WO2022244095A1 - 積層体及び積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

樹脂層とシード層との密着性を向上させることができる積層体及び積層体の製造方法を提供する。積層体は、基板と、第１配線層と、樹脂層と、第２配線層と、をこの順に有し、前記第２配線層は、少なくとも、密着層と、シード層と、をこの順に含む。

Description

積層体及び積層体の製造方法

　本発明は、積層体及び積層体の製造方法に関する。

　プリント基板及びフィルム基板を含む基材に電子部品を実装する実装工程では、絶縁樹脂層上に電子部品に接続される配線の下地となる密着層や、配線をめっきによって形成するためのシード層が形成される。各層の形成には、例えば、めっき法やスパッタ法が用いられている。

　特許文献１には、無電解銅めっきを用いた密着性に優れた接続信頼性の高い配線形成方法が記載されている。また、特許文献２には、微細配線形成手法として、平滑樹脂面に対して密着が得られる方法として主流であるスパッタ法により形成されたチタン（Ｔｉ）／銅（Ｃｕ）層をシード層として用いる配線形成方法が記載されている。

特開２００９－１０２７６公報 国際公開第２００８／１０５５３５号

　しかしながら、特許文献１に記載された無電解めっきによる配線形成方法では、絶縁樹脂層の表面に粗化処理を行うことで、密着性を確保しており、表面凹凸の影響により半導体パッケージの高密度化のための微細配線の形成が困難である。

　また、配線層は、種々の絶縁樹脂層に対して、高温高湿環境等の多様な環境下においても密着性を維持、すなわち信頼性に優れていることが望ましい。しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献２に記載されたＴｉ層とＣｕ層とからなるシード層を用いた場合、種々の絶縁樹脂層に対して十分な密着性を得ることが難しいことが明らかになっている。

　本発明は、上記従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、樹脂層とシード層との密着性を向上させることができる積層体及び積層体の製造方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本発明の一観点による積層体は、第１配線層と、樹脂層と、第２配線層と、をこの順に有し、前記第２配線層は、少なくとも、密着層と、シード層と、をこの順に含む。

　本発明の他の観点による積層体の製造方法は、樹脂層上にチタン膜を形成する第１工程と、前記第１工程の後、前記チタン膜にエネルギを付与して密着層の一部を構成するチタンカーバイド層を形成する第２工程と、前記第２工程の後、前記チタンカーバイド層上に前記密着層の一部を構成するチタン層を形成する第３工程と、前記第３工程の後、前記チタン層上にシード層を形成する第４工程と、を有する。

　本発明のさらに他の観点による積層体は、第１配線層と、樹脂層と、第２配線層と、をこの順に有し、前記第２配線層は、密着層と、シード層と、をこの順に含み、前記密着層は、チタンカーバイド層と、チタン層と、をこの順に有し、前記チタンカーバイド層は、前記樹脂層上に形成されたチタン膜にエネルギを付与して形成された層である。

　本発明によれば、樹脂層とシード層との密着性を向上することができる。本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。なお、添付図面においては、同じ又は同様の構成には同じ参照番号を付す。

本発明の第１実施形態による半導体パッケージの配線部を示す模式断面図である。 本発明の第１実施形態による成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示すフロー図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第１実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図である。 本発明の第２実施形態による成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。 本発明の第３実施形態による成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。 Ｘ線光電子分光法の測定で得られたＣ１ｓスペクトルの一例を示す図である。 Ｘ線光電子分光法の測定で得られたＴｉ２ｐスペクトルの一例を示す図である。 本発明の実施形態で得られた積層体の９０度剥離試験の測定結果を示す図である。

　本発明者の知見から見出された本発明の実施形態について図１乃至図９を用いて説明する。

（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態による積層体及びその製造方法について図１乃至図４を用いて説明する。本実施形態では、積層体として、半導体パッケージの配線部における配線層を含む積層体について説明する。

　まず、本実施形態による半導体パッケージの配線部について図１を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体パッケージの配線部を示す模式断面図である。図１に示すように、半導体パッケージの配線部１は、プリント配線基板２と、第１配線層５と、樹脂層６と、第２配線層７とをこの順に有している。半導体パッケージの配線部１は、さらに、はんだ８と、アンダーフィル層９とを有している。

　プリント配線基板２は、特に限定されるものではないが、例えば公知のビルドアップ基板でよく、基板３と、基板３上に設けられた配線４とを有している。

　配線４は、プリント配線基板２である例えばビルドアップ基板の内層配線パターンを形成する金属層であって、例えばめっきにて形成された配線である。この配線４として用いられる金属層としては、めっき密着性、導電率、コストの観点から銅又は銅合金を用いることが好ましい。

　第１配線層５は、後述するようにサポート基板Ｃの上に形成されて得られる金属層であり、例えばセミアディティブ法により形成された配線である。この第１配線層５として用いられる金属層としては、銅又は銅合金を用いることが好ましい。第１配線層５は、樹脂層６のプリント配線基板２の側の面に形成されている。

　樹脂層６は、樹脂の硬化物で形成されている。当該樹脂としては、例えば、ポリイミド系、エポキシ系、フェノール系、ポリベンゾオキサゾール系、フッ素系樹脂を用いることができる。樹脂層６は、第１配線層５等の導体層の間を絶縁する層間絶縁膜として機能する絶縁樹脂層である。

　配線４と第１配線層５とは、はんだ８で互いに電気的に接続されている。配線４を含むプリント配線基板２と第１配線層５を含む樹脂層６との間には、アンダーフィル材が充填されており、当該アンダーフィル材からなるアンダーフィル層９が形成されている。

　第２配線層７は、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とをこの順に有している。第２配線層７は、樹脂層６に形成されたビアホール１０を含む樹脂層６上にビアホール１０を介して第１配線層５に接続するように形成されている。ビアホール１０は、例えば、樹脂層６上に感光性レジストをフォトレジスト法によりパターニングして、第１配線層５の表面の一部が露出するように形成されたものである。第２配線層７は、例えば、ビアホール１０の開口部にスパッタリング法により密着層とシード層とを形成して積層した後に、例えばセミアディティブ法により形成された配線である。なお、第２配線層７は、少なくとも、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３とをこの順に含んでいればよい。

　第２配線層７は、第１配線層５とビアホール１０の底部で互いに電気的に接続されている。第２配線層７において、ビアホール１０の底部では、第１配線層５側からチタン層７２と、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とがこの順に積層されている。また、第２配線層７において、第１配線層５と第２配線層７とを絶縁する樹脂層６上では、樹脂層６側から、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とがこの順に積層されている。密着層７Ａは、チタンカーバイド層７１と、チタン層７２とから構成されている。

　こうして、第２配線層７は、チタンカーバイド層７１と、チタン層７２と、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とをこの順に有し、ビアホール１０を介して第１配線層５に接続された積層体として構成されている。ビアホール１０の底部では、第１配線層５とチタン層７２とが互いに電気的に接続されるように、第１配線層５上に、第１配線層５の側から、チタン層７２と、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とがこの順に積層されている。ビアホール１０の底部では、第１配線層５上にチタン層７２がチタンカーバイド層７１を介することなく直接形成されている。一方、ビアホール１０の底部を除く部分では、第１配線層５とチタン層７２とが絶縁されるように、樹脂層６上に、樹脂層６の側から、チタンカーバイド層７１と、チタン層７２と、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とがこの順に積層されている。

　密着層７Ａは、樹脂層６側からチタンカーバイド層７１と、チタン層７２とをこの順に有している。密着層７Ａは、樹脂層６側に樹脂層６との密着性に優れたチタンカーバイド層７１を有し、スパッタリングシード層７３側にスパッタリングシード層７３との密着性に優れたチタン層７２とを有している。

　チタンカーバイド層７１は、チタンカーバイド（ＴｉＣ）結合層で形成されている。チタンカーバイド結合層は、樹脂層６上にチタン膜が形成された状態でイオン照射によりエネルギを付与することにより、チタン膜に含まれるチタン元素と樹脂層６に含まれるカーボン（Ｃ）元素とが共有結合（以下、チタンカーバイド結合ともいう。）して形成される。チタンカーバイド層７１を形成するためのチタン膜の膜厚は、２．５ｎｍ以上であることが好ましい。また、イオン照射により照射されるイオンのエネルギは、２５０ｅＶ以上が好ましい。ここで、チタンカーバイド層７１を形成するためのチタン膜が膜厚２．５ｎｍの極薄膜であってもチタンカーバイド層７１を形成できるため、生産性を低下させることなくチタンカーバイド層７１を形成することができる。また、照射するイオンのエネルギを２５０ｅＶとすることで、樹脂層６の最表面から深さ方向へ数ｎｍ以上イオンが侵入することができるため、チタンカーバイド層７１を効率良く形成することができる。

　チタン層７２は、チタン（Ｔｉ）で形成されている。チタン層７２の膜厚は、５ｎｍ以上であってよく、好ましくは２０ｎｍから２００ｎｍである。チタン層７２は、例えば、アルゴン（Ａｒ）雰囲気下でチタンターゲットをスパッタリングする方法により、形成することができる。

　スパッタリングシード層７３は、銅（Ｃｕ）で形成されている。スパッタリングシード層７３は、密着層７Ａ上にスパッタリング法で形成される層であり、電解銅めっき層７４を形成するためのシード層である。スパッタリングシード層７３の膜厚は、５０ｎｍ以上であってよく、好ましくは１００ｎｍから３００ｎｍである。スパッタリングシード層７３は、例えば、アルゴン雰囲気下でＣｕターゲットをスパッタリングする方法により形成することができる。本実施形態では、スパッタリングシード層７３が密着層７Ａを介して樹脂層６上に形成されるため、樹脂層６とスパッタリングシード層７３との密着性が向上されている。

　電解銅めっき層７４は、銅（Ｃｕ）で形成されている。電解銅めっき層７４は、スパッタリングシード層７３を形成した後に、電解めっきによりスパッタリングシード層７３の上に積層することができる。電解銅めっき層７４の厚さは、５μｍ以上であってよく、好ましくは１０μｍから５０μｍである。

　こうして、半導体パッケージの配線部１において、第１配線層５に接続された第２配線層７が形成されている。第２配線層７のうち、密着層７Ａ及びスパッタリングシード層７３は、単一の成膜装置である図２に示す本実施形態による成膜装置を用いて形成することができる。図２は、本実施形態の成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。ここで、ＸＹ平面は水平面に平行な面であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行な軸であるとする。

　図２に示すように、本実施形態による成膜装置は、プロセス室５０と、処理部ＦＦ１と、排気部Ｖ５０と、ガス導入部Ｇ１と、保持部６０と、制御装置ＣＲとを有している。処理部ＦＦ１は、プロセス室５０内に設けられ、基材Ｓ上の電子部品に接続される配線である第２配線層７のうち、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３とを形成するように構成されている。排気部Ｖ５０は、プロセス室５０内を真空排気可能に構成されている。ガス導入部Ｇ１は、密着層７Ａとスパッタリングシード層７３とを形成するためのガスをプロセス室５０内に導入するように構成されている。保持部６０は、プロセス室５０の中で基材Ｓを保持するように構成されている。制御装置ＣＲは、排気部Ｖ５０、ガス導入部Ｇ１、処理部ＦＦ１等の成膜装置の各部を制御するように構成されている。また、本実施形態による成膜装置は、基材Ｓがプロセス室５０の中の成膜領域を通過するように基材Ｓを保持した保持部６０を移動させる駆動部（不図示）と、保持部６０を冷却する冷却部（不図示）とを有している。

　処理部ＦＦ１は、スパッタリングターゲットである複数のターゲットＴ１、Ｔ２と、イオンガンI１とを有し、複数のターゲットＴ１、Ｔ２とイオンガンI１とを支持する支持体ＳＰを回転させる回転カソードで構成されている。ターゲットＴ１は、例えばチタン（Ｔｉ）のターゲットであり、基材Ｓ上に形成される密着層７Ａとして機能する密着膜の材料で構成されていることが好ましい。処理部ＦＦ１は、ターゲットＴ１を用いたスパッタリング法により例えばチタン膜を成膜する。ターゲットＴ２は、例えば銅（Ｃｕ）のターゲットであり、密着膜上に形成されるスパッタリングシード層７３として機能するシード膜の材料で構成されていることが好ましい。処理部ＦＦ１は、ターゲットＴ２を用いたスパッタリング法により例えば銅膜を成膜する。イオンガンＩ１は、所望のエネルギで基材Ｓに向けてイオンを照射することができるように構成されている。処理部ＦＦ１は、イオンガンＩ１により、ターゲットＴ１を用いて成膜した例えばチタン膜にイオンを照射する。

　本実施形態では、樹脂層６上にチタン膜が形成された状態でイオン照射によりチタン膜及び樹脂層６にエネルギを付与して、チタンカーバイド結合層からなるチタンカーバイド層７１を有する密着層７Ａを形成し、密着層７Ａが優れた密着膜として機能する。密着層７Ａを成膜する際、制御装置ＣＲは、まず、処理部ＦＦ１を回転させてターゲットＴ１を基材Ｓに対向させ、ターゲットＴ１を用いたスパッタリング法により基材ＳにＴｉ膜を形成する。この状態で、制御装置ＣＲは、処理部ＦＦ１をさらに回転させてイオンガンＩ１を基材Ｓに対向させ、イオンガンＩ１に電圧を印加して基材Ｓに向けてイオンを照射し、ガス導入部Ｇ１によりプロセス室５０内に導入したアルゴンガスをプラズマ化する。すると、基材Ｓの樹脂層６上に形成されたチタン膜及び樹脂層６にイオン照射によりエネルギが付与され、チタン膜に含まれるチタン元素と樹脂層６に含まれるカーボン元素とが共有結合する。これにより、チタン膜からチタンカーバイド層７１を形成することができる。また、イオンガンＩ１によるイオン照射時の雰囲気ガスには、アルゴンガス単独のみならず、アルゴンガスに窒素や酸素ガス等の反応性ガスを混合させた混合ガスを用いてもよい。

　次に、図２に示す成膜装置を用いて行う第２配線層７を含む本実施形態による積層体の製造方法についてさらに図３乃至図４Ｅを用いて説明する。図３は、図２に示す成膜装置で行う本実施形態による積層体の製造方法を示すフロー図である。図４Ａ乃至図４Ｅは、本実施形態による積層体の製造方法を示す工程断面図であり、具体的には半導体パッケージの配線部の製造方法を示す工程断面図である。

　本実施形態による積層体の製造方法の特徴点は、図１に示す第２配線層７を形成する際に、樹脂層６上にチタン膜が形成された状態でチタン膜及び樹脂層６にイオン照射によりエネルギを付与することでチタン膜からチタンカーバイド層７１を形成することである。

　図３に示すように、本実施形態による積層体の製造方法は、第１工程（ステップＳ１０２）と、第２工程（ステップＳ１０３）と、第３工程（ステップＳ１０４）と、第４工程（ステップＳ１０５）とを含む。また、本実施形態による積層体の製造方法は、第１工程（ステップＳ１０２）の前にエッチング工程（ステップＳ１０１）を含んでもよい。

　第１工程（ステップＳ１０２）は、樹脂層６及びビアホール１０の底部にチタン膜を形成する。第２工程（ステップＳ１０３）は、第１工程（ステップＳ１０２）の後にイオン照射により第１工程（ステップＳ１０２）で形成したチタン膜にエネルギを付与してチタン膜から密着層７Ａのチタンカーバイド層７１を形成する。第３工程（ステップＳ１０４）は、第２工程（ステップＳ１０３）の後に密着層７Ａのチタン層７２を形成する。第４工程（ステップＳ１０５）は、第３工程（ステップＳ１０４）の後にスパッタリングシード層７３を形成する。第１工程（ステップＳ１０２）の前に実施してもよいエッチング工程（ステップＳ１０１）は、第１工程（ステップＳ１０２）の前に基材Ｓの表面をエッチングして樹脂層６にビアホール１０を形成する。

　また、第１工程（ステップＳ１０２）と第２工程（ステップＳ１０３）とを、２回以上実施してもよい。第１工程（ステップＳ１０２）と第２工程（ステップＳ１０３）とを２回以上繰り返し実施することにより、チタンカーバイド層７１内のチタンと炭素との結合比率を樹脂層６側からチタン層７２側に向かって傾斜的に変化させることができる。すなわち、樹脂層６側からチタン層７２側に向かって結合比率を徐々に減少させることができる。このようにチタンカーバイド層７１内のチタンと炭素との結合比率を傾斜的に変化させることにより、チタンカーバイド層７１の密着性を向上させることができる。

　上記各工程は、図２に示す基材Ｓに対して実施される。基材Ｓは、図４Ａに示すように、サポート基板Ｃと、サポート基板Ｃ上に例えばセミアディティブ法で配線パターンにパターニングされて形成された第１配線層５と、第１配線層５を含むサポート基板Ｃ上に形成された樹脂層６とを有する基材である。樹脂層６には、パターニングされ、第１配線層５に達するビアホール１０が形成されている。サポート基板Ｃは、特に限定されるものではないが、シリコン（Ｓｉ）基板、ガラス製の基板及び樹脂製の基板のうちのいずれかであることが好ましい。このような基材Ｓをプロセス室５０内に導入して保持部６０により保持した後、プロセス室５０内において以下のように各工程が実施される。

　まず、ステップＳ１０１のエッチング工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２及びイオンガンＩ１を支持する支持体ＳＰを回転させてイオンガンＩ１を基材Ｓ側に向け、イオンガンＩ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、ガス導入部Ｇ１からアルゴンガスをプロセス室５０内に導入してプロセス室５０内の圧力が安定化した後にイオンガンＩ１に電圧を印加して、アルゴンガスをプラズマ化する。こうして生成されたプラズマにより、図４Ａに示すように、サポート基板Ｃ上の第１配線層５と、パターニングされるとともに第１配線層５に到達するビアホール１０が形成された樹脂層６とをエッチングする。このエッチングにより基材Ｓの表面が清浄化される。ステップＳ１０１のエッチング工程が完了した時点で、制御装置ＣＲは、イオンガンＩ１への電圧印加を停止する。

　次いで、ステップＳ１０２の第１工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２及びイオンガンＩ１を支持する支持体ＳＰを回転させてターゲットＴ１を基材Ｓ側に向け、ターゲットＴ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、プロセス室５０の圧力が安定化した後にターゲットＴ１に予め設定された電力を供給して、アルゴンガスをプラズマ化する。こうして生成されたプラズマでターゲットＴ１をスパッタリングすることにより、図４Ｂに示すように、樹脂層６の上及びビアホール１０の底部に露出する第１配線層５の上にチタン膜Ｐを成膜する。

　次いで、ステップＳ１０３の第２工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２及びイオンガンＩ１を支持する支持体ＳＰを回転させてイオンガンＩ１を基材Ｓ側に向け、イオンガンＩ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、ガス導入部Ｇ１からアルゴンガスを導入してプロセス室５０内の圧力が安定化した後にイオンガンＩ１に電圧を印加して、アルゴンガスをプラズマ化する。こうしてイオンガンＩ１によるイオン照射によりチタン膜Ｐ及び樹脂層６にエネルギを付与することで、基材Ｓの樹脂層６の表面を改質し、チタン膜Ｐに含まれるチタン元素と樹脂層６に含まれるカーボン元素とにチタンカーバイド結合を形成させる。これにより、図４Ｃに示すように、密着層７Ａの樹脂層６に近い側の層として密着層７Ａの一部を構成するチタンカーバイド層７１をチタン膜Ｐから形成する。このとき、ビアホール１０の底部には、イオン照射によりチタン膜Ｐがエッチングされて除去される結果、第１配線層５が露出する。なお、チタンカーバイド層７１は、チタン膜Ｐの少なくとも樹脂層６側の部分に部分的に形成されればよい。

　次いで、ステップＳ１０４の第３工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２及びイオンガンＩ１を支持する支持体ＳＰを回転させてターゲットＴ１を基材Ｓ側に向け、ターゲットＴ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、プロセス室５０の圧力が安定化した後にターゲットＴ１に予め設定された電力を供給して、アルゴンガスをプラズマ化する。こうして生成されたプラズマでターゲットＴ１をスパッタリングすることにより、図４Ｄに示すように、チタンカーバイド層７１上に、密着層７Ａの上層として密着層７Ａの一部を構成するチタン層７２を形成する。チタン層７２は、第１配線層５の表面とチタンカーバイド層７１の表面とに形成される。

　次いで、ステップＳ１０５の第４工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２及びイオンガンＩ１を支持する支持体を回転させてターゲットＴ２を基材Ｓ側に向け、ターゲットＴ２を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、プロセス室５０の圧力が安定化した後にターゲットＴ２に予め設定された電力を供給して、アルゴンガスをプラズマ化する。こうして生成されたプラズマでターゲットＴ２をスパッタリングすることにより、図４Ｅに示すように、密着層７Ａのチタン層７２上にスパッタリングシード層７３を形成する。スパッタリングシード層７３は、特に限定されるものではないが、Ｃｕ膜、ＣｕＡｌ合金膜及びＣｕＷ合金膜のうちのいずれかであることが好ましい。形成すべき膜の種類に応じてターゲットＴ２を適宜変更することができる。

　こうして、図２に示す成膜装置を用いて、基材Ｓに対して密着層７Ａとスパッタリングシード層７３とを形成することができる。

　スパッタリングシード層７３までを形成した後、図２に示す成膜装置から基材Ｓを取り出して、スパッタリングシード層７３をシード層として電解めっき法によりスパッタリングシード層７３上に電解銅めっき層７４を形成することができる。こうして、樹脂層６上に、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とを有する第２配線層７が形成される。

　以上のように、本実施形態では、イオン照射により樹脂層６の表面を改質して、密着層７Ａのチタン層７２を構成するチタン元素を含んだチタンカーバイド層７１を樹脂層６とチタン層７２との間に形成する。これにより、樹脂層６とスパッタリングシード層７３を含む第２配線層７の密着性を向上することができる。本実施形態では、イオン照射によりエネルギ付与を行うことにより、樹脂層６に結合手が誘起されてチタン元素が樹脂層６のカーボン元素と結合し、樹脂層６とチタン層７２との間にチタンカーバイド層７１が形成される。このようなチタンカーバイド層７１により樹脂層６と密着層７Ａのチタン層７２との密着力が高まることで、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４がこの順に積層されている第２配線層７と樹脂層６との密着性を確保することができる。

　このように、本実施形態によれば、チタンカーバイド層７１とチタン層７２とを有する密着層７Ａを介して樹脂層６上にスパッタリングシード層７３が形成されるため、樹脂層６とスパッタリングシード層７３との密着性を向上することができる。

　なお、第１配線層５と第２配線層７とを含む樹脂層６のフィルムは、サポート基板Ｃから分離して図１に示す半導体パッケージの製造に用いることができる。半導体パッケージの製造を製造する際には、樹脂層６のフィルムにおける第１配線層５を、はんだ８によりプリント配線基板２の配線４に接続する。次いで、プリント配線基板２と樹脂層６のフィルムとの間にアンダーフィル材を充填してアンダーフィル層９を形成する。

（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態による積層体及び積層体の製造方法について図５を用いて説明する。なお、第１実施形態による積層体及び積層体の製造方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

　本実施形態は、図２に示す成膜装置に代えて図５に示す成膜装置を用いて密着層７Ａ及びスパッタリングシード層７３を形成する点で第１実施形態と異なっている。図５は、本実施形態による成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。ここで、ＸＹ平面は水平面に平行な面であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行な軸である。

　本実施形態による成膜装置の基本的構成は、図２に示す成膜装置と同様である。本実施形態による成膜装置は、図５に示すように、イオンガンＩ１が設置されていない一方、保持部６０に保持された基材Ｓに保持部６０を介して高周波電圧を印加可能に構成された高周波電源Ｐ１を有している点で図２に示す成膜装置と異なっている。高周波電源Ｐ１としては、出力電圧可変の高周波電源を用いることができる。なお、本実施形態による成膜装置においても、ステップＳ１０１のエッチング工程を実施するためにイオンガンＩ１が設置されていてもよい。

　図５に示す成膜装置を用いた本実施形態による積層体の製造方法は、ステップＳ１０３の第２工程以外は第１実施形態による積層体の製造方法と同様である。ステップＳ１０３の第２工程は、基材Ｓに高周波電圧を印加する方法でも可能である。本実施形態では、以下のようにして高周波電圧印加機構である高周波電源Ｐ１により高周波電圧を基材Ｓに印加することによりステップＳ１０３の第２工程を実施する。

　具体的には、ステップＳ１０３の第２工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２を支持する支持体ＳＰを回転させて、処理部ＦＦ１のターゲットＴ１、Ｔ２が設置されていない面を基材Ｓ側に向ける。次いで、制御装置ＣＲは、高周波電源Ｐ１により基材Ｓに高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、基材Ｓに現れる自己バイアス電圧Ｖｄｃにより基材Ｓへプラズマによるイオンを引き込み、ステップＳ１０２の第１工程で形成したチタン膜Ｐ及び樹脂層６にエネルギを付与する。こうしてエネルギを付与することで、基材Ｓの樹脂層６の表面を改質し、図４Ｃに示す第１実施形態と同様に密着層７Ａの樹脂層６に近い側の層であるチタンカーバイド層７１を形成する。

　本実施形態のように、イオンガンＩ１を用いたイオン照射に代えて、高周波電源Ｐ１により印加された高周波電源によるイオンの引き込みによりチタン膜Ｐ及び樹脂層６にエネルギを付与してチタンカーバイド層７１を形成することもできる。

（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態による積層体及び積層体の製造方法について図６を用いて説明する。なお、第１及び第２実施形態による積層体及び積層体の製造方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

　本実施形態は、図２に示す成膜装置に代えて図６に示す成膜装置を用いて密着層７Ａ及びスパッタリングシード層７３を形成する点で第１実施形態と異なっている。図６は、本実施形態による成膜装置を鉛直方向に沿った面で切断して示す断面図である。ここで、ＸＹ平面は水平面に平行な面であり、Ｚ軸は鉛直方向に平行な軸である。

　本実施形態による成膜装置の基本的構成は、図２に示す成膜装置と同様である。本実施形態による成膜装置は、図６に示すように、イオンガンＩ１が設置されていない一方、保持部６０に保持された基材Ｓに保持部６０を介して直流電圧を印加可能に構成された直流電源Ｐ２を有している点で図２に示す成膜装置と異なっている。直流電源Ｐ２としては、出力電圧可変の直流電源を用いることができる。なお、本実施形態による成膜装置においても、ステップＳ１０１のエッチング工程を実施するためにイオンガンＩ１が設置されていてもよい。

　図６に示す成膜装置を用いた本実施形態による積層体の製造方法は、ステップＳ１０３の第２工程以外は第１実施形態と同様である。ステップＳ１０３の第２工程は、基材Ｓに負のバイアス電圧を印加した状態でチタン膜を成膜する方法によっても可能である。本実施形態では、以下のようにして直流電圧印加機構である直流電源Ｐ２により負のバイアス電圧を基材Ｓに印加した状態でチタン膜を成膜することによりステップＳ１０３の第２工程を実施する。

　具体的には、ステップＳ１０３の第２工程において、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２を支持する支持体ＳＰを回転させてターゲットＴ１を基材Ｓ側に向け、ターゲットＴ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、プロセス室５０の圧力が安定化した後、直流電源Ｐ２により基材Ｓに負のバイアス電圧を印加した状態でターゲットＴ１に予め設定された電力を供給してアルゴンガスをプラズマ化する。これにより、スパッタリングによりチタン膜を成膜しつつ、負のバイアス電圧により基材Ｓにプラズマによるイオンを引き込み、ステップＳ１０２の第１工程で形成したチタン膜Ｐ及び樹脂層６にエネルギを付与する。こうしてエネルギを付与することで、基材Ｓの樹脂層６の表面を改質し、図４Ｃに示す第１実施形態と同様に密着層７Ａの樹脂層６に近い側の層であるにチタンカーバイド層７１を形成する。ここで、直流電源Ｐ２により基材Ｓに印加するバイアス電圧は、直流パルスバイアス電圧であることが好ましい。基材Ｓに印加する負のバイアス電圧は、一定であってもよいし、時間経過に従って段階的に変化させてもよい。

　本実施形態によれば、イオンガンＩ１及び高周波電源Ｐ１のいずれも有しない成膜装置であってもチタンカーバイド層７１を形成することができる。

（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態により積層体及び積層体の製造方法について説明する。なお、第１乃至第３実施形態による積層体及び積層体の製造方法と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

　ステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とは、同時に実施することも可能である。本実施形態による積層体の製造方法は、図６に示す成膜装置を用い、以下のようにしてステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とを同時に実施する。

　具体的には、ステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とを同時に実施するにあたり、制御装置ＣＲは、複数のターゲットＴ１、Ｔ２を支持する支持体ＳＰを回転させてターゲットＴ１を基材Ｓ側に向け、ターゲットＴ１を基材Ｓに対向させる。次いで、制御装置ＣＲは、プロセス室５０の圧力が安定化した後、直流電源Ｐ２により基材Ｓに負のバイアス電圧を印加した状態でターゲットＴ１に予め設定された電力を供給してアルゴンガスをプラズマ化する。負のバイアス電圧によりイオン照射によるエネルギが付与されながらチタン膜が成膜されるため、チタン膜に含まれるチタン元素と樹脂層６に含まれるカーボン元素が共有結合する。こうしてエネルギを付与しつつチタン膜を成膜することで、基材Ｓの樹脂層６の表面を改質し、図４Ｃに示す第１実施形態と同様に密着層７Ａの樹脂層６に近い側の層であるチタンカーバイド層７１を形成する。ここで、直流電源Ｐ２により基材Ｓに印加するバイアス電圧は、直流パルスバイアス電圧であることが好ましい。基材Ｓに印加する負のバイアス電圧は、一定であってもよいし、時間経過に従って段階的に変化させてもよい。

　本実施形態によれば、ステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とを同時に行うことにより、生産性の向上が図れ、かつイオンガンＩ１及び高周波電源Ｐ１のいずれも有しない成膜装置であってもチタンカーバイド層７１を形成することができる。

　以下、本発明の実施例について図７乃至図９を用いて説明する。

　樹脂層と密着膜の界面の結合状態をＸ線光電子分光装置（ＳＳＸ－１００、Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製）により測定した。測定は非破壊で行い、Ｘ線源は、ＡｌＫα（１４８７ｅＶ）、光電子の検出深さが最大となるように試料台とアナライザ角度が９０度となるような配置とした。測定用の試料は、図３に示す成膜フローのうち、ステップＳ１０３の第２工程まで、すなわち、ステップＳ１０１のエッチング工程と、ステップＳ１０２の第１工程と、第１実施形態による方法でのステップＳ１０３の第２工程とを実施して作製した。ステップＳ１０２の第１工程ではチタン膜を３ｎｍ成膜した。また、ステップＳ１０３の第２工程を実施しない試料を比較用として作製した。なお、Ｘ線光電子分光法は、発生した光電子が試料内部で非弾性散乱を受けるため、チタン膜の膜厚が厚いと樹脂層と密着膜の界面を分析することができない。このため、チタン膜の膜厚が１０ｎｍ以下となるように試料を作製した。

　図７は、前記Ｘ線光電子分光法の測定で得られたＣ１ｓスペクトルの一例、図８はＴｉ２ｐスペクトルの一例を示す図である。図７及び図８の横軸は、測定電子の原子核に対する結合エネルギ、縦軸は放出光電子の強度を示している。図７及び図８中、実線のスペクトルはステップＳ１０３の第２工程までを実施した測定用の試料についての測定結果の例を示し、破線のスペクトルはステップＳ１０３の第２工程を実施しない比較用の試料についての測定結果の例を示している。元素は、近接原子との結合状態により結合エネルギが異なる。このため、結合エネルギにより結合状態に関する情報を得ることができる。

　まず、図７に示すＣ１ｓスペクトルを比較すると、第１工程で形成した樹脂層上のチタン薄膜に第２工程でイオン照射を行った測定用の試料では、イオン照射なしの比較用の試料では観察されていない２８２．０ｅＶ付近にピークが検出されている。次に、図８に示すＴｉ２ｐスペクトルを比較すると、第１工程で形成した樹脂層上のチタン薄膜に第２工程でイオン照射を行った測定用の試料では、イオン照射なしの比較用の試料では観察されていない４５５．０ｅＶ付近にピークが検出されている。

　この図７のＣ１ｓスペクトルの２８２．０ｅｖ付近のピークと、図８のＴｉ２ｐスペクトルの４５５．０ｅｖ付近のピークとは、それぞれ炭素とチタンとが結合しているチタンカーバイド結合に起因するピークである。図７及び図８に示す測定結果において、チタンカーバイド結合に起因する結合エネルギのピークが検出され、チタンカーバイド結合が形成されていることを確認することができた。

　次に、第１実施形態の手法により樹脂層上のチタン薄膜にイオン照射を行った際のチタン薄膜の膜厚とイオン照射時間毎におけるチタンカーバイド結合の形成の有無について調べた結果を表１に示す。チタンカーバイド結合の形成の有無は、Ｘ線光電子分光法により確認した。

　表１に示すように、チタン膜成膜後にイオン照射を行わない場合にはチタンカーバイド結合が形成されていないのに対して、第１工程で形成した樹脂層上のチタン薄膜にイオン照射を行うことによりチタンカーバイド結合が形成されるという結果が得られた。また、チタン薄膜の膜厚が２．５ｎｍ以上であれば、イオン照射を行った場合、チタンカーバイド結合が形成されることを確認した。

　次に、第１実施形態の手法により樹脂層上形成された膜厚５ｎｍのチタン薄膜にイオン照射を行った際のイオンエネルギ毎におけるチタンカーバイド結合の形成の有無について調べた結果を表２に示す。

　表２に示すように、樹脂層上のチタン薄膜にイオン照射を行うことによりチタンカーバイド結合が形成されるという結果が得られた。

　次に、実施例１乃至４で得られた積層体及び比較例で得られた積層体について、剥離強度を測定した結果を図９に示す。図９は、実施例１乃至４で得られた積層体及び比較例で得られた積層体について測定された剥離強度を示すグラフである。

　実施例１で得られた積層体は、第１実施形態で得られた積層体である。実施例２で得られた積層体は、第２実施形態で得られた積層体である。実施例３で得られた積層体は、第３実施形態で得られた積層体である。実施例４で得られた積層体は、第４実施形態で得られた積層体である。各実施例において、樹脂層６としては、感光性ポリイミド樹脂層を使用した。

　比較例で得られた積層体は、ステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とを行わなかった点以外は、実施例１で得られた積層体と同様である。比較例では、ステップＳ１０２の第１工程とステップＳ１０３の第２工程とを行わず、代わりにステップＳ１０４の第３工程の前にアルゴン雰囲気下で炭化チタンターゲットをスパッタリングする方法によりチタンカーバイド層を形成した。

　剥離強度の測定では、ピール試験機（オートグラフＡＧ－１００ｋＮＸｐｌｕｓ、島津製作所製）を用いて９０度剥離試験を行った。９０度剥離試験では、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、電解銅めっき層７４とがこの順に積層されている第２配線層７と樹脂層６とを剥離した際の剥離強度を測定した。なお、９０度剥離試験は、試験室温度２３±２度、試験室湿度５０±５％ＲＨ中で行い、試験速度は１０ｍｍ／分とした。図９には、実施例１乃至４及び比較例で得られた積層体の剥離強度を正規化して示す。

　図９に示すように、実施例１乃至４の積層体について測定された剥離強度は、比較例の積層体について測定された剥離強度に対して１．３５倍から１．５倍に高くなることがわかった。本発明の適用により、層間絶縁膜である樹脂層とシード層との密着性を向上させることができることが確認された。

（変形実施形態）
　以上、本発明の好ましい第１乃至第４実施形態について説明したが、本発明は、これらの第１乃至第４実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

　例えば、上記第１乃至第４実施形態では、密着層７ＡがＴｉを含む層である場合を例に説明したが、密着層７ＡはＴｉを含む層に限定されるものではない。密着層７Ａとしては、例えば、Ｃｕシード層と層間絶縁膜等の樹脂層と間の密着膜として用いられるＴａ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＴｉＮ、Ｔｉ合金、Ｔａ合金、Ｎｉ合金、Ｃｒ合金等を含む層を用いることもできる。この場合、密着層７Ａは、ＴａＣ層とＴａ層、ＮｉＣ層とＮｉ層、ＣｒＣ層とＣｒ層、ＴｉＮＣ層とＴｉＮ層、Ｔｉ合金－Ｃ層とＴｉ合金層、Ｔａ合金－Ｃ層とＴａ合金層、Ｎｉ合金－Ｃ層とＮｉ合金層、Ｃｒ合金－Ｃ層とＣｒ合金層等の樹脂層６側に金属カーバイド層を有する積層体等とすることができる。金属カーバイド層は、上記各第１乃至第４形態によるチタンカーバイド層７１と同様に形成することができる。

　また、上記第１乃至第４実施形態では、スパッタリングシード層７３がＣｕ層である場合を例に説明したが、スパッタリングシード層７３はＣｕ層に限定されるものではない。スパッタリングシード層７３としては、例えば、ＣｕＡｌ合金層、ＣｕＷ合金層等のＣｕを含む合金層を用いることもできる。

　また、上記第１乃至第４実施形態では、樹脂層６が、半導体パッケージの配線部１の層間絶縁膜として機能する絶縁樹脂層である場合を例に説明したが、樹脂層６は、半導体パッケージの配線部１の層間絶縁膜として機能する絶縁樹脂層に限定されるものではない。樹脂層６は、例えば、プリント基板として用いられる樹脂基板、具体的には、ガラスエポキシ基板、フッ素樹脂基板、ポリイミドフィルム等であってもよい。この場合、積層体は、樹脂層６としての樹脂基板と、密着層７Ａと、スパッタリングシード層７３と、をこの順に有するものとすることができる。

Claims (14)

1. 　第１配線層と、樹脂層と、第２配線層と、をこの順に有し、
   　前記第２配線層は、少なくとも、密着層と、シード層と、をこの順に含む積層体。
2. 　前記密着層は、チタンカーバイド層と、チタン層と、をこの順に有する請求項１に記載の積層体。
3. 　前記樹脂層には、前記第１配線層に到達するビアホールが形成されており、
   　前記ビアホールの底部では、前記第１配線層と前記チタン層とが互いに電気的に接続されるように、前記第１配線層上に、前記第１配線層の側から、前記チタン層と、前記シード層と、がこの順に積層されており、
   　前記ビアホールの前記底部を除く部分では、前記第１配線層と前記チタン層とが絶縁されるように、前記樹脂層上に、前記樹脂層の側から、前記チタンカーバイド層と、前記チタン層と、前記シード層とが、この順に積層されている請求項２に記載の積層体。
4. 　樹脂層上にチタン膜を形成する第１工程と、
   　前記第１工程の後、前記チタン膜にエネルギを付与して密着層の一部を構成するチタンカーバイド層を形成する第２工程と、
   　前記第２工程の後、前記チタンカーバイド層上に前記密着層の一部を構成するチタン層を形成する第３工程と、
   　前記第３工程の後、前記チタン層上にシード層を形成する第４工程と、を有する積層体の製造方法。
5. 　前記第２工程は、前記樹脂層上に前記チタン膜が形成された状態でイオン照射により前記チタン膜に前記エネルギを付与し、前記チタン膜から前記チタンカーバイド層を形成する請求項４に記載の積層体の製造方法。
6. 　前記第２工程は、前記樹脂層が形成された基材に高周波電圧を印加してプラズマを発生させ、前記基材に現れる自己バイアス電圧によりイオンを引き込み、前記チタン膜に前記エネルギを付与し、前記チタン膜から前記チタンカーバイド層を形成する請求項４に記載の積層体の製造方法。
7. 　前記第２工程は、前記樹脂層が形成された基材に負のバイアス電圧を印加し、負のバイアス電圧によりイオンを引き込み、前記チタン膜に前記エネルギを付与し、前記チタン膜から前記チタンカーバイド層を形成する請求項４に記載の積層体の製造方法。
8. 　前記樹脂層が形成された基材に負のバイアス電圧を印加し、前記負のバイアス電圧によりイオン照射による前記エネルギを付与しながら前記チタン膜を成膜しつつ、前記チタンカーバイド層を形成して、前記第１工程と前記第２工程とを同時に実施する請求項４に記載の積層体の製造方法。
9. 　前記第２工程は、前記チタン膜に前記エネルギを付与することで前記樹脂層の表面を改質し、前記チタン膜の少なくとも前記樹脂層の側の部分に前記チタンカーバイド層を形成する請求項４から８のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
10. 　前記第１工程の前に、第１配線層と、前記第１配線層に到達するビアホールが形成された前記樹脂層と、をエッチングするエッチング工程を有する請求項４から９のいずれか１項に記載の積層体の製造方法。
11. 　前記第１工程は、前記第１配線層上と前記樹脂層上とに前記チタン膜を形成する請求項１０に記載の積層体の製造方法。
12. 　前記第３工程は、前記第１配線層の表面と前記チタンカーバイド層の表面とに前記チタン層を形成する請求項１１に記載の積層体の製造方法。
13. 　第１配線層と、樹脂層と、第２配線層と、をこの順に有し、
    　前記第２配線層は、密着層と、シード層と、をこの順に含み、
    　前記密着層は、チタンカーバイド層と、チタン層と、をこの順に有し、
    　前記チタンカーバイド層は、前記樹脂層上に形成されたチタン膜にエネルギを付与して形成された層である積層体。
14. 　前記樹脂層には、前記第１配線層に到達するビアホールが形成されており、
    　前記ビアホールの底部では、前記第１配線層と前記チタン層とが互いに電気的に接続されるように、前記第１配線層上に、前記第１配線層の側から、前記チタン層と、前記シード層と、がこの順に積層されており、
    　前記ビアホールの前記底部を除く部分では、前記第１配線層と前記チタン層とが絶縁されるように、前記樹脂層上に、前記樹脂層側から、前記チタンカーバイド層と、前記チタン層と、前記シード層とが、この順に積層されている請求項１３に記載の積層体。

Images