JPH06260762A - 多層配線基板の製造方法 - Google Patents

多層配線基板の製造方法

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JPH06260762A
JPH06260762A JP4241393A JP4241393A JPH06260762A JP H06260762 A JPH06260762 A JP H06260762A JP 4241393 A JP4241393 A JP 4241393A JP 4241393 A JP4241393 A JP 4241393A JP H06260762 A JPH06260762 A JP H06260762A
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JP
Japan
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film
thin film
wiring board
multilayer wiring
wiring
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JP4241393A
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Takayoshi Watabe
隆好 渡部
Tetsuya Yamazaki
哲也 山崎
Takashi Inoue
隆史 井上
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、新たな形成方法を見出し微細
配線を可能とすること。また、配線材料の銅の保護膜と
してNiめっき膜を用いることにより容易に多層化がで
きる多層配線基板の製造方法を提供することにある。 【構成】この形成方法は、電子機器の小型化、高密度化
ならびにこれに伴う電気的特性を十分に満足するために
微細配線を可能とした多層配線基板の製造方法であり、
絶縁材料として有機膜上に、低い抵抗配線である銅導
体との多層化において銅配線導体にNiめっき保護膜を
用いて容易に多層化ができる形成方法、新たな形成方
法を見出し微細配線が可能となり、この形成方法を繰り
返せば何層もの多層化ができる高密度回路基板の製造方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多層配線基板の製造方
法に係り特に、銅膜表面上に酸化防止と有機絶縁膜との
反応防止として銅膜上だけに化学Niめっきを被覆する
にあたり、その化学めっきを可能とする触媒が硫酸パラ
ジウム系を用いることにより、配線間のショートまた
は、厚付け銅膜上の未析出などが発生することがなく、
高密度かつ高信頼性の多層配線基板の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】電子部品の小型化、軽量化、及び、高性
能化などの技術が著しい発展をしているなか、特に、装
置部品の高密度化は、ますます増大し最近では、大型計
算機やスーパーコンピュータにおいて、実装される素子
の高速化が進み、素子自身の高速性能を最大限に発揮さ
せることが、高速演算処理のために、重要不可欠となっ
てきている。すなわち、回路配線を多層化の方法を用い
て小型化、低誘電率化を計り高密度化した、多層配線基
板が一般的に用いられている。また、配線抵抗の低抵抗
化に対しては、その材料として、Al、銅などが用いら
れているが、これからのますますの高速演算処理の要求
にたいしては、ポリイミドのような誘伝率の低い有機絶
縁材料との組合せにより多層化させる傾向にある。
【0003】しかしながら、このように多層化された回
路配線は、各層間の密着強度、絶縁材料に影響を受けな
い配線材料を用いなければ、層間剥離や配線抵抗が高く
なるなどの問題を起こしかねない。このために、一般的
配線導体、例えば、銅の配線材料と有機絶縁膜では、密
着用金属としてCr、Tiなどが用いられている。
【0004】実際の素子上においては、電子機器の小型
化高集積化を満たすためには、微細配線パターンを形成
する必要がある。すなわち、低抵抗でかつ微細配線が容
易である銅を配線材料とした高アスペクト比の配線形成
が重要である。このため、例えば銅を加工するのにウエ
ットエッチング方法を用いた場合いによると、アンダー
カット量が大きいため設計通りのエッチングができない
のは、一般的に知られている。そのような課題を踏まえ
た、製造方法にしなければならない。
【0005】さて従来の多層配線回路基板の製造方法と
して、特開昭61−271899記載の方法を用いて製
造したところ次の2つの問題が発生した。
【0006】第1に、Ti膜を加工する際、エッチング
液としてフッ酸、硝酸の混合水溶液を用いるため銅膜も
エッチングされその時、Ti膜がレジストに対してアン
ダーカットとなり膜端部に銅膜が露出して多層化のため
の有機絶縁膜、例えばポリイミドを重ねた場合、銅と反
応して悪影響をおよぼす可能性がある。
【0007】第2に、この方法でTi膜、銅膜をエッチ
ングして製造したところ、Ti膜を加工する時、エッチ
ング液をフッ酸、硝酸の混合水溶液を用いるためレジス
トにエッチング液が浸透して剥がれてしまい設計通りの
金属加工ができなく、満足のいく微細加工ができなっか
た。これは、特に、高アスペクト比の配線を形成するに
は、この方法では、大きな妨げとなる。また、フッ酸等
のエッチング液を用いるため作業性に劣るという欠点が
ある。
【0008】以上のように従来の多層配線回路基板の製
造方法では、配線材料として銅、絶縁膜として有機膜を
用いたところ、銅の保護膜としてTi膜で形成すると
Ti膜の加工の時エッチング液によりその下地である銅
までもエッチングされTi膜がレジストに対してアンダ
ーカットとなり膜端部に銅膜が露出してしまい多層化の
ための有機絶縁膜、例えばポリイミドを重ねた場合、銅
と反応して悪影響をおよぼしてしまう。エッチング液
がレジストに浸透して剥がれてしまい満足のいく微細加
工ができない。特に、高アスペクト比の配線を形成する
には、大きな妨げとなる。また、Ti膜を加工するた
め、フッ酸、硝酸の混合水溶液を用いるため作業性に劣
るという欠点がある。上記のような欠点を種々検討した
結果配線材料の保護膜として、Niめっき膜を用いて多
層化が可能となり優れた、微細配線の多層基板が得るこ
とができた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、Ti
/Cu/Cr多層膜の加工を施すとき、Ti膜のエッチ
ング液がフッ酸、硝酸の混合水溶液を用いるため銅膜が
露出してしまい有機絶縁膜、例えばポリイミドを重ねた
場合、銅と反応して悪影響をおよぼしてしまう。エッチ
ング液がレジストに浸透して剥がれてしまい満足のいく
微細加工ができなくなる。特に、高アスペクト比の配線
を形成するには、大きな妨げとなる等の問題がある。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
決するため、新たな形成方法を見出し微細配線が可能と
なる。また、配線材料の銅の保護膜としてNiめっき膜
を用いることにより容易に多層化ができる多層配線基板
の製造方法を提供するものである。
【0011】
【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、ウエットプロセスを用
いて新たな形成方法を見出し容易に多層化ができる多層
配線基板の製造を行なった。
【0012】この形成方法は、電子機器の小型化、高密
度化ならびにこれに伴う電気的特性を十分に満足するた
めに微細配線を可能とした多層配線基板の製造方法であ
り、絶縁材料として有機膜上に、低い抵抗配線である
銅導体との多層化において銅配線導体にNiめっき保護
膜を用いて容易に多層化ができる形成方法、新たな形
成方法を見出し微細配線が可能となり、この形成方法を
繰り返せば何層もの多層化ができることを特徴とする高
密度回路基板の製造方法である。
【0013】
【作用】本発明の多層配線基板の製造方法は、基板や絶
縁膜上に、高アスペクト比配線形成を可能とした方法で
あり、絶縁膜が例えば、ポリイミドのような有機膜を用
いてもなんら損傷なく容易に多層化ができる。しかも、
低い抵抗配線である銅導体をもちいた、新たな形成方法
を見出して微細配線を精度高くできる製造方法であるこ
とが特徴である。
【0014】
【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
ついてのべる。基板としては、セラミック基板(10c
m×10cm)または、ガラス板(10cm×10c
m)を用いた。
【0015】この基板にポリイミドをスピン塗布し、所
定温度で段階的にベーク及び硬化させた。ポリイミドの
最終膜厚は、7μmとした。これを次の様な条件で酸素
プラズマ処理を行なった。
【0016】酸素プラズマ処理 1)装置 :バレル形アッシャ 2)投入電力 :RF300±20W 3)酸素圧力 :0.5±0.02Tor
r 4)酸素流量 :130±20sccm 5)処理時間 :8.5分 6)ポリイミド膜減り量 :約0.1μm これをスパッタ装置に入れ、所定条件で真空加熱乾燥を
行ない、引き続き真空中でポリイミド表面にスパッタエ
ッチ処理を施し、十分な脱ガスを行なった後、Cr、C
u、Crの順に連続スパッタ成膜を行なった(1)。ス
パッタ条件は、以下の通りである。
【0017】スパッタ条件 1)スパッタエッチ 投入電力=0.25kw(4分) 0.5 kw(2分) Ar圧力=8×105Pa 2)下層Crスパッタ 投入電力(RF)=2kw Ar圧力=0.2Pa 3)Cuスパッタ 投入電力(DC)=3kw Ar圧力=0.6Pa 4)上層Crスパッタ 投入電力(RF)=2kw Ar圧力=0.2Pa 5)下層Cr膜厚:800Å 上層Cr膜厚:500Å 6)Cu膜厚:3000Å 以上のように成膜したCr/Cu/Cr薄膜上にポジ形レ
ジストを膜厚10μm以上で所定の条件によりレジスト
パターンを形成する(2)。次いで、このレジストをマ
スクとして、レジストが無い部分の上層Cr薄膜のエッ
チングを行なう(3)。続けて、上層Cr薄膜がエッチ
ング除去されたCu薄膜表面に選択的にめっき銅金属層
を形成する(4)。その後、上記各工程を終えた基板を
洗浄、乾燥後、レジスト剥離液を用いてレジストを剥離
した(5)。次いで、上記スパッタ成膜された、めっき
下地膜の上層Cr薄膜、Cu薄膜、下層Cr薄膜をエッ
チング除去する(6)。エッチング条件は、以下の通り
である。
【0018】Cr(上層、下層)薄膜のエッチング条件 1)エッチング液組成 例えばフェリシアン化カリ 200g/l KCl 100g/l KOH 30g/l 2)液温:室温 3)エッチング時間:ジャストエッチング時間+60秒 Cu薄膜のエッチング条件 1)エッチング液組成 例えば過硫酸ナトリウム:200 g/l 硫酸 : 1ml/l 水 :1lとする量 2)液温:室温 3)エッチング時間:ジャストエッチング時間+15秒 続けて、厚いめっき銅金属膜だけがエッチングされない
で残るのでその銅膜表面に、化学めっきを可能とする触
媒を付与する(7)。続いて、基板洗浄は、スプレー洗
浄方法により洗浄する。このように各工程を得た基板
に、銅膜のみに化学Niめっきを0.1〜1.0μm施す
(8)。このように得られた配線導体層の上に有機絶縁
膜であるポリイミドをスピン塗布しベーク、乾燥後、上
下配線を接続するためのスルーホールを形成する
(9)。上記の工程を所望の総数だけ積み重ねれば、多
層配線基板が製造できる。なお、上層Cr薄膜よりも下
層Cr薄膜の膜厚が厚い理由は、下層Cr薄膜をエッチ
ング除去するとき上層Cr薄膜がひさしにならないため
である。また、化学めっきを可能とする触媒を付与した
後の洗浄は、厚いめっき銅金属膜のため配線と配線との
間に残った触媒付与液が通常の洗浄では、きれいに洗浄
出来ないためスプレー洗浄方法を用いるものである。
【0019】以上のような工程で、多層配線基板を製造
した。しかし、従来の製造方法で多層配線回路板を製造
したところ、銅膜が厚い膜、例えば、10μm以上での
高アスペクト比の高密度微細配線パターンの形成ができ
なかった。これは、銅膜のアンダーカット量が多きいた
め配線幅が細ってしまい設計通りの金属加工が出来なか
ったためである。そこで、従来の製造方法よりも高密度
の微細配線が容易に可能である量産性、再現性の観点よ
りウエットプロセスを用いた新規な製造方法を見出し多
層配線基板の製造を行なった。
【0020】表1に新規な製造方法での最重要工程であ
る、銅膜表面に、化学めっきを可能とする触媒を付与す
るための、液組成、条件を示す。この工程は、多層化す
るため、配線導体上に絶縁膜としてポリイミドの様な有
機膜を重ねるため銅膜との反応防止と、電気的に高抵抗
をおさえる目的で行なう工程である。
【0021】
【表1】
【0022】表1中、No.1〜3は、塩化パラジウム
系の液組成である。この組成では、Niめっきの析出
は、未析出、異常析出がともに発生し有機絶縁膜との密
着を阻害してしまう。また、No.3での組成では、有
機絶縁膜との密着は良好であるが、異常析出が発生し、
これは、配線間の短絡の原因となる。塩化パラジウム系
では、問題解決が計れないと判断した。そこで、銅膜上
のNi保護めっきの未析出、異常析出を無くすこと及び
作業性を考慮して、硫酸パラジウム系での触媒付与液組
成の探索を行なった。種々検討したところ、表1中、N
o.4〜8に示す液組成、時間を変化させた事例でN
o.5、6に示すように、未析出及び異常析出がともに
なく、有機絶縁膜と密着の良好な条件を見出すことが出
来た。また、No.6に示すように、浸漬時間が、倍の
長さでも同様な結果を得られた。即ち、線間ショートを
起こさないための処理時間のマージンが極めて広いとい
える。
【0023】以上述べてきたように、この銅膜上のNi
保護めっきを可能とする触媒付与液組成を用いることに
より未析出及び異常析出がともになく、有機絶縁膜との
密着の良好なプロセスが実現できることを示された。そ
こで、このNi保護めっきを可能とする触媒付与液組成
を用いて、多層配線基板を製造を行なったところ極めて
高密度の微細配線を形成でき、絶縁膜との密着も良好
な、かつ電気的に低抵抗な配線導体からなる多層配線基
板の製造が出来た。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上記載したとおりの構成で
あることから高密度及び、高性能の多層配線基板の製造
方法を与えるものであり、特にこの製造方法での最重要
工程である、低抵抗な配線つまり銅膜上のNi保護めっ
きを可能とする硫酸パラジウム系の触媒付与液組成を用
いることにより、高アスペクト比の微細配線を容易に形
成できる新たな製造方法である。また、微細配線が可能
であるため基板自体の小型化ができ、配線長が短くでき
るため電気信号の伝播速度向上に大きな効果がある。そ
れに、配線導体を、低抵抗である銅膜を用いているため
電気信号の減衰が少なく、発熱量も低減でき消費電力も
減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の多層配線基板の製造方法で見出したN
i保護めっき触媒付与液を用いた、新たな、プロセスで
の製造方法を示す図である。
【符号の説明】 1…上層Cr薄膜、 2…Cu薄膜、 3…下層Cr薄膜、 4…セラミック基板、 5…ホトレジスト、 6…めっき銅膜、 7…Pd触媒、 8…Niめっき膜、 9…ポリイミド膜。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック基板上に、Cr薄膜を膜厚0.
    1〜0.3μmに形成する工程、上記Cr薄膜全面にC
    u薄膜を膜厚0.5〜5.0μmに形成する工程、上記C
    u薄膜上にCr薄膜を膜厚0.05〜0.1μmに形成す
    る工程、上記Cr薄膜上に必要としない部分を選択的に
    レジストで被う工程、上記Cr薄膜がレジストで被われ
    ていないところのCr薄膜をウエットエッチング法によ
    り除去する工程、上記除去されたCu薄膜領域のみを電
    気めっきもしくは、化学めっきによりCu膜を5〜40
    μmに厚付けする工程、上記該レジストを除去する工
    程、更に、上記各工程を終えた基板の上層Cr薄膜を除
    去する工程、ついで、該基板上のCu下地薄膜をライト
    エッチングする工程、さらに、下層Cr薄膜を除去する
    工程、上記厚付けCu膜表面に、化学めっきを可能とす
    る触媒を付与する工程、厚付けCuめっき膜の酸化防止
    と有機絶縁膜との反応防止のために化学Niめっき膜を
    0.1〜1.0μmに被覆する工程、更に、この上に有機
    絶縁膜を被覆し該有機絶縁膜にスルーホール等を設け、
    上記全工程を繰返することにより多層配線基板を形成す
    ることを特徴とする多層配線基板の製造方法。
  2. 【請求項2】該化学めっきを可能とする触媒において、
    硫酸系のPdであることを特徴とする請求項1記載の多
    層配線基板の製造方法。
  3. 【請求項3】該多層配線板上に有機絶縁膜を形成して多
    層化されていることを特徴とする請求項1記載の多層配
    線基板の製造方法。
  4. 【請求項4】該下層Cr薄膜、Cu薄膜、上層Cr薄膜
    を連続でスパッタ成膜をすることを特徴とする請求項1
    記載の多層配線基板の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006216888A (ja) * 2005-02-07 2006-08-17 Toray Ind Inc 回路基板用材料とそれを用いた回路基板の製造方法
JP2007243043A (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Sumitomo Metal Mining Co Ltd フレキシブル配線基板およびその製造方法

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