JP5509818B2 - 配線基板の製造方法 - Google Patents
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Description
半導体基板の上面に導体層及び第1絶縁層を有する配線層を形成する工程と、
前記半導体基板の下面に第1開口を有する第1レジスト層を形成する工程と、
前記第1レジスト層をマスクとして、前記導体層の下面を露出するまで前記半導体基板
をエッチングする工程と、
前記配線層上の前記第1開口と重なる位置に、前記第1開口より小さく前記第1絶縁層
の一部を露出する第2開口を有する第2レジスト層を形成する工程と、
前記第2レジスト層をマスクとして、前記第1絶縁層を貫通する貫通孔を形成する工程
と、
前記貫通孔の側壁に第2絶縁層を形成する工程と、
前記導体層の前記下面に形成された前記第2絶縁層を除去する工程と、
前記貫通孔に導電体層を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。
配線層20は、内部配線21及び絶縁層22を備える。
内部配線21は、半導体基板10上に形成されている。内部配線21は、導体層21A1、層間接続ビア21A2及び導体層21A3を備える。導体層21A1、層間接続ビア21A2及び導体層21A3は、例えば銅、アルミニウムを用いることができる。導体層21A1及び導体層21A3は、層間接続ビア21A2によって電気的に接続されている。なお、導体層21A1は、例えば形成幅が例えば3μmから30μmの矩形状の導体層に形成することができる。なお、導体層21A1の形成幅は、例えば、半導体基板10を貫通するビア孔28Aの半径から配線層20の絶縁層22を貫通するビア孔28Aの半径を引いた大きさの範囲で形成されることが望ましい。導体層21A1の形成幅がこのような範囲で形成されれば、導体層21A1と貫通電極28Bとの接触面積を大きく確保することができる。
絶縁層22は、半導体基板10及び内部配線21上に形成されている。絶縁層22は、例えばSiO2、又はSiNを用いることができる。
ビア孔28Aは、半導体基板10、及び配線層20の絶縁層22を貫通して形成されている。ビア孔28Aにおいて、半導体基板10を貫通するビア孔28Aの直径は、配線層20の絶縁層22を貫通するビア孔28Aの直径と比較して大きい。半導体基板10を貫通するビア孔28Aの直径は、例えば50μmから200μmとすることができる。配線層20の絶縁層22を貫通するビア孔28Aの直径は、例えば5μmから50μmとすることができる。なお、半導体基板10を貫通するビア孔28Aの断面となる円の中心、及び配線層20の絶縁層22を貫通するビア孔の断面となる円の中心は等しく形成することができる。
絶縁層27Aは、配線層20を貫通するビア孔28Aの側壁に形成されている。絶縁層27Aは、例えばSiO2を用いることができる。絶縁層27Aの厚みは、例えば0.5μmから2μmとすることができる。
絶縁層27Bは、半導体基板10を貫通するビア孔28Aの側壁に形成されている。絶縁層27Bは、例えばSiO2を用いることができる。絶縁層27Bは、半導体基板10及び貫通電極28Bとの間を電気的に絶縁するために形成される。絶縁層27Bの厚みは、例えば0.5μmから2.0μmとすることができる。
貫通電極28Bは、半導体基板10、及び配線層20の絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28Bを形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。貫通電極28Bは、配線層20を貫通する第1導電部29A、及び半導体基板10を貫通する第2導電部29Bを備える。第1導電部29Aは、第2導電部29Bと電気的に接続する。第2導電部29Bは、貫通電極28Bと電気的に接続する段差面29B1を有する。第2導電部29Bの断面積は、前記第1導電部29Aが有する断面積よりも大きく形成されていることが望ましい。第1導電部29Aの直径は、例えば5μmから50μmとすることができる。第2導電部29Bの直径は、例えば50μmから200μmとすることができる。
図1B及び図1Cに示すように、貫通電極28Bは、段差面29B1を介して導体層21A1と電気的に接続されている。配線層20における導体層21A1の下面及び貫通電極28Bとの接触面積を大きく確保することによって、貫通電極28B及び導体層21A1間の導電面積を大きく確保することができる。そのため、内部配線21及び貫通電極28Bとの間における電気抵抗の増加を抑制することができる。
なお、半導体基板10及び配線層20の絶縁層22に対し、配線層20の内部配線21のエッチングレートが高くなるようにガスの流量及び圧力条件を調節する。具体的には、配線層20の内部配線21は、半導体基板10及び配線層20の絶縁層22をエッチングする条件において半導体基板10及び配線層20の絶縁層22に対するエッチングレートが0.1倍以下となるようにガスの流量及び圧力条件を調節する。そのような調整によって、配線層20の内部配線21でのオーバーエッチングを防止することができる。このようなエッチングレートを有するエッチングガスを用いることによって、内部配線21の導体層21A1を除去する事無く、半導体基板10の開口24を形成することができる。なお、半導体基板10の開口24を形成したあと、レジスト層23は半導体基板10上から除去される。
次いで、レジスト層25上に、半導体基板10の開口24の中心部分と重なり、且つ配線層20上に形成された内部配線21の導体層21A1から所定の距離、即ち5μn〜20μmだけ離間する位置に、不図示の感光性ドライフィルムが貼り付けられて露光現像される。その結果、配線層20上に、半導体基板10の開口24の中心部分と重なり、且つ内部配線21の導体層21A1と所定の距離だけ離間する位置に開口を有するレジスト層25が形成される。なお、レジスト層25に形成される開口の形状は、例えば円形とすることができる。開口の直径は、例えば5μm〜20μmとすることができる。なお、且つ配線層20上に形成された内部配線21の導体層21A1から離間する所定の距離は、後述する貫通電極28B及び配線層20の内部配線21との間における絶縁性を確保できる距離に設定する。
内部配線21Bは、半導体基板10上に形成されている。内部配線21Bは、導体層21B1、層間接続ビア21B2、導体層21B3、層間接続ビア21B4、及び導体層21B5を備える。導体層21B1、層間接続ビア21B2、導体層21B3、層間接続ビア21B4、及び導体層21B5は、例えば銅、アルミニウムを用いることができる。導体層21B1及び導体層21B3は、層間接続ビア21B2によって電気的に接続されている。導体層21B3及び導体層21B5は、層間接続ビア21B4によって電気的に接続されている。
配線層30は、導体層31及び絶縁層32を備える。
導体層31は、配線層20A上に形成されている。導体層31は、内部配線21Bの導体層21B5及び貫通電極28B1を電気的に接続するように形成されている。導体層31は、例えば例えば銅、アルミニウムを用いることができる。
絶縁層32は、配線層20A及び導体層31上に形成されている。絶縁層32は、例えばポリイミドを用いることができる。
貫通電極28B1は、実施例1に係る貫通電極28Bと同様に、半導体基板10、及び配線層20Aの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B1を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。貫通電極28B1は、配線層20Aを貫通する第1導電部29A、及び半導体基板10を貫通する第2導電部29Bを備える。第1導電部29Aは、第2導電部29Bと電気的に接続する。第2導電部29Bは、貫通電極28Bと電気的に接続する段差面29B1を有する。また、第2導電部29Bの断面積は、第1導電部29Aが有する断面積よりも大きく形成されていることが望ましい。第1導電部29Aの直径は、例えば5μmから20μmとすることができる。第2導電部29Bの直径は、例えば50μmから200μmとすることができる。
なお、貫通電極28B1は、段差面29B1を介して導体層21B1と電気的に接続されている。配線層20Aにおける導体層21B1の下面及び貫通電極28B1との接触面積を大きく確保することによって、貫通電極28B1及び導体層21B1間の導電面積を大きく確保することができる。更に、配線層20Aにおける導体層21B5及び貫通電極28B1は、導体層31を介して電気的に接続される。
内部配線21Cは、半導体基板10上に形成されている。内部配線21Cは、導体層21C1、層間接続ビア21C2、導体層21C3、層間接続ビア21C4、及び導体層21C5を備える。導体層21C1、層間接続ビア21C2、導体層21C3、層間接続ビア21C4、及び導体層21C5は、例えば銅、アルミニウムを用いることができる。導体層21C1及び導体層21C3は、層間接続ビア21C2によって電気的に接続されている。導体層21C3及び導体層21C5は、層間接続ビア21C4によって電気的に接続されている。
貫通電極28B2は、半導体基板10、及び配線層20Bの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B2を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。なお、貫通電極28B2と内部配線21Cの導体層21C1は電気的に接続されている。
貫通電極28B3は、半導体基板10、及び配線層20Bの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B3を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。なお、貫通電極28B3と内部配線21Aの導体層21A1は電気的に接続されている。
絶縁層32Aは、配線層20B及び導体層31上に形成されている。絶縁層32Aは、例えばポリイミドを用いることができる。なお、絶縁層32Aは、内部配線21Cの導体層21C5を露出する開口、及び貫通電極28B3の上面を露出する開口を備える。
さらに、内部配線21Cの導体層21C5、及び貫通電極28B3の上面に、例えば半導体素子の電極パッドを電気的に接続し、且つ、貫通電極28B2及び貫通電極28B3の下面に、例えばはんだバンプを接続することにより、配線基板300を半導体素子の実装密度を向上させることを目的としたインターポーザとして用いることができる。
2つの内部配線21Aは、半導体基板10上に形成されている。
貫通電極28B4は、半導体基板10、及び配線層20Cの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B4を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。なお、貫通電極28B4と内部配線21Aの導体層21A1は電気的に接続されている。
貫通電極28B5は、半導体基板10、及び配線層20Cの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B5を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。なお、貫通電極28B5と内部配線21Aの導体層21A1は電気的に接続されている。
接続用端子41は、貫通電極28B4の一部を露出するレジスト層32Bの開口上、及びに、貫通電極28B5の一部を露出するレジスト層32Bの開口に、貫通電極28B4及び貫通電極28B5と電気的に接続するように形成されている。なお、貫通電極28B4の上面、貫通電極28B5の上面及び接続用端子41の下面との間は、図示しない他の導体層を介して接触されていてもよい。また、接続用端子41は、レジスト層32Bの開口及び貫通電極28B4、並びに、レジスト層32Bの開口及び貫通電極28B5の表面にわたって連続的に繋がったパターン形状を有している。接続用端子41は、例えば、その断面形状を凹状としている。接続用端子41は、例えば、貫通電極28B4、貫通電極28B5、及びレジスト層32Bの開口上に、例えば銅、ニッケル又はアルミニウムからなる導体層上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層をマスクとして導体層をエッチングすることによって形成される。
絶縁層34は、半導体基板10の下面に形成されている。絶縁層34は、例えばポリイミドを用いることができる。絶縁層34は、半導体基板10の下面、及び後述する導体層35の間を電気的に絶縁するために形成される。
導体層35は、半導体基板10の下面に、貫通電極28B4、又は貫通電極28B5と電気的に接続するように形成されている。導体層35は、例えば、例えば銅、ニッケル又はアルミニウムからなる導体層上にパターニングされたレジスト層を形成し、レジスト層をマスクとして導体層をエッチングすることによって形成される。
絶縁層36は、絶縁層34及び導体層35上に形成されている。絶縁層36は、例えばポリイミドを用いることができる。絶縁層36は、導体層35を電気的に絶縁するために形成される。なお、絶縁層36は、導体層35の一部を露出する開口が形成されている。
バンプ電極37は、絶縁層36における導体層35の一部を露出する開口上に、導体層35と電気的に接続するように形成されている。バンプ電極37は、例えば外部接続用端子として用いることできる。バンプ電極37は、例えば、錫(Sn)−鉛(Pb)共晶系ハンダ、錫(Sn)−鉛(Pb)共晶系ハンダ、鉛(Pb)フリーである2元系の錫(Sn)−銀(Ag)ハンダ、鉛(Pb)フリーである2元系の錫(Sn)−銀(Ag)ハンダ、鉛(Pb)フリーである3元系の錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)、又は、鉛(Pb)フリーである3元系の錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)ハンダを用いることができる。
半導体素子45は、半導体素子45に形成されたバンプ電極43を用いて、接続用端子41と電気的に接続されている。半導体素子45は、例えば、配線基板400上に、バンプ電極43を介してフリップ実装されている。バンプ電極37は、例えば、錫(Sn)−鉛(Pb)共晶系ハンダ、錫(Sn)−鉛(Pb)共晶系ハンダ、鉛(Pb)フリーである2元系の錫(Sn)−銀(Ag)ハンダ、鉛(Pb)フリーである2元系の錫(Sn)−銀(Ag)ハンダ、鉛(Pb)フリーである3元系の錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)、又は、鉛(Pb)フリーである3元系の錫(Sn)−銀(Ag)−銅(Cu)ハンダを用いることができる。
内部配線21Cは、半導体基板10上に形成されている。内部配線21Cは、導体層21C1、層間接続ビア21C2及び導体層21C3を備える。導体層21C1、層間接続ビア21C2及び導体層21C3は、例えば銅、アルミニウムを用いることができる。導体層21C1及び導体層21C3は、層間接続ビア21C2によって電気的に接続されている。なお、導体層21C1は、例えば外径が例えば100μmから300μmであり、中央部が例えば10μmから30μmの直径を有する円形状に除去されたリング形状の導体層に形成することができる。導体層21C1にかかるリング形状の内径は、貫通電極28B6の外径よりも小さく形成されることが望ましい。さらに、導体層21C1に係るリング形状の外径は、貫通電極28B6の外径以上に形成されることが望ましい。また、リング形状を有する導体層21C1の中心は、貫通電極28B6の中心と同一に形成されることが望ましい。導体層21C1がこのようなリング形状を有すれば、貫通電極28B6は、第2導電部29Bの段差面29B1と導体層21C1の下面とによって、導体層21A1と電気的に接続される。そのため、貫通電極28B6に係る第2導電部29Bと導体層21C1との接触面積を大きく確保することができる。
絶縁層22は、半導体基板10及び内部配線21C上に形成されている。
貫通電極28B6は、半導体基板10、及び配線層20Dの絶縁層22を貫通して形成されているビア孔28Aに導電体を埋め込んで形成されている。貫通電極28B6を形成する導電体は、例えば銅を用いることができる。
20 配線層
20A 配線層
20B 配線層
20C 配線層
20D 配線層
21 内部配線
21A 内部配線
21A1 導体層
21A2 層間接続ビア
21A3 導体層
21B 内部配線
21B1 導体層
21B2 層間接続ビア
21B3 導体層
21B4 層間接続ビア
21B5 導体層
21C 内部配線
21C1 導体層
22 絶縁層
23 レジスト層
24 開口
25 レジスト層
26 開口
27 絶縁層
27A 絶縁層
27B 絶縁層
28A ビア孔
28B 貫通電極
28B1 貫通電極
28B2 貫通電極
28B3 貫通電極
28B4 貫通電極
28B5 貫通電極
28B6 貫通電極
29A 第1導電部
29B 第2導電部
29B1 段差面
30 配線層
31 導体層
32 絶縁層
32A 絶縁層
32B レジスト層
34 絶縁層
35 導体層
36 絶縁層
37 バンプ電極
41 接続用端子
43 バンプ電極
45 半導体素子
100 配線基板
200 配線基板
300 配線基板
400 配線基板
500 配線基板
1000 半導体装置
Claims (4)
- 半導体基板の上面に導体層及び第1絶縁層を有する配線層を形成する工程と、
前記半導体基板の下面に第1開口を有する第1レジスト層を形成する工程と、
前記第1レジスト層をマスクとして、前記導体層の下面を露出するまで前記半導体基板をエッチングする工程と、
前記配線層上の前記第1開口と重なる位置に、前記第1開口より小さく前記第1絶縁層の一部を露出する第2開口を有する第2レジスト層を形成する工程と、
前記第2レジスト層をマスクとして、前記第1絶縁層を貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の側壁に第2絶縁層を形成する工程と、
前記導体層の前記下面に形成された前記第2絶縁層を除去する工程と、
前記貫通孔に導電体層を埋め込む工程と、
を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。 - 前記配線層上に形成され、前記導体層及び前記貫通電極との間を電気的に接続する配線を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項1記載の配線基板の製造方法。
- 前記配線層上に形成された第3絶縁層に、前記貫通電極の一部を開口する領域と、前記配線層の一部を開口する領域と、を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の配線基板の製造方法。
- 前記半導体基板の下面に形成され、前記貫通電極と電気的に接続する配線を形成する工程と、前記配線上に第4絶縁層を形成する工程を含み、前記第4絶縁層は、前記貫通電極の上面を開口する領域と、前記配線の上面を開口する領域と、を有することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の配線基板の製造方法。
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