(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配線層と，有機絶縁層とを少なくとも１層ずつ交互に積層してなり，かつ直下の配線層を露出する開口を有する最上層の有機絶縁層がポリイミド系樹脂からなる，積層体と，
前記積層体の最上層の有機絶縁層上，前記最上層の開口の側面上，及び前記開口から露出される配線層の少なくとも一部上，を連続して覆うように配置され，シリコンの原子数に対する酸素の原子数の比が，０．５より大きく，１．７１以下である，酸化シリコンからなる無機絶縁層と，
を具備することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
前記無機絶縁層と前記最上層の有機絶縁層とが，４０ｍＮ以上の密着強度で密着している
ことを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
前記無機絶縁層が，１３０ＭＰａ以上の圧縮応力を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板。
【請求項４】
基板上に配線層と，有機絶縁層とを少なくとも１層ずつ交互に積層し，かつ直下の配線層を露出する開口を有する最上層の有機絶縁層をポリイミド系樹脂で構成した積層体を形成するステップと，
前記積層体の最上層の有機絶縁層上，前記最上層の開口の側面上，及び前記開口から露出される配線層の少なくとも一部上，を連続して覆うように配置され，シリコンの原子数に対する酸素の原子数の比が，０．５より大きく，１．７１以下である，酸化シリコンからなる無機絶縁層をシランガス（ＳｉＨ４），酸素ガス（Ｏ２）をガス種とするＣＶＤによって形成するステップと，
を具備することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
前記ポリイミド系樹脂が，感光性ポリイミド材料である
ことを特徴とする請求項４記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】
前記形成された無機絶縁層と前記最上層の有機絶縁層とが，４０ｍＮ以上の密着強度で密着している
ことを特徴とする請求項４または５に記載の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，配線基板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上にMicro Electro Mechanical Systems  (以下MEMS)  構造を含む配線が配置される配線基板が用いられている（例えば，特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１２１４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
配線基板では配線を保護するため，配線上に有機絶縁層を配置することが通例である。ところで，耐環境性等のために，基板上の配線をより強力に保護することが必要となる場合がある。例えば，配線を有機絶縁層で保護した配線基板にＭＥＭＳ構造を構築する場合，ＭＥＭＳ作成工程で使用される強力な薬品などにより有機絶縁層がダメージを受ける可能性がある。
上記に鑑み，本発明は基板上の配線が効果的に保護される配線基板およびその製造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】
【０００４】
本発明の一態様に係る配線基板は，基板上に配線層と，有機絶縁層とを少なくとも１層ずつ交互に積層してなり，かつ最上層の有機絶縁層がポリイミド系樹脂からなる積層体と，前記積層体の最上層の有機絶縁層上に配置される，酸化シリコンからなる無機絶縁層と，を具備することを特徴とする。
【０００５】
本発明の一態様に係る配線基板の製造方法は，基板上に配線層と，有機絶縁層とを少なくとも１層ずつ交互に積層し，かつ最上層の有機絶縁層をポリイミド系樹脂で構成した積層体を形成するステップと，前記積層体の最上層の有機絶縁層上に，酸化シリコンからなる無機絶縁層を形成するステップと，を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば，基板上の配線が効果的に保護される配線基板およびその製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は，本発明の一実施形態に係る配線基板１００を表す断面図である。
配線基板１００は，基板１１０，配線層１２１〜１２４，有機絶縁層１３１〜１３４，層間接続部１４１〜１４３，無機絶縁層１５１を有する。この内，基板１１０，配線層１２１〜１２４，有機絶縁層１３１〜１３４は，「基板上に配線層と，有機絶縁層とを少なくとも１層ずつ交互に積層してなる積層体」として機能する。
【０００８】
基板１１０は，シリコン等の半導体から構成される。
配線層１２１〜１２４は，金属等の導電体からなる配線パターンが配置される層であり，互いに積層される。即ち，配線基板１００は，４つの配線層１２１〜１２４が積層される４層配線基板である。
【０００９】
有機絶縁層１３１〜１３４は，例えば，厚さが８〜１０μｍのポリイミド系樹脂またはベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等の有機絶縁体からなる。この内，有機絶縁層１３１〜１３３は，配線層１２１〜１２４の間に配置され，これらを電気的に絶縁する層間絶縁膜である。有機絶縁層１３４は，最上層の配線層１２４上に配置され，配線層１２４を電気的，機械的に保護する。有機絶縁層１３４には，配線層１２４と外部との電気的接続のために開口１３５が設けられる。
【００１０】
無機絶縁層１５１は，例えば，厚さが０．１〜２μｍのシリコン酸化物（ＳｉＯｘ），シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）等の無機絶縁体からなり，配線層１２４を電気的，機械的に保護する。無機絶縁層１５１にはそれぞれ，配線層１２４と外部との電気的接続のために開口１５３が設けられる。無機絶縁層１５１の厚さが０．１μｍを下回る場合，無機絶縁層１５１中の欠陥などに起因して，有機絶縁層１３４，配線層１２４等の保護に欠ける可能性が有る。また，無機絶縁層１５１の厚さが２．０μｍを超える場合，その内部応力により，クラックが生じ，保護に欠ける可能性がある。
【００１１】
配線層１２４は，有機絶縁層１３３上に形成される。次に示すように，無機絶縁層１５１を配線層１２４上に直接配置するよりも，有機絶縁層１３４を中間に介在させた方が好ましいからである。
無機絶縁層１５１は有機絶縁層１３３と性質が異なる。一般に，無機絶縁材料は有機絶縁材料に比べて，固く（柔軟性が乏しい（ヤング率が大きい）），絶縁性が良好（抵抗率が大きい），内部応力が大きい。配線層１２４上に，柔軟性が大きい有機絶縁層１３４，絶縁性が大きい無機絶縁層１５１を順に配置することで，配線層１２４の機械的，電気的保護の確実性を向上することができる。
【００１２】
仮に，配線層１２４上に有機絶縁層１３４のみを配置させた場合，配線層１２４の電気的保護が不十分となり，十分な絶縁性が得られない可能性がある。また，配線層１２４上に無機絶縁層１５１を直接配置させた場合，無機絶縁層１５１の内部応力により配線層１２４が撓む可能性がある。柔軟性が大きい有機絶縁層１３１〜１３３上に配線層１２４が配置されるからである。
【００１３】
（比較例）
図２は，本発明の比較例に係る配線基板１００ｘを表す断面図である。
配線基板１００ｘは，配線基板１００と比較すると，有機絶縁層１３４，無機絶縁層１５１を有しない。
配線基板１００ｘは，有機絶縁層１３４，無機絶縁層１５１を有しないことから，特に，厳しい環境下で使用したときに，配線層１２４の外界からの保護が不十分となる可能性がある。これに対して，配線基板１００では，配線層１２４が有機絶縁層１３４，無機絶縁層１５１によって保護されることで，耐環境性が向上される。
【００１４】
（配線基板１００の製造法）
以下，配線基板１００の製造方法を説明する。
図３は，配線基板１００を製造する手順を表すフロー図である。図４Ａ〜図４Ｆは，図３の手順で製造される配線基板１００を表す断面図である。
【００１５】
（１）基板１１０への多層配線層の形成（ステップＳ１１，Ｓ１２，図４Ａ〜図４Ｄ）
基板１１０に配線層１２１〜１２４が形成される。
１）基板１１０への配線層１２１の形成（図４Ａ）
例えば，次の手順で，基板１１０上に配線層１２１が形成される。
【００１６】
・シリコン等の基板１１０を用意する（ステップＳ１１）。基板１１０の厚みは，例えば，２００〜８００μｍである。この基板１１０には，下地層に先立ち，必要に応じて無機絶縁層が形成される。この無機絶縁層の厚みは，例えば，５０〜２０００ｎｍである。
【００１７】
・下地層の形成
基板１１０上に下地層が形成される。電解めっき法により配線層１２１を形成するために，基板１１０に導電性を付与する。
下地層には，スパッタリング法等により形成された，例えば，銅，銀，金等の薄膜を用いることができる。また，下地層を，このような薄膜と，クロム，チタン，窒化チタン，ニッケル等の密着膜との積層構造としてもよい。
【００１８】
・レジストの形成・パターニング
基板１１０上にレジストを塗布し，フォトマスクを用いて露光することで，パターニングする。この結果，レジストに開口部が形成される。この開口部は，配線層１２１を形成する型として機能する。
【００１９】
・電解めっき
メッキ液を用いて，下地層に給電し，レジストの開口部内に，例えば，金属等の導電性材料を堆積することで，配線層１２１が形成される（電解めっき法）。配線層１２１の厚みは，例えば，２〜６μｍである。
【００２０】
・レジストの除去
溶媒等によって，レジストを溶解して除去する。
以上のようにして，基板１１０上に配線パターンを有する配線層１２１が形成される（図４Ａ）。
【００２１】
２）基板１１０への有機絶縁層１３１の形成・パターニング（図４Ｂ）
基板１１０に有機絶縁層１３１が形成される。例えば，基板１１０に感光性の有機絶縁材料を塗布し，所定のパターンで露光して現像することにより，開口１４１Ａを有する有機絶縁層１３１を形成する。感光性の有機絶縁材料として，例えば，ポリイミド系樹脂，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）等を使用できる。有機絶縁層１３１の厚みは，例えば，８〜１０μｍである。
【００２２】
３）層間接続部１４１の形成（図４Ｃ）
・有機絶縁層１３１を覆うように，下地金属層，レジストパターンを順に形成する。下地金属層は，例えば，スパッタリング法等により形成できる。このような下地金属層の厚みは，例えば，５０〜３５０ｎｍの範囲で設定できる。
レジストパターンは，有機絶縁層１３１の開口に対応する開口を有する。
【００２３】
・このレジストパターンをマスクとし，下地金属層を給電層として，電解めっきにより導電性材料を堆積した後，レジストパターンを除去する。この結果，有機絶縁層１３１の開口内に導電性物質が充填され，層間接続部１４１が形成される。
・その後，層間接続部１４１上に存在している余分な下地金属層を除去する。これにより，基板１１０に有機絶縁層１３１，および層間接続部１４１が形成される（図４Ｃ）。
【００２４】
４）基板１１０への配線層１２２〜１２４の形成（図４Ｄ）
以上の手順１）〜３）を繰り返すことで，配線層１２２〜１２４，層間接続部１４２，１４３，有機絶縁層１３２〜１３３を生成する。
【００２５】
（２）有機絶縁層１３４の形成・パターニング（ステップＳ１３，図４Ｅ）
基板１１０に有機絶縁層１３４が形成される。例えば，基板１１０に感光性の有機絶縁材料を塗布し，所定のパターンで露光して現像することにより，開口を有する有機絶縁層１３１を形成する。感光性の有機絶縁材料として，例えば，ポリイミド系樹脂，ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を使用できる。有機絶縁層１３４の厚みは，例えば，２〜２０μｍである。
【００２６】
（３）無機絶縁層１５１の形成・パターニング（ステップＳ１４，図４Ｆ，図１）
・無機絶縁層１５１の形成（図４Ｆ）
無機絶縁層１５１を形成する。例えば，スパッタリング，ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等によって，シリコン酸化物（ＳｉＯｘ），シリコン窒化物（ＳｉＮｘ）等からなる無機絶縁層１５１を形成する。このとき，例えば，次のようにして，元素の組成比を変化させた無機絶縁層１５１を形成する。
・スパッタリング法において，スパッタリングガスとしてのＡｒの他，反応性ガスのＯ２を導入し，Ｏ２ガスの比率（Ｏ２／（Ａｒ＋Ｏ２））を変化させる。
・ＣＶＤ法において，反応ガスの混合比（例えば，シランガスと酸素ガスの混合比）を変化させる。
・基板側にバイアスを印加したプラズマCVD法を用い，このバイアスを変化させる。プラズマCVDでは，基板側へのバイアス（電圧）の印加によって，プラズマ中のイオンを基板に引き込むことができる。このバイアスの大きさにより，イオンの引き込み量（供給量）を変化させ，膜質をコントロールできる。
【００２７】
・レジストパターンの形成
無機絶縁層１５１上にレジストパターンを形成する。即ち，感光性のレジストを塗布し，露光，現像することで，開口を有するレジストパターンが形成される。
【００２８】
・無機絶縁層１５１のパターニング
レジストパターンをマスクとして無機絶縁層１５１をエッチングして，開口を形成する。このエッチングには，ドライエッチング（ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）等），ウェットエッチング（エッチング液による）の何れを用いても良い。
以上のようにして，配線基板１００が形成される（図１）。
【００２９】
（実施例）
以下，本発明の実施例につき説明する。実験の結果，無機絶縁層１５１の材質が有機絶縁層１３４と無機絶縁層１５１の密着力に大きな影響を与えることが判った。
有機絶縁層１３４には，感光性ポリイミド材料（具体的には，デュポンマイクロシステムズ製  ＨＤ7010（サンプル1〜6），東レ製 PW１８００（サンプル７），Dow Chemical社製 Cyclotene-4024-40（以下  ＢＣＢ）（サンプル８）を用いた。HD7010はネガ型で厚膜，高解像性を特徴とし，PW１８００はポジ型で金属との密着性にすぐれた構造をしている。ＢＣＢはネガ型で高解像性，良好な電気特性を特徴とする絶縁材料である。
無機絶縁層１５１は，シランガス（ＳｉＨ４），酸素ガス（Ｏ２）をガス種とするＣＶＤによって形成されるシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）を用いた。
ここで，ＣＶＤでの成膜時にシランガスと酸素ガスの混合比を変化させて，シリコン酸化物中でのシリコン元素と酸素元素の組成比が異なる配線基板１００を作成した。
【００３０】
表１，表２それぞれに，ポリイミドとして，ＨＤ７０１０，ＰＷ１８００を用いた実験結果を表す。（Ｏ／Sｉ）組成比，内部応力［ＭＰａ］，密着強度［ｍＮ］，密着力，絶縁性が対応して表される。
【００３１】
【表１】
0005092621.tif 000002
【表２】
0005092621.tif 000003
【００３２】
なお，ポリイミドをＢＣＢとした場合，（Ｏ／Sｉ）組成比：１．６９のとき，内部応力［ＭＰａ］：２００，密着強度［ｍＮ］：４０．５，密着力：○，絶縁性：○の結果が得られた。
【００３３】
（Ｏ／Sｉ）組成比は，作成されたシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）でのシリコン元素に対する酸素原子の組成比（ＳｉＯｘでのｘ）を表し，作成したシリコン酸化物をＥＳＣＡ（electron spectroscopy for chemical analysis： X 線電子分光法)で分析することで測定した。ここでは，ＥＳＣＡ測定装置としてVGサイエンティフィク社製のESCALAB 220i-XLを用いた。
【００３４】
内部応力［ＭＰａ］は，作成されたシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）の内部応力（ここでは，圧縮応力）を表し，応力測定用のダミー基板にシリコン酸化物の膜を形成し，基板の撓み（曲率）の大きさを検出することで測定した（基板曲率測定法）。
【００３５】
密着強度は，マイクロスクラッチ法（JIS R 3255に準拠）によって測定した。マイクロスクラッチ法は，圧子針(ダイヤモンド圧子)を水平に微小振動させながら荷重を連続的に増大させ，薄膜が損傷（剥離，破壊等）したときの荷重から，薄膜の付着性（密着強度）を試験する方法である。
【００３６】
密着力は，次のような手法で試験した（密着力試験）。
基板上に１μｍ厚の有機絶縁層１３４，無機絶縁層１５１を順に成膜し，フォトリソグラフィーによって１０ｍｍ角の碁盤目状にパターニングを行う。しかるのちに，CT24ニチバン（株）製のテープを用いて，テープ剥離試験を行った。
ここで，「○」は密着力が良好であり，密着力の試験の結果，剥がれが生じなかったことを表す。「×」，「△」は何れも，密着力が不良であり，密着力の試験中に剥がれが生じたことを表す。この内，「×」，「△」，は，剥がれの量の大小に対応する（「×」は剥がれが大きい）。
【００３７】
絶縁性は，次のような手法で試験した。
Si基板上に無機絶縁層１５１を成膜した後，０．３μｍの厚さのpure-Al（以下，p-Al）膜を形成する。次に，フォトリソグラフィーによって，p-Al膜を２００μｍ角のパッド状にパターニングして，多数のAlパッドを形成する。このとき，Alパッド間の間隔は２００μｍとした。Alパッド間に１０Ｖの電圧を印加し，絶縁抵抗を測定した。
「○」，「×」はそれぞれ絶縁性の良好，不良を表す。絶縁性の判断としては，１００ＧΩを基準として，それ以上である場合を○，それ以下である場合を×とした。組成比Ｒを小さくしていくと，電気的物性が絶縁性材料から半導体材料へと変化していくため，抵抗値が低下していく。
【００３８】
表１から判るように，（Ｏ／Sｉ）組成比Ｒが，内部応力，密着強度，密着力，絶縁性に影響を与えていることが判る。
組成比Ｒが次の範囲の時に，密着力，絶縁性の双方が良好であった。
０．５＜Ｒ≦１．７１
組成比Ｒが１．７２以上の場合，密着力が不十分で試験中に剥がれが生じた。組成比Ｒが０．５以下の場合，絶縁性が不足していた。
【００３９】
また，密着強度は密着力と対応し，密着強度が４０ｍＮ以上の場合に，密着力試験に合格した。
内部応力も密着力に対応し，圧縮応力が１７０ＭＰａ以上の場合に，密着力試験に合格した。
【００４０】
（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る配線基板の断面図である。
【図２】本発明の比較例に係る配線基板の断面図である。
【図３】図１の配線基板を製造する手順を表すフロー図である。
【図４Ａ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【図４Ｂ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【図４Ｃ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【図４Ｄ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【図４Ｅ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【図４Ｆ】図３の手順で製造される配線基板を表す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００  配線基板
１１０  基板
１２１-１２４   配線層
１３１-１３４   有機絶縁層
１３５  開口
１４１-１４３   層間接続部
１５１  無機絶縁層
１５３  開口
【図１】
0005092621.tif 000004
【図２】
0005092621.tif 000005
【図３】
0005092621.tif 000006
【図４Ａ】
0005092621.tif 000007
【図４Ｂ】
0005092621.tif 000008
【図４Ｃ】
0005092621.tif 000009
【図４Ｄ】
0005092621.tif 000010
【図４Ｅ】
0005092621.tif 000011
【図４Ｆ】
0005092621.tif 000012