JP7020009B2 - Wiring board with through wiring and its manufacturing method - Google Patents
Wiring board with through wiring and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7020009B2 JP7020009B2 JP2017175915A JP2017175915A JP7020009B2 JP 7020009 B2 JP7020009 B2 JP 7020009B2 JP 2017175915 A JP2017175915 A JP 2017175915A JP 2017175915 A JP2017175915 A JP 2017175915A JP 7020009 B2 JP7020009 B2 JP 7020009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- thickness
- substrate
- wiring board
- center line
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
- H01Q15/16—Reflecting surfaces; Equivalent structures curved in two dimensions [2D], e.g. paraboloidal
- H01Q15/168—Mesh reflectors mounted on a non-collapsible frame
Landscapes
- Production Of Multi-Layered Print Wiring Board (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
- Structure Of Printed Boards (AREA)
- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
Description
本開示は、配線基板とその作製方法に関する。例えば貫通配線を有する配線基板とその作製方法に関する。 The present disclosure relates to a wiring board and a method for manufacturing the same. For example, the present invention relates to a wiring board having through wiring and a method for manufacturing the same.
シリコンなどの半導体基板を用いて作製された半導体デバイス(半導体チップ)は、ほぼすべての電子機器に搭載され、電子機器に様々な機能を提供している。半導体デバイスは、半導体基板上にパターニングされた種々の絶縁膜や導電膜を積層することで形成される。半導体デバイスには、動作に必要な電源や信号を入力するための端子が設けられ、メイン基板上に実装される。この時、半導体デバイスとメイン基板の間に配線基板(以下、インターポーザとも記す)が設けられる。インターポーザは、基板と、基板を貫通する貫通配線(貫通電極)を有し、この貫通配線によって半導体デバイスの端子とメイン基板上の配線が電気的に接続される。 Semiconductor devices (semiconductor chips) manufactured using semiconductor substrates such as silicon are mounted on almost all electronic devices and provide various functions to the electronic devices. The semiconductor device is formed by laminating various patterned insulating films and conductive films on a semiconductor substrate. The semiconductor device is provided with terminals for inputting power supplies and signals necessary for operation, and is mounted on the main board. At this time, a wiring board (hereinafter, also referred to as an interposer) is provided between the semiconductor device and the main board. The interposer has a substrate and a through wiring (through electrode) penetrating the substrate, and the terminal of the semiconductor device and the wiring on the main substrate are electrically connected by the through wiring.
インターポーザの基板としては、シリコン基板やガラス基板などが用いられる。例えば特許文献1や2には、ガラス基板やガラス-エポキシ複合基板などを用いて作製され、容量素子やインダクター、抵抗素子などの受動素子が実装されたインターポーザが開示されている。 As the interposer substrate, a silicon substrate, a glass substrate, or the like is used. For example, Patent Documents 1 and 2 disclose an interposer manufactured by using a glass substrate, a glass-epoxy composite substrate, or the like, and on which a passive element such as a capacitive element, an inductor, or a resistance element is mounted.
本開示の課題の一つは、容量素子などの受動素子が実装されたインターポーザとその作製方法を提供することを課題の一つとする。例えば、容量ばらつきが大幅に抑制された容量素子が実装されたインターポーザとその作製方法を提供することを課題の一つとする。あるいは、上記インターポーザを利用した半導体モジュールを提供することを課題の一つとする。 One of the problems of the present disclosure is to provide an interposer on which a passive element such as a capacitive element is mounted and a method for manufacturing the interposer. For example, one of the problems is to provide an interposer on which a capacitance element having a significantly suppressed capacitance variation is mounted and a method for manufacturing the interposer. Alternatively, one of the problems is to provide a semiconductor module using the above interposer.
本開示の実施形態の一つは配線基板である。この配線基板は、貫通孔を有する基板を有し、貫通孔の側壁、基板の第1面、および第1面と反対側に位置する第2面とを連続的に覆う貫通配線をさらに有する。第1面における貫通配線の厚さは、第2面における貫通配線の厚さより小さい。 One of the embodiments of the present disclosure is a wiring board. This wiring board has a substrate having a through hole, and further has a through wiring that continuously covers a side wall of the through hole, a first surface of the substrate, and a second surface located opposite to the first surface. The thickness of the through wiring on the first surface is smaller than the thickness of the through wiring on the second surface.
本開示の実施形態の一つは、配線基板である。この配線基板は、貫通孔を有する基板、貫通孔の側壁、基板の第1面、および第1面と反対側に位置する第2面とを連続的に覆う貫通配線、および、第1面の上の第1の配線を有する。第1の配線の厚さは、第2面における貫通配線の厚さよりも小さい。 One of the embodiments of the present disclosure is a wiring board. This wiring board includes a substrate having a through hole, a side wall of the through hole, a first surface of the substrate, and a through wiring that continuously covers a second surface located on the opposite side of the first surface, and a first surface. It has the first wiring above. The thickness of the first wiring is smaller than the thickness of the through wiring on the second surface.
本開示の実施形態の一つは、配線基板の作製方法である。この作製方法は、基板に貫通孔を形成すること、貫通孔の側壁、基板の第1面、および第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すること、および第1面において貫通配線を平坦化することを含む。 One of the embodiments of the present disclosure is a method for manufacturing a wiring board. In this manufacturing method, a through hole is formed in the substrate, and a through wire that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface is formed by electrolytic plating. And to flatten the through wiring on the first surface.
以下、本開示の各実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本開示は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, each embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings and the like. However, the present disclosure can be carried out in various embodiments without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description contents of the embodiments exemplified below.
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、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省くことがある。 The drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared to the actual embodiment in order to clarify the explanation, but this is merely an example and the interpretation of the present disclosure is limited. It's not something to do. In this specification and each figure, elements having the same functions as those described with respect to the above-mentioned figures may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.
本明細書および特許請求の範囲において、ある構造体の上に他の構造体を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある構造体に接するように、直上に他の構造体を配置する場合と、ある構造体の上方に、さらに別の構造体を介して他の構造体を配置する場合との両方を含むものとする。 In the present specification and the scope of patent claims, when expressing an aspect of arranging another structure on one structure, when the term "above" is simply used, the structure shall be used unless otherwise specified. It includes both the case where another structure is placed directly above the structure so as to be in contact with each other and the case where another structure is placed above one structure via another structure.
ある一つの膜を加工して複数の膜を形成した場合、あるいは同一の工程で複数の膜を同時に形成した場合、これら複数の膜は異なる機能、役割を有することがある。しかしながら、これら複数の膜は同一の工程で同一層として形成された膜に由来し、これらの膜の一部を選択的に加工した場合を除き、これら複数の膜は同一の構造、同一の材料を有する。したがって本明細書と請求項において、これら複数の膜は同一層に存在しているものと定義する。 When a single film is processed to form a plurality of films, or when a plurality of films are simultaneously formed in the same process, the plurality of films may have different functions and roles. However, these multiple films are derived from films formed as the same layer in the same process, and these multiple films have the same structure and the same material, except when a part of these films is selectively processed. Has. Therefore, in the present specification and claims, these multiple films are defined as existing in the same layer.
本明細書において、複数の構成要素をそれぞれ区別して指す場合、符号の後にハイフンと自然数を用いて表記する。複数の構成要素の各々を区別せずに全体、あるいはそのうちの任意に選択される構成要素を表記する場合には、符号のみを用いる。 In the present specification, when a plurality of components are referred to separately, a hyphen and a natural number are used after the reference numeral. When describing the whole component or an arbitrarily selected component without distinguishing each of the plurality of components, only the reference numeral is used.
(第1実施形態)
本開示の実施形態の一つである配線基板100の構造と作製方法を図を用いて説明する。
(First Embodiment)
The structure and manufacturing method of the
1.構造
配線基板100の断面模式図を図1(A)に示す。配線基板100は、例えば半導体デバイスとメイン基板に挟持され、これらを電気的に接続するためのインターポーザとして機能することができる。
1. 1. A schematic cross-sectional view of the
具体的には、配線基板100は基板102を有し、基板102にはこれを貫通する貫通孔104が設けられる。配線基板100はさらに、貫通孔の側壁、および基板102の上面と下面(以下、それぞれ第1面、第2面と記す)を連続的に覆う貫通配線110を有する。図1では、貫通配線110は貫通孔104を完全に塞いではいないが、貫通孔104を完全に塞ぐように貫通配線110を設けてもよい。
Specifically, the
配線基板100には、貫通配線110以外にも種々の配線や絶縁膜を設けることができ、これらの配線によって容量素子などの受動素子を形成することができる。例えば図1(A)に示す例では、配線基板100は、基板102上に第1の配線112、貫通配線110の一部の上の絶縁膜106-1、第1の配線112の上の絶縁膜106-2、絶縁膜106-1の上に位置し、貫通配線110と重なる第2の配線114-1、および絶縁膜106-2の上に位置し、第1の配線112と重なる第2の配線114-2を有する。貫通配線110の一部、絶縁膜106-1、および第2の配線114-1によって容量素子150が形成され、第1の配線112、絶縁膜106-1、および第2の配線114-2によって容量素子152形成される。本実施形態では容量素子の数に制限はなく、例えば貫通配線110が容量の形成に寄与しなくてもよく、三つ以上の容量素子が設けられていてもよい。
In addition to the through
容量素子152の拡大図を図1(B)に示す。詳細は後述するが、貫通配線110や第1の配線112は電解めっきによって形成することができる。また、これらは同一の工程で形成してもよい。この場合、図1(A)、図1(B)に示すように、基板102と第1の配線112の間や基板102と貫通配線110の間に金属層(以下、シード層)124が形成されていてもよい。
An enlarged view of the
第1の配線112は、図1(B)に模式的に示すように、その上面(すなわち、基板102と対向し、絶縁膜106-1と接する面)の粗さは側面の粗さよりも小さい。すなわち第1の配線112では、側面よりも上面の方が平坦性が高い。例えば第1の配線112の上面の中心線平均粗さRaは、0.02nm以上60nm以下とすることができる。第1の配線112の上面のRaは側面のRaよりも小さい。
As schematically shown in FIG. 1B, the roughness of the upper surface of the first wiring 112 (that is, the surface facing the
貫通配線110も類似する関係を有している。すなわち、第1面における貫通配線110の表面(基板102から遠い方の面)の粗さは、第2面における貫通配線110の表面(基板102から遠い方の面)の粗さよりも小さい。第1面における貫通配線110の表面の中心線平均粗さRaは第2面におけるそれよりも小さく、0.02nm以上60nm以下とすることができる。
The through
同様に、第1の配線112の上面の粗さは第2面における貫通配線110の表面の粗さよりも小さい。第1の配線112の上面と第1面上における貫通配線110の表面は、同程度の粗さを持つことができる。
Similarly, the roughness of the upper surface of the
第1面における貫通配線110の厚さは、第2面における貫通配線110の厚さと異なる。また、前者は後者よりも小さくてもよい。同様に、第1の配線112の厚さは第2面における貫通配線110の厚さと異なり、前者は後者よりも小さくてもよい。第1面における貫通配線110の厚さと第1の配線112の厚さは同一であってもよい。
The thickness of the through
また、マクロな観点から考察すると、第1面における貫通配線110の表面や第1の配線112の上面は、第2面における貫通配線110の表面と比較して起伏が小さい。具体的には、第1の配線112の模式的拡大図(図2)に示すように、第1の配線112の最大厚さh2に対する最小厚さh1の比(h1/h2)は、第2面における貫通配線110の最大厚さに対する最小厚さの比と比較して大きい。同様に、第1面における貫通配線110の最大厚さに対する最小厚さの比は、第2面における貫通配線110の最大厚さに対する最小厚さの比と比較して大きい。第1の配線112の最大厚さに対する最小厚さの比、および第1面における貫通配線110の最大厚さに対する最小厚さの比は、互いに実質的に同一でも良く、0.85以上1以下とすることができる。
Further, from a macroscopic point of view, the surface of the through
図1(A)を参照すると、配線基板100はさらに、基板102の上に位置し、第2の配線114の端部や貫通配線110の端部を覆う第1の保護膜116、ならびに基板102の下に位置し、貫通配線110の端部を覆う第2の保護膜118を有することができる。第2の保護膜118から露出する貫通配線110により、配線基板100の下に設けられるメイン基板との電気的接続を行うことができる。
Referring to FIG. 1A, the
第2の配線114-1、114-2の上には、第3の配線120-1、120-2がそれぞれ設けられる。第3の配線120-1は第2の配線114-1と電気的に接続され、第3の配線120-2は第2の配線114-2と電気的に接続される。さらに第3の配線120の上には、これらの端部を覆う第3の保護膜122を任意の構成として設けてもよい。第3の配線120を利用し、半導体デバイスと配線基板100の電気的接続が行われる。
A third wiring 120-1 and 120-2 are provided on the second wiring 114-1 and 114-2, respectively. The third wiring 120-1 is electrically connected to the second wiring 114-1, and the third wiring 120-2 is electrically connected to the second wiring 114-2. Further, a third
2.作製方法
上述した構造を有する配線基板100の作製方法を図3(A)から図6(B)を用いて説明する。
2. 2. Manufacturing Method A manufacturing method of the
最初に、基板102に貫通孔104を形成する(図3(A))。基板102に含まれる材料に制約はないが、例えばガラスやシリコン、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、セラミックス、樹脂などの有機材料、あるいはガラスと有機材料の複合材料などが挙げられる。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などが例示される。ガラス基板を基板102として用いる場合、貫通孔104はプラズマエッチングやウエットエッチングなどのエッチング、レーザ照射、あるいはサンドブラストや超音波ドリルなどの機械的な加工によって形成すればよい。貫通孔104の数や大きさは配線基板100の設計に従って任意に決定することができる。
First, a through
次に、基板102の表面にシード層124を形成する(図3(A))。シード層124は、貫通配線110や第1の配線112を電解めっきで形成するために形成するものであり、チタン、ニッケル、クロム、銅などの金属、あるいはこれらの合金などを含む。シード層124はスパッタリング法や化学気相堆積(CVD)法、無電解めっき、あるいは蒸着法などによって形成することができる。
Next, the
次に、貫通配線110や第1の配線112を形成しない領域を保護するためのレジスト130を第1面と第2面に形成する。レジスト130は、液体のレジストを硬化することで形成しても良いが、基板102が貫通孔104を有しているため、フィルム状のレジストを第1面と第2面に貼り付け、その後光照射と現像を行うことで効率よく形成することができる。その後、シード層124に給電して電解めっきを行い、レジスト130に覆われていないシード層124上(すなわち、レジスト130の開口部内)に貫通配線110や第1の配線112を形成する(図3(C))。貫通配線110や第1の配線112は、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル、タングステン、モリブデン、金、銀、鉄、クロムなどの金属やこれらの合金を含むことができる。また、貫通配線110や第1の配線112は異なる金属膜の積層構造を有していてもよく、例えば銅、ニッケル、金をそれぞれ含む金属膜の積層でも良い。
Next, the resist 130 for protecting the region where the through
その後、レジスト130を除去し、貫通配線110や第1の配線112から露出したシード層124をエッチングによって除去する。この時、硫酸などの酸を含むエッチャントを使用することで、効率よくシード層124を除去することができるが、同時に貫通配線110や第1の配線112の表面の一部が溶出する。その結果、図4(B)に模式的に示すように、表面に細かい凹凸が生じる。また、電解めっきによる金属膜の形成では、必ずしも上面全体にわたって平坦な構造が構築できるとは限られず、レジスト130の近傍では金属膜の成長が遅い。その結果、図4(B)に示すように、上面の端部が傾斜した形状を与えやすい。
After that, the resist 130 is removed, and the
このため本開示では、第1面に位置する貫通配線110や第1の配線112の表面に対して平坦化処理を行う(図4(A))。平坦化処理は、例えばダイヤモンドバイトによる物理的な研磨、あるいは研磨剤が分散した研磨液を用いる化学機械研磨(CMP)を利用して行うことができる。
Therefore, in the present disclosure, the surface of the through
物理的な研磨を行う場合には、例えば図5(A)に示すように、複数の配線基板100が形成されるマザー基板162を長方形、あるいは正方形の上面を有するステージ160上に設置する。ダイヤモンドバイト166が備え付けられたスピンドル164を回転しながらステージ160とスピンドル164を相対的に移動し、マザー基板162の一方の面に対して研磨処理を行う。この操作により、図5(B)に示すように、基板102上の貫通配線110や第1の配線112の表面が削られ、平坦な面を得ることができる。なお、この平坦化処理は、レジスト130が形成された状態で行ってもよい。
In the case of physical polishing, for example, as shown in FIG. 5A, a
平坦化処理により、図4(C)に示すように、基板102上の貫通配線110や第1の配線112の上面が平坦化され、小さな中心線平均粗さRaを有する表面が得られる。また同時に、貫通配線110や第1の配線112の上面全体にわたって平坦な、起伏の小さい面が得られ、貫通配線110や第1の配線112の厚さが減少する(図4(A))。第2面に位置する貫通配線110に対して平坦化処理を行わない場合、上述したように、第2面における貫通配線110と比較し、第1面における貫通配線110や第1の配線112は、厚さ、表面粗さ、および表面の起伏が小さくなる。
By the flattening process, as shown in FIG. 4C, the upper surfaces of the through
次に、容量素子150、152を形成する箇所、すなわち、貫通配線110や第1の配線112の一部をそれぞれ覆うように絶縁膜106-1、106-2を形成する(図6(A))。絶縁膜106は誘電体膜として機能するため、誘電率の高い材料を用いることが好ましい。典型的には、酸化ケイ素や窒化ケイ素、酸化窒化ケイ素、シリコンカーバイド、窒化シリコンカーバイド、炭素添加シリコンオキシドなどのケイ素含有無機化合物、酸化アルミニウムや窒化アルミニウムなどのアルミニウム含有無機化合物、あるいはハフニウムシリケートや酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネートなどのハフニウム含有無機化合物、酸化イットリウムや酸化ジルコニウムなどの遷移金属酸化物が挙げられる。絶縁膜106はCVD法やスパッタリング法を用いて形成される。
Next, the insulating films 106-1 and 106-2 are formed so as to cover the locations where the
引き続き、図6(B)に示すように、容量素子150、152の電極として機能する第2の配線114-1、114-2をそれぞれ貫通配線110、第1の配線112と重なるように形成する。典型的には、CVD法やスパッタリング法、蒸着法などを用いて第2の配線114が形成される。第2の配線114は、銅やアルミニウム、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属やこれらの合金を含む。第2の配線114は積層構造を有していてもよい。この場合、例えばアルミニウムや銅などの高い導電性を有する金属をチタンやモリブデンなどの高い融点を有する金属で挟持した積層構造を採用することができる。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the second wirings 114-1 and 114-2 that function as electrodes of the
こののち、第1の保護膜116と第2の保護膜118をそれぞれ第1面と第2面に形成する(図6(C))。第1の保護膜116と第2の保護膜118もフィルム状のレジストを用いて形成することができる。第1の保護膜116には、第2の配線114-1、114-2を露出するための開口が設けられ、第2の保護膜118には、メイン基板と貫通配線110を接続するための開口が設けられる。
After that, the first
引き続き、第2の配線114-1、114-2上に、それぞれ第2の配線114-1、114-2と電気的に接続される第3の配線120-1、120-2が形成される(図7(A))。第3の配線120も第2の配線114と同様の手法で形成することができ、第2の配線114で使用可能な金属を含む。第3の配線120を介し、容量素子150、152は配線基板100内の他の配線や素子、あるいは半導体デバイスとの電気的接続が行われる。
Subsequently, the third wirings 120-1 and 120-2 electrically connected to the second wirings 114-1 and 114-2 are formed on the second wirings 114-1 and 114-2, respectively. (FIG. 7 (A)). The
次に、第3の保護膜122が第1の保護膜116や第3の配線120上に形成される(図7(B))。第3の保護膜122は、第1の保護膜116と同様の方法によって形成することができる。第3の保護膜122には、第3の配線120-1、120-2を露出するための開口が形成される。
Next, the third
上述したように、本開示の配線基板作製方法では、貫通配線110や第1の配線112を形成した後、これらに対して平坦化処理を行う。これに対し、平坦化処理を行わずに容量素子を形成した場合には、図8(A)に示すように、表面粗さが大きく、表面に凹凸を有する貫通配線110や第1の配線112上に絶縁膜106が形成される。絶縁膜106の厚さは数十から数百ナノメートル程度であるため、容量素子150、152に電圧が印加された場合、貫通配線110や第1の配線112の表面の凸部140に電界集中が起こる。その結果、この部分を中心として絶縁破壊が容易に発生し、容量素子150、152が破壊される。
As described above, in the wiring board manufacturing method of the present disclosure, after forming the through
これに対し、上述した平坦化処理を行うことによって第1面における貫通配線110や第1の配線112の表面粗さが小さくなる。このため、局所的な電界集中が抑制されて、容量素子150、152の耐圧が増大する。その結果、配線基板100の信頼性を向上させることができる。
On the other hand, by performing the above-mentioned flattening process, the surface roughness of the through
絶縁膜106は厚さが小さいため、貫通配線110や第1の配線112の表面の形状が絶縁膜106の表面形状に反映される。このため、貫通配線110や第1の配線112の表面が大きく起伏する場合、第2の配線114が絶縁膜106と重なる面積(実効面積)と第2の配線114と絶縁膜106が接する面積(接触面積)の差が大きくなり、容量素子150、152の容量のばらつきが大きくなる。
Since the insulating film 106 has a small thickness, the surface shape of the through
これに対し、本開示の配線基板100の作製方法では、貫通配線110や第1の配線112に対して平坦化処理を行うため、これらの表面の粗さが低減するとともに起伏が減少する。その結果、実効面積と接触面積の差が小さくなり、設計値に対して容量のばらつきが小さい配線基板100を与えることができる。このため本開示の配線基板100は、容量ばらつきに対して敏感な回路、例えばフィルター回路を備えるインターポーザとして優れた特性を示す。
On the other hand, in the method for manufacturing the
上述したように、貫通配線110や第1の配線112を電解めっきによって形成する場合、必ずしも上面全体にわたって平坦な構造が構築されず、上面の両端が傾斜した構造となりやすい。そのため、容量素子150、152を形成するために必要な平坦な面の面積が減少し、第2の配線114を形成するためのマージンLが低減する(図8(A))。
As described above, when the through
一方、本開示の配線基板100の作製方法では貫通配線110や第1の配線112に対して平坦化処理を行うため、大きな面積を有する平坦な面を貫通配線110や第1の配線112の表面上に確保することができる(図8(B))。このため、大きなマージンLが得られ、配線基板100の歩留まりを向上させることができるだけでなく、配線基板100の設計自由度を増大させることができる。
On the other hand, in the method for manufacturing the
(第2実施形態)
配線基板の構造は第1実施形態で述べた構造に限られず、本実施形態で述べる構造を採用することもできる。例えば図9(A)に示す配線基板108のように、貫通配線110の厚さは、基板102の第1面と第2面において同一、あるいは実質的に同一でも良い。また、図9(B)に示す配線基板109ように、貫通配線110を貫通孔104を埋めるように設け、いわゆる貫通電極として機能させてもよい。第1面と第2面において同一の厚さを有するように貫通配線110を形成した場合、基板102と貫通配線110間の熱膨張係数の差に起因する応力が基板102の上下に均等に与えられるため、基板102の変形(そり)を防止することができる。
(Second Embodiment)
The structure of the wiring board is not limited to the structure described in the first embodiment, and the structure described in the present embodiment can also be adopted. For example, as in the
配線基板108は、例えば以下の方法によって作製することができる。まず、図3(A)、図3(B)に示すように基板102表面にシード層124を形成し、貫通配線110や第1の配線112を形成しない領域にレジスト130を形成する。その後、シード層124に給電して電解めっきを行い、貫通配線110と第1の配線112をシード層124上に形成する。この時の貫通配線110と第1の配線112は、これらの最終的な厚さよりも大きくなるように形成する(図10(A))。その後、レジスト130を除去し、貫通配線110や第1の配線112から露出したシード層124をエッチングによって除去する。
The
この後、第1面と第2面の両方において貫通配線110に対して平坦化処理を行う。例えば先に第2面の貫通配線110に対し、第1実施形態で述べた手法によって平坦化処理を行う。これにより、第2面では貫通配線110の厚さが減少する(図10(B))。次に、第1実施形態と同様に、第1面において貫通配線110と第1の配線112に対して平坦化処理を行う(図10(C))。平坦化処理は、貫通配線110の厚さが第1面と第2面において実質的に同一になるように行う。図示しないが、第1面に位置する貫通配線110に対して平坦化処理を先に行ってもよい。その後のプロセスは第1実施形態と同様であるため、説明は省略する。
After that, the through
上述した作製方法を反映し、第1面と第2面において、貫通配線110や第1の配線112の上面(すなわち、基板と接しない主面)のRaは、これらの側面のRaよりもそれぞれ小さい。さらに、第1面と第2面における貫通配線110の表面のRaは互いに同一、あるいは実質的に同一であるが、貫通孔104内部における貫通配線110の表面のRaよりも小さい。
Reflecting the manufacturing method described above, on the first surface and the second surface, Ra on the upper surface (that is, the main surface not in contact with the substrate) of the through
あるいは第1面に位置する貫通配線110と第1の配線112の厚さが第2面に位置する貫通配線110の厚さよりも大きくなるよう、貫通配線110と第1の配線112を電解めっきによって一段階で形成してもよい。これは例えば、電解めっきで使用する電極から第1面、第2面までの距離が互いに異なるように基板102を設置して電解めっきを行う、あるいは、第1面と第2面のシード層124に対する給電を異なる電源を用いて異なる電流値を与えることで達成される。この方法により、図3(B)の形態から直接図10(B)の形態を得ることができる。この場合、必ずしも第2面に対して平坦化処理を行う必要が無い。したがって、第1実施形態の場合と同様、第1の配線112の上面は、その側面、および第2面における貫通配線110の表面と比較し、Raが小さく、平坦性が高い。第1面における貫通配線110の表面は、第2面におけるそれと比較し、Raが小さく、平坦性が高い。
Alternatively, the through
配線基板109は、例えば以下のような方法により作製することができる。まず、図3(A)に示すように基板102表面にシード層124を形成し、その後シード層124に給電することで電解めっきを行う。電解めっきは、貫通孔104が第1実施形態で述べた金属や合金で充填されるように行う。これにより、貫通孔104を充填し、かつ第1面と第2面を覆う金属膜113が形成される(図11(A))。その後、CMPなどの研磨を行って第1面と第2面上の金属膜113を除去することで、貫通電極111が得られる(図11(B))。なお、貫通電極111の形成方法はこれに限られることなく、種々の方法を適用することができる。
The
その後、配線基板108の作製と同様、レジスト130の形成(図11(C))、第1の配線112、および貫通電極111と電気的に接続される配線115-1、115-2の形成(図12(A))、ならびに第1の配線112と配線115の研磨が行われる(図12(B)、図12(C))。貫通電極111と配線115-1、115-2により貫通配線110が形成される。このため、貫通配線110や第1の配線112の上面のRaは、これらの側面のRaよりもそれぞれ小さい。
After that, as in the production of the
図示しないが、配線基板108の作製と同様、図11(C)の形態において、第2面に形成される配線115-2の厚さよりも大きくなるよう、配線115-1、115-2、第1の配線112を電解めっきによって直接形成してもよい。この場合、第2面では平坦化処理を行う必要が無いため、貫通配線110や第1の配線112の上面は、その側面、および第2面における貫通配線110の表面と比較し、Raが小さく、平坦性が高い。
Although not shown, in the form of FIG. 11C, as in the case of manufacturing the
配線基板108や109においても、貫通配線110や第1の配線112に対して平坦化処理を行うため、設計値に対するばらつきが小さい容量が搭載された配線基板を与えることができる。このため本実施形態の配線基板108、109も設計自由度が高く、容量ばらつきに対して敏感な回路、例えばフィルター回路を備えるインターポーザとして優れた特性を示す。
Since the
(第3実施形態)
本実施形態では、第1、あるいは第2実施形態で述べた配線基板100を利用した半導体モジュールについて説明する。
(Third Embodiment)
In this embodiment, the semiconductor module using the
図13に示す半導体モジュール170は、メイン基板172と、その上に積層された複数の配線基板100-1、100-2、100-3を有する。配線基板100の数に制限はなく、半導体モジュール170に要求される性能に従って決定される。メイン基板172には図示しない種々の半導体チップ(メモリ装置、中央演算ユニット)や半導体素子(微小電気機械システム(MEMS)など)が接続される。第1実施形態で述べたように、配線基板100は貫通配線110や第3の配線120を有し、これらは半導体モジュール170において端子として機能する。最下層の配線基板100-1の貫通配線110は、バンプ174を介してメイン基板172上に設けられる端子176と電気的に接続される。また、積層された配線基板100-1、100-2、100-3同士もバンプ174によって電気的に接続される。バンプ174には、インジウム、銅、金などの金属、あるいははんだなどの合金が含まれる。
The
図14に示す半導体モジュール180のように、積層される配線基板100は互いにサイズや形状が異なっていてもよく、メイン基板172上で積層される配線基板100の数も異なっていてもよい。図14に示した例では、一部の領域では二つの配線基板100-4、100-5が積層され、一部の領域では三つの配線基板100-1、100-2、100-3が積層されている。
Like the
図15に示す半導体モジュール200は、複数の半導体チップ(あるいは半導体素子)204-1、204-2が配線基板100を介してメイン基板202上に積層された構造を有する。半導体チップ204-1、204-2にはそれぞれ端子208、210が形成され、これらがバンプ206を介して配線基板100の貫通配線110や第3の配線120と電気的に接続される。これにより、半導体チップ204-1、204-2が互いに電気的に接続される。また、ワイヤ配線212により、半導体チップ186とメイン基板202を電気的に接続してもよい。
The
本開示の実施形態として上述した各実施形態は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。また、各実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったものも、本開示の要旨を備えている限り、本開示の範囲に含まれる。 Each of the above-described embodiments as the embodiments of the present disclosure can be appropriately combined and implemented as long as they do not contradict each other. In addition, those skilled in the art who have appropriately added, deleted, or changed the design of components based on each embodiment are also included in the scope of the present disclosure as long as the gist of the present disclosure is provided.
また、上述した各実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本開示によりもたらされるものと理解される。 In addition, even if the effects are different from the effects brought about by each of the above-described embodiments, those that are clear from the description of the present specification or those that can be easily predicted by those skilled in the art are of course. It is understood to be brought about by this disclosure.
100:配線基板、102:基板、104:貫通孔、106:絶縁膜、108:配線基板、109:配線基板、110:貫通配線、111:貫通電極、112:第1の配線、113:金属膜、114:第2の配線、115:配線、116:第1の保護膜、118:第2の保護膜、120:第3の配線、122:第3の保護膜、124:シード層、130:レジスト、140:凸部、150:容量素子、152:容量素子、160:ステージ、162:マザー基板、164:スピンドル、166:ダイヤモンドバイト、170:半導体モジュール、172:メイン基板、174:バンプ、176:端子、180:半導体モジュール、186:半導体チップ、200:半導体モジュール、202:メイン基板、204:半導体チップ、206:バンプ、208:端子、210:端子、212:ワイヤ配線 100: Wiring board, 102: Board, 104: Through hole, 106: Insulation film, 108: Wiring board, 109: Wiring board, 110: Through wiring, 111: Through electrode, 112: First wiring, 113: Metal film , 114: 2nd wiring, 115: wiring, 116: 1st protective film, 118: 2nd protective film, 120: 3rd wiring, 122: 3rd protective film, 124: seed layer, 130: Resist, 140: Convex, 150: Capacitive element, 152: Capacitive element, 160: Stage, 162: Mother substrate, 164: Spindle, 166: Diamond bite, 170: Semiconductor module, 172: Main substrate, 174: Bump, 176 : Terminal, 180: Semiconductor module, 186: Semiconductor chip, 200: Semiconductor module, 202: Main board, 204: Semiconductor chip, 206: Bump, 208: Terminal, 210: Terminal, 212: Wire wiring
Claims (28)
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側の第2面を連続的に覆う貫通配線とを有し、
前記第1面における前記貫通配線の厚さは、前記第2面における前記貫通配線の厚さより小さく、
前記第1面における前記貫通配線の中心線平均粗さは、前記第2面における前記貫通配線の中心線平均粗さよりも小さい配線基板。 A substrate with a through hole and
It has a side wall of the through hole, a first surface of the substrate, and a through wiring that continuously covers a second surface opposite to the first surface.
The thickness of the through wiring on the first surface is smaller than the thickness of the through wiring on the second surface.
A wiring board in which the average roughness of the center line of the through wiring on the first surface is smaller than the average roughness of the center line of the through wiring on the second surface .
前記第1の配線の厚さは、前記第2面における前記貫通配線の厚さよりも小さい、請求項1に記載の配線基板。 Further having a first wiring on the first surface,
The wiring board according to claim 1, wherein the thickness of the first wiring is smaller than the thickness of the through wiring on the second surface.
前記絶縁膜上に位置し、前記貫通配線、および前記第1の配線と重なる第2の配線を有する、請求項4に記載の配線基板。 With the through wiring and the insulating film on the first wiring,
The wiring board according to claim 4 , which is located on the insulating film and has the through wiring and the second wiring overlapping with the first wiring.
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側の第2面を連続的に覆う貫通配線とを有し、
前記第1面における前記貫通配線の厚さは、前記第2面における前記貫通配線の厚と実質的に同一であり、
前記第1面において、前記貫通配線の上面の中心線平均粗さは、前記貫通配線の側面の中心線平均粗さよりも小さく、
前記貫通配線は、前記貫通孔の内部空間において露出している、配線基板。 A substrate with a through hole and
It has a side wall of the through hole, a first surface of the substrate, and a through wiring that continuously covers a second surface opposite to the first surface.
The thickness of the through wiring on the first surface is substantially the same as the thickness of the through wiring on the second surface.
On the first surface, the average roughness of the center line on the upper surface of the through wiring is smaller than the average roughness of the center line on the side surface of the through wiring.
The through wiring is a wiring board exposed in the internal space of the through hole .
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側の第2面を連続的に覆う貫通配線とを有し、
前記第1面における前記貫通配線の厚さは、前記第2面における前記貫通配線の厚と実質的に同一であり、
前記第1面において、前記貫通配線の上面の中心線平均粗さは、前記貫通配線の側面の中心線平均粗さよりも小さく、
前記第1面における前記貫通配線の前記中心線平均粗さは、前記第2面における前記貫通配線の前記中心線平均粗さよりも小さい、配線基板。 A substrate with a through hole and
It has a side wall of the through hole, a first surface of the substrate, and a through wiring that continuously covers a second surface opposite to the first surface.
The thickness of the through wiring on the first surface is substantially the same as the thickness of the through wiring on the second surface.
On the first surface, the average roughness of the center line on the upper surface of the through wiring is smaller than the average roughness of the center line on the side surface of the through wiring.
A wiring board in which the average roughness of the center line of the through wiring on the first surface is smaller than the average roughness of the center line of the through wiring on the second surface.
前記絶縁膜上に位置し、前記貫通配線と重なる第2の配線を有する、請求項13に記載の配線基板。 The insulating film on the through wiring and
The wiring board according to claim 13 , which is located on the insulating film and has a second wiring that overlaps with the through wiring.
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すること、
前記第1面において前記貫通配線を平坦化すること、ならびに
前記貫通配線が前記貫通孔の内部空間において露出している状態で、前記第1面上に前記貫通配線と接する絶縁膜を形成することを含む、配線基板の作製方法。 Forming through holes in the substrate,
Forming a through wire that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface by electrolytic plating .
Flattening the through wiring on the first surface, as well as
A method for producing a wiring board, which comprises forming an insulating film in contact with the through wiring on the first surface in a state where the through wiring is exposed in the internal space of the through hole .
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すること、ならびに
前記第1面において前記貫通配線を平坦化することを含み、
前記平坦化は、前記貫通配線の前記第1面における厚さが前記第2面における厚さより小さくなるように行う、配線基板の作製方法。 Forming through holes in the substrate,
By electroplating, a through wire that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface is formed by electroplating.
Including flattening the through wiring on the first surface,
The flattening is a method for manufacturing a wiring board , wherein the thickness of the through wiring on the first surface is smaller than the thickness on the second surface.
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すること、ならびに
前記第1面において前記貫通配線を平坦化することを含み、
前記電解めっきによる前記貫通配線の形成は、前記第1面における厚さが前記第2面における厚さよりも大きくなるように行う、配線基板の作製方法。 Forming through holes in the substrate,
By electroplating, a through wire that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface is formed by electroplating.
Including flattening the through wiring on the first surface,
A method for manufacturing a wiring board , wherein the through wiring is formed by the electrolytic plating so that the thickness on the first surface is larger than the thickness on the second surface.
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すると同時に前記第1面の上に第1の配線を形成すること、ならびに
前記第1面において前記貫通配線を平坦化すると同時に前記第1の配線を平坦化することを含む、配線基板の作製方法。 Forming through holes in the substrate,
Through electrolytic plating is used to form through wiring that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface, and at the same time, the first surface is placed on the first surface. Forming the wiring, as well as
A method for manufacturing a wiring board, which comprises flattening the through wiring on the first surface and at the same time flattening the first wiring .
前記貫通孔の側壁、前記基板の第1面、および前記第1面と反対側に位置する第2面を連続的に覆う貫通配線を電解めっきによって形成すること、ならびに
前記第1面において前記貫通配線を平坦化することを含み、
前記平坦化は、ダイヤモンドバイトを用いて行う、配線基板の作製方法。
Forming through holes in the substrate,
By electroplating, a through wire that continuously covers the side wall of the through hole, the first surface of the substrate, and the second surface located on the opposite side of the first surface is formed by electroplating.
Including flattening the through wiring on the first surface,
The flattening is a method for manufacturing a wiring board , which is performed using a diamond bite.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017175915A JP7020009B2 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Wiring board with through wiring and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017175915A JP7020009B2 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Wiring board with through wiring and its manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019054053A JP2019054053A (en) | 2019-04-04 |
| JP7020009B2 true JP7020009B2 (en) | 2022-02-16 |
Family
ID=66015264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017175915A Active JP7020009B2 (en) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Wiring board with through wiring and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7020009B2 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001185836A (en) | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Hitachi Ltd | Wiring board and method and apparatus for manufacturing wiring board |
| JP2017112209A (en) | 2015-12-16 | 2017-06-22 | 新光電気工業株式会社 | Wiring board, semiconductor device and wiring board manufacturing method |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3582111B2 (en) * | 1994-09-07 | 2004-10-27 | イビデン株式会社 | Manufacturing method of printed wiring board |
-
2017
- 2017-09-13 JP JP2017175915A patent/JP7020009B2/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001185836A (en) | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Hitachi Ltd | Wiring board and method and apparatus for manufacturing wiring board |
| JP2017112209A (en) | 2015-12-16 | 2017-06-22 | 新光電気工業株式会社 | Wiring board, semiconductor device and wiring board manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2019054053A (en) | 2019-04-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12136591B2 (en) | Through electrode substrate and semiconductor device | |
| JP7091801B2 (en) | Through Silicon Via and its manufacturing method, and mounting board | |
| US7690109B2 (en) | Method of manufacturing a multilayer wiring board | |
| JP4912992B2 (en) | Capacitor-embedded substrate and manufacturing method thereof | |
| JP5248084B2 (en) | Silicon interposer, package for semiconductor device using the same, and semiconductor device | |
| JP2011155310A (en) | Semiconductor device, wiring board, and manufacturing method thereof | |
| TW201712816A (en) | Package carrier board and manufacturing method thereof | |
| US6979854B2 (en) | Thin-film capacitor device, mounting module for the same, and method for fabricating the same | |
| TWI738712B (en) | Through electrode substrate and manufacturing method thereof | |
| JP4447881B2 (en) | Manufacturing method of interposer | |
| JP7020009B2 (en) | Wiring board with through wiring and its manufacturing method | |
| US10615248B1 (en) | On-die capacitor for a VLSI chip with backside metal plates | |
| JP4844392B2 (en) | Semiconductor device and wiring board | |
| JP2011061132A (en) | Interposer | |
| TW202002225A (en) | Wiring board and semiconductor device | |
| JP4578254B2 (en) | Multilayer wiring board | |
| JP5825111B2 (en) | Silicon interposer and semiconductor device using the same | |
| TW202512406A (en) | Advanced substrates for large, high performance power packages | |
| JP2017017181A (en) | Multilayer wiring structure and semiconductor device using multilayer wiring structure | |
| TWI358777B (en) | Manufacturing method adapted for a semiconductor d | |
| JP2019195108A (en) | Multilayer wiring structure and semiconductor device using multilayer wiring structure | |
| US20070259523A1 (en) | Method of fabricating high speed integrated circuits | |
| JP2017041558A (en) | Through electrode substrate and manufacturing method therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200728 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210426 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210510 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210708 |
|
| 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: 20220104 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220117 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7020009 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |