(57)【要約】【目的】パッシベーション膜及び下部電極の腐食を防止できる薄膜回路及びその製造方法を得る。【構成】基板１１上に形成された下部電極膜１２；下部電極膜１２上の一部に形成された薄膜回路素子１３；下部電極膜１２上の薄膜回路素子１３とは異なる位置に形成され、該下部電極膜１２と導通する上部電極膜１４；この上部電極膜１４上に形成され、上面が露出する無電解メッキ電極膜１５；及びこの無電解メッキ電極膜１５を除いて薄膜回路素子１３を覆うパッシベーション膜１６；を有する薄膜回路１０において、パッシベーション膜１６のパターンと、上部電極膜１４及び無電解メッキ電極膜１５のパターンとが重なることなく非接触であり、且つ、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間、及び上部電極膜１４と下部電極膜１２の間に、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４との非接触部分を含んで、エッチングバリア膜２０を介在させる。エッチングバリア膜２０は、上部電極膜１４を腐食させるエッチング液に腐食しない金属材料からなる。【選択図】  図１
2004327895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された下部電極膜；この下部電極膜上の一部に形成された薄膜回路素子；前記下部電極膜上の薄膜回路素子とは異なる位置に形成され、該下部電極と導通する上部電極膜；この上部電極膜上に形成され、上面が露出する無電解メッキ電極膜；及びこの無電解メッキ電極膜を除いて前記薄膜回路素子を覆うパッシベーション膜；を有する薄膜回路において、
前記パッシベーション膜のパターンと、前記上部電極膜及び前記無電解メッキ電極膜のパターンとが重なることなく非接触であり、
前記パッシベーション膜と前記下部電極膜の間、及び前記上部電極膜と前記下部電極膜の間に、前記パッシベーション膜と上部電極膜との非接触部分を含んで、エッチングバリア膜を介在させたことを特徴とする薄膜回路。
【請求項２】
請求項１記載の薄膜回路において、前記エッチングバリア膜は、前記上部電極膜を腐食させるエッチング液に腐食しない金属材料で形成されている薄膜回路。
【請求項３】
請求項２記載の薄膜回路において、前記無電解メッキ電極膜はＮｉ、Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕのいずれかにより形成され、前記上部電極膜はＣｕ／Ｎｉ又はＣｕ／Ｔｉ／Ａｕにより形成されていて、前記エッチングバリア膜は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのいずれか一種以上の元素を含む金属材料によって形成されている薄膜回路。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薄膜回路において、前記薄膜回路素子は前記下部電極膜を下電極とする薄膜コンデンサであり、前記パッシベーション膜と下部電極膜の間に介在するエッチングバリア膜は、前記パッシベーション膜と上部電極膜との非接触部分の近傍にのみ設けられている薄膜回路。
【請求項５】
基板上に下部電極膜を形成する工程；
この下部電極膜上の一部に薄膜回路素子を形成する工程；
前記下部電極膜上の薄膜回路素子とは異なる位置に、エッチングバリア膜を形成する工程；
エッチングバリア膜上に、前記下部電極膜と導通する上部電極膜を形成する工程；
この上部電極膜のパターンと接触しないように、前記エッチングバリア膜の上及び前記下部電極膜の上に、前記薄膜回路素子を覆うパッシベーション膜を形成する工程；
エッチングにより前記上部電極膜の表面に新たな面を露出させる工程；及び
無電解メッキ法により、前記上部電極膜上に無電解メッキ電極膜を形成する工程；
を有することを特徴とする薄膜回路の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の薄膜回路の製造方法において、前記エッチングバリア膜は、前記上部電極膜を腐食させるエッチング液に腐食しない金属材料で形成されている薄膜回路の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の薄膜回路の製造方法において、前記無電解メッキ電極膜をＮｉ又はＮｉ／Ａｕにより形成し、前記上部電極膜をＣｕ／Ｎｉにより形成して、前記エッチングバリア膜をＣｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのいずれか一種以上の元素を含む金属材料によって形成する薄膜回路の製造方法。
【請求項８】
請求項５ないし７のいずれか一項に記載の薄膜回路の製造方法において、前記薄膜回路素子は、前記下部電極膜上の一部に誘電体膜と上電極を積層した薄膜コンデンサとして形成されている薄膜回路の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、外部接続用または素子実装用の端子電極を備えた薄膜回路及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
薄膜回路には、通常、外部接続用又は素子実装用の端子電極が複数備えられている。従来の薄膜回路１００は、図３に示すように、基板１０１上に形成された下部電極膜１０２と、この下部電極膜１０２上の一部に形成された薄膜回路素子１０３と、下部電極膜１０２と導通する上部電極膜１０４と、この上部電極膜１０４上に形成され、上面が露出する無電解メッキ電極膜１０５と、この無電解メッキ電極膜１０５を除いて薄膜回路素子１０３を覆うパッシベーション膜１０６とを有している。図示実施形態の薄膜回路素子１０３は、下部電極膜１０２を下電極１０３ａとし、この下電極の上に誘電体膜１０３ｂと上電極１０３ｃを積層した薄膜コンデンサである。
【０００３】
このような従来構造の薄膜回路１００において、無電解メッキ電極膜１０５は、メッキ電極形成エリアを除いて上部電極膜１０４、薄膜回路素子１０３及び下部電極膜１０２がパッシベーション膜１０６で覆われた後に、無電解メッキ法を用いて形成されている。この無電解メッキを行なう際には、上部電極膜１０４の新たな表面を露出させるため、前処理としてソフトエッチングが行なわれている。
【０００４】
しかしながら、ソフトエッチングを行なうと、上部電極膜１０４とパッシベーション膜１０６との界面にオーバーエッチングが生じ、図３に矢印で示すように、この界面からエッチング液や無電解メッキ液がパッシベーション膜１０６の内部に浸入してしまうことが判明した。パッシベーション膜１０６内に浸入したエッチング液や無電解メッキ液は、洗浄しても、完全には取り除くことが難しい。
【０００５】
通常、電極形成後には、高温・高湿状態で信頼性試験が実施される。またパッシベーション膜１０６の表面は熱処理により硬くなっているが、パッシベーション膜１０６の内部は吸湿性を有している。このため、エッチング液や無電解メッキ液が残留した状態のまま信頼性試験が実施されると、パッシベーション膜１０６の内部で腐食が進行し、この腐食が上部電極膜１０４及び無電解メッキ電極膜１０５の近傍に形成された薄膜回路素子１０３に悪影響を及ぼすことがある。特に薄膜回路素子１０３が薄膜コンデンサである場合、パッシベーション膜１０６の腐食により上電極１０３ｃが酸化膨張して、この結果、誘電体膜１０３ｂにクラックを生じさせてしまう虞がある。誘電体膜１０３ｂに生じたクラックは、薄膜コンデンサ１０３のショート又はリークの要因となる。このようなクラック発生を回避するためには、上部電極膜１０４及び無電解メッキ電極膜１０５と薄膜コンデンサ１０３の間隔を十分に確保できればよいが、従来では回路設計上、限界がある。
【０００６】
【特許文献】
特開平８−１８１４２３号公報
特開平５−１８２９７２号公報
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、パッシベーション膜及び下部電極の腐食を防止できる薄膜回路及びその製造方法を得ることを目的とする。
【０００８】
【発明の概要】
本発明は、エッチング液や無電解メッキ液がパッシベーション膜及び下部電極膜の内部に入り込む浸入経路を遮断すれば、パッシベーション膜及び下部電極の腐食を防止できることに着目してなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、基板上に形成された下部電極膜；この下部電極膜上の一部に形成された薄膜回路素子；前記下部電極膜上の薄膜回路素子とは異なる位置に形成され、該下部電極と導通する上部電極膜；この上部電極膜上に形成され、上面が露出する無電解メッキ電極膜；及びこの無電解メッキ電極膜を除いて前記薄膜回路素子を覆うパッシベーション膜；を有する薄膜回路において、前記パッシベーション膜のパターンと、前記上部電極膜及び前記無電解メッキ電極膜のパターンとが重なることなく非接触であり、且つ、前記パッシベーション膜と前記下部電極膜の間、及び前記上部電極膜と前記下部電極膜の間に、前記パッシベーション膜と上部電極膜との非接触部分を含んで、エッチングバリア膜を介在させたことを特徴としている。
【００１０】
上記薄膜回路において、無電解メッキ電極膜を形成する際には、前処理としてエッチングが行なわれ、上部電極膜が所定厚さだけ削られる。このため、エッチングバリア膜は、上部電極膜を腐食させるエッチング液に腐食しない金属材料で形成する。具体的に例えば、無電解メッキ電極膜がＮｉ、Ｎｉ／Ａｕ、Ａｕのいずれかにより形成され、上部電極膜がＣｕ／Ｎｉ又はＣｕ／Ｔｉ／Ａｕにより形成されている場合、エッチングバリア膜はＣｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのいずれか一種以上の元素を含む金属材料によって形成されていることが好ましい。ただし、上部電極膜は、無電解メッキ電極膜がＮｉ又はＮｉ／Ａｕにより形成されている場合にＣｕ／Ｎｉで形成され、無電解メッキ電極膜がＡｕにより形成されている場合にＣｕ／Ｎｉ又はＣｕ／Ｔｉ／Ａｕで形成される。
【００１１】
上記構成によれば、エッチングバリア膜が介在したパッシベーション膜及び下部電極膜は、上部電極膜のエッチングによる影響を受けずに済む。よって、パッシベーション膜とエッチングバリア膜の間、及び下部電極膜とエッチングバリア膜の間に、エッチング液や無電解メッキ液の浸入する隙間（経路）を生じさせることがない。すなわち、パッシベーション膜及び下部電極膜の腐食を防止できる。
【００１２】
なお、パッシベーション膜と下部電極膜の間、及び上部電極膜と下部電極膜の間にエッチングバリア膜が介在していても、パッシベーション膜が上部電極膜に接触していると、エッチングにより上部電極膜が削られたときにパッシベーション膜と上部電極膜との間に隙間（エッチング液や無電解メッキ液の浸入経路）ができてしまうため、パッシベーション膜及び下部電極膜の腐食を防止することができない。これは、前述したように、パッシベーション膜の表面は熱処理によって硬くなっていても、パッシベーション膜の内部が吸湿性を有していて、エッチングに対する耐性が弱いことによる。
【００１３】
薄膜回路素子としては、下部電極膜を下電極とする薄膜コンデンサを備えることができる。薄膜コンデンサを備える場合、パッシベーション膜と下部電極膜の間に介在するエッチングバリア膜の領域は、該薄膜コンデンサの特性に影響を与えないように、パッシベーション膜と上部電極膜との非接触部分の近傍にのみ設けられていることが好ましい。
【００１４】
また本発明は、製造方法による態様では、基板上に下部電極膜を形成する工程；この下部電極膜上の一部に薄膜回路素子を形成する工程；下部電極膜上の薄膜回路素子とは異なる位置に、エッチングバリア膜を形成する工程；エッチングバリア膜上に、下部電極膜と導通する上部電極膜を形成する工程；この上部電極膜のパターンと接触しないように、エッチングバリア膜の上及び下部電極膜の上に、薄膜回路素子を覆うパッシベーション膜を形成する工程；エッチングにより上部電極膜の表面に新たな面を露出させる工程；及び無電解メッキ法により、上部電極膜上に無電解メッキ電極膜を形成する工程；を有することを特徴としている。
【００１５】
薄膜回路素子としては、薄膜コンデンサを設けることができる。薄膜コンデンサは、下部電極膜上の一部に誘電体膜と上電極を積層形成することにより、得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明を適用した薄膜回路（端子電極の近傍）を示す部分断面図及び平面図である。
【００１７】
薄膜回路１０は、基板１１上に形成された下部電極膜１２と、この下部電極膜１２上の一部に形成された薄膜回路素子１３と、下部電極膜１２上の薄膜回路素子１３とは異なる位置に形成され、下部電極膜１２と導通する上部電極膜１４と、この上部電極膜１４上に形成され、上面が露出するＮｉ無電解メッキ電極膜１５と、このＮｉ無電解メッキ電極膜１５を除いて薄膜回路素子１３を覆うパッシベーション膜１６とを有している。
【００１８】
下部電極膜１２は、例えばＣｕ又はＣｕ／Ｎｉによって、上部電極膜１４よりも十分大きな面積で形成されている。この下部電極膜１２の膜厚は、例えば３μｍ程度である。
【００１９】
本実施形態の薄膜回路素子１３は、下部電極膜１２を下電極１３ａとする薄膜コンデンサである。薄膜コンデンサ１３は、下電極１３ａと、この下電極１３の上に積層された誘電体膜１３ｂ及び上電極１３ｃを有している。誘電体膜１３ｂは例えばＳｉＯ２により形成され、上電極１３ｃは例えばＣｕ又はＣｕ／Ｎｉにより形成されている。
【００２０】
上部電極膜１４は、Ｎｉ無電解メッキ電極膜１５とほぼ等しい面積を有し、例えばＣｕ／Ｎｉによって形成されている。この上部電極膜１４には、Ｎｉ無電解メッキ電極膜１５を形成する無電解メッキ工程時に、前処理としてソフトエッチングが施されている。図１に示す完成状態の上部電極膜１４は、例えば約６μｍ程度の膜厚を有している。
【００２１】
パッシベーション膜１６は、有機レジスト材料により、例えば約１０μｍ程度の膜厚で形成されている。このパッシベーション膜１６と、上部電極膜１４及びＮｉ無電解メッキ電極膜１５とは、互いに重ならないようにパターン形成されていて、非接触である。パッシベーション膜１６から上部電極膜１４までの距離間隔ｄは、例えば約３〜１０μｍ程度である。
【００２２】
以上の薄膜回路１０では、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間、及び上部電極膜１４と下部電極膜１２の間に、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４との非接触部分を含んで、エッチングバリア膜２０が介在している。このエッチングバリア膜２０は、図２に示すように下部電極膜１２よりも小さく且つ上部電極膜１４よりも大きい面積を有しており、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４との非接触部分（上部電極膜１４の周囲）に露出している。
【００２３】
本実施形態では、薄膜回路素子は薄膜コンデンサ１３であるから、薄膜コンデンサ１３の特性に影響を与えないように、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間には、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４との非接触部分の近傍にのみ、エッチングバリア膜２０が介在している。
【００２４】
エッチングバリア膜２０は、上部電極１４を腐食させるエッチング液に腐食されない金属材料で形成されている。本実施形態では、上部電極膜１４がＣｕ／Ｎｉにより形成されているため、例えばＣｒ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗのいずれか一種以上の元素によって形成されている。これらエッチング耐性を有する金属材料で形成されたエッチングバリア膜２０は、上部電極膜１４のエッチング時にエッチングされることがない。別言すれば、エッチングバリア膜２０で覆われた、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の界面及び上部電極膜１４と下部電極膜１４の界面は、エッチングの影響を受けることがない。
【００２５】
次に、図１及び図２に示される薄膜回路の製造方法の一実施形態について説明する。
【００２６】
先ず、基板１１の上に、下部電極膜１２を形成する。
【００２７】
次に、下部電極膜１２の上に、該下部電極膜１２よりも小さく且つ形成すべきＮｉ無電解メッキ電極膜の面積よりも大きな面積で、後工程で用いられるエッチング液に腐食されないエッチングバリア膜２０を形成する。また下部電極膜１２の上には、エッチングバリア膜２０とは異なる位置で、薄膜コンデンサ１３の誘電体膜１３ｂが形成される。
【００２８】
続いて、エッチングバリア膜２０の上に、形成すべきＮｉ無電解メッキ電極膜とほぼ等しい面積で、上部電極膜１４を形成する。上部電極膜１４は、図１に示す完成状態よりも若干厚い膜厚で形成しておく。この上部電極工程時には、誘電体膜１３ｂの上に上電極１３ｃを同時形成して、薄膜コンデンサ１３を完成させる。
【００２９】
上部電極膜１４を形成したら、該上部電極膜１４のパターンとの平面的な間隔を所定距離ｄだけあけて、エッチングバリア膜２０及び下部電極膜１２の上に、薄膜コンデンサ１３を含む回路表面を覆うパッシベーション膜１６を形成する。ここで、上部電極膜１４とパッシベーション膜１６の距離間隔ｄは、例えば３〜１０μｍ程度とする。形成したパッシベーション膜１６は、熱処理により、その表面を硬化させる。
【００３０】
上記上部電極膜１４の材料と、下部電極膜１２、薄膜コンデンサ１３、パッシベーション膜１６及びエッチングバリア膜２０の膜厚及び材料は、図１及び図２に示す完成状態と同じである。
【００３１】
上記工程により下部電極膜１２からパッシベーション膜１６までが形成されると、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間、下部電極膜１２と上部電極膜１４の間、及び上部電極膜１４とパッシベーション膜１６との間（非接触部分）には、いずれも、エッチングバリア膜２０が介在することとなる。この状態で基板表面には、上部電極膜１４、パッシベーション膜１６、及び上部電極膜１４とパッシベーション膜１６の非接触部分に介在するエッチングバリア膜２０が露出する。
【００３２】
パッシベーション膜１６を形成したら、Ｎｉ無電解メッキの前処理としてソフトエッチングを行ない、上部電極膜１４の表面に新たな面を露出させる。このとき、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４が非接触であり、この非接触部分に露出しているエッチングバリア膜２０は上部電極膜１４（Ｃｕ／Ｎｉ）を腐食させるエッチング液に腐食されない。すなわち、エッチングバリア膜２０によって覆われた、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の界面及び上部電極膜１４と下部電極膜１２の界面は、エッチングの影響を受けずに済む。したがって、パッシベーション膜１６とエッチングバリア膜２０の間、及び下部電極膜１２とエッチングバリア膜２０の間に隙間が生じず、パッシベーション膜１６及び下部電極膜１２の内部にはエッチング液が浸入することがない。
【００３３】
ソフトエッチング後は、新たな面を露出させた上部電極膜１４の上に、Ｎｉ無電解メッキ法により、無電解Ｎｉメッキ電極膜１５を形成する。上述したようにパッシベーション膜１６及び下部電極膜１２とエッチングバリア膜２０の間に隙間が生じていないので、このＮｉ無電解メッキ工程においても、無電解メッキ液がパッシベーション膜１６及び下部電極膜１２の内部に浸入することがない。
【００３４】
以上により、図１及び図２に示す薄膜回路１０が得られる。薄膜回路１０の形成後は、高温・高湿雰囲気で信頼性試験が行なわれる。上記工程により形成された薄膜回路１０では、パッシベーション膜１６及び下部電極膜１２の内部にエッチング液も無電解メッキ液も浸入していないので、高温・高湿雰囲気で信頼性試験を行なってもパッシベーション膜１６及び下部電極膜１２が腐食することがない。パッシベーション膜１６が腐食されていなければ、Ｎｉ無電解メッキ電極膜１５の近傍に形成された薄膜コンデンサ１３において、該パッシベーション膜１６に覆われた上電極１３ｃが体積膨張しないので、誘電体膜１３ｂにクラックが生じることもなく、ショート及びリークを防止できる。
【００３５】
以上のように本実施形態では、パッシベーション膜１６のパターンと、上部電極膜１４及びＮｉ無電解メッキ電極膜１５のパターンとが互いに重なることなく非接触であり、且つ、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間、及び上部電極膜１４と下部電極膜１２の間に、パッシベーション膜１６と上部電極膜１４の非接触部分を含んで、エッチング液に腐食されないエッチングバリア膜２０が介在している。よって、Ｎｉ無電解メッキ工程の前処理として上部電極膜１４にソフトエッチングを施しても、パッシベーション膜１６とエッチングバリア膜２０の間、及び下部電極膜１２とエッチングバリア膜２０の間に隙間が生じることがない。これにより、パッシベーション膜１６及び下部電極膜１２の内部にエッチング液や無電解メッキ液の浸入を防止することができる。エッチング液や無電解メッキ液が浸入していなければ、信頼性試験を行なってもパッシベーション膜１６及び下部電極膜１２の内部が腐食されることはなく、また、Ｎｉ無電解メッキ電極膜１５の近傍に形成された薄膜コンデンサ１３のショートやリークも発生しない。
【００３６】
なお、パッシベーション膜１６と下部電極膜１２の間、及び上部電極膜１４と下部電極膜１２の間にエッチングバリア膜２０が介在していても、パッシベーション膜１６が上部電極膜１４に接触していると、上部電極膜１４がエッチングされることによりパッシベーション膜１６と上部電極膜１４の間に隙間ができてしまうため、パッシベーション膜１６に対してエッチング液や無電解メッキ液の浸入を防止することができない。
【００３７】
本実施形態では、エッチングバリア膜２０はパッシベーション膜１６と上部電極膜１４の非接触部分の近傍にのみ形成されており、薄膜コンデンサ１３が形成されている範囲には存在しないので、薄膜コンデンサ１３の特性に影響を及ぼすことはない。
【００３８】
また本実施形態では、上述したように上部電極膜１４と下部電極膜１２の間にエッチングバリア膜２０が介在しているので、上部電極膜１４と下部電極膜１２が直接接していないので、上部電極膜１４がオーバーエッチングされても下部電極膜１２が影響を受けずに済み、上部電極膜１４側（図１において右側）から下部電極膜１２の内部にエッチング液や無電解メッキ液が浸入することもない。なお、下部電極膜１２は、薄膜コンデンサの下電極とは独立に（別工程）形成されているものであってもよい。
【００３９】
以上では、Ｎｉ無電解メッキ電極膜１５を備えた薄膜回路１０について説明したが、本発明は、無電解メッキ法により形成される無電解メッキ電極膜を備える薄膜回路に適用可能である。例えば、Ａｕメッキ電極を備える場合、上部電極膜はＣｕ／Ｔｉ／Ａｕ又はＣｕ／Ｎｉにより形成し、エッチングバリア膜はＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗにより形成することができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、パッシベーション膜のパターンと、上部電極膜及び無電解メッキ電極膜のパターンとが重なることがなく非接触であり、且つ、パッシベーション膜と下部電極膜の間、及び上部電極膜と下部電極膜との間に、パッシベーション膜と上部電極膜の非接触部分を含んで、エッチング液に腐食されないエッチングバリア膜が介在しているので、パッシベーション膜及び下部電極の内部にエッチング液や無電解メッキ液が浸入することなく、パッシベーション膜及び下部電極の腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である薄膜回路（端子電極近傍）を示す断面図である。
【図２】図１に示す薄膜回路の平面図である。
【図３】従来の薄膜回路を示す断面図である。
【符号の説明】
１０    薄膜回路
１１    基板
１２    下部電極膜
１３    薄膜コンデンサ（薄膜回路素子）
１３ａ  下電極
１３ｂ  誘電体膜
１３ｃ  上電極
１４    上部電極膜
１５    Ｎｉ無電解メッキ電極膜
２０    エッチングバリア膜
【図１】
2004327895.tif 000003
【図２】
2004327895.tif 000004
【図３】
2004327895.tif 000005