JP7279496B2 - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents
配線基板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7279496B2 JP7279496B2 JP2019085437A JP2019085437A JP7279496B2 JP 7279496 B2 JP7279496 B2 JP 7279496B2 JP 2019085437 A JP2019085437 A JP 2019085437A JP 2019085437 A JP2019085437 A JP 2019085437A JP 7279496 B2 JP7279496 B2 JP 7279496B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- wiring
- wiring board
- resin
- base metal
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/24—Reinforcing the conductive pattern
- H05K3/244—Finish plating of conductors, especially of copper conductors, e.g. for pads or lands
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/48—Manufacture or treatment of parts, e.g. containers, prior to assembly of the devices, using processes not provided for in a single one of the subgroups H01L21/06 - H01L21/326
- H01L21/4814—Conductive parts
- H01L21/4846—Leads on or in insulating or insulated substrates, e.g. metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
- H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
- H01L23/49866—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers characterised by the materials
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K1/00—Printed circuits
- H05K1/02—Details
- H05K1/09—Use of materials for the conductive, e.g. metallic pattern
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/22—Secondary treatment of printed circuits
- H05K3/28—Applying non-metallic protective coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/38—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal
- H05K3/388—Improvement of the adhesion between the insulating substrate and the metal by the use of a metallic or inorganic thin film adhesion layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/7685—Barrier, adhesion or liner layers the layer covering a conductive structure
- H01L21/76852—Barrier, adhesion or liner layers the layer covering a conductive structure the layer also covering the sidewalls of the conductive structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76885—By forming conductive members before deposition of protective insulating material, e.g. pillars, studs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
- H01L2221/10—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device
- H01L2221/1068—Formation and after-treatment of conductors
- H01L2221/1073—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L2221/1078—Multiple stacked thin films not being formed in openings in dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
- H05K2201/03—Conductive materials
- H05K2201/0332—Structure of the conductor
- H05K2201/0335—Layered conductors or foils
- H05K2201/0338—Layered conductor, e.g. layered metal substrate, layered finish layer, layered thin film adhesion layer
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/07—Treatments involving liquids, e.g. plating, rinsing
- H05K2203/0703—Plating
- H05K2203/072—Electroless plating, e.g. finish plating or initial plating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
- H05K3/108—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern by semi-additive methods; masks therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
- H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
- H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
- H05K3/4661—Adding a circuit layer by direct wet plating, e.g. electroless plating; insulating materials adapted therefor
Description
配線層と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有する。
基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含む。
また、1つの側面として、配線の抵抗上昇を抑制することができる配線基板の製造方法を提供できる。
また、バリアメタル層として配線層と同じ金属を含む合金層とその酸化物の膜を有する従来の配線基板では、例えば、HAST(High Accelerated Stress Test)試験のような高温高湿環境における配線基板の信頼性試験において、図1Dのように配線層21がバリアメタル層30を突き抜けて樹脂層へ拡散してしまい、隣接する配線(不図示)との間で電流リークが発生し、信頼性を確保することが難しい場合があるという問題がある。
これらの問題は、配線幅を小さくすればするほど顕著に現れてしまう。
これに対し、配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、卑金属層と、不動態層とを前記配線層の周りに設けることにより、前記配線層の金属成分の拡散、バリアメタル層の表面に形成される酸化膜の厚みの増加、及び前記配線層の突出を抑制することができることを見出し、開示の技術の完成に至った。
開示の配線基板は、配線層と、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、前記拡散防止層を覆う卑金属層と、前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を基板上に有し、必要に応じて樹脂層、密着層、給電層、その他の層を有する。
なお、開示の配線基板は、単層構造であってもよいし、積層構造(多層配線基板)であってもよい。
前記配線層は、基板の表面に配される配線である。
前記配線層の大きさとしては、前記配線層の幅が2.0μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましく、0.8μm以下であることがさらに好ましい。前記配線層の幅が2.0μm以下であると、回路基板を微細化することができ、適用する半導体装置を小型化することができる。また、前記配線層の平均厚み(高さ)としては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、0.5μm以上2.0μm以下などが挙げられる。なお、前記配線層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記配線層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記配線層の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長さ方向に直交する断面が、略四角形などが挙げられる。
前記配線層の材料としては、特に制限はなく、例えば、銅、クロム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、コバルト、金、白金、銀、パラジウムなどの金属が挙げられる。これらの中でも、導電性に優れる点で、銅、金、銀などが好適に挙げられる。
前記拡散防止層は、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する層である。
前記配線層が前記拡散防止層を覆う程度としては、前記配線層の材料が拡散してしまうことを防止することができる程度であればよく、完全被覆であってもよいし、部分被覆であってもよいが、完全被覆であることが好ましい。
前記拡散防止層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、20nm以上60nm以下が好ましい。なお、前記拡散防止層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記拡散防止層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記拡散防止層の材料としては、前記配線層の材料の拡散を防止することができれば特に制限はなく、例えば、配線層の金属成分を含む合金であることが好ましい。前記拡散防止層を配線層の金属成分を含む合金とすることにより、前記拡散防止層の状態を安定化させ、熱によって前記配線層の周囲に設ける層の金属成分が配線層へ拡散することを防止することができ、配線の抵抗上昇を抑制することができる。
前記拡散防止層の材料の具体例としては、例えば、前記配線層の材料が銅である場合には、金と銅(Au-Cu)の合金、銅と錫(Cu-Sn)の合金、インジウムと銅(In-Cu)の合金、銀と銅(Ag-Cu)の合金などが好適に挙げられる。
なお、前記合金における組成比率としては、前記拡散防止層としての機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記卑金属層は、前記拡散防止層を覆う層である。
前記卑金属層の平均厚みとしては、前記配線の機能を低下させることなく、強度を維持させることができる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、20nm以上80nm以下が好ましい。なお、前記卑金属層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記卑金属層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記卑金属層の材料としては、卑金属を含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜制限はなく、例えば、クロム(Cr)、コバルト(Co)、コバルト-ホウ素(Co-B)、コバルト-タングステン(Co-W)などが挙げられる。
前記卑金属層の材料がクロム(Cr)及びコバルト(Co)のいずれかを含有すると、高い硬度の卑金属層を形成することができるため、前記配線の材料の飛び出しなどを防止することができ、信頼性試験に必要なバリアメタル層の強度を向上させることができる。また、クロム(Cr)及びコバルト(Co)のいずれかを含有すると、融点が1,500℃以上である極めて安定な金属であるため、260℃程度における信頼性試験を行っても前記卑金属層の金属が前記拡散防止層及び前記配線層中へ拡散することを防止することができるため、前記配線の抵抗上昇を抑制することができる。
前記不動態層は、前記卑金属層を覆い、状態が経時や環境条件で変化しにくい層である。
前記不動態層としては、前記卑金属層の表面が酸化されることにより形成される前記卑金属の酸化物(皮膜)が好ましい。
前記卑金属の酸化物としては、260℃程度の加熱条件で安定なものであれば特に制限はなく、例えば、前記卑金属層の材料がクロム(Cr)を含む金属である場合には、酸化クロム(III)(Cr2O3)などが挙げられ、卑金属層の材料がコバルト(Co)を含む金属である場合には、酸化コバルト(II)(CoO)などが挙げられる。前記卑金属の酸化物である前記不動態層であることにより、信頼性試験などにおいて配線基板が加熱しても不動態層の平均厚みが変化することがなく、酸化膜の膜厚増加による配線の抵抗上昇を抑制することができる。
前記不動態層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、数十Å(数nm)程度である。なお、前記不動態層は、例えば、透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope、TEM)により観察及び分析することができる。
開示の技術においては、拡散防止層を覆う卑金属層が信頼性試験において加わる衝撃に耐え得る強度を有するため、バリアメタル層が破損することを防ぐことができ、配線の抵抗上昇を抑制することができる。それ故、開示の配線基板は高い信頼性を確保することができる。
特に、配線の幅を2.0μm以下にする微細化を行う場合において、配線層の上に開示の層構造を設けることによって、配線基板が加熱された場合においても顕著に配線の抵抗上昇を抑制することができる。前記配線の幅としては、2.0μm以下が好ましく、1.0μmがより好ましく、0.6μm以下がさらに好ましく、0.5μm以下が最も好ましい。
なお、前記バリアメタル層(拡散防止層、卑金属層、及び不動態層)の平均厚みとしては、例えば、120nm以下が好ましく、100nm以下がより好ましく、90nm以下がさらに好ましく、60nm以下が特に好ましい。なお、前記バリアメタル層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記バリアメタル層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記基板は、その上に前記配線を形成する対象となる板状体である。
前記基板の大きさ及び形状としては、従来の配線基板などに用いられている基板と同様の大きさ及び形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基板の材料としては、従来より配線基板などに用いられている基板と同様の材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコン、樹脂、セラミック、ガラスなどが挙げられる。
前記樹脂の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、オレフィン樹脂、フッ素含有樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
なお、前記基板には、その表面上に下地として、あるいは前記配線を覆う、樹脂層が形成されていることが好ましい。
前記樹脂層は、前記基板の表面及び前記配線を覆う層である。
前記樹脂層の材料としては、前記配線を外部からの腐食や物理的な衝撃から保護する機能を発揮することができれば、一般的に用いられる樹脂材料を用いることができ、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記樹脂層の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、オレフィン樹脂、フッ素含有樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記密着層は、前記樹脂層上に配され、前記配線層と前記樹脂層とを強固に密着させる機能と、前記配線層から前記樹脂層への金属成分の拡散を防止するバリアメタル層としての機能とを有する。
前記密着層の大きさ及び形状としては、例えば、前記配線層と同様の大きさ及び形状などが挙げられる。前記密着層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記密着層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記密着層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記密着層の材料としては、前記樹脂層への密着性に優れ、前記配線層に用いる金属と強固に密着することができ、かつプラズマエッチング又はウェットエッチングが可能なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チタン(Ti)、クロム(Cr)などが挙げられる。
前記給電層は、前記配線層を電解めっきにて形成する際に、基板の外周部から電気を給電するために設けられる層である。
前記給電層の大きさ及び形状としては、例えば、前記配線層と同様の大きさ及び形状などが挙げられる。前記給電層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記給電層の平均厚み(高さ)は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記給電層の厚み(高さ)の10点(箇所)以上の平均として求めることができる。
前記給電層の材料としては、強固な酸化被膜が形成されず、かつ、プラズマエッチング又はウェットエッチングが可能なものであれば特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、ニッケルとクロム(Ni-Cr)の合金などが挙げられる。
図2は、開示の配線基板の配線の一例を示す断面図である。
図2に示す配線基板の配線においては、基板11上に、密着層41及び給電層42からなるシード層と、前記シード層上に配線層21と、前記配線層21を覆う拡散防止層31と、前記拡散防止層31を覆う卑金属層32と、前記卑金属層32を覆う不動態層33とをこの順で有する配線を覆う樹脂層51を有している。前記拡散防止層31、前記卑金属層32、及び前記不動態層33を「バリアメタル層」と称することがある。
開示の配線基板の製造方法は、基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含み、必要に応じて、その他の工程を含む。
前記配線基板は、開示の配線基板である。
前記配線層形成工程は、基板上に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、樹脂層上に密着層を形成する密着層形成工程と、密着層上に給電層を形成する給電層形成工程と、を配線層形成工程が含んでいてもよい。
前記基板上に前記樹脂層を形成する方法としては、例えば、前記基板の表面上に樹脂溶液又は溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法、前記基板上に前記配線を形成した後に形成した前記配線を囲むように樹脂溶液又は溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法などが挙げられる。前記基板上に前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布する方法としては、例えば、公知のスピンコート法などが挙げられる。
なお、前記樹脂層の材料等は、開示の配線基板において説明した樹脂層と同様である。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、70℃以上300℃以下で段階的に加熱処理することが好ましく、具体的には70℃以上130℃以下で加熱処理を行った後、130℃以上300℃以下の温度範囲で1段又は複数段階で加熱処理を行うことが好ましい。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する時間としては、前記配線を劣化させることがない範囲で適宜選択することができ、最初の処理は30秒間以上10分間以下、その後の段階的な処理は10分間以上5時間以下が好ましく、トータルの処理時間としては温度調整の時間も含め、30分間以上5時間以下程度が好ましい。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、130℃以上の加熱処理時には、樹脂層の酸化を防ぐため、不活性ガス雰囲気が好ましい。前記不活性ガスとしては、例えば、窒素ガスなどが挙げられる。
なお、前記密着層の材料等は、開示の配線基板において説明した密着層と同様である。
前記密着層は、後に形成する配線層と前記樹脂層との密着性を向上させるために形成する。
前記密着層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタなどにより、前記基板上の前記樹脂層の全面に形成する方法などが挙げられる。
前記給電層は、配線層を電解めっきにて形成する際に、前記基板の外周部から電気を給電するために用いる層である。
なお、前記給電層の材料等は、開示の配線基板において説明した給電層と同様のである。
前記給電層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ、無電解めっきなどが挙げられる。
前記基板上に前記配線層を形成する方法としては、例えば、前記基板上に形成した前記給電層の上にフォトレジストを塗布し、露光装置や現像装置によりレジストの配線パターンを形成後、電解めっきなどを行い、更にその後に公知のウェットエッチング又はドライエッチングなどにより、基板上のレジストパターン、不要な給電層、及び不要な密着層を取り除く方法などが挙げられる。
前記配線層の大きさとしては、前記配線層を断面視したときの断面における基板と水平方向の最大の幅(配線層の幅)が2.0μm以下であることが好ましく、1.0μm以下であることがより好ましく、0.8μm以下であることがさらに好ましい。前記配線層の幅は、上述したレジストの配線パターンにおいて形成する凹部の幅を調整することにより形成する前記配線層の幅を調整することができる。前記配線層の幅が2.0μm以下であると、配線を微細化することができ、適用する半導体装置を小型化することができる。
なお、前記配線層の材料等は、開示の配線基板において説明した配線層と同様である。
前記拡散防止層形成工程は、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する工程である。
前記拡散防止層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきを施した後に熱処理する方法などが挙げられる。前記無電解めっきの処理時間としては、拡散防止層としての機能を発揮できる程度の厚みを得ることができるように適宜調整することができる。前記無電解めっきに用いる材料としては、例えば、金(Au)、錫(Sn)、インジウム(In)、銀(Ag)などの金属などが挙げられる。
前記熱処理としては、例えば、200℃、窒素(低酸素)雰囲気下、1時間などの条件が挙げられる。前記熱処理を行うことにより、前記無電解めっきにより前記配線層の表面に形成した金属の層(膜)が前記配線層に熱拡散し、前記配線層の金属成分との合金を形成する。即ち、前記熱処理によって、前記配線層の表面に熱に対して安定な合金の層である前記拡散防止層を形成することができる。
前記卑金属層形成工程は、形成した前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する工程である。
形成した前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきなどが挙げられる。無電解めっきの実施時間としては、卑金属層としての機能を発揮できる程度の厚みを得ることができるように適宜調整することができる。
なお、前記卑金属層の材料等は、開示の配線基板において説明した卑金属層と同様である。
前記不動態層形成工程は、形成した卑金属層を覆う不動態層を形成する工程である。
前記不動態層を形成する方法としては、例えば、前記卑金属層を形成した後に、熱(ベーク)処理を行う方法などが挙げられる。
前記熱処理としては、例えば、200℃、窒素(低酸素)雰囲気下、1時間などの条件が挙げられる。前記熱処理を行うことにより、前記卑金属層の表層に卑金属の酸化物である不動態層が形成される。
なお、前記不動態層の材料等は、開示の配線基板において説明した不動態層と同様である。
バリアメタル層の表面(周囲)には、基板上に設けた下地としての前記樹脂層と同様の樹脂層をさらに設けてもよい。
図3Aから図3Iは、図2に示す開示の配線基板を製造する工程の一例を示す模式図である。なお、図3Aから図3Iに示す配線基板の製造方法の一例を示す図は、基板上に形成される配線の一部を拡大したものである。
まず、図3Aに示すように、基板11上に下地樹脂層51aを形成する。
下地樹脂層51aの形成後、図3Bに示すように、下地樹脂層51aの全面に対して密着層41を形成する。
密着層41の形成後、図3Cに示すように、密着層41の全面に対して給電層42を形成する。
次に、図3Dに示すように、給電層42の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜を露光及び現像処理して、給電層42の表面が露出する開口部20bを有する所望の形状のレジストパターン(配線パターン)20aを形成する。このとき、形成するレジストパターン20aにおける開口部20bの幅(配線層の幅)20cを調整することにより、後に形成する配線層21の幅を調整することができる。
次に、公知の電解めっき法により、図3Eに示すように、開口部20bの内側の給電層42上に配線層21を形成する。その後、エッチング処理を行うことによって、図3Fに示すように、レジストパターン20aと、配線層21に覆われていない密着層41と給電層42とを除去する。
次に、図3Gに示すように、配線層21の表面を拡散防止層の材料となる金(Au)や錫(Sn)などの金属を用いて無電解めっき処理を行い、無電解めっき膜31’を形成する。
次に、図3Hに示すように、形成した無電解めっき膜31’の表面をコバルト(Co)やクロム(Cr)を含有する金属を用いて無電解めっき処理を行い、卑金属層32を形成する。卑金属層32を形成後、200℃、窒素(低酸素)雰囲気下、1時間熱処理を行うことにより、図3Iに示すように、無電解めっき膜31’が配線層21へ熱拡散し、配線層21の金属成分と無電解めっき膜31’の金属との合金からなる拡散防止層31を形成する。また、拡散防止層31を形成するのと同時に、卑金属層32の露出表面が熱処理によって酸化されることによって、図3Iに示すように卑金属層32の表面に不動態層33を形成する。不動態層33の形成後、配線を保護するために配線の周囲に樹脂層51を形成することで、図2示す配線基板を得ることができる。
<配線基板1の製造>
Siウエハ(図3A~図3Iの11に該当)上にポリベンゾオキサゾール(PBO)系樹脂を主材とする下地としての樹脂材料を、スピンコート法により塗布し、110℃のホットプレートで2分間ベークを行い、平均厚み5μmの下地樹脂層(図3A~図3Iの51aに該当)を形成した。形成した下地樹脂層の上面全面に密着層(図3B~図3Iの41に該当)として平均厚み30nmのチタン(Ti)層をスパッタで形成した。さらに、形成したTi層の上面全面に給電層(図3C~図3Iの42に該当)として平均厚み50nmの銅(Cu)層をスパッタで形成した。なお、密着層及び給電層を合わせてシード層と称することがある。
<配線基板2~6の製造>
実施例1において、フォトレジストパターンにおいて、配線層が形成される凹部の幅(配線層の幅、L)及び一の凹部と他の凹部との幅(配線間の幅、S)を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、配線基板2~6を製造した。なお、図5Aに配線層の幅を1.0μmとした実施例2の配線基板2の一部の断面の電子顕微鏡写真を、図5Bに配線層の幅を0.7μmとした実施例4の配線基板4の一部の断面の電子顕微鏡写真を示す。図5A及び図5Bの結果から、配線基板2及び4において、銅配線層の表面に金-銅(Au-Cu)合金の拡散防止層が約30nm、さらに拡散防止層の表面にコバルト-ホウ素(Co-B)の卑金属層が約50nm形成されていることを確認した。
<配線基板7の製造>
実施例1において、配線層を形成後、フォトレジストパターンを除去した後に、基板をアクチベータ液に浸漬させ、銅配線層の周囲にパラジウム(Pd)膜を形成した。さらに、その基板を水洗し、無電解Ni-Pめっき液に基板を浸漬させ、銅配線層の周囲にバリアメタル層として無電解Ni-Pめっき膜を50nm形成した以外は、実施例1と同様にして、配線基板7を製造した。
<配線基板8~12の製造>
比較例1において、実施例2~6と同様に配線層が形成される凹部の幅(配線層の幅)及び一の凹部と他の凹部との幅(配線間の幅)を表1に示すように変更した以外は、比較1と同様にして、配線基板8~12を製造した。
<信頼性試験>
得られた配線基板1~12に対して、図4に示すような引出配線24を形成し、前記配線基板1~12の配線抵抗値(初期の配線抵抗値)を測定した。次に、以下の条件の吸湿リフローによる信頼性試験(JEVEC LEVEL4)を行い、信頼性試験後の各配線基板1~12の配線抵抗値を測定し、各配線基板1~12における信頼性試験前の配線抵抗値(初期の配線抵抗値)に対する信頼性試験後の配線抵抗値を、初期からの配線抵抗上昇率(%)として算出した。結果を図6に示す。
なお、図4に示す引出配線24の形成方法は、以下のとおりである。まず、配線(図4中の配線層21及びバリアメタル層30)の上に、ビア開口のある樹脂層を形成する。次に、樹脂層の表面全体にチタン(Ti)と銅(Cu)のシード層を形成する。シード層上に引出配線24の配線層22となるフォトレジストパターンを形成し、電解メッキにてビア層23aと配線層22を形成した。配線層22には配線抵抗値を測定するための電極を設けた。電極の位置にビア層23bを形成し、電極以外の配線を樹脂層で覆った。このようにして、引出配線24を形成した。
以下の(1)~(3)をこの順番で実施した。
(1)乾燥工程:125℃、24時間、恒温槽
(2)吸湿工程:60℃、相対湿度60%、40時間、吸湿オーブン
(3)リフロー工程:260℃ピークリフローを3回、リフロー炉
以上より、配線層周囲に金-銅(Au-Cu)化合物からなる合金の拡散防止層を設けることにより、配線層の金属成分がバリアメタル層へ熱拡散すること、又は配線層中へバリアメタル層の金属成分が熱拡散することを抑制し、加熱による酸化膜(不動態層)の増大を抑制でき、配線の抵抗上昇を抑制することができた。また、配線幅が小さくなっても、即ち、配線が微細化しても高い信頼性を保証することができる配線基板を実現することができた。
<配線基板13の製造>
実施例1において、無電解金めっきの代わりに無電解錫めっきで配線層の露出表面に平均厚み約5nmの錫(Sn)膜を形成し、無電解コバルト-ホウ素めっきの代わりに無電解コバルト-タングステン(Co-W)めっきで錫(Sn)膜の露出表面にコバルト-タングステン(Co-W)めっき膜を約40nm形成し、250℃のピークのリフローで熱処理を行い、錫(Sn)膜と配線層の銅(Cu)を拡散させて銅配線層の表層に錫-銅(Sn-Cu)からなる合金の拡散防止層を、コバルト-タングステン(Co-W)めっき膜(卑金属層)の表層に酸化コバルトからなる不動態層を形成した以外は、実施例1と同様にして配線基板13を製造した。
(付記1)
配線層と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有することを特徴とする配線基板。
(付記2)
前記卑金属層が、Co及びCrの少なくともいずれかを含む、付記1に記載の配線基板。
(付記3)
前記拡散防止層が、前記配線層の金属成分を含む合金である、付記1から2のいずれかに記載の配線基板。
(付記4)
前記拡散防止層が、Au-Cu合金、及びCu-Sn合金の少なくともいずれかである、付記1から3のいずれかに記載の配線基板。
(付記5)
前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、付記1から4のいずれかに記載の配線基板。
(付記6)
前記配線層が、銅である、付記1から5のいずれかに記載の配線基板。
(付記7)
前記配線の幅が、1.0μm以下である、付記1から6のいずれかに記載の配線基板。
(付記8)
付記1から7のいずれかの配線基板を有することを特徴とする多層配線基板。
(付記9)
基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
(付記10)
前記拡散防止層形成工程と、前記不動態層形成工程とを同時に行う、付記9に記載の配線基板の製造方法。
(付記11)
前記拡散防止層形成工程と、前記不動態層形成工程とが熱処理である、付記8から9のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記12)
前記卑金属層が、Co及びCrの少なくともいずれかを含む、付記9から11のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記13)
前記拡散防止層が、前記配線層の金属成分を含む合金である、付記9から12のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記14)
前記拡散防止層が、Au-Cu合金、及びCu-Sn合金の少なくともいずれかである、付記9から13のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記15)
前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、付記9から14のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記16)
前記配線層が、銅である、付記9から15のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
(付記17)
前記配線の幅が、1.0μm以下である、付記9から16のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
100、101、102 配線基板
20a、20b フォトレジスト
20c 開口部の幅
21、22 配線層
23a、23b ビア層
24 引出配線
30 バリアメタル層
30a 配線層及びバリアメタル層拡散領域
30b 酸化膜
31’ めっき層
31 拡散防止層
32 卑金属層
33 不動態層
41 密着層
42 給電層
51 樹脂層
51a 下地樹脂層
Claims (6)
- 配線層と、
前記配線層の金属成分を含む合金であり、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有することを特徴とする配線基板。 - 前記卑金属層が、Co及びCrの少なくともいずれかを含む、請求項1に記載の配線基板。
- 前記配線の幅が、2.0μm以下であり、
前記拡散防止層、前記卑金属層、及び前記不動態層の合計の平均厚みが、120nm以下である、請求項1から2のいずれかに記載の配線基板。 - 前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、請求項1から3のいずれかに記載の配線基板。
- 前記配線の幅が、1.0μm以下である、請求項1から4のいずれかに記載の配線基板。
- 基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層の金属成分を含む合金であり、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019085437A JP7279496B2 (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 配線基板及びその製造方法 |
US16/808,847 US11276610B2 (en) | 2019-04-26 | 2020-03-04 | Wiring board and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019085437A JP7279496B2 (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 配線基板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020181935A JP2020181935A (ja) | 2020-11-05 |
JP7279496B2 true JP7279496B2 (ja) | 2023-05-23 |
Family
ID=72917290
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019085437A Active JP7279496B2 (ja) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | 配線基板及びその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11276610B2 (ja) |
JP (1) | JP7279496B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016092245A (ja) | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 富士通株式会社 | 電子デバイス装置及びその製造方法 |
JP2016213254A (ja) | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 富士通株式会社 | 配線構造及びその製造方法、並びに半導体装置 |
JP2019012771A (ja) | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 富士通株式会社 | 回路基板、電子装置、及び、回路基板の製造方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW556329B (en) * | 1999-02-26 | 2003-10-01 | Hitachi Ltd | Wiring board, its production method, semiconductor device and its production method |
JP2004304167A (ja) * | 2003-03-20 | 2004-10-28 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 配線、表示装置及び、これらの形成方法 |
JP4589835B2 (ja) | 2005-07-13 | 2010-12-01 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
-
2019
- 2019-04-26 JP JP2019085437A patent/JP7279496B2/ja active Active
-
2020
- 2020-03-04 US US16/808,847 patent/US11276610B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016092245A (ja) | 2014-11-06 | 2016-05-23 | 富士通株式会社 | 電子デバイス装置及びその製造方法 |
JP2016213254A (ja) | 2015-04-30 | 2016-12-15 | 富士通株式会社 | 配線構造及びその製造方法、並びに半導体装置 |
JP2019012771A (ja) | 2017-06-30 | 2019-01-24 | 富士通株式会社 | 回路基板、電子装置、及び、回路基板の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020181935A (ja) | 2020-11-05 |
US11276610B2 (en) | 2022-03-15 |
US20200343133A1 (en) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
USRE46147E1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR100482721B1 (ko) | 배선 기판 및 그 제조 방법, 반도체 장치 및 그 제조방법, 및 전자 기기 | |
US20060157852A1 (en) | Circuit barrier structure of semiconductor packaging substrate and method for fabricating the same | |
US7863741B2 (en) | Semiconductor chip and manufacturing method thereof | |
US7180006B2 (en) | Tape substrate and method for fabricating the same | |
KR20010068233A (ko) | 유비엠 언더컷을 개선한 솔더 범프의 형성 방법 | |
TWM397597U (en) | Package structure of integrated circuit | |
TW202006901A (zh) | 配線基板 | |
KR20110038457A (ko) | 무전해 니켈 도금층을 갖는 금속배선 구조 및 그 제조방법 | |
JP2001144145A (ja) | 電子部品実装用フィルムキャリアテープおよびその製造方法 | |
JP7279496B2 (ja) | 配線基板及びその製造方法 | |
US8168890B2 (en) | Printed circuit board and component package having the same | |
JP4547164B2 (ja) | 配線基板の製造方法 | |
JP2002289653A (ja) | 半導体装置用テープキャリアおよびその製造方法 | |
TW201330728A (zh) | 印刷電路板及其製造方法 | |
KR100374075B1 (ko) | 전자부품 실장용 필름캐리어 테이프 및 그 제조방법 | |
US7724359B2 (en) | Method of making electronic entities | |
JP2004103706A (ja) | 半導体装置用テープキャリアおよびその製造方法 | |
KR101199184B1 (ko) | 인쇄회로기판 및 그의 제조 방법 | |
JP2001352005A (ja) | 配線基板および半導体装置 | |
JP3170429B2 (ja) | 配線基板 | |
TW571372B (en) | Substrate with plated metal layer over pads thereon, and method for fabricating the same | |
JP2005129665A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
KR20050111800A (ko) | 인쇄 회로 기판의 제조 방법 | |
JP3073871B2 (ja) | 多層金メッキ電極とその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220111 |
|
RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20220601 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230104 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230202 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230411 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230424 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7279496 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |