JP2008041790A - Manufacturing method of interposer board - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method capable of manufacturing a very reliable interposer board in which the adhesion of a through-electrode to a wiring layer is excellent. <P>SOLUTION: The interposer board manufacturing method comprises processes of forming a wiring forming conductive material layer 18(19) on, at least, one surface of the board main body of a silicon board where the through electrode is provided penetrating it through in a perpendicular direction, and then patterning the wiring forming conductive material layer 18(19) into a wiring layer with an electrode pad electrically connected to the through electrode. In the interposer board manufacturing method, degassing holes 22 are bored in the wiring forming conductive material layer 18(19). <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体チップの高密度実装に使用されるインターポーザ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an interposer substrate used for high-density mounting of semiconductor chips.

近年、電子機器、特にコンピュータや通信機器などにおいては、機能の増大に伴い、小型で大規模な集積回路を有する半導体チップが用いられている。小型で回路の集積度を上げる方法として、一つのチップに回路を集積するSOC(System On Chip)と、複数のチップを一つのパッケージに集積するSIP(System In Package)がそれぞれ提案されている。これらのシステムのうち、SIPは、既存のチップを組み合わせて使用することができるため、半導体基板の設計やプロセスにおけるコストを抑えることができるという利点を有する。   2. Description of the Related Art In recent years, semiconductor chips having small and large-scale integrated circuits are used in electronic devices, particularly computers and communication devices, as functions increase. As a method for increasing the degree of circuit integration in a small size, there are proposed an SOC (System On Chip) in which circuits are integrated on one chip and an SIP (System In Package) in which a plurality of chips are integrated in one package. Among these systems, SIP has the advantage that the cost in designing and processing of a semiconductor substrate can be reduced because existing chips can be used in combination.

このようなSIPにおいては、各半導体チップはインターポーザと称する基板上に搭載されるが、特に高速化、大容量化に対応可能なインターポーザとして、シリコン基板を貫通して両主面に設けられた配線層に接続された貫通電極を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In such a SIP, each semiconductor chip is mounted on a substrate called an interposer. In particular, as an interposer that can cope with high speed and large capacity, wiring provided on both main surfaces through a silicon substrate. One having a through electrode connected to a layer is known (see, for example, Patent Document 1).

図7は、その一例を示したもので、シリコン基板1と、シリコン基板1を厚さ方向に貫通するビアホール2と、ビアホール2の内壁からそれに続くシリコン基板1の両主面上に順に設けられた二酸化シリコン(SiO)などからなる絶縁層3およびチタンナイトライド(TiN)などからなるバリア層4と、ビアホール2内に形成された銅(Cu)などからなる貫通電極(ビア)5と、これらの両面に設けられた第1および第2の電極パッド6a、7aを有する第1および第2の配線層6、7とを備えている。 FIG. 7 shows an example thereof. The silicon substrate 1, the via hole 2 that penetrates the silicon substrate 1 in the thickness direction, and the inner wall of the via hole 2 are sequentially provided on both main surfaces of the silicon substrate 1. An insulating layer 3 made of silicon dioxide (SiO 2 ) or the like, a barrier layer 4 made of titanium nitride (TiN) or the like, a through electrode (via) 5 made of copper (Cu) or the like formed in the via hole 2, and First and second wiring layers 6 and 7 having first and second electrode pads 6a and 7a provided on both surfaces are provided.

このようなインターポーザは、一般に、次のような方法で製造されている。
まず、シリコン基板1の一方の主面に、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)、DeepRIE、光エッチング、ウエットエッチングなどの方法で、基板を貫通しない孔を形成する。次いで、シリコン基板1の他方の主面、すなわち、孔を形成した面とは反対側の面から研削などの方法でシリコン基板1を後退(薄化)させて孔を貫通させた後、この貫通孔(ビアホール2)の内面およびシリコン基板1の両主面にLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)法などにより絶縁膜3およびバリア層4を形成する。次いで、絶縁層3およびバリア層4を順に形成した貫通孔内に貫通電極5用の導電材を埋め込んだ後、貫通孔からはみ出した余分な導電材をCMP(Chemical Mechanical polishing)法より除去する。その後、これらの両主面に銅(Cu)により第1および第2の配線用導体層を形成し、さらに、パターンニングして第1および第2の電極パッド6a、7aを有する第1および第2の配線層6、7を形成する(例えば、特許文献1参照)。
Such an interposer is generally manufactured by the following method.
First, a hole that does not penetrate the substrate is formed on one main surface of the silicon substrate 1 by a method such as RIE (Reactive Ion Etching), Deep RIE, optical etching, or wet etching. Next, the silicon substrate 1 is retracted (thinned) by a method such as grinding from the other main surface of the silicon substrate 1, that is, the surface opposite to the surface where the holes are formed, and then the holes are penetrated. An insulating film 3 and a barrier layer 4 are formed on the inner surface of the hole (via hole 2) and both main surfaces of the silicon substrate 1 by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method or the like. Next, after the conductive material for the through electrode 5 is embedded in the through hole in which the insulating layer 3 and the barrier layer 4 are formed in order, the excess conductive material protruding from the through hole is removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. Thereafter, first and second wiring conductor layers are formed on both main surfaces with copper (Cu), and further patterned to have first and second electrode pads 6a and 7a. 2 wiring layers 6 and 7 are formed (see, for example, Patent Document 1).

あるいは、シリコン基板1の一方の主面に基板を貫通しない孔を形成した後、この孔の内面およびシリコン基板1の一方の主面上に絶縁層3およびバリア層4を順に形成し、さらに、それらの孔内に貫通電極5用の導電材を埋め込む。その後、シリコン基板1を後退(薄化)させて孔を貫通させ、第1および第2の配線用導体層を形成した後、パターンニングして、第1および第2の配線層6、7を形成する。   Or after forming the hole which does not penetrate a board | substrate in one main surface of the silicon substrate 1, the insulating layer 3 and the barrier layer 4 are formed in order on the inner surface of this hole, and one main surface of the silicon substrate 1, A conductive material for the through electrode 5 is embedded in these holes. Thereafter, the silicon substrate 1 is retracted (thinned) to penetrate the hole, and the first and second wiring conductor layers are formed. Then, the first and second wiring layers 6 and 7 are patterned. Form.

しかしながら、このような従来のインターポーザ基板の製造方法においては、第1および第2の配線用導体層を形成する際に、貫通電極5の電極パッド6a、7aが形成される部分に膨れが生じることがあった。かかる膨れが生じると、第1および第2の配線層6、7と貫通電極5との密着性が低下し、基板の信頼性が損なわれる。   However, in such a conventional method for manufacturing an interposer substrate, when the first and second wiring conductor layers are formed, the portions where the electrode pads 6a and 7a of the through electrode 5 are formed are swollen. was there. When such swelling occurs, the adhesion between the first and second wiring layers 6 and 7 and the through electrode 5 decreases, and the reliability of the substrate is impaired.

そこで、本発明者は、かかる膨れの発生を防止すベく鋭意研究を重ねた結果、貫通電極5を形成する過程でビアホール2内に生じた水蒸気が膨れの主たる原因であり、この水蒸気の発生を何らかの方法で防止するか、または、外部に排出させることにより、上記問題を解決できることを見出した。
特表2003−503855号公報
Therefore, as a result of intensive research to prevent the occurrence of such blisters, the present inventor is the main cause of blistering due to the water vapor generated in the via hole 2 in the process of forming the through electrode 5. It has been found that the above problem can be solved by preventing the problem by some method or discharging it to the outside.
Special table 2003-503855 gazette

本発明はこのような知見に基いてなされたもので、貫通電極と配線層との密着性に優れた信頼性の高いインターポーザ基板を製造することができる方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on such knowledge, and an object thereof is to provide a method capable of manufacturing a highly reliable interposer substrate having excellent adhesion between a through electrode and a wiring layer.

本発明の一態様に係るインターポーザ基板の製造方法は、シリコン基板に厚さ方向に貫通する貫通電極を設けてなる基板本体の少なくとも一主面に配線形成用導電材層を形成し、次いで、この配線形成用導電材層をパターンニングして前記貫通電極に電気的に接続された電極パッドを有する配線層を形成するインターポーザ基板の製造方法であって、配線形成用導電材層にガス抜き用の孔を形成することを特徴とする。   In a method of manufacturing an interposer substrate according to an aspect of the present invention, a conductive material layer for forming a wiring is formed on at least one main surface of a substrate body provided with a through electrode penetrating in a thickness direction in a silicon substrate. An interposer substrate manufacturing method for patterning a wiring forming conductive material layer to form a wiring layer having an electrode pad electrically connected to the through electrode, wherein the wiring forming conductive material layer is for degassing. A hole is formed.

本発明の一態様によるインターポーザ基板の製造方法によれば、貫通電極と配線層との密着性に優れた信頼性の高い基板を製造することができる。   According to the method for manufacturing an interposer substrate according to one embodiment of the present invention, a highly reliable substrate having excellent adhesion between the through electrode and the wiring layer can be manufactured.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に何ら限定されるものではない。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the drawings are provided for illustration, and the present invention is not limited to the drawings.

(第1の実施の形態)
まず、第1の実施の形態について説明する。図1および図2は、本実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の工程を示す断面図である。
(First embodiment)
First, the first embodiment will be described. 1 and 2 are cross-sectional views showing the steps of the method of manufacturing the interposer substrate according to the present embodiment.

第1の実施の形態では、まず、図1(a)に示すように、インターポーザ基板の基材となるシリコン基板11の一主面にフォトリソグラフィ法によりパターンニングされたエッチング用レジスト層12を形成する。すなわち、シリコン基板11の一主面全体にドライフィルムのロールラミネートや液状レジストの塗付によってレジスト層を形成した後、このレジスト層に露光・現像を行い、パターンニングされたエッチング用レジスト層12を形成する。   In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A, an etching resist layer 12 patterned by a photolithography method is formed on one main surface of a silicon substrate 11 serving as a base material of an interposer substrate. To do. That is, after a resist layer is formed on the entire main surface of the silicon substrate 11 by roll lamination of a dry film or application of a liquid resist, the resist layer is exposed and developed to form a patterned etching resist layer 12. Form.

次に、図1(b)に示すように、パターンニングされたエッチング用レジスト層12をマスクとしてシリコン基板11の一主面側をエッチングして、シリコン基板11を貫通しない孔13を形成する。エッチングには、RIE、DeepRIE、光エッチング、ウエットエッチングなどの方法を用いることができる。なお、孔13の形成には、レーザやマイクロドリルによる加工法も適用可能である。このような加工法を用いる場合には、図1(a)に示すエッチング用レジスト層12の形成およびその後のエッチング用レジスト層12の除去工程を省略することができる。   Next, as shown in FIG. 1B, one main surface side of the silicon substrate 11 is etched using the patterned etching resist layer 12 as a mask to form a hole 13 that does not penetrate the silicon substrate 11. For the etching, a method such as RIE, Deep RIE, optical etching, wet etching, or the like can be used. For forming the hole 13, a processing method using a laser or a micro drill can be applied. In the case of using such a processing method, the formation of the etching resist layer 12 and the subsequent removal step of the etching resist layer 12 shown in FIG. 1A can be omitted.

次に、図1(c)に示すように、パターンニングされたエッチング用レジスト層12を除去するとともに、シリコン基板11の他方の主面を、例えばシリコン基板11の厚さが150μmになるまで研削し、孔13を貫通させる。これにより、シリコン基板11を厚さ方向に貫通する例えば直径70μm、深さ150μmのビアホール14が形成される。   Next, as shown in FIG. 1C, the patterned etching resist layer 12 is removed, and the other main surface of the silicon substrate 11 is ground until, for example, the thickness of the silicon substrate 11 becomes 150 μm. Then, the hole 13 is penetrated. As a result, a via hole 14 having a diameter of 70 μm and a depth of 150 μm, for example, penetrating the silicon substrate 11 in the thickness direction is formed.

ビアホール14形成後、図1(d)に示すように、ビアホール14の内壁およびそれに続くシリコン基板11の両主面上に、絶縁層15およびバリア層16を順に形成する。   After the via hole 14 is formed, an insulating layer 15 and a barrier layer 16 are sequentially formed on the inner wall of the via hole 14 and subsequent main surfaces of the silicon substrate 11 as shown in FIG.

絶縁層15は、例えば二酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)などからなり、例えばLPCVD法、プラズマCVD法、スパッタ法などにより形成される。絶縁層15が、二酸化シリコン(SiO)からなる場合、熱酸化法や陽極酸化法により形成することも可能である。絶縁層15は、単層で形成してもよく、2層以上の積層構造としてもよい。 The insulating layer 15 is made of, for example, silicon dioxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), or the like, and is formed by, for example, LPCVD, plasma CVD, or sputtering. When the insulating layer 15 is made of silicon dioxide (SiO 2 ), it can be formed by a thermal oxidation method or an anodic oxidation method. The insulating layer 15 may be formed as a single layer or may have a stacked structure of two or more layers.

バリア層16は、銅に対して拡散防止作用を有する、窒化チタン(TiN)、チタン(Ti)、窒化チタンシリコン(TiSiN)などのチタン(Ti)を含む金属材料、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)などのタンタル(Ta)を含む金属材料、窒化タングステン(WN)などのタングステン(W)を含む金属材料などからなる。成膜には、LPCVD法、プラズマCVD法、スパッタ法、無電解めっき法などが用いられる。バリア層16は、単層で形成してもよく、2層以上の積層構造としてもよい。なお、絶縁層15が窒化シリコン(SiN)により形成されている場合には、窒化シリコン(SiN)が銅拡散のバリアとなるため、バリア層16は省略してもよい。   The barrier layer 16 is a metal material containing titanium (Ti), such as titanium nitride (TiN), titanium (Ti), titanium nitride silicon (TiSiN), or the like, which has a diffusion preventing effect on copper, tantalum (Ta), and tantalum nitride. It is made of a metal material containing tantalum (Ta) such as (TaN) or a metal material containing tungsten (W) such as tungsten nitride (WN). For film formation, an LPCVD method, a plasma CVD method, a sputtering method, an electroless plating method, or the like is used. The barrier layer 16 may be formed as a single layer or may have a laminated structure of two or more layers. When the insulating layer 15 is made of silicon nitride (SiN), the barrier layer 16 may be omitted because silicon nitride (SiN) serves as a barrier for copper diffusion.

次に、図1(e)に示すように、ビアホール14内に、例えばスパッタ法と電解めっき法の併用によって、貫通電極の形成材料である銅(Cu)または銅合金17Aを埋め込む。この銅(Cu)または銅合金17の埋め込みには、スパッタ法、無電解めっき法、溶融金属吸引法、印刷法、CVD法なども使用することができる。   Next, as shown in FIG. 1E, copper (Cu) or a copper alloy 17A, which is a material for forming a through electrode, is embedded in the via hole 14 by, for example, a combination of sputtering and electrolytic plating. For embedding the copper (Cu) or the copper alloy 17, a sputtering method, an electroless plating method, a molten metal suction method, a printing method, a CVD method, or the like can also be used.

次に、図2(f)に示すように、CMP(Chemical Mechanical Polishing)法などによってビアホール14内よりはみ出した余分な銅(Cu)または銅合金17Aを除去し、貫通電極17を形成する。   Next, as shown in FIG. 2F, excess copper (Cu) or copper alloy 17A protruding from the via hole 14 is removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or the like, and the through electrode 17 is formed.

次に、図2(g)に示すように、貫通電極17が形成されたシリコン基板11の両主面上に、例えば1〜10μm程度の厚さの銅(Cu)または銅合金からなる第1および第2の配線形成用導電材層、すなわち、貫通電極17を介して電気的に接続される第1および第2の電極パッド20a、21aを有する第1および第2の配線層20、21を形成するための導電材層18、19をそれぞれ形成する。その際、第1および第2の電極パッド20a、21aが形成される部分の周囲に複数のガス抜き用の孔22を形成する。本実施形態では、ガス抜き用の孔22は、図3に示すように、第1および第2の配線形成用導電材層20、21の第1および第2の電極パッド20a、21aとなる部分(例えば直径90μmの円形状)の外周に沿って設けられており、個々の孔22は、例えば内径90μm、外径150μmの環状孔を複数個(図面の例では、4個)に分割した扇形形状に形成されている。   Next, as shown in FIG. 2 (g), a first made of copper (Cu) or a copper alloy having a thickness of, for example, about 1 to 10 μm is formed on both main surfaces of the silicon substrate 11 on which the through electrodes 17 are formed. And second wiring forming conductive material layers, that is, first and second wiring layers 20, 21 having first and second electrode pads 20 a, 21 a electrically connected through the through electrode 17. Conductive material layers 18 and 19 for forming are formed. At that time, a plurality of degassing holes 22 are formed around the portion where the first and second electrode pads 20a and 21a are formed. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the gas vent hole 22 is a portion to be the first and second electrode pads 20a, 21a of the first and second wiring forming conductive material layers 20, 21. (For example, a circular shape having a diameter of 90 μm) is provided along the outer periphery, and each hole 22 is, for example, a sector shape in which an annular hole having an inner diameter of 90 μm and an outer diameter of 150 μm is divided into a plurality (four in the example of the drawing). It is formed into a shape.

このように貫通電極17の近傍に複数のガス抜き用の孔22を設けることにより、前工程、すなわち、貫通電極17を形成する過程でビアホール14内に発生した水蒸気が、ガス抜き用の孔22を通して速やかに排出されるため、従来例に見られたように第1および第2の配線形成用導電材層18、19の貫通電極17が位置する部分に膨れが生じることはなく、貫通電極17に対し密着性の良好な第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成することができる。   By providing a plurality of vent holes 22 in the vicinity of the through electrode 17 in this way, the water vapor generated in the via hole 14 in the previous step, that is, in the process of forming the through electrode 17, is removed from the vent hole 22. Therefore, the portion where the through electrode 17 of the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 is located does not swell as seen in the conventional example, and the through electrode 17 In contrast, the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 having good adhesion can be formed.

なお、ガス抜き用の孔22の形状や数などは、特にこのような例に限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、円形乃至多角形状の小孔を多数、第1および第2の電極パッド20a、21aとなる部分の外周に沿って設けるようにしてもよい。しかしながら、形成のし易さやガス抜き効果の点からは、図3に示すように、環状の孔を複数個、好ましくは3〜5個程度に分割した形状に形成することが好ましい。図3および図4において、23は第1および第2の電極パッド20a、21aの形成部、24は貫通電極17の位置を示している。   The shape and number of the vent holes 22 are not particularly limited to such an example. For example, as shown in FIG. 4, a large number of circular or polygonal small holes, You may make it provide along the outer periphery of the part used as the 2nd electrode pad 20a, 21a. However, from the viewpoint of ease of formation and gas venting effect, as shown in FIG. 3, it is preferable to form a plurality of annular holes, preferably in a shape divided into about 3 to 5. 3 and 4, reference numeral 23 denotes a formation part of the first and second electrode pads 20 a and 21 a, and 24 denotes the position of the through electrode 17.

このようなガス抜き用の孔22を有する配線形成用導電材層18、19は、例えば、次のように形成することができる。まず、貫通電極17が形成されたシリコン基板11の一主面上に、スパッタ法により薄い導電性シード層を形成した後、この導電性シード層の表面にドライフィルムのロールラミネートや液状レジストの塗付によってレジスト層を形成する。次いで、このレジスト層に露光・現像を行い、ガス抜き用の孔22を形成する部分にめっき用レジスト層を形成した後、めっき用レジスト層が形成されていない部分の導電性シード層上に電解めっきによりめっき層を形成する。その後、めっき用レジスト層を除去し、さらにフラッシュエッチングにより導電性シード層の不要部分を除去する。同様の工程を、シリコン基板11の他方の主面上にも行う。これにより、ガス抜き用の孔22を有する配線形成用導電材層18、19が形成される。   The wiring forming conductive material layers 18 and 19 having such gas venting holes 22 can be formed as follows, for example. First, a thin conductive seed layer is formed by sputtering on one main surface of the silicon substrate 11 on which the through electrode 17 is formed, and then a dry film roll laminate or a liquid resist coating is applied to the surface of the conductive seed layer. A resist layer is formed by attaching. Next, the resist layer is exposed to light and developed to form a plating resist layer in the portion where the gas vent hole 22 is to be formed, and then electrolysis is performed on the portion of the conductive seed layer where the plating resist layer is not formed. A plating layer is formed by plating. Thereafter, the plating resist layer is removed, and unnecessary portions of the conductive seed layer are removed by flash etching. A similar process is performed on the other main surface of the silicon substrate 11. Thereby, the conductive material layers 18 and 19 for wiring formation which have the hole 22 for degassing are formed.

このようにして、貫通電極17の近傍にガス抜き用の孔22を有する第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成した後、図2(h)に示すように、これらの第1および第2の配線形成用導電材層18、19を常法によりパターンニングして第1および第2の配線層20、21を形成する。これにより、貫通電極17を介して電気的に接続された第1および第2の電極パッド20a、21aを有する第1および第2の配線層20、21が形成されたインターポーザ基板が得られる。   After forming the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 having the degassing holes 22 in the vicinity of the through electrodes 17 in this way, as shown in FIG. The first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are patterned by a conventional method to form the first and second wiring layers 20 and 21. As a result, an interposer substrate on which the first and second wiring layers 20 and 21 having the first and second electrode pads 20a and 21a electrically connected via the through electrode 17 are formed is obtained.

上述したように、本実施形態のインターポーザ基板の製造方法によれば、シリコン基板11を厚さ方向に貫通する貫通電極17を形成する過程でビアホール14内に生じた水蒸気が、ガス抜き用の孔22から速やかに排出されるため、貫通電極17が位置する部分に膨れのない、貫通電極17に対し密着性の良好な第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成することができる。これにより、第1および第2の配線形成用導電材層18、19をパターンニングして形成される第1および第2の配線層20、21も、貫通電極17に対し密着性に優れたものとなり、信頼性の高いインターポーザ基板を得ることができる。   As described above, according to the method of manufacturing the interposer substrate of the present embodiment, the water vapor generated in the via hole 14 in the process of forming the through electrode 17 penetrating the silicon substrate 11 in the thickness direction is the hole for degassing. The first and second conductive material layers 18 and 19 for forming a wiring having good adhesion to the through electrode 17 are formed so that the portion where the through electrode 17 is located does not swell and is discharged quickly. Can do. Accordingly, the first and second wiring layers 20 and 21 formed by patterning the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are also excellent in adhesion to the through electrode 17. Thus, a highly reliable interposer substrate can be obtained.

(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。図5および図6は、本実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の工程を示す断面図である。この実施の形態は、シリコン基板11に貫通しない孔13を設けた後、この孔13を貫通させる前に、貫通電極用の導電材を埋め込んでいる点で、前述した第1の実施の形態と異なっている。なお、第1の実施の形態と共通する部分については同一符号を付し、重複する説明を一部省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described. 5 and 6 are cross-sectional views showing the steps of the method of manufacturing the interposer substrate according to the present embodiment. This embodiment differs from the first embodiment described above in that a conductive material for a through electrode is embedded after a hole 13 that does not penetrate the silicon substrate 11 is provided before the hole 13 is penetrated. Is different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the part which is common in 1st Embodiment, and the overlapping description is partially abbreviate | omitted.

第2の実施の形態においては、まず、図5(a)および(b)に示すように、インターポーザ基板の基材となるシリコン基板11の一主面にフォトリソグラフィ法によりパターンニングされたエッチング用レジスト層12を形成した後、このパターンニングされたレジスト層12をマスクとしてシリコン基板11の一主面側をエッチングして、シリコン基板11を貫通しない孔13を形成する。この工程は、第1の実施の形態における図1(a)および(b)に示す工程と同様である。   In the second embodiment, first, as shown in FIGS. 5A and 5B, etching is performed by patterning a main surface of a silicon substrate 11 serving as a base material of an interposer substrate by a photolithography method. After the resist layer 12 is formed, the main surface side of the silicon substrate 11 is etched using the patterned resist layer 12 as a mask to form a hole 13 that does not penetrate the silicon substrate 11. This step is the same as the step shown in FIGS. 1A and 1B in the first embodiment.

次に、図5(c)に示すように、貫通しない孔13の内壁およびそれに続くシリコン基板11の一主面上に、絶縁層15およびバリア層16を順に形成する。絶縁層15およびバリア層16は、第1の実施の形態の場合と同様にして形成することができる。   Next, as shown in FIG. 5C, the insulating layer 15 and the barrier layer 16 are formed in order on the inner wall of the hole 13 that does not penetrate and the main surface of the silicon substrate 11 that follows. The insulating layer 15 and the barrier layer 16 can be formed in the same manner as in the first embodiment.

次に、図5(d)に示すように、貫通しない孔13内に、例えばスパッタ法と電解めっき法の併用によって、貫通電極の形成材料である銅(Cu)または銅合金17Aを埋め込む。この銅(Cu)または銅合金17の埋め込みには、スパッタ法、無電解めっき法、溶融金属吸引法、印刷法、CVD法なども使用することができる。   Next, as shown in FIG. 5D, copper (Cu) or a copper alloy 17A, which is a material for forming the through electrode, is embedded in the hole 13 that does not penetrate, for example, by a combination of sputtering and electrolytic plating. For embedding the copper (Cu) or the copper alloy 17, a sputtering method, an electroless plating method, a molten metal suction method, a printing method, a CVD method, or the like can also be used.

次に、図5(e)に示すように、CMP法などによって孔13内にのみ銅(Cu)または銅合金17Aが残存するように、孔13内よりはみ出した余分な銅(Cu)または銅合金17Aを除去する。   Next, as shown in FIG. 5E, excess copper (Cu) or copper protruding from the hole 13 so that copper (Cu) or copper alloy 17A remains only in the hole 13 by CMP or the like. Alloy 17A is removed.

次に、図6(f)に示すように、シリコン基板11の他方の主面を研削し、銅(Cu)または銅合金17Aを露出させる。これにより、シリコン基板11を厚さ方向に貫通する例えば直径70μm、深さ150μmのビアホール14内に貫通電極17が形成される。   Next, as shown in FIG. 6F, the other main surface of the silicon substrate 11 is ground to expose the copper (Cu) or the copper alloy 17A. Thus, the through electrode 17 is formed in the via hole 14 having a diameter of 70 μm and a depth of 150 μm that penetrates the silicon substrate 11 in the thickness direction.

次に、図6(g)に示すように、シリコン基板11の他方の主面に、絶縁層15およびバリア層16を順に形成するとともに、貫通電極17を再び露出させる。   Next, as shown in FIG. 6G, the insulating layer 15 and the barrier layer 16 are sequentially formed on the other main surface of the silicon substrate 11, and the through electrode 17 is exposed again.

なお、図5(d)に示す工程において、孔13内に埋め込んだ銅(Cu)または銅合金17Aとともに、シリコン基板11の一主面を覆う絶縁層15およびバリア層16もCMP法により順に除去することができる。この場合は、その後に、図6(g)に示す工程と同様、絶縁層15およびバリア層16を順に形成した後、貫通電極17を露出させる。   In the step shown in FIG. 5D, the insulating layer 15 and the barrier layer 16 covering one main surface of the silicon substrate 11 together with the copper (Cu) or the copper alloy 17A embedded in the hole 13 are also sequentially removed by the CMP method. can do. In this case, similarly to the step shown in FIG. 6G, the insulating layer 15 and the barrier layer 16 are sequentially formed, and then the through electrode 17 is exposed.

この後、第1の実施の形態における図2(g)および(h)に示す工程と同様にして第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成し、さらに、これらの第1および第2の配線形成用導電材層18、19をパターンニングして第1および第2の配線層20、21を形成する。   Thereafter, first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are formed in the same manner as in the steps shown in FIGS. 2G and 2H in the first embodiment. The first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are patterned to form the first and second wiring layers 20 and 21.

すなわち、まず、図6(h)に示すように、シリコン基板11の両主面上に、例えば1〜10μm程度の厚さの銅(Cu)または銅合金からなる第1および第2の配線形成用導電材層、すなわち、貫通電極17を介して電気的に接続される第1および第2の電極パッド20a、21aを有する第1および第2の配線層20、21を形成するための導電材層18、19をそれぞれ形成する。その際、第1および第2の電極パッド20a、21aが形成される部分の周囲に複数のガス抜き用の孔22を形成する。このように貫通電極17の近傍に複数のガス抜き用の孔22を設けることにより、前工程、すなわち、貫通電極17を形成する過程でビアホール14内に発生した水蒸気が、ガス抜き用の孔22を通して速やかに排出されるため、従来例に見られたように第1および第2の配線形成用導電材層18、19の貫通電極17が位置する部分に膨れが生じることはなく、貫通電極17に対し密着性の良好な第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成することができる。   That is, first, as shown in FIG. 6H, first and second wirings made of copper (Cu) or a copper alloy having a thickness of, for example, about 1 to 10 μm are formed on both main surfaces of the silicon substrate 11. Conductive material layer, that is, a conductive material for forming the first and second wiring layers 20, 21 having the first and second electrode pads 20a, 21a electrically connected through the through electrode 17 Layers 18 and 19 are formed, respectively. At that time, a plurality of degassing holes 22 are formed around the portion where the first and second electrode pads 20a and 21a are formed. By providing a plurality of gas vent holes 22 in the vicinity of the through electrode 17 in this manner, the water vapor generated in the via hole 14 in the previous step, that is, in the process of forming the through electrode 17 is degassed. Therefore, the portion where the through electrode 17 of the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 is located does not swell as seen in the conventional example, and the through electrode 17 In contrast, the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 having good adhesion can be formed.

次に、図6(i)に示すように、これらの第1および第2の配線形成用導電材層18、19を常法によりパターンニングして第1および第2の配線層20、21を形成する。これにより、貫通電極17を介して電気的に接続された第1および第2の電極パッド20a、21aを有する第1および第2の配線層20、21が形成されたインターポーザ基板が得られる。   Next, as shown in FIG. 6 (i), the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are patterned by a conventional method to form the first and second wiring layers 20 and 21. Form. As a result, an interposer substrate on which the first and second wiring layers 20 and 21 having the first and second electrode pads 20a and 21a electrically connected via the through electrode 17 are formed is obtained.

本実施形態のインターポーザ基板の製造方法においても、第1の実施の形態の場合と同様、シリコン基板11を厚さ方向に貫通する貫通電極17を形成する過程でビアホール14内に生じた水蒸気が、ガス抜き用の孔22から速やかに排出されるため、貫通電極17が位置する部分に膨れのない、貫通電極17に対し密着性の良好な第1および第2の配線形成用導電材層18、19を形成することができる。これにより、第1および第2の配線形成用導電材層18、19をパターンニングして形成される第1および第2の配線層20、21も、貫通電極17に対し密着性に優れたものとなり、信頼性の高いインターポーザ基板を得ることができる。   Also in the method of manufacturing the interposer substrate of the present embodiment, the water vapor generated in the via hole 14 in the process of forming the through electrode 17 penetrating the silicon substrate 11 in the thickness direction is the same as in the first embodiment. The first and second wiring-forming conductive material layers 18 having good adhesion to the through-electrodes 17 that do not swell in the portions where the through-electrodes 17 are located, because they are quickly discharged from the vent holes 22. 19 can be formed. Accordingly, the first and second wiring layers 20 and 21 formed by patterning the first and second wiring forming conductive material layers 18 and 19 are also excellent in adhesion to the through electrode 17. Thus, a highly reliable interposer substrate can be obtained.

なお、本発明は、以上説明した実施の形態の記載内容に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはいうまでもない。   In addition, this invention is not limited to description content of embodiment described above, It cannot be overemphasized that it can change suitably in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明の第1の実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の前半の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the first half of the manufacturing method of the interposer substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の後半の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the second half of the manufacturing method of the interposer substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図2(g)に示す工程で形成されるガス抜き用の孔の形状を示す上面図である。It is a top view which shows the shape of the hole for degassing formed in the process shown in FIG.2 (g). 図3に示すガス抜き用の孔の変形例を示す上面図である。It is a top view which shows the modification of the hole for degassing shown in FIG. 本発明の第2の実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の前半の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the first half of the manufacturing method of the interposer board | substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るインターポーザ基板の製造方法の後半の工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of the latter half of the manufacturing method of the interposer board | substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. インターポーザ基板の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of an interposer board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

11…シリコン基板、14…ビアホール、17…貫通電極、18…第1の配線形成用導電材層、19…第2の配線形成用導電材層、20…第1の配線層、20a…第1の電極パッド、21…第2の配線層、21a…第2の電極パッド。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Silicon substrate, 14 ... Via hole, 17 ... Through-electrode, 18 ... 1st wiring formation conductive material layer, 19 ... 2nd wiring formation conductive material layer, 20 ... 1st wiring layer, 20a ... 1st Electrode pad, 21... Second wiring layer, 21a.

Claims (5)

シリコン基板に厚さ方向に貫通する貫通電極を設けてなる基板本体の少なくとも一主面に配線形成用導電材層を形成し、次いで、この配線形成用導電材層をパターンニングして前記貫通電極に電気的に接続された電極パッドを有する配線層を形成するインターポーザ基板の製造方法であって、
配線形成用導電材層にガス抜き用の孔を形成することを特徴とするインターポーザ基板の製造方法。
A wiring forming conductive material layer is formed on at least one main surface of a substrate body provided with a through electrode penetrating in the thickness direction in the silicon substrate, and then the wiring forming conductive material layer is patterned to form the through electrode. A method of manufacturing an interposer substrate for forming a wiring layer having electrode pads electrically connected to
A method for manufacturing an interposer substrate, wherein a hole for venting gas is formed in a conductive material layer for wiring formation.
前記ガス抜き用の孔は、複数個設けられることを特徴とする請求項1記載のインターポーザ基板の製造方法。   2. The method of manufacturing an interposer substrate according to claim 1, wherein a plurality of the vent holes are provided. 前記複数個のガス抜き用の孔は、電極パッドが形成される部分の外周に沿って設けられることを特徴とする請求項2記載のインターポーザ基板の製造方法。   3. The method of manufacturing an interposer substrate according to claim 2, wherein the plurality of vent holes are provided along an outer periphery of a portion where the electrode pad is formed. 前記複数個のガス抜き用の孔は、環状の孔を分割した形状を有することを特徴とする請求項2または3記載のインターポーザ基板の製造方法。   4. The method for manufacturing an interposer substrate according to claim 2, wherein the plurality of vent holes have a shape obtained by dividing an annular hole. 貫通電極および配線層は、銅または銅合金からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載のインターポーザ基板の製造方法。   The method of manufacturing an interposer substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the through electrode and the wiring layer are made of copper or a copper alloy.
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