JP2023100804A - インターポーザ - Google Patents
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Abstract
【課題】静電気の影響を抑えるための導電層が、配線基板における電気的な接続に影響を与えないようにするための技術を提供する。【解決手段】配線基板は、紫外光を透過させる基板110と、基板110の上に設けられ、紫外光を透過させる導電層120と、導電層120の上に設けられた第1樹脂層130と、第1樹脂層130の上に設けられた配線としての薄膜トランジスタ200と、を有する。なお、配線基板は、さらに、導電層120の上に設けられた第2樹脂層と、第2樹脂層の上に設けられ、紫外光を遮る遮光層とを有してもよい。この場合、第1樹脂層が遮光層の上に設けられてもよい。【選択図】図1
Description
本開示は、配線基板、及び配線基板の製造方法に関する。
例えばフレキシブルなデバイスの製造工程は、ガラス基板の上に絶縁基板を形成し、該絶縁基板の上に配線を形成した後、該絶縁基板を該ガラス基板から剥離する工程を含む。絶縁基板をガラス基板から剥離する工程において、該絶縁基板の表面が静電気によって帯電する場合がある。静電気は、配線に含まれる素子を破壊する原因となる場合がある。また、静電気は、素子の電気的な特性を変化させる原因となる場合がある。
特許文献1は、支持基板の上に、カーボンナノチューブを混入したポリイミド樹脂からなる導電基板を形成し、該導電基板の上に絶縁基板を形成することを開示している。これにより、絶縁基板上の電子デバイスは静電気の影響を受けにくくなる。
特許文献1に記載の技術によれば、絶縁基板の一方の面に電子デバイスが、当該絶縁基板の反対側の面に導電基板が形成されたフレキシブルデバイスが製造される。このフレキシブルデバイスにおいて、導電基板は電子デバイスと電気的に接続する。
これに対し、本開示の実施形態における目的の一つは、静電気の影響を抑えるための導電層が、配線基板における電気的な接続に影響を与えないようにするための技術を提供することである。
また、本開示の実施形態における他の目的の一つは、支持基板から絶縁基板を剥離する際に紫外光照射の妨げにならない中間層を含む配線基板を提供することである。
本開示の実施形態の一つである配線基板は、紫外光を透過する基板と、前記基板の上に設けられ、前記紫外光を透過する透光層と、前記透光層の上に設けられた第1樹脂層と、前記第1樹脂層の上に設けられた配線と、を有する。
上記配線基板において、前記透光層の上に設けられた第2樹脂層と、前記第2樹脂層の上に設けられ、前記紫外光を遮る遮光層と、を有し、前記第1樹脂層は、前記遮光層の上に設けられてもよい。
上記配線基板において、前記遮光層は、金属層であってもよい。
上記配線基板において、前記基板と前記透光層とで構成される積層構造の透過率は、所定の波長帯域において35%以上(好ましくは、60%以上)であってもよい。この場合において、前記基板と前記透光層とで構成される積層構造の透過率は、波長308nmまたは波長355nmにおいて35%以上(好ましくは、60%以上)であってもよい。
上記配線基板において、前記第1樹脂層は、第1面と、第2面と、前記第1面と前記第2面とを貫通する貫通孔と、を含み、前記貫通孔に設けられ、前記配線と電気的に接続する電極を有してもよい。
上記配線基板において、前記第1樹脂層は、第1面と、第2面と、前記第1面側に設けられた有底孔と、を含み、前記有底孔に設けられ、前記配線と電気的に接続する電極を有してもよい。
上記配線基板において、前記第1樹脂層は、ポリイミド樹脂を含んでもよい。
上記配線基板において、前記第2樹脂層は、ポリイミド樹脂を含んでもよい。
上記配線基板において、前記基板は、ガラス基板であってもよい。
上記配線基板は、薄膜トランジスタをさらに含んでもよい。
上記配線基板は、さらに、前記配線と電気的に接続する電極を有していてもよい。前記電極は、前記配線と前記透光層との間において前記第1樹脂層に設けられた貫通孔に設けられてもよい。このとき、前記金属層は、第1金属層と、該第1金属層とは異なる材料で構成され、前記電極に接続する第2金属層とを含み、前記電極及び前記第2金属層は、主成分の金属元素が同一であってもよい。
上記配線基板は、さらに、前記配線と電気的に接続する電極を有していてもよい。前記電極は、前記配線と前記透光層との間において前記第1樹脂層に設けられた貫通孔に設けられてもよい。このとき、前記金属層は、第1金属層と、該第1金属層とは異なる材料で構成され、前記電極に接続する第2金属層とを含み、前記第1金属層は、前記第2金属層に接する第1領域と前記第1樹脂層に接する第2領域とを有していてもよい。
上記配線基板において、前記透光層は、金属酸化物層であってもよい。
上記配線基板において、前記透光層は、導電層であってもよい。
本開示の実施形態の一つである配線基板は、第1面と、前記第1面に対向する第2面と、を含む樹脂層と、前記第1面に設けられた配線と、を有し、前記第2面の少なくとも一部の領域に紫外光を透過する導電性物質が存在する。この場合において、前記導電性物質は、波長308nmまたは波長355nmにおける前記紫外光の透過率が60%以上(好ましくは、80%以上)であってもよい。
上記配線基板において、前記導電性物質は、金属酸化物であってもよい。
本開示の実施形態の一つである配線基板は、紫外光を透過する基板の上面に、前記紫外光を透過する透光層を形成することと、前記透光層の上に、上面又は内部に配線が設けられた第1樹脂層を形成することと、を含む。
上記配線基板の製造方法において、前記透光層の上に第2樹脂層を形成することと、前記第2樹脂層の上に前記紫外光を遮る遮光層を形成することと、をさらに含み、前記第1樹脂層は、前記遮光層の上に形成されてもよい。
上記配線基板の製造方法において、前記第1樹脂層を形成した後、前記基板を挟んで前記第1樹脂層とは反対側から、前記第1樹脂層に前記紫外光を照射することをさらに含んでもよい。
上記配線基板の製造方法において、前記遮光層を形成することは、前記第2樹脂層の上に、第1金属層と、該第1金属層とは異なる材料で構成された第2金属層とを形成することを含み、さらに、前記第1樹脂層を形成する前に、開口部を有する第3樹脂層を形成することと、前記第2金属層をシード層とした電解めっきにより、前記開口部の内側に、前記第2金属層と接続する電極を形成することを含んでもよい。
上記配線基板の製造方法において、さらに、前記電極を形成した後、前記第3樹脂層を除去することと、前記第1金属層を残して前記第2金属層の一部を除去することを含んでもよい。
以下、本開示の各実施形態について、図面を参照し、説明する。ただし、本開示は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号(数字の後にA、B、Cのアルファベットを付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。
本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上(上面)に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。
本明細書及び特許請求の範囲において、ある構造体と他の構造体が重なるという表現は、これらの構造体の平面視において、少なくとも一部が重なるということを意味する。換言すると、これらの構造体のいずれか一方が他方の上、あるいは下に位置し、かつ、これらの構造体を上面から、あるいは下面から見た場合に、互いに少なくとも一部が重なるということを意味する。
以下、本開示の配線基板がインターポーザに用いられる場合の実施の形態を説明する。
[第1実施形態]
<配線基板の構成>
図1は、本開示の第1実施形態である配線基板100の部分側断面図である。配線基板100は、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130と、電極140と、薄膜トランジスタ200と、を有する。
<配線基板の構成>
図1は、本開示の第1実施形態である配線基板100の部分側断面図である。配線基板100は、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130と、電極140と、薄膜トランジスタ200と、を有する。
基板110は、導電層120、第1樹脂層130、電極140、及び薄膜トランジスタ200を支持する。基板110は、絶縁性の基板である。基板110は、紫外光を透過させる。基板110は、少なくとも、紫外光領域のうち、所定の波長帯域(例えば、波長308nm又は波長355nmを含む波長帯域)の紫外光を透過させる。基板110は、例えば、ガラス基板(キャリアガラスともいう。)である。
本実施形態では、透光層の一例として導電層120を例示する。導電層120は、例えば、酸化インジウムスズ(ITO)、酸化インジウム亜鉛(IZO)、アルミニウムが添加された酸化亜鉛(AZO)、ガリウムが添加された酸化亜鉛(GZO)等の金属酸化物、又はその他の導電性物質を含む。導電層120の膜厚は、例えば、20nm以上150nm以下である。
導電層120は、基板110の上に設けられている。導電層120は、紫外光を透過させる。より具体的には、導電層120は、紫外光領域のうち所定の波長帯域(例えば、波長308nm又は波長355nmを含む波長帯域)の紫外光を透過させる。導電層120の該波長帯域の紫外光の透過率は、60%以上(好ましくは、80%以上)である。導電層120の透過率が60%以上であれば、ガラスで構成される基板110及び導電層120を介して第1樹脂層130に十分なエネルギーが到達するため、後に第1樹脂層130を導電層120から剥離する際の剥離不良を防ぐことができる。導電層120は、少なくとも、基板110側から第1樹脂層130を見た方向における紫外光の透過率が60%以上(好ましくは、80%以上)である。
実際には、紫外光は基板110及び導電層120を介して第1樹脂層130に到達するため、基板110と導電層120とで構成される積層構造の透過率が紫外光のエネルギーの減衰に影響する。本実施形態では、基板110と導電層120とで構成される積層構造の透過率を35%以上(好ましくは、60%以上)とすることにより、第1樹脂層130に十分なエネルギーを与えている。厳密に言えば、基板110を構成するガラスの種類、導電層120を構成する金属酸化物の種類、並びに、基板110及び導電層120の厚さなどのパラメータによって上記紫外光の透過率は変化する。しかし、いずれにしても、基板110の裏面側から入射した上記紫外光が35%以上(好ましくは、60%以上)の透過率で第1樹脂層130に到達すれば、第1樹脂層130を導電層120から剥離する際の剥離不良を防ぐことができる。
ガラス基板と導電層(例えば、ITO)とで構成される積層構造の透過率の測定においては、例えば、測定機器として島津製作所の製品「UV-mini-1240」を用いることができる。例えば「UV-mini-1240」を用いた場合、モードを「フォトメリック」とし、測定波長を設定した後、基材をセットしない空気の状態にてゼロ合わせを行う。その後、基板を光が略垂直に基板に照射されるようセットして透過率を測定する。また、導電層単体の透過率を測定する場合は、例えば、測定機器として日立製作所の製品「U-4100分光光度計」を用いることができる。例えば「U-4100分光光度計」を用いた場合、モードを透過率[%T]とし、測定波長を設定した後、まずリファレンスとして導電層の成膜されていないガラス基板を測定する。次いで測定サンプルとして導電層の成膜されたサンプルを測定する。導電層単体の透過率の算出は、装置内で行われる。
第1樹脂層130は、導電層120の上面に設けられている。第1樹脂層130は、ここでは、絶縁性及び可撓性を有する。第1樹脂層130は、例えば、有機樹脂材料を含む。有機樹脂材料は、例えばポリイミド樹脂である。ただし、有機樹脂材料はアクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、又はその他の有機樹脂材料であってもよい。例えば、第1樹脂層130は、308nmまたは355nmの波長の紫外光に対する吸収率が90%以上であることが好ましい。
第1樹脂層130は、第1面132と、第2面134と、貫通孔136とを有する。第2面134は、第1面132と対向する面である。すなわち、第1面132と第2面134とは、第1樹脂層130において上と下、又は、表と裏の関係である。本実施形態では、第1面132が上面、第2面134が下面である。第1樹脂層130が導電層120の上面に設けられることにより、第2面134が導電層120と物理的に接触する。
貫通孔136は、第1面132と第2面134とを貫通する孔である。貫通孔136は、例えば円柱状であるが、直方体状、三角柱状、又はその他の形状であってもよい。
電極140は、貫通孔136に設けられ、第1面132と第2面134とを電気的に接続させる。すなわち、電極140は、貫通電極である。電極140は、例えば銅(Cu)で形成されるが、銅以外の金属で形成されてもよい。電極140は、貫通孔136の全体に設けられてもよいし、貫通孔136の一部(例えば、貫通孔136の側壁部)にのみ設けられてもよい。
薄膜トランジスタ200は、第1樹脂層130の上面に設けられている。薄膜トランジスタ200は、電極140と電気的に接続する。薄膜トランジスタ200は、本実施形態では、ボトムゲート型トランジスタである。薄膜トランジスタ200は、ゲート電極210と、第1絶縁層220と、半導体層230と、第2絶縁層240と、ソース電極250と、ドレイン電極260と、を含む。第1絶縁層220は、ゲート電極210と半導体層230とを絶縁する。第1絶縁層220は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、又はその他の無機絶縁膜である。半導体層230は、例えば、酸化物半導体層である。第2絶縁層240は、半導体層230と、ソース電極250及びドレイン電極260の各々とを絶縁するとともに、エッチングストップ層として機能する。第2絶縁層240は、第1絶縁層220と同じ材料で形成されてもよい。ソース電極250、及びドレイン電極260は、例えば、ITO、IZO、又はその他の材料を用いた電極である。ソース電極250は、電極140と電気的に接続する配線の一例である。なお、電極140と電気的に接続する配線はドレイン電極260であってもよい。また、配線は、薄膜トランジスタに限らず、他の素子と電気的に接続する配線であってもよい。
薄膜トランジスタ200は、ボトムゲート型トランジスタに限られない。薄膜トランジスタ200は、例えば、トップゲート型のトランジスタ、又はマルチゲート型トランジスタであってもよい。
<配線基板の製造方法>
図2から図8は、配線基板100の製造方法を説明する図である。
図2から図8は、配線基板100の製造方法を説明する図である。
まず、図2に示すように、導電層120が基板110の上面に形成される。導電層120は、例えば、スパッタリング法又は蒸着法を用いて形成される。
次に、図3に示すように、第1樹脂層130が導電層120の上面に形成される。第1樹脂層130は、例えば、導電層120の上面にワニス(例えば、ポリアミック酸溶液)を塗布し、該ワニスを焼き固めることによって形成される。
次に、図4に示すように、貫通孔136が第1樹脂層130に形成される。貫通孔136は、例えば、アルカリ溶液を用いて、第1面132側から第1樹脂層130のエッチングを行うことにより、形成される。
次に、図5に示すように、電極140が貫通孔136に形成される。電極140は、例えば、電気めっき法によって形成される。電極140は、例えば、スパッタリング法又は蒸着法を用いて、貫通孔136の側壁部に導電性の部材を形成する方法によって行われてもよい。
次に、薄膜トランジスタ200が第1樹脂層130の第1面132に形成される。これにより、図1に示す配線基板100が製造される。
次に、図6に示すように、基板110を挟んで第1樹脂層130とは反対側(つまり、第2面134側)から、基板110にレーザー光Lが照射される。レーザー光Lは、基板110及び導電層120を透過し、第1樹脂層130に吸収される。レーザー光Lのエネルギーによって、第1樹脂層130が導電層120から剥離されて、配線基板300が製造される。レーザー光Lは、紫外光を含むレーザー光、より具体的には、波長308nm又は波長355nmを含む波長帯域にエネルギーを有するレーザー光である。
図6では、簡単のため、第2面134が平坦な面として図示されているが、第2面134に凹凸が存在してもよい。この場合、第1樹脂層130が導電層120から剥離された後、第2面134が平坦な面となるように成形されてもよい。また、第1樹脂層130が導電層120から剥離された後、図7に示すように、配線基板300の第2面134側の少なくとも一部の領域に、導電層120に含まれていた導電性物質122が存在する場合がある。導電性物質122は、例えば、レーザー光Lが基板110に照射されたときの拡散によって、配線基板300に残存する。図7に示す導電性物質122の付着の態様は一例である。導電性物質122は、電極140にのみ付着する場合もあるし、第1樹脂層130にのみ付着する場合もあるし、電極140と第1樹脂層130との両方に付着する場合もある。導電性物質122が第1樹脂層130に付着する場合に、第2面134において導電性物質122は、均一に付着するとは限らない。換言すると、第2面134の第1領域は導電性物質122が付着し、第2面134の該第1領域と異なる第2領域は導電性物質122が付着しない場合もある。このような場合、例えばエッチングを行うことによって、第2面134に付着した導電性物質122が取り除かれてもよい。導電性物質122は、導電層120と同様、紫外光領域のうち所定の波長帯域(例えば、波長308nm又は波長355nmを含む波長帯域)の紫外光を透過させる。導電性物質122の該波長帯域の紫外光の透過率は、60%以上(好ましくは、80%以上)である。
次に、図8に示すように、配線基板300が基板400に転写されることにより、インターポーザ500が製造される。配線基板300は、例えば、接合部410を用いて基板400と接合される。接合部410は、例えば、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic Conductive Film)である。基板400は、例えば、ガラス基板である。基板400は、シリコン基板、FPC(Flexible Printed Circuits)で例示されるフレキシブルな素材で形成された基板、又はその他の基板であってもよい。
基板400には、あらかじめ貫通孔420が形成されている。貫通孔420は、例えば円柱状であるが、直方体状、三角柱状、又はその他の形状であってもよい。電極430が貫通孔420に設けられている。電極430は、貫通孔420の側壁部を覆う。薄膜トランジスタ200と電極430とは、電極140を介して電気的に接続される。
以上説明した配線基板100において、第1樹脂層130と基板110との間に、導電層120が設けられている。よって、第1樹脂層130を基板110から剥離する工程において静電気が発生した場合であっても、第1樹脂層130は静電気により帯電しにくくなる。これにより、静電気を原因とした薄膜トランジスタ200の破壊、及び薄膜トランジスタ200の電気的な特性の変化の発生が抑えられる。また、導電層120が存在することにより、基板110の上面に第1樹脂層130が形成される場合に比べて、第1樹脂層130の密着性が向上する。
また、導電層120は紫外光を透過させる。よって、第1樹脂層130が存在する領域に剥離位置が存在し、その結果、第1樹脂層130が導電層120から剥離される。この工程後は、第2面134が導電層120によって覆われない配線基板300が製造される。よって、導電層120は、配線基板100における電気的な接続に影響を与えない。したがって、配線基板100及び配線基板300は、インターポーザ500の製造に適した構成を有している。
[第2実施形態]
<配線基板の構成>
図9は、本開示の第2実施形態である配線基板100Aの部分側断面図である。配線基板100Aは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Aと、電極140と、第2樹脂層150と、遮光層160と、薄膜トランジスタ200とを有する。
<配線基板の構成>
図9は、本開示の第2実施形態である配線基板100Aの部分側断面図である。配線基板100Aは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Aと、電極140と、第2樹脂層150と、遮光層160と、薄膜トランジスタ200とを有する。
第2樹脂層150は、導電層120の上面に設けられている。第2樹脂層150は、第1樹脂層130Aよりも膜厚が小さい。第1樹脂層130Aの膜厚をTとする。Tは、例えば300nm以下である。第2樹脂層150は、例えば、第1樹脂層130Aと同じ材料で形成される。
遮光層160は、第2樹脂層150の上面に設けられている。遮光層160は、例えば、第2樹脂層150の上面の全体を覆う。遮光層160は、紫外光領域のうち、所定の波長帯域の紫外光を遮る。遮光層160は、当該波長帯域の紫外光の全部又は一部を遮る。遮光層160は、例えば、クロム(Cr)で例示される遮光性の金属材料を含む金属層である。
ただし、これに限らず、遮光層160としては、チタン(Ti)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)等の金属材料を含む金属層を用いることができる。これらの金属材料は、単体で用いてもよいし、他の元素と組み合わせてもよい。例えば、遮光層160としては、窒化チタン(TiN)、チタン-タングステン合金(TiW)、Ni合金、Mo合金等の金属材料を含む金属層を用いてもよい。さらに、これらの金属層を積層した構造を用いてもよい。例えば、積層構造を有する遮光層160としては、銅とチタン(又は、銅と窒化チタン)とを積層した構造としてもよい。
遮光層160の膜厚は、紫外光に対する遮光性を確保するために、20nm以上500nm以下とすることが望ましい。例えば、遮光層160を単層で構成する場合、後に遮光層160を除去する時間を短縮するために、遮光性を確保できる範囲でなるべく薄くする(例えば、30nm以上50nm以下とする)ことが望ましい。なお、遮光層160は、剥離面(第2樹脂層150を除去した後に配線基板300Aに現れる面)の平坦性を確保する役割も有する。
なお、遮光層160は、金属材料に限らず、例えば、黒色に着色された樹脂材料を含んでもよい。
第1樹脂層130Aは、遮光層160の上面に設けられている。第1樹脂層130Aの貫通孔136は、第1面132と第2面134とを貫通する孔である。ただし、貫通孔136の第2面134側の開口部は、遮光層160に面している。電極140は、第1樹脂層130Aの貫通孔136に設けられ、第1面132と第2面134とを電気的に接続させる。薄膜トランジスタ200は、第1樹脂層130Aの上面に設けられ、電極140と電気的に接続する。
<配線基板の製造方法>
図10から図14は、配線基板100Aの製造方法を説明する図である。
図10から図14は、配線基板100Aの製造方法を説明する図である。
図2で説明した方法で導電層120が基板110の上面に形成された後、図10に示すように、第2樹脂層150が導電層120の上面に形成される。第2樹脂層150は、第1樹脂層130と同じ方法で形成されてもよいが、第1樹脂層130と異なる材料、または第1樹脂層130とは異なる方法で形成されてもよい。
次に、図11に示すように、遮光層160が第2樹脂層150の上に形成される。遮光層160は、例えば、スパッタリング法又は蒸着法により形成される。
次に、図12に示すように、第1樹脂層130Aが遮光層160の上面に形成される。第1樹脂層130Aは、第1樹脂層130と同じ方法で形成されてよい。次に、図13に示すように、貫通孔136が第1樹脂層130Aに形成される。次に、図14に示すように、電極140が貫通孔136に形成される。次に、薄膜トランジスタ200が、電極140と電気的に接続するように、第1樹脂層130の第1面132に形成される。これにより、図9に示す配線基板100Aが製造される。
次に、図15に示すように、基板110を挟んで第1樹脂層130Aとは反対側(つまり、第2面134側)から、基板110にレーザー光Lが照射される。レーザー光Lは、基板110及び導電層120を透過し、第2樹脂層150に吸収される。レーザー光Lのエネルギーによって、基板110及び導電層120から剥離された配線基板300Aが製造される。遮光層160が第1樹脂層130Aと第2樹脂層150との間に設けられているため、第1樹脂層130Aにはレーザー光Lは到達しない(又は、ほぼ到達しない)。よって、遮光層160よりも基板110側である第2樹脂層150の存在する領域に、剥離位置が存在する。すなわち、遮光層160は、レーザー光Lにより第1樹脂層130Aの焦げを防止することに寄与するため、耐熱層又はバリア層と称することもできる。図15に示すように、基板110及び導電層120から剥離された配線基板300Aが製造された後、遮光層160の下面の少なくとも一部の領域に、第2樹脂層150に含まれていた樹脂を含む付着物が付着する場合がある。
次に、配線基板300Aから遮光層160が除去される。例えば、配線基板100Aに対して第2面134側からエッチングが行われる。このエッチングにより、第2面134側から電極140が露出し、図6及び図7で説明した配線基板300と同様な構成の配線基板が製造される。なお、遮光層160の下面に第2樹脂層150に由来する付着物が付着した場合でも、遮光層160とともに除去される。その後、この配線基板を用いて、例えば図8に示したようなインターポーザ500が製造される。
配線基板100Aによれば、上述した第1実施形態の配線基板100と同様の効果を奏する。また、配線基板300Aは、遮光層160よりも下方の領域である第2樹脂層150が存在する領域で、基板110及び導電層120から剥離されることにより、製造される。第2樹脂層150が存在することにより電極140と導電層120とが接触しないため、配線基板300Aが導電層120から剥離されやすくなる。また、遮光層160が金属層である場合は、遮光層160を除去するためのエッチングにおいて、第1樹脂層130Aとの選択性が確保される。
[第3実施形態]
<配線基板の構成>
図16は、本開示の第3実施形態である配線基板100Bの部分側断面図である。配線基板100Bは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Bと、電極140Bと、薄膜トランジスタ200と、を有する。第1樹脂層130Bは、貫通孔136ではなく、有底孔138を有する。有底孔138は、第1面132側に設けられ、底部1382を有する孔である。底部1382は、例えば、導電層120の上面からLの距離に位置する。電極140Bは、有底孔138に設けられ、第1面102と底部1382とを電気的に接続させる。電極140Bは、例えば銅(Cu)で形成されるが、銅以外の金属で形成されてもよい。また、電極140Bは、有底孔138の全体に設けられてもよいし、有底孔138の一部(例えば、側壁部)にのみ設けられていてもよい。薄膜トランジスタ200は、第1樹脂層130Bの上面に設けられ、電極140Bと電気的に接続する。
<配線基板の構成>
図16は、本開示の第3実施形態である配線基板100Bの部分側断面図である。配線基板100Bは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Bと、電極140Bと、薄膜トランジスタ200と、を有する。第1樹脂層130Bは、貫通孔136ではなく、有底孔138を有する。有底孔138は、第1面132側に設けられ、底部1382を有する孔である。底部1382は、例えば、導電層120の上面からLの距離に位置する。電極140Bは、有底孔138に設けられ、第1面102と底部1382とを電気的に接続させる。電極140Bは、例えば銅(Cu)で形成されるが、銅以外の金属で形成されてもよい。また、電極140Bは、有底孔138の全体に設けられてもよいし、有底孔138の一部(例えば、側壁部)にのみ設けられていてもよい。薄膜トランジスタ200は、第1樹脂層130Bの上面に設けられ、電極140Bと電気的に接続する。
<配線基板の製造方法>
図17及び図18は、配線基板100Bの製造方法を説明する図である。
図17及び図18は、配線基板100Bの製造方法を説明する図である。
図2及び図3で説明したのと同様の方法で、導電層120が基板110の上面に形成され、第1樹脂層130Bが導電層120の上面に形成される。次に、図17に示すように、有底孔138が第1樹脂層130Bに形成される。有底孔138の形成の方法は、貫通孔136の形成方法と同じでよい。ただし、底部1382は、導電層120の位置には達しない。
次に、図18に示すように、電極140Bが有底孔138に形成される。電極140Bの形成の方法は、電極140の形成の方法と同じでよい。次に、薄膜トランジスタ200が第1樹脂層130Bの第1面132に形成される。これにより、図16に示す配線基板100Bが製造される。
次に、図19に示すように、基板110を挟んで第1樹脂層130Bとは反対側(第2面134側)から、基板110にレーザー光Lが照射される。レーザー光Lは、基板110及び導電層120を透過し、第1樹脂層130Bで吸収される。レーザー光Lのエネルギーによって、基板110及び導電層120から剥離された、配線基板300Bが製造される。好ましくは、この剥離する工程によって、第2面134側から電極140Bが露出する。ただし、電極140Bが第1樹脂層130Bに含まれていた樹脂により覆われて、電極140Bが露出しない場合でも、第2面134側からのエッチングによって電極140Bが露出されればよい。図19では、簡単のため、第2面134が平坦な面として図示されているが、第2面134に凹凸が存在してもよい。また、図7で説明したのと同様、配線基板300Bの第2面134側の少なくとも一部の領域に、導電層120に含まれていた導電性物質が付着した配線基板300Bが製造されてもよい。この配線基板300Bを用いて、例えば図8に示したようなインターポーザ500が製造される。
配線基板100Bによれば、上述した第1実施形態の配線基板100と同様の効果を奏する。また、第1樹脂層130Bを導電層120から剥離する工程によって、第1樹脂層130Bの第2面134側の一部の領域が除去される。この除去される領域の厚さを考慮して導電層120の上面からの距離Lを設定することにより、剥離工程によって有底孔138を貫通孔139とすることができ、配線基板300Bのインターポーザへの適用を容易とすることができる。また、第1樹脂層130Bに有底孔138が形成されていることにより、電極140と導電層120とが接触しないため、配線基板300Bが導電層120から剥離されやすくなる。
[第4実施形態]
図20は、本開示の第4実施形態である配線基板100Cの部分側断面図である。配線基板100Cは、実質的に、第2実施形態の配線基板100Aと、第3実施形態の配線基板100Bとを組み合わせた構成に等しい。すなわち、配線基板100Cは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Aと、電極140Bと、第2樹脂層150と、遮光層160と、薄膜トランジスタ200と、を有する。すなわち、配線基板100Cは、貫通孔136ではなく有底孔138を有し、かつ有底孔138に形成された電極140Bを有する点で、上述した第2実施形態の配線基板100Aとは相違する。
図20は、本開示の第4実施形態である配線基板100Cの部分側断面図である。配線基板100Cは、実質的に、第2実施形態の配線基板100Aと、第3実施形態の配線基板100Bとを組み合わせた構成に等しい。すなわち、配線基板100Cは、基板110と、導電層120と、第1樹脂層130Aと、電極140Bと、第2樹脂層150と、遮光層160と、薄膜トランジスタ200と、を有する。すなわち、配線基板100Cは、貫通孔136ではなく有底孔138を有し、かつ有底孔138に形成された電極140Bを有する点で、上述した第2実施形態の配線基板100Aとは相違する。
配線基板100Cの製造方法も、第2実施形態の配線基板100Aと、第3実施形態の配線基板100Bとの製造方法の組み合わせに等しい。すなわち、まず、導電層120が基板110の上面に形成される。次に、第2樹脂層150が導電層120の上面に形成される。次に、遮光層160が第2樹脂層150の上に形成される。次に、第1樹脂層130Aが遮光層160の上面に形成される。次に、有底孔138が第1樹脂層130Aに形成される。次に、電極140Bが有底孔138に形成される。次に、薄膜トランジスタ200が第1樹脂層130Aの第1面132に形成される。そして、基板110を挟んで第1樹脂層130Aとは反対側(第2面134側)から、基板110にレーザー光Lが照射される。これにより、基板110及び導電層120が剥離された配線基板が製造される。
配線基板100Cによれば、上述した第2実施形態の配線基板100A及び第3実施形態の配線基板100Bと同様の効果を奏する。
[第5実施形態]
<配線基板の構成>
上記第1実施形態から第4実施形態まで、透光層の一例として導電層120を用いる例を示したが、本開示で使用し得る透光層は、導電性を有するものに限られない。例えば、配線基板が薄膜トランジスタ等の静電気に対して弱い電子デバイスではない電子デバイス(メモリ等)を搭載する場合や、電子デバイスを含まず、配線と樹脂層とを積層した配線層で構成される場合、支持基板から絶縁基板を剥離する際の静電破壊は問題とならない。この場合、透光層としては、導電性を有していない透光性物質、例えば、紫外光を含むレーザー光を透過する絶縁物であってもよい。このような絶縁物の例としては、アルミナ(Al2O3)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化マグネシウム(MgO)等の金属酸化物や、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)等の無機絶縁物が挙げられる。また、絶縁物以外でも、例えばインジウム、ガリウム、亜鉛、酸素で構成されるアモルファス半導体(IGZO)を用いてもよい。ただし、本実施形態の用途で透光層を用いる場合、第1樹脂層130との密着性が高い材料を選択することが望ましい。
<配線基板の構成>
上記第1実施形態から第4実施形態まで、透光層の一例として導電層120を用いる例を示したが、本開示で使用し得る透光層は、導電性を有するものに限られない。例えば、配線基板が薄膜トランジスタ等の静電気に対して弱い電子デバイスではない電子デバイス(メモリ等)を搭載する場合や、電子デバイスを含まず、配線と樹脂層とを積層した配線層で構成される場合、支持基板から絶縁基板を剥離する際の静電破壊は問題とならない。この場合、透光層としては、導電性を有していない透光性物質、例えば、紫外光を含むレーザー光を透過する絶縁物であってもよい。このような絶縁物の例としては、アルミナ(Al2O3)、酸化タンタル(Ta2O5)、酸化マグネシウム(MgO)等の金属酸化物や、酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)等の無機絶縁物が挙げられる。また、絶縁物以外でも、例えばインジウム、ガリウム、亜鉛、酸素で構成されるアモルファス半導体(IGZO)を用いてもよい。ただし、本実施形態の用途で透光層を用いる場合、第1樹脂層130との密着性が高い材料を選択することが望ましい。
図21は、本開示の第5実施形態である配線基板100Dの部分側断面図である。配線基板100Dは、基板110と、透光層120Aと、剥離層170と、配線層200Aと、を有する。なお、第1実施形態と共通する部分については、同じ符号を用いることにより説明を省略する場合がある。
本実施形態では、基板110の上に透光層120Aが設けられている。透光層120Aとしては、上述の絶縁物を用いることができるが、本実施形態では、透光層120Aとして、酸化シリコン層を用いている。
剥離層170は、透光層120Aと配線層200Aとを接着する役割を果たす中間層であり、例えばポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。後述するように、本実施形態では、基板110の裏面側(透光層120Aが設けられていない側)からレーザー光を照射することにより、剥離層170及び配線層200Aを透光層120Aから剥離することができる。
配線層200Aは、シード層210A、端子220A、配線230A、及び樹脂層240Aを含む構造体である。図示は省略しているが、樹脂層240Aは、複数の樹脂層を積層した構成を有する。
シード層210Aは、剥離層170の上に配置され、電気めっき法により配線230Aを形成する際のシード層として用いる。端子220Aは、樹脂層240Aの上に配置され、配線層200Aの接続端子として機能する。例えば、端子220Aは、ICチップとの電気的接続を行うための接続端子として用いることができる。配線230Aは、後述するランド250Aと端子220Aとを電気的に接続するための配線である。
樹脂層240Aは、例えばエポキシやポリイミド、フェノール、アクリルなどの樹脂材料を用いることができる。本実施形態では、透光層120Aと配線層200Aとの間に剥離層170を配置する例を示したが、剥離層170を省略し、透光層120Aの上に直接的に配線層200Aを配置してもよい。この場合、樹脂層240Aがレーザー光を吸収して変性することにより、配線層200Aを透光層120Aから剥離することができる。
<配線基板の製造方法>
配線基板100Dは、基板110の上に透光層120A、剥離層170を形成した後、配線層200Aを形成することにより製造することができる。本実施形態では、透光層120Aとして酸化シリコン層を用いるため、スパッタ法、プラズマCVD法等の気相成長法を用いて形成することができる。剥離層170は、溶媒に溶かした樹脂材料を塗布して焼成することにより形成すればよい。配線層200Aは、公知の方法により、シード層210A、端子220A、配線230A、及び樹脂層240Aを形成すればよい。
配線基板100Dは、基板110の上に透光層120A、剥離層170を形成した後、配線層200Aを形成することにより製造することができる。本実施形態では、透光層120Aとして酸化シリコン層を用いるため、スパッタ法、プラズマCVD法等の気相成長法を用いて形成することができる。剥離層170は、溶媒に溶かした樹脂材料を塗布して焼成することにより形成すればよい。配線層200Aは、公知の方法により、シード層210A、端子220A、配線230A、及び樹脂層240Aを形成すればよい。
その後、図22に示すように、基板110の裏面側(透光層120Aが設けられていない側)からレーザー光Lを照射する。レーザー光Lは、基板110及び透光層120Aを透過し、剥離層170に吸収される。これにより、透光層120Aに近い側の剥離層170の界面近傍が変性し、配線層200A及び剥離層170を透光層120Aから剥離することができる。その後、剥離層170を除去すれば、図22に示すように、配線層200Aを得ることができる。配線層200Aは、シード層210Aを除去した後、配線基板として用いることができる。
図23は、本開示の第5実施形態におけるパッケージ基板600の部分側断面図である。図23において、配線基板として用いる配線層200Aのうち端子220Aとは反対側の面にランド250Aが設けられる。ランド250Aには、はんだボール610Aを介して回路基板620が電気的に接続されている。また、配線層200Aの端子220Aには、はんだボール610Bを介してICチップ630A及び630Bが電気的に接続されている。ICチップ630A及び630Bは、モールド樹脂640によって封止される。本開示の第5実施形態におけるパッケージ基板600は、基板110の上に形成された配線層200Aを用いて回路基板610とICチップ630A及び630Bとを電気的に接続している。
なお、本実施形態では、透光層120Aとして、絶縁物である酸化シリコン層を用いる例を示したが、透光層120Aは絶縁物に限られるものではない。すなわち、第1実施形態と同様に、基板110の上に透光層120AとしてITO等の金属酸化物層を設け、その上に配線層200Aを設けてもよい。
[第6実施形態]
<配線基板の構成>
図24は、本開示の第6実施形態である配線基板100Eの部分側断面図である。配線基板100Eは、基板110及び導電層120の上に、第2樹脂層150と、第1金属層160Aと、第2金属層160Bと、を有する。なお、第1実施形態と共通する部分については、同じ符号を用いることにより説明を省略する場合がある。
<配線基板の構成>
図24は、本開示の第6実施形態である配線基板100Eの部分側断面図である。配線基板100Eは、基板110及び導電層120の上に、第2樹脂層150と、第1金属層160Aと、第2金属層160Bと、を有する。なお、第1実施形態と共通する部分については、同じ符号を用いることにより説明を省略する場合がある。
配線基板100Eにおいて、第1金属層160Aは、基板110のほぼ全面にわたって設けられている。第1金属層160Aは、剥離面(最終的に第2樹脂層150を除去した後に現れる面)の平坦性を確保する役割を有するため、基板110から剥離した後、少なくとも配線基板として100Eとして使用する領域に設けられていることが望ましい。
第2金属層160Bは、電極140の下方に位置する。後述するように、第2金属層160Bは、電気めっき法により電極140を形成する際のシード層として用いる。そのため、電極140を形成する際には、第2金属層160Bは、基板110の略全面にわたって設けておくが、その後は、電極140同士が導通しないように物理的に分離させる。したがって、上述の第1金属層160Aは、第2金属層160Bに接する第1領域と、第1樹脂層130Aに接する第2領域(すなわち、第2金属層160Bに接しない領域)とを有する。
配線基板100Eを製造する過程において、第1金属層160Aは、剥離面の平坦性を確保するとともに、基板110に紫外光を照射する際の遮光層としても機能する。また、第2金属層160Bは、電極140を形成する際のシード層として機能する。第1金属層160Aとしては、紫外光領域のうち、所定の波長帯域の紫外光を遮蔽する金属材料を用いることができる。第2金属層160Bは、電極140のシード層として利用し得る金属材料であれば如何なる材料であってもよいが、電極140を構成する材料と同一の金属元素を主成分とする材料を用いることが望ましい。
本実施形態では、第1金属層160Aの材料としてチタン(Ti)又はチタン合金を用い、第2金属層160Bの材料として銅(Cu)又は銅合金を用いる。電極140は、第2金属層160Bをシード層とする電気めっき法により、銅を用いて形成される。銅は樹脂材料に対して密着性が弱いため、銅を主成分とする金属層を第2樹脂層150に直接形成することには難がある。しかし、本実施形態では、第1金属層160Aとして、第2樹脂層150に対して比較的密着性の良いチタンを主成分とする材料を用いることにより、第2金属層160Bを形成する際の密着性の問題を解決している。
<配線基板の製造方法>
図25から図29は、配線基板100Eの製造方法を説明する図である。
図25から図29は、配線基板100Eの製造方法を説明する図である。
本実施形態では、図25に示すように、第2実施形態と同様の過程を経て基板110上に第2樹脂層150まで形成した後、公知の方法で第1金属層160A及び第2金属層160Bを形成する。例えば、第1金属層160A及び第2金属層160Bは、スパッタ法により連続的に形成することができる。
次に、図26に示すように、電気めっき法により電極140を形成する。具体的には、まず第2金属層160Bの上に、例えばアクリル系樹脂材料等で構成される第3樹脂層710を形成し、開口部712を形成する。その後、第2金属層160Bをシード層とする電気めっき法により、開口部712の内側に、第2金属層160Bと接続する電極140を形成する。
電極140を形成したら、図27に示すように、第3樹脂層710を除去して第2金属層160B及び電極140を露出させ、その後、電極140をマスクとして自己整合的に第2金属層160Bの一部を除去する。本実施形態では、電極140と第2金属層160Bが同一の金属元素を主成分とする材料で構成されているため、電極140と第2金属層160Bが同時にエッチングされる。したがって、本実施形態では、電極140の線幅と第2金属層160Bの膜厚とを考慮して、最終的に所望の線幅となるように電極140を設計している。
なお、本実施形態では、第1金属層160Aを残して第2金属層160Bを選択的に除去するため、第1金属層160Aと第2金属層160Bとの間でエッチングの選択比は大きいことが望ましい。勿論、エッチングの選択比が小さい場合は、時間制御によってエッチングを行えばよい。この場合、第2金属層160Bを完全に除去するためには第1金属層160Aに至るまでエッチングを進行させればよいが、第1金属層160Aは遮光層としての機能を失わない程度の膜厚が必要である。したがって、時間制御によるエッチングを行う場合は、オーバーエッチング分を考慮して第1金属層160Aの膜厚を決定することが望ましい。
次に、図28に示すように、第1金属層160A及び第2金属層160Bの上に第1樹脂層130Aを形成する。第1樹脂層130Aは、樹脂材料を溶媒に溶かしたワニスの塗布、又は、ドライフィルムのラミネート等によって形成される。したがって、電極140は、第1樹脂層130Aに埋め込まれる形になる。このとき、必要に応じて、電極140の上面を化学機械研磨(CMP)等の方法により平坦にしてもよい。この後、第1樹脂層130Aの上に薄膜トランジスタ200を形成することにより、図24に示した配線基板100Eが製造される。
配線基板100Eが完成した後、図29に示すように、基板110の裏面側(導電層120が設けられていない側)からレーザー光Lを照射する。レーザー光Lは、基板110及び導電層120を透過し、第2樹脂層150に吸収される。これにより、導電層120に近い側の第2樹脂層150の界面近傍が変性し、第2樹脂層150より上の層全体を導電層120から剥離することができる。
剥離作業を終えた後、第2樹脂層150及び第1金属層160Aを除去することにより、下面に第2金属層160Bが露出した配線基板700を製造することができる。その後、配線基板700を図8に示した基板400に転写することによりインターポーザ500を製造することができる。
本実施形態によれば、レーザー光の照射時に遮光層として機能する第1金属層160Aを、シード層として機能する第2金属層160Bの接着層としても機能させることができる。また、配線基板700においては、第2金属層160Bを図8の電極430と接続する際の密着層として利用できるため、インターポーザ500を製造する際、基板400との良好な接続を確保することができる。
なお、本実施形態では、電極140を形成した後に、シード層として用いた第2金属層160Bの一部を除去する例を示したが、第2金属層160Bの除去工程は省略してもよい。すなわち、第1金属層160A及び第2金属層160Bを積層したまま薄膜トランジスタ200の形成まで行い、基板110から配線基板700を剥離した後、第1金属層160A及び第2金属層160Bを除去することもできる。
また、本実施形態では、電極140をマスクとして自己整合的に第2金属層160Bをエッチングする例を示したが、レジストマスクを用いて第2金属層160Bをエッチングしてもよい。この場合、図30に示す配線基板100Fのように、第2金属層160Cの線幅が、電極140の線幅よりも大きくなる。レジストマスクを用いた場合、電極140がエッチングされないため、第2金属層160Bの膜厚を厚くすることができ、シード層として用いる際に有利である。また、第2金属層160Bを電極140のランドとして用いることもできるため、インターポーザ500を製造する際、基板400との良好な接続を確保することができる。
上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、上述した実施形態の各配線基板の構成、数値、各配線基板の製造方法は一例に過ぎない。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本開示の要旨を備えている限り、本開示の範囲に含まれる。
本開示に係る配線は、薄膜トランジスタのソース電極又はドレイン電極に限られない。本開示に係る配線は、薄膜トランジスタを構成しない配線、例えば、導線、ビア、その他の配線であってもよい。
また、本開示に係る配線基板は、貫通孔及び当該貫通孔に設けられた電極、又は有底孔及び当該有底孔に設けられた電極を有しなくてもよい。すなわち、本開示に係る配線基板が有する配線の電気的な接続は、これら以外の構成で実現されてもよい。また、本開示に係る配線基板は、薄膜トランジスタを有しない配線基板であってもよい。
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと理解される。
本開示の配線基板は、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット端末、携帯電話、スマートフォン、デジタルビデオカメラ、デジタルカメラ、又はその他の電気機器に搭載される半導体装置に用いられる。本開示の配線基板は上記の電子機器のほかにも、LED照明、デジタルサイネージ、デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション、又はその他の電子機器に搭載される半導体装置にも広く用いることができる。
100,100A,100B,100C,100D,100E,100F,300,300A,300B:配線基板、102:第1面、104:第2面、110:基板、120:導電層、120A:透光層、122:導電性物質、130,130A,130B:第1樹脂層、132:第1面、134:第2面、136,139:貫通孔、138:有底孔、1382:底部、140:電極、140B:電極、150:第2樹脂層、160:遮光層、160A:第1金属層、160B、160C:第2金属層、200:薄膜トランジスタ、200A:配線層、210A:シード層、220A:端子、230A:配線、240A:樹脂層、250A:ランド、210:ゲート電極、220:第1絶縁層、230:半導体層、240:第2絶縁層、250:ソース電極、260:ドレイン電極、400:基板、410:接合部、420:貫通孔、430:電極、500:インターポーザ、600:パッケージ基板、610A,610B:はんだボール、620:回路基板、630A,630B:ICチップ、640:モールド樹脂、700:配線基板、710:第3樹脂層、712:開口部
Claims (1)
- 紫外光を透過する基板と、
前記基板の上に設けられ、前記紫外光を60%以上の透過率で透過する金属酸化物層である透光層と、
前記透光層の上に設けられた第1樹脂層と、
前記第1樹脂層の上又は内部に設けられた配線と、
を有するインターポーザ。
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