JP4326428B2

JP4326428B2 - スルーホールめっき方法

Info

Publication number: JP4326428B2
Application number: JP2004233244A
Authority: JP
Inventors: 信幸倉嶋
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2024-08-10
Also published as: JP2006054242A

Description

本発明は、各種半導体装置において用いられる基板に設けたスルーホールにめっきにより金属材料を充填する方法に関する。

半導体装置では、スルーホールに充填した金属材料により上下面間を電気的に接続した基板が使用される場合がある。例えば、集積回路を形成した半導体チップにおいて、金属材料を充填したスルーホールによりその上下面間の導通をとることが必要な場合がある。また、半導体装置の実装に用いられるインターポーザーにおいては、シリコンあるいはガラスなどの基板に設けたスルーホールに金属材料が充填される。

一例として、特許文献１には、スルーホールを形成したシリコン実装基板の片面にめっき用電極を接着し、めっきによりスルーホール内に金属材料を充填する方法が記載されている。スルーホール内に金属材料を充填後、めっき用電極は取り除かれる。

特許文献２には、スルーホールを形成したシリコン基板の片面に接着剤を介して導体を貼り付け、スルーホール内の接着剤をエッチングにより除去してスルーホール内に導体を露出させ、導体を電極とするめっきによりスルーホール内に金属材料を充填する方法が記載されている。電極の導体は、スルーホールの充填後に剥離される。

特開平１−２５８４５７号公報特開２００４−２２９９０号公報

基板の片面に接着しためっき用電極を使用してスルーホール内にめっきにより金属材料を充填する方法では、図２に示したようにシリコン基板１１１（この基板の表面には薄いＳｉＯ₂絶縁膜が形成されているが、簡単にするためこれは図示しない）の片面に貼り付けた金属箔の電極１１３を使用する電解めっきによりスルーホール１１５内に金属材料１１７を充填する。電極１１３はスルーホール内の金属材料１１７に結合しているので、充填後に電極１１３を剥がすことはできない。電極１１３を化学エッチングにより溶解して除去する場合、スルーホール内の金属材料の一部も溶けてしまい、シリコン基板１１１の上下面の完全な電気的接続の保証は困難である。更に、基板１１１と電極１１３との接着が十分でないと、スルーホールごとのめっきにばらつきが発生し、一部のスルーホールにおいて上下面の電気的接続が不良になりかねない。シリコン基板１１１に接着剤（図示せず）を介して電極１１３を貼り付け、スルーホール内の接着剤を除去してめっきによりスルーホール内に金属材料を充填した場合も、電極１１３はスルーホール内の金属材料１１７に結合しているので、充填後に電極１１３を剥離するのは容易でなく、シリコン基板１１１を割ってしまうこともある。

そこで、本発明は、各種半導体装置において用いられる基板上下面の確実な電気的接続を可能にする、基板に設けたスルーホールにめっきにより金属材料を充填する方法を提供することにより、上述の従来技術の問題を克服するのを目的とする。

本発明のスルーホールめっき方法は、スルーホールを設けた基板の片面に導電性粘着剤を介して金属箔又は金属フィルムを貼付し、スルーホール内に露出する導電性粘着剤の一部を除去し、そして金属箔又は金属フィルムを電極として使用するめっきによりスルーホール内に金属材料を充填することを特徴とする。

好ましくは、導電性粘着剤と金属箔又は金属フィルムが一体になった材料を使用して、導電性粘着剤を介し金属箔又は金属フィルムを基材に貼付する。

導電性粘着剤としては、分散した導電性粒子を含有することで導電性を示す粘着剤を使用することができる。導電性粒子としては、例えば、炭素粉末粒子、Ｎｉ粉末粒子、Ｃｕ粉末粒子、又はそれらの混合物を使用することができる。金属箔又は金属フィルムとしては、例えば銅の箔又はフィルムを使用することができる。

スルーホール内に露出した導電性粘着剤の除去は、プラズマエッチングにより行うことができる。

めっき処理による前記スルーホール内への金属材料の充填後に、金属箔又は金属フィルムは化学エッチングにより溶解除去し、導電性粘着剤はプラズマエッチングにより除去することができる。

本発明によれば、各種半導体装置において用いられる基板上下面の確実な電気的接続を可能にするよう、スルーホール１３内にボイド等の欠陥なしにめっき金属材料２１を充填することができる。また、めっき電極として用いた導体を容易に除去することができる。
更に、本発明の方法では、スルーホールの充填前に導電性粘着剤の一部を除去することで導電性粘着剤の層に形成した凹部にめっき処理で金属材料が充填されてバンプを形成し、このバンプを配線層との接合等に利用することができる。

図面を参照して本発明を説明することにするが、本発明はここで説明する態様に限定されるものではない。

本発明のスルーホールめっき方法では、図１（ａ）に示したように、まず、スルーホール１３を設けた基板１１の片面に、導電性粘着剤１５を介して金属箔（又は金属フィルム）１７を貼り付ける。図１（ａ）の基板１１には、簡単にするため１つのスルーホール１３が示されているだけであるが、本発明が適用される基板は任意の数のスルーホールを備えたものでよい。また、本発明が適用される基板は、各種半導体装置において用いられるスルーホールを有する任意の基板でよく、一例として、集積回路を形成した半導体ウエハ、このウエハから切り離された個片の半導体チップ、あるいはインターポーザーとして使用されるようなシリコン基板あるいはガラス基板、などを挙げることができる。スルーホール１３の口径は、基板１１の用途に応じて様々な径で形成することができるが、限定されることなしに一般的に言えば、スルーホール１３の口径は３０〜１００μｍ程度である。以下の説明では、口径６０μｍのスルーホールを備えた、インターポーザーで使用される２００μｍ厚の単結晶シリコン基板を使用することにする。このシリコン基板の表面には、薄いＳｉＯ₂絶縁膜が形成されているが、簡単にするため図中にこのＳｉＯ₂絶縁膜は表示していない。

導電性粘着剤１５は、分散した導電性粒子を含有することで適度の導電性を示す任意の粘着剤でよい。導電性粒子としては、炭素粉末粒子、Ｎｉ粉末粒子、Ｃｕ粉末粒子、又はそれらの混合物などを使用することができる。金属箔１７も、任意の金属材料で製作することができる。好ましくは、金属箔１７は良好な導電性を示す銅などの金属材料から製作される。

本発明の方法では、導電性粘着剤を基板１１の片面に例えば塗布により適用して導電性粘着剤１５の層を形成し、この層に金属箔１７を貼付することができる。あるいはまた、本発明のより好ましい態様では、導電性粘着剤と銅などの金属箔とを組み合わせた、導電性金属箔粘着テープあるいは導電性粘着テープ等の名称で知られる市販のテープ等（例えば、寺岡製作所社製の導電性銅箔粘着テープＮｏ．８３２３、日東電工社製ＣＴ−３１５Ｅ、住友３Ｍ社製ＣＵ−３５Ｃ、スリオンテック社製＃８７０１など）の材料を使用して、図１に示した基板１１、導電性粘着剤１５及び金属箔１７の積層構造体を容易に得ることができる。

次に、図１（ｂ）に示したように、スルーホール１３内に露出する導電性粘着剤１５の一部を除去する。これにより導電性粘着剤１７の層に形成される凹部１９は、図示のようにスルーホール１３の底部の開口周囲の基板１１の表面が露出するように形成するのが好ましい。導電性粘着剤１７の除去には、例えばプラズマエッチングを使用することができる。プラズマエッチングによれば、粘着剤１７の除去とともに、エッチングした粘着剤表面が親水性にされてめっき液に対する濡れ性が向上し、めっき時の気泡の発生によるめっき金属の未着防止に有効である。プラズマエッチングは、例えば、導電性粒子として銅粒子を使用するスリオンテック社製＃８７０１導電性粘着テープの場合、２０Ｐａ、８００Ｗ、１５分、Ｏ_２流量８００ｓｃｃｍの条件で行うことができる。

続いて、金属箔１７を電極（陰極）とするめっき処理を行って、図１（ｃ）に示したように、粘着剤１５の凹部１９と基材１１のスルーホール１３内に銅などの金属材料２１を充填する。このめっき処理では、基板１１の上面から金属材料２１の一部が突出するようにするのが好ましい。本発明で使用するめっき処理は、半導体装置の製造等で一般的なものでよく、例えば銅めっきの場合、硫酸銅のめっき浴を使用して、２．５Ａ／ｄｍ^２、６時間という条件で行うことができる。

めっきの終了後、金属箔１７を例えば化学エッチングにより溶解除去し、次いで粘着剤１５を例えばプラズマエッチングにより除去して、図１（ｄ）に示したようにスルーホール１３内にボイド等の欠陥なしにめっき金属材料２１が充填されたシリコン基板１１を得ることができる。化学エッチングやプラズマエッチングによる処理は、基板１１から粘着剤１５の層や金属箔１７を機械的に剥がすのと異なり、基板１１を反らすことなく行うことができるため、基板１１に割れ等の損傷を生じさせることがなく、非常に有利である。

上述のようにスルーホールめっきを施した基板１１（図１（ｄ））では、めっき金属材料２１の一部が基板１１の上面から突出してバンプ３１を形成しており、また、同様にめっき金属材料２１の一部が基板１１の下面から突出してバンプ３３を形成している。バンプ３１、３３を利用することで、基板１１はその上面と下面に形成する配線層（図示せず）に容易に接続することが可能であり、あるいは、上面に例えば半導体チップ等を搭載したり、あるいは下面のバンプを介して別の基板に接合することができる。

本発明の方法の工程説明図である。基板に接着しためっき用電極を使用してスルーホール内にめっきにより充填した金属材料を説明する模式図である。

符号の説明

１１シリコン基板
１３スルーホール
１５導電性粘着剤
１７金属箔
１９導電性粘着剤の層に形成した凹部
２１金属材料
３１、３３バンプ

Claims

スルーホールを設けた基板の片面に導電性粘着剤を介して金属箔又は金属フィルムを貼付し、スルーホール内に露出する導電性粘着剤の一部を除去し、そして金属箔又は金属フィルムを電極として使用するめっき処理によりスルーホール内に金属材料を充填することを特徴とするスルーホールめっき方法。
前記導電性粘着剤と前記金属箔又は金属フィルムが一体になった材料を使用し、当該導電性粘着剤を介して当該金属箔又は当該金属フィルムを前記基材に貼付する、請求項１記載のスルーホールめっき方法。
前記導電性粘着剤として、分散した導電性粒子を含有することで導電性を示す粘着剤を使用する、請求項１又は２記載のスルーホールめっき方法。
前記導電性粒子が、炭素粉末粒子、Ｎｉ粉末粒子、Ｃｕ粉末粒子、又はそれらの混合物である、請求項３記載のスルーホールめっき方法。
前記金属箔又は金属フィルムとして銅の箔又はフィルムを使用する、請求項１〜４のいずれか１つに記載のスルーホールめっき方法。
前記導電性粘着剤の除去をプラズマエッチングにより行う、請求項１〜５のいずれか１つに記載のスルーホールめっき方法。
前記めっき処理による前記スルーホール内への金属材料の充填後、前記金属箔又は金属フィルムを化学エッチングにより溶解除去し、前記導電性粘着剤をプラズマエッチングにより除去する、請求項１〜６のいずれか１つに記載のスルーホールめっき方法。