JP2010177506A - 配線基板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】抵抗素子において発生した熱を効率よく放熱する配線基板及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】抵抗素子と、抵抗素子と接して形成された絶縁層と、抵抗素子と電気的に接続された導電用配線層と、抵抗素子において発生した熱を放熱する放熱用配線層と、を備える配線基板が提供される。絶縁層は、抵抗素子が露出するように形成された貫通孔と、底部が抵抗素子と対向すると共に、抵抗素子が露出しないように形成された凹部と、を有する。導電用配線層は、貫通孔に配される。放熱用配線層は、凹部に配される。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線基板及びその製造方法に関し、特に抵抗素子を内蔵した多層配線基板及びその製造方法に関する。

電子機器の高性能化、高機能化、小型化及び薄型化を実現するために、例えば、半導体デバイス搭載用の多層配線基板に対して、薄膜抵抗素子を半導体基板やガラス基板などの上に形成し、集積化する技術開発が進められている。しかしながら、薄膜抵抗素子を形成した多層配線基板を、特に電源供給回路のような大電流を流すような回路で使用する場合、薄膜抵抗素子で発生するジュール熱により抵抗値が変動する問題がある。そこで、薄膜抵抗素子で発生したジュール熱を放熱する方法が、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。

特許文献１に記載の半導体集積回路装置は、半導体基板上に、無機膜からなる絶縁膜を介して形成された多結晶シリコン膜からなる抵抗体を有し、抵抗体の両側に電極として金属配線が設けられ、かつ抵抗体上に絶縁膜を介して放熱用金属膜が設けられている。

特許文献２に記載の半導体集積回路装置は、半導体基板の表面上の絶縁膜上に抵抗層を形成してなり、半導体基板の表面上に選択的に形成された厚い絶縁膜と、半導体基板の表面上の厚い絶縁膜で挟まれた領域に形成された薄い絶縁膜とを備え、抵抗層は厚い絶縁膜及び薄い絶縁膜の各領域にわたって形成されている。

特開昭６２−１０８５６７号公報 特開２００１−２５７３１７号公報

以下の分析は、本発明の観点から与えられる。

薄膜抵抗素子を有する回路に流れる電流容量を大きくするには、放熱用配線体と同一層に形成する配線体のエレクトロマイグレーションによる断線不良を抑制するために、配線体の材料をエレクトロマイグレーションが起こりにくい材料にすること、及び配線体中を流れる電流の方向に垂直な配線体の断面積を大きくすること、のうちの少なくとも一方が必要となる。

配線体の断面積を大きくする対策を講じる場合、配線体の厚みがせいぜい１μｍであるため、配線体の幅を広げることになる。しかしながら、例えば、特許文献１に記載の半導体集積回路装置のように、絶縁膜を無機膜で形成する場合、その厚さはせいぜい１μｍである。そのため、特許文献１に記載の半導体集積回路装置において、放熱用金属膜と同一層に形成する金属配線の幅を広げると、基板と金属配線との間の絶縁膜を介した寄生容量が増加し、高周波特性での損失が大きくなる問題が生じる。同様に、特許文献２に記載の半導体集積回路装置においても酸化膜の厚みの増大には制限があり、寄生容量を低減することは困難である。

一方、絶縁膜として有機樹脂を使用する場合、無機膜より容易に厚く形成することができる。そのため、有機樹脂の前駆体溶液の粘度を調整することで数μｍから数１０μｍ程度まで膜厚を変えて形成できるので、放熱用配線体と同一層に形成する配線体の幅を広げることによる基板との寄生容量を増大させることがない。しかしながら、薄膜抵抗素子と放熱用配線体との間の厚みが厚くなってしまい、効果的に放熱ができなくなる問題が生じる。

本発明の目的は、抵抗素子において発生した熱を効率よく放熱する配線基板及びその製造方法を提供することである。

本発明の第１視点によれば、抵抗素子と、抵抗素子と接して形成された絶縁層と、抵抗素子と電気的に接続された導電用配線層と、抵抗素子において発生した熱を放熱する放熱用配線層と、を備える配線基板が提供される。絶縁層は、抵抗素子が露出するように形成された貫通孔と、底部が抵抗素子と対向すると共に、抵抗素子が露出しないように形成された凹部と、を有する。導電用配線層は、貫通孔に配される。放熱用配線層は、凹部に配される。

本発明の第２視点によれば、抵抗素子を形成する工程と、抵抗素子に接する絶縁層を形成する工程と、絶縁層に、抵抗素子を露出する貫通孔と、底部が抵抗素子に面し、抵抗素子を露出しない凹部とを同一処理で形成する工程と、貫通孔に、抵抗素子と電気的に接続する導電用配線層を形成する工程と、凹部に、放熱用配線層を形成する工程と、を含む配線基板の製造方法が提供される。

本発明の第３視点によれば、放熱用配線層を形成する工程と、放熱用配線層を覆う第２絶縁層を形成する工程と、第１絶縁層上に、放熱用配線層との間に第１絶縁層を介して抵抗素子を形成する工程と、抵抗素子に接する第１絶縁層を形成する工程と、第１絶縁層に、抵抗素子を露出する貫通孔を形成する工程と、貫通孔に、抵抗素子と電気的に接続する導電用配線層を形成する工程と、を含む配線基板の製造方法が提供される。

本発明は、以下の効果のうち少なくとも１つを有する。

本発明によれば、抵抗素子で発生した熱を効率よく放熱することができる。また、本発明によれば、放熱効果を低減させることなく、寄生容量の発生を抑制することができる。

本発明によれば、凹部と貫通孔を同一処理で形成することができる。また、本発明によれば、放熱性及び寄生容量の抑制に優れた配線基板をより簡易に製造することができる。

本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略断面図。 本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第２実施形態に係る配線基板の概略断面図。 第２実施形態に係る配線基板の放熱用凹部の概略部分断面図。 本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第３実施形態に係る配線基板の概略断面図。 第３実施形態に係る配線基板の放熱用凹部の概略部分断面図。 本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第４実施形態に係る配線基板の概略断面図。 本発明の第４実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第４実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第５実施形態に係る配線基板の概略断面図。 本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図。 本発明の第６実施形態に係る配線基板の概略断面図。 複数の実施形態を組み合わせた例を示す本発明の配線基板の概略断面図。

上記第１視点〜第３視点の好ましい形態を以下に記載する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、絶縁層は、第１絶縁層と、第１絶縁層との間に抵抗素子を介在させるように形成された第２絶縁層と、を有する。貫通孔は、第１絶縁層に形成されている。凹部は、第１絶縁層と第２絶縁層のうち、少なくとも一方に形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、第１絶縁層の厚さは、１μｍ〜３０μｍである。

上記第１視点の好ましい形態によれば、配線基板は、第２絶縁層と接する基板をさらに備える。

上記第１視点の好ましい形態によれば、凹部の底部は、抵抗素子の電流経路の中央部に面している。

上記第１視点の好ましい形態によれば、抵抗素子は、複数の薄膜から形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、抵抗素子は、抵抗膜と、抵抗膜とは光の反射率が異なる導電性薄膜と、を有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、貫通孔は、導電性薄膜を露出するように形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、導電性薄膜は、抵抗膜上に形成されている。凹部の底部は、導電性薄膜と対向している。貫通孔は、抵抗膜を露出するように形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、凹部の側面と底面とで形成される角部は丸みを帯びている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、絶縁層のうち少なくとも貫通孔及び凹部を形成する部分が、感光性の樹脂から形成されている。

上記第１視点の好ましい形態によれば、抵抗素子は銅を含有する。絶縁層のうち少なくとも凹部を形成する部分の前駆体は、ポリアミック酸を含有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、放熱用配線層は銅を含有する。絶縁層のうち少なくとも凹部を形成する部分の前駆体は、ポリアミック酸を含有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、絶縁層のうち凹部の底部を形成する部分は、銅を含有する。

上記第１視点の好ましい形態によれば、凹部は、その底部の少なくとも１つの凸部又は凹部を有する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、導電用配線層及び放熱用配線層は同一処理で形成する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、絶縁層を感光性樹脂から形成する。貫通孔を形成する領域と凹部を形成する領域の露光量を異ならせることにより貫通孔及び凹部を形成する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、第１絶縁層の前駆層を露光する際、貫通孔を形成する領域を覆う第１マスクと、凹部を形成する領域を覆う第２マスクとの光透過率を異ならせる。

上記第２視点の好ましい形態によれば、貫通孔を形成する領域に面する領域に、抵抗素子の一部である導電性薄膜を形成する。凹部を形成する領域に面する領域に、抵抗素子の一部であり、導電性薄膜とは光反射率が異なる抵抗膜を形成する。抵抗素子上に第１絶縁層の前駆層を形成して、絶縁層の前駆層を露光することにより貫通孔及び凹部を形成する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、凹部を形成する領域に面する抵抗素子の一部と、第１絶縁層の前駆層の一部とを反応させることにより、凹部と抵抗素子間に第１絶縁層を残存させて、凹部を形成する。

上記第２視点の好ましい形態によれば、絶縁層の前駆体はポリアミック酸を含有する感光性樹脂である。抵抗素子の少なくとも一部は銅を含有する。

上記第３視点の好ましい形態によれば、放熱用配線層と、第２絶縁層の前駆層の一部とを反応させることにより、放熱用配線層上に第２絶縁層を残存させて、第２絶縁層を形成する。

上記第３視点の好ましい形態によれば、第２絶縁層の前駆体はポリアミック酸を含有する感光性樹脂である。放熱用配線層は銅を含有する。

本発明の第１実施形態に係る配線基板について説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。本発明の配線基板は、多層配線基板として形成することもできるが、図１に示す本実施形態に係る配線基板１００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。

配線基板１００は、基板１０１と、基板１０１上に形成された抵抗素子１０３と、抵抗素子１０３と電気的に接続された導電用配線層１０６と、抵抗素子１０３上方に形成された放熱用配線層１０７と、基板１０１上に形成された第１絶縁層１０４と、を備える。

基板１０１としては、例えば半導体基板、ガラス基板、セラミックス基板等を使用することができる。基板１０１の厚さは、例えば０．５ｍｍにすることができる。

基板１０１が低抵抗基板である場合には、抵抗素子１０３の抵抗値の変動を防止するため、基板１０１上に絶縁層を形成すると好ましい。本実施例においては、基板１０１上に第２絶縁層１０２を形成している。第２絶縁層１０２としては、無機絶縁膜及び樹脂絶縁膜のいずれでもよく、例えばシリコン酸化膜を使用することができる。

本実施形態においては、抵抗素子１０３は、抵抗膜の形態で第２絶縁層１０２上に形成されている。抵抗素子１０３としては、高抵抗の薄膜導電膜を使用することができ、例えば、窒化チタン、窒化タンタル、ニクロム（ニッケルとクロムの合金）等を使用することができる。抵抗素子１０３の厚さは、導電用配線層１０６の厚さ以下とすると好ましく、例えば１μｍ以下とすることができる。抵抗素子１０３の抵抗値は、電圧量及び電流量に応じて適宜設定すると好ましく、例えば１００Ω以下になるように設定すると好ましい。抵抗素子１０３は、複数の薄膜から形成してもよく、例えば抵抗膜及び導電性薄膜を有するものでもよい。この場合、より発熱する抵抗膜で発生した熱を放熱できるように放熱用配線層１０７を配置すると好ましい。

第２絶縁層１０２及び抵抗素子１０３上には、第１絶縁層１０４が形成されている。第１絶縁層１０４としては、無機絶縁膜及び樹脂絶縁膜のいずれでもよいが、層厚を容易に調節できるように（特に寄生容量を低減するために厚く形成できるように）有機樹脂を用いて形成すると好ましい。第１絶縁層１０４としては、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）樹脂、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）樹脂等を使用することができる。第１絶縁層１０４の厚さは、寄生容量による影響が出ないような厚さにすると好ましく、例えば１μｍ〜３０μｍにすると好ましい。

第１絶縁層１０４には、抵抗素子１０３が露出するように、導電用貫通孔１０４ａが形成されている。導電用配線層１０６は、導電用貫通孔１０４ａを充填するように形成され、抵抗素子１０３の両端とそれぞれ電気的に接続されている。導電用配線層１０６は、第１絶縁層１０４の上面より高くなるように形成すると好ましい。導電用配線層１０６としては、例えば銅を使用することができる。本実施例においては、導電用配線層１０６は、導電用配線層１０６を形成するためのシード層１０５を介して抵抗素子１０３と電気的に接続されている。導電用配線層１０６の層厚は、電流密度が高くならないようにすると好ましく、例えば数μｍ〜３０μｍにすることができる。

また、第１絶縁層１０４には、底部が抵抗素子１０３に対向すると共に、抵抗素子１０３が露出しないように、放熱用凹部ないし溝部（以下「放熱用凹部」という）１０４ｂが形成されている。放熱用配線層１０７は、放熱用凹部１０４ｂを充填するように形成されており、抵抗素子１０３とは電気的に接続されていない。放熱用配線層１０７は、第１絶縁層１０４の上面より高くなるように形成すると好ましい。放熱用配線層１０７としては、例えば銅を使用することができる。本実施例においては、放熱用配線層１０７は、放熱用配線層１０７を形成するためのシード層１０５を介して抵抗素子１０３と電気的に接続されている。図１に示すような断面においては、放熱用配線層１０７を１つ示しているが、放熱用配線層１０７は１つの抵抗素子１０３に対して複数形成してもよい。また、放熱用配線層１０７は、抵抗素子１０３が最も発熱する箇所に形成すると好ましく、例えば、抵抗素子１０３の電流流路の中央部に形成すると好ましい。放熱用配線層１０７は、より効率的に放熱できるように基板又は外部と熱的に接続してもよいし、フローティング状態であってもよい。

第１絶縁層１０４の放熱用凹部１０４ｂの底面と抵抗素子１０３との間隔を定める第１絶縁層１０４の層厚ｔは、放熱性及び絶縁性の観点から設定すると好ましく、例えば０．０５μｍ〜０．３μｍとすることができる。放熱用凹部１０４ｂの底面と抵抗素子１０３が対向する面積は、放熱性の観点から、例えば５０μｍ^２〜１０，０００μｍ^２とすることができる。

本発明によれば、放熱用配線層１０７と抵抗素子１０３間の第１絶縁層１０４の厚みを薄くして、抵抗素子１０３の熱を効率的に放熱できる。それに加えて、放熱用配線層１０７と抵抗素子１０３間の第１絶縁層１０４の厚みを薄くしながらも、基板１０１と第１配線層１０６間の第１絶縁層１０４の厚みを、放熱用配線層１０７と抵抗素子１０３間の第１絶縁層１０４の厚みより厚くすることができるので、基板１０１と導電用配線層１０６間の寄生容量の増大を抑制することができる。また、これにより、背景技術に比べて、抵抗素子に流すことができる耐電流容量を一桁程度大きくすることができる。

次に、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法の一例について説明する。図２〜図４に、本発明の第１実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図を示す。

まず、０．５ｍｍ厚の高抵抗シリコン基板１０１上に、第２絶縁層１０２としてシリコン酸化膜を形成した（図２（ａ））。次に、第２絶縁層１０２を洗浄後、ＤＣスパッタ装置内に導入し、所望の真空度に達した後に、抵抗素子１０３の基となる抵抗素子前駆層１０３Ａとして、膜厚１００ｎｍの窒化チタン層を基板１０１全面に成膜した（図２（ｂ））。次に、マスク１１１としてフォトレジストを全面に形成した後に、フォトリソグラフィ法を用いてマスク１１１を所望のパターンに形成した（図２（ｃ））。次に、乾式エッチングあるいは湿式エッチングにより、抵抗素子前駆層１０３Ａの不要領域を除去し、有機溶剤及び酸素プラズマ処理によってマスク１１１を除去することで所望の抵抗素子１０３を形成した（図２（ｄ））。次に、第１絶縁層１０４の基となる第１絶縁層前駆層１０４Ａとして、ネガ型の感光性を有するポリイミド樹脂前駆体溶液を全面に塗布し、乾燥させた（図２（ｅ））。次に、マスク１１２及びガラスマスク１１３を用いた露光、現像により、抵抗素子１０３上の第１絶縁層前駆層１０４Ａに導電用貫通孔１０４ａを形成した。現像後、窒素雰囲気中で加熱及び保持することで第１絶縁層前駆層１０４Ａであるポリイミド樹脂を硬化させ、層厚１０μｍの第１絶縁層１０４を形成した（図２（ｆ）及び図３（ｇ））。なお、第１絶縁層１０４の樹脂は、ポジ型であってもよく、その場合はマスク１１２とガラスマスク１１３とを入れ替えればよい。

次に、第１絶縁層１０４及び抵抗素子１０３上全面に、マスク１１４としてフォトレジストを形成し、フォトリソグラフィ法により所望の形状のパターンを形成した（図３（ｈ））。次に、乾式あるいは湿式エッチングにより第１絶縁層１０４に放熱用凹部１０４ｂを形成し（図３（ｉ））、有機溶剤及び酸素プラズマ処理によってマスク１１４を除去した（図３（ｊ））。放熱用凹部１０４ｂの底面と抵抗素子１０３との間隔は、０．１μｍとなるようにした。次に、酸素プラズマ処理により第１絶縁層１０４及び抵抗素子１０３の各々の表面を清浄にした後に、ＤＣスパッタ装置内に導入した。所望の真空度に達した後に、第１絶縁層１０４及び抵抗素子１０３の各々の表面全面に、チタン（Ｔｉ）及び銅（Ｃｕ）を順に積層してシード層１０５を形成した（図３（ｋ））。シード層１０５において、各成分の膜厚はチタン５０ｎｍ、銅３００ｎｍとした。ここで、銅は、後の電解めっきにおける給電層として作用する。また、チタンは、第１絶縁層１０４等と銅との密着を高めるための密着層として作用する。密着層としては、チタンに限定されることはなく、例えばタンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、又はこれらのうち少なくとも１つを含む化合物を使用してもよい。

次に、シード層１０５上に、マスク１１５としてフォトレジストを全面に形成し、フォトリソグラフィ法により所望の形状のパターンを形成した（図４（ｌ））。次に、シード層１０５を給電層とし、電解めっき法によりマスク１１５開口面に、放熱用配線層１０７及び導電用配線層１０６となる銅めっきを膜厚５μｍとなるように形成した（図４（ｍ））。なお、放熱用配線層１０７及び導電用配線層１０６の形成方法は、電解めっき法に限定されることなく、例えば、無電解めっき法と湿式エッチングによる形成方法、スクリーン印刷法による形成方法等を使用してもよい。次に、有機溶剤及び酸素プラズマ処理によってマスク１１５を除去した（図４（ｎ））。次に、不要なシード層１０５を化学エッチング法により除去し、配線基板１００を製造した（図４（ｏ））。

多層配線基板を製造する場合には、上記の工程を繰り返すことにより絶縁層及び配線層を積層して、抵抗素子を内蔵する多層配線基板を形成する（不図示）。

本実施形態の製造方法によれば、所望のパターンの放熱用配線層１０７及び導電用配線層１０６を一括で形成することができる。

本発明の第２実施形態に係る配線基板について説明する。図５に、本発明の第２実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。図６に、第２実施形態に係る配線基板の放熱用凹部の概略部分断面図を示す。なお、図５に示す配線基板２００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。また、図５及び図６において、図１〜図４に示す第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。

第２実施形態に係る配線基板２００は、第１実施形態に係る配線基板と同様の構成を有するが、異なる点は、第１絶縁層２０４の放熱用凹部２０４ａの底面が少なくとも１つの凸部（凹部、畝部、溝部又は波状部）２０４ｃを有する点である。好ましくは、第１絶縁層２０４の放熱用凹部２０４ｂの底面は、複数の凸部２０４ｃを有する。複数の凸部２０４ｃが形成するパターンは、例えば、グリッドパターン、スリットパターン、ドットパターン等の種々にパターンに形成することができる。図６に示す形態においては、放熱用凹部２０４ｂの底面は波形状となっている。

第１絶縁層２０４は、感光性樹脂から形成すると好ましい。

次に、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造方法の一例について説明する。図７に、本発明の第２実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図を示す。

まず、第１絶縁層前駆層２０４Ａまでは、第１実施形態の図２（ａ）〜（ｅ）に示す工程と同様に形成した。次に、ガラスマスク２１４を用いて第１絶縁層前駆層２０４Ａに導電用貫通孔２０４ａ及び放熱用凹部２０４ｂを形成した（図７（ｆ）、（ｇ））。第１実施形態の図２（ｆ）に示すに工程おいては、露光・現像により導電用貫通孔のみを形成した後に、放熱用凹部をエッチングにより形成したが、本実施形態においては、導電用貫通孔２０４ａと放熱用凹部２０４ｂとを同時に形成した。

導電用貫通孔２０４ａを形成するための第１マスク２１２は第１実施形態におけるマスクと同様であるが、本実施形態においては放熱用凹部２０４ｂを形成するための第２マスク２１３がガラスマスク２１４に設けられている。放熱用凹部２０４ｂの深さを導電用貫通孔２０４ａの深さよりも浅くするために、第２マスク２１３には、部分的に光透過率を調整するための貫通孔が形成されている。これにより、露光量を調整して、放熱用凹部２０４ｂ底部に第１絶縁層２０４を残存させることができる。貫通孔は、露光機の解像度以下のサイズのパターンであると好ましく、例えば、第２マスク２１３には、グリッドパターン、スリットパターン、ドットパターン等の種々のパターンの貫通孔を形成することができる。第２マスク２１３を用いて放熱用凹部２０４ｂを形成することにより、放熱用凹部２０４ｂの底面には、貫通孔のパターンに応じた複数の凸部２０４ｃが形成された。

図７（ｇ）以後の工程は、第１実施形態の図３（ｋ）〜図４（ｏ）に示す工程と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施形態の上記以外の形態は、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施形態によれば、放熱用凹部２０４ｂの底面は、その凹凸により表面積が大きくなっており、抵抗素子１０３の熱をより効率的に放熱することができる。また、放熱用凹部２０４ｂと導電用貫通孔２０４ａとを同じ工程で形成することができ、製造工程数を削減することができる。

本発明の第３実施形態に係る配線基板について説明する。図８に、本発明の第３実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。図９に、第３実施形態に係る配線基板の放熱用凹部の概略部分断面図をしめす。なお、図８に示す配線基板３００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。また、図８において、図１〜図４に示す第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。

第３実施形態に係る配線基板３００においては、抵抗素子は、抵抗膜３０３及び導電性薄膜１０６を有する。導電性薄膜３０８は、導電用配線層１０６下に形成され、抵抗膜３０３は、導電性薄膜３０８間に接続されている。抵抗膜３０３は、導電用配線層１０６と電気的に接続されており、導電性薄膜３０８を介して導電用配線層１０６と電気的に接続されてもよい。図８に示す形態においては、抵抗膜３０３は、導電性薄膜３０８上の一部に掛かるように形成されている。

第１絶縁層３０４は、感光性樹脂から形成すると好ましい。

抵抗膜３０３と導電性薄膜３０８とは、光の反射率を異ならせる。例えば、導電性薄膜３０８は、抵抗膜３０３とは光の反射率が異なる導電材料を選択する。第１絶縁層３０４をネガ型の感光性を有するポリイミド樹脂前駆体溶液から形成する場合、抵抗膜３０３の反射率を導電性薄膜３０８の反射率より小さくする。例えば、抵抗膜３０３が窒化チタンである場合、導電性薄膜３０８としてはルテニウムを使用することができる。窒化チタンを使用すると、光の一部が透過するので、抵抗膜３０３内で散乱した光によって放熱用凹部３０４ｂを形成することができる。反射率は、材料の選択、表面粗度等で適宜調整することができる。

放熱用凹部３０４ｂは、側面から底面にかけて傾斜３０４ｃを有している。傾斜３０４ｃは、放熱用凹部３０４ｂの側面と底面とで形成される角部が丸みを帯びるような形状となっている。あるいは、傾斜３０４ｃは、放熱用凹部３０４ｂの底面が、中央に向かって深くなるような形状となっている。

また、導電性薄膜３０８は、薄膜キャパシタの上部電極であってもよい。すなわち、導電用配線層１０６の下に薄膜キャパシタ内蔵させてもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造方法の一例について説明する。図１０〜図１１に、本発明の第３実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図を示す。

まず、第１実施形態の図２（ａ）に示す工程と同様にして、基板１０１上に、第２絶縁層１０２を形成した（図１０（ａ））。次に、第２絶縁層１０２面を洗浄後、ＤＣスパッタ装置内に導入した。所望の真空度に達した後に、マスク（例えばメタルマスク）３１１を用いて（図１０（ｂ））、第２絶縁層１０２上の所定の位置に、ルテニウム（Ｒｕ）からなる導電性薄膜３０８を膜厚５０ｎｍで形成した（図１０（ｃ））。導電性薄膜３０８は第２絶縁層１０２上全面に成膜した後に、フォトリソグラフィ法とエッチングによって所望のパターンに形成してもよい。次に、第１実施形態と同様にして、窒化チタンからなる抵抗膜前駆層４０３Ａを形成し（図１０（ｄ））、マスク３１２を用いて所望の抵抗膜３０３を形成し、マスク３１２を除去した（図１０（ｅ））。なお、上記例では、導電性薄膜を形成した後に抵抗素子を形成したが、抵抗素子を形成した後に導電性薄膜を形成してもよい。

次に、第１実施形態と同様にして、ネガ型の感光性を有するポリイミド樹脂前駆体溶液を用いて、第１絶縁層前駆層３０４Ａを形成した。次に、導電用貫通孔３０４ａを形成するための第１マスク３１３及び放熱用凹部３０４ｂを形成するための第２マスク３１４を有するガラスマスク３１５を用いて、第１絶縁層前駆層３０４Ａを露光した（図１１（ｆ））。ここで、ルテニウムからなる導電性薄膜３０８と窒化チタンからなる抵抗膜３０３とでは、光の反射率あるいは薄膜内への光の透過率が異なるため、導電性薄膜３０８上と抵抗膜３０３上とでは、第１絶縁層前駆層３０４Ａの最適露光量が異なることになる。そこで、導電性薄膜３０８上の第１絶縁層前駆層３０４Ａにとって最適な露光量で露光すると、抵抗膜３０３内部に透過した光や抵抗膜３０３内部において散乱した光によって、第２マスク３１４下の一部も露光され、抵抗膜３０３上の第１絶縁層前駆層３０４Ａにとっては過剰露光となる。そのため、第２マスク３１４側面（横）方向からの光又は抵抗膜３０３で散乱された光によって、第２マスク３１４でマスクされた領域においても反応が進行する。これにより、第１マスク３１３下の第１絶縁層前駆層３０４Ａの領域には、導電性薄膜３０８が露出した導電用貫通孔３０４ａが形成され、第２マスク３１４下の第１絶縁層前駆層３０４Ａの領域には、抵抗膜３０３が露出しない放熱用凹部３０４ｂが形成される（図１１（ｇ））。次に、第１実施形態と同様にして、シード層１０５、導電用配線層１０６及び放熱用配線層１０７を形成して、配線基板３００を形成した。

ポジ型感光性樹脂を使用する場合には、抵抗膜３０３を例えばルテニウムとし、抵抗膜３０３と導電性薄膜３０８の位置を入れ替えることにより、導電用貫通孔３０４ａと放熱用凹部３０４ｂを一括して形成することができる。

本実施形態の上記以外の形態は、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施形態によれば、導電用貫通孔３０４ａと放熱用凹部３０４ｂとを同一の工程で形成することができる。

本発明の第４実施形態に係る配線基板について説明する。図１２に、本発明の第４実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。なお、図１２に示す配線基板４００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。また、図１２において、図１〜図４に示す第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。

第４実施形態に係る配線基板４００においては、抵抗素子は、抵抗膜４０３及び導電性薄膜４０８を有する。導電性薄膜４０８は、放熱用配線層１０７下の抵抗膜４０３上に形成されている。導電性薄膜４０８と放熱用配線層１０７（又はシード層１０５）とは接触しておらず、第１絶縁層４０４が介されている。導電性薄膜４０８は、第１絶縁層４０４の原料と反応し、放熱用凹部４０４ｂと導電性薄膜４０８との間に第１絶縁層４０４を残存させることができる材料を使用する。例えば、第１絶縁層４０４をポリアミック酸を含有するポリイミド樹脂前駆体溶液を用いて形成する場合、導電性薄膜４０８としては、銅（Ｃｕ）を含有する材料（例えば銅膜）を使用することができる。

放熱用凹部４０４ｂの底部部分（すなわち、放熱用凹部４０４ｂの底面と導電性薄膜４０８間の第１絶縁層４０４部分）は、導電性薄膜４０８から拡散された銅を含有する。

次に、本発明の第４実施形態に係る配線基板の製造方法の一例について説明する。図１３〜図１４に、本発明の第４実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図を示す。

まず、第１実施形態の図２（ａ）に示す工程と同様にして、基板１０１上に、第２絶縁層１０２を形成した（図１３（ａ））。次に、第２絶縁層１０２面を洗浄後、ＤＣスパッタ装置内に導入した。所望の真空度に達した後に、第２絶縁層１０２上に窒化チタンからなる層厚１００ｎｍの抵抗膜前駆層４０３Ａを形成し、続いて抵抗膜前駆層４０３Ａ上に銅からなる層厚１０ｎｍの導電性薄膜前駆層４０８Ａを形成した（図１３（ｂ））。なお、導電性薄膜前駆層４０８Ａの厚さは、抵抗膜４０３の抵抗値を大きく変動させることがなく、かつ導電性薄膜４０８上に溶解困難な第１絶縁層４０４を形成できる厚みとすればよく、例えば、１ｎｍ〜２０ｎｍとすると好ましい。次に、上記実施形態と同様にして、マスク４１１を用いて導電性薄膜４０８を形成し（図１３（ｃ）、（ｄ））、マスク４１２を用いて抵抗膜４０３を形成した（図１３（ｅ）、図１４（ｆ））。なお、導電性薄膜４０８は、抵抗膜４０３上にメタルマスクを用いて成膜してもよい。またこの場合、導電性薄膜４０８の成膜は抵抗膜４０３のパターン形成前後のいずれであってもよい。

次に、第１絶縁層前駆層４０４Ａとして、ポリアミック酸を含有するネガ型感光性のポリイミド樹脂前駆体溶液を全面に塗布し、乾燥させた。Ｃｕからなる導電性薄膜４０８は、ポリアミック酸を含有する第１絶縁層前駆層４０４Ａに拡散、反応し、導電性薄膜４０８上の第１絶縁層前駆層４０４Ａを溶解困難にさせる。これにより、抵抗膜４０３を露出させた導電用貫通孔４０４ａと、導電性薄膜４０８上の第１絶縁層前駆層４０４Ａを残存させ、導電性薄膜４０８が露出させない放熱用凹部４０４ｂとを一括で形成することができる。次に、第１絶縁層前駆層４０４Ａを窒素雰囲気中で加熱することでポリイミド樹脂を硬化させ、層厚１０μｍ、放熱用凹部４０４ｂ底部の厚さ０．０５μｍの第１絶縁層４０４を形成した（図１４（ｇ）、（ｈ））。次に、第１実施形態と同様にして、シード層１０５、導電用配線層１０６及び放熱用配線層１０７を形成して、配線基板４００を形成した（図１４（ｉ））。

本実施形態の上記以外の形態は、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施形態によれば、導電用貫通孔４０４ａと放熱用凹部４０４ｂとを同一の工程で形成することができる。

本発明の第５実施形態に係る配線基板について説明する。図１５に、本発明の第５実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。なお、図１２に示す配線基板５００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。また、図１２において、図１〜図４に示す第１実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。

第１実施形態〜第４実施形態においては、導電用配線層及び放熱用配線層は抵抗素子に対して同一側に形成されていたが、第５実施形態に係る配線基板５００においては、導電用配線層１０６と放熱用配線層５０７とは抵抗素子１０３に対して反対側に形成されている。図１５に示す形態においては、導電用配線層１０６は、第１実施形態〜第４実施形態と同様に抵抗素子１０３上に形成されているが、放熱用凹部５０２ａは第２絶縁層５０２に形成され、放熱用配線層５０７は、第２絶縁層５０２を介して抵抗素子１０３の下方に形成されている。放熱用配線層５０７は、導電用配線層１０６間の少なくとも一部に配置されると好ましく、導電用配線層１０６間の抵抗素子１０３に沿って延在させるとより好ましい。また、放熱用配線層５０７下には、放熱用配線層５０７を電解めっきによって形成するためのシード層５０９が形成されている。

次に、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法の一例について説明する。図１６〜図１７に、本発明の第５実施形態に係る配線基板の製造方法を説明するための概略断面図を示す。

まず、第１実施形態における導電用配線層及び放熱用配線層の形成と同様にして、基板１０１上に放熱用配線層５０７を形成した。まず、基板１０１上にシード層５０９を形成した。次に、所定の位置にマスク５１１を形成し、電解めっきにより放熱用配線層５０７を形成した。次に、マスク５１１及び不要なシード層を除去した（図１６（ａ）〜（ｄ））。

次に、第２絶縁層５０２として、非感光性のポリイミド樹脂前駆体溶液を全面に塗布し、乾燥させ、窒素雰囲気中で加熱してポリイミド樹脂を硬化させた（図１６（ｅ））。第２絶縁層５０２の層厚は１０μｍとし、放熱用配線層５０７上の第２絶縁層５０２の厚さは０．１μｍとなるようにした。放熱性を高めるために、第２絶縁層５０２を形成した後に、機械研磨又はエッチングによって放熱用配線層５０７上の第２絶縁層５０２を薄くしてもよい。

また、第４実施形態における第１絶縁層形成のように、銅を含む材料によって放熱用配線層５０７を形成し、ポリアミック酸を含有するネガ型感光性のポリイミド樹脂前駆体溶液を用いて第２絶縁層５０２を形成することにより、放熱用配線層５０７上の第２絶縁層５０２を残存させるように、第２絶縁層５０２を形成してもよい。

その他の工程は、放熱用凹部及び放熱用配線層を形成しない以外は第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する（図１７（ｆ）〜（ｈ））。

本実施形態の上記以外の形態は、第１実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

本実施形態によれば、放熱用配線層と抵抗素子との対向面積を変更することにより、放熱性を調節することができる。

本発明の第６実施形態に係る配線基板について説明する。図１８に、本発明の第６実施形態に係る配線基板の概略断面図を示す。なお、図１８に示す配線基板６００は、簡略化のため１層の配線層のみを示す。また、図１８において、図１〜図４に示す第１実施形態及び図１５〜図１７に示す第５実施形態と同じ要素には同じ符号を付してある。

第６実施形態に係る配線基板６００は、第５実施形態に係る配線基板と同様であるが、異なる点は、放熱用配線層５０７と電気的に接続された貫通電極６０９が形成されている点である。貫通電極６０９は、基板６０１を貫通し、外部と熱的に接続されている。これにより、抵抗素子１０３から放熱用配線層５０７に伝達した熱をより効率的に放熱することができる。

本実施形態の上記以外の形態は、第１実施形態及び第５実施形態と同様であり、ここでの説明は省略する。

本発明の配線基板及びその製造方法について第１実施形態〜第６実施形態を基に説明したが、複数の実施形態を組み合わせることも可能である。図１９に、複数の実施形態を組み合わせた配線基板の例を示す。例えば、図１９に示す配線基板７００のように、第１実施形態、第５実施形態及び第６実施形態を組み合わせた配線基板を形成してもよい。

上記実施形態においては、配線層を１層有する配線基板について説明したが、本発明は、配線層を複数有する多層配線基板についても適用することができる。

本発明の配線基板及びその製造方法は、上記実施形態に基づいて説明されているが、上記実施形態に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、上記実施形態に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができることはいうまでもない。また、本発明の請求の範囲の枠内において、種々の開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。

本発明のさらなる課題、目的及び展開形態は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。

１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 配線基板
１０１，６０１ 基板
１０２，５０２ 第２絶縁層
１０３ 抵抗素子
３０３，４０３ 抵抗膜
１０３Ａ 抵抗素子前駆層
３０３Ａ，４０３Ａ 抵抗膜前駆層
１０４，２０４，３０４，４０４，５０４ 第１絶縁層
１０４Ａ，２０４Ａ，３０４Ａ，４０４Ａ 第１絶縁層前駆層
１０４ａ，２０４ａ，３０４ａ，４０４ａ 導電用貫通孔
１０４ｂ，２０４ｂ，３０４ｂ，４０４ｂ 放熱用凹部
１０５ シード層
１０６ 導電用配線層
１０７ 放熱用配線層
１１１，３１２，４１２ マスク（フォトレジスト）
１１２ マスク
１１３，２１４，３１５，４１５ ガラスマスク
１１４，１１５，４１１ マスク
２０４ｃ 凸部
２１２，３１３，４１３ 第１マスク
２１３，３１４，４１４ 第２マスク
３０４ｃ 傾斜
３０８，４０８ 導電性薄膜
３１１ マスク
４０８Ａ 導電性薄膜前駆層
５０２ａ 放熱用凹部
５０７ 放熱用配線層
５０９ シード層
６０９ 貫通電極

Claims (25)

1. 抵抗素子と、
   前記抵抗素子と接して形成された絶縁層と、
   前記抵抗素子と電気的に接続された導電用配線層と、
   前記抵抗素子において発生した熱を放熱する放熱用配線層と、を備え、
   前記絶縁層は、前記抵抗素子が露出するように形成された貫通孔と、底部が前記抵抗素子と対向すると共に、前記抵抗素子が露出しないように形成された凹部と、を有し、
   前記導電用配線層は、前記貫通孔に配され、
   前記放熱用配線層は、前記凹部に配されることを特徴とする配線基板。
2. 前記絶縁層は、第１絶縁層と、前記第１絶縁層との間に前記抵抗素子を介在させるように形成された第２絶縁層と、を有し、
   前記貫通孔は、前記第１絶縁層に形成され、
   前記凹部は、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層のうち、少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の配線基板。
3. 前記第１絶縁層の厚さは、１μｍ〜３０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の配線基板。
4. 前記第２絶縁層と接する基板をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の配線基板。
5. 前記凹部の前記底部は、前記抵抗素子の電流経路の中央部に面していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の配線基板。
6. 前記抵抗素子は、複数の薄膜から形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の配線基板。
7. 前記抵抗素子は、抵抗膜と、前記抵抗膜とは光の反射率が異なる導電性薄膜と、を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の配線基板。
8. 前記貫通孔は、前記導電性薄膜を露出するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
9. 前記導電性薄膜は、前記抵抗膜上に形成され、
   前記凹部の前記底部は、前記導電性薄膜と対向し、
   前記貫通孔は、前記抵抗膜を露出するように形成されていることを特徴とする請求項７に記載の配線基板。
10. 前記凹部の側面と底面とで形成される角部は丸みを帯びていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の配線基板。
11. 前記絶縁層のうち少なくとも前記貫通孔及び前記凹部を形成する部分が、感光性の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の配線基板。
12. 前記抵抗素子は銅を含有し、
    前記絶縁層のうち少なくとも前記凹部を形成する部分の前駆体は、ポリアミック酸を含有することを特徴とする請求項１１に記載の配線基板。
13. 前記放熱用配線層は銅を含有し、
    前記絶縁層のうち少なくとも前記凹部を形成する部分の前駆体は、ポリアミック酸を含有することを特徴とする請求項１１に記載の配線基板。
14. 前記絶縁層のうち前記凹部の底部を形成する部分は、銅を含有することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の配線基板。
15. 前記凹部は、その底部の少なくとも１つの凸部又は凹部を有することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の配線基板。
16. 抵抗素子を形成する工程と、
    前記抵抗素子に接する絶縁層を形成する工程と、
    前記絶縁層に、前記抵抗素子を露出する貫通孔と、底部が前記抵抗素子に面し、前記抵抗素子を露出しない凹部とを同一処理で形成する工程と、
    前記貫通孔に、前記抵抗素子と電気的に接続する導電用配線層を形成する工程と、
    前記凹部に、放熱用配線層を形成する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
17. 前記導電用配線層及び前記放熱用配線層は同一処理で形成することを特徴とする請求項１６に配線基板の製造方法。
18. 前記絶縁層を感光性樹脂から形成し、
    前記貫通孔を形成する領域と前記凹部を形成する領域の露光量を異ならせることにより前記貫通孔及び前記凹部を形成することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の配線基板の製造方法。
19. 前記第１絶縁層の前駆層を露光する際、
    前記貫通孔を形成する領域を覆う第１マスクと、前記凹部を形成する領域を覆う第２マスクとの光透過率を異ならせることを特徴とする請求項１８に記載の配線基板の製造方法。
20. 前記貫通孔を形成する領域に面する領域に、前記抵抗素子の一部である導電性薄膜を形成し、
    前記凹部を形成する領域に面する領域に、前記抵抗素子の一部であり、前記導電性薄膜とは光反射率が異なる抵抗膜を形成し、
    前記抵抗素子上に前記第１絶縁層の前駆層を形成して、前記絶縁層の前駆層を露光することにより前記貫通孔及び前記凹部を形成することを特徴とする請求項１８に記載の配線基板の製造方法。
21. 前記凹部を形成する領域に面する前記抵抗素子の一部と、前記第１絶縁層の前駆層の一部とを反応させることにより、前記凹部と前記抵抗素子間に前記第１絶縁層を残存させて、前記凹部を形成することを特徴とする請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の配線基板の製造方法。
22. 前記絶縁層の前駆体はポリアミック酸を含有する感光性樹脂であり、
    前記抵抗素子の少なくとも一部は銅を含有することを特徴とする請求項２１に記載の配線基板の製造方法。
23. 放熱用配線層を形成する工程と、
    放熱用配線層を覆う第２絶縁層を形成する工程と、
    前記第１絶縁層上に、前記放熱用配線層との間に前記第１絶縁層を介して抵抗素子を形成する工程と、
    前記抵抗素子に接する第１絶縁層を形成する工程と、
    前記第１絶縁層に、前記抵抗素子を露出する貫通孔を形成する工程と、
    前記貫通孔に、前記抵抗素子と電気的に接続する導電用配線層を形成する工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
24. 前記放熱用配線層と、前記第２絶縁層の前駆層の一部とを反応させることにより、前記放熱用配線層上に前記第２絶縁層を残存させて、前記第２絶縁層を形成することを特徴とする請求項２３に記載の配線基板の製造方法。
25. 前記第２絶縁層の前駆体はポリアミック酸を含有する感光性樹脂であり、
    前記放熱用配線層は銅を含有することを特徴とする請求項２４に記載の配線基板の製造方法。

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