JP2017188530A - 配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本配線構造は、基材１０１と、基材上に配置された無機絶縁層１０３、１０５と、無機絶縁層上に配置された第１の金属層を有する複数の金属配線１０７と、無機絶縁層と金属配線との一部に配置された有機絶縁層１１５と、前記金属配線の間に配置された有機絶縁層と密着するパターン１１１を備える。
【効果】無機絶縁層と有機絶縁層との密着性が向上し、端子となる有機絶縁層から露出している第１の金属層上に第２の金属層１１７をめっきする際に、有機絶縁層が剥がれることを防止する。
【選択図】図１

Description

本開示の実施形態は、配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法に関する。特に、基板と、配線上に配置する膜との密着性を向上させた配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法に関する。

近年、電子機器等の小型化の要求から、配線のプロセスルールは、これまで以上に細い配線と狭い配線間隔となっている。一方、配線の端部では接続用に配線の幅を太くするとともに、配線の間隔を広くする必要がある。また、配線の保護や絶縁の目的から、配線層上には絶縁層が配置されるが、配線の端部、即ち端子においては配線が露出される。

また、端子においては、導電性に優れた金属を用いて配線が形成されるが、めっきにより配線を形成する場合、めっきが基板と絶縁層との間に入り込み、配線間にも金属が析出して、配線を短絡させることがある。特に、無機絶縁層と有機絶縁層とは密着性が弱く、めっきが入り込みやすい。

特開２０１３−５４２１３号公報

本開示の実施形態は、基板と、配線上に配置する有機絶縁層との密着性を向上させた配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法を提供することを目的とする。

本開示の一実施形態によると、基材と、前記基材上に配置された無機絶縁層と、前記無機絶縁層上に配置され、第１の金属層を有する複数の金属配線と、前記無機絶縁層と前記金属配線との一部に配置された有機絶縁層と、前記金属配線の間に配置され、前記有機絶縁層と密着するパターンと、を備える配線構造が提供される。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性を向上させた配線構造を提供することができる。

前記配線構造において、前記有機絶縁層から露出した前記金属配線は、前記第１の金属層を覆う第２の金属層を有してもよい。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性が向上し、有機絶縁層から露出した金属配線に第２の金属層を形成しても、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造において、前記パターンは、前記金属配線が露出する前記有機絶縁層の一端に配置されてもよい。

本開示の一実施形態によると、金属配線が露出する有機絶縁層の一端にパターンを配置することにより、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性が向上し、有機絶縁層から露出した金属配線に第２の金属層を形成しても、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造において、前記パターンは、前記第１の金属層で構成されてもよい。

本開示の一実施形態によると、第１の金属層で形成されたパターンを配置することにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造において、前記パターンは、前記無機絶縁層に配置された凹部であってもよい。

本開示の一実施形態によると、無機絶縁層に凹部を配置してパターンを形成することにより、凹部に有機絶縁層が入り込み、無機絶縁層と有機絶縁層と密着性を向上させることにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造において、前記無機絶縁層はシリコン窒化物又はシリコン酸化物で構成され、前記有機絶縁層はポリイミドで構成されてもよい。

本開示の一実施形態によると、シリコン窒化物又はシリコン酸化物で構成された無機絶縁層と、ポリイミドで構成された有機絶縁層との密着性は弱いが、パターンを配置することにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

また、本開示の一実施形態によると、前記何れか一に記載の配線構造を備える電子機器が提供される。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性を向上させた配線構造を備えることにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止する電子機器を提供することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

また、本開示の一実施形態によると、基材上に無機絶縁層を形成し、前記無機絶縁層上に第１の金属層を配置して、複数の金属配線と、前記金属配線の間にパターンを形成し、前記無機絶縁層と前記金属配線との一部を覆い、前記パターンに密着する有機絶縁層を形成する配線構造の製造方法が提供される。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性を向上させ、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止する配線構造を製造することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

また、本開示の一実施形態によると、基材上に無機絶縁層を形成し、前記無機絶縁層にパターンを形成し、前記無機絶縁層上に第１の金属層を配置して、前記パターンを挟むように配置した金属配線を形成し、前記無機絶縁層と前記金属配線との一部を覆い、前記パターンに密着する有機絶縁層を形成する配線構造の製造方法が提供される。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性を向上させ、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止する配線構造を製造することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造の製造方法において、前記有機絶縁層を形成した後に、露出した前記第１の金属層上に第２の金属層を形成してもよい。

本開示の一実施形態によると、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性が向上し、有機絶縁層から露出した金属配線に第２の金属層を形成しても、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造の製造方法において、前記金属配線が露出する前記有機絶縁層の一端に配置されるように、前記パターンを形成してもよい。

本開示の一実施形態によると、金属配線が露出する有機絶縁層の一端にパターンを配置することにより、基材上に配置された無機絶縁層と、配線上に配置された有機絶縁層との密着性が向上し、有機絶縁層から露出した金属配線に第２の金属層を形成しても、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

前記配線構造の製造方法において、前記無機絶縁層をシリコン窒化物又はシリコン酸化物で形成し、前記有機絶縁層をポリイミドで形成してもよい。

本開示の一実施形態によると、シリコン窒化物又はシリコン酸化物で構成された無機絶縁層と、ポリイミドで構成された有機絶縁層との密着性は弱いが、パターンを形成することにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

本開示の実施形態によると、基板と、配線上に配置する有機絶縁層との密着性を向上させた配線構造、密着用パターンを有する配線構造を有する電子機器及びその製造方法が提供される。有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

一実施形態に係る配線構造１００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。 一実施形態に係る配線構造２００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。 一実施形態に係る配線構造３００の模式図であり、図１（ｂ）の断面図に対応する図である。 一実施形態に係る配線構造２００の製造工程を示す模式図である。 一実施形態に係る配線構造４００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。 一実施形態に係る配線構造５００の模式図であり、図１（ｂ）の断面図に対応する図である。 一実施形態に係る配線構造４００の製造工程を示す模式図である。 第２の金属層を形成する前の実施例及び比較例の配線構造の光学顕微鏡像である。 第２の金属層を形成した実施例及び比較例の配線構造の光学顕微鏡像である。

以下、図面を参照して本開示に係る配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法について説明する。但し、本開示の配線構造、配線構造を有する電子機器及びその製造方法は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（実施形態１）
図１は、本開示の一実施形態に係る配線構造１００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。配線構造１００は、基材１０１と、基材１０１上に配置された無機絶縁層１０３及び無機絶縁層１０５と、無機絶縁層１０５上に配置され、第１の金属層を有する複数の金属配線１０７と、無機絶縁層１０５と金属配線１０７との一部に配置された有機絶縁層１１５と、金属配線１０７の間に配置され、有機絶縁層１１５と密着するパターン１１１と、を備える。

基材１０１は、半導体装置の製造に一般に用いられる基板であり、例えば、シリコン基板、ガラス基板やサファイヤ基板であるが、これらに限定されるものではない。また、本実施形態において、基材１０１上に無機絶縁層１０３及び無機絶縁層１０５を配置する例を示したが、基材自体が絶縁性の場合は無機絶縁層を省略しても構わない。無機絶縁層１０３としては例えばシリコン酸化物を用いることができ、無機絶縁層１０５としては例えばシリコン窒化物を用いることができるが、これらに限定されるものではない。配線構造１００において、無機絶縁層は基材１０１と金属配線１０７との絶縁性を付与する層であり、基材１０１に用いる材料に応じて、平坦性を確保し、且つ金属配線１０７に用いる第１の金属層との密着性を得られれば、公知の無機材料を用いることができる。

金属配線１０７は第１の金属層を含み、有機絶縁層１１５から露出した金属配線１０７は、第１の金属層を覆う第２の金属層１１７を有することが好ましい。第１の金属層は、有機絶縁層１１５により被覆された金属配線１０７を構成し、例えば、銅、アルミニウム、銀、金等から選択される金属である。導電性および汎用性の観点から、銅を好適に用いることができる。また、第２の金属層１１７は、有機絶縁層１１５により被覆されないため、電気化学的に安定な材料であり、且つ、端子として要求される高い導電性を付与するため、例えば、金を用いることができる。また、第２の金属層１１７は第１の金属層の上面及び側面を被覆することが好ましく、成形性の観点からめっき、特に無電解めっきが可能な材料が好ましく、信頼性の観点から、最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層膜が好ましい。

有機絶縁層１１５は、金属配線１０７を被覆し、金属配線１０７を保護するとともに、金属配線１０７間の絶縁性と、金属配線１０７と有機絶縁層１１５上に配置若しくは接触する部材との絶縁性を付与する部材である。有機絶縁層１１５は、有機絶縁材料を塗布して形成することができる。有機絶縁層１１５の形成には、例えば、スピンコート法や印刷法を用いることができるが、これらに限定されるものではない。また、有機絶縁層１１５に用いる有機絶縁材料としては、無機絶縁層１０５及び金属配線１０７に対する密着性を有し、塗布可能な材料であれば、公知の無機材料を用いることができる。有機絶縁層１１５に用いる有機絶縁材料として、例えば、ポリイミドを用いることができるが、これらに限定されるものではない。

本開示において、パターン１１１は、無機絶縁層１０５と有機絶縁層１１５との密着性を向上させる。上述したように、有機絶縁層１１５は無機絶縁層１０５及び金属配線１０７に対する密着性を有する。しかし、有機絶縁層１１５は無機絶縁層１０５の内部と端部では密着性は同等であるが、端部では無機絶縁層１０５と有機絶縁層１１５の界面が露出しているために、めっき液の接触などにより剥がれが起きやすくなる。このため、金属配線１０７が露出する端部においては、十分な密着性が得られず、金属配線１０７に無電解めっきにより第２の金属層１１７を形成するときに、無機絶縁層１０５と金属配線１０７との間に染みこみ、剥がれを生じる。パターン１１１は、金属配線１０７が露出する有機絶縁層１１５の一端に配置されることにより、無機絶縁層１０５と有機絶縁層１１５との密着性を向上させることができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

パターン１１１は、無機絶縁層１０５と有機絶縁層１１５との密着性よりも、有機絶縁層１１５に対して強い密着性を有する。パターン１１１により付与される密着性は、有機絶縁層１１５に対する化学的な密着性であってもよく、物理的な密着性であってもよい。また、化学的な密着性と物理的な密着性を組み合わせてもよい。また、パターン１１１の形状は特に限定されず、例えば、矩形（長方形、正方形）、円形、楕円形等が挙げられるが、金属配線１０７の間に配置可能なパターンであればよい。また、パターン１１１は、無機絶縁層１０５上に配置された凸形状であってもよく、無機絶縁層１０５に配置された凹部であってもよい。パターン１１１の具体例については、後述する実施形態において示す。

なお、図１において、無機絶縁層１０３上に無機絶縁層１０５を配置した例を示したが、配線構造１００はこれに限定されない。無機絶縁層１０５を省略することも可能である。ただし、配線構造１００を高い温度で使用する製品の場合には、金属配線１０７及びパターン１１１に用いる金属が無機絶縁層１０３に拡散して無機絶縁層１０３を劣化させるため、バリア膜として無機絶縁層１０５を積層することが好ましい。

従来技術においては第２の金属層１１７をめっきにより形成する場合、めっきが基材と絶縁層との間にめっきが入り込み、配線間にも金属が析出して、配線を短絡させることがあった。一方、本実施形態に係る配線構造１００においては、パターン１１１を配置することにより、基材１０１上に配置された無機絶縁層１０５と、金属配線１０７上に配置された有機絶縁層１１５との密着性が向上し、有機絶縁層１１５から露出した金属配線１０７に第２の金属層１１７を形成しても、無機絶縁層１０５と有機絶縁層１１５との間に第２の金属層１１７が入り込まず、隣接する配線間の短絡を防止することができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

（実施形態２）
図２は、本開示の一実施形態に係る配線構造２００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。配線構造２００は、基材１０１と、基材１０１上に配置された無機絶縁層１０３及び無機絶縁層１０５と、無機絶縁層１０５上に配置され、第１の金属層を有する複数の金属配線１０７と、無機絶縁層１０５と金属配線１０７との一部に配置された有機絶縁層２１５と、金属配線１０７の間に配置され、有機絶縁層２１５と密着するパターン２１１と、を備える。本実施形態において、パターン２１１は、第１の金属層で構成される。

なお、基材１０１、無機絶縁層１０３、無機絶縁層１０５、金属配線１０７及び第２の金属層１１７の構成は、上述した実施形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。金属配線１０７及びパターン２１１を構成する金属材料は、実施形態１で説明した金属材料と同様の金属材料を用いることができる。また、有機絶縁層２１５は、実施形態１で説明した有機絶縁材料と同様の材料を用いることができる。上述した金属材料は、無機絶縁層１０５に比して有機絶縁層２１５との密着性が強い。即ち、本実施形態においては、パターン２１１が有機絶縁層２１５に対して、化学的な密着性を有することにより、有機絶縁層２１５が無機絶縁層１０５から剥離するのを防止することができる。なお、必要に応じて金属材料の表面を粗化させる処理を行うことにより、金属材料の表面に物理的な密着性を付与することもできる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

なお、図２においては、金属配線１０７及びパターン２１１を同じ金属材料層で構成する例を示したが、本開示はこれに限定されるものではなく、金属配線１０７とパターン２１１を異なる金属材料で構成してもよい。また、図２においては、パターン２１１が金属配線１０７と同等の高さ（厚み）を有する構成を示したが、本開示はこれに限定されるものではなく、金属配線１０７とパターン２１１が異なる高さで構成されてもよい。例えば、密着性が得られる範囲において、パターン２１１を無機絶縁層１０５上に薄く配置してもよい。また、パターン２１１を金属配線１０７よりも厚く配置することにより、パターン２１１が有機絶縁層２１５に食い込むような形状で配置してもよい。

図２において、パターン２１１は矩形状の断面を有するが、本開示はこれに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように逆テーパー状に形成してもよい。図３は、本開示の一実施形態に係る配線構造３００の模式図であり、図１（ｂ）の断面図に対応する図である。配線構造３００において、基材１０１、無機絶縁層１０３、無機絶縁層１０５、金属配線１０７及び第２の金属層１１７の構成は、上述した実施形態１と同様である。また、パターン３１１及び有機絶縁層３１５に用いる材料も配線構造２００で説明したパターン２１１及び有機絶縁層２１５と同様であるため、詳細な説明は省略する。

配線構造３００においては、逆テーパー状のパターン３１１を配置することにより、パターン３１１が有機絶縁層３１５に食い込むように密着し、有機絶縁層３１５が無機絶縁層１０５から剥離するのを防止することができる。即ち、配線構造３００においては、逆テーパー状のパターン３１１が有機絶縁層３１５と化学的に密着するとともに、物理的にも密着する。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

（配線構造の製造方法）
金属層で構成されたパターンを備えた本実施形態に係る配線構造の製造方法について、配線構造２００を例に説明する。図４は、本開示の一実施形態に係る配線構造２００の製造工程を示す模式図である。例えば、基材１０１としてシリコン基板を用い、基材１０１上に無機絶縁層を形成する。図４においては、例えばシリコン酸化物により無機絶縁層１０３を形成し、シリコン窒化物により無機絶縁層１０５を形成する（図４（ａ））。無機絶縁層１０３は、例えば、シリコン基板を熱酸化して形成してもよく、プラズマＣＶＤ（PECVD）法により基材１０１上にシリコン酸化物を堆積させてもよい。なお、本明細書において、熱酸化して形成した無機絶縁層１０３はSiO₂膜となり、PECVD法により形成した無機絶縁層１０３はSi：Oが１：２からずれるため、SiO膜として示す。また、無機絶縁層１０５も公知の方法により、無機絶縁層１０３上に形成することができる。

無機絶縁層１０５上に第１の金属層を形成し、金属配線１０７とパターン２１１を形成する。第１の金属層は例えば、スパッタリングにより金属材料を堆積させて形成することができるが、これに限定されるものではない。金属配線１０７及びパターン２１１は、第１の金属層をリソグラフィによりパターニングすることにより形成することができる（図４（ｂ））。また、レジストパターンを形成して、金属材料を堆積させることにより、金属配線１０７及びパターン２１１を形成してもよい。このとき、金属配線１０７とパターン２１１を異なる金属材料で形成してもよい。パターン２１１は、後の工程により形成される有機絶縁層２１５が配置される端部近傍に配置する。金属配線１０７とパターン２１１を形成した後、レジスト層を除去する。

ここで、配線構造３００において、逆テーパー状のパターン３１１を配置する方法としては、例えば、無機絶縁層１０５上にCu/Ti積層膜をスパッタ法により成膜してシード層を形成し、シード層上にフォトレジスト層を配置し、パターン３１１を形成する部分が順テーパー形状になるように、フォトレジストの開口部を形成する。順テーパー形状のフォトレジストの開口部にめっき法やスパッタリングにより金属材料を堆積させることにより、逆テーパー形状のパターン３１１を形成することができるが、これに限定されるものではない。なお、フォトレジストの断面形状はフォトレジストの露光条件により、調整可能である。金属配線１０７とパターン３１１を形成した後、レジスト層を除去する。

無機絶縁層１０５と金属配線１０７との一部を覆い、パターン２１１に密着する有機絶縁層２１５を形成する（図４（ｃ））。有機絶縁層２１５は、例えば、スピンコート法や印刷法を用いて形成することができるが、これに限定されるものではない。本実施形態において、パターン２１１を形成する金属材料は、無機絶縁層１０５に比して有機絶縁層２１５に対する密着性が強いため、有機絶縁層２１５が無機絶縁層１０５から剥離するのを防止することができる。本実施形態においては、基材１０１上に配置された無機絶縁層１０５と、金属配線１０７上に配置された有機絶縁層２１５との密着性を向上させた配線構造２００を製造することができる。

有機絶縁層２１５を形成した後に、露出した第１の金属層上に第２の金属層１１７を形成する（図４（ｄ））。第２の金属層１１７は、例えば、最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層無電解めっきにより形成することができる。本実施形態においては、金属材料のパターン２１１を金属配線１０７の間、特に金属配線１０７が露出する有機絶縁層２１５の一端に配置されることにより、パターン２１１が有機絶縁層２１５と密着して、有機絶縁層２１５の端部において、有機絶縁層２１５が無機絶縁層１０５から剥離するのを防止することができる。これにより、有機絶縁層２１５から露出した金属配線１０７に第２の金属層１１７を形成しても、無機絶縁層１０５と有機絶縁層２１５との間に第２の金属層１１７が入り込まず、短絡を防止することができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

（実施形態３）
図５は、本開示の一実施形態に係る配線構造４００の模式図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡＡ’における断面図である。配線構造４００は、基材１０１と、基材１０１上に配置された無機絶縁層４０３及び無機絶縁層４０５と、無機絶縁層４０５上に配置され、第１の金属層を有する複数の金属配線１０７と、無機絶縁層４０５と金属配線１０７との一部に配置された有機絶縁層４１５と、金属配線１０７の間に配置され、有機絶縁層４１５と密着する無機絶縁層４０５の凹部で構成されるパターン４１１と、を備える。本実施形態において、パターン４１１は、無機絶縁層４０５に配置される凹部である。

基材１０１がシリコン基板である場合には、パターン４１１は、無機絶縁層４０５と無機絶縁層４０３を貫通し、シリコン基板の表面まで達する構造であることが好ましい。これは、有機絶縁層４１５の密着強度は無機絶縁層４０５や無機絶縁層４０３よりもシリコンの方が高いためである。一方、基材１０１がガラス基板である場合には、パターン４１１は、無機絶縁層４０５又は無機絶縁層４０３に底部を有する、すなわち、ガラス基板の表面まで達しないことが好ましい。これは、有機絶縁層４１５の密着強度はガラスよりも無機絶縁層の方が高いためである。

なお、基材１０１、無機絶縁層１０３、金属配線１０７及び第２の金属層１１７の構成は、上述した実施形態１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また無機絶縁層４０５及び有機絶縁層４１５には、実施形態１で説明した材料と同様の材料を用いることができる。無機絶縁層４０５で構成されるパターン４１１の凹部には、有機絶縁層４１５を密着させることにより、有機絶縁層４１５を構成する有機絶縁材料が入り込む。即ち、本実施形態においては、パターン４１１が有機絶縁層４１５に対して、物理的な密着性を有することにより、有機絶縁層４１５が無機絶縁層４０５から剥離するのを防止することができる。また、パターン４１１の凹部が基材１０１に達していると、露出しているシリコンと有機絶縁層４１５との密着強度が高いため、さらに好ましい。

なお、図５において、無機絶縁層４０３上に無機絶縁層４０５を配置した例を示したが、配線構造４００はこれに限定されない。無機絶縁層４０５を省略することも可能である。ただし、配線構造４００を高い温度で使用する製品の場合には、金属配線１０７に用いる金属が無機絶縁層４０３に拡散して無機絶縁層４０３を劣化させるため、バリア膜として無機絶縁層４０５を積層することが好ましい。

なお、図５においては、パターン４１１は矩形状の断面を有するが、本開示はこれに限定されるものではなく、例えば、図６に示すように逆テーパー状に形成してもよい。図６は、本開示の一実施形態に係る配線構造５００の模式図であり、図１（ｂ）の断面図に対応する図である。配線構造５００において、基材１０１、無機絶縁層５０３、金属配線１０７及び第２の金属層１１７の構成は、上述した実施形態１と同様である。また、無機絶縁層５０５及び有機絶縁層５１５に用いる材料も配線構造４００で説明した無機絶縁層４０５及び有機絶縁層４１５と同様であるため、詳細な説明は省略する。

配線構造５００においては、逆テーパー状のパターン５１１を配置することにより、パターン５１１が有機絶縁層５１５に食い込むように密着し、有機絶縁層５１５が無機絶縁層５０５から剥離するのを防止することができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

（配線構造の製造方法）
無機絶縁層の凹部で構成されたパターンを備えた本実施形態に係る配線構造の製造方法について、配線構造４００を例に説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る配線構造４００の製造工程を示す模式図である。例えば、基材１０１としてシリコン基板を用い、基材１０１上に無機絶縁層を形成する。図７においては、例えばシリコン酸化物により無機絶縁層４０３を形成し、シリコン窒化物により無機絶縁層４０５を形成する。無機絶縁層４０３は、例えば、シリコン基板を熱酸化して形成してもよく、プラズマＣＶＤ（PECVD）法により基材１０１上にシリコン酸化物を堆積させてもよい。なお、本明細書において、熱酸化して形成した無機絶縁層１０３はSiO₂膜となり、PECVD法により形成した無機絶縁層１０３はSi：Oが１：２からずれるため、SiO膜として示す。また、無機絶縁層４０５も公知の方法により、無機絶縁層４０３上に形成することができる。

無機絶縁層４０５をリソグラフィによりパターニングすることにより凹部を形成し、パターン４１１を形成する（図７（ａ））。パターン４１１は、後の工程により形成される有機絶縁層４１５が配置される端部近傍に配置する。

ここで、配線構造５００において、逆テーパー状のパターン５１１を配置する方法としては、例えば、基材１０１上に無機絶縁層５０３を形成し、シリコン窒化物により無機絶縁層５０５を形成する。その後、無機絶縁層５０５上にフォトレジスト塗布し、パターン５１１に対応する領域を開口したレジスト層を形成し、ドライエッチングすることにより、パターン５１１において、無機絶縁層５０３及び無機絶縁層５０５を逆テーパー形状にすることができるが、これに限定されるものではない。なお、無機絶縁層５０３及び無機絶縁層５０５の断面形状は無機絶縁層５０３及び無機絶縁層５０５のドライエッチング条件により、調整可能である。パターン５１１を形成した後、レジスト層を除去する。

無機絶縁層４０５上に第１の金属層を形成し、金属配線１０７を形成する（図７（ｂ））。第１の金属層は例えば、スパッタリングにより金属材料を堆積させて形成することができるが、これに限定されるものではない。金属配線１０７は、第１の金属層をリソグラフィによりパターニングすることにより形成することができる。また、レジストパターンを形成して、金属材料を堆積させることにより、金属配線１０７を形成してもよい。金属配線１０７を形成した後、レジスト層を除去する。

無機絶縁層４０５と金属配線１０７との一部を覆い、パターン４１１に密着する有機絶縁層４１５を形成する（図４（ｃ））。有機絶縁層４１５は、例えば、スピンコート法や印刷法を用いて形成することができるが、これに限定されるものではない。本実施形態において、無機絶縁層４０５で構成されるパターン４１１の凹部には、有機絶縁層４１５を密着させることにより、有機絶縁層４１５を構成する有機絶縁材料が入り込み、有機絶縁層４１５が無機絶縁層４０５から剥離するのを防止することができる。本実施形態においては、基材１０１上に配置された無機絶縁層４０５と、金属配線１０７上に配置された有機絶縁層４１５との密着性を向上させた配線構造４００を製造することができる。

有機絶縁層４１５を形成した後に、露出した第１の金属層上に第２の金属層１１７を形成する（図７（ｄ））。第２の金属層１１７は、例えば、最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層無電解めっきにより形成することができる。本実施形態においては、パターン４１１を金属配線１０７の間、特に金属配線１０７が露出する有機絶縁層４１５の一端に配置されることにより、パターン４１１が有機絶縁層４１５と密着して、有機絶縁層４１５の端部において、有機絶縁層４１５が無機絶縁層４０５から剥離するのを防止することができる。これにより、有機絶縁層４１５から露出した金属配線１０７に第２の金属層１１７を形成しても、無機絶縁層４０５と有機絶縁層４１５との間に第２の金属層１１７が入り込まず、短絡を防止することができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。

なお、図７において、無機絶縁層４０３上に無機絶縁層４０５を形成する例を示したが、配線構造４００はこれに限定されない。無機絶縁層４０５を省略することも可能である。ただし、配線構造４００を高い温度で使用する製品の場合には、金属配線１０７に用いる金属が無機絶縁層４０３に拡散して無機絶縁層４０３を劣化させるため、バリア膜として無機絶縁層４０５を積層することが好ましい。

（電子機器）
本開示に係る配線構造は、半導体検査用プローブカード、ＬＳＩ用パッケージ基板、ＭＥＭＳ用パッケージ基板に適用することができる。これにより、有機絶縁膜が剥がれて金属配線が露出し、配線の保護や他の接触する部材との絶縁性が損なわれるのを防止することができる。また、有機絶縁膜の端から深くまでめっき液が入り込むことで有機絶縁膜層の下に金属が着膜し、配線間が短絡するのを防止することができる。したがって、本開示に係る配線構造を有する電子機器を提供することができる。本開示により、基板と、配線上に配置する有機絶縁層との密着性が向上した信頼性の高い電子機器を実現することができる。

（実施例１）
上述した本開示の実施形態１に係る配線構造１００を製造した。シリコン基板を準備し、プラズマＣＶＤ（PECVD）法により、シリコン基板の表面に無機絶縁膜としてSiO膜とSiN膜を成膜した。無機絶縁膜上にシード層としてCu/Ti積層膜をスパッタ法により形成した。Cu/Ti積層膜上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光、現像して、金属配線及び所定のパターンを形成する部分を露出させた。

シード層を用いて、電解めっき法によりCu/Ti積層膜上にCu膜を成膜して、金属配線及びパターンを一括形成した。フォトレジストを除去した後、めっきCu膜が形成されていないシード層をエッチングし、金属配線の第１の金属層及び所定のパターンを形成した。

有機絶縁材料を塗布し、露光、現像して、金属配線の端部が露出した有機絶縁膜を形成した。露出した第１の金属層に無電解めっき法を用いて最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層膜を成膜し、第２の金属層を形成することにより、配線構造を得た。

（実施例２）
上述した本開示の実施形態２に係る配線構造２００を製造した。シリコン基板を準備し、プラズマＣＶＤ（PECVD）法により、シリコン基板の表面に無機絶縁膜としてSiO膜を成膜した。無機絶縁膜上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光、現像して、所定のパターンを形成する部分を露出させた。無機絶縁膜をエッチングして、所定のパターンを形成した。その後、フォトレジストを除去し、無機絶縁膜全面を露出させた。

無機絶縁膜上にシード層としてCu/Ti積層膜をスパッタ法により形成した。Cu/Ti積層膜上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光、現像して、金属配線を形成する部分を露出させた。

シード層を用いて、電解めっき法によりCu/Ti積層膜上にCu膜を成膜して、金属配線を形成した。フォトレジストを除去した後、めっきCu膜が形成されていないシード層をエッチングし、金属配線の第１の金属層を形成した。

有機絶縁材料を塗布し、露光、現像して、金属配線の端部が露出した有機絶縁膜を形成した。これにより、所定のパターンに有機絶縁材料が入り込んだ有機絶縁膜が形成された。露出した第１の金属層に無電解めっき法を用いて最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層膜を成膜し、第２の金属層を形成することにより、配線構造を得た。

（比較例）
比較例として、パターンを形成しない配線構造を製造した。シリコン基板を準備し、プラズマＣＶＤ（PECVD）法により、シリコン基板の表面に無機絶縁膜としてSiO膜とSiN膜を成膜した。無機絶縁膜上にシード層としてCu/Ti積層膜をスパッタ法により形成した。Cu/Ti積層膜上にフォトレジストを塗布し、フォトレジストを露光、現像して、金属配線を形成する部分を露出させた。

シード層を用いて、電解めっき法によりCu/Ti積層膜上にCu膜を成膜して、金属配線のみを形成した。フォトレジストを除去した後、めっきCu膜が形成されていないシード層をエッチングし、金属配線の第１の金属層を形成した。

有機絶縁材料を塗布し、露光、現像して、金属配線の端部が露出した有機絶縁膜を形成した。露出した第１の金属層に無電解めっき法を用いて最表面層から金／パラジウム／ニッケルの積層膜を成膜し、第２の金属層を形成することにより、配線構造を得た。

実施例１、２及び比較例の配線構造について、無電解めっきによる第２の金属層１１７を形成する前の有機絶縁層の端部近傍の光学顕微鏡像を図８に示す。図８（ａ）は実施例１の配線構造の光学顕微鏡像を示し、図８（ｂ）は図８（ａ）の丸印をつけた位置の拡大図である。図８（ｃ）は実施例２の配線構造の図８（ｂ）と同様の位置での光学顕微鏡像を示し、図８（ｄ）は比較例の配線構造の図８（ｂ）と同様の位置での光学顕微鏡像を示す。実施例１、２の配線構造においては、密着するパターンの位置までは剥がれる可能があるものの、密着するパターンより深くまで剥がれが進行することを防ぐことができる。

図９は、無電解めっきにより第２の金属層１１７を形成した配線構造の光学顕微鏡像を示す。図９（ａ）は実施例１の配線構造の光学顕微鏡像を示し、図９（ｂ）は実施例２の配線構造の光学顕微鏡像を示し、図９（ｃ）は比較例の配線構造の光学顕微鏡像を示す。金属配線１０７の間にパターンを配置した実施例１及び２では有機絶縁層の剥離は観察されず、電気的に分離した第２の金属層１１７が形成された。一方、図９（ｃ）の破線で囲んだ部分から明らかなように、比較例の配線構造では、有機絶縁層が剥離し、第２の金属層１１７が有機絶縁層と無機絶縁層の間に入り込み、短絡を生じた。

１００：配線構造、１０１：基材、１０３：無機絶縁層、１０５：無機絶縁層、１０７：金属配線、１１１：パターン、１１５：有機絶縁層、２００：配線構造、２１１：パターン、２１５：有機絶縁層、３００：配線構造、３１１：パターン、３１５：有機絶縁層、４００：配線構造、４０３：無機絶縁層、４０５：無機絶縁層、４１１：パターン、４１５：有機絶縁層、５００：配線構造、５０３：無機絶縁層、５０５：無機絶縁層、５１１：パターン、５１５：有機絶縁層

Claims (12)

1. 基材と、
   前記基材上に配置された無機絶縁層と、
   前記無機絶縁層上に配置され、第１の金属層を有する複数の金属配線と、
   前記無機絶縁層と前記金属配線との一部に配置された有機絶縁層と、
   前記金属配線の間に配置され、前記有機絶縁層と密着するパターンと、を備える配線構造。
2. 前記有機絶縁層から露出した前記金属配線は、前記第１の金属層を覆う第２の金属層を有する請求項１に記載の配線構造。
3. 前記パターンは、前記金属配線が露出する前記有機絶縁層の一端に配置される請求項１又は２に記載の配線構造。
4. 前記パターンは、前記第１の金属層で構成される請求項１乃至３の何れか一に記載の配線構造。
5. 前記パターンは、前記無機絶縁層に配置された凹部である請求項１乃至３の何れか一に記載の配線構造。
6. 前記無機絶縁層はシリコン窒化物又はシリコン酸化物で構成され、前記有機絶縁層はポリイミドで構成される請求項１乃至５の何れか一に記載の配線構造。
7. 請求項１乃至５の何れか一に記載の配線構造を備える電子機器。
8. 基材上に無機絶縁層を形成し、
   前記無機絶縁層上に第１の金属層を配置して、複数の金属配線と、前記金属配線の間にパターンを形成し、
   前記無機絶縁層と前記金属配線との一部を覆い、前記パターンに密着する有機絶縁層を形成する配線構造の製造方法。
9. 基材上に無機絶縁層を形成し、
   前記無機絶縁層にパターンを形成し、
   前記無機絶縁層上に第１の金属層を配置して、前記パターンを挟むように配置した金属配線を形成し、
   前記無機絶縁層と前記金属配線との一部を覆い、前記パターンに密着する有機絶縁層を形成する配線構造の製造方法。
10. 前記有機絶縁層を形成した後に、露出した前記第１の金属層上に第２の金属層を形成する請求項８又は９に記載の配線構造の製造方法。
11. 前記金属配線が露出する前記有機絶縁層の一端に配置されるように、前記パターンを形成する請求項８乃至１０の何れか一に記載の配線構造の製造方法。
12. 前記無機絶縁層をシリコン窒化物又はシリコン酸化物で形成し、前記有機絶縁層をポリイミドで形成する請求項８乃至１１の何れか一に記載の配線構造の製造方法。