JP7010314B2 - Through Silicon Via Substrate - Google Patents

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本発明は貫通電極基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a through silicon via substrate.

近年、集積回路の高性能化に伴い、集積回路はより微細化・複雑化している。このような集積回路には、回路駆動のために必要な電源やロジック信号を外部装置から入力するための接続端子が配置されている。しかしながら、集積回路の微細化・複雑化によって集積回路上の接続端子は非常に狭いピッチで配置されており、外部装置の接続端子のピッチと比較して数倍から数十倍程度小さい。 In recent years, integrated circuits have become finer and more complicated as the performance of integrated circuits has improved. In such an integrated circuit, a connection terminal for inputting a power supply and a logic signal necessary for driving the circuit from an external device is arranged. However, due to the miniaturization and complexity of integrated circuits, the connection terminals on the integrated circuit are arranged at a very narrow pitch, which is several to several tens of times smaller than the pitch of the connection terminals of the external device.

上記のように、各々の接続端子のピッチが異なる集積回路と外部装置とを接続する場合に、接続端子のピッチを変換するための仲介基板となるインターポーザが使用される。インターポーザでは、基板の一方の面に配置された第1端子には集積回路が実装され、他方の面に配置された第2端子には外部装置が実装され、第1端子と第2端子とは当該基板を貫通する貫通電極によって接続されている。 As described above, when connecting an integrated circuit having a different pitch of each connection terminal to an external device, an interposer serving as an intermediary board for converting the pitch of the connection terminals is used. In the interposer, an integrated circuit is mounted on the first terminal arranged on one surface of the board, an external device is mounted on the second terminal arranged on the other surface, and the first terminal and the second terminal are It is connected by a through electrode that penetrates the substrate.

また、インターポーザとしては、シリコン基板を使用した貫通電極基板であるTSV(Through-Silicon Via)やガラス基板を使用した貫通電極基板であるTGV(Through-Glass Via)が開発されている(例えば、特許文献1)。特に、TGVは、例えば4.5世代と呼ばれる、ガラス基板の縦横サイズが730mm×920mmの大型のガラス基板を使用して製造することができるため、製造コストを下げることができる点で有利である。 Further, as interposers, TSV (Through-Silicon Via), which is a through electrode substrate using a silicon substrate, and TGV (Through-Glass Via), which is a through electrode substrate using a glass substrate, have been developed (for example, patents). Document 1). In particular, the TGV is advantageous in that the manufacturing cost can be reduced because it can be manufactured using a large glass substrate having a vertical and horizontal size of 730 mm × 920 mm, which is called, for example, the 4.5 generation. ..

ここで、基板上に多層配線構造体のような構造物を形成するためには成膜プロセス、フォトリソグラフィプロセス、加工プロセスなど多くのプロセスを要する。これらのプロセスに対して、基板には一定以上の剛性が求められるため、プロセスに耐え得るだけの剛性を確保できる基板の板厚が必要である。一方、基板に貫通孔を形成するプロセスにおいて、孔径に対する孔の深さ(アスペクト比)には制限があり、板厚が厚い基板に貫通孔を形成することは困難である。したがって、例えば特許文献1では、基板に有底孔を形成した後に、有底孔を形成した面とは逆側の面から基板を薄板化する、又は、基板の表裏面から加工を行うなど、貫通孔を形成するためには複数回基板を加工する工程が必要があった。 Here, in order to form a structure such as a multilayer wiring structure on a substrate, many processes such as a film forming process, a photolithography process, and a processing process are required. Since the substrate is required to have a certain degree of rigidity for these processes, it is necessary to have a thickness of the substrate that can secure the rigidity enough to withstand the process. On the other hand, in the process of forming a through hole in a substrate, the depth (aspect ratio) of the hole with respect to the hole diameter is limited, and it is difficult to form a through hole in a thick substrate. Therefore, for example, in Patent Document 1, after forming a bottomed hole in a substrate, the substrate is thinned from a surface opposite to the surface on which the bottomed hole is formed, or processing is performed from the front and back surfaces of the substrate. In order to form the through hole, it was necessary to process the substrate multiple times.

特開2011-178642号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-178642

しかし、上記のように、貫通孔を形成するために複数回基板を加工する工程を行うと、工程数が増えて製造期間が長くなるだけでなく、各工程における不良発生の確率が上昇するため、歩留まりが低下する。また、基板を薄板化するためには、剛性を保つために回路を形成する基板に支持基板を貼り付ける必要があり、支持基板の貼り付け工程及び剥離工程がさらに必要になり、さらに製造期間が長くなり、歩留まりが低下する。 However, as described above, if the process of processing the substrate multiple times to form the through hole is performed, not only the number of processes increases and the manufacturing period becomes longer, but also the probability of occurrence of defects in each process increases. , Yield decreases. Further, in order to make the substrate thinner, it is necessary to attach the support substrate to the substrate on which the circuit is formed in order to maintain the rigidity, and further the attachment step and the peeling step of the support substrate are required, and the manufacturing period is further increased. It becomes longer and the yield decreases.

本発明は、上記実情に鑑み、工程数を低減することができ、製造期間が短く歩留まりが向上する貫通電極基板の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a through silicon via substrate, which can reduce the number of steps, shorten the manufacturing period, and improve the yield.

本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、第1基板に変質層を形成し、第1基板上に、変質層に接する第1配線層と絶縁層を介して第1配線層に接続する第2配線層とを有する多層配線構造体を形成し、第2配線層に接する第1バンプを介して、電子回路を有するチップを多層配線構造体に実装し、チップの第1バンプとは反対側に接着層を介して第2基板を貼り付け、第1基板の多層配線構造体とは反対側から第1エッチングで第1基板を薄板化し、第1基板の多層配線構造体とは反対側から第2エッチングで変質層を選択的に除去し、第1基板を貫通して第1配線層を露出する貫通孔を形成し、第1配線層に接続する第2バンプを形成する。 In the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention, a alteration layer is formed on a first substrate, and a first wiring layer is formed on the first substrate via a first wiring layer in contact with the alteration layer and an insulating layer. A multi-layer wiring structure having a second wiring layer connected to is formed, and a chip having an electronic circuit is mounted on the multi-layer wiring structure via a first bump in contact with the second wiring layer, and the first bump of the chip is formed. The second substrate is attached to the opposite side via the adhesive layer, the first substrate is thinned by the first etching from the side opposite to the multilayer wiring structure of the first substrate, and the multilayer wiring structure of the first substrate is formed. Selectively removes the altered layer from the opposite side by the second etching, forms a through hole that penetrates the first substrate and exposes the first wiring layer, and forms a second bump that connects to the first wiring layer. ..

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の支持基板である第2基板を利用して多層配線構造体が形成された第1基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。また、第1基板の貫通孔を形成したい領域に変質層を形成し、多層配線構造体を形成した後に変質層を除去することで、多層配線構造体を加工されていない平坦な基板上に形成することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the first substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the second substrate which is a support substrate for an external device such as a chip. It is possible to omit the step of attaching / peeling the support substrate for the conversion. Further, by forming a alteration layer in the region where the through hole of the first substrate is to be formed, forming the multilayer wiring structure, and then removing the alteration layer, the multilayer wiring structure is formed on an unprocessed flat substrate. can do.

また、別の態様において、第2基板は、チップが形成された第3基板よりも熱伝導率が高くてもよい。 Further, in another embodiment, the second substrate may have a higher thermal conductivity than the third substrate on which the chip is formed.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の放熱板である第2基板を利用して多層配線構造体が形成された第1基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the first substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the second substrate which is a heat dissipation plate of an external device such as a chip. It is possible to omit the step of attaching / peeling the support substrate for the conversion.

また、別の態様において、第1エッチングのエッチング条件と第2エッチングのエッチング条件とは同一のエッチング条件であってもよい。 Further, in another embodiment, the etching conditions of the first etching and the etching conditions of the second etching may be the same etching conditions.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第1基板の貫通孔を形成したい領域に第1基板よりもエッチングレートの早い変質層を形成しておくことで、第1基板の薄板化と貫通孔の形成を同一プロセスで行うことができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, by forming a alteration layer having an etching rate faster than that of the first substrate in the region where the through holes of the first substrate are desired to be formed, the first substrate can be made thinner and penetrated. Pore formation can be done in the same process.

また、別の態様において、チップが実装された多層配線構造体の第1領域よりも外周側に位置する第2領域において、多層配線構造体と第2基板との間隔を保持するスペーサをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a spacer for maintaining the distance between the multilayer wiring structure and the second substrate is further formed in the second region located on the outer peripheral side of the first region of the multilayer wiring structure on which the chip is mounted. You may.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とをスペーサがない構造に比べて強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be firmly fixed as compared with the structure without spacers. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved.

また、別の態様において、多層配線構造体とスペーサとの間に、第1バンプと同じ工程で第3バンプをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a third bump may be further formed between the multilayer wiring structure and the spacer in the same process as the first bump.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第3バンプが形成された高さの分スペーサの高さを低くできるため、スペーサに使用する材料を低減することができる。また、スペーサ形成の際に、第3バンプをアライメントマーカとして利用することができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the height of the spacer can be reduced by the height at which the third bump is formed, so that the material used for the spacer can be reduced. Further, when forming the spacer, the third bump can be used as an alignment marker.

本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、第1基板に有底孔を形成し、第1基板の表面の一部及び有底孔の内部に第1電極を形成し、第1基板上に、第1電極に接する第1配線層と絶縁層を介して第1配線層に接続する第2配線層とを有する多層配線構造体を形成し、第2配線層に接する第1バンプを介して、電子回路を有するチップを多層配線構造体に実装し、チップの第1バンプとは反対側に接着層を介して第2基板を貼り付け、第1基板の多層配線構造体とは反対側から第1基板を薄板化し、第1基板を貫通して第1電極を露出する貫通孔を形成し、第1電極に接続する第2バンプを形成する。 In the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention, a bottomed hole is formed in the first substrate, a part of the surface of the first substrate and the first electrode are formed inside the bottomed hole, and the first electrode is formed. A first layer wiring structure having a first wiring layer in contact with the first electrode and a second wiring layer connected to the first wiring layer via an insulating layer is formed on one substrate, and the first wiring structure is in contact with the second wiring layer. A chip having an electronic circuit is mounted on a multi-layer wiring structure via bumps, a second substrate is attached via an adhesive layer on the side opposite to the first bump of the chip, and the multi-layer wiring structure of the first substrate is attached. Thins the first substrate from the opposite side, forms a through hole that penetrates the first substrate and exposes the first electrode, and forms a second bump that connects to the first electrode.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の支持基板である第2基板を利用して多層配線構造体が形成された第1基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the first substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the second substrate which is a support substrate for an external device such as a chip. It is possible to omit the step of attaching / peeling the support substrate for the conversion.

また、別の態様において、第2基板は、チップが形成された第3基板よりも熱伝導率が高くてもよい。 Further, in another embodiment, the second substrate may have a higher thermal conductivity than the third substrate on which the chip is formed.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の放熱板を利用して多層配線構造体が形成された基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the heat sink of an external device such as a chip, so that the support substrate for thinning can be thinned. The pasting / peeling step can be omitted.

また、別の態様において、第1基板上及び第1電極上に有底孔を覆うフィルム状の第1フィルム状樹脂を貼り付け、第1フィルム状樹脂に第1電極を露出する第1開口部を形成し、第1配線層は、第1開口部を介して第1電極に接続されてもよい。 Further, in another embodiment, the first film-like resin covering the bottomed hole is attached on the first substrate and the first electrode, and the first electrode is exposed to the first film-like resin. The first wiring layer may be connected to the first electrode via the first opening.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第1フィルム状樹脂で基板に形成された有底孔を覆うことで、有底孔によって形成された段差を緩和することができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, by covering the bottomed holes formed in the substrate with the first film-like resin, the step formed by the bottomed holes can be relaxed.

また、別の態様において、第1基板の薄板化された側に貫通孔を覆うフィルム状の第2フィルム状樹脂を貼り付け、第2フィルム状樹脂に第1電極を露出する第2開口部を形成し、第2バンプは、第2開口部を介して第1電極に接続されてもよい。 Further, in another embodiment, a film-like second film-like resin covering the through hole is attached to the thinned side of the first substrate, and a second opening for exposing the first electrode to the second film-like resin is provided. The second bump may be formed and connected to the first electrode via the second opening.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第2フィルム状樹脂で基板に形成された貫通孔を覆うことで、貫通孔によって形成された段差を緩和することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, by covering the through holes formed in the substrate with the second film-like resin, the step formed by the through holes can be relaxed.

また、別の態様において、第1基板の薄板化された側に第1電極に接続された第2電極を形成し、第2フィルム状樹脂は、第1基板の薄板化された側及び第2電極上に貫通孔を覆うように貼り付けられてもよい。 Further, in another embodiment, the second electrode connected to the first electrode is formed on the thinned side of the first substrate, and the second film-like resin is the thinned side of the first substrate and the second. It may be attached on the electrode so as to cover the through hole.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第2開口部は第2電極を露出するように設けられればよいため、第2電極のパターンを調整することで第2開口部のアライメント精度を緩くすることができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the second opening may be provided so as to expose the second electrode. Therefore, by adjusting the pattern of the second electrode, the alignment accuracy of the second opening can be relaxed. can do.

また、別の態様において、チップが実装された多層配線構造体の第1領域よりも外周側に位置する第2領域において、多層配線構造体と第2基板との間隔を保持するスペーサをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a spacer for maintaining the distance between the multilayer wiring structure and the second substrate is further formed in the second region located on the outer peripheral side of the first region of the multilayer wiring structure on which the chip is mounted. You may.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とをスペーサがない構造に比べて強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be firmly fixed as compared with the structure without spacers. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved.

また、別の態様において、多層配線構造体とスペーサとの間に、第1バンプと同じ工程で第3バンプをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a third bump may be further formed between the multilayer wiring structure and the spacer in the same process as the first bump.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第3バンプが形成された高さの分スペーサの高さを低くできるため、スペーサに使用する材料を低減することができる。また、スペーサ形成の際に、第3バンプをアライメントマーカとして利用することができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the height of the spacer can be reduced by the height at which the third bump is formed, so that the material used for the spacer can be reduced. Further, when forming the spacer, the third bump can be used as an alignment marker.

本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、第1基板を準備し、第1基板上に、第1配線層と絶縁層を介して第1配線層に接続する第2配線層とを有する多層配線構造体を形成し、第2配線層に接する第1バンプを介して、電子回路を有するチップを多層配線構造体に実装し、チップの第1バンプとは反対側に接着層を介して第2基板を貼り付け、第1基板の多層配線構造体とは反対側から第1基板を薄板化し、第1配線層及び絶縁層を露出させ、第1配線層に接続する第2バンプを形成する。 In the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention, a first substrate is prepared, and a second wiring layer is connected to the first wiring layer on the first substrate via a first wiring layer and an insulating layer. A multi-layer wiring structure having a The second substrate is attached via the above, the first substrate is thinned from the side opposite to the multilayer wiring structure of the first substrate, the first wiring layer and the insulating layer are exposed, and the second is connected to the first wiring layer. Form a bump.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の支持基板である第2基板を利用して多層配線構造体が形成された第1基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。また、多層配線構造体を形成した後に第1配線層及び絶縁層を露出させるため、加工されていない平坦な基板上に多層配線構造体を形成することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the first substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the second substrate which is a support substrate for an external device such as a chip. It is possible to omit the step of attaching / peeling the support substrate for the conversion. Further, since the first wiring layer and the insulating layer are exposed after the multilayer wiring structure is formed, the multilayer wiring structure can be formed on a flat substrate that has not been processed.

また、別の態様において、第2基板は、チップが形成された第3基板よりも熱伝導率が高くてもよい。 Further, in another embodiment, the second substrate may have a higher thermal conductivity than the third substrate on which the chip is formed.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、チップなどの外部装置の放熱板である第2基板を利用して多層配線構造体が形成された第1基板を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。 According to the above-mentioned manufacturing method of the through electrode substrate, the first substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be thinned by using the second substrate which is a heat dissipation plate of an external device such as a chip. It is possible to omit the step of attaching / peeling the support substrate for the conversion.

また、別の態様において、チップが実装された多層配線構造体の第1領域よりも外周側に位置する第2領域において、多層配線構造体と第2基板との間隔を保持するスペーサをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a spacer for maintaining the distance between the multilayer wiring structure and the second substrate is further formed in the second region located on the outer peripheral side of the first region of the multilayer wiring structure on which the chip is mounted. You may.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とをスペーサがない構造に比べて強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be firmly fixed as compared with the structure without spacers. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved.

また、別の態様において、多層配線構造体とスペーサとの間に、第1バンプと同じ工程で第3バンプをさらに形成してもよい。 Further, in another embodiment, a third bump may be further formed between the multilayer wiring structure and the spacer in the same process as the first bump.

上記の貫通電極基板の製造方法によれば、第3バンプが形成された高さの分スペーサの高さを低くできるため、スペーサに使用する材料を低減することができる。また、スペーサ形成の際に、第3バンプをアライメントマーカとして利用することができる。 According to the above-mentioned method for manufacturing a through silicon via substrate, the height of the spacer can be reduced by the height at which the third bump is formed, so that the material used for the spacer can be reduced. Further, when forming the spacer, the third bump can be used as an alignment marker.

本発明によれば、工程数を低減することができ、製造期間が短く歩留まりが向上する貫通電極基板の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a through silicon via substrate, which can reduce the number of steps, shorten the manufacturing period, and improve the yield.

本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板内部にレーザ光を照射する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of irradiating the inside of the 1st substrate with a laser beam in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板内部に変質層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the alteration layer inside the 1st substrate in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、変質層上に第1配線層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st wiring layer on the alteration layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に絶縁層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the insulating layer on the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上及び絶縁層上にシード層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the seed layer on the 1st wiring layer and the insulating layer in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、シード層上にレジストマスクを形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the resist mask on the seed layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、レジストマスクから露出したシード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the plating layer on the seed layer exposed from the resist mask in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、シード層上のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of removing the resist mask on the seed layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of etching the seed layer exposed from the plating layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of forming the multilayer wiring structure on the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、多層配線構造体上に第1バンプを介して電子回路を有するチップを実装する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of mounting the chip which has an electronic circuit on the multilayer wiring structure through the 1st bump in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、スペーサを形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of forming a spacer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of attaching the 2nd substrate to the back surface side of the chip in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of thinning the 1st substrate from the back surface side in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板の裏面側から変質層を選択的に除去する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of selectively removing a alteration layer from the back surface side of the 1st substrate in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の変形例に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the through silicon via substrate which concerns on the modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板に有底孔を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the bottom hole in the 1st substrate in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、有底孔の内部に第1電極を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st electrode in the bottomed hole in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上及び第1電極上に有底孔を覆う第1フィルム状樹脂を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st film-like resin which covers the bottom hole on the 1st substrate and 1st electrode in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1フィルム状樹脂に第1電極を露出する第1開口部を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st opening which exposes the 1st electrode in the 1st film-like resin in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1開口部を介して第1電極に接続される第1配線層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st wiring layer connected to the 1st electrode through the 1st opening in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of forming the multilayer wiring structure on the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of attaching the 2nd substrate to the back surface side of the chip in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of thinning the 1st substrate from the back surface side in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極を除去して貫通孔を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of removing the 1st electrode and forming a through hole in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極に接続される導電層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the conductive layer connected to the 1st electrode in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極に接続された第2電極を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 2nd electrode connected to the 1st electrode in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上及び第2電極上に貫通孔を覆う第2フィルム状樹脂を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 2nd film-like resin which covers the through hole on the 1st substrate and 2nd electrode in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2フィルム状樹脂に第2電極を露出する第2開口部を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 2nd opening which exposes a 2nd electrode in the 2nd film-like resin in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2開口部を介して第2電極に接続される配線層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the wiring layer connected to the 2nd electrode through the 2nd opening in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2フィルム状樹脂に貫通孔に達する開口部を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the opening which reaches the through hole in the 2nd film-like resin in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上に第1配線層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the 1st wiring layer on the 1st substrate in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に絶縁層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the insulating layer on the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the process of forming the multilayer wiring structure on the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of attaching the 2nd substrate to the back surface side of the chip in the manufacturing method of the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of thinning the 1st substrate from the back surface side in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層を露出する開口部を有する絶縁層を形成する工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the step of forming the insulating layer which has the opening which exposes the 1st wiring layer in the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置の別の例を示す図である。It is a figure which shows another example of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る半導体装置のさらに別の例を示す図である。It is a figure which shows still another example of the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this invention.

〈実施形態1〉
以下、本発明の実施形態1に係る貫通電極基板の構造及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、例えば、第1基板と第2基板との上下関係が図示と逆になるように配置されてもよい。また、以下の説明で基板の第1面及び第2面は基板の特定の面を指すものではなく、基板の表面方向又は裏面方向を特定するもので、つまり基板に対する上下方向を特定するための名称である。
<Embodiment 1>
Hereinafter, the structure of the through silicon via substrate and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments shown below are examples of the embodiments of the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments. In the drawings referred to in the present embodiment, the same parts or parts having similar functions are designated by the same reference numerals or similar reference numerals, and the repeated description thereof may be omitted. Further, the dimensional ratio of the drawing may differ from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawing. Further, for convenience of explanation, the terms "upper" and "lower" will be used for explanation, but for example, the vertical relationship between the first substrate and the second substrate may be arranged so as to be reversed from the drawing. Further, in the following description, the first surface and the second surface of the substrate do not refer to a specific surface of the substrate, but specify the front surface direction or the back surface direction of the substrate, that is, to specify the vertical direction with respect to the substrate. It is a name.

[貫通電極基板の構成]
図1を用いて、本発明の実施形態1に係る貫通電極基板の構成について詳細に説明する。実施形態1では、第1基板100の一方の面(第1面101側)には、多層配線構造体199、チップ230、232などの外部装置、及び外部装置の放熱板としても機能する第2基板200が配置され、第1基板100の他方の面(第2面102)には、多層配線構造体199に接続された第2バンプ115が配置された構造について説明する。ただし、この構造に限定されず、例えば、第1基板100の下面にも多層配線構造体、外部装置、及び放熱板が配置されていてもよい。また、多層配線構造体にはトランジスタ、抵抗素子、容量素子、ダイオード素子、及びコイルなどの素子が含まれていてもよい。
[Construction of through silicon via board]
The configuration of the through silicon via substrate according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. In the first embodiment, on one surface (first surface 101 side) of the first substrate 100, a second layer that also functions as a heat dissipation plate for an external device such as a multilayer wiring structure 199, chips 230 and 232, and an external device. A structure in which the substrate 200 is arranged and the second bump 115 connected to the multilayer wiring structure 199 is arranged on the other surface (second surface 102) of the first substrate 100 will be described. However, the structure is not limited to this, and for example, a multilayer wiring structure, an external device, and a heat radiating plate may be arranged on the lower surface of the first substrate 100. Further, the multilayer wiring structure may include elements such as transistors, resistance elements, capacitive elements, diode elements, and coils.

図1は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。図1に示すように、本発明の実施形態1に係る貫通電極基板10は、第1面101及び第1面101とは反対側の第2面102を有し、第1面101と第2面102とを貫通する貫通孔120が設けられた第1基板100と、貫通孔120の内部に配置され、第1面101と第2面102とを接続する貫通電極110とを有する。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an outline of a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the through electrode substrate 10 according to the first embodiment of the present invention has a first surface 101 and a second surface 102 on the opposite side of the first surface 101, and the first surface 101 and the second surface 101. It has a first substrate 100 provided with a through hole 120 penetrating the surface 102, and a through electrode 110 arranged inside the through hole 120 and connecting the first surface 101 and the second surface 102.

また、貫通電極基板10は、第1基板100の第1面101上に配置され、貫通電極110に接続された第1配線層130と、第1配線層130上に配置され、開口部137が設けられた絶縁層139と、絶縁層139上に配置され、開口部137を介して第1配線層130に接続された第1導電層142及び第2導電層144を含む配線層140と、配線層140上に配置され、開口部147が設けられた絶縁層149と、絶縁層149上に配置され、開口部147を介して配線層140に接続された第1導電層152及び第2導電層154を含む配線層150と、配線層150上に配置され、開口部157が設けられた絶縁層159と、絶縁層159上に配置され、開口部157を介して配線層150に接続された第1導電層162及び第2導電層164を含む第2配線層160と、第2配線層160上に配置され、開口部167が設けられた絶縁層169と、を有する。ここで、第1配線層130から第2配線層160まで配置された複数の配線層及び複数の絶縁層を多層配線構造体199という。また、第1配線層130、配線層140、150、及び第2配線層160の最小加工寸法はL/S(ライン/スペース)=2/2μmである。 Further, the through electrode substrate 10 is arranged on the first surface 101 of the first substrate 100, is arranged on the first wiring layer 130 connected to the through electrode 110, and is arranged on the first wiring layer 130, and the opening 137 is provided. An insulating layer 139 provided, a wiring layer 140 including a first conductive layer 142 and a second conductive layer 144 arranged on the insulating layer 139 and connected to the first wiring layer 130 via an opening 137, and wiring. An insulating layer 149 arranged on the layer 140 and provided with an opening 147, and a first conductive layer 152 and a second conductive layer arranged on the insulating layer 149 and connected to the wiring layer 140 via the opening 147. The wiring layer 150 including 154, the insulating layer 159 arranged on the wiring layer 150 and provided with the opening 157, and the insulating layer 159 arranged on the insulating layer 159 and connected to the wiring layer 150 via the opening 157. It has a second wiring layer 160 including one conductive layer 162 and a second conductive layer 164, and an insulating layer 169 arranged on the second wiring layer 160 and provided with an opening 167. Here, the plurality of wiring layers and the plurality of insulating layers arranged from the first wiring layer 130 to the second wiring layer 160 are referred to as a multilayer wiring structure 199. The minimum processing dimensions of the first wiring layer 130, the wiring layers 140, 150, and the second wiring layer 160 are L / S (line / space) = 2/2 μm.

また、貫通電極基板10は、開口部167を介して第2配線層160に接続された第1バンプ210を介して実装された、電子回路を有するチップ230、232と、チップ230、232の第1バンプ210とは反対側に接着層240を介して貼り付けられた第2基板200と、チップ230、232が実装された領域に対応する多層配線構造体199の第1領域201よりも外周側に位置する第2領域202において、多層配線構造体199と第2基板200との間隔を保持するスペーサ220と、を有する。 Further, the through silicon via substrate 10 has chips 230 and 232 having an electronic circuit and chips 230 and 232 mounted via a first bump 210 connected to the second wiring layer 160 via an opening 167. The outer peripheral side of the first region 201 of the multilayer wiring structure 199 corresponding to the region where the second substrate 200 attached via the adhesive layer 240 and the chips 230 and 232 are mounted on the side opposite to the one bump 210. In the second region 202 located in, the multilayer wiring structure 199 has a spacer 220 for maintaining a distance between the second substrate 200 and the second substrate 200.

[貫通電極基板の製造方法]
図2乃至図16を用いて、本発明の実施形態1に係る貫通電極基板の製造方法を説明する。図2乃至図16において、図1に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。ここで、貫通電極基板としてガラス基板を使用した場合の製造方法について説明する。
[Manufacturing method of through silicon via board]
A method for manufacturing a through silicon via substrate according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 16. In FIGS. 2 to 16, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Here, a manufacturing method when a glass substrate is used as the through silicon via substrate will be described.

図2は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板内部にレーザ光を照射する工程を示す断面図である。図2では、フェムト秒レーザを第1基板100に照射することで、貫通孔120を形成したい領域の第1基板100の材質を変化させる。ここで、光源300から出射されたレーザ光301は第1基板100の第1面101側から入射され、第1基板100の内部の貫通孔120を形成したい領域で焦点を結ぶ。レーザ光301が焦点を結んだ位置では、高いエネルギーが第1基板100に供給され、第1基板100の材質が変化して変質層103が形成される。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of irradiating the inside of a first substrate with a laser beam in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, by irradiating the first substrate 100 with a femtosecond laser, the material of the first substrate 100 in the region where the through hole 120 is desired to be formed is changed. Here, the laser beam 301 emitted from the light source 300 is incident from the first surface 101 side of the first substrate 100, and focuses on the region where the through hole 120 inside the first substrate 100 is desired to be formed. At the position where the laser beam 301 is focused, high energy is supplied to the first substrate 100, and the material of the first substrate 100 changes to form the altered layer 103.

図2では、変質層103は、第1基板100の第1面101に対して直交する方向に矩形に形成された製造方法を例示したが、この製造方法に限定されない。例えば、貫通孔120の側壁が基板の表面に直交する面に対して傾斜するように変質層103を形成してもよい。より具体的には、第1基板100の第1面101から基板内部に向かって、貫通孔120の径が小さくなるように、断面図において台形になるように変質層103を形成してもよい。第1基板100の深さ方向に変質層103の径が変化するように変質層103を形成する場合、レーザ光301の焦点サイズを変化させながら光源300の焦点深度を板厚方向に走査すればよい。 FIG. 2 illustrates a manufacturing method in which the altered layer 103 is formed in a rectangular shape in a direction orthogonal to the first surface 101 of the first substrate 100, but the manufacturing method is not limited to this manufacturing method. For example, the alteration layer 103 may be formed so that the side wall of the through hole 120 is inclined with respect to a surface orthogonal to the surface of the substrate. More specifically, the altered layer 103 may be formed so as to be trapezoidal in the cross-sectional view so that the diameter of the through hole 120 becomes smaller from the first surface 101 of the first substrate 100 toward the inside of the substrate. .. When the altered layer 103 is formed so that the diameter of the altered layer 103 changes in the depth direction of the first substrate 100, the focal depth of the light source 300 can be scanned in the plate thickness direction while changing the focal size of the laser beam 301. good.

図3は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板内部に変質層を形成する工程を示す断面図である。変質層103は所望の貫通孔の形状に合わせて、適宜形状を変更することができる。実施形態1の製造方法では、第1基板100を第2面102側から薄板化して変質層103の底側を露出させ、露出した変質層103をエッチングすることで貫通孔を形成するため、図2及び図3では、変質層103が第1基板100の板厚方向全てに形成されていない(つまり、有底孔の形状に変質層103が形成される)方法を例示した。一方で、第1基板100を薄板化する工程を設けずに、変質層103をエッチングする工程だけで貫通孔120を形成する場合は、基板を板厚方向に全て変質させてもよい。ここで、変質層103の領域が後の貫通孔の径の大きさになるため、所望の貫通孔の径の大きさに合わせて変質層の径の大きさを調整すればよい。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of forming a alteration layer inside the first substrate in the method for manufacturing a through silicon via according to an embodiment of the present invention. The shape of the altered layer 103 can be appropriately changed according to the shape of the desired through hole. In the manufacturing method of the first embodiment, the first substrate 100 is thinned from the second surface 102 side to expose the bottom side of the altered layer 103, and the exposed altered layer 103 is etched to form a through hole. 2 and FIG. 3 illustrate a method in which the altered layer 103 is not formed in all directions of the plate thickness of the first substrate 100 (that is, the altered layer 103 is formed in the shape of the bottomed hole). On the other hand, when the through hole 120 is formed only by the step of etching the alteration layer 103 without providing the step of thinning the first substrate 100, the substrate may be entirely altered in the plate thickness direction. Here, since the region of the altered layer 103 becomes the diameter of the through hole later, the diameter of the altered layer may be adjusted according to the desired diameter of the through hole.

図4は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、変質層上に第1配線層を形成する工程を示す断面図である。図4に示すように、第1基板100上に、変質層103に接する第1配線層130を形成する。第1配線層130は、PVD(Physical Vapor Deposition)法(真空蒸着法およびスパッタリング法等)、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、又はめっき法によって形成することができる。また、第1配線層130は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。 FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a first wiring layer on a altered layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, a first wiring layer 130 in contact with the altered layer 103 is formed on the first substrate 100. The first wiring layer 130 can be formed by a PVD (Physical Vapor Deposition) method (vacuum deposition method, sputtering method, etc.), a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, or a plating method. Further, the first wiring layer 130 may be formed by a single layer or may be formed by stacking.

第1配線層130を積層で形成する場合は、上記の形成方法を複数組み合わせることができる。例えば、スパッタリング法で第1導電層を形成した後に、第1導電層をシード層としてめっき法で第2導電層を形成することができ、第1導電層及び第2導電層によって積層の第1配線層130を形成することができる。ここで、第1基板100には変質層103は形成されているが、第1基板100の第1面101には有底孔などの凹凸が形成されていないため、第1配線層130の形成に対する制約はほとんどない。 When the first wiring layer 130 is formed by laminating, a plurality of the above forming methods can be combined. For example, after the first conductive layer is formed by the sputtering method, the second conductive layer can be formed by the plating method using the first conductive layer as a seed layer, and the first conductive layer is laminated by the first conductive layer and the second conductive layer. The wiring layer 130 can be formed. Here, although the altered layer 103 is formed on the first substrate 100, the first surface 101 of the first substrate 100 is not formed with irregularities such as bottomed holes, so that the first wiring layer 130 is formed. There are few restrictions on.

図5は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に絶縁層を形成する工程を示す断面図である。図5に示すように、第1基板100の第1面101上及び第1配線層130上に絶縁層139を形成する。ここで、絶縁層139は第1配線層130のパターン端部を覆うように基板の全面に形成され、第1配線層130の一部を露出する開口部137が設けられる。絶縁層139は、CVD法を用いた無機絶縁層又は塗布法を用いた有機絶縁層によって形成することができる。また、絶縁層139は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a step of forming an insulating layer on the first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the insulating layer 139 is formed on the first surface 101 of the first substrate 100 and on the first wiring layer 130. Here, the insulating layer 139 is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the pattern end portion of the first wiring layer 130, and an opening 137 that exposes a part of the first wiring layer 130 is provided. The insulating layer 139 can be formed by an inorganic insulating layer using a CVD method or an organic insulating layer using a coating method. Further, the insulating layer 139 may be formed by a single layer or may be formed by laminating.

絶縁層139を積層で形成する場合は、目的に応じて異なる性質を有する材料を形成することができる。例えば、第1配線層130の材料としてCu等の熱拡散しやすい材料が用いられた場合、絶縁層139を第1無機絶縁層、第2無機絶縁層、及び有機絶縁層の性質の異なる層の積層構造を用いることができる。第1無機絶縁層としては、Cuの熱拡散を抑制する性質の層を第1配線層130上にCVD法で形成することができる。また、第2無機絶縁層としては、第1無機絶縁層よりも有機絶縁層との密着性が良好な層を第1無機絶縁層上にCVD法で形成することができる。また、有機絶縁層としては、第1配線層130のパターンによって形成された段差を緩和又は平坦化し、誘電率が低い層を上記の第2無機絶縁層上に塗布法で形成することができる。ここで、有機絶縁層として、感光性樹脂又は非感光性樹脂を使用することができる。 When the insulating layer 139 is formed by laminating, materials having different properties can be formed depending on the purpose. For example, when a material such as Cu that easily diffuses heat is used as the material of the first wiring layer 130, the insulating layer 139 is made of a first inorganic insulating layer, a second inorganic insulating layer, and a layer having different properties of the organic insulating layer. A laminated structure can be used. As the first inorganic insulating layer, a layer having a property of suppressing thermal diffusion of Cu can be formed on the first wiring layer 130 by a CVD method. Further, as the second inorganic insulating layer, a layer having better adhesion to the organic insulating layer than the first inorganic insulating layer can be formed on the first inorganic insulating layer by the CVD method. Further, as the organic insulating layer, the step formed by the pattern of the first wiring layer 130 can be relaxed or flattened, and a layer having a low dielectric constant can be formed on the second inorganic insulating layer by a coating method. Here, a photosensitive resin or a non-photosensitive resin can be used as the organic insulating layer.

図6は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上及び絶縁層上にシード層を形成する工程を示す断面図である。図6に示すように、絶縁層139上及び開口部137の底部で露出された第1配線層130上に、後に第1導電層142となるシード層325を形成する。シード層325は、PVD法又はCVD法等により形成することができる。シード層325に使用する材料は、後にシード層325上に形成するめっき層326と同じ材質を選択することができる。シード層325は、後の工程でめっき層326を形成する際に、電解めっき法におけるシードとして用いられる。ここで、シード層325は、好ましくは20nm以上1μm以下の膜厚で形成するとよい。また、シード層325は、より好ましくは100nm以上300nm以下の膜厚で形成するとよい。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing a step of forming a seed layer on the first wiring layer and the insulating layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, a seed layer 325, which will later become the first conductive layer 142, is formed on the insulating layer 139 and on the first wiring layer 130 exposed at the bottom of the opening 137. The seed layer 325 can be formed by a PVD method, a CVD method, or the like. As the material used for the seed layer 325, the same material as the plating layer 326 formed on the seed layer 325 later can be selected. The seed layer 325 is used as a seed in the electrolytic plating method when the plating layer 326 is formed in a later step. Here, the seed layer 325 is preferably formed with a film thickness of 20 nm or more and 1 μm or less. Further, the seed layer 325 is more preferably formed with a film thickness of 100 nm or more and 300 nm or less.

図7は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、シード層上にレジストマスクを形成する工程を示す断面図である。図7に示すように、シード層325上にフォトレジストを塗布した後に、露光及び現像を行うことによりレジストパターン329を形成する。レジストパターン329は、少なくとも図1に示す配線層140のパターンが形成される領域を露出するように形成される。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a step of forming a resist mask on a seed layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 7, a resist pattern 329 is formed by applying a photoresist on the seed layer 325 and then exposing and developing the resist. The resist pattern 329 is formed so as to expose at least the region where the pattern of the wiring layer 140 shown in FIG. 1 is formed.

図8は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、レジストマスクから露出したシード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。図8に示すように、レジストパターン329を形成後、シード層325に通電して電解めっき法を行い、レジストパターン329から露出しているシード層325上に、図1に示す配線層140のパターンが形成される領域にめっき層326を形成する。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing a step of forming a plating layer on a seed layer exposed from a resist mask in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 8, after forming the resist pattern 329, the seed layer 325 is energized to perform an electrolytic plating method, and the pattern of the wiring layer 140 shown in FIG. 1 is placed on the seed layer 325 exposed from the resist pattern 329. The plating layer 326 is formed in the region where the plating layer is formed.

図9は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、シード層上のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。図9に示すように、めっき層326を形成した後に、レジストパターン329を構成するフォトレジストを有機溶媒により除去する。なお、フォトレジストの除去には、有機溶媒を用いる代わりに、酸素プラズマによるアッシングを用いることもできる。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step of removing a resist mask on a seed layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, after forming the plating layer 326, the photoresist constituting the resist pattern 329 is removed with an organic solvent. For removing the photoresist, ashing with oxygen plasma can be used instead of using an organic solvent.

図10は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。図10に示すように、レジストパターン329によって覆われ、上にめっき層326が形成されなかった領域のシード層325を除去(エッチング)することで、各々の配線を電気的に分離する。シード層325のエッチングによって、めっき層326の表面もエッチングされて薄膜化するため、この薄膜化の影響を考慮してめっき層326の膜厚を設定することが好ましい。この工程におけるエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングを使用することができる。この工程によって、シード層325から形成された第1導電層142及びめっき層326から形成された第2導電層144が形成され、配線層140が形成される。 FIG. 10 is a cross-sectional view showing a step of etching a seed layer exposed from a plating layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, each wiring is electrically separated by removing (etching) the seed layer 325 in the region covered by the resist pattern 329 and on which the plating layer 326 was not formed. Since the surface of the plating layer 326 is also etched and thinned by etching the seed layer 325, it is preferable to set the film thickness of the plating layer 326 in consideration of the influence of this thinning. Wet etching or dry etching can be used as the etching in this step. By this step, the first conductive layer 142 formed from the seed layer 325 and the second conductive layer 144 formed from the plating layer 326 are formed, and the wiring layer 140 is formed.

図11は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。図10に示した構造に対して、図5乃至図10に示す工程を繰り返すことで配線層140上に絶縁層149を介して配線層150(第1導電層152及び第2導電層154の積層構造)を形成し、配線層150上に絶縁層159を介して第2配線層160(第1導電層162及び第2導電層164の積層構造)を形成する。また、第2配線層160上に、チップ230、232の外部端子に対応する位置に開口部167が設けられた絶縁層169を形成する。つまり、図4乃至図11に示す工程によって、第1基板100上に、第1配線層130と、複数の絶縁層及び複数の配線層を介して第1配線層130に電気的に接続する第2配線層160と、を有する多層配線構造体199を形成する。 FIG. 11 is a cross-sectional view showing a step of forming a multilayer wiring structure on a first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. By repeating the steps shown in FIGS. 5 to 10 for the structure shown in FIG. 10, the wiring layer 150 (the first conductive layer 152 and the second conductive layer 154 are laminated on the wiring layer 140 via the insulating layer 149). (Structure) is formed, and a second wiring layer 160 (a laminated structure of a first conductive layer 162 and a second conductive layer 164) is formed on the wiring layer 150 via an insulating layer 159. Further, an insulating layer 169 having an opening 167 provided at a position corresponding to an external terminal of the chip 230 and 232 is formed on the second wiring layer 160. That is, by the steps shown in FIGS. 4 to 11, the first wiring layer 130 is electrically connected to the first wiring layer 130 via the plurality of insulating layers and the plurality of wiring layers on the first substrate 100. A multi-layer wiring structure 199 having two wiring layers 160 is formed.

図12は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、多層配線構造体上に第1バンプを介して電子回路を有するチップを実装する工程を示す断面図である。図12に示すように、開口部167を介して第2配線層160に接する第1バンプ210を形成する。第1バンプ210は、チップ230、232の外部端子に対応する位置に設けられる。また、ロジック回路、メモリ回路などの電子回路を有するチップ230、232を第1バンプ210を介して多層配線構造体199に実装する。ここで、チップ230、232は、第3基板と、第3基板上に形成された電子回路と、を含んでいる。チップ230、232の外部端子が第3基板の電子回路が形成された面側に配置されている場合、外部端子が第1バンプ210と接触するように、フェイスダウン方式で実装される。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step of mounting a chip having an electronic circuit on a multilayer wiring structure via a first bump in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the first bump 210 in contact with the second wiring layer 160 is formed through the opening 167. The first bump 210 is provided at a position corresponding to the external terminal of the chips 230 and 232. Further, chips 230 and 232 having electronic circuits such as logic circuits and memory circuits are mounted on the multilayer wiring structure 199 via the first bump 210. Here, the chips 230 and 232 include a third substrate and an electronic circuit formed on the third substrate. When the external terminals of the chips 230 and 232 are arranged on the surface side where the electronic circuit of the third substrate is formed, they are mounted in a face-down manner so that the external terminals come into contact with the first bump 210.

図13は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、スペーサを形成する工程を示す断面図である。図13に示すように、チップ230、232が配置された領域の外周側において、絶縁層169上にスペーサ220を形成する。換言すると、スペーサ220は、チップ230、232が実装された多層配線構造体199の第1領域201よりも外周側に位置する第2領域202において、多層配線構造体199と図1に示す第2基板200との間隔を保持する。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing a step of forming a spacer in the method for manufacturing a through silicon via according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13, the spacer 220 is formed on the insulating layer 169 on the outer peripheral side of the region where the chips 230 and 232 are arranged. In other words, the spacer 220 is the multilayer wiring structure 199 and the second shown in FIG. 1 in the second region 202 located on the outer peripheral side of the first region 201 of the multilayer wiring structure 199 on which the chips 230 and 232 are mounted. The distance from the substrate 200 is maintained.

ここで、スペーサ220は、スペーサ220の高さがチップ230、232の高さ(第3基板の裏面の高さ)と略同一の高さになるように形成される。スペーサ220はディップ法などによって、第2領域202の必要な領域にだけ形成することができる。ここで、図13では、第2領域202は第1基板100の外周に対応しているが、この例に限定されない。例えば、スペーサ220をチップ230とチップ232との間の領域に形成してもよい。また、スペーサ220は第1領域201の外周を囲むように連続的に形成されていてもよい。一方、スペーサ220は第2領域202において、離散的に形成されていてもよい。 Here, the spacer 220 is formed so that the height of the spacer 220 is substantially the same as the height of the chips 230 and 232 (the height of the back surface of the third substrate). The spacer 220 can be formed only in a required region of the second region 202 by a dip method or the like. Here, in FIG. 13, the second region 202 corresponds to the outer circumference of the first substrate 100, but is not limited to this example. For example, the spacer 220 may be formed in the region between the chip 230 and the chip 232. Further, the spacer 220 may be continuously formed so as to surround the outer periphery of the first region 201. On the other hand, the spacer 220 may be formed discretely in the second region 202.

図14は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。図14に示すように、チップ230、232の第1バンプ210とは反対側に接着層240を介して第2基板200を貼り付ける。 FIG. 14 is a cross-sectional view showing a step of attaching a second substrate to the back surface side of the chip in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 14, the second substrate 200 is attached to the side of the chips 230 and 232 opposite to the first bump 210 via the adhesive layer 240.

ここで、接着層240は、第2基板200を貼り付けた後の工程に対する耐熱性を有している。例えば、接着層240は、図1に示す貫通電極110及び第2バンプ115のリフロ―温度に対する耐熱性を有していてもよい。より具体的には、接着層240は250℃以上の耐熱性を有していてもよい。ここで、接着層240が耐熱性を有するとは、熱処理によって接着層240の形状変化又は物性変化が発生しないことを意味する。 Here, the adhesive layer 240 has heat resistance to the process after the second substrate 200 is attached. For example, the adhesive layer 240 may have heat resistance to the reflow temperature of the through silicon via 110 and the second bump 115 shown in FIG. More specifically, the adhesive layer 240 may have a heat resistance of 250 ° C. or higher. Here, the fact that the adhesive layer 240 has heat resistance means that the shape change or physical property change of the adhesive layer 240 does not occur due to the heat treatment.

また、第2基板200は、熱伝導率が高い材質を用いることができる。例えば、第2基板200は、チップ230、232が形成された第3基板よりも熱伝導率が高くてもよい。より具体的には、第2基板200として金属板を用いることができる。上記の金属板として、特に銅板などの熱伝導率が高い金属板を第2基板200として用いることができる。ここで、熱収縮による内部応力の発生を抑制するために、第2基板200として、第2基板200の熱膨張係数はチップ230、232が形成された第3基板の熱膨張係数と近い材質を用いることができる。 Further, the second substrate 200 can be made of a material having high thermal conductivity. For example, the second substrate 200 may have a higher thermal conductivity than the third substrate on which the chips 230 and 232 are formed. More specifically, a metal plate can be used as the second substrate 200. As the above-mentioned metal plate, a metal plate having a high thermal conductivity such as a copper plate can be used as the second substrate 200. Here, in order to suppress the generation of internal stress due to thermal shrinkage, the coefficient of thermal expansion of the second substrate 200 is close to the coefficient of thermal expansion of the third substrate on which the chips 230 and 232 are formed. Can be used.

また、スペーサ220が第1領域201の外周を囲むように連続的に形成されている場合、第1基板100(多層配線構造体199)、第2基板200、及びスペーサ220によって密閉された空間に不活性ガスが充填されていてもよい。又は、当該空間が真空状態又は減圧状態となっていてもよい。 Further, when the spacer 220 is continuously formed so as to surround the outer periphery of the first region 201, the space sealed by the first substrate 100 (multilayer wiring structure 199), the second substrate 200, and the spacer 220 is formed. It may be filled with an inert gas. Alternatively, the space may be in a vacuum state or a reduced pressure state.

図15は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。図15に示すように、第1基板100の多層配線構造体199とは反対の第2面102側から、第1エッチングで第1基板100を薄板化する。第1エッチングは、例えばウェットエッチングやCMP(Chemical Mechanical Polishing)を用いることができる。ここで、図15では、第1エッチングによって変質層103が露出されるまで第1基板100を薄板化する製造方法を例示したが、この製造方法に限定されず、第1エッチングは変質層103が露出するまで第1基板100を薄板化しなくてもよい。つまり、薄板化後の第1基板100の板厚が変質層103の深さよりも厚くなるように第1エッチングを行ってもよい。この場合、第1エッチングとして、ダイシング法や研削法を用いることができる。つまり、第1エッチングとして、高速で基板を薄板化することが可能な荒削りを用いることができる。 FIG. 15 is a cross-sectional view showing a step of thinning the first substrate from the back surface side in the method for manufacturing a through silicon via according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 15, the first substrate 100 is thinned by the first etching from the second surface 102 side opposite to the multilayer wiring structure 199 of the first substrate 100. For the first etching, for example, wet etching or CMP (Chemical Mechanical Polishing) can be used. Here, FIG. 15 illustrates a manufacturing method in which the first substrate 100 is thinned until the altered layer 103 is exposed by the first etching, but the first etching is not limited to this manufacturing method, and the altered layer 103 is used in the first etching. It is not necessary to thin the first substrate 100 until it is exposed. That is, the first etching may be performed so that the plate thickness of the first substrate 100 after thinning is thicker than the depth of the altered layer 103. In this case, a dicing method or a grinding method can be used as the first etching. That is, as the first etching, rough cutting capable of thinning the substrate at high speed can be used.

薄板化にウェットエッチングを使用する場合、フッ酸(HF)、バッファードフッ酸(BHF)、界面活性剤添加バッファードフッ酸(LAL)などを使用することができる。エッチングに使用する薬液は基板の材質によって適宜選択することができる。また、薄板化にCMPを使用する場合、研磨剤として酸化セリウム(セリア)を使用することができる。セリアを使用したCMPは、ガラスや酸化シリコンを高速研磨することができる。セリアは、機械的な研磨作用だけでなく、水と共に作用して化学的に酸化シリコンを研磨する作用を有し、高い研磨速度を得ることができる。 When wet etching is used for thinning, hydrofluoric acid (HF), buffered hydrofluoric acid (BHF), surfactant-added buffered hydrofluoric acid (LAL) and the like can be used. The chemical solution used for etching can be appropriately selected depending on the material of the substrate. When CMP is used for thinning, cerium oxide (ceria) can be used as an abrasive. CMP using ceria can polish glass and silicon oxide at high speed. Ceria has not only a mechanical polishing action but also an action of chemically polishing silicon oxide by acting together with water, and a high polishing rate can be obtained.

図16は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板の裏面側から変質層を選択的に除去する工程を示す断面図である。図16に示すように、第1エッチングと同様に、第1基板100の多層配線構造体199とは反対側から、第2エッチングで変質層103を選択的に除去し、第1基板100を貫通して第1配線層130を露出する貫通孔120を形成する。第2エッチングは、ウェットエッチングを使用することができる。ここで、第2エッチングは、第1エッチングと同じエッチング条件であってもよく、第1エッチングとは異なるエッチング条件であってもよい。第2エッチングを第1エッチングと同じ条件で処理する場合、第1エッチング及び第2エッチングは連続して処理してもよい。つまり、第1エッチング及び第2エッチングは同一工程で行われ、一つのエッチング条件で第1基板100の薄板化及び変質層103の選択エッチングによる貫通孔形成を行ってもよい。 FIG. 16 is a cross-sectional view showing a step of selectively removing a altered layer from the back surface side of the first substrate in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 16, similarly to the first etching, the altered layer 103 is selectively removed by the second etching from the side opposite to the multilayer wiring structure 199 of the first substrate 100, and penetrates the first substrate 100. A through hole 120 that exposes the first wiring layer 130 is formed. Wet etching can be used for the second etching. Here, the second etching may have the same etching conditions as the first etching, or may have different etching conditions from the first etching. When the second etching is processed under the same conditions as the first etching, the first etching and the second etching may be continuously processed. That is, the first etching and the second etching may be performed in the same step, and the through hole may be formed by thinning the first substrate 100 and selective etching of the altered layer 103 under one etching condition.

そして、図16に示す貫通孔120に、第1配線層130に接続する貫通電極110及び第2バンプ115を形成することで図1に示す貫通電極基板10を形成することができる。ここで、貫通電極110及び第2バンプ115は同一工程で形成してもよく、異なる構成で形成してもよい。貫通電極110及び第2バンプ115を同一工程で形成する場合、第1配線層130をシード層とするめっき法によって形成してもよく、はんだめっき法などの方法で第1基板100の第2面102側から形成してもよい。 Then, the through electrode substrate 10 shown in FIG. 1 can be formed by forming the through electrode 110 and the second bump 115 connected to the first wiring layer 130 in the through hole 120 shown in FIG. Here, the through silicon via 110 and the second bump 115 may be formed in the same process or may be formed in different configurations. When the through silicon via 110 and the second bump 115 are formed in the same process, they may be formed by a plating method using the first wiring layer 130 as a seed layer, or the second surface of the first substrate 100 by a method such as a solder plating method. It may be formed from the 102 side.

[貫通電極基板の各部材の材質]
図1に示す貫通電極基板10に含まれる各部材(各層)の材質について詳細に説明する。
[Material of each member of the through silicon via board]
The material of each member (each layer) included in the through silicon via substrate 10 shown in FIG. 1 will be described in detail.

第1基板100は、ガラス基板を使用することができる。また、ガラス基板の他にも、石英基板、サファイア基板、樹脂基板などの絶縁基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板、ステンレス基板などの導電性基板を使用することができる。また、基板に使用する材料として、熱膨張係数が2×10-6[/K]以上17×10-6[/K]以下の範囲の材料を使用することができる。また、これらが積層されたものであってもよい。薄板化する前の第1基板100の厚さは、特に制限はないが、例えば、100μm以上800μm以下の厚さの基板を使用することができる。第1基板100の厚さは、より好ましくは、200μm以上400μm以下であるとよい。上記の基板の厚さの下限よりも基板が薄くなると、基板のたわみが大きくなる。その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板上に形成する薄膜等の内部応力により基板が反ってしまう。また、上記の基板の厚さの上限よりも基板が厚くなると貫通孔の形成工程が長くなる。その影響で、製造工程が長期化し、製造コストも上昇してしまう。 A glass substrate can be used as the first substrate 100. In addition to the glass substrate, an insulating substrate such as a quartz substrate, a sapphire substrate, or a resin substrate, a silicon substrate, a silicon carbide substrate, a semiconductor substrate such as a compound semiconductor substrate, or a conductive substrate such as a stainless steel substrate can be used. .. Further, as the material used for the substrate, a material having a coefficient of thermal expansion in the range of 2 × 10 -6 [/ K] or more and 17 × 10 -6 [/ K] or less can be used. Further, these may be laminated. The thickness of the first substrate 100 before thinning is not particularly limited, but for example, a substrate having a thickness of 100 μm or more and 800 μm or less can be used. The thickness of the first substrate 100 is more preferably 200 μm or more and 400 μm or less. When the substrate becomes thinner than the lower limit of the thickness of the substrate, the deflection of the substrate increases. As a result, handling in the manufacturing process becomes difficult, and the substrate warps due to the internal stress of the thin film or the like formed on the substrate. Further, when the substrate becomes thicker than the upper limit of the thickness of the substrate, the step of forming the through hole becomes longer. As a result, the manufacturing process becomes longer and the manufacturing cost rises.

第1配線層130及び第1導電層142、152、162は、下地の第1基板100又は絶縁層139、149、159と密着性がよい導電材料を使用することができる。例えば、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)これらの化合物、あるいはこれらの合金などを使用することができる。特に、第1導電層142、152、162の上に形成される第2導電層144、154、164が銅(Cu)を含む場合、第1導電層142、152、162は、Cuの拡散を抑制する材料を使用することができ、例えば窒化チタン(TiN)、窒化モリブデン(MoN)、窒化タンタル(TaN)等を使用してもよい。ここで、第1導電層142、152、162の厚さは、特に制限はないが、例えば、50nm以上400nm以下の範囲で適宜選択することができる。 For the first wiring layer 130 and the first conductive layers 142, 152, 162, a conductive material having good adhesion to the underlying first substrate 100 or the insulating layer 139, 149, 159 can be used. For example, titanium (Ti), molybdenum (Mo), tungsten (W), tantalum (Ta), nickel (Ni), chromium (Cr), aluminum (Al), these compounds, or alloys thereof can be used. can. In particular, when the second conductive layers 144, 154, and 164 formed on the first conductive layers 142, 152, 162 contain copper (Cu), the first conductive layers 142, 152, 162 diffuse Cu. A material to suppress can be used, and for example, titanium nitride (TiN), molybdenum nitride (MoN), tantalum nitride (TaN) and the like may be used. Here, the thicknesses of the first conductive layers 142, 152, and 162 are not particularly limited, but can be appropriately selected, for example, in the range of 50 nm or more and 400 nm or less.

第2導電層144、154、164は、第1導電層142、152、162との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を使用することができる。例えば、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、ロジウム(Rh)、スズ(Sn)、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)等の金属またはこれらを用いた合金などから選択することができる。 As the second conductive layer 144, 154, 164, a conductive material having good adhesion to the first conductive layers 142, 152, 162 and having high electric conductivity can be used. For example, metals such as copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), rhodium (Rh), tin (Sn), aluminum (Al), nickel (Ni), chromium (Cr) or It can be selected from alloys using these.

絶縁層139、149、159、169は、無機絶縁層、有機絶縁層、又は無機絶縁層と有機絶縁層との積層構造を用いることができる。 As the insulating layer 139, 149, 159, 169, an inorganic insulating layer, an organic insulating layer, or a laminated structure of an inorganic insulating layer and an organic insulating layer can be used.

無機絶縁層としては、酸化シリコン(SiO2)、窒化シリコン(SiN)、酸化アルミニウム(Al23)、窒化アルミニウム(AlN)、シリコンカーバイト(SiC)、窒化シリコンカーバイト(SiCN)、炭素添加シリコンオキサイド(SiOC)などを使用することができる。ここで、絶縁層139、149、159、169として、上記の無機絶縁層を単層で使用してもよく、積層で使用してもよい。 Examples of the inorganic insulating layer include silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon carbide (SiC), silicon nitride carbide (SiCN), and carbon. Additive silicon oxide (SiOC) or the like can be used. Here, as the insulating layer 139, 149, 159, 169, the above-mentioned inorganic insulating layer may be used as a single layer or may be used in a laminated manner.

有機絶縁層としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、シアネート樹脂、アラミド、ポリオレフィン、ポリエステル、BTレジン、FR-4、FR-5、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン 、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどを用いることができる。また、上記の樹脂に、ガラス、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ等、無機フィラーを併用して用いてもよい。ここで、絶縁層139、149、159、169に使用する樹脂は、応力緩和を目的として、常温にて1×109[dyne/cm2]以下のヤング率を有する樹脂を使用してもよい。 Examples of the organic insulating layer include polyimide, epoxy resin, polyimide resin, benzocyclobutene resin, polyamide, phenol resin, silicone resin, fluororesin, liquid crystal polymer, polyamideimide, polybenzoxazole, cyanate resin, aramid, polyolefin, polyester, and BT. Resin, FR-4, FR-5, Polyacetal, Polybutylene terephthalate, Syndiotactic polystyrene, Polyphenylene sulfide, Polyether ether ketone, Polyether nitrile, Polycarbonate, Polyphenylene ether Polysulfone, Polyether sulfone, Polyarylate, Polyetherimide Etc. can be used. Further, an inorganic filler such as glass, talc, mica, silica, or alumina may be used in combination with the above resin. Here, as the resin used for the insulating layer 139, 149, 159, 169, a resin having a Young's modulus of 1 × 10 9 [dyne / cm 2 ] or less at room temperature may be used for the purpose of stress relaxation. ..

第1バンプ210及び第2バンプ115としては、高さや形状の均一性が高く、導電性が高い材料を用いることができる。例えば、Au、Ag、Cu、Ni、はんだ等の金属またはこれらを用いた合金などから選択することができる。 As the first bump 210 and the second bump 115, materials having high uniformity in height and shape and high conductivity can be used. For example, it can be selected from metals such as Au, Ag, Cu, Ni, and solder, or alloys using these.

接着層240としては、チップ230、232及び第2基板200と十分な接着力を有し、熱伝導率が高い材料を用いることができる。 As the adhesive layer 240, a material having sufficient adhesive strength with the chips 230, 232 and the second substrate 200 and having high thermal conductivity can be used.

第2基板200としては、熱伝導率が高い材料を用いることができる。例えば、Cuを含む材料を用いることができる。 As the second substrate 200, a material having high thermal conductivity can be used. For example, a material containing Cu can be used.

以上のように、実施形態1に係る貫通電極基板の製造方法によると、チップ230、232などの外部装置の支持基板である第2基板200を利用して多層配線構造体199が形成された第1基板100を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。また、第1基板100の貫通孔120を形成したい領域に変質層103を形成し、多層配線構造体199を形成した後に変質層103を除去することで、多層配線構造体199加工されていない平坦な基板上に形成することができる。その結果、工程数を低減することができ、製造期間が短く歩留まりが向上する貫通電極基板の製造方法を提供することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a through electrode substrate according to the first embodiment, the multilayer wiring structure 199 is formed by using the second substrate 200 which is a support substrate for an external device such as chips 230 and 232. Since 1 substrate 100 can be thinned, the step of attaching / peeling the support substrate for thinning can be omitted. Further, by forming the altered layer 103 in the region where the through hole 120 of the first substrate 100 is desired to be formed, forming the multilayer wiring structure 199, and then removing the altered layer 103, the multilayer wiring structure 199 is not processed and is flat. Can be formed on a flexible substrate. As a result, it is possible to provide a method for manufacturing a through silicon via substrate, which can reduce the number of steps, shorten the manufacturing period, and improve the yield.

また、上記の第2基板200として放熱板などのように熱伝導率が高い材質の基板を用いることで、チップ230、232の回路駆動によって発生する熱を効率よく外部に放出することができる。また、第1エッチングのエッチング条件と第2エッチングのエッチング条件とを同一のエッチング条件とすることで、第1基板100の薄膜化と貫通孔120の形成とを1つの工程で行うことができる。 Further, by using a substrate made of a material having high thermal conductivity such as a heat sink as the second substrate 200, the heat generated by driving the circuits of the chips 230 and 232 can be efficiently discharged to the outside. Further, by setting the etching conditions of the first etching and the etching conditions of the second etching to be the same etching conditions, it is possible to thin the first substrate 100 and form the through holes 120 in one step.

また、第2領域202にスペーサ220を形成することで、スペーサがない構造に比べて多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とを強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。また、第1基板100、第2基板200、及びスペーサ220によって密閉された空間に不活性ガスを充填する又は当該空間を真空状態若しくは減圧状態にすることで、第1バンプ210及びチップ230、232が酸素や水分と接触しにくくなるため、導電材料の酸化などによる高抵抗化の問題を抑制することができる。 Further, by forming the spacer 220 in the second region 202, it is possible to firmly fix the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed as compared with the structure without the spacer. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved. Further, by filling the space sealed by the first substrate 100, the second substrate 200, and the spacer 220 with an inert gas, or by putting the space in a vacuum state or a depressurized state, the first bump 210 and the chips 230, 232. Is less likely to come into contact with oxygen and moisture, so that the problem of high resistance due to oxidation of the conductive material can be suppressed.

〈実施形態1の変形例1〉
図17は、本発明の一実施形態の変形例に係る貫通電極基板の概要を示す断面図である。図17に示す実施形態1の変形例1に係る貫通電極基板11は、図1に示す貫通電極基板10と類似しているが、貫通電極基板11はスペーサ220が配置された領域の断面構造が、チップ230、232が形成された領域における第1バンプ210が形成された領域の断面構造と同じ構造となっている点において、貫通電極基板10と相違する。
<Modification 1 of Embodiment 1>
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an outline of a through silicon via substrate according to a modified example of the embodiment of the present invention. The through silicon via 11 according to the first modification of the first embodiment shown in FIG. 17 is similar to the through silicon via 10 shown in FIG. 1, but the through silicon via 11 has a cross-sectional structure of a region in which the spacer 220 is arranged. , The via silicon via substrate 10 is different from the through silicon via substrate 10 in that it has the same cross-sectional structure as the region where the first bump 210 is formed in the region where the chips 230 and 232 are formed.

図17に示すように、貫通電極基板11は、多層配線構造体199とスペーサ220との間に、第1バンプ210と同じ工程で形成された第3バンプ222を有している。また、第3バンプ222が形成された第2領域202には、第1導電層162と同じ工程で形成された第1導電層224と、第2導電層164と同じ工程で形成された第2導電層226とを有している。そして、チップ230、232が配置された第1領域201における第2配線層160及び第1バンプ210が配置された領域の構造と同じように、第3バンプ222は絶縁層169に設けられた開口部227を介して第2導電層226に接している。 As shown in FIG. 17, the through silicon via substrate 11 has a third bump 222 formed between the multilayer wiring structure 199 and the spacer 220 in the same process as the first bump 210. Further, in the second region 202 where the third bump 222 is formed, the first conductive layer 224 formed in the same process as the first conductive layer 162 and the second conductive layer 224 formed in the same process as the second conductive layer 164. It has a conductive layer 226. Then, the third bump 222 has an opening provided in the insulating layer 169, similar to the structure of the region in which the second wiring layer 160 and the first bump 210 are arranged in the first region 201 in which the chips 230 and 232 are arranged. It is in contact with the second conductive layer 226 via the portion 227.

〈実施形態2〉
本発明の実施形態2に係る貫通電極基板の構造及びその製造方法について、図18乃至図33を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態2に係る貫通電極基板20において、図1に示した貫通電極基板10と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<Embodiment 2>
The structure of the through silicon via substrate and the method for manufacturing the through silicon via substrate according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 18 to 33. In the through silicon via substrate 20 according to the second embodiment, the same parts as those of the through silicon via substrate 10 shown in FIG. 1 or the parts having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

[貫通電極基板の構成]
図18に示す貫通電極基板20は、図1に示す貫通電極基板10に類似しているが、貫通電極基板20は、第1基板100に設けられた貫通孔120に形成されたコンフォーマルな貫通電極330によって、第1基板100の第1面101に形成された第1電極332と第2面102に形成された第2電極334とが接続されている点、第1基板100の第1面101上に絶縁層として第1フィルム状樹脂310が形成され、第2面102上に絶縁層として第2フィルム状樹脂320が形成されている点、及び第1基板100の第2面102側に形成された第2バンプ350と貫通電極330との接続構造において、貫通電極基板10と相違する。
[Construction of through silicon via board]
The through electrode substrate 20 shown in FIG. 18 is similar to the through electrode substrate 10 shown in FIG. 1, but the through electrode substrate 20 is a conformal through hole formed in the through hole 120 provided in the first substrate 100. The first surface of the first substrate 100 is connected to the first electrode 332 formed on the first surface 101 of the first substrate 100 and the second electrode 334 formed on the second surface 102 by the electrode 330. The first film-like resin 310 is formed as an insulating layer on the 101, the second film-like resin 320 is formed as an insulating layer on the second surface 102, and the second surface 102 side of the first substrate 100. It differs from the through electrode substrate 10 in the connection structure between the formed second bump 350 and the through electrode 330.

ここで、第1基板100の第2面102側に形成された第2バンプ350と貫通電極330との接続構造について、詳細に説明する。第1基板100の第2面102側に形成された第2フィルム状樹脂320には、第2電極334を露出する第2開口部327及び貫通孔120に対応して設けられた開口部324が設けられている。つまり、貫通孔120は開口部324を介して外部につながっている。また、第1基板100の第2面102側には、第2開口部327を介して第2電極334に接続された第1導電層342及び第2導電層344を含む配線層340が形成されている。そして、配線層340の下面には第2バンプ350が形成されている。 Here, the connection structure between the second bump 350 formed on the second surface 102 side of the first substrate 100 and the through electrode 330 will be described in detail. The second film-like resin 320 formed on the second surface 102 side of the first substrate 100 has a second opening 327 that exposes the second electrode 334 and an opening 324 that is provided corresponding to the through hole 120. It is provided. That is, the through hole 120 is connected to the outside through the opening 324. Further, on the second surface 102 side of the first substrate 100, a wiring layer 340 including the first conductive layer 342 and the second conductive layer 344 connected to the second electrode 334 via the second opening 327 is formed. ing. A second bump 350 is formed on the lower surface of the wiring layer 340.

図18では、第2バンプ350は配線層340を介して第2電極334に接続された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、配線層340が配置されておらず、第2バンプ350が第2フィルム状樹脂320の第2開口部327に配置され、第2電極334と接する構造であってもよい。また、配線層340又は配線層340を配置しない場合の第2バンプ350と貫通電極330とを接触させることができれば、第2電極334を設けなくてもよい。 FIG. 18 illustrates a structure in which the second bump 350 is connected to the second electrode 334 via the wiring layer 340, but the structure is not limited to this. For example, the wiring layer 340 may not be arranged, the second bump 350 may be arranged in the second opening 327 of the second film-like resin 320, and the structure may be in contact with the second electrode 334. Further, if the second bump 350 and the through electrode 330 can be brought into contact with each other when the wiring layer 340 or the wiring layer 340 is not arranged, the second electrode 334 may not be provided.

[貫通電極基板の製造方法]
図19乃至図33を用いて、本発明の実施形態2に係る貫通電極基板20の製造方法を説明する。図19乃至図33において、図1に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。なお、貫通電極基板20の製造方法は図1に示す貫通電極基板10の製造方法と類似しているため、詳細な説明を省略し、貫通電極基板10の製造方法とは異なる点について詳細に説明する。ここで、貫通電極基板としてガラス基板を使用した場合の製造方法について説明する。
[Manufacturing method of through silicon via board]
A method for manufacturing the through silicon via 20 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 19 to 33. In FIGS. 19 to 33, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Since the manufacturing method of the through silicon via substrate 20 is similar to the manufacturing method of the through silicon via substrate 10 shown in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted, and the points different from the manufacturing method of the through silicon via substrate 10 will be described in detail. do. Here, a manufacturing method when a glass substrate is used as the through silicon via substrate will be described.

図19は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板に有底孔を形成する工程を示す断面図である。図19に示すように、第1基板100の第1面101側に有底孔105を形成する。有底孔105は、図2及び図3の工程と同様に、第1基板100の有底孔105を形成したい領域に変質層を形成し、当該変質層を選択的にエッチングすることで形成することができる。 FIG. 19 is a cross-sectional view showing a step of forming a bottomed hole in the first substrate in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 19, a bottomed hole 105 is formed on the first surface 101 side of the first substrate 100. The bottomed hole 105 is formed by forming a altered layer in a region where the bottomed hole 105 of the first substrate 100 is to be formed and selectively etching the altered layer, as in the steps of FIGS. 2 and 3. be able to.

ここで、有底孔105を形成する方法として、第1基板100の有底孔105を形成したい領域にレーザ光を照射して変質層を形成し、薬液によってウェットエッチングすることで有底孔を形成する方法を説明したが、この方法に限定されない。例えば、高出力のレーザを第1基板100に照射し、基板を融解することで有底孔又は貫通孔を形成してもよい。例えば、ガラス基板を加工するレーザとしてはCO2レーザなどを使用することができる。 Here, as a method of forming the bottomed hole 105, a altered layer is formed by irradiating a region of the first substrate 100 where the bottomed hole 105 is desired to be formed with a laser beam, and the bottomed hole is formed by wet etching with a chemical solution. The method of forming has been described, but the method is not limited to this method. For example, a bottomed hole or a through hole may be formed by irradiating the first substrate 100 with a high-power laser and melting the substrate. For example, a CO 2 laser or the like can be used as a laser for processing a glass substrate.

図20は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、有底孔の内部に第1電極を形成する工程を示す断面図である。図20に示すように、第1基板100の第1面101側の表面の一部及び有底孔105の内部に第1電極332及び貫通電極330を形成する。第1電極332及び貫通電極330はPVD法、CVD法、又はめっき法によって形成することができる。また、第1電極332及び貫通電極330は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。ここで、第1電極332及び貫通電極330は同一プロセスで形成された連続した層であるが、説明の便宜上第1基板100の第1面101上に形成された導電層を第1電極332と表現し、有底孔105の内部に形成された導電層を貫通電極330と表現しているに過ぎず、「第1電極332」と「貫通電極330」とを異なる部材として明確に区別するものではない。つまり、貫通電極を第1電極と表現してもよい。 FIG. 20 is a cross-sectional view showing a step of forming a first electrode inside a bottomed hole in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 20, a first electrode 332 and a through electrode 330 are formed in a part of the surface of the first substrate 100 on the first surface 101 side and inside the bottomed hole 105. The first electrode 332 and the through electrode 330 can be formed by a PVD method, a CVD method, or a plating method. Further, the first electrode 332 and the through electrode 330 may be formed of a single layer or may be formed of a laminated layer. Here, the first electrode 332 and the through electrode 330 are continuous layers formed by the same process, but for convenience of explanation, the conductive layer formed on the first surface 101 of the first substrate 100 is referred to as the first electrode 332. It is expressed only that the conductive layer formed inside the bottomed hole 105 is expressed as the through electrode 330, and the "first electrode 332" and the "through electrode 330" are clearly distinguished as different members. is not it. That is, the through electrode may be expressed as the first electrode.

図21は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上及び第1電極上に有底孔を覆う第1フィルム状樹脂を形成する工程を示す断面図である。図21に示すように、第1基板100及び第1電極332上に有底孔105を覆うフィルム状の第1フィルム状樹脂310を貼り付ける。ここで、フィルム状樹脂とは、1μm以上100μm以下のフィルムであり、基板に形成する前からフィルム状となっている樹脂である。フィルム状樹脂は、シート状樹脂又はラミネート状樹脂ということもできる。フィルム状樹脂は、基板に形成する前からフィルム状の形態ととっているので、有底孔105上に形成しても樹脂が有底孔105内部にほとんど落ち込むことなく有底孔105の端部を覆って中空構造を形成する。 FIG. 21 is a cross-sectional view showing a step of forming a first film-like resin covering a bottomed hole on a first substrate and on the first electrode in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. .. As shown in FIG. 21, a film-shaped first film-shaped resin 310 covering the bottomed hole 105 is attached onto the first substrate 100 and the first electrode 332. Here, the film-like resin is a film of 1 μm or more and 100 μm or less, and is a resin that has been in the form of a film before being formed on the substrate. The film-like resin can also be referred to as a sheet-like resin or a laminated resin. Since the film-like resin is in the form of a film even before it is formed on the substrate, the resin hardly falls into the bottomed hole 105 even if it is formed on the bottomed hole 105, and the end portion of the bottomed hole 105 is formed. To form a hollow structure.

図22は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1フィルム状樹脂に第1電極を露出する第1開口部を形成する工程を示す断面図である。図22に示すように、第1フィルム状樹脂310に第1電極332を露出する第1開口部317を形成する。第1開口部317は、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって形成されてもよく、又はレーザ等のエネルギー線を用いて樹脂を昇華させることで形成されてもよい。 FIG. 22 is a cross-sectional view showing a step of forming a first opening in which the first electrode is exposed in the first film-like resin in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 22, a first opening 317 that exposes the first electrode 332 is formed in the first film-shaped resin 310. The first opening 317 may be formed by a photolithography step and an etching step, or may be formed by sublimating the resin using an energy ray such as a laser.

図23は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1開口部を介して第1電極に接続される第1配線層を形成する工程を示す断面図である。図23に示すように、第1フィルム状樹脂310上及び第1開口部317の底部で露出された第1電極332上に、第1導電層132及び第2導電層134を含む第1配線層130を形成する。換言すると、第1配線層130は、第1開口部317を介して第1電極332に接続される。 FIG. 23 is a cross-sectional view showing a step of forming a first wiring layer connected to a first electrode via a first opening in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 23, a first wiring layer including a first conductive layer 132 and a second conductive layer 134 on a first film-like resin 310 and on a first electrode 332 exposed at the bottom of the first opening 317. Form 130. In other words, the first wiring layer 130 is connected to the first electrode 332 via the first opening 317.

図24は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。図24に示すように、図23に示した構造に対して、図5乃至図10に示す工程を繰り返すことで第1配線層130上に絶縁層139を介して配線層150(第1導電層152及び第2導電層154の積層構造)を形成し、配線層150上に絶縁層159を介して第2配線層160(第1導電層162及び第2導電層164の積層構造)を形成する。また、第2配線層160上に、チップ230、232の外部端子に対応する位置に開口部167が設けられた絶縁層169を形成する。つまり、第1基板100上に、第1電極332に接する第1配線層130と、複数の絶縁層及び複数の配線層を介して第1配線層130に電気的に接続する第2配線層160と、を有する多層配線構造体199を形成する。 FIG. 24 is a cross-sectional view showing a step of forming a multilayer wiring structure on a first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 24, by repeating the steps shown in FIGS. 5 to 10 with respect to the structure shown in FIG. 23, the wiring layer 150 (first conductive layer) is placed on the first wiring layer 130 via the insulating layer 139. The laminated structure of 152 and the second conductive layer 154) is formed, and the second wiring layer 160 (the laminated structure of the first conductive layer 162 and the second conductive layer 164) is formed on the wiring layer 150 via the insulating layer 159. .. Further, an insulating layer 169 having an opening 167 provided at a position corresponding to an external terminal of the chip 230 and 232 is formed on the second wiring layer 160. That is, on the first substrate 100, the first wiring layer 130 in contact with the first electrode 332 and the second wiring layer 160 electrically connected to the first wiring layer 130 via the plurality of insulating layers and the plurality of wiring layers. And to form a multi-layer wiring structure 199 having.

図25は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。図25に示すように、開口部167を介して第2配線層160に接し、ロジック回路、メモリ回路などの電子回路を有するチップ230、232の外部端子に対応する位置に設けられた第1バンプ210を形成し、第2配線層160に接する第1バンプ210を介してチップ230、232を多層配線構造体199に実装する。また、チップ230、232の第1バンプ210とは反対側に、接着層240を介して第2基板200を貼り付ける。 FIG. 25 is a cross-sectional view showing a step of attaching a second substrate to the back surface side of the chip in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 25, the first bump is in contact with the second wiring layer 160 through the opening 167 and is provided at a position corresponding to the external terminal of the chip 230 and 232 having an electronic circuit such as a logic circuit and a memory circuit. The 210 is formed, and the chips 230 and 232 are mounted on the multilayer wiring structure 199 via the first bump 210 in contact with the second wiring layer 160. Further, the second substrate 200 is attached to the opposite side of the chips 230 and 232 from the first bump 210 via the adhesive layer 240.

図26は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。図26に示すように、第1基板100の多層配線構造体199とは反対の第2面102側から、第1基板100を薄板化する。第1基板100の薄板化の方法としては、ウェットエッチングやCMPを使用することができる。第1基板100の薄板化によって有底孔105の底部に形成された貫通電極330の一部を露出するまで第1基板100を薄くする。 FIG. 26 is a cross-sectional view showing a step of thinning the first substrate from the back surface side in the method for manufacturing a through silicon via according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 26, the first substrate 100 is thinned from the second surface 102 side opposite to the multilayer wiring structure 199 of the first substrate 100. Wet etching or CMP can be used as a method for thinning the first substrate 100. The first substrate 100 is thinned until a part of the through electrode 330 formed at the bottom of the bottom hole 105 is exposed by thinning the first substrate 100.

上記のように、第1基板100の薄板化によって有底孔105の底部に形成された貫通電極330の一部を露出する工程において、貫通電極330は薄板化の処理に対するストッパの機能を有していてもよい。例えば、HFを使用して薄板化を行う場合、貫通電極330としてHFにエッチングされない又はHFに対するエッチングレートが第1基板100よりも低い材料を使用することができ、Ti、TiN、Mo、MoNなどを使用することができる。 As described above, in the step of exposing a part of the through electrode 330 formed at the bottom of the bottom hole 105 by thinning the first substrate 100, the through electrode 330 has a function of a stopper for the thinning process. May be. For example, when thinning a plate using HF, a material that is not etched by HF or has an etching rate for HF lower than that of the first substrate 100 can be used as the through electrode 330, such as Ti, TiN, Mo, and MoN. Can be used.

図27は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極を除去して貫通孔を形成する工程を示す断面図である。図27に示すように、図26に示す貫通電極330のうち第1基板100の第2面102よりも下方に突出した部分を除去する。貫通電極330の一部を除去する工程として、ドライエッチング、ウェットエッチング、又はCMPを使用することができる。この工程によって、貫通電極330は、第1基板100の第2面102と面位置になるようにエッチングされてもよく、又は第2面102に対して凹形状(上方に凹みを有する形状)となってもよく、又は第2面102に対して凸形状(下方に突出する形状)となってもよい。この工程によって、第1基板100の第1面101と第2面102とを貫通して貫通電極330(又は第1電極)を露出する貫通孔が形成される。 FIG. 27 is a cross-sectional view showing a step of removing a first electrode to form a through hole in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 27, the portion of the through silicon via 330 shown in FIG. 26 that protrudes downward from the second surface 102 of the first substrate 100 is removed. Dry etching, wet etching, or CMP can be used as a step of removing a part of the through electrode 330. By this step, the through electrode 330 may be etched so as to be in a surface position with the second surface 102 of the first substrate 100, or may have a concave shape (a shape having an upward recess) with respect to the second surface 102. It may be a convex shape (a shape protruding downward) with respect to the second surface 102. By this step, a through hole is formed which penetrates the first surface 101 and the second surface 102 of the first substrate 100 and exposes the through electrode 330 (or the first electrode).

図28は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極に接続される導電層を形成する工程を示す断面図である。図28に示すように、第1基板100の第2面102側から貫通電極330(又は第1電極)に接続された導電層339を形成する。換言すると、第1基板100の薄板化された側に貫通電極330(又は第1電極)に接続された導電層339を形成する。導電層339はPVD法、CVD法、又はめっき法によって形成することができる。また、導電層339は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。 FIG. 28 is a cross-sectional view showing a step of forming a conductive layer connected to a first electrode in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 28, the conductive layer 339 connected to the through electrode 330 (or the first electrode) is formed from the second surface 102 side of the first substrate 100. In other words, a conductive layer 339 connected to the through electrode 330 (or the first electrode) is formed on the thinned side of the first substrate 100. The conductive layer 339 can be formed by a PVD method, a CVD method, or a plating method. Further, the conductive layer 339 may be formed by a single layer or may be formed by laminating.

図29は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1電極に接続された第2電極を形成する工程を示す断面図である。図29に示すように、図29の導電層339をフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって加工することで、第2電極334を形成する。換言すると、図28及び図29に示す工程によって、第1基板100の薄板化された側に貫通電極330(又は第1電極)に接続された第2電極334を形成する。ここで第2電極334は、複数の貫通電極330の各々を電気的に分離するようなパターンに加工される。 FIG. 29 is a cross-sectional view showing a step of forming a second electrode connected to the first electrode in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 29, the conductive layer 339 of FIG. 29 is processed by a photolithography step and an etching step to form a second electrode 334. In other words, the second electrode 334 connected to the through electrode 330 (or the first electrode) is formed on the thinned side of the first substrate 100 by the steps shown in FIGS. 28 and 29. Here, the second electrode 334 is processed into a pattern that electrically separates each of the plurality of through electrodes 330.

図30は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上及び第2電極上に貫通孔を覆う第2フィルム状樹脂を形成する工程を示す断面図である。図30に示すように、第2電極334が形成された第1基板100の第2面102側、つまり第1基板100の薄板化された側に第2電極334及び貫通孔120を覆うフィルム状の第2フィルム状樹脂320を貼り付ける。ここで、第2フィルム状樹脂320として、第1フィルム状樹脂310と同様のものを用いることができる。フィルム状樹脂は、基板に形成する前からフィルム状の形態ととっているので、貫通孔120上に形成しても樹脂が貫通孔120内部にほとんど落ち込むことなく貫通孔120の端部を覆って中空構造を形成する。 FIG. 30 is a cross-sectional view showing a step of forming a second film-like resin covering the through holes on the first substrate and the second electrode in the method for manufacturing the through electrode substrate according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 30, a film-like material covering the second electrode 334 and the through hole 120 on the second surface 102 side of the first substrate 100 on which the second electrode 334 is formed, that is, on the thinned side of the first substrate 100. The second film-like resin 320 is attached. Here, as the second film-like resin 320, the same one as that of the first film-like resin 310 can be used. Since the film-like resin is in the form of a film even before it is formed on the substrate, even if it is formed on the through hole 120, the resin hardly falls into the through hole 120 and covers the end portion of the through hole 120. Form a hollow structure.

図31は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2フィルム状樹脂に第2電極を露出する第2開口部を形成する工程を示す断面図である。図31に示すように、第2フィルム状樹脂320に第2電極334を露出する第2開口部327を形成する。第2開口部327は、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって形成されてもよく、又はレーザ等のエネルギー線を用いて樹脂を昇華させることで形成されてもよい。 FIG. 31 is a cross-sectional view showing a step of forming a second opening in which the second electrode is exposed in the second film-like resin in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 31, a second opening 327 that exposes the second electrode 334 is formed in the second film-shaped resin 320. The second opening 327 may be formed by a photolithography step and an etching step, or may be formed by sublimating the resin using an energy ray such as a laser.

図32は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2開口部を介して第2電極に接続される配線層を形成する工程を示す断面図である。図32に示すように、第2フィルム状樹脂320の下及び第2開口部327の底部で露出された第2電極334の下に、第1導電層342及び第2導電層344を含む配線層340を形成する。配線層340は、図18に示すように、第1基板100の第2面102側に形成される第2バンプ350に対応する位置に設けられる。配線層340のパターンは、第2バンプ350を形成する際のアライメント精度及び第2バンプ350の径に応じて決められる。 FIG. 32 is a cross-sectional view showing a step of forming a wiring layer connected to a second electrode via a second opening in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 32, a wiring layer including a first conductive layer 342 and a second conductive layer 344 under the second film-like resin 320 and under the second electrode 334 exposed at the bottom of the second opening 327. Form 340. As shown in FIG. 18, the wiring layer 340 is provided at a position corresponding to the second bump 350 formed on the second surface 102 side of the first substrate 100. The pattern of the wiring layer 340 is determined according to the alignment accuracy when forming the second bump 350 and the diameter of the second bump 350.

図33は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第2フィルム状樹脂に貫通孔に達する開口部を形成する工程を示す断面図である。図33に示すように、第2フィルム状樹脂320の貫通孔120に対応する位置に、貫通孔120に達する開口部324が設けられている。図33では、開口部324の径は貫通孔120の径と略同一である構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、開口部324の径は貫通孔120の径よりの大きくてもよく、逆に小さくてもよい。開口部324は、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって形成されてもよく、又はレーザ等のエネルギー線を用いて樹脂を昇華させることで形成されてもよい。 FIG. 33 is a cross-sectional view showing a step of forming an opening reaching a through hole in the second film-like resin in the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 33, an opening 324 that reaches the through hole 120 is provided at a position corresponding to the through hole 120 of the second film-shaped resin 320. In FIG. 33, a structure in which the diameter of the opening 324 is substantially the same as the diameter of the through hole 120 is illustrated, but the structure is not limited to this structure. For example, the diameter of the opening 324 may be larger than the diameter of the through hole 120, or conversely smaller. The opening 324 may be formed by a photolithography step and an etching step, or may be formed by sublimating the resin using an energy ray such as a laser.

開口部324を介して貫通孔120と外部とがつながっていることで、例えば、貫通電極基板を構成する各部材から脱離するガスなどが貫通孔120内部に到達するような場合であっても、ガスは開口部324を介して外部に放出される。したがって、貫通孔120が他の部材で密閉されている場合に起きる、ガスが充満して貫通孔120内部の内圧が上昇し、破裂するような問題を回避することができる。 By connecting the through hole 120 and the outside through the opening 324, for example, even when the gas desorbed from each member constituting the through electrode substrate reaches the inside of the through hole 120. , The gas is released to the outside through the opening 324. Therefore, it is possible to avoid the problem that the gas fills and the internal pressure inside the through hole 120 rises and explodes, which occurs when the through hole 120 is sealed with another member.

そして、図33に示す配線層340(第2導電層344)に、第2バンプ350を形成することで図18に示す貫通電極基板20を形成することができる。ここで、第2バンプ350は、第2フィルム状樹脂320に設けられた第2開口部327において、配線層340を介して第2電極334に接続され、さらに貫通電極330を介して第1電極332に接続されている。換言すると、第2バンプ350は、第2開口部327を介して第1電極332に電気的に接続されている。ここで、第2バンプ350は、配線層340をシード層とするめっき法によって形成してもよく、はんだめっき法などの方法で第1基板100の第2面102側から形成してもよい。 Then, by forming the second bump 350 on the wiring layer 340 (second conductive layer 344) shown in FIG. 33, the through silicon via substrate 20 shown in FIG. 18 can be formed. Here, the second bump 350 is connected to the second electrode 334 via the wiring layer 340 in the second opening 327 provided in the second film-like resin 320, and further connected to the first electrode via the through electrode 330. It is connected to 332. In other words, the second bump 350 is electrically connected to the first electrode 332 via the second opening 327. Here, the second bump 350 may be formed by a plating method using the wiring layer 340 as a seed layer, or may be formed from the second surface 102 side of the first substrate 100 by a method such as a solder plating method.

以上のように、実施形態2に係る貫通電極基板の製造方法によると、チップ230、232などの外部装置の支持基板である第2基板200を利用して多層配線構造体199が形成された第1基板100を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。 As described above, according to the method for manufacturing a through electrode substrate according to the second embodiment, the multilayer wiring structure 199 is formed by using the second substrate 200 which is a support substrate for an external device such as chips 230 and 232. Since 1 substrate 100 can be thinned, the step of attaching / peeling the support substrate for thinning can be omitted.

また、上記の第2基板200として放熱板などのように熱伝導率が高い材質の基板を用いることで、チップ230、232の回路駆動によって発生する熱を効率よく外部に放出することができる。また、第1基板100に形成された有底孔105を覆うように第1フィルム状樹脂310を貼り付けることで、有底孔105によって形成された段差を緩和することができる。また、同様に、第1基板100に形成された貫通孔120を覆うように第2フィルム状樹脂320を貼り付けることで、貫通孔120によって形成された段差を緩和することができる。 Further, by using a substrate made of a material having high thermal conductivity such as a heat sink as the second substrate 200, the heat generated by driving the circuits of the chips 230 and 232 can be efficiently discharged to the outside. Further, by attaching the first film-like resin 310 so as to cover the bottomed hole 105 formed in the first substrate 100, the step formed by the bottomed hole 105 can be alleviated. Similarly, by attaching the second film-like resin 320 so as to cover the through hole 120 formed in the first substrate 100, the step formed by the through hole 120 can be alleviated.

また、第2領域202にスペーサ220を形成することで、多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とをスペーサがない構造に比べて強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。また、第1基板100、第2基板200、及びスペーサ220によって密閉された空間に不活性ガスを充填する又は当該空間を真空状態若しくは減圧状態にすることで、第1バンプ210及びチップ230、232が酸素や水分と接触しにくくなるため、導電材料の酸化による高抵抗化の問題を抑制することができる。また、貫通電極330に接続された第2電極334を配置することで、第2フィルム状樹脂320の第2開口部327は第2電極334を露出するように設けられればよいため、第2電極334のパターンを調整することで第2開口部327のアライメント精度を緩くすることができる。 Further, by forming the spacer 220 in the second region 202, the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be firmly fixed as compared with the structure without the spacer. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved. Further, by filling the space sealed by the first substrate 100, the second substrate 200, and the spacer 220 with an inert gas, or by putting the space in a vacuum state or a depressurized state, the first bump 210 and the chips 230, 232. Is less likely to come into contact with oxygen and moisture, so that the problem of high resistance due to oxidation of the conductive material can be suppressed. Further, by arranging the second electrode 334 connected to the through electrode 330, the second opening 327 of the second film-like resin 320 may be provided so as to expose the second electrode 334. Therefore, the second electrode may be provided. By adjusting the pattern of 334, the alignment accuracy of the second opening 327 can be loosened.

〈実施形態3〉
本発明の実施形態3に係る貫通電極基板の構造及びその製造方法について、図34乃至図40を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態3に係る貫通電極基板30において、図1に示した貫通電極基板10と同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
<Embodiment 3>
The structure of the through silicon via substrate and the method for manufacturing the through silicon via substrate according to the third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 34 to 40. In the through silicon via substrate 30 according to the third embodiment, the same parts as those of the through silicon via substrate 10 shown in FIG. 1 or the parts having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

[貫通電極基板の構成]
図34に示す貫通電極基板30は、図1に示す貫通電極基板10に類似しているが、貫通電極基板30は、第1基板100が除去されている点において、貫通電極基板10と相違する。
[Construction of through silicon via board]
The through electrode substrate 30 shown in FIG. 34 is similar to the through electrode substrate 10 shown in FIG. 1, but the through electrode substrate 30 is different from the through electrode substrate 10 in that the first substrate 100 is removed. ..

ここで、図34では、第1配線層130及び絶縁層139の下に、第1配線層130を露出する開口部417が設けられた絶縁層410が配置されており、第2バンプ115は開口部417を介して第1配線層130に接続されている。図34では、第1配線層130及び絶縁層139と第2バンプ115との間に絶縁層410が配置された構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、絶縁層410が配置されていなくてもよい。 Here, in FIG. 34, an insulating layer 410 provided with an opening 417 that exposes the first wiring layer 130 is arranged under the first wiring layer 130 and the insulating layer 139, and the second bump 115 has an opening. It is connected to the first wiring layer 130 via the portion 417. FIG. 34 illustrates a structure in which the insulating layer 410 is arranged between the first wiring layer 130 and the insulating layer 139 and the second bump 115, but the structure is not limited to this. For example, the insulating layer 410 may not be arranged.

[貫通電極基板の製造方法]
図35乃至図41を用いて、本発明の実施形態3に係る貫通電極基板30の製造方法を説明する。図35乃至図41において、図1に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。なお、貫通電極基板30の製造方法は図1に示す貫通電極基板10の製造方法と類似しているため、詳細な説明を省略し、貫通電極基板10の製造方法とは異なる点について詳細に説明する。ここで、貫通電極基板としてガラス基板を使用した場合の製造方法について説明する。
[Manufacturing method of through silicon via board]
A method for manufacturing the through silicon via 30 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 35 to 41. In FIGS. 35 to 41, the same elements as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. Since the manufacturing method of the through silicon via substrate 30 is similar to the manufacturing method of the through silicon via substrate 10 shown in FIG. 1, detailed description thereof will be omitted, and the points different from the manufacturing method of the through silicon via substrate 10 will be described in detail. do. Here, a manufacturing method when a glass substrate is used as the through silicon via substrate will be described.

図35は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板上に第1配線層を形成する工程を示す断面図である。図35に示すように、第1基板100を準備し、第1基板100の第1面101側に、第1配線層130を形成する。 FIG. 35 is a cross-sectional view showing a step of forming a first wiring layer on a first substrate in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 35, the first substrate 100 is prepared, and the first wiring layer 130 is formed on the first surface 101 side of the first substrate 100.

図36は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に絶縁層を形成する工程を示す断面図である。図36に示すように、第1基板100の第1面101上及び第1配線層130上に絶縁層139を形成する。ここで、絶縁層139は第1配線層130のパターン端部を覆うように基板の全面に形成される。また、絶縁層139には第1配線層130の一部を露出する開口部137が設けられる。絶縁層139は、CVD法を用いた無機絶縁層又は塗布法を用いた有機絶縁層によって形成することができる。また、絶縁層139は、単層で形成してもよく、又は積層で形成してもよい。 FIG. 36 is a cross-sectional view showing a step of forming an insulating layer on the first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 36, the insulating layer 139 is formed on the first surface 101 of the first substrate 100 and on the first wiring layer 130. Here, the insulating layer 139 is formed on the entire surface of the substrate so as to cover the pattern end portion of the first wiring layer 130. Further, the insulating layer 139 is provided with an opening 137 that exposes a part of the first wiring layer 130. The insulating layer 139 can be formed by an inorganic insulating layer using a CVD method or an organic insulating layer using a coating method. Further, the insulating layer 139 may be formed by a single layer or may be formed by laminating.

図37は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層上に多層配線構造を形成する工程を示す断面図である。図37に示すように図36に示した構造に対して、図5乃至図10に示す工程を繰り返すことで、第1配線層130上に絶縁層139を介して配線層140(第1導電層142及び第2導電層144の積層構造)を形成し、配線層140上に絶縁層149を介して配線層150(第1導電層152及び第2導電層154の積層構造)を形成し、配線層150上に絶縁層159を介して第2配線層160(第1導電層162及び第2導電層164の積層構造)を形成する。また、第2配線層160上に、チップ230、232の外部端子に対応する位置に開口部167が設けられた絶縁層169を形成する。つまり、上記の工程によって、第1基板100上に、第1配線層130と、複数の絶縁層及び複数の配線層を介して第1配線層130に電気的に接続する第2配線層160と、を有する多層配線構造体199を形成する。 FIG. 37 is a cross-sectional view showing a step of forming a multilayer wiring structure on a first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 37, by repeating the steps shown in FIGS. 5 to 10 with respect to the structure shown in FIG. 36, the wiring layer 140 (first conductive layer) is placed on the first wiring layer 130 via the insulating layer 139. 142 and the laminated structure of the second conductive layer 144) are formed, and the wiring layer 150 (the laminated structure of the first conductive layer 152 and the second conductive layer 154) is formed on the wiring layer 140 via the insulating layer 149, and the wiring is performed. A second wiring layer 160 (a laminated structure of the first conductive layer 162 and the second conductive layer 164) is formed on the layer 150 via the insulating layer 159. Further, an insulating layer 169 having an opening 167 provided at a position corresponding to an external terminal of the chip 230 and 232 is formed on the second wiring layer 160. That is, by the above steps, the first wiring layer 130 and the second wiring layer 160 electrically connected to the first wiring layer 130 via the plurality of insulating layers and the plurality of wiring layers are provided on the first substrate 100. , To form a multi-layer wiring structure 199 with.

図38は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、チップの裏面側に第2基板を貼り付ける工程を示す断面図である。図38に示すように、開口部167を介して第2配線層160に接し、ロジック回路、メモリ回路などの電子回路を有するチップ230、232の外部端子に対応する位置に設けられた第1バンプ210を形成し、第2配線層160に接する第1バンプ210を介してチップ230、232を多層配線構造体199に実装する。また、チップ230、232の第1バンプ210とは反対側に、接着層240を介して第2基板200を貼り付ける。 FIG. 38 is a cross-sectional view showing a step of attaching a second substrate to the back surface side of the chip in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 38, the first bump is in contact with the second wiring layer 160 through the opening 167 and is provided at a position corresponding to the external terminal of the chip 230 and 232 having an electronic circuit such as a logic circuit and a memory circuit. The 210 is formed, and the chips 230 and 232 are mounted on the multilayer wiring structure 199 via the first bump 210 in contact with the second wiring layer 160. Further, the second substrate 200 is attached to the opposite side of the chips 230 and 232 from the first bump 210 via the adhesive layer 240.

図39は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1基板を裏面側から薄板化する工程を示す断面図である。図39に示すように、第1基板100の多層配線構造体199とは反対の第2面102側から、第1基板100を薄板化し、第1配線層130及び絶縁層139を露出させる。ここで、図39では第1基板100を薄板化し、第1基板100が全て除去される製造方法を例示したが、この製造方法に限定されない。ここで、第1基板100の薄板化は、少なくとも第1配線層130を露出すればよく、第1基板100を全て除去する必要はない。 FIG. 39 is a cross-sectional view showing a step of thinning the first substrate from the back surface side in the method for manufacturing a through silicon via according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 39, the first substrate 100 is thinned from the second surface 102 side opposite to the multilayer wiring structure 199 of the first substrate 100, and the first wiring layer 130 and the insulating layer 139 are exposed. Here, FIG. 39 illustrates a manufacturing method in which the first substrate 100 is thinned and the first substrate 100 is completely removed, but the present invention is not limited to this manufacturing method. Here, in order to make the first substrate 100 thinner, at least the first wiring layer 130 may be exposed, and it is not necessary to remove all the first substrate 100.

図40は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法において、第1配線層を露出する開口部を有する絶縁層を形成する工程を示す断面図である。図40に示すように、露出された第1配線層130及び絶縁層139の下に絶縁層410を形成する。絶縁層410には図34に示すように、第1配線層130及び第2バンプ115に対応する位置に開口部417が形成される。 FIG. 40 is a cross-sectional view showing a step of forming an insulating layer having an opening that exposes a first wiring layer in the method for manufacturing a through silicon via substrate according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 40, the insulating layer 410 is formed under the exposed first wiring layer 130 and the insulating layer 139. As shown in FIG. 34, the insulating layer 410 is formed with an opening 417 at a position corresponding to the first wiring layer 130 and the second bump 115.

そして、図40に示す開口部417に、第2バンプ115を形成することで図34に示す貫通電極基板30を形成することができる。ここで、第2バンプ115は、開口部417を介して第1配線層130に接続されている。ここで、第2バンプ115は、第1配線層130をシード層とするめっき法によって形成してもよく、はんだめっき法などの方法で絶縁層410の開口部417に形成してもよい。 Then, by forming the second bump 115 in the opening 417 shown in FIG. 40, the through electrode substrate 30 shown in FIG. 34 can be formed. Here, the second bump 115 is connected to the first wiring layer 130 via the opening 417. Here, the second bump 115 may be formed by a plating method using the first wiring layer 130 as a seed layer, or may be formed in the opening 417 of the insulating layer 410 by a method such as a solder plating method.

以上のように、実施形態3に係る貫通電極基板30の製造方法によると、チップ230、232などの外部装置の支持基板である第2基板200を利用して多層配線構造体199が形成された第1基板100を薄板化することができるため、薄板化のための支持基板の貼り付け・剥離工程を省略することができる。また、多層配線構造体199を形成した後に第1配線層130及び絶縁層139を露出させるため、加工されていない平坦な第1基板100上に多層配線構造体199を形成することができる。したがって、段差を平坦化するなどの余計な工程を追加する必要がなく、貫通電極基板を形成することができる。 As described above, according to the method for manufacturing the through electrode substrate 30 according to the third embodiment, the multilayer wiring structure 199 is formed by using the second substrate 200 which is a support substrate for an external device such as chips 230 and 232. Since the first substrate 100 can be made into a thin plate, the step of attaching / peeling the support substrate for making the thin plate can be omitted. Further, since the first wiring layer 130 and the insulating layer 139 are exposed after the multilayer wiring structure 199 is formed, the multilayer wiring structure 199 can be formed on the unprocessed flat first substrate 100. Therefore, it is not necessary to add an extra step such as flattening the step, and the through electrode substrate can be formed.

また、上記の第2基板200として放熱板などのように熱伝導率が高い材質の基板を用いることで、チップ230、232の回路駆動によって発生する熱を効率よく外部に放出することができる。また、第2領域202にスペーサ220を形成することで、多層配線構造体が形成された第1基板と第2基板とをスペーサがない構造に比べて強固に固定することができる。したがって、第1基板の薄板化の工程において、薄板化の面内均一性を向上させることができる。また、第1基板100、第2基板200、及びスペーサ220によって密閉された空間に不活性ガスを充填する又は当該空間を真空状態若しくは減圧状態にすることで、第1バンプ210及びチップ230、232が酸素や水分と接触しにくくなるため、導電材料の酸化による高抵抗化の問題を抑制することができる。 Further, by using a substrate made of a material having high thermal conductivity such as a heat sink as the second substrate 200, the heat generated by driving the circuits of the chips 230 and 232 can be efficiently discharged to the outside. Further, by forming the spacer 220 in the second region 202, the first substrate and the second substrate on which the multilayer wiring structure is formed can be firmly fixed as compared with the structure without the spacer. Therefore, in the process of thinning the first substrate, the in-plane uniformity of the thinning can be improved. Further, by filling the space sealed by the first substrate 100, the second substrate 200, and the spacer 220 with an inert gas, or by putting the space in a vacuum state or a depressurized state, the first bump 210 and the chips 230, 232. Is less likely to come into contact with oxygen and moisture, so that the problem of high resistance due to oxidation of the conductive material can be suppressed.

〈実施形態4〉
実施形態4においては、実施形態1乃至実施形態3における貫通電極基板を用いて製造される半導体装置について説明する。
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, the semiconductor device manufactured by using the through silicon via substrate according to the first to third embodiments will be described.

図41は、本発明の実施形態4に係る半導体装置を示す図である。半導体装置1000は、3つの貫通電極基板1310、1320、1330が積層され、例えば、DRAM等の半導体素子が形成されたLSI基板1400に接続されている。貫通電極基板1310は、接続端子1511、1512を有している。これらの貫通電極基板1310、1320、1330はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。接続端子1512は、LSI基板1400の接続端子1500とバンプ1610により接続されている。接続端子1511は、貫通電極基板1320の接続端子1522とバンプ1620により接続されている。貫通電極基板1320の接続端子1521と、貫通電極基板1330の接続端子1532と、についても、接続端子がバンプ1630により接続する。バンプ1610、1620、1630は、例えば、インジウム、銅、金等の金属を用いる。 FIG. 41 is a diagram showing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The semiconductor device 1000 is connected to an LSI substrate 1400 in which three through silicon via substrates 1310, 1320, and 1330 are laminated and, for example, a semiconductor element such as a DRAM is formed. The through silicon via substrate 1310 has connection terminals 1511 and 1512. These through electrode substrates 1310, 1320, 1330 may be through electrode substrates, each of which is formed of a substrate made of a different material. The connection terminal 1512 is connected to the connection terminal 1500 of the LSI board 1400 by a bump 1610. The connection terminal 1511 is connected to the connection terminal 1522 of the through silicon via board 1320 by a bump 1620. The connection terminals 1521 of the through silicon via 1320 and the connection terminals 1532 of the through silicon via 1330 are also connected by the bumps 1630. For the bumps 1610, 1620, 1630, for example, a metal such as indium, copper, or gold is used.

なお、貫通電極基板を積層する場合には、3層に限らず、2層であってもよいし、さらに4層以上であってもよい。また、貫通電極基板と他の基板との接続においては、バンプによるものに限らず、共晶接合など、他の接合技術を用いてもよい。また、ポリイミド、エポキシ樹脂等を塗布、焼成して、貫通電極基板と他の基板とを接着してもよい。 When the through silicon via substrates are laminated, the number of layers is not limited to three, and may be two layers or four or more layers. Further, in the connection between the through electrode substrate and another substrate, not only the one using bumps but also other bonding techniques such as eutectic bonding may be used. Further, a polyimide, an epoxy resin or the like may be applied and fired to bond the through silicon via substrate to another substrate.

図42は、本発明の実施形態4に係る半導体装置の別の例を示す図である。図42に示す半導体装置1000は、MEMSデバイス、CPU、メモリ等の半導体チップ(LSIチップ)1410、1420、および貫通電極基板1300が積層され、LSI基板1400に接続されている。 FIG. 42 is a diagram showing another example of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the semiconductor device 1000 shown in FIG. 42, semiconductor chips (LSI chips) 1410 and 1420 such as a MEMS device, a CPU, and a memory, and a through silicon via substrate 1300 are laminated and connected to the LSI substrate 1400.

半導体チップ1410と半導体チップ1420との間に貫通電極基板1300が配置され、バンプ1640、1650により接続されている。LSI基板1400上に半導体チップ1410が載置され、LSI基板1400と半導体チップ1420とはワイヤ1700により接続されている。この例では、貫通電極基板1300は、複数の半導体チップを積層して3次元実装するためのインターポーザとして用いられ、それぞれ機能の異なる複数の半導体チップを積層することで、多機能の半導体装置を製造することができる。例えば、半導体チップ1410を3軸加速度センサとし、半導体チップ1420を2軸磁気センサとすることによって、5軸モーションセンサを1つのモジュールで実現した半導体装置を製造することができる。 A through silicon via substrate 1300 is arranged between the semiconductor chip 1410 and the semiconductor chip 1420, and is connected by bumps 1640 and 1650. A semiconductor chip 1410 is placed on the LSI substrate 1400, and the LSI substrate 1400 and the semiconductor chip 1420 are connected by a wire 1700. In this example, the through silicon via substrate 1300 is used as an interposer for stacking a plurality of semiconductor chips and mounting them three-dimensionally, and by stacking a plurality of semiconductor chips having different functions, a multifunctional semiconductor device is manufactured. can do. For example, by using the semiconductor chip 1410 as a 3-axis acceleration sensor and the semiconductor chip 1420 as a 2-axis magnetic sensor, it is possible to manufacture a semiconductor device in which a 5-axis motion sensor is realized by one module.

半導体チップがMEMSデバイスにより形成されたセンサなどである場合には、センシング結果がアナログ信号により出力されるようなときがある。この場合には、ローパスフィルタ、アンプ等についても半導体チップまたは貫通電極基板1300に形成してもよい。 When the semiconductor chip is a sensor formed by a MEMS device or the like, the sensing result may be output by an analog signal. In this case, the low-pass filter, amplifier, and the like may also be formed on the semiconductor chip or the through silicon via substrate 1300.

図43は、本発明の実施形態4に係る半導体装置の別の例を示す図である。上記2つの例(図41、図42)は、3次元実装であったが、この例では、2次元と3次元との併用実装に適用した例である(2.5次元という場合もある)。図43に示す例では、LSI基板1400には、6つの貫通電極基板1310、1320、1330、1340、1350、1360が積層されて接続されている。ただし、全ての貫通電極基板が積層して配置されているだけでなく、基板面内方向にも並んで配置されている。これらの貫通電極基板はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。 FIG. 43 is a diagram showing another example of the semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. The above two examples (FIGS. 41 and 42) were three-dimensional implementations, but in this example, they are applied to a combined implementation of two dimensions and three dimensions (sometimes referred to as 2.5 dimensions). .. In the example shown in FIG. 43, six through electrode substrates 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, and 1360 are laminated and connected to the LSI substrate 1400. However, not only are all through silicon via substrates arranged in a laminated manner, but they are also arranged side by side in the in-plane direction of the substrate. These through silicon via substrates may be through silicon via substrates, each of which is formed of a substrate made of a different material.

図43の例では、LSI基板1400上に貫通電極基板1310、1350が接続され、貫通電極基板1310上に貫通電極基板1320、1340が接続され、貫通電極基板1320上に貫通電極基板1330が接続され、貫通電極基板1350上に貫通電極基板1360が接続されている。なお、図42に示す例のように、貫通電極基板1300を複数の半導体チップを接続するためのインターポーザとして用いても、このよう2次元と3次元との併用実装が可能である。例えば、貫通電極基板1330、1340、1360などが半導体チップに置き換えられてもよい。 In the example of FIG. 43, the through electrode substrates 1310 and 1350 are connected on the LSI substrate 1400, the through electrode substrates 1320 and 1340 are connected on the through electrode substrate 1310, and the through electrode substrate 1330 is connected on the through electrode substrate 1320. , The through silicon via 1360 is connected on the through silicon via 1350. As in the example shown in FIG. 42, even if the through silicon via substrate 1300 is used as an interposer for connecting a plurality of semiconductor chips, the two-dimensional and three-dimensional mounting can be performed in combination. For example, the through silicon via substrates 1330, 1340, 1360 and the like may be replaced with semiconductor chips.

上記のように製造された半導体装置1000は、例えば、携帯端末(携帯電話、スマートフォンおよびノート型パーソナルコンピュータ等)、情報処理装置(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等)、家電等、様々な電気機器に搭載される。 The semiconductor device 1000 manufactured as described above includes various devices such as mobile terminals (mobile phones, smartphones, notebook personal computers, etc.), information processing devices (desktop personal computers, servers, car navigation systems, etc.), home appliances, and the like. It is installed in electrical equipment.

なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.

10、11、20、30:貫通電極基板
100:第1基板
101:第1面
102:第2面
103:変質層
105:有底孔
110:貫通電極
115、350:第2バンプ
120:貫通孔
130:第1配線層
132、142、152、162、224、342:第1導電層
134、144、154、164、226、344:第2導電層
137、147、157、167、227、324、417:開口部
139、149、159、169、410:絶縁層
140、150、340:配線層
160:第2配線層
199:多層配線構造体
200:第2基板
201:第1領域
202:第2領域
210:第1バンプ
220:スペーサ
222:第3バンプ
339:導電層
230、232:チップ
240:接着層
300:光源
301:レーザ光
310:第1フィルム状樹脂
317:第1開口部
320:第2フィルム状樹脂
325:シード層
326:めっき層
327:第2開口部
329:レジストパターン
330:貫通電極
332:第1電極
334:第2電極
1000:半導体装置
1300、1310、1320、1330、1340、1350、1360:貫通電極基板
1400:LSI基板
1410、1420:半導体チップ
1500、1511、1512、1521、1522、1532:接続端子
1610、1620、1630、1640、1650:バンプ
1700:ワイヤ
10, 11, 20, 30: Through electrode substrate 100: First substrate 101: First surface 102: Second surface 103: Altered layer 105: Bottom hole 110: Through electrode 115, 350: Second bump 120: Through hole 130: First wiring layer 132, 142, 152, 162, 224, 342: First conductive layer 134, 144, 154, 164, 226, 344: Second conductive layer 137, 147, 157, 167, 227, 324, 417: Opening 139: 149, 159, 169, 410: Insulation layer 140, 150, 340: Wiring layer 160: Second wiring layer 199: Multilayer wiring structure 200: Second substrate 201: First region 202: Second Region 210: First bump 220: Spacer 222: Third bump 339: Conductive layer 230, 232: Chip 240: Adhesive layer 300: Light source 301: Laser light 310: First film-like resin 317: First opening 320: First 2 film-like resin 325: seed layer 326: plating layer 327: second opening 329: resist pattern 330: through electrode 332: first electrode 334: second electrode 1000: semiconductor device 1300, 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360: Through electrode substrate 1400: LSI substrate 1410, 1420: Semiconductor chip 1500, 1511, 1512, 1521, 1522, 1532: Connection terminal 1610, 1620, 1630, 1640, 1650: Bump 1700: Wire

Claims (4)

第1面と前記第1面とは反対側の第2面とを有し、前記第1面から第2面に向かう貫通孔を有する第1基板と、
前記貫通孔に設けられた貫通電極と、
前記第1基板上に設けられた多層配線構造体であって、前記第1基板上に設けられた第1配線層と、絶縁層を介して前記第1配線層に接続する第2配線層とを有する多層配線構造体と、
前記第2配線層と接続され、電子回路を有するチップと、
前記チップの前記多層配線構造体側とは反対側に配置された第2基板と、
前記チップが配置された領域の外周を囲むように連続的に設けられ、前記多層配線構造体と前記第2基板との間に設けられたスペーサと、
を有し、
前記チップ及び前記スペーサは、接着層を介して前記第2基板に接着されており、
前記接着層は、前記チップが設けられた領域から前記スペーサが設けられた領域まで連続しており、
前記スペーサは、平面視において、前記第1配線層及び前記第2配線層の外周側に設けられ、導電層とは重ならない貫通電極基板。
A first substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface and having a through hole from the first surface to the second surface.
Through silicon vias provided in the through holes and
A multilayer wiring structure provided on the first substrate, the first wiring layer provided on the first substrate, and the second wiring layer connected to the first wiring layer via an insulating layer. With a multi-layer wiring structure with
A chip connected to the second wiring layer and having an electronic circuit,
A second substrate arranged on the side of the chip opposite to the multilayer wiring structure side,
A spacer provided continuously so as to surround the outer periphery of the region in which the chip is arranged, and provided between the multilayer wiring structure and the second substrate,
Have,
The chip and the spacer are adhered to the second substrate via an adhesive layer.
The adhesive layer is continuous from the region where the chip is provided to the region where the spacer is provided.
The spacer is a through silicon via substrate provided on the outer peripheral side of the first wiring layer and the second wiring layer in a plan view and does not overlap with the conductive layer .
前記多層配線構造体、前記第2基板、及び前記スペーサによって密閉された空間に、不活性ガスが充填されている、請求項1に記載の貫通電極基板。 The through silicon via according to claim 1, wherein the space sealed by the multilayer wiring structure, the second substrate, and the spacer is filled with an inert gas. 前記多層配線構造体、前記第2基板、及び前記スペーサによって密閉された空間は、減圧状態である、請求項1に記載の貫通電極基板。 The through silicon via according to claim 1, wherein the space sealed by the multilayer wiring structure, the second substrate, and the spacer is in a reduced pressure state. 前記第1基板の前記第2面側に設けられ、前記第1配線層に接続された第3導電部材をさらに有し、
前記多層配線構造体は、前記第1基板の前記第1面側に設けられ、
平面視において、前記第3導電部材が設けられた領域は前記スペーサが設けられた領域と重ならない、請求項1乃至3のいずれか一に記載の貫通電極基板。
It further has a third conductive member provided on the second surface side of the first substrate and connected to the first wiring layer.
The multilayer wiring structure is provided on the first surface side of the first substrate.
The through silicon via according to any one of claims 1 to 3, wherein the region provided with the third conductive member does not overlap with the region provided with the spacer in a plan view.
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