JP2003133475A - Support of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI(larg
e scale integrated circui
t)や半導体パッケージなどの半導体装置を実装用基板
に実装する場合、半導体装置と実装用基板との間に介挿
する半導体装置の支持体の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an LSI (larg).
e scale integrated circuit
t) and a semiconductor device such as a semiconductor package mounted on a mounting substrate, the present invention relates to an improvement of a support for a semiconductor device interposed between the semiconductor device and the mounting substrate.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、コンピュータなどの電子機器に使
用されている半導体装置について高密度化及び高速動作
化が更に推進されつつあり、これに伴い、その実装基板
や周辺回路基板に於いても高密度化及び高速動作化に対
応し得るものの実現が希求されている。2. Description of the Related Art At present, semiconductor devices used in electronic equipment such as computers are being further promoted to have higher density and higher speed, and along with this, the mounting boards and peripheral circuit boards have high performance. There is a demand for realization of a device that can deal with higher density and higher speed operation.
【0003】従来、例えば半導体装置などの電子部品を
実装する際、電子部品の支持体を用いているが、その場
合、支持体を構成する基板に形成したビアを介して電気
接続された表裏の回路配線に依って電子部品相互間の電
気接続が行われている。Conventionally, when mounting an electronic component such as a semiconductor device, a support for the electronic component has been used. In that case, however, the front and back surfaces electrically connected to each other via a via formed in a substrate forming the support. Electrical connections between electronic components are made by circuit wiring.
【0004】然しながら、支持体として多用されている
セラミック基板は、印刷技法を適用してグリーン・シー
トを積層し、それを高温焼成することに依って作成して
いる為、収縮やボイドが発生する旨の問題があって微細
化や高密度化に対応するのは困難である。However, since the ceramic substrate often used as a support is produced by stacking green sheets by applying a printing technique and firing it at a high temperature, shrinkage and voids occur. Therefore, it is difficult to deal with miniaturization and high density because of the problem.
【0005】また、ビルドアップ工法に依って作成する
多層プリント配線基板に於いては、ビア形成用の孔をレ
ーザ加工に依って形成する際、孔の周囲に汚れが付着す
ることや孔の形状を高精度で制御することが困難である
旨の問題がある。Further, in a multilayer printed wiring board produced by the build-up method, when holes for forming vias are formed by laser processing, dirt is attached to the periphery of the holes and the shape of the holes. Is difficult to control with high precision.
【0006】近年、前記した各手段に代わる技術とし
て、Si板にスルーホールを形成した基板、即ち、スル
ーホール基板を用いることが提案され、このスルーホー
ル基板を製造するには半導体製造プロセスを適用するこ
とができ、微細化や高密度化が可能であり、しかも、そ
のスルーホール基板に搭載する半導体装置の基板もSi
であるから、装置と基板との間の熱膨張係数のミスマッ
チに起因する応力発生などの懸念は皆無である旨の利点
がある。In recent years, it has been proposed to use a substrate in which through holes are formed in a Si plate, that is, a through hole substrate, as a technique replacing the above-mentioned means. To manufacture this through hole substrate, a semiconductor manufacturing process is applied. It is possible to achieve miniaturization and high density, and the substrate of the semiconductor device mounted on the through hole substrate is also made of Si.
Therefore, there is an advantage that there is no concern about stress generation due to mismatch of thermal expansion coefficients between the device and the substrate.
【0007】図7はSiを材料とするスルーホール基板
を説明する図であり、(A)は要部斜面説明図、(B)
は高周波ノイズ・フィルタ用薄膜キャパシタを内蔵した
スルーホール基板を実装した場合の構成を説明する要部
切断側面図をそれぞれ示している。7A and 7B are views for explaining a through-hole substrate made of Si, in which FIG.
FIGS. 3A and 3B are respectively cutaway side views for explaining a configuration when a through-hole substrate having a built-in thin film capacitor for a high frequency noise filter is mounted.
【0008】図7(A)に於いては、スルーホール基板
1及びビア電極2のみを表し、その他の構成は省略して
ある。In FIG. 7A, only the through-hole substrate 1 and the via electrode 2 are shown, and other structures are omitted.
【0009】図7(B)に於いて、3はキャパシタを構
成する下部電極、4はキャパシタを構成する誘電体膜、
5はキャパシタを構成する上部電極、6及び7はパッ
ド、8及び9はハンダ・ボール、10はLSI基板、1
1は実装基板をそれぞれ示している。In FIG. 7B, 3 is a lower electrode forming a capacitor, 4 is a dielectric film forming a capacitor,
Reference numeral 5 is an upper electrode forming a capacitor, 6 and 7 are pads, 8 and 9 are solder balls, 10 is an LSI substrate, and 1
Reference numeral 1 denotes a mounting board, respectively.
【0010】通常、ビア電極2は電圧線用とグランド線
用とが隣接して交互に配列された構成になっていて、そ
の間に薄膜キャパシタが挟み込まれた構造になってい
て、上部に配設された薄膜キャパシタと下部に配設され
た配線や電極とはビア電極2に依って電気接続されてい
る。Usually, the via electrode 2 has a structure in which a voltage line and a ground line are alternately arranged adjacent to each other, and a thin film capacitor is sandwiched between them, and the via electrode 2 is disposed on the upper part. The thin film capacitor thus formed is electrically connected to the wirings and electrodes arranged therebelow via the via electrode 2.
【0011】図7について説明した従来の支持体に於い
て、ビア電極2を形成するには、スルーホール基板1に
形成したビア・ホールにめっき法を適用して金属を充填
するなどの方法で形成する。In the conventional support described with reference to FIG. 7, the via electrode 2 is formed by applying a plating method to the via hole formed in the through hole substrate 1 and filling the via hole with metal. Form.
【0012】ビア電極2に用いる金属材料としては、薄
膜キャパシタの電極を構成する材料との適合性、また、
薄膜キャパシタ材料が酸化性雰囲気中で熱処理されるこ
となどを考慮して、通常、白金(Pt)が多用されてい
る。The metal material used for the via electrode 2 is compatible with the material forming the electrode of the thin film capacitor, and
Considering that the thin film capacitor material is heat-treated in an oxidizing atmosphere, platinum (Pt) is usually used frequently.
【0013】このようなビア電極2を形成するのは、そ
の直上に薄膜キャパシタやはんだ接合用の電極を形成す
る為であることは云うまでもない。Needless to say, the formation of such a via electrode 2 is intended to form a thin film capacitor and an electrode for solder bonding directly on the via electrode 2.
【0014】スルーホール基板1に於けるビア電極2の
一般的なサイズとしては、直径50〔μm〕程度、高さ
(長さ)300〔μm〕程度であるから、これだけの容
積に金属を充填するには、非常に長い時間が必要であ
る。The via electrode 2 in the through-hole substrate 1 has a diameter of about 50 [μm] and a height (length) of about 300 [μm]. Takes a very long time to do so.
【0015】また、めっきに特有なボイドがビア電極内
部に残留し易く、このボイドが動作−停止の繰り返しに
伴う昇温−降温に依って不規則な膨張収縮挙動を示し、
はんだ接合部分の信頼性を低下させる原因になってい
る。In addition, a void peculiar to plating is likely to remain inside the via electrode, and this void exhibits an irregular expansion / contraction behavior due to a temperature increase / decrease caused by repeated operation-stop.
This is a cause of lowering the reliability of solder joints.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】本発明では、支持体の
構造に極めて簡単な改変を加えることで、ビア・ホール
内にビア電極を短時間で形成することを可能にし、しか
も、そのビア電極にボイドなどは発生せず、高い接合信
頼性を維持できるようにする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, a via electrode can be formed within a via hole in a short time by making a very simple modification to the structure of a support, and the via electrode can be formed in a short time. No voids will be generated and high bonding reliability can be maintained.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明に依る半導体装置
の支持体に於いては、一方の面に機能素子が固設される
と共に他方の面に回路配線が形成され且つ該機能素子と
該回路配線とを連絡するビア・ホール及び該ビア・ホー
ルの内壁面を覆う中空構造の金属導体膜からなるビア電
極が形成された基板を備えることが基本になっている。In a semiconductor device support according to the present invention, a functional element is fixedly provided on one surface and circuit wiring is formed on the other surface, and the functional element and the functional element are connected to each other. It is basically provided with a substrate in which a via hole connecting with a circuit wiring and a via electrode made of a hollow-structured metal conductor film covering an inner wall surface of the via hole are formed.
【0018】前記手段を採ることに依り、基板に於ける
ビア・ホールにビア電極を形成する時間は大幅に短縮さ
れ、また、そのビア電極はビア・ホール内壁面を覆う金
属導体膜であるからボイドなどは発生せず、接合の信頼
性は著しく向上する。By adopting the above means, the time for forming the via electrode in the via hole in the substrate is greatly shortened, and the via electrode is a metal conductor film covering the inner wall surface of the via hole. No voids are generated, and the reliability of bonding is significantly improved.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態1を説
明する為の支持体を表す説明図であり、図の(A)には
支持体の要部切断側面が示され、また、(B)には支持
体裏面に設けられたはんだ接合用電極の拡大平面が示さ
れている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an explanatory view showing a support for explaining the first embodiment of the present invention. FIG. , (B) show enlarged planes of the solder bonding electrodes provided on the back surface of the support.
【0020】図に於いて、21はSi基板、22はビア
・ホール、23は金属導体膜からなるビア電極、24は
ビア電極23と電気的に接続されているはんだ接合用リ
ング状電極、25ははんだ接合用リング状電極24と一
体のはんだ接合用引き出し電極、26はビア電極23と
電気的に接続されているキャパシタをそれぞれ示してい
る。In the figure, 21 is a Si substrate, 22 is a via hole, 23 is a via electrode made of a metal conductor film, 24 is a solder-bonding ring electrode electrically connected to the via electrode 23, and 25. Indicates a lead-out electrode for solder joint integrated with the ring-shaped electrode for solder joint 24, and 26 indicates a capacitor electrically connected to the via electrode 23.
【0021】図示した支持体に於いて第1の特徴とする
ところは、勿論、ビア電極23がビア・ホール22の内
壁面のみを覆う金属導体膜で構成された点にあり、この
構造にすることで、ビア電極23を形成する為のめっき
時間はビア・ホール22を密に埋めるビア電極を形成す
る場合に比較し、めっきに要する時間を著しく短くする
ことができる。The first feature of the illustrated support is, of course, that the via electrode 23 is formed of a metal conductor film that covers only the inner wall surface of the via hole 22, and this structure is adopted. As a result, the plating time for forming the via electrode 23 can be remarkably shortened as compared with the case of forming the via electrode that densely fills the via hole 22.
【0022】また、第2の特徴とするところは、ビア電
極23と電気接続される電極24がリング状をなし、そ
して、リング状電極24の側方に実際にはんだ接合する
為の引き出し電極25を延在させた構成にあり、この形
状にする事で中空を維持しているビア・ホール22が外
気と導通することを可能にしている。尚、リング状電極
24は、はんだレジスト膜で覆われてしまう場合もある
が、その場合であってもはんだレジスト膜に若干の加工
を施すことで、ビア・ホール22と外気との連通は維持
することができる。The second characteristic is that the electrode 24 electrically connected to the via electrode 23 has a ring shape, and the lead electrode 25 for actually solder-joining to the side of the ring electrode 24. In the configuration, the via hole 22 which is kept hollow can be electrically connected to the outside air. The ring-shaped electrode 24 may be covered with the solder resist film, but even in that case, the via hole 22 and the outside air can be maintained in communication by slightly processing the solder resist film. can do.
【0023】更にまた、第3の特徴とするところは、は
んだ付けされる引き出し電極25はビア電極23、従っ
て、リング状電極24から側方に引き出されていて、S
i基板21に直接形成されていることから、引き出し電
極25及びリング状電極24は、温度変化に対して安定
であり、高い接合信頼性が得られる。因みに、従来の支
持体に於いて、はんだ付けされる電極は、図7に見られ
るように、ビア電極の直下に在るので、本発明の支持体
に於けるような効果は期待できない。Furthermore, the third feature is that the lead-out electrode 25 to be soldered is led out laterally from the via electrode 23, and thus the ring-shaped electrode 24,
Since it is directly formed on the i-substrate 21, the extraction electrode 25 and the ring-shaped electrode 24 are stable against temperature changes, and high bonding reliability is obtained. Incidentally, in the conventional support, the electrode to be soldered is directly under the via electrode as seen in FIG. 7, and therefore the effect as in the support of the present invention cannot be expected.
【0024】図2は本発明の実施の形態2を説明する為
の支持体を表す説明図であり、図の(A)には支持体の
要部切断側面が示され、また、(B)には支持体裏面に
於ける電極近傍の要部切断平面が示され、更に、(C)
には(A)に於いて○で囲んだ部分の拡大側面が示され
ている。尚、図1に於いて用いた記号と同記号は同部分
を表すか或いは同じ意味を持つものとし、また、(B)
に於ける上段の図ははんだレジストからなる絶縁膜を除
去した状態、下段の図ははんだレジストからなる絶縁膜
を施した状態である。FIG. 2 is an explanatory view showing a support for explaining the second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a side view of a main part of the support, and FIG. Shows the cutting plane of the main part near the electrode on the back surface of the support, and (C)
Shows the enlarged side surface of the part circled in (A). The same symbols as those used in FIG. 1 represent the same parts or have the same meanings, and (B)
In the upper figure, the insulating film made of solder resist is removed, and in the lower figure, the insulating film made of solder resist is applied.
【0025】実施の形態2が実施の形態1と相違すると
ころは、一端がリング状電極24と結合されている引き
出し電極25の他端に大面積のはんだ接合電極27が一
体的に設けられていること、及び、はんだが不要な部分
に流れないようにする例えばはんだレジストからなる絶
縁膜28が形成されている点である。The difference between the second embodiment and the first embodiment is that a large area solder joint electrode 27 is integrally provided at the other end of the lead electrode 25 having one end coupled to the ring electrode 24. That is, the insulating film 28 made of, for example, a solder resist is formed so as to prevent the solder from flowing to an unnecessary portion.
【0026】このように、絶縁膜28を形成した場合、
ビア・ホール22は閉塞されてしまうので、そのままに
しておくと、薄膜キャパシタ26の作動と停止の繰り返
しに伴う昇温と降温に依って、ビア・ホール22内の空
気が膨張と収縮を繰り返し、絶縁膜28に応力を与える
ことになるので、(C)に示してあるように、ビア・ホ
ール22に対応する絶縁膜28の箇所に孔28Aを穿設
してビア・ホール22を外気と連通させることで絶縁膜
28に応力が加わらないようにする。When the insulating film 28 is formed in this way,
Since the via hole 22 is blocked, if left as it is, the air in the via hole 22 repeatedly expands and contracts due to the temperature increase and decrease caused by the repeated operation and stop of the thin film capacitor 26. Since stress is applied to the insulating film 28, as shown in (C), a hole 28A is formed at a position of the insulating film 28 corresponding to the via hole 22 to communicate the via hole 22 with the outside air. This prevents stress from being applied to the insulating film 28.
【0027】図3乃至図6は本発明に依る支持体を製造
する工程の一例を説明する為の工程要所に於ける支持体
を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照
しつつ説明する。3 to 6 are side sectional views showing essential parts of a support in a process step for explaining an example of a process for manufacturing the support according to the present invention. Will be described with reference to.
【0028】図3(A)参照
(1)熱酸化法を適用することに依り、厚さが300
〔μm〕のSi基板31の一面に厚さ1000〔nm〕
のSiO2 からなる絶縁膜32を形成する。See FIG. 3A. (1) By applying the thermal oxidation method, a thickness of 300 is obtained.
1000 μm thick on one surface of the Si substrate 31 of [μm]
The insulating film 32 made of SiO 2 is formed.
【0029】図3(B)参照
(2)スパッタリング法を適用することに依り、絶縁膜
32上に下地として作用する厚さ50〔nm〕のTi膜
を成膜してから厚さ200〔nm〕のPt膜を成膜す
る。尚、簡明にする為、図に於いては、このPt/Ti
膜を一層で表して記号33を付与してある。Referring to FIG. 3B, (2) by applying a sputtering method, a Ti film having a thickness of 50 nm acting as a base is formed on the insulating film 32, and then a thickness of 200 nm is formed. ] Pt film is formed. For the sake of simplicity, in the figure, this Pt / Ti
The membrane is represented as a single layer and is labeled 33.
【0030】図3(C)参照
(3)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、
及び、イオン・ミリング法を適用することに依り、Pt
/Ti膜33をエッチングして開口33Aを形成する。See FIG. 3C. (3) Resist process in lithography technology,
And by applying the ion milling method, Pt
The / Ti film 33 is etched to form an opening 33A.
【0031】図3(D)参照
(4)開口33Aを形成した際のマスクとして用いたレ
ジスト膜を除去してから、スパッタリング法、又は、ゾ
ル・ゲル法を適用することに依って、開口33A内も含
めて全面にBST((Ba,Sr)TiO3 )からなる
誘電体膜34を形成する。See FIG. 3D. (4) The opening 33A is formed by applying the sputtering method or the sol-gel method after removing the resist film used as the mask when forming the opening 33A. A dielectric film 34 made of BST ((Ba, Sr) TiO 3 ) is formed on the entire surface including the inside.
【0032】図3(E)参照
(5)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、
及び、イオン・ミリング法を適用することに依り、選択
された開口33Aに対応する箇所の誘電体膜34をエッ
チングして開口33Aに比較して大きい開口34Aを形
成する。FIG. 3E (5) Resist process in lithography technology,
Then, by applying the ion milling method, the dielectric film 34 at the location corresponding to the selected opening 33A is etched to form an opening 34A larger than the opening 33A.
【0033】開口34Aは開口33Aに比較して大きい
ことから、開口34A内には開口33AをもつPt/T
i膜33の一部が表出される。Since the opening 34A is larger than the opening 33A, Pt / T having the opening 33A in the opening 34A.
A part of the i film 33 is exposed.
【0034】図4(A)参照
(6)開口34Aを形成した際のマスクとして用いたレ
ジスト膜を除去してから、スパッタリング法を適用する
ことに依り、誘電体膜34上に下地として作用する厚さ
50〔nm〕のTi膜を成膜してから厚さ200〔n
m〕のPt膜を成膜する。尚、ここで成膜したPt/T
i膜も、Pt/Ti膜33と同様、一層で表して記号3
5を付与してある。As shown in FIG. 4A, (6) by removing the resist film used as the mask when the opening 34A is formed, and then applying the sputtering method, it acts as a base on the dielectric film 34. After forming a Ti film with a thickness of 50 [nm], a thickness of 200 [n]
m] of Pt film is formed. The Pt / T formed here
Like the Pt / Ti film 33, the i film is represented by a single layer and has a symbol 3
5 is given.
【0035】ここで形成したPt/Ti膜35は、開口
34Aが存在する箇所に於いて、Pt/Ti膜33と電
気的に接続されることは云うまでもない。It goes without saying that the Pt / Ti film 35 formed here is electrically connected to the Pt / Ti film 33 at the location where the opening 34A exists.
【0036】図4(B)及び(C)参照
(7)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスを
適用することに依り、Si基板31の他面、即ち、Pt
/Ti膜35が形成された面と反対側の面に於けるビア
・ホール形成予定部分に開口36Aが形成されたレジス
ト膜36を形成する。4B and 4C (7) By applying a resist process in the lithography technique, the other surface of the Si substrate 31, that is, Pt.
A resist film 36 in which an opening 36A is formed is formed in a portion where a via hole is to be formed on the surface opposite to the surface on which the / Ti film 35 is formed.
【0037】図4(D)及び(E)参照
(8)DRIE(deep reactive ion
etching)法を適用することに依り、レジスト
膜36をマスクとしてSi基板31をエッチングして径
が50〔μm〕のビア・ホール31Aを形成する。尚、
このエッチングはビア・ホール31AがSiO2 からな
る絶縁膜32に到達した時点で急激に緩徐になり、自動
的に停止された状態となる。この後、レジスト膜36を
除去する。Refer to FIGS. 4D and 4E. (8) DRIE (deep reactive ion)
By applying the etching method, the Si substrate 31 is etched using the resist film 36 as a mask to form a via hole 31A having a diameter of 50 [μm]. still,
This etching is gradually slowed down when the via hole 31A reaches the insulating film 32 made of SiO 2 , and is automatically stopped. After that, the resist film 36 is removed.
【0038】図5(A)参照
(9)CVD(chemical vapour de
position)法を適用することに依り、ビア・ホ
ール31A内を含む全面に厚さ200〔nm〕程度のS
iO2 からなる絶縁膜37を形成する。Refer to FIG. 5A. (9) CVD (chemical vapor de
By applying the position method, S with a thickness of about 200 [nm] is formed on the entire surface including the inside of the via hole 31A.
forming an insulating film 37 made of iO 2.
【0039】図5(B)参照
(10)選択RIE法を適用することに依り、絶縁膜3
7のうち、ビア・ホール31A内の底面に在るもののみ
を除去し、Pt/Ti膜35の一部を表出させる。尚、
ここで適用した選択RIE法は、エッチング粒子である
Fラジカル粒子を異方的に垂直に衝突させる方法であ
り、更に具体的には、反応室の圧力を低くし、基板バイ
アス印加電圧を上昇させるか、基板の裏面側にプラズマ
を発生させる。See FIG. 5B. (10) By applying the selective RIE method, the insulating film 3 is formed.
Of the seven, only those on the bottom in the via hole 31A are removed to expose a part of the Pt / Ti film 35. still,
The selective RIE method applied here is a method in which F radical particles, which are etching particles, collide anisotropically vertically. More specifically, the pressure in the reaction chamber is lowered and the substrate bias application voltage is increased. Alternatively, plasma is generated on the back side of the substrate.
【0040】図5(C)参照
(11)無電解めっき法を適用することに依り、ビア・
ホール31A内のSiO2 からなる内壁面上にPt/T
i膜を被着し、ビア・ホール31A内の底面に表出され
ていたPt/Ti膜35と電気的に結合させ、次に、該
Pt/Ti膜をシードとするめっき法を適用することに
依り、Ptのめっきを行って合計の厚さを約10〔μ
m〕とした中空のビア電極38を形成する。See FIG. 5C. (11) By applying the electroless plating method,
Pt / T is formed on the inner wall surface made of SiO 2 in the hole 31A.
Depositing the i film and electrically coupling it to the Pt / Ti film 35 exposed on the bottom surface in the via hole 31A, and then applying a plating method using the Pt / Ti film as a seed. Therefore, Pt plating is performed so that the total thickness is about 10 [μ
m], a hollow via electrode 38 is formed.
【0041】この場合のめっきは、ビア・ホール31A
の径が50〔μm〕であっても、中空のビア電極38の
厚さが10〔μm〕程度と薄いので、短時間で成膜する
ことができると共にボイドなどは発生しない。尚、この
ビア電極38は、基板31の一面側に向かう先端に於い
てPt/Ti膜33と電気接続されていることは云うま
でもない。In this case, the plating is via hole 31A.
Even if the diameter is 50 [μm], since the thickness of the hollow via electrode 38 is as thin as about 10 [μm], it is possible to form a film in a short time and voids do not occur. Needless to say, the via electrode 38 is electrically connected to the Pt / Ti film 33 at the tip toward the one surface of the substrate 31.
【0042】図5(D)参照
(12)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセ
ス、及び、エッチング・ガスを塩素系ガスとするドライ
・エッチング法を適用することに依り、ビア電極38を
形成した際に表面に成膜されたPt膜などを除去する。Referring to FIG. 5D, (12) when the via electrode 38 is formed by applying the resist process in the lithography technique and the dry etching method using chlorine gas as the etching gas. Then, the Pt film and the like formed on the surface are removed.
【0043】(13)リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス、及び、エッチング・ガスを塩素系ガスと
するドライ・エッチング法を適用することに依り、基板
31の一面側に在るPt/Ti膜35の一部を選択的に
除去する。(13) By applying the resist process in the lithography technique and the dry etching method using chlorine gas as the etching gas, the Pt / Ti film 35 on the one surface side of the substrate 31 is applied. Selectively remove some of the.
【0044】ここで、除去するPt/Ti膜35の一部
とは、最表面に在る部分、及び、誘電体膜34の開口3
4A(図3(E)参照)内に在る部分であって、Pt/
Ti膜33の開口33A(図3(C)参照)内に在るも
のは残すようにする。Here, the part of the Pt / Ti film 35 to be removed is the part on the outermost surface and the opening 3 of the dielectric film 34.
4A (see FIG. 3 (E)), Pt /
Those existing in the opening 33A (see FIG. 3C) of the Ti film 33 are left.
【0045】上記の工程を経ることで、Pt/Ti膜3
3、誘電体膜34、Pt/Ti膜35からなる薄膜キャ
パシタが実現される。Through the above steps, the Pt / Ti film 3
3, a thin film capacitor including the dielectric film 34 and the Pt / Ti film 35 is realized.
【0046】図6(A)参照
(14)真空充填印刷法を適用することに依り、ビア電
極38の中空部、従って、ビア・ホール31A内にレジ
スト39を充填する。尚、このレジスト39は絶縁膜3
7の表面近傍には付着しないようにする。Referring to FIG. 6A, (14) By applying the vacuum filling printing method, the resist 39 is filled into the hollow portion of the via electrode 38, and hence the via hole 31A. The resist 39 is the insulating film 3
Do not attach near the surface of 7.
【0047】図6(B)参照
(15)ビア・ホール31A内を埋めたレジスト39を
残したまま、スパッタリング法を適用することに依り、
絶縁膜37上に下地である厚さ50〔nm〕のTi膜を
成膜してから厚さ10〔μm〕のCuをめっきして、C
u/Ti膜からなるはんだ接合用の電極材料膜を形成す
る。尚、ここでも、簡明にする為、Cu/Ti膜からな
る電極材料膜を一層で表してある。See FIG. 6B. (15) By applying the sputtering method while leaving the resist 39 filling the inside of the via hole 31A,
After forming a Ti film having a thickness of 50 [nm] on the insulating film 37, a Cu film having a thickness of 10 [μm] is plated to form a C film.
An electrode material film for soldering is formed of a u / Ti film. Here, for the sake of simplicity, the electrode material film made of the Cu / Ti film is also shown as a single layer.
【0048】(16)リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス、及び、エッチャントを過硫酸アンモニウ
ム系(Cu用)及びフッ酸系(Ti用)とするウエット
・エッチング法を適用することに依り、工程(14)で
形成したCu/Ti膜からなる電極材料膜のパターニン
グを行い、はんだ接合用リング状電極40及びはんだ接
合用引き出し電極41を形成する。(16) By applying a resist process in the lithography technique and a wet etching method using an ammonium persulfate system (for Cu) and a hydrofluoric acid system (for Ti) as etchants, the process (14) The electrode material film made of the Cu / Ti film formed in (4) is patterned to form the solder-bonding ring-shaped electrode 40 and the solder-bonding lead-out electrode 41.
【0049】(17)レジスト剥離液中に浸漬し、ビア
・ホール31A内を埋めたレジスト39を溶解除去す
る。(17) Immerse in a resist stripping solution to dissolve and remove the resist 39 filling the inside of the via hole 31A.
【0050】図6(C)参照
(18)はんだ接合用リング状電極40及びはんだ接合
用引き出し電極41を含めた全面にはんだレジストとな
るドライフィルム42を貼付する。See FIG. 6C (18) A dry film 42 serving as a solder resist is attached to the entire surface including the solder-bonding ring-shaped electrode 40 and the solder-bonding lead-out electrode 41.
【0051】(19)リソグラフィ技術に於けるレジス
ト・プロセス、及び、ウエット・エッチング法を適用す
ることに依り、ドライフィルム42をエッチングしては
んだ接合用引き出し電極41を表出させ、同時にビア・
ホール31Aに対応する箇所のドライフィルム42にも
小孔(図2(C)の28Aを参照)を形成する。(19) By applying a resist process in the lithography technique and a wet etching method, the dry film 42 is etched to expose the lead-out electrode 41 for soldering, and at the same time the via
Small holes (see 28A in FIG. 2C) are also formed in the dry film 42 at locations corresponding to the holes 31A.
【0052】このようにして作製した支持体に於いて、
薄膜キャパシタの動作特性は、従来の技術で作製した支
持体に於ける薄膜キャパシタと比較して変わりなかっ
た。In the support thus prepared,
The operating characteristics of the thin film capacitor were unchanged compared to the thin film capacitor on the support prepared by the conventional technique.
【0053】図7及び図8は本発明に依る支持体を製造
する工程の他の例を説明する為の工程要所に於ける支持
体を表す要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参
照しつつ説明する。但し、ここで説明する支持体の製造
工程は、図5(C)乃至図5(D)を参照しつつ説明し
た支持体の製造工程の改変例である為、工程(1)から
工程(10)、そして、工程(14)以後の工程は全く
同じであるから説明を省略する。FIG. 7 and FIG. 8 are side sectional views showing a main part of the support at a process step for explaining another example of the process for manufacturing the support according to the present invention. Will be described with reference to FIG. However, since the support manufacturing process described here is a modification of the support manufacturing process described with reference to FIGS. 5C to 5D, the steps (1) to (10) are performed. ) And the steps after the step (14) are exactly the same, so the description thereof will be omitted.
【0054】図7(A)参照
(1)図5(B)について説明した工程(10)が終わ
った段階で、絶縁膜37上にドライ・フィルム・レジス
ト膜51を形成する。Referring to FIG. 7A, (1) When the step (10) described with reference to FIG. 5B is completed, the dry film resist film 51 is formed on the insulating film 37.
【0055】(2)通常のリソグラフィ技術を適用する
ことに依り、ドライ・フィルム・レジスト膜51のパタ
ーニングを行って、ビア・ホール31Aを露出させる開
口を形成する。(2) The dry film resist film 51 is patterned by applying an ordinary lithography technique to form an opening exposing the via hole 31A.
【0056】図7(B)参照
(3)無電解めっき法を適用することに依り、ビア・ホ
ール31A内のSiO2 からなる内壁面上を含む全面に
Pt/Ti膜を被着する。尚、このPt/Ti膜はビア
・ホール31A内の底面に表出されていたPt/Ti膜
35と電気的に結合する。Referring to FIG. 7B, (3) By applying the electroless plating method, the Pt / Ti film is deposited on the entire surface including the inner wall surface of SiO 2 in the via hole 31A. The Pt / Ti film is electrically coupled to the Pt / Ti film 35 exposed on the bottom surface of the via hole 31A.
【0057】図8(A)参照
(4)ドライ・フィルム・レジスト膜51を剥離し、そ
の上に在ったPt/Ti膜と共に除去する。Referring to FIG. 8A, (4) the dry film resist film 51 is peeled off and removed together with the Pt / Ti film existing thereon.
【0058】図8(B)参照
(5)Pt/Ti膜をシードとするめっき法を適用する
ことに依り、Ptのめっきを行った合計の厚さを約10
〔μm〕とした中空のビア電極38を形成する。See FIG. 8B. (5) By applying the plating method using the Pt / Ti film as a seed, the total thickness of the plated Pt is about 10
A hollow via electrode 38 having a thickness of [μm] is formed.
【0059】図8(C)参照
(6)リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、
及び、エッチング・ガスを塩素系ガスとするドライ・エ
ッチング法を適用することに依り、基板31の一面側に
在るPt/Ti膜35の一部を選択的に除去する。See FIG. 8C. (6) Resist process in lithography technology,
Further, a part of the Pt / Ti film 35 existing on the one surface side of the substrate 31 is selectively removed by applying a dry etching method using a chlorine-based gas as an etching gas.
【0060】ここで、除去するPt/Ti膜35の一部
とは、前記同様、最表面に在る部分、及び、誘電体膜3
4の開口34A(図3(E)参照)内に在る部分であっ
て、Pt/Ti膜33の開口33A(図3(C)参照)
内に在るものは残すようにする。Here, the part of the Pt / Ti film 35 to be removed is the part on the outermost surface and the dielectric film 3 as described above.
No. 4 opening 34A (see FIG. 3E), which is the opening 33A of the Pt / Ti film 33 (see FIG. 3C).
Keep what's inside.
【0061】上記の工程を経ることで、Pt/Ti膜3
3、誘電体膜34、Pt/Ti膜35からなる薄膜キャ
パシタが実現される。尚、この後、図6について説明し
た工程と全く同じ工程を採って、はんだ接合用リング状
電極40やはんだ接合用引き出し電極41などを形成す
る。Through the above steps, the Pt / Ti film 3
3, a thin film capacitor including the dielectric film 34 and the Pt / Ti film 35 is realized. After this, the same steps as those described with reference to FIG. 6 are performed to form the solder-bonding ring-shaped electrode 40, the solder-bonding lead-out electrode 41, and the like.
【0062】[0062]
【発明の効果】本発明に依る半導体装置の支持体に於い
ては、一面に機能素子が形成されると共に他面に回路配
線が形成され、且つ、該一面と該他面との間を貫通する
ビア・ホール及び該ビア・ホールの内壁面に被着された
中空構造の金属導体からなるビア電極が形成された基板
を備えている。In the support of the semiconductor device according to the present invention, the functional element is formed on one surface, the circuit wiring is formed on the other surface, and the one surface and the other surface are penetrated. The substrate is provided with a via hole and a via electrode made of a hollow-structured metal conductor attached to the inner wall surface of the via hole.
【0063】前記構成を採ることに依り、基板に於ける
ビア・ホールにビア電極を形成する時間は大幅に短縮さ
れ、また、そのビア電極はビア・ホール内壁面を覆う金
属導体膜であるからボイドなどは発生せず、接合の信頼
性は著しく向上する。By adopting the above structure, the time for forming the via electrode in the via hole in the substrate is greatly shortened, and the via electrode is the metal conductor film covering the inner wall surface of the via hole. No voids are generated, and the reliability of bonding is significantly improved.
【図1】本発明の実施の形態1を説明する為の支持体を
表す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a support for explaining a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2を説明する為の支持体を
表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory view showing a support for explaining a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 3 is a side sectional view showing an essential part of a support at a process step for explaining a process of manufacturing the support according to the present invention.
【図4】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 4 is a side sectional view showing an essential part of the support at a process step for explaining a process for producing the support according to the present invention.
【図5】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 5 is a cutaway side view showing a main part of a support at a process step for explaining a process of manufacturing the support according to the present invention.
【図6】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 6 is a side sectional view showing an essential part of a support at a process key point for explaining a process of manufacturing the support according to the present invention.
【図7】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 7 is a side sectional view showing an essential part of a support in a process key part for explaining a process of manufacturing the support according to the present invention.
【図8】本発明に依る支持体を製造する工程を説明する
為の工程要所に於ける支持体を表す要部切断側面図であ
る。FIG. 8 is a side sectional view showing an essential part of a support at a process step for explaining a process for producing the support according to the present invention.
【図9】Siを材料とするスルーホール基板を説明する
図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a through-hole substrate made of Si as a material.
31 Si基板 31A ビア・ホール 32 絶縁膜 33 Pt/Ti膜 33A 開口 34 誘電体膜 34A 開口 35 Pt/Ti膜 36 レジスト膜 36A 開口 37 絶縁膜 38 中空のビア電極 39 レジスト 40 はんだ接合用リング状電極 41 はんだ接合用引き出し電極 42 ドライフィルム 31 Si substrate 31A Beer Hall 32 insulating film 33 Pt / Ti film 33A opening 34 Dielectric film 34A opening 35 Pt / Ti film 36 Resist film 36A opening 37 Insulation film 38 Hollow via electrode 39 resist 40 Solder ring-shaped electrode 41 Lead electrode for solder joint 42 dry film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 修 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Osamu Taniguchi 4-1, Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 within Fujitsu Limited
Claims (5)
回路配線が形成され、且つ、該一面と該他面との間を貫
通するビア・ホール及び該ビア・ホールの内壁面に被着
された中空構造の金属導体からなるビア電極が形成され
た基板を備えてなることを特徴とする半導体装置の支持
体。1. A via hole having a functional element formed on one surface and circuit wiring formed on the other surface, and a via hole penetrating between the one surface and the other surface and an inner wall surface of the via hole. A support for a semiconductor device comprising a substrate on which a via electrode made of a metal conductor having a hollow structure is formed.
端は基板の一面に形成された機能素子に接合され、且
つ、他端は基板の他面に形成された回路配線に接合され
てなることを特徴とする半導体装置の支持体。2. One end of a via electrode made of a metal conductor having a hollow structure is joined to a functional element formed on one surface of a substrate, and the other end is joined to a circuit wiring formed on the other surface of the substrate. A support for a semiconductor device.
側である回路配線が形成されている側の面に於いてビア
・ホールが通気性をもつ絶縁材料膜で閉塞してなること
を特徴とする請求項1或いは請求項2記載の半導体装置
の支持体。3. In order to prevent solder inflow, a via hole on the surface of the other surface of the substrate on which circuit wiring is formed is blocked by an insulating material film having air permeability. A support for a semiconductor device according to claim 1, wherein the support is a semiconductor device.
が形成されてなることを特徴とする請求項3記載の半導
体装置の支持体。4. A support for a semiconductor device according to claim 3, wherein the insulating material film is provided with ventilation holes for maintaining air permeability.
を特徴とする請求項3或いは請求項4記載の半導体装置
の支持体。5. The support of the semiconductor device according to claim 3, wherein the insulating material film is a solder resist film.
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---|---|---|---|
JP2001327422A JP2003133475A (en) | 2001-10-25 | 2001-10-25 | Support of semiconductor device |
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US7151036B1 (en) * | 2002-07-29 | 2006-12-19 | Vishay-Siliconix | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
-
2001
- 2001-10-25 JP JP2001327422A patent/JP2003133475A/en active Pending
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US8004063B2 (en) | 2000-09-14 | 2011-08-23 | Vishay Intertechnology, Inc. | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
US8324711B2 (en) | 2000-09-14 | 2012-12-04 | Vishay Intertechnology, Inc. | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
US9136060B2 (en) | 2000-09-14 | 2015-09-15 | Vishay-Siliconix | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
US7151036B1 (en) * | 2002-07-29 | 2006-12-19 | Vishay-Siliconix | Precision high-frequency capacitor formed on semiconductor substrate |
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