(57)【要約】      （修正有）【課題】配線の抵抗上昇を抑制することができる配線基板及びその製造方法などの提供する。【解決手段】配線基板は、配線層２１と、配線層２１を覆い、配線層２１の金属成分の拡散を防止する拡散防止層３１と、拡散防止層３１を覆う卑金属層３２と、卑金属層３２を覆う不動態層３３とを有する配線を有する。配線基板の製造方法は、基板上に配線層２１を形成する配線層形成工程と、配線層２１を覆い、配線層２１の金属成分の拡散を防止する拡散防止層３１を形成する拡散防止層形成工程と、拡散防止層３１を覆う卑金属層３２を形成する卑金属層形成工程と、卑金属層３２を覆う不動態層３３を形成する不動態層形成工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線層と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記卑金属層が、Ｃｏ及びＣｒの少なくともいずれかを含む、請求項１に記載の配線基板。
【請求項３】
前記拡散防止層が、前記配線層の金属成分を含む合金である、請求項１から２のいずれかに記載の配線基板。
【請求項４】
前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、請求項１から３のいずれかに記載の配線基板。
【請求項５】
前記配線の幅が、１．０μｍ以下である、請求項１から４のいずれかに記載の配線基板。
【請求項６】
基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含むことを特徴とする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、配線基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、配線幅の小さい微細配線を持つ配線基板を介して半導体素子と回路基板を接合することで半導体素子同士を高密度実装でき、半導体装置を高機能化することが行われている。
【０００３】
前記配線基板は、導電性の金属からなる配線層と、前記配線層の周囲に外部からの腐食や物理的な衝撃から配線を保護するための樹脂層と、前記配線基板が加熱されることによって前記配線層の金属成分が前記樹脂層へ熱拡散して消失し、信頼性が低下することを抑制するためのバリアメタル層とが設けられていることが多い。
【０００４】
近時、前記バリアメタル層として、例えば、無電解ニッケル−リン（Ｎｉ−Ｐ）めっき膜や無電解ニッケル−ホウ素（Ｎｉ−Ｂ）めっき膜を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、前記バリアメタル層として、例えば、配線層の金属との合金を前記配線層の表面に設け、さらに前記合金の表面に前記合金の酸化物膜を設けるものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０４１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−２７２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のバリアメタル層を有する配線基板の場合、電子機器の発熱や信頼性試験での高温放置などにより、配線基板が加熱されて配線抵抗が上昇して配線の信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、配線の抵抗上昇を抑制することができる配線基板及びその製造方法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】
【０００８】
１つの態様では、配線基板は、
配線層と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有する。
【０００９】
１つの態様では、配線基板の製造方法は、
基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
１つの側面として、配線の抵抗上昇を抑制することができる配線基板を提供できる。
また、１つの側面として、配線の抵抗上昇を抑制することができる配線基板の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】図１Ａは、従来の配線基板における配線の断面の一例を示す模式図（その１）である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、従来の配線基板における配線の断面の他の一例を示す模式図（その２）である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、従来の配線基板における配線の断面の他の一例を示す模式図（その３）である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、従来の配線基板における配線の断面の他の一例を示す模式図（その４）である。
【図２】図２は、開示の配線基板における配線の断面の一例を示す模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その１）である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その２）である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その３）である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その４）である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その５）である。
【図３Ｆ】図３Ｆは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その６）である。
【図３Ｇ】図３Ｇは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その７）である。
【図３Ｈ】図３Ｈは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その８）である。
【図３Ｉ】図３Ｉは、開示の配線基板の製造方法における工程の一例を示す模式図（その９）である。
【図４】図４は、実施例において引出配線を設けた配線基板の構造の一例を示す模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施例２で得られた配線基板における配線の断面の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施例４で得られた配線基板における配線の断面の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図６】図６は、実施例で得られた配線基板と、比較例で得られた配線基板との信頼性試験の結果を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明者らが鋭意検討を行ったところ、従来のＮｉ−Ｐなどのバリアメタル層を有する配線基板では、加熱によって配線層の金属成分とバリアメタル層の金属成分が相互に熱拡散し、配線中の配線層が減少して配線抵抗が上昇する場合があるという問題がある（例えば、図１Ｂにおける３０ａ参照）。また、従来のＮｉ−Ｐなどのバリアメタル層を有する配線基板では、加熱によってバリアメタル層の表面に形成された酸化膜の厚みが増加することによって、配線中の配線層が減少し、配線抵抗が上昇する場合があるという問題がある（例えば、図１Ｃにおける３０ｂ参照）。
また、バリアメタル層として配線層と同じ金属を含む合金層とその酸化物の膜を有する従来の配線基板では、例えば、ＨＡＳＴ（Ｈｉｇｈ  Ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ  Ｓｔｒｅｓｓ  Ｔｅｓｔ）試験のような高温高湿環境における配線基板の信頼性試験において、図１Ｄのように配線層２１がバリアメタル層３０を突き抜けて樹脂層へ拡散してしまい、隣接する配線（不図示）との間で電流リークが発生し、信頼性を確保することが難しい場合があるという問題がある。
これらの問題は、配線幅を小さくすればするほど顕著に現れてしまう。
これに対し、配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、卑金属層と、不動態層とを前記配線層の周りに設けることにより、前記配線層の金属成分の拡散、バリアメタル層の表面に形成される酸化膜の厚みの増加、及び前記配線層の突出を抑制することができることを見出し、開示の技術の完成に至った。
【００１３】
（配線基板）
開示の配線基板は、配線層と、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、前記拡散防止層を覆う卑金属層と、前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を基板上に有し、必要に応じて樹脂層、密着層、給電層、その他の層を有する。
なお、開示の配線基板は、単層構造であってもよいし、積層構造（多層配線基板）であってもよい。
【００１４】
−配線層−
前記配線層は、基板の表面に配される配線である。
前記配線層の大きさとしては、前記配線層の幅が２．０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．８μｍ以下であることがさらに好ましい。前記配線層の幅が２．０μｍ以下であると、回路基板を微細化することができ、適用する半導体装置を小型化することができる。また、前記配線層の平均厚み（高さ）としては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、０．５μｍ以上２．０μｍ以下などが挙げられる。なお、前記配線層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記配線層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
前記配線層の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、長さ方向に直交する断面が、略四角形などが挙げられる。
前記配線層の材料としては、特に制限はなく、例えば、銅、クロム、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、コバルト、金、白金、銀、パラジウムなどの金属が挙げられる。これらの中でも、導電性に優れる点で、銅、金、銀などが好適に挙げられる。
【００１５】
−拡散防止層−
前記拡散防止層は、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する層である。
前記配線層が前記拡散防止層を覆う程度としては、前記配線層の材料が拡散してしまうことを防止することができる程度であればよく、完全被覆であってもよいし、部分被覆であってもよいが、完全被覆であることが好ましい。
前記拡散防止層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下が好ましい。なお、前記拡散防止層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記拡散防止層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
前記拡散防止層の材料としては、前記配線層の材料の拡散を防止することができれば特に制限はなく、例えば、配線層の金属成分を含む合金であることが好ましい。前記拡散防止層を配線層の金属成分を含む合金とすることにより、前記拡散防止層の状態を安定化させ、熱によって前記配線層の周囲に設ける層の金属成分が配線層へ拡散することを防止することができ、配線の抵抗上昇を抑制することができる。
前記拡散防止層の材料の具体例としては、例えば、前記配線層の材料が銅である場合には、金と銅（Ａｕ−Ｃｕ）の合金、銅と錫（Ｃｕ−Ｓｎ）の合金、インジウムと銅（Ｉｎ−Ｃｕ）の合金、銀と銅（Ａｇ−Ｃｕ）の合金などが好適に挙げられる。
なお、前記合金における組成比率としては、前記拡散防止層としての機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００１６】
−卑金属層−
前記卑金属層は、前記拡散防止層を覆う層である。
前記卑金属層の平均厚みとしては、前記配線の機能を低下させることなく、強度を維持させることができる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下が好ましい。なお、前記卑金属層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記卑金属層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
前記卑金属層の材料としては、卑金属を含有していれば特に制限はなく、目的に応じて適宜制限はなく、例えば、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）、コバルト−ホウ素（Ｃｏ−Ｂ）、コバルト−タングステン（Ｃｏ−Ｗ）などが挙げられる。
前記卑金属層の材料がクロム（Ｃｒ）及びコバルト（Ｃｏ）のいずれかを含有すると、高い硬度の卑金属層を形成することができるため、前記配線の材料の飛び出しなどを防止することができ、信頼性試験に必要なバリアメタル層の強度を向上させることができる。また、クロム（Ｃｒ）及びコバルト（Ｃｏ）のいずれかを含有すると、融点が１，５００℃以上である極めて安定な金属であるため、２６０℃程度における信頼性試験を行っても前記卑金属層の金属が前記拡散防止層及び前記配線層中へ拡散することを防止することができるため、前記配線の抵抗上昇を抑制することができる。
【００１７】
−不動態層−
前記不動態層は、前記卑金属層を覆い、状態が経時や環境条件で変化しにくい層である。
前記不動態層としては、前記卑金属層の表面が酸化されることにより形成される前記卑金属の酸化物（皮膜）が好ましい。
前記卑金属の酸化物としては、２６０℃程度の加熱条件で安定なものであれば特に制限はなく、例えば、前記卑金属層の材料がクロム（Ｃｒ）を含む金属である場合には、酸化クロム（ＩＩＩ）（Ｃｒ２Ｏ３）などが挙げられ、卑金属層の材料がコバルト（Ｃｏ）を含む金属である場合には、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）などが挙げられる。前記卑金属の酸化物である前記不動態層であることにより、信頼性試験などにおいて配線基板が加熱しても不動態層の平均厚みが変化することがなく、酸化膜の膜厚増加による配線の抵抗上昇を抑制することができる。
前記不動態層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮できる程度の厚みであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、数十Å（数ｎｍ）程度である。なお、前記不動態層は、例えば、透過電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＴＥＭ）により観察及び分析することができる。
【００１８】
開示の技術においては、前記拡散防止層、前記卑金属層、及び前記不動態層が前記配線層の金属成分が配線層の周囲に拡散することを抑制するバリアメタル層の役割を担う。従来技術においては、前記バリアメタル層は前記配線層の表面（周囲）に拡散防止層が形成され、形成された前記拡散防止層の表面（周囲）に前記不動態層が直接形成されている。前記拡散防止層として用いられる拡散防止層は固く脆い性質を持ち、不動態層は平均厚みが数十Å程度であるため、前記バリアメタル層は非常に薄く強度が弱い。そのため、前記拡散防止層の周囲に前記不動態層が直接形成されている配線構造では、信頼性試験において加わる衝撃によって前記バリアメタル層が破損する可能性がある。また、前記拡散防止層の周囲に前記不動態層が直接形成されている配線構造では、高温高湿環境において前記配線層が前記バリアメタル層を突き抜けて樹脂層へ拡散してしまうことがある（例えば、図１Ｄ参照）。
開示の技術においては、拡散防止層を覆う卑金属層が信頼性試験において加わる衝撃に耐え得る強度を有するため、バリアメタル層が破損することを防ぐことができ、配線の抵抗上昇を抑制することができる。それ故、開示の配線基板は高い信頼性を確保することができる。
特に、配線の幅を２．０μｍ以下にする微細化を行う場合において、配線層の上に開示の層構造を設けることによって、配線基板が加熱された場合においても顕著に配線の抵抗上昇を抑制することができる。前記配線の幅としては、２．０μｍ以下が好ましく、１．０μｍがより好ましく、０．６μｍ以下がさらに好ましく、０．５μｍ以下が最も好ましい。
なお、前記バリアメタル層（拡散防止層、卑金属層、及び不動態層）の平均厚みとしては、例えば、１２０ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましく、９０ｎｍ以下がさらに好ましく、６０ｎｍ以下が特に好ましい。なお、前記バリアメタル層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記バリアメタル層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
【００１９】
−基板−
前記基板は、その上に前記配線を形成する対象となる板状体である。
前記基板の大きさ及び形状としては、従来の配線基板などに用いられている基板と同様の大きさ及び形状であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記基板の材料としては、従来より配線基板などに用いられている基板と同様の材料であれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シリコン、樹脂、セラミック、ガラスなどが挙げられる。
前記樹脂の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、オレフィン樹脂、フッ素含有樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
なお、前記基板には、その表面上に下地として、あるいは前記配線を覆う、樹脂層が形成されていることが好ましい。
【００２０】
−樹脂層−
前記樹脂層は、前記基板の表面及び前記配線を覆う層である。
前記樹脂層の材料としては、前記配線を外部からの腐食や物理的な衝撃から保護する機能を発揮することができれば、一般的に用いられる樹脂材料を用いることができ、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記樹脂層の材料としては、例えば、ポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、マレイミド樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂、ノボラック樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、オレフィン樹脂、フッ素含有樹脂、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
−密着層−
前記密着層は、前記樹脂層上に配され、前記配線層と前記樹脂層とを強固に密着させる機能と、前記配線層から前記樹脂層への金属成分の拡散を防止するバリアメタル層としての機能とを有する。
前記密着層の大きさ及び形状としては、例えば、前記配線層と同様の大きさ及び形状などが挙げられる。前記密着層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記密着層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記密着層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
前記密着層の材料としては、前記樹脂層への密着性に優れ、前記配線層に用いる金属と強固に密着することができ、かつプラズマエッチング又はウェットエッチングが可能なものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）などが挙げられる。
【００２２】
−給電層−
前記給電層は、前記配線層を電解めっきにて形成する際に、基板の外周部から電気を給電するために設けられる層である。
前記給電層の大きさ及び形状としては、例えば、前記配線層と同様の大きさ及び形状などが挙げられる。前記給電層の平均厚みとしては、その層の機能を発揮することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。なお、前記給電層の平均厚み（高さ）は、例えば、配線基板の面方向と直交する方向の断面を撮影した画像における一の前記給電層の厚み（高さ）の１０点（箇所）以上の平均として求めることができる。
前記給電層の材料としては、強固な酸化被膜が形成されず、かつ、プラズマエッチング又はウェットエッチングが可能なものであれば特に制限はなく、目的応じて適宜選択することができ、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケルとクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）の合金などが挙げられる。
【００２３】
ここで、図面を参照して、開示の配線基板の一例について説明する。
図２は、開示の配線基板の配線の一例を示す断面図である。
図２に示す配線基板の配線においては、基板１１上に、密着層４１及び給電層４２からなるシード層と、前記シード層上に配線層２１と、前記配線層２１を覆う拡散防止層３１と、前記拡散防止層３１を覆う卑金属層３２と、前記卑金属層３２を覆う不動態層３３とをこの順で有する配線を覆う樹脂層５１を有している。前記拡散防止層３１、前記卑金属層３２、及び前記不動態層３３を「バリアメタル層」と称することがある。
【００２４】
（配線基板の製造方法）
開示の配線基板の製造方法は、基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含み、必要に応じて、その他の工程を含む。
前記配線基板は、開示の配線基板である。
【００２５】
＜配線層形成工程＞
前記配線層形成工程は、基板上に樹脂層を形成する樹脂層形成工程と、樹脂層上に密着層を形成する密着層形成工程と、密着層上に給電層を形成する給電層形成工程と、を配線層形成工程が含んでいてもよい。
【００２６】
前記樹脂層形成工程は、前記基板上に前記樹脂層を形成する工程である。
前記基板上に前記樹脂層を形成する方法としては、例えば、前記基板の表面上に樹脂溶液又は溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法、前記基板上に前記配線を形成した後に形成した前記配線を囲むように樹脂溶液又は溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法などが挙げられる。前記基板上に前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布する方法としては、例えば、公知のスピンコート法などが挙げられる。
なお、前記樹脂層の材料等は、開示の配線基板において説明した樹脂層と同様である。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、７０℃以上３００℃以下で段階的に加熱処理することが好ましく、具体的には７０℃以上１３０℃以下で加熱処理を行った後、１３０℃以上３００℃以下の温度範囲で１段又は複数段階で加熱処理を行うことが好ましい。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する時間としては、前記配線を劣化させることがない範囲で適宜選択することができ、最初の処理は３０秒間以上１０分間以下、その後の段階的な処理は１０分間以上５時間以下が好ましく、トータルの処理時間としては温度調整の時間も含め、３０分間以上５時間以下程度が好ましい。
前記樹脂溶液又は前記溶融樹脂を塗布し、乾燥、固化等する雰囲気としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１３０℃以上の加熱処理時には、樹脂層の酸化を防ぐため、不活性ガス雰囲気が好ましい。前記不活性ガスとしては、例えば、窒素ガスなどが挙げられる。
【００２７】
前記密着層形成工程は、前記基板の表面上に前記樹脂層を形成した後に、前記密着層を形成する工程である。
なお、前記密着層の材料等は、開示の配線基板において説明した密着層と同様である。
前記密着層は、後に形成する配線層と前記樹脂層との密着性を向上させるために形成する。
前記密着層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタなどにより、前記基板上の前記樹脂層の全面に形成する方法などが挙げられる。
【００２８】
前記給電層形成工程は、前記密着層の表面上に給電層を形成する工程である。
前記給電層は、配線層を電解めっきにて形成する際に、前記基板の外周部から電気を給電するために用いる層である。
なお、前記給電層の材料等は、開示の配線基板において説明した給電層と同様のである。
前記給電層を形成する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、スパッタ、無電解めっきなどが挙げられる。
【００２９】
前記配線層形成工程は、前記基板上に配線層を形成する工程である。
前記基板上に前記配線層を形成する方法としては、例えば、前記基板上に形成した前記給電層の上にフォトレジストを塗布し、露光装置や現像装置によりレジストの配線パターンを形成後、電解めっきなどを行い、更にその後に公知のウェットエッチング又はドライエッチングなどにより、基板上のレジストパターン、不要な給電層、及び不要な密着層を取り除く方法などが挙げられる。
前記配線層の大きさとしては、前記配線層を断面視したときの断面における基板と水平方向の最大の幅（配線層の幅）が２．０μｍ以下であることが好ましく、１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．８μｍ以下であることがさらに好ましい。前記配線層の幅は、上述したレジストの配線パターンにおいて形成する凹部の幅を調整することにより形成する前記配線層の幅を調整することができる。前記配線層の幅が２．０μｍ以下であると、配線を微細化することができ、適用する半導体装置を小型化することができる。
なお、前記配線層の材料等は、開示の配線基板において説明した配線層と同様である。
【００３０】
＜拡散防止層形成工程＞
前記拡散防止層形成工程は、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する工程である。
前記拡散防止層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきを施した後に熱処理する方法などが挙げられる。前記無電解めっきの処理時間としては、拡散防止層としての機能を発揮できる程度の厚みを得ることができるように適宜調整することができる。前記無電解めっきに用いる材料としては、例えば、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）などの金属などが挙げられる。
前記熱処理としては、例えば、２００℃、窒素（低酸素）雰囲気下、１時間などの条件が挙げられる。前記熱処理を行うことにより、前記無電解めっきにより前記配線層の表面に形成した金属の層（膜）が前記配線層に熱拡散し、前記配線層の金属成分との合金を形成する。即ち、前記熱処理によって、前記配線層の表面に熱に対して安定な合金の層である前記拡散防止層を形成することができる。
【００３１】
＜卑金属層形成工程＞
前記卑金属層形成工程は、形成した前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する工程である。
形成した前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する方法としては、例えば、無電解めっきなどが挙げられる。無電解めっきの実施時間としては、卑金属層としての機能を発揮できる程度の厚みを得ることができるように適宜調整することができる。
なお、前記卑金属層の材料等は、開示の配線基板において説明した卑金属層と同様である。
【００３２】
＜不動態層形成工程＞
前記不動態層形成工程は、形成した卑金属層を覆う不動態層を形成する工程である。
前記不動態層を形成する方法としては、例えば、前記卑金属層を形成した後に、熱（ベーク）処理を行う方法などが挙げられる。
前記熱処理としては、例えば、２００℃、窒素（低酸素）雰囲気下、１時間などの条件が挙げられる。前記熱処理を行うことにより、前記卑金属層の表層に卑金属の酸化物である不動態層が形成される。
なお、前記不動態層の材料等は、開示の配線基板において説明した不動態層と同様である。
【００３３】
なお、前記拡散防止層形成工程及び前記不動態層形成工程における前記熱処理は、前記拡散防止層形成工程時に熱処理を行わずに前記卑金属層形成工程を行った後に前記熱処理を行うことにより各工程で前記熱処理を行った場合と同様の結果物を得ることもでき、前記拡散防止層形成工程における前記熱処理を省略してもよい。
【００３４】
形成した前記拡散防止層、前記卑金属層、及び前記不動態層は、前記配線層に対するバリアメタル層の役割を担う。
バリアメタル層の表面（周囲）には、基板上に設けた下地としての前記樹脂層と同様の樹脂層をさらに設けてもよい。
【００３５】
ここで、図面を参照して開示の配線基板の製造方法の一例について説明する。
図３Ａから図３Ｉは、図２に示す開示の配線基板を製造する工程の一例を示す模式図である。なお、図３Ａから図３Ｉに示す配線基板の製造方法の一例を示す図は、基板上に形成される配線の一部を拡大したものである。
まず、図３Ａに示すように、基板１１上に下地樹脂層５１ａを形成する。
下地樹脂層５１ａの形成後、図３Ｂに示すように、下地樹脂層５１ａの全面に対して密着層４１を形成する。
密着層４１の形成後、図３Ｃに示すように、密着層４１の全面に対して給電層４２を形成する。
次に、図３Ｄに示すように、給電層４２の上にフォトレジスト膜を形成し、このフォトレジスト膜を露光及び現像処理して、給電層４２の表面が露出する開口部２０ｂを有する所望の形状のレジストパターン（配線パターン）２０ａを形成する。このとき、形成するレジストパターン２０ａにおける開口部２０ｂの幅（配線層の幅）２０ｃを調整することにより、後に形成する配線層２１の幅を調整することができる。
次に、公知の電解めっき法により、図３Ｅに示すように、開口部２０ｂの内側の給電層４２上に配線層２１を形成する。その後、エッチング処理を行うことによって、図３Ｆに示すように、レジストパターン２０ａと、配線層２１に覆われていない密着層４１と給電層４２とを除去する。
次に、図３Ｇに示すように、配線層２１の表面を拡散防止層の材料となる金（Ａｕ）や錫（Ｓｎ）などの金属を用いて無電解めっき処理を行い、無電解めっき膜３１’を形成する。
次に、図３Ｈに示すように、形成した無電解めっき膜３１’の表面をコバルト（Ｃｏ）やクロム（Ｃｒ）を含有する金属を用いて無電解めっき処理を行い、卑金属層３２を形成する。卑金属層３２を形成後、２００℃、窒素（低酸素）雰囲気下、１時間熱処理を行うことにより、図３Ｉに示すように、無電解めっき膜３１’が配線層２１へ熱拡散し、配線層２１の金属成分と無電解めっき膜３１’の金属との合金からなる拡散防止層３１を形成する。また、拡散防止層３１を形成するのと同時に、卑金属層３２の露出表面が熱処理によって酸化されることによって、図３Ｉに示すように卑金属層３２の表面に不動態層３３を形成する。不動態層３３の形成後、配線を保護するために配線の周囲に樹脂層５１を形成することで、図２示す配線基板を得ることができる。
【実施例】
【００３６】
以下、開示の技術の実施例を説明するが、開示の技術は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００３７】
（実施例１）
＜配線基板１の製造＞
Ｓｉウエハ（図３Ａ〜図３Ｉの１１に該当）上にポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）系樹脂を主材とする下地としての樹脂材料を、スピンコート法により塗布し、１１０℃のホットプレートで２分間ベークを行い、平均厚み５μｍの下地樹脂層（図３Ａ〜図３Ｉの５１ａに該当）を形成した。形成した下地樹脂層の上面全面に密着層（図３Ｂ〜図３Ｉの４１に該当）として平均厚み３０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層をスパッタで形成した。さらに、形成したＴｉ層の上面全面に給電層（図３Ｃ〜図３Ｉの４２に該当）として平均厚み５０ｎｍの銅（Ｃｕ）層をスパッタで形成した。なお、密着層及び給電層を合わせてシード層と称することがある。
【００３８】
次に、得られた基板のシード層の最表面上にノボラック系のフォトレジストをスピンコーターで塗布し、１００℃以上の温度でレジスト硬化のためのプリベークを行った。その後、露光装置及び現像機を用いてフォトレジストパターン（図３Ｄ〜図３Ｅの２０ａに該当）を形成した。なお、フォトレジストパターンにおいて、配線層が形成される凹部の幅（図３Ｄ〜図３Ｅの２０ｂに該当、配線層の幅）を２．０μｍ、一の凹部と他の凹部との幅（不図示、配線間の幅）を２．０μｍとした。
【００３９】
次に、フォトレジストパターンを形成した基板を、浴温３０℃の銅めっき液に浸漬させ、基板を通電させ電解メッキ（光沢銅めっき）により露出した給電層上に平均厚み１μｍの配線層（図３Ｅ〜図３Ｉの２１に該当）を形成した。なお、前記給電層と前記配線層とは、いずれも銅（Ｃｕ）で形成されているので一体化した。その後、フォトレジストパターンを除去し、基板を銅エッチング液及びチタンエッチング液に数分間浸漬させ、配線層で覆われていない領域のシード層、給電層、及び密着層を除去し、配線層が露出している基板（図３Ｆに該当）を得た。
【００４０】
次に、配線層が露出している基板を無電解金（Ａｕ）めっきで配線層の露出表面に平均厚み２ｎｍの金（Ａｕ）膜（図３Ｇ〜図３Ｈの３１’に該当）を形成した。さらに、金膜を形成した基板を、無電解コバルト−ホウ素（Ｃｏ−Ｂ）めっきで金（Ａｕ）膜の露出表面に平均厚み５０ｎｍのコバルト−ホウ素（Ｃｏ−Ｂ）めっき膜（図３Ｈの３２に該当）を形成した。めっき加工した基板をイナートオーブンにて、２００℃、１時間の条件で熱処理を行い、金（Ａｕ）膜と配線層の銅（Ｃｕ）を拡散させて銅配線層の表層に金−銅（Ａｕ−Ｃｕ）からなる合金の拡散防止層（図３Ｉの３１に該当）を、コバルト−ホウ素（Ｃｏ−Ｂ）めっき膜（卑金属層、図３Ｉの３２に該当）の表層に酸化コバルト（ＣｏＯ）からなる不動態層（図３Ｉの３３に該当）を形成した。拡散防止層及び不動態層の形成後、配線層、拡散防止層、卑金属層、及び不動態層からなる配線（図３Ｉの２１及び３１〜３３に該当）の周囲に樹脂層（図２の５１に該当）を形成し、単層の配線基板１を製造した。
【００４１】
（実施例２〜６）
＜配線基板２〜６の製造＞
実施例１において、フォトレジストパターンにおいて、配線層が形成される凹部の幅（配線層の幅、Ｌ）及び一の凹部と他の凹部との幅（配線間の幅、Ｓ）を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして、配線基板２〜６を製造した。なお、図５Ａに配線層の幅を１．０μｍとした実施例２の配線基板２の一部の断面の電子顕微鏡写真を、図５Ｂに配線層の幅を０．７μｍとした実施例４の配線基板４の一部の断面の電子顕微鏡写真を示す。図５Ａ及び図５Ｂの結果から、配線基板２及び４において、銅配線層の表面に金−銅（Ａｕ−Ｃｕ）合金の拡散防止層が約３０ｎｍ、さらに拡散防止層の表面にコバルト−ホウ素（Ｃｏ−Ｂ）の卑金属層が約５０ｎｍ形成されていることを確認した。
【００４２】
（比較例１）
＜配線基板７の製造＞
実施例１において、配線層を形成後、フォトレジストパターンを除去した後に、基板をアクチベータ液に浸漬させ、銅配線層の周囲にパラジウム（Ｐｄ）膜を形成した。さらに、その基板を水洗し、無電解Ｎｉ−Ｐめっき液に基板を浸漬させ、銅配線層の周囲にバリアメタル層として無電解Ｎｉ−Ｐめっき膜を５０ｎｍ形成した以外は、実施例１と同様にして、配線基板７を製造した。
【００４３】
（比較例２〜６）
＜配線基板８〜１２の製造＞
比較例１において、実施例２〜６と同様に配線層が形成される凹部の幅（配線層の幅）及び一の凹部と他の凹部との幅（配線間の幅）を表１に示すように変更した以外は、比較１と同様にして、配線基板８〜１２を製造した。
【００４４】
【表１】
2020181935.tif 000003
【００４５】
[配線基板の信頼性評価]
＜信頼性試験＞
得られた配線基板１〜１２に対して、図４に示すような引出配線２４を形成し、前記配線基板１〜１２の配線抵抗値（初期の配線抵抗値）を測定した。次に、以下の条件の吸湿リフローによる信頼性試験（ＪＥＶＥＣ  ＬＥＶＥＬ４）を行い、信頼性試験後の各配線基板１〜１２の配線抵抗値を測定し、各配線基板１〜１２における信頼性試験前の配線抵抗値（初期の配線抵抗値）に対する信頼性試験後の配線抵抗値を、初期からの配線抵抗上昇率（％）として算出した。結果を図６に示す。
なお、図４に示す引出配線２４の形成方法は、以下のとおりである。まず、配線（図４中の配線層２１及びバリアメタル層３０）の上に、ビア開口のある樹脂層を形成する。次に、樹脂層の表面全体にチタン（Ｔｉ）と銅（Ｃｕ）のシード層を形成する。シード層上に引出配線２４の配線層２２となるフォトレジストパターンを形成し、電解メッキにてビア層２３ａと配線層２２を形成した。配線層２２には配線抵抗値を測定するための電極を設けた。電極の位置にビア層２３ｂを形成し、電極以外の配線を樹脂層で覆った。このようにして、引出配線２４を形成した。
【００４６】
［条件］
以下の（１）〜（３）をこの順番で実施した。
（１）乾燥工程：１２５℃、２４時間、恒温槽
（２）吸湿工程：６０℃、相対湿度６０％、４０時間、吸湿オーブン
（３）リフロー工程：２６０℃ピークリフローを３回、リフロー炉
【００４７】
図６に示す結果から、実施例１〜６及び比較例１〜６のいずれの配線基板においても配線幅が狭くなる（微細化）するに従って、測定初期からの配線抵抗上昇率が増加する傾向があるが、比較例１〜６の配線基板に比べて実施例１〜６の配線基板は配線抵抗上昇率を抑制することができることを示した。特に、配線幅がそれぞれ１．０μｍ、０．７μｍの配線基板２及び４においては、比較例の配線基板８及び１０に対して、それぞれ２．１倍、１．６７倍配線抵抗上昇率を抑制することができた。
以上より、配線層周囲に金−銅（Ａｕ−Ｃｕ）化合物からなる合金の拡散防止層を設けることにより、配線層の金属成分がバリアメタル層へ熱拡散すること、又は配線層中へバリアメタル層の金属成分が熱拡散することを抑制し、加熱による酸化膜（不動態層）の増大を抑制でき、配線の抵抗上昇を抑制することができた。また、配線幅が小さくなっても、即ち、配線が微細化しても高い信頼性を保証することができる配線基板を実現することができた。
【００４８】
（実施例７）
＜配線基板１３の製造＞
実施例１において、無電解金めっきの代わりに無電解錫めっきで配線層の露出表面に平均厚み約５ｎｍの錫（Ｓｎ）膜を形成し、無電解コバルト−ホウ素めっきの代わりに無電解コバルト−タングステン（Ｃｏ−Ｗ）めっきで錫（Ｓｎ）膜の露出表面にコバルト−タングステン（Ｃｏ−Ｗ）めっき膜を約４０ｎｍ形成し、２５０℃のピークのリフローで熱処理を行い、錫（Ｓｎ）膜と配線層の銅（Ｃｕ）を拡散させて銅配線層の表層に錫−銅（Ｓｎ−Ｃｕ）からなる合金の拡散防止層を、コバルト−タングステン（Ｃｏ−Ｗ）めっき膜（卑金属層）の表層に酸化コバルトからなる不動態層を形成した以外は、実施例１と同様にして配線基板１３を製造した。
【００４９】
実施例１と同様に、実施例７の配線基板１３の配線構造においても拡散防止層である銅−錫（Ｃｕ−Ｓｎ）合金が銅配線層の金属が熱拡散すること、及び銅配線層内への他の層の金属の熱拡散を抑制することを確認できた。また、不動態層である酸化コバルト（ＣｏＯ）の平均厚みが信頼性試験後においても不動態層形成時から変化すること無く、一定であるため、酸化膜の増大を抑制されており、配線の抵抗値上昇を低く抑制することができた。以上より、開示の配線基板の配線構造とすることによって、配線の抵抗上昇を抑制することができ、信頼性の高い配線基板を実現することができた。また、配線幅が小さくなる、即ち、配線が微細化しても高い信頼性を確保できる配線基板を実現することができた。
【００５０】
更に以下の付記を開示する。
（付記１）
配線層と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層と、
前記卑金属層を覆う不動態層とを有する配線を有することを特徴とする配線基板。
（付記２）
前記卑金属層が、Ｃｏ及びＣｒの少なくともいずれかを含む、付記１に記載の配線基板。
（付記３）
前記拡散防止層が、前記配線層の金属成分を含む合金である、付記１から２のいずれかに記載の配線基板。
（付記４）
前記拡散防止層が、Ａｕ−Ｃｕ合金、及びＣｕ−Ｓｎ合金の少なくともいずれかである、付記１から３のいずれかに記載の配線基板。
（付記５）
前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、付記１から４のいずれかに記載の配線基板。
（付記６）
前記配線層が、銅である、付記１から５のいずれかに記載の配線基板。
（付記７）
前記配線の幅が、１．０μｍ以下である、付記１から６のいずれかに記載の配線基板。
（付記８）
付記１から７のいずれかの配線基板を有することを特徴とする多層配線基板。
（付記９）
基板上に配線層を形成する配線層形成工程と、
前記配線層を覆い、前記配線層の金属成分の拡散を防止する拡散防止層を形成する拡散防止層形成工程と、
前記拡散防止層を覆う卑金属層を形成する卑金属層形成工程と、
前記卑金属層を覆う不動態層を形成する不動態層形成工程とを含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
（付記１０）
前記拡散防止層形成工程と、前記不動態層形成工程とを同時に行う、付記９に記載の配線基板の製造方法。
（付記１１）
前記拡散防止層形成工程と、前記不動態層形成工程とが熱処理である、付記８から９のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１２）
前記卑金属層が、Ｃｏ及びＣｒの少なくともいずれかを含む、付記９から１１のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１３）
前記拡散防止層が、前記配線層の金属成分を含む合金である、付記９から１２のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１４）
前記拡散防止層が、Ａｕ−Ｃｕ合金、及びＣｕ−Ｓｎ合金の少なくともいずれかである、付記９から１３のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１５）
前記不動態層が、前記卑金属層の酸化膜である、付記９から１４のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１６）
前記配線層が、銅である、付記９から１５のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
（付記１７）
前記配線の幅が、１．０μｍ以下である、付記９から１６のいずれかに記載の配線基板の製造方法。
【符号の説明】
【００５１】
１１  基板
１００、１０１、１０２  配線基板
２０ａ、２０ｂ  フォトレジスト
２０ｃ  開口部の幅
２１、２２  配線層
２３ａ、２３ｂ  ビア層
２４  引出配線
３０  バリアメタル層
３０ａ  配線層及びバリアメタル層拡散領域
３０ｂ  酸化膜
３１’  めっき層
３１  拡散防止層
３２  卑金属層
３３  不動態層
４１  密着層
４２  給電層
５１  樹脂層
５１ａ  下地樹脂層
【図１Ａ】
2020181935.tif 000004
【図１Ｂ】
2020181935.tif 000005
【図１Ｃ】
2020181935.tif 000006
【図１Ｄ】
2020181935.tif 000007
【図２】
2020181935.tif 000008
【図３Ａ】
2020181935.tif 000009
【図３Ｂ】
2020181935.tif 000010
【図３Ｃ】
2020181935.tif 000011
【図３Ｄ】
2020181935.tif 000012
【図３Ｅ】
2020181935.tif 000013
【図３Ｆ】
2020181935.tif 000014
【図３Ｇ】
2020181935.tif 000015
【図３Ｈ】
2020181935.tif 000016
【図３Ｉ】
2020181935.tif 000017
【図４】
2020181935.tif 000018
【図５Ａ】
2020181935.tif 000019
【図５Ｂ】
2020181935.tif 000020
【図６】
2020181935.tif 000021