JP2012069812A - Capacitor, method of manufacturing the same, and multilayer wiring board - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンデンサに係り、詳しくは有機薄膜を誘電体とする低インダクタンスかつ薄型コンデンサの構造と製法、ならびに多層配線基板に関する。 The present invention relates to a capacitor, and more particularly to a structure and a manufacturing method of a low-inductance and thin capacitor using an organic thin film as a dielectric, and a multilayer wiring board.
多層配線基板から生じる放射ノイズの大きな原因として、基準電圧が形成されるグラウンド層と、半導体素子をはじめとした電気部品に電源電圧を供給する電源層との間の電源電圧変動が考えられている。特に電源層−グラウンド層で構成された系が共振を生じた場合には高レベルの電磁波放射が生じる。
このような電源電圧変動に起因した放射を抑制するため、一般的な多層配線基板では電源層とグラウンド層を接続するようなコンデンサを実装する。このコンデンサは「バイパスコンデンサ」とも呼ばれ、電源電圧に生じる瞬間的な電圧変動をグラウンド層にバイパスする。これにより、本来電源層−グラウンド層の系が共振するはずの周波数での共振を防ぎ、結果として放射ノイズを抑制することができる。
As a major cause of radiation noise generated from a multilayer wiring board, power supply voltage fluctuations between a ground layer where a reference voltage is formed and a power supply layer that supplies a power supply voltage to electrical components such as semiconductor elements are considered. . In particular, when a system composed of a power supply layer and a ground layer resonates, a high level of electromagnetic radiation is generated.
In order to suppress radiation caused by such power supply voltage fluctuation, a capacitor that connects a power supply layer and a ground layer is mounted on a general multilayer wiring board. This capacitor is also called a “bypass capacitor” and bypasses instantaneous voltage fluctuations occurring in the power supply voltage to the ground layer. Thereby, resonance at a frequency at which the system of the power supply layer and the ground layer should resonate can be prevented, and as a result, radiation noise can be suppressed.
ただしバイパスコンデンサは、本来電源層−グラウンド層の系が共振するはずの周波数での共振を抑制する代わりに、上記の系が持つキャパシタンスと、バイパスコンデンサの追加に伴って増大するインダクタンスによる並列共振を発生させる。上記の系そのものの共振と同様、この並列共振も放射ノイズの原因となるのだが、並列共振周波数は系そのものの共振周波数よりも高いことから、並列共振に起因する放射ノイズの影響は比較的軽微なものとして扱われていた。 However, the bypass capacitor does not suppress the resonance at the frequency where the system of the power supply layer and the ground layer should resonate. generate. Similar to the resonance of the system itself, this parallel resonance causes radiation noise, but the parallel resonance frequency is higher than the resonance frequency of the system itself, so the influence of radiation noise due to the parallel resonance is relatively minor. It was treated as something.
しかし近年、半導体素子の動作周波数の向上に伴い、並列共振によるノイズの影響が無視できなくなりつつある。この問題への対応として、バイパスコンデンサの追加に伴って増大するインダクタンスを抑制し、並列共振周波数をより高周波数域にシフトさせる技術が開発されている。
バイパスコンデンサの追加に伴って増大するインダクタンスは、コンデンサ自身の浮遊インダクタンスと、コンデンサ実装用構造(実装用パッド・配線・ビア等)の持つインダクタンスに分類できる。
However, in recent years, with the improvement of the operating frequency of semiconductor elements, the influence of noise due to parallel resonance is becoming ignorable. In response to this problem, a technique has been developed that suppresses inductance that increases with the addition of a bypass capacitor and shifts the parallel resonance frequency to a higher frequency range.
The inductance that increases with the addition of the bypass capacitor can be classified into the floating inductance of the capacitor itself and the inductance of the capacitor mounting structure (mounting pad, wiring, via, etc.).
コンデンサ自身の浮遊インダクタンスに注目して開発された技術の例が特許文献1である。この発明においては、薄膜形成プロセスをコンデンサ製造に利用することが提案されている。薄膜形成プロセスを用いたコンデンサは、バイパスコンデンサとして一般的であるディスクリート部品のコンデンサに比べて、同じ容量を実現する際の浮遊インダクタンスを低減できる。
一方特許文献2や特許文献3は、コンデンサを多層配線基板に内蔵する技術の開発例である。コンデンサ内蔵によって電源層、あるいはグラウンド層とコンデンサを接続する配線を短縮することで、コンデンサ実装用構造のインダクタンスを低減できる。
An example of a technique developed by paying attention to the stray inductance of the capacitor itself is
On the other hand,
しかし、上記文献等において開示されている、バイパスコンデンサのインダクタンス低減に関する技術には改善すべき問題が存在する。
例えば特許文献1の薄膜コンデンサ部品は、製造コストが高いことが課題となる。コンデンサ構造を形成する金属電極が高真空を要する薄膜プロセスで形成されるため、製造工程にかかるコストがディスクリート部品のそれに比べて増大してしまう。
However, there is a problem to be improved in the technology relating to the inductance reduction of the bypass capacitor disclosed in the above-mentioned documents.
For example, the thin film capacitor component of
一方、特許文献2あるいは特許文献3で例示した部品内蔵多層配線基板において障害となるのは、内蔵すべき部品の基板厚さ方向の寸法である。大半の部品内蔵多層配線基板では、内蔵部品が基板表面に露出することはなく、部品は完全に多層配線基板の内部に埋設されている。基板表面の、部品実装可能な面積を極力広く確保するためである。しかしこの場合、部品を内蔵する多層配線基板を、部品の基板厚さ方向の寸法以下にすることができない。
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、浮遊インダクタンスの小さいコンデンサの供給、およびそれらコンデンサを内蔵した多層配線基板の供給を目的としている。
On the other hand, the obstacle in the component built-in multilayer wiring board exemplified in
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to supply capacitors having a small stray inductance and a multilayer wiring board incorporating these capacitors.
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、支持基材の表面に、少なくとも有機材料の単分子膜からなる誘電体単分子膜と、前記誘電体単分子膜に担持された無電解めっき触媒と、前記誘電体単分子膜上の無電解めっき層からなるコンデンサ用電極と、を有することを特徴とするコンデンサを提供するものである。
次に、請求項2に記載した発明は、前記支持基材の最表層のうち少なくとも前記誘電体単分子膜が形成される表面に、厚さ50nm以上の第二誘電体層を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
Next, the invention described in
次に、請求項3に記載した発明は、前記第二誘電体層の比抵抗率が1.0×105(Ω・cm)以上であることを特徴とする。
次に、請求項4に記載した発明は、前記支持基材が半導体材料であることを特徴とする。
次に、請求項5に記載した発明は、前記支持基材の厚さが50μm以下であることを特徴とする。
次に、請求項6に記載した発明は、前記支持基材を構成する半導体材料の比抵抗率が1.0(Ω・cm)以下であることを特徴とする。
Next, the invention described in
Next, the invention described in
Next, the invention described in
Next, the invention described in
次に、請求項7に記載した発明は、前記誘電体単分子膜が、前記支持基材の最表面にある前記第二誘電体層と化学結合を作るものであることを特徴とする。
次に、請求項8に記載した発明は、前記誘電体単分子膜を形成する前記有機材料は、有機シラン化合物、有機チタン化合物のいずれかであることを特徴とする。
次に、請求項9に記載した発明は、前記有機材料は、前記無電解めっき触媒と錯形成能を有する置換基を少なくとも一つ持つことを特徴とする。
次に、請求項10に記載した発明は、前記有機材料は炭素数2から20の脂肪族直鎖を備え、かつ前記置換基が前記脂肪族直鎖に結合していることを特徴とする。
Next, the invention described in
Next, the invention described in
Next, the invention described in
Next, the invention described in claim 10 is characterized in that the organic material has an aliphatic straight chain having 2 to 20 carbon atoms, and the substituent is bonded to the aliphatic straight chain.
次に、請求項11に記載した発明は、前記置換基のうち一つ以上が、前記脂肪族直鎖の一部をなしていることを特徴とする。
次に、請求項12に記載した発明は、前記無電解めっき触媒がパラジウムであることを特徴とする。
次に、請求項13に記載した発明は、前記コンデンサ用電極が、Ni、Ni−B、Ni−P、Cuのいずれか、もしくはその組み合わせからなることを特徴とする。
次に、請求項14に記載した発明は、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載のコンデンサを内部に内蔵したことを特徴とする多層配線基板を提供するものである。
Next, the invention described in
Next, the invention described in claim 12 is characterized in that the electroless plating catalyst is palladium.
Next, the invention described in
Next, an invention described in
次に、請求項15に記載した発明は、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載のコンデンサの製造方法であって、
前記支持基材の表面に前記単分子誘電体膜を複数形成する工程と、
前記複数の単分子誘電体膜に前記無電解めっき触媒を担持させる工程と、
前記複数の単分子誘電体膜上に無電解めっきにより前記コンデンサ用電極を形成して前記支持基材上に複数のコンデンサを形成する工程と、
前記複数のコンデンサを、前記支持基材とともに個片化する工程と、
を備えることを特徴とするコンデンサの製造方法を提供するものである。
Next, the invention described in claim 15 is the method of manufacturing a capacitor according to any one of
Forming a plurality of monomolecular dielectric films on the surface of the support substrate;
Supporting the electroless plating catalyst on the plurality of monomolecular dielectric films;
Forming the capacitor electrode by electroless plating on the plurality of monomolecular dielectric films to form a plurality of capacitors on the support substrate;
Separating the plurality of capacitors together with the support base;
A method for manufacturing a capacitor is provided.
次に、請求項16に記載した発明は、前記複数の単分子誘電体膜上に無電解めっきにより前記コンデンサ用電極を形成して前記支持基材上に複数のコンデンサを形成する工程は、
前記複数の単分子誘電体膜上に無電解めっきにより前記コンデンサ用電極を形成し、前記支持基材を前記コンデンサが形成された面の反対面から研削して、前記支持基材上に複数のコンデンサを形成する工程、であることを特徴とする。
Next, in the invention described in claim 16, the step of forming the capacitor electrode on the support substrate by forming the capacitor electrode on the plurality of monomolecular dielectric films by electroless plating,
Forming the capacitor electrode on the plurality of monomolecular dielectric films by electroless plating, grinding the support substrate from a surface opposite to the surface on which the capacitor is formed, A step of forming a capacitor.
本発明によれば、めっき触媒の担持能力を持った有機材料を誘電体として、薄膜コンデンサを形成することで、コンデンサ構造の形成に真空プロセスの工数を削減できる。したがって、薄膜コンデンサを安価に得ることができる。
また、コンデンサの形成に支持基材を用いると、薄膜コンデンサ製作中のハンドリング性が向上するのは当然のこと、電子部品として使用する際にもメリットがある。完成した薄膜コンデンサを規格に従って個片化することで、ディスクリート部品のように扱える薄膜コンデンサ部品となる。
According to the present invention, by forming a thin film capacitor using an organic material capable of supporting a plating catalyst as a dielectric, it is possible to reduce the number of vacuum processes for forming the capacitor structure. Therefore, a thin film capacitor can be obtained at low cost.
In addition, when a support base material is used for forming a capacitor, it is natural that handling properties during manufacture of the thin film capacitor are improved, and there is a merit when used as an electronic component. By dividing the completed thin film capacitor according to the standard, it becomes a thin film capacitor component that can be handled like a discrete component.
前記の支持基材として、表面に比抵抗率の高い第二誘電体層を備えたものを用いれば、薄膜コンデンサの耐電圧が向上する効果が期待できる。また、第二誘電体層の材料に合わせて単分子誘電体層を形成する有機材料を選定すれば、支持基材との密着性の向上といった効果が得られる。第二誘電体層を形成する材料としては、二酸化ケイ素、窒化ケイ素などSiを含む絶縁体や窒化ガリウム、シリコン−ゲルマニウム合金などの化合物半導体が好適である。 If the support substrate having a second dielectric layer having a high specific resistivity on the surface is used, an effect of improving the withstand voltage of the thin film capacitor can be expected. Further, if an organic material for forming the monomolecular dielectric layer is selected in accordance with the material of the second dielectric layer, an effect of improving the adhesion with the supporting substrate can be obtained. As a material for forming the second dielectric layer, an insulator containing Si such as silicon dioxide or silicon nitride, or a compound semiconductor such as gallium nitride or silicon-germanium alloy is preferable.
比抵抗率の小さい支持基材によって前記めっき電極に対向する薄膜コンデンサ用電極を形成する際、支持基材を薄く加工することで、コンデンサの浮遊インダクタンスを更に低減することができる。
また、支持基材が薄くなることで、完成した薄膜コンデンサの高さも低く抑えることができる。これは部品内蔵多層配線基板にこの薄膜コンデンサを内蔵する際のメリットとなる。部品内蔵多層配線基板の薄型化を制限してきた内蔵部品の高さを抑制できるため、多層配線基板全体の厚さを低減できる。
When the thin film capacitor electrode facing the plating electrode is formed by the support base material having a small specific resistivity, the stray inductance of the capacitor can be further reduced by processing the support base material thinly.
Moreover, since the supporting substrate is thin, the height of the completed thin film capacitor can be kept low. This is an advantage when the thin film capacitor is built in the component built-in multilayer wiring board. Since the height of the built-in component that has limited the thinning of the component built-in multilayer wiring board can be suppressed, the thickness of the entire multilayer wiring board can be reduced.
支持基材の材質は本発明の効果をいささかも損なうものではなく、Al・Niをはじめとする各種金属、ソーダガラス・石英ガラス・各種セラミックス等の絶縁体、炭化シリコン・窒化ガリウム・ガリウム砒素を含む半導体など、あらゆる材料を採用できる。ただし上記の効果を最大限に引き出すためには、半導体、特に単結晶シリコンを支持基材とすることが望ましい。個片化・薄層化工程が確立していること、前記第二誘電体層が形成されたウエハが市販されていること、比抵抗率の低下が容易に行えることが理由である。 The material of the support base material does not impair the effects of the present invention at all. Any material can be used, including semiconductors. However, in order to maximize the above effects, it is desirable to use a semiconductor, particularly single crystal silicon, as the supporting base material. This is because the individualization / thinning process is established, the wafer on which the second dielectric layer is formed is commercially available, and the specific resistivity can be easily reduced.
以下、本発明に基づく実施形態を図面を参照して説明する。
なお、下記に記載した実施形態は、発明の概念を説明するため便宜的に取り上げたものであり、何ら発明の実施形態を限定するものではない。
(コンデンサの製造方法)
図1は、本実施形態のコンデンサの構造を模式的に示したものである。
コンデンサ形成に先立って、まずは薄膜コンデンサ構造1を形成する支持基材2を用意する。
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The embodiment described below is taken up for convenience in order to explain the concept of the invention, and does not limit the embodiment of the invention.
(Capacitor manufacturing method)
FIG. 1 schematically shows the structure of the capacitor of this embodiment.
Prior to capacitor formation, first, a
支持基材2としては、表層に第二誘電体層200が形成済みの半導体材料が好適である。第二誘電体層200は厚さが50nm以上の厚さが好ましい。また、第二誘電体層200の比抵抗率は1.0×105(Ω・cm)以上が好ましい。また、半導体材料は比抵抗率は1.0(Ω・cm)以下が好ましい。
続いて、薄膜コンデンサ構造1の誘電体単分子膜3を形成する。本実施形態のコンデンサは浮遊インダクタンスが小さくなる特徴を活用し、放射ノイズ源のごく近くに実装されるものと想定されるため、大きな静電容量を確保する必要はない。よって、単分子膜の構成・特性に特段の制約を設ける必要もなく、LB膜、自己組織化単分子膜など既知の製膜方法を自由に選択できる。
As the
Subsequently, the dielectric
ただし、第二誘電体層形成済みの半導体材料については、有機シラン化合物や有機チタン化合物による有機被膜の形成法を用いるのが望ましい。支持基材最表面の第二誘電体層とこれらの有機材料が化学結合を形成するため、支持基材と誘電体単分子膜、コンデンサ用電極間の密着性が向上するためである。
また、単分子膜の原料となる有機材料が、無電解めっきの触媒との錯形成能がある官能基を備えている場合、後述のめっき触媒担持工程において触媒担持量が増えるため、良好な結果が得られる。
However, it is desirable to use a method for forming an organic film with an organic silane compound or an organic titanium compound for the semiconductor material on which the second dielectric layer has been formed. This is because the second dielectric layer on the outermost surface of the supporting substrate and these organic materials form a chemical bond, so that the adhesion between the supporting substrate, the dielectric monomolecular film, and the capacitor electrode is improved.
In addition, when the organic material used as the raw material for the monomolecular film has a functional group capable of complexing with the electroless plating catalyst, the amount of catalyst supported increases in the plating catalyst supporting process described later, so that good results are obtained. Is obtained.
また前記有機材料は、前記無電解めっき触媒と錯形成能を有する置換基を少なくとも一つ持つことが好ましい。前記有機材料は炭素数2から20の脂肪族直鎖を備え、かつ前記置換基が前記脂肪族直鎖に結合していることが好ましい。更に、前記置換基のうち一つ以上が、前記脂肪族直鎖の一部をなしていることが好ましい。
次に、単分子膜に対する無電解めっき触媒の担持を行なう。パラジウムなど、公知の無電解めっき触媒を含む化合物の溶液に誘電体単分子膜を形成した対象を浸漬して、誘電体単分子膜にめっき触媒を担持する。なお、無電解めっき触媒としてパラジウムを用いる場合は、前有機材料にパラジウムと錯体を形成する電子供与性の官能基を1つ以上備えた物質を用いるのが好ましい。電子供与性の原子団を例示すると、アミノ基、カルボキシル基、ピロール基、イミダゾール基、ピリジン基などが考えられる。
In addition, the organic material preferably has at least one substituent having a complex forming ability with the electroless plating catalyst. The organic material preferably includes an aliphatic straight chain having 2 to 20 carbon atoms, and the substituent is bonded to the aliphatic straight chain. Furthermore, it is preferable that at least one of the substituents forms part of the aliphatic straight chain.
Next, the electroless plating catalyst is supported on the monomolecular film. An object on which a dielectric monomolecular film is formed is immersed in a solution of a compound containing a known electroless plating catalyst such as palladium, and the plating catalyst is supported on the dielectric monomolecular film. In addition, when using palladium as an electroless plating catalyst, it is preferable to use a substance provided with one or more electron-donating functional groups that form a complex with palladium in the pre-organic material. Examples of electron donating atomic groups include amino groups, carboxyl groups, pyrrole groups, imidazole groups, and pyridine groups.
その後、担持しためっき触媒を起点に、無電解めっきでコンデンサ用の電極4を形成する。電極4の形成には、Ni、Ni−B、Ni−P、Cuなど公知の無電解めっきを単独で、あるいは組み合わせて用いてよい。
最後に、薄膜コンデンサ構造の周辺を絶縁物5で封止し、コンデンサの完成となる。封止用の絶縁物としてはCVDによる二酸化珪素、窒化珪素薄膜なども利用可能だが、熱硬化性の樹脂の塗布、あるいは感光性樹脂による封止であれば、電極4の導通部を容易に露出できるため望ましい。
Thereafter, the
Finally, the periphery of the thin film capacitor structure is sealed with an
一方、上記の薄膜コンデンサ構造形成工程とは別に、薄膜コンデンサ構造に対向する電極6の形成工程を行う。電極6の形成にあたっては既存の技術を応用した様々な方法が利用可能である。例えば、支持基材2に半導体材料を用いるのであれば、高ドープシリコンを用いる、薄膜コンデンサ構造形成後に追加のドーピングを行う等の工法でウエハそのものの導電率を高める対処法が考えられる。その後支持基材を薄膜コンデンサ構造の裏面から研削することで、支持基材2そのものを電極6として用いるのである。
完成したコンデンサは、必要に応じて個片化してもよい。支持基材ごとレーザーやダイヤモンドソーなどでダイシングすることで、ディスクリート部品のような取り扱いが可能な薄膜コンデンサを実現できる。
On the other hand, separately from the above-described thin film capacitor structure forming step, a step of forming the
The completed capacitor may be separated into pieces as needed. A thin film capacitor that can be handled like a discrete component can be realized by dicing the supporting substrate with a laser or a diamond saw.
本実施例では、単結晶シリコンウエハを支持基材2としたコンデンサの製造工程を説明する。図2〜図11は上記コンデンサの製造工程を説明する図である。
始めに、薄膜コンデンサ構造を形成するための支持基材2の前処理を行った。まず、厚さ50nmの窒化ケイ素層が形成済みの6インチのN+型シリコンウエハ2を用意した(図2参照)。ウエハ自体の窒化膜形成前の抵抗率は0.25(Ω・cm)であった。このウエハはSPM処理(H2SO4:H2O2=4:1(容量比))で洗浄した。
In this embodiment, a manufacturing process of a capacitor using a single crystal silicon wafer as a
First, a pretreatment of the
次に、支持基材2上に誘電体単分子膜3を形成する工程を行った。シリコンウエハ2に対して、耐酸性を備えるドライフィルムレジスト7をラミネートした(図3参照)。続いて図4のように、露光現像工程によって薄膜コンデンサ構造を形成する部分のフォトレジスト層7を開口させた。開口部の形状は長辺0.5ミリメートル、短辺0.2ミリメートルの長方形であった。また、開口部のピッチは長辺方向には0.65ミリメートル、短辺方向には0.35ミリメートルとした。
こうして処理したシリコンウエハ2を、表1に示す組成の有機シラン化合物エタノール溶液に50℃で4時間浸漬した。次に、このウエハをエタノール浴に入れ、超音波洗浄を施した後、ウエハを窒素雰囲気にしたオーブンで90℃・60分間加熱することで、ウエハ表面に誘電体単分子膜3を定着させた(図5参照)。
Next, the process of forming the dielectric
The
続けて、誘電体単分子膜3に触媒としてパラジウムを担持させる工程を実施した。上記工程によって誘電体単分子膜3を形成したシリコンウエハ2を、表2に示す組成のパラジウム化合物の水溶液に25℃で30分間浸漬した。その後シリコンウエハ2は純水浴に入れて洗浄した上で、さらに別の純水浴に移して、次の工程にかかるまで保存した。
Subsequently, a process of supporting palladium as a catalyst on the dielectric
触媒担持工程を終えたシリコンウエハ2は、順次無電解ニッケルめっきによる電極形成工程へ投入した。誘電体単分子膜への無電解ニッケルめっきには、表3に示す組成のめっき液を用いて行った。パラジウムを担持したウエハは、上記めっき液の浴に60℃で70分間浸漬し、図6のようにコンデンサ構造用の電極4を形成した。
The
その後、電極を形成したシリコンウエハ2からフォトレジスト7を剥離した。ここまでの工程により、シリコンウエハ2上に所望の形状の薄膜コンデンサ構造1が完成した(図7参照)。
続く工程として、薄膜コンデンサ構造を保護する絶縁体を形成した。熱硬化性のアンダーフィル材料5を、ディスペンサを用いて図8のように塗布する。その後、シリコンウエハ2をオーブンに入れ、窒素雰囲気下で70℃、1時間加熱してアンダーフィル材料を硬化させた。
引き続き、既に形成したニッケルめっき製の電極4に対向する、もう一方の電極6を形成する工程を実施した。
Thereafter, the
As a subsequent process, an insulator for protecting the thin film capacitor structure was formed. The
Then, the process of forming the
まず、薄膜コンデンサ構造を形成済みのシリコンウエハをソーダガラス製のサポート基板8に接着した。シリコンウエハの貼り付け方は図9に示すとおり、薄膜コンデンサ構造形成面がサポート基板8に対向するような向きとした。
次いで、シリコンウエハ2の薄層化を行った。薄層化の第一工程として、BG(Back Grind)プロセスによってウエハ2を50μmまで研削した。次に薄層化の第二工程として、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を用いてウエハを30μmまで研磨した。この工程により、支持基材を兼ねる対向電極6が完成した(図10参照)。
First, a silicon wafer on which a thin film capacitor structure was formed was bonded to a
Next, the
最後に、完成したコンデンサを図11のように個片化した。薄層化したシリコンウエハ2をサポート基板ごとダイシングテープ(図示せず)に貼り付けた上でサポート基板8と接着剤9を除去し、その後シリコンウエハ2とアンダーフィル材料5を、アンダーフィル材料の部分で切断することでコンデンサを0603サイズに個片化した。
個片化したコンデンサの特性を評価した結果を表4に示す。静電容量はJIS C 5101−1−1998の4.7項に従って、また浮遊インダクタンスは、コンデンサのインピーダンスを測定した結果得られる共振周波数をもとに、前述の静電容量を用いて算出した。
Finally, the completed capacitor was singulated as shown in FIG. After the thinned
Table 4 shows the results of evaluating the characteristics of the separated capacitors. The capacitance was calculated in accordance with 4.7 of JIS C 5101-1-1998, and the stray inductance was calculated using the above-described capacitance based on the resonance frequency obtained as a result of measuring the impedance of the capacitor.
本実施例では、単結晶炭化ケイ素ウエハを支持基材としたコンデンサの製造工程を説明する。工程の概要は上記実施例1と共通するため、工程の説明には図2〜図11を流用する。
始めに支持基材の前処理を行った。前処理の第一の工程として、直径4インチ、厚さ0.33mm、比抵抗率0.1(Ω・cm)の単結晶炭化ケイ素ウエハ2に熱酸化プロセスを施し、第二誘電体層となる厚さ100nm(平均値)の二酸化ケイ素層200をウエハ最表面に形成した。(図2)
前処理の第二工程としては、ウエハが90℃まで冷却されたところで、ウエハ表面に水蒸気を吹きつけ、二酸化ケイ素層200最表面におけるシラノール基の生成を促進した。最後に前処理第三工程として、ウエハをSPM処理(H2SO4:H2O2=4:1(容量比))で洗浄した。
In this example, a manufacturing process of a capacitor using a single crystal silicon carbide wafer as a supporting substrate will be described. Since the outline of the process is the same as that of the first embodiment, FIGS. 2 to 11 are used for the description of the process.
First, the support substrate was pretreated. As a first step of the pretreatment, a single-crystal
As the second step of the pretreatment, when the wafer was cooled to 90 ° C., water vapor was blown onto the wafer surface to promote the generation of silanol groups on the outermost surface of the
次に支持基材上に誘電体単分子膜3を形成する工程を行った。単結晶炭化ケイ素ウエハ2に対して、耐酸性を備えるネガ型のフォトレジスト溶液をスピンコートした。その後フォトレジストを塗布したシリコンウエハを100℃のホットプレートで120秒間加熱し、図3に示すようにフォトレジスト層7を定着させた。このとき、レジスト層の厚さは約2μmであった。
Next, the process of forming the dielectric
続いて図4のとおり、露光現像工程によって薄膜コンデンサ構造を形成する部分のフォトレジスト層7を開口させた。開口部の形状は長辺0.5ミリメートル、短辺0.2ミリメートルの長方形であった。また、開口部のピッチは長辺方向には0.65ミリメートル、短辺方向には0.35ミリメートルとした。
こうして処理した単結晶炭化ケイ素ウエハ2は、表5に示す組成の有機チタン化合物エタノール溶液に50℃で4時間浸漬した。続けてこのウエハをエタノール浴に入れ、超音波洗浄を施した後、窒素雰囲気にしたオーブンで120℃・45分間加熱することで、ウエハ表面に誘電体単分子膜3を定着させた(図5参照)。
Subsequently, as shown in FIG. 4, a portion of the
The single crystal
続けて、誘電体単分子膜に触媒となるパラジウムを担持する工程を実施した。上記工程によって誘電体単分子膜3を形成した単結晶炭化ケイ素ウエハ21を、表6に示す組成のパラジウム化合物の水溶液に25℃で30分間浸漬した。その後ウエハを純水浴に入れて洗浄した上で、さらに別の純水浴に移して、次の工程にかかるまで保存した。
Subsequently, a process of supporting palladium as a catalyst on the dielectric monomolecular film was performed. The single crystal silicon carbide wafer 21 on which the dielectric
触媒担持工程を終えた単結晶炭化ケイ素ウエハ2は、順次無電解銅めっきによる電極形成工程へ投入した。誘電体単分子膜3への無電解銅めっきには、表7に示す組成のめっき液を用いて行った。パラジウムを担持した石英ガラス板22を、上記めっき液の浴に60℃で70分間浸漬し、図6のようにコンデンサ構造用の電極4を形成した。
The single crystal
その後、電極を形成したウエハからフォトレジスト7を剥離した。ここまでの工程により、支持基板上に所望の形状の薄膜コンデンサ構造1が完成した。(図7)
続く工程として、薄膜コンデンサ構造を保護する絶縁体を形成した。熱硬化性のアンダーフィル材料5を、ディスペンサを用いて図8のように塗布する。その後、単結晶炭化ケイ素ウエハ2をオーブンに入れ、窒素雰囲気下で70℃、1時間加熱してアンダーフィル材料を硬化させた。
引き続き、既に形成した銅めっき製の電極4に対向する、もう一方の電極6を形成する工程を実施した。
Thereafter, the
As a subsequent process, an insulator for protecting the thin film capacitor structure was formed. The
Then, the process of forming the
まず、薄膜コンデンサ構造を形成済みの単結晶炭化ケイ素ウエハ2をソーダガラス製のサポート基板8に接着した。シリコンウエハの貼り付け方は図9に示すとおり、薄膜コンデンサ構造形成面がサポート基板8に対向するような向きとした。
次いで、シリコンウエハ2の薄層化を行った。薄層化の第一工程として、BG(Back Grind)プロセスによってウエハを100μmに研削した。次に薄層化の第二工程として、CMP(Chemical Mechanical Polishing)処理を用いてウエハを50μmまで研磨した。この工程により、支持基材を兼ねる対向電極61が完成した(図10参照)。
First, the single crystal
Next, the
最後に、完成したコンデンサを図11のように個片化した。薄層化したシリコンウエハ21をサポート基板ごとダイシングテープ(図示せず)に貼り付けた上でサポート基板81と接着剤を除去し、その後ウエハとアンダーフィル材料5を、アンダーフィル材料の部分で切断することでコンデンサを0603サイズに個片化した。
個片化したコンデンサの特性を評価した結果を表8に示す。静電容量はJIS C 5101−1−1998の4.7項に従って、また浮遊インダクタンスは、コンデンサのインピーダンスを測定した結果得られる共振周波数をもとに、前述の静電容量を用いて算出した。
Finally, the completed capacitor was singulated as shown in FIG. After the thinned silicon wafer 21 is attached to the dicing tape (not shown) together with the support substrate, the support substrate 81 and the adhesive are removed, and then the wafer and the
Table 8 shows the results of evaluating the characteristics of the separated capacitors. The capacitance was calculated in accordance with 4.7 of JIS C 5101-1-1998, and the stray inductance was calculated using the above-described capacitance based on the resonance frequency obtained as a result of measuring the impedance of the capacitor.
さらに、完成したコンデンサを用いた部品内蔵多層配線基板を製作した。一般的な多層配線基板の工程に基づいて、図12に示す四層の配線層を備えた多層配線基板11を製作した。ここで、多層配線基板11において最も外側に配置された配線層123には、長辺0.6mm・短辺0.3mmの長方形の導体パターン13を適宜設けた。これらのパターンは全てグラウンド層に接続される設計とした。
Furthermore, a multilayer wiring board with built-in components using the completed capacitor was manufactured. Based on a general multilayer wiring board process, a
続いて、部品内蔵多層配線基板において基板内部に内蔵される部品の実装工程を行った。上記の長方形導体パターン13にスクリーン印刷で鉛フリーのはんだペーストを供給し、そこへ個片化したコンデンサを、チップマウンタを用いて搭載した。最後に、コンデンサを搭載した多層配線基板を最高温度260℃のリフロー装置に通して、図13のごとく、コンデンサを多層配線基板に実装した。
Subsequently, a component mounting process was performed on the component built-in multilayer wiring board. A lead-free solder paste was supplied to the
その後、0.04mm厚のプリプレグと0.015mm厚の導体層を多層配線基板11の両面に交互に積層し、内蔵コンデンサを完全に埋設した。このとき、コンデンサ搭載面に積層するプリプレグや銅箔には、コンデンサの位置に対応する穴を設け、積層後の平坦性を確保した。
内蔵したコンデンサと配線層121の電源パターンとの導通はビアによって確保した。まずプリプレグを積層した多層配線基板11に対して、UV−YAGレーザーによるビア穴加工を施しコンデンサの電極を露出させた。次に、セミアディティブプロセスによってビアの埋め込みと配線形成を行い、図14に示すように、配線層121および、内蔵コンデンサと配線層131を接続するビアを完成させた。図15には、このときの内蔵コンデンサ周辺の断面構造の模式図を示した。
Thereafter, 0.04 mm thick prepregs and 0.015 mm thick conductor layers were alternately laminated on both surfaces of the
The conduction between the built-in capacitor and the power supply pattern of the
1…薄膜コンデンサ構造
2…支持基材
200…支持基材の最表面
201…第二誘電体層
3…誘電体単分子膜
4…無電解めっきで形成したコンデンサ用電極
5…絶縁体
6…コンデンサ用電極
7…フォトレジスト
8…サポート基板
9…サポート基板接着用接着剤
11…多層配線基板
121〜128…多層配線基板の導体層
13…内蔵コンデンサ搭載用パッド
14…はんだ
15…部品内蔵多層配線基板
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記支持基材の表面に前記単分子誘電体膜を複数形成する工程と、
前記複数の単分子誘電体膜に前記無電解めっき触媒を担持させる工程と、
前記複数の単分子誘電体膜上に無電解めっきにより前記コンデンサ用電極を形成して前記支持基材上に複数のコンデンサを形成する工程と、
前記複数のコンデンサを、前記支持基材とともに個片化する工程と、
を備えることを特徴とするコンデンサの製造方法。 It is a manufacturing method of the capacitor given in any 1 paragraph of Claims 1-13,
Forming a plurality of monomolecular dielectric films on the surface of the support substrate;
Supporting the electroless plating catalyst on the plurality of monomolecular dielectric films;
Forming the capacitor electrode by electroless plating on the plurality of monomolecular dielectric films to form a plurality of capacitors on the support substrate;
Separating the plurality of capacitors together with the support base;
A method for producing a capacitor, comprising:
前記複数の単分子誘電体膜上に無電解めっきにより前記コンデンサ用電極を形成し、前記支持基材を前記コンデンサが形成された面の反対面から研削して、前記支持基材上に複数のコンデンサを形成する工程、であることを特徴とする請求項15に記載のコンデンサの製造方法。 The step of forming the capacitor electrode by electroless plating on the plurality of monomolecular dielectric films to form a plurality of capacitors on the support substrate,
Forming the capacitor electrode on the plurality of monomolecular dielectric films by electroless plating, grinding the support substrate from a surface opposite to the surface on which the capacitor is formed, The method for manufacturing a capacitor according to claim 15, wherein the method is a step of forming a capacitor.
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