JP7102699B2 - Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method - Google Patents
Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7102699B2 JP7102699B2 JP2017188120A JP2017188120A JP7102699B2 JP 7102699 B2 JP7102699 B2 JP 7102699B2 JP 2017188120 A JP2017188120 A JP 2017188120A JP 2017188120 A JP2017188120 A JP 2017188120A JP 7102699 B2 JP7102699 B2 JP 7102699B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- substrate
- electrode
- adhesion layer
- opening end
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
本開示は貫通電極基板および貫通電極基板の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a through silicon via substrate and a method for manufacturing the 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。集積回路には接続端子が配置されており、接続端子を介して、例えば外部装置から回路動作に必要な電源やロジック信号が入力される。接続端子のピッチが異なるそれぞれの集積回路を接続する場合、接続端子のピッチサイズを変換するための仲介基板となるインターポーザが用いられる。インターポーザでは、基板の一方の面に配置された配線と、他方の面に配置された配線とに異なる集積回路が実装される。インターポーザの基板の両面にそれぞれ配置された配線同士は、当該基板を貫通する貫通電極によって接続されている。 In recent years, integrated circuits have become finer and more complicated as the performance of integrated circuits has improved. Connection terminals are arranged in the integrated circuit, and power supplies and logic signals necessary for circuit operation are input from, for example, an external device via the connection terminals. When connecting integrated circuits with different pitches of connection terminals, an interposer serving as an intermediary board for converting the pitch size of the connection terminals is used. In the interposer, different integrated circuits are mounted on the wiring arranged on one surface of the substrate and the wiring arranged on the other surface. The wirings arranged on both sides of the interposer substrate are connected by through electrodes penetrating the substrate.
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)。貫通電極は、これらの基板を貫通する貫通孔を充填するように、金属導体によって形成される。 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, Patent Document 1). ). Through electrodes are formed of metal conductors to fill through holes that penetrate these substrates.
インターポーザにおいて、貫通孔内側面に対する貫通電極の密着性は非常に重要である。貫通孔内側面に対する貫通電極の密着性が弱いと、貫通電極が貫通孔から脱離しやすく、基板の両面に配置された配線同士の電気的接続を確保することができなくなる。特許文献2には、この問題を回避するために、貫通孔内側面と貫通電極の間に密着層を配置する構成が記載されている。 In the interposer, the adhesion of the through electrode to the inner surface of the through hole is very important. If the adhesion of the through electrode to the inner surface of the through hole is weak, the through electrode is easily detached from the through hole, and it becomes impossible to secure the electrical connection between the wirings arranged on both sides of the substrate. Patent Document 2 describes a configuration in which an adhesion layer is arranged between the inner surface of the through hole and the through electrode in order to avoid this problem.
一方で、インターポーザの用途の一つとして、基材が高温に耐えられるため後工程にて薄膜トランジスタ(TFT)を形成したデバイスへの応用が期待される。しかしながら、貫通電極基板形成後に高温の熱処理が施されると貫通電極(例えば銅等)と基板(例えばガラス等)の熱膨張率の差により基板破壊が生じることがある。 On the other hand, as one of the applications of the interposer, since the base material can withstand high temperatures, it is expected to be applied to a device in which a thin film transistor (TFT) is formed in a subsequent process. However, if high-temperature heat treatment is performed after forming the through electrode substrate, the substrate may be destroyed due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the through electrode (for example, copper or the like) and the substrate (for example, glass or the like).
本開示は、上記実情に鑑み、信頼性の高い貫通電極基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a highly reliable through electrode substrate and a method for manufacturing the same in view of the above circumstances.
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板は、第1面および前記第1面に対向する第2面を貫通する貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔の内側面の一部に配置される密着層と、前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極と、を有する。 The through electrode substrate according to an embodiment of the present disclosure is arranged on a substrate provided with a through hole penetrating a first surface and a second surface facing the first surface, and a part of an inner surface surface of the through hole. It has an adhesion layer to be formed and a through electrode that is in contact with the adhesion layer and fills the through hole.
前記密着層は、前記内側面の前記第1面側または前記第2面側に配置されてもよい。 The adhesion layer may be arranged on the first surface side or the second surface side of the inner surface surface.
前記密着層は、前記内側面の前記第1面側に配置され、前記貫通孔は、前記第1面における第1開口端の径が、前記第2面における第2開口端の径よりも小さくてもよい。 The adhesion layer is arranged on the first surface side of the inner surface, and the through hole has a diameter of the first opening end on the first surface smaller than the diameter of the second opening end on the second surface. You may.
前記貫通孔は、前記第1面における第1開口端と前記第2面における第2開口端の間に、前記第1開口端の径および前記第2開口端の径よりも小さい径を有してもよい。 The through hole has a diameter smaller than the diameter of the first opening end and the diameter of the second opening end between the first opening end on the first surface and the second opening end on the second surface. You may.
前記密着層は、前記内側面の高さの12%以上50%以下の範囲に配置されてもよい。 The adhesion layer may be arranged in a range of 12% or more and 50% or less of the height of the inner side surface.
前記貫通電極は銅であり、前記密着層は、酸化亜鉛、チタン、酸化インジウムスズ、または酸化インジウム亜鉛のいずれかであってもよい。 The penetrating electrode is copper, and the adhesion layer may be either zinc oxide, titanium, indium tin oxide, or zinc indium oxide.
本開示の一実施形態に係る半導体装置は、前記貫通電極基板と、前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端に接続された第1集積回路と、前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端とは反対側の他端に接続された第2集積回路と、を有する。 In the semiconductor device according to the embodiment of the present disclosure, the through electrode substrate, the first integrated circuit connected to one end of the through electrode of the through electrode substrate, and one end of the through electrode of the through electrode substrate are It has a second integrated circuit connected to the other end on the opposite side.
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、基板に、第1面および前記第1面に対向する第2面を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔の内側面の一部に密着層を形成し、前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極を形成すること、を含む。 In the method for manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present disclosure, a through hole is formed in the substrate so as to penetrate the first surface and the second surface facing the first surface, and one of the inner surfaces of the through hole. This includes forming a close contact layer on the portion, contacting the close contact layer, and forming a through electrode that fills the through hole.
前記密着層は、前記内側面の前記第1面側または前記第2面側にスパッタリング法によって形成されてもよい。 The close contact layer may be formed on the first surface side or the second surface side of the inner surface surface by a sputtering method.
前記密着層は、前記内側面の前記第1面側に形成され、前記貫通孔は、前記第1面における第1開口端の径が、前記第2面における第2開口端の径よりも小さく形成されてもよい。 The adhesion layer is formed on the first surface side of the inner surface, and the through hole has a diameter of the first opening end on the first surface smaller than the diameter of the second opening end on the second surface. It may be formed.
前記貫通孔は、前記第1面における第1開口端と前記第2面における第2開口端の間の径が、前記第1開口端の径および前記第2開口端の径よりも小さく形成されてもよい。 The through hole is formed so that the diameter between the first opening end on the first surface and the second opening end on the second surface is smaller than the diameter of the first opening end and the diameter of the second opening end. You may.
前記密着層は、前記内側面の高さの12%以上50%以下の範囲に形成してもよい。 The adhesion layer may be formed in a range of 12% or more and 50% or less of the height of the inner side surface.
前記貫通電極を形成することは、前記貫通孔の内側面および前記密着層上に第1導体層を形成し、前記第1導体層上に前記貫通孔を充填するように第2導体層を形成してもよい。 Forming the through electrode forms a first conductor layer on the inner surface of the through hole and on the close contact layer, and forms a second conductor layer on the first conductor layer so as to fill the through hole. You may.
以下、本開示の内容を、図面等を参照しながら説明する。但し、本開示は多くの異なる態様を含み、以下に例示する開示の内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本開示の内容を必ずしも限定するものではない。また、本開示において、ある図面に記載されたある要素と、他の図面に記載されたある要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号又は符号として記載された数字の後にa、bなどを付した符号を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第1」、「第2」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。 Hereinafter, the contents of the present disclosure will be described with reference to the drawings and the like. However, this disclosure includes many different aspects and is not construed as being limited to the content of the disclosures exemplified below. In order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but this is just an example, and the contents of the present disclosure are not necessarily the same. It is not limited. Further, in the present disclosure, when a certain element described in a certain drawing and a certain element described in another drawing have the same or corresponding relationship, a code or a number described as the same code is followed by a. , B and the like are added, and the repeated description may be omitted as appropriate. Furthermore, the letters "1st" and "2nd" for each element are convenient signs used to distinguish each element, and have no further meaning unless otherwise specified. ..
本開示において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の上方においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。同様に、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「下に」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直下にある場合のみでなく他の部材又は領域の下方にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の下方においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。 In the present disclosure, when a member or region is "above" another member or region, this is not limited to the case where it is directly above the other member or region, unless otherwise specified. Including the case where it is above. That is, it also includes the case where another component is included between the member or region above the other member or region. Similarly, if one member or region is "below" another member or region, this is not only directly below the other member or region, but also of the other member or region, unless otherwise specified. Including the case where it is below. That is, it also includes the case where another component is included between the member or region below the other member or region.
<本開示に至る経緯>
貫通電極基板において、貫通孔内側面と貫通電極の間に密着層を配置することで、基板と貫通電極の接着性は向上する。一方で、このような構成を有する貫通電極基板は、後の工程における熱処理によって貫通電極(例えば銅等)と基板(例えばガラス等)とが熱膨張・熱収縮すると、それぞれの熱膨張率の差により基板破壊が生じることがある。
<Background to this disclosure>
In the through electrode substrate, by arranging the adhesion layer between the inner surface of the through hole and the through electrode, the adhesiveness between the substrate and the through electrode is improved. On the other hand, a penetrating electrode substrate having such a configuration has a difference in thermal expansion coefficient when the penetrating electrode (for example, copper or the like) and the substrate (for example, glass or the like) are thermally expanded or contracted by heat treatment in a later process. May cause substrate destruction.
本開示者は上述した事象を鋭意検討した結果、貫通孔内側面と貫通電極の間に配置する密着層の面積と位置によって、基板にかかる熱膨張・熱収縮による応力が大きくなり、この熱応力が基板破壊に起因することをみいだした。基板と貫通電極の接着性を保持し、かつ熱処理時における基板破壊を抑制できる条件を検討した結果、本願開示に至った。 As a result of diligent examination of the above-mentioned events, the present discloser increases the stress due to thermal expansion and contraction applied to the substrate depending on the area and position of the adhesion layer arranged between the inner surface of the through hole and the through electrode, and this thermal stress. Was found to be caused by the destruction of the substrate. As a result of investigating the conditions under which the adhesiveness between the substrate and the through electrode can be maintained and the substrate destruction during the heat treatment can be suppressed, the present application has been disclosed.
<第1実施形態>
[貫通電極基板の構成]
図1は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す(A)上面図、(B)A-A’断面図、(C)下面図である。図1(A)~(C)に示すように、貫通電極基板100は、基板102と、密着層104と、貫通電極106とを有する。
<First Embodiment>
[Construction of through silicon via substrate]
FIG. 1 is a top view of (A), a cross-sectional view of (B) AA', and a bottom view of (C) showing a configuration of a through electrode substrate according to an embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 1A to 1C, the through
基板102には、第1面102s1および第1面に対向する第2面102s2を貫通する貫通孔112が設けられる。本実施形態において貫通孔112は円孔であり、基板102の第1面102s1および第2面102s2に対して略垂直である。すなわち、基板102の第1面102s1(または第2面102s2)と貫通孔112の内側面とがなす角度θは略垂直である。貫通孔112の第1面102s1における第1開口端の径d1と、貫通孔112の第2面102s2における第2開口端の径d2とは略同一である。
The
貫通孔112の内側面の一部には、密着層104が配置される。本実施形態において密着層104は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端側)に配置される。密着層104は、貫通孔112の内側面に接するように円筒型である。すなわち、密着層104は、貫通孔112の内側面の第1面102s1側(第1開口端側)を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104は、貫通孔112の第2面102s2側(第2開口端側)に配置されてもよく、貫通孔112の第1開口端と第2開口端の間に配置されてもよい。密着層104は、貫通孔112の内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、円筒を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
The
別言すると、貫通孔112の内側面の一部には、密着層104が配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔112の第2面102s2側(第2開口端側)には密着層104が配置されない。しかしながらこれに限定されず、貫通孔112の一端に密着層104が配置されない領域があればよい。
In other words, a part of the inner surface of the through
貫通孔112の内部には、貫通電極106が配置される。本実施形態において貫通電極106は略円柱型であり、第1面102s1側の径と第2面102s2側の径とが略同一である。貫通電極106は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端)から第2面102s2側(第2開口端)までを充填する。さらに、貫通電極106の端部は基板102の第1面102s1および第2面102s2の上まで延在してもよい。貫通電極106は、第1面102s1側の配線と第2面102s2側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
A through
貫通電極106は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端側)において密着層104の内側面に接するように配置される。貫通電極106は、貫通孔112の第2面102s2側(第2開口端側)において貫通孔112の内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106は貫通孔112の内側面において、密着層104が配置される領域では密着層104と接し、密着層104が配置されない領域では基板102と直接接している。別言すると、密着層104は、基板102と貫通電極106の間の一部に介在する。
The through
貫通孔112の内側面において密着層104が配置される領域では、貫通電極106は密着層104を介して基板102と強く接着する。一方で、貫通孔112の内側面において密着層104が配置されない領域では、貫通電極106は基板102と弱く接着する。貫通孔112の一部において密着層104が配置される領域を有することで、貫通電極106は基板102との接着性を向上することができ、貫通電極106が貫通孔112から脱落することを抑制することができる。貫通孔112の一端において密着層104が配置されない領域を有することで、貫通電極106および基板102の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
In the region where the
貫通孔112の内側面において密着層104が配置される領域は、貫通孔112の内側面の高さ(貫通孔112の深さ、基板102の第1面102s1から第2面102s2までの内側面の距離)の20%以上50%以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔112の内側面において密着層104が配置されない領域は、貫通孔112の内側面の高さの50%以上80%以下の範囲に位置することが好ましい。密着層104が配置される領域が、貫通孔112の内側面の高さの20%以上の範囲に位置することで、基板102と貫通電極106の接着性を向上することができ、貫通電極106が貫通孔112から脱落することを抑制することができる。密着層104が配置されない領域が、貫通孔112の内側面の高さの50%以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
The region on the inner surface of the through
基板102は、ガラス基板を用いることができる。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を用いることができる。基板に使用する材料は特に限定されず、熱膨張係数が0.5×10-6[/K]以上16.8×10-6[/K]以下の範囲の材料であればよい。また、これらが積層されたものであってもよい。基板102の厚さは、特に限定されず、例えば、300μm以上700μm以下の範囲の厚さの基板を使用することができる。基板102の厚さは、より好ましくは、400μm以上500μm以下の範囲であるとよい。基板102の厚さが300μm未満であると、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、基板102の厚さが700μmより厚くなると、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
第1開口端の径d1および第2開口端の径d2は、50μm以上160μm以下の範囲であることが好ましい。すなわち、貫通孔112のアスペクト比は、1.8以上10以下の範囲であることが好ましい。ここで貫通孔112のアスペクト比とは、貫通孔112の第1開口端の径d1(または第2開口端の径d2)に対する貫通孔112の深さ(基板102の厚さ)と定義する。貫通孔112のアスペクト比が10より大きい場合、後述するシード層106’を形成するときに、スパッタリング法を用いて貫通孔112の内側面に貫通孔112の深さ全体に亘ってシード層106’を形成することが困難になる。貫通孔112のアスペクト比が1.8未満である場合、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。
The diameter d1 of the first opening end and the diameter d2 of the second opening end are preferably in the range of 50 μm or more and 160 μm or less. That is, the aspect ratio of the through
密着層104は、基板102と密着性がよい材料を用いることができる。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用いることができる。また、酸化インジウムスズ(ITO)や酸化インジウム亜鉛(IZO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)などの無機酸化物の他、シランカップリング剤などの有機物も用いることができる。特に、貫通電極106が銅(Cu)を含む場合、密着層104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)等を用いてもよい。ここで、密着層104の厚さは、特に限定しない。例えば、5nm以上300nm以下の範囲で適宜選択することができる。
For the
貫通電極106は、密着層104との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を用いることができる。例えば、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、鉄(Fe)、スズ(Sn)、亜鉛(Zn)、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。貫通電極106は貫通孔112の内部を充填するように配置される。すなわち、貫通孔112の内部にはボイド等が形成されず、貫通孔112の内部の空間は密着層104および貫通電極106で満たされている。
For the through
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板100によると、貫通孔112の一部において密着層104が配置される領域を有する。基板102と貫通電極106の間の一部に密着層104が配置されることで、貫通電極106は基板102との接着性を向上することができ、貫通電極106が貫通孔112から脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板100は、貫通孔112の一端において密着層104が配置されない領域を有することで、貫通電極106および基板102の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As described above, the through
[貫通電極基板の製造方法]
次に、図2を用いて、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法について詳細に説明する。図2は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明するための断面図である。
[Manufacturing method of through silicon via substrate]
Next, a method for manufacturing the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a through electrode substrate according to an embodiment of the present disclosure.
図2(A)は、基板102に貫通孔112を形成する方法を示す図である。基板102は、第1面102s1と、第1面に対向する第2面102s2を有する。基板102に、第1面102s1から第2面102s2を貫通する少なくとも1つの貫通孔112を形成する。貫通孔112の形成には、対応するマスクを形成し、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)、DRIE(Deep RIE:深掘り反応性イオンエッチング)等のドライエッチング加工、サンドブラスト加工、レーザ加工等を用いることができる。ここで、基板102の第1面102s1(または第2面102s2)と貫通孔112の内側面とがなす角度θは略垂直である。また、貫通孔112の第1面102s1における第1開口端の径d1と、貫通孔112の第2面102s2における第2開口端の径d2とは略同一である。
FIG. 2A is a diagram showing a method of forming a through
図2(B)は、貫通孔112に密着層104を形成する方法を示す図である。密着層104は、PVD法(真空蒸着法またはスパッタリング法)によって、基板102の第1面102s1側から貫通孔112の内側面に沿って形成される。本実施形態において密着層104は、基板102に対して略垂直方向から貫通孔112の第1開口端に向けて材料粒子をスパッタまたは蒸着することによって形成する。したがって、密着層104は貫通孔112の内側面の第1面102s1側および第1面102s1上を覆うように開口端付近に連続的に形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104は、基板102に対して角度を有する一方向から貫通孔112の第1開口端に向けて材料粒子をスパッタまたは蒸着することによって形成してもよい。この場合、密着層104は貫通孔112の内側面の第1面102s1側の一部および第1面102s1上に形成される。また、図には示さながったが、密着層104の厚さは貫通孔112の深さ方向に変化してもよい。すなわち、密着層104は、貫通孔112の第1開口端から第2開口端に向けて薄くなるよう形成されてもよい。密着層104は、貫通孔112の内側面の高さの20%以上50%以下の範囲に位置する領域に形成される。密着層104の厚みは、5nm以上300nm以下、例えば50nmの厚さを有する。
FIG. 2B is a diagram showing a method of forming the
図2(C)から図2(E)は、貫通孔112に貫通電極106を形成する方法を示す図である。図2(C)に示すように、まず、貫通孔112に、シード層(第1導体層)106’を形成する。シード層106’は、PVD法(真空蒸着法またはスパッタリング法)等または無電解めっき法によって、密着層104および基板102に接するように形成される。PVD法の場合、シード層106’は、第1面102s1および第2面102s2のそれぞれの面側から貫通孔112の内側面、第1面102s1、および第2面102s2に沿って形成される。無電解めっき法の場合、シード層106’は、例えば少なくとも銅イオンを含むめっき液を貫通孔112の内側面、第1面102s1、および第2面102s2に接触させることで、めっき液が接触した領域にめっき層を成長させる。めっき液は、例えば銅イオンを提供するための硫酸銅などの銅化合物、ならびにホルムアルデヒドおよび水酸化ナトリウムなどの添加物を含んでもよい。
2 (C) to 2 (E) are views showing a method of forming the through
しかしながらこれに限定されず、基板102の第1面102s1および第2面102s2は、シード層106’が形成されないようにあらかじめレジストなどで保護してもよい。この場合シード層106’は、貫通孔112の内側面および貫通孔112の内側面に形成された密着層104上に形成される。このような処理をすることで、基板102の第1面102s1および第2面102s2上に、余分な金属導体が形成されることを防ぐこともできる。
However, the present invention is not limited to this, and the first surface 102s1 and the second surface 102s2 of the
図2(D)に示すように、次いで、貫通孔112を、めっき層(第2導体層)で充填する。めっき層は、シード層106’を介して電流が供給される電解めっき法によって、貫通孔112の内部に成長させる。
As shown in FIG. 2D, the through
図2(E)に示すように、基板102の第1面102s1上および第2面102s2上に形成された余分な金属導体(シード層106’及びめっき層)を除去することで、貫通電極106を形成する。余分な金属導体(シード層106’及びめっき層)を除去する方法としては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又は化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)を用いることができる。金属導体(シード層106’及びめっき層)は、基板102の第1面102s1および第2面102s2を露出するように除去する。本実施形態において、貫通電極106の第1面102s1側および第2面102s2側の両端部は、第1面102s1および第2面102s2と面一となるよう形成される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106の両端部は、第1面102s1および第2面102s2に対して凹形状となるよう形成されてもよく、凸形状となるよう形成されてもよい。またこのとき、貫通電極106の形成と同じ工程で、第1面102s1および第2面102s2上に、配線層が形成されてもよい。
As shown in FIG. 2E, through silicon via 106 is removed by removing excess metal conductors (seed layer 106'and plating layer) formed on the first surface 102s1 and the second surface 102s2 of the
なお、基板102には、複数の貫通電極106が設けられていてもよい。この場合、複数の貫通電極106は、100μm以上の間隔で配置されていることが好ましい。基板102に設けられる貫通電極106は、後述する基板102の第1面102s1側と第2面102s2側に配置される配線と電気的に接続され、基板102の第1面102s1側と第2面102s2側との間に導電経路を形成する。
The
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板100の製造方法によると、貫通孔112の一部において密着層104を形成することができる。密着層104が基板102と貫通電極106の間の一部に形成されることによって、貫通電極106は基板102との接着性を向上することができ、貫通電極106が貫通孔112から脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板100は、貫通孔112の一端において密着層104が形成されないことによって、貫通電極106および基板102の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As described above, according to the method for manufacturing the through
[貫通電極基板にかかる熱応力]
次に、図3を用いて、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板にかかる熱応力と、従来の貫通電極基板にかかる熱応力について詳細に説明する。図3(A)は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板にかかる熱応力を説明するための断面図である。図3(B)は、従来の貫通電極基板にかかる熱応力を説明するための断面図である。
[Thermal stress on the through silicon via substrate]
Next, with reference to FIG. 3, the thermal stress applied to the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure and the thermal stress applied to the conventional through silicon via substrate will be described in detail. FIG. 3A is a cross-sectional view for explaining the thermal stress applied to the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. FIG. 3B is a cross-sectional view for explaining the thermal stress applied to the conventional through silicon via substrate.
図3(A)に示すように、本実施形態に係る貫通電極基板100は、貫通孔112の第2面102s2側(第2開口端側)において密着層104が配置されない領域を有する。密着層104が配置されない領域において基板102と貫通電極106の間に密着層104が介在しないことで、貫通電極106と基板102とが部分的に弱く接着する。貫通電極106と基板102との熱膨張率が異なることから、貫通電極基板100は熱処理によって貫通電極106および基板102の熱膨張・熱収縮による応力を受ける。本実施形態に係る貫通電極基板100は、熱応力を、貫通電極106と基板102とが弱く接着する貫通孔112の第2面102s2(第2開口端)の方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As shown in FIG. 3A, the through
図3(B)に示すように、従来の貫通電極基板100aは、貫通孔112aの内側面全面において密着層104aが配置される。基板102aと貫通電極106aとの間に密着層104aが介在することで、貫通孔112aの内側面全面において貫通電極106aと基板102aとが強く接着する。従来の貫通電極基板100aは、熱処理時における応力が貫通孔112aの内側面全面にかかる。この結果、従来の貫通電極基板100aは、熱処理時によって破壊することがある。特に、より剛性が小さい基板102aはクラックなどが入り破壊することがある。
As shown in FIG. 3B, in the conventional through electrode substrate 100a, the
<第2実施形態>
[貫通電極基板の構成]
図4は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す(A)上面図、(B)B-B’断面図、(C)下面図である。図4(A)~(C)に示すように、貫通電極基板100bは、基板102bと、密着層104bと、貫通電極106bとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板100bは、貫通電極106bが円錐台型であること以外、第1実施形態に係る貫通電極基板100と同じであるから、ここでは、第1実施形態に係る貫通電極基板100と相違する部分について説明する。
<Second Embodiment>
[Construction of through silicon via substrate]
FIG. 4 is a top view (A), a cross-sectional view (B) BB', and a bottom view (C) showing the configuration of the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 4A to 4C, the through
基板102bには、第1面102bs1および第1面に対向する第2面102bs2を貫通する貫通孔112bが設けられる。本実施形態において貫通孔112bは円孔であり、基板102bの第1面102bs1と貫通孔112bの内側面とがなす角度θは鋭角である。基板102bの第1面102bs1と貫通孔112bの内側面とがなす角度θは80°以上90°未満の範囲であることが好ましい。したがって、貫通孔112bの第1面102bs1における第1開口端の径d1bは、貫通孔112bの第2面102bs2における第2開口端の径d2bより小さい。基板102bの第1面102bs1と貫通孔112bの内側面とがなす角度θが80°未満である場合、貫通電極基板100bに微細パターンを形成することが困難になる。
The
貫通孔112bの内側面の一部には、密着層104bが配置される。本実施形態において密着層104bは、貫通孔112bの第1面102bs1側(第1開口端側)に配置される。密着層104bは、貫通孔112bの内側面に接するように、貫通孔112bの内側面の第1面102bs1側(第1開口端側)を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104bは、貫通孔112bの第1開口端と第2開口端の間に配置されてもよい。密着層104bは、貫通孔112bの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔112bの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
An
別言すると、貫通孔112bの内側面の一部には、密着層104bが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔112bの第2面102bs2側(第2開口端側)には密着層104bが配置されない。
In other words, a part of the inner surface of the through
貫通孔112bの内部には、貫通電極106bが配置される。本実施形態において貫通電極106bは略円錐台型であり、第1面102bs1側の径が第2面102bs2側の径より小さい。貫通電極106bは、貫通孔112bの第1面102bs1側(第1開口端)から第2面102bs2側(第2開口端)までを充填する。さらに、貫通電極106bの端部は基板102bの第1面102bs1および第2面102bs2の上まで延在してもよい。貫通電極106bは、第1面102bs1側の配線と第2面102bs2側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
A through
貫通電極106bは、貫通孔112bの第1面102bs1側(第1開口端側)において密着層104bの内側面に接するように配置される。貫通電極106bは、貫通孔112bの第2面102bs2側(第2開口端側)において貫通孔112bの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106bは貫通孔112bの内側面において、密着層104bが配置される領域では密着層104bと接し、密着層104bが配置されない領域では基板102bと直接接している。別言すると、密着層104bは、基板102bと貫通電極106bの間の一部に介在する。
The through
貫通孔112bの内側面において密着層104bが配置される領域では、貫通電極106bは密着層104bを介して基板102bと強く接着する。一方で、貫通孔112bの内側面において密着層104bが配置されない領域では、貫通電極106bは基板102bと弱く接着する。貫通孔112bの一部において密着層104bが配置される領域を有することで、貫通電極106bは基板102bとの接着性を向上することができ、貫通電極106bが貫通孔112bから脱落することを抑制することができる。径が大きい貫通孔112bの第2面102bs2側(第2開口端側)において密着層104bが配置されない領域を有することで、貫通電極106bおよび基板102bの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112bの第2面102bs2(第2開口端)の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。
In the region where the
貫通孔112bの内側面において密着層104bが配置される領域は、貫通孔112bの内側面の高さの12%以上50%未満の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔112bの内側面において密着層104bが配置されない領域は、貫通孔112bの内側面の高さの50%以上88%以下の範囲に位置することが好ましい。密着層104bが配置される領域が、貫通孔112bの内側面の高さの12%以上の範囲に位置することで、基板102bと貫通電極106bの接着性を向上することができ、貫通電極106bが貫通孔112bから脱落することを抑制することができる。密着層104bが配置されない領域が、貫通孔112bの内側面の高さの50%以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
The region on the inner surface of the through
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板100bによると、貫通孔112bの一部において密着層104bが配置される領域を有する。基板102bと貫通電極106bの間の一部に密着層104bが配置されることで、貫通電極106bは基板102bとの接着性を向上することができ、貫通電極106bが貫通孔112bから脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板100bは、径が大きい貫通孔112bの第2面102bs2側(第2開口端側)において密着層104bが配置されない領域を有することで、貫通電極106bおよび基板102bの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112bの第2面102bs2(第2開口端)の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As described above, the through
[貫通電極基板の製造方法]
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板100bの製造方法は、貫通孔112bの第1開口端の径d1bを第2開口端の径d2bより小さく形成すること以外、第1実施形態に係る貫通電極基板100の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
[Manufacturing method of through silicon via substrate]
The method for manufacturing the through silicon via
<第3実施形態>
[貫通電極基板の構成]
図5は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す(A)上面図、(B)C-C’断面図、(C)下面図である。図5(A)~(C)に示すように、貫通電極基板100cは、基板102cと、密着層104cと、貫通電極106cとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板100cは、貫通電極106cが第1面102cs1側と第2面102cs2側の間に両端より小さい径を有すること以外、第1実施形態に係る貫通電極基板100と同じであるから、ここでは、第1実施形態に係る貫通電極基板100と相違する部分について説明する。
<Third Embodiment>
[Construction of through silicon via substrate]
5A and 5B are a top view of (A), a cross-sectional view of (B) CC', and a bottom view of (C) showing the configuration of the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 5A to 5C, the through
基板102cには、第1面102cs1および第1面に対向する第2面102cs2を貫通する貫通孔112cが設けられる。本実施形態において貫通孔112cは円孔であり、内側面が回転双曲面である。基板102cの第1面102cs1(または第2面102cs2)と貫通孔112cの内側面の接線とがなす角度θは鈍角である。基板102cの第1面102cs1と貫通孔112cの内側面とがなす角度θは90°より大きく105°以下の範囲であることが好ましい。c基板102cの第1面102cs1と貫通孔112cの内側面とがなす角度θが105°より大きい場合、貫通電極基板100cに微細パターンを形成することが困難になる。貫通孔112cの第1面102cs1における第1開口端の径d1cと、貫通孔112cの第2面102cs2における第2開口端の径d2cとは略同一である。さらに貫通孔112cは、第1開口端と第2開口端の間に、第1開口端の径d1cと第2開口端の径d2cより小さい径d3cを有する。貫通孔112cは第1開口端と第2開口端の間に第1開口端の径d1cと第2開口端の径d2cより小さい径d3cを有することで、貫通電極106cが貫通孔112cから脱落することを抑制することができる。
The
貫通孔112cの内側面の一部には、密着層104cが配置される。本実施形態において密着層104cは、貫通孔112cの第1面102cs1側(第1開口端側)に配置される。密着層104cは、貫通孔112cの内側面に接するように、貫通孔112cの内側面の第1面102cs1側(第1開口端側)を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104cは、貫通孔112cの第2面102cs2側(第2開口端側)に配置されてもよく、後述するように貫通孔112cの第1開口端と第2開口端の間に配置されてもよい。密着層104cは、貫通孔112cの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔112cの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
A
別言すると、貫通孔112cの内側面の一部には、密着層104cが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔112cの第2面102cs2側(第2開口端側)には密着層104cが配置されない。しかしながらこれに限定されず、貫通孔112cの一端に密着層104cが配置されない領域があればよい。
In other words, a part of the inner surface of the through
貫通孔112cの内部には、貫通電極106cが配置される。本実施形態において貫通電極106cは、第1面102cs1側の径と第2面102cs2側の径とが略同一である。さらに貫通電極106cは、第1面102cs1側と第2面102cs2側の間に両端より小さい径を有する。貫通電極106cは、貫通孔112cの第1面102cs1側(第1開口端)から第2面102cs2側(第2開口端)までを充填する。さらに、貫通電極106cの端部は基板102cの第1面102cs1および第2面102cs2の上まで延在してもよい。貫通電極106cは、第1面102cs1側の配線と第2面102cs2側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
A through
貫通電極106cは、貫通孔112cの第1面102cs1側(第1開口端側)において密着層104cの内側面に接するように配置される。貫通電極106cは、貫通孔112cの第2面102cs2側(第2開口端側)において貫通孔112cの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106cは貫通孔112cの内側面において、密着層104cが配置される領域では密着層104cと接し、密着層104cが配置されない領域では基板102cと直接接している。別言すると、密着層104cは、基板102cと貫通電極106cの間の一部に介在する。
The through
貫通孔112cの内側面において密着層104cが配置される領域では、貫通電極106cは密着層104cを介して基板102cと強く接着する。一方で、貫通孔112cの内側面において密着層104cが配置されない領域では、貫通電極106cは基板102cと弱く接着する。貫通孔112cの一部において密着層104cが配置される領域を有することで、貫通電極106cは基板102cとの接着性を向上することができ、貫通電極106cが貫通孔112cから脱落することを抑制することができる。貫通孔112cの一端において密着層104cが配置されない領域を有することで、貫通電極106cおよび基板102cの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112cの一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
In the region where the
貫通孔112cの内側面において密着層104cが配置される領域は、貫通孔112cの内側面の高さの16%以上50%以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔112cの内側面において密着層104cが配置されない領域は、貫通孔112cの内側面の高さの50%以上84%以下の範囲に位置することが好ましい。密着層104cが配置される領域が、貫通孔112cの内側面の高さの16%以上の範囲に位置することで、基板102cと貫通電極106cの接着性を向上することができ、貫通電極106cが貫通孔112cから脱落することを抑制することができる。密着層104cが配置されない領域が、貫通孔112cの内側面の高さの50%以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
The region where the
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板100cによると、貫通孔112cの一部において密着層104cが配置される領域を有する。基板102cと貫通電極106cの間の一部に密着層104cが配置されることで、貫通電極106cは基板102cとの接着性をより向上することができ、貫通電極106cが貫通孔112cから脱落することをより抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板100cは、貫通孔112cの一端において密着層104cが配置されない領域を有することで、貫通電極106cおよび基板102cの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112cの一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As described above, the through
[貫通電極基板の製造方法]
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板100cの製造方法は、貫通孔112cの第1開口端と第2開口端の間の径d3cを、第1開口端の径d1cおよび第2開口端の径d2cより小さく形成すること以外、第1実施形態に係る貫通電極基板100の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
[Manufacturing method of through silicon via substrate]
In the method for manufacturing the through
<第4実施形態>
[貫通電極基板の構成]
図6は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す(A)上面図、(B)D-D’断面図、(C)下面図である。図5(A)~(C)に示すように、貫通電極基板100dは、基板102dと、密着層104dと、貫通電極106dとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板100dは、貫通電極106dの第1面102ds1側の径が第2面102ds2側の径より小さいこと以外、第3実施形態に係る貫通電極基板100cと同じであるから、ここでは、第3実施形態に係る貫通電極基板100cと相違する部分について説明する。
<Fourth Embodiment>
[Construction of through silicon via substrate]
6A and 6B are a top view of (A), a cross-sectional view of (B) DD', and a bottom view of (C) showing the configuration of the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIGS. 5A to 5C, the through
基板102dには、第1面102ds1および第1面に対向する第2面102ds2を貫通する貫通孔112dが設けられる。本実施形態において貫通孔112dは円孔であり、内側面が回転双曲面である。基板102dの第1面102ds1と貫通孔112dの第1面102ds1側内側面の接線とがなす角度θ1は鈍角である。基板102dの第2面102ds2と貫通孔112dの第2面102ds2側内側面の接線とがなす角度θ2は鈍角である。第1面102ds1と貫通孔112dの第1面102ds1側内側面の接線とがなす角度θ1は、第2面102ds2と貫通孔112dの第2面102ds2側内側面の接線とがなす角度θ2より小さいまたは同じ(θ1≦θ2)であってもよい。基板102dの第1面102ds1と貫通孔112dの内側面とがなす角度θ1は90°より大きく105°以下の範囲であることが好ましい。基板102dの第2面102ds2と貫通孔112dの内側面とがなす角度θ2は90°より大きく110°以下の範囲であることが好ましい。θ1およびθ2が110°より大きい場合、貫通電極基板100dに微細パターンを形成することが困難になる。貫通孔112dの第1面102ds1における第1開口端の径d1dは、貫通孔112dの第2面102ds2における第2開口端の径d2dより小さい。さらに貫通孔112dは、第1開口端と第2開口端の間に、第1開口端の径d1dと第2開口端の径d2dより小さい径d3dを有する。貫通孔112dは第1開口端と第2開口端の間に第1開口端の径d1dと第2開口端の径d2dより小さい径d3dを有することで、貫通電極106dが貫通孔112dから脱落することを抑制することができる。
The
貫通孔112dの内側面の一部には、密着層104dが配置される。本実施形態において密着層104dは、貫通孔112dの第1面102ds1側(第1開口端側)に配置される。密着層104dは、貫通孔112dの内側面に接するように、貫通孔112dの内側面の第1面102ds1側(第1開口端側)を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104dは、後述するように貫通孔112dの第1開口端と第2開口端の間に配置されてもよい。密着層104dは、貫通孔112dの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔112dの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
A
別言すると、貫通孔112dの内側面の一部には、密着層104dが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔112dの第2面102ds2側(第2開口端側)には密着層104dが配置されない。
In other words, a part of the inner surface of the through
貫通孔112dの内部には、貫通電極106dが配置される。本実施形態において貫通電極106dは、第1面102ds1側の径が第2面102ds2側の径より小さい。さらに貫通電極106dは、第1面102ds1側と第2面102ds2側の間に両端より小さい径を有する。貫通電極106dは、貫通孔112dの第1面102ds1側(第1開口端)から第2面102ds2側(第2開口端)までを充填する。さらに、貫通電極106dの端部は基板102dの第1面102ds1および第2面102ds2の上まで延在してもよい。貫通電極106dは、第1面102ds1側の配線と第2面102ds2側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
A through
貫通電極106dは、貫通孔112dの第1面102ds1側(第1開口端側)において密着層104dの内側面に接するように配置される。貫通電極106dは、貫通孔112dの第2面102ds2側(第2開口端側)において貫通孔112dの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106dは貫通孔112dの内側面において、密着層104dが配置される領域では密着層104dと接し、密着層104dが配置されない領域では基板102dと直接接している。別言すると、密着層104dは、基板102dと貫通電極106dの間の一部に介在する。
The through
貫通孔112dの内側面において密着層104dが配置される領域では、貫通電極106dは密着層104dを介して基板102dと強く接着する。一方で、貫通孔112dの内側面において密着層104dが配置されない領域では、貫通電極106dは基板102dと弱く接着する。貫通孔112dの一部において密着層104dが配置される領域を有することで、貫通電極106dは基板102dとの接着性を向上することができ、貫通電極106dが貫通孔112dから脱落することを抑制することができる。径が大きい貫通孔112dの第2面102ds2側(第2開口端側)において密着層104dが配置されない領域を有することで、貫通電極106dおよび基板102dの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112dの一端方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。
In the region where the
貫通孔112dの内側面において密着層104dが配置される領域は、貫通孔112dの内側面の高さの24%以上50%以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔112dの内側面において密着層104dが配置されない領域は、貫通孔112dの内側面の高さの50%以上76%以下の範囲に位置することが好ましい。密着層104dが配置される領域が、貫通孔112dの内側面の高さの24%以上の範囲に位置することで、基板102dと貫通電極106dの接着性を向上することができ、貫通電極106dが貫通孔112dから脱落することを抑制することができる。密着層104dが配置されない領域が、貫通孔112dの内側面の高さの76%以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
The region where the
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板100dによると、貫通孔112dの一部において密着層104dが配置される領域を有する。基板102dと貫通電極106dの間の一部に密着層104dが配置されることで、貫通電極106dは基板102dとの接着性をより向上することができ、貫通電極106dが貫通孔112dから脱落することをより抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板100dは、径が大きい貫通孔112dの第2面102ds2側(第2開口端側)において密着層104dが配置されない領域を有することで、貫通電極106dおよび基板102dの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112dの第2面102ds2(第2開口端)の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
As described above, the through
[貫通電極基板の製造方法]
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板100dの製造方法は、貫通孔112dの第1開口端の径d1dを第2開口端の径d2dより小さく形成すること以外、第3実施形態に係る貫通電極基板100cの製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
[Manufacturing method of through silicon via substrate]
The method for manufacturing the through silicon via
<変形例1>
[貫通電極基板の構成]
図7(A)~(C)は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図7(A)は、本開示の第2実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図7(B)は、本開示の第3実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図7(C)は、本開示の第4実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。ここで本変形例に係る貫通電極基板100e、100f、100gを、とくに区別しないときには貫通電極基板100とする。同様に、基板102e、102f、102g、密着層104e、104f、104g、および貫通電極106e、106f、106gは、基板102、密着層104、および貫通電極106とする。
<Modification example 1>
[Construction of through silicon via substrate]
7 (A) to 7 (C) are cross-sectional views showing a modified example of the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. FIG. 7A is a cross-sectional view showing a modified example of the through silicon via substrate according to the second embodiment of the present disclosure. FIG. 7B is a cross-sectional view showing a modified example of the through silicon via substrate according to the third embodiment of the present disclosure. FIG. 7C is a cross-sectional view showing a modified example of the through silicon via substrate according to the fourth embodiment of the present disclosure. Here, the through
図7(A)~(C)に示すように、貫通電極基板100は、基板102と、密着層104と、貫通電極106とを有する。本変形例に係る貫通電極基板100は、密着層104が貫通孔112の第1開口端と第2開口端の間に配置されること以外、第2実施形態から第4実施形態に係る貫通電極基板と同じであるから、ここでは、相違する部分について説明する。
As shown in FIGS. 7A to 7C, the through
図7(A)~(C)に示すように、本変形例に係る貫通電極基板100は、密着層104が貫通孔112の第1開口端と第2開口端の間に配置される。密着層104は、貫通孔112の内側面に接するように、貫通孔112の内側面の一部を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層104は、貫通孔112の内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔112の内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。別言すると、貫通孔112の内側面両端(第1開口端および第2開口端)には、密着層104が配置されない
As shown in FIGS. 7A to 7C, in the through
貫通孔112の内部には、貫通電極106が配置される。貫通電極106は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端)から第2面102s2側(第2開口端)までを充填する。貫通電極106は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端)と第2面102s2側(第2開口端)の間において密着層104の内側面に接するように配置される。貫通電極106は、貫通孔112の第1面102s1側(第1開口端)および第2面102s2側(第2開口端)において貫通孔112の内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極106は貫通孔112の内側面において、密着層104が配置される領域では密着層104と接し、密着層104が配置されない領域では基板102と直接接している。別言すると、密着層104は、基板102と貫通電極106の間の一部に介在する。
A through
貫通孔112の内側面において密着層104が配置される領域では、貫通電極106は密着層104を介して基板102と強く接着する。一方で、貫通孔112の内側面において密着層104が配置されない領域では、貫通電極106は基板102と弱く接着する。貫通孔112の一部において密着層104が配置される領域を有することで、貫通電極106は基板102との接着性を向上することができ、貫通電極106が貫通孔112から脱落することを抑制することができる。貫通孔112の両端において密着層104が配置されない領域を有することで、貫通電極106および基板102の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔112の両端方向にさらに分散することができ、熱処理時における基板破壊をさらに抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
In the region where the
[貫通電極基板の製造方法]
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板100dの製造方法は、密着層104を貫通孔112の第1開口端と第2開口端の間に形成すること以外、第2実施形態から第4実施形態に係る貫通電極基板の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
[Manufacturing method of through silicon via substrate]
The method for manufacturing the through
<第5実施形態>
[貫通電極基板の構成]
図8は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す断面図である。図8に示すように、貫通電極基板100hは、基板102hと、密着層104hと、貫通電極106hと、多層配線構造体110hおよび210hを有する。本実施形態に係る貫通電極基板100hは、基板102hの第1面102hs1および第2面102hs2上に、多層配線構造体110hおよび210hを含むこと以外、第1実施形態に係る貫通電極基板と同じであるから、ここでは相違する部分について説明する。
<Fifth Embodiment>
[Construction of through silicon via substrate]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the through silicon via substrate according to the embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 8, the through
図8に示すように、本実施形態に係る貫通電極基板100hは、基板102hの第1面102hs1上に多層配線構造体110hを、基板102hの第2面102hs2上に多層配線構造体210hを含む。多層配線構造体110hは、第1配線108hおよび第1絶縁層118hを含む。第1配線108hは、基板102hと第1絶縁層118hとの間に介在する。第1配線108hの一端は、貫通電極106hの第1面102hs1側一端と電気的に接続する。さらに、第1配線108hは、例えば、第1配線108hの一端とは反対側の他端において第1絶縁層118hに設けられた開口部128hを介して外部基板または上層側に配置された配線と電気的に接続されていてもよい。本実施形態において、第1配線108hは1つ配置したが、この構成に限定するものではなく、複数含まれていてもよい。また、多層配線構造体110hは、基板102hの第1面102hs1に1層の配線層(第1配線108h)と、1層の絶縁層(第1絶縁層118h)とが積層した構造体を指すが、この構造に限定するものではなく、例えば、配線層と絶縁層とが繰り返し複数積層されていてもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
As shown in FIG. 8, the through
多層配線構造体210hは、第2配線208hおよび第2絶縁層218hを含む。第2配線208hは、基板102hと第2絶縁層218hとの間に介在する。第2配線208hの一端は、貫通電極106hの第2面102hs2側一端と電気的に接続する。さらに、第2配線208hは、例えば、第2配線208hの一端とは反対側の他端において第2絶縁層218hに設けられた開口部228hを介して外部基板または上層側に配置された配線と電気的に接続されていてもよい。本実施形態において、第2配線208hは1つ配置したが、この構成に限定するものではなく、複数含まれていてもよい。また、多層配線構造体210hは、基板102hの第2面102hs2に1層の配線層(第2配線208h)と、1層の絶縁層(第2絶縁層218h)とが積層した構造体を指すが、この構造に限定するものではなく、例えば、配線層と絶縁層とが繰り返し複数積層されていてもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
The multilayer wiring structure 210h includes a
<第6実施形態>
[半導体装置の構造]
第6実施形態では、第1実施形態から第5実施形態に示す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。以下の説明では、第1実施形態から第5実施形態に係る貫通電極基板をインターポーザとして各集積回路を接続する半導体装置について説明する。本実施形態において集積回路とは、半導体チップや半導体チップを搭載した回路基板などを示す。
<Sixth Embodiment>
[Structure of semiconductor device]
In the sixth embodiment, the semiconductor device manufactured by using the through electrode substrates shown in the first to fifth embodiments will be described. In the following description, a semiconductor device for connecting each integrated circuit using the through silicon via substrate according to the first to fifth embodiments as an interposer will be described. In the present embodiment, the integrated circuit means a semiconductor chip, a circuit board on which the semiconductor chip is mounted, or the like.
図9は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置を示す断面図である。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回路基板1400に接続されている。貫通電極基板1310は、接続端子1511および接続端子1512を有している。貫通電極基板1320は、接続端子1521および接続端子1522を有している。貫通電極基板1330は、接続端子1532を有している。接続端子1511、1521は、例えば図8に示した第2絶縁層218hに設けられた開口部228hにおいて露出された第2配線208hに相当する。接続端子1512、1522、1532は、例えば図8に示した第1絶縁層118hに設けられた開口部128hにおいて露出された第1配線108hに相当する。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a semiconductor device using the through electrode substrate according to the embodiment of the present disclosure. The
貫通電極基板1310、1320、1330の各々の基板の材質は異なっていてもよい。接続端子1512は、バンプ1610によって回路基板1400の接続端子1500と接続されている。接続端子1511は、バンプ1620によって接続端子1522と接続されている。接続端子1521は、バンプ1630によって接続端子1532と接続されている。バンプ1610、1620、1630として、例えば、インジウム、銅、金等の金属が用いられる。
The materials of the through silicon via
貫通電極基板の積層数は3層に限らず、2層であってもよく4層以上であってもよい。対向する貫通電極基板同士の接続は、バンプを介した接続に限定されず、共晶接合など他の接合技術を用いてもよい。その他の接続方法として、ポリイミド、エポキシ樹脂等を塗布、焼成することによって、対向する貫通電極基板同士が接着されてもよい。 The number of laminated through electrode substrates is not limited to three, and may be two or four or more. The connection between the through silicon via substrates facing each other is not limited to the connection via bumps, and other bonding techniques such as eutectic bonding may be used. As another connection method, the through silicon via substrates facing each other may be adhered to each other by applying and firing polyimide, epoxy resin, or the like.
図10は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置の別の例を示す断面図である。図10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1410、1420、および貫通電極基板1300が積層され、回路基板1400に接続されている。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing another example of the semiconductor device using the through electrode substrate according to the embodiment of the present disclosure. In the
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が配置されている。半導体チップ1410と貫通電極基板1300とはバンプ1640によって接続されている。半導体チップ1420貫通電極基板1300とはバンプ1650によって接続されている。回路基板1400上に半導体チップ1410が載置され、回路基板1400と半導体チップ1420とはワイヤ1700によって接続されている。この例では、貫通電極基板1300は、それぞれ機能の異なる複数の半導体チップを接続する役割を果たしており、多機能の半導体装置が実現される。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することができる。
A through
半導体チップがMEMSデバイスなどのセンサの場合、センシング結果がアナログ信号で出力される場合がある。この場合、ローパスフィルタ、アンプ等が半導体チップまたは貫通電極基板1300に形成されてもよい。
When the semiconductor chip is a sensor such as a MEMS device, the sensing result may be output as an analog signal. In this case, a low-pass filter, an amplifier, or the like may be formed on the semiconductor chip or the through silicon via
図11は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置のさらに別の例を示す断面図である。上記2つの例(図9および図10)は3次元実装であったが、図11に示す例は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11に示す例では、回路基板1400には、6つの貫通電極基板1310、1320、1330、1340、1350、1360が積層されている。ただし、全ての貫通電極基板が積層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の各々の基板の材質は異なっていてもよい。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing still another example of the semiconductor device using the through electrode substrate according to the embodiment of the present disclosure. The above two examples (FIGS. 9 and 10) were three-dimensional implementations, but the example shown in FIG. 11 is an example applied to the combined implementation of two dimensions and three dimensions (sometimes referred to as 2.5 dimensions). ). In the example shown in FIG. 11, six through
図11では、回路基板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。図11に示すように、これらの貫通電極基板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ることができ、2次元と3次元との併用実装が可能である。なお、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 FIG. 11, through
なお、本開示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 disclosure is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit.
100:貫通電極基板、102:基板、102s1:第1面、102s2:第2面、104:密着層、106:貫通電極、112:貫通孔、1000:半導体装置 100: Through Silicon Via Substrate, 102: Substrate, 102s1: First Surface, 102s2: Second Surface, 104: Adhesion Layer, 106: Through Electrode, 112: Through Hole, 1000: Semiconductor Device
Claims (15)
前記貫通孔の内側面の一部に配置される密着層と、
前記密着層に接し、前記内側面の前記第2面側で前記基板と接し、前記貫通孔を充填する貫通電極と、
を有する貫通電極基板。 A through hole is provided that penetrates the first surface and the second surface facing the first surface, and the diameter of the first opening end on the first surface is smaller than the diameter of the second opening end on the second surface. With the board
An adhesion layer arranged on a part of the inner surface of the through hole,
A through electrode that is in contact with the adhesion layer, is in contact with the substrate on the second surface side of the inner surface, and fills the through hole.
Through electrode substrate having.
前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端に接続された第1集積回路と、
前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端とは反対側の他端に接続された第2集積回路と、
を有する、半導体装置。 The through silicon via substrate according to any one of claims 1 to 7.
A first integrated circuit connected to one end of the through electrode of the through electrode substrate,
A second integrated circuit connected to the other end of the through electrode substrate on the opposite side of the through electrode.
A semiconductor device.
前記貫通孔の内側面の一部に密着層を形成し、
前記密着層に接し、前記内側面の前記第2面側で前記基板と接し、前記貫通孔を充填する貫通電極を形成すること、
を含む貫通電極基板の製造方法。 A through hole that penetrates the first surface and the second surface facing the first surface through the substrate, and the diameter of the first opening end on the first surface is smaller than the diameter of the second opening end on the second surface. Form and
A close contact layer is formed on a part of the inner surface of the through hole.
To form a through electrode that is in contact with the adhesion layer and is in contact with the substrate on the second surface side of the inner surface to fill the through hole.
A method for manufacturing a through silicon via substrate including.
前記貫通孔の内側面および前記密着層上に第1導体層を形成し、
前記第1導体層上に前記貫通孔を充填するように第2導体層を形成する
請求項9乃至14のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
Forming the through electrode
A first conductor layer is formed on the inner surface of the through hole and on the close contact layer.
The method for manufacturing a through electrode substrate according to any one of claims 9 to 14, wherein a second conductor layer is formed on the first conductor layer so as to fill the through holes.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017188120A JP7102699B2 (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017188120A JP7102699B2 (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019067782A JP2019067782A (en) | 2019-04-25 |
JP7102699B2 true JP7102699B2 (en) | 2022-07-20 |
Family
ID=66339968
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017188120A Active JP7102699B2 (en) | 2017-09-28 | 2017-09-28 | Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7102699B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007208296A (en) | 2001-09-20 | 2007-08-16 | Fujikura Ltd | Member with filling metallic portion |
JP2011114103A (en) | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Kyocera Corp | Wiring board |
JP2013077808A (en) | 2011-09-16 | 2013-04-25 | Hoya Corp | Method for manufacturing substrate and method for manufacturing wiring board |
JP2015156424A (en) | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 凸版印刷株式会社 | Printed circuit board, semiconductor device, and manufacturing method therefor |
JP2016034030A (en) | 2015-09-29 | 2016-03-10 | 大日本印刷株式会社 | Through-electrode substrate and method for manufacturing through-electrode substrate |
-
2017
- 2017-09-28 JP JP2017188120A patent/JP7102699B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007208296A (en) | 2001-09-20 | 2007-08-16 | Fujikura Ltd | Member with filling metallic portion |
JP2011114103A (en) | 2009-11-26 | 2011-06-09 | Kyocera Corp | Wiring board |
JP2013077808A (en) | 2011-09-16 | 2013-04-25 | Hoya Corp | Method for manufacturing substrate and method for manufacturing wiring board |
JP2015156424A (en) | 2014-02-20 | 2015-08-27 | 凸版印刷株式会社 | Printed circuit board, semiconductor device, and manufacturing method therefor |
JP2016034030A (en) | 2015-09-29 | 2016-03-10 | 大日本印刷株式会社 | Through-electrode substrate and method for manufacturing through-electrode substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019067782A (en) | 2019-04-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20230223365A1 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
KR100764055B1 (en) | Wafer level chip scale package and method for manufacturing a chip scale package | |
TWI313492B (en) | Method for fabricating low resistance, low inductance interconnections in high current semiconductor devices | |
US20160379945A1 (en) | Semiconductor Device and Method of Manufacture Thereof | |
KR20090013417A (en) | Semiconductor package, wafer stack package using the same, and method for manufacturing the same | |
US11664306B2 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
KR20080018919A (en) | Integrated circuit die containing metal- and particle-filled through-silicon vias | |
US20170047301A1 (en) | Semiconductor device structure and method for forming the same | |
US10217710B2 (en) | Wiring board with embedded component and integrated stiffener, method of making the same and face-to-face semiconductor assembly using the same | |
CN108417550B (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US11923287B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device having chip stacked and molded | |
US11270934B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP6561635B2 (en) | Through electrode substrate and manufacturing method thereof | |
JP7102699B2 (en) | Through Silicon Via Substrate and Its Manufacturing Method | |
TWI579937B (en) | Substrate structure and the manufacture thereof and conductive structure | |
TWI704848B (en) | Wiring board with embedded component and integrated stiffener, method of making the same and face-to-face semiconductor assembly using the same | |
US8217434B2 (en) | Semiconductor package having through-electrodes which are electrically connected with internal circuit patterns formed in a semiconductor chip and method for manufacturing the same | |
US20210028102A1 (en) | Semiconductor packages | |
JP2009200132A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of the same | |
JP2016167491A (en) | Method of manufacturing through wiring board | |
JP2017085028A (en) | Interposer and method of manufacturing interposer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200730 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210409 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210420 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210618 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211116 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220607 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220620 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7102699 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |