WO2006004127A1 - インターポーザおよびインターポーザの製造方法 - Google Patents

インターポーザおよびインターポーザの製造方法 Download PDF

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Kenichi Kagawa
Tomohisa Hoshino
Masami Yakabe
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Definitions

  • the present invention relates to an interposer and a method of manufacturing the same, and more particularly to an interposer and a method of manufacturing the same in which pinch-off does not occur in a through hole.
  • a conventional interposer power with a conduction hole provided on a substrate is described, for example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-165291.
  • a green sheet having a plurality of through holes arranged in a pattern and filled with a conductive member and a green sheet having a plurality of through holes of different diameters arranged in the same pattern
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a silicon substrate for illustrating the conventional problems in the case of producing an interposer by providing a conduction hole in a silicon base.
  • a through hole 91 is first provided in a silicon substrate 80. At this time, the through hole 91 does not have a straight cylindrical shape, but as shown in FIG.
  • seed layers 83 and 84 are first provided by sputtering around the through holes 91 on the front surface 81 and the back surface 82 of the substrate, and then using the seed layers 83 and 84 as seeds, an electric field is produced.
  • the conductive layers 85 and 86 are formed using a stick or the like.
  • the conventional interposer is configured as described above. According to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-165291, there is a problem that the diameter of the through hole can not be reduced because a ceramic substrate is used and a drill or sand blast is used for the drilling. In addition, since it is necessary to bond two ceramic substrates, there is a problem that the manufacturing process is complicated.
  • the center portion of the through hole is convex, and the diameter is expanded as the surface or the back surface is moved to the inside, so the seed layer is formed. Even if it was attempted to provide the inside of the through hole, the seed layer could not be formed sufficiently to the inside. for that reason Even when the conductive layer is grown by seeding or the like from the seed layer, the conductive layer does not grow sufficiently and a so-called “nest” 92 without the conductive layer is formed inside the through hole 91, and the through hole 91 is formed. There was a problem that the wire was broken or the processing accuracy was bad.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an interposer having a simple manufacturing process and having no nests in the through holes and a method of manufacturing the same. .
  • An interposer has one surface and the other surface opposite to one surface, and has a substrate having a through hole penetrating from one surface to the other surface, and a through hole on one surface of the substrate.
  • a seed layer provided in the opening, a plating electrode layer covering the seed layer, and a plating layer extending from the plating electrode layer to the other surface side and filling the through hole.
  • the seed layer provided in the opening on the one surface side of the through hole, the electrode layer for plating provided to cover the seed layer, and the electrode layer for plating Since it extends to the surface side and includes a plating layer formed to fill the through hole by plating, the plating layer is surely formed from the seed layer on one surface side of the substrate to the other surface side.
  • the through hole may have a shape in which a central portion is expanded.
  • the seed layer, the electrode layer for plating, and the plating layer may be the same material or different materials.
  • a method of manufacturing an interposer includes the steps of: preparing a substrate having one surface and the other surface facing the one surface; and forming a through hole in the substrate; Forming a seed layer at the opening of the through hole on the one surface side; and forming a plating layer on the other surface side from the seed layer on the one surface side to fill the through hole.
  • a seed layer is formed in the opening of the through hole on one side of the substrate, and a plating layer is formed on the other side of the substrate from the seed layer to fill the through hole. Since the conductive layer is reliably formed by plating from one surface side to the other surface side of the through hole through the substrate, pinch-off does not occur inside the through hole. As a result, it is possible to provide a method of manufacturing an interposer in which the manufacturing process is simple and no nests are formed inside the through holes.
  • the step of forming a plating layer on the other surface side from the seed layer on the one surface side and filling the through holes is a step of closing the through holes on the one surface side to form an electrode layer for plating And forming an adhesive layer using the electrode layer.
  • the step of forming the through hole includes the step of forming the through hole in which the central portion is expanded.
  • the seed layer, the electrode layer for plating, and the plating layer may be formed of the same material, or may be formed of materials different from each other.
  • the interposer has a through hole provided from the surface on one side to the surface on the other side, and the through hole has a first opening area in the surface on one side. Having an area smaller than the first opening area in order from the surface on one side to the inside, having a second opening area on the surface on the other side, and sequentially from the surface on the other side to the inside
  • the conductive layer is provided in the through hole.
  • the through holes can be easily filled with the conductive layer because they have through holes whose opening areas become smaller in order from the one surface and the other surface of the substrate to the inside.
  • the first opening area and the second opening area are different.
  • the wiring rule of both surfaces can be set independently, and the design freedom of the wiring width and the wiring method can be expanded.
  • the through hole has a cylindrical hole having an equal opening area between the surface on one side of the substrate and the surface on the other side.
  • the interposer has a through hole provided from the surface on one side to the surface on the other side, and the through hole has a first opening area in the surface on one side.
  • the surface force of one side also has an area smaller than the first opening area toward the other side, and a conductive layer is provided in the through hole.
  • a method of manufacturing an interposer includes: A through hole is formed by preparing a substrate having one surface and the other surface facing the one surface, and performing etching in order from the one surface and the other surface of the substrate toward the inside to reduce the opening area. And forming a conductive layer in the through hole.
  • the conductive layer is formed in the through hole because the through hole is formed by performing etching so that the opening area becomes narrower sequentially from the one surface and the other surface of the substrate.
  • the conductive layer can be formed without interruption in its interior.
  • the dimensions of the opening area on one side and the opening area on the other side are different.
  • the method further includes the step of forming a hole having an equal opening area between one surface of the substrate and the other surface.
  • a method of manufacturing an interposer includes the steps of: preparing a substrate having one surface and the other surface facing in one direction; The steps of forming the through hole by performing etching so as to sequentially reduce the opening area, and forming a conductive layer in the through hole are included.
  • the conductive layer may be formed by evaporation, may be formed by electric field plating, or may be formed by electroless plating.
  • FIG. 1A is a diagram showing a method of manufacturing an interposer according to a first embodiment step by step.
  • FIG. 1B is a step-by-step diagram illustrating the method of manufacturing an interposer according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is a diagram showing the method of manufacturing an interposer according to the first embodiment step by step.
  • FIG. 1D is a diagram showing the method of manufacturing an interposer according to the first embodiment step by step.
  • FIG. 2 is a view showing a method of manufacturing an interposer according to a second embodiment.
  • FIG. 3A is a view showing the shape of a through hole to which a third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3B is a view showing the shape of a through hole to which a third embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 4A A diagram illustrating a method of manufacturing an interposer according to a fourth embodiment step by step.
  • FIG. 4B is a diagram showing the method of manufacturing an interposer according to the fourth embodiment step by step.
  • FIG. 4C A diagram illustrating a method of manufacturing an interposer according to a fourth embodiment step by step.
  • FIG. 4D A diagram illustrating a method of manufacturing an interposer according to a fourth embodiment step by step.
  • FIG. 5 A sectional view of a through hole of an interposer to which the fifth embodiment is applied.
  • FIG. 6 A sectional view of a through hole of an interposer to which the sixth embodiment is applied.
  • FIG. 7 is a perspective view of a substrate having the cross-sectional structure shown in FIG.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view of a through hole of an interposer according to a seventh embodiment.
  • FIG. 8B A diagram showing a step of manufacturing a through hole of an interposer according to a seventh embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the problems of the conventional interposer.
  • FIGS. 1A to 1D are views showing a manufacturing process of an interposer according to a first embodiment of the present invention step by step.
  • a silicon substrate 10 having a front surface 11 and a back surface 12 is prepared, and a through hole 13 is provided thereon (FIG. 1A).
  • the through hole 13 may be formed by bulging the central part in a convex shape as in the conventional case.
  • an insulating film (not shown) is formed on the substrate 10 including the inside of the through hole 13.
  • This insulating film may be an insulating film such as SiO, SiN, etc. Sputtering, CVD
  • Ti is first formed as a barrier layer by sputtering or the like around the through holes 13 in which the insulating film on the back surface 12 side of the substrate 10 is formed (not shown). Then, on this barrier layer, a Cu seed layer (layer serving as a base of an electrode for passing a current for plating) 14 is formed by sputtering or the like (FIG. 1B). Then, based on the seed layer 14 of Cu, electric field plating is performed from the back surface 12 side. This tacking is performed until the end face of the stick is joined and the back surface 12 side of the through hole 13 is closed, thereby forming a stick electrode layer composed of the stick layer 15 of Cu (FIG. 1C).
  • the through hole 13 in which a void is not generated in the inside is used as the conductive layer of Cu. Can.
  • the force using Ti as the barrier layer may be omitted.
  • FIG. 2 is a diagram corresponding to FIG. 1D in this embodiment and has basically the same structure.
  • through hole 23 is provided in silicon substrate 20, and through hole 23 is filled with seed layer 24, electrode layer 25 for labeling, and label layer 26. It is.
  • the silicon substrate is provided with a Cu seed layer and a plating layer 1S
  • the seed layer 24, the plating electrode layer 25 and the plating layer 26 are limited to Cu. Any material can be selected as long as it can perform electric field plating such as Ni, Cr, Au, or Ag. Further, the materials of the seed layer 24, the electrode layer 25 for plating, and the plating layer 26 may be mutually changed.
  • the seed layer may be made of Cu, which may be used as a plating electrode layer to perform Au plating.
  • FIG. 3 is a view showing the shape of the through hole to which this embodiment is applied.
  • the present invention is applied to the through-hole in which the central portion bulges in a convex manner.
  • the present invention is also applicable to a cylindrical through hole 31 (FIG. 3A) and a through hole 32 in which the diameter of the hole decreases in order from the front surface to the rear surface.
  • the example in which the silicon substrate is used as the substrate has been described.
  • an insulating substrate such as a glass substrate or a sapphire substrate may be used. In this case, the above-described formation of the insulating film is unnecessary.
  • the embedding of the conductive material in the through hole may be performed by using the force s described in the case where the electric field plating is performed, but the conductive material may be embedded by the electroless plating.
  • FIGS. 4A to 4D are views showing a manufacturing process of an interposer according to a fourth embodiment of the present invention step by step.
  • a silicon substrate 40 having a front surface 41 and a back surface 45 is first prepared (FIG. 4A).
  • dry etching is performed from the surface 41 side at a predetermined position on the surface 41 of the substrate 40 to form holes 42 on the surface side whose diameter gradually decreases from the surface 41 toward the inside.
  • etching is performed by appropriately combining the etching conditions of isotropic etching and anisotropic etching.
  • the holes 46 on the back surface side are formed in order of decreasing diameter, and the centers thereof are made to almost coincide with each other at the approximate center of the substrate 40.
  • an insulating film (not shown) is formed on the substrate 40 including the inside of the through hole 49.
  • This insulating film may be an insulating film such as SiO, SiN or the like, sputtering, C
  • a seed layer which is a seed of a plating layer by sputtering on the front surface 41 and the back surface 45 on the insulating film and adjacent to the through holes 49 and 46 and the insides of the through holes 49 and 46.
  • Form 43, 47 ( Figure 4C).
  • the seed layers 43 and 47 can easily be formed on the insides of the through holes 49 and 46 and the front surface 41 and the back surface continuous therewith. It is formed around the 45 openings.
  • Corrected form (rule 91)
  • an electric field or electroless plating is performed on the through holes 49 based on the seed layers 43 and 47 to form a conductive layer 44 of Cu or the like (FIG. 4D).
  • an interposer having a conductive layer in which no hollow occurs inside the through holes 49 by a simple manufacturing process.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a substrate, showing a fifth embodiment of the present invention, which corresponds to FIG. 4B of the fourth embodiment.
  • the fourth embodiment the case where the etching is performed from both sides of the silicon substrate 20 has been described.
  • the diameter is sequentially directed toward the inside only from one surface side of the front surface or the back surface of substrate 50.
  • the through holes 51 are formed to be smaller.
  • the inside of the through hole 51 is filled with a conductive material in the same manner as in FIGS. 4A to 4D to make the through hole 51 a conductive through hole.
  • the seed layer and the conductive layer based thereon can be easily formed, and the same effects as in the fourth embodiment can be obtained.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a substrate 60 showing an interposer according to a sixth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG. 4B in the fourth embodiment.
  • the holes 63 and 64 are formed such that the diameter decreases toward the inside from the surface 61 side and the back surface 62 side of the substrate 60, respectively.
  • the diameters at their front 61 and back 62 are different.
  • substrate 60 has a thickness t, and the diameter on the surface 61 side is a, and The diameter on the surface 62 side is b and a is b, and the hole 63 on the surface 61 side has a depth t 1 in the inward direction, and the hole 64 on the back surface 62 is in the inward direction It has a depth of thickness t2.
  • a step 68 is formed inside the substrate 60.
  • etching is performed internally with different diameters from the front surface 61 and the back surface 62, and both form through holes 69 at arbitrary positions, whereby dotted lines in the figure.
  • the step 68 may not be provided. After processing in this manner, the inside of the through hole 69 is filled with a conductive layer.
  • FIG. 7 is a perspective view of a substrate 60 having the cross-sectional structure shown in FIG.
  • the front surface 61 side is compared to the back surface 62 side.
  • the wiring 65 is performed via the terminals 66 b and 66 c provided on the nodes 63 b and 63 c formed on the surface of the conductive layer embedded in the hole 63.
  • FIG. 8A is a view showing the cross-sectional structure of the substrate 70 in this embodiment.
  • the through hole 76 in the front surface 71 and the back surface 75 of the substrate 70, the through hole 76 has hemispherical openings 72 and 74, and in the central portion, a cylindrical hole 73 are provided.
  • the through holes 76 By forming the through holes 76 in such a shape, it is possible to improve the wraparound of the plating solution and to improve the roundabout. In addition, it is possible to expect the control of the peeling off of the sticking film.
  • the through holes 76 are filled with a conductive material by means of a stick or the like to complete the conduction holes.
  • FIG. 8B is a view showing the process for forming the through hole 76 shown in FIG. 8A.
  • resist 77 is placed on surface 71 of substrate 70, and an opening is provided at a predetermined position to be isotropic. Etch.
  • a hemispherical opening 72 is formed on the surface 71 side.
  • the hemispherical opening 74 is formed on the back surface 75 side.
  • anisotropic etching is performed to form cylindrical holes 73.
  • the circular or cylindrical through hole is used.
  • the present invention is not limited to this and may be a rectangle, a polygon or the like.
  • the conductive layer is formed by using a seed layer as a base is described.
  • the present invention is not limited to this, and the conductive layer may be formed only by the seed layer.
  • the conductive material was embedded in the through hole using electric field plating.
  • the present invention is not limited to this, and it may be embedded by electroless plating or vacuum evaporation. .
  • the conductive layer is formed reliably by plating from the one surface side of the through hole substrate to the other surface side, pinch-off does not occur inside the through hole. It can be advantageously used as a manufacturing method.

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Abstract

 インターポーザの製造方法においては、基板10の裏面12側の貫通孔13の開口部にシード層14を形成し、そのシード層14を基にメッキ用電極層15を形成し、そこから、基板10の表面11側にメッキ層16を形成して貫通孔13を埋める。その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部に巣が生じない、インターポーザの製造方法を提供できる。

Description

明 細 書
インターポーザおよびインターポーザの製造方法
技術分野 '
[0001] この発明は、インターポーザおよびその製造方法に関し、特に、貫通孔内でピンチ オフが生じない、インターポーザおよびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来の、基板に導通孔が設けられたインターポーザ力 たとえば、特開 2004— 16 5291号公報に記載されて 、る。
[0003] 同公報によれば、あるパターンに配置され、導電性部材が充填された複数の貫通 孔を有するグリーンシートと、それと同じパターンに配置された径の異なる複数の貫 通孔を有するグリーンシートとを積層した、セラミック基板において、導電性部材がー 方面側から他方面側に向けて連続的、または、段階的に径が大きくなる、または小さ くなるように構成されたセラミック基板を開示して 1/、る。
[0004] 図 9は、シリコン基 に導通孔を設けてインターポーザを製造する場合の、従来 の問題点を説明するための、シリコン基板 の断面図である。図 9を参照して、従来 は、シリコン基板 80にまず貫通孔 91を設ける。このとき、貫通孔 91は、まっすぐな円 柱状とならずに、図 9に示すように、中央部が凸状に膨らんだ形状になる。
[0005] この貫通孔 91に対して、基板の表面 81と裏面 82において、貫通孔 91の周囲にま ずスパッタリングでシード層 83、 84を設け、次いで、シード層 83, 84をシードとして、 電界メツキ等を用 、て導電層 85, 86を形成する。
[0006] 従来のインターポーザは上記のように構成されていた。特開 2004— 165291号公 報によれば、セラミック基板を用いているため、その孔開けに、ドリルや、サンドブラス トを用いるため、貫通孔の径を小さくできないという問題があった。また、 2枚のセラミ ック基板を接合する必要があるため、製造工程が煩雑である、という問題があった。
[0007] また、シリコン基板を用いて貫通孔を形成する場合は、貫通孔の中央部が凸状であ り、表面または裏面から内部へ向力うほど、径が広がっているため、シード層を貫通 孔の内部に設けようとしても、内部まで十分にシード層を形成できな力 た。そのため 、シード層からメツキ等により導電層を成長させても、導電層が十分に成長せず、貫 通孔 91の内部に、導電層の存在しない、いわゆる「巣」 92が形成され、貫通孔 91が 断線したり、加工精度が悪 、と 、う問題があった。
発明の開示
[0008] この発明は、上記のような課題に鑑みてなされたもので、製造工程が簡単で、かつ 貫通孔の内部に巣が生じない、インターポーザおよびその製造方法を提供すること を目的とする。
[0009] この発明にかかるインターポーザは、一方面と、一方面に対向する他方面とを有し 、一方面から他方面に貫通する貫通孔を有する基板と、基板の一方面側の貫通孔 の開口部に設けられたシード層と、シード層を覆って設けられたメツキ用電極層と、メ ツキ用電極層から、他方面側へ延び、貫通孔を埋めるように形成されたメツキ層とを 含む。
[0010] この発明にかかるインターポーザは、貫通孔の一方面側の開口部に設けられたシ ード層と、シード層を覆って設けられたメツキ用電極層と、メツキ用電極層から、他方 面側へ延び、メツキによって貫通孔を埋めるように形成されたメツキ層とを含むため、 基板の一方面側のシード層から他方面側に向けて、メツキ層が確実に形成される。
[0011] その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部に巣が生じない、インターポー ザが提供できる。
[0012] 貫通孔は、中央部が膨らんだ形状であってもよい。また、シード層、メツキ用電極層 およびメツキ層とは、同一の材質であってもよぐ相互に異なる材質であってもよい。
[0013] この発明の他の局面においては、インターポーザの製造方法は、一方面と、一方面 に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、基板に貫通孔を形成するス テツプと、一方面側の貫通孔の開口部にシード層を形成するステップと、一方面側の シード層から、他方面側にメツキ層を形成して貫通孔を埋めるステップとを含む。
[0014] ンターポーザの製造方法は、基板の一方面側の貫通孔の開口部にシード層を形 成し、そのシード層から、基板の他方面側にメツキ層を形成して貫通孔を埋める。貫 通孔の基板の一方面側から他方面側へ確実にメツキによる導電層が形成されるため 、貫通孔の内部にピンチオフが生じない。 [0015] その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部に巣が生じない、インターポー ザの製造方法が提供できる。
[0016] 好ましくは、一方面側のシード層から、他方面側にメツキ層を形成して貫通孔を埋 めるステップは、一方面側の貫通孔を閉じてメツキ用電極層を形成するステップと、 電極層を用いてメツキ層を形成するステップとを含む。
[0017] さらに好ましくは、貫通孔を形成するステップは、中央部が膨らんだ貫通孔を形成 するステップを含む。
なお、シード層、メツキ用電極層およびメツキ層とは、同一の材質で形成してもよいし 、相互に異なる材質で形成してもよい。
[0018] この発明のさらに他の局面によれば、インターポーザは、一方側の表面から他方側 の表面に設けられた貫通孔を有し、貫通孔は、一方側の表面において第 1開口面積 を有し、一方側の表面から内部に向けて、順に第 1開口面積より小さい面積を有する とともに、他方側の表面において第 2開口面積を有し、他方側の面から内部に向けて 、順に第 2開口面積より小さい面積を有し、貫通孔には、導電層が設けられる。
[0019] 基板の一方面および他方面から内部に向かって順に開口面積が狭くなる貫通孔を 有するため、貫通孔を導電層で容易に埋めることができる。
[0020] その結果、製造工程が簡単で、貫通孔の内部に巣が生じない、インターポーザを 提供できる。
[0021] 好ましくは、第 1開口面積と第 2開口面積とは異なる。
[0022] 一方面側と他方面側とで開口面積を変えることによって、両面の配線ルールを独立 に設定でき、配線幅や引き回し方法の設計自由度を広げることができる。
[0023] さらに好ましくは、貫通孔は、基板の一方側の表面と他方側の表面との間に開口面 積が等しい円筒状の孔部を有する。
[0024] この発明のさらに他の局面においては、インターポーザは、一方側の面から他方側 の面に設けられた貫通孔を有し、貫通孔は、一方側の面において第 1の開口面積を 有し、一方側の面力も他方側の面に向けて、順に第 1の開口面積より小さい面積を 有し、貫通孔には、導電層が設けられる。
[0025] この発明のさらに他の局面においては、インターポーザの製造方法は、一方面と、 一方面に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、基板の一方面およ び他方面から内部に向力つて順に開口面積が狭くなるようにエッチングを行なうこと により、貫通孔を形成するステップと、貫通孔に導電層を形成するステップとを含む。
[0026] インターポーザの製造方法は、基板の一方面および他方面から内部に向力つて順 に開口面積が狭くなるようにエッチングを行なって貫通孔を形成するため、貫通孔に 導電層を形成するときに、その内部に途切れることなく導電層を形成できる。
[0027] その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部に巣が生じない、インターポー ザの製造方法を提供できる。
[0028] 好ましくは、エッチングを行なうステップは、一方面における開口面積と、他方面に おける開口面積との寸法が異なるようにエッチングを行なう。
[0029] さらに好ましくは、基板の一方面と他方面との間に開口面積が等しい孔を形成する ステップをさらに含む。
[0030] この発明のさらに他の局面によれば、インターポーザの製造方法は、一方面と、一 方面に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、基板の一方面から他 方面に向力つて順に開口面積が狭くなるようにエッチングを行なうことにより、貫通孔 を形成するステップと、貫通孔に導電層を形成するステップとを含む。
[0031] なお、エッチングを行なうステップは、ドライエッチングを行なうのが好ましい。また、 導電層は、蒸着で形成してもよいし、電界メツキで形成してもよいし、無電解メツキで 形成してちょい。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1A]第 1実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。
[図 1B]第 1実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図で ある。
[図 1C]第 1実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。
[図 1D]第 1実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。 [図 2]第 2の実施の形態に力かるインターポーザの製造方法を示す図である。
[図 3A]この発明の第 3の実施の形態が適用される貫通孔の形状を示す図である。
[図 3B]この発明の第 3の実施の形態が適用される貫通孔の形状を示す図である。
[図 4A]第 4実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。
[図 4B]第 4実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図で ある。
[図 4C]第 4実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。
[図 4D]第 4実施の形態に力かるインターポーザの製造方法をステップごとに示す図 である。
[図 5]第 5実施の形態に力かるインターポーザの貫通孔の断面図である。
[図 6]第 6実施の形態に力かるインターポーザの貫通孔の断面図である。
[図 7]図 6で示した断面構造を有する基板の斜視図である。
[図 8A]第 7実施の形態に力かるインターポーザの貫通孔の断面図である。
[図 8B]第 7実施の形態に力かるインターポーザの貫通孔の製造ステップを示す図で ある。
[図 9]従来のインターポーザの問題点を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
(1)第 1実施の形態
以下、図面を参照して、この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図 1A 〜図 1Dは、この発明の第 1実施の形態に係るインターポーザの製造工程をステップ ごとに示す図である。図 1A〜図 1Dを参照して、まず、表面 11および裏面 12を有す るシリコンの基板 10を準備し、それに貫通孔 13を設ける(図 1A)。このとき、貫通孔 1 3は、図に示すように、従来と同様に、中央部が凸状に膨らんで形成されてもよい。こ の状態で、まず、貫通孔 13の内部を含んで、基板 10に、図示のない、絶縁膜が形成 される。この絶縁膜は、 SiO、 SiN等の絶縁膜であってもよぐスパッタリング、 CVD
2
または酸ィ匕によって形成される。 [0034] 次いで、基板 10の裏面 12側の絶縁膜が形成された貫通孔 13の周囲に、まずバリ ァ層として Tiをスパッタリング等で形成する(図示無し)。そして、このバリア層の上に 、スパッタリング等で Cuのシード層(メツキのための電流を流す電極の基となる層) 14 を形成する(図 1B)。次いで、この Cuのシード層 14を基に、裏面 12側から電界メツキ を行なう。このメツキは、メツキの端面が接合して貫通孔 13の裏面 12側が閉じるまで 行い、 Cuのメツキ層 15からなるメツキ用電極層を形成する(図 1C)。
[0035] 次に、この Cuのメツキ用電極層 15を電極として、表面 11側へ Cuの電界メツキを行 なう。すると、図 1Dにおいて矢印で示す方向に Cuのメツキが成長し、メツキ層 16が 得られる(図 1D)。
[0036] このように、この実施の形態によれば、貫通孔 13の内部に凸状の孔が形成されて いても、内部に巣が生じることなぐ貫通孔 13を Cuの導電層とすることができる。
[0037] なお、上記実施の形態においては、 Tiをバリア層として用いた力 これは省略しても よい。
[0038] (2)第 2実施の形態
次に、第 2実施の形態について説明する。図 2は、この実施の形態における図 1D に対応する図であり、基本的に同じ構造である。図 2を参照して、第 2実施の形態に おいては、シリコン基板 20に貫通孔 23が設けられ、その貫通孔 23がシード層 24、メ ツキ用電極層 25およびメツキ層 26で埋められて 、る。
[0039] 第 1実施の形態においては、シリコン基板に Cuのシード層およびメツキ層を設けた 1S この実施の形態においては、シード層 24と、メツキ用電極層 25およびメツキ層 26 は Cuに限らず、 Ni、 Cr、 Au、 Ag等の電界メツキを行えるものであれば、任意の材料 が選ばれる。また、シード層 24、メツキ用電極層 25およびメツキ層 26の材質を相互に 変えてもよい。たとえば、シード層を Cuとし、それをメツキ用電極層として、 Auのメツキ を行ってもよい。
[0040] (3)第 3実施の形態
次に、この発明の第 3実施の形態について説明する。図 3は、この実施の形態が適 用される貫通孔の形状を示す図である。第 1および第 2の実施の形態においては、 中央部が凸状に膨らんだ貫通孔にこの発明を適用したが、この発明は、基板 30に、 円柱状の貫通孔 31 (図 3A)や、表面から裏面に向けて順に孔の径が小さくなる貫通 孔 32にも適用可能である。
[0041] 上記実施の形態においては、基板としてシリコン基板を用いた例について説明した 力 これに限らず、ガラス基板ゃサフアイャ基板のような絶縁基板を用いてもよい。こ の場合は、上記した絶縁膜の形成は不要になる。
[0042] 上記実施の形態においては、貫通孔への導電性材料の埋め込みを電界メツキを用 レ、て行なう場合について説明した力 s、これに限らず、無電解メツキで埋め込んでもよ い。
[0043] (4)第 4実施の形態
次に、この発明の第 4実施形態を説明する。図 4A〜図 4Dは、この発明の第 4実施 の形態に係るインターポーザの製造工程をステップごとに示す図である。図 4A〜図 4Dを参照して、この実施の形態においては、まず、表面 41および裏面 45を有する シリコンの基板 40を準備する(図 4A)。次いで、基板 40の表面 41の所定の位置に、 表面 41側からドライエッチングを行なって、表面 41から内部に向けて順に径が小さく なる、表面側の孔 42を形成する。具体的には、等方性エッチングと異方性エッチング とのエッチング条件を適切に組み合わせてエッチングを行なう。
[0044] 次!/、で、基板 40の裏面 45から内部に向けて同様に、径が順に小さくなる、裏面側 の孔 46を形成し、両者を基板 40のほぼ中央部でその中心をほぼ一致させる。
[0045] このようにして、基板 40において、表面 41および裏面 45から内部に向けて、順に 径が小さくなる貫通孔 49を形成する(図 4B)。
[0046] この状態で、まず、貫通孔 49の内部を含んで、基板 40に、図示のない、絶縁膜が 形成される。この絶縁膜は、 SiO、 SiN等の絶縁膜であってもよぐスパッタリング、 C
2
VDまたは酸化によって形成される。
[0047] 次いで、絶縁膜の上であって、貫通孔 49,46の内部おょぴ、貫通孔 49,46に隣接 する、表面 41および裏面 45にスパッタリングで、メツキ層のシードとなるシード層 43, 47を形成する(図 4C)。このとき、貫通孔 49,46は、従来のように、内部に向かって広 くなつていないため、シード層 43,47は、容易に貫通孔 49,46の内部およびそれに 連続する表面 41および裏面 45の開口部の周辺に形成される。 訂正された用紙 (規則 91) [0048] 次に、このシード層 43, 47を基に貫通孔 49に対して、電界または、無電解メツキを 行ない、 Cu等の導電層 44を形成する(図 4D)。その結果、貫通孔 49の内部に巣の 生じない導電層を有するインターポーザを簡単な製造工程で形成できる。
[0049] 上記実施の形態においては、貫通孔 49がーつの場合について説明した力 複数 の貫通孔 49が設けられる場合も同様である。
[0050] なお、同様の、内部に傾斜を有する貫通孔を、ウエットエッチングで形成することも 考えられる。し力しながら、ウエットエッチングであれば、貫通孔の傾斜が広がりすぎ て、所望の形状が得られないという問題が生じうる。これに対して、ドライエッチングで あれば、貫通孔の傾斜の制御が容易であるため、所望の傾斜を得ることができる。
[0051] (5)第 5実施の形態
次に、この発明の第 5実施の形態について説明する。図 5は、この発明の第 5実施 の形態を示す、基板の断面図であり、第 4実施の形態の図 4Bに対応する図である。 第 4実施の形態においては、シリコン基板 20の両側から、エッチングを行なう場合に ついて説明した。この実施の形態においては、シリコン基板 20の表面側からのみェ ツチングを行なうことにより、図 5に示すように、基板 50の表面または裏面の一方面側 からのみ、内部に向かって、径が順に小さくなる貫通孔 51を形する。そして、貫通孔 51の内部に、図 4A〜図 4Dと同様の方法で、導電性の材料を満たして、貫通孔 51 を導電性の貫通孔にする。
[0052] この場合も、第 4実施の形態と同様にシード層やそれに基づく導電層が容易に形 成でき、第 4実施の形態と同様の効果を奏する。
[0053] (6)第 6実施の形態
次に、この発明のさらに他の実施の形態について説明する。図 6は、この発明の第 6実施の形態に力かるインターポーザを示す、基板 60の断面図であり、第 4実施の形 態における、図 4Bに対応する。
[0054] この実施の形態においては、第 4実施の形態と同様に、基板 60の表面 61側と、裏 面 62側とからそれぞれ、内部に向かって径の小さくなる孔 63、 64を形成する力 そ れらの表面 61および裏面 62における径が異なる。
[0055] すなわち、図 6を参照して、基板 60は、厚さ tを有し、表面 61側の径は aであり、裏 面 62側の径は bであり、 aく bであるとともに、表面 61側の孔 63は、内部方向に厚さ t 1の深さを有し、裏面 62側の孔 64は、内部方向に厚さ t2の深さを有する。その結果 、基板 60の内部に段部 68が形成される。なお、第 4実施の形態と同様に、表面 61と 裏面 62とから、それぞれ異なる径で内部にエッチングを行ない、両者が任意の位置 で貫通孔 69を形成し、それによつて、図において、点線で示すように、段部 68を設 けない構造としてもよい。このように加工後、貫通孔 69の内部を導電層で満たす。
[0056] 図 7は、図 6で示した断面構造を有する基板 60の斜視図である。図 7を参照して、こ の実施の形態においては、表面 61側と裏面 62側とで、上記のように貫通孔 69の径 が定められるため、表面 61側には裏面 62側に比べて多くの配線領域 67が存在する 。そのため、表面 61側と裏面 62側の配線ルールを独立に設定でき、表面 61側にお いては、配線幅や引き回し方法の設計自由度を広げることができる。また、裏面 62で は、貫通孔 39の開口部の寸法を大きく設計できるため、メツキ液の回り込みをよくし たり、深堀のアスペクト比を小さくできる等、貫通配線プロセスウィンドウを広げること ができる。
[0057] なお、図 7において、配線 65は、孔 63に埋め込まれた導電層の表面に形成された ノッド 63b, 63cに設けられた端子 66b, 66cを介して行われる。
[0058] (7)第 7実施の形態
次に、この発明の第 7実施の形態について説明する。図 8Aは、この実施の形態に おける基板 70の断面構造を示す図である。図 8Aを参照して、この実施の形態にお いては、基板 70の表面 71および裏面 75において、貫通孔 76は半球状の開口部 72 , 74を有し、中央部において、円柱状の孔 73が設けられている。
[0059] 貫通孔 76をこのような形状とすることにより、メツキ液の回り込みを改善し、付き回り の改善が期待できる。また、付いたメツキ膜の剥がれの抑制が期待できる。
[0060] 次に、先の実施の形態と同様に、メツキ等によって、貫通孔 76を導電性の材料で埋 めて、導通孔を完成する。
[0061] 次に、この実施の形態における貫通孔 76の製造方法について説明する。図 8Bは 、図 8Aに示した貫通孔 76を形成するための工程を示す図である。図 8Bを参照して 、基板 70の表面 71の上にレジスト 77を載置し、所定の位置に開口部を設けて、等方 性エッチングを行なう。それによつて、表面 71側に半球状の開口部 72を形成する。 裏面 75側も同様にして半球状の開口部 74を形成する。その後、異方性エッチングを 行い、円柱状の孔 73を形成する。
[0062] なお、この実施の形態における、円筒状の孔の形成は、先に示した各実施の形態 において採用してもよい。
[0063] 上記実施の形態においては、円形または、円柱状の貫通孔を用いた場合について 説明したが、これに限らず、矩形や多角形等であってもよい。
[0064] 上記実施の形態においては、シード層をベースにメツキを用いて導電層を形成する 場合について説明したが、これに限らず、シード層だけで形成してもよい。
[0065] 上記実施の形態においては、貫通孔への導電性材料の埋め込みを電界メツキを用 いて行なう場合について説明したが、これに限らず、無電解メツキや、真空蒸着で埋 め込んでもよい。
[0066] 上記実施の形態においては、貫通孔の形成をドライエッチングを用いて行なう場合 について説明した力 これに限らず、ウエットエッチングを用いてもよい。
産業上の利用可能性
[0067] この発明に係るインターポーザの製造方法は、通孔の基板の一方面側から他方 面側へ確実にメツキによる導電層が形成されるため、貫通孔の内部にピンチオフが 生じな 、インターポーザの製造方法として有利に利用されうる。

Claims

請求の範囲
[1] 一方面と、前記一方面に対向する他方面とを有し、前記一方面から他方面に貫通す る貫通孔を有する基板と、
前記基板の前記一方面側の貫通孔の開口部に設けられたシード層と、 前記シード層を覆って設けられたメツキ用電極層と、
前記メツキ用電極層から、前記他方面側へ延び、前記貫通孔を埋めるように形成さ れたメツキ層とを含む、インターポーザ。
[2] 前記貫通孔は、中央部が膨らんだ形状である、請求項 1に記載のインターポーザ。
[3] 前記シード層、前記メツキ用電極層および前記メツキ層とは、同一の材質である、請 求項 1に記載のインターポーザ。
[4] 前記シード層、前記メツキ用電極層および前記メツキ層とは、相互に異なる材質であ る、請求項 1に記載のインターポーザ。
[5] 一方面と、前記一方面に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、 前記基板に貫通孔を形成するステップと、
前記一方面側の貫通孔の開口部にシード層を形成するステップと、
前記一方面側のシード層から、前記他方面側にメツキ層を形成して貫通孔を埋め るステップとを含む、インターポーザの製造方法。
[6] 前記一方面側のシード層から、前記他方面側にメツキ層を形成して貫通孔を埋める ステップは、前記一方面側の貫通孔を閉じてメツキ用電極層を形成するステップと、 前記電極層を用いてメツキ層を形成するステップとを含む、請求項 5に記載のインタ 一ポーザの製造方法。
[7] 前記貫通孔を形成するステップは、中央部が膨らんだ貫通孔を形成するステップを 含む、請求項 5に記載のインターポーザの製造方法。
[8] 前記シード層、前記メツキ用電極層および前記メツキ層とは、同一の材質である、請 求項 6に記載のインターポーザの製造方法。
[9] 前記シード層、前記メツキ用電極層および前記メツキ層とは、相互に異なる材質であ る、請求項 6に記載のインターポーザの製造方法。
[10] 一方側の表面から他方側の表面に設けられた貫通孔を有し、 前記貫通孔は、前記一方側の表面において第 1開口面積を有し、前記一方側の表 面から内部に向けて、順に前記第 1開口面積より小さい面積を有するとともに、前記 他方側の表面において第 2開口面積を有し、前記他方側の面から内部に向けて、順 に前記第 2開口面積より小さ ヽ面積を有し、
前記貫通孔には、導電層が設けられる、インターポーザ。
[11] 前記第 1開口面積と前記第 2開口面積とは異なる、請求項 10に記載のインターポー ザ。
[12] 前記貫通孔は、前記基板の一方側の表面と他方側の表面との間に開口面積が等し い円筒状の孔部を有する、請求項 10に記載のインターポーザの製造方法。
[13] 一方側の面から他方側の面に設けられた貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記一方側の面において第 1の開口面積を有し、前記一方側の面 力も他方側の面に向けて、順に前記第 1の開口面積より小さい面積を有し、
前記貫通孔には、導電層が設けられる、インターポーザ。
[14] 一方面と、前記一方面に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、 前記基板の一方面および他方面から内部に向かって順に開口面積が狭くなるよう にエッチングを行なうことにより、貫通孔を形成するステップと、
前記貫通孔に導電層を形成するステップとを含む、インターポーザの製造方法。
[15] 前記エッチングを行なうステップは、前記一方面における開口面積と、前記他方面に おける開口面積との寸法が異なるようにエッチングを行なう、請求項 14に記載のイン ターポーザの製造方法。
[16] 前記基板の一方面と他方面との間に開口面積が等しい孔を形成するステップをさら に含む、請求項 14に記載のインターポーザの製造方法。
[17] 一方面と、前記一方面に対向する他方面とを有する基板を準備するステップと、 前記基板の一方面力 他方面に向力つて順に開口面積が狭くなるようにエッチング を行なうことにより、貫通孔を形成するステップと、
前記貫通孔に導電層を形成するステップとを含む、インターポーザの製造方法
[18] 前記エッチングを行なうステップは、ドライエッチングを行なうステップを含む、請求項 14に記載のインターポーザの製造方法。 前記導電層を形成するステップは、蒸着、電界メツキ、または無電解メツキで形成す るステップを含む、請求項 14に記載のインターポーザの製造方法。
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