(57)【要約】      （修正有）【課題】配線間の狭小化による信頼性の低下を抑制する回路基板、電子装置、回路基板の製造方法を提供する。【解決手段】電子装置は、樹脂絶縁層９と、樹脂絶縁層９に埋設されている銅配線７と、銅配線７を樹脂絶縁層９から覆っており、銅配線側から順に、ニッケルを含有する第１金属層１３、ニッケルフッ化物を含有する層１４及びニッケルを含有する第２金属層１５を有するバリヤ膜１２と、を有するインターポーザ基板３と、インターポーザ基板３に実装された電子部品と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂絶縁層と、
前記樹脂絶縁層に埋設されている銅配線と、
前記銅配線を前記樹脂絶縁層から覆っており、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜と、を備える、
回路基板。
【請求項２】
前記バリヤ膜は、前記銅配線側から順に、ニッケルを含有する第１金属層、前記ニッケルフッ化物を含有する層、ニッケルを含有する第２金属層を有する、
請求項１に記載の回路基板。
【請求項３】
前記バリヤ膜は、少なくとも隣り合う配線間の距離が１μｍ以下の配線同士に各々形成される、
請求項１または２に記載の回路基板。
【請求項４】
樹脂絶縁層と、前記樹脂絶縁層に埋設されている銅配線と、前記銅配線を前記樹脂絶縁層から覆っており、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜と、を有する回路基板と、
前記回路基板に実装された電子部品と、を備える、
電子装置。
【請求項５】
第１の樹脂絶縁層上に銅配線を形成する工程と、
前記銅配線を、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜で覆う工程と、
前記バリヤ膜で覆われた前記銅配線を第２の樹脂絶縁層で埋設する工程と、を有する、
回路基板の製造方法。
【請求項６】
前記バリヤ膜を覆う工程は、
前記銅配線を、ニッケルを含有する第１金属層で覆う第１工程と、
フッ素系ガスのプラズマ処理により前記第１金属層の表面をフッ化させる第２工程と、
前記銅配線を、ニッケルを含有する第２金属層で更に覆う第３工程と、を有する、
請求項５に記載の回路基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、回路基板、電子装置、及び、回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体チップが実装される基板の配線は、微細化の一途を辿っている。これに伴い、各種の配線構造が提案されている（例えば、特許文献１−２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３７３８４号
【特許文献２】特開２００４−２１４３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板の配線には、長期使用時の配線材料の樹脂絶縁層への拡散や酸化を防止するため、比較的不活性な金属膜で配線を樹脂絶縁層から覆うバリヤ構造が採用される場合がある。しかし、配線の微細化が進展すると、配線間の電界強度の上昇により、例えばＨＡＳＴ（Highly Accelerated temperature and humidity Stress Test）等の信頼性試験に合格で
きない可能性がある。
【０００５】
そこで、本発明は、配線間の狭小化による信頼性の低下を抑制する技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様では、回路基板は、樹脂絶縁層と、樹脂絶縁層に埋設されている銅配線と、銅配線を樹脂絶縁層から覆っており、ニッケルフッ化物を含有する層を有するバリヤ膜と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
１つの側面として、配線間の狭小化による信頼性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る電子装置の構造を示した図である。
【図２】図２は、インターポーザ基板の内部構造の一例を示した図である。
【図３】図３は、インターポーザ基板の製造工程を示した第１の図である。
【図４】図４は、インターポーザ基板の製造工程を示した第２の図である。
【図５】図５は、配線間の電界強度をグラフで示した図である。
【図６】図６は、比較例に係るインターポーザ基板の製造工程を示した図である。
【図７】図７は、ＨＡＳＴ試験の結果をグラフで示した図である。
【図８】図８は、変形例に係る電子装置の構造を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、単なる例示であり、本開示の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。
【００１０】
図１は、実施形態に係る電子装置の構造を示した図である。電子装置１は、プリント基板２と、プリント基板２にインターポーザ基板３を介して実装されるＬＳＩチップ４とを
備える。インターポーザ基板３は、半田バンプ５を介してプリント基板２と電気的に接続されている。また、ＬＳＩチップ４は、マイクロバンプ６を介してインターポーザ基板３と電気的に接続されている。
【００１１】
電子装置１は、微細な配線を基板に有する電子装置であり、例えば、サーバ、コンピュータ、通信機器、輸送機器、生産機器、生活家電、その他各種の電子装置が挙げられる。また、プリント基板２は、半田バンプ５が溶着されるパッドや配線を板状のコアの表面に設けたプリント基板であり、例えば、サーバやコンピュータのマザーボード、輸送機器の電子制御装置に内蔵の基板等が挙げられる。また、インターポーザ基板３は、プリント基板２へのＬＳＩチップ４の実装を容易にするための中継基板であり、ＬＳＩチップ４の端子に合わせて配列されたパッドが形成されている上面と、プリント基板２に配列されているパッドに合わせて配列された端子が形成されている下面との間に配線７が埋め込まれている。なお、図１では、ＬＳＩチップ４がインターポーザ基板３に複数搭載されているが、ＬＳＩチップ４は、インターポーザ基板３に１つだけ搭載されていてもよい。
【００１２】
図２は、インターポーザ基板３の内部構造の一例を示した図である。インターポーザ基板３に埋め込まれている配線７は、インターポーザ基板３の絶縁部分を形成する第１樹脂絶縁層８と第２樹脂絶縁層９に埋め込まれている。第１樹脂絶縁層８と第２樹脂絶縁層９は、基板１０上に形成されている。配線７は、密着層１１を介して第１樹脂絶縁層８上に設けられている。また、配線７は、バリヤ膜１２によって第２樹脂絶縁層９から覆われている。
【００１３】
バリヤ膜１２は、配線７側から順に、第１金属層１３、フッ化ニッケル層１４、第２金属層１５を有する。第１金属層１３と第２金属層１５は、ニッケルを含有する金属膜である。また、フッ化ニッケル層１４は、ニッケルフッ化物を含有する金属膜である。インターポーザ基板３は、例えば、以下のようにして製造することが可能である。
【００１４】
図３は、インターポーザ基板３の製造工程を示した第１の図である。また、図４は、インターポーザ基板３の製造工程を示した第２の図である。
【００１５】
インターポーザ基板３の製造に際しては、まず、第１樹脂絶縁層８が表面に形成された基板１０の上に、Ｔｉ（チタン）等の密着層１１とＣｕ（銅）のシード層１６が形成される（図３（Ａ）を参照）。密着層１１とシード層１６は、各種の成膜方法で形成することが可能である。密着層１１とシード層１６を形成する成膜方法としては、例えば、スパッタリング法が挙げられる。
【００１６】
次に、形成したい配線７のパターンに合った開口を有するレジスト１７がシード層１６の上に形成される（図３（Ｂ）を参照）。レジスト１７は、例えば、シード層１６の表面全域にソルダーレジストを形成し、その後、マスクを用いた露光、及び、所定の溶液に浸漬する現像処理を経ることにより形成される。レジスト１７の形成は、ネガ型とポジ型の何れで行われてもよい。また、現像処理は、所望の配線幅を得られるものであれば如何なる方式であってもよいが、例えば、現像液を高圧のエアーで吹き飛ばす高圧ミスト方式であれば、配線間の距離が１μｍ以下となるような微細な配線を形成することが可能である。
【００１７】
次に、レジスト１７の開口部分に露出するシード層１６上にＣｕで電解銅メッキが施され、レジスト１７の開口部分に配線７が形成される（図３（Ｃ）を参照）。電解銅メッキは、各種の手法を用いることが可能であるが、例えば、配線間の距離が１μｍ以下となるような微細な配線の形成においては、レジスト１７の微細な溝への銅メッキの浸入を促進する適宜の添加剤が用いられることが好ましい。
【００１８】
次に、レジスト１７の除去、及び、シード層１６の除去が行われる（図３（Ｄ）を参照）。各配線７の間に残留するレジスト１７及びシード層１６の除去は、適宜のエッチング液に浸されることによって行われる。
【００１９】
上記一連の工程は、セミアディティブ法とも呼ばれる。上記一連の工程を経て配線７が形成された後は、第１金属層１３が配線７の表面に形成される（図４（Ａ）を参照。本願でいう「第１工程」の一例である）。第１金属層１３は、比較的不活性なＮｉ（ニッケル）系の金属で形成される。第１金属層１３を形成する材料としては、例えば、ＮｉＰやＮｉＷＰの他、例えば、ＮｉＢやＮｉＷＢ、ＮｉＢＰ等の各種材料が挙げられる。これらの材料であれば、Ｃｕ（銅）に析出する性質を利用した無電解メッキにより、これらの材料を第２樹脂絶縁層９の表面に析出させることなく配線７の表面に形成可能である。
【００２０】
次に、フッ化ニッケル層１４が配線７の表面に形成される（図４（Ｂ）を参照。本願でいう「第２工程」の一例である）。フッ化ニッケル層１４は、ＮｉＰ（ニッケル−リン）を用いた無電解メッキにより、配線７の表面にＮｉＰの膜が上記の工程で選択的に形成された後、当該ＮｉＰの膜にフッ素系ガスを用いたプラズマ処理が施されることにより形成される。
【００２１】
配線７の表面に成膜されるＮｉＰの膜厚は、配線７の配線幅や配線間隔に応じるが、例えば、５０ｎｍ程度にすることが考えられる。また、プラズマ処理の条件は、例えば、ＣＦ４（四フッ化炭素）ガスを使い、流量１００ｃｃｍ，圧力１．５Ｐａ，ＲＦパワー３００Ｗ程度で６００秒程度処理とする。この処理条件であれば、例えば、５０ｎｍのＮｉＰ膜において表面から深さ１０ｎｍ程度のＮｉがフッ化され、フッ化ニッケルの層が形成される。
【００２２】
次に、第２金属層１５が配線７の表面に形成される（図４（Ｃ）を参照。本願でいう「第３工程」の一例である）。第２金属層１５は、無電解メッキにより、配線７の表面に選択的に形成される。第２金属層１５は、例えば、ＮｉＰ、ＮｉＢ、ＮｉＷＰ、ＮｉＷＢまたはＣｏＷ等を用いた無電解メッキにより形成可能である。また、第２金属層１５は、ＣｏＰやＣｏＷＰ，Ｐｄ等の不活性な金属で形成することも可能である。第２金属層１５の厚さは、配線７の配線間隔にもよるが、例えば、５０ｎｍ程度が好ましい。
【００２３】
次に、基板１０の上側に第２樹脂絶縁層９が形成される（図４（Ｄ）を参照）。基板１０の上側に第２樹脂絶縁層９が形成されることにより、配線７が第２樹脂絶縁層９に埋設された状態になる。バリヤ膜１２は、第２金属層１５によって第２樹脂絶縁層９に接しているため、第２樹脂絶縁層９との密着も確保される。
【００２４】
上記一連の工程を経ることにより、フッ化ニッケル層１４を有するバリヤ膜１２によって第２樹脂絶縁層９から配線７が覆われたインターポーザ基板３が完成する。
【００２５】
図５は、配線間の電界強度をグラフで示した図である。微細な配線を有するインターポーザ基板等の各種回路基板においては、配線材料としてＣｕ（銅）が用いられ、樹脂絶縁材が絶縁層に用いられる。そして、回路基板の配線は、微細化に対応するべく、例えば、フォトレジストによるパターン形成と電解メッキを用いたセミアディティブ法で形成される。また、高信頼性化のため、それらの配線には無電解メッキ可能なＮｉ（ニッケル）系の金属がバリヤ膜として被膜される。しかし、図５において破線の枠で示すように、配線間の電界強度は、配線間の距離（スペース）が１μｍ以下になると急上昇する。よって、２μｍ以上の配線に従来から用いられているＮｉＰメタルキャップ等のバリヤを、１μｍ以下の配線のバリヤとしてそのまま用いると、バリヤ性が不足し、イオンマイグレーショ
ン等が原因で、ＨＡＳＴ等の信頼性試験においてリーク電流が基準を満たせない。
【００２６】
この点、上記実施形態のインターポーザ基板３では、配線７が、表面がＮｉＰのバリヤ膜よりも化学的に安定的なフッ化ニッケル層１４を有するバリヤ膜１２によって第２樹脂絶縁層９から覆われているため、ＮｉＰメタルキャップよりもイオンマイグレーションの進行が抑制される。よって、上記実施形態のインターポーザ基板３に備わるフッ化ニッケル層１４は、狭小な配線７間に生ずる比較的高い電界強度に耐えることができる。したがって、インターポーザ基板３は、ＨＡＳＴ等の信頼性試験においても良好な試験結果が得られることになる。
【００２７】
フッ化ニッケル層１４の効果を検証したので、その検証結果を以下に示す。
【００２８】
図６は、インターポーザ基板３との比較に用いた比較例に係るインターポーザ基板１０３の製造工程を示した図である。インターポーザ基板１０３は、図３に示したセミアディティブ法と同様の方法で配線１０７が第１樹脂絶縁層１０８や密着層１１１を介して基板１１０の上に形成された後、バリヤ膜１１２が配線１０７の表面に形成される（図６（Ａ）を参照）。バリヤ膜１１２は、Ｎｉ（ニッケル）系の金属による無電解メッキにて形成される。
【００２９】
次に、基板１１０の上側に第２樹脂絶縁層１０９が形成される（図６（Ｂ）を参照）。基板１１０の上側に第２樹脂絶縁層１０９が形成されることにより、配線１０７が第２樹脂絶縁層１０９に埋設された状態になる。
【００３０】
上記一連の工程を経ることにより作成されたインターポーザ基板１０３と、上記実施形態に係るインターポーザ基板３の２つの試料に対してＨＡＳＴ試験を行ったところ、以下のような結果となった。図７は、ＨＡＳＴ試験の結果をグラフで示した図である。
【００３１】
図７のグラフの「処理無し」は、比較例に係るインターポーザ基板１０３のＨＡＳＴ試験の歩留まりを示している。また、図７のグラフの「フッ化処理有り」は、実施形態に係るインターポーザ基板３のＨＡＳＴ試験の歩留まりを示している。本検証におけるＨＡＳＴ試験の試験条件は、配線幅と配線間隔と配線高さが何れも１．０μｍであり、配線の下部にあるＴｉ（チタン）の密着層の厚さは２０ｎｍである。また、比較例に係るインターポーザ基板１０３のバリヤ膜１１２は、厚さ５０ｎｍのＮｉＰである。また、実施形態に係るインターポーザ基板３の第１金属層１３は厚さ５０ｎｍのＮｉ、フッ化ニッケル層１４は厚さ１０ｎｍ程度のフッ化ニッケル、第２金属層１５は厚さ５０ｎｍのＮｉである。また、バイアス電圧は３．５Ｖである。２つの棒グラフを見比べると明らかなように、実施形態に係るインターポーザ基板３のＨＡＳＴ試験の歩留まりは、比較例に係るインターポーザ基板１０３のＨＡＳＴ試験の歩留まりｍの３倍以上という結果が得られた。この結果より、フッ化ニッケル層を配線のバリヤ膜中に有する回路基板は、フッ化ニッケル層を配線のバリヤ膜中に有しない回路基板よりも高い信頼性を有することが確認された。
【００３２】
なお、本願で開示する回路基板は、上記実施形態のインターポーザ基板３に限定されるものではない。図８は、変形例に係る電子装置の構造を示した図である。本願で開示する回路基板は、例えば、図８に示されるように、複数チップ間を樹脂基板上で再配線するために用いる回路基板（Multi  Chip Package）であってもよい。また、本願で開示する回
路基板は、例えば、Ｆａｎ  Ｏｕｔ  ＷＬＰ（Wafer level package）用の基板、ガラス
や樹脂基板等を基材とした配線中継基板（インターポーザ基板）など、インターポーザ以外の各種回路基板であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１・・電子装置：２・・プリント基板：３，１０３・・インターポーザ基板：４・・ＬＳＩチップ：５・・半田バンプ：６・・マイクロバンプ：７，１０７・・配線：８，１０８・・第１樹脂絶縁層：９，１０９・・第２樹脂絶縁層：１０，１１０・・基板：１１，１１１・・密着層：１２，１１２・・バリヤ膜：１３・・第１金属層：１４・・フッ化ニッケル層：１５・・第２金属層：１６・・シード層：１７・・レジスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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