JPH05347357A - 抵抗素子多層配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】絶縁膜３上の抵抗素子２形成を行うとき絶縁膜
３上にエッチング残りのがなく、膜端部を順テ−パ形状
にでるエッチング液を見出し、特にその絶縁膜３が、反
応性が高いポリイミドのような有機膜であっても絶縁膜
にダメ−ジを与えることなく完全に除去でき、下層の回
路パタ−ンとを接続するためのスル−ホ−ル形成を容易
にでき、信頼性が高く接続が出来る薄膜抵抗素子を含む
多層配線基板の製造が出来る。ここで、エッチング液組
成は、フッ化水素、塩酸、リン酸、フッ化アンモニウム
の混合液である。 【効果】高性能、高信頼性に薄膜抵抗素子を含む多層配
線基板の製造方法を与えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、すくなくとも、クロム
（Ｃｒ）、珪素（Ｓｉ）、酸素（Ｏ）からなる材料（以
後、Ｃｒ・ＳiＯ₂）の薄膜抵抗素子を含む多層配線基板
の製造方法に係り、特に絶縁膜上のＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂
等からなる積層金属膜を加工して下層の回路パタ−ンと
電気的導通を信頼性が高く得るためのスル−ホ−ル形成
プロセスを提供するものである。このためには、絶縁膜
上に形成されたＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂等の積層膜がポリイ
ミドの様な有機膜の上に形成された場合においても、Ｃ
ｒ・ＳiＯ₂のエッチング残りが発生すること無く絶縁膜
上に形成され、また、Ａｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂等の積層金属
膜の加工の端部を順テ−パ形状に加工できれば、下層の
回路パタ−ンと電気的導通を信頼性高く得ることができ
る薄膜抵抗素子を含む多層配線基板の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】計算機等に使用される電子回路において
は、高速デジタル信号の伝送に伴う反射ノイズを抑える
ため、集積回路素子と伝送線路とのインピ−ダンス整合
を取る目的で、伝送線路インピ−ダンスと同一の抵抗値
を持つ抵抗器で終端する。いわゆる整合終端方式が採用
されている。そのため、集積回路を基板に搭載する際に
は、該集積回路素子のパッケ−ジまたは、その周辺に、
終端用抵抗器も同時に配置して、伝送線路等の終端処理
を行なう。ところで、このインピ−ダンス整合のための
抵抗素子は、従来、個別の部品としてプリント基板やマ
ルチチップモジュ−ル基板に外付けしていた。しかし、
個別部品では、小型化に限度があり、実装密度向上に適
さない。

【０００３】そこで、抵抗素子を実装基板に内蔵できれ
ば、集積回路素子の実装密度を大幅に向上し得る。その
方法としては、多層配線構造からなる実装基板の或る層
の絶縁膜表面に抵抗体薄膜を形成し、次いで、エッチン
グ工程により所望の抵抗値を持つ素子形状に加工し下層
の回路パタ−ンとを電気的導通を得るためのスルーホ−
ルを形成し配線材料で接続する方法が有利である。この
方法によれば、実装密度向上だけでなく、パタ−ン精度
即ち抵抗値精度の高い終端抵抗素子が形成できる上に、
配線長の短縮による信号伝播速度向上に大きな効果があ
る。さて、この終端抵抗素子と上部配線とのオ−ミック
コンタクトを十分に確保するためには、抵抗材料と配線
材料を連続で成膜する方法が有効である。しかし、配線
材料の膜厚が厚いと、十分なパタ−ン形成精度が確保し
にくいという問題がある。そこで、この連続成膜により
形成する配線材料の膜厚を薄くしておき、次いで抵抗膜
及び薄い配線材料からなる２層膜のパタ−ンをエッチン
グ工程により形成し、その後、必要な膜厚だけ配線材料
を成膜して電極パタ−ンを形成し終端抵抗素子を形成す
るというプロセスを用いれば、さらに高精度の薄膜抵抗
素子を含む多層配線基板の製造が可能となる。

【０００４】さて、本願においては、抵抗膜としてＣｒ
・ＳiＯ₂合金、電極及び配線材料としては、Ａｌを用い
ることを前提とする。

【０００５】ここで、抵抗膜及び薄い配線材料からなる
積層膜を、独立パタ−ンとなる様にホトリソ工程による
エッチング加工を施す必要がある。この時、工程簡略化
の観点から、一回だけのホトリソ工程により本積層膜
を、一挙に加工出来ることが望ましい。また、特にＣｒ
・ＳｉＯ₂エッチング時に絶縁膜上に形成されたＡｌ／
Ｃｒ・ＳiＯ₂積層膜のパタ−ン端部が順テ−パ形状に加
工出来るようにしなければならない。これは、その後工
程のＡl電極成膜時に絶縁膜上に形成された、Ａl／Ｃｒ
・ＳiＯ₂積層膜のパタ−ン端部におけるＡｌ電極膜のカ
バレジを確保し、このＡｌ膜のクラックを防止するため
である。また、絶縁膜上にＣｒ・ＳiＯ₂のエッチング残
りがあると下層の回路パタ−ンと接続するためのスル−
ホ−ル形成が出来なくなる。

【０００６】さらに、特に大型計算機やス−パ−コンピ
ュ−タにおいては、実装遅延時間短縮の目的でマイクロ
チップキャリヤやマルチモジュ−ル基板等の実装基板に
ポリイミドの様な誘電率の低い有機絶縁材料を用いた薄
膜多層配線基板が用いられる傾向にある。そこで、上記
の終端抵抗素子をポリイミドの様な有機膜上に形成する
必要も出てきた。

【０００７】従って、抵抗膜のエッチングとしては、有
機膜上に形成された抵抗膜でも十分にエッチング除去出
来ると同時に、下地有機膜にダメ−ジを与えては、下層
の回路パタ−ンとの接続のためのスル−ホ−ル形成が出
来無くなる。

【０００８】さて、従来の薄膜抵抗素子形成方法として
は、特開昭６０−８３３０１号公報に記載のように、硝
酸とフッ化水素の混合液が挙げられる。しかし、このエ
ッチング液でＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂積層膜をエッチング加
工したところ次の２つの問題が発生した。第１の問題と
して、従来のエッチング液を使用すると、Ｃr・ＳiＯ₂膜
のエッチング残りが発生し易く、特にポリイミドの様な
有機膜上に成膜されたＣｒ・ＳiＯ₂膜に対しては、この
現象が著しい。このため、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜を除去した領
域に下層の回路パタ−ンとの接続用のスル−ホ−ル加工
に悪影響をおよぼし電気的導通を信頼性高く得ることが
出来ない。また、さらにＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂膜上に薄膜
を重ねる際の密着性を阻害する等の問題が発生した。第
２に、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のアンダ−カットが発生しＡｌが
ひさし状になってしまうことである。このため、後続の
Ａｌ電極形成工程においてそのＡｌ電極膜にＣr・ＳiＯ₂
膜端部よりマイクロクラックが発生する問題が生じた。
これは、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のアンダ−カットが、Ａl膜の
付き回りを阻害するためである。このクラックは、Ａｌ
断線の原因となる可能性があり信頼性の重大問題であ
る。またＡｌひさしの下の隙間に溜った汚染物の染み出
しにより下層の回路パタ−ンとの接続用のスル−ホ−ル
加工に悪影響をおよぼす。

【０００９】以上のように従来の薄膜抵抗素子の形成方
法では、Ａｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂積層膜の加工においてＣ
ｒ・ＳiＯ₂膜のエッチング力が不十分なためにエッチン
グ残りが発生し易く、特に下地がポリイミド等の有機膜
である場合に、その傾向が著しいという問題があった。
このため、下層の回路パタ−ンとの接続用スル−ホ−ル
加工に悪影響をおよぼし電気的導通を信頼性高く得るこ
とが出来ない。Ｃｒ・ＳiＯ₂膜端部が、アンダ−カッ
トとなりこの後工程のＡl電極成膜時にそのＡl膜にマイ
クロクラックの発生が起こり、信頼性に劣る問題があっ
た。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、絶縁膜上のＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂積層膜の加工
を施す時、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のエッチング力が不十分なた
めにエッチング残りが発生し易く、特に下地がポリイミ
ド等の有機膜である場合に、その傾向が著しい。また、
Ｃｒ・ＳiＯ₂膜端部が、アンダ−カットとなりＡｌがひ
さし状となりひさしの下の隙間に溜った汚染物の染み出
しにより下層との回路パタ−ン接続用のスル−ホ−ル加
工に悪影響がでる。

【００１１】本発明の目的は、上記問題を解決するた
め、新たなＣｒ・ＳiＯ₂膜のエッチング液を開発し絶縁
膜特に、ポリイミド等の有機膜上に成膜されたＡｌ／Ｃ
ｒ・ＳiＯ₂積層膜をエッチング残りなく、また、Ａl／
Ｃr・ＳiＯ₂積層膜端部を順テ−パ形状に加工でき、下
層の回路パタ−ンとの接続用スル−ホ−ルの加工が精度
良くできる薄膜抵抗素子を含む多層配線基板の製造方法
を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記問題を達成するため
に、量産性、再現性の観点よりウエットエッチングによ
り新たなＣｒ・ＳiＯ₂膜のエッチング液を開発し、薄膜
抵抗素子を含む多層配線基板の製造を行った。

【００１３】このエッチング液は、有機絶縁膜上に成
膜されたＣｒ・ＳiＯ₂膜でもエッチング残りの無いよう
に、十分な除去力を持つこと、Ａｌに対しても適切な
エッチング力を持ち、結果としてＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂膜
端部を順テ−パ形状となること、適切なエッチング速
度を持つこと、などをもとに新規Ｃｒ・ＳiＯ₂膜エッチ
ング液組成物を開発し、薄膜抵抗素子を含む多層配線基
板の製造を行った。

【００１４】

【作用】本発明の薄膜抵抗素子を含む多層配線基板の製
造方法は、絶縁膜上に形成されたＡｌ／Ｃｒ・ＳｉＯ₂
膜をウエットエッチングにより加工を施すときにエッチ
ング残りの発生しやすい、例えば、ポリイミドのような
有機膜上に成膜された、Ｃｒ・ＳiＯ₂薄膜に対しても十
分なエッチング力を持つエッチング液を見出し下層の回
路パタ−ンとの接続用スル−ホ−ルの加工が精度良くで
きることを特徴とした製造方法である。。また、上層の
金属であるＡｌに対して、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜端部から順テ
−パ形状に加工できることも特徴とした。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例について図１を用いて製造方
法を以下に説明する。まず本発明の実験に用いた試料に
ついて述べる。基板としては、アルミナ系セラミック基
板(１０ｃｍ×１０ｃｍ)または、板ガラス(１０ｃｍ×
１０ｃｍ)を用いた。この基板に回路パタ−ンを形成
し、これらの基板全面にポリイミドをスピン塗布し、所
定温度で段階的にベ−クおよび硬化させた。ポリイミド
の最終膜厚は、１４μｍとした。これをスパッタ装置に
入れ、所定条件で真空加熱乾燥を行い、ポリイミド表面
に、Ｃｒ・ＳiＯ₂(組成Ｃｒ：ＳiＯ₂＝６６ｗｔ％：３
４ｗｔ％)、Ａｌの順に連続スパッタ成膜を行った
（１）。スパッタ条件は、以下の通りである。

【００１６】１）Ｃｒ・ＳiＯ₂スパッタ 投入電力(ＲＦ)＝１.０ ｋｗ（２分） ０.５ ｋｗ（２分） ０.２５ｋｗ（２分） Ａｒ圧力＝０.２ Ｐａ ２）Ａｌスパッタ 投入電力(ＤＣ)＝４.０ ｋｗ（８分４０秒） Ａｒ圧力＝０.２ Ｐａ ３）Ｃｒ・ＳiＯ₂膜厚：２０００Å ４）Ａｌ膜厚：４０００Å 以上のように成膜した、Ａｌ／Ｃｒ・ＳｉＯ₂薄膜上に
ポジ形レジストを用いて所定の条件によりレジストパタ
−ンを形成した（２）。次いで、このレジストパタ−ン
をマスクとして、Ａｌのエッチングを行なった。Ａｌの
エッチング条件は、以下の通りである。

【００１７】Ａｌのエッチング条件： １）エッチング液組成：リン酸７８部（体積分率） 硝 酸 ２部（体積分率） 酢 酸１５部（体積分率） 水 ５部（体積分率） ２）液 温：４０℃ ３）エッチング時間：ジャストエッチング時間＋３０秒 上記、Ａｌエッチング液を調製し、これを、ウォ−タバ
ス中、所定温度に加温し、上記基板をエッチング液中に
浸漬静置し、Ａｌをエッチングした。次に上記条件によ
りＡｌエッチングの完了したサンプル基板を続けてＣｒ
・ＳiＯ₂膜のエッチングを行なった（３）。次いで、サ
ンプル基板を洗浄、乾燥後、ホトレジスト剥離液を用い
てレジストを剥離した（４）。その後、上記各工程を終
えたサンプル基板に下層の回路パタ−ンと接続するため
に絶縁膜にスル−ホ−ルを形成する（５）。形成方法
は、ドライエッチング技術又は、ウエットエッチング技
術のどちらを用いても形成できる。次に、下層と上層を
電気的導通を得るために基板表面全域にアルミニウム膜
をスパッタ成膜する（６）。スパッタ条件は、以下の通
りである。

【００１８】Ａｌスパッタ 投入電力(ＤＣ)＝４.０ｋｗ（１時間２０分） Ａｒ圧
力＝０.２Ｐａ Ａｌ膜厚：４μｍ 基板全面にＡｌスパッタ成膜されたサンプル基板を、電
極形成部分を除く上記Ｃｒ・ＳiＯ₂膜上のＡｌ膜をウエ
ットエッチングにより除去する（７）。

【００１９】以上のような工程で、薄膜抵抗素子を含む
多層配線基板を製造した。しかし、従来技術では、Ｃｒ
・ＳiＯ₂膜のエッチングの際（エッチング組成は、表１
中、Ｎｏ.１）、有機絶縁膜のポリイミド表面にエッチ
ング残りが多く、次の工程でのスル−ホ−ル形成に悪影
響を及ぼした。これは、従来技術でのＣｒ・ＳiＯ₂膜の
エッチング液の、除去能力が弱く完全にエッチング出来
ないために発生した。そこで、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のエッチ
ングを量産性、再現性、の観点よりウエットエッチング
方法で薄膜抵抗素子の形成を行い新規なＣｒ・ＳiＯ₂膜
のエッチング液を探索し、薄膜抵抗素子を含む多層配線
基板の製造を行った。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１に新規なＣｒ・ＳiＯ₂膜のエッチング
液組成を示す。

【００２２】表１中、Ｎｏ.２のエッチング液組成は、
エッチング残りは、無いもののＣｒ・ＳiＯ₂膜のアンダ
−カットが発生し、隙間に溜った汚染物の染み出しによ
り下層との回路パタ−ン接続用のスル−ホ−ル加工に悪
影響がでた。Ｎｏ.３のエッチング液組成は、ポリイミ
ド表面にエッチング残りが発生した。Ｃｒ・ＳiＯ₂膜の
アンダ−カット無く、パタ−ン端部は、順テ−パ形状で
良い結果を得た。

【００２３】Ｎｏ.４のエッチング液組成は、Ｎｏ.３同
様の結果となった。Ｎｏ.５のエッチング液組成は、エ
ッチング残りも無く、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のアンダ−カット
も無ない結果となり満足するものが得られた。特にポリ
イミド表面にエッチング残りを無くすことができた。

【００２４】以上述べてきたように、新規なＣｒ・Ｓi
Ｏ₂膜の最適なエッチング液組成を見出すことが出来、
これを用いてエッチング残りなく、Ｃｒ・ＳiＯ₂膜のア
ンダ−カットをゼロにでき膜端部をじ順テ−パ形状に加
工出来たことが示された。そこで、このエッチング液組
成を用いて、ポリイミド薄膜上のＡｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂の
２層膜をエッチングして薄膜抵抗素子を含む多層配線基
板の製造を行った所、信頼性が高い下層との回路パタ−
ン接続用のスル−ホ−ル加工が出来た。また、電極用Ａ
ｌ膜にＣｒ・ＳiＯ₂膜端部からのマイクロクラックの発
生が無い、信頼性の高い薄膜抵抗素子の形成が出来た。

【００２５】なを、本発明の製造方法で適用しているＣ
ｒ・ＳｉＯ₂膜のエッチング液組成は、Ａｌ／Ｃｒ・Ｓi
Ｏ₂膜が形成されている絶縁膜が上記実施例に限定され
るものではなく、ＳiＯ₂膜などにも適用できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、高性能、高信頼性の薄膜抵抗
素子を含む多層配線基板の製造方法を与えるものであ
り、特に、Ａｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂の多層金属薄膜をウェッ
トエッチング加工するにあたり、Ｃｒ・ＳiＯ₂のエッチ
ングの際にＣｒ・ＳiＯ₂膜がポリイミドの様な有機薄膜
上に形成された場合においても、Ｃｒ・ＳiＯ₂のエッチ
ング残りが発生することなく出来ること、また、アンダ
−カットが発生しないため隙間に溜った汚染物の染み出
しが無いことにより、信頼性が高い下層との回路パタ−
ン接続用のスル−ホ−ル加工が出来る。また、Ａｌ／Ｃ
ｒ・ＳiＯ₂積層膜を順テ−パ形状に加工できる。従っ
て、集積回路素子のマイクロチップキャリヤあるいは、
マルチチップモジュ−ル基板等の実装基板に内臓され
る、薄膜抵抗素子を信頼性高く形成できる。

【００２７】また、本発明で適用しているのエッチング
液は、１回のホトレジスト工程で、エッチング液を切り
替えながら上層から順にエッチングを施すことが出来、
その間レジストが剥離することがないため、プロセスが
大巾に簡略化できる。

【００２８】また、エッチング力が強いため、有機薄膜
の様な反応性に富む下地材料の上に形成されたＣｒ・Ｓ
ｉＯ₂に対してもエッチング力を失わない。このことか
らも判るようにプロセス変動による膜質変化に対しても
ある程度対応できるものであり、Ａｌ／Ｃｒ・ＳiＯ₂成
膜プロセスに対するマ−ジンが広く、かつ下地絶縁膜に
依らず、完全なＣｒ・ＳiＯ₂エッチング除去が達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜抵抗素子を含む多層配線基板の製
造方法で見い出したエッチング液での製造方法を示す図
である。

【図２】従来技術で使用したエッチング液での製造方法
を示す図である。

【符号の説明】

１…Ａｌ層、２…Ｃｒ・ＳiＯ₂層、３…ポリイミド絶縁
層、４…ムライト基板または青板ガラス、５…レジスト
パタ−ン、６…下層回路パタ−ン、７…エッチング残
渣、８…エッチング汚染物、９…Ａｌ電極層、１０…Ａ
ｌ電極マイクロクラック、１１…変形したスル−ホ−
ル、１２…Ｃｒ・ＳiＯ₂のアンダ−カット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 稔 神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立 製作所神奈川工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁層上に、抵抗膜を膜厚０.１〜０.５μ
   ｍに形成する工程、上記抵抗膜全面にアルミニウムを膜
   厚０.１〜１０μｍに形成する工程、上記アルミニウム
   膜上にホトレジストのパタ−ンを形成する工程、ウエッ
   トエッチング法により上記アルミニウム膜を所定のパタ
   −ンに形成する工程、続いてウエットエッチング法によ
   り、アルミニウム膜が除去された領域の抵抗膜を除去す
   る工程、上記ホトレジストを除去する工程、さらに、上
   記各工程を終えた基板に下層の回路パタ−ンと接続する
   ためにスル−ホ−ルを形成する工程、下層と上層を電気
   的導通を得るために基板表面全域に膜厚０.１〜１０μ
   ｍのアルミニウム膜を形成する工程、電極形成部分を除
   く上記抵抗膜上のアルミニウム膜をウエットエッチング
   法により除去する工程を含むことを特徴とする抵抗素子
   多層配線基板の製造方法。
2. 【請求項２】該抵抗膜において、その材料が、クロム及
   び二酸化珪素の混合物であり、クロム／二酸化珪素重量
   比が３〜１の組成であることを特徴とする請求項１記載
   の抵抗素子多層配線基板の製造方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の抵抗素子形成に用いるエッ
   チング液として無機酸、フッ酸、フッ化アンモニウムか
   らなることを特徴とする抵抗膜のエッチング液組成物。
4. 【請求項４】該抵抗膜のエッチング液において、無機酸
   が、塩酸及びリン酸の混合物であることを、特徴とする
   請求項３記載の抵抗膜のエッチング液組成物。
5. 【請求項５】該抵抗膜が有機絶縁膜表面上に形成されて
   いることを特徴とする請求項１記載の抵抗素子多層配線
   基板の製造方法。
6. 【請求項６】該抵抗膜が有機絶縁膜表面上に形成されて
   いても抵抗膜がエッチング出来、かつエッチング残りが
   ないことを特徴とする請求項４記載の抵抗膜のエッチン
   グ液組成物。
7. 【請求項７】上層回路パタ−ンと下層回路パタ−ンを電
   気的導通を信頼性高く得ることができることを特徴とす
   る請求項１記載の抵抗素子多層配線基板の製造方法。