JP6478902B2 - 貫通配線基板の製造方法、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
図1を用いて、本発明の電子デバイスの製造方法の第1の実施形態を説明する。図1(A)〜(H)は本実施形態を説明するための断面図である。電子デバイスの作製において、1枚の基板上に同時に複数の貫通配線、または複数の素子を形成することが一般的であるが、図1では、簡潔にして見やすくするために、2つの貫通配線と1つの素子だけを示している。
図2を用いて、本発明の電子デバイスの構造の実施形態を説明する。図2は本実施形態を説明するための断面図である。1つの電子デバイスにおいて、複数の貫通配線、または複数の素子が形成されることが一般的であるが、図2でも、簡潔にして見やすくするために、2つの貫通配線と1つの素子だけを示している。
(第1の実施例)
図3の断面図を用いて、本発明の電子デバイスの製造方法の第1の実施例を説明する。見やすくするため、図3でも、2つの貫通配線及び1つの素子のみが示されている。まず、図3(A)のように、第一の基板1を用意する。第一の基板1として、Si基板を用いる。第一の基板1は、第一の面1aと第二の面1bを有し、この2つの面がミラー研磨され、表面粗さRa<2nmである。第一の基板1のは、抵抗率が約0.01Ω・cmであり、厚さが約300μmである。
図4の断図面を用いて、本発明の電子デバイスの第2の実施例を説明する。見やすくするため、図4でも、2つの貫通配線及び1つの素子のみが示されている。図4のように、本実施例の電子デバイスは、貫通配線基板3と素子部30及び電極パッド11、12を含む。貫通配線基板3は、第一の基板1、第一の基板1の第一の面1aから第二の面1bに到達する貫通孔13、貫通孔13の内壁を含む第一の基板1の表面上に形成された絶縁膜14、貫通孔13の内部を充填する導電性材料の貫通配線2を含む。素子部30は、第一の電極4、第二の電極6及び他の部分35を含む。素子部30は、第一の基板1の第一の面1a側に形成される。素子部30の第一の電極4は貫通配線2−1の端面2−1aと電気的に接続され、第二の電極6は貫通配線2−2の端面2−2aと電気的に接続されている。電極パッド11、12は、第一の基板1の第二の面1b側に形成される。電極パッド11は貫通配線2−1の端面2−1bと電気的に接続され、電極パッド12は貫通配線2−2の端面2−2bと電気的に接続されている。
図5の平面図と図6の断面図を用いて、本発明の電子デバイスの製造方法の第3の実施例を説明する。この実施例では、ビア・ファースト法で貫通配線基板上にCMUTを形成する製造方法の一例を説明する。CMUTは、振動膜の振動を用いて超音波などの音響波を送信、受信することができ、特に液中において優れた広帯域特性を容易に得ることができる静電容量型トランスデューサである。実用上、図5の平面図に示すように、1つのCMUTデバイスにおいて、2次元アレイ状に配置される複数の振動膜(セルとも呼ぶ)31を1つのエレメント32とし、更に、複数のエレメント32を基板上に並べて素子部30を構成する。こうして、所望の性能を実現している。各エレメント32を独立に制御するためには、それぞれのエレメントに対応して配線部を形成する。作製工程の説明に用いる図6のセルの構造は、図5のA−B断面で示す如きものである。簡明にするために、図6において、CMUTの1つのセル(1つの振動膜)と1対の貫通配線のみが示されている。
第4の実施例において、第3の実施例で作製したCMUTの応用例を説明する。第3の実施例で作製したCMUTは、音響波を用いた超音波診断装置、超音波画像形成装置などの被検体情報取得装置で用いることができる。被検体からの音響波をCMUTで受信し、出力される電気信号を用いて、光吸収係数などの被検体の光学特性値を反映した被検体情報や音響インピーダンスの違いを反映した被検体情報などを取得することができる。
Claims (18)
- 貫通配線を有する基板に素子部を設けた電子デバイスの製造方法であって、
基板の第一の面から該第一の面の反対側に位置する第二の面に到達する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔に導電性材料を充填する工程と、
前記貫通孔に充填された前記導電性材料を研磨して貫通配線を形成する工程と、
前記第一の面側に素子部を形成する工程と、を有し、
前記貫通配線を形成する工程において、前記第一の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さが、前記第二の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さよりも小さくなるようにすることを特徴とする製造方法。 - 前記第二の面側の前記端面の位置の深さが1μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記第二の面側の前記端面の位置の深さが0.5μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記端面の位置の深さは、前記基板の表面より凹んだディシング状態のディシングの平均量と、前記貫通配線と前記貫通孔の内壁との間に生じた隙間の平均深さのうちの大きい方であることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通孔を形成する工程において、前記第一の面、前記第二の面、及び前記貫通孔の側壁を含む前記基板の表面に、絶縁膜を形成することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通孔を形成する工程において、前記貫通孔の側壁に、金属拡散を防止する拡散防止膜を形成することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通孔を形成する工程において、前記貫通孔の内壁に対して平滑化の処理を行うことを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通孔に導電性材料を充填する工程において、前記基板の前記第一の面とシード基板に形成されるシード膜とを接着用物質を介して貼り合わせ、前記貫通孔の底部にある前記接着用物質を除去することで露出した前記シード膜を起点に電解めっきにより前記貫通孔の内部に導電性材料を充填することを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通孔に導電性材料を充填する工程において、前記導電性材料は、Cuを主材料とする導電性材料であることを特徴とする請求項1から8の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通配線を形成する工程において、前記第一の面側における前記深さは約0.2μmであり、前記第二の面側における前記深さは約0.5μmであることを特徴とする請求項1から9の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記貫通配線を形成する工程において、前記導電性材料の研磨を化学機械研磨により行うことを特徴とする請求項1から10の何れか1項に記載の製造方法。
- 前記第一の面側に素子部を形成する工程において、前記素子部は静電容量型トランスデューサであることを特徴とする請求項1から11の何れか1項に記載の製造方法。
- 貫通配線を有する基板上に素子部を設けた電子デバイスであって、
基板の第一の面から該第一の面の反対側に位置する第二の面に到達する貫通孔と、
前記貫通孔の内部を充填する導電性材料で形成された貫通配線と、
前記第一の面側に設けられ、前記貫通配線と電気的に接続する素子部と、を有し、
前記第一の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さが、前記第二の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さよりも小さいことを特徴とする電子デバイス。 - 前記素子部は静電容量型トランスデューサまたは圧電型トランスデューサであることを特徴とする請求項13に記載の電子デバイス。
- 請求項14に記載の電子デバイスと、該電子デバイスが出力する電気信号を用いて被検体の情報を取得する処理部と、を有し、
前記電子デバイスは、前記被検体からの音響波を受信し、前記電気信号に変換することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 光源をさらに有し、
前記電子デバイスは、前記光源から出射された光が被検体に照射されることにより発生する光音響波をも受信して電気信号に変換し、
前記処理部は、前記電子デバイスからの前記電気信号を用いて被検体の情報を取得することを特徴とする請求項15に記載の被検体情報取得装置。 - 請求項14に記載の電子デバイスと、光源と、該電子デバイスが出力する電気信号を用いて被検体の情報を取得する処理部と、を有し、
前記電子デバイスは、前記光源から出射された光が被検体に照射されることにより発生する音響波を受信して前記電気信号に変換することを特徴とする被検体情報取得装置。 - 貫通配線を有する、素子部が設けられた貫通配線基板であって、
基板の第一の面から該第一の面の反対側に位置する第二の面に到達する貫通孔と、
前記貫通孔の内部を充填する導電性材料で形成された貫通配線と、を有し、
前記第一の面には前記素子部が設けられており、
前記第一の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さが、前記第二の面側における基板表面から測る前記貫通配線の端面の位置の深さよりも小さいことを特徴とする貫通配線基板。
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