JPH0685100A - 多層モジュ−ル回路基板 - Google Patents

多層モジュ−ル回路基板

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JPH0685100A
JPH0685100A JP4230618A JP23061892A JPH0685100A JP H0685100 A JPH0685100 A JP H0685100A JP 4230618 A JP4230618 A JP 4230618A JP 23061892 A JP23061892 A JP 23061892A JP H0685100 A JPH0685100 A JP H0685100A
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JP
Japan
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thin film
film
thin
metal
resistance element
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Pending
Application number
JP4230618A
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English (en)
Inventor
Akira Yabushita
明 薮下
Eiji Matsuzaki
永二 松崎
Haruhiko Matsuyama
治彦 松山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0296Conductive pattern lay-out details not covered by sub groups H05K1/02 - H05K1/0295
    • H05K1/0298Multilayer circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor

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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層モジュ−ル回路基板の薄膜層上に抵抗値
バラツキが少なく安定な薄膜抵抗素子を形成する。 【構成】 ポリイミド系樹脂などの有機絶縁膜上にシリ
コン薄膜とW、Ta、Ti、Ni、Mo、Crなどの金
属薄膜を順次積層し、熱処理によりその界面に金属シリ
サイド薄膜を生成し、上記金属薄膜を除去して金属シリ
サイド薄膜面をパタ−ニングして薄膜抵抗素子を形成す
る。 【効果】 上記熱処理条件を均一にすることにより金属
シリサイド薄膜の膜厚が均一化され膜質が均質化される
ので抵抗値精度やその安定性が向上する。また、金属シ
リサイド薄膜は未反応シリコン薄膜により補強されるの
でその機械的強度が著しく向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は厚膜/薄膜混成回路基板
に係り、とくに積層された薄膜多層配線回路内に高精度
な薄膜抵抗素子を内蔵するモジュ−ル回路基板に関す
る。
【0002】
【従来の技術】最近のプリント配線基板では高密度化の
傾向が著しく、計算機では演算速度を高速化するために
基板の配線経路の短縮化や低抵抗化が大きな課題となっ
ており、スル−ホ−ルを介する多層配線構造が主流とな
っている。なかでもポリイミド系樹脂などの有機薄膜を
層間絶縁膜とする薄膜多層回路は高密度化にとくに有利
であり、従来は外部実装されていたインピ−ダンス整合
用の高精度終端抵抗素子を多層回路内に実装することも
行なわれている。
【0003】図2は計算機などに用いられる厚膜/薄膜
多層構造を有するモジュ−ル回路基板の部分断面図の一
例である 厚膜多層回路基板1はスクリ−ン印刷などにより導体パ
タ−ンを形成した高抵抗基材シ−トを積層して1000
℃以上の高温熱処理を行い多層回路を形成する。厚膜多
層回路基板1の上にはポリイミドなどの有機薄膜の層間
絶縁膜21,22,23を多層に積層して薄膜多層回路
4を形成する。
【0004】各層の配線経路はスル−ホ−ル3を界して
接続され、層間絶縁膜21には円形状の薄膜抵抗素子4
が形成され、内部電極41、外部電極43、スルホ−ル
3、配線導体5等により上層、下層の配線パタ−ンに接
続されている。また、最上層には外部接続端子6を介し
てLSIなどの半導体素子7がはんだ付けされる。上記
抵抗素子4、配線導体5、外部接続端子6はスパッタリ
ング、真空蒸着等による金属薄膜が用いられる。
【0005】しかし、基板が大形化すると上記金属薄膜
の膜質、膜厚などを均質に形成することが困難となると
いう問題があった。とくに抵抗素子4はパタ−ン形状が
高精度に加工されてもその膜質(固有抵抗など)や膜厚
分布により抵抗値バラツキが大きくなる。しかし、初期
の膜質が均一であれば経時的な変動やバラツキも一様に
変化することが期待できるので、成膜時に均一な膜質を
えることが課題であった。
【0006】電子情報通信学会創立70周年記念総合全
国大会論文集p1−113(昭62)「Cr−Si−O
薄膜抵抗体の高温安定性」には、B4サイズレベルの大
型基板に形成したサ−マルプリントヘッド用抵抗薄膜の
経時的特性に関する検討結果が報告されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記スパッタリングに
より形成した薄膜抵抗素子はパタ−ンの加工精度もさる
ことながら、膜厚分布、膜の固有抵抗率等の均一さが抵
抗値精度を決定するので、薄膜形成装置や同形成条件等
を厳しく管理する必要が高まっているが、実際上は次第
に対応困難となってきていることが問題であった。ま
た、膜厚が一般的に薄いので長期使用に伴う熱履歴等に
よりクラックが発生しやすいことも大きな問題であっ
た。本発明の目的は、高い抵抗値精度で高信頼性の薄膜
抵抗を大面積に均一に形成して内蔵する多層モジュ−ル
回路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】上記課題を解決するため
に、上記薄膜配線回路内の薄膜抵抗素子を金属シリサイ
ド膜により形成するようにする。このため、上記薄膜を
ポリイミド系樹脂などの有機絶縁膜とし、上記金属シリ
サイド薄膜を上記有機絶縁膜上に順次積層したシリコン
薄膜と金属薄膜を熱処理してその界面に形成するように
する。
【0009】さらに、上記金属薄膜をタングステン
(W)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、ニッケル
(Ni)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)のいず
れかとし、上記金属シリサイド薄膜の下層に未反応の上
記シリコン薄膜の残存層を設け、上記金属シリサイド薄
膜の上層の未反応金属薄膜を除去して得られる金属シリ
サイド薄膜にアルミニウム(Al)などの電極膜を接続
するようにする。
【0010】
【作用】上記チタンシリサイド(TiSi2),クロム
シリサイド(CrSi2)等の金属シリサイド膜の膜厚
は(処理温度×処理時間)により制御され、熱処理温度
を均一に管理することにより基板サイズやシリコン薄
膜、金属薄膜等の膜厚バラツキには無関係に一定に生成
され、また、その物性値も均一になるので広範囲の固有
抵抗率がバラツキ少くな生成される。また、ウエットエ
ッチングにより金属シリサイド薄膜上層に残った金属薄
膜を除去ことにより薄膜抵抗素子のパタ−ンが精度良く
簡便に形成される。また、金属シリサイド薄膜下層の未
反応シリコンは薄膜抵抗素子の機械的強度が大きく補強
する。
【0011】
【実施例】図1は図2(a)に示した薄膜配線回路内に
終端抵抗として内蔵される薄膜抵抗素子4の平面図、同
(b)は断面図である。薄膜抵抗素子4は、スピン塗布
後、約400℃で熱処理したポリイミド系樹脂の層間絶
縁膜21上に、化学気相成長法(プラズマCVD)によ
り膜厚=0.5μmの非晶質シリコン(a−Si)のシ
リコン薄膜420を形成し、その上にクロム(Cr)を
スパッタリングして膜厚=0.3μmの金属薄膜421
を積層する。
【0012】この状態で窒素(N2)雰囲気の炉内で熱
処理を行うとシリコン薄膜420と金属薄膜421の中
間にクロムシリサイド薄膜422(CrSi2)が生成
される。次いで、ウエットエッチングにより金属薄膜4
21クロム(Cr)を除去して薄膜抵抗素子4パタ−ン
を形成し、さらにクロムシリサイド薄膜422とシリコ
ン薄膜420を所望の形状にウエットエッチングし、約
4μm膜厚のアルミニウムによりスルホ−ル3には内部
電極41を、また、周辺部には外部電極43を形成す
る。
【0013】上記のようにシリコン薄膜420に比抵抗
が108Ωcmオ−ダ−の非晶質シリコン膜(a−S
i)を用いる理由は、より高い絶縁性(スパッタリング
によるシリコン薄膜の場合は約105Ωcm)が得られ
るためである。次いで後工程として、層間絶縁膜21と
同様のプロセスによりポリイミド系樹脂の層間絶縁膜2
2を形成し、スルホ−ル、配線導体5を形成し、このプ
ロセスを繰り返して薄膜多層層を形成する。
【0014】最上層にはCr/Cu/Auの積層よりな
る外部接続端子6を形成し、その上にはんだ8によりL
SI7等を接続する。なお、各層間絶縁膜21はポリイ
ミド系の樹脂であるため、その熱変質を考慮してクロム
シリサイド薄膜422のキュア温度を400℃とする。
ポリイミド系樹脂材料の安定性を考慮すればこれ以上の
高い熱処理は不可能である。
【0015】図3はクロムシリサイド薄膜422の20
0〜400℃の熱処理温度における特性図である。クロ
ムシリサイド薄膜422の膜厚dは反応生成後の金属薄
膜(Cr膜)421をエッチング除去した後、光学的に
測定したものであり、光の波長をλ(632.8n
m)、nを屈折率とするとd=λ/(4n)で与えられ
る。熱処理時間60分において、膜厚dは熱処理温度に
対してほぼリニアに増加し、シ−ト抵抗値Rsも一様な
傾向を示した。これはクロムシリサイド薄膜422の固
有抵抗率(ρ)が膜厚方向に均一であることを反映して
おり、屈折率nの一様性からも膜特性は良好であること
がわかる。
【0016】図1において、薄膜抵抗素子4の抵抗値R
は R=(Rs/2π)・ln(b/a) で与えられる。抵抗値Rの仕様値を100Ωにたいし
て、a(内径)=80μmφ,b(外径)=250μm
φとすると、クロムシリサイド薄膜422のシ−ト抵抗
値Rsを約550Ω/□とする必要がある。図3におい
ては、約380℃、60分の熱処理で約60nmの膜厚
dが得られる。同様に380℃で2時間の熱処理を行な
うと膜厚dは120nmに増加し、上記抵抗値R=10
0Ωに必要なシ−ト抵抗値Rs=約550Ω/□が得ら
れる。
【0017】上記処理条件において、シリコン薄膜42
0の未反応膜厚は約350〜400nmであった。した
がってクロムシリサイド薄膜422と金属薄膜421を
含めた総合膜厚は約500nmとなる。この膜厚は従来
のスパッタリグで直接成膜される抵抗薄膜の4倍であ
る。このため機械的強度が増加するので、長期使用に伴
う熱履歴などにより発生するクラックなどのパタ−ン欠
陥が減少し、抵抗値や配線等の信頼性を著しく改善する
ことができる。
【0018】上記熱処理によりシリコン薄膜/金属薄膜
の界面に生成する金属シリサイド薄膜は金属薄膜421
の金属をMとすると一般的にMSi2の構造で示され、
例えばMにタングステン(W)、タンタル(Ta)、チ
タン(Ti)、ニッケル(Ni)、モリブデン(M
o)、クロム(Cr)等を用いることができる。金属シ
リサイド薄膜422の膜厚は(処理温度×処理時間)に
より制御可能であるため、熱処理温度を均一に管理する
ことにより基板サイズやシリコン薄膜420、金属薄膜
421の膜厚バラツキには無関係に膜厚一定に生成する
ことができ、また、均一な温度で生成される金属シリサ
イド薄膜422の物性は均一となるため、用途に応じて
バラツキの少ない固有抵抗率値を広範に設定することが
できる。
【0019】例えば,800℃以上の高温熱処理によ
り、チタンシリサイド(TiSi2)ではRs=10μ
Ωcmが得られ,クロムシリサイド(CrSi2)では
Rs≦600μΩcmが得られる。また、薄膜抵抗素子
4のパタ−ンは金属シリサイド薄膜422の上層部に残
った金属薄膜421をウエットエッチングで除去すれば
よいので従来と同様の方法で簡便に形成することができ
る。
【0020】また、金属シリサイド薄膜422の膜質
(固有抵抗率)が基板内で均一であるため、抵抗値は使
用環境下で一定の傾向で若干変化するものの安定な素子
特性が得られる。また、金属シリサイド薄膜422の下
層には未反応のシリコン薄膜が比較的厚く残るので、従
来の層間絶縁膜21上にごく薄く形成した抵抗薄膜に比
べて機械的強度が著しく向上し、熱履歴などによるクラ
ック等の発生を防止して長期的な信頼性を向上すること
ができる。
【0021】
【発明の効果】上記本発明による金属シリサイドの薄膜
抵抗素子はポリイミド系樹脂などの有機絶縁膜の層間絶
縁膜上に設けたシリコン薄膜と金属薄膜間の熱反応によ
り形成されるので、その熱処理温度分布を均一に保つこ
とにより基板サイズに関わり無く均質な薄膜抵抗を得る
ことができ、さらに、ウエットエッチング等により簡便
に精度良くパタ−ニングできるので、抵抗値精度に優れ
長期的に安定なバラツキの少ない抵抗素子を薄膜層間に
備えた多層モジュ−ル回路基板を提供することができ
る。
【0022】さらに、熱処理条件の選定により上記薄膜
抵抗のシ−ト抵抗範囲を広範に設定することができる。
さらに、上記薄膜抵抗はポリイミド系樹脂などの有機絶
縁膜上の比較的厚いシリコン薄膜上に形成されるので、
その実効的な厚みを従来の薄膜抵抗に比べて例えば約4
倍にして機械的強度を大幅に高めることができ、これに
より長期使用に伴う熱履歴クラック発生を防止して信頼
性を大幅に向上することができる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における薄膜抵抗素子実施例の平面図と
断面図である。
【図2】薄膜抵抗素子を内蔵する厚膜/薄膜混成の多層
モジュ−ル回路基板の一般的断面図である。
【図3】本発明によるクロムシリサイド薄膜の熱処理特
性図である。
【符号の説明】
1…厚膜多層回路基板、21、22、23…層間絶縁
膜、3…スルホ−ル、4…薄膜抵抗素子、5…配線導
体、6…外部接続端子、7…半導体素子、8…はんだ、
9…接続導体パタ−ン、41…内部電極、42…抵抗薄
膜、43…外部電極、420…シリコン薄膜、421…
金属薄膜、422…ククロムシリサイド薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/04 P 8427−4M 9355−4M H01L 23/12 Q 9355−4M 23/14 R

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 厚膜と薄膜を積層した多層モジュ−ル基
    板において、上記薄膜配線回路内に金属シリサイド膜の
    薄膜抵抗素子を内蔵したことを特徴とする多層モジュ−
    ル回路基板。
  2. 【請求項2】 請求項1において、上記薄膜をポリイミ
    ド系樹脂などの有機絶縁膜とし、上記薄膜抵抗素子を上
    記有機絶縁膜上に順次積層したシリコン薄膜と金属薄膜
    を熱処理してその界面に生成される金属シリサイド薄膜
    により形成するようにしたことを特徴とする多層モジュ
    −ル回路基板。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、上記金属薄
    膜をタングステン(W)、タンタル(Ta)、チタン
    (Ti)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、ク
    ロム(Cr)のいずれかにしたことを特徴とする多層モ
    ジュ−ル回路基板。
  4. 【請求項4】 請求項3において、上記金属シリサイド
    薄膜の下層に未反応の上記シリコン薄膜の残存層を設
    け、上記金属シリサイド薄膜の上層の未反応金属薄膜を
    除去して得られる金属シリサイド薄膜にアルミニウム
    (Al)などの電極膜を接続するようにしたことを特徴
    とする多層モジュ−ル回路基板。
JP4230618A 1992-08-31 1992-08-31 多層モジュ−ル回路基板 Pending JPH0685100A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6081026A (en) * 1998-11-13 2000-06-27 Fujitsu Limited High density signal interposer with power and ground wrap
US6466124B1 (en) 1999-04-08 2002-10-15 Nec Corporation Thin film resistor and method for forming the same
JP2020161703A (ja) * 2019-03-27 2020-10-01 ローム株式会社 薄膜抵抗およびその製造方法、ならびに、薄膜抵抗を備えた電子部品

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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