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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024146315
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】配線基板および配線基板の製造方法
(51)【国際特許分類】
H05K 3/46 20060101AFI20241004BHJP
H05K 3/00 20060101ALI20241004BHJP
H05K 1/16 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
H05K3/46 N
H05K3/46 Q
H05K3/00 N
H05K1/16 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023059131
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】ＴＯＰＰＡＮホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】高田 健央
【テーマコード（参考）】
4E351
5E316
【Ｆターム（参考）】
4E351AA02
4E351AA03
4E351AA04
4E351AA13
4E351BB03
4E351CC03
4E351CC06
4E351CC07
4E351DD04
4E351DD06
4E351DD10
4E351DD11
4E351DD14
4E351DD17
4E351DD19
4E351DD20
4E351GG03
5E316AA32
5E316AA35
5E316AA43
5E316CC05
5E316CC08
5E316CC09
5E316CC10
5E316CC18
5E316CC31
5E316CC32
5E316CC34
5E316CC36
5E316CC37
5E316CC38
5E316DD17
5E316DD23
5E316DD24
5E316DD33
5E316EE01
5E316FF04
5E316GG15
5E316GG17
5E316GG28
5E316HH11
5E316HH16
5E316JJ13
(57)【要約】
【課題】キャパシタを有する配線基板の信頼性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタ１０と、前記上部電極上にビアボトム部が配置されるビア１５とを有する配線基板１００において、前記ビア１５は、ビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように形成されている。
【選択図】図１
【解決手段】下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタ１０と、前記上部電極上にビアボトム部が配置されるビア１５とを有する配線基板１００において、前記ビア１５は、ビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように形成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタと、前記上部電極上にビアボトム部が配置されるビアとを有する配線基板において、
前記ビアは、ビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように形成されている、配線基板。
前記ビアは、ビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように形成されている、配線基板。
【請求項2】
前記ビアは、
前記ビアボトム部からビアトップ部までの高さをＨとし、前記ビアボトム部から前記ビア径の最小部までの高さをｈ１とした場合、「ｈ１／Ｈ」が０．０３乃至０．６の範囲内となるように形成されている、
請求項１に記載の配線基板。
前記ビアボトム部からビアトップ部までの高さをＨとし、前記ビアボトム部から前記ビア径の最小部までの高さをｈ１とした場合、「ｈ１／Ｈ」が０．０３乃至０．６の範囲内となるように形成されている、
請求項１に記載の配線基板。
【請求項3】
前記ビアは、
前記ビアボトム部の径をｄｂとし、前記ビア径の最小部の径をｄ０とした場合、「ｄｂ／ｄ０」が１．０５乃至２．０の範囲内となるように形成されている、
請求項１に記載の配線基板。
前記ビアボトム部の径をｄｂとし、前記ビア径の最小部の径をｄ０とした場合、「ｄｂ／ｄ０」が１．０５乃至２．０の範囲内となるように形成されている、
請求項１に記載の配線基板。
【請求項4】
前記キャパシタは、ガラス材料を用いた基板の上に形成されている、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項5】
前記ビアは、フィルドビアである、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板。
【請求項6】
下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタと、前記キャパシタ上にビアボトム部が配置されるビアとを有する配線基板を製造する、配線基板の製造方法であって、
前記上部電極となる導電層上に絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁樹脂層のうち前記ビアを形成する領域に貫通孔を開けることによりビアホールを形成する工程とを含み、
前記ビアホールを形成する工程は、前記ビアのビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように当該ビアホールを形成することを含む、配線基板の製造方法。
前記上部電極となる導電層上に絶縁樹脂層を形成する工程と、
前記絶縁樹脂層のうち前記ビアを形成する領域に貫通孔を開けることによりビアホールを形成する工程とを含み、
前記ビアホールを形成する工程は、前記ビアのビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように当該ビアホールを形成することを含む、配線基板の製造方法。
【請求項7】
前記ビアホールを形成する工程では、
前記貫通孔をレーザ光の照射により加工するレーザ処理と、前記レーザ処理により生じる絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理とを行い、
前記レーザ処理および前記デスミア処理では、前記ビアのビア径の最小部よりも前記ビアボトム部のビア径の方が大きくなるように前記貫通孔を処理する、
請求項６に記載の配線基板の製造方法。
前記貫通孔をレーザ光の照射により加工するレーザ処理と、前記レーザ処理により生じる絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理とを行い、
前記レーザ処理および前記デスミア処理では、前記ビアのビア径の最小部よりも前記ビアボトム部のビア径の方が大きくなるように前記貫通孔を処理する、
請求項６に記載の配線基板の製造方法。
【請求項8】
前記レーザ処理においては、前記ビアのビア径の最小部の開口よりも前記ビアボトム部側の開口の方が大きくなるようにレーザ加工条件を調整する、
請求項７に記載の配線基板の製造方法。
請求項７に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、キャパシタを有する配線基板および配線基板の製造に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ガラス材料をコア基板として用いた多層配線基板がインターポーザとして多用されている。多層配線基板においては、受動回路の一部として、基板内部に、誘電体層を下部電極と上部電極とで挟持するＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）構造を有するキャパシタが形成されることがある。下部電極、誘電体層、上部電極は、それぞれ、第１導電層、絶縁層、第２導電層により構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１９／２４４３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のキャパシタにおいては、誘電体層と各電極との間で熱膨張係数に違いがあるため、応力ひずみが発生することがある。この応力ひずみは、キャパシタ上に配置されるビアにも影響し、配線基板の信頼性低下の要因となる。
【0005】
本発明は、キャパシタを有する配線基板の信頼性を向上させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一側面によると、下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタと、前記上部電極上にビアボトム部が配置されるビアとを有する配線基板において、前記ビアは、ビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように形成されている、配線基板が提供される。
【0007】
本発明の他の側面によると、前記ビアは、前記ビアボトム部からビアトップ部までの高さをＨとし、前記ビアボトム部から前記ビア径の最小部までの高さをｈ１とした場合、「ｈ１／Ｈ」が０．０３乃至０．６の範囲内となるように形成されている、配線基板が提供される。
【0008】
本発明の更なる他の側面によると、前記ビアは、前記ビアボトム部の径をｄｂとし、前記ビア径の最小部の径をｄ０とした場合、「ｄｂ／ｄ０」が１．０５乃至２．０の範囲内となるように形成されている、配線基板が提供される。
【0009】
本発明の更なる他の側面によると、前記キャパシタは、ガラス材料を用いた基板の上に形成されている、配線基板が提供される。
【0010】
本発明の更なる他の側面によると、前記ビアは、フィルドビアである、配線基板が提供される。
【0011】
本発明の別の側面によると、下部電極、前記下部電極の上方に配置される誘電体層、及び前記誘電体層の上方に配置される上部電極を含むキャパシタと、前記キャパシタ上にビアボトム部が配置されるビアとを有する配線基板を製造する、配線基板の製造方法であって、前記上部電極となる導電層上に絶縁樹脂層を形成する工程と、前記絶縁樹脂層のうち前記ビアを形成する領域に貫通孔を開けることによりビアホールを形成する工程とを含み、前記ビアホールを形成する工程は、前記ビアのビア径の最小部が前記ビアボトム部から離れた位置に存在するように当該ビアホールを形成することを含む、配線基板の製造方法が提供される。
【0012】
本発明の他の側面によると、前記ビアホールを形成する工程では、前記貫通孔をレーザ光の照射により加工するレーザ処理と、前記レーザ処理により生じる絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理とを行い、前記レーザ処理および前記デスミア処理では、前記ビアのビア径の最小部よりも前記ビアボトム部のビア径の方が大きくなるように前記貫通孔を処理する、配線基板の製造方法が提供される。
【0013】
本発明の更なる他の側面によると、前記レーザ処理においては、前記ビアのビア径の最小部の開口よりも前記ビアボトム部側の開口の方が大きくなるようにレーザ加工条件を調整する、配線基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、キャパシタを有する配線基板の信頼性を向上させる技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、上記側面の何れかをより具体化したものである。以下に記載する事項は、単独で又は複数を組み合わせて、上記側面の各々に組み入れることができる。
【0017】
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、本発明の技術的思想は、下記の構成部材の材質、形状、及び構造等によって限定されるものではない。本発明の技術的思想には、請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0018】
なお、同様又は類似した機能を有する要素については、以下で参照する図面において同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面は模式的なものであり、或る方向の寸法と別の方向の寸法との関係、及び、或る部材の寸法と他の部材の寸法との関係等は、現実のものとは異なり得る。
【0019】
また、以下において、用語「上方」及び「下方」は、層の厚さ方向における位置を表すために使用しており、断面図における上方（Ｚ軸の正方向）及び下方（Ｚ軸の負方向）にそれぞれ対応している。また、用語「上面」及び「下面」は、厚さ方向が縦方向になるように断面が描かれた層の２つの主面のうち、上方に位置した主面及び下方に位置した主面をそれぞれ意味している。また、用語「横方向」は、断面図におけるＺ軸に垂直な方向（例えば、Ｘ軸の正方向または負方向、Ｙ軸の正方向または負方向など）を意味する。また、用語「平面視」は、上方からつまりＺ軸の正方向から負方向に向かって面又は層を視認した場合の形状を意味する。
【0020】
＜１＞基本構造
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る配線基板の基本構造について説明する。
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る配線基板の基本構造について説明する。
【0021】
図１は、本発明の実施形態に係る配線基板の一例を示す断面図である。
【0022】
図１に示す配線基板１００は、多層配線基板であって、コア基板としてガラス基板を含んだガラスコア配線基板である。配線基板１００は、例えば、図示しないプリント配線基板やシリコンチップ等に接続される。図１の例では、配線基板１は、インターポーザとして使用する配線基板、即ち、ガラスインターポーザである。
【0023】
図１に示すように、配線基板１００は、表面が絶縁性を有する基板１と、基板１上に配置される密着層２と、密着層２上に（基板１の上方に）配置される第１シード層３と、第１シード層３上に配置される第１導電層４と、第１導電層４上に配置される下部密着層５と、下部密着層５上に（第１導電層４の上方に）配置される絶縁層６と、絶縁層６上に配置される上部密着層７と、上部密着層７上に（絶縁層６の上方に）配置される第２シード層８と、第２シード層８上に配置される第２導電層９と、導電層群を保護する絶縁樹脂層１２と、第２導電層９の上方に配置される、第３シード層１３および第３導電層１４を有する。
【0024】
このような配線基板１００において、第１導電層４は、ＭＩＭ構造における下部電極となり、絶縁層６は、ＭＩＭ構造における誘電体層となり、第２導電層９は、ＭＩＭ構造における上部電極となり、少なくともこれらがＭＩＭ構造のキャパシタ（ＭＩＭキャパシタ）１０を構成している。
【0025】
また、キャパシタ１０の上には、第３導電層１４に通じるビア１５がある。ビア１５は、フィルドビアとして形成されている。ビア１５は、キャパシタ１０における第２導電層９と第３導電層１４との導通を担う。
【0026】
＜２＞各要素の説明
以降、配線基板１００を構成する各要素の材料、形状等について詳細に説明する。
以降、配線基板１００を構成する各要素の材料、形状等について詳細に説明する。
【0027】
＜２．１＞基板
基板１は、光透過性を有する透明のガラスを材料としたものが望ましい。厚さや線膨張係数が一定範囲内のガラスを採用することにより、基板１の貫通孔形成プロセスの容易性や製造時のハンドリング性、応力ひずみ発生時の安定性を良くすることができる。
基板１は、光透過性を有する透明のガラスを材料としたものが望ましい。厚さや線膨張係数が一定範囲内のガラスを採用することにより、基板１の貫通孔形成プロセスの容易性や製造時のハンドリング性、応力ひずみ発生時の安定性を良くすることができる。
【0028】
ガラスの材料、成分またはガラスに含有される各成分の配合比率、ガラスの製造方法は、特に限定されない。
【0029】
例えば、ガラス材料としては、無アルカリガラス、アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、サファイアガラス、感光性ガラス等が挙げられるが、ケイ酸塩を主成分とするいずれのガラス材料を用いてもよい。さらに、その他のいわゆるガラス材料を用いてもよい。ただし、本実施形態の基板１に半導体を実装して用いる場合は、無アルカリガラスを用いるのが望ましい。
【0030】
ガラスの製造方法としては、フロート法、ダウンドロー法、フュージョン法、アップドロー法、ロールアウト法等が挙げられるが、いずれの方法を用いてもよい。
【0031】
基板１の厚さは１ｍｍ以下が望ましいが、ガラスの貫通孔形成プロセスの容易性や製造時のハンドリング性を考慮すると、より好ましくは０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下である。
【0032】
ガラスの線膨張係数は、－１ｐｐｍ／Ｋ以上、１５．０ｐｐｍ／Ｋ以下であることが望ましい。その理由として、－１ｐｐｍ／Ｋ以下である場合、ガラス材料自体を選定することが困難となり安価に作製することができず、一方、１５．０ｐｐｍ／Ｋ以上である場合、他層との熱膨張係数の差異が大きく信頼性が低下するからである。また、基板１にシリコンチップを実装する場合は、シリコンチップとの接続信頼性が低下する。ガラスの線膨張係数は、より好ましくは０．５ｐｐｍ／Ｋ以上、８．０ｐｐｍ／Ｋ以下、更に好ましくは１．０ｐｐｍ／Ｋ以上、４．０ｐｐｍ／Ｋ以下である。
【0033】
基板１には、予め反射防止膜またはＩＲカットフィルタ等の機能膜が形成されていてもよい。また、強度付与、帯電防止付与、着色、テクスチャー制御等の機能が付与されてもよい。これら機能膜の例として、強度付与にはハードコート膜、帯電防止付与については、帯電防止膜、着色については、光学フィルタ膜、テクスチャー制御においては、アンチグレア、光散乱膜等が挙げられるが、この限りではない。これら機能膜の形成方法としては、蒸着、スパッタリング法、ウェット方式等の成膜技術が用いられる。
【0034】
＜２．２＞第１シード層
第１シード層３は、銅層もしくはその他の金属層（シード金属層）を有する。シード金属層は、セミアディティブ工法における配線形成において、電解めっきの給電層として作用する。この第１シード層３は、例えば、スパッタ法、またはＣＶＤ法によって形成され、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＴｉＮ、Ｃｕ３Ｎ４、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものが用いられている。第１シード層３の上方には、無電解めっき層（無電解銅めっき、無電解ニッケルめっき等の層）が形成されてもよい。
第１シード層３は、銅層もしくはその他の金属層（シード金属層）を有する。シード金属層は、セミアディティブ工法における配線形成において、電解めっきの給電層として作用する。この第１シード層３は、例えば、スパッタ法、またはＣＶＤ法によって形成され、例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＺｎＯ、ＰＺＴ、ＴｉＮ、Ｃｕ３Ｎ４、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものが用いられている。第１シード層３の上方には、無電解めっき層（無電解銅めっき、無電解ニッケルめっき等の層）が形成されてもよい。
【0035】
＜２．３＞密着層
基板１や絶縁層６の上方にシード層を形成する前に、基板１や絶縁層６の下面や上面に、電気特性、製造の容易性の観点及びコスト面を考慮して、スパッタリング法によって被着されたチタンを密着層として形成することが望ましい。本実施形態では、密着層として、基板１の上面に形成される密着層２のほか、絶縁層６の下面に形成される下部密着層５、及び、絶縁層６の上面に形成される上部密着層７がある。密着層２は、基板１と第１シード層３との密着性を向上させる機能を有し、下部密着層５は、第１導電層４と絶縁層６との密着性を向上させる機能を有し、上部密着層７は、絶縁層６と第２シード層８との密着性を向上させる機能を有する。
基板１や絶縁層６の上方にシード層を形成する前に、基板１や絶縁層６の下面や上面に、電気特性、製造の容易性の観点及びコスト面を考慮して、スパッタリング法によって被着されたチタンを密着層として形成することが望ましい。本実施形態では、密着層として、基板１の上面に形成される密着層２のほか、絶縁層６の下面に形成される下部密着層５、及び、絶縁層６の上面に形成される上部密着層７がある。密着層２は、基板１と第１シード層３との密着性を向上させる機能を有し、下部密着層５は、第１導電層４と絶縁層６との密着性を向上させる機能を有し、上部密着層７は、絶縁層６と第２シード層８との密着性を向上させる機能を有する。
【0036】
下部密着層５及び上部密着層７の材料は、例えばＴｉである。この他、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものを用いてもよい。Ｔｉは、密着性、電気伝導性、製造の容易性の観点及びコスト面から優れている。
【0037】
下部密着層５及び上部密着層７の厚さは、例えば、１０ｎｍ以上１μｍ以下であることが望ましい。１０ｎｍ未満である場合、密着強度が不十分となる虞がある。１μｍを超える場合、後述する製造工程において、成膜時間がかかりすぎて量産性に欠けるばかりでなく、不要部分を除去する工程でさらに時間がかかる虞がある。下部密着層５及び上部密着層７の厚さは、より好ましくは１０ｎｍ以上、５００ｎｍ以下である。
【0038】
下部密着層５及び上部密着層７は、それぞれ厚さが異なってもよいが、構造上単純になるため同厚であることが望ましい。なお、第１導電層４と絶縁層６との密着が十分である場合は、下部密着層５はなくても構わない。また、絶縁層６と第２シード層８との密着が十分である場合は、上部密着層７はなくても構わない。
【0039】
＜２．４＞配線
基板１上に形成される密着層２、第１シード層３、及び第１導電層４は、キャパシタ１０が形成される以外の基板１上の領域では、回路形成のための配線として用いることができる。例えば、密着層２はチタンからなり、第１シード層３は銅からなる。回路形成のための配線として用いるためには、チタンと銅の合計の膜厚は、セミアディティブ法による微細な配線形成に有利なことから５μｍ以下とするのが望ましい。５μｍより厚い場合、ピッチ３０μｍ以下の微細配線形成は困難である。
基板１上に形成される密着層２、第１シード層３、及び第１導電層４は、キャパシタ１０が形成される以外の基板１上の領域では、回路形成のための配線として用いることができる。例えば、密着層２はチタンからなり、第１シード層３は銅からなる。回路形成のための配線として用いるためには、チタンと銅の合計の膜厚は、セミアディティブ法による微細な配線形成に有利なことから５μｍ以下とするのが望ましい。５μｍより厚い場合、ピッチ３０μｍ以下の微細配線形成は困難である。
【0040】
第１導電層４は、キャパシタ１０の下部電極となるほか、回路形成のための配線としても用いることを考慮すれば、電解銅めっきであることが簡便かつ安価であり、電気伝導性が良好であることから望ましい。しかし、電解銅めっきのほか、電解ニッケルめっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等であってもよい。
【0041】
＜２．５＞絶縁層
キャパシタ１０の誘電体層となる絶縁層６は、絶縁性、比誘電率の観点からアルミナ、シリカ、シリコンナイトライド、タンタルオキサイド、酸化チタン、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムから選択することができる。
キャパシタ１０の誘電体層となる絶縁層６は、絶縁性、比誘電率の観点からアルミナ、シリカ、シリコンナイトライド、タンタルオキサイド、酸化チタン、チタン酸カルシウム、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウムから選択することができる。
【0042】
絶縁層６の厚さは、１０ｎｍ以上５μｍ以下であることが望ましい。絶縁層６の厚さが、１０ｎｍ以下である場合、絶縁性を保つことができずにキャパシタ１０としての機能が発現しない。絶縁層６の厚さが、５μｍ以上の場合、成膜時間がかかりすぎて量産性に欠けるばかりでなく、不要部分を除去する工程でさらに時間がかかってしまう。より好ましくは５０ｎｍ以上、１μｍ以下である。
【0043】
＜２．６＞第２シード層
第２シード層８は、第２導電層９をセミアディティブ法で形成するための給電層である。第２シード層８は、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものが用いられる。後のエッチング除去を簡便とするためは、銅であることが望ましい。
第２シード層８は、第２導電層９をセミアディティブ法で形成するための給電層である。第２シード層８は、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ａｕ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、ＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕ、ＡｌＣｕ、ＮｉＦｅ、Ｃｕ合金単体もしくは複数組み合わせたものが用いられる。後のエッチング除去を簡便とするためは、銅であることが望ましい。
【0044】
第２シード層８の厚さは、５０ｎｍ以上、５μｍ以下であることが望ましい。第２シード層８の厚さが、５０ｎｍ未満である場合、続く電解めっき工程において通電不良が発生する可能性がある。第２シード層８の厚さが、５μｍを超えると、エッチング除去に時間がかかってしまう。第２シード層８の厚さは、より好ましくは１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【0045】
＜２．７＞第２導電層
キャパシタ１０の上部電極となる第２導電層９は、電解めっき層である。第２導電層９は、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。しかし、電解銅めっきの他、電解ニッケルめっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等であってもよい。
キャパシタ１０の上部電極となる第２導電層９は、電解めっき層である。第２導電層９は、電解銅めっきであることが簡便で安価で、電気伝導性が良好であることから望ましい。しかし、電解銅めっきの他、電解ニッケルめっき、電解クロムめっき、電解Ｐｄめっき、電解金めっき、電解ロジウムめっき、電解イリジウムめっき等であってもよい。
【0046】
第２導電層９の厚さ（電解銅めっきの厚さ）は３μｍ以上、３０μｍ以下であることが望ましい。３μｍ未満の場合、第２導電層９を形成した後のエッチング処理によっては回路が消失してしまう虞がある。さらに回路の接続信頼性、電気伝導性が低下する可能性がある。電解銅めっき厚が３０μｍを超えると、３０μｍ厚以上のレジスト層を形成する必要があり、製造コストがかかる。さらにはレジスト解像性が低下することから、ピッチ３０μｍ以下の微細な配線形成が困難となってしまう。より好ましくは５μｍ以上、２５μｍ以下であることが望ましい。さらに好ましくは７μｍ以上、２０μｍ以下である。
【0047】
＜２．８＞絶縁樹脂層
絶縁樹脂層１２は、熱硬化性樹脂にフィラーが充填されたものが主に使用される。エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂の少なくとも一種類以上を含み、シリカ、酸化チタン、ウレタン等のフィラーを含む材料であり、液状、もしくはフィルム状の材料であることが望ましい。液状樹脂の場合は、スピンコート法、フィルム状樹脂の場合は、真空ラミネータを用いて、真空下で加熱・加圧を行って形成することができる。絶縁樹脂層１２の材料は、必要に応じて適宜選択することができる。
絶縁樹脂層１２は、熱硬化性樹脂にフィラーが充填されたものが主に使用される。エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂の少なくとも一種類以上を含み、シリカ、酸化チタン、ウレタン等のフィラーを含む材料であり、液状、もしくはフィルム状の材料であることが望ましい。液状樹脂の場合は、スピンコート法、フィルム状樹脂の場合は、真空ラミネータを用いて、真空下で加熱・加圧を行って形成することができる。絶縁樹脂層１２の材料は、必要に応じて適宜選択することができる。
【0048】
＜２．９＞第３シード層
第３シード層１３は、第２シード層８と同様なものを用いて形成される。
第３シード層１３は、第２シード層８と同様なものを用いて形成される。
【0049】
＜２．１０＞第３導電層
第３導電層１４は、第２導電層９と同様なものを用いて形成される。
第３導電層１４は、第２導電層９と同様なものを用いて形成される。
【0050】
＜３＞配線基板の製造工程
図２乃至図１２は、配線基板１００の製造工程の一例を示す断面図である。図１３は、図２乃至図１２に示される製造工程を経て多層配線基板として形成される配線基板１００の一例を示す断面図である。
図２乃至図１２は、配線基板１００の製造工程の一例を示す断面図である。図１３は、図２乃至図１２に示される製造工程を経て多層配線基板として形成される配線基板１００の一例を示す断面図である。
【0051】
【0052】
＜３．１＞工程１
最初に、基板１として、図２乃至図１２には図示されていないが、基板１の上側表面から下側表面に貫通する貫通孔を有するものが用意される。なお、配線基板１００が多層配線基板として完成する際には、図１３に示すように、基板１の貫通孔１６は、絶縁樹脂層１２が充填された状態となる。貫通孔の断面形状や径は、例えば貫通孔のトップ径及びボトム径よりも中央部の径が狭くなるような形状でもよく、また、トップ径に対しボトム径が小さい形状でもよい。更に、貫通孔のトップ径とボトム径よりも中央部の径が広くなるような形状でもよい。
最初に、基板１として、図２乃至図１２には図示されていないが、基板１の上側表面から下側表面に貫通する貫通孔を有するものが用意される。なお、配線基板１００が多層配線基板として完成する際には、図１３に示すように、基板１の貫通孔１６は、絶縁樹脂層１２が充填された状態となる。貫通孔の断面形状や径は、例えば貫通孔のトップ径及びボトム径よりも中央部の径が狭くなるような形状でもよく、また、トップ径に対しボトム径が小さい形状でもよい。更に、貫通孔のトップ径とボトム径よりも中央部の径が広くなるような形状でもよい。
【0053】
＜３．２＞工程２
次に、図２に示すように、密着層２及び第１シード層３を、基板１の表面上に形成するとともに、図２乃至図１２には図示されていないが、基板１の貫通孔内の内面にも形成する。なお、着層２及び第１シード層３は、配線基板１００が多層配線基板として完成する際には、図１３に示されるように基板１の上面、下面、及び貫通孔内の内面に形成された状態となる。密着層２及び第１シード層３は、セミアディティブ工法における配線形成工程において、電解めっきの給電層として作用する。
次に、図２に示すように、密着層２及び第１シード層３を、基板１の表面上に形成するとともに、図２乃至図１２には図示されていないが、基板１の貫通孔内の内面にも形成する。なお、着層２及び第１シード層３は、配線基板１００が多層配線基板として完成する際には、図１３に示されるように基板１の上面、下面、及び貫通孔内の内面に形成された状態となる。密着層２及び第１シード層３は、セミアディティブ工法における配線形成工程において、電解めっきの給電層として作用する。
【0054】
密着層２及び第１シード層３の形成工程では、基板１に密着層２としてチタン層をスパッタリング法により形成し、その後に、第１シード層３として銅層をスパッタリング法により形成し、更にその後に、無電解めっきにより、金属層を付加形成することが望ましい。
【0055】
チタン層、銅層をスパッタリング法のみで形成すると、貫通孔の内壁に金属皮膜が均一に形成することができない場合がある。このため、無電解めっき法によって金属層を増強することが望ましい。無電解めっき層は無電解銅めっき、無電解ニッケルめっきが挙げられるが、ガラスあるいはチタン層、銅層との密着性が良いことから無電解ニッケルめっきが望ましい。
【0056】
ニッケルめっき層が厚過ぎると、微細な配線形成が困難となる場合がある。また、膜応力増加によって、密着性が低下する場合もある。そのため、無電解ニッケルめっき厚は１μｍ以下が望ましい。また、より好ましくは、０．５μｍ以下であり、さらに好ましくは０．３μｍ以下である。
【0057】
また、無電解ニッケルめっき皮膜には還元剤に由来する共析物であるリンや、無電解ニッケルめっき液中に含まれる硫黄や鉛やビスマス等が含まれていてもよい。
【0058】
以上の工程を経て、貫通孔が形成されたガラス基板上にシード金属層が形成された基板が得られる。
【0059】
＜３．３＞工程３
続いて、図２に示すように、第１シード層３の上方にレジスト１１によるパターンを形成する。レジスト１１によるパターンの形成工程では、まず、第１シード層３上の全面にレジスト１１の層を形成する。採用するレジストは、ネガ型ドライフィルムレジスト、ネガ型液状レジスト、ポジ型液状レジストが挙げられるが、レジスト層の形成が簡便でかつ安価であるためネガ型フォトレジストであることが望ましい。
続いて、図２に示すように、第１シード層３の上方にレジスト１１によるパターンを形成する。レジスト１１によるパターンの形成工程では、まず、第１シード層３上の全面にレジスト１１の層を形成する。採用するレジストは、ネガ型ドライフィルムレジスト、ネガ型液状レジスト、ポジ型液状レジストが挙げられるが、レジスト層の形成が簡便でかつ安価であるためネガ型フォトレジストであることが望ましい。
【0060】
＜３．４＞工程４
続いて、フォトレジスト層に所望の導体回路層を形成するためのパターンをフォトリソグラフィー法によって形成する。すなわち、レジスト１１のパターンは後の導体回路層が形成される部分が露出するように位置合わせを行い、露光、現像処理することによってパターニングを実現する。レジスト層の厚みは、導体回路層の厚みにも依存するが、好ましくは５μｍ以上、２５μｍ以下である。５μｍより薄い場合、導体回路層となる電解めっき層を５μｍ以上に増膜できなくなり、回路の接続信頼性が低下する可能性がある。２５μｍより厚くなる場合、ピッチ３０μｍ以下の微細配線を形成することが困難となる。これによって、フォトレジストパターンが形成された基板が得られる。
続いて、フォトレジスト層に所望の導体回路層を形成するためのパターンをフォトリソグラフィー法によって形成する。すなわち、レジスト１１のパターンは後の導体回路層が形成される部分が露出するように位置合わせを行い、露光、現像処理することによってパターニングを実現する。レジスト層の厚みは、導体回路層の厚みにも依存するが、好ましくは５μｍ以上、２５μｍ以下である。５μｍより薄い場合、導体回路層となる電解めっき層を５μｍ以上に増膜できなくなり、回路の接続信頼性が低下する可能性がある。２５μｍより厚くなる場合、ピッチ３０μｍ以下の微細配線を形成することが困難となる。これによって、フォトレジストパターンが形成された基板が得られる。
【0061】
＜３．５＞工程５
続いて、図３に示すように、第１シード層３に給電し、メッキ液に浸漬することによって、フォトレジストパターンが形成されていない第１シード層３の上面に、後に導体回路層となる第１導電層４である電解めっき層を形成する。
続いて、図３に示すように、第１シード層３に給電し、メッキ液に浸漬することによって、フォトレジストパターンが形成されていない第１シード層３の上面に、後に導体回路層となる第１導電層４である電解めっき層を形成する。
【0062】
＜３．６＞工程６
続いて、不要となったフォトレジストパターンを除去し、図４に示すように、第１導電層４及び第１シード層３を露出させる。なお、レジスト１１の除去方法は、何ら特定の方法に限定されるものではないが、例えば、アルカリ水溶液によって剥離除去することができる。
続いて、不要となったフォトレジストパターンを除去し、図４に示すように、第１導電層４及び第１シード層３を露出させる。なお、レジスト１１の除去方法は、何ら特定の方法に限定されるものではないが、例えば、アルカリ水溶液によって剥離除去することができる。
【0063】
＜３．７＞工程７
続いて、図５に示すように、下部電極となる第１導電層４上の全面に渡り、下部密着層５、絶縁層６、上部密着層７、及び、第２シード層８を順次堆積形成する。当該層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、レーザブレーション法、ＣＶＤ法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
続いて、図５に示すように、下部電極となる第１導電層４上の全面に渡り、下部密着層５、絶縁層６、上部密着層７、及び、第２シード層８を順次堆積形成する。当該層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、レーザブレーション法、ＣＶＤ法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0064】
絶縁層６の下層にある下部密着層５は、絶縁層６と第１導電層４との密着性を向上させる機能を有する。しかし、絶縁層６と第１導電層４との密着性が十分である場合は、下部密着層５は無くても構わない。
【0065】
本実施形態においては、第１導電層４の形成後に、第１シード層３をエッチングすることなく、下部密着層５、絶縁層６、上部密着層７、及び、第２シード層８を形成している。このため、第２シード層８を形成する際に、第２シード層８の付きまわり性の異常を抑制することができる。その結果、第２導電層についても安定して形成することができる。
【0066】
なお、第２シード層８は第２導電層９をセミアディティブ法で形成するための給電層として機能する。
【0067】
＜３．８＞工程８
続いて、図６に示すように、第２シード層８の上面にレジスト１１のパターンを、第２導電層９を形成する箇所以外の領域に形成する。レジスト１１のパターンの形成は、前述したフォトレジストパターンと同じ方法で行うことができる。この場合、レジスト１１のパターンの開口領域は、下部電極となる第１導電層４の領域の内側に収まるように形成し、積層方向における平面視においても、キャパシタ１０の外部への接続線の部分を除き、第１導電層４の内側に収まるように形成する。
続いて、図６に示すように、第２シード層８の上面にレジスト１１のパターンを、第２導電層９を形成する箇所以外の領域に形成する。レジスト１１のパターンの形成は、前述したフォトレジストパターンと同じ方法で行うことができる。この場合、レジスト１１のパターンの開口領域は、下部電極となる第１導電層４の領域の内側に収まるように形成し、積層方向における平面視においても、キャパシタ１０の外部への接続線の部分を除き、第１導電層４の内側に収まるように形成する。
【0068】
＜３．９＞工程９
続いて、第２シード層８に給電し、電解めっき法によって、上部電極となる第２導電層９を形成する。
続いて、第２シード層８に給電し、電解めっき法によって、上部電極となる第２導電層９を形成する。
【0069】
＜３．１０＞工程１０
続いて、図７に示すように、レジスト１１のパターンを除去する。フォトレジストパターンは、アルカリ水溶液で除去剥離することができる。
続いて、図７に示すように、レジスト１１のパターンを除去する。フォトレジストパターンは、アルカリ水溶液で除去剥離することができる。
【0070】
＜３．１１＞工程１１
続いて、第２シード層８、上部密着層７、絶縁層６、及び下部密着層５をエッチングにて除去する。その際は、第２導電層９をマスクとして、第２シード層８および上部密着層７の不要部分が除去されてもよい。このようにすると、ＭＩＭキャパシタデバイスの外表面における絶縁層の面積が大きくなり、上部電極－下部電極間の側面からの電流のリークを抑制することができる。
続いて、第２シード層８、上部密着層７、絶縁層６、及び下部密着層５をエッチングにて除去する。その際は、第２導電層９をマスクとして、第２シード層８および上部密着層７の不要部分が除去されてもよい。このようにすると、ＭＩＭキャパシタデバイスの外表面における絶縁層の面積が大きくなり、上部電極－下部電極間の側面からの電流のリークを抑制することができる。
【0071】
＜３．１２＞工程１２
続いて、図８に示すように、再度レジスト１１のパターンを第１導電層４も取り囲むように形成する。つまり、レジスト１１のパターンが、少なくとも１つの横方向（例えば、Ｘ軸の正方向または負方向）において、第１導電層４の幅ａよりも大きい幅ｂを有するエッチングマスクとなるように、レジスト１１のパターンを形成する。
続いて、図８に示すように、再度レジスト１１のパターンを第１導電層４も取り囲むように形成する。つまり、レジスト１１のパターンが、少なくとも１つの横方向（例えば、Ｘ軸の正方向または負方向）において、第１導電層４の幅ａよりも大きい幅ｂを有するエッチングマスクとなるように、レジスト１１のパターンを形成する。
【0072】
すなわち、第１導電層４よりも幅の大きなエッチングマスクの幅は、第１シード層３の幅に相当する幅となる。この場合、フォトレジストパターンの非開口領域は第１導電層４の領域の外側となるように形成し、積層方向における平面視においても、キャパシタ１０の外部への接続線の部分を除き、第１導電層４の領域の外側となるように形成する。
【0073】
＜３．１３＞工程１３
続いて、第１シード層３の露出した部分を除去する。
続いて、第１シード層３の露出した部分を除去する。
【0074】
なお、無電解Ｎｉ層、銅層、チタン層に対しては、順次化学エッチングにより除去する方法を用いることができる。エッチング液の種類は除去する金属種により適宜選択され、除去方法は、本実施形態に記載された方法に限定されるものではない。
【0075】
＜３．１４＞工程１４
続いて、レジスト１１のパターンを除去すると、図９に示すようにキャパシタが形成された配線基板を得ることができる。フォトレジストパターンは、アルカリ水溶液で除去剥離することができる。
続いて、レジスト１１のパターンを除去すると、図９に示すようにキャパシタが形成された配線基板を得ることができる。フォトレジストパターンは、アルカリ水溶液で除去剥離することができる。
【0076】
＜３．１５＞工程１５
その後、図１０に示すように、工程１４で形成された配線基板上に絶縁樹脂層１２を形成する。絶縁樹脂層１２は、真空ラミネート、ロールラミネートなどの方法を用いて形成することができる。また、絶縁樹脂層１２のラミネート後に加熱、ＵＶ照射などを行い、絶縁樹脂層１２を半硬化させてもよい。更には、信頼性試験での耐性向上のため、後述するビア等を形成した後の最終工程等で、本硬化を行ってもよい。
その後、図１０に示すように、工程１４で形成された配線基板上に絶縁樹脂層１２を形成する。絶縁樹脂層１２は、真空ラミネート、ロールラミネートなどの方法を用いて形成することができる。また、絶縁樹脂層１２のラミネート後に加熱、ＵＶ照射などを行い、絶縁樹脂層１２を半硬化させてもよい。更には、信頼性試験での耐性向上のため、後述するビア等を形成した後の最終工程等で、本硬化を行ってもよい。
【0077】
＜３．１６＞工程１６
その後、図１１に示すように、Ｘ部の領域において、キャパシタと上側の配線との導通を担うビアを形成するため、ビアホール１５Ｈを形成する。具体的には、絶縁樹脂層１２のうちビアを形成する領域に貫通孔を開けることによりビアホール１５Ｈを形成する。
その後、図１１に示すように、Ｘ部の領域において、キャパシタと上側の配線との導通を担うビアを形成するため、ビアホール１５Ｈを形成する。具体的には、絶縁樹脂層１２のうちビアを形成する領域に貫通孔を開けることによりビアホール１５Ｈを形成する。
【0078】
ビアホール１５Ｈの形成のためには、その貫通孔をレーザ光の照射により加工するレーザ処理を行う。レーザ処理には、例えば、炭酸ガスレーザ、ＵＶ－ＹＡＧレーザといったパルスレーザを用いることが望ましく、パルス幅がμｓオーダーのレーザが適している。レーザの波長、出力、パルス幅、ショット数、スポット径などを調整することで、ビアホール１５Ｈの形状を調整するようにしてもよい。レーザ処理の詳細については後で説明する。
【0079】
＜３．１７＞工程１７
次に、レーザ処理により生じる絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理を行う。デスミア処理には、過マンガン酸等を用いたウェット処理を適用してもよいし、プラズマなどを用いたドライ処理を適用してもよい。デスミア処理の詳細については後で説明する。
次に、レーザ処理により生じる絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理を行う。デスミア処理には、過マンガン酸等を用いたウェット処理を適用してもよいし、プラズマなどを用いたドライ処理を適用してもよい。デスミア処理の詳細については後で説明する。
【0080】
＜３．１８＞工程１８
その後、図１２に示すように、第３シード層１３を形成する。上記層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、レーザブレーション法、ＣＶＤ法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。第３シード層１３の密着改善のために、密着層を追加することも可能である。
その後、図１２に示すように、第３シード層１３を形成する。上記層の成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、レーザブレーション法、ＣＶＤ法が挙げられるが、これらに限定されるものではない。第３シード層１３の密着改善のために、密着層を追加することも可能である。
【0081】
さらに、第３シード層１３を給電層として用い、セミアディティブ法などで、ビア１５を含む第３導電層１４を形成する。手順としては、レジスト１１にて、所望のパターンを形成し、その後、電解めっき層にて、レジスト１１以外の場所に第３導電層１４を形成する。
【0082】
＜３．１９＞工程１９
その後、図１３に示すように、積層導体回路層と絶縁樹脂層１２を繰り返して形成することによって多層配線基板として配線基板１００を形成する。配線基板上の導体回路や積層構造は、セミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法を用いて形成することができる。
その後、図１３に示すように、積層導体回路層と絶縁樹脂層１２を繰り返して形成することによって多層配線基板として配線基板１００を形成する。配線基板上の導体回路や積層構造は、セミアディティブ法あるいはサブトラクティブ法を用いて形成することができる。
【0083】
多層配線基板には、工程１乃至１８を経て形成されるキャパシタ１０やビア１５のみならず、キャパシタ１０のない箇所に配置されるビア１５’なども存在する。これについては後で説明する。
【0084】
また、多層配線基板を形成した後に、外部接続端子を形成してもよいし、さらに、外部接続端子にはんだボールを形成してもよい。また、多層配線基板は、片面にのみ積層導体回路層、外部接続端子、はんだボールがあってもよいし、両面に同じものがあってもよい。さらに半導体チップ、チップ部品を搭載してもよい。
【0085】
＜４＞ビアの形状・寸法
図１４は、図１２中に示されるビア１５近傍の断面形状を模式的に示す断面図である。なお、図１４では、導体と絶縁樹脂との線膨張係数差による応力を理解しやすくするため、前述した第３シード層１３と第３導電層１４とをまとめて、第３導電層１４として表現している。
図１４は、図１２中に示されるビア１５近傍の断面形状を模式的に示す断面図である。なお、図１４では、導体と絶縁樹脂との線膨張係数差による応力を理解しやすくするため、前述した第３シード層１３と第３導電層１４とをまとめて、第３導電層１４として表現している。
【0086】
一方、図１５は、図１２に示されるように、図１４に示されるものと同一層の配線において、キャパシタ１０以外の部分にあるビア１５’近傍の断面形状を示す断面図である。図１５に示すビア１５’の下側にはキャパシタ１０が存在しないため、第１導電層４がパッド部となっている。
【0087】
これに対し、図１４に示されるビア１５の下側には、前述したようにキャパシタ１０があり、ＭＩＭ部を形成するために第１導電層（下部電極）４、絶縁層（誘電体層）６、および第２導電層（上部電極）９が存在する。２つの導電層（配線層）があることから、キャパシタ１０が存在する箇所は他の箇所よりも導電層の総厚（第１導電層４の厚み＋第２導電層９の厚み）が大きく、応力差が他の箇所よりも大きい。このことは、キャパシタ１０上に配置されるビア１５との配線にも影響し、何ら対策をとらないと配線基板１００の信頼性が低下する可能性がある。本実施形態ではこのような問題を解決する。
【0088】
一般にビアは、ボトム部（ビアボトム部）１５Ｂからトップ部（ビアトップ部）１５Ｔまで、Ｚ軸方向の位置によって径（ビア径）が変化するものもあれば、変化しないものもある。ビア径がＺ軸方向の位置によって変化しないものは、ビアは円柱形を成し、その縦断面形状は長方形となる。一方、ビア径がＺ軸方向の位置によって変化する場合、ビアの縦断面形状には様々なものがあり、ビア径が最小となる部分（ビア径の最小部）１５Ｍも様々となる。図１４は、そのような各種の縦断面形状のうちの一例を示すものである。
【0089】
図１４中、「Ｈ」はビアボトム部１５Ｂからビアトップ部１５Ｔまでの高さ（ビア高さ）を表し、「ｈ１」はビアボトム部１５Ｂからビア径の最小部１５Ｍまでの高さ（ビア最小径高さ）を表す。「ｄｔ」はビアトップ部１５Ｔの径（ビアトップ径）を表し、「ｄｂ」はビアボトム部１５Ｂの径（ビアボトム径）を表し、「ｄ０」はビア径の最小部１５Ｍの径（ビア最小径）を表す。「ｄ１」はビア径の最小部１５Ｍに対するビアボトム部１５Ｂの水平方向の広がり幅（ビア広がり幅）、具体的には、ビアボトム径ｄｂとビア最小径ｄ０との差の半分を表し、「（ｄｂ－ｄ０）／２」により求められる。
【0090】
本実施形態に係るビア１５は、ビア径の最小部１５Ｍがビアボトム部１５Ｂから離れた位置に存在するように構成される。ビア径の最小部１５Ｍは、ビアボトム部１５Ｂには存在しない。図１４の例では、ビア径の最小部１５Ｍは、ビアボトム部１５Ｂからビアトップ部１５Ｔまでの間の途中に存在している。ただし、この例に限らず、ビア径の最小部１５Ｍは、ビアトップ部１５Ｔに存在していてもよい。すなわち、ビア最小径高さｈ１は、ゼロを超える値とし、ビア高さＨを上限とする。
【0091】
このように、本実施形態においては、ビア１５は、ビア径の最小部１５Ｍがビアボトム部１５Ｂから離れているため、キャパシタ１０における層間の熱膨張係数の違いによって発生する応力ひずみによる影響が小さく、ビアボトム部１５Ｂにおけるビア１５と第２導電層（上部電極）９との断線が抑制される。
【0092】
ビアボトム部１５Ｂは、熱衝撃試験において、絶縁樹脂層１２とビア１５の導体との線膨張係数の差から、もっとも応力が掛かりやすい箇所であることが確認された。もし、ビア径の最小部１５Ｍがビアボトム部１５Ｂに存在すれば、より応力が集中する。本実施形態によれば、そのような応力集中が抑制される。
【0093】
ビア最小径高さｈ１の望ましい値について検証を行った結果、ｈ１は、１μｍ以上が好適であり、５μｍ以上がより好適であることが確認された。すなわち、ｈ１を、１μｍ以上とすることにより、ビアボトム部１５Ｂでの応力集中が抑制されることが確認された。
【0094】
さらに、ビア高さＨに対するビア最小径高さｈ１の比である最小径高さ比率Ｈｐ（＝ｈ１／Ｈ）の望ましい値について検証を行った結果、Ｈｐは、０．０３乃至０．６の範囲内とすることが好適であり、０．０６乃至０．４の範囲内とすることがより好適であることが確認された。Ｈｐが０．０３未満の場合は、ビア径の最小部１５Ｍをビアボトム部１５Ｂから離した効果が小さくなり、断線が起こる可能性が高くなってしまう。一方、Ｈｐが０．６より大きい場合には、ビアホール形成時のレーザ加工条件（出力、パルス幅、ショット数、スポット径など）が強くなりすぎて、ビアボトム部１５Ｂ近傍の配線に熱ダメージを与えてしまう。Ｈｐを０．０３乃至０．６の範囲内とすることにより、そのような問題の発生を抑えることができる。
【0095】
また、ビア広がり幅ｄ１の望ましい値について検証を行った結果、ｄ１は、１μｍ以上が好適であり、５μｍ以上がより好適であることが確認された。すなわち、ビアボトム径ｄｂを、ビア最小径ｄ０よりも一定以上大きくすることにより、ビアの接続信頼性が向上することが確認された。
【0096】
さらに、ビア最小径ｄ０に対するビアボトム径ｄｂの比であるビアボトム比率Ｂｒ（＝ｄｂ／ｄ０）の望ましい値について検証を行った結果、Ｂｒは、１．０５乃至２．０の範囲内とすることが好適であり、１．１乃至１．６の範囲内とすることがより好適であることがわかった。Ｂｒが１．０５未満の場合は、ｄｂを大きくした効果が小さくなり、応力集中の抑制効果が小さくなってしまう。一方で、Ｂｒが２．０を超える場合は、ビアホール形成時のレーザ加工条件（出力、パルス幅、ショット数、スポット径など）が強くなりすぎて、ビアボトム部１５Ｂ近傍の配線に熱ダメージを与えてしまう。Ｂｒを１．０５乃至２．０の範囲内とすることにより、そのような問題の発生を抑えることができる。
【0097】
＜５＞レーザ処理およびデスミア処理の詳細
前述の＜３．１６＞の工程１６で示したレーザ処理、および前述の＜３．１７＞の工程１７で示したデスミア処理のそれぞれの詳細について説明する。
前述の＜３．１６＞の工程１６で示したレーザ処理、および前述の＜３．１７＞の工程１７で示したデスミア処理のそれぞれの詳細について説明する。
【0098】
＜５．１＞レーザ処理およびデスミア処理の条件
レーザ処理およびとデスミア処理では、ビア径の最小部１５Ｍよりもビアボトム部１５Ｂのビア径の方が大きくなるように上述の貫通孔を処理する。そのためには、レーザ処理において、ビア径の最小部１５Ｍの開口よりもビアボトム部１５Ｂ側の開口の方が大きくなるようにレーザ加工条件（例えば、出力、パルス幅、ショット数、スポット径など）を調整しながらレーザ光の照射を行うことが望ましい。その場合、ビア径の最小部１５Ｍの開口のためのレーザ加工条件よりも、ビアボトム部１５Ｂ側の開口のためのレーザ加工条件の方を強めに設定する。
レーザ処理およびとデスミア処理では、ビア径の最小部１５Ｍよりもビアボトム部１５Ｂのビア径の方が大きくなるように上述の貫通孔を処理する。そのためには、レーザ処理において、ビア径の最小部１５Ｍの開口よりもビアボトム部１５Ｂ側の開口の方が大きくなるようにレーザ加工条件（例えば、出力、パルス幅、ショット数、スポット径など）を調整しながらレーザ光の照射を行うことが望ましい。その場合、ビア径の最小部１５Ｍの開口のためのレーザ加工条件よりも、ビアボトム部１５Ｂ側の開口のためのレーザ加工条件の方を強めに設定する。
【0099】
また、ビアボトム部１５Ｂ近傍の開口を大きくするに際し、その箇所に対するレーザ加工条件（例えば、出力、パルス幅、ショット数、スポット径など）を、ＭＩＭ部が無い箇所に対するレーザ加工条件よりも強めに設定することが望ましい。
【0100】
パルス幅については、絶縁樹脂層１２の材質にもよるが、マイクロ秒オーダーが良好である。また、レーザのスポット径については、１０乃至１００μｍが好適である。ショット数については、数１０乃至１００ショットが良好である。
【0101】
ビアホール１５Ｈの形状の調整のためには、予め絶縁樹脂層１２の組成や、添加剤、フィラー等を調整してもよい。また、絶縁樹脂層１２の硬化条件、例えばラミネート温度、キュア温度、キュア時間などを調整してもよい。
【0102】
下地の導電層（配線層）の厚さ、パターン幅などによっても、レーザ加工時の伝熱条件が異なるため、それらを予め調整することで、ビアホール１５Ｈの形状を調整してもよい。
【0103】
レーザ処理後は、レーザ加工により生じた絶縁樹脂の残渣を除去するデスミア処理を行うが、デスミア処理には、前述したように、過マンガン酸等を用いたウェット処理を適用してもよいし、プラズマなどを用いたドライ処理を適用してもよい。例えばウェット処理の場合、デスミア液の組成、温度、処理時間などを調整することにより、ビア形状を調整してもよい。
【0104】
＜５．２＞レーザ処理後の形状、デスミア処理後の形状
図１６に、レーザ処理後のビアホール１５Ｈの断面形状およびデスミア処理後のビアホール１５Ｈの断面形状を、従来例、本実施形態の実施例１および実施例２を対比させて示す。実施例１と実施例２とでは、レーザ加工条件（パルス幅、ショット数など）を変えている。なお、実施例１および実施例２における詳細な各種の条件については後で説明する。
図１６に、レーザ処理後のビアホール１５Ｈの断面形状およびデスミア処理後のビアホール１５Ｈの断面形状を、従来例、本実施形態の実施例１および実施例２を対比させて示す。実施例１と実施例２とでは、レーザ加工条件（パルス幅、ショット数など）を変えている。なお、実施例１および実施例２における詳細な各種の条件については後で説明する。
【0105】
図１６（ａ）は、従来例による断面形状を示すものである。ビアホール１５Ｈの形成のため、レーザ処理によって、ＭＩＭ部における第２導電層（上部電極）９上の絶縁樹脂層１２の一部が加工される。その後、デスミア処理によって、絶縁樹脂の残渣が除去される。その際に、レーザ処理によって樹脂の架橋が切れて低分子化した部分なども除去され、レーザ処理時よりも一回り大きいビアホールが形成される。
【0106】
図１６（ｂ）は、本実施形態の実施例１による断面形状を示すものである。前述の＜５．１＞で示した手法でレーザ処理を行うことで、特にビアボトム部近傍において絶縁樹脂を低分子化させる領域を大きくする。その後、デスミア処理を行うと、従来例よりもデスミア処理後のビアホール１５Ｈのビアボトム部近傍の領域が広がり、ビアボトム径が大きくなる。
【0107】
図１６（ｃ）は、本実施形態の実施例２による断面形状を示すものである。実施例２では、実施例１と同様の手法でレーザ処理とデスミア処理を行うが、実施例１よりもレーザ加工条件を強化することにより、ビアホール１５Ｈのビアボトム部近傍の領域が実施例１よりも広がり、ビアボトム径がより大きくなる。
【0108】
＜６＞ビア形状の具体例
図１７（ａ）乃至（ｆ）に、本実施形態によるビア１５の断面形状の様々な形態を示す。
図１７（ａ）乃至（ｆ）に、本実施形態によるビア１５の断面形状の様々な形態を示す。
【0109】
図１７（ａ）乃至（ｆ）の例では、いずれのビア１５にも、ゼロを超えるｈ１，ｄ１が存在する。すなわち、いずれのビア１５も、ビア径の最小部がビアボトム部１５Ｂから離れており、ビア最小径よりもビアボトム径が大きいといえる。このようにビア１５を形成することにより、ビアボトム部１５Ｂでの応力集中を抑制することができ、ビアボトム部１５Ｂでの導体の破断を防ぐことができる。
【0110】
一方、図１８（ａ）乃至（ｅ）に、従来技術によるビア１５の断面形状の様々な形態を示す。
【0111】
図１８（ａ）乃至（ｅ）の例では、いずれのビア１５にも、ゼロを超えるｈ１，ｄ１が存在しない。いずれのビア１５も、ビア径の最小部がビアボトム部１５Ｂに存在し、ビアボトム径がビア最小径となっている。このようにビア１５を形成すると、ビアボトム部１５Ｂへ応力が集中し、ビアボトム部１５Ｂにおいて導体が破断しやすくなる。
【0112】
＜７＞実施例１、実施例２、比較例１
以降、本実施形態の実施例１、実施例２、比較例１のそれぞれについて説明する。
以降、本実施形態の実施例１、実施例２、比較例１のそれぞれについて説明する。
【0113】
＜７．１＞実施例１
本実施形態の実施例１を以下に示す。
本実施形態の実施例１を以下に示す。
【0114】
実施例１では、図１３に示す１－２－１構造のキャパシタ１０を有する配線基板を作製した。
【0115】
具体的には、基材には厚さ１５０μｍ、サイズ３２０ｍｍ×４００ｍｍの無アルカリガラスを用い、ＴＧＶ（スルーガラスビア）で表裏面を導通した。密着層２、下部密着層５、上部密着層７にはＴｉを用い、膜厚を４０ｎｍとした。第１シード層３、第２シード層８、第３シード層１３にはＣｕを用い、膜厚を１００ｎｍとした。第１導電層４、第２導電層９、第３導電層１４にはＣｕを用い、膜厚をそれぞれ１０μｍ、５μｍ、１０μｍとした。絶縁樹脂層１２には、膜厚３０μｍのシート状のエポキシ樹脂を用いた。シート状エポキシ樹脂を１００℃の条件でラミネートし、プリキュアとして１８０℃で１時間の硬化を行った。絶縁樹脂層１２には、シリコンナイトライドを用い、膜厚を５００ｎｍとした。ＭＩＭ部の電極面積は、下部電極を２００００μｍ２とし、上部電極を１００００μｍ２とした。
【0116】
ビア１５については、ＵＶ－ＹＡＧレーザにて、パルス幅１００ｕｓ、ショット数６０ショットにて、ビアトップ径ｄｔを４０μｍ狙いでビアホール１５Ｈ形成した。レーザ処理にてビアホール形成後、過マンガン酸系のデスミア液にて、７５℃で４０分のデスミア処理を行い、その後、無電Ｃｕめっき、電解めっきを行いビアホール１５Ｈにフィルドビアであるビア１５を形成した。その際のビア寸法は、ビアトップ径ｄｔが４０μｍ、最小径ｄ０が３２μｍ、ビアボトム径ｄｂが３６μｍ、ビア高さＨが２７μｍ、ビア最小径高さｈ１が５μｍであった。また、配線形成後に絶縁樹脂層１２のフルキュアを２００℃で１時間行った。
【0117】
作製した配線基板に対し後述する条件で温度サイクル試験（ＴＣＴ試験）を行った。また、ＴＣＴ試験に投入したものと同ロットのピースを断面観察したところ、ビア１５は基本的に図１６（ｂ）に示す形状であり、ビアボトム部１５Ｂの上方に最小径部が存在するものであった。
【0118】
＜７．２＞実施例２
本実施形態の実施例２を以下に示す。
本実施形態の実施例２を以下に示す。
【0119】
実施例２では、ＭＩＭ部の上部のビア形成においてレーザ加工条件を変更した以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
【0120】
具体的には、ＵＶ－ＹＡＧレーザにて、パルス幅を８０μｍ、ショット数を１２０として、ビアトップ径ｄｔを４０μｍ狙いで加工を行った。その際のビア寸法は、ビアトップ径ｄｔが４１μｍ、最小径ｄ０が３５μｍ、ビアボトム径ｄｂが４３μｍ、ビア高さＨが２７μｍ、ビア最小径高さｈ１が７μｍであった。
【0121】
実施例１と同様に、ＴＣＴ試験に投入したものと同ロットのピースを断面観察したところ、ビア１５は基本的に図１６（ｃ）に示す形状であり、ビアボトム部１５Ｂの上方に最小径部が存在するものであった。
【0122】
＜７．３＞比較例１
本実施形態の比較例１を以下に示す。
本実施形態の比較例１を以下に示す。
【0123】
比較例１では、ＭＩＭ部の上部のビア形成においてレーザ加工条件を変更した以外は、実施例１と同様にしてサンプルを作製した。
【0124】
具体的には、ＵＶ－ＹＡＧレーザにて、ショット数を４０として、ビアトップ径ｄｔを４０μｍ狙いで加工を行った。その際のビア寸法は、ビアトップ径ｄｔが４０μｍ、ビア径の最小部はビアボトム部にあるためビアボトム径ｄｂが最小径ｄ０となり、ビアボトム径ｄｂが２９μｍ、ビア高さＨが２７μｍ、ビア最小径高さｈ１が無しであった。
【0125】
実施例１と同様に、ＴＣＴ試験に投入したものと同ロットのピースを断面観察したところ、キャパシタ１０のビアは基本的に図１６（ａ）に示す、ビアボトム部に最小径部が存在する形状であった。
【0126】
＜７．４＞試験の条件
多層配線基板における貫通電極の接続信頼性の判断基準として、ＴＣＴ試験が一般的に用いられる。ＴＣＴ試験においては、多層配線基板を高温、低温の環境下に繰り返し置くことで、熱膨張係数の違いによって、多層配線基板の各層に応力を発生させ、特にビアでの応力による配線の断裂の発生傾向を検証することが可能となる。
多層配線基板における貫通電極の接続信頼性の判断基準として、ＴＣＴ試験が一般的に用いられる。ＴＣＴ試験においては、多層配線基板を高温、低温の環境下に繰り返し置くことで、熱膨張係数の違いによって、多層配線基板の各層に応力を発生させ、特にビアでの応力による配線の断裂の発生傾向を検証することが可能となる。
【0127】
具体的には、図１３に示す配線基板１００のＭＩＭ部を経由する配線においてＭＩＭ部の容量を測定した。ＴＣＴ試験前後でのＭＩＭ容量の変化により、ＭＩＭ近傍の配線（特にビアボトム部）でのオープン（配線破断）を検証した。
【0128】
ＴＣＴ試験の条件は、－５５℃乃至１２５℃、５００サイクル、投入ピース数各５００個とした。配線幅は１４０μｍ、バット径はφ１００μｍとした（ＭＩＭ部以外のビアは上記のパッド上に形成した）。
【0129】
判定では、初期の容量からの変化率が±１０以内である場合を○とし、１０％を超えたものを×（ＮＧ）として判定を行った（ＭＩＭ部のビアにオープン等が発生した場合にはＭＩＭ容量が大きく変化するため）。
【0130】
＜７．５＞検証の結果
下記の表に、実施例１、実施例２、比較例１のそれぞれについて検証した結果をまとめたものを示す。
下記の表に、実施例１、実施例２、比較例１のそれぞれについて検証した結果をまとめたものを示す。
【0131】
【表1】
【0132】
特に、比較例１では、５００サイクルのＴＣＴ試験後でＮＧが２３％発生したが、実施例１、実施例２ではＮＧは発生しなかった。以上の結果より、実施例１、実施例２のように処理することで、熱衝撃試験においてキャパシタ１０上のビア１５の断線の抑制に効果があることが確認された。この検証結果により、信頼性の高い配線基板１００を作製できることが判った。
【0133】
＜８＞まとめ
以上詳述したように、実施の形態によれば、ビア１５は、ビア径の最小部１５Ｍがビアボトム部１５Ｂから離れているため、キャパシタ１０における層間の熱膨張係数の違いによって発生する応力ひずみによる影響が小さく、ビアボトム部１５Ｂにおけるビア１５と第２導電層（上部電極）９との断線が抑制される。したがって、キャパシタ１０を有する配線基板１００の信頼性を向上させることが可能になる。
以上詳述したように、実施の形態によれば、ビア１５は、ビア径の最小部１５Ｍがビアボトム部１５Ｂから離れているため、キャパシタ１０における層間の熱膨張係数の違いによって発生する応力ひずみによる影響が小さく、ビアボトム部１５Ｂにおけるビア１５と第２導電層（上部電極）９との断線が抑制される。したがって、キャパシタ１０を有する配線基板１００の信頼性を向上させることが可能になる。
【符号の説明】
【0134】
１…基板、２…密着層、３…第１シード層、４…第１導電層（下部電極）、５…下部密着層、６…絶縁層（誘電体層）、７…上部密着層、８…第２シード層、９…第２導電層（上部電極）、１０…キャパシタ、１１…レジスト、１２…絶縁樹脂層、１３…第３シード層、１４…第３導電層、１５…ビア、１５Ｂ…ビアボトム部、１５Ｔ…ビアトップ部、１５Ｈ…ビアホール、１５Ｍ…ビア径の最小部、１６…貫通孔、ｄｔ…ビアトップ径、ｄｂ…ビアボトム径、ｄ０…ビア最小径、ｄ１…ビア広がり幅、Ｈ…ビア高さ、ｈ１…ビア最小径高さ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
