(57)【要約】【課題】基板にコンデンサを内蔵した場合には、コンデンサ容量を大容量化する場合、電極サイズが大型化せず、配線エリアが大きくならず、且つコンデンサの構造を変えることなく、同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続ができる基板内蔵型コンデンサ構造を提供し、更に、コンデンサ容量が安定し、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供する。【解決手段】２つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置した基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置したことを特徴とする基板内蔵型コンデンサ構造。
【請求項２】
多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように形成し、前記くし形配線の配線の表面上部に絶縁層及び上部電極を順次に積層形成し、前記絶縁層を貫通する導通路を介して前記くし形配線及び上部電極を導通する回路を形成することを特徴とする請求項１記載の基板内蔵型コンデンサ構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置やプリント多層配線回路の基板内蔵型コンデンサ構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板内蔵型のコンデンサ構造は、絶縁体層の両面に電極を配置する構造を採っていた。公知の技術では、誘電体粉末と樹脂を混合し誘電体基板を形成し、その両面に電極を形成し、形状をエッチングで制御している。特徴は、ピンホールのない材料と電極サイズをエッチングで容易に調整できるということである（特許文献１参照）。この形状では、基板の重ね方向でしかコンデンサを形成することができないため、設計の自由度が少ない問題がある。例えば、図８は、基板１上に導電体９５ａを配置し、該上に誘電体９０を介して導電体９５ｂを配置したコンデンサ構造を積層形成されている。その配線は片方が基板面の配線９６ａ、もう一方が上層の配線９６ｂである。
【０００３】
次に、対向型のコンデンサを基板ないに形成した際に、片側の電極を複数の小電極にすることで電極の短絡が発生しても歩留まりを上げられることを特徴としている（特許文献２参照）。この対極型のコンデンサでは、基板の厚み方向でしか配線をつなげられないため、同一層で他の素子を埋め込むことが困難になる。例えば、図９は、基板１上に導電体９５ａ及び導電体９５ｂを配置し、該隙間に誘電体９０配置したコンデンサ構造を平面形成されている。その配線は片方が基板面の配線９６ａ、もう一方が基板面の配線９６ｂである。
【０００４】
誘電体層に酸化アルミを用いて対極型のコンデンサを基板に埋め込むことを特徴としている（特許文献３参照）。対極型のコンデンサは、上記と同様な理由で問題がある。その他の公知の技術としては、特許文献４、特許文献５が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特願平０３−２８２３２４号公報
【特許文献２】
特願平０５−１９６７８８号公報
【特許文献３】
特願平０７−３９７８８号公報
【特許文献４】
特願平０６−２２５４１７号公報
【特許文献５】
特願平０６−３２５７２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
配線回路基板の内部にコンデンサを形成する際、コンデンサ容量を大きくしようとすると従来の形状では電極サイズが大きくなり、基板内部のコンデンサの占有率が大きくなり、配線回路を引き回すことができなくなる問題が発生していた。また、従来のコンデンサ構造は、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化し、所望のコンデンサ容量を得ることが難しい問題があった。基板にコンデンサを内蔵した場合には、同じ配線層での接続と上下の配線層での接続でコンデンサの構造を変える必要があった。
【０００７】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、基板にコンデンサを内蔵した場合には、コンデンサ容量を大きくしようとする場合、電極サイズが大きくならず、配線回路を引き回す配線エリアが大きくならず、コンデンサの構造を変えることなく同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続できる配線設計の自由度が大きい基板内蔵型コンデンサ構造を提供する。更に、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化されずに、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る発明は、２つの導電体の間に誘電体を挟んで向き合う構造のコンデンサ構造において、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように配置し、前記くし形配線の配線の上部に絶縁層及び絶縁層を貫通する導通路を介して上部電極を配置したことを特徴とする基板内蔵型コンデンサ構造である。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、多層配線回路の基板上にくし形の配線を互いに向かい合うように形成し、前記くし形配線の配線の表面上部に絶縁層及び上部電極を順次に積層形成し、前記絶縁層を貫通する導通路を介して前記くし形配線及び上部電極を導通する回路を形成することを特徴とする請求項１記載の基板内蔵型コンデンサ構造の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の配線基板内蔵型コンデンサ構造の製造工程を図６及び図７により説明する。
【００１１】
最初に、基板１上に薄膜導体層２を形成する。（図６（ａ）参照）
【００１２】
前記基板１上に感光性レジストを形成する。フォトプロセス法を用いて、くし形配線のレジストパターン３を形成する。（図６（ｂ）参照）
【００１３】
前記薄膜導体層２をめっき電極にし、電解めっきによってレジストの開口部にめっき層６０を形成する。（図６（ｃ）参照）
【００１４】
感光性レジスト３を除去する。（図６（ｄ）参照）
【００１５】
基板１表面の前記薄膜導体層２をソフトエッチングし、くし形配線層６０ａを形成する。（図６（ｅ）参照）
【００１６】
次に、くし形配線層６０ａ上に絶縁層５０を形成する。前記絶縁層５０には、上部電極とくし形配線層の接続部に導通路用の貫通穴８０をレーザー加工によって加工を行う。（図６（ｆ）参照）
【００１７】
前記絶縁層５０上及び前記穴内に無電解めっきならびに電解めっきによって導体層５及び導通路８０ａを形成する。（図７（ｇ）参照）
【００１８】
前記導体層５上に感光性レジストを形成した後、フォトプロセス法を用いて、上部配線のレジストパターン６を形成する。（図７（ｈ）参照）
【００１９】
前記レジストパターン６をマスクとし、導体層５をエッチングによって除去する。（図７（ｉ）参照）
【００２０】
次に、レジストパターン６を除去し、上部電極１０、２０を形成する。これらの工程で本発明の基板内蔵用コンデンサ構造を形成することができる。コンデンサの容量は、上部の電極の面積を変えることで容易に調整が行える。（図７（ｊ）参照）
【００２１】
以下、本発明の実施例について図１〜図５を用いて詳細に説明する。なお、本発明の基板内蔵用コンデンサは、前述の図６及び図７の工程で作製した。
【００２２】
〈実施例１〉
基板１上に無電解銅めっきによって薄膜金属層２を形成した。無電解銅めっきの膜厚は、２μｍとした。次に厚さ５０μｍのドライフィルムレジストを金属薄膜層２上にラミネータを用いてラミネートコーティングを行った。フォトリソグラフィ工程によって露光、現像を行うことでくし形配線のレジストパターン３を形成した。前記レジストパターン３の開口部に薄膜金属層２を電極にして電解銅めっきを行い、くし形の電極部６０を形成した。前記レジストパターン３を５％の水酸化ナトリウム溶液で剥離除去を行い、薄膜金属層２を過硫酸アンモニウム溶液（２００ｇ／ｌ）で溶解除去し、くし形電極部６０ａを形成した。くし形配線部を形成した基板を６０℃の温純水で洗浄し、１２０℃のオーブンで乾燥した後、厚さ５０μｍの熱硬化型の絶縁層用ドライフイルムを真空ラミネータを用いてラミネートし、１６０℃，１時間の加熱によって硬化させ、絶縁層５０を形成した。上部電極部とくし形配線パターンを接続するため導通路部分にレーザー加工を用いて８０μｍφの穴加工を行った。レーザー加工には、炭酸ガスレーザーを用いた。レーザー加工後に絶縁層に無電解銅めっきならびに電気銅めっきを行い、絶縁層及び導通路用穴内全面に、金属層５を１０μｍの膜厚が得られるように形成した。金属層を形成した後、ドライフィルムレジストをコーティングし、上部電極パターン用フォトマスクを用いて露光後、現像した。前記レジストパターンを形成後に塩化第二鉄液を用いたエッチングによって上部電極１０を形成する。次に、レジストパターン６を水酸化ナトリウム溶液で除去することで、図１に示すような本発明の基板内蔵用コンデンサ形状を形成した。
【００２３】
図１に示すように、基板１上には、左側にくし型配線４０と、右側にくし型配線３０が互いに向かい合うように配置され、左右のくし型配線３０、４０の上層にくし型に平行する方向に分割された上部電極が形成され、図面手前には上部電極２０、図面奥は上部電極１０が形成されている。左右のくし型配線３０、４０と、上部電極とは、導通路８０ａを介して導通されている。
【００２４】
多層配線回路の基板１上にくし形の配線３０、４０を互いに向かい合うように配置し、そのくし形配線の配線に絶縁体を貫通する導通路を介して、電極（上部電極）を配置した。この構造にすることで、同層でも上下層でも同じ構造で配線を取り出すことが可能となる。
【００２５】
図５は、同層又は、上下層に配線を接続する事例の斜視図である。すなわち、同層の接続の場合には、左右のくし形配線４０、３０の両端から端子を引き出し配線パターン７０に接続する。また、上下層の接続では、例えば上部電極１０と、くし形配線３０の端部から端子を引き出し配線パターン７０に接続することができる。
【００２６】
図４は、図１の破線（ｘ−ｘ）の側断面図である。図４に示すように基板１上に、くし型配線３０及びくし型配線４０が交互に配置されている。該くし型配線は、側面及び表面に絶縁層５０が形成された構造である。前記絶縁層５０上に上部電極１０及び上部電極２０が電極形成されている。図上では表示されないが、くし型配線３０、４０と、上部電極１０、２０とは絶縁層５０を貫通する穴内に導通路８０ａを形成し、接続されている。
【００２７】
従来の構造と異なり、くし形の配線の厚みとくし形配線の配線ピッチによって容量を調整し、くし形配線上ならびにくし形配線間に誘電率の高い絶縁体層を形成することで容量の向上を計っている。さらにまた、くし形配線の上部に絶縁層を貫通する導通路を介して電極を形成することでき小面積で高容量のコンデンサを形成することができる。
【００２８】
〈実施例２〉
以下、実施例２について図２を用いて詳細に説明する。実施例１と同様の工程で製造し、上部電極形状のみが異なる実施例である。図２に示すようにのように、左右のくし型配線３０、４０の上層にくし型に直行する方向に分割された上部電極が形成され、図面左側には上部電極１０、図面右側は上部電極２０が形成されている。また、実施例１と同様の効果を得ることができた。
【００２９】
〈実施例３〉
以下、実施例３について図３を用いて詳細に説明する。実施例１と同様の工程で製造し、上部電極形状のみが異なる実施例である。図３に示すようにのように、左右のくし型配線３０、４０の上層の全面に上部電極１０が形成され、図面には１個の上部電極１０が形成されている。実施例１と同様の効果を得ることができた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の基板内蔵用コンデンサの構造を用いることで、小面積で従来のコンデンサ構造よりも容量の大きなコンデンサを得ることができた。また、同じ配線層での接続、又は上下の配線層での接続できるため、コンデンサの設計が同じ構造で可能となり、回路設計の時間を短縮することができた。更に、電極間に存在する絶縁体の厚さのバラツキによって容量が大きく変化せずに、容易に所望のコンデンサ容量を得る基板内蔵型コンデンサの製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図２】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図３】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図４】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【図５】本発明の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、本発明の基板内蔵型コンデンサ構造を製造する工程側断面図である。
【図７】（ｇ）〜（ｉ）は、本発明の基板内蔵型コンデンサ構造を製造する工程側断面図である。
【図８】従来の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【図９】従来の基板内蔵型コンデンサ構造の一例を示す模式側断面図である。
【符号の説明】
１…基板
２…薄膜金属層
３…レジストパターン
５…導体層
６…レジストパターン
１０…上部電極
２０…上部電極
３０…くし形配線（くし形電極）
４０…くし形配線（くし形電極）
５０…絶縁層
６０…めっき層
６０ａ…くし形配線（くし形電極）
７０…配線パターン
８０…導通路用穴
８０ａ…導通路
９０…誘電体
９５ａ…導電体
９５ｂ…導電体
９６ａ…配線エリア
９６ｂ…配線エリア
【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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【図９】
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