JP4298601B2 - インターポーザおよびインターポーザの製造方法 - Google Patents

Description

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、貫通孔内でボイド（隙間）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。

図４は、シリコン基板６０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６０の断面図である。図４を参照して、従来は、シリコン基板６０にまず貫通孔７１を設ける。このとき、貫通孔７１は、まっすぐな円柱状とならずに、図に示すように、中央部が凸状に膨らんだ形状になる。

この貫通孔７１に対して、基板の表面６１と裏面６２において、貫通孔７１の周囲にまずスパッタリングでシード層６３、６４を設け、次いで、シード層６３，６４をシードとして、電界メッキ等を用いて導電層６５，６６を形成する。

従来のインターポーザは上記のように構成されていた。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かうほど、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かった。そのため、シード層からメッ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７１の内部に、導電層の存在しない、いわゆる「ボイド」７２が形成される、という問題があった。

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ボイドが生じない、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。

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ッキ用電極層と、メッキ用電極層から、他方面側へ延び、貫通孔を埋めるように形成されたメッキ層とを含む。

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、メッキ用電極層およびメッキ層とは、同一の材質であってもよく、相互に異なる材質であってもよい。

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ップと、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、他方面側にメッキ層を形成して貫通孔を埋めるステップとを含む。

好ましくは、一方面側のシード層から、他方面側にメッ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ッキ用電極層を形成するステップと、電極層を用いてメッキ層を形成するステップとを含む。

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、メッキ用電極層およびメッキ層とは、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。

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ッキ用電極層と、メッキ用電極層から、他方面側へ延び、メッキによって貫通孔を埋めるように形成されたメッキ層とを含むため、基板の一方面側のシード層から他方面側に向けて、メッキ層が確実に形成される。

その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部にボイドが生じない、インターポーザが提供できる。

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、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ッ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ッキによる導電層が形成されるため、貫通孔の内部にボイドが生じない。

その結果、製造工程が簡単で、かつ貫通孔の内部にボイドが生じない、インターポーザの製造方法が提供できる。

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１は、この発明の一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１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１（Ａ））。このとき、貫通孔１３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_２、ＳｉＮ等の絶縁膜であってもよく、スパッタリング、ＣＶＤまたは酸化によって形成される。

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、まずバリア層として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（メッ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１（Ｂ））。次いで、このＣｕのシード層１４を基に、裏面１２側から電界メッキを行なう。このメッキは、メッ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のメッキ層１５からなるメッキ用電極層を形成する（図１（Ｃ））。

次に、このＣｕのメッキ用電極層１５を電極として、表面１１側へＣｕの電界メッキを行なう。すると、図１（Ｄ）において矢印で示す方向にＣｕのメッキが成長し、メッキ層１６が得られる（図１（Ｄ））。

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、内部にボイドが生じることなく、貫通孔１３をＣｕの導電層とすることができる。

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が、これは省略してもよい。

次に、他の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１（Ｄ）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、この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、メッキ用電極層２５およびメッキ層２６で埋められている。

先の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ッキ層を設けたが、この実施の形態においては、シード層２４と、メッキ用電極層２５およびメッキ層２６はＣｕに限らず、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ等の電界メッ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、メッキ用電極層２５およびメッキ層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、それをメッキ用電極層として、Ａｕのメッキを行ってもよい。

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３は、この発明が適用される貫通孔の形状を示す図である。先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３（Ａ））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。

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が、これに限らず、ガラス基板やサファイヤ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。

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ッ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、無電解メッキで埋め込んでもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

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ッキによる導電層が形成されるため、貫通孔の内部にボイドが生じないインターポーザの製造方法として有利に利用されうる。

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。 他の実施の形態にかかるインターポーザの製造方法を示す図である。 この発明が適用される貫通孔の形状を示す図である。 従来のインターポーザの問題点を示す図である。

符号の説明

１０、２０ 基板、１１、２１ 表面、１３、２３ 裏面、１３、２３ 貫通孔、１４、２４ シード層、１５、２５ メッキ用電極層、１６、２６ メッキ層。

Claims (11)

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スパッタリングにより形成されたシード層と、
   前記シード層を覆って前記開口部が閉じるように電解メッキにより形成されたメッキ用電極層と、
   前記メッキ用電極層から、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ッキ層とを含む、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、前記メッキ用電極層および前記メッキ層とは、同一の材質である、請求項１または２に記載のインターポーザ。
4. 前記シード層、前記メッキ用電極層および前記メッキ層とは、相互に異なる材質である、請求項１または２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スパッタリングにより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を覆って前記開口部が閉じるように電解メッキにより前記他方面側にメッ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、前記他方面側にメッ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ッ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ッキ層を形成するステップとを含む、請求項５に記載のインターポーザの製造方法。
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または６に記載のインターポーザの製造方法。
8. 前記シード層、前記メッキ用電極層および前記メッキ層とは、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、前記メッキ用電極層および前記メッキ層とは、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. 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、前記一方側の面から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する、請求項１に記載のインターポーザ。
11. 前記貫通孔は、前記基板の一方面から他方面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形成される、請求項５に記載のインターポーザの製造方
    法。

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