JPH104263A - 電子回路基板及びその製造方法 - Google Patents
電子回路基板及びその製造方法Info
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- JPH104263A JPH104263A JP8155198A JP15519896A JPH104263A JP H104263 A JPH104263 A JP H104263A JP 8155198 A JP8155198 A JP 8155198A JP 15519896 A JP15519896 A JP 15519896A JP H104263 A JPH104263 A JP H104263A
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- JP
- Japan
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- electronic circuit
- circuit board
- polyimide
- wiring layer
- film
- Prior art date
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電子回路基板で、Cuとポリイミドとの反応を
起因とする配線抵抗の増大、絶縁層の誘電率の上昇、並
びに配線層と絶縁層との接続性低下といった各種不良
を、確実にしかも容易に抑止する。 【解決手段】Cuの露出した基板表面に無機酸化物薄膜
3を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜4を形成し、
スルーホールを形成するなどしてこれを薄膜絶縁層12
とし、その上層に薄膜配線層13及び薄膜絶縁層14を
順に積層する。
起因とする配線抵抗の増大、絶縁層の誘電率の上昇、並
びに配線層と絶縁層との接続性低下といった各種不良
を、確実にしかも容易に抑止する。 【解決手段】Cuの露出した基板表面に無機酸化物薄膜
3を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜4を形成し、
スルーホールを形成するなどしてこれを薄膜絶縁層12
とし、その上層に薄膜配線層13及び薄膜絶縁層14を
順に積層する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、大形計算機等に用
いられる厚膜・薄膜混成多層電子回路基板に関わり、特
に、配線材料をCuとし、薄膜絶縁材料をポリイミドと
した電子回路基板に関わる。
いられる厚膜・薄膜混成多層電子回路基板に関わり、特
に、配線材料をCuとし、薄膜絶縁材料をポリイミドと
した電子回路基板に関わる。
【0002】
【従来の技術】近年の大形計算機等に用いられるモジュ
ール基板では、基板に装着されるLSI素子間の信号の
送受信を迅速に行うために、高周波信号を高速に伝送さ
せることが要求されている。また、信号の高速化に伴
い、モジュール基板の使用温度等もより過酷なものとな
っており、信頼性や耐久性もモジュール基板の性能を決
定する重要な因子となっている。これらの課題を解決し
て高性能モジュール基板を実現するために、モジュール
基板を構成する材料に対して要求されることは、絶縁体
が低誘電率であること、内部配線が高誘電性であるこ
と、そしてこれらの物理的相性が良いこと(例:熱膨張
係数が近い値を持つ)かつ化学的相性が良いこと(例:
両者の結合力が強い)等が挙げられる。
ール基板では、基板に装着されるLSI素子間の信号の
送受信を迅速に行うために、高周波信号を高速に伝送さ
せることが要求されている。また、信号の高速化に伴
い、モジュール基板の使用温度等もより過酷なものとな
っており、信頼性や耐久性もモジュール基板の性能を決
定する重要な因子となっている。これらの課題を解決し
て高性能モジュール基板を実現するために、モジュール
基板を構成する材料に対して要求されることは、絶縁体
が低誘電率であること、内部配線が高誘電性であるこ
と、そしてこれらの物理的相性が良いこと(例:熱膨張
係数が近い値を持つ)かつ化学的相性が良いこと(例:
両者の結合力が強い)等が挙げられる。
【0003】図4に電子回路基板の一例としてよく用い
られる厚膜・薄膜混成電子回路基板の断面図を示す。こ
れは絶縁体1及び金属体2からなる基板11の上に、ポ
リイミド絶縁膜4からなる薄膜絶縁層12,14及び金
属薄膜5からなる薄膜配線層13,15を形成したもの
である。薄膜配線層15は、はんだ接続電極33となっ
ており、この上層にはんだを介してLSI素子を接続す
ることによりモジュール基板が形成される。このモジュ
ール基板について先に述べた条件を満たす材料を用いる
ことによって、理想的な電子回路基板を実現することが
できる。
られる厚膜・薄膜混成電子回路基板の断面図を示す。こ
れは絶縁体1及び金属体2からなる基板11の上に、ポ
リイミド絶縁膜4からなる薄膜絶縁層12,14及び金
属薄膜5からなる薄膜配線層13,15を形成したもの
である。薄膜配線層15は、はんだ接続電極33となっ
ており、この上層にはんだを介してLSI素子を接続す
ることによりモジュール基板が形成される。このモジュ
ール基板について先に述べた条件を満たす材料を用いる
ことによって、理想的な電子回路基板を実現することが
できる。
【0004】電子回路基板に適した材料を具体的に述べ
ると、絶縁材料はポリイミド誘電体膜が、また、金属材
料はCuやAgがそれぞれ挙げられる。特にCuは電気
抵抗が低いだけでなくエレクトロマイグレーション耐性
も強いことから、高電流密度の信号を伝送する高性能電
子回路基板では、多くの場合配線材料としてCuを用い
ている。また、薄膜の絶縁材料に関しても、低誘電率性
や熱的・化学的安定性からポリイミドを用いるのが一般
的となっている。
ると、絶縁材料はポリイミド誘電体膜が、また、金属材
料はCuやAgがそれぞれ挙げられる。特にCuは電気
抵抗が低いだけでなくエレクトロマイグレーション耐性
も強いことから、高電流密度の信号を伝送する高性能電
子回路基板では、多くの場合配線材料としてCuを用い
ている。また、薄膜の絶縁材料に関しても、低誘電率性
や熱的・化学的安定性からポリイミドを用いるのが一般
的となっている。
【0005】しかし、CUとポリイミドという組み合わ
せる場合、Cuとポリイミドの前駆体であるポリアミッ
ク酸とが化学反応を起こす。ポリアミック酸はCuと反
応して酸化銅Cu2Oを生成し、このCu2Oがポリイミ
ド内に拡散する。この現象により、Cu配線の電気抵抗
の上昇、ポリイミドの誘電率の上昇、Cu/ポリイミド
間の接着性の低下等の弊害が発生する。ポリイミドの形
成はワニス状のポリイミド前駆体をスピン塗布機によっ
て基板上全体に均一に塗膜し、これを熱処理してイミド
化させることによって行われる。従って、下地表面にC
uが露出していると、ポリアミック酸が接することにな
り、化学反応が発生する。図3に示す電子回路基板の場
合、基板11上に薄膜絶縁層12を形成する際に、厚膜
パッド31としてのCuと薄膜絶縁層12となるポリア
ミック酸とが接触する機会を得て、上述した不良を引き
起こす恐れがある。
せる場合、Cuとポリイミドの前駆体であるポリアミッ
ク酸とが化学反応を起こす。ポリアミック酸はCuと反
応して酸化銅Cu2Oを生成し、このCu2Oがポリイミ
ド内に拡散する。この現象により、Cu配線の電気抵抗
の上昇、ポリイミドの誘電率の上昇、Cu/ポリイミド
間の接着性の低下等の弊害が発生する。ポリイミドの形
成はワニス状のポリイミド前駆体をスピン塗布機によっ
て基板上全体に均一に塗膜し、これを熱処理してイミド
化させることによって行われる。従って、下地表面にC
uが露出していると、ポリアミック酸が接することにな
り、化学反応が発生する。図3に示す電子回路基板の場
合、基板11上に薄膜絶縁層12を形成する際に、厚膜
パッド31としてのCuと薄膜絶縁層12となるポリア
ミック酸とが接触する機会を得て、上述した不良を引き
起こす恐れがある。
【0006】この問題に対する対策の一例は、CrやN
i等のポリイミドと反応を起こさない金属薄膜をCuと
ポリイミドの界面に設け、反応バリア層とする方法があ
る。薄膜Cu配線に対しては、例えば、Cr/Cu/C
rのような積層膜にして、少なくとも基板に対して水平
な面、(配線の側壁を除いた部分)をバリア金属で覆い
隠すという方法がよく用いられる。文献(Journa
l of Vacuum Science and T
echnology A9(6)(1991)に記載の
“Oxygen induced adhesion
degradation at metal/poly
imide interface”)には、Cu上に直
接ポリイミドを形成した場合、ピール強度は14g/m
mという値を示すが、Cuとポリイミドとの界面にCr
あるいはNiを形成すると、Cu/ポリイミド間反応に
よる劣化層の形成が回避されるため、ピール強度はCr
の場合は24g/mm、Niの場合は47g/mmまで
向上すると報告されている。
i等のポリイミドと反応を起こさない金属薄膜をCuと
ポリイミドの界面に設け、反応バリア層とする方法があ
る。薄膜Cu配線に対しては、例えば、Cr/Cu/C
rのような積層膜にして、少なくとも基板に対して水平
な面、(配線の側壁を除いた部分)をバリア金属で覆い
隠すという方法がよく用いられる。文献(Journa
l of Vacuum Science and T
echnology A9(6)(1991)に記載の
“Oxygen induced adhesion
degradation at metal/poly
imide interface”)には、Cu上に直
接ポリイミドを形成した場合、ピール強度は14g/m
mという値を示すが、Cuとポリイミドとの界面にCr
あるいはNiを形成すると、Cu/ポリイミド間反応に
よる劣化層の形成が回避されるため、ピール強度はCr
の場合は24g/mm、Niの場合は47g/mmまで
向上すると報告されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図4に示す電
子回路基板に対してバリア金属を設ける方法を用いた場
合、深刻な問題が生じる。以下、図5、図6を用いてそ
の問題点を述べる。
子回路基板に対してバリア金属を設ける方法を用いた場
合、深刻な問題が生じる。以下、図5、図6を用いてそ
の問題点を述べる。
【0008】まず、基板11の金属体2としてのCuパ
ッド31に反応バリア金属を設ける方法では、図5
(b)のように薄膜金属6を基板全面に成膜した後、図
5(c)に示すように薄膜のパタニングを行い、それぞ
れの電極を電気的に分離しなければならない。このと
き、図6のように薄膜のパタンとCu電極の位置のずれ
によるCu表面の露出21が発生すると、その上層に形
成するポリイミドとCu電極とが接触することになり、
Cu/ポリイミド間の反応が起こる。また、同じく図6
に示すような、パタンずれによるCuパッド間のショー
ト22も発生する可能性がある。以上のことから、薄膜
パタンの位置合わせには、かなりの高精度が要求される
ことになる。また、仮に薄膜パタンの位置合わせ精度を
向上することができたとしても、基板11側のCuパッ
ド31の位置精度が悪い場合、同様のパタンずれを起こ
してしまう。つまり、基板11表面上の多数ある電極パ
ッドに対して反応バリア金属を全てずれなく覆うことは
非常に困難な作業であり、微細な配線パタンを有する電
子回路基板に関しては実質的に適用不可能な技術であ
る。
ッド31に反応バリア金属を設ける方法では、図5
(b)のように薄膜金属6を基板全面に成膜した後、図
5(c)に示すように薄膜のパタニングを行い、それぞ
れの電極を電気的に分離しなければならない。このと
き、図6のように薄膜のパタンとCu電極の位置のずれ
によるCu表面の露出21が発生すると、その上層に形
成するポリイミドとCu電極とが接触することになり、
Cu/ポリイミド間の反応が起こる。また、同じく図6
に示すような、パタンずれによるCuパッド間のショー
ト22も発生する可能性がある。以上のことから、薄膜
パタンの位置合わせには、かなりの高精度が要求される
ことになる。また、仮に薄膜パタンの位置合わせ精度を
向上することができたとしても、基板11側のCuパッ
ド31の位置精度が悪い場合、同様のパタンずれを起こ
してしまう。つまり、基板11表面上の多数ある電極パ
ッドに対して反応バリア金属を全てずれなく覆うことは
非常に困難な作業であり、微細な配線パタンを有する電
子回路基板に関しては実質的に適用不可能な技術であ
る。
【0009】本発明の目的は、Cuとポリイミドとの反
応を起因とする各種不良を確実にしかも容易に回避する
ことができる電子回路基板及びその製造方法を提供する
ことにある。
応を起因とする各種不良を確実にしかも容易に回避する
ことができる電子回路基板及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、絶縁体および金属体からなり、その表面
に金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリイ
ミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
で、基板表面上に無機絶縁膜を形成し、その上層にポリ
イミド絶縁膜を形成し、さらにその上に金属配線層を順
に積層したことを特徴とする電子回路基板である。
に、本発明は、絶縁体および金属体からなり、その表面
に金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリイ
ミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
で、基板表面上に無機絶縁膜を形成し、その上層にポリ
イミド絶縁膜を形成し、さらにその上に金属配線層を順
に積層したことを特徴とする電子回路基板である。
【0011】また本発明は、絶縁体および金属体からな
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上及び金属配線層の直上に無機
絶縁膜を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜を形成し
たことを特徴とする電子回路基板である。
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上及び金属配線層の直上に無機
絶縁膜を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜を形成し
たことを特徴とする電子回路基板である。
【0012】また本発明は、ポリイミド絶縁層と金属配
線からなる電子回路基板で、ポリイミド絶縁層と金属配
線との境界面に無機絶縁膜が存在することを特徴とする
電子回路基板である。
線からなる電子回路基板で、ポリイミド絶縁層と金属配
線との境界面に無機絶縁膜が存在することを特徴とする
電子回路基板である。
【0013】また本発明は、金属体がCuであることを
特徴とする電子回路基板である。
特徴とする電子回路基板である。
【0014】また本発明は、金属配線がCuであること
を特徴とする電子回路基板である。
を特徴とする電子回路基板である。
【0015】また本発明は、絶縁体がSiO2,B2O3,
K2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとム
ライトを主成分とする分散粒子からなるガラスセラミッ
クであることを特徴とする電子回路基板である。
K2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとム
ライトを主成分とする分散粒子からなるガラスセラミッ
クであることを特徴とする電子回路基板である。
【0016】また本発明は、無機絶縁膜がアルミナ、チ
タニアのいずれかであることを特徴とする電子回路基板
である。
タニアのいずれかであることを特徴とする電子回路基板
である。
【0017】また本発明は、絶縁体および金属体からな
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上に無機絶縁膜を形成し、その
上層にポリイミド絶縁膜を形成し、さらにその上に金属
配線層を順に積層したことを特徴とする電子回路基板の
製造方法である。
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上に無機絶縁膜を形成し、その
上層にポリイミド絶縁膜を形成し、さらにその上に金属
配線層を順に積層したことを特徴とする電子回路基板の
製造方法である。
【0018】また本発明は、絶縁体および金属体からな
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上及び金属配線層の直上に無機
絶縁膜を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜を形成し
たことを特徴とする電子回路基板の製造方法である。ま
た本発明は、ポリイミド絶縁層と金属配線からなる電子
回路基板で、ポリイミド絶縁層と金属配線との境界面に
無機絶縁膜を形成したことを特徴とする電子回路基板の
製造方法である。
り、その表面に金属体の少なくとも一部が露出する基板
上に、ポリイミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電
子回路基板で、基板表面上及び金属配線層の直上に無機
絶縁膜を形成し、その上層にポリイミド絶縁膜を形成し
たことを特徴とする電子回路基板の製造方法である。ま
た本発明は、ポリイミド絶縁層と金属配線からなる電子
回路基板で、ポリイミド絶縁層と金属配線との境界面に
無機絶縁膜を形成したことを特徴とする電子回路基板の
製造方法である。
【0019】また本発明は、金属体がCuであることを
特徴とする電子回路基板の製造方法である。
特徴とする電子回路基板の製造方法である。
【0020】また本発明は、金属配線がCuであること
を特徴とする電子回路基板の製造方法である。
を特徴とする電子回路基板の製造方法である。
【0021】また本発明は、絶縁体がSiO2,B2O3,
K2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとム
ライトを主成分とする分散粒子からなるガラスセラミッ
クであることを特徴とする電子回路基板の製造方法であ
る。
K2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとム
ライトを主成分とする分散粒子からなるガラスセラミッ
クであることを特徴とする電子回路基板の製造方法であ
る。
【0022】また本発明は、無機絶縁膜がアルミナ、チ
タニアのいずれかであることを特徴とする電子回路基板
の製造方法である。
タニアのいずれかであることを特徴とする電子回路基板
の製造方法である。
【0023】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態の第1例とし
て、図2を用いてその製造工程を説明する。
て、図2を用いてその製造工程を説明する。
【0024】まず、基板11には、SiO2,B2O3,K
2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとムラ
イトを主成分とする分散粒子により構成されるガラスセ
ラミックからなる絶縁体1と、Cuからなる金属体2に
より構成されるものを用いた。基板11の表面の薄膜配
線層を形成する側には厚膜Cuのパッド31が形成され
ている。
2O,Al2O3を主成分とするガラスマトリックスとムラ
イトを主成分とする分散粒子により構成されるガラスセ
ラミックからなる絶縁体1と、Cuからなる金属体2に
より構成されるものを用いた。基板11の表面の薄膜配
線層を形成する側には厚膜Cuのパッド31が形成され
ている。
【0025】まず、この基板11上に無機酸化物薄膜3
を形成する。本発明に適した無機絶縁膜の条件は、高絶
縁性を有すること、Cu、セラミック、並びにポリイミ
ドとの接着性が良好なこと、熱的・化学的に安定である
こと等が挙げられ、具体的にはアルミナ(Al2O3)や
チタニア(TiO2)が適当である。本実施例では、無機
酸化物薄膜3としてアルミナを用いた。アルミナは、絶
縁体1であるガラスセラミックを構成する成分の一つで
あるため、セラミックとの接着性は良好で、熱膨張係数
の差を起因とする加熱時の剥がれや割れ等を起こす危険
性が少ない。また、Cuポリイミドとの接着性が良いこ
とも確認されている。
を形成する。本発明に適した無機絶縁膜の条件は、高絶
縁性を有すること、Cu、セラミック、並びにポリイミ
ドとの接着性が良好なこと、熱的・化学的に安定である
こと等が挙げられ、具体的にはアルミナ(Al2O3)や
チタニア(TiO2)が適当である。本実施例では、無機
酸化物薄膜3としてアルミナを用いた。アルミナは、絶
縁体1であるガラスセラミックを構成する成分の一つで
あるため、セラミックとの接着性は良好で、熱膨張係数
の差を起因とする加熱時の剥がれや割れ等を起こす危険
性が少ない。また、Cuポリイミドとの接着性が良いこ
とも確認されている。
【0026】無機酸化物薄膜3としてのアルミナの膜厚
は10nmとした。この10nmという値は、アルミナ
によるCu/ポリイミドの反応バリア性及びCu/アル
ミナ/ポリイミド積層膜の接着性により決定した。ま
ず、アルミナによるCuとポリイミドとの反応バリア性
は、SIMS(Secondary Ion Mass
Spectrometry)により評価した。図7にそ
の結果を示す。本図は、Cu/アルミナ/ポリイミドか
らなる積層膜における、ポリイミド中のCu粒子の深さ
方向の濃度分布を測定したもので、横軸はCu/ポリイ
ミド界面を基準とした積層膜の深さ、縦軸はCuの濃度
を表している。試料は3種類あり、それぞれCu/ポリ
イミド(アルミナなし)、Cu/アルミナ(膜厚10n
m)/ポリイミド、Cu/アルミナ(膜厚100nm)
/ポリイミドという膜構成になっている。図を見ると、
アルミナの存在しないCu/ポリイミドからなる試料に
関しては、ポリイミド中のCu濃度がおよそ1019at
om/cm3であるのに対し、膜厚10nmのアルミナ
をCu/ポリイミド界面に設けた試料については、約1
017atom/cm3とCuの濃度は約1/100に低
減しており、アルミナがCuのポリイミド中への拡散を
抑止していることが分かる。アルミナの膜厚をさらに増
して100nmとすれば、ポリイミド中のCu濃度はさ
らに低減し、SIMSの計測限界付近の濃度である約1
016atom/cm3までに下がっている。この結果か
ら、アルミナの膜厚は厚いほどCu/ポリイミド反応抑
止効果は大きくなるが、10nm程度厚さでも充分に抑
止効果はあると判断できる。
は10nmとした。この10nmという値は、アルミナ
によるCu/ポリイミドの反応バリア性及びCu/アル
ミナ/ポリイミド積層膜の接着性により決定した。ま
ず、アルミナによるCuとポリイミドとの反応バリア性
は、SIMS(Secondary Ion Mass
Spectrometry)により評価した。図7にそ
の結果を示す。本図は、Cu/アルミナ/ポリイミドか
らなる積層膜における、ポリイミド中のCu粒子の深さ
方向の濃度分布を測定したもので、横軸はCu/ポリイ
ミド界面を基準とした積層膜の深さ、縦軸はCuの濃度
を表している。試料は3種類あり、それぞれCu/ポリ
イミド(アルミナなし)、Cu/アルミナ(膜厚10n
m)/ポリイミド、Cu/アルミナ(膜厚100nm)
/ポリイミドという膜構成になっている。図を見ると、
アルミナの存在しないCu/ポリイミドからなる試料に
関しては、ポリイミド中のCu濃度がおよそ1019at
om/cm3であるのに対し、膜厚10nmのアルミナ
をCu/ポリイミド界面に設けた試料については、約1
017atom/cm3とCuの濃度は約1/100に低
減しており、アルミナがCuのポリイミド中への拡散を
抑止していることが分かる。アルミナの膜厚をさらに増
して100nmとすれば、ポリイミド中のCu濃度はさ
らに低減し、SIMSの計測限界付近の濃度である約1
016atom/cm3までに下がっている。この結果か
ら、アルミナの膜厚は厚いほどCu/ポリイミド反応抑
止効果は大きくなるが、10nm程度厚さでも充分に抑
止効果はあると判断できる。
【0027】次に、Cu/アルミナ/ポリイミド積層膜
の接着性を垂直引っ張り試験により評価した結果を図8
に示す。本試験を行った試料は、SIMS分析と同一の
膜構成を持つ三試料である。各試料とも引っ張り強度値
には大差は見られなかったが、剥離箇所に違いが見られ
た。アルミナのない試料に関しては、約2/3の試料が
Cu/ポリイミド界面で剥離を起こしたのに対し、アル
ミナ10nmが存在する試料は、Cu/ポリイミド間剥
離は全く起こさなかった。同様に、アルミナが100n
m形成されている試料についてもCu/ポリイミド間剥
離は見られなかった。これは、アルミナの存在によりC
u/ポリイミド界面の劣化が回避できたこと、並びにア
ルミナのCu及びポリイミドに対する接着性が良好なこ
とに起因する結果であり、従来技術で述べたCrやNi
膜と同様の効果が得られていると言える。また、本試験
の結果からも、アルミナの膜厚は10nmで充分Cu/
ポリイミド間反応を抑止する効果が得られるということ
が分かる。
の接着性を垂直引っ張り試験により評価した結果を図8
に示す。本試験を行った試料は、SIMS分析と同一の
膜構成を持つ三試料である。各試料とも引っ張り強度値
には大差は見られなかったが、剥離箇所に違いが見られ
た。アルミナのない試料に関しては、約2/3の試料が
Cu/ポリイミド界面で剥離を起こしたのに対し、アル
ミナ10nmが存在する試料は、Cu/ポリイミド間剥
離は全く起こさなかった。同様に、アルミナが100n
m形成されている試料についてもCu/ポリイミド間剥
離は見られなかった。これは、アルミナの存在によりC
u/ポリイミド界面の劣化が回避できたこと、並びにア
ルミナのCu及びポリイミドに対する接着性が良好なこ
とに起因する結果であり、従来技術で述べたCrやNi
膜と同様の効果が得られていると言える。また、本試験
の結果からも、アルミナの膜厚は10nmで充分Cu/
ポリイミド間反応を抑止する効果が得られるということ
が分かる。
【0028】アルミナの形成方法にはスパッタリングを
用いた。ターゲットには純度99.9%のアルミナを使
用した。成膜前には真空室内にて150℃、60分の条
件で基板加熱し、RF電力1kW、Arガス流量90S
CCM、酸素ガス流量10SCCM、成膜室内ガス圧力
0.2Paの条件で成膜を行った。成膜雰囲気に酸素を
導入したのは、Arのみで成膜すると、ターゲットがア
ルミナ(Al2O3)であっても、形成される薄膜は、酸素
が不足してO/Al組成比がアルミナの値である1.5
を下回ってしまうためで、酸素を導入することによって
反応性スパッタリングを起こし、所望のO/Al組成比
を得ている。成膜方法に関しては、例えばエレクトロン
・ビーム蒸着等でも構わない。成膜方法に要求されるこ
とは、膜質や膜厚の基板内でのばらつきが小さいこと、
また、品質の安定した膜を再現良く形成できること等で
ある。
用いた。ターゲットには純度99.9%のアルミナを使
用した。成膜前には真空室内にて150℃、60分の条
件で基板加熱し、RF電力1kW、Arガス流量90S
CCM、酸素ガス流量10SCCM、成膜室内ガス圧力
0.2Paの条件で成膜を行った。成膜雰囲気に酸素を
導入したのは、Arのみで成膜すると、ターゲットがア
ルミナ(Al2O3)であっても、形成される薄膜は、酸素
が不足してO/Al組成比がアルミナの値である1.5
を下回ってしまうためで、酸素を導入することによって
反応性スパッタリングを起こし、所望のO/Al組成比
を得ている。成膜方法に関しては、例えばエレクトロン
・ビーム蒸着等でも構わない。成膜方法に要求されるこ
とは、膜質や膜厚の基板内でのばらつきが小さいこと、
また、品質の安定した膜を再現良く形成できること等で
ある。
【0029】さらに、無機酸化物薄膜3が有する利点と
して、従来の技術の項にて述べた、金属薄膜を形成した
ときのようなパタニングを行う必要がないことが挙げら
れる。従って、工程はより簡略なものとなり、また、フ
ォトリソ工程時の位置合わせ精度の問題がなくなるた
め、より微細なパタンの電子回路基板の形成が可能とな
る。
して、従来の技術の項にて述べた、金属薄膜を形成した
ときのようなパタニングを行う必要がないことが挙げら
れる。従って、工程はより簡略なものとなり、また、フ
ォトリソ工程時の位置合わせ精度の問題がなくなるた
め、より微細なパタンの電子回路基板の形成が可能とな
る。
【0030】アルミナの形成が完了した後に、この上層
にポリイミド絶縁膜4からなる薄膜絶縁層12を形成す
る。ポリイミドには、日立化成製のPIQ(R)を用い
た。まず、ワニス状態のポリイミド前駆体を基板状に滴
下し、これをスピン回転機により基板上に均一に塗膜す
る。スピン回転機の条件は、1000rpm×60秒
で、室温にて行う。次に、90℃、窒素雰囲気のベーク
炉にて30分間プリベークを行う。この後、フォトリソ
グラフィによりポリイミドにスルーホール32を形成す
る。レジストにはポジ型レジストを用い、ポリイミドの
エッチング液には東京応化工業製のNMD−3と呼ばれ
るアルカリ現像液を用いた。ポリイミドのエッチング後
レジストを剥離し、さらに加熱処理することによって膜
を硬化させる。加熱条件は、まず140℃のベーク炉
に、次に200℃のベーク炉に、最後に350℃のベー
ク炉に、それぞれ60分間投入する。加熱雰囲気はいず
れも窒素雰囲気とする。このようにして、図2cに示す
ような形状の薄膜絶縁層12を得る。
にポリイミド絶縁膜4からなる薄膜絶縁層12を形成す
る。ポリイミドには、日立化成製のPIQ(R)を用い
た。まず、ワニス状態のポリイミド前駆体を基板状に滴
下し、これをスピン回転機により基板上に均一に塗膜す
る。スピン回転機の条件は、1000rpm×60秒
で、室温にて行う。次に、90℃、窒素雰囲気のベーク
炉にて30分間プリベークを行う。この後、フォトリソ
グラフィによりポリイミドにスルーホール32を形成す
る。レジストにはポジ型レジストを用い、ポリイミドの
エッチング液には東京応化工業製のNMD−3と呼ばれ
るアルカリ現像液を用いた。ポリイミドのエッチング後
レジストを剥離し、さらに加熱処理することによって膜
を硬化させる。加熱条件は、まず140℃のベーク炉
に、次に200℃のベーク炉に、最後に350℃のベー
ク炉に、それぞれ60分間投入する。加熱雰囲気はいず
れも窒素雰囲気とする。このようにして、図2cに示す
ような形状の薄膜絶縁層12を得る。
【0031】次に、この上層に薄膜配線層13を形成す
る。薄膜配線層13にはCr/Cu/Cr積層膜を用い
た。成膜方法にはスパッタリングを用いた。膜厚はそれ
ぞれ0.075μ,3μ,0.05μとした。下層Cr
は、Cuと下地基板との接着性を確保するための接着層
の役割を果たしている。また上層のCrは、Cuとその
上に形成するポリイミドとの反応を抑止する反応バリア
層の役割を坦っている。
る。薄膜配線層13にはCr/Cu/Cr積層膜を用い
た。成膜方法にはスパッタリングを用いた。膜厚はそれ
ぞれ0.075μ,3μ,0.05μとした。下層Cr
は、Cuと下地基板との接着性を確保するための接着層
の役割を果たしている。また上層のCrは、Cuとその
上に形成するポリイミドとの反応を抑止する反応バリア
層の役割を坦っている。
【0032】ここで、図2(c)の薄膜絶縁層12の形
成が完了した時点では、スルーホール底部には無機酸化
物3としてのアルミナが残っており、この状態で直接金
属薄膜5を形成すると、アルミナのために下部のCuパ
ッド31と電気的な接触を取ることができない。スルー
ホール底部のアルミナの除去には、スパッタリング装置
に備わっているスパッタエッチング機構を用いた。そも
そも、金属薄膜を成膜する際には、形成面に付着した異
物を取り除き、接着性を確保することを目的としてスパ
ッタエッチングを用いるのが一般的である。従って、厚
さ10nmのアルミナがスパッタエッチングにより除去
されることを確認すれば、特に工数が増えるというもの
ではない。図9にスパッタエッチング時間とアルミナの
エッチング量との関係を表したグラフを示す。本図か
ら、スパッタエッチングを3分行えば10nmのアルミ
ナはほぼ除去されることが分かる。本実施例では、マー
ジンを考えて、スパッタエッチング時間を6分とした。
成が完了した時点では、スルーホール底部には無機酸化
物3としてのアルミナが残っており、この状態で直接金
属薄膜5を形成すると、アルミナのために下部のCuパ
ッド31と電気的な接触を取ることができない。スルー
ホール底部のアルミナの除去には、スパッタリング装置
に備わっているスパッタエッチング機構を用いた。そも
そも、金属薄膜を成膜する際には、形成面に付着した異
物を取り除き、接着性を確保することを目的としてスパ
ッタエッチングを用いるのが一般的である。従って、厚
さ10nmのアルミナがスパッタエッチングにより除去
されることを確認すれば、特に工数が増えるというもの
ではない。図9にスパッタエッチング時間とアルミナの
エッチング量との関係を表したグラフを示す。本図か
ら、スパッタエッチングを3分行えば10nmのアルミ
ナはほぼ除去されることが分かる。本実施例では、マー
ジンを考えて、スパッタエッチング時間を6分とした。
【0033】Cr/Cu/Cr積層膜として基板全面に
成膜された金属薄膜5は、フォトリソグラフィ工程によ
りパタニングし、薄膜配線層13となる。以降、上述の
方法を繰り返すことによって薄膜絶縁層と薄膜配線層を
交互に形成し、電子回路基板を形成する。本実施例で
は、薄膜絶縁層14及び薄膜配線層15を形成し、薄膜
絶縁層と薄膜配線層をそれぞれ2層ずつ形成することに
よって完成とした。
成膜された金属薄膜5は、フォトリソグラフィ工程によ
りパタニングし、薄膜配線層13となる。以降、上述の
方法を繰り返すことによって薄膜絶縁層と薄膜配線層を
交互に形成し、電子回路基板を形成する。本実施例で
は、薄膜絶縁層14及び薄膜配線層15を形成し、薄膜
絶縁層と薄膜配線層をそれぞれ2層ずつ形成することに
よって完成とした。
【0034】発明の実施の形態の第2例として、厚膜C
uに加えて薄膜Cuとポリイミドとの反応についてもこ
れを抑止することを目的とした場合の製造工程を、図3
を用いて説明する。
uに加えて薄膜Cuとポリイミドとの反応についてもこ
れを抑止することを目的とした場合の製造工程を、図3
を用いて説明する。
【0035】基板11は、例1と同一のものを用いてい
る。また、基板11上の無機酸化物薄膜3の形成方法、
並びに薄膜絶縁層12としてのポリイミド膜4の形成方
法に関しても、例1に示したものと同一である。
る。また、基板11上の無機酸化物薄膜3の形成方法、
並びに薄膜絶縁層12としてのポリイミド膜4の形成方
法に関しても、例1に示したものと同一である。
【0036】次に、薄膜配線層13を形成する。薄膜配
線層13にはCr/Cu積層膜を用いる。Crの膜厚
は、0.075μで、Cu膜厚は3μである。この基板
面全面に亘って形成されたCr/Cu薄膜をフォトリソ
グラフィにより加工し、薄膜配線層13を完成する。
線層13にはCr/Cu積層膜を用いる。Crの膜厚
は、0.075μで、Cu膜厚は3μである。この基板
面全面に亘って形成されたCr/Cu薄膜をフォトリソ
グラフィにより加工し、薄膜配線層13を完成する。
【0037】次に、薄膜配線層13の上層に再び無機酸
化物薄膜3としてのアルミナをスパッタリングにより基
板全面に形成する。形成条件は例1に記載のものと同一
である。さらにこの上に第2絶縁層14としてのポリイ
ミド膜4を塗膜し、スルーホールを形成する。形成条件
は例1に記したものと同一の内容である。最後にこの上
層に薄膜配線層15を形成して完成する。薄膜配線層1
3と薄膜配線層15間の導通は、例1と同様に、スパッ
タエッチングにより確保する。
化物薄膜3としてのアルミナをスパッタリングにより基
板全面に形成する。形成条件は例1に記載のものと同一
である。さらにこの上に第2絶縁層14としてのポリイ
ミド膜4を塗膜し、スルーホールを形成する。形成条件
は例1に記したものと同一の内容である。最後にこの上
層に薄膜配線層15を形成して完成する。薄膜配線層1
3と薄膜配線層15間の導通は、例1と同様に、スパッ
タエッチングにより確保する。
【0038】
【発明の効果】本発明はCuとポリイミドとの反応を起
因とする配線抵抗の増大、絶縁層の誘電率の上昇、並び
に配線層と絶縁層との接着性の低下といった各種不良
を、確実にしかも容易に抑止する効果を奏する。
因とする配線抵抗の増大、絶縁層の誘電率の上昇、並び
に配線層と絶縁層との接着性の低下といった各種不良
を、確実にしかも容易に抑止する効果を奏する。
【0039】また本発明は、パタニング工程を用いない
ため、工数の増大や、位置合わせ精度の限界による配線
密度の低下といった弊害を防ぐ効果を奏する。
ため、工数の増大や、位置合わせ精度の限界による配線
密度の低下といった弊害を防ぐ効果を奏する。
【図1】本発明の電子回路基板の一実施例を示す断面
図。
図。
【図2】本発明の電子回路基板の一実施例の製造工程を
示す説明図。
示す説明図。
【図3】本発明の電子回路基板の第二実施例の製造工程
を示す説明図。
を示す説明図。
【図4】従来の電子回路基板の断面図。
【図5】従来の電子回路基板の製造工程を示す説明図。
【図6】従来の電子回路基板の各種不良を示す断面図。
【図7】Cu/アルミナ/ポリイミドからなる試料の、
ポリイミド中のCuの濃度を示す特性図。
ポリイミド中のCuの濃度を示す特性図。
【図8】Cu/アルミナ/ポリイミドからなる試料の、
引っ張り試験による接着強度を示す特性図。
引っ張り試験による接着強度を示す特性図。
【図9】スパッタエッチング時間とアルミナのエッチン
グ量との関係を示す特性図。
グ量との関係を示す特性図。
1…絶縁体、 2…金属体、 3…無機酸化物薄膜、 4…ポリイミド絶縁膜、 5…金属薄膜、 11…基板、 12…薄膜絶縁層、 13…薄膜配線層、 14…薄膜絶縁層、 15…薄膜配線層、 31…厚膜パッド、 33…はんだ接続電極。
フロントページの続き (72)発明者 志儀 英孝 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内
Claims (14)
- 【請求項1】絶縁体および金属体からなり、その表面に
上記金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリ
イミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
において、上記基板表面上に無機絶縁膜を形成し、その
上層に上記ポリイミド絶縁膜を形成し、さらにその上に
上記金属配線層を順に積層したことを特徴とする電子回
路基板。 - 【請求項2】絶縁体および金属体からなり、その表面に
上記金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリ
イミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
において、上記基板表面上及び上記金属配線層の直上に
無機絶縁膜を形成し、その上層に上記ポリイミド絶縁膜
を形成したことを特徴とする電子回路基板。 - 【請求項3】ポリイミド絶縁層と金属配線層からなる電
子回路基板において、上記ポリイミド絶縁層と上記金属
配線層との境界面に無機絶縁膜が存在することを特徴と
する電子回路基板。 - 【請求項4】請求項1または2において、上記金属体が
Cuである電子回路基板。 - 【請求項5】請求項1,2または3において、上記金属
配線層がCuである電子回路基板。 - 【請求項6】請求項1または2において、上記絶縁体が
SiO2,B2O3,K2O,Al2O3を主成分とするガラス
マトリックスとムライトを主成分とする分散粒子からな
るガラスセラミックである電子回路基板。 - 【請求項7】請求項1,2または3において、上記無機
絶縁膜がアルミナ、チタニアのいずれかである電子回路
基板。 - 【請求項8】絶縁体および金属体からなり、その表面に
上記金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリ
イミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
において、上記基板の表面上に無機絶縁膜を形成し、そ
の上層に上記ポリイミド絶縁膜を形成し、さらにその上
に上記金属配線層を順に積層したことを特徴とする電子
回路基板の製造方法。 - 【請求項9】絶縁体および金属体からなり、その表面に
上記金属体の少なくとも一部が露出する基板上に、ポリ
イミド絶縁層と金属配線層を順に積層する電子回路基板
において、上記基板の表面上及び上記金属配線層の直上
に無機絶縁膜を形成し、その上層に上記ポリイミド絶縁
膜を形成したことを特徴とする電子回路基板の製造方
法。 - 【請求項10】ポリイミド絶縁層と金属配線層からなる
電子回路基板において、上記ポリイミド絶縁層と上記金
属配線層との境界面に無機絶縁膜を形成したことを特徴
とする電子回路基板の製造方法。 - 【請求項11】請求項1または2において、上記金属体
がCuである電子回路基板の製造方法。 - 【請求項12】請求項1,2または3において、上記金
属配線層がCuである電子回路基板の製造方法。 - 【請求項13】請求項1または2において、上記絶縁体
がSiO2,B2O3,K2O,Al2O3を主成分とするガラ
スマトリックスとムライトを主成分とする分散粒子から
なるガラスセラミックである電子回路基板の製造方法。 - 【請求項14】請求項1,2または3において、上記無
機絶縁膜がアルミナ、チタニアのいずれかである電子回
路基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155198A JPH104263A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 電子回路基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8155198A JPH104263A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 電子回路基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104263A true JPH104263A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15600652
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8155198A Pending JPH104263A (ja) | 1996-06-17 | 1996-06-17 | 電子回路基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104263A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10998463B2 (en) | 2016-11-15 | 2021-05-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | High efficiency solar cell and method for manufacturing high efficiency solar cell |
-
1996
- 1996-06-17 JP JP8155198A patent/JPH104263A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10998463B2 (en) | 2016-11-15 | 2021-05-04 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | High efficiency solar cell and method for manufacturing high efficiency solar cell |
| US11552202B2 (en) | 2016-11-15 | 2023-01-10 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | High efficiency solar cell and method for manufacturing high efficiency solar cell |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20040818 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |