JPH02181496A - 多層配線基板 - Google Patents
多層配線基板Info
- Publication number
- JPH02181496A JPH02181496A JP36189A JP36189A JPH02181496A JP H02181496 A JPH02181496 A JP H02181496A JP 36189 A JP36189 A JP 36189A JP 36189 A JP36189 A JP 36189A JP H02181496 A JPH02181496 A JP H02181496A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- thermal expansion
- wiring
- thickness
- low thermal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は高密度実装用の多に１配線基板に係り、特に、
多層化のための配線膜構造に関する。
多層化のための配線膜構造に関する。
（従来の技術〕
半導体用集積回路は高密度集積化の方向にあり、これに
、対応すべく実装用の基板も高密度化が要求されつつあ
り、ＬＳＩ搭載用の基板はセラミックスパッケージとし
て、薄膜多層配線化に進んでいる。すなわち、セラミッ
クス基板上に導体配線膜と形成し、この上に層間絶縁膜
を載せ、これを、順次、重ねて多層構造とし、各導体の
接続は各層に孔設したスルーホール配線によるものであ
る。
、対応すべく実装用の基板も高密度化が要求されつつあ
り、ＬＳＩ搭載用の基板はセラミックスパッケージとし
て、薄膜多層配線化に進んでいる。すなわち、セラミッ
クス基板上に導体配線膜と形成し、この上に層間絶縁膜
を載せ、これを、順次、重ねて多層構造とし、各導体の
接続は各層に孔設したスルーホール配線によるものであ
る。
このような多層配線構造では１層間絶縁膜としてポリイ
ミド（ＰＩ）を用い、導体配線をＣｕを用いたものは特
開昭５９−１６７０９６汗や特開昭５９−１９８７９５
号公報などで公知である。また、特公昭６１−９５５９
６号公報では上記の多層膜で層間絶縁膜は硼硅酸ガラス
とし、導体配線をＴ ｉ ／ Ｃｕ ／ Ｔ ｉとし、
Ｔｉの膜厚を特定することによって絶縁膜と配線膜の接
着強度を上げ、しかも、高温処理プロセスでも導体配線
の電気抵抗の増大を抑えようとした。
ミド（ＰＩ）を用い、導体配線をＣｕを用いたものは特
開昭５９−１６７０９６汗や特開昭５９−１９８７９５
号公報などで公知である。また、特公昭６１−９５５９
６号公報では上記の多層膜で層間絶縁膜は硼硅酸ガラス
とし、導体配線をＴ ｉ ／ Ｃｕ ／ Ｔ ｉとし、
Ｔｉの膜厚を特定することによって絶縁膜と配線膜の接
着強度を上げ、しかも、高温処理プロセスでも導体配線
の電気抵抗の増大を抑えようとした。
〔発明が解決しようとするｉ［ｌ］
本発明の問題は、とくに層間絶縁膜をＦＩ系とし、導体
配線にＣｕを用いた場合に生じる熱膨張特性の差によっ
て生じる膜剥がれを解消することと接着性の向上を図る
ことにある。
配線にＣｕを用いた場合に生じる熱膨張特性の差によっ
て生じる膜剥がれを解消することと接着性の向上を図る
ことにある。
すなわち、通常のＦＩ膜は、熱膨張係数が約５ＸＩＯ”
”であり、Ｃｕ配線膜が１．６８ Ｘ １０−”である
ため、微細配線パターンになると熱膨張差によって配線
が切れたり、剥れて浮いてしまうなどの問題がある。こ
の膜剥がれは水分の浸入の原因ともなって、配線腐食が
著しく進行してしまう。
”であり、Ｃｕ配線膜が１．６８ Ｘ １０−”である
ため、微細配線パターンになると熱膨張差によって配線
が切れたり、剥れて浮いてしまうなどの問題がある。こ
の膜剥がれは水分の浸入の原因ともなって、配線腐食が
著しく進行してしまう。
本発明は、このような熱膨張係数の差による種種の問題
点を解消するために、基板、もしくは。
点を解消するために、基板、もしくは。
Ｃｕ配線膜の熱膨張係数が同等な、すなわち、低熱膨張
性ポリイミド膜を層間絶縁暎として用いることを中心に
、上述のような不都合を無くした多層配線基板を提供す
ることにある。
性ポリイミド膜を層間絶縁暎として用いることを中心に
、上述のような不都合を無くした多層配線基板を提供す
ることにある。
最も問題になる接着性の向上を図るために、本発明では
、低熱膨張性ポリイミドの表層を、導体配線膜が接着さ
れやすいように表面改質化を図ることが狙いである。す
なわち、低熱膨張性ポリイミドは一般のＰＩと異なり、
分子構造が直鎖状となっているために、接着性に寄りす
る官能、Ｉルが少ない。そのため、イオン結合、共有結
合、あるいは、金属結合等が困難である。本発明では、
基本的には、第１図に示すように、低熱膨張性ポリイミ
ドの表層に親和力の強い′ｒ″ｉを打込み、導体配線膜
であるＣｕやＡＱ膜との間に金属結合を持たせようとす
ることである。なお、本発明は有機基体の表面近くに親
和力の高い金属元素を打ち込むことにあり、とくに、そ
の有機基体が低熱膨張性ポリイミドであることに限定す
ることが特徴である。このようなＴｉの他にＣｒも同じ
ように効果があり、次いでＳ ］ ｌ Ｔ ａ ＋ Ｚ
ｒ・も比較的良い傾向を示す。
、低熱膨張性ポリイミドの表層を、導体配線膜が接着さ
れやすいように表面改質化を図ることが狙いである。す
なわち、低熱膨張性ポリイミドは一般のＰＩと異なり、
分子構造が直鎖状となっているために、接着性に寄りす
る官能、Ｉルが少ない。そのため、イオン結合、共有結
合、あるいは、金属結合等が困難である。本発明では、
基本的には、第１図に示すように、低熱膨張性ポリイミ
ドの表層に親和力の強い′ｒ″ｉを打込み、導体配線膜
であるＣｕやＡＱ膜との間に金属結合を持たせようとす
ることである。なお、本発明は有機基体の表面近くに親
和力の高い金属元素を打ち込むことにあり、とくに、そ
の有機基体が低熱膨張性ポリイミドであることに限定す
ることが特徴である。このようなＴｉの他にＣｒも同じ
ように効果があり、次いでＳ ］ ｌ Ｔ ａ ＋ Ｚ
ｒ・も比較的良い傾向を示す。
本発明のＴｉ打込みは、具体的には、３００〜５００Ｗ
のマイクロ波によってＡｒｆｊ囲気でプラズマを発生さ
せ、塩化’Ｉ” ｉ （Ｔ ｉ ＣＱａ）液をノズル
により導入し、それを分解、イオン化し、更に、制御用
磁界コイルによって加速しながら所定址のＴｉを低熱膨
張ポリイミド表面に打込むという方法である。打込量は
複数ケの磁界コイルをコントロールすることによって制
御でき、その厚さは約百人程度で導体配線膜との接着性
は数倍向上する。
のマイクロ波によってＡｒｆｊ囲気でプラズマを発生さ
せ、塩化’Ｉ” ｉ （Ｔ ｉ ＣＱａ）液をノズル
により導入し、それを分解、イオン化し、更に、制御用
磁界コイルによって加速しながら所定址のＴｉを低熱膨
張ポリイミド表面に打込むという方法である。打込量は
複数ケの磁界コイルをコントロールすることによって制
御でき、その厚さは約百人程度で導体配線膜との接着性
は数倍向上する。
更に、ＬＳＩ搭載用の実装基板（パッケージ）として、
なおも信頼性を上げるためには、低熱膨張性ポリイミド
の表層をＴｉリッチにするだけでなく、一連の実験によ
ればその上に引き続きＴｉの堆積層を設け、次いで、Ｃ
ｕ配線膜を載せると、より一層接着性が改善される。具
体的には、低熱膨張性ポリイミドとＣｕ配線膜の剥離強
度比が、無処理の場合の百ないし二百五十倍に向上する
という効果が得られている。ただし、Ｔｉ膜の合計厚さ
が１０００人を越えてしまうと、配線膜の電気抵抗が増
し、実装用基板としては問題が出る。
なおも信頼性を上げるためには、低熱膨張性ポリイミド
の表層をＴｉリッチにするだけでなく、一連の実験によ
ればその上に引き続きＴｉの堆積層を設け、次いで、Ｃ
ｕ配線膜を載せると、より一層接着性が改善される。具
体的には、低熱膨張性ポリイミドとＣｕ配線膜の剥離強
度比が、無処理の場合の百ないし二百五十倍に向上する
という効果が得られている。ただし、Ｔｉ膜の合計厚さ
が１０００人を越えてしまうと、配線膜の電気抵抗が増
し、実装用基板としては問題が出る。
以ド、本発明の実施例を示す。式（１）は低熱膨張性ポ
リイミドの基本構造、式（２）は一般のＰＩの構造例で
ある。
リイミドの基本構造、式（２）は一般のＰＩの構造例で
ある。
・・・（＋）
（１）（２）式を比較すると、一般のＦＩ Ｉには接着
性に寄与する官能基として−Ｃ−Ｎ＝などが存在するが
、低熱膨張性ポリイミドは単純な直鎖構造をもっている
。このため、接着性が悪い。
性に寄与する官能基として−Ｃ−Ｎ＝などが存在するが
、低熱膨張性ポリイミドは単純な直鎖構造をもっている
。このため、接着性が悪い。
〈実施例１〉
先ず、熱酸化処理した４インチサイズのＳｉウェハ法抜
板５ＡＱキレ−１〜処理し、低熱膨張性ポリイミドをス
ピンコードにより約５μｍ厚さ塗布し、１００℃プリベ
ークを経た後に、３５０℃の硬化処理を施した。
板５ＡＱキレ−１〜処理し、低熱膨張性ポリイミドをス
ピンコードにより約５μｍ厚さ塗布し、１００℃プリベ
ークを経た後に、３５０℃の硬化処理を施した。
第２図に示すように、この低熱膨張ポリイミド膜付Ｓｉ
基板を試料室１０に設置し、減圧後にＡトガスを導入し
、この雰囲気中でマイクロ波導入管によりプラズマを生
成させた。次いで、’ＴｉｃＱ４液をノズル１４より４
〜６ｃｃ／分導入し。
基板を試料室１０に設置し、減圧後にＡトガスを導入し
、この雰囲気中でマイクロ波導入管によりプラズマを生
成させた。次いで、’ＴｉｃＱ４液をノズル１４より４
〜６ｃｃ／分導入し。
ここで分解されたＴｉイオンを磁界コイル１６゜１７に
より加速しながら、低熱膨張ポリイミド膜１１の表面に
打込んだ。打込壮は、制御用磁界コイル１６．１７を個
々に制御し、電子サイクルトロン共鳴領域でＴｉを加速
、打込んだ。
より加速しながら、低熱膨張ポリイミド膜１１の表面に
打込んだ。打込壮は、制御用磁界コイル１６．１７を個
々に制御し、電子サイクルトロン共鳴領域でＴｉを加速
、打込んだ。
本発明では、このような方法で１００〜１０００人厚さ
のＴｉを打込んだ低熱膨張性ポリイミドとＣｕ蒸着膜（
５μｍ厚さ）との間の膜の剥離強度試験、及び、１２０
℃、２気圧の高温・高湿試験後の外ｌｄＬチエツク、お
よび、剥離試験を実施してみた。第１艮は各種Ｔｉ打込
み膜厚と剥離強度比を表わす。
のＴｉを打込んだ低熱膨張性ポリイミドとＣｕ蒸着膜（
５μｍ厚さ）との間の膜の剥離強度試験、及び、１２０
℃、２気圧の高温・高湿試験後の外ｌｄＬチエツク、お
よび、剥離試験を実施してみた。第１艮は各種Ｔｉ打込
み膜厚と剥離強度比を表わす。
なお、強度比は、無処理の低熱膨張性ポリイミド（ＬＰ
Ｉ）（５７ｚｍ厚さ）とＣｕ蒸着膜（５μＩｎ厚さ）の
剥離強度を１とし、Ｔｉ打込厚さを変えたものとの相対
強度を示した。更に、（）内は１０００ｈ高温（８５°
Ｃ）、高湿（８５％１１２０ ）下に放置した後の強度
比を示している。これらの結果から明らかなように、Ｔ
ｉを５００〜１ｏｏｏ人打込んだもので約五〜十五倍強
度が向」ニし、また、高温・高湿試験後でも、おおよそ
半分程度強度比を保っていることが分かる。
Ｉ）（５７ｚｍ厚さ）とＣｕ蒸着膜（５μＩｎ厚さ）の
剥離強度を１とし、Ｔｉ打込厚さを変えたものとの相対
強度を示した。更に、（）内は１０００ｈ高温（８５°
Ｃ）、高湿（８５％１１２０ ）下に放置した後の強度
比を示している。これらの結果から明らかなように、Ｔ
ｉを５００〜１ｏｏｏ人打込んだもので約五〜十五倍強
度が向」ニし、また、高温・高湿試験後でも、おおよそ
半分程度強度比を保っていることが分かる。
〈実施例２〉
実施例１に示した方法によりＴｉを約２００人イオン打
込みし、更に、その」二にＴｉｔｉ−電子ビーム蒸着法
により約５００人堆積させ、引き続きＣｕ膜を約５μｍ
蒸着した。第２表はこれらの暎の接着強度比を示す。
込みし、更に、その」二にＴｉｔｉ−電子ビーム蒸着法
により約５００人堆積させ、引き続きＣｕ膜を約５μｍ
蒸着した。第２表はこれらの暎の接着強度比を示す。
実施例１に比べ、大幅に強度が向上し、無処理のものに
対して約四倍の強度になることが分かった。なお、これ
らは、高温・高湿試験後の強度も殆んど変化がみられな
い。なお、Ｃｕ膜が５μｍｊゾさは、通常の実装基板と
しての配線膜厚さに相当するイ直である。
対して約四倍の強度になることが分かった。なお、これ
らは、高温・高湿試験後の強度も殆んど変化がみられな
い。なお、Ｃｕ膜が５μｍｊゾさは、通常の実装基板と
しての配線膜厚さに相当するイ直である。
〈実施例３〉
実施例２と同様に、Ｔｉ打込厚さ２００人、゛１゛ｉ堆
積厚さ５００人とし、Ｃｕ配線用蒸着暎を５μｍＩ５．
さとした基板を作製し、次いで実装配線をフオｉ・エツ
チング法を用いて、パターニングし、線幅５０μｍ、線
間５０μｍの配線パターンを形成させた。更に、この後
に保護膜として低熱膨張性ポリイミド膜を約２０μｍス
ピンコードし、硬化処理を施した。この基板を１２０°
Ｃ，２気圧の高温・高湿下に約五百時間放置し、配線膜
れや、腐食状況を調べた。その結果、従来の無処理のも
のでは、この試験を数時間施しただけで剥れたり、激し
い配線腐食が進行していたものが、本発明のような密着
性の良い膜構造とすることにより、このような問題が解
消されることが判明した。
積厚さ５００人とし、Ｃｕ配線用蒸着暎を５μｍＩ５．
さとした基板を作製し、次いで実装配線をフオｉ・エツ
チング法を用いて、パターニングし、線幅５０μｍ、線
間５０μｍの配線パターンを形成させた。更に、この後
に保護膜として低熱膨張性ポリイミド膜を約２０μｍス
ピンコードし、硬化処理を施した。この基板を１２０°
Ｃ，２気圧の高温・高湿下に約五百時間放置し、配線膜
れや、腐食状況を調べた。その結果、従来の無処理のも
のでは、この試験を数時間施しただけで剥れたり、激し
い配線腐食が進行していたものが、本発明のような密着
性の良い膜構造とすることにより、このような問題が解
消されることが判明した。
本発明によれば、従来から導体配線膜と同等の熱膨張係
数をもつ低熱膨張性ポリイミド膜を層間絶縁膜として用
いるための接着性を大幅に改揶てき、同時に配線腐食を
防止できる。
数をもつ低熱膨張性ポリイミド膜を層間絶縁膜として用
いるための接着性を大幅に改揶てき、同時に配線腐食を
防止できる。
第１図は本発明の一実施例の配線構造体の製造−に程を
示す断面し１、第２図は本発明のＴｉ打込の第１図 ；３′シ２Ｌイ１
示す断面し１、第２図は本発明のＴｉ打込の第１図 ；３′シ２Ｌイ１
Claims (4)
- １．層間絶縁膜を介して導体配線を多層に配設した配線
基板において、 前記層間絶縁膜は低熱膨張ポリイミド膜から成り、前記
層間絶縁膜が前記導体配線の膜と接する側の表層は実質
的にＴｉに富んだ層となつていることを特徴とする多層
配線基板。 - ２．特許請求項第１項における前記導体配線膜は、Ｃｕ
であり、Ｔｉに富んだ層はマイクロ波プラズマイオン打
込法により形成されたことを特徴とする多層配線基板。 - ３．特許請求項第２項におけるＴｉに富んだ層は１０〜
５００Å厚さのイオン打込層であることを特徴とする多
層配線基板。 - ４．特許請求項第１項におけるＴｉに富んだ層に、更に
、Ｔｉの堆積層を１００〜１０００Å厚さの範囲で加え
ることを特徴とする多層配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36189A JPH02181496A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 多層配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36189A JPH02181496A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 多層配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02181496A true JPH02181496A (ja) | 1990-07-16 |
Family
ID=11471665
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36189A Pending JPH02181496A (ja) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | 多層配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02181496A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008545251A (ja) * | 2005-06-28 | 2008-12-11 | インテル・コーポレーション | 応力緩衝カラーを備えるシリコン貫通ビアを形成する方法およびその装置 |
-
1989
- 1989-01-06 JP JP36189A patent/JPH02181496A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008545251A (ja) * | 2005-06-28 | 2008-12-11 | インテル・コーポレーション | 応力緩衝カラーを備えるシリコン貫通ビアを形成する方法およびその装置 |
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