JP2017126865A - Method of manufacturing electronic component, and the electronic component - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子部品の製造方法及び電子部品に関する。 The present invention relates to an electronic component manufacturing method and an electronic component.
従来より、半導体素子、ＭＥＭＳ素子、又は圧電素子等の電子素子をキャビティ内に実装した電子部品が知られている。このような電子部品として、キャビティ内とパッケージ外部とを電気的に接続する貫通電極を有し、キャビティ内において、貫通電極と電気的に接続する金属バンプ上に電子素子を実装する構成が提案されている。 Conventionally, an electronic component in which an electronic element such as a semiconductor element, a MEMS element, or a piezoelectric element is mounted in a cavity is known. As such an electronic component, a configuration has been proposed in which a through electrode that electrically connects the inside of the cavity and the outside of the package is mounted, and the electronic element is mounted on a metal bump that is electrically connected to the through electrode in the cavity. ing.
例えば、特許文献１には、パッケージ内に実装される電子素子の裏面にバンプ電極を形成し、ベース基板に形成された貫通孔を当該バンプ電極によって塞ぐことで、貫通電極とバンプ電極との電気的接続を可能とする技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a bump electrode is formed on the back surface of an electronic element mounted in a package, and a through-hole formed in the base substrate is closed with the bump electrode, whereby the electrical connection between the through-electrode and the bump electrode is disclosed. A technique that enables a general connection is disclosed.
しかしながら従来技術には次の課題がある。
近年、電子機器の小型化、高性能化に伴い、上述の電子部品に対してさらなる小型化への要求が高まっている。そこで、電子部品のパッケージサイズ、特には電子部品の実装面積を減らすべく金属バンプの径を小さくすることが提案されている。しかしながら、金属バンプの径を小さくすると、これに伴い金属バンプの高さも小さくなるので、電子素子の実装後における、電子素子とベース基板との間のクリアランスが狭くなり、電子部品が外部衝撃を受けた際や、電子素子の実装時などに、電子素子とベース基板とが接触する可能性が増大する。その結果、電子部品の信頼性低下、歩留まり向上につながる虞がある。即ち、従来技術では、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法、及び電子部品に関しては何ら開示されていない。
However, the prior art has the following problems.
In recent years, with the miniaturization and high performance of electronic devices, there is an increasing demand for further miniaturization of the above-described electronic components. Accordingly, it has been proposed to reduce the diameter of the metal bumps in order to reduce the package size of the electronic component, particularly the mounting area of the electronic component. However, if the diameter of the metal bumps is reduced, the height of the metal bumps is reduced accordingly, so that the clearance between the electronic element and the base substrate after mounting the electronic element is reduced, and the electronic component is subjected to external impact. When the electronic device is mounted or when the electronic device is mounted, the possibility that the electronic device and the base substrate come into contact with each other increases. As a result, there is a possibility that the reliability of the electronic component is lowered and the yield is improved. That is, in the prior art, there is no disclosure regarding an electronic component manufacturing method and an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
そこで本発明は、上記課題を解決すべく、金属バンプ上に電子素子が実装されている電子部品の製造方法、及び電子部品において、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法、及び電子部品を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing an electronic component in which an electronic element is mounted on a metal bump, and a method for manufacturing an electronic component capable of achieving both downsizing and improved reliability in the electronic component, And an electronic component.
上記目的を達成するために本発明の電子部品の製造方法にあっては、ベース基板とリッド基板とを有するパッケージの前記ベース基板上に実装される電子素子に対して、前記ベース基板を貫通する貫通電極が電気的に接続されている電子部品の製造方法であって、
前記ベース基板に対して貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、少なくとも前記貫通孔の開口端の周辺領域において電極膜を形成する電極膜形成工程と、前記開口端に金属バンプを形成するバンプ形成工程と、前記貫通孔の内部に金属めっきを充填し、前記貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、前記金属バンプの表面において前記貫通孔とは反対側の表面に、金属めっきを形成するバンプめっき形成工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, in the method of manufacturing an electronic component according to the present invention, an electronic element mounted on the base substrate of a package having a base substrate and a lid substrate passes through the base substrate. A method of manufacturing an electronic component in which a through electrode is electrically connected,
A through hole forming step for forming a through hole in the base substrate; an electrode film forming step for forming an electrode film at least in a peripheral region of the open end of the through hole; and a bump formation for forming a metal bump at the open end A step of filling the inside of the through-hole with metal plating to form the through-electrode, and a bump for forming metal plating on the surface of the metal bump opposite to the through-hole. And a plating formation step.
かかる製造方法によれば、金属バンプの表面において貫通孔の反対側の表面に、金属めっきを形成するバンプめっき形成工程が設けられているので、金属バンプが小型化した場合であっても、金属バンプの表面に形成される金属めっきによって、電子素子とベース基板とのクリアランスを確保することが可能になる。よって、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法を提供することが可能になる。 According to such a manufacturing method, since the bump plating forming process for forming metal plating is provided on the surface of the metal bump opposite to the through hole, even if the metal bump is downsized, the metal bump is formed. The metal plating formed on the surface of the bump makes it possible to ensure the clearance between the electronic element and the base substrate. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
また、本発明では、
前記貫通電極形成工程と前記バンプめっき形成工程とを同工程で行うと好適である。
In the present invention,
It is preferable that the through electrode forming step and the bump plating forming step are performed in the same step.
かかる製造方法によれば、貫通電極形成工程とバンプめっき形成工程とを同工程で行うので、電子部品の生産性を高めることが可能になる。即ち、一度のめっき処理によって貫通電極とバンプめっきとを形成できるので、貫通電極、及びバンプめっきを形成するにあたり、別々にめっき工程を設ける必要がなく、電子部品の生産性を高めることが可能になる。 According to this manufacturing method, since the through electrode forming step and the bump plating forming step are performed in the same step, it is possible to increase the productivity of the electronic component. That is, since the through electrode and the bump plating can be formed by a single plating process, it is not necessary to provide a separate plating step when forming the through electrode and the bump plating, and it is possible to increase the productivity of electronic components. Become.
また、本発明では、
バンプめっき工程では、金属バンプの周囲をレジスト膜で覆い、該レジスト膜と金属バンプによって形成される凹部に金属めっきを形成すると好適である。
In the present invention,
In the bump plating step, it is preferable that the periphery of the metal bump is covered with a resist film, and the metal plating is formed in the recess formed by the resist film and the metal bump.
かかる製造方法によれば、
バンプめっき工程において、金属バンプ上に確実にめっきを形成することが可能になる。また、レジスト膜の厚みを変更することで、金属バンプ上の金属メッキの高さを適宜変更することが可能になるので、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法をより容易に提供することが可能になる。
According to such a manufacturing method,
In the bump plating process, plating can be reliably formed on the metal bumps. Also, by changing the thickness of the resist film, the height of the metal plating on the metal bumps can be changed as appropriate, making it easier to manufacture electronic components that can achieve both downsizing and improved reliability. Can be provided to.
また、本発明では、
前記バンプめっき工程において、前記金属バンプの周囲を前記レジスト膜で覆う際に、前記レジスト膜の高さが、前記金属バンプの高さよりも高くなるように、前記レジスト膜を形成すると好適である。
In the present invention,
In the bump plating step, it is preferable that the resist film is formed such that when the periphery of the metal bump is covered with the resist film, the height of the resist film is higher than the height of the metal bump.
かかる製造方法によれば、レジスト膜の高さが金属バンプの高さよりも高いので、金属バンプ上に確実にバンプめっきを形成することが可能になる。よって、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法をより容易に提供することが可能になる。 According to this manufacturing method, since the height of the resist film is higher than the height of the metal bump, it is possible to reliably form bump plating on the metal bump. Therefore, it is possible to more easily provide a method for manufacturing an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
また、本発明では、
前記貫通孔形成工程の後であって、かつ前記電極膜形成工程の前に、前記貫通孔の内側面と、前記内側面に接続するように前記ベース基板上に絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程が設けられており、前記電極膜形成工程では、少なくとも前記貫通孔の開口端の周辺領域において前記絶縁膜上に電極膜を形成すると好適である。
In the present invention,
Forming an insulating film on the base substrate so as to be connected to the inner surface of the through-hole and the inner surface after the through-hole forming step and before the electrode film forming step In the electrode film forming step, it is preferable to form an electrode film on the insulating film at least in the peripheral region of the opening end of the through hole.
かかる製造方法によれば、導電性の基板を用いる場合であっても、複数の貫通電極間における絶縁性を確保することが可能になる。よって、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法をより容易に提供することが可能になる。 According to such a manufacturing method, even when a conductive substrate is used, it is possible to ensure insulation between a plurality of through electrodes. Therefore, it is possible to more easily provide a method for manufacturing an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
また、本発明では、
前記絶縁膜形成工程の後であって、かつ前記電極膜形成工程の前に、前記貫通孔の内側面に下地金属層を形成する下地金属形成工程を有しており、前記貫通電極形成工程では、前記下地金属層の表面に、無電解めっき法によって前記金属めっきを形成すると好適である。
In the present invention,
After the insulating film forming step and before the electrode film forming step, the method includes a base metal forming step of forming a base metal layer on the inner surface of the through hole. In the through electrode forming step, It is preferable that the metal plating is formed on the surface of the base metal layer by an electroless plating method.
かかる製造方法によれば、下地金属層を核として、無電解めっきによってめっきを形成していくことができるので、貫通孔の内側面に対して均一にめっき層を形成することが可能になる。よって、貫通孔内に空隙等を生じさせることなく、めっきを充填できるので、貫通電極の信頼性を高めることができる。また、めっきによってパッケージを確実に封止できるので、電子部品の密封性を高めることが可能になる。 According to such a manufacturing method, plating can be formed by electroless plating using the base metal layer as a nucleus, so that a plating layer can be formed uniformly on the inner surface of the through hole. Therefore, the plating can be filled without generating a void or the like in the through hole, and the reliability of the through electrode can be improved. In addition, since the package can be reliably sealed by plating, it is possible to improve the sealing performance of the electronic component.
また、本発明では、
前記貫通電極形成工程と前記バンプめっき形成工程では、前記金属バンプに電圧を印加した状態で、電解めっき法によって、前記貫通孔の内部と前記金属バンプの表面のそれぞれに前記金属めっきを形成することを特徴とする。
In the present invention,
In the through electrode forming step and the bump plating forming step, the metal plating is formed in each of the inside of the through hole and the surface of the metal bump by an electrolytic plating method with a voltage applied to the metal bump. It is characterized by.
かかる製造方法によれば、金属バンプを核として電解めっき法によってめっきを形成することができるので、電解めっき法を行う際に、金属バンプ以外に別途部材、装置などを必要とせず、簡易な構成でめっきを形成することができる。よって、製造コストを低減することが可能になる。さらに、電解めっきによって貫通電極の信頼性を向上させ、電子部品の密封性を高めることが可能になる。 According to such a manufacturing method, plating can be formed by electrolytic plating using a metal bump as a core. Therefore, when performing the electrolytic plating method, there is no need for a separate member or apparatus in addition to the metal bump, and a simple configuration. With this, plating can be formed. Therefore, the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, the reliability of the through electrode can be improved by electrolytic plating, and the sealing performance of the electronic component can be improved.
また、本発明では、
前記電子素子とは、ＭＥＭＳ、半導体デバイス又は水晶振動子であると好適である。
In the present invention,
The electronic element is preferably a MEMS, a semiconductor device, or a crystal resonator.
かかる製造方法によれば、多種の電子部品に対して、小型化と信頼性向上を両立可能な製造方法を提供することが可能になる。 According to such a manufacturing method, it is possible to provide a manufacturing method capable of achieving both a reduction in size and an improvement in reliability for various electronic components.
また、本発明では、
ベース基板とリッド基板とを有するパッケージと、前記ベース基板を貫通する貫通孔内に充填されている金属めっきとによって形成される貫通電極と、前記貫通電極における前記キャビティ側の端面と接続する金属バンプとを有し、前記金属バンプ表面において前記貫通孔とは反対側の表面に金属めっきが形成されており、該金属めっき上に電子素子が実装されていることを特徴とする。
In the present invention,
A through-electrode formed by a package having a base substrate and a lid substrate, metal plating filled in a through-hole penetrating the base substrate, and a metal bump connected to an end surface of the through-electrode on the cavity side And a metal plating is formed on the surface of the metal bump opposite to the through hole, and an electronic element is mounted on the metal plating.
かかる構成によれば、金属バンプ表面に金属メッキが形成されているので、金属バンプが小型化した場合であっても、金属バンプの表面に形成される金属めっきによって、電子素子とベース基板とのクリアランスを確保することが可能になる。よって、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品を提供することが可能になる。 According to such a configuration, since the metal plating is formed on the surface of the metal bump, even if the metal bump is downsized, the metal plating formed on the surface of the metal bump causes the electronic element and the base substrate to be separated. Clearance can be secured. Therefore, it is possible to provide an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
また、本発明では、
前記ベース基板上において前記貫通孔の開口端の周囲には、前記貫通電極と接続する電極膜が形成されており、前記金属バンプは、前記貫通電極の端面と前記電極膜上に形成されていることを特徴とする。
In the present invention,
On the base substrate, an electrode film connected to the through electrode is formed around the opening end of the through hole, and the metal bump is formed on the end surface of the through electrode and the electrode film. It is characterized by that.
かかる構成によれば、貫通電極に対してベース基板上の電極膜が接続されており、金属バンプがこの貫通電極上にも形成されていることによって、貫通電極と金属バンプとの電気的接続の安定性をより高めることが可能になる。よって、工程の簡素化、低コスト化を実現することができる。 According to such a configuration, the electrode film on the base substrate is connected to the through electrode, and the metal bump is also formed on the through electrode, whereby electrical connection between the through electrode and the metal bump is achieved. Stability can be further increased. Therefore, simplification of the process and cost reduction can be realized.
また、本発明では、
前記貫通孔において前記キャビティとは反対側の端面では、前記貫通電極が前記貫通孔の内側側面から前記ベース基板上にまで延出していることを特徴とする。
In the present invention,
In the through hole, at the end surface opposite to the cavity, the through electrode extends from the inner side surface of the through hole to the base substrate.
かかる構成によれば、貫通電極がベース基板上にまで延出しているので、はんだや接着剤等を用いて電子部品を基板に実装する際に、電子部品の実装面積を確保することができる。よって、電子部品の実装強度を向上させることが可能になる。 According to this configuration, since the through electrode extends to the base substrate, the mounting area of the electronic component can be secured when the electronic component is mounted on the substrate using solder, an adhesive, or the like. Therefore, it is possible to improve the mounting strength of the electronic component.
以上説明したように、本発明によれば、金属バンプ上に電子素子が実装されている電子部品の製造方法、及び電子部品において、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法、及び電子部品を提供することが可能になる。 As described above, according to the present invention, a method for manufacturing an electronic component in which an electronic element is mounted on a metal bump, and a method for manufacturing an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability in the electronic component, And electronic components can be provided.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 DETAILED DESCRIPTION Exemplary embodiments for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the following embodiments are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. Absent.
（第１実施形態）
図１〜図１３を参照して、本発明の第１実施形態に係る電子部品の製造方法について説明する。
(First embodiment)
With reference to FIGS. 1-13, the manufacturing method of the electronic component which concerns on 1st Embodiment of this invention is demonstrated.
（１：電子部品の概略構成）
図１は、本実施形態における電子部品の貫通電極、及び金属バンプ１０６（バンプ電極）の概略構成を示す図である。なお、ここでは不図示であるが、本実施形態における電子部品は、ベース基板１０１とリッド基板（不図示）との間に形成されたキャビティ内において、ベース基板１０１上に電子デバイス１２０（電子素子）が実装される構成を有している。
(1: Schematic configuration of electronic components)
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a through electrode of an electronic component and a metal bump 106 (bump electrode) in the present embodiment. Although not shown here, the electronic component in the present embodiment has an electronic device 120 (electronic element) on the base substrate 101 in a cavity formed between the base substrate 101 and a lid substrate (not shown). ) Is implemented.
ベース基板１０１、リッド基板は、従来より知られている基板を適用することが可能であるが、本実施形態では、ベース基板１０１として、厚みが３００〜５００μｍ程度のシリコン基板を用いている。 Conventionally known substrates can be applied to the base substrate 101 and the lid substrate. In this embodiment, a silicon substrate having a thickness of about 300 to 500 μm is used as the base substrate 101.
また、ベース基板１０１とリッド基板の接合方法は、接着剤による接合、陽極接合による接合など、従来より知られている接合方法を用いることができる。また、ベース基板１０１、及びリッド基板は、いずれも平板状としてこれらの基板の間に枠状部材を介在させてもよいし、少なくとも一方を凹状とすることでキャビティを形成してもよい。 As a method for bonding the base substrate 101 and the lid substrate, conventionally known bonding methods such as bonding by an adhesive and bonding by anodic bonding can be used. In addition, the base substrate 101 and the lid substrate may both be flat and a frame member may be interposed between these substrates, or a cavity may be formed by making at least one concave.
電子デバイス１２０は、ベース基板１０１に形成された金属バンプ１０６と、さらにその表面に形成された後述のバンプめっき１１２上に実装されている。電子デバイス１２０上には電極パッド１２１形成されているので、この電極パッド１２１とバンプめっき１１２とが接触することで、電子デバイス１２０と金属バンプ１０６とを電気的に接続することが可能になる。
なお、本実施形態における電子デバイス１２０としては、ＭＥＭＳ素子（ＭＥＭＳ技術によって作製された素子）、半導体デバイス、又は水晶振動子などを用いることができる。
The electronic device 120 is mounted on a metal bump 106 formed on the base substrate 101 and a bump plating 112 described later formed on the surface of the metal bump 106. Since the electrode pad 121 is formed on the electronic device 120, the electronic device 120 and the metal bump 106 can be electrically connected by contacting the electrode pad 121 and the bump plating 112.
In addition, as the electronic device 120 in this embodiment, a MEMS element (element produced by MEMS technology), a semiconductor device, a crystal resonator, or the like can be used.
また、ベース基板１０１の表面及び貫通孔１０４の内側面には、絶縁膜１０３が連続して形成されており、さらに貫通孔１０４の一方の開口端の周辺領域には、絶縁膜１０３の表面に電極配線１０５（電極膜）が形成されている。そして、電極配線１０５の表面に、金属バンプ１０６が形成されている。図１では、電極配線１０５が、金属バンプ１０６よりも外側にはみ出す領域に形成されている構成が示されているが、金属バンプ１０６が電極配線１０５を覆うように形成されていてもよい。この場合は、金属バンプ１０６の実装面積を広くとることが可能になる。 In addition, an insulating film 103 is continuously formed on the surface of the base substrate 101 and the inner side surface of the through hole 104, and further, on the surface of the insulating film 103 in the peripheral region of one opening end of the through hole 104. Electrode wiring 105 (electrode film) is formed. A metal bump 106 is formed on the surface of the electrode wiring 105. Although FIG. 1 shows a configuration in which the electrode wiring 105 is formed in a region protruding outside the metal bump 106, the metal bump 106 may be formed so as to cover the electrode wiring 105. In this case, the mounting area of the metal bump 106 can be increased.
そして、貫通孔１０４には、内側面において絶縁膜１０３の表面にシード膜１０８（下地金属）が形成されており、さらにシード膜１０８の表面には、金属めっきが充填されることで形成された貫通ビア１０９が設けられている。なお、本実施形態では、貫通ビア１０９の直径を３０〜６０μｍ程度としている。 In the through hole 104, a seed film 108 (underlying metal) is formed on the surface of the insulating film 103 on the inner side surface, and the surface of the seed film 108 is formed by filling with metal plating. A through via 109 is provided. In the present embodiment, the diameter of the through via 109 is about 30 to 60 μm.
一方、貫通孔１０４の他方の開口端の周辺領域では、絶縁膜１０３の表面にシード膜１０８が延出しており、このシード膜１０８を覆うように、貫通ビア１０９が延出されている。さらに、シード膜１０８、貫通ビア１０９を覆うように、拡散防止膜１１０が成膜されており、その表面に、外部接続用電極１１１が形成されている。 On the other hand, in the peripheral region of the other opening end of the through hole 104, the seed film 108 extends on the surface of the insulating film 103, and the through via 109 extends so as to cover the seed film 108. Further, a diffusion prevention film 110 is formed so as to cover the seed film 108 and the through via 109, and an external connection electrode 111 is formed on the surface thereof.
なお、本実施形態では、拡散防止膜１１０としてＮｉを用い、外部接続用電極１１１としてＡｕを用いている。また、拡散防止膜１１０は、貫通ビア１０９の表面を覆うのみならず、貫通ビア１０９の側面も覆うように、即ち、貫通ビア１０９が露出しないように完全に覆うように構成してもよい。これにより、貫通ビア１０９の耐久性を向上させることが可能になる。 In this embodiment, Ni is used as the diffusion preventing film 110 and Au is used as the external connection electrode 111. Further, the diffusion preventing film 110 may be configured not only to cover the surface of the through via 109 but also to cover the side surface of the through via 109, that is, to completely cover the through via 109 so as not to be exposed. Thereby, the durability of the through via 109 can be improved.
（２：電子部品の製造方法）
図２〜図１３を参照して、本実施形態に係る電子部品の製造方法について説明する。
まず、図２に示すように、ベース基板１０１として、シリコンやＧａＡｓといった半導体、ガラス、又はセラミックスなどの絶縁体から形成される基板を準備する。ベース基板１０１の材料を選択する際は、ベース基板１０１に実装する電子デバイス１２０の諸特性を考慮して選択する。
(2: Manufacturing method of electronic parts)
With reference to FIGS. 2-13, the manufacturing method of the electronic component which concerns on this embodiment is demonstrated.
First, as shown in FIG. 2, a substrate formed from an insulator such as a semiconductor such as silicon or GaAs, glass, or ceramics is prepared as the base substrate 101. When the material of the base substrate 101 is selected, the material is selected in consideration of various characteristics of the electronic device 120 mounted on the base substrate 101.
（２−１：貫通孔形成工程）
次に、図３、図４に示すように、ベース基板１０１の所定の位置に貫通孔１０４を形成する（貫通孔形成工程）。貫通孔形成工程では、まず、ベース基板１０１の表面、裏面をレジスト膜などの保護膜で覆い、その後、後述する貫通孔１０４を形成する位置以外の領域のみが保護膜で覆われるようにパターン１０２Ａを形成する。これにより、貫通孔１０４の位置のみが露出したマスクパターンが形成される。なお、ベース基板１０１の裏面では、一様に保護膜１０２Ｂが形成されている。なお、ここでは貫通孔１０４がひとつだけ図示されているが、本実施形態では、ウェハ上に複数個の電子部品を形成する場合を想定しており、ウェハ上に貫通孔１０４が複数形成されているものとする。
(2-1: Through hole forming step)
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, a through hole 104 is formed at a predetermined position of the base substrate 101 (through hole forming step). In the through-hole forming step, first, the surface 102b of the base substrate 101 is covered with a protective film such as a resist film. Form. Thereby, a mask pattern in which only the position of the through hole 104 is exposed is formed. Note that a protective film 102 </ b> B is uniformly formed on the back surface of the base substrate 101. Although only one through hole 104 is shown here, in the present embodiment, it is assumed that a plurality of electronic components are formed on the wafer, and a plurality of through holes 104 are formed on the wafer. It shall be.
その後、図４に示すように、ドライエッチング法または、ベース基板１０１の材質によっては、ウエットエッチング法やブラスト加工を用いて、貫通孔１０４を形成する。貫通孔１０４を形成した後は、マスクパターン１０２Ａおよび１０２Ｂを剥離する。上述したように、本実施形態における貫通孔１０４の直径は３０〜６０μｍとする。 Thereafter, as shown in FIG. 4, the through-hole 104 is formed using a dry etching method or a wet etching method or a blast process depending on the material of the base substrate 101. After the through hole 104 is formed, the mask patterns 102A and 102B are peeled off. As described above, the diameter of the through hole 104 in this embodiment is 30 to 60 μm.
（２−２：絶縁膜形成工程）
次に、図５に示すように、貫通孔１０４の内側面とベース基板１０１の表面、裏面に対して、互いが連続するように絶縁膜１０３を形成する。絶縁膜１０３は、ＣＶＤ法により形成することができる。このとき、絶縁膜１０３の厚みは、０．５〜２．０μｍとすることができる。また、本実施形態では、絶縁膜１０３をＳｉＯ２によって形成しているが、ＳｉＯ２のみならず、ＳｉＯ２膜上にＳｉＮ膜を形成することで絶縁膜１０３を形成しても良い。
(2-2: Insulating film forming step)
Next, as shown in FIG. 5, an insulating film 103 is formed on the inner surface of the through hole 104 and the front and back surfaces of the base substrate 101 so as to be continuous with each other. The insulating film 103 can be formed by a CVD method. At this time, the thickness of the insulating film 103 can be set to 0.5 to 2.0 μm. In the present embodiment, the insulating film 103 is formed of SiO 2. However, the insulating film 103 may be formed by forming a SiN film on the SiO 2 film as well as the SiO 2.
（２−３：電極膜形成工程）
次に、図６、図７に示すように、貫通孔１０４の一方の開口端の周辺領域に電極配線１０５（電極膜）を形成する。電極配線１０５は、絶縁膜１０３上に形成されている。電極配線１０５としては、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒや、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉの構成を採用することができる。この電極配線１０５は、スパッタ法により、露光パターニングにて、所望の箇所に形成する。
(2-3: Electrode film forming step)
Next, as shown in FIGS. 6 and 7, an electrode wiring 105 (electrode film) is formed in a peripheral region around one open end of the through hole 104. The electrode wiring 105 is formed on the insulating film 103. As the electrode wiring 105, a configuration of Au / Ni / Cr or Au / Pt / Ti can be adopted. The electrode wiring 105 is formed at a desired location by exposure patterning using a sputtering method.
具体的には、まず、図６に示すように、ベース基板１０１の表面において、電極配線１０５を形成するためにレジスト膜１０２Ａをマスクとするマスクパターンを形成する。また、ベース基板１０１の裏面において、後述する外部接続用電極１１１の領域を形成するためのレジスト膜１０２Ｂをマスクとするマスクパターンを形成する（レジスト膜形成工程）。 Specifically, first, as shown in FIG. 6, a mask pattern using the resist film 102 </ b> A as a mask is formed on the surface of the base substrate 101 in order to form the electrode wiring 105. Further, a mask pattern is formed on the back surface of the base substrate 101 using a resist film 102B as a mask for forming a region of an external connection electrode 111 to be described later (resist film forming step).
次に、図７に示すように、電極配線１０５を、レジスト膜１０２Ａを覆うようにして、スパッタ法で形成する。これにより、電極配線１０５には、貫通孔１０４の一方の開口端の周辺領域と、そのさらに外側の領域との境界に段差が形成されることになる。即ち、段差状の電極配線１０５が形成される。なお、電極配線１０５の材質は上述の通りであるが、例えば、Ａｕ／Ｎｉ／Ｃｒによって電極配線１０５を構成する場合は、Ａｕは１０００〜１５００Å、Ｎｉは１０００〜２０００Å、Ｃｒは３００〜６００Åとすることができる。なお、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉによって電極配線１０５を構成する場合も同様の厚さである。 Next, as shown in FIG. 7, the electrode wiring 105 is formed by sputtering so as to cover the resist film 102A. As a result, a step is formed in the electrode wiring 105 at the boundary between the peripheral region of one open end of the through-hole 104 and the region outside thereof. That is, the stepped electrode wiring 105 is formed. The material of the electrode wiring 105 is as described above. For example, when the electrode wiring 105 is made of Au / Ni / Cr, Au is 1000 to 1500 mm, Ni is 1000 to 2000 mm, and Cr is 300 to 600 mm. can do. Note that the thickness is similar when the electrode wiring 105 is formed of Au / Pt / Ti.
（２−４：バンプ形成工程）
次に、図８に示すように、貫通孔１０４の一方の開口端を覆うように金属バンプ１０６を形成する。金属バンプ１０６は、貫通孔１０４の周辺領域に形成された段差状の電極配線１０５の下段領域に超音波接続によって形成されている。金属バンプ１０６の材料としては、ＡｕあるいはＣｕを使用することができる。
(2-4: Bump formation process)
Next, as shown in FIG. 8, metal bumps 106 are formed so as to cover one open end of the through hole 104. The metal bump 106 is formed by ultrasonic connection in the lower region of the stepped electrode wiring 105 formed in the peripheral region of the through hole 104. As a material of the metal bump 106, Au or Cu can be used.
この金属バンプ１０６の直径は５０〜１００μｍであり、その高さは５０〜１００μｍとすることができる。金属バンプ１０６の直径は、貫通孔１０４の直径の１．５倍以上であるとよい。これにより、金属バンプ１０６の位置精度（誤差）によらず、金属バンプと後述の貫通ビア１０９との接続を確実に確保することができる。しかしながら、電子部品の小型化の要求に応じて、貫通孔１０４の直径の１．５倍未満の径を有する金属バンプ１０６であってもよい。
このように、上述の電極膜形成工程において形成した段差状の電極配線１０５の下段領域に金属バンプ１０６を形成しているので、形成する際の位置決めが容易である。即ち、確実に貫通孔１０４を塞ぐことが可能になる。
The metal bump 106 has a diameter of 50 to 100 μm and a height of 50 to 100 μm. The diameter of the metal bump 106 is preferably 1.5 times or more the diameter of the through hole 104. As a result, the connection between the metal bump and a later-described through via 109 can be reliably ensured regardless of the positional accuracy (error) of the metal bump 106. However, the metal bump 106 having a diameter less than 1.5 times the diameter of the through hole 104 may be used in accordance with a demand for downsizing of the electronic component.
As described above, since the metal bumps 106 are formed in the lower region of the stepped electrode wiring 105 formed in the above-described electrode film forming step, positioning during formation is easy. That is, the through hole 104 can be reliably closed.
（２−５：バンプめっき形成工程、下地金属形成工程、貫通電極形成工程）
次に図９〜図１２に示すように、貫通孔１０４にシード膜１０８を形成し、さらに金属バンプ１０６の表面にバンプめっき１１２を形成する。また、貫通孔１０４内に貫通ビア１０９を形成する。
(2-5: bump plating formation process, base metal formation process, through electrode formation process)
Next, as shown in FIGS. 9 to 12, the seed film 108 is formed in the through hole 104, and the bump plating 112 is further formed on the surface of the metal bump 106. A through via 109 is formed in the through hole 104.
まず、図９に示すように、ベース基板１０１の表面において、電極配線１０５の表面にレジスト膜１０７を形成する。この際、レジスト膜１０７の厚みは、レジスト膜１０７の表面が金属バンプ１０６の最上部よりも高くなるような厚みであるとよい。より具体的には、本実施形態では、金属バンプ１０６の高さが５０〜１００μｍであるので、レジスト膜１０７の厚みも５０〜１００μｍ程度、もしくはそれ以上であるとよい。 First, as shown in FIG. 9, a resist film 107 is formed on the surface of the electrode wiring 105 on the surface of the base substrate 101. At this time, the thickness of the resist film 107 is preferably such that the surface of the resist film 107 is higher than the uppermost portion of the metal bump 106. More specifically, in this embodiment, since the height of the metal bump 106 is 50 to 100 μm, the thickness of the resist film 107 is preferably about 50 to 100 μm or more.
次に、図１０に示すように、貫通孔１０４の内側面にシード膜１０８を形成する。シード膜１０８の形成方法については詳述しないが、ベース基板１０１の裏面に形成したレジスト膜１０２Ｂ上にスパッタ法でシード膜１０８を形成する。なお、ここでは無電解めっき法による貫通ビア１０９の形成方法を説明するが、貫通ビア１０９は、電解めっき法で形成してもよく、この場合は、シード膜１０８は不要である。また、シード膜１０８を形成する工程は、上述したレジスト膜１０７を形成する工程の前に行ってもよい。 Next, as shown in FIG. 10, a seed film 108 is formed on the inner surface of the through hole 104. Although a method for forming the seed film 108 is not described in detail, the seed film 108 is formed on the resist film 102B formed on the back surface of the base substrate 101 by a sputtering method. Here, a method of forming the through via 109 by electroless plating is described, but the through via 109 may be formed by electrolytic plating, and in this case, the seed film 108 is unnecessary. Further, the step of forming the seed film 108 may be performed before the step of forming the resist film 107 described above.
次に、図１１に示すように、電解めっき法又は無電解めっき法によって、貫通ビア１０９を形成する。さらに、レジスト膜１０７の側面と金属バンプ１０６とによって形成された凹部内に電解めっき法によって、バンプめっきを形成する（バンプめっき形成工程）。
電解めっき法で貫通ビア１０９を形成する際には、電極配線１０５に電圧を印加することで、電気的に接続している金属バンプ１０６を給電層として貫通ビア１０９を形成することができる。さらに、同時にバンプめっき１１２を形成することが可能になる。
一方、無電解めっき法では、シード膜１０８を核として、貫通ビア１０９を形成することができる。
これにより、金属バンプ１０６の高さが低い場合であっても、バンプめっき１１２の厚みによって、バンプめっき１１２を含んだ金属バンプ１０６の実際の高さを確保することができる。即ち、金属バンプ１０６の小径化を達成しつつ、高さを確保できるので、電子部品の小型化と信頼性向上を両立できる。
Next, as shown in FIG. 11, through vias 109 are formed by electrolytic plating or electroless plating. Further, bump plating is formed by electrolytic plating in the recesses formed by the side surfaces of the resist film 107 and the metal bumps 106 (bump plating forming step).
When the through via 109 is formed by the electrolytic plating method, by applying a voltage to the electrode wiring 105, the through via 109 can be formed using the electrically connected metal bump 106 as a power feeding layer. Furthermore, it becomes possible to form the bump plating 112 at the same time.
On the other hand, in the electroless plating method, the through via 109 can be formed using the seed film 108 as a nucleus.
Thereby, even if the height of the metal bump 106 is low, the actual height of the metal bump 106 including the bump plating 112 can be ensured by the thickness of the bump plating 112. In other words, the height of the metal bump 106 can be ensured while achieving a reduction in the diameter of the metal bump 106, so that both the miniaturization of the electronic component and the improvement of the reliability can be achieved.
上述のめっき法によって貫通ビア１０９を形成することで、貫通孔１０４の内側面から貫通孔１０４の中心方向に向けてめっきが徐々に積層され、結果的に貫通孔１０４の直径と同じ３０〜６０μｍの突出量となる。よって、めっきによって貫通孔１０４を確実に封止することができる。また、貫通孔１０４の内側面からめっきが積層されるので、空隙を形成することなく、貫通孔１０４内をめっきで万遍なく充填することができる。よって、貫通ビア１０９の信頼度が向上し、さらに空隙が形成されないことから貫通ビア１０９の抵抗を下げることができるので、電子デバイス１２０の高機能化に対応することが可能になる。
また、図１１に示すように、貫通ビア１０９の外側面の端面には、略中央部が凹む凹部が形成されていてもよい。かかる凹部が形成されていることによって、基板上に電子部品を実装する際に、はんだや接着剤等が凹部に入り込むことで、電子部品の実装強度を高めることが可能になる。なお、図１１では凹部が形成されている形態を図示しているが、貫通ビア１０９の外側面の端面形状はこれに限られるものではなく、凹部が形成されていない平坦形状であってもよい。
By forming the through via 109 by the above-described plating method, plating is gradually laminated from the inner surface of the through hole 104 toward the center of the through hole 104, and as a result, the diameter of the through hole 104 is 30 to 60 μm. This is the amount of protrusion. Therefore, the through hole 104 can be reliably sealed by plating. Moreover, since plating is laminated | stacked from the inner surface of the through-hole 104, the inside of the through-hole 104 can be filled with plating uniformly, without forming a space | gap. Therefore, the reliability of the through via 109 is improved, and the resistance of the through via 109 can be lowered because no void is formed. Therefore, it is possible to cope with the higher functionality of the electronic device 120.
Further, as shown in FIG. 11, the end surface of the outer side surface of the through via 109 may be formed with a concave portion having a substantially central portion. By forming such a recess, when an electronic component is mounted on the substrate, solder, adhesive, or the like enters the recess, so that the mounting strength of the electronic component can be increased. In addition, although the form in which the recessed part is formed is shown in FIG. 11, the end surface shape of the outer surface of the through via 109 is not limited to this, and may be a flat shape in which the recessed part is not formed. .
また、バンプめっき工程と貫通電極形成工程とを同工程で行うことで、電子部品の生産効率を向上させることができ、高機能かつ小型化に対応した電子部品を低コストで提供することが可能になる。 Also, by performing the bump plating process and the through electrode forming process in the same process, it is possible to improve the production efficiency of electronic parts, and to provide highly functional and compact electronic parts at a low cost. become.
バンプめっき１１２、貫通ビア１０９を形成した後は、貫通孔１０４の他方の開口端から突出した貫通ビア１０９の端面を覆うように拡散防止膜１１０を形成し、更に外部接続用電極１１１を形成する。そして、図１２に示すように、レジスト膜１０７を除去する。 After the bump plating 112 and the through via 109 are formed, the diffusion prevention film 110 is formed so as to cover the end surface of the through via 109 protruding from the other opening end of the through hole 104, and the external connection electrode 111 is further formed. . Then, as shown in FIG. 12, the resist film 107 is removed.
この際、拡散防止膜１１０は、無電解めっき法あるいは、電解めっき法を使用して形成することができ、材質としてはＮｉを使用することができる。また、外部電極接続用電極１１１も同様に電解めっき法あるいは無電解めっき法で形成することができ、材質としてＡｕを使用することができる。 At this time, the diffusion preventing film 110 can be formed using an electroless plating method or an electrolytic plating method, and Ni can be used as a material. Similarly, the external electrode connecting electrode 111 can be formed by electrolytic plating or electroless plating, and Au can be used as the material.
（２−６：リフトオフ工程）
図１３を参照して、バンプめっき１１２、貫通ビア１０９を形成した後のリフトオフ工程について説明する。
バンプめっき１１２、貫通ビア１０９を形成し、拡散防止膜１１０、外部接続用電極１１１を形成した後は、図１３に示すように、レジスト膜１０２Ａおよび１０２Ｂを、有機溶剤を使用したリフトオフ技法によって剥離する。その後、不図示の工程により、金属バンプ１０６表面のバンプめっき１１２上に電子デバイス１２０を実装し、さらにリッド基板とベース基板１０１とを接合することにより、電子部品を製造することが可能になる。
(2-6: Lift-off process)
With reference to FIG. 13, the lift-off process after forming the bump plating 112 and the through via 109 will be described.
After the bump plating 112 and the through via 109 are formed, and the diffusion prevention film 110 and the external connection electrode 111 are formed, the resist films 102A and 102B are removed by a lift-off technique using an organic solvent as shown in FIG. To do. Thereafter, an electronic component can be manufactured by mounting the electronic device 120 on the bump plating 112 on the surface of the metal bump 106 and joining the lid substrate and the base substrate 101 by a process (not shown).
本実施形態によれば、電解めっき法を行うために、金属バンプ１０６上に金属層を形成する必要がなく、この金属層を除去する際の薬液によって、金属バンプ１０６および電極配線１０５がダメージを受ける可能性がない為、実装不良や電気的特性不良などの品質や低下させることがなく、電子部品の信頼性の確保をすることができる。 According to the present embodiment, it is not necessary to form a metal layer on the metal bump 106 in order to perform the electrolytic plating method, and the metal bump 106 and the electrode wiring 105 are damaged by the chemical solution at the time of removing the metal layer. Since there is no possibility of receiving it, it is possible to ensure the reliability of the electronic component without deteriorating the quality or deterioration of the mounting failure or electrical characteristic failure.
また、本実施形態のめっき法によれば、貫通ビア１０９内に空隙等が生じる虞がないので、信頼性の高い貫通ビア１０９を形成することが可能になる。 In addition, according to the plating method of the present embodiment, there is no possibility that a void or the like is generated in the through via 109, so that the through via 109 with high reliability can be formed.
さらに、本実施形態のバンプめっき形成工程によれば、レジスト膜１０７の高さ、又はめっき時間を変更することで、バンプめっき１１２の厚みを所望の厚みに調整することが可能になる。よって、電子部品の小型化、高機能化を容易に達成することが可能になる。 Furthermore, according to the bump plating formation process of this embodiment, it is possible to adjust the thickness of the bump plating 112 to a desired thickness by changing the height of the resist film 107 or the plating time. Therefore, it is possible to easily achieve downsizing and high functionality of electronic components.
また、本実施形態では、貫通電極形成工程とバンプめっき形成工程とを同工程で行っているが、これらの工程を別工程で行うことも可能である。例えば、バンプめっき工程を行った後に、金属バンプ１０６、電極配線１０５を保護膜で覆い、その状態で貫通電極形成工程を行ってもよいし、反対に、貫通電極形成工程を行った後に、バンプめっき形成工程を行うことも可能である。 Moreover, in this embodiment, although the penetration electrode formation process and the bump plating formation process are performed in the same process, these processes can also be performed in separate processes. For example, after performing the bump plating process, the metal bump 106 and the electrode wiring 105 may be covered with a protective film, and the through electrode forming process may be performed in that state. Conversely, after the through electrode forming process is performed, the bump is formed. It is also possible to perform a plating formation process.
このように、本実施形態によれば、小型化と信頼性向上を両立可能な電子部品の製造方法、及び電子部品を提供することが可能になる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide an electronic component manufacturing method and an electronic component that can achieve both downsizing and improved reliability.
（その他の実施形態）
上記実施形態では、ベース基板１０１としてシリコン基板を用いているが、ベース基板１０１が、ガラスやセラミックなどの絶縁性に優れた材料で形成される場合であってもよい。この場合は、ベース基板１０１自体が絶縁性を有するので、上述した絶縁膜形成工程を省略することが可能である。即ち、本発明における絶縁膜形成工程は、ベース基板１０１の材料によって、適宜選択することができる工程である。
(Other embodiments)
In the above embodiment, a silicon substrate is used as the base substrate 101. However, the base substrate 101 may be formed of a material having excellent insulating properties such as glass or ceramic. In this case, since the base substrate 101 itself has an insulating property, the above-described insulating film forming step can be omitted. That is, the insulating film formation step in the present invention is a step that can be selected as appropriate depending on the material of the base substrate 101.
１０１・・・ベース基板、１０３・・・絶縁膜、１０４・・・貫通孔、１０８・・・シード膜、１０９・・・貫通ビア（貫通電極）、１１０・・・拡散防止膜、１１１・・・外部接続用電極、１１２・・・バンプめっき、１２０・・・電子デバイス DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Base substrate, 103 ... Insulating film, 104 ... Through-hole, 108 ... Seed film, 109 ... Through-via (through-electrode), 110 ... Diffusion prevention film, 111 ... -External connection electrodes, 112 ... bump plating, 120 ... electronic devices
Claims (11)
前記ベース基板に対して貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
少なくとも前記貫通孔の開口端の周辺領域において電極膜を形成する電極膜形成工程と、
前記開口端に金属バンプを形成するバンプ形成工程と、
前記貫通孔の内部に金属めっきを充填し、前記貫通電極を形成する貫通電極形成工程と、
前記金属バンプの表面において前記貫通孔とは反対側の表面に、金属めっきを形成するバンプめっき形成工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法。 An electronic component manufacturing method in which a through electrode penetrating the base substrate is electrically connected to an electronic element mounted on the base substrate of a package having a base substrate and a lid substrate,
A through hole forming step of forming a through hole in the base substrate;
An electrode film forming step of forming an electrode film in at least a peripheral region of the opening end of the through hole; and
A bump forming step of forming a metal bump at the opening end;
A through electrode forming step of filling the inside of the through hole with metal plating and forming the through electrode;
Bump plating forming step of forming metal plating on the surface of the metal bump opposite to the through hole,
A method for manufacturing an electronic component, comprising:
前記ベース基板を貫通する貫通孔内に充填されている金属めっきによって形成される貫通電極と、
前記貫通電極における前記キャビティ側の端面と接続する金属バンプとを有し、
前記金属バンプ表面において前記貫通孔とは反対側の表面に金属めっきが形成されており、該金属めっき上に電子素子が実装されていることを特徴とする電子部品。 A package having a base substrate and a lid substrate;
A through electrode formed by metal plating filled in a through hole penetrating the base substrate;
Metal bumps connected to the cavity side end face of the through electrode,
An electronic component, wherein a metal plating is formed on a surface of the metal bump opposite to the through hole, and an electronic element is mounted on the metal plating.
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| CN112019164A (en) * | 2019-05-30 | 2020-12-01 | 精工爱普生株式会社 | Vibrating device and electronic apparatus |
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| US10911018B2 (en) | 2019-05-30 | 2021-02-02 | Seiko Epson Corporation | Vibrator device and electronic apparatus |
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