(57)【要約】【課題】基板から金属酸化物層や金属配線層が剥がれることを抑制する技術を提供する。【解決手段】配線基板は、ガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に形成された金属配線層と、を備える配線基板であって、前記配線基板を断面視した場合に、前記金属酸化物層の方が前記金属配線層よりも幅が狭く、前記基板と前記金属配線層との間に形成され、かつ、前記金属酸化物層の側面に接触するガラス層を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、
前記基板上に形成された金属酸化物層と、
前記金属酸化物層上に形成された金属配線層と、を備える配線基板であって、
前記配線基板を断面視した場合に、前記金属酸化物層の方が前記金属配線層よりも幅が狭く、
前記基板と前記金属配線層との間に形成され、かつ、前記金属酸化物層の側面に接触するガラス層を備えることを特徴とする、配線基板。
【請求項２】
請求項１に記載の配線基板であって、
前記ガラス層は、前記金属配線層の側面の少なくとも一部においても接触することを特徴とする、配線基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の配線基板であって、
前記金属配線層は、銅、ニッケル、銀からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことを特徴とする、配線基板。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の配線基板であって、
前記金属酸化物層は、亜鉛、チタン、スズ、クロムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む酸化物層であることを特徴とする、配線基板。
【請求項５】
配線基板の製造方法であって、
ガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に形成された金属配線層と、を備え、断面視した場合に、前記金属酸化物層の方が前記金属配線層よりも幅が狭いコア基板を準備する準備工程と、
前記基板と前記金属配線層との間であり、かつ、前記金属酸化物層の側面に接触するようにガラス層を形成するガラス層形成工程と、を備えることを特徴とする、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】
従来より、ＩＣパッケージ基板やインターポーザなどに利用される配線基板として、基板上に、金属酸化物層と、金属配線層とをこの順に備える配線基板が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、金属酸化物層をパターニングした後、金属酸化物層の上に、無電解銅メッキにより金属配線層を形成する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の金属配線層の形成方法では、金属配線層の寸法精度が低い。このため、金属配線層の寸法精度を高めるために、金属酸化物層の上に金属配線層を積層した後にウェットエッチングによるパターニングを行うことが好ましい。
【０００５】
金属酸化物層の上に金属配線層を積層した後にウェットエッチングを行う場合、金属配線層よりもエッチングレートが高い金属酸化物層が優先的にエッチングされる。この結果として、金属配線層と基板との間に隙間が生じる虞があった。そして、この隙間により、基板と金属酸化物層との接着面積や金属酸化物層と金属配線層との接着面積が低下し、金属配線層や金属酸化物層が基板から剥がれる虞があった。特に、この隙間に液体や気体が侵入し、その状態で熱を受けた場合、侵入した液体や気体が膨張することにより、金属配線層や金属酸化物層が基板から剥がれる虞があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することができる。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、配線基板が提供される。この配線基板は、ガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に形成された金属配線層と、を備える配線基板であって、前記配線基板を断面視した場合に、前記金属酸化物層の方が前記金属配線層よりも幅が狭く、前記基板と前記金属配線層との間に形成され、かつ、前記金属酸化物層の側面に接触するガラス層を備えることを特徴とする。この形態の配線基板によれば、ガラス層を備えることにより、基板から金属酸化物層や金属配線層が剥がれることを抑制できる。
【０００８】
（２）上記形態の配線基板において、前記ガラス層は、前記金属配線層の側面の少なくとも一部においても接触していてもよい。この形態の配線基板によれば、基板と金属配線層との密着性を向上させることができる。
【０００９】
（３）上記形態の配線基板において、前記金属配線層は、銅、ニッケル、銀からなる群より選ばれる少なくとも一つを含んでもよい。この形態の配線基板によれば、導電性を向上させることができる。
【００１０】
（４）上記形態の配線基板において、前記金属酸化物層は、亜鉛、チタン、スズ、クロムからなる群より選ばれる少なくとも一つを含む酸化物層としてもよい。この形態の配線基板によれば、基板と金属酸化物層との密着性を向上させることができる。
【００１１】
（５）本発明の他の形態によれば、配線基板の製造方法が提供される。この配線基板の製造方法は、ガラスもしくはセラミックにより形成された基板と、前記基板上に形成された金属酸化物層と、前記金属酸化物層上に形成された金属配線層と、を備え、断面視した場合に、前記金属酸化物層の方が前記金属配線層よりも幅が狭いコア基板を準備する準備工程と、前記基板と前記金属配線層との間であり、かつ、前記金属酸化物層の側面に接触するようにガラス層を形成するガラス層形成工程と、を備えることを特徴とする。この形態の配線基板の製造方法によれば、ガラス層を備えることにより、基板から金属酸化物層や金属配線層が剥がれることを抑制できる。
【００１２】
なお、本発明は、上述した配線基板や配線基板の製造方法としての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。本発明は、例えば、配線基板を備えた電気機器の態様で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の配線基板の説明図。
【図２】配線基板の製造方法を示す工程図。
【図３】準備工程を説明する図。
【図４】ガラス層形成工程を説明する図。
【図５】粗化処理の後にガラス層形成工程を行う場合を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
Ａ．実施形態：
Ａ１．配線基板の構成：
図１は、本実施形態の配線基板１０の説明図である。本実施形態の配線基板１０は、例えば、ＩＣパッケージ基板やインターポーザとして利用される。図１に示すように、配線基板１０は、基板１００と、金属酸化物層１１０と、金属配線層１２０と、メッキ層１３０と、ガラス層１４０とを備える。図１には、配線基板１０の一部を示している。
【００１５】
基板１００は、本実施形態において、３００ｍｍ四方で厚さが０．３ｍｍの無アルカリガラスにより形成されている。本実施形態において、基板１００は貫通孔が形成されていないが、基板１００は貫通孔が形成されていてもよい。また、本実施形態において、基板１００はガラスにより形成されているが、基板１００はセラミックにより形成されていてもよい。
【００１６】
金属酸化物層１１０は、金属酸化物により形成されている層であり、基板１００上に形成されている。金属酸化物層１１０は、基板１００と密着性の高い材料を用いることが好ましく、例えば、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む酸化物層であることが好ましい。本実施形態において、金属酸化物層１１０は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）により形成されている。本実施形態において、金属酸化物層１１０の厚さは、約１００ｎｍである。
【００１７】
金属配線層１２０は、金属により形成されている層であり、配線に用いられる。金属配線層１２０は、金属酸化物層１１０上に形成されている。金属配線層１２０は、金属酸化物層１１０と接する層から順に、シード層１２２と、メッキ層１２５とを備える。金属配線層１２０は、導電性の高い金属から形成されていることが好ましく、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含むことが好ましい。本実施形態において、金属配線層１２０は、銅（Ｃｕ）により形成されている。
【００１８】
後述する準備工程（工程Ｐ１００）でのエッチングにより、配線基板１０を断面視した場合に、つまり、基板１００上で金属配線層１２０が延びる方向に垂直な断面において、金属酸化物層１１０の方が金属配線層１２０よりも幅が狭くなる。この結果として、基板１００と金属配線層１２０との間には隙間が生じる。なお、「配線基板１０を断面視した場合」とは、基板１００上で金属配線層１２０が延びる方向に垂直な断面において、配線基板１０を見た場合を示す。「幅」とは、断面視したときに、金属酸化物層１１０が金属配線層１２０に積層される方向に垂直な方向における寸法を示す。
【００１９】
メッキ層１３０は、金属により形成されている層であり、配線に用いられる。メッキ層１３０は、金属配線層１２０を覆っている。本実施形態において、メッキ層１３０は、金属配線層１２０と接する層から順に、ニッケル（Ｎｉ）から形成される層と、パラジウム（Ｐｄ）から形成される層と、金（Ａｕ）から形成される層とを備える。
【００２０】
ガラス層１４０は、基板１００と金属配線層１２０との間に形成され、かつ、金属酸化物層１１０の側面に接触している。ここで、ガラス層１４０が金属酸化物層１１０の側面に接触するとは、ガラス層１４０の少なくとも一部が金属酸化物層１１０の側面に接触していることを示す。本実施形態において、ガラス層１４０は、金属配線層１２０の側面の一部においても接触している。
【００２１】
ガラス層１４０は、ガラスにより形成されている。本実施形態において、ガラス層１４０は、ポリシラザンにより形成されている。本実施形態において、ガラス層１４０の熱膨張率は約３ｐｐｍ／℃から約６ｐｐｍ／℃である。
【００２２】
Ａ２．配線基板１０の製造方法：
図２は、配線基板１０の製造方法を示す工程図である。配線基板１０の製造者は、まず、工程Ｐ１００において、基板１００上に金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とを備えるコア基板１０Ａを準備する。工程Ｐ１００は、準備工程とも呼ぶ。
【００２３】
本実施形態では、準備工程において、製造者は、基板１００上に金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とを形成する。金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との形成方法としては、例えば、サブトラクティブ法やセミアディティブ法が挙げられる。本実施形態では、金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との形成方法としてサブトラクティブ法を用いる。
【００２４】
図３は、準備工程（工程Ｐ１００）を説明する図である。具体的には、まず、製造者は、基板１００上に、金属酸化物層１１０となる酸化亜鉛（ＺｎＯ）の層１１０Ａを形成し、次に、無電解銅メッキにより、層１１０Ａの上にシード層１２２となる層１２２Ａを形成する（図３（ａ）参照）。層１１０Ａの形成方法としては、例えば、ＭＯＤ（金属有機化合物分解：Metal Organic Decomposition）法、ゾル‐ゲル法、ＣＶＤ（化学気相成長：Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法、スクリーン印刷法が挙げられる。本実施形態では、層１１０Ａの形成方法としてＭＯＤ法を用いる。
【００２５】
次に、製造者は、電解銅メッキにより、層１２２Ａの上にメッキ層１２５となる層１２５Ａを形成する（図３（ｂ）参照）。その後、製造者は、層１２５Ａの上に、ドライフィルムレジストによるパターン１６０を形成し、ウェットエッチングを行う。図３（ｃ）は、ウェットエッチングによって層１２５Ａがエッチングされている様子を示す。ウェットエッチングにより上方がパターン１６０により覆われていない不要な層１１０Ａ，１２２Ａ，１２５Ａを除去した後に、パターン１６０を除去することにより、製造者は、基板１００と、金属酸化物層１１０と、金属配線層１２０とを備えるコア基板１０Ａを得る（図３（ｄ）参照）。
【００２６】
図３（ｄ）に示すように、コア基板１０Ａは、断面視した場合に、金属酸化物層１１０の方が金属配線層１２０よりも幅が狭い。この理由としては、上述のウェットエッチングによるエッチングレートが金属配線層１２０よりも金属酸化物層１１０の方が高いため、金属配線層１２０よりも金属酸化物層１１０の方が優先的にエッチングされる点が挙げられる。
【００２７】
以上により、準備工程（工程Ｐ１００）が完了する。なお、本実施形態では、コア基板１０Ａを作製しているが、予め作製されたコア基板１０Ａを用いてもよい。
【００２８】
準備工程（工程Ｐ１００）（図２参照）の後、製造者は、工程Ｐ１１０において、基板１００と金属配線層１２０との間であり、かつ、金属酸化物層１１０の側面に接触するようにガラス層１４０を形成する。工程Ｐ１１０は、ガラス層形成工程とも呼ぶ。
【００２９】
図４は、ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）を説明する図である。ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）において、製造者は、まず、コア基板１０Ａの金属配線層１２０を備える面に、ポリシラザンが含まれるコート材１４０Ａを塗布する。次に、製造者は、熱処理を行うことにより、このコート材１４０Ａをコア基板１０Ａに焼き付ける。図４（ａ）は、コート材１４０Ａがコア基板１０Ａに焼き付けられた状態を示す。
【００３０】
この後、製造者は、反応性イオンエッチングを行うことにより、金属配線層１２０上に存在する不要なコート材１４０Ａを除去する。以上により、ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）が完了する。図４（ｂ）は、ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）後のガラス層１４０の状態を示す。なお、この工程において、反応性イオンエッチングを用いる変わりに、フッ酸（ＨＦ）によるウェットエッチングを用いてもよく、レーザーを用いてもよい。
【００３１】
金属配線層１２０の側面下方におけるコート材１４０Ａの付着量は、コート材１４０Ａの表面張力により、基板１００の表面における付着量よりも厚いため、上記の反応性イオンエッチング後においても、金属配線層１２０の側面下方におけるガラス層１４０の一部は残る。
【００３２】
コート材１４０Ａの塗布時において、コート材１４０Ａは、基板１００と金属配線層１２０との間の隙間に浸入し、金属酸化物層１１０の側面と接触する。基板１００と金属配線層１２０との間の隙間により効率的にコート材１４０Ａを浸入させる観点から、コート材１４０Ａは液状タイプのものが好ましい。
【００３３】
また、コート材１４０Ａの塗布時において、コート材１４０Ａの表面張力により、コート材１４０Ａは、金属配線層１２０の側面下方においても付着する。このため、図４に示すように、ガラス層１４０は、金属配線層１２０の一部においても接触する。
【００３４】
ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）（図２参照）の後、製造者は、工程Ｐ１２０において、金属配線層１２０の表面の粗化処理を行う。本実施形態において、粗化処理の方法としては、ウェットエッチングを用いる。この工程を経ることにより、金属配線層１２０の表面が粗くなり、金属配線層１２０と次の工程において形成されるメッキ層１３０との密着性を向上させることができる。
【００３５】
金属配線層１２０の表面の粗化処理（工程Ｐ１２０）の後、製造者は、工程Ｐ１３０において、金属配線層１２０を覆うメッキ層１３０を形成する。工程Ｐ１３０は、メッキ層形成工程とも呼ぶ。これらの工程を経て、配線基板１０が完成する。
【００３６】
本実施形態の配線基板１０は、基板１００と金属配線層１２０との間に形成され、かつ、金属酸化物層１１０の側面に接触するガラス層１４０を備える。このため、本実施形態の配線基板１０によれば、基板１００と金属配線層１２０との隙間を埋めることができる。この結果、この隙間に気体や液体が侵入を防ぐことができる。また、ガラス層１４０が金属配線層１２０に密着するため、金属配線層１２０や金属酸化物層１１０が基板１００から剥がれることを抑制することができる。この結果、配線基板１０の歩留りを向上させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の配線基板１０において、ガラス層１４０は、金属配線層１２０の側面の一部においても接触する。このため、ガラス層１４０が金属配線層１２０の側面と接触しない場合と比較して、ガラス層１４０と金属配線層１２０との密着性が向上する。この結果として、金属配線層１２０や金属酸化物層１１０が基板１００から剥がれることを効果的に抑制することができる。
【００３８】
本実施形態の配線基板１０の製造方法では、粗化処理（工程Ｐ１２０）の前に、ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）を行う。一方、粗化処理の後にガラス層形成工程を行う場合以下のようなことが起こる虞がある。
【００３９】
図５は、粗化処理の後にガラス層形成工程を行う場合を説明するための図である。図５（ａ）は、粗化処理前のコア基板１０Ａを示す。コア基板１０Ａが粗化処理工程を経ることにより、図５（ｂ）に示すように、金属酸化物層１１０及びシード層１２２が削られる。このため、図５（ａ）に示す粗化処理前の金属酸化物層１１０の幅と比較して、図５（ｂ）に示す粗化処理後の金属酸化物層１１０の幅はさらに狭くなる。この結果、図５（ｃ）に示すように、基板１００から金属配線層１２０が剥がれる虞がある。
【００４０】
このため、本実施形態の配線基板１０の製造方法によれば、粗化処理の後にガラス層形成工程を行う場合と比較して、ガラス層１４０が金属酸化物層１１０の周囲を覆うことにより、粗化処理によって金属酸化物層１１０が削れることを抑制することができる。
【００４１】
本実施形態の配線基板１０において、ガラス層１４０の熱膨張率は約３ｐｐｍ／℃から約６ｐｐｍ／℃である。このため、熱膨張率が高いエポキシ系樹脂と比べて、ガラス層１４０と基板１００との熱膨張差が小さい。この結果として、熱膨張差に起因して、配線基板１０に熱衝撃が加わった場合に基板１００が金属配線層１２０から剥がれることを抑制できる。
【００４２】
準備工程（工程Ｐ１１０）において、金属酸化物層１１０や金属配線層１２０に用いる金属が基板１００の表面に意図せず残る場合がある。しかし、本実施形態の配線基板１０の製造方法では、ガラス層形成工程（工程Ｐ１１０）において、ガラス層１４０が基板１００の表面を覆う。このため、メッキ層形成工程（工程Ｐ１３０）において基板１００の表面に意図せず残っている金属へメッキが析出することに起因してリーク電流が発生し、配線基板１０がショートすることを抑制できる。
【００４３】
本実施形態の配線基板１０の金属酸化物層１１０は、亜鉛（Ｚｎ）、チタン（Ｔｉ）、スズ（Ｓｎ）、クロム（Ｃｒ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む酸化物層である。このため、基板１００と金属酸化物層１１０との密着性を向上させることができる。また、配線基板１０の金属配線層１２０は、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銀（Ａｇ）からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む。このため、配線基板１０の導電性を向上させることができる。また、配線基板１０は、ガラス層１４０を備えている。このため、上記に列挙した金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とを組み合わせた結果、ウェットエッチングにより生じる基板１００と金属配線層１２０との間の隙間が生じやすくなったとしても、金属配線層１２０や金属酸化物層１１０が基板１００から剥がれることを、効果的に抑制することができる。
【００４４】
Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上述の実施形態において、金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との形成方法としてサブトラクティブ法を用いる。しかし、これに限定されない。金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との形成方法として、セミアディティブ法を用いてもよい。なお、サブトラクティブ法の方が、セミアディティブ法と比較して、金属酸化物層１１０と金属配線層１２０との密着性が良好な配線基板１０が形成できるため好ましい。
【００４５】
また、シード層１２２として、無電解銅メッキの代わりに、チタン（Ｔｉ）やクロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）を密着層とした銅スパッタ膜を用いてもよい。この場合、密着層の除去に、銅のウェットエッチングに用いるエッチング処理剤とは異なるエッチング処理剤を用いる必要があるため、基板１００と金属配線層１２０との間に隙間が生じやすい傾向にある。しかし、本実施形態の配線基板１０は、ガラス層１４０を備えるため、金属配線層１２０や金属酸化物層１１０が基板１００から剥がれることを抑制することができる。
【００４６】
Ｂ２．変形例２：
上述の実施形態において、配線基板１０は、金属酸化物層１１０と金属配線層１２０とを一層ずつ備える。しかし、本発明はこれに限定されない。配線基板１０は、例えば、基板１００の上に、複数の金属酸化物層１１０や金属配線層１２０を備えてもよい。
【００４７】
Ｂ３．変形例３：
上述の実施形態において、ガラス層１４０は、ポリシラザンにより形成されている。しかし、本発明はこれに限定されない。ガラス層１４０は、例えば、ポリシロキサンやポリシランにより形成されていてもよい。
【００４８】
Ｂ４．変形例４：
上述の実施形態において、メッキ層１３０は、金属配線層１２０と接する層から順に、ニッケル（Ｎｉ）から形成される層と、パラジウム（Ｐｄ）から形成される層と、金（Ａｕ）から形成される層とを備える。しかし、本発明はこれに限定されない。メッキ層１３０は、例えば、金属配線層１２０と接する層から順に、ニッケル（Ｎｉ）から形成される層と、金（Ａｕ）から形成される層とを備えてもよい。
【００４９】
Ｂ５．変形例５：
上述の実施形態において、ガラス層１４０は、金属配線層１２０の側面の一部に接触している。しかし、本発明はこれに限定されない。ガラス層１４０は、金属配線層１２０の側面の全部に接触していてもよく、金属配線層１２０の側面に接触していなくてもよい。
【００５０】
Ｂ６．変形例６：
上述の実施形態において、ガラス層１４０は、コート材１４０Ａの塗布後に焼付けを行うことにより形成されている。しかし、本発明はこれに限定されない。ガラス層１４０は、ＣＶＤにより形成されてもよい。
【００５１】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…配線基板
１０Ａ…コア基板
１００…基板
１１０…金属酸化物層
１１０Ａ…層
１２０…金属配線層
１２２…シード層
１２２Ａ…層
１２５…メッキ層
１２５Ａ…層
１３０…メッキ層
１４０…ガラス層
１４０Ａ…コート材
１６０…パターン
【図１】
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【図２】
2017157598.tif 000004
【図３】
2017157598.tif 000005
【図４】
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【図５】
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