(57)【要約】【課題】金属配線層間の絶縁を良好に維持することが可能で、シリコン基体上の絶縁層と金属配線層との密着性を向上したシリコン配線基板を提供する。【解決方法】シリコン基体上に形成された二酸化ケイ素を主成分とする絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合されたシラノール基もしくはアルコキシシラン基を有する有機単分子皮膜と、前記有機単分子皮膜に担持された触媒金属と、前記有機単分子皮膜に前記触媒金属を介して形成されたシード層と、前記シード層上に形成された金属からなる配線層とを具備したことを特徴とするシリコン配線基板。【選択図】図１
2012151355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基体上に形成された二酸化ケイ素を主成分とする絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合されたシラノール基もしくはアルコキシシラン基を末端に有する有機材料からなる有機単分子皮膜と、
前記有機単分子皮膜に担持された触媒金属と、
前記有機単分子皮膜に前記触媒金属を介して形成されたシード層と、
前記シード層上に形成された金属からなる配線層と
を具備したことを特徴とするシリコン配線基板。
【請求項２】
前記有機単分子皮膜は電子供与性基をさらに有することを特徴とする請求項１記載のシリコン配線基板
【請求項３】
前記触媒金属が、銅、ニッケル、パラジウム、白金のいずれかを含むことを特徴とする請求項１または２記載のシリコン配線基板。
【請求項４】
前記配線層は、少なくとも銅を含むことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１項記載のシリコン配線基板。
【請求項５】
シリコン基体上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上にシラノール基もしくはアルコキシシラン基を有する有機材料をコーティングして有機単分子皮膜を形成する工程と、
前記有機単分子皮膜に触媒金属を担持させる工程と、
無電解めっきを施して前記有機単分子皮膜上にシード層を形成する工程と、
前記シード層を形成したシリコン基体を加熱乾燥して、前記絶縁層のＳｉと前記有機単分子皮膜のシラノール基もしくはアルコキシシラン基のＳｉとを酸素を介してシロキサン結合する工程と、
前記シード層上に電解めっきまたは無電解めっきにより金属からなる配線材料層を形成し、パターニングして配線層を形成する工程と
を含むことを特徴とするシリコン配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記加熱乾燥は、減圧加熱乾燥であることを特徴とする請求項５記載のシリコン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、シリコン配線基板およびその製造方法に関し、詳しくはシリコン基体上に銅のような金属配線をシリコン基体に直接接触して拡散しないよう形成した構造のシリコン配線基板およびその製造方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路の配線部分にはアルミニウムが採用されている。しかしながら、アルミニウムは導電率が低く、より高度な集積回路に必要となる微細な配線や高周波信号を使用することが困難である。高度な集積回路の配線金属は、アルミニウムに代わる材料として、抵抗が低く導電率に優れる銅が用いられている。
【０００３】
また、集積回路のみならず配線基板においてもシリコン基体の絶縁層上に銅の配線を形成することが試みられている。銅配線の基体にシリコンを用いる理由は、通常の熱硬化性樹脂を主材とするプラスチック基板に比べて表面が平滑であるため、プラスチック基板の使用に比べてより微細な銅配線の形成が可能になるためである。
【０００４】
しかしながら、シリコン基体の絶縁層（例えばシリコン酸化層）上に銅配線を直接形成すると、シリコン基体に銅が拡散し、本来なら配線間の絶縁層として機能するシリコン基体上のシリコン酸化層が絶縁不良を起こす問題があった。
【０００５】
この問題を解決する手段として、シリコン酸化膜と銅配線の間に銅の拡散を抑制する保護層を形成することで、銅配線がシリコン基体上に拡散することを防ぐ技術が知られている。保護層としてはＴｉＮ、ＴａＮなどが挙げられる。しかしながら、これらはスパッタリング法等のドライプロセスを用いてシリコン基体上に形成されるため、高価な装置が必要で、かつコスト高になる問題があった。
【０００６】
このようなことから特許文献１には、マンガン酸化物を添加したバリア層を用いることが開示されている。しかしながら、バリア層は基板を３００℃から３５０℃まで加熱して形成されるため、配線基板に高温に耐えることのできない部品を搭載している場合は適用できない問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２には層間絶縁膜と銅を主成分とする導電体の間に酸素原子が３０原子％以上含むシリコン炭化膜をバリア膜として介在することが開示されている。しかしながら、シリコン炭化膜に酸素を３０原子％以上含ませるには気相法を使用する必要がある。このため、緻密なシリコン炭化膜を形成することが困難で、シリコン炭化膜で導電体中の銅拡散をより長期間にわたり防止することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９―２３１７３９号公報
【特許文献２】特許第４１５２６１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、シリコン基体上の絶縁層と金属配線その間に緻密で拡散防止作用の優れた有機単分子皮膜を介在することを可能にして金属配線層間の絶縁を良好に維持することができ、かつシリコン基体上の絶縁層と金属配線層との密着性を向上したシリコン配線基板を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明は、ドライプロセスを採用せず、かつ高温に曝す工程を経ずに前述したシリコン配線基板を製造することが可能な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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１側面によると、シリコン基体上に形成された二酸化ケイ素を主成分とする絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合されたシラノール基もしくはアルコキシシラン基を末端に有する有機材料からなる有機単分子皮膜と、
前記有機単分子皮膜に担持された触媒金属と、
前記有機単分子皮膜に前記触媒金属を介して形成されたシード層と、
前記シード層上に形成された金属からなる配線層と
を具備したことを特徴とするシリコン配線基板が提供される。
【００１２】
本発明の第２側面によると、前記第１側面において前記有機単分子皮膜は電子供与性基をさらに有することを特徴とするシリコン配線基板が提供される。
【００１３】
本発明の第３側面によると、前記第１側面または第２側面において前記触媒金属が銅、ニッケル、パラジウム、白金のいずれかを含むことを特徴とするシリコン配線基板が提供される。
【００１４】
本発明の第４側面によると、前記第１側面〜第３側面において前記配線層は少なくとも銅を含むことを特徴とシリコン配線基板が提供される。
【００１５】
本発明の第５側面によると、シリコン基体上に絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上にシラノール基もしくはアルコキシシラン基を有する有機材料をコーティングして有機単分子皮膜を形成する工程と、
前記有機単分子皮膜に触媒金属を担持させる工程と、
無電解めっきを施して前記有機単分子皮膜上にシード層を形成する工程と、
前記シード層を形成したシリコン基体を加熱乾燥して、前記絶縁層のＳｉと前記有機単分子皮膜のシラノール基もしくはアルコキシシラン基のＳｉとを酸素を介してシロキサン結合する工程と、
前記シード層上に電解めっきまたは無電解めっきにより金属からなる配線材料層を形成し、パターニングして配線層を形成する工程と
を含むことを特徴とするシリコン配線基板の製造方法が提供される。
【００１６】
本発明の第６側面によると、前記第５側面において前記加熱乾燥は減圧加熱乾燥であることを特徴とするシリコン配線基板の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、シリコン基体上の絶縁層と金属配線その間に緻密で拡散防止作用の優れた有機単分子皮膜を介在することを可能にして金属配線層間の絶縁を良好に維持することができ、かつシリコン基体上の絶縁層と金属配線層との密着性を向上した高信頼性のシリコン配線基板を提供できる。
【００１８】
本発明によれば、ドライプロセスを採用せず、かつ高温に曝す工程を経ずに前述した効果を有するシリコン配線基板を製造することが可能な方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るシリコン配線基板の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る他のシリコン配線基板の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るさらに他のシリコン配線基板の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るシリコン配線基板の製造工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係るシリコン配線基板を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係るシリコン配線基板を示す概略断面図である。
【００２２】
シリコン基体１上には、二酸化ケイ素を主成分とする絶縁膜２が形成されている。絶縁層２上には、例えば配線層と同形状でシラノール基［Ｓｉ−（ＯＨ）3］もしくはアルコキシシラン基［Ｓｉ−（ＯＲ）3、ここでＲはアルキル基を示す］を末端に有する有機材料からなる有機単分子皮膜３が形成されている。特に、有機材料は取り扱いの容易さからアルコキシシシラン基を含むことが好ましい。有機単分子皮膜３は、シラノール基もしくはアルコキシシラン基のＳｉが絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合されている。有機単分子皮膜３は、金属触媒（図示せず）を担持している。有機単分子皮膜３上には、例えば金属触媒を金属析出核として無電解めっきにより析出されたシード層（図示せず）が形成されている。シード層上には、金属からなる配線層４が形成されている。
【００２３】
シリコン基体１は、リンまたはホウ素がドープされた一般的なシリコン基体材料を用いることができる。
【００２４】
絶縁層２は、二酸化ケイ素を主成分とする材料、例えば熱酸化膜のようなＳｉＯ2から作られる。
【００２５】
有機単分子皮膜３に用いる有機材料は、前述したシラノール基を末端に有する他に、シード層を形成するための触媒金属を担持させるために、触媒金属を配位させることができる電子供与性基を有することが好ましい。電子供与性基は有機材料に複数有することが好ましい。有機材料は、さらに電子供与性基を効果的に配置するためのアルキル基等の炭素骨格を有することが好ましい。
【００２６】
触媒金属を配位させるための電子供与基は、触媒金属を担持することができれば特に限定されないが、例えば１級アミノ基、２級アミノ基、ピリジル基、ピリダジニル基、フェニルアミン基、イミダゾリル基、キノリル基、ピリミジル基、ピロリジル基、インドリル基、インドリニル基、チオール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、ポリエチレングリコール等のポリエーテル類、などの窒素、酸素、硫黄等の電気陰性度の高い元素を含む基を用いることができる。さらに、窒素、酸素、硫黄を含む複素環を電子供与基として用いてもよく、例えばピロール、ピリジン、ビピリジン、ピペリジン、チオフェンや、これらが環状に結合したもの、またはポルフィリン類、環状ポリエーテル類であってもよい。このようなケイ素を含む基および電子供与性基を有する有機材料からなる有機単分子皮膜を絶縁層に形成し、この有機単分子皮膜上に配線層を形成することにより、ケイ素を含む基が絶縁層側に、電子供与性基が配線層側に結合される。
【００２７】
前記電子供与性基が配置される炭素骨格は、特に限定されるものではないが、例えば直鎖アルキル基または分岐したアルキル基、シクロアルキル基、ビニル基、フェニル基等を上げることができる。炭素骨格は、特に触媒金属を取り込みやすくするために直鎖のアルキル基を用いることが好ましい。
【００２８】
前記直鎖アルキル基の炭素数は、特に限定されるものではなく、少なくとも１以上あればよいが、前記電気供与性基を複数配置するために２以上の炭素数を有することが特に好ましい。
【００２９】
前述した特徴を有する有機材料は、例えばＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランや、３［２−（２―アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシランが挙げることができる。
【００３０】
有機単分子皮膜に担持させる触媒金属は、例えば無電解めっきによりシード層を形成できるものであれば特に限定されるものではないが、例えばパラジウム、白金、銅、ニッケルを用いることができる。
【００３１】
シード層および配線層は、無電解めっき法によって形成可能な様々な金属を用いることができ、例えば銅、銀、金、白金、ルテニウム、ロジウム、クロム、ニッケル、鉄などが挙げられるが、低コストで、導電性に優れた銅および銅合金を使用することが好ましい。銅合金は、例えば銅銀合金、銅亜鉛合金、銅錫合金、銅ニッケル合金を挙げることができる。配線層は単一金属で作られる場合に限らず、合金または多層構造、例えばニッケルと銅の多層金属配線層とすることも可能である。
【００３２】
なお、実施形態に係るシリコン配線基板は前述した図１に示すようにシリコン基体１上に金属配線４を絶縁層２および有機単分子皮膜３を介して形成する構造に限定されない。
【００３３】
例えば、図２に示すようにシリコン基体１に貫通孔５を明け、貫通孔５内面を含むシリコン基体１の表裏面に絶縁層２を形成し、貫通孔５内面の絶縁層２を含むシリコン基体１の表裏面の絶縁層２上に有機単分子皮膜３を形成し、さらに有機単分子皮膜３に触媒金属を担持し、シード層を形成し、貫通孔５内面の有機単分子皮膜３の中空部６に金属を埋め込んでビアフィル７を、シリコン基体１の表裏面の有機単分子皮膜３上にビアフィル７と接続される配線層４を形成することによりシリコン配線基板を構成してもよい。
【００３４】
なお、図示はしないがビアフィルはシリコン基体の片面に非貫通の状態で配線層の形成を行い、貫通孔が裏面に露出させ目的で裏面を研磨する基板厚さの調整を行い、再び配線形成を行うことで完成させることができる。この裏面研磨は物理研磨や化学研磨のどちらでもよい。
【００３５】
また、図３に示すようにシリコン基体１に溝８を形成し、溝８内面を含むシリコン基体１の表面に絶縁層２を形成し、溝８内面の絶縁層２を含むシリコン基体１の表面の絶縁層２上に有機単分子皮膜３を形成し、さらに有機単分子皮膜３に触媒金属を担持し、シード層を形成し、溝８内面の有機単分子皮膜３の凹部に金属を埋め込んで配線層４を形成することによりシリコン配線基板を構成してもよい。
【００３６】
以上説明したように第１実施形態によれば、シリコン基体上の絶縁層と金属配線その間に緻密で拡散防止作用の優れた有機単分子皮膜を介在することを可能にして金属配線層間の絶縁を良好に維持することができ、かつシリコン基体上の絶縁層と金属配線層との密着性を向上したシリコン配線基板を提供できる。
【００３７】
すなわち、絶縁層と金属配線層との間に配置される有機単分子皮膜はシラノール基もしくはアルコキシシラン基を末端に有する有機材料からなるため、シラノール基もしくはアルコキシシラン基のＳｉが絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合される。その結果、有機単分子皮膜自体が緻密になるため、優れた拡散防止作用を示し、金属配線層（例えば銅もしくは銅合金の配線層）から銅が絶縁層に拡散するのを防止できる。したがって、配線層間の絶縁を良好に維持することが可能なシリコン配線基板を提供できる。
【００３８】
また、有機単分子皮膜をそのシラノール基もしくはアルコキシシラン基のＳｉを絶縁層のＳｉと酸素を介してシロキサン結合することによって、絶縁層に対する密着性を向上できる。一方、金属配線層は有機単分子皮膜にシード層を介して形成されているため、金属配線層も単分子皮膜に対して良好に密着できる。特に、シラノール基もしくはアルコキシシラン基を末端に有する他に、触媒金属を配位させることができる電子供与性基を有する有機材料からなる有機単分子皮膜は、シード層を形成するための触媒金属を良好に担持させることができる。したがって、金属配線層はシード層、有機単分子皮膜を介して酸化層（実質的にシリコン基体）との密着性を向上できるため、高信頼性のシリコン配線基板を提供できる。
【００３９】
次に、第２実施形態に係るシリコン配線基板の製造方法を図４の（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。
【００４０】
（第２実施形態）
第１工程：図４の（ａ）に示すようにシリコン基体１の表面に二酸化ケイ素を主成分とする絶縁膜２を形成する。
【００４１】
シリコン基体１は前述したようにリンやホウ素がドープされた一般的なシリコン基体材料を用いることができる。
【００４２】
シリコン基体１の表面に絶縁膜２を形成する手段は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2）層をＰＶＤ、ＣＶＤ等によりシリコン基体上に堆積する方法、またはシリコン基体１を酸素および水蒸気雰囲気下で加熱してシリコン基体表面にＳｉＯ2膜を形成する熱酸化法を採用できる。特に、緻密な絶縁層の形成が可能な熱酸化法が好ましい。
【００４３】
製造されるシリコン配線基板は、前述した図２、図３に示すように絶縁層の形成前にシリコン基体に貫通孔もしくは溝を形成することが好ましい。貫通孔もしくは溝の形成方法は、既知の方法、例えばレーザーエッチング法もしくはボッシュ法等を採用できる。
【００４４】
絶縁層は、その表面を予め酸を含む溶液で処理してもよい。この酸処理によりＳｉＯ2表面にＳｉ―ＯＨ部位を発生させることが可能になる。
【００４５】
第２工程：同図４の（ａ）に示すように絶縁層２上に有機単分子皮膜３を形成する。
【００４６】
有機単分子皮膜３に用いる有機材料は、ケイ素と酸素を含むシラノール基［Ｓｉ−（ＯＨ）3］を末端に有するもの、またはシラノール基中のヒドロキシル基の水素をメチル基もしくはエチル基のようなアルキル基で置換したアルコキシシシラン［Ｓｉ−（ＯＲ）3、ここでＲはアルキル基を示す］を末端に有するものを用いることができる。特に、取り扱いの容易さからアルコキシシシラン基を末端に有する有機材料が好ましい。
【００４７】
有機単分子皮膜３に用いる有機材料は、前述したシラノール基もしくはアルコキシシシラン基を末端に有する他に、シード層を形成するための触媒金属を担持させるために、触媒金属を配位させることができる電子供与性基を有することが好ましい。電子供与性基は有機材料に複数有することが好ましい。有機材料は、さらに電子供与性基を効果的に配置するためのアルキル基等の炭素骨格を有することが好ましい。
【００４８】
触媒金属を配位させるための電子供与基は、触媒金属を担持することができれば特に限定されないが、例えば１級アミノ基、２級アミノ基、ピリジル基、ピリダジニル基、フェニルアミン基、イミダゾリル基、キノリル基、ピリミジル基、ピロリジル基、インドリル基、インドリニル基、チオール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、ポリエチレングリコール等のポリエーテル類、などの窒素、酸素、硫黄等の電気陰性度の高い元素を含む基を用いることができる。さらに、窒素、酸素、硫黄を含む複素環を電子供与基として用いてもよく、例えばピロール、ピリジン、ビピリジン、ピペリジン、チオフェンや、これらが環状に結合したもの、またはポルフィリン類、環状ポリエーテル類であってもよい。このようなケイ素を含む基および電子供与性基を有する有機材料からなる有機単分子皮膜を絶縁層に形成し、この有機単分子皮膜上に配線層を形成することにより、シラノール基もしくはアルコキシシシラン基のＳｉを絶縁層側に、電子供与性基を配線層側に結合できる。
【００４９】
前記電子供与性基が配置される炭素骨格は、特に限定されるものではないが、例えば直鎖アルキル基または分岐したアルキル基、シクロアルキル基、ビニル基、フェニル基等を挙げることができる。炭素骨格は、特に触媒金属を取り込みやすくするために直鎖のアルキル基を用いることが好ましい。
【００５０】
前記直鎖アルキル基の炭素数は、特に限定されるものではなく、少なくとも１以上あればよいが、前記電気供与性基を複数配置するために２以上の炭素数を有することが特に好ましい。
【００５１】
前述した特徴を有する有機材料は、例えばＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランや、３［２−（２―アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシランが挙げることができる。
【００５２】
有機単分子皮膜は、前記有機材料の溶液にシリコン基体を浸漬する方法、または有機材料の溶液をシリコン基体上にスピンコート法等により塗布する方法、有機材料を蒸発させてシリコン基体上に堆積させる気相法により形成できる。中でも、有機単分子皮膜をより緻密に形成したり、貫通孔または溝を有するシリコン基体の複雑な形状に対応して均一厚さの有機単分子皮膜を形成したりするには、浸漬法が好ましい。
【００５３】
有機材料の溶液は、有機材料を各種の有機溶媒に溶解することによりを調製することができる。溶媒は、例えばトルエンやキシレン等の芳香族系溶媒を用いることが望ましい。
【００５４】
浸漬法により有機単分子皮膜を形成する場合、有機材料溶液を２５℃以上１００℃以下の範囲で加熱することが望ましい。加熱により有機材料のシラノール部位もしくはアルコキシシラン部位と、シリコン基体の絶縁層２表面のＳｉ−ＯＨ部位とが会合しやすくなり、絶縁層上に緻密な有機単分子皮膜を形成することができると共に、絶縁層に対して有機単分子皮膜を良好に密着させることが可能になる。
【００５５】
浸漬法に用いる有機材料溶液の濃度は、１重量％以上３０重量％以下にすることが好ましい。有機材料溶液の濃度を１重量％未満にすると、絶縁層２上に緻密な有機単分子皮膜を形成することが困難になる。他方、有機材料溶液の濃度が３０重量％を超えると、溶媒に有機材料を溶解することが困難になる。有機材料溶液の濃度を３重量％未満であると有機単分子皮膜に一部欠陥が生じるおそれがあり、１０重量％を超えると有機材料が無駄となりコスト的に不利になることから、有機材料溶液の濃度は、３重量％以上１０重量％以下にすることがより好ましい。
【００５６】
第３工程：有機単分子皮膜３にシード層を形成するための触媒金属を担持させた後、有機単分子皮膜３上にシード層を形成する。
【００５７】
前述したように絶縁層２上に有機単分子皮膜３を形成することによって、有機単分子皮膜３に触媒金属を担持させることができるため、担持した触媒金属を触媒とした無電解めっきを施すことにより配線材料層の形成に用いるシード層を形成することができる。
【００５８】
有機単分子皮膜に触媒金属を担持させる方法は、例えば有機単分子皮膜を形成したシリコン基体を触媒金属溶液に浸漬する方法、または有機単分子皮膜上に触媒金属溶液をスピンコート法などにより塗布する方法を採用できる。
【００５９】
有機単分子皮膜に担持させる触媒金属は無電解めっきによりシード層を形成できる触媒金属であれば特に限定されず、例えばパラジウム、白金、銅、ニッケルを選択することができる。
【００６０】
シード層は、無電解めっきにより形成できる。シード層は、後述する配線材料層を電解めっき（電気めっき）により形成する場合、給電層として作用し、配線材料層を無電解めっきで形成する場合、めっき核として働く。シード層は配線材料層を形成した後は配線材料層と一体となる。高い導電率の配線材料層を形成するには、シード層の材料も導電率の高い材料を用いることが好ましく、配線材料層の材料と同じ金属材料、例えば配線材料層の材料が銅または銅合金である場合、シード層の材料も銅または銅合金であることが望ましい。銅合金は、例えば銅銀合金、銅亜鉛合金、銅錫合金、銅ニッケル合金を挙げることができる。
【００６１】
シード層および後述する配線材料層は、無電解めっき法によって形成可能な様々な金属を用いることができ、例えば銅、銀、金、白金、ルテニウム、ロジウム、クロム、ニッケル、鉄などが挙げられる。中でも、低コストで、導電性に優れた銅を使用することが望ましい。これらの金属は、有機単分子皮膜に担持させた触媒金属を利用することで、無電解めっきによって形成することができる。
【００６２】
第４工程：無電解めっきによってシード層を形成した後、基板を加熱による脱水（乾燥工程）を行なう。
【００６３】
加熱により有機単分子皮膜のシラノール基［Ｓｉ−（ＯＨ）3］もしくはアルコキシシラン基［Ｓｉ−（ＯＲ）3基］が絶縁層２の表面のＳｉ−ＯＨと水素結合し、脱水縮合反応が起こるため、絶縁層２と有機単分子皮膜３とはそれらのＳｉが互に酸素を介して結合する、シロキサン結合される。シロキサン結合により有機単分子皮膜３自体は緻密になると共に、絶縁層２と強固に結合して密着性を向上することが可能になる。その結果、有機単分子皮膜を絶縁層を介してシリコン基体に良好に密着させることができる。
【００６４】
乾燥工程における加熱温度は、３０℃以上２００℃以下の範囲にすることが好ましい。加熱温度を３０℃未満にすると、脱水縮合反応が十分に進行せず、有機単分子皮膜と絶縁層とを良好に密着させることが困難になる。他方、加熱温度が２００℃を超えると、有機単分子皮膜が劣化し、有機単分子皮膜が絶縁層から剥離するおそれがある。乾燥工程は、脱水縮合反応を促進するため、減圧下で行なうことが望ましく、特に減圧加熱可能なオーブン中で行なうことが最も好ましい。
【００６５】
乾燥工程は、シード層を形成した後、後述する配線材料層の形成前に実施することが効果的である。すなわち、乾燥工程をシード層を形成するための無電解めっき工程前に実施すると、有機単分子皮膜が破壊されて、シード層の形成に支障をきたす。また、乾燥工程を配線材料層の形成のためのめっき工程後に実施すると、配線材料層が蓋の役割を果たし前述した脱水縮合反応が起こり難くなって絶縁層に対する有機単分子皮膜の密着力が低下するおそれがある。
【００６６】
第５工程：乾燥工程を経た後、めっきを施して図４の（ｂ）に示すように有機単分子皮膜３のシード層上に金属からなる配線材料層９を形成する。
【００６７】
配線材料層９は、シード層を介して有機単分子皮膜３に形成することによって、有機単分子皮膜３に対して良好に密着できる。
【００６８】
めっき方法は、無電解めっき、電解めっきのいずれの方法も用いることができる。金属配線層４に用いる金属は、前述したシード層と同じ金属を用いることができるが、コストと導電性から銅または銅合金を用いることが好ましい。
【００６９】
配線材料層９は無電解めっきと電解めっきの２段階によっても形成することが可能で、用いるめっき液を変えることで、例えば表面に金からなる酸化防止層を形成することが可能である。配線材料層９は、単一の金属層で形成する場合に限らず、例えばニッケルと銅の多層金属配線層から形成することも可能である。
【００７０】
以上，図４の（ａ），（ｂ）に示す工程によりシリコン基体１上に配線材料層９までを形成する。その後、フォトリソグラフィーを用いて配線材料層９およびその下の有機単分子皮膜３の不要な部分を除去し、必要な配線層部分を残すことで図４の（ｃ）に示す金属配線層４を有するシリコン配線基板を製造する。
【００７１】
不要な配線材料層およびその下の有機単分子皮膜を除去する方法は、特に限定されないが、例えば湿式エッチング法またはミリング法を採用できる。また、シリコン基体１上に絶縁層２を形成した後、フォトリソグラフィーを用いて有機単分子皮膜および配線層の形成領域以外にレジストを形成し、前述した方法に従って有機単分子皮膜３および配線材料層９を形成し、前記レジストを除去するリフトオフ法を採用することも可能である。
【００７２】
なお、前述した湿式エッチング等で配線層を形成した後、有機単分子皮膜がその種類によっては絶縁層上に残存する場合もある。しかし、残存有機単分子皮膜上にシード層のような金属層が形成されたとしても、エッチングにより残存有機単分子皮膜上の金属層が除去されるため、配線層間の短絡等の問題を回避できる。
【００７３】
図４の（ａ）〜（ｃ）に示す製造工程では、シリコン基体の表面側に配線層を形成したが、シリコン基体の裏面にも配線層を形成することが可能である。
【００７４】
以上説明した第２実施形態によれば、ドライプロセスを採用せず、かつ高温に曝す工程を経ずに前述した効果、つまりシリコン基体上の絶縁層と金属配線その間に緻密で拡散防止作用の優れた有機単分子皮膜を介在することを可能にして金属配線層間の絶縁を良好に維持することができ、かつシリコン基体上の絶縁層と金属配線層との密着性の向上を奏するシリコン配線基板を製造することができる。
【００７５】
すなわち、従来、絶縁層に配線材料（例えば銅）が拡散するのを防ぐためにニッケル等の導電率の低い異種金属層を保護層としてスパッタにより絶縁層と配線層の間に形成し、この異種金属層を給電層とした電解めっきにより配線層を形成していた。つまり異種金属層の形成のためのドライプロセスが必要であった。第２実施形態では、シラノール基またはアルコキシシランを有し、絶縁層との間でシロキサン結合した緻密で、密着性の優れた有機単分子皮膜を絶縁層上に形成することによって、シード層を給電層またはめっき核とするめっきにおいて、めっき液中の銅原子が有機単分子皮膜の隙間を通して絶縁層に達するのを阻止できる。その結果、有機単分子皮膜により配線層材料が絶縁層中に拡散することを防止して金属配線層間の絶縁を良好に維持することが可能な高信頼性のシリコン配線基板を製造できると共に、従来のようにドライプロセスを採用せずに有機単分子皮膜上に電解めっきまたは無電解めっきにより直接配線層と同じ材料を形成することができ、低コスト化を図ることができる。
【００７６】
次に、本発明の実施例を説明するが、これに限るものではない。
【００７７】
（実施例１）
まず、微量のリンをドープさせたｎ型シリコン基体を酸素と水蒸気の環境下において１０００℃で加熱を行なって１０００ｎｍのＳｉＯ2からなる絶縁層を形成した。この後、絶縁層が形成されたシリコン基体表面を硫酸と過酸化水素水の混合液で酸処理を行なった。
【００７８】
次いで、３［２−（２―アミノエチルアミノ）エチルアミノ］プロピルトリメトキシシランをトルエンに溶解させた７ｗｔ％溶液に絶縁層が形成されたシリコン基体を浸漬することにより絶縁層上に有機単分子皮膜を形成した。つづいて、有機単分子皮膜が形成されたシリコン基体を塩化パラジウム溶液に浸漬することにより有機単分子皮膜に触媒金属としてのパラジウムを担持させた。ジメチルアミンボランを用いて有機単分子皮膜に担持させたパラジウムの還元処理を行った後、還元したパラジウムを核として無電解銅めっき（上村工業製：スルカップ）を施して有機単分子皮膜上に厚さ５０ｎｍの銅めっき層（シード層）を形成した。
【００７９】
次いで、シード層が形成されたシリコン基体を１００ｔｏｒｒの減圧下、１５０℃の温度にて加熱する乾燥処理を施した。つづいて、シード層を給電層として電解銅めっきを行い、厚さ１２μｍの銅配線材料層を形成した。
【００８０】
次いで、フォトリソグラフィー法により銅配線材料層をパターニングして幅１００μｍ、間隙１００μｍの銅配線層を有するシリコン配線基板［表面絶縁抵抗評価パターン(JPCA-BU01-2007準拠)］を製造した。
【００８１】
形成された銅配線層は欠陥なくパターニングされていることを確認した。
【００８２】
また、銅配線の端子間に２５Ｖを印加したところ、抵抗値は５×１０9Ω以上となり配線層間が良好に絶縁されていることを確認した。
【００８３】
さらに、得られたシリコン配線基板を３００℃、７０時間加熱し、再び配線間の絶縁試験を実施したところ、抵抗値が５×１０9Ω以上となり、絶縁破壊が起きていないことを確認した。
【００８４】
さらに接続強度試験として、パターニング前の銅配線材料層上に直径５００μｍのニッケル製電極を形成し、さらに電極上に同寸法のはんだボールを形成した後、はんだボールせん断試験（JESD22-B117A）に準拠して電極の側面に金属爪を押し込むことによって、はんだボールおよび電極と共に銅配線材料層が剥離するときの強度（破壊強度）を測定した。その結果、破壊強度は５ニュートンであった。
【００８５】
（比較例１）
実施例１と同様に無電解銅めっきによって有機単分子皮膜上にシード層を形成した後、実施例１のような乾燥処理を施さずに、シード層を給電層として電解銅めっきを行い、厚さ１２μｍの銅配線材料層を形成した。
【００８６】
銅配線材料層をフォトリソグラフィーを用いて幅１００μｍ、間隙１００μｍの銅配線層を有するシリコン配線基板［表面絶縁抵抗評価パターン(JPCA-BU01-2007準拠)］を製造することを試みた。その結果、銅めっき膜である銅配線材料層が剥離してしまい配線形成を行なうことができなかった。同様にはんだボールせん断試験に準拠して電極およびはんだボールを形成することを試みたが、同様に銅配線材料層が剥離してしまい試験を行うことができなかった。これは、比較例１では乾燥処理を施さないために、有機単分子皮膜のプロピルトリメトキシシランがＳｉＯ2からなる絶縁層の表面のＳｉ−ＯＨと水素結合し、脱水縮合する反応が起きず、絶縁層と有機単分子皮膜の間でシロキサン結合がなされないことに起因する。その結果、絶縁層と有機単分子皮膜の間での密着性が劣り、有機単分子皮膜上に形成された銅配線材料層が有機単分子皮膜と共に剥離した。
【００８７】
したがって、実施例１のようにアルコキシシラン基を末端に有する有機材料からなる有機単分子皮膜を絶縁層上に形成し、絶縁層と有機単分子皮膜をシロキサン結合することによって、銅配線層の銅がシリコン中に拡散するのを緻密な有機単分子皮膜で防止でき、かつ有機単分子皮膜に電解めっきによりシード層を介して銅配線層を形成することにより銅配線層をシリコン基体と良好に密着できた。
【符号の説明】
【００８８】
１…シリコン基体、２…絶縁層、３…有機単分子皮膜、４…配線層、５…貫通孔、８…溝。
【図１】
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【図２】
2012151355.tif 000004
【図３】
2012151355.tif 000005
【図４】
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