JP2005191255A - 回路基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】貫通電極を有する半導体基板の貫通孔を効率良く絶縁樹脂で被覆でき、深い貫通孔であっても信頼性高く絶縁樹脂で被覆されている回路基板、およびその製造法を提供する。
【解決手段】回路基板の製造方法は、半導体基板１に形成された孔１１の内周壁面に、必要により酸化膜を形成し、絶縁性樹脂組成物を電着することにより絶縁層２を形成し、次いで、該絶縁層の上に該半導体基板の表裏面を電気的に接続可能な導体パターン３を形成することを特徴とするものであり、回路基板は、該半導体基板を貫通する貫通孔と、必要により貫通孔の内周壁面に形成された酸化膜と、酸化膜の表面に形成された絶縁層と、絶縁層の表面に形成された導電パターンとを有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、層間の絶縁膜厚が薄くでき、導通信頼性のある微小な貫通した導電部（バンプ）を容易に形成可能な、ＩＣ、ＬＳＩなどの半導体素子を積み重ねて直接搭載するための回路基板およびその製造方法に関する。

集積回路が形成されたシリコン、ガリウムヒ素、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孔を形成した後、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孔を充填し、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。

しかしながら、上記のような従来から行われている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要し、さらに、堆積に多大なエネルギーを必要としていた。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ることがあり、さらに、信号線路として用いた場合には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。

また、特許文献１（特開２００３−２４３３９６号公報）では孔を形成した半導体薄化基板に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、最初の孔より小さい径の孔パターンを露光、現像により形成し、さらに、金属材料で貫通孔を埋め込み、基板裏面を研削して、金属を露出させて、貫通電極とする方法が開示されている。この方法では、樹脂絶縁膜を厚くすることが可能であり、特性インピーダンスを高くできるなどの利点があるが、露光プロセスの位置合わせが難しい点、孔を深くすると現像での解像性を維持するのが難しく、１００μｍを超える深さの孔に適用するのは困難であった。
特開２００３−２４３３９６号公報

本発明の目的は、貫通電極を有する半導体基板の貫通孔を効率良く絶縁樹脂で被覆でき、深い貫通孔であっても信頼性高く絶縁樹脂で被覆されている回路基板、およびその製造法を提供することにある。

本発明の回路基板の製造方法は、半導体基板に形成された孔の内周壁面に、絶縁性樹脂組成物を電着することにより絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層表面に該半導体基板の表裏面を電気的に接続可能な導体パターンを形成することを特徴としている。

また、本発明の回路基板の製造方法は、半導体基板に形成された孔の内周壁面に、酸化膜を形成した後、該酸化膜表面に、絶縁性樹脂組成物を電着することにより絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層表面に該半導体基板の表裏面を電気的に接続可能な導体パターンを形成することを特徴としている。

さらに、本発明の回路基板は、半導体基板と、該半導体基板を貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周壁面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に形成された導体パターンとを有するか、
あるいは、
半導体基板と、該半導体基板を貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周壁面に形成された酸化膜と、該酸化膜の表面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に形成された導体パターンとを有することを特徴としている。

本発明の回路基板には集積回路チップに形成された貫通電極が、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。

しかも本発明の方法を採用することにより、上記のような特性を有する回路基板を、簡便なプロセスで製造することが可能であり、さらに多層化も容易である。

次に本発明の回路基板およびその製造方法について適宜図面を参照しながら具体的に説明する。

図１は、本発明の回路基板を説明するための断面図であり、図４は、本発明の回路基板を製造する方法の工程の例を示す概略図である。

［回路基板］
まず、本発明の回路基板について説明する。

本発明の回路基板は、図１および図４に示すように、シリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐などの半導体基板１と、この半導体基板１に形成された孔を有し、この孔の内周壁面には絶縁層２が形成されており、さらに孔の内周壁面に形成された絶縁層２の表面には、半導体基板１の表裏面の電気的接続を確立可能に形成された導体パターン３とを有する。

すなわち、図１は、本発明の回路基板の一実施例を表す概略断面図であり、半導体基板１に形成された孔部の内周壁面に絶縁層２が形成されている。この絶縁層２は電着により形成されたものである。この絶縁層２の表面には、半導体基板１の裏面研削後に導体パターン３が半導体基板を貫通するように形成されている。この貫通電極構造は、グランド電位の基板に設けられた貫通孔の側面に絶縁層が形成され、孔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、孔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。

本発明の回路基板は単層あるいは複数積層して用いることができる。図２に４層積層した場合の例を示す。図２において、付番１は半導体基板であり、付番２は絶縁層であり、付番３は導体パターンであり、付番１０は、外部接続端子であるハンダボールである。

以下、本発明の回路基板について、製造方法に沿って説明する。

本発明の回路基板を製造するに際しては、図４（ａ）に示すように、シリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐などの半導体を加工した半導体基板１、好ましくは薄く加工した半導体薄化基板を使用するのが好ましい。本発明で使用する半導体基板１は、通常は５０〜２０００μｍ、好ましくは２００〜１０００μｍの範囲内の平均厚さを有している。このような半導体基板１に導体パターン３を形成するための孔１１を形成する。この孔１１の
形成は、レーザー加工あるいはドライエッチング加工（ＲＩＥ）などの方法を採用することができる。このようにして形成される孔１１は、半導体基板１を貫通する貫通孔とすることもできるが、本発明ではこの孔の深さを、半導体基板１の平均厚さよりも浅くして、有底孔とすることが好ましい。有底孔とする場合に、この有底孔は、半導体基板１の平均厚さに対して、通常は５〜１００％、好ましくは１０〜２０％の深さにする。例えば平均厚さが５４０μｍの半導体基板１を使用する場合には、この有底孔の深さを通常は１００〜１８０μｍ、好ましくは１００〜１２０μｍ程度にして、通常は３６０〜４４０μｍ、好ましくは４２０〜４４０μｍの厚さの半導体基板を残して有底孔を形成する。

上記のように有底孔１１を形成した半導体基板１は、そのまま、絶縁層を形成する工程に付することもできるが、半導体基板１は、一般に半導体基板形成成分の酸化物で表面が被覆されており、この酸化物の厚さは均一でないことが多いので、このような半導体基板１の表面の被覆層を除去した後、改めて表面を酸化して均一な酸化物被膜を形成することが好ましい。

既存の酸化膜の除去は、半導体基板１の形成成分の種類によって適宜選択することができ、通常は、半導体基板１の酸洗可能な酸の水溶液が使用される。例えば、シリコン基板の場合には、０．１〜３％のフッ化水素酸水溶液を用いることができる。

このようにして半導体基板１の表面にある酸化膜を除去した後、この半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面に改めて酸化膜４を形成する。この酸化膜４の形成には、０．１〜５％のオゾン水、あるいは、０．１〜１０％過酸化水素水に半導体基板１を浸漬する方法（湿式法）、ＵＶオゾン発生装置などを用いてオゾンを発生させてこのオゾンを照射する方法（乾式法）などを使用することができる。

このように半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面に薄い酸化膜４を形成することにより、半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面が親水性になり、次の工程で電着液に半導体基板１を浸漬した際、半導体基板１に形成された微細な孔あるいは凹凸に電着液が侵入しやすくなり、半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面に非常に均一性の高い絶縁層を形成することができる。

このようにして新たに形成された酸化膜は、図１においては付番４で示されており、この酸化膜４の厚さは通常は０．０１〜１０ｎｍ、好ましくは０．０３〜５ｎｍの範囲内にある。
なお、図４では、この酸化膜は省略されている。

上記のように処理された半導体基板１に形成された有底孔１１の内周壁面に絶縁層２を形成する（図４（ｂ））。このとき、絶縁層２を半導体基板１の表面にも形成してもよい。また、上記のように半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面に薄い酸化膜４を形成して、半導体基板１の表面および有底孔１１の内周壁面を親水性にしてから、この薄い酸化膜４の表面に、電着により絶縁層２を形成してもよい。このとき、絶縁層２を有底孔１１内の酸化膜４の表面のみに形成してもよい。

半導体基板１に絶縁層２を形成するに際しては、半導体基板１がｐ型半導体である場合には、アニオン電着により絶縁層２を形成することが好ましく、ｎ型半導体である場合には、カチオン電着により絶縁層２を形成することが好ましい。

すなわち、図３（Ａ）に示されるように、ｎ型の半導体基板１を陰極とする場合には、カチオン型電着により少なくとも半導体基板１に形成された有底孔の内周壁面に樹脂を電着させる。また、図３（Ｂ）に示されるようにｐ型の半導体基板１を陽極にとする場合に
は、アニオン型電着により少なくとも半導体基板１に形成された有底孔の内周壁面に樹脂を電着させる。このように電着を行う場合、対向電極にはＳＵＳ製あるいは白金メッキしたチタン製の電極が好ましく用いられる。なお、図３は、カチオン型電着およびアニオン型電着の一例の概略図であり、電着過程で生成するイオン種は図３に示されたイオン種に限定されるものではない。

また、電着の電流制御は、電圧を制御する定電圧法、電流値を制御する定電流法、それらを間欠的に制御するパルス電着法、それらを組み合わせた複合電着法を用いることができる。印加電圧は、通常は２〜２００Ｖ、好ましくは３〜１００Ｖ、更に好ましくは５〜５０Ｖである。印加電圧が高すぎると半導体基板上に形成したデバイスの絶縁破壊などにより不良率が高くなる傾向がある。

本発明において、絶縁層２は、上記のような条件で半導体基板１の少なくとも有底孔１１の内周壁面に電着可能な絶縁樹脂からなるカチオン系、アニオン系の電着樹脂を用いて形成することができる。

ここで使用される樹脂は、電着を可能とするために電荷を有しており、この電荷はアニオン型でもカチオン型でもよいが、上述のようにｎ型の半導体基板に電着する場合にはカチオン型であることが好ましく、ｐ型の半導体基板に電着する場合にはアニオン型であることが好ましい。

このアニオン型電荷の種類は特に限定されないが、カルボキシル基、スルホン酸基又はそれらのアニオン基等が挙げられ、カチオン型電荷の種類も特に限定されないが、アミノ基（一級、二級、三級を問わない。）、そのカチオン基、更にはその第四級イオン基等が挙げられる。

前記絶縁樹脂としては、特に限定されないが、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、フッ素系樹脂及びシリコン系樹脂から選択される一種又は二種以上からなることが好ましい。この各樹脂は、各樹脂の変成樹脂を含む意味に用いられる。この変成樹脂としては、例えば、ポリイミドを例にとって説明すれば、ポリイミド骨格に他の官能基等の他要素を導入したものでもよいし、このポリイミド樹脂と他の樹脂（例えば反応基を有するアクリル樹脂、エポキシ樹脂等）とを混合しその後両者を反応させて得た樹脂でもよい。更に、これらの樹脂に加えて、更に上記に例示する樹脂以外の他の樹脂を含んでもよい。

本発明においては電着により機械的特性、化学的特性及び電気的特性に優れた絶縁層を形成することができる。特に本発明では、弾性率１０ＧＰａ未満、好ましくは１０〜０．０１ＧＰａのポリイミド系樹脂を主成分とする樹脂を用いて絶縁層２を形成することが好ましい。さらに、この絶縁層２は、半導体基板１として使用されるシリコンウエハーとの剥離強度が０．１〜１．２Ｎ／ｍ、好ましくは０．３〜１．０Ｎ／ｍの範囲内にある樹脂から形成されていることが望ましい。

ここで、「ポリイミド系樹脂」とは、電着後の加熱などにより硬化可能な前駆的重合体（たとえばポリアミック酸など。）、ポリイミド系樹脂の形成に用いられる単量体、オリゴマーなどをも含む意味であり、他の樹脂についても同様である。更に、この「ポリイミド系樹脂」とは、ポリイミド樹脂又はその前駆的重合体、ポリイミド樹脂の形成に用いられる単量体と他の単量体との共重合体樹脂又はその前駆的重合体、ポリイミド樹脂又はその前駆的重合体と他の化合物との反応物などをも含む意味であり、他の樹脂（「エポキシ系樹脂」、「アクリル系樹脂」、「ポリエステル系樹脂」、「フッ素系樹脂」及び「シリコン系樹脂」等）についても同様である。

以下、本発明で絶縁層を形成することができる樹脂について説明する。
（１）ポリイミド系樹脂エマルジョン
電着可能なポリイミド系樹脂の製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば特開２０００−０３４３５２号公報および特開２０００−４４８００号公報に開示されているポリイミド系水性分散体を好適に用いることができる。
（２）エポキシ系樹脂エマルジョン
エポキシ系樹脂エマルジョンの製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば特開平９−２３５４９５号公報および特開平９−２０８８６５号公報に記載の方法などにより調製されたエポキシ樹脂水性分散体を好適に用いることができる。
（３）アクリル系樹脂エマルジョン
アクリル系樹脂エマルジョンの製造方法は特に限定されるものではないが、例えば通常の乳化重合法により製造できる。単量体としては一般的なアクリル系および／またはメタクリル系単量体から選択される一種または二種以上を用いればよい。このとき、粒子を電着可能とするために、アミノ基、アミド基などのカチオン性基を有する単量体、またはカルボキシル基、スルホン酸基等などのアニオン性基を有する単量体を共重合させることが好ましく、その共重合量は使用する単量体全体に対して通常は５〜８０重量％、好ましくは１０〜５０重量％である。上記アミノ基を有する単量体の好ましい具体例としては、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどが挙げられる。
（４）ポリエステル系樹脂エマルジョン
ポリエステル系樹脂エマルジョンの製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば特開昭５７−１０６６３号公報、特開昭５７−７０１５３号公報および特開昭５８−１７４４２１号公報に記載の方法などにより調製することができる。
（５）フッ素系樹脂エマルジョン
フッ素系樹脂エマルジョンの製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば特開平７−２６８１６３号公報に記載の方法などにより調製することができる。（６）シリコン系樹脂エマルジョン
シリコン系樹脂エマルジョンの製造方法は特に限定されるものではなく、従来公知の方法、例えば特開平１０−６０２８０号公報に記載の方法などにより調製することができる。

上記のような樹脂エマルジョンを用いて半導体基板１の少なくとも有底孔１１の内周壁面に電着された樹脂は、必要により硬化工程を経て絶縁層２となる。例えば、ポリイミド系樹脂からなる絶縁層２は、ポリイミド前駆体、ポリアミック酸などが電着されるので、電着後、通常は１００℃±５０℃の温度で１〜３０分間加熱し、さらに１７０〜３３０℃の範囲内の温度で１０分〜２００分間加熱することにより、半導体基板１の少なくとも有底孔１１の内周壁面にポリイミド系樹脂からなる絶縁層２を形成することができる。

上記のようにして形成される絶縁層２の厚さは、通常は０．５〜２０μｍ、好ましくは１〜１５μｍの範囲内にある。このような厚さの絶縁層を半導体基板１に形成された有底孔１１の内周壁面に形成することにより、導体パターン３と半導体基板１との間で良好な絶縁性を確立することができる。

上記のようにして絶縁層２を形成した後、半導体基板１の表面側（有低孔の開口が形成されている面）表面に、シード層（図示なし）を形成する。このシード層は、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ、無電解メッキなどにより形成することができる。このシード層は、次の工程で電解メッキをする際にメッキ金属の析出起点となるように形成されていればよく、その層厚に特に制限はなく、また、このシード層を形成する金属にも特に制限はないが、電解メッキで析出する金属のバリアとなる金属であることが好ましく、このような金属の例
としては、アルミニウ ム、銅、金、銀、パラジウム、チタン、ニオブなどを挙げること
ができる。これらの金属は単独であるいは組み合わせて使用することができる。

上記のようにしてシード層を形成した後、有底孔１１の開口部を残してメッキレジスト層５を形成する。このメッキレジスト層５は、電解メッキ液によって侵食されにくい樹脂（例えばアクリル樹脂など）で形成することができる。このメッキレジスト層５の厚さは、通常は１〜１００μｍの範囲内にある。

こうしてメッキレジスト層５を形成した後、電解メッキにより、上記シード層の表面に金属を析出させて導体パターン３（電気回路ということもある）を形成する（図４（ｃ））。このように孔部分以外をメッキレジストを用いて被覆した後、メッキを施して有底孔１１の内周壁面に金属を析出させ導体パターン３（電気回路ということもある）を形成する。メッキ法としては、米国特許第５４２１９８７号明細書, 米国特許第６１３６７０７号明細書に開示されている微細な孔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。電
解メッキに用いる金属としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、銅、金、銀、ニッケル、アルミニウム、および各種合金からなる金属を挙げることができる。また必要に応じて複数の積層体やメッキ物であっても良い。そこのような導電層の厚さは特に制限されるものではないが、通常は３０〜１５０μｍ、好ましくは５０〜１３０μｍの範囲の厚さに設定される。

このように電解メッキを行うことにより、メッキレジスト層５で被覆されていない有底孔１１の内周壁面に形成された絶縁層２の表面にシード層（図示なし）を介して導電性金属からなる導体パターン３が形成される。本発明において、導体パターンは、孔１１の内周壁面に形成された絶縁層２を被覆した導体パターンだけでなく、孔１１に充填された導体パターンを含むものとする。

上記のようにして導体パターン３を形成した後、半導体基板１の裏面を研削して、有底孔１１内に形成された導体パターン３を裏面に露出させる（図４（ｄ））。すなわち、図１において、例えば一点鎖線Ｃ−Ｃで示される部分まで、半導体基板１を裏面から研削することにより、図４（ｄ）に示すように、導体パターン３を半導体基板１の裏面に露出させることができる。

なお、半導体基板１の表面に残ったメッキレジスト、ポリイミドは、酸素プラズマによるアッシングなどで取り除くことができる。

こうして製造される本発明の回路基板は、研磨した後の半導体基板１の厚さは、できるだけ薄いものを用いることとし、具体的には、２００μｍ以下、好ましくは１０〜１５０μｍの範囲内の厚さになるように形成される。

本発明における導体パターンは、図４（ｄ）では、導体パターン３が半導体基板１を貫通して形成されているが、貫通する導体パターン３の端部が部分的に平坦部になるようにパッド状に形成されていてもよい。

上記のようにして製造された回路基板には、半導体基板１の表裏面を電気的に接続可能な導体パターン３が形成されており、しかもこの導体パターン３は、半導体基板１に形成された貫通孔内において、半導体基板に形成された孔１１の内周壁面に、電着された絶縁層２を介して形成されており、特性インピーダンスを任意の値にすることができ、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適正化することができる。したがって、本発明の回路基板を用いることにより、回路基板内におけ
る超高速信号伝送がかにになる。

以下、本発明を、実施例を挙げてさらに具体的に説明する。但し、本発明の範囲はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。

なお、以下の記載において、特記しない限り、「部」および「％」は重量基準である。〔合成例１〕
カチオン性ポリイミド系樹脂エマルジョン
テトラカルボン酸二無水物として、３，３’，４，４’−ビフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物３２．２９ｇ（９０ミリモル）、および、１，３，３ａ，４，５，９ｂ−ヘキサヒドロ−５（テトラヒドロ−２，５−ジオキソ−３−フラニル）−ナフト［１，２−Ｃ］−フラン−１，３−ジオン ３．００ｇ（１０ミリモル）、ジアミン化合物として２，２−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン３６．９５ｇ（９０ミリモル）およびオルガノシロキサンＬＰ７１００（信越化学（株）製）２．４９ｇ（１０ミリモル）をＮ−メチル−２−ピロリドン４５０ｇに溶解して、室温で１２時間反応させた。その後、この反応溶液に、ピリジン３２ｇおよび無水酢酸７１ｇを添加し、１００℃で３時間脱水閉環反応を行った。次いで、反応溶液を減圧留去して精製し、固形分１０％のポリイミド溶液（Ａ−１）を得た。

γ−ブチロラクトン１００部を入れた反応容器を、窒素ガス雰囲気下で８５℃に保持し、この反応容器に、ｎ−ブチルアクリレート６５部、ジメチルアミノエチルアクリレート３０部、グリシジルメタアクリレート５部およびアゾビスイソブチロニトリル１部からなる混合液を５時間かけて連続的に添加しつつ、撹拌下で溶液重合を行なった。滴下終了後、８５℃でさらに２時間撹拌を続けて、溶液重合を完結させ、固形分５０％のアクリルポリマーの溶液（Ｂ−１）を得た。

ポリイミド溶液（Ａ−１）５０部（固形分）とアクリルポリマー溶液（Ｂ−１）３０部（固形分）とエピコート８２８（油化シェルエポキシ（株）製）２０部を混合し、７０℃で３時間反応させた後、酢酸３部を徐々に添加して混合してｐＨ調整を行った。次いで、蒸留水１０００部を徐々に添加し、かつ強く攪拌して、ポリイミド系樹脂を主成分とするカチオン性エマルジョンを得た。
〔合成例２〕
アニオン性ポリイミド系樹脂エマルジョン
テトラカルボン酸二無水物として２，３，５−トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物２２．４ｇ（１００ミリモル）、ジアミン化合物として２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン４１．１ｇ（１００ミリモル）を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン４５０ｇに溶解させ、６０℃で６時間反応させた。減圧留去により、濃縮を行い、固形分１５％のポリアミック酸溶液を得た。

前記ポリアミック酸の溶液７０部（固形分）に対して、エピコート８２８（油化シェルエポキシ社製）３０部を添加して充分混合し、８０℃×６０分反応させた後、トリエタノールアミン１０部を添加した蒸留水１０００部に徐々に加えながら強く撹拌して、アニオン性のポリイミド系樹脂エマルジョンを得た。

調製したエマルジョンを用いて下記塗布法により硬化薄膜およびシリコンウエハ上に薄膜を形成して、下記物性を評価した。
［電着法］ 調製したカチオン性（アニオン性）エマルジョンを離型性電極［銅基体にＮｉ−ＰＴＦＥメッキした電極］を陰極（陽極）に用いて電着法により塗膜を形成し、１００℃で１０分間プリベークした後、更に２５０℃で３０分間加熱して硬化させて膜厚５０μｍ硬化薄膜を得た。また、ｎ型シリコンウエハ（ｐ型シリコンウエハ）を陰極（陽極）
に用いて電着法により塗膜を形成し、１００℃で１０分間プリベークした後、更に２５０℃で３０分間加熱して硬化させて膜厚１０μｍの薄膜を得た。

（１）弾性率：
硬化薄膜について、ＤＭＴＡ（Polymer Laboratories社製）を用いて測定した。

（２）剥離強度：
シリコンウエハと絶縁層との剥離強度をＪＩＳ Ｈ８６３０に準拠して密着強度試験器（山本鍍金試験器（株）製）を用いて測定した。

結果を表１に示す。

２００μｍ厚のｎ型シリコン半導体基板上にポジレジストにより１００μｍ□の開口パターンを形成し、次にＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）法により１５０μｍ深さの孔を形成した後、レジストを剥離した。孔を形成した半導体基板を１％フッ化水素水に浸漬して表面の酸化膜を均一に除去した。

上記の酸化膜を除去した半導体基板を陰極にし、白金メッキしたＴｉ電極を陽極にして合成例１のカチオン性ポリイミド系樹脂エマルジョンを用いて、電着により樹脂層を形成した。この樹脂層の付いた半導体薄化基板を１００℃で１０分間加熱した後、さらに２５０℃で３０分間加熱してポリイミド系樹脂を硬化させることにより、半導体基板表面および孔の内周壁面に膜厚１０μｍ厚の絶縁層を形成した。

続いて、スパッタ法によりチタンのシード層を形成した。孔部分以外をメッキレジストを用いて被覆した後、銅メッキを施して孔に金属を充填した。貫通電極の金属部が露出するように裏面を研削し、上面に残ったメッキレジストおよびポリイミドは、酸素プラズマによるアッシングで取り除いた。本発明の実施例となる回路基板１を得た。

２００μｍ厚のｐ型シリコン半導体基板上にポジレジストにより１００μｍ□の開口パターンを形成し、次にＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）法により１５０μｍ深さの孔を形成した後、レジストを剥離した。孔を形成した半導体基板を１％フッ化水素水に浸漬して表面の酸化膜を均一に除去した後、１％オゾン水に浸漬して０．６ｎｍ厚の薄い酸化膜を形成した。

上記の半導体基板を陽極にし、白金メッキしたＴｉ電極を陰極にして合成例２のアニオン性ポリイミド系樹脂エマルジョンを用いて、電着により樹脂層を形成した。この樹脂層
の付いた半導体基板を１００℃で１０分間加熱した後、さらに２５０℃で３０分間加熱してポリイミド系樹脂を硬化させることにより、半導体基板表面および孔の内周壁面に膜厚１０μｍ厚の絶縁層を形成した。

続いて、スパッタ法によりチタンのシード層を形成した。孔部分以外をメッキレジストを用いて被覆した後、銅メッキを施して孔に金属を充填した。貫通電極の金属部が露出するように裏面を研削し、上面に残ったメッキレジストおよびポリイミドは、酸素プラズマによるアッシングで取り除いた。本発明の実施例となる回路基板２を得た。

以上の本発明の回路基板では、集積回路チップの中に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。

しかも本発明の回路基板は、簡便なプロセスで製造することが可能であり、さらに多層化も容易である。

このような本発明の回路基板は、ＬＳＩなどの半導体素子を搭載するための回路基板を構成する基板に好適に用いることができ、フラッシュメモリ分野、ＩＣカード分野、ゲーム機器分野、コンピュータ分野、携帯通信機器分野、携帯ＡＶ機器分野に好適に用いられる。

図１は、本発明の回路基板の一実施例を示す概略断面図である。 図２は、多段積層チップを搭載したパッケージの図である。 図３は、電着による絶縁層形成法の概念図である。 図４は、本発明の回路基板を製造する方法の工程の例を示す概略図である。

符号の説明

１・・・半導体基板
２・・・絶縁層
３・・・導体パターン
４・・・酸化膜
５・・・メッキレジスト
１０・・・ハンダボール
１１・・・有底孔

Claims (9)

1. 半導体基板に形成された孔の内周壁面に、絶縁性樹脂組成物を電着することにより絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層表面に該半導体基板の表裏面を電気的に接続可能な導体パターンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
2. 半導体基板に形成された孔の内周壁面に、酸化膜を形成した後、該酸化膜表面に、絶縁性樹脂組成物を電着することにより絶縁層を形成し、次いで、該絶縁層表面に該半導体基板の表裏面を電気的に接続可能な導体パターンを形成することを特徴とする回路基板の製造方法。
3. 前記絶縁性樹脂組成物が、弾性率１０ＧＰａ未満のポリイミド系樹脂を含有する組成物であることを特徴とする請求項第１項または第２項記載の回路基板の製造方法。
4. 前記酸化膜の厚さが０．１〜１０nmの範囲内のあることを特徴とする請求項第２項記載の回路基板の製造方法。
5. 前記半導体基板がｐ型シリコン基板であり、前記電着がアニオン電着であることを特徴とする請求項第１項乃至第４項のいずれかの項記載の回路基板の製造方法。
6. 前記半導体基板がｎ型シリコン基板であり、前記電着がカチオン電着であることを特徴とする請求項第１項乃至第４項のいずれかの項記載の回路基板の製造方法。
7. 前記半導体基板に形成された孔が、該半導体基板の平均厚さよりも浅く形成されており、導体パターンを形成後、半導体基板の孔形成面とは反対の面から該半導体基板を研削して該孔を貫通孔とすることを特徴とする請求項第１項または第２項記載の回路基板の製造方法。
8. 半導体基板と、該半導体基板を貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周壁面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に形成された導体パターンとを有することを特徴とする回路基板。
9. 半導体基板と、該半導体基板を貫通する貫通孔と、該貫通孔の内周壁面に形成された酸化膜と、該酸化膜の表面に形成された絶縁層と、該絶縁層の表面に形成された導体パターンとを有することを特徴とする回路基板。

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