JP2003243396A - 感光性ポリイミドを用いた貫通電極形成方法 - Google Patents
感光性ポリイミドを用いた貫通電極形成方法Info
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Abstract
基板に直接搭載するために用いることを目的として、集
積回路チップ内に設けられる、チップの表から裏面に貫
通した電極について、その形成方法を提案する。 【解決手段】 本発明では、半導体薄化基板からなる導
電性の基板を用いて、その部材にエッチング加工により
設けられた穴に対して、感光性ポリイミド絶縁膜を回転
塗布により堆積させ、その後、最初の穴より小さい径の
穴パターンを露光、現像により形成し、さらに、金属材
料で貫通穴を埋め込み、基板裏面を研削して、金属を露
出させて、貫通電極とするものである。本発明の貫通電
極構造は、グランド電位の基板に設けられた貫通穴の側
面にポリイミド絶縁層が形成され、穴の中心に金属材料
が埋め込まれた構造となる。これにより、同軸線路構造
となるため、穴側面のポリイミド絶縁層の厚さを独立し
て制御することにより、広い範囲の特性インピーダンス
を実現することが可能となる。
Description
3個以上積み重ねて、回路基板に直接搭載する技術、い
わゆる3次元チップ積層技術のために用いることを目的
として、集積回路チップ内に設けられる、チップの表か
ら裏面に貫通した電極について、その形成方法に関す
る。図6に貫通電極を形成し、薄く加工したチップを多
段に積層した、パッケージに搭載した状態を示す。この
ような3次元チップ積層技術については、Japanese Jou
rnal of Applied Physics, Vol.40, pp.3032-3037, (20
01)に開示されている。
ムヒ素、インジウム燐などの半導体基板にエッチング加
工、レーザー加工などで穴を形成したのち、CVD法など
により酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜を堆積
し、さらに、絶縁膜上にシード層を形成した後、メッキ
法による銅などの金属で穴を充填し、その後、裏面を研
削して、金属面を露出させ、貫通電極を形成する方法が
行われていた。
CVD法などの絶縁膜堆積方法では、ミクロン以上の厚い
膜を堆積するのに長時間を必要とし、また、堆積に必要
なエネルギーも多大なものがあった。また、薄い絶縁膜
を用いた場合は、貫通電極と基板との間で形成される静
電容量が多大となるため、信号遅延の原因となったり、
信号線路として用いた場合に特性インピーダンスが低く
なりすぎるなどの問題があった。
ために、本発明では、半導体薄化基板からなる導電性の
基板を用いて、その部材にエッチング加工により設けら
れた穴に対して、感光性ポリイミド絶縁膜を回転塗布に
より堆積させ、その後、最初の穴より小さい径の穴パタ
ーンを露光、現像により形成し、さらに、金属材料で貫
通穴を埋め込み、基板裏面を研削して、金属を露出させ
て、貫通電極とするものである。
基板に設けられた貫通穴の側面にポリイミド絶縁層が形
成され、穴の中心に金属材料が埋め込まれた構造とな
る。これにより、同軸線路構造となるため、穴側面のポ
リイミド絶縁層の厚さを独立して制御することにより、
広い範囲の特性インピーダンスを実現することが可能と
なる。例えば、高周波線路で一般に用いられる50Ωの
特性インピーダンスについても、容易に実現することが
できる。
ln(D/d)*60/(εr)1/2で表される。ここで、Dは、外皮導
体の内径、Dは、心線の外径、εrは、絶縁体の比誘電率
である。例えば、εr = 3.5 のポリイミド絶縁体を用
いて、 D = 15μm、d = 3.15μm(またはD = 10μm、d
= 2.1μm)とすれば、特性インピーダンスZ0は、50Ωと
なり、また、D = 15μm、d = 6.27μm(またはD = 10μ
m、d = 4.18μm)とすれば、特性インピーダンスZ0は、
28Ωとなる。
示された作製プロセスの図面に基づいて説明する。図1
では、シリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐など半導
体を薄く加工した薄化基板を用いて、レーザー加工ある
いはドライエッチング加工により深い穴を必要に応じて
多数個形成する。この穴は、貫通電極構造に用いられ
る。穴の深さは、10ミクロン程度だけ基板の厚さより小
さい値とし、貫通させないようにする。
いるγ-バレロラクトンとピリジンを触媒に用いたブロ
ック共重合法によって作成される溶媒可能な感光性ポリ
イミドを回転塗布法により堆積する。この工程におい
て、回転する前に試料の周りを真空状態にして、ポリイ
ミドを必要量だけ滴下した後、試料を回転させ、塗布が
終了した後に、試料の周りを大気圧に戻すことにより、
微細な穴にもポリイミドを充填することができる。
露光装置で穴の中心部のみ露光を行い、現像液を用い
て、現像を行う。この工程においては、露光装置の焦点
深度を可能なかぎり深く設定する。また、穴の側壁にポ
リイミドが所望の厚さ残存するように露光パターンおよ
び露光量を調節する。
蒸着法、メッキ法、プラズマ溶射法などによりアルミニ
ウ ム、銅、金、銀、パラジウム、チタン、ニオブなど
の金属膜を堆積する。ただし、メッキ法による場合は、
スパッタ法、真空蒸着法などでシード層を形成したの
ち、メッキ工程を実施する。貫通穴に金属を充填するた
め、メッキ工程の採用が望ましい。例えば、US Patent
5421987, 6136707に開示されている微細な穴の中でメッ
キ速度が促進され、平坦面ではメッキ速度が抑制される
ように工夫されたJets Technologyと呼ばれるメッキ技
術が利用できる。
うに裏面を研削する。なお、上面に残ったポリイミド
は、酸素プラズマによるアッシングで取り除くことがで
きる。
いものを用いることとし、具体的には、100μm以下が望
ましい。
形成された貫通電極構造において、同軸線路構造にする
ことが可能となるので、特性インピーダンスを任意の値
に設定することができ、多層配線回路基板内のマイクロ
スリップ線路配線構造とのインピーダンスマッチングを
最適化することができ、回路基板内での超高速信号伝送
が可能となる。
の作成プロセス図面である。
ーンの形成プロセスの図。
の図。
Claims (2)
- 【請求項1】 シリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐
などの半導体薄化基板について、微小径の深い穴を形成
し、その後、感光性ポリイミドを塗布した後、紫外線、
X線、電子ビーム、イオンビームなどを用いて露光を行
い、現像を行った後、穴にアルミニウム、銅、金、銀、
パラジウム、チタン、ニオブなどの金属をメッキ法によ
り充填し、その後、裏面を研削し、金属を露出させるこ
とにより、貫通電極を形成することを特徴とした貫通電
極形成方法。 - 【請求項2】 感光性ポリイミドとして、触媒を用いた
ブロック共重合法により作成され、溶媒に可溶な感光性
ポリイミドを用いたことを特徴とする請求項1の貫通電
極形成方法。
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