JP6808882B1 - 半導体基板に設けられた微細空間内に導体を形成する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
なお本発明の方法によれば、配線回路が出来上がっている半導体基板の該配線回路にダメージを与えることなく、半導体基板に設けられた貫通孔の金属導通導線を容易に作成することができる。
本発明の工程(1)は、微細空間に充填可能な大きさの微粒子からなる第一金属材料と金属間化合物である第二金属材料とを液状分散媒中に分散させて分散液を得る工程である。前記第一金属材料は、CuまたはCu合金であり、前記Cu合金を使用する場合、該Cu合金は、Cuと、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、Al、Sb、Fe、SiおよびZnから選択された少なくとも1種との合金であることができる。
前記第二金属材料の平均粒径としては、例えば2μm〜20μmが好ましく、3μm〜7μmがさらに好ましい。
第一金属材料および第二金属材料の使用割合(質量比)は、前者:後者として例えば10:90〜90:10である。
この工程(2)は、例えば、真空スクリーン印刷法等の公知の技術により行うことができる。前記真空スクリーン印刷法としては、例えば公知の真空スクリーン印刷機を用い、具体的には、真空スクリーン印刷機の真空チャンバに対象物を設置し、該真空チャンバ内の真空度を102〜104Pa程度とし、該真空チャンバ内にて対象物表面に工程(1)で調製した分散液(ペースト)を添加し、スキージー動作、印刷埋め込み開始、刷り込み動作を行った後、該真空チャンバ内を大気圧に戻し、対象物を取り出すステップを経て行うことができる。
この工程(3)は、例えば、遠心分離機に対象物を設置し、遠心分離機内雰囲気を例えば窒素のような不活性ガスで置換した後、例えば55〜1000×g程度で前記微細空間に対し遠心力を施し加圧する工程が挙げられる。
図1は、本発明の一実施形態を説明するための、微細空間の断面図である。
まず、微細空間3を有する対象物1を準備する(図1(a))。対象物1には、ウエハ、回路基板、積層基板、半導体チップ、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)等、微細空間を有するものが広く含まれる。微細空間3には、TSV(Through Silicon Via)で代表される貫通孔、非貫通孔(盲孔)等が含まれる。対象物1が、半導体基板等、導電性を有する場合、微細空間3の内壁面は、絶縁膜又は絶縁層によって構成される。
微細空間3を有する対象物1として、TSV(Through Silicon Via)における貫通孔を準備した。
該貫通孔は、孔径が15μmであり、かつアスペクト比が4であった。
第二金属材料として、Sn92質量%、Cu8質量%の平均粒径5μmの金属間化合物を用いた。
工程(3):前記取り出した対象物を、遠心分離機のチャンバ内ボックスに設置し、チャンバ内ボックス内をN2雰囲気で充満させ、大気圧、500rpm、1分間の遠心分離を行った。
工程(4):続いて、チャンバ内ボックス内にN2ガスを加圧導入し、0.2MPaに到達させ、この加圧雰囲気を2分維持したまま、500rpmで遠心分離を行い、2分後、同回転数でチャンバ内ボックス内を230℃、2分間維持し、その後減速遠心を行い、40℃まで冷却し、対象物を取り出した。なお本発明ではこの工程(4)を行わなくてもよい。
図3の結果から、微細空間3内に、ち密な構造を有する導体32が形成されていることが判明した。
実施例1において、真空スクリーン印刷法の代わりに、大気圧下でのスクリーン印刷法を行い、また加圧加熱遠心法を行わず、大気圧下での加熱を行ったこと以外は実施例1を繰り返した。
結果を図4に示す。
図4の結果から、ち密な構造を有する導体34は、微細空間3内の全体に形成されないことが判明した。
実施例1の工程(3)を行わず、工程(1)、(2)、(4)の順番で各工程を行ったこと以外は実施例1を繰り返した。
結果を図5に示す。
図5の結果から、ち密な構造を有する導体36は、微細空間3内の全体に形成されないことが判明した。
上記特許文献1(特許第4278007号公報)に記載された実施形態を追試したところ、後工程で溶融金属を使用した方法では、図6に示すように、微細な銅配線が崩壊していることが判明した。
3 微細空間
5 機能性材料
51 液状分散媒
52 第一金属材料
53 第二金属材料
500 金属微粒子
501 金属コア部分
502 樹脂膜
Claims (2)
- 半導体基板に設けられた微細空間内に導体を形成する方法であって、
前記微細空間は、孔径が10μm〜100μmであり、かつアスペクト比が1〜10であり、
前記微細空間に充填可能な大きさの微粒子からなる第一金属材料と金属間化合物である第二金属材料とを液状分散媒中に分散させて分散液を得る工程(1)と、
真空下、前記分散液を前記微細空間内に充填する工程(2)と、
前記工程(2)を経た後、前記微細空間に対し遠心力を施し加圧する工程(3)と、
を有し、
前記第二金属材料は、Snと、Cu、Bi、Ge、In、Zn、TiおよびNiから選択された少なくとも1種との金属間化合物である
ことを特徴とする前記方法。 - 前記第一金属材料は、CuまたはCu合金であり、前記Cu合金は、Cuと、Ni、Ag、Au、Pt、Ti、Al、Sb、Fe、SiおよびZnから選択された少なくとも1種との合金であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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