貫通孔配線構造およびその形成方法
【課題】電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造およびその形成方法を提供することにある。
【解決手段】貫通孔配線構造は、ベース基板１の厚み方向に貫設した貫通孔１０の内側に形成された貫通配線部２と、ベース基板の厚み方向の両表面側それぞれに貫通配線部２の端面および貫通孔１０の周部に重なる形で形成されたパッド５ａ，５ｂとを備え、貫通配線部２においてパッド５ａ，５ｂそれぞれに接する端部からなるコンタクト部３ａ，３ｂが、貫通配線部２における他の部位である主部４よりも弾性率が高い導電性材料を用いて形成されている。
【解決手段】貫通孔配線構造は、ベース基板１の厚み方向に貫設した貫通孔１０の内側に形成された貫通配線部２と、ベース基板の厚み方向の両表面側それぞれに貫通配線部２の端面および貫通孔１０の周部に重なる形で形成されたパッド５ａ，５ｂとを備え、貫通配線部２においてパッド５ａ，５ｂそれぞれに接する端部からなるコンタクト部３ａ，３ｂが、貫通配線部２における他の部位である主部４よりも弾性率が高い導電性材料を用いて形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
貫通孔配線構造およびその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体基板などのベース基板の厚み方向の両表面側それぞれに設けられた導体層間を相互に接続するための貫通孔配線構造が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
この種の貫通孔配線構造は、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板などのベース基板１００に設けられる。ここで、ベース基板１００の厚み方向（図３における上下方向）には貫通孔１１０が貫設されている。また、ベース基板１００は、その厚み方向の両表面側および貫通孔１１０の内周面にＳｉＯ２層からなる絶縁層（図示せず）を備えている。そして、貫通孔配線構造は、ベース基板１００の貫通孔１１０の内周面との間に隙間が生じないように貫通孔１１０内に充実された導電性材料（例えば、銅）からなる貫通配線部２１０と、ベース基板１００の厚み方向の両表面側（図３（ｄ）における上面側および下面側）に貫通配線部２１０の端面および貫通孔１１０の周部に重なる形で形成された２つのパッド２２０，２２０とを備えている。なお、パッド２２０としては、例えば、Ｔｉ層および当該Ｔｉ層を覆うＡｕ層とを有する金属薄膜が用いられている。
【０００４】
ところで、図３（ｄ）に示すような貫通孔配線構造を形成するにあたっては、電気メッキ法や、溶融金属埋め戻し法、ペースト材埋め込み法などを利用する方法が従来から提案されている。
【０００５】
電気メッキ法を利用する場合、例えば、ベース基板１００の前記一表面側および前記他表面側および前記貫通孔１１０の内周面にシード層（図示せず）を形成した後に、当該シード層の表面に貫通配線部２１０に用いられる導電性材料を貫通孔１１０の内側が埋め込まれるように析出させることによって貫通配線部２１０の形成を行う。溶融金属埋め戻し法を用いる場合、例えば、減圧した雰囲気下で溶融金属中にベース基板１００を浸漬し、その後にベース基板１００を浸漬した状態で溶融金属を加圧することで貫通孔１１０内に溶融金属を充填し、さらにその後にベース基板１００を溶融金属より引き上げて冷却することで溶融金属を硬化させることによって貫通配線部２１０の形成を行う。ペースト材埋め込み法を用いる場合、例えば、導電ペースト（例えば、銅ペーストや銀ペースト）を貫通孔１１０内に充填した後に加熱して硬化させることで貫通配線部２１０の形成を行う。
【０００６】
図３（ａ）は電気メッキ法により貫通配線部２１０を形成した例を示しており、貫通配線部２１０を形成した後には、貫通配線部２１０の不要部分（ベース基板１００の前記一表面を含む平面および前記他表面を含む平面から突出した部分）を除去する。
【０００７】
ここで、貫通配線部２１０の不要部分の除去は、例えば、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishing：ＣＭＰ）により行う。ここで、ＣＭＰにより貫通配線部２１０の不要部分を除去するにあたっては、図３（ｂ）に示すように、研磨パッド３００を用いて貫通配線部２１０を研磨し、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【０００８】
この後に、ベース基板１００の前記一表面側および前記他表面側それぞれにパッド２２０をスパッタ法により形成することで、図３（ｄ）に示すような貫通孔配線構造が得られる。
【特許文献１】特開２００３−３２８１８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７４６８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、貫通配線部２１０の不要部分を除去するために研磨パッド３００を用いて貫通配線部２１０を研磨した際には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、貫通配線部２１０に研磨パッド３００の移動方向に沿った応力（機械的な応力）がかかり、このような応力が繰り返し貫通配線部２１０にかけられた際には、貫通配線部２１０が塑性変形して、図４（ｃ）に示すように、貫通配線部２１０と貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じてしまうおそれがある。なお、図４（ａ），（ｂ）では、研磨パッド３００の移動方向を矢印で示している。
【００１０】
この後にパッド２２０を形成するにあたって、図４（ｃ）に示すように貫通配線部２１０と貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じていると、隙間４００上にはパッド２２０が形成されないために、図４（ｄ）に示すように、パッド２２０においてベース基板１００と接する部位２２１とパッド２２０において貫通配線部２１０と接する部位２２２との間に孔部２２３が生じ、このような孔部２２３によってパッド２２０の電気抵抗が高くなって、貫通孔配線構造の電気的性能が悪化するという問題があった。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造およびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に前記貫通配線部の端面および前記貫通孔の周部に重なる形で形成されたパッドとを備え、前記貫通配線部において前記パッドに接する端部からなるコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、パッドを形成する前工程として研磨パッドにより貫通配線部の不要部分を除去する研磨工程を行うにあたっては、研磨パッドからの応力（機械的な応力）を貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高いコンタクト部にて受けるので、貫通配線部が塑性変形して貫通配線部と貫通孔の内面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、パッドにおいてコンタクト部と接する部位とベース基板に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記コンタクト部は、前記他の部位よりも前記ベース基板との熱膨張率差が小さい導電性材料により形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、パッドを形成するにあたってベース基板を加熱した場合であっても、貫通配線部においてパッドと接する端部であるコンタクト部とベース基板の貫通孔の内周面との間に隙間が生じにくくなるから、パッドにおいてコンタクト部と接する部位とベース基板に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、前記他の部位に用いられる導電性材料は、銅、金、銀、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明によれば、金属のなかでも電気伝導度が高い金属である銅、金、銀およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料により貫通配線部の他の部位が形成されてなるので、貫通配線部の電気抵抗を低くできるから、電気的性能を向上でき、しかも貫通配線部の他の部位は電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部の形成が容易になる。
【００１８】
請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、前記コンタクト部に用いられる導電性材料は、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステン、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、金属のなかでも弾性率が高く、熱膨張率が低い金属であるニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステンおよびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料によりコンタクト部が形成されてなるので、研磨パッドなどによる応力および熱応力によるコンタクト部の変形をさらに抑制でき、結果として電気的性能のさらなる向上が図れ、しかもコンタクト部は電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部の形成が容易になる。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記コンタクト部に用いられる導電性材料に、金または白金を含有させたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明によれば、コンタクト部の表面に不動態被膜が形成されてしまうことを抑制できるから、コンタクト部とパッドとの密着性を向上できて、コンタクト部とパッドとの接触抵抗が小さくなり、さらなる電気的性能の向上が図れる。
【００２２】
請求項６の発明では、ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の一表面側および他表面側に前記貫通配線部の端面と前記貫通孔の周部に重なる形でそれぞれ形成された第１のパッドおよび第２のパッドとを備え、前記貫通配線部において前記第１のパッドに接する端部からなる第１のコンタクト部および前記第２のパッドに接する端部からなる第２のコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる貫通孔配線構造の形成方法であって、前記貫通孔が形成されたベース基板の前記一表面側にシード層を形成してから電気メッキ法によりシード層を用いて前記第１のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第１のコンタクト部を形成した後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記第１のコンタクト部の表面から前記厚み方向に沿って前記他の部位に用いられる導電性材料を析出させて前記他の部位を形成し、その後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記他の部位の表面から前記厚み方向に沿って前記第２のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第２のコンタクト部を形成し、さらにその後に、少なくとも各コンタクト部の不要部分を研磨により除去してから、前記ベース基板の前記一表面側および前記他表面側に前記第１のパッドおよび前記第２のパッドをそれぞれ形成することを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明によれば、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できて電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明は、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、電気的性能の向上が図れるという効果を奏する。
【００２５】
請求項６の発明は、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できて電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造を容易に形成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本実施形態の貫通孔配線構造は、例えば、図１（ｇ）に示すようにシリコン基板を基礎として形成されたベース基板１に設けられている。ここで、ベース基板１は、例えば、圧力センサや加速度センサなどの半導体装置（図示せず）に用いられるものであって、その厚み方向（図１（ｇ）における上下方向）には断面円形状の貫通孔１０が貫設されている。また、ベース基板１は、その厚み方向の一表面側（図１（ｇ）における下面側）および他表面側（図１（ｇ）における上面側）および貫通孔１０の内周面に、ＳｉＯ２層からなる絶縁層１１を備えている。なお、ベース基板１としては、厚みが１００μｍ〜６００μｍ程度のものを用いている。
【００２７】
ここで、貫通孔１０は、例えば、誘導結合プラズマ型のエッチング装置のような重返消掘が可能なエッチング装置を用いて反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）を行うことによりベース基板１に形成すればよく、絶縁層１１は、熱酸化法によりベース基板１を酸化することによって、ベース基板１の前記一表面側および前記他表面側および貫通孔１０の内周面に形成されている。
【００２８】
本実施形態の貫通孔配線構造は、図１（ｇ）に示すように、ベース基板１の厚み方向に貫設した貫通孔１０の内側に形成された貫通配線部２と、ベース基板１の厚み方向の両表面側それぞれに貫通配線部２の端面および貫通孔１０の周部に重なる形で形成されたパッド５，５とを備え、貫通配線部２においてパッド５，５それぞれに接する端部からなるコンタクト部３，３が、貫通配線部２における他の部位である主部４よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる。
【００２９】
ここで、主部４に用いられる導電性材料としては、電気伝導度が高い導電性材料、例えば、金属のなかでも比較的電気伝導度が高い金属である銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数を用いている。なお、主部４に用いられる導電性材料は、上記の例の他に、例えば炭素、ポリマー材料、導電性を持たせた半導体などを用いることができるが、これらは上記の例に比べて電気伝導度が低いため、上記の例を用いるほうが好ましい。
【００３０】
コンタクト部３に用いられる導電性材料としては、例えば主部４よりも弾性率が高く、熱膨張率が低い導電性材料であるニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料を用いている。なお、コンタクト部３の材料としてタングステンを用いた場合には、タングステンは単独では電気メッキ法によりメッキすることができないため、Ｎｉ−Ｗ合金などの合金として用いる。
【００３１】
以下に、本実施形態の貫通孔配線構造の形成方法について図１（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。なお、以下の説明では、主部４の材料として銅、各コンタクト部３の材料としてＮｉ−Ｗ合金を用いた例について説明する。また、以下の説明では、必要に応じてベース基板１の厚み方向の前記一表面側に形成されたパッド（以下、「第１のパッド」と称する）５を符号５ａで表し、前記他表面側に形成されたパッド（以下、「第２のパッド」と称する）５を符号５ｂで表し、第１のパッド５ａに接するコンタクト部（以下、「第１のコンタクト部」と称する）３を符号３ａで表し、第２のパッド５ｂに接するコンタクト部（以下、「第２のコンタクト部」と称する）３を符号３ｂで表す。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示すように貫通孔１０および絶縁層１１が形成されたベース基板１の前記一表面側に、シード層１２をスパッタ法により形成する。ここで、シード層１２としては、Ｔｉ層およびＴｉ層を覆うＣｕ層からなる金属薄膜を用いている。なお、シード層１２を形成する際には、ベース基板１の前記一表面側にのみ形成することが好ましいが、図１（ｂ）に示すように貫通孔１０の内周面にまでシード層１２が形成された場合であっても、貫通孔１０の内周面に形成されたシード層１２の厚み寸法はコンタクト部３の径寸法に比べて非常に小さいため問題はない。また、シード層１２の材料として、コンタクト部３と同じ材料を用いれば、シード層１２が貫通孔１０の内周面に形成されたことによる影響をなくすことができる。
【００３３】
シード層１２を形成した後には、シード層１２を用いてＮｉ−Ｗ合金（コンタクト部３に用いられる導電性材料）を、電気メッキ法により貫通孔１０において第１のコンタクト部３ａを形成するための部位が隙間なく埋め込まれるようにして析出させて第１のコンタクト部３ａを形成して、図１（ｃ）に示す構造を得る。ところで、第１のコンタクト部３ａの導電性材料はＮｉ−Ｗ合金であるから、主部４の導電性材料である銅に比べて電気伝導度が低く、そのため、貫通孔配線構造の電気的性能を考慮すれば、第１のコンタクト部３ａの厚みは薄いほうがよい。しかしながら、第１のコンタクト部３ａの厚みが薄すぎると後述する研磨工程によって第１のコンタクト部３ａがなくなってしまうおそれがあるため、第１のコンタクト部３ａは、研磨工程によってなくなってしまうことがないような厚みに設定することが好ましい。本実施形態では、第１のコンタクト部３ａの厚みを１μｍ〜５０μｍ程度に設定している。
【００３４】
第１のコンタクト部３ａを形成した後には、電気メッキ法により主部４の形成を行う。主部４を形成するにあたっては、第１のコンタクト部３ａを陰極として用い、ベース基板１の前記他表面側に対向配置した陽極（図示せず）と第１のコンタクト部３ａとの間に通電して、貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面側に臨む第１のコンタクト部３ａの表面（図１（ｃ）における上面）からベース基板１の厚み方向に沿って銅（主部４に用いられる導電性材料）を、貫通孔１０において主部４を形成するための部位が隙間なく埋め込まれるように析出させるようにし、これにより図１（ｄ）に示す構造を得る。
【００３５】
主部４を形成した後には、電気メッキ法により第２のコンタクト部３ｂの形成を行う。第２のコンタクト部３ｂを形成するにあたっては、前記陽極と第１のコンタクト部３ａとの間に通電して、貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面側に臨む主部４の表面（図１（ｄ）における上面）からベース基板１の厚み方向に沿ってＮｉ−Ｗ合金（コンタクト部３に用いられる導電性材料）を、貫通孔１０において第２のコンタクト部３ｂを形成するための部位が隙間なく埋め込まれるように析出させるようにし、これにより図１（ｅ）に示す構造を得る。なお、第２のコンタクト部３ｂの厚みは、第１のコンタクト部３ａと同様の値に設定すればよい。
【００３６】
この後には、ＣＭＰにより各コンタクト部３ａ，３ｂの不要な部位を除去することで、図１（ｆ）に示すような貫通配線部２を得る。ここで、本実施形態では、第１のコンタクト部３ａにおいて貫通孔１０よりベース基板１の前記一表面を含む平面から突出している部位と、第２のコンタクト部３ｂにおいて貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面を含む平面から突出している部位とを除去している。したがって、本実施形態では、第１のコンタクト部３ａと第２のコンタクト部３ｂと主部４それぞれの厚みの合計値がベース基板１の厚みに等しくなる。また、第１のコンタクト部３ａの研磨と同時に、ベース基板１の前記一表面側に形成されたシード層１２を研磨することによって除去している。
【００３７】
ここで、ＣＭＰにより除去される部位は、主部４の材料である銅よりも弾性率が高い材料であるＮｉ−Ｗ合金を用いて形成されたコンタクト部３であるから、ＣＭＰを行う際に研磨パッドにより応力（機械的な応力）がかけられた場合に、塑性変形してしまうことを抑制でき、その結果、コンタクト部３と貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できる。
【００３８】
ＣＭＰを行った後には、ベース基板１の前記一表面側に第１のパッド５ａを、前記他表面側に第２のパッド５ｂをそれぞれ形成する。パッド５を形成するにあたっては、パッド５とコンタクト部３との密着性を向上するために貫通孔１０より露出するコンタクト部３の表面（すなわち貫通配線部２の端面）を不活性ガスによりプラズマ処理を行う。この後に、スパッタ法によりベース基板１の前記一表面側および前記他表面側それぞれにコンタクト部３の表面および貫通孔１０の周部に重なる形で、Ｔｉ層およびＴｉ層の表面を覆うＡｕ層からなるパッド５を形成する。なお、パッド５の材料としては、コンタクト部３と同じ導電性材料を用いることが好ましく、このようにすれば、コンタクト部３とパッド５との密着性をより向上することができる。
【００３９】
以上により図１（ｇ）に示す構造の貫通孔配線構造が得られ、この貫通孔配線構造によれば、パッドを形成する前工程として研磨パッドにより貫通配線部２の不要部分を除去する研磨工程を行うにあたっては、研磨パッドからの応力（機械的な応力）を貫通配線部２における他の部位からなる主部４よりも弾性率が高いコンタクト部３にて受けるので、貫通配線部２が塑性変形して貫通配線部２と貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、パッド５においてコンタクト部３と接する部位とベース基板１に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００４０】
ところで、従来の貫通孔配線構造では、貫通配線部２１０の導電性材料として銅が用いられることが多く、またベース基板１００の基礎としてはシリコン基板が用いられることが多いため、銅とシリコンとの熱膨張率差によって電気的性能が悪化するという問題も生じていた。
【００４１】
例えば、スパッタ法によりパッド２２０を形成する際には、ベース基板１００を加熱する必要があり、このようにベース基板１００が加熱された状態でパッド２２０が形成されると、たとえ図５（ａ）に示すように研磨時に生じる機械的な応力によって貫通配線部２１０が塑性変形していなくても、ベース基板１００の温度が常温に戻る際に、図５（ｂ）に示すように、銅とシリコンとの熱膨張率差によって貫通配線部２１０とベース基板１００の貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じてしまい、その結果、パッド２２０において貫通配線部２１０と接する部位２２２とベース基板１００に接する部位２２１との間に孔部２２３が生じ、パッド２２０の電気抵抗が高くなって電気的性能が悪化してしまう。
【００４２】
かかる問題に対しても本実施形態の貫通孔配線構造によれば、コンタクト部３は、主部４よりもベース基板１との熱膨張率差が小さい導電性材料を用いて形成されてなるので、例えば、スパッタ法によりパッド５を形成するにあたってベース基板１を加熱した場合であっても、少なくとも貫通配線部２においてパッド５と接する端部であるコンタクト部３とベース基板１の貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じにくくなるから、パッド５が断裂されて孔部が生じてしまうことを抑制でき、その結果、電気的性能の向上が図れる。
【００４３】
また、貫通配線部２の主部４の導電性材料として、金属のなかでも電気伝導度が高い金属である銅、金、銀およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数を用いているので、貫通配線部２の電気伝導度を高めることができ、しかも主部４を電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部２の形成が容易になる。
【００４４】
加えて、貫通配線部２のコンタクト部３の導電性材料として、金属のなかでも弾性率が高く、熱膨張率が低い金属であるニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステンおよびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数（以下、「ニッケルなど」と省略する）を用いているので、研磨パッドなどによる応力および熱応力による影響を低減でき、しかもコンタクト部３を電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部２の形成がさらに容易になる。
【００４５】
ところで、ニッケルなどは、不動態化し易い金属であるから、コンタクト部３の表面には不動態被膜が形成されるおそれがあり、コンタクト部３の表面に不動態被膜が形成されていると、パッド５とコンタクト部３との密着性が悪くなり、貫通孔配線構造の電気的性能が低下するおそれがあった。このような不動態被膜は、上述したプラズマ処理によりある程度は除去されるものの、不動態被膜が厚い場合には、除去が十分ではなく、良好な密着性が得られなくなる場合がある。
【００４６】
このような不動態被膜がコンタクト部３の表面に形成されることを防止するには、ニッケルなどに金または白金を含有させればよい。ここで、ニッケルなどに金または白金を含有させる方法としては、ニッケルなどと金（または白金）とを溶解したメッキ液を用いて合成析出させる方法や、ニッケルなどを溶解したメッキ液中に金粉（または白金粉）を分散させたメッキ液を用いて分散析出させる方法などが採用できる。
【００４７】
このようにしてニッケルなどに金または白金を含有させたものを用いてコンタクト部３を形成すれば、コンタクト部３の表面に不動態被膜が形成されてしまうことを抑制でき、例え不動態被膜が形成されたとしてもその厚みを薄くできるので、上述のプラズマ処理によって十分に除去することができるから、コンタクト部３とパッド５との密着性を向上できて、コンタクト部３とパッド５との接触抵抗が小さくなり、電気的性能の向上が図れる。
【００４８】
ところで、図１（ｇ）に示す例では、ベース基板１の前記一表面側および前記他表面側の両方にパッド５を備えているが、パッド５は、ベース基板１の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に設けられていればよく、図２にベース基板１の前記他表面側にのみパッド５を設けた例を示す。
【００４９】
図２に示す貫通孔配線構造では、ベース基板１の前記一表面側に第１のパッド５ａおよびそれに接する第１のコンタクト部３ａを設ける代わりに、主部４が、ベース基板１の前記一表面側において貫通孔１０の開口および周部を覆うように形成されている。
【００５０】
以下に、図２に示す貫通孔配線構造の形成方法について説明する。まず、上述したように、ベース基板１の前記一表面側にシード層１２をスパッタ法により形成する。シード層１２を形成した後には、電気メッキ法により主部４を形成する。主部４を形成するにあたっては、シード層１２を陰極として用い、ベース基板１の前記他表面側に対向配置した陽極（図示せず）とシード層１２との間に通電して、シード層１２を基端としてベース基板１の厚み方向に沿って銅（主部４に用いられる導電性材料）を析出させることで、図２に示す構造の主部４を得る。
【００５１】
この後には、上述したように電気メッキ法によりコンタクト部３の形成を行い、ＣＭＰによりコンタクト部３の不要部分（ベース基板１の前記他表面を含む平面より突出する部分）を除去してから、ベース基板１の前記他表面側にパッド５を形成することで、図２に示す貫通孔配線構造が得られ、このようにして得られた貫通孔配線構造であっても、図１（ｇ）に示す場合と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、ベース基板１の基礎としては、シリコン基板などの半導体基板の代わりに、絶縁性基板、または絶縁層で被覆した導体基板（金属基板や、ｐ形シリコン基板やｎ形シリコン基板などの導電性を持たせた半導体基板など）を用いてもよい。また、半導体装置としては、シリコンウェハなどを用いた圧力センサや加速度センサなどの物理センサの他に、化学センサ、光デバイス、高周波デバイスなどが挙げられる。また、本実施形態の貫通孔配線構造は、上述したような半導体装置のパッケージ部品（例えばケースやカバーなど）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態の貫通孔配線構造の形成方法の説明図である。
【図２】同上における他例の貫通孔配線構造の概略断面図である。
【図３】従来の貫通孔配線構造の形成方法の説明図である。
【図４】従来の貫通孔配線構造の説明図である。
【図５】従来の貫通孔配線構造の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ベース基板
２ 貫通配線部
３，３ａ，３ｂ コンタクト部
４ 主部（他の部位）
５，５ａ，５ｂ パッド
１０ 貫通孔
１２ シード層
【技術分野】
【０００１】
貫通孔配線構造およびその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体基板などのベース基板の厚み方向の両表面側それぞれに設けられた導体層間を相互に接続するための貫通孔配線構造が提案されている（例えば、特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
この種の貫通孔配線構造は、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板などのベース基板１００に設けられる。ここで、ベース基板１００の厚み方向（図３における上下方向）には貫通孔１１０が貫設されている。また、ベース基板１００は、その厚み方向の両表面側および貫通孔１１０の内周面にＳｉＯ２層からなる絶縁層（図示せず）を備えている。そして、貫通孔配線構造は、ベース基板１００の貫通孔１１０の内周面との間に隙間が生じないように貫通孔１１０内に充実された導電性材料（例えば、銅）からなる貫通配線部２１０と、ベース基板１００の厚み方向の両表面側（図３（ｄ）における上面側および下面側）に貫通配線部２１０の端面および貫通孔１１０の周部に重なる形で形成された２つのパッド２２０，２２０とを備えている。なお、パッド２２０としては、例えば、Ｔｉ層および当該Ｔｉ層を覆うＡｕ層とを有する金属薄膜が用いられている。
【０００４】
ところで、図３（ｄ）に示すような貫通孔配線構造を形成するにあたっては、電気メッキ法や、溶融金属埋め戻し法、ペースト材埋め込み法などを利用する方法が従来から提案されている。
【０００５】
電気メッキ法を利用する場合、例えば、ベース基板１００の前記一表面側および前記他表面側および前記貫通孔１１０の内周面にシード層（図示せず）を形成した後に、当該シード層の表面に貫通配線部２１０に用いられる導電性材料を貫通孔１１０の内側が埋め込まれるように析出させることによって貫通配線部２１０の形成を行う。溶融金属埋め戻し法を用いる場合、例えば、減圧した雰囲気下で溶融金属中にベース基板１００を浸漬し、その後にベース基板１００を浸漬した状態で溶融金属を加圧することで貫通孔１１０内に溶融金属を充填し、さらにその後にベース基板１００を溶融金属より引き上げて冷却することで溶融金属を硬化させることによって貫通配線部２１０の形成を行う。ペースト材埋め込み法を用いる場合、例えば、導電ペースト（例えば、銅ペーストや銀ペースト）を貫通孔１１０内に充填した後に加熱して硬化させることで貫通配線部２１０の形成を行う。
【０００６】
図３（ａ）は電気メッキ法により貫通配線部２１０を形成した例を示しており、貫通配線部２１０を形成した後には、貫通配線部２１０の不要部分（ベース基板１００の前記一表面を含む平面および前記他表面を含む平面から突出した部分）を除去する。
【０００７】
ここで、貫通配線部２１０の不要部分の除去は、例えば、化学的機械的研磨（ChemicalMechanical Polishing：ＣＭＰ）により行う。ここで、ＣＭＰにより貫通配線部２１０の不要部分を除去するにあたっては、図３（ｂ）に示すように、研磨パッド３００を用いて貫通配線部２１０を研磨し、図３（ｃ）に示す構造を得る。
【０００８】
この後に、ベース基板１００の前記一表面側および前記他表面側それぞれにパッド２２０をスパッタ法により形成することで、図３（ｄ）に示すような貫通孔配線構造が得られる。
【特許文献１】特開２００３−３２８１８０号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７４６８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１９６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、貫通配線部２１０の不要部分を除去するために研磨パッド３００を用いて貫通配線部２１０を研磨した際には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、貫通配線部２１０に研磨パッド３００の移動方向に沿った応力（機械的な応力）がかかり、このような応力が繰り返し貫通配線部２１０にかけられた際には、貫通配線部２１０が塑性変形して、図４（ｃ）に示すように、貫通配線部２１０と貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じてしまうおそれがある。なお、図４（ａ），（ｂ）では、研磨パッド３００の移動方向を矢印で示している。
【００１０】
この後にパッド２２０を形成するにあたって、図４（ｃ）に示すように貫通配線部２１０と貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じていると、隙間４００上にはパッド２２０が形成されないために、図４（ｄ）に示すように、パッド２２０においてベース基板１００と接する部位２２１とパッド２２０において貫通配線部２１０と接する部位２２２との間に孔部２２３が生じ、このような孔部２２３によってパッド２２０の電気抵抗が高くなって、貫通孔配線構造の電気的性能が悪化するという問題があった。
【００１１】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造およびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の課題を解決するために、請求項１の発明では、ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に前記貫通配線部の端面および前記貫通孔の周部に重なる形で形成されたパッドとを備え、前記貫通配線部において前記パッドに接する端部からなるコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、パッドを形成する前工程として研磨パッドにより貫通配線部の不要部分を除去する研磨工程を行うにあたっては、研磨パッドからの応力（機械的な応力）を貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高いコンタクト部にて受けるので、貫通配線部が塑性変形して貫通配線部と貫通孔の内面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、パッドにおいてコンタクト部と接する部位とベース基板に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記コンタクト部は、前記他の部位よりも前記ベース基板との熱膨張率差が小さい導電性材料により形成されてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項２の発明によれば、パッドを形成するにあたってベース基板を加熱した場合であっても、貫通配線部においてパッドと接する端部であるコンタクト部とベース基板の貫通孔の内周面との間に隙間が生じにくくなるから、パッドにおいてコンタクト部と接する部位とベース基板に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００１６】
請求項３の発明では、請求項１または２の発明において、前記他の部位に用いられる導電性材料は、銅、金、銀、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の発明によれば、金属のなかでも電気伝導度が高い金属である銅、金、銀およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料により貫通配線部の他の部位が形成されてなるので、貫通配線部の電気抵抗を低くできるから、電気的性能を向上でき、しかも貫通配線部の他の部位は電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部の形成が容易になる。
【００１８】
請求項４の発明では、請求項１〜３のうちいずれか１項の発明において、前記コンタクト部に用いられる導電性材料は、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステン、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明によれば、金属のなかでも弾性率が高く、熱膨張率が低い金属であるニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステンおよびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料によりコンタクト部が形成されてなるので、研磨パッドなどによる応力および熱応力によるコンタクト部の変形をさらに抑制でき、結果として電気的性能のさらなる向上が図れ、しかもコンタクト部は電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部の形成が容易になる。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、前記コンタクト部に用いられる導電性材料に、金または白金を含有させたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明によれば、コンタクト部の表面に不動態被膜が形成されてしまうことを抑制できるから、コンタクト部とパッドとの密着性を向上できて、コンタクト部とパッドとの接触抵抗が小さくなり、さらなる電気的性能の向上が図れる。
【００２２】
請求項６の発明では、ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の一表面側および他表面側に前記貫通配線部の端面と前記貫通孔の周部に重なる形でそれぞれ形成された第１のパッドおよび第２のパッドとを備え、前記貫通配線部において前記第１のパッドに接する端部からなる第１のコンタクト部および前記第２のパッドに接する端部からなる第２のコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる貫通孔配線構造の形成方法であって、前記貫通孔が形成されたベース基板の前記一表面側にシード層を形成してから電気メッキ法によりシード層を用いて前記第１のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第１のコンタクト部を形成した後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記第１のコンタクト部の表面から前記厚み方向に沿って前記他の部位に用いられる導電性材料を析出させて前記他の部位を形成し、その後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記他の部位の表面から前記厚み方向に沿って前記第２のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第２のコンタクト部を形成し、さらにその後に、少なくとも各コンタクト部の不要部分を研磨により除去してから、前記ベース基板の前記一表面側および前記他表面側に前記第１のパッドおよび前記第２のパッドをそれぞれ形成することを特徴とする。
【００２３】
請求項６の発明によれば、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できて電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造を容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００２４】
請求項１の発明は、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、電気的性能の向上が図れるという効果を奏する。
【００２５】
請求項６の発明は、貫通孔の開口近傍において貫通配線部と貫通孔の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できて電気的性能の向上が図れる貫通孔配線構造を容易に形成することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本実施形態の貫通孔配線構造は、例えば、図１（ｇ）に示すようにシリコン基板を基礎として形成されたベース基板１に設けられている。ここで、ベース基板１は、例えば、圧力センサや加速度センサなどの半導体装置（図示せず）に用いられるものであって、その厚み方向（図１（ｇ）における上下方向）には断面円形状の貫通孔１０が貫設されている。また、ベース基板１は、その厚み方向の一表面側（図１（ｇ）における下面側）および他表面側（図１（ｇ）における上面側）および貫通孔１０の内周面に、ＳｉＯ２層からなる絶縁層１１を備えている。なお、ベース基板１としては、厚みが１００μｍ〜６００μｍ程度のものを用いている。
【００２７】
ここで、貫通孔１０は、例えば、誘導結合プラズマ型のエッチング装置のような重返消掘が可能なエッチング装置を用いて反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）を行うことによりベース基板１に形成すればよく、絶縁層１１は、熱酸化法によりベース基板１を酸化することによって、ベース基板１の前記一表面側および前記他表面側および貫通孔１０の内周面に形成されている。
【００２８】
本実施形態の貫通孔配線構造は、図１（ｇ）に示すように、ベース基板１の厚み方向に貫設した貫通孔１０の内側に形成された貫通配線部２と、ベース基板１の厚み方向の両表面側それぞれに貫通配線部２の端面および貫通孔１０の周部に重なる形で形成されたパッド５，５とを備え、貫通配線部２においてパッド５，５それぞれに接する端部からなるコンタクト部３，３が、貫通配線部２における他の部位である主部４よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる。
【００２９】
ここで、主部４に用いられる導電性材料としては、電気伝導度が高い導電性材料、例えば、金属のなかでも比較的電気伝導度が高い金属である銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数を用いている。なお、主部４に用いられる導電性材料は、上記の例の他に、例えば炭素、ポリマー材料、導電性を持たせた半導体などを用いることができるが、これらは上記の例に比べて電気伝導度が低いため、上記の例を用いるほうが好ましい。
【００３０】
コンタクト部３に用いられる導電性材料としては、例えば主部４よりも弾性率が高く、熱膨張率が低い導電性材料であるニッケル（Ｎｉ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、タングステン（Ｗ）、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数の導電性材料を用いている。なお、コンタクト部３の材料としてタングステンを用いた場合には、タングステンは単独では電気メッキ法によりメッキすることができないため、Ｎｉ−Ｗ合金などの合金として用いる。
【００３１】
以下に、本実施形態の貫通孔配線構造の形成方法について図１（ａ）〜（ｇ）を参照して説明する。なお、以下の説明では、主部４の材料として銅、各コンタクト部３の材料としてＮｉ−Ｗ合金を用いた例について説明する。また、以下の説明では、必要に応じてベース基板１の厚み方向の前記一表面側に形成されたパッド（以下、「第１のパッド」と称する）５を符号５ａで表し、前記他表面側に形成されたパッド（以下、「第２のパッド」と称する）５を符号５ｂで表し、第１のパッド５ａに接するコンタクト部（以下、「第１のコンタクト部」と称する）３を符号３ａで表し、第２のパッド５ｂに接するコンタクト部（以下、「第２のコンタクト部」と称する）３を符号３ｂで表す。
【００３２】
まず、図１（ａ）に示すように貫通孔１０および絶縁層１１が形成されたベース基板１の前記一表面側に、シード層１２をスパッタ法により形成する。ここで、シード層１２としては、Ｔｉ層およびＴｉ層を覆うＣｕ層からなる金属薄膜を用いている。なお、シード層１２を形成する際には、ベース基板１の前記一表面側にのみ形成することが好ましいが、図１（ｂ）に示すように貫通孔１０の内周面にまでシード層１２が形成された場合であっても、貫通孔１０の内周面に形成されたシード層１２の厚み寸法はコンタクト部３の径寸法に比べて非常に小さいため問題はない。また、シード層１２の材料として、コンタクト部３と同じ材料を用いれば、シード層１２が貫通孔１０の内周面に形成されたことによる影響をなくすことができる。
【００３３】
シード層１２を形成した後には、シード層１２を用いてＮｉ−Ｗ合金（コンタクト部３に用いられる導電性材料）を、電気メッキ法により貫通孔１０において第１のコンタクト部３ａを形成するための部位が隙間なく埋め込まれるようにして析出させて第１のコンタクト部３ａを形成して、図１（ｃ）に示す構造を得る。ところで、第１のコンタクト部３ａの導電性材料はＮｉ−Ｗ合金であるから、主部４の導電性材料である銅に比べて電気伝導度が低く、そのため、貫通孔配線構造の電気的性能を考慮すれば、第１のコンタクト部３ａの厚みは薄いほうがよい。しかしながら、第１のコンタクト部３ａの厚みが薄すぎると後述する研磨工程によって第１のコンタクト部３ａがなくなってしまうおそれがあるため、第１のコンタクト部３ａは、研磨工程によってなくなってしまうことがないような厚みに設定することが好ましい。本実施形態では、第１のコンタクト部３ａの厚みを１μｍ〜５０μｍ程度に設定している。
【００３４】
第１のコンタクト部３ａを形成した後には、電気メッキ法により主部４の形成を行う。主部４を形成するにあたっては、第１のコンタクト部３ａを陰極として用い、ベース基板１の前記他表面側に対向配置した陽極（図示せず）と第１のコンタクト部３ａとの間に通電して、貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面側に臨む第１のコンタクト部３ａの表面（図１（ｃ）における上面）からベース基板１の厚み方向に沿って銅（主部４に用いられる導電性材料）を、貫通孔１０において主部４を形成するための部位が隙間なく埋め込まれるように析出させるようにし、これにより図１（ｄ）に示す構造を得る。
【００３５】
主部４を形成した後には、電気メッキ法により第２のコンタクト部３ｂの形成を行う。第２のコンタクト部３ｂを形成するにあたっては、前記陽極と第１のコンタクト部３ａとの間に通電して、貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面側に臨む主部４の表面（図１（ｄ）における上面）からベース基板１の厚み方向に沿ってＮｉ−Ｗ合金（コンタクト部３に用いられる導電性材料）を、貫通孔１０において第２のコンタクト部３ｂを形成するための部位が隙間なく埋め込まれるように析出させるようにし、これにより図１（ｅ）に示す構造を得る。なお、第２のコンタクト部３ｂの厚みは、第１のコンタクト部３ａと同様の値に設定すればよい。
【００３６】
この後には、ＣＭＰにより各コンタクト部３ａ，３ｂの不要な部位を除去することで、図１（ｆ）に示すような貫通配線部２を得る。ここで、本実施形態では、第１のコンタクト部３ａにおいて貫通孔１０よりベース基板１の前記一表面を含む平面から突出している部位と、第２のコンタクト部３ｂにおいて貫通孔１０よりベース基板１の前記他表面を含む平面から突出している部位とを除去している。したがって、本実施形態では、第１のコンタクト部３ａと第２のコンタクト部３ｂと主部４それぞれの厚みの合計値がベース基板１の厚みに等しくなる。また、第１のコンタクト部３ａの研磨と同時に、ベース基板１の前記一表面側に形成されたシード層１２を研磨することによって除去している。
【００３７】
ここで、ＣＭＰにより除去される部位は、主部４の材料である銅よりも弾性率が高い材料であるＮｉ−Ｗ合金を用いて形成されたコンタクト部３であるから、ＣＭＰを行う際に研磨パッドにより応力（機械的な応力）がかけられた場合に、塑性変形してしまうことを抑制でき、その結果、コンタクト部３と貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できる。
【００３８】
ＣＭＰを行った後には、ベース基板１の前記一表面側に第１のパッド５ａを、前記他表面側に第２のパッド５ｂをそれぞれ形成する。パッド５を形成するにあたっては、パッド５とコンタクト部３との密着性を向上するために貫通孔１０より露出するコンタクト部３の表面（すなわち貫通配線部２の端面）を不活性ガスによりプラズマ処理を行う。この後に、スパッタ法によりベース基板１の前記一表面側および前記他表面側それぞれにコンタクト部３の表面および貫通孔１０の周部に重なる形で、Ｔｉ層およびＴｉ層の表面を覆うＡｕ層からなるパッド５を形成する。なお、パッド５の材料としては、コンタクト部３と同じ導電性材料を用いることが好ましく、このようにすれば、コンタクト部３とパッド５との密着性をより向上することができる。
【００３９】
以上により図１（ｇ）に示す構造の貫通孔配線構造が得られ、この貫通孔配線構造によれば、パッドを形成する前工程として研磨パッドにより貫通配線部２の不要部分を除去する研磨工程を行うにあたっては、研磨パッドからの応力（機械的な応力）を貫通配線部２における他の部位からなる主部４よりも弾性率が高いコンタクト部３にて受けるので、貫通配線部２が塑性変形して貫通配線部２と貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じてしまうことを抑制できるから、パッド５においてコンタクト部３と接する部位とベース基板１に接する部位との間に孔部が生じて電気抵抗が高くなってしまうことを抑制できて、電気的性能の向上が図れる。
【００４０】
ところで、従来の貫通孔配線構造では、貫通配線部２１０の導電性材料として銅が用いられることが多く、またベース基板１００の基礎としてはシリコン基板が用いられることが多いため、銅とシリコンとの熱膨張率差によって電気的性能が悪化するという問題も生じていた。
【００４１】
例えば、スパッタ法によりパッド２２０を形成する際には、ベース基板１００を加熱する必要があり、このようにベース基板１００が加熱された状態でパッド２２０が形成されると、たとえ図５（ａ）に示すように研磨時に生じる機械的な応力によって貫通配線部２１０が塑性変形していなくても、ベース基板１００の温度が常温に戻る際に、図５（ｂ）に示すように、銅とシリコンとの熱膨張率差によって貫通配線部２１０とベース基板１００の貫通孔１１０の内周面との間に隙間４００が生じてしまい、その結果、パッド２２０において貫通配線部２１０と接する部位２２２とベース基板１００に接する部位２２１との間に孔部２２３が生じ、パッド２２０の電気抵抗が高くなって電気的性能が悪化してしまう。
【００４２】
かかる問題に対しても本実施形態の貫通孔配線構造によれば、コンタクト部３は、主部４よりもベース基板１との熱膨張率差が小さい導電性材料を用いて形成されてなるので、例えば、スパッタ法によりパッド５を形成するにあたってベース基板１を加熱した場合であっても、少なくとも貫通配線部２においてパッド５と接する端部であるコンタクト部３とベース基板１の貫通孔１０の内周面との間に隙間が生じにくくなるから、パッド５が断裂されて孔部が生じてしまうことを抑制でき、その結果、電気的性能の向上が図れる。
【００４３】
また、貫通配線部２の主部４の導電性材料として、金属のなかでも電気伝導度が高い金属である銅、金、銀およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数を用いているので、貫通配線部２の電気伝導度を高めることができ、しかも主部４を電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部２の形成が容易になる。
【００４４】
加えて、貫通配線部２のコンタクト部３の導電性材料として、金属のなかでも弾性率が高く、熱膨張率が低い金属であるニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステンおよびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数（以下、「ニッケルなど」と省略する）を用いているので、研磨パッドなどによる応力および熱応力による影響を低減でき、しかもコンタクト部３を電気メッキ法により形成できるから、貫通配線部２の形成がさらに容易になる。
【００４５】
ところで、ニッケルなどは、不動態化し易い金属であるから、コンタクト部３の表面には不動態被膜が形成されるおそれがあり、コンタクト部３の表面に不動態被膜が形成されていると、パッド５とコンタクト部３との密着性が悪くなり、貫通孔配線構造の電気的性能が低下するおそれがあった。このような不動態被膜は、上述したプラズマ処理によりある程度は除去されるものの、不動態被膜が厚い場合には、除去が十分ではなく、良好な密着性が得られなくなる場合がある。
【００４６】
このような不動態被膜がコンタクト部３の表面に形成されることを防止するには、ニッケルなどに金または白金を含有させればよい。ここで、ニッケルなどに金または白金を含有させる方法としては、ニッケルなどと金（または白金）とを溶解したメッキ液を用いて合成析出させる方法や、ニッケルなどを溶解したメッキ液中に金粉（または白金粉）を分散させたメッキ液を用いて分散析出させる方法などが採用できる。
【００４７】
このようにしてニッケルなどに金または白金を含有させたものを用いてコンタクト部３を形成すれば、コンタクト部３の表面に不動態被膜が形成されてしまうことを抑制でき、例え不動態被膜が形成されたとしてもその厚みを薄くできるので、上述のプラズマ処理によって十分に除去することができるから、コンタクト部３とパッド５との密着性を向上できて、コンタクト部３とパッド５との接触抵抗が小さくなり、電気的性能の向上が図れる。
【００４８】
ところで、図１（ｇ）に示す例では、ベース基板１の前記一表面側および前記他表面側の両方にパッド５を備えているが、パッド５は、ベース基板１の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に設けられていればよく、図２にベース基板１の前記他表面側にのみパッド５を設けた例を示す。
【００４９】
図２に示す貫通孔配線構造では、ベース基板１の前記一表面側に第１のパッド５ａおよびそれに接する第１のコンタクト部３ａを設ける代わりに、主部４が、ベース基板１の前記一表面側において貫通孔１０の開口および周部を覆うように形成されている。
【００５０】
以下に、図２に示す貫通孔配線構造の形成方法について説明する。まず、上述したように、ベース基板１の前記一表面側にシード層１２をスパッタ法により形成する。シード層１２を形成した後には、電気メッキ法により主部４を形成する。主部４を形成するにあたっては、シード層１２を陰極として用い、ベース基板１の前記他表面側に対向配置した陽極（図示せず）とシード層１２との間に通電して、シード層１２を基端としてベース基板１の厚み方向に沿って銅（主部４に用いられる導電性材料）を析出させることで、図２に示す構造の主部４を得る。
【００５１】
この後には、上述したように電気メッキ法によりコンタクト部３の形成を行い、ＣＭＰによりコンタクト部３の不要部分（ベース基板１の前記他表面を含む平面より突出する部分）を除去してから、ベース基板１の前記他表面側にパッド５を形成することで、図２に示す貫通孔配線構造が得られ、このようにして得られた貫通孔配線構造であっても、図１（ｇ）に示す場合と同様の効果が得られる。
【００５２】
なお、ベース基板１の基礎としては、シリコン基板などの半導体基板の代わりに、絶縁性基板、または絶縁層で被覆した導体基板（金属基板や、ｐ形シリコン基板やｎ形シリコン基板などの導電性を持たせた半導体基板など）を用いてもよい。また、半導体装置としては、シリコンウェハなどを用いた圧力センサや加速度センサなどの物理センサの他に、化学センサ、光デバイス、高周波デバイスなどが挙げられる。また、本実施形態の貫通孔配線構造は、上述したような半導体装置のパッケージ部品（例えばケースやカバーなど）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の一実施形態の貫通孔配線構造の形成方法の説明図である。
【図２】同上における他例の貫通孔配線構造の概略断面図である。
【図３】従来の貫通孔配線構造の形成方法の説明図である。
【図４】従来の貫通孔配線構造の説明図である。
【図５】従来の貫通孔配線構造の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１ ベース基板
２ 貫通配線部
３，３ａ，３ｂ コンタクト部
４ 主部（他の部位）
５，５ａ，５ｂ パッド
１０ 貫通孔
１２ シード層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に前記貫通配線部の端面および前記貫通孔の周部に重なる形で形成されたパッドとを備え、前記貫通配線部において前記パッドに接する端部からなるコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなることを特徴とする貫通孔配線構造。
【請求項２】
前記コンタクト部は、前記他の部位よりも前記ベース基板との熱膨張率差が小さい導電性材料により形成されてなることを特徴とする請求項１記載の貫通孔配線構造。
【請求項３】
前記他の部位に用いられる導電性材料は、銅、金、銀、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする請求項１または２記載の貫通孔配線構造。
【請求項４】
前記コンタクト部に用いられる導電性材料は、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステン、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の貫通孔配線構造。
【請求項５】
前記コンタクト部に用いられる導電性材料に、金または白金を含有させたことを特徴とする請求項４記載の貫通孔配線構造。
【請求項６】
ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の一表面側および他表面側に前記貫通配線部の端面と前記貫通孔の周部に重なる形でそれぞれ形成された第１のパッドおよび第２のパッドとを備え、前記貫通配線部において前記第１のパッドに接する端部からなる第１のコンタクト部および前記第２のパッドに接する端部からなる第２のコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる貫通孔配線構造の形成方法であって、前記貫通孔が形成されたベース基板の前記一表面側にシード層を形成してから電気メッキ法によりシード層を用いて前記第１のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第１のコンタクト部を形成した後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記第１のコンタクト部の表面から前記厚み方向に沿って前記他の部位に用いられる導電性材料を析出させて前記他の部位を形成し、その後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記他の部位の表面から前記厚み方向に沿って前記第２のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第２のコンタクト部を形成し、さらにその後に、少なくとも各コンタクト部の不要部分を研磨により除去してから、前記ベース基板の前記一表面側および前記他表面側に前記第１のパッドおよび前記第２のパッドをそれぞれ形成することを特徴とする貫通孔配線構造の形成方法。
【請求項１】
ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の両表面側の少なくとも一方に前記貫通配線部の端面および前記貫通孔の周部に重なる形で形成されたパッドとを備え、前記貫通配線部において前記パッドに接する端部からなるコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなることを特徴とする貫通孔配線構造。
【請求項２】
前記コンタクト部は、前記他の部位よりも前記ベース基板との熱膨張率差が小さい導電性材料により形成されてなることを特徴とする請求項１記載の貫通孔配線構造。
【請求項３】
前記他の部位に用いられる導電性材料は、銅、金、銀、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする請求項１または２記載の貫通孔配線構造。
【請求項４】
前記コンタクト部に用いられる導電性材料は、ニッケル、ロジウム、ルテニウム、タングステン、およびこれらの少なくとも１種を含む群から選択される１または複数であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項記載の貫通孔配線構造。
【請求項５】
前記コンタクト部に用いられる導電性材料に、金または白金を含有させたことを特徴とする請求項４記載の貫通孔配線構造。
【請求項６】
ベース基板の厚み方向に貫設した貫通孔の内側に形成された貫通配線部と、前記ベース基板の厚み方向の一表面側および他表面側に前記貫通配線部の端面と前記貫通孔の周部に重なる形でそれぞれ形成された第１のパッドおよび第２のパッドとを備え、前記貫通配線部において前記第１のパッドに接する端部からなる第１のコンタクト部および前記第２のパッドに接する端部からなる第２のコンタクト部が、前記貫通配線部における他の部位よりも弾性率が高い導電性材料により形成されてなる貫通孔配線構造の形成方法であって、前記貫通孔が形成されたベース基板の前記一表面側にシード層を形成してから電気メッキ法によりシード層を用いて前記第１のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第１のコンタクト部を形成した後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記第１のコンタクト部の表面から前記厚み方向に沿って前記他の部位に用いられる導電性材料を析出させて前記他の部位を形成し、その後に、電気メッキ法により前記貫通孔より前記ベース基板の前記他表面側に臨む前記他の部位の表面から前記厚み方向に沿って前記第２のコンタクト部に用いられる導電性材料を析出させて前記第２のコンタクト部を形成し、さらにその後に、少なくとも各コンタクト部の不要部分を研磨により除去してから、前記ベース基板の前記一表面側および前記他表面側に前記第１のパッドおよび前記第２のパッドをそれぞれ形成することを特徴とする貫通孔配線構造の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１３５４８２（Ｐ２００８−１３５４８２Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１９３２９（Ｐ２００６−３１９３２９）
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２７日（２００６．１１．２７）
【出願人】（０００００５８３２）松下電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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