JP2019016733A - 貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法及び貫通電極基板を用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】片面側の開口部を金属で閉塞することなく、基板の貫通孔がある内壁に配置される導電層の内側の樹脂が抜け落ちることを抑制する貫通電極基板を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板は、第１の面と前記第１の面と反対の面である第２の面とを貫通する貫通孔を有する基板と、前記基板の前記貫通孔がある内壁に配置される貫通電極であって、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極と、前記貫通電極の内側に配置される樹脂層と、を備える。
【選択図】図２

Description

本開示は、貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法及び貫通電極基板を用いた半導体装置に関する。

近年、ＬＳＩシステムの更なる高集積化、高機能化のために半導体チップを垂直に積層した三次元実装技術が必須となってきている。この技術においては、上下の半導体チップ同士を効率よく接続する必要がある。そこで、半導体チップに貫通孔を設け、基板の貫通孔がある内壁に導電層を設けた後、当該導電層の内側を樹脂で充填し、半導体チップの両面を電気的に接続する貫通電極技術が注目されている（例えば、特許文献１）。

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、基板の貫通孔がある内壁に配置される導電層（貫通電極）の内側を樹脂で埋めるが、樹脂で埋める導電層の内側は体積が大きいため、樹脂を硬化収縮させる際に、樹脂と基板の貫通孔がある内壁に設けられた導電層との間に隙間が生じると、樹脂が抜け落ちてしまうといった問題がある。

一方、従来、貫通電極の製造に要する時間を短縮するために、貫通電極の片面側の開口部を金属で閉塞し、反対側の開口部から樹脂を充填する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。特許文献２に開示された技術によれば、片面側の開口部を金属で閉塞することによって、結果として、充填樹脂が抜け落ちず、特許文献１に開示された技術の問題点を解決することができることになる。

特開平成１１−２６８９２号公報 特開２０１５−２１１０７７号公報

しかしながら、特許文献２に開示された技術では、貫通電極の片面側の開口部を金属で閉塞しているため、貫通電極の直上に有機絶縁層を設けた構成では、開口部を塞いでいる金属と有機絶縁層が接することになり、密着性が低くなるという問題が生じる。

本開示は、上記実情に鑑み、片面側の開口部を金属で閉塞することなく、基板の貫通孔がある内壁に配置される導電層の内側の樹脂が抜け落ちることを抑制する貫通電極基板を提供するところにある。

本開示の一実施形態によれば、第１の面と前記第１の面と反対の面である第２の面とを貫通する貫通孔を有する基板と、前記基板の前記貫通孔がある内壁に配置される貫通電極であって、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極と、前記貫通電極の内側に配置される樹脂層と、を備える、貫通電極基板が提供される。

前記第１の面に配置され、前記貫通電極に接続する第１の配線層と、前記第１の配線層の上側に配置され、前記樹脂層と接する絶縁層と、をさらに備えてもよい。

前記絶縁層は有機絶縁層であってもよい。

前記基板の前記第１の面の垂線と前記第１の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第１の最大角及び前記基板の前記第２の面の垂線と前記第２の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第２の最大角は、０°より大きく９０°より小さくてもよい。

前記第２の最大角は、前記第１の最大角よりも大きくてもよい。

前記樹脂層は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含んでもよい。

本開示の一実施形態によれば、前記貫通電極基板と、前記基板の前記貫通電極に接続されたＬＳＩ基板と、前記基板の前記貫通電極に接続された半導体チップと、を有する、半導体装置が提供される。

本開示の一実施形態によれば、第１の面と前記第１の面と反対の面である第２の面とを有する基板に、前記第１の面側から貫通孔を形成し、前記基板の前記貫通孔がある内壁に、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極を形成し、前記貫通電極の内側に樹脂を充填し、前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成することを含む、貫通電極基板の製造方法が提供される。

前記樹脂層を形成した後、前記第１の面に前記貫通電極と接続する第１の配線層を形成し、前記第１の配線層の上側と前記樹脂層に接するように絶縁層を形成することをさらに含んでもよい。

前記基板の前記第２の面の垂線と前記第２の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第２の最大角を前記基板の前記第１の面の垂線と前記第１の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第１の最大角よりも大きく形成するときは、前記貫通電極の内側に樹脂を充填することは、前記貫通電極の内側に前記第１の面側から樹脂を充填することであってもよい。

本開示によれば、片面側の開口部を金属で閉塞することなく、基板の貫通孔がある側面に配置される導電層の内側の樹脂が抜け落ちることを抑制する貫通電極基板を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す平面図である。 図１における貫通電極基板のＡ−Ａ’断面図である。 図２におけるＢ付近を拡大した断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。 本開示の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。 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。 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。 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。

以下、図面を参照して本開示に係る貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法及び半導体装置について説明する。但し、本開示の貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法及び半導体装置は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、上下方向が逆転してもよい。

＜第１実施形態＞
［貫通電極基板１０の構成］
図１から図３を用いて、本開示の第１実施形態に係る貫通電極基板１０について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す平面図である。図２は、図１における貫通電極基板のＡ−Ａ’断面図である。

図１に示すように、貫通電極基板１０には、基板１００に貫通孔１１０が設けられている。また、図２に示すように、貫通電極基板１０は、基板１００及び貫通電極１３０を有する。基板１００は、上面（第１の面）１０２及び下面（第２の面）１０４を有する。基板１００には、上面１０２と下面１０４とを貫通する貫通孔１１０が設けられている。貫通孔１１０や貫通電極１３０は、複数であってもよい。

基板１００は、この例では、ガラス基板である。また、ガラス基板の他にも、石英基板、サファイア基板、樹脂基板などの絶縁基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板、ステンレス基板などの導電性基板を使用することができる。なお、シリコン基板や導電性基板を用いる場合には、当該基板の周りを絶縁層で被覆する必要がある。この場合、貫通孔１１０を形成（図８参照）後、シード層１６２の形成（図９参照）前に、絶縁膜を形成することになる。また、基板に使用する材料として、熱膨張係数が２×１０−６［／Ｋ］以上１７×１０−６［／Ｋ］以下の範囲の材料を使用することができる。また、これらが積層されたものであってもよい。

基板１００の厚さ、すなわち、上面１０２と下面１０４との間の距離は、特に制限はないが、例えば、１００μｍ以上８００μｍ以下の厚さの基板を使用することができる。基板１００の厚さは、より好ましくは、２００μｍ以上４００μｍ以下であるとよい。上記の基板の厚さｔの下限よりも基板が薄くなると、基板のたわみが大きくなる。その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板上に形成する薄膜等の内部応力により基板が反ってしまう。

貫通電極１３０は、基板１００の貫通孔１１０がある内壁１１２に配置される。貫通電極１３０は、両端部における厚さが当該両端部を除く他の部分における厚さよりも厚い。すなわち、貫通電極１３０は、第１の突起部１３０ａと第２の突起部１３０ｂとを有する。第１の突起部１３０ａと第２の突起部１３０ｂは、貫通電極１３０の他の部分よりも部分的に突き出ている。言い換えれば、第１の突起部１３０ａは、片方の端部（第１の端部）における厚さｔ₁が当該端部及び他方の端部（第２の端部）を除く他の部分における厚さｔ_cよりも厚い。同様に、第２の突起部１３０ｂは、他方の端部（第２の端部）における厚さｔ₂が他の部分における厚さｔ_cよりも厚い。また、貫通電極１３０は、上面（第１の面）１０２の近傍の内壁１１２において***し、下面（第２の面）１０４の近傍の内壁１１２において***しているともいえる。

貫通電極１３０は、基板１００の貫通孔１１０がある内壁１１２に配置され、上面１０２側に配置された配線層（第１の配線層）１６０と下面１０４側に配置された配線層１７０とを電気的に接続する。貫通電極基板１０において、貫通電極１３０はシード層１３２及びめっき層１３４を有する。貫通電極１３０と同様に、配線層１６０はシード層１６２及びめっき層１６４を有する。また、配線層１７０はシード層１７２及びめっき層１７４を有する。なお、ここでは、貫通電極１３０の第１の突起部１３０ａに含まれるシード層及びめっき層をそれぞれ「シード層１３２ａ」、「めっき層１３４ａ」と表記し、貫通電極１３０の第２の突起部１３０ｂに含まれるシード層及びめっき層をそれぞれ「シード層１３２ｂ」、「めっき層１３４ｂ」と表記する。

シード層１６２及びめっき層１６４は、コンフォーマルに形成されている。シード層１７２及びめっき層１７４も、コンフォーマルに形成されている。ここで、コンフォーマルに形成するとは、覆われる層と同じ形状になるように層を形成することを意味する。もっとも、シード層１６２、１７２及びめっき層１６４、１７４は、コンフォーマルな形状に限定されず、凹凸があっても、配線層としての機能を有していればよい。

シード層１３２、１６２及び１７２は、導電材料を使用することができる。例えば、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）これらの化合物、あるいはこれらの合金などを使用することができる。特に、めっき層１３４、１６４及び１７４が銅（Ｃｕ）を含む場合、シード層１３２、１６２及び１７２は、Ｃｕの拡散を抑制する材料を使用することができ、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等を使用してもよい。ここで、シード層１３２、１６２及び１７２の厚さは、特に制限はないが、例えば、３００ｎｍ以上１２００ｎｍ以下の範囲で適宜選択することができる。

めっき層１３４、１６４及び１７４は、それぞれシード層１３２、１６２及び１７２との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を使用することができる。例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の金属またはこれらを用いた合金などから選択することができる。

樹脂層１５０は、貫通電極１３０の内側に配置される。樹脂層１５０の材料は、ポリイミド（ＰＩ）やエポキシ系樹脂のような熱硬化性樹脂やアクリル系樹脂のような光硬化性樹脂である。

ここで、図３を用いて、樹脂層１５０との関係から、貫通電極１３０の両端部について説明する。具体的には、貫通電極１３０の第１の突起部１３０ａを例に説明するが、第２の突起部１３０ｂについても同様のことがあてはまる。図３は、図２におけるＢ付近を拡大した断面図である。

図３に示すように、貫通電極１３０と樹脂層１５０との間には隙間１４１がある。貫通電極１３０の第１の突起部１３０ａは、一定程度の幅がある。そのため、基板１００の上面１０２に対する垂線と第１突起部１３０ａとの接線がなす角が０°以上になる箇所は、多数ある。この多数のうち、基板１００の上面１０２に対する垂線と第１突起部１３０ａとの接線がなす角が最大となる角を、「第１の最大角θ_{1_max}」と呼ぶ。なお、基板１００の上面１０２に対する垂線と第１突起部１３０ａとの接線がなす角が０°の場合は、貫通電極１３０が基板１００の貫通孔１１０がある内壁に、断面視において平行に形成されている場合を意味する。また、同様に、基板１００の下面１０４の垂線と下面１０４側の端部における貫通電極１３０との接線がなす最大角を「第２の最大角θ_{2_max}」と呼ぶ（図示せず）。

ここで、ｚは、樹脂が収縮によってずれた量を長さで表したもので、ｃは、樹脂が収縮した量を長さで表したものである。ｃは、樹脂の材料、孔体積、硬化条件等による。図３から、以下の数式が導かれる。

そして、上記の数式を第１の最大角θ₁__maxについて表現しなおすと、以下の数式のとおりである。

第１の最大角θ_{1_max}及び第２の最大角θ_{2_max}は、０°より大きく９０°より小さいことが好ましい。第１の最大角θ_{1_max}及び第２の最大角θ_{2_max}を９０°以上にすると、樹脂を埋め込みづらくなるからである。さらに、例えば、ｃを１μｍ以下とし、実用上許容できる厚み方向の樹脂の位置ずれｚを６μｍとすると、第１の最大角θ_{1_max}及び第２の最大角θ_{2_max}は、１０°以上であることが好ましい。

再び図２に戻って説明する。絶縁層１８０は、配線層１６０の上側及び樹脂層１５０の上側に配置される。また、絶縁層１８０は、紙面で見たときに、配線層１７０の下側及び樹脂層１５０の下側にも配置される。絶縁層１８０は、樹脂層１５０に接している。絶縁層１８０は、この例では、有機絶縁層である。有機絶縁層としては、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、シアネート樹脂、アラミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ＢＴレジン、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン 、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどを用いることができる。また、上記の樹脂に、ガラス、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ等、無機フィラーを併用して用いてもよい。

なお、紙面でみたときに絶縁層１８０の上側及び下側に、さらに配線層と絶縁層（図示せず）を積層して多層配線基板としてもよい。

本開示によれば、貫通電極１３０の両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い。そのため、片面側の開口部を金属で閉塞することなく、基板１００の貫通孔１１０がある内壁１１２に配置される貫通電極１３０の内側の樹脂層１５０が抜け落ちることを抑制することが可能になる。また、樹脂層１５０は、絶縁層１８０と接している。絶縁層１８０が有機絶縁層である場合、従来技術（特許文献２に開示された技術）のように片面側の開口部を金属で閉塞していないことから、従来技術よりも樹脂層１５０との密着性が高くなる。以上で貫通電極基板１０について説明した。

［貫通電極基板１０の製造方法］
図４から図１６を用いて、貫通電極基板１０の製造方法について説明する。図４から図１６は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法の一工程を説明する断面図である。図４から図１６において、図２に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。

まず、図４に示すように、基板１００を準備する。この例では、基板１００は、ガラス基板である。次に、図５に示すように、フェムト秒レーザを基板１００に照射することで、貫通孔を形成したい領域の基板の材料を変質させる。ここで、光源６００から出射されたレーザ光６０１は基板１００の上面１０２側から入射され、基板１００の内部の貫通孔を形成したい領域で焦点を結ぶ。レーザ光６０１が焦点を結んだ位置では、高いエネルギーが基板１００に供給され、基板の材料が変質する。

図６に示すように、上記のレーザ照射によって基板１００の基板内部に変質領域を形成する。ここで、変質領域１０９は、所望の貫通孔の形状に合わせて、適宜形状を変更することができる。ここで、変質領域１０９の領域が後の貫通孔１１０になるため、所望の貫通孔１１０の大きさに合わせて変質領域を調整すればよい。

次に、図７に示すように、薬液６１１を使用して基板１００の変質領域１０９をエッチングする。変質領域１０９は、変質していない領域と比べて薬液によるエッチングレートが早い。つまり、基板１００全体を薬液６１１に浸漬させることで変質領域１０９が、選択的に又は変質していない領域に比べて早い速度でエッチングされる。図７では、容器６１０に入れられた薬液６１１に基板１００を浸漬することで上面１０２及び下面１０４の両面側からエッチングを行う方法を示す。ここで、エッチングに使用する薬液６１１として、基板１００がガラス基板であれば、フッ酸（ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、界面活性剤添加バッファードフッ酸などを使用することができる。エッチングに使用する薬液は基板の材質によって適宜選択することができる。また、エッチングの方法は浸漬させる方法以外にも、スピンコート式のエッチング方法でもよい。スピンコート式のエッチングを行う場合は、片面ずつ処理を行う。

次に、図８に示すように、上記の薬液６１１を使用したエッチングによって変質領域１０９を除去することで、貫通孔１１０を形成する。ここで、貫通孔１１０の平面視における形状には特に制限はなく、例えば円形でもよく、それ以外にも矩形や多角形であってもよい。もちろん、角に丸みを帯びた矩形や多角形であってもよい。

上記では、図４から図８を用いて、基板１００において貫通孔を形成したい領域にレーザ光を照射して変質領域を形成し、薬液によってウェットエッチングすることで貫通孔を形成する方法を説明したが、この方法に限定されない。例えば、高出力のレーザを基板１００に照射し、基板を融解することで貫通孔を形成してもよい。例えば、ガラス基板を加工するレーザとしてはＣＯ₂レーザなどを使用することができる。

続いて、図９に示すように、基板１００の上面１０２側から、基板１００の上面１０２にシード層１６２と基板１００の側面１１２にシード層１３２を形成する。同様に、図１０に示すように、基板１００の下面１０４側から、基板１００の下面１０４にシード層１７２と基板１００の側面１１２にシード層１３２ｂを形成する。ここで、シード層１３２は、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚くなるように、両端部にシード層１３２を形成する時間等の条件を調整する必要がある。

次に、図１１に示すように、まず、シード層１６２及び１７２上にフォトレジストを塗布した後に、露光及び現像を行うことによりレジストパターン６３０を形成する。レジストパターン６３０は、少なくとも貫通孔１１０を露出するように形成される。次に、シード層１３２、１６２及び１７２に通電することで電解めっきを行い、レジストパターン６３０から露出しているシード層１３２、１６２及び１７２上に、それぞれめっき層１３４、１６４及び１７４を形成する。このように貫通電極１３０を形成するとき、基板１００の上面１０２の垂線と上面１００側の端部における貫通電極１３０との接線がなす最大角（第１の最大角）は、１０°以上に形成する。同様に、基板１００の下面１０４の垂線と下面１０４側の端部における貫通電極１３０との接線がなす最大角（第２の最大角）は、１０°以上に形成する。

次に、図１２に示すように、レジストパターン６３０を除去する。すなわち、めっき層１３４、１６４及び１７４を形成した後に、レジストパターン６３０を構成するフォトレジストを有機溶媒により除去する。なお、フォトレジストの除去には、有機溶媒を用いる代わりに、酸素プラズマによるアッシングを用いることもできる。

次に、図１３に示すように、めっき層から露出したシード層をエッチングする。すなわち、レジストパターン６３０によって覆われ、めっき層１６４及び１７４が形成されなかった領域のシード層１６２及び１７２を除去する。

次に、図１４に示すように、樹脂を、上面１０２側から貫通孔１１０のうち貫通電極１３０の内側に充填する。この例では、樹脂は、ポリイミドである。樹脂を充填した時点では、樹脂は、流動性を有する。そこで、次に、樹脂を硬化させることによって、樹脂層１５０を形成する。この例では、樹脂は、熱硬化性樹脂であるポリイミドであるため、２００℃〜３００℃の温度で焼成することによって、硬化させる。焼成すると樹脂は収縮するため、図１５に示すように、貫通電極１３０と第１の樹脂との間に隙間１４１が生じる。なお、図１５は、概念図であるため、隙間１４１が生じることによって、第１の樹脂層１４０があたかも浮いているかのように見えるが、実際には、微細な凹凸形状となっており、第１の樹脂層１４０の一部は貫通電極１３０に接している。

次に、図１６に示すように、配線層１６０の上側と樹脂層１５０の上側に絶縁層１８０を形成する。同様に、紙面でみたときに、配線層１７０の下側と樹脂層１５０の下側にも絶縁層１８０を形成する。絶縁層１８０は樹脂層１５０に接するように形成される。なお、紙面でみたときに絶縁層１８０の上側及び下側に、さらに配線層と絶縁層（図示せず）を積層して多層配線基板としてもよい。

本開示によれば、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極１３０を形成する。そのため、貫通電極１３０を形成後に、貫通電極１３０の内側に樹脂を充填しい、当該樹脂を硬化させて収縮させて樹脂層１５０を形成しても、樹脂層１５０が貫通孔１１０から抜け落ちることを抑制することが可能になる。以上で貫通電極基板１０の製造方法について説明した。

＜変形例＞
以上の実施形態においては、基板１００の上面１０２の垂線と上面１００側の端部における貫通電極１３０との接線がなす最大角（第１の最大角）と基板１００の下面１０４の垂線と下面１０４側の端部における貫通電極１３０との接線がなす最大角（第２の最大角）がともに１０°以上であることは説明したものの、両者の大小関係については説明していない。図１７は、本開示の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。貫通電極基板２０は、第１実施形態に係る貫通電極基板１０と概ね同じである。そこで、異なる点について詳細に説明し、重複する点については詳細な説明は省略する。

図１７に示すように、貫通電極基板２０は、第２の最大角θ_{2_max}の方が、第１の最大角θ_{1_max}より大きくてもよい。本変形例でも第１実施形態と同様の効果を奏する。

貫通電極基板２０を製造するにあたっては、第２の最大角θ_{2_max}の方が、第１の最大角θ_{1_max}より大きくなるように、スパッタリングを用いる場合には、スパッタリングの条件（時間等）を調整する必要がある。なお、樹脂を貫通電極２３０の内側に充填して樹脂を硬化させる場合、紙面のように、下面１０４が下にある方が、硬化後の樹脂層１５０がより貫通孔１１０から抜け落ちることを抑制するため好ましい。

＜第２実施形態＞
図１８から図２０を用いて、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について説明する。図１８は、本開示の一実施形態又は変形例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ＬＳＩ基板１４００に接続されている。貫通電極基板１３１０は、接続端子１５１１、１５１２を有している。これらの貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。接続端子１５１２は、ＬＳＩ基板１４００の接続端子１５００とバンプ１６１０により接続されている。接続端子１５１１は、貫通電極基板１３２０の接続端子１５２２とバンプ１６２０により接続されている。貫通電極基板１３２０の接続端子１５２１と、貫通電極基板１３３０の接続端子１５３２と、についても、接続端子がバンプ１６３０により接続する。バンプ１６１０、１６２０、１６３０は、例えば、インジウム、銅、金等の金属を用いる。

なお、貫通電極基板を積層する場合には、３層に限らず、２層であってもよいし、さらに４層以上であってもよい。また、貫通電極基板と他の基板との接続においては、バンプによるものに限らず、共晶接合など、他の接合技術を用いてもよい。また、ポリイミド、エポキシ樹脂等を塗布、焼成して、貫通電極基板と他の基板とを接着してもよい。

図１９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１９に示す半導体装置１０００は、ＭＥＭＳデバイス、ＣＰＵ、メモリ等の半導体チップ（ＬＳＩチップ）１４１０、１４２０、および貫通電極基板１３００が積層され、ＬＳＩ基板１４００に接続されている。

半導体チップ１４１０と半導体チップ１４２０との間に貫通電極基板１３００が配置され、バンプ１６４０、１６５０により接続されている。ＬＳＩ基板１４００上に半導体チップ１４１０が載置され、ＬＳＩ基板１４００と半導体チップ１４２０とはワイヤ１７００により接続されている。この例では、貫通電極基板１３００は、それぞれ機能の異なる複数の半導体チップを積層することで、多機能の半導体装置を製造することができる。例えば、半導体チップ１４１０を３軸加速度センサとし、半導体チップ１４２０を２軸磁気センサとすることによって、５軸モーションセンサを１つのモジュールで実現した半導体装置を製造することができる。

半導体チップがＭＥＭＳデバイスにより形成されたセンサなどである場合には、センシング結果がアナログ信号により出力されるようなときがある。この場合には、ローパスフィルタ、アンプ等についても半導体チップまたは貫通電極基板１３００に形成してもよい。

図２０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１８、図１９）は、３次元実装であったが、この例では、２次元と３次元との併用実装に適用した例である（２．５次元という場合もある）。図２０に示す例では、ＬＳＩ基板１４００には、６つの貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０が積層されて接続されている。ただし、全ての貫通電極基板が積層して配置されているだけでなく、基板面内方向にも並んで配置されている。これらの貫通電極基板はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。

図２０の例では、ＬＳＩ基板１４００上に貫通電極基板１３１０、１３５０が接続され、貫通電極基板１３１０上に貫通電極基板１３２０、１３４０が接続され、貫通電極基板１３２０上に貫通電極基板１３３０が接続され、貫通電極基板１３５０上に貫通電極基板１３６０が接続されている。なお、図２０に示す例のように、貫通電極基板１３００を複数の半導体チップを接続するためのインターポーザとして用いても、このよう２次元と３次元との併用実装が可能である。例えば、貫通電極基板１３３０、１３４０、１３６０などが半導体チップに置き換えられてもよい。

上記のように製造された半導体装置１０００は、例えば、携帯端末（携帯電話、スマートフォンおよびノート型パーソナルコンピュータ等）、情報処理装置（デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション等）、家電等、様々な電気機器に搭載される。

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。

１０、２０：貫通電極基板 １００：基板 １１０：貫通孔
１０２：上面 １０４：下面 １３０、２３０：貫通電極
１３０ａ：第１の突起部 １３０ｂ：第２の突起部 １４１：隙間
１５０：樹脂層 １８０：絶縁層

Claims (10)

1. 第１の面と前記第１の面と反対の面である第２の面とを貫通する貫通孔を有する基板と、
   前記基板の前記貫通孔がある内壁に配置される貫通電極であって、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極と、
   前記貫通電極の内側に配置される樹脂層と、
   を備える、貫通電極基板。
2. 前記第１の面に配置され、前記貫通電極に接続する第１の配線層と、
   前記第１の配線層の上側に配置され、前記樹脂層と接する絶縁層と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板。
3. 前記絶縁層は有機絶縁層であることを特徴とする請求項２に記載の貫通電極基板。
4. 前記基板の前記第１の面の垂線と前記第１の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第１の最大角及び前記基板の前記第２の面の垂線と前記第２の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第２の最大角は、０°より大きく９０°より小さいことを特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板。
5. 前記第２の最大角は、前記第１の最大角よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の貫通電極基板。
6. 前記樹脂層は、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板。
7. 請求項１から６のいずれか一つに記載の貫通電極基板と、
   前記基板の前記貫通電極に接続されたＬＳＩ基板と、
   前記基板の前記貫通電極に接続された半導体チップと、
   を有する、半導体装置。
8. 第１の面と前記第１の面と反対の面である第２の面とを有する基板に、前記第１の面側から貫通孔を形成し、
   前記基板の前記貫通孔がある内壁に、両端部における厚さが他の部分の厚さよりも厚い貫通電極を形成し、
   前記貫通電極の内側に樹脂を充填し、
   前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成することを含む、貫通電極基板の製造方法。
9. 前記樹脂層を形成した後、前記第１の面に前記貫通電極と接続する第１の配線層を形成し、
   前記第１の配線層の上側と前記樹脂層に接するように絶縁層を形成することをさらに含む、請求項８に記載の貫通電極基板の製造方法。
10. 前記基板の前記第２の面の垂線と前記第２の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第２の最大角を前記基板の前記第１の面の垂線と前記第１の面側の端部における前記貫通電極との接線がなす第１の最大角よりも大きく形成するときは、
    前記貫通電極の内側に樹脂を充填することは、前記貫通電極の内側に前記第１の面側から樹脂を充填することであることを特徴とする請求項８に記載の貫通電極基板の製造方法。

Images