のLSIチップ数が増加すると、チップコンデンサの占める実装面積が増えて、MCMの小型化の妨げになる等の問題がある。
【0004】
そこで、MCM基板に大容量の薄膜コンデンサ(100nF以上/cm2 )を内蔵することが可能となれば、以上の問題点が解消される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この薄膜コンデンサを内蔵した薄膜多層MCM基板において、内蔵されるべき薄膜コンデンサ部は、一般に下部電極、誘電体層、上部電極の三層から構成されている。大容量薄膜コンデンサを実現するための誘電体層としては、例えば、 SrTiO3 のような複合酸化物高誘電体膜が用いられる。
【0006】
これらの複合酸化物高誘電体膜の作製にあたっては、高い結晶性を達成するために高温の基板加熱を必要とする。また、下部電極としては、白金(Pt)が用いられる。Ptを用いるのは、酸化、界面反応等による低誘電率層の形成を防止するため、結晶性をより高めるためである。また、上部電極としてはPt、Auを用いる。これらの貴金属を用いるのは、誘電体セラミックスとの界面反応による低誘電率層の形成を防止するためである。
【0007】
しかしながら、SrTiO3 等の複合酸化物高誘電体膜と、上部電極である貴金属層は一般に密着性に乏しい。薄膜コンデンサ部には、後工程である絶縁層および薄膜配線層形成時に熱ストレスが加わる。このとき、複合酸化物高誘電体膜と上部電極との間で剥離が発生し、薄膜コンデンサとしての性能が著しく低下してしまう。
【0008】
本発明は、複合酸化物高誘電体膜上に貴金属層を密着性良く形成する方法を得ることを目的として提供される。
【0009】
【課題を解決するための手段】
図1は本発明の原理説明図であり、コンデンサ特性評価用試料の構成を示す。
図において、1は複合酸化物高誘電体膜、2は貴金属層、3は金属接着層である。
【0010】
本発明では、図1に示すように、コンデンサを構成する誘電体としての複合酸化物高誘電体膜1と上部電極である貴金属層2との間に、それぞれとの密着性に優れた金属接着層3を挿入することにより、複合酸化物高誘電体膜1より上部電極の剥離を防止する。複合酸化物高誘電体膜1と上部電極との剥離を防止する金属接着層3としては、Ti、Cr等の密着性に優れた金属を用いる。
【0011】
このとき、複合酸化物高誘電体膜1と貴金属層2の接している面全域に渡って金属接着層3を設けることは、金属接着層3の酸化による低誘電率層の生成によって、実効誘電率の著しい低下を招くため好ましくない。そこで、複合酸化物高誘電体膜1と貴金属層2の接している面に部分的に金属接着層3を挟む。
【0012】
以上の構成により、本発明の金属接着層は、実効誘電率の低下を最少限に抑えつつ、複合酸化物高誘電体膜と貴金属層との間の剥離を防止する接着剤として作用する。
【0013】
すなわち、本発明の目的は、図1に示すように、複合酸化物高誘電体膜1を用いたコンデンサを含む薄膜多層回路基板において、コンデンサを構成する複合酸化物高誘電体膜1と、貴金属層2からなる上部電極との間に、上部電極の面積より小さく、複数の領域に分散して形成された金属接着層3が挿入された構造を有することにより、
そのため、複合酸化物高誘電体膜1を用いたコンデンサを含む薄膜多層回路基板の製造方法において、基板上にコンデンサを構成する複合酸化物高誘電体膜1を形成する工程と、複合酸化物高誘電体膜1上に金属接着層3を形成する工程と、金属接着層3を挟んで、複合酸化物高誘電体膜1上に貴金属層2からなる上部電極を形成する工程とを含み、前記金属接着層の面積は前記上部電極の面積より小さく、且つ前記金属接着層は複数の領域に分散して形成することにより達成される。
【0014】
【発明の実施の形態】
図2〜図3は本発明の一実施例の薄膜多層回路基板の断面図である。
図において、4は窒化アルミニウム(AlN)基板、5はクロム(Cr)膜、6はチタン(Ti)膜、7は白金(Pt)膜、8は接地層、9はSrTiO3 高誘電体膜、10はTi膜、11は金(Au)膜、12はクロム膜、13は電源層、14はポリイミド膜、15は銅(Cu)プラグ、16は配線導体層、17は表面パッドである。
【0015】
本発明による薄膜多層回路基板の一実施例を図2により説明する。
図2に示すように、誘電体としてSrTiO3 高誘電体膜を用いたコンデンサを内蔵する薄膜多層回路基板の製造方法は次の通りである。
【0016】
先ず、図2(a)に示すように、AlN基板4上にスパッタ法によりCr膜5を500Åの厚さに、Ti膜6を600Åの厚さに、Pt膜7を2,000Åの厚さに積層して成膜し、接地層8を得る。
【0017】
次に、図2(b)に示すように、スパッタ法によりSrTiO3 高誘電体膜9を5,000Åの厚さに形成する。形成時には600℃の加熱を要する。そして、フォトリソグラフィ法で誘電体膜のパターンを得る。
【0018】
続いて、図2(c)に示すように、本発明の金属接着層としてTi膜10を500Åの厚さにスパッタ法で形成した後、フォトリソグラフィ法でパターンを形成する。
【0019】
図3(d)に示すように、その上にAu膜11を2000Å、Cr膜12を500Åの厚さに形成した後、フォトリソグラフィ法で電源層13のパターンを形成する。コンデンサ構成で上部電極となる電源層13と下部電極となる接地層8を構成する金属層をまとめて、図3(e)に示す。
【0020】
この後、図3(f)に示すように、光硬化性のポリイミド樹脂溶液をスピンコート法により2μmの厚さに成膜し、80℃で2時間のプリキュアを行い、マスクを通した露光、現像と400℃で30分のキュアによって、ビアホールの開いたポリイミド膜14の層間絶縁層を得る。そしてビアホール内へはCuを電解または無電解めっきによって埋め込み、Cuプラグ15を形成する。
【0021】
更に、接地層8と同じ構成の配線導体層16と層間絶縁層となるポリイミド膜14を二層重ね、その上に接地層8を形成する。続いて、その上に層間絶縁層14と表面パッド17を形成して薄膜多層回路基板を得る。
【0022】
尚、実施例において、AlN基板4はアルミナやガラス、金属ベース絶縁基板などでも良く、SrTiO3 高誘電体膜9も他の複合酸化物のBaTiO3 や、(Ba、Sr)TiO3 、Pb(Zr、Ti)O3 などでも良く、更に、ポリイミド膜14の代わりに弗素樹脂やオレフィン樹脂を用いることが可能である。
【0023】
また、SrTiO3 高誘電体膜9の成膜方法としては、CVD法、ゾル−ゲル法、MOD法、レーザ・アブレーション法などでもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の薄膜多層回路基板は、内蔵する薄膜コンデンサの誘電体層と上部電極との密着不良による剥離を防止することができ、信頼性の高い薄膜多層回路基板を作製することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 本発明の一実施例の工程順模式断面図(その1)
【図3】 本発明の一実施例の工程順模式断面図(その2)
【符号の説明】
図において
1 複合酸化物高誘電体膜
2 貴金属層
3 金属接着層
4 AlN基板
5 Cr膜
6 Ti膜
7 Pt膜
8 接地層
9 SrTiO3 高誘電体膜
10 Ti膜
11 Au膜
12 Cr膜
13 電源層
14 ポリイミド膜
15 Cuプラグ
16 配線導体層
17 表面パッド
Claims (2)
- 複合酸化物高誘電体膜を用いたコンデンサを含む薄膜多層回路基板であって、
該コンデンサを構成する複合酸化物高誘電体膜と、貴金属層からなる上部電極との間に、該上部電極の面積より小さく、複数の領域に分散して形成された金属接着層が挿入された構造を有することを特徴とする薄膜多層回路基板。 - 複合酸化物高誘電体膜を用いたコンデンサを含む薄膜多層回路基板の製造方法において、
基板上に該コンデンサを構成する複合酸化物高誘電体膜を形成する工程と、
該複合酸化物高誘電体膜上に金属接着層を形成する工程と、
該金属接着層を挟んで、該複合酸化物高誘電体膜上に貴金属層からなる上部電極を形成する工程とを含み、
前記金属接着層の面積は前記上部電極の面積より小さく、且つ前記金属接着層は複数の領域に分散して形成することを特徴とする薄膜多層回路基板の製造方法。
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JP4281796A JP3709602B2 (ja) | 1996-02-29 | 1996-02-29 | 薄膜多層回路基板とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH09237969A JPH09237969A (ja) | 1997-09-09 |
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- 1996-02-29 JP JP4281796A patent/JP3709602B2/ja not_active Expired - Fee Related
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