JP2014086525A - Wiring structure and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wiring structure capable of suppressing a contact failure between a land and a via, and a method of manufacturing the same.SOLUTION: The wiring structure comprises: a first via embedded in a first insulating film; a second insulating film formed on the first insulating film; a land embedded in the second insulating film and electrically connected to the first via; a wiring pattern embedded in the second insulating film and formed apart from the land; a third insulating film formed on the second insulating film; and a second via embedded in the third insulating film and electrically connected to the land. The land has a plurality of columnar conductors, and at least some of the plurality of columnar conductors are electrically connected to the first via and the second via.

Description

本発明は、配線構造及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a wiring structure and a manufacturing method thereof.

近年、電子機器に対する小型化・高性能化等の要求に伴い、半導体チップの微細化や多端子化とともに、半導体チップを搭載する回路基板の微細化・高集積化及び回路基板上への電子部品の高密度実装化が進められている。半導体チップの多端子化並びに端子間の狭ピッチ化は、回路基板やパッケージに用いられる再配線の微細化の要求に繋がるため、この再配線の微細化技術が重要視されている。   In recent years, along with demands for downsizing and high performance of electronic devices, the miniaturization of semiconductor chips and the increase in the number of terminals, miniaturization and high integration of circuit boards on which semiconductor chips are mounted, and electronic components on circuit boards High-density mounting is underway. Since the increase in the number of terminals of a semiconductor chip and the reduction in the pitch between terminals lead to a demand for miniaturization of rewiring used for circuit boards and packages, the miniaturization technique of this rewiring is regarded as important.

パッケージ基板に用いられるビルドアップ基板の再配線やウェーハレベルパッケージの再配線の形成には、セミアディティブ法と呼ばれる配線形成プロセスが用いられることが多い。セミアディティブ法は、配線パターンの開口部を有するレジストをマスクとして開口部内に選択的にめっき膜を成長することにより配線を形成するものである。しかしながら、セミアディティブ法では、めっきの際のシードとなるシード層及び下地の密着層をめっき膜の成長後に除去する必要があるが、この際のサイドエッチングによって配線幅や密着強度のコントロールが難しくなる。   A wiring formation process called a semi-additive method is often used for the rewiring of a buildup substrate used for a package substrate and the rewiring of a wafer level package. In the semi-additive method, a wiring is formed by selectively growing a plating film in an opening using a resist having an opening of the wiring pattern as a mask. However, in the semi-additive method, it is necessary to remove the seed layer that serves as a seed during plating and the underlying adhesion layer after the growth of the plating film, but the side etching at this time makes it difficult to control the wiring width and adhesion strength. .

このため、微細配線、特にL/S=5/5μm以下の配線の形成には、ダマシン法と呼ばれる配線形成プロセスを用いることが好ましい。ダマシン法は、配線溝を有する絶縁膜が形成された基板上の全面に配線材料を堆積後、絶縁膜上の配線材料を除去して配線溝内に選択的に配線材料を残存させることにより配線を形成するものである。   For this reason, it is preferable to use a wiring formation process called a damascene method for forming fine wiring, particularly wiring having L / S = 5/5 μm or less. In the damascene method, after wiring material is deposited on the entire surface of a substrate on which an insulating film having a wiring groove is formed, the wiring material on the insulating film is removed to selectively leave the wiring material in the wiring groove. Is formed.

特開2006−135154号公報JP 2006-135154 A

しかしながら、ダマシンプロセスを用いて多層のビアを積み重ねた構造、いわゆるスタックビア構造を形成すると、ビアのコンタクト不良が生じることがあった。   However, when a structure in which multilayer vias are stacked by using a damascene process, that is, a so-called stacked via structure is formed, via contact failure may occur.

本発明の目的は、ランドとビアとの間のコンタクト不良を抑制しうる配線構造及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a wiring structure capable of suppressing contact failure between a land and a via and a manufacturing method thereof.

実施形態の一観点によれば、基板上に形成された第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜に埋め込まれた第1のビアと、前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドから離間して形成された配線パターンと、前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、前記第3の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドに電気的に接続された第2のビアとを有し、前記ランドは、複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が、前記第1のビア及び前記第2のビアに電気的に接続されている配線構造が提供される。   According to one aspect of the embodiment, the first insulating film formed on the substrate, the first via embedded in the first insulating film, and the first via embedded in the first via. A second insulating film formed on the insulating film, a land embedded in the second insulating film, electrically connected to the first via, and embedded in the second insulating film, A wiring pattern formed away from the land, a third insulating film formed on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded, and embedded in the third insulating film. A second via electrically connected to the land, wherein the land has a plurality of columnar conductors, and at least a part of the plurality of columnar conductors includes the first via and the second vias. A wiring structure is provided that is electrically connected to the second via.

また、実施形態の他の観点によれば、基板上に、第1のビアが埋め込まれた第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜に、前記第1のビア上に形成された複数の開口部と、配線溝とを形成する工程と、前記複数の開口部及び配線溝が形成された前記第2の絶縁膜上に、導電膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜上の前記導電膜を除去し、前記複数の開口部内に埋め込まれた前記導電膜よりなる複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、前記配線溝内に埋め込まれた前記導電膜よりなる配線パターンとを形成する工程と、前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に、前記ランドを介して前記第1のビアに電気的に接続された第2のビアが埋め込まれた第3の絶縁膜を形成する工程と有する配線構造の製造方法が提供される。   According to another aspect of the embodiment, a step of forming a first insulating film in which a first via is embedded on a substrate, and the first insulating film in which the first via is embedded Forming a second insulating film on the first insulating film; forming a plurality of openings formed on the first via in the second insulating film; and wiring grooves; Forming a conductive film on the second insulating film in which the opening and the wiring trench are formed; and removing the conductive film on the second insulating film and embedding in the plurality of openings A land having a plurality of columnar conductors made of the conductive film, wherein at least a part of the plurality of columnar conductors is electrically connected to the first via; and the conductor embedded in the wiring trench. Forming a wiring pattern made of a film, and embedding the land and the wiring pattern. Forming a third insulating film in which the second via electrically connected to the first via through the land is embedded on the second insulating film; Is provided.

開示の配線構造及びその製造方法によれば、1つのランドを柱状導電体の集合体により形成するので、ダマシンプロセスの際のランドのディッシングを抑制することができる。これにより、微細な配線パターンと同一レベルの導電層によってランドを形成する場合にも、ビア間のコンタクト不良の発生を防止することができ、半導体装置の信頼性や製造歩留まりを向上することができる。   According to the disclosed wiring structure and the manufacturing method thereof, since one land is formed by an assembly of columnar conductors, dishing of the land during the damascene process can be suppressed. As a result, even when the land is formed by the conductive layer of the same level as the fine wiring pattern, it is possible to prevent the contact failure between the vias and improve the reliability and manufacturing yield of the semiconductor device. .

図1は、第1実施形態による半導体装置の構造を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態による半導体装置の構造を示す拡大部分断面図である。FIG. 2 is an enlarged partial sectional view showing the structure of the semiconductor device according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態による半導体装置の配線構造を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a wiring structure of the semiconductor device according to the first embodiment. 図4は、第1実施形態による半導体装置の配線構造を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a wiring structure of the semiconductor device according to the first embodiment. 図5は、典型的なスタックビア構造を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a typical stacked via structure. 図6は、ディッシングによるコンタクト不良の発生メカニズムを説明する図である。FIG. 6 is a diagram for explaining the mechanism of contact failure caused by dishing. 図7は、ディッシング対策を施したランドの構造を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of a land to which dishing measures are taken. 図8は、ディッシング量とランドのサイズとの関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the dishing amount and the land size. 図9は、ビア間のコンタクト不良を評価する際に用いたランドの形状を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing the shape of a land used for evaluating a contact failure between vias. 図10は、ビア間に配置されていない柱状導電体による効果を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the columnar conductors that are not arranged between the vias. 図11は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 11 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図12は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 12 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図13は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その3)である。FIG. 13 is a process cross-sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図14は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その4)である。FIG. 14 is a process cross-sectional view (No. 4) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図15は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その5)である。FIG. 15 is a process cross-sectional view (No. 5) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図16は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その6)である。FIG. 16 is a process cross-sectional view (No. 6) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図17は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その7)である。FIG. 17 is a process cross-sectional view (No. 7) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図18は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その8)である。FIG. 18 is a process cross-sectional view (No. 8) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図19は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その9)である。FIG. 19 is a process cross-sectional view (No. 9) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図20は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その10)である。FIG. 20 is a process cross-sectional view (No. 10) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図21は、第1実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その11)である。FIG. 21 is a process cross-sectional view (No. 11) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図22は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その1)である。FIG. 22 is a process cross-sectional view (part 1) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment. 図23は、第2実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図(その2)である。FIG. 23 is a process cross-sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.

[第1実施形態]
第1実施形態による半導体装置及びその製造方法について図1乃至図21を用いて説明する。
[First Embodiment]
The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

図1及び図2は、本実施形態による半導体装置の構造を示す断面図である。図3は、本実施形態による半導体装置の配線構造を示す斜視図である。図4は、本実施形態による半導体装置の配線構造を示す平面図である。図5は、典型的なスタックビア構造を示す斜視図である。図6は、ディッシングによるコンタクト不良の発生メカニズムを説明する図である。図7は、ディッシング対策を施したランドの構造を示す概略図である。図8は、ディッシング量とランドのサイズとの関係を示すグラフである。図9は、ビア間のコンタクト不良を評価する際に用いたランドの形状を示す平面図である。図10は、ビア間に配置されていない柱状導電体による効果を説明する図である。図11乃至図21は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   1 and 2 are sectional views showing the structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing the wiring structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 4 is a plan view showing the wiring structure of the semiconductor device according to the present embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing a typical stacked via structure. FIG. 6 is a diagram for explaining the mechanism of contact failure caused by dishing. FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of a land to which dishing measures are taken. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the dishing amount and the land size. FIG. 9 is a plan view showing the shape of a land used for evaluating a contact failure between vias. FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of the columnar conductors that are not arranged between the vias. 11 to 21 are process cross-sectional views illustrating the method for manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment.

はじめに、本実施形態による半導体装置の構造について図1乃至図4を用いて説明する。   First, the structure of the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

本実施形態による半導体装置は、図1に示すように、プリント基板等の基板106と、回路基板106上に形成されたシリコンインターポーザ100と、シリコンインターポーザ100上に形成された半導体チップ104とを有している。基板106とシリコンインターポーザ100とは、はんだバンプ108を介して電気的に接続されている。シリコンインターポーザ100と半導体チップ104とは、はんだバンプ102を介して電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device according to the present embodiment includes a substrate 106 such as a printed circuit board, a silicon interposer 100 formed on the circuit substrate 106, and a semiconductor chip 104 formed on the silicon interposer 100. doing. The substrate 106 and the silicon interposer 100 are electrically connected via solder bumps 108. The silicon interposer 100 and the semiconductor chip 104 are electrically connected via solder bumps 102.

シリコンインターポーザ100は、スルーホールビア20が埋め込まれたシリコン基板10と、シリコン基板10上に形成された多層配線層110とを有している。多層配線層110には、ランドを介してビアを積層した配線構造、いわゆるスタックビア構造が含まれている。スタックビア構造は、ビアとビアとをランドで中継する構造であり、代表的な例としては、電源ラインなどのシリコンインターポーザ10を貫く貫通ビアが挙げられる。   The silicon interposer 100 includes a silicon substrate 10 in which through-hole vias 20 are embedded, and a multilayer wiring layer 110 formed on the silicon substrate 10. The multilayer wiring layer 110 includes a wiring structure in which vias are stacked via lands, a so-called stacked via structure. The stacked via structure is a structure in which vias and vias are relayed by a land, and a typical example is a through via that penetrates the silicon interposer 10 such as a power supply line.

なお、ランドは、パッドと呼ばれることもある。本願明細書では、はんだバンプが接続される最上層の電極(ランド92)のほか、ビアとビアとを接続するための中継配線(ランド38,56,72,82)をも含めてランドと表現する。ランドは、配線パターンと同一レベルの配線層により形成される配線構造体である。また、ビアとは、異なるレベルの配線層間を電気的に接続するための配線構造体である。   The land is sometimes called a pad. In this specification, in addition to the uppermost layer electrode (land 92) to which the solder bump is connected, a relay line (land 38, 56, 72, 82) for connecting the via to the via is also expressed as a land. To do. The land is a wiring structure formed by a wiring layer at the same level as the wiring pattern. A via is a wiring structure for electrically connecting different levels of wiring layers.

図1の半導体装置の例では、例えば、スルーホールビア20上に、ランド38、ビア40、ランド56、ビア66、ランド72、ビア76、ランド82、ランド98が順次積層されてなる配線構造が、スタックビア構造に該当する(図2参照)。   In the example of the semiconductor device of FIG. 1, for example, a wiring structure in which lands 38, vias 40, lands 56, vias 66, lands 72, vias 76, lands 82, and lands 98 are sequentially stacked on the through-hole vias 20. Corresponds to the stacked via structure (see FIG. 2).

ここで、本実施形態による半導体装置では、スタックビア構造を形成するランドのうち、配線パターン54,70,80と同一レベルの配線層で形成されるランド56,72,82が、柱状導電体の集合によって形成されている。   Here, in the semiconductor device according to the present embodiment, of the lands forming the stacked via structure, the lands 56, 72, and 82 formed of the wiring layer at the same level as the wiring patterns 54, 70, and 80 are formed of the columnar conductor. It is formed by a set.

図3は、図2のスタックビア構造のうち、ビア66,76と、ビア66,ビア76間のランド72とを抜き出した斜視図である。図3に示すように、ランド72は、複数の柱状導電体112の集合体によって形成されている。また、ランド72は、ビア66とビア76との間の位置合わせずれを考慮して、ビア66,76の径よりも広い領域に渡って形成されている。   FIG. 3 is a perspective view in which the vias 66 and 76 and the land 72 between the vias 66 and 76 are extracted from the stacked via structure of FIG. As shown in FIG. 3, the land 72 is formed by an assembly of a plurality of columnar conductors 112. The land 72 is formed over a region wider than the diameter of the vias 66 and 76 in consideration of misalignment between the via 66 and the via 76.

図4は、ランド72の平面図の一例を示す図である。図4の例は、円柱状の柱状導電体120をマトリクス状に配置してランド72を形成したものである。また、ビア66,76の径のおよそ2倍の径の領域に、ランド72を形成している。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a plan view of the land 72. In the example of FIG. 4, the columnar conductors 120 are arranged in a matrix to form the lands 72. A land 72 is formed in a region having a diameter approximately twice the diameter of the vias 66 and 76.

なお、図3及び図4ではランド72について説明したが、ランド56,82についても同様である。   Although the land 72 has been described with reference to FIGS. 3 and 4, the same applies to the lands 56 and 82.

次に、ランド56,72,82を柱状導電体の集合により形成する理由について、図5乃至図10を用いて説明する。   Next, the reason why the lands 56, 72, and 82 are formed of a set of columnar conductors will be described with reference to FIGS.

典型的なスタックビア構造は、例えば図5に示すように、1つの塊の配線構造体により形成されるランド122を介してビア124が積層される。   In a typical stacked via structure, for example, as shown in FIG. 5, vias 124 are stacked via lands 122 formed by one lump wiring structure.

一方、ビルドアップ基板の再配線の配線パターンには微細化の要求があり、特にL/Sが5/5μmを切るような微細配線の形成にはダマシン法による配線形成プロセスが望ましい。ここで、ランドは、配線パターンと同一レベルの配線層で形成される配線構造体であることから、配線パターンと同一の配線形成プロセスで形成される。   On the other hand, the wiring pattern for rewiring the build-up substrate is required to be miniaturized. In particular, a wiring forming process by a damascene method is desirable for forming a fine wiring having an L / S of less than 5/5 μm. Here, since the land is a wiring structure formed of a wiring layer at the same level as the wiring pattern, it is formed by the same wiring forming process as the wiring pattern.

しかしながら、ランドのような配線パターンと比較して大きい面積を有する配線構造体をダマシン法で形成すると、研磨により配線材料を除去する際に、ランドの中央部が周縁部よりも窪む現象、いわゆるディッシングが発生する。例えば図6(a)に示すように、絶縁膜130に埋め込まれたビア132に接続されるランド136を形成する際に、ランド136の表面が絶縁膜134の表面よりも窪んだ形状となる。これは、微細パターンが高密度に形成された領域ほどめっき膜厚が厚くなるめっきのパターン粗密依存性や、広い領域ほど削れやすいという研磨特性によるものである。   However, when a wiring structure having a larger area than a wiring pattern such as a land is formed by the damascene method, a phenomenon in which the center of the land is recessed from the peripheral edge when the wiring material is removed by polishing, a so-called phenomenon. Dishing occurs. For example, as shown in FIG. 6A, when the land 136 connected to the via 132 embedded in the insulating film 130 is formed, the surface of the land 136 is recessed from the surface of the insulating film 134. This is due to the pattern density dependency of the plating in which the plating film thickness is thicker in the region where the fine pattern is formed at higher density, and the polishing characteristic that the wider region is more easily scraped.

ランドに大きなディッシングが発生すると、例えば図6(b)に示すように、ランド136上に絶縁膜138に埋め込まれたビア140を形成する際に、ビア140の底がランド136に接触しなくなる不具合が生じる。この結果、ビア接続のコンタクト不良となり、歩留まりが低下する。   If large dishing occurs in the land, for example, as shown in FIG. 6B, the bottom of the via 140 does not contact the land 136 when the via 140 embedded in the insulating film 138 is formed on the land 136. Occurs. As a result, a contact failure occurs in via connection, and the yield decreases.

また、ランドのディッシングの対策として、ランド内にダミーの絶縁パターンを設ける方法がある。この方法は、例えば図7(a)に示すように、ランド136の領域内に絶縁膜134のダミー柱状体142を複数配置し、ランド136のディッシングを緩和しようとするものである。   As a countermeasure against land dishing, there is a method of providing a dummy insulating pattern in the land. In this method, for example, as shown in FIG. 7A, a plurality of dummy columnar bodies 142 of the insulating film 134 are arranged in the area of the land 136 so as to alleviate dishing of the land 136.

しかしながら、ランド136の中にダミー柱状体142を設けた構造では、ランド136の研磨と同時にダミー柱状体142も研磨されるエロージョンと呼ばれる現象が発生し、例えば図7(b)に示すように、ダミー柱状体142とともにランド136の表面が凹んでしまう。特に、絶縁膜134に無機材料に比べて研磨されやすい有機樹脂材料を用いた場合、エロージョンはより大きくなってしまう。この結果、ダミー柱状体142を設けない場合と同様のコンタクト不良が発生する。  However, in the structure in which the dummy columnar body 142 is provided in the land 136, a phenomenon called erosion occurs in which the dummy columnar body 142 is also polished at the same time as the polishing of the land 136. For example, as shown in FIG. The surface of the land 136 is recessed together with the dummy columnar body 142. In particular, when an organic resin material that is more easily polished than an inorganic material is used for the insulating film 134, the erosion becomes larger. As a result, a contact failure similar to the case where the dummy columnar body 142 is not provided occurs.

スタックビア構造は、樹脂基板を含めた様々なパッケージ基板上で採用される構造であり、プロセス中での熱履歴によって樹脂の熱膨張・収縮が発生することが多い。そして、このような応力によって基板が反ってしまうことにより、ランドとビアとの接続位置がずれてしまう、いわゆる位置ずれ現象が発生することがあるため、ランドはビアよりも十分に大きい形状にしておく必要がある。このような背景も、ディッシングやエロージョンを増加する要因になっている。   The stack via structure is a structure adopted on various package substrates including a resin substrate, and the thermal expansion / contraction of the resin often occurs due to the thermal history during the process. And, since the substrate is warped by such stress, the connection position between the land and the via may be displaced, so-called misalignment phenomenon may occur. Therefore, the land has a shape sufficiently larger than the via. It is necessary to keep. This background is also a factor that increases dishing and erosion.

このような観点から、本実施形態の配線構造では、ランド56,72,82を、柱状導電体の集合によって形成している。ランド56,72,82を、面積の小さい複数の柱状導電体に分割することにより、ディッシングを抑制することができる。また、絶縁膜内に複数の柱状導電体を配置した構造では、図7の場合とは異なり、エロージョンも生じない。これにより、ランド56,72,82表面の窪みを抑制し、ビア接続のコンタクト不良を低減することができる。   From such a viewpoint, in the wiring structure of the present embodiment, the lands 56, 72, and 82 are formed by a set of columnar conductors. Dishing can be suppressed by dividing the lands 56, 72, and 82 into a plurality of columnar conductors having a small area. Also, in the structure in which a plurality of columnar conductors are arranged in the insulating film, erosion does not occur unlike the case of FIG. As a result, depressions on the surfaces of the lands 56, 72, and 82 can be suppressed, and contact defects in via connection can be reduced.

図8は、ディッシング量とランド直径(ランドサイズ)との関係を示すグラフである。図8に示すように、ランドのディッシング量は、ランドサイズが小さくなるほどに減少する。特に、ランドサイズが100μmより小さくなるとディッシング量は急激に減少し、ランドサイズが20μm程度以下ではディッシングはほとんどなくなる。   FIG. 8 is a graph showing the relationship between the dishing amount and the land diameter (land size). As shown in FIG. 8, the dishing amount of the land decreases as the land size decreases. In particular, when the land size is smaller than 100 μm, the dishing amount decreases rapidly, and when the land size is about 20 μm or less, dishing is almost eliminated.

表1は、ランドの構造と、ディッシング量(エロージョン量)及び接続コンタクト率との関係を評価した結果をまとめたものである。   Table 1 summarizes the results of evaluating the relationship between the land structure, dishing amount (erosion amount), and connection contact rate.

Figure 2014086525
Figure 2014086525

ランドの構造(a)〜(f)は、図9(a)〜(f)に対応している。構造(a)は、ランド形成領域144の全体に導電層146を配置した典型的なランド構造である(図9(a))。構造(b)は、ランド形成領域144内に配置した導電層146の中に絶縁膜のダミー柱状体142を設けたランド構造である(図9(b))。構造(c)は、ランド形成領域144に直径80μmφの導電層146を40μm間隔で配置したランド構造である(図9(c))。構造(d)は、ランド形成領域144に直径50μmφの導電層146を25μm間隔で配置したランド構造である(図9(d))。構造(e)は、ランド形成領域144に直径20μmφの導電層146を10μm間隔で配置したランド構造である(図9(e))。構造(f)は、ランド形成領域144に直径10μmφの導電層146を5μm間隔で配置したランド構造である(図9(f))。ランド形成領域144は、200μmφとした。   Land structures (a) to (f) correspond to FIGS. 9 (a) to (f). The structure (a) is a typical land structure in which the conductive layer 146 is disposed on the entire land formation region 144 (FIG. 9A). The structure (b) is a land structure in which a dummy columnar body 142 of an insulating film is provided in a conductive layer 146 disposed in the land formation region 144 (FIG. 9B). The structure (c) is a land structure in which conductive layers 146 having a diameter of 80 μmφ are arranged at an interval of 40 μm in the land formation region 144 (FIG. 9C). The structure (d) is a land structure in which conductive layers 146 having a diameter of 50 μmφ are arranged in the land formation region 144 at intervals of 25 μm (FIG. 9D). The structure (e) is a land structure in which conductive layers 146 having a diameter of 20 μmφ are arranged at an interval of 10 μm in the land formation region 144 (FIG. 9E). The structure (f) is a land structure in which conductive layers 146 having a diameter of 10 μmφ are arranged in the land formation region 144 at intervals of 5 μm (FIG. 9 (f)). The land formation region 144 was 200 μmφ.

接続コンタクト率は、上記各ランド構造上にビアを形成した50個の評価試料のうち、ランドとビアとの接続が良好なものの割合を表している。   The connection contact ratio represents the ratio of the good evaluation of the connection between the land and the via among the 50 evaluation samples in which the via is formed on each land structure.

表1に示すように、ランドを柱状導電体の集合により形成した構造(c),(d),(e),(f)では、一面に導電層146を配置した構造(a)及びダミー柱状体142を設けた構造(b)と比較して、ディッシング量(エロージョン量)を低減することができた。この結果、構造(c),(d),(e),(f)では、構造(a),(b)と比較して、ランドとビアとの間の接続コンタクト率を向上することができた。特に、直径20μmφ以下の導電層を設けた構造(e),(f)では、ディッシング量を0.12μm以下と大幅に低減することができ、接続コンタクト率も100%であった。   As shown in Table 1, in the structures (c), (d), (e), and (f) in which the lands are formed by a collection of columnar conductors, the structure (a) in which the conductive layer 146 is arranged on one surface and the dummy columnar shape Compared with the structure (b) provided with the body 142, the dishing amount (erosion amount) could be reduced. As a result, in the structures (c), (d), (e), and (f), the connection contact ratio between the land and the via can be improved as compared with the structures (a) and (b). It was. In particular, in the structures (e) and (f) provided with a conductive layer having a diameter of 20 μmφ or less, the dishing amount can be significantly reduced to 0.12 μm or less, and the connection contact rate is also 100%.

以上の評価結果から、ランドを柱状導電体の集合により形成した本実施形態による配線構造によりランドとビアとの間のコンタクト不良を低減できることが検証できた。   From the above evaluation results, it has been verified that the contact failure between the land and the via can be reduced by the wiring structure according to the present embodiment in which the land is formed by a collection of columnar conductors.

ランドを構成する柱状導電体の直径は、表1の結果から、20μmφ以下であることが望ましい。柱状導電体の直径を20μmφ以下とすることにより、ディッシングを低減することができ、ランドとビアとの間のコンタクト不良の発生を効果的に抑制することができる。   From the results shown in Table 1, the diameter of the columnar conductor constituting the land is preferably 20 μmφ or less. By setting the diameter of the columnar conductor to 20 μmφ or less, dishing can be reduced and the occurrence of contact failure between the land and the via can be effectively suppressed.

また、柱状導電体間の間隔を近づけすぎると、実質的に、一面に導電層146を配置した構造(a)に近似するものとなり、ディッシング抑制の効果が低下するため、柱状導電体間の間隔は、柱状導電体の半径程度以上とすることが望ましい。例えば、直径20μmφの柱状導電体を配置する場合では、柱状導電体の間隔を10μm以上とすることが望ましい。   In addition, if the distance between the columnar conductors is too close, it substantially approximates the structure (a) in which the conductive layer 146 is disposed on one surface, and the effect of suppressing dishing is reduced. Is preferably about the radius of the columnar conductor. For example, when columnar conductors having a diameter of 20 μmφ are arranged, it is desirable that the interval between the columnar conductors be 10 μm or more.

一方、柱状導電体の間隔を離しすぎると、ビアに接続される柱状導電体の数が減少し、ひいてはランドとビアとの間のコンタクト抵抗が増加することになる。柱状導電体の間隔は、ランドとビアとの間に必要となるコンタクト抵抗の値をも考慮して適宜設定することが望ましい。   On the other hand, if the interval between the columnar conductors is too large, the number of columnar conductors connected to the vias decreases, and as a result, the contact resistance between the land and the via increases. It is desirable that the interval between the columnar conductors is appropriately set in consideration of the contact resistance value required between the land and the via.

なお、ディッシング量とランドのサイズとの関係は、研磨条件の変更によって変化することも考えられる。ディッシング量を抑制しうる柱状導電体の径や間隔は、研磨条件に応じて適宜選択することが望ましい。   Note that the relationship between the dishing amount and the land size may be changed by changing the polishing conditions. It is desirable that the diameter and interval of the columnar conductor that can suppress the dishing amount be appropriately selected according to the polishing conditions.

ランドを柱状導電体の集合により形成した場合、ランドを構成する総ての柱状導電体がビアに電気的に接続される訳ではない。中には、下部ビア又は上部ビアの一方のビアだけに接続された柱状導電体や、下部ビア及び上部ビアの双方に接続されない柱状導電体も含まれる。ランドを構成する総ての柱状導電体の少なくとも一部が下部ビア及び上部ビアの双方に接続されていれば、下部ビアと上部ビアとの間の電気的接続を確保することができる。   When the land is formed by a collection of columnar conductors, not all columnar conductors constituting the land are electrically connected to the vias. The columnar conductor connected to only one of the lower via and the upper via, and the columnar conductor not connected to both the lower via and the upper via are also included. If at least a part of all the columnar conductors constituting the land is connected to both the lower via and the upper via, electrical connection between the lower via and the upper via can be ensured.

なお、配線構造に熱サイクルなどの応力が印加されたとき、例えば図10(a)に示すように下部ビア150と上部ビア152との間に、双方に接続された柱状導電体154のみが存在する場合、柱状導電体154に応力負荷が集中する。これにより、下部ビア150と上部ビア152との間で断線が生じる確率が上がる。   When a stress such as a thermal cycle is applied to the wiring structure, only the columnar conductor 154 connected to both exists between the lower via 150 and the upper via 152 as shown in FIG. 10A, for example. In this case, stress load concentrates on the columnar conductor 154. This increases the probability that a disconnection will occur between the lower via 150 and the upper via 152.

一方、柱状導電体154の周囲に、例えば図10(b)に示すように、下部ビア150及び上部ビア152の一方のみに接続された柱状導電体156が存在すると、下部ビア150と上部ビア152との間に加わる応力負荷は緩和される。また、例えば図10(c)に示すように、下部ビア150及び上部ビア152に接続されていない柱状導電体158が存在すると、下部ビア150と上部ビア152との間に加わる応力負荷は更に緩和される。   On the other hand, when the columnar conductor 156 connected to only one of the lower via 150 and the upper via 152 exists around the columnar conductor 154, for example, as shown in FIG. 10B, the lower via 150 and the upper via 152 are provided. The stress load applied between the two is relaxed. Further, for example, as shown in FIG. 10C, when there is a columnar conductor 158 that is not connected to the lower via 150 and the upper via 152, the stress load applied between the lower via 150 and the upper via 152 is further alleviated. Is done.

次に、本実施形態による半導体装置の製造方法について図11乃至図21を用いて説明する。   Next, the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment will be explained with reference to FIGS.

まず、シリコンインターポーザ22の基体とのなるシリコン基板10を用意する(図11(a))。   First, the silicon substrate 10 which becomes the base of the silicon interposer 22 is prepared (FIG. 11A).

次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより、シリコン基板10のスルーホルビア20形成領域に、開口部12を形成する(図11(b))。開口部12の径は、形成しようとするスルーホールビア20の径に対応し、例えば200μmとする。開口部12の深さは、形成しようとするスルーホールビア20の長さよりも深くする。例えば、長さ500μmのスルーホールビア20を形成する場合、開口部12の深さは500μm以上とする。   Next, an opening 12 is formed in the through-holvia 20 formation region of the silicon substrate 10 by photolithography and dry etching (FIG. 11B). The diameter of the opening 12 corresponds to the diameter of the through-hole via 20 to be formed, and is set to 200 μm, for example. The depth of the opening 12 is made deeper than the length of the through-hole via 20 to be formed. For example, when forming the through-hole via 20 having a length of 500 μm, the depth of the opening 12 is set to 500 μm or more.

次いで、全面に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層14を形成する。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the entire surface by, eg, sputtering, to form a Ti film adhesion layer 14.

次いで、密着層14上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層16を形成する(図11(c))。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 14 by, eg, sputtering to form a Cu film seed layer 16 (FIG. 11C).

次いで、電解めっき法により、シード層16をシードとしてCu膜を成長し、密着層14上にCu膜18を形成する(図11(d))。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer 16 as a seed, and a Cu film 18 is formed on the adhesion layer 14 (FIG. 11D).

次いで、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨)法により、シリコン基板10上のCu膜18及び密着層14を除去し、密着層14及びCu膜18を開口部12内に選択的に残存させる(図11(e))。   Next, the Cu film 18 and the adhesion layer 14 on the silicon substrate 10 are removed by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method, and the adhesion layer 14 and the Cu film 18 are selectively left in the opening 12. (FIG. 11 (e)).

次いで、CMP法により、シリコン基板10を裏面側からCu膜18が露出するまで研磨し、開口部12内に埋め込まれた密着層14及びCu膜18よりなるスルーホールビア20を形成する。   Next, the silicon substrate 10 is polished by CMP until the Cu film 18 is exposed from the back surface side, and a through-hole via 20 composed of the adhesion layer 14 and the Cu film 18 embedded in the opening 12 is formed.

このようにして、例えば径が200μmで長さが500μmのスルーホールビア20が埋め込まれたシリコン基板10を形成する(図11(f))。   In this manner, for example, the silicon substrate 10 in which the through-hole vias 20 having a diameter of 200 μm and a length of 500 μm are embedded is formed (FIG. 11F).

なお、上述のスルーホールビア20の形成方法は一例であり、これに限定されるものではない。   The above-described method for forming the through-hole via 20 is an example, and the present invention is not limited to this.

次いで、スルーホールビア20が埋め込まれたシリコン基板10上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層22を形成する。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the silicon substrate 10 in which the through-hole vias 20 are buried by, eg, sputtering to form an adhesion layer 22 of the Ti film.

次いで、密着層22上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層24を形成する(図12(a))。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 22 by, eg, sputtering to form a Cu film seed layer 24 (FIG. 12A).

次いで、シード層24上に、例えば膜厚10μmのフォトレジスト膜26を形成する(図12(b))。   Next, a photoresist film 26 of, eg, a 10 μm-thickness is formed on the seed layer 24 (FIG. 12B).

次いで、フォトリソグラフィによりフォトレジスト膜26をパターニングし、フォトレジスト膜26に、スルーホールビア20に接続されるランド38の形成予定領域を露出する開口部28を形成する(図12(c))。開口部28の径は、特に限定されるものではないが、例えば300μmとする。   Next, the photoresist film 26 is patterned by photolithography, and an opening 28 is formed in the photoresist film 26 to expose a region where a land 38 to be connected to the through-hole via 20 is to be formed (FIG. 12C). Although the diameter of the opening part 28 is not specifically limited, For example, you may be 300 micrometers.

次いで、電解めっき法により、シード層24をシードとしてCu膜を成長し、開口部28内の密着層24上に、トータル膜厚が例えば5μmのCu膜30を形成する(図12(d))。Cu膜30を成長する際の電解めっき液としては、例えば、硫酸酸性硫酸銅めっき液を適用することができる。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer 24 as a seed, and a Cu film 30 having a total film thickness of, for example, 5 μm is formed on the adhesion layer 24 in the opening 28 (FIG. 12D). . As an electrolytic plating solution for growing the Cu film 30, for example, an acidic copper sulfate plating solution can be applied.

次いで、例えばNMP(N−メチル−2−ピロリドン)やアセトン等の薬液を用いた洗浄処理を行い、フォトレジスト膜26を除去する(図13(a))。   Next, for example, a cleaning process using a chemical solution such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) or acetone is performed to remove the photoresist film 26 (FIG. 13A).

次いで、全面に、例えば膜厚10μmのフォトレジスト膜32を形成する(図13(b))。   Next, a photoresist film 32 of, eg, a 10 μm-thickness is formed on the entire surface (FIG. 13B).

次いで、フォトリソグラフィによりフォトレジスト膜32をパターニングし、フォトレジスト膜32に、ランド38となるCu膜30に接続されるビア40の形成予定領域を露出する開口部34を形成する(図13(c))。開口部28の径は、特に限定されるものではないが、例えば300μmとする。   Next, the photoresist film 32 is patterned by photolithography, and an opening 34 is formed in the photoresist film 32 to expose a region where a via 40 to be connected to the Cu film 30 to be the land 38 is to be formed (FIG. 13C). )). Although the diameter of the opening part 28 is not specifically limited, For example, you may be 300 micrometers.

次いで、電解めっき法により、シード層24及びCu膜30をシードとしてCu膜を成長し、開口部34内のCu膜30上に、例えば膜厚6μmのCu膜36を形成する(図13(d))。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer 24 and the Cu film 30 as seeds, and a Cu film 36 of, eg, a 6 μm-thickness is formed on the Cu film 30 in the opening 34 (FIG. 13D). )).

次いで、例えばNMPやアセトン等の薬液を用いた洗浄処理を行い、フォトレジスト膜32を除去する(図14(a))。   Next, a cleaning process using a chemical such as NMP or acetone is performed to remove the photoresist film 32 (FIG. 14A).

次いで、Cu膜36,30が形成されていない領域のシード層24及び密着層22をエッチングする。これにより、密着層22及びCu層30よりなるランド38と、Cu層36よりなるビア40とを形成する(図14(b))。シード層24のCuのエッチングには、例えば、硫酸カルシウムや過酸化アンモニウム等のエッチング液を用いることができる。密着層22のTiのエッチングには、例えば、フッ化アンモニウム等のエッチング液を用いることができる。なお、密着層22のTiのエッチングには、例えばCF/O混合ガス等を用いたドライエッチングを用いることもできる。 Next, the seed layer 24 and the adhesion layer 22 in the region where the Cu films 36 and 30 are not formed are etched. Thereby, a land 38 made of the adhesion layer 22 and the Cu layer 30 and a via 40 made of the Cu layer 36 are formed (FIG. 14B). For etching Cu of the seed layer 24, for example, an etching solution such as calcium sulfate or ammonium peroxide can be used. For etching Ti of the adhesion layer 22, for example, an etching solution such as ammonium fluoride can be used. For etching Ti of the adhesion layer 22, for example, dry etching using a CF 4 / O 2 mixed gas or the like can be used.

次いで、全面に、例えばスピンコート法により、ポリイミドやフェノール樹脂等の樹脂材料を塗布し、ビア40上を覆う程度、例えば膜厚11μmの絶縁膜42を形成する(図14(c))。   Next, a resin material such as polyimide or phenol resin is applied to the entire surface by, eg, spin coating to form an insulating film 42 having a film thickness of 11 μm, for example, so as to cover the via 40 (FIG. 14C).

次いで、絶縁膜42の表面をCMP法により1μm程度研磨し、ビア40の上面を絶縁膜42から露出させる(図14(d))。絶縁膜42を研磨する際には、例えば、アルミナ砥粒を用いたスラリを用いることができる。   Next, the surface of the insulating film 42 is polished by about 1 μm by CMP to expose the upper surface of the via 40 from the insulating film 42 (FIG. 14D). When polishing the insulating film 42, for example, a slurry using alumina abrasive grains can be used.

以後の工程から多層配線層の形成プロセスとなるが、ここでは、線幅1μmの配線を有する配線パターンを形成する場合を想定し、膜厚等の条件についてはその場合の典型的な値を記載する。   From this step onward, the multilayer wiring layer is formed. In this example, it is assumed that a wiring pattern having a wiring with a line width of 1 μm is formed, and typical values for the conditions such as film thickness are described here. To do.

次いで、絶縁膜42上に、例えばスピンコート法により感光性の永久レジストを塗布し、例えば膜厚1μmの絶縁膜44を形成する(図15(a))。   Next, a photosensitive permanent resist is applied on the insulating film 42 by, eg, spin coating to form an insulating film 44 having a thickness of 1 μm, for example (FIG. 15A).

次いで、フォトリソグラフィにより絶縁膜44をパターニングし、絶縁膜44に、配線材料を埋め込むための所定の開口部を形成する。配線パターン54の形成領域には、所定のパターンを有する配線溝46を形成し、ランド56の形成領域には、直径20μmφ程度以下の開口部の集合体48を形成する(図15(b))。例えば、200μmφの大きさのランド56の形成領域に、直径20μmφの開口部を10μm間隔でマトリクス状に配置する。   Next, the insulating film 44 is patterned by photolithography, and a predetermined opening for embedding a wiring material is formed in the insulating film 44. A wiring groove 46 having a predetermined pattern is formed in the formation region of the wiring pattern 54, and an assembly 48 of openings having a diameter of about 20 μmφ or less is formed in the formation region of the land 56 (FIG. 15B). . For example, openings having a diameter of 20 μmφ are arranged in a matrix at intervals of 10 μm in the formation region of the land 56 having a size of 200 μmφ.

次いで、全面に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層50を形成する(図15(c))。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the entire surface by, eg, sputtering, to form a Ti film adhesion layer 50 (FIG. 15C).

次いで、密着層50上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層(図示せず)を形成する。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 50 by, eg, sputtering to form a seed layer (not shown) of the Cu film.

次いで、電解めっき法により、シード層をシードとしてCu膜を成長し、例えば膜厚3μmのCu膜52を形成する(図15(d))。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer as a seed to form a Cu film 52 having a thickness of 3 μm, for example (FIG. 15D).

次いで、CMP法により、Cu膜52及び密着層50を2μm程度研磨し、絶縁膜44の表面上のCu膜52及び密着層52を除去する。これにより、絶縁膜44に埋め込まれた配線層を形成する。配線層は、配線溝46に埋め込まれた密着層50及びCu膜52よりなる配線パターン54と、開口部の集合体48内に埋め込まれた密着層50及びCu膜52よりなるランド56とを含む(図16(a))。なお、Cu膜52の研磨には、例えば、酸化剤にH又は過硫酸アンモニウムを用いたスラリを適用することができる。Tiよりなる密着層50の研磨には、例えば、Hとシリカ砥粒とを含むスラリを適用することができる。 Next, the Cu film 52 and the adhesion layer 50 are polished by about 2 μm by CMP, and the Cu film 52 and the adhesion layer 52 on the surface of the insulating film 44 are removed. Thereby, a wiring layer embedded in the insulating film 44 is formed. The wiring layer includes a wiring pattern 54 formed of the adhesion layer 50 and the Cu film 52 embedded in the wiring groove 46, and a land 56 formed of the adhesion layer 50 and the Cu film 52 embedded in the opening assembly 48. (FIG. 16A). For polishing the Cu film 52, for example, a slurry using H 2 O 2 or ammonium persulfate as an oxidizing agent can be applied. For polishing the adhesion layer 50 made of Ti, for example, a slurry containing H 2 O 2 and silica abrasive grains can be applied.

次いで、配線パターン54及びランド56が埋め込まれた絶縁膜44上に、例えばスピンコート法により感光性の永久レジストを塗布し、例えば膜厚5μmの絶縁膜58を形成する(図16(b))。   Next, a photosensitive permanent resist is applied on the insulating film 44 in which the wiring pattern 54 and the land 56 are embedded, for example, by a spin coating method to form an insulating film 58 having a thickness of 5 μm, for example (FIG. 16B). .

次いで、フォトリソグラフィにより絶縁膜58をパターニングし、絶縁膜58のビア66の形成予定領域にビアホール60を形成する(図16(c))。例えば、ランド56上には、直径100μmφのビアホール60を形成する。   Next, the insulating film 58 is patterned by photolithography to form a via hole 60 in a region where the via 66 of the insulating film 58 is to be formed (FIG. 16C). For example, a via hole 60 having a diameter of 100 μmφ is formed on the land 56.

次いで、全面に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層62を形成する(図16(d))。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the entire surface by, eg, sputtering, to form a Ti film adhesion layer 62 (FIG. 16D).

次いで、密着層62上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層(図示せず)を形成する。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 62 by, eg, sputtering to form a Cu film seed layer (not shown).

次いで、電解めっき法により、シード層をシードとしてCu膜を成長し、例えば膜厚10μmのCu膜64を形成する(図17(a))。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer as a seed to form a Cu film 64 having a thickness of 10 μm, for example (FIG. 17A).

次いで、CMP法により、Cu膜64及び密着層62を10μm程度研磨し、絶縁膜58の表面上のCu膜64及び密着層62を除去する。これにより、ビアホール60に埋め込まれたビア66を形成する(図17(b))。   Next, the Cu film 64 and the adhesion layer 62 are polished by about 10 μm by CMP, and the Cu film 64 and the adhesion layer 62 on the surface of the insulating film 58 are removed. Thereby, a via 66 embedded in the via hole 60 is formed (FIG. 17B).

次いで、図15(a)乃至図17(b)に示す工程と同様にして、ビア66が埋め込まれた絶縁膜58上に、絶縁膜68、絶縁膜68に埋め込まれた配線パターン70及びランド72、絶縁膜74、絶縁膜74に埋め込まれたビア76を形成する。   15A to 17B, the insulating film 68, the wiring pattern 70 embedded in the insulating film 68, and the land 72 are formed on the insulating film 58 in which the via 66 is embedded. Then, the insulating film 74 and the via 76 embedded in the insulating film 74 are formed.

また、図15(a)乃至図16(a)に示す工程と同様にして、ビア76が埋め込まれた絶縁膜74上に、絶縁膜78、絶縁膜78に埋め込まれた配線パターン80及びランド82を形成する(図17(c))。   Similarly to the steps shown in FIGS. 15A to 16A, the insulating film 78, the wiring pattern 80 embedded in the insulating film 78, and the land 82 are formed on the insulating film 74 in which the via 76 is embedded. Is formed (FIG. 17C).

次いで、配線パターン80及びランド82が埋め込まれた絶縁膜78上に、例えばスピンコート法により樹脂材料を塗布し、例えば膜厚5μmの絶縁膜84を形成する(図18(a))。   Next, a resin material is applied on the insulating film 78 in which the wiring patterns 80 and the lands 82 are embedded, for example, by spin coating to form an insulating film 84 having a thickness of, for example, 5 μm (FIG. 18A).

次いで、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより絶縁膜84をパターニングし、絶縁膜84に、配線パターン80及びランド82に達するビアホール86を形成する(図18(b))。   Next, the insulating film 84 is patterned by photolithography and dry etching, and a via hole 86 reaching the wiring pattern 80 and the land 82 is formed in the insulating film 84 (FIG. 18B).

次いで、全面に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層88を形成する(図18(c))。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the entire surface by, eg, sputtering, to form a Ti film adhesion layer 88 (FIG. 18C).

次いで、密着層88上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層(図示せず)を形成する。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 88 by, eg, sputtering to form a Cu film seed layer (not shown).

次いで、シード層上に、例えば膜厚10μmのフォトレジスト膜90を形成する(図19(a))。   Next, a photoresist film 90 of, eg, a 10 μm-thickness is formed on the seed layer (FIG. 19A).

次いで、フォトリソグラフィによりフォトレジスト膜90をパターニングし、フォトレジスト膜90に、ビアホール86を介して配線パターン80及びランド82に接続されるランド94の形成予定領域を露出する開口部92を形成する(図19(b))。   Next, the photoresist film 90 is patterned by photolithography, and an opening 92 is formed in the photoresist film 90 so as to expose a region where a land 94 to be connected to the wiring pattern 80 and the land 82 through the via hole 86 is exposed. FIG. 19 (b)).

次いで、電解めっき法により、シード層をシードとしてCu膜を成長し、ビアホール86及び開口部92内の密着層24上に、トータル膜厚が例えば5μmのCu膜94を形成する(図19(c))。   Next, a Cu film is grown by electrolytic plating using the seed layer as a seed, and a Cu film 94 having a total film thickness of, for example, 5 μm is formed on the adhesion layer 24 in the via hole 86 and the opening 92 (FIG. 19C). )).

次いで、例えばNMPやアセトン等の薬液を用いた洗浄処理を行い、フォトレジスト膜90を除去する(図20(a))。   Next, for example, a cleaning process using a chemical such as NMP or acetone is performed to remove the photoresist film 90 (FIG. 20A).

次いで、Cu膜94が形成されていない領域のシード層及び密着層88をエッチングする(図20(b))。   Next, the seed layer and the adhesion layer 88 in the region where the Cu film 94 is not formed are etched (FIG. 20B).

次いで、電解めっき法により、Cu膜94の表面に、例えば膜厚500nmAu膜と、例えば膜厚200nmのNiP合金膜とを形成し、NiP/Au層96を形成する。これにより、これにより、密着層88、Cu層94及びNiP/Au層96よりなりビアホール86を介して配線パターン80又はランド82に接続されたランド98を形成する。   Next, for example, a 500 nm-thickness Au film and a 200 nm-thickness NiP alloy film are formed on the surface of the Cu film 94 by electroplating, and the NiP / Au layer 96 is formed. Thereby, a land 98 made of the adhesion layer 88, the Cu layer 94 and the NiP / Au layer 96 and connected to the wiring pattern 80 or the land 82 via the via hole 86 is formed.

このようにして、スルーホールビア20が埋め込まれたシリコン基板10上に多層配線層が形成されたシリコンインターポーザ100を形成する(図20(c))。   In this way, the silicon interposer 100 in which the multilayer wiring layer is formed on the silicon substrate 10 in which the through-hole via 20 is embedded is formed (FIG. 20C).

次いで、このように形成したシリコンインターポーザ100のランド98上に、はんだバンプ102を介して半導体チップ104を実装する(図21(a))。   Next, the semiconductor chip 104 is mounted on the land 98 of the silicon interposer 100 formed in this way via the solder bumps 102 (FIG. 21A).

次いで、プリント基板等の基板106上に、半導体チップ104が実装されたシリコンインターポーザ100を、はんだバンプ108を介して実装する(図21(b))。   Next, the silicon interposer 100 on which the semiconductor chip 104 is mounted is mounted on the substrate 106 such as a printed circuit board via the solder bumps 108 (FIG. 21B).

このように、本実施形態によれば、スタックビア構造の1つのランドを、柱状導電体の集合体により形成するので、ダマシンプロセスの際のランドのディッシングを抑制することができる。これにより、微細な配線パターンと同一レベルの導電層によってランドを形成する場合にも、ビア間のコンタクト不良の発生を防止することができ、半導体装置の信頼性や製造歩留まりを向上することができる。   Thus, according to the present embodiment, since one land of the stacked via structure is formed by an aggregate of columnar conductors, dishing of the land during the damascene process can be suppressed. As a result, even when the land is formed by the conductive layer of the same level as the fine wiring pattern, it is possible to prevent the contact failure between the vias and improve the reliability and manufacturing yield of the semiconductor device. .

[第2実施形態]
第2実施形態による半導体装置の製造方法について図22及び図23を用いて説明する。図1乃至図21に示す第1実施形態による半導体装置及びその製造方法と同様の構成要素には同一の符号を付し説明を省略し又は簡潔にする。
[Second Embodiment]
A method for fabricating a semiconductor device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. The same components as those of the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 21 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

図22及び図23は、本実施形態による半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。   22 and 23 are process cross-sectional views illustrating the method for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment.

第1実施形態による半導体装置の製造方法では、ビア66,76の形成にダマシンプロセスを用いた。しかしながら、上述のディッシングやエロージョンは、ダマシンプロセスに共通の問題であり、ビア66,76の径が大きくなればディッシングやエロージョンが生じることも考えられる。また、ビア66,76には、配線パターン54,70,80等に要求されるような微細なパターニングが不要な場合もある。このような場合、ビア66,76は、セミアディティブ法により形成するようにしてもよい。   In the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the damascene process is used to form the vias 66 and 76. However, the above-described dishing and erosion are common problems in the damascene process, and dishing and erosion may occur if the diameters of the vias 66 and 76 are increased. The vias 66 and 76 may not require fine patterning as required for the wiring patterns 54, 70, and 80. In such a case, the vias 66 and 76 may be formed by a semi-additive method.

セミアディティブ法によるビアの形成は、例えば以下のようにして行うことができる。ここでは、ビア66を例にして説明するが、ビア76についても同様である。   The via can be formed by the semi-additive method, for example, as follows. Here, the via 66 will be described as an example, but the same applies to the via 76.

まず、例えば図11(a)乃至図16(a)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、絶縁膜44に埋め込まれた配線パターン54及びビア56等を形成する(図22(a))。   First, in the same way as in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIGS. 11A to 16A, for example, the wiring pattern 54 and the via 56 embedded in the insulating film 44 are formed (FIG. 11). 22 (a)).

次いで、配線パターン54及びビア56が埋め込まれた絶縁膜44上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚20nmのTi膜を堆積し、Ti膜の密着層62を形成する。   Next, a Ti film of, eg, a 20 nm-thickness is deposited on the insulating film 44 in which the wiring pattern 54 and the via 56 are embedded, for example, by sputtering, to form a Ti film adhesion layer 62.

次いで、密着層62上に、例えばスパッタ法により、例えば膜厚100nmのCu膜を堆積し、Cu膜のシード層63を形成する(図22(b))。   Next, a Cu film of, eg, a 100 nm-thickness is deposited on the adhesion layer 62 by, eg, sputtering to form a seed layer 63 of the Cu film (FIG. 22B).

次いで、シード層63上に、例えばスピンコート法により、フォトレジスト膜65を形成する。   Next, a photoresist film 65 is formed on the seed layer 63 by, eg, spin coating.

次いで、フォトリソグラフィにより、フォトレジスト膜65をパターニングし、フォトレジスト膜65のビア66の形成予定領域に開口部67を形成する(図22(c))。例えば、ランド56上には、直径100μmφの開口部67を形成する。   Next, the photoresist film 65 is patterned by photolithography to form an opening 67 in a region where the via 66 of the photoresist film 65 is to be formed (FIG. 22C). For example, an opening 67 having a diameter of 100 μmφ is formed on the land 56.

次いで、電解めっき法により、シード層63をシードとしてCu膜を成長し、開口部67内の密着層62上に、トータル膜厚が例えば10μmのCu膜64を形成する(図22(d))。   Next, a Cu film is grown by electroplating using the seed layer 63 as a seed, and a Cu film 64 having a total film thickness of 10 μm, for example, is formed on the adhesion layer 62 in the opening 67 (FIG. 22D). .

次いで、例えばNMPやアセトン等の薬液を用いた洗浄処理を行い、フォトレジスト膜65を除去する(図23(a))。   Next, a cleaning process using a chemical solution such as NMP or acetone is performed to remove the photoresist film 65 (FIG. 23A).

次いで、Cu膜94が形成されていない領域のシード層63及び密着層62をエッチングする。こうして、絶縁膜44上に、配線パターン54又はランド56に接続されたビア66を形成する(図23(b))。   Next, the seed layer 63 and the adhesion layer 62 in the region where the Cu film 94 is not formed are etched. Thus, the via 66 connected to the wiring pattern 54 or the land 56 is formed on the insulating film 44 (FIG. 23B).

次いで、ビア66が形成された絶縁膜44上に、例えばスピンコート法により樹脂材料を塗布し、例えば膜厚5μmの絶縁膜58を形成する(図23(c))。   Next, a resin material is applied on the insulating film 44 with the vias 66 formed by, for example, spin coating to form an insulating film 58 having a thickness of 5 μm, for example (FIG. 23C).

次いで、CMP法により、絶縁膜58の表面を研磨し、ビア66の上面部を露出させる。こうして、絶縁膜58に埋め込まれたビア66を形成する。   Next, the surface of the insulating film 58 is polished by CMP to expose the upper surface portion of the via 66. Thus, the via 66 embedded in the insulating film 58 is formed.

この後、例えば図17(c)乃至図21(b)に示す第1実施形態による半導体装置の製造方法と同様にして、半導体装置を完成する。   Thereafter, the semiconductor device is completed in the same manner as the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment shown in FIGS. 17C to 21B, for example.

このように、本実施形態によれば、ビアの形成にセミアディティブ法を用いることにより、ルールの緩いフォトリソグラフィを用いることができるので、半導体装置の製造コストを低減することができる。   As described above, according to the present embodiment, by using the semi-additive method for forming the via, it is possible to use photolithography with a loose rule, so that the manufacturing cost of the semiconductor device can be reduced.

[変形実施形態]
上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、上記第1実施形態では、ランド56,72,82を柱状導電体の集合体により形成したが、同一レベルの導電層によって微細な配線パターンを形成しない場合は、必ずしもランド56,72,82を柱状導電体の集合体により形成する必要はない。ランドと同一レベルの導電層によって微細な配線パターンを形成しない場合は、微細加工に望ましいダマシン法を用いる必要はなく、ディッシングの影響を受けないセミアディティブ法を用いて大面積のランド56,72,82を形成することもできる。セミアディティブ法によるランドの形成方法は、第2実施形態におけるビア66の製造方法と同様である。なお、同一レベルの導電層によって微細な配線パターンを形成しないランドとしては、ランド38やランド98を例示することもできる。   For example, in the first embodiment, the lands 56, 72, and 82 are formed of aggregates of columnar conductors, but the lands 56, 72, and 82 are not necessarily formed when a fine wiring pattern is not formed by the same level of conductive layer. Is not required to be formed of an aggregate of columnar conductors. When a fine wiring pattern is not formed by a conductive layer at the same level as the land, it is not necessary to use a damascene method desirable for fine processing, and a large-area land 56, 72, using a semi-additive method that is not affected by dishing. 82 can also be formed. The land forming method by the semi-additive method is the same as the manufacturing method of the via 66 in the second embodiment. Note that the land 38 and the land 98 can be exemplified as the land in which the fine wiring pattern is not formed by the same level of the conductive layer.

また、図8の結果から、少なくとも50μm以上、好ましくは20μmを超える径を有するビアについては、直径20μmφ以下の柱状導電体の集合体により形成することが望ましいと考えられる。50μm未満、好ましくは20μm以下の径を有するビアについては、必ずしも直径20μmφ以下の柱状導電体の集合体により形成する必要はない。   From the results shown in FIG. 8, it is considered that a via having a diameter of at least 50 μm or more, preferably more than 20 μm, is preferably formed by an aggregate of columnar conductors having a diameter of 20 μmφ or less. A via having a diameter of less than 50 μm, preferably 20 μm or less, is not necessarily formed by an aggregate of columnar conductors having a diameter of 20 μmφ or less.

また、上記実施形態では、ランドの形成領域内に柱状導電体を直交格子状に配列した場合を示したが、必ずしも直交格子配列とする必要はない。例えば、柱状導電体を三角格子状に配列するようにしてもよい。   In the above embodiment, the case where the columnar conductors are arranged in an orthogonal lattice pattern in the land formation region is shown, but it is not always necessary to form the orthogonal lattice arrangement. For example, the columnar conductors may be arranged in a triangular lattice shape.

また、上記実施形態では、ランドを形成する柱状導電体の平面形状を円形としたが、必ずしも円形である必要はなく、三角、四角等の多角形形状としてもよい。   In the above embodiment, the planar shape of the columnar conductor forming the land is circular. However, the planar shape is not necessarily circular, and may be a polygonal shape such as a triangle or a square.

また、上記第1及び第2実施形態では、シリコンインターポーザの再配線に適用した例を示したが、シリコンインターポーザの再配線のみならず、種々の配線構造に適用することができる。例えば、パッケージ基板、ウェーハレベルパッケージ(WLP)等の回路基板上に形成された多層配線構造に適用することができる。   In the first and second embodiments, the example of application to the rewiring of the silicon interposer has been described. However, the present invention can be applied not only to the rewiring of the silicon interposer but also to various wiring structures. For example, the present invention can be applied to a multilayer wiring structure formed on a circuit board such as a package board or a wafer level package (WLP).

また、上記実施形態に記載した半導体装置の構造、構成材料、製造条件等は、一例を示したものにすぎず、当業者の技術常識等に応じて適宜修正や変更が可能である。   In addition, the structure, constituent materials, manufacturing conditions, and the like of the semiconductor device described in the above embodiment are merely examples, and can be appropriately modified or changed according to technical common sense of those skilled in the art.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。   Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

(付記1) 基板上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜に埋め込まれた第1のビアと、
前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、
前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドから離間して形成された配線パターンと、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドに電気的に接続された第2のビアとを有し、
前記ランドは、複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が、前記第1のビア及び前記第2のビアに電気的に接続されている
ことを特徴とする配線構造。
(Supplementary note 1) a first insulating film formed on a substrate;
A first via embedded in the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film in which the first via is embedded;
A land embedded in the second insulating film and electrically connected to the first via;
A wiring pattern embedded in the second insulating film and spaced apart from the land;
A third insulating film formed on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded;
A second via embedded in the third insulating film and electrically connected to the land;
The land has a plurality of columnar conductors, and at least a part of the plurality of columnar conductors is electrically connected to the first via and the second via. Construction.

(付記2) 付記1記載の配線構造において、
前記柱状導電体は、20μmφ以下の径を有する
ことを特徴とする配線構造。
(Appendix 2) In the wiring structure described in Appendix 1,
The columnar conductor has a diameter of 20 μmφ or less.

(付記3) 付記1又は2記載の配線構造において、
前記複数の柱状導電体間の間隔は、前記柱状導電体の半径以上である
ことを特徴とする配線構造。
(Appendix 3) In the wiring structure described in Appendix 1 or 2,
An interval between the plurality of columnar conductors is equal to or greater than a radius of the columnar conductors.

(付記4) 付記1乃至3のいずれか1項に記載の配線構造において、
前記ランドは、50μmφ以上の径を有する
ことを特徴とする配線構造。
(Appendix 4) In the wiring structure according to any one of appendices 1 to 3,
The land has a diameter of 50 μmφ or more.

(付記5) 付記1乃至4のいずれか1項に記載の配線構造において、
前記配線パターンは、5μm以下の配線幅を有する
ことを特徴とする配線構造。
(Appendix 5) In the wiring structure according to any one of appendices 1 to 4,
The wiring structure, wherein the wiring pattern has a wiring width of 5 μm or less.

(付記6) 基板上に、第1のビアが埋め込まれた第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に、前記第1のビア上に形成された複数の開口部と、配線溝とを形成する工程と、
前記複数の開口部及び配線溝が形成された前記第2の絶縁膜上に、導電膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上の前記導電膜を除去し、前記複数の開口部内に埋め込まれた前記導電膜よりなる複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、前記配線溝内に埋め込まれた前記導電膜よりなる配線パターンとを形成する工程と、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に、前記ランドを介して前記第1のビアに電気的に接続された第2のビアが埋め込まれた第3の絶縁膜を形成する工程と
を有することを特徴とする配線構造の製造方法。
(Appendix 6) A step of forming a first insulating film in which a first via is embedded on a substrate;
Forming a second insulating film on the first insulating film in which the first via is embedded;
Forming a plurality of openings formed on the first via and a wiring groove in the second insulating film;
Forming a conductive film on the second insulating film in which the plurality of openings and wiring grooves are formed;
The conductive film on the second insulating film is removed, and a plurality of columnar conductors made of the conductive film embedded in the plurality of openings are provided, and at least a part of the plurality of columnar conductors is the Forming a land electrically connected to the first via and a wiring pattern made of the conductive film embedded in the wiring groove;
A third insulating film in which a second via electrically connected to the first via via the land is embedded on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded. A method for manufacturing a wiring structure, comprising: forming a wiring structure.

(付記7) 付記6記載の配線構造の製造方法において、
前記柱状導電体は、20μmφ以下の径を有する
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
(Supplementary note 7) In the method for manufacturing a wiring structure according to supplementary note 6,
The columnar conductor has a diameter of 20 μmφ or less. A method of manufacturing a wiring structure, wherein:

(付記8) 付記6又は7記載の配線構造の製造方法において、
前記複数の柱状導電体間の間隔は、前記柱状導電体の半径以上である
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
(Additional remark 8) In the manufacturing method of the wiring structure of Additional remark 6 or 7,
The space between the plurality of columnar conductors is equal to or greater than the radius of the columnar conductors.

(付記9) 付記6乃至8のいずれか1項に記載の配線構造において、
前記ランドは、50μmφ以上の径を有する
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
(Supplementary note 9) In the wiring structure according to any one of supplementary notes 6 to 8,
The method for manufacturing a wiring structure, wherein the land has a diameter of 50 μmφ or more.

(付記10) 付記6乃至9のいずれか1項に記載の配線構造において、
前記配線パターンは、5μm以下の配線幅を有する
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
(Appendix 10) In the wiring structure according to any one of appendices 6 to 9,
The method of manufacturing a wiring structure, wherein the wiring pattern has a wiring width of 5 μm or less.

(付記11) 付記6乃至10のいずれか1項に記載の配線構造の製造方法において、
前記第3の絶縁膜を形成する工程は、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記第2のビアの形成予定領域を露出する開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記シード層をシードとして、電解めっきにより、前記レジスト膜をマスクとして、前記開口部内の前記シード層上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜を形成後、前記レジスト膜を除去する工程と、
前記レジスト膜で覆われていた領域の前記シード層を除去し、前記導電膜及び前記シード層よりなる前記第2のビアを形成する工程と、
前記第2のビアが形成された前記第2の絶縁膜上に、前記第3の絶縁膜を形成する工程と
を更に有する
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
(Appendix 11) In the method for manufacturing a wiring structure according to any one of appendices 6 to 10,
The step of forming the third insulating film includes
Forming a seed layer on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded;
Forming a resist film on the seed layer having an opening that exposes a region where the second via is to be formed;
Forming a conductive film on the seed layer in the opening by electroplating using the seed layer as a seed and the resist film as a mask;
Removing the resist film after forming the conductive film;
Removing the seed layer in the region covered with the resist film and forming the second via made of the conductive film and the seed layer;
And a step of forming the third insulating film on the second insulating film in which the second via is formed. A method for manufacturing a wiring structure, comprising:

10…シリコン基板
12,28,34,67,92…開口部
14,22,50,62,88…密着層
16,24,63…シード層
18,30,36,52,64,94…Cu膜
20…スルーホールビア
26,32,65,90…フォトレジスト膜
38,56,72,82,94,98…ランド
40,66,76…ビア
42,44,58,68,74,78、84…絶縁膜
46…配線溝
48…開口部の集合体
54,70,80…配線パターン
60,86…ビアホール
96…NiP/Au層
100…シリコンインターポーザ
102,108…はんだバンプ
104…半導体チップ
106…基板
110…多層配線層
112,120,154,156,158…柱状導電体
122,136…ランド
124,132,140…ビア
130,134,138…絶縁膜
142…ダミー柱状体
144…ランド形成領域
146…導電層
150…下部ビア
152…上部ビア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Silicon substrate 12, 28, 34, 67, 92 ... Opening part 14, 22, 50, 62, 88 ... Adhesion layer 16, 24, 63 ... Seed layer 18, 30, 36, 52, 64, 94 ... Cu film | membrane 20 ... through-hole vias 26, 32, 65, 90 ... photoresist films 38, 56, 72, 82, 94, 98 ... lands 40, 66, 76 ... vias 42, 44, 58, 68, 74, 78, 84 ... Insulating film 46 ... Wiring groove 48 ... Aggregation 54, 70, 80 ... Wiring pattern 60, 86 ... Via hole 96 ... NiP / Au layer 100 ... Silicon interposer 102, 108 ... Solder bump 104 ... Semiconductor chip 106 ... Substrate 110 ... multilayer wiring layers 112, 120, 154, 156, 158 ... columnar conductors 122, 136 ... lands 124, 132, 140 ... vias 130, 134, 138 Insulating film 142 ... dummy pillars 144 ... land forming region 146 ... conductive layer 150 ... lower via 152 ... upper via

Claims (6)

基板上に形成された第1の絶縁膜と、
前記第1の絶縁膜に埋め込まれた第1のビアと、
前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に形成された第2の絶縁膜と、
前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、
前記第2の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドから離間して形成された配線パターンと、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に形成された第3の絶縁膜と、
前記第3の絶縁膜に埋め込まれ、前記ランドに電気的に接続された第2のビアとを有し、
前記ランドは、複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が、前記第1のビア及び前記第2のビアに電気的に接続されている
ことを特徴とする配線構造。
A first insulating film formed on the substrate;
A first via embedded in the first insulating film;
A second insulating film formed on the first insulating film in which the first via is embedded;
A land embedded in the second insulating film and electrically connected to the first via;
A wiring pattern embedded in the second insulating film and spaced apart from the land;
A third insulating film formed on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded;
A second via embedded in the third insulating film and electrically connected to the land;
The land has a plurality of columnar conductors, and at least a part of the plurality of columnar conductors is electrically connected to the first via and the second via. Construction.
請求項1記載の配線構造において、
前記柱状導電体は、20μmφ以下の径を有する
ことを特徴とする配線構造。
The wiring structure according to claim 1,
The columnar conductor has a diameter of 20 μmφ or less.
請求項1又は2記載の配線構造において、
前記複数の柱状導電体間の間隔は、前記柱状導電体の半径以上である
ことを特徴とする配線構造。
In the wiring structure according to claim 1 or 2,
An interval between the plurality of columnar conductors is equal to or greater than a radius of the columnar conductors.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の配線構造において、
前記ランドは、50μmφ以上の径を有する
ことを特徴とする配線構造。
The wiring structure according to any one of claims 1 to 3,
The land has a diameter of 50 μmφ or more.
基板上に、第1のビアが埋め込まれた第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1のビアが埋め込まれた前記第1の絶縁膜上に、第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に、前記第1のビア上に形成された複数の開口部と、配線溝とを形成する工程と、
前記複数の開口部及び配線溝が形成された前記第2の絶縁膜上に、導電膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜上の前記導電膜を除去し、前記複数の開口部内に埋め込まれた前記導電膜よりなる複数の柱状導電体を有し、前記複数の柱状導電体の少なくとも一部が前記第1のビアに電気的に接続されたランドと、前記配線溝内に埋め込まれた前記導電膜よりなる配線パターンとを形成する工程と、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に、前記ランドを介して前記第1のビアに電気的に接続された第2のビアが埋め込まれた第3の絶縁膜を形成する工程と
を更に有することを特徴とする配線構造の製造方法。
Forming a first insulating film embedded with a first via on a substrate;
Forming a second insulating film on the first insulating film in which the first via is embedded;
Forming a plurality of openings formed on the first via and a wiring groove in the second insulating film;
Forming a conductive film on the second insulating film in which the plurality of openings and wiring grooves are formed;
The conductive film on the second insulating film is removed, and a plurality of columnar conductors made of the conductive film embedded in the plurality of openings are provided, and at least a part of the plurality of columnar conductors is the Forming a land electrically connected to the first via and a wiring pattern made of the conductive film embedded in the wiring groove;
A third insulating film in which a second via electrically connected to the first via via the land is embedded on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded. And a step of forming the wiring structure.
請求項5記載の配線構造の製造方法において、
前記第3の絶縁膜を形成する工程は、
前記ランド及び前記配線パターンが埋め込まれた前記第2の絶縁膜上に、シード層を形成する工程と、
前記シード層上に、前記第2のビアの形成予定領域を露出する開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、
前記シード層をシードとして、電解めっきにより、前記レジスト膜をマスクとして、前記開口部内の前記シード層上に導電膜を形成する工程と、
前記導電膜を形成後、前記レジスト膜を除去する工程と、
前記レジスト膜で覆われていた領域の前記シード層を除去し、前記導電膜及び前記シード層よりなる前記第2のビアを形成する工程と、
前記第2のビアが形成された前記第2の絶縁膜上に、前記第3の絶縁膜を形成する工程と
を更に有する
ことを特徴とする配線構造の製造方法。
In the manufacturing method of the wiring structure according to claim 5,
The step of forming the third insulating film includes
Forming a seed layer on the second insulating film in which the land and the wiring pattern are embedded;
Forming a resist film on the seed layer having an opening that exposes a region where the second via is to be formed;
Forming a conductive film on the seed layer in the opening by electroplating using the seed layer as a seed and the resist film as a mask;
Removing the resist film after forming the conductive film;
Removing the seed layer in the region covered with the resist film and forming the second via made of the conductive film and the seed layer;
And a step of forming the third insulating film on the second insulating film in which the second via is formed. A method for manufacturing a wiring structure, comprising:
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