JP2015198192A - Substrate with through electrode and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコン基板やガラス基板などに貫通電極を形成してなる貫通電極を備えた基板およびその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a substrate including a through electrode formed by forming a through electrode on a silicon substrate, a glass substrate, or the like, and a method for manufacturing the same.
従来より、シリコン基板やガラス基板などに貫通電極を形成してなる貫通電極を備えた基板がある。この基板は、例えば次のようなプロセスによって製造される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a substrate provided with a through electrode formed by forming a through electrode on a silicon substrate or a glass substrate. This substrate is manufactured by the following process, for example.
まず、シリコン基板を用意し、シリコン基板の表面にマスク材料を配置する。次に、マスク材料をパターニングし、シリコン基板のうち貫通電極の形成予定領域を開口させてマスクを形成する。そして、シリコン基板のうち貫通電極の形成予定領域以外をマスクで覆った状態で異方性エッチングを行うことで、シリコン基板の所定深さの位置までビアホールを形成したのち、シリコン基板を裏面側からビアホールに達するまで研削・研磨する。これにより、ビアホールが貫通孔となってシリコン基板に形成された状態になる。 First, a silicon substrate is prepared, and a mask material is disposed on the surface of the silicon substrate. Next, the mask material is patterned, and a mask is formed by opening a region where the through electrode is to be formed in the silicon substrate. Then, by performing anisotropic etching in a state where the silicon substrate other than the region where the through electrode is to be formed is covered with a mask, via holes are formed up to a predetermined depth of the silicon substrate, and then the silicon substrate is removed from the back side. Grind and polish until the via hole is reached. Thereby, the via hole becomes a through hole and is formed in the silicon substrate.
続いて、例えば熱酸化を行うことで貫通孔内を含めてシリコン基板の表面に絶縁膜を形成する。そして、絶縁膜の上にメッキの下地金属にて構成されるシード層を形成したのち、Cu(銅)メッキなどを施すことで貫通孔内を含めて電極層を成膜する。この後、CMP(Chemical Mechanical Polishing)等によって、シリコン基板の表裏面上の電極層およびシード層を除去することで、各貫通孔内の電極層やシード層同士が電気的に分離されるようにして貫通電極を形成する。 Subsequently, for example, by performing thermal oxidation, an insulating film is formed on the surface of the silicon substrate including the inside of the through hole. Then, after forming a seed layer composed of a base metal for plating on the insulating film, Cu (copper) plating or the like is performed to form an electrode layer including the inside of the through hole. Thereafter, the electrode layer and the seed layer on the front and back surfaces of the silicon substrate are removed by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like so that the electrode layer and the seed layer in each through hole are electrically separated from each other. To form a through electrode.
そして、貫通電極を形成した後のシリコン基板に対して、層間絶縁膜の形成工程や表面配線形成工程および裏面配線形成工程を行うことで、貫通電極を備えた基板が完成する。このように構成される貫通電極を備えた基板は、当該基板の表裏面に集積回路などが形成されたICチップを実装し、貫通電極を通じて各ICチップの間の電気的接続を行うようなインターポーザとして用いられる。 And the board | substrate provided with the penetration electrode is completed by performing the formation process of an interlayer insulation film, a surface wiring formation process, and a back surface wiring formation process with respect to the silicon substrate after forming the penetration electrode. An interposer in which an IC chip in which an integrated circuit or the like is formed is mounted on the front and back surfaces of the substrate and an electrical connection is made between the IC chips through the through electrode. Used as
一方、上記のような貫通電極を備えた基板の製造方法では、貫通電極内にボイド(空孔)が残る構造となることから、特許文献1において、貫通孔内をすべて埋め込むように電極材料を形成する方法が提案されている。具体的には、スルーホール(貫通孔)を形成した基板の一面側にスルーホールの一端を塞ぐように、表面に電極材料を形成した基板を配置したのち、スルーホールの開口端側から電極材料を埋め込む。これにより、貫通孔内をすべて埋め込むように電極材料が配置された貫通電極となるようにしている。 On the other hand, in the method of manufacturing a substrate having a through electrode as described above, since a void (hole) remains in the through electrode, an electrode material is embedded in Patent Document 1 so as to embed all the through holes. A method of forming has been proposed. Specifically, after placing a substrate with an electrode material on the surface so as to block one end of the through hole on one side of the substrate on which the through hole (through hole) is formed, the electrode material from the opening end side of the through hole Embed. Thus, a through electrode in which an electrode material is arranged so as to embed all the inside of the through hole is obtained.
しかしながら、特許文献1のように貫通孔内に貫通電極を完全に埋め込んだ状態にすると、基板における貫通電極の周辺にクラックが生じる可能性がる。すなわち、図5に示すように、基板J1に形成した貫通孔J2に貫通電極J3を完全に埋め込んだ場合、基板J1の構成材料(例えばシリコン)と貫通電極J3の構成材料(例えばCu)との熱膨張係数差により、貫通電極形成後に高温工程を施すと、貫通電極J3の膨張による応力が基板J1に加わる。これにより、図中に示すように基板J1にクラックJ4が発生する。このため、基板J1の耐久性向上の面からは、特許文献1のような手法ではなく、従来のように、貫通電極内にボイドが残る構造の方が好ましい。 However, when the through electrode is completely embedded in the through hole as in Patent Document 1, there is a possibility that a crack may be generated around the through electrode on the substrate. That is, as shown in FIG. 5, when the through electrode J3 is completely embedded in the through hole J2 formed in the substrate J1, the constituent material of the substrate J1 (eg, silicon) and the constituent material of the through electrode J3 (eg, Cu) Due to the difference in thermal expansion coefficient, when a high temperature process is performed after the through electrode is formed, stress due to expansion of the through electrode J3 is applied to the substrate J1. As a result, as shown in the figure, a crack J4 occurs in the substrate J1. For this reason, from the viewpoint of improving the durability of the substrate J1, a structure in which a void remains in the through electrode as in the prior art is preferable instead of the method described in Patent Document 1.
ところが、貫通電極内にボイドが残る構造の製造用法においても、問題が発生することが確認された。この問題について、図6を参照して説明する。 However, it has been confirmed that problems also occur in the manufacturing method of the structure in which voids remain in the through electrodes. This problem will be described with reference to FIG.
図6(a)に示すように、貫通電極J10を形成するには、基板J11に貫通孔J12を形成したのち、貫通孔J12内を含めて基板J11の表面に絶縁膜J13を形成し、さらにシード層J14などを形成してから、Cuメッキなどを行う。これにより、貫通孔J12内に電極層J15を成膜することができ、貫通孔J12内において所定膜厚で形成される電極層J15の中央部にボイドJ16が残った状態となる。 As shown in FIG. 6A, in order to form the through electrode J10, after forming the through hole J12 in the substrate J11, the insulating film J13 is formed on the surface of the substrate J11 including the inside of the through hole J12. After forming the seed layer J14 and the like, Cu plating or the like is performed. Thereby, the electrode layer J15 can be formed in the through hole J12, and the void J16 remains in the central portion of the electrode layer J15 formed with a predetermined film thickness in the through hole J12.
このとき、図6(a)に示したように、貫通孔J12内における両端において電極層J15同士が密着してしまうと、ボイドJ16が密閉空間となり、内部にメッキ液などが残留してしまう。このため、この後の工程として、図6(b)に示すように、CMP等によって基板J11の表裏面において電極層J15およびシード層J14を除去したときにボイドJ16の端部が非常に薄くなったり開口してしまう。このような状態になると、図6(c)に示すように基板J11に対して層間絶縁膜の形成工程を行う際や、更にその後の表面配線形成工程および裏面配線形成工程を行う際に含まれる高温プロセスを実施するときに、ボイドJ16の内部に残留したメッキ液などが噴出してしまう。例えば、層間絶縁膜J17をポリイミド層で構成する場合、約300℃、1時間の硬化工程が行われる。 At this time, as shown in FIG. 6A, when the electrode layers J15 are in close contact with each other at both ends in the through hole J12, the void J16 becomes a sealed space, and a plating solution or the like remains inside. Therefore, as a subsequent step, as shown in FIG. 6B, when the electrode layer J15 and the seed layer J14 are removed on the front and back surfaces of the substrate J11 by CMP or the like, the end of the void J16 becomes very thin. Or open. In such a state, as shown in FIG. 6C, it is included when the interlayer insulating film forming step is performed on the substrate J11, and when the subsequent front surface wiring forming step and back surface wiring forming step are further performed. When the high temperature process is performed, the plating solution remaining inside the void J16 is ejected. For example, when the interlayer insulating film J17 is formed of a polyimide layer, a curing process is performed at about 300 ° C. for 1 hour.
これにより、噴出したメッキ液などが貫通電極J10の表面を覆ってしまい、導通不良を招くという問題を発生させる。また、開口したボイドJ16内にその上に配置する膜の材料が入り込み、フォトリソグラフィ工程を良好に行えなくなるという問題もある。 As a result, the sprayed plating solution or the like covers the surface of the through electrode J10, which causes a problem of causing poor conduction. There is also a problem that the material of the film disposed thereon enters the void J16 that is opened, and the photolithography process cannot be performed satisfactorily.
本発明は上記点に鑑みて、貫通電極の内部のボイドを残しつつ、貫通電極に残したボイドが開口してしまうことによる不具合の発生を抑制することが可能な構造の貫通電極を備えた基板およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a substrate including a through electrode having a structure capable of suppressing the occurrence of defects due to opening of the void left in the through electrode while leaving the void inside the through electrode. And it aims at providing the manufacturing method.
上記目的を達成するため、請求項1ないし4に記載の発明では、表面から裏面に貫通する貫通孔(12)が形成されたベース基板(11)と、貫通孔の内壁面を覆いつつ、内部にベース基板の表裏面を貫通するボイド(15a)が形成された第1電極層(15)と、第1金属層に形成されたボイドの両端において該ボイドの開口部を閉塞する第1金属層とは異なる材料で構成された閉塞部材(16)と、を有し、少なくとも第1金属層によって、ベース基板の表裏面を貫通する貫通電極(10)が構成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the inventions according to claims 1 to 4, the base substrate (11) having a through hole (12) penetrating from the front surface to the back surface, and the inner wall surface of the through hole are covered. A first electrode layer (15) formed with a void (15a) penetrating the front and back surfaces of the base substrate, and a first metal layer that closes the opening of the void at both ends of the void formed in the first metal layer. And a through-hole electrode (10) penetrating the front and back surfaces of the base substrate is formed by at least the first metal layer.
このように、貫通孔の内壁面を覆う第1金属層について、基板表裏面を貫通するボイドが残る形状としているため、第1金属層を形成する際のメッキ液などがボイド内に残留しないようにできる。そして、ボイドの両端を閉塞部材で閉塞するようにしているため、ボイド内に液体が残らないようにできるし、ボイドが後工程で開口してしまうことを抑制できる。したがって、貫通電極の内部のボイドを残しつつ、貫通電極に残したボイドが開口してしまうことによる不具合の発生を抑制することが可能な構造の貫通電極を備えた基板とすることが可能となる。 As described above, the first metal layer covering the inner wall surface of the through-hole has a shape in which a void penetrating the front and back surfaces of the substrate remains, so that a plating solution or the like when forming the first metal layer does not remain in the void. Can be. And since the both ends of a void are obstruct | occluded with the obstruction | occlusion member, it can prevent that a liquid remains in a void and can suppress that a void opens in a post process. Therefore, it is possible to provide a substrate having a through electrode having a structure capable of suppressing the occurrence of defects due to the opening of the void left in the through electrode while leaving the void inside the through electrode. .
請求項5ないし7に記載の発明では、ベース基板(11)を用意する工程と、ベース基板に対して貫通孔(12)を形成する工程と、貫通孔の内壁面を覆いつつ、内部にベース基板の表裏面を貫通するボイド(15a)が形成されるように第1電極層(15)を形成する工程と、第1金属層に形成されたボイドの両端において該ボイドの開口部を閉塞する閉塞部材(16)を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。 In the inventions according to claims 5 to 7, the step of preparing the base substrate (11), the step of forming the through hole (12) with respect to the base substrate, and the base inside while covering the inner wall surface of the through hole. The step of forming the first electrode layer (15) so as to form a void (15a) penetrating the front and back surfaces of the substrate, and closing the opening of the void at both ends of the void formed in the first metal layer Forming a closing member (16).
このように、貫通孔の内壁面を覆う第1金属層について、基板表裏面を貫通するボイドが残る形状としているため、第1金属層を形成する際のメッキ液などがボイド内に残留しないようにできる。そして、この後にボイドの両端を閉塞部材で閉塞するようにしているため、ボイド内に液体が残らないようにできるし、ボイドが後工程で開口してしまうことを抑制できる。したがって、閉塞部材を形成した後に高温プロセスを行ったとしても、ボイドからメッキ液などが噴出することを防止できる。また、ボイドを閉塞部材によって閉塞しているため、貫通電極の形成後に層間絶縁膜などを成膜する際に、上層に配置する膜がボイド内に入り込むことも無く、フォトリソグラフィ工程を良好に行うことが可能となる。 As described above, the first metal layer covering the inner wall surface of the through-hole has a shape in which a void penetrating the front and back surfaces of the substrate remains, so that a plating solution or the like when forming the first metal layer does not remain in the void. Can be. Then, since both ends of the void are closed with the closing member after this, liquid can be prevented from remaining in the void, and the void can be prevented from opening in a subsequent process. Therefore, even if a high temperature process is performed after forming the closing member, it is possible to prevent the plating solution or the like from being ejected from the void. In addition, since the void is blocked by the blocking member, when the interlayer insulating film or the like is formed after the through electrode is formed, the film disposed in the upper layer does not enter the void, and the photolithography process is performed well. It becomes possible.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態) 本発明の第1実施形態にかかる貫通電極を備えた基板について説明する。まず、図1を参照して、本実施形態にかかる貫通電極を備えた基板の構造について説明する。 (1st Embodiment) The board | substrate provided with the penetration electrode concerning 1st Embodiment of this invention is demonstrated. First, with reference to FIG. 1, the structure of the board | substrate provided with the penetration electrode concerning this embodiment is demonstrated.
図1に示すように、本実施形態では、貫通電極10を備えた基板1のベース基板としてシリコン基板11を用いている。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
シリコン基板11には、複数の貫通孔12が形成されている。貫通孔12は、例えば直径φ20〜100μm程度とされた円柱形状とされており、この貫通孔12内に貫通電極10が配置されている。具体的には、貫通孔12の内壁面は絶縁膜13によって覆われており、その絶縁膜13の内側にシード層14を介して第1電極層15が形成されると共に、第1電極層15内に形成されるボイド15aの両端を塞ぐように第2電極層16が形成されることで貫通電極10が形成されている。
A plurality of through
絶縁膜13は、例えば熱酸化により形成されるシリコン酸化膜などによって構成され、貫通孔12の内壁面上に所定膜厚、例えば0.5〜1.0μmの厚さで一様に形成されることでシリコン基板11と貫通電極10との絶縁を行っている。
The insulating
シード層14は、第1電極層15をメッキにて形成する際の下地金属となるものであり、例えばCuの他、Ti(チタン)、Ni(ニッケル)、Au(金)などのいずれかの金属材料を含んだ金属によって構成される。なお、ここではシード層14を絶縁膜13の表面に形成しているが、絶縁膜13の上に直接シード層14を形成するのではなく、例えばPoly−Si層と誘電体膜を順に形成してから更にシード層14を成膜する構造としても良い。このような構成とすれば、貫通電極10の周囲を囲むようにノイズ除去用のコンデンサを構成することもできる。
The
第1電極層15は、シード層14と共に貫通電極10の導体部を構成するものであり、CuもしくはCuを含む金属材料などによって構成され、例えばCuメッキなどによって形成されている。第1電極層15は、シード層14の表面に所定厚さ形成されており、第1電極層15の中央にシリコン基板11の表裏を通じるボイド15aが残るように膜厚調整されている。ボイド15aの開口径は、1〜5μm程度、例えば2μm残るようにしてあり、シリコン基板11の表裏面の両方においてボイド15aの両端が確実に開口する寸法としてある。
The
第2電極層16は、閉塞部材に相当するもので、シリコン基板11の表裏面において第1電極層15における開口部、つまりボイド15aの両端を塞ぐように埋め込まれている。本実施形態の場合、第2電極層16の表面と第1電極層15の表面が同一平面とされており、シリコン基板11の表裏面に残された絶縁膜13の表面とも同一平面とされている。このように、第2電極層16によって第1電極層15の開口部が塞がれているため、ボイド15aは、第1電極層15および第2電極層16によって囲まれた内部に残された状態となっている。
The
このように、貫通孔12内に絶縁膜13を介してシード層14および第1、第2電極層15、16が形成されることで貫通電極10がシリコン基板11に形成された構造となっている。
As described above, the
さらに、このように貫通電極10が形成されたシリコン基板11の表裏面には、層間絶縁膜17が形成されている。層間絶縁膜17は、例えばポリイミドなどによって構成されている。層間絶縁膜17のうち貫通電極10と対応する位置にはコンタクトホール17aが形成されており、このコンタクトホール17aを通じて貫通電極10が露出させられている。
Furthermore, an
そして、シリコン基板11の表面側において、層間絶縁膜17の上には表面配線18がパターニングされており、シリコン基板11の裏面側において、層間絶縁膜17の上には裏面配線19がパターニングされている。これら表面配線18および裏面配線19は、層間絶縁膜17に形成されたコンタクトホール17aを通じて貫通電極10と電気的に接続されている。
Then, on the surface side of the
このような構成によって、本実施形態にかかる貫通電極10を備えた基板1が構成されている。このように構成される貫通電極10を備えた基板1は、図示しないが、当該基板1の表裏面に集積回路などが形成されたICチップを実装し、貫通電極10を通じて各ICチップの間の電気的接続を行うようなインターポーザとして用いられる。
With such a configuration, the substrate 1 including the through
続いて、本実施形態にかかる貫通電極10を備えた基板1の製造方法について、図2〜図3を参照して説明する。
Then, the manufacturing method of the board | substrate 1 provided with the
まず、図2(a)に示すように、シリコン基板11を用意する。次に、シリコン基板11の表面にマスク材料を配置したのち、マスク材料をパターニングすることで、シリコン基板11のうち貫通電極10の形成予定領域を開口させてマスク20を形成する。そして、シリコン基板11のうち貫通電極10の形成予定領域以外をマスク20で覆った状態で異方性エッチングを行うことで、図2(b)に示すように、シリコン基板11の所定深さの位置まで直径φ20〜100μm程度の円柱形状のビアホール21を形成する。さらに、図2(c)に示すように、シリコン基板11を裏面側からビアホール21に達するまで研削・研磨する。これにより、ビアホール21が貫通孔12となってシリコン基板11に形成された状態になる。
First, as shown in FIG. 2A, a
続いて、図2(d)に示すように、例えば熱酸化を行うことで貫通孔12内を含めてシリコン基板11の表面に厚さ0.5〜1.0μm程度の絶縁膜13を形成する。そして、図2(e)に示すように、絶縁膜13の上にメッキの下地金属、例えばCu、Ti、Ni、Auのいずれかの金属材料を含んだ金属にて構成されるシード層14を形成する。その後、Cu(銅)メッキなどを施すことで貫通孔12内を含めて第1電極層15を成膜する。このとき、第1電極層15をシード層14の表面に所定厚さ形成するが、第1電極層15の中央にシリコン基板11の表裏を通じるボイド15aが残るように膜厚調整している。このように、ボイド15aが残る程度に第1電極層15を形成すれば良いため、第1電極層15の形成工程の時間短縮化が図れ、スループット向上を図ることが可能となる。
Subsequently, as shown in FIG. 2D, the insulating
なお、第1電極層15を形成する際のメッキ処理の際に、メッキ液がボイド15a内に残る可能性があるが、ボイド15aの径を1〜5μm程度確保しておけば、時間をおくことでメッキ液は乾燥して抜ける。もしくは、必要に応じて洗浄工程を行うことで、ボイド15a内のメッキ液抜きを行うことができる。
In the plating process for forming the
そして、図3(a)に示すように、第1電極層15の両端における開口部、つまりボイド15aの両端を第2電極層16によって塞ぐ工程を行う。例えば、蒸着、スパッタ、CVD法などによる気相プロセスを行うことで、第2電極層16によってボイド15aの両端を閉塞することができる。すなわち、第2電極層16をボイド15aの径の1/2以上の膜厚、例えばボイド15aの径が2μmであれば1μm以上の膜厚で成膜することで、ボイド15aの両端を閉塞できる。
Then, as shown in FIG. 3A, a step of closing the openings at both ends of the
この後、図3(b)に示すように、CMP等によって、シリコン基板11の表裏面上のシード層14や第1電極層15および第2電極層16を平坦化除去する。これにより、各貫通孔12内の第1電極層15やシード層14同士が電気的に分離されるようにして貫通電極10を形成する。このとき、第1電極層15をボイド15aが無くなるほどの膜厚としていないため、CMP等の平坦化工程の時間短縮化が図れ、さらにスループット向上が図れる。
Thereafter, as shown in FIG. 3B, the
さらに、図3(c)に示すように、貫通電極10を形成した後のシリコン基板11の表面側にポリイミドなどで構成される層間絶縁膜17を形成する工程を行った後、これをパターニングしてコンタクトホール17aを形成する。そして、層間絶縁膜17の上に表面配線18の形成工程を行い、必要に応じてCuメッキなどを表面配線18の表面に形成する。同様に、図3(d)に示すように、貫通電極10を形成した後のシリコン基板11の裏面側にポリイミドなどで構成される層間絶縁膜17を形成する工程を行った後、これをパターニングしてコンタクトホール17aを形成する。そして、層間絶縁膜17の上に裏面配線19の形成工程を行い、必要に応じてCuメッキなどを裏面配線19の表面に形成する。このようにして、本実施形態にかかる貫通電極10を備えた基板1が完成する。
Further, as shown in FIG. 3C, after performing a step of forming an
以上説明したように、本実施形態では、貫通孔12の内壁面を覆う第1電極層15について、基板表裏面を貫通するボイド15aが残る形状としているため、第1電極層15を形成する際のメッキ液などがボイド15a内に残留しないようにできる。そして、この後に液相プロセスとは異なる気相プロセスによってボイド15aの両端を第2電極層16で閉塞するようにしているため、ボイド15a内に液体が残らないようにできるし、ボイド15aが後工程で開口してしまうことを抑制できる。
As described above, in the present embodiment, the
したがって、第2電極層16を形成した後に、層間絶縁膜17の形成工程などにおいて高温プロセスを行ったとしても、ボイド15aからメッキ液などが噴出することを防止できる。また、ボイド15aを第2電極層16によって閉塞しているため、貫通電極10の形成後に層間絶縁膜17などを成膜する際に、上層に配置する膜がボイド15a内に入り込むことも無く、フォトリソグラフィ工程を良好に行うことが可能となる。
Therefore, even if a high temperature process is performed in the formation process of the
また、貫通電極10の内部にボイド15aを残した構造となるため、シリコン基板11と貫通電極10との熱膨張係数差に起因して、貫通電極10の膨張による応力がシリコン基板11に加えられたとしても、ボイド15aによってその応力が緩和される。このため、シリコン基板11にクラックが発生することを抑制することが可能となる。
Further, since the void 15 a is left inside the through
このように、本実施形態によれば、貫通電極10の内部のボイド15aを残しつつ、貫通電極10に残したボイド15aが開口してしまうことによる不具合の発生を抑制することが可能な構造の貫通電極10を備えた基板1とすることが可能となる。また、仮にボイド15aが開口してしまったとしても、内部からの液体の噴出はないため、導通不良の発生を抑制できる。
As described above, according to the present embodiment, the void 15a inside the through
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して閉塞部材となる第2電極層16の形成工程を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. This embodiment is different from the first embodiment in that the formation process of the
本実施形態では、閉塞部材となる第2電極層16を貼り付けによって形成する。図4は、この第2電極層16の形成工程の詳細を示している。
In this embodiment, the
図4(a)に示すように、第1実施形態で説明した図2(e)に示す工程まで行った物を用意する。続いて、図4(b)に示すように、第2、第3基板30、40の表面に剥離材31、41を介して第2電極層16の構成材料となる金属(例えばCuやAl(アルミニウム))によって構成された金属層32、42を配置したものを用意する。例えば、第2、第3基板30、40としては、シリコン基板やガラス基板などを用いており、剥離材31、41としては、例えば熱可塑性樹脂を用いたものなどを用いている。そして、第1電極層15が形成されたシリコン基板11の表裏面それぞれに、金属層32が形成された第2基板30と金属層42が形成された第3基板40をそれぞれの金属層32、42側をシリコン基板11側に向けて配置する。そして、加熱処理などを施すことによって、各金属層32、42を第1電極層15に接合する。
As shown in FIG. 4A, an object prepared up to the step shown in FIG. 2E described in the first embodiment is prepared. Subsequently, as shown in FIG. 4B, a metal (for example, Cu or Al (for example, Cu or Al)) is formed on the surface of the second and
その後、図4(c)に示すように、剥離材31、41において第2、第3基板30、40をシリコン基板11から剥離させることで金属層32、42のみを残す。例えば、加熱処理を行うことで剥離材31、41に気泡を発生させ、剥離材31、41において第2、第3基板30、40を剥離させることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the second and
そして、図4(d)に示すように、金属層32、42および第1電極層15のうちシリコン基板11の表裏面に形成された部分をパターニングすることで、これらを貫通孔12と対応する位置に残す。これにより、金属層32、42によって第2電極層16を構成すると共に、シード層14および第1、第2電極層15、16による貫通電極10が構成される。
And as shown in FIG.4 (d), by patterning the part formed in the front and back of the
この後の工程については、第1実施形態と同様であり、図3(b)以降に示す各種工程を行うことで、第1実施形態と同様の構造の貫通電極10を備えた基板1を製造することができる。なお、このような製造方法による場合、第2電極層16の表面が第1電極層15の表面と同一平面とはならないが、第2電極層16の膜厚は例えば1〜2μm程度と薄く、段差は殆ど形成されないため、この後のフォトリソグラフィ工程の際に影響を及ぼすものではない。
Subsequent steps are the same as those in the first embodiment, and the substrate 1 including the through
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
例えば、上記第1実施形態では、ボイド15aの両端を閉塞するための閉塞部材を金属材料からなる第2電極層16によって構成している。しかしながら、これは単なる一例を示したものであり、他の材料、例えばPoly−Siや樹脂などによって閉塞部材を構成しても良い。例えば、CVDや真空充填などによって金属とは異なる材料による閉塞部材を形成することができる。その場合であっても、CMPなどによる貫通電極10の平坦化の際に、第1電極層15の表面と閉塞部材の表面とが同一平面となるようにでき、第1電極層15を露出させることができるため、第1電極層15と表面配線18や裏面配線19との電気的接続は図れる。
For example, in the first embodiment, the closing member for closing both ends of the void 15a is configured by the
また、閉塞部材の形成工程は液相プロセスと異なるプロセスであれば良く、気相プロセス以外に、固相プロセスによって行っても良い。例えば、減圧雰囲気下において第1電極層15を形成した後のシリコン基板11の表面に粒状金属のペレットを撒き、加熱しながら減圧雰囲気を大気雰囲気に戻すと、減圧されているボイド15aの開口部にペレットが引き寄せられ、溶融した金属材料でボイド15aの両端を塞ぐことができる。このようにすれば、固相プロセスによって第2電極層16を形成することもできる。
Moreover, the formation process of the obstruction | occlusion member should just be a process different from a liquid phase process, and may be performed by a solid-phase process other than a gaseous-phase process. For example, when a granular metal pellet is spread on the surface of the
また、ベース基板としてシリコン基板11を用いたが、他の半導体基板を用いても良いし、ガラス基板やセラミック基板などを用いても良い。ベース基板として絶縁性基板を用いていれば、絶縁膜13を形成する必要も無くなる。
Further, although the
さらに、上記各実施形態では、第1電極層15と閉塞部材とを異なる材料で構成するようにしたが、第1電極層15と同じ材料で構成しても良い。
Further, in each of the above embodiments, the
1 基板
10 貫通電極
11 シリコン基板
12 貫通孔
15 第1電極層
15a ボイド
16 第2電極層
17 層間絶縁膜
18 表面配線
19 裏面配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記貫通孔の内壁面を覆いつつ、内部に前記ベース基板の表裏面を貫通するボイド(15a)が形成された第1電極層(15)と、
前記第1金属層に形成された前記ボイドの両端において該ボイドの開口部を閉塞する前記第1金属層とは異なる材料で構成された閉塞部材(16)と、を有し、
少なくとも前記第1金属層によって、前記ベース基板の表裏面を貫通する貫通電極(10)が構成されていることを特徴とする貫通電極を備えた基板。 A base substrate (11) having a through hole (12) penetrating from the front surface to the back surface;
A first electrode layer (15) in which a void (15a) penetrating the front and back surfaces of the base substrate is formed inside while covering an inner wall surface of the through hole;
A closing member (16) made of a material different from the first metal layer that closes the opening of the void at both ends of the void formed in the first metal layer;
A substrate provided with a through electrode, wherein a through electrode (10) penetrating the front and back surfaces of the base substrate is constituted by at least the first metal layer.
前記ベース基板に対して貫通孔(12)を形成する工程と、
前記貫通孔の内壁面を覆いつつ、内部に前記ベース基板の表裏面を貫通するボイド(15a)が形成されるように第1電極層(15)を形成する工程と、
前記第1金属層に形成された前記ボイドの両端において該ボイドの開口部を閉塞する閉塞部材(16)を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする貫通電極を備えた基板の製造方法。 Preparing a base substrate (11);
Forming a through hole (12) in the base substrate;
Forming a first electrode layer (15) so as to form a void (15a) penetrating the front and back surfaces of the base substrate while covering an inner wall surface of the through hole;
Forming a closing member (16) for closing the opening of the void at both ends of the void formed in the first metal layer, and manufacturing a substrate having a through electrode Method.
前記貫通孔の内壁面を覆うように前記第1金属層の下地金属となるシード層(15)を形成する工程と、
前記第1金属層を前記シード層の表面にメッキ処理によって形成する工程と、を含んでいることを特徴とする請求項5に記載の貫通電極を備えた基板の製造方法。 The step of forming the first metal layer includes
Forming a seed layer (15) serving as a base metal of the first metal layer so as to cover an inner wall surface of the through hole;
The method for manufacturing a substrate having a through electrode according to claim 5, further comprising: forming the first metal layer on a surface of the seed layer by plating.
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