JPH06125180A - キャパシタ内蔵多層配線基板 - Google Patents

キャパシタ内蔵多層配線基板

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JPH06125180A
JPH06125180A JP4297951A JP29795192A JPH06125180A JP H06125180 A JPH06125180 A JP H06125180A JP 4297951 A JP4297951 A JP 4297951A JP 29795192 A JP29795192 A JP 29795192A JP H06125180 A JPH06125180 A JP H06125180A
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JP
Japan
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capacitor
multilayer wiring
layer
wiring board
wiring layer
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JP4297951A
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English (en)
Inventor
Takaharu Imai
隆治 今井
Rokuro Kanbe
六郎 神戸
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Publication date
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】誘電率に依存することなく、電源ノイズの抑制
及び高密度化を達成することのできるキャパシタ内蔵配
線基板を提供する。 【構成】有機高分子材料を絶縁膜とする配線層が、セラ
ミック基板2上に多数積層されて多層配線層3を構成し
ている多層配線基板において、多層配線層3とセラミッ
ク基板2との間に、高誘電率ガラス厚膜を誘電体層とす
るキャパシタを備え、しかもこの多層配線層3の少なく
とも一つの配線層とこれに隣接する他の配線層またはセ
ラミック基板2との間に、酸化物薄膜を誘電体層とする
キャパシタを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、キャパシタ内蔵配線基
板に関し、特に複数のICを搭載するマルチチップモジ
ュール基板に好適に利用され得る。
【0002】
【従来の技術】複数のICを搭載するいわゆるマルチチ
ップモジュールにおいては、クロック周波数の上昇、消
費電力の増加傾向が著しい。これにともない電源ノイズ
も上昇する。従って、これを抑制するには、まず電源イ
ンピーダンスを下げることが必須であり、デカップリン
グキャパシタを装着する必要がある。
【0003】従来、絶縁基板の部品(通常IC)搭載面
に、デカップリングキャパシタとしてのチップコンデン
サを実装する手法がとられている。また、絶縁基板をセ
ラミックグリーンシートから作製し、そのグリーンシー
トの一部を誘電体層として、絶縁基板にコンデンサーを
内蔵することも提案されている。すなわち、絶縁基板表
面にチップコンデンサーを搭載するものに比べて、IC
を搭載する絶縁基板にあっては、ICとコンデンサー間
の配線長が短くて済むので、低インダクタンスとなり、
電源ノイズ、グランドノイズなどの低減効果が大きくな
るからである。そして、その場合の、セラミック誘電体
材料及びセラミック絶縁材料としては、チタン酸バリウ
ム及びアルミナがそれぞれよく知られており、汎用され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、絶縁基板表面
にチップコンデンサーを搭載するものは、チップの大き
さが1〜2mm四方もあることから、装置全体の占める
体積が大きくなり、装置の高密度化、小型化を達成する
ことができない。
【0005】また、絶縁基板にコンデンサーを内蔵する
場合、一般的なセラミック誘電体材料、例えばチタン酸
バリウムなどは、高誘電率でありコンデンサーとしての
機能はよいが、熱膨張係数が8×10-6/℃以上と半導
体シリコン(IC)よりかなり大きく、強度も650k
g/cm2程度で決して高くないため、ICを搭載する
絶縁基板との兼用には適さない。
【0006】アルミナは、高強度であるが、熱膨張係数
が6〜8×10-6/℃と大きいうえ、誘電率が8.5〜
10と低いため、単位面積あたりの静電容量が0.2n
F/cm2程度と小さい。従って、これを誘電体層とし
て用いても通常の面積であれば小さい容量のコンデンサ
ーしか得られず、結局電源インピーダンスZ=(インダ
クタンスL/静電容量C)1/2の関係でインピーダンス
が高くなる。かといって、現在要求されているIC1個
当たりの静電容量はおよそ100nFであるが、これを
充足するには、500cm2もの大面積が必要となる。
【0007】よって、高密度化、熱膨張係数、強度及び
誘電率のすべてを満足する構造は従来知られていなかっ
た。本発明の目的は、誘電率に依存することなく、電源
ノイズの抑制及び高密度化を達成することのできるキャ
パシタ内蔵配線基板を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】その第一の手段は、有機
高分子材料を絶縁膜とする配線層が、セラミック基板上
に多数積層されて多層配線層を構成している多層配線基
板において、多層配線層とセラミック基板との間に、高
誘電率ガラス厚膜誘電体層とするキャパシタが備えられ
ていることを特徴とするキャパシタ内蔵多層配線基板に
ある。
【0009】その第二の手段は、有機高分子材料を絶縁
膜とする配線層が、セラミック基板上に多数積層されて
多層配線層を構成している多層配線基板において、この
多層配線層の少なくとも一つの配線層とこれに隣接する
他の配線層またはセラミック基板との間に、酸化物薄膜
を誘電体層とするキャパシタが備えられていることを特
徴とするキャパシタ内蔵多層配線基板にある。
【0010】ここで、高誘電率ガラス厚膜とは、例えば
PZT系ガラス粉末を主成分とするペーストをスクリー
ン印刷し焼成して得られるようなものがあげられる。ま
た、酸化物としては、例えばSiO2,TiO2,Ta2
5等が挙げられる。そして、これらを薄膜で形成する
には、最初から酸化物の形態でスパッタリングする方
法、金属塩化物をCVD法にて蒸着した後、酸化する方
法、Si,Ti,Ta等の金属をスパッタリングした
後、陽極酸化する方法などが挙げられる。
【0011】
【作用】第一の手段においては、高誘電率ガラス厚膜を
誘電体層とするキャパシタが備えられているので、電源
インピーダンスが低くなる。第二の手段においては、誘
電体層の材質が高誘電率のものに限定されない酸化物よ
りなるが、薄膜すなわち0.1μ〜数μ程度の膜厚のも
のであるから、静電容量が高くなり、その結果、電源イ
ンピーダンスが低くなる。
【0012】しかも両手段ともにキャパシタが多層配線
層の内部又は多層配線層とセラミック基板との間に設け
られているので、電子部品搭載面をキャパシタが占有す
ることはない。そして、いずれも誘電体層が膜状のもの
であるから、多層配線基板全体の体積にさほど影響を及
ぼすことがない。
【0013】尚、上記いずれの手段においても、IC等
の電子部品を搭載する絶縁基板としての機能は、セラミ
ック基板が果たす。従って、誘電体層となる高誘電率ガ
ラス厚膜や酸化物薄膜に、ICとの熱膨張係数の整合性
及び機械的強度は必要とされない。
【0014】
【実施例】
[キャパシタ内蔵多層配線基板の構造]本発明キャパシ
タ内蔵多層配線基板の実施例を図面を用いて説明する。
図1は、キャパシタ内蔵多層配線基板1の厚み方向断面
図、図2は、図1のA部拡大図、図3は、図1のB部拡
大図である。
【0015】キャパシタ内蔵多層配線基板1は、ポリイ
ミドを絶縁膜71〜74とする配線層41〜44が、ア
ルミナセラミック基板2上に積層されて多層配線層3を
構成している多層配線基板であり、セラミック基板2
は、それ自体が内部配線を有する多層配線基板であって
も良いし、内部配線を有しない単板であってもよい。
【0016】そして、多層配線層3とセラミック基板2
との間に、比誘電率1000、厚さ40μm、面積80
cm2PZT系ガラス厚膜51を誘電体層とする第1
キャパシタ5、並びにこの多層配線層3の一配線層43
とこれに隣接する他の配線層44との間に、厚さ0.1
μm、面積60cm2のSiO2薄膜61を誘電体層とす
る第2キャパシタ6が備えられている。
【0017】尚、ガラス厚膜51は、Ag/Pd合金よ
りなる一対の厚膜電極52,53にて、上下両側から挟
まれている。また、SiO2薄膜61は、Cr層及びC
u層よりなる網目状の薄膜電極62,63にて、上下両
側から挟まれている。
【0018】[キャパシタ内蔵多層配線基板の製造方
法]このようなキャパシタ内蔵多層配線基板の製造方法
を説明する。先ず、アルミナ等のセラミックスを主成分
とする10枚のグリーンシートの表面に、タングステン
WもしくはモリブデンMo等の金属ペーストを所定パタ
ーンにスクリーン印刷して、信号配線、電源配線、接地
配線等の各種配線パターン及びブレーズパッド(図示省
略)を形成する。印刷されたグリーンシートの各配線等
を層間接続する導電ビアを打ち抜き加工し、このビアに
も金属ペーストを充填する。そして、これらグリーンシ
ートを積層し、熱圧着した後、1500度前後の高温で
焼成することによって、セラミック基板2を形成した。
【0019】次に、セラミック基板2の主面を表面粗度
Ra0.2μm以下となるまで研磨し、その面にAg/
Pd合金(Ag/Pd重量比=90/10)を主成分と
する導体ペーストをスクリーン印刷して接地電極パター
ン52を形成した後、温度850℃で焼成する。その上
に、高誘電率ガラス粉末を主成分とするペースト51を
スクリーン印刷し、温度850℃で焼成する。再び、前
記導体ペーストをスクリーン印刷して電極パターン53
を形成し焼成することによって、第1キャパシタ5を設
けた。
【0020】次にポリイミドを主成分とし感光性乳剤を
も含有する感光性絶縁ペーストを塗布する。所定パター
ンを有するフォトマスクを通じて露光し、導電ビアとな
る部分の感光性絶縁ペーストを現像液にて除去する。そ
して、400℃程度の温度で硬化し、第1絶縁膜71を
形成した。
【0021】第1絶縁膜71の上にCrを厚さ0.05
μm、続いてCuを厚さ0.5μmとなるようにスパッ
タリングした後、フォトレジストを塗布する。次いで、
信号配線パターンが形成されたフォトマスクをその上方
に設置し、露光し、信号配線パターンとなる部分のフォ
トレジストを現像液にて除去する。更に、フォトレジス
トが除去された部分に5μm程度のCu鍍金を施した
後、フォトレジストを溶剤にて除去し、不要部分(Cu
鍍金されていない部分)のCu及びCrをエッチング液
にて除去することにより、信号配線を形成する。これに
て第1配線層41を形成した。
【0022】同様に第2〜第4配線層を形成する。但
し、第3配線層のすぐ上の配線パターン62は、網目状
の電極パターンに形成する。そして、その上にSiO2
61を厚さ0.2μmとなるようにスパッタリングした
後、フォトレジストを塗布する。次いで、誘電体層パタ
ーンが形成されたフォトマスクをその上方に設置し、露
光し現像し、不要部の誘電体膜をエッチング除去した
後、フォトレジストを除去する。続いて配線パターン6
2の形成と同様な方法で電極パターン63を形成し、網
目状の電極を有する第2キャパシタ6を設けた。これに
てキャパシタ内蔵多層配線基板1が完成した。
【0023】[評価]上記キャパシタ内蔵多層配線基板
1につき、静電容量を測定したところ、第1キャパシタ
5は1.5μF、第2キャパシタ6は2.5μFであっ
た。
【0024】
【効果】キャパシタ部を多層配線基板の内部に一体的に
含めているので、電子部品搭載面を有効に利用すること
ができる。また、キャパシタ部を多層配線基板の内部に
一体的に含めているので、装置の小型化及び高密度化を
図ることができるほか、シリコンチップを搭載した場合
のチップとキャパシタ間の配線長が短くなり、インダク
タンスを低減することができる。
【0025】尚、上記実施例では、酸化物薄膜を誘電体
層とするキャパシタ(同例では第2キャパシタ6)を1
層しか設けていないが、複数層設けても良い。また、高
誘電率ガラスを誘電体層とするキャパシタ(同例では第
1キャパシタ5)に代えて、その位置に酸化物薄膜を誘
電体層とするキャパシタを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のキャパシタ内蔵多層配線基板を示す断
面図である。
【図2】図1のA部拡大図である。
【図3】図1のB部拡大図である。
【符号の説明】
1 キャパシタ内蔵多層配線基板 2 セラミック基板 3 多層配線層 41〜44 配線層 51 ガラス厚膜 61 酸化物薄膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 有機高分子材料を絶縁膜とする配線層
    が、セラミック基板上に多数積層されて多層配線層を構
    成している多層配線基板において、多層配線層とセラミ
    ック基板との間に、高誘電率ガラス厚膜を誘電体層とす
    るキャパシタが備えられていることを特徴とするキャパ
    シタ内蔵多層配線基板。
  2. 【請求項2】 有機高分子材料を絶縁膜とする配線層
    が、セラミック基板上に多数積層されて多層配線層を構
    成している多層配線基板において、この多層配線層の少
    なくとも一つの配線層とこれに隣接する他の配線層また
    はセラミック基板との間に、酸化物薄膜を誘電体層とす
    るキャパシタが備えられていることを特徴とするキャパ
    シタ内蔵多層配線基板。
JP4297951A 1992-10-09 1992-10-09 キャパシタ内蔵多層配線基板 Pending JPH06125180A (ja)

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