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公開番号2024069353
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-21
出願番号2024035166,2022190661
出願日2024-03-07,2013-11-05
発明の名称多層配線構造体
出願人大日本印刷株式会社
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類H01L 23/14 20060101AFI20240514BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】接続孔の底部等での断線を抑制する多層配線構造体等を提供する。
【解決手段】多層配線構造体は、基板101上に、バリアメタル103を配置して第1層の配線を構成する配線材料102と、第1層の配線上に設けられ、第1層の配線の側面と少なくとも上面の一部とを覆って接する第1の無機材料膜104、第1の無機材料膜104上に設けられる第2の無機材料膜105及び第2の無機材料膜105上に設けられる第1の有機樹脂材料膜106を含む第1の絶縁層と、第1の有機樹脂材料膜106上に設けら、第2層の配線を構成するバリアメタル膜107及び配線材料108と、配線材料108上に設けられ、配線材料108の側面と少なくとも上面の一部とを覆って接する第1の無機材料膜109、第1の無機材料膜109を覆って接する第2の無機材料膜110及び第2の無機材料膜110上に設けられる第2の有機樹脂材料膜111を含む第2の絶縁層と、を含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１配線層と、
前記第１配線層上に設けられ、前記第１配線層の側面と少なくとも上面の一部とを覆って接する第１無機層と、前記第１無機層上に設けられる第１有機樹脂膜と、を含む第１絶縁層と、
前記第１有機樹脂膜上に設けられる第２配線層と、
前記第２配線層上に設けられ、前記第２配線層の側面と少なくとも上面の一部とを覆って接する第２無機層と、前記第２無機層上に設けられる第２有機樹脂膜と、を含む第２絶縁層と、
前記第２有機樹脂膜上に設けられる第３配線層と、
前記第３配線層上に設けられ、前記第３配線層の側面と少なくとも上面の一部とを覆って接する第３無機層と、前記第３無機層上に設けられる第３有機樹脂膜と、
を含む、多層配線構造体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線構造体及びその製造方法に関する。特に、Ｃｕ配線が絶縁層を介して多層化された多層配線構造体及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
複数の層に複数の配線が配置され、異なる層に配置された複数の配線を接続するための接続孔が設けられた多層配線構造体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような多層配線構造体においては、層と層との間の絶縁材料として、ポリイミドなどの有機樹脂材料が用いられる場合が多い。有機樹脂材料の誘電率は一般的に小さな値であり、配線を伝達する信号の遅延が生じにくいからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－１５０５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、有機樹脂材料の熱膨張率は配線の材料である銅などの熱膨張率よりも大きい。このため、配線構造体に熱サイクル試験を施したり高温の環境で使用したりすると、樹脂材料の熱膨張率と配線の熱膨張率との差により、接続孔の底部などで断線が起こりやすくなる。
【０００５】
すなわち、有機樹脂の熱膨張率（線膨張率）は５０～１００Ｅ－６／Ｋであるのに対し、配線材として銅（Ｃｕ）を用いる場合には、配線材の熱膨張率（線膨張率）は１７Ｅ－６／Ｋである。このように、有機樹脂の熱膨張率が配線材の熱膨張率が数倍大きく、配線層の形成工程において例えば２００℃を超える雰囲気に曝された場合、接続孔の銅に引っ張り応力が発生することとなる。なお、引っ張り応力は有機樹脂の熱膨張が有機樹脂の上下の配線の間の距離を引き離す方向に作用するために発生する。
【０００６】
このため、この引っ張り応力を緩和しようとして接続孔内の銅が移動しようとし、接続孔の底部にボイドが形成されることとなる。このボイドにより、上下の配線の間の電気的な接続不良が生じる。
【０００７】
また、このようなボイドの発生以外にも、接続孔の底部及び側面を覆うバリア導電層と有機樹脂の密着力が低いので、バリア導電層の変形や有機樹脂からの剥離も発生する。
【０００８】
一般にプリント基板やインターポーザーなどの多層配線構造は、－２５℃から１２５℃までの温度の変化サイクルが発生する環境下で使用されることが想定されている。このような環境における温度の変化サイクルも接続孔内の銅に対して強い引っ張り応力を発生させ、上記と同様に接続不良が発生する。
【０００９】
また、近年においてはＬＳＩの微細化及び高集積化が進むとともに、プリント基板やインターポーザーへのＬＳＩチップの実装が増える傾向にある。したがって、多層配線構造に対して配線層の高密度化の要求が一層高まっている。
【００１０】
このような高密度化を実現するためには、配線の幅、配線の間隔及び接続孔のサイズを縮小し、さらに、接続銅の上部にさらに接続孔を重ねるスタックトビアと呼ばれる構造が
必要となる。このため、接続孔内の銅の引っ張り応力をさらに増大させ、接続の不良率の発生が高まり、信頼性を低下させる原因となっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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