貫通電極基板の製造方法
【課題】生産効率を上げて製造コストを低減することが可能な貫通電極基板の製造方法を提供する。
【解決手段】貫通電極基板の製造方法は、基板１１０の第１面に凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成し、基板の第１面上に凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置し、導電部材２１０上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成し、導電性バンプと凹部とが絶縁性樹脂層を介して対向する位置に基板と導電部材とを配置し、基板と導電部材とを近づけて導電性バンプで絶縁性樹脂層を貫通し、導電性バンプを凹部の底面に接触させ、基板と導電部材とを接合することを特徴とする。
【解決手段】貫通電極基板の製造方法は、基板１１０の第１面に凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成し、基板の第１面上に凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置し、導電部材２１０上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成し、導電性バンプと凹部とが絶縁性樹脂層を介して対向する位置に基板と導電部材とを配置し、基板と導電部材とを近づけて導電性バンプで絶縁性樹脂層を貫通し、導電性バンプを凹部の底面に接触させ、基板と導電部材とを接合することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表裏を導通する貫通電極を備えた貫通電極基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高密度、小型化が進み、ＬＳＩチップが半導体パッケージと同程度まで縮小化しており、ＬＳＩチップを２次元配置することのみによる高密度化は限界に達しつつある。そこで実装密度を上げるためにＬＳＩチップを分け、それらを３次元に積層する必要がある。また、ＬＳＩチップを積層した半導体パッケージ全体を高速動作させるために積層回路同士を近づけ、積層回路間の配線距離を短くする必要がある。
【０００３】
そこで、上記の要求に応えるべく、ＬＳＩチップ間のインターポーザとして基板の表裏を導通する導通部を備えた貫通電極基板が提案されている（特許文献１）。特許文献１によれば、貫通電極基板は、基板に設けられた貫通孔内部を電解めっきによって導電材（Ｃｕ）を充填することで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１により提案された貫通電極基板の製造方法は、充填めっきによりボイドのない貫通電極を形成しようとすると、電解めっき工程に長時間を要するので、生産効率が低下し、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の従来の問題点を鑑みてなされたものであり、生産効率を上げて製造コストを低減した貫通電極基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、基板の第１面に凹部を形成し、前記基板の前記第１面上に前記凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層を配置し、導電部材上に導電性バンプを形成し、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に前記基板と前記導電部材とを配置し、前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、第１面に形成された凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層が配置された基板と、導電性バンプが形成された導電部材とを、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に配置し、前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする。
【０００９】
前記絶縁性樹脂層の一部が、前記凹部の内部に導入され、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプと前記凹部の内壁との間に介設してもよい。
【００１０】
前記基板と前記導電部材とを減圧下で接合してもよい。
【００１１】
前記基板と前記導電部材を接合した後、前記導電部材をパターニングして配線層を形成してもよい。
【００１２】
前記配線層が形成された前記基板上に支持基板を配置し、前記基板の前記第１面と対になる第２面から前記基板を薄化して、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプを露出させて前記基板の前記第１面と前記第２面とを導通させる導通部を形成し、前記導通部を形成した後、前記支持基板を除去してもよい。
【００１３】
前記基板には開口径が異なる前記凹部が複数形成され、前記凹部の内部の体積にそれぞれ対応して前記導電性バンプの体積を設定してもよい。
【００１４】
前記導電性バンプの高さを、それぞれ対応する前記凹部の深さの値より高く設定してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生産効率を上げて製造コストを低減することが可能な貫通電極基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る貫通電極基板及びその製造方法について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施することができる。
【００１８】
（１．貫通電極基板の構成）
図１は本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の断面図である。本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００は、コアとなる基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを備えている。貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部には導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃが形成されている。基板１１０はシリコンなどの半導体材料からなる。後述するが、基板１１０にエッチング、サンドブラストなどの方法により貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを形成するための凹部が形成され、凹部を形成した反対側から研磨などにより薄化して貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成される。本実施形態においては、基板１１０はシリコンからなる半導体基板とするが、特に制限は無く、例えば、ガラス、石英、サファイアなどの無機材料からなる基板１１０であってもよい。また、基板１１０は、高温下又は減圧下で用いることができるものであることが好ましい。基板１１０の厚みには特に制限は無いが、好ましくは後述する導電性バンプの形成可能な高さの値よりも薄くするとよい。具体的には、例えば３μｍ〜２００μｍであるとよい。より好ましくは５μｍ〜１００μmであるとよい。なお、図１においては、説明の便宜上、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを３つしか図示していないが、基板１１０には複数の貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成され、それぞれの貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃが形成される。
【００１９】
本実施形態において、基板１１０自体が所望の絶縁性を有していない場合には、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁及び基板１１０の表面には電気絶縁性確保のための絶縁膜を設けるとよい。絶縁膜の図示は省略している。絶縁膜は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ等の無機材料、高分子などの有機材料などが単層又は積層されて構成されてもよい。ＳｉＯ2であれば熱酸化法、ＣＶＤ法などにより形成される。絶縁膜の厚みは、所望の絶縁性が確保できれば特に限定されない。例えば、０．１μｍ〜３μｍとしてもよい。
【００２０】
本実施形態において、絶縁膜が形成された貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁の少なくとも一部及び基板１１０上には絶縁性樹脂層１１３が配置される。絶縁性樹脂層１１３は、制限はないが、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることが好ましい。導電性バンプの当接に対してよく変形し、加熱することでイミド化するからである。また、例えば東レ社のＬＰＡ１５のような感光性のポリイミド接着シートも好ましい態様といえる。貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対応する部位を選択的に除去することができるからである。絶縁性樹脂層１１３は、基板１１０の表面から貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁に沿って、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部において導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁との間の空隙を埋めるように配置される。基板１１０の表面上の絶縁性樹脂層１１３の厚みは、制限はないが、例えば５μｍ〜５０μｍである。
【００２１】
本実施形態においては、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの開口径には特に制限はなく、貫通電極基板１００の仕様等に応じて適宜設定し得る。例えば、開口径は１０μｍ〜２００μｍとするとよい。
【００２２】
本実施形態において、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに導電材料が充填された、基板１１０の表裏の導通をとる配線である。導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃに用いる導電材料として、後述するように、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｕ）などの金属材料、又は導電性カーボンなどを用いることが好ましい。
【００２３】
本実施形態において、基板１１０の表裏に露出した導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ上には、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと電気的に接続される配線パターンが形成されている。配線パターンは、パターニングされた導電性部材により形成されたパッドや配線等を含む。本実施形態において、図１に図示したように、基板１１０上に配置された絶縁性樹脂層１１３上に、配線パターン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｄが形成され、配線パターン２１０ｂ、２１０ｃは絶縁性樹脂層１１３から露出した導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとそれぞれ接続される。配線パターン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｄの上には、さらに導電性の端子３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｄが形成されてもよい。配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ及び端子３１１ａ〜３１１ｄの間には、各々の電気絶縁性を確保するための絶縁層２３２ａ〜２３２ｅが形成される。また、基板１１０の裏面において露出された導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、配線パターン５１２ａ、５１２ｂとそれぞれ接続される。なお、図示していないが、基板１１０と配線パターン５１２ａ、５１２ｂの間に感光性ポリイミドの絶縁層があっても良い。配線パターン５１２ａ、５１２ｄ上にさらに配線パターン６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃが形成され、配線パターン６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ上には導電性の端子７１２ａ、７１２ｂ、７１２ｃが形成されてもよい。配線パターン５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子７１２ａ〜７１２ｃの間には、各々の電気絶縁性を確保するための絶縁層５１１ａ〜５１１ｃ、６１１ａ〜６１１ｄ、７１１ａ〜７１１ｄが形成される。なお、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃの構成は上述した構成に限定されるものではなく、仕様等に応じて適宜変更され得る。本実施形態では、基板１１０の表裏両面に複数層の配線層を備えた貫通電極基板１００を示した。基板１１０の表裏に一層又は複数層からなる配線層が、基板１１０の表のみ若しくは裏のみに形成されてもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００は、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋める絶縁性樹脂層１１３が配置されることから、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部にボイド（空隙）が生じることを防ぐことができる。また、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃから生じるガスは、絶縁性樹脂層１１３を通じて外へ放出することにより配線等の浮きによる接続不良を防止することができる。
【００２５】
（２．貫通電極基板１００の製造方法）
以下、図２Ａ乃至図１０を参照して本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図２Ａ乃至図６Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。図２Ａ乃至図５は本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程を説明する図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【００２７】
（１）基板１１０の準備及び凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの形成（図２Ａ（ａ）、（ｂ））
本実施形態においては、シリコンからなる基板１１０を準備する。基板１１０の厚みは特に限定されないが、支持性を考慮して３００μｍ〜８００μｍとするとよい。基板１１０の第１面側にレジスト、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、金属などから選択されるマスク（図示せず）を形成した後、そのマスクを介して基板１１０を厚み方向にエッチング、サンドブラスト等により、有底状の凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成する。エッチング方法としてはＲＩＥ法、ＤＲＩＥ法などを用いることができる。基板１１０にこのような有底孔の凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成した後、後述する工程において基板１１０を他方の面側から研磨して開口させることにより、図１に示した貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成される。
【００２８】
（２）絶縁膜の形成
基板１１０の表面及び凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁に絶縁膜（図示せず）を形成する。本実施形態においては、絶縁膜は酸化シリコン膜であり、熱酸化法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００２９】
（３）絶縁性樹脂層１１３の形成（図２Ａ（ｃ））
凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの形成された基板１１０上に、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口部を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置する。絶縁性樹脂層１１３は、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を塗布して形成することができる本実施形態においては、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂又は感光性ポリイミド接着シートを用いる。絶縁性樹脂層１１３の厚みは、５μｍ〜５０μｍであってもよいが、後述する工程において導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを貫通させることができ、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めることが可能な程度の厚みであることが好ましい。
【００３０】
絶縁性樹脂層１１３は、感光性のドライフィルムレジストを用いてもよく、当該ドライフィルムレジストを基板１１０にラミネートして配置してもよい。基板１１０上に配置された際に凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと対向する位置に、予めパターニングにより複数の孔を形成しておいてもよい。これにより、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを絶縁性樹脂層１１３に貫通させることが容易となる。ここで、絶縁性樹脂層１１３に形成される複数の孔は、後述する工程において絶縁性樹脂層１１３の一部が凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ内に充填されるように、予め凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口径よりも小さい径を有するように形成することが好ましい。
【００３１】
（４）導電部材２１０の準備（図２Ｂ（ａ））
導電部材２１０は、例えば、金属材料からなりであり、シート形状を有するものを用いる。導電部材２１０の厚みは、特に限定されないが、後述する工程において配線層として利用することができる厚みを有するものであることが好ましい。本実施形態においては、導電部材２１０として厚みが５μｍ〜２０μｍの銅箔を準備する。導電部材２１０は、導電性バンプが形成される面が粗化処理されたものであってもよい。
【００３２】
（５）導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形成（図２Ｂ（ｂ））
導電部材２１０の表面上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成する。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、スクリーン印刷法など公知の方法を用いて形成される。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成するには、例えば、せん断速度１（１／ｓ）のときの粘度が、２０℃において１０７０Ｐａ・ｓ、２３℃において１１１０Ｐａ・ｓ、２６℃において１２９０Ｐａ・ｓである銀ペーストや銅ペーストなどの金属含有の導電性ペーストを用いるとよい。本実施形態においては、銀ペーストを用いることとする。なお、導電部材２１０が粗化処理されている場合には、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは導電部材２１０の粗化処理された表面上に形成される。これにより、導電部材２１０上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを付着させることが容易になり、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、より強固に接合させることが可能となる。例えば、光学式表面形状測定器等により測定した数値で、粗面化の程度をＲｚ０．５μｍ〜Ｒｚ８．０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状は、本実施形態においては、図２Ｂ（ｂ）に示すように、先端の尖った略錐体形状を有していてもよい。導電性バンプを先端の尖った略錐体形状とすることで、絶縁性樹脂層１１３を容易に貫通させることができるからである。このとき、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さは、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口部から底面までの深さよりも大きくなるように形成する。例えば、導電性バンプの高さは、５μｍ〜２３０μｍとするとよい。また、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの断面の径が、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口径よりも小さくなるように導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成する。
【００３４】
導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状は、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、基板１１０上に配置された絶縁性樹脂層１１３を貫通して凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面まで接触することが可能な形状を有していれば、図２Ｂ（ｂ）に図示した形状に限定されない。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに図示したように、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは様々な形状を有することができる。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、図６Ａ（ａ）に示した導電性バンプ２１３ａ、２１３ｂのように円錐台形状を有してもよく、図６Ａ（ｂ）に示した導電性バンプ２１４ａ、２１４ｂのように略四角柱状の形状を有してもよい。また、図６Ｂ（ａ）に示した導電性バンプ２１５ａ、２１５ｂのように円柱状の形状を有していてもよく、図６Ｂ（ｂ）に示した導電性バンプ２１６ａ、２１６ｂのように円柱状の形状と円錐状の形状とを組み合わせた形状を有していてもよい。また、図６Ｂ（ｃ）に示した導電性バンプ２１７ａ、２１７ｂのように、絶縁性樹脂層１１３に導電性バンプが当接したとき、接触部分に所定の圧力がかかり絶縁性樹脂層１１３を貫通するような形状であれば、先端が尖っていない形状を有していてもよい。また、絶縁性樹脂層１１３を貫通しやすくするため、例えば東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５のようなものを用いて予め樹脂に孔を開けておいても良い。
【００３５】
（６）基板１１０と導電部材２１０との接合（図３乃至図５）
減圧下で基板１１０と導電部材２１０とを接合する。まず、図３（ａ）に図示するように、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃとが絶縁性樹脂層１１３を介してそれぞれ対向する位置に、基板１１０の絶縁性樹脂層１１３の形成された面と導電部材２１０の導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形成された面とを対向させて配置する。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１１０と導電部材２１０を近接させて導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃで絶縁性樹脂層１１３を貫通し、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部に侵入させる。なお、図４及び図５に示すように、基板１１０が上側に配置され、導電部材２１０が下側に配置されて接合されてもよい。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの先端が凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面に接触して潰れ、絶縁性樹脂層１１３と導電部材２１０の対向する面同士がそれぞれ接合されるまで、基板１１０と導電部材２１０とをプレスする。このとき、基板１１０と導電部材２１０とが配置されたチャンバ内の圧力を下げた減圧下または真空下でプレスを行うことが好ましい。減圧下または真空状態でプレスを行うことで、絶縁性樹脂層１１３が、後述する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内部の充填をより確実にできるからである。図３（ｃ）及び図４（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの先端は凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面に当接し、押し潰されるように変形し、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ及び絶縁性樹脂層１１３の一部が充填される。凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部には、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの侵入とともに引き込まれて導入された絶縁性樹脂層１１３の一部が、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めるように充填される。このとき、基板１１０は、支持性のある厚さを有しており、かつ有底孔である凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを有する基板１１０を用いるので、プレス工程等を安定して行うことができるため、製造上有利である。
【００３７】
図５（ａ）は、図４（ｂ）に示したＸ部分の拡大図であり、略錐体形状を有していた導電性バンプ２１１ａが、上述したプレスにより、略柱状の形状にまで変形した状態を、模式的に図示している。図５（ａ）に図示したように、導電性バンプ２１１ａは凹部１１２ａの底面にまで十分に充填される。また、図５（ａ）に図示したように、導電部材２１０の接合面と対向する裏面には若干の凸部２１０ｋが生じることがある。
【００３８】
なお、本実施形態においては、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることから、上述した減圧下または真空状態でのプレス時に、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を加熱することでイミド化させ、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂層１１３により導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めつつ、それぞれを強固に接合させることも可能となる。このとき、絶縁性樹脂層１１３のポリイミド樹脂は、例えば、２００℃で１時間以上加熱することによりイミド化させることができる。なお、東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５を用いる場合には、１６０℃で１時間以上加熱することによりイミド化させてもよい。
【００３９】
（７）導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの形成（図５（ｂ））
図５（ｂ）は、図５（ａ）に図示した基板１１０の第１面と対向する第２面を研磨等して基板１１０を薄化して凹部１１２ａの底部を開口させることにより、基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ及び導通部２１２ａを形成した状態を模式的に示した図である。図示したように、導電性バンプ２１１ａは、基板１１０の表裏を導通する導通部２１２ａとなる。なお、図示していないが、導電部材２１０の不要部をパターニングしてエッチング等により除去することにより、図１に図示した導通部２１２ａ〜２１２ｃとそれぞれ接続される配線パターン２１０ａ〜２１０ｄを形成してもよい。
【００４０】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示したＡ−Ａ´線の断面を模式的に示した図である。図５（ｃ）に図示したように、貫通孔１１１ａの内壁と導通部２１２ａとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３が貫通孔１１１ａの内部に充填されることがわかる。本発明によれば、このような構成を有することより、貫通孔１１１ａの内部にボイド（空隙）が生じることを防ぐことができる。また、導通部２１２ａから含有されていた溶剤成分等が放出されることにより生じるガスを、絶縁性樹脂層１１３を通じて抜けさせることが可能となる。
【００４１】
基板１１０の表裏両面にビルドアップ法により、配線層を形成していく。以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。このような本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法によれば、従来の電解めっきによる導通部を備えた貫通電極基板の製造方法と比較して、短時間で生産効率を上げて貫通電極基板１００を製造することが可能となる。従って、製造コストを低減することも可能となる。また、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの接続不良を防止することができる。また、コアとなる基板１１０の厚みを、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さ以下の厚みとすることにより、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。なお、以下、第２の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程について、第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程と同様の工程による場合には、詳細な説明について省略する。
【００４３】
（１）基板１１０の準備及び凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの形成（図７Ａ（ａ）、（ｂ））
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、シリコンからなる基板１１０を準備する。基板１１０の一方の面側にマスク（図示せず）を形成した後、そのマスクを介して基板１１０を厚み方向にエッチングし、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを形成する。このとき、図７Ａ（ｂ）に図示したように、凹部１２２ａの開口径ａは、凹部１２２ｂ、１２２ｃの開口径ｂ、ｃよりも大きく形成する。開口径の大きさの差から、凹部１２２ａの内部の体積が、凹部１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積よりも大きい。
【００４４】
（２）絶縁膜の形成
基板１１０の表面及び凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内壁に絶縁膜（図示せず）を形成する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、絶縁膜は酸化シリコン膜であり、熱酸化法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００４５】
（３）絶縁性樹脂層１１３の形成（図７Ａ（ｃ））
凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの形成された基板１１０上に、第１の実施形態と同様に、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの開口部及び基板１１０の表面を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置する。絶縁性樹脂層１１３にはポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることができる。なお、絶縁性樹脂層１１３は、また、絶縁性樹脂層１１３を貫通しやすくするため、例えば東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５のようなものを用いて予め樹脂に孔を開けておいても良い。
【００４６】
（４）導電部材２１０の準備及び導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの形成（図７Ｂ（ａ）、（ｂ））
導電部材２１０は、本実施形態においても、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。導電部材２１０として、厚みが５μｍ〜２０μｍの銅箔を準備する。導電部材２１０の表面上に、図７Ｂ（ａ）及び（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃを形成する。導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃも、第１の実施形態と同様に、金属ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより形成する。
【００４７】
図７Ｂ（ａ）及び（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの形状は、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、それぞれが対向する凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積に対応させて形成する。本実施形態においては、凹部１２２ａに対応する導電性バンプ２２２ａ、２２３ａの体積が、凹部１２２ｂ、１２２ｃに対応する導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃ、２２３ｂ、２２３ｃの体積よりも大きくなるように形成する。
【００４８】
図７Ｂ（ａ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは、それぞれ円柱状または多角柱状などの柱状形状を有していてもよい。導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの平面視の径ｅ、ｆ、ｇは、それぞれ凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの開口径ａ、ｂ、ｃよりも小さくなるように形成する。また、導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの高さｈは、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの深さｄよりも大きくなるように形成する。このとき、導電性バンプ２２２ａの径ｅが、導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃの径ｆ、ｇの２倍である場合には、導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃと同じ大きさの導電性バンプを２列に繋げるように導電性バンプ２２２ａを形成することにより、異なる形状の導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを容易に形成することが可能となる。従来の電解めっきによる貫通電極の形成では、開口径の異なる孔に対して均一に導電材料を充填することは難しかった。本実施形態によれば、簡易な方法で、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部を充填することができ、形状がそれぞれ異なる導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを形成することが可能となる。
【００４９】
また、図７Ｂ（ｂ）に図示したように、錐体形状で、それぞれ異なる形状を有する導電性バンプ２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃを、導電部材２１０上にそれぞれ形成してもよい。図７Ｂ（ｂ）に図示した導電性バンプ２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、図７Ｂ（ａ）に図示した導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃと同様に、それぞれが対向する凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積に対応させて導電性バンプ２２３ａの体積が導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃの体積よりも大きくなるように形成する。図７Ｂ（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２３ａの高さｉが、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃの高さｊよりも高くなるように形成する。例えば、スクリーン印刷法を用いる場合には、導電性バンプ２２３ａを形成する際の金属ペーストを塗布する回数を、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃを形成する際の塗布回数よりも多い回数として、同じ位置に複数回金属ペーストを付着させることにより、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃとは高さの異なる導電性バンプ２２３ａを形成してもよい。
【００５０】
（５）基板１１０と導電部材２１０との接合、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの形成
図示していないが、第１の実施形態と同様に、減圧下又は真空状態で基板１１０と導電部材２１０とをプレスして接合した後、基板１１０を研磨して凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの底部を開口させる。これにより、凹部１２２ａ〜１２２ｃ及び導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃは、それぞれ基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとして形成される。
【００５１】
以上のようなプロセスにより、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることから、減圧下または真空状態でのプレス時に、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂をイミド化させ、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂層１１３により導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めつつ、それぞれを強固に接合させることが可能となる。従って、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３が貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に充填された貫通電極基板１００を得ることができる。また、第１の実施形態と同様に、基板１１０の厚みを、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの高さ以下の厚みとすることができるため、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。
【００５２】
従って、第２の実施形態によれば、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃをそれぞれ異なる形状に形成することが容易に可能となり、貫通電極基板１００の導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃをそれぞれ異なる形状にすることも容易に可能となる。また、従来の電解めっきによる導通部の製造方法と比較して、仕様に応じて異口径の導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを有する貫通電極基板１００を容易に製造することができるため、生産効率を上げることが可能となる。さらに、第１の実施形態と同様に、貫通電極基板１００の貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる接続不良を防止することができるため、貫通電極基板１００の電気特性を向上させることができる。
【００５３】
＜配線パターン及び端子の製造方法＞
以下、図８乃至図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃの製造方法について説明する。図８乃至図１０は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【００５４】
図８（ａ）は、図３（ｃ）に図示した基板１１０の接合された導電部材２１０に、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄを形成する工程を示した図である。基板１１０と導電部材２１０とを接合した後、導電部材２１０をパターニングすることにより、グランド層やパッドを含む配線パターン２１０ａ〜２１０ｄが形成される。
【００５５】
次に、図８（ｂ）に図示したように、導電部材２１０をパターニングして除去された凹部２３１ａ〜２３１ｃに、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより絶縁層２３２ａ〜２３２ｅを形成し、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ上に端子３１１ａ〜３１１ｄをシード層形成後の電解めっき等により形成する。本実施形態においては、絶縁性樹脂としてポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などを用いてもよい。また、それぞれ感光性タイプの樹脂であっても良い。これにより、端子３１１ａ〜３１１ｄ及び配線パターン２１０ａ〜２１０ｄの間をそれぞれ電気的に絶縁する絶縁層２３２ａ〜２３２ｅが形成される。このとき、端子３１１ａ〜３１１ｄ及び絶縁層２３２ａ〜２３２ｅの形成された表面は、図８（ｂ）に図示したように平坦化して形成する。
【００５６】
次に、図８（ｂ）に図示した端子３１１ａ〜３１１ｄ及び絶縁層２３２ａ〜２３２ｅ上に、図８（ｃ）に図示したように、支持基板４１０を３Ｍ（登録商標） ＷＳＳ（ウェーハサポートシステム）等のＵＶ硬化型接着剤などを用いて配置する。支持基板４１０は、例えばガラス基板を用いることができる。しかし、ガラス基板に限らず、平面性を有していれば金属材料からなる基板を用いてもよい。このような支持基板４１０を用いることにより、以後の工程において、基板１１０側の表面上に配線パターンや端子を形成する工程が容易に可能となる。なお、図８（ｃ）〜図１０（ｂ）には、支持基板４１０が上側に配置された構成を図示しているが、支持基板４１０を下側に配置して基板１１０上に配線パターンや端子を形成してもよい。
【００５７】
次に、図９（ａ）に図示したように、基板１１０を研磨し、基板１１０の表裏を導通する導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。図５（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、基板１１０を研磨し、第１及び第２の実施形態に係る凹部１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｃの底部を開口し、基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ〜１１１ｃ及び導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。
【００５８】
次に、図９（ｂ）に図示したように、図８（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの基板１１０から露出された部分を覆わない位置に、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより、絶縁層５１１ａ〜５１１ｃを形成する。
【００５９】
次に、図９（ｃ）に図示したように、絶縁層５１１ａ〜５１１ｃの間に、金属材料を用いてパターニングやシード層形成後の電解めっきにより、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと接続されるシード層やパッドを含む配線パターン５１２ａ、５１２ｂを形成する。
【００６０】
次に、図１０（ａ）に図示したように、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に図示した工程と同様の工程を繰り返すことにより、配線パターン６１２ａ〜６１２ｃ及び絶縁層６１１ａ〜６１１ｄを形成してもよい。
【００６１】
次に、図１０（ｂ）に図示したように、図８（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより絶縁層７１１ａ〜７１１ｄを形成し、配線パターン６１２ａ〜６１２ｃ上に無電解めっき等により端子７１２ａ〜７１２ｃを形成する。
【００６２】
最後に、図１０（ｃ）に図示したように、支持基板４１０を除去することにより、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。支持基板４１０はレーザー等を用いて除去してもよいし、予め接着性の弱い接着剤を用いて支持基板４１０を接合しておくことにより除去し易いように形成しておいてもよい。以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法によれば、従来の電解めっきによる導通部の製造方法と比較して、短時間で生産効率を上げて貫通電極基板１００を製造することが可能となり、製造コストを低減することができる。また、第１の実施形態及び第２の実施形態として上述したように、コアとなる基板１１０の厚みを、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さ以下の厚みとすることができるため、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。さらに、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３を充填させることができるため、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの接続不良を防止し、電気特性を向上させた貫通電極基板１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００：貫通電極基板
１１０：基板
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ：貫通孔
１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｃ、２３１ａ〜２３１ｃ：凹部
１１３：絶縁性樹脂層
２１０：導電部材
２１１ａ〜２１１ｃ、２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃ：導電性バンプ
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ：導通部
２３２ａ〜２３２ｅ、５１１ａ〜５１１ｃ、６１１ａ〜６１１ｄ、７１１ａ〜７１１ｄ：絶縁層
２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ：配線パターン
３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃ：端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表裏を導通する貫通電極を備えた貫通電極基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高密度、小型化が進み、ＬＳＩチップが半導体パッケージと同程度まで縮小化しており、ＬＳＩチップを２次元配置することのみによる高密度化は限界に達しつつある。そこで実装密度を上げるためにＬＳＩチップを分け、それらを３次元に積層する必要がある。また、ＬＳＩチップを積層した半導体パッケージ全体を高速動作させるために積層回路同士を近づけ、積層回路間の配線距離を短くする必要がある。
【０００３】
そこで、上記の要求に応えるべく、ＬＳＩチップ間のインターポーザとして基板の表裏を導通する導通部を備えた貫通電極基板が提案されている（特許文献１）。特許文献１によれば、貫通電極基板は、基板に設けられた貫通孔内部を電解めっきによって導電材（Ｃｕ）を充填することで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５４３０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１により提案された貫通電極基板の製造方法は、充填めっきによりボイドのない貫通電極を形成しようとすると、電解めっき工程に長時間を要するので、生産効率が低下し、製造コストが高くなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上記の従来の問題点を鑑みてなされたものであり、生産効率を上げて製造コストを低減した貫通電極基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、基板の第１面に凹部を形成し、前記基板の前記第１面上に前記凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層を配置し、導電部材上に導電性バンプを形成し、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に前記基板と前記導電部材とを配置し、前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、第１面に形成された凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層が配置された基板と、導電性バンプが形成された導電部材とを、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に配置し、前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする。
【０００９】
前記絶縁性樹脂層の一部が、前記凹部の内部に導入され、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプと前記凹部の内壁との間に介設してもよい。
【００１０】
前記基板と前記導電部材とを減圧下で接合してもよい。
【００１１】
前記基板と前記導電部材を接合した後、前記導電部材をパターニングして配線層を形成してもよい。
【００１２】
前記配線層が形成された前記基板上に支持基板を配置し、前記基板の前記第１面と対になる第２面から前記基板を薄化して、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプを露出させて前記基板の前記第１面と前記第２面とを導通させる導通部を形成し、前記導通部を形成した後、前記支持基板を除去してもよい。
【００１３】
前記基板には開口径が異なる前記凹部が複数形成され、前記凹部の内部の体積にそれぞれ対応して前記導電性バンプの体積を設定してもよい。
【００１４】
前記導電性バンプの高さを、それぞれ対応する前記凹部の深さの値より高く設定してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、生産効率を上げて製造コストを低減することが可能な貫通電極基板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る貫通電極基板及びその製造方法について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施することができる。
【００１８】
（１．貫通電極基板の構成）
図１は本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の断面図である。本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００は、コアとなる基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを備えている。貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部には導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃが形成されている。基板１１０はシリコンなどの半導体材料からなる。後述するが、基板１１０にエッチング、サンドブラストなどの方法により貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを形成するための凹部が形成され、凹部を形成した反対側から研磨などにより薄化して貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成される。本実施形態においては、基板１１０はシリコンからなる半導体基板とするが、特に制限は無く、例えば、ガラス、石英、サファイアなどの無機材料からなる基板１１０であってもよい。また、基板１１０は、高温下又は減圧下で用いることができるものであることが好ましい。基板１１０の厚みには特に制限は無いが、好ましくは後述する導電性バンプの形成可能な高さの値よりも薄くするとよい。具体的には、例えば３μｍ〜２００μｍであるとよい。より好ましくは５μｍ〜１００μmであるとよい。なお、図１においては、説明の便宜上、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを３つしか図示していないが、基板１１０には複数の貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成され、それぞれの貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃが形成される。
【００１９】
本実施形態において、基板１１０自体が所望の絶縁性を有していない場合には、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁及び基板１１０の表面には電気絶縁性確保のための絶縁膜を設けるとよい。絶縁膜の図示は省略している。絶縁膜は、例えばＳｉＯ2、ＳｉＮ等の無機材料、高分子などの有機材料などが単層又は積層されて構成されてもよい。ＳｉＯ2であれば熱酸化法、ＣＶＤ法などにより形成される。絶縁膜の厚みは、所望の絶縁性が確保できれば特に限定されない。例えば、０．１μｍ〜３μｍとしてもよい。
【００２０】
本実施形態において、絶縁膜が形成された貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁の少なくとも一部及び基板１１０上には絶縁性樹脂層１１３が配置される。絶縁性樹脂層１１３は、制限はないが、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることが好ましい。導電性バンプの当接に対してよく変形し、加熱することでイミド化するからである。また、例えば東レ社のＬＰＡ１５のような感光性のポリイミド接着シートも好ましい態様といえる。貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに対応する部位を選択的に除去することができるからである。絶縁性樹脂層１１３は、基板１１０の表面から貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁に沿って、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部において導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁との間の空隙を埋めるように配置される。基板１１０の表面上の絶縁性樹脂層１１３の厚みは、制限はないが、例えば５μｍ〜５０μｍである。
【００２１】
本実施形態においては、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの開口径には特に制限はなく、貫通電極基板１００の仕様等に応じて適宜設定し得る。例えば、開口径は１０μｍ〜２００μｍとするとよい。
【００２２】
本実施形態において、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃに導電材料が充填された、基板１１０の表裏の導通をとる配線である。導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃに用いる導電材料として、後述するように、例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｕ）などの金属材料、又は導電性カーボンなどを用いることが好ましい。
【００２３】
本実施形態において、基板１１０の表裏に露出した導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ上には、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと電気的に接続される配線パターンが形成されている。配線パターンは、パターニングされた導電性部材により形成されたパッドや配線等を含む。本実施形態において、図１に図示したように、基板１１０上に配置された絶縁性樹脂層１１３上に、配線パターン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｄが形成され、配線パターン２１０ｂ、２１０ｃは絶縁性樹脂層１１３から露出した導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとそれぞれ接続される。配線パターン２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｄの上には、さらに導電性の端子３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｄが形成されてもよい。配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ及び端子３１１ａ〜３１１ｄの間には、各々の電気絶縁性を確保するための絶縁層２３２ａ〜２３２ｅが形成される。また、基板１１０の裏面において露出された導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、配線パターン５１２ａ、５１２ｂとそれぞれ接続される。なお、図示していないが、基板１１０と配線パターン５１２ａ、５１２ｂの間に感光性ポリイミドの絶縁層があっても良い。配線パターン５１２ａ、５１２ｄ上にさらに配線パターン６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃが形成され、配線パターン６１２ａ、６１２ｂ、６１２ｃ上には導電性の端子７１２ａ、７１２ｂ、７１２ｃが形成されてもよい。配線パターン５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子７１２ａ〜７１２ｃの間には、各々の電気絶縁性を確保するための絶縁層５１１ａ〜５１１ｃ、６１１ａ〜６１１ｄ、７１１ａ〜７１１ｄが形成される。なお、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃの構成は上述した構成に限定されるものではなく、仕様等に応じて適宜変更され得る。本実施形態では、基板１１０の表裏両面に複数層の配線層を備えた貫通電極基板１００を示した。基板１１０の表裏に一層又は複数層からなる配線層が、基板１１０の表のみ若しくは裏のみに形成されてもよい。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００は、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋める絶縁性樹脂層１１３が配置されることから、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部にボイド（空隙）が生じることを防ぐことができる。また、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃから生じるガスは、絶縁性樹脂層１１３を通じて外へ放出することにより配線等の浮きによる接続不良を防止することができる。
【００２５】
（２．貫通電極基板１００の製造方法）
以下、図２Ａ乃至図１０を参照して本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
図２Ａ乃至図６Ｂを参照して、本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。図２Ａ乃至図５は本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程を説明する図である。図６Ａ及び図６Ｂは、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。
【００２７】
（１）基板１１０の準備及び凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの形成（図２Ａ（ａ）、（ｂ））
本実施形態においては、シリコンからなる基板１１０を準備する。基板１１０の厚みは特に限定されないが、支持性を考慮して３００μｍ〜８００μｍとするとよい。基板１１０の第１面側にレジスト、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、金属などから選択されるマスク（図示せず）を形成した後、そのマスクを介して基板１１０を厚み方向にエッチング、サンドブラスト等により、有底状の凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成する。エッチング方法としてはＲＩＥ法、ＤＲＩＥ法などを用いることができる。基板１１０にこのような有底孔の凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを形成した後、後述する工程において基板１１０を他方の面側から研磨して開口させることにより、図１に示した貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃが形成される。
【００２８】
（２）絶縁膜の形成
基板１１０の表面及び凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁に絶縁膜（図示せず）を形成する。本実施形態においては、絶縁膜は酸化シリコン膜であり、熱酸化法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００２９】
（３）絶縁性樹脂層１１３の形成（図２Ａ（ｃ））
凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの形成された基板１１０上に、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口部を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置する。絶縁性樹脂層１１３は、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を塗布して形成することができる本実施形態においては、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂又は感光性ポリイミド接着シートを用いる。絶縁性樹脂層１１３の厚みは、５μｍ〜５０μｍであってもよいが、後述する工程において導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを貫通させることができ、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めることが可能な程度の厚みであることが好ましい。
【００３０】
絶縁性樹脂層１１３は、感光性のドライフィルムレジストを用いてもよく、当該ドライフィルムレジストを基板１１０にラミネートして配置してもよい。基板１１０上に配置された際に凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと対向する位置に、予めパターニングにより複数の孔を形成しておいてもよい。これにより、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを絶縁性樹脂層１１３に貫通させることが容易となる。ここで、絶縁性樹脂層１１３に形成される複数の孔は、後述する工程において絶縁性樹脂層１１３の一部が凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ内に充填されるように、予め凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口径よりも小さい径を有するように形成することが好ましい。
【００３１】
（４）導電部材２１０の準備（図２Ｂ（ａ））
導電部材２１０は、例えば、金属材料からなりであり、シート形状を有するものを用いる。導電部材２１０の厚みは、特に限定されないが、後述する工程において配線層として利用することができる厚みを有するものであることが好ましい。本実施形態においては、導電部材２１０として厚みが５μｍ〜２０μｍの銅箔を準備する。導電部材２１０は、導電性バンプが形成される面が粗化処理されたものであってもよい。
【００３２】
（５）導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形成（図２Ｂ（ｂ））
導電部材２１０の表面上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成する。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、スクリーン印刷法など公知の方法を用いて形成される。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成するには、例えば、せん断速度１（１／ｓ）のときの粘度が、２０℃において１０７０Ｐａ・ｓ、２３℃において１１１０Ｐａ・ｓ、２６℃において１２９０Ｐａ・ｓである銀ペーストや銅ペーストなどの金属含有の導電性ペーストを用いるとよい。本実施形態においては、銀ペーストを用いることとする。なお、導電部材２１０が粗化処理されている場合には、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは導電部材２１０の粗化処理された表面上に形成される。これにより、導電部材２１０上に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを付着させることが容易になり、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、より強固に接合させることが可能となる。例えば、光学式表面形状測定器等により測定した数値で、粗面化の程度をＲｚ０．５μｍ〜Ｒｚ８．０μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３３】
導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状は、本実施形態においては、図２Ｂ（ｂ）に示すように、先端の尖った略錐体形状を有していてもよい。導電性バンプを先端の尖った略錐体形状とすることで、絶縁性樹脂層１１３を容易に貫通させることができるからである。このとき、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さは、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口部から底面までの深さよりも大きくなるように形成する。例えば、導電性バンプの高さは、５μｍ〜２３０μｍとするとよい。また、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの断面の径が、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの開口径よりも小さくなるように導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを形成する。
【００３４】
導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状は、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、基板１１０上に配置された絶縁性樹脂層１１３を貫通して凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面まで接触することが可能な形状を有していれば、図２Ｂ（ｂ）に図示した形状に限定されない。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに図示したように、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは様々な形状を有することができる。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃは、図６Ａ（ａ）に示した導電性バンプ２１３ａ、２１３ｂのように円錐台形状を有してもよく、図６Ａ（ｂ）に示した導電性バンプ２１４ａ、２１４ｂのように略四角柱状の形状を有してもよい。また、図６Ｂ（ａ）に示した導電性バンプ２１５ａ、２１５ｂのように円柱状の形状を有していてもよく、図６Ｂ（ｂ）に示した導電性バンプ２１６ａ、２１６ｂのように円柱状の形状と円錐状の形状とを組み合わせた形状を有していてもよい。また、図６Ｂ（ｃ）に示した導電性バンプ２１７ａ、２１７ｂのように、絶縁性樹脂層１１３に導電性バンプが当接したとき、接触部分に所定の圧力がかかり絶縁性樹脂層１１３を貫通するような形状であれば、先端が尖っていない形状を有していてもよい。また、絶縁性樹脂層１１３を貫通しやすくするため、例えば東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５のようなものを用いて予め樹脂に孔を開けておいても良い。
【００３５】
（６）基板１１０と導電部材２１０との接合（図３乃至図５）
減圧下で基板１１０と導電部材２１０とを接合する。まず、図３（ａ）に図示するように、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃと導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃとが絶縁性樹脂層１１３を介してそれぞれ対向する位置に、基板１１０の絶縁性樹脂層１１３の形成された面と導電部材２１０の導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形成された面とを対向させて配置する。
【００３６】
次に、図３（ｂ）に示すように、基板１１０と導電部材２１０を近接させて導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃで絶縁性樹脂層１１３を貫通し、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃを凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部に侵入させる。なお、図４及び図５に示すように、基板１１０が上側に配置され、導電部材２１０が下側に配置されて接合されてもよい。導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの先端が凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面に接触して潰れ、絶縁性樹脂層１１３と導電部材２１０の対向する面同士がそれぞれ接合されるまで、基板１１０と導電部材２１０とをプレスする。このとき、基板１１０と導電部材２１０とが配置されたチャンバ内の圧力を下げた減圧下または真空下でプレスを行うことが好ましい。減圧下または真空状態でプレスを行うことで、絶縁性樹脂層１１３が、後述する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ内部の充填をより確実にできるからである。図３（ｃ）及び図４（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの先端は凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの底面に当接し、押し潰されるように変形し、凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部に導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ及び絶縁性樹脂層１１３の一部が充填される。凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内部には、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの侵入とともに引き込まれて導入された絶縁性樹脂層１１３の一部が、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めるように充填される。このとき、基板１１０は、支持性のある厚さを有しており、かつ有底孔である凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃを有する基板１１０を用いるので、プレス工程等を安定して行うことができるため、製造上有利である。
【００３７】
図５（ａ）は、図４（ｂ）に示したＸ部分の拡大図であり、略錐体形状を有していた導電性バンプ２１１ａが、上述したプレスにより、略柱状の形状にまで変形した状態を、模式的に図示している。図５（ａ）に図示したように、導電性バンプ２１１ａは凹部１１２ａの底面にまで十分に充填される。また、図５（ａ）に図示したように、導電部材２１０の接合面と対向する裏面には若干の凸部２１０ｋが生じることがある。
【００３８】
なお、本実施形態においては、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることから、上述した減圧下または真空状態でのプレス時に、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を加熱することでイミド化させ、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂層１１３により導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めつつ、それぞれを強固に接合させることも可能となる。このとき、絶縁性樹脂層１１３のポリイミド樹脂は、例えば、２００℃で１時間以上加熱することによりイミド化させることができる。なお、東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５を用いる場合には、１６０℃で１時間以上加熱することによりイミド化させてもよい。
【００３９】
（７）導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの形成（図５（ｂ））
図５（ｂ）は、図５（ａ）に図示した基板１１０の第１面と対向する第２面を研磨等して基板１１０を薄化して凹部１１２ａの底部を開口させることにより、基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ及び導通部２１２ａを形成した状態を模式的に示した図である。図示したように、導電性バンプ２１１ａは、基板１１０の表裏を導通する導通部２１２ａとなる。なお、図示していないが、導電部材２１０の不要部をパターニングしてエッチング等により除去することにより、図１に図示した導通部２１２ａ〜２１２ｃとそれぞれ接続される配線パターン２１０ａ〜２１０ｄを形成してもよい。
【００４０】
図５（ｃ）は、図５（ｂ）に示したＡ−Ａ´線の断面を模式的に示した図である。図５（ｃ）に図示したように、貫通孔１１１ａの内壁と導通部２１２ａとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３が貫通孔１１１ａの内部に充填されることがわかる。本発明によれば、このような構成を有することより、貫通孔１１１ａの内部にボイド（空隙）が生じることを防ぐことができる。また、導通部２１２ａから含有されていた溶剤成分等が放出されることにより生じるガスを、絶縁性樹脂層１１３を通じて抜けさせることが可能となる。
【００４１】
基板１１０の表裏両面にビルドアップ法により、配線層を形成していく。以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。このような本発明の第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法によれば、従来の電解めっきによる導通部を備えた貫通電極基板の製造方法と比較して、短時間で生産効率を上げて貫通電極基板１００を製造することが可能となる。従って、製造コストを低減することも可能となる。また、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの接続不良を防止することができる。また、コアとなる基板１１０の厚みを、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さ以下の厚みとすることにより、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本発明の第２の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程において形成される導電性バンプの形状例を示した図である。なお、以下、第２の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程について、第１の実施形態に係る貫通電極基板１００の製造工程と同様の工程による場合には、詳細な説明について省略する。
【００４３】
（１）基板１１０の準備及び凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの形成（図７Ａ（ａ）、（ｂ））
本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、シリコンからなる基板１１０を準備する。基板１１０の一方の面側にマスク（図示せず）を形成した後、そのマスクを介して基板１１０を厚み方向にエッチングし、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃを形成する。このとき、図７Ａ（ｂ）に図示したように、凹部１２２ａの開口径ａは、凹部１２２ｂ、１２２ｃの開口径ｂ、ｃよりも大きく形成する。開口径の大きさの差から、凹部１２２ａの内部の体積が、凹部１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積よりも大きい。
【００４４】
（２）絶縁膜の形成
基板１１０の表面及び凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内壁に絶縁膜（図示せず）を形成する。本実施形態においては、第１の実施形態と同様に、絶縁膜は酸化シリコン膜であり、熱酸化法あるいはＣＶＤ法により形成する。
【００４５】
（３）絶縁性樹脂層１１３の形成（図７Ａ（ｃ））
凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの形成された基板１１０上に、第１の実施形態と同様に、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの開口部及び基板１１０の表面を覆うように絶縁性樹脂層１１３を配置する。絶縁性樹脂層１１３にはポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることができる。なお、絶縁性樹脂層１１３は、また、絶縁性樹脂層１１３を貫通しやすくするため、例えば東レ社の感光性ポリイミド接着シートＬＰＡ１５のようなものを用いて予め樹脂に孔を開けておいても良い。
【００４６】
（４）導電部材２１０の準備及び導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの形成（図７Ｂ（ａ）、（ｂ））
導電部材２１０は、本実施形態においても、第１の実施形態と同様のものを用いることができる。導電部材２１０として、厚みが５μｍ〜２０μｍの銅箔を準備する。導電部材２１０の表面上に、図７Ｂ（ａ）及び（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃを形成する。導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃも、第１の実施形態と同様に、金属ペーストを用いてスクリーン印刷法などにより形成する。
【００４７】
図７Ｂ（ａ）及び（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの形状は、後述する工程において基板１１０と導電部材２１０とを接合する際に、それぞれが対向する凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積に対応させて形成する。本実施形態においては、凹部１２２ａに対応する導電性バンプ２２２ａ、２２３ａの体積が、凹部１２２ｂ、１２２ｃに対応する導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃ、２２３ｂ、２２３ｃの体積よりも大きくなるように形成する。
【００４８】
図７Ｂ（ａ）に図示したように、導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃは、それぞれ円柱状または多角柱状などの柱状形状を有していてもよい。導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの平面視の径ｅ、ｆ、ｇは、それぞれ凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの開口径ａ、ｂ、ｃよりも小さくなるように形成する。また、導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃの高さｈは、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの深さｄよりも大きくなるように形成する。このとき、導電性バンプ２２２ａの径ｅが、導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃの径ｆ、ｇの２倍である場合には、導電性バンプ２２２ｂ、２２２ｃと同じ大きさの導電性バンプを２列に繋げるように導電性バンプ２２２ａを形成することにより、異なる形状の導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを容易に形成することが可能となる。従来の電解めっきによる貫通電極の形成では、開口径の異なる孔に対して均一に導電材料を充填することは難しかった。本実施形態によれば、簡易な方法で、凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部を充填することができ、形状がそれぞれ異なる導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃを形成することが可能となる。
【００４９】
また、図７Ｂ（ｂ）に図示したように、錐体形状で、それぞれ異なる形状を有する導電性バンプ２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃを、導電部材２１０上にそれぞれ形成してもよい。図７Ｂ（ｂ）に図示した導電性バンプ２２３ａ、２２３ｂ、２２３ｃは、図７Ｂ（ａ）に図示した導電性バンプ２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃと同様に、それぞれが対向する凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの内部の体積に対応させて導電性バンプ２２３ａの体積が導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃの体積よりも大きくなるように形成する。図７Ｂ（ｂ）に図示したように、導電性バンプ２２３ａの高さｉが、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃの高さｊよりも高くなるように形成する。例えば、スクリーン印刷法を用いる場合には、導電性バンプ２２３ａを形成する際の金属ペーストを塗布する回数を、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃを形成する際の塗布回数よりも多い回数として、同じ位置に複数回金属ペーストを付着させることにより、導電性バンプ２２３ｂ、２２３ｃとは高さの異なる導電性バンプ２２３ａを形成してもよい。
【００５０】
（５）基板１１０と導電部材２１０との接合、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの形成
図示していないが、第１の実施形態と同様に、減圧下又は真空状態で基板１１０と導電部材２１０とをプレスして接合した後、基板１１０を研磨して凹部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃの底部を開口させる。これにより、凹部１２２ａ〜１２２ｃ及び導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃは、それぞれ基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ及び導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとして形成される。
【００５１】
以上のようなプロセスにより、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、絶縁性樹脂層１１３にポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂を用いることから、減圧下または真空状態でのプレス時に、ポリイミドの前躯体のポリアミド樹脂をイミド化させ、ポリイミド樹脂からなる絶縁性樹脂層１１３により導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと凹部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの内壁との間の空隙を埋めつつ、それぞれを強固に接合させることが可能となる。従って、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３が貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に充填された貫通電極基板１００を得ることができる。また、第１の実施形態と同様に、基板１１０の厚みを、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃの高さ以下の厚みとすることができるため、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。
【００５２】
従って、第２の実施形態によれば、導電性バンプ２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃをそれぞれ異なる形状に形成することが容易に可能となり、貫通電極基板１００の導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃをそれぞれ異なる形状にすることも容易に可能となる。また、従来の電解めっきによる導通部の製造方法と比較して、仕様に応じて異口径の導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを有する貫通電極基板１００を容易に製造することができるため、生産効率を上げることが可能となる。さらに、第１の実施形態と同様に、貫通電極基板１００の貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる接続不良を防止することができるため、貫通電極基板１００の電気特性を向上させることができる。
【００５３】
＜配線パターン及び端子の製造方法＞
以下、図８乃至図１０を参照し、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ及び端子３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃの製造方法について説明する。図８乃至図１０は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造工程を説明する図である。
【００５４】
図８（ａ）は、図３（ｃ）に図示した基板１１０の接合された導電部材２１０に、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄを形成する工程を示した図である。基板１１０と導電部材２１０とを接合した後、導電部材２１０をパターニングすることにより、グランド層やパッドを含む配線パターン２１０ａ〜２１０ｄが形成される。
【００５５】
次に、図８（ｂ）に図示したように、導電部材２１０をパターニングして除去された凹部２３１ａ〜２３１ｃに、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより絶縁層２３２ａ〜２３２ｅを形成し、配線パターン２１０ａ〜２１０ｄ上に端子３１１ａ〜３１１ｄをシード層形成後の電解めっき等により形成する。本実施形態においては、絶縁性樹脂としてポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などを用いてもよい。また、それぞれ感光性タイプの樹脂であっても良い。これにより、端子３１１ａ〜３１１ｄ及び配線パターン２１０ａ〜２１０ｄの間をそれぞれ電気的に絶縁する絶縁層２３２ａ〜２３２ｅが形成される。このとき、端子３１１ａ〜３１１ｄ及び絶縁層２３２ａ〜２３２ｅの形成された表面は、図８（ｂ）に図示したように平坦化して形成する。
【００５６】
次に、図８（ｂ）に図示した端子３１１ａ〜３１１ｄ及び絶縁層２３２ａ〜２３２ｅ上に、図８（ｃ）に図示したように、支持基板４１０を３Ｍ（登録商標） ＷＳＳ（ウェーハサポートシステム）等のＵＶ硬化型接着剤などを用いて配置する。支持基板４１０は、例えばガラス基板を用いることができる。しかし、ガラス基板に限らず、平面性を有していれば金属材料からなる基板を用いてもよい。このような支持基板４１０を用いることにより、以後の工程において、基板１１０側の表面上に配線パターンや端子を形成する工程が容易に可能となる。なお、図８（ｃ）〜図１０（ｂ）には、支持基板４１０が上側に配置された構成を図示しているが、支持基板４１０を下側に配置して基板１１０上に配線パターンや端子を形成してもよい。
【００５７】
次に、図９（ａ）に図示したように、基板１１０を研磨し、基板１１０の表裏を導通する導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。図５（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、基板１１０を研磨し、第１及び第２の実施形態に係る凹部１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｃの底部を開口し、基板１１０の表裏を貫通する貫通孔１１１ａ〜１１１ｃ及び導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃを形成する。
【００５８】
次に、図９（ｂ）に図示したように、図８（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの基板１１０から露出された部分を覆わない位置に、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより、絶縁層５１１ａ〜５１１ｃを形成する。
【００５９】
次に、図９（ｃ）に図示したように、絶縁層５１１ａ〜５１１ｃの間に、金属材料を用いてパターニングやシード層形成後の電解めっきにより、導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃと接続されるシード層やパッドを含む配線パターン５１２ａ、５１２ｂを形成する。
【００６０】
次に、図１０（ａ）に図示したように、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に図示した工程と同様の工程を繰り返すことにより、配線パターン６１２ａ〜６１２ｃ及び絶縁層６１１ａ〜６１１ｄを形成してもよい。
【００６１】
次に、図１０（ｂ）に図示したように、図８（ｂ）に基づき上述した工程と同様に、絶縁性樹脂等を塗布又はラミネートしてパターニングすることにより絶縁層７１１ａ〜７１１ｄを形成し、配線パターン６１２ａ〜６１２ｃ上に無電解めっき等により端子７１２ａ〜７１２ｃを形成する。
【００６２】
最後に、図１０（ｃ）に図示したように、支持基板４１０を除去することにより、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。支持基板４１０はレーザー等を用いて除去してもよいし、予め接着性の弱い接着剤を用いて支持基板４１０を接合しておくことにより除去し易いように形成しておいてもよい。以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００を得ることができる。
【００６３】
以上、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法によれば、従来の電解めっきによる導通部の製造方法と比較して、短時間で生産効率を上げて貫通電極基板１００を製造することが可能となり、製造コストを低減することができる。また、第１の実施形態及び第２の実施形態として上述したように、コアとなる基板１１０の厚みを、導電性バンプ２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの高さ以下の厚みとすることができるため、貫通電極基板１００の薄型化を実現できる。さらに、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内壁と導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃとの間の空隙を埋めるように絶縁性樹脂層１１３を充填させることができるため、貫通孔１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの内部に生じるボイド（空隙）やガスを原因として引き起こされる導通部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの接続不良を防止し、電気特性を向上させた貫通電極基板１００を提供することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１００：貫通電極基板
１１０：基板
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ：貫通孔
１１２ａ〜１１２ｃ、１２２ａ〜１２２ｃ、２３１ａ〜２３１ｃ：凹部
１１３：絶縁性樹脂層
２１０：導電部材
２１１ａ〜２１１ｃ、２２２ａ〜２２２ｃ、２２３ａ〜２２３ｃ：導電性バンプ
２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ：導通部
２３２ａ〜２３２ｅ、５１１ａ〜５１１ｃ、６１１ａ〜６１１ｄ、７１１ａ〜７１１ｄ：絶縁層
２１０ａ〜２１０ｄ、５１２ａ、５１２ｂ、６１２ａ〜６１２ｃ：配線パターン
３１１ａ〜３１１ｄ、７１２ａ〜７１２ｃ：端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の第１面に凹部を形成し、
前記基板の前記第１面上に前記凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層を配置し、
導電部材上に導電性バンプを形成し、
前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に前記基板と前記導電部材とを配置し、
前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【請求項２】
第１面に形成された凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層が配置された基板と、導電性バンプが形成された導電部材とを、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に配置し、
前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂層の一部が、前記凹部の内部に導入され、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプと前記凹部の内壁との間に介設することを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項４】
減圧下で前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板と前記導電部材を接合した後、前記導電部材をパターニングして配線層を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項６】
前記配線層が形成された前記基板上に支持基板を配置し、
前記基板の前記第１面と対になる第２面から前記基板を薄化して、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプを露出させて前記基板の前記第１面と前記第２面とを導通させる導通部を形成し、
前記導通部を形成した後、前記支持基板を除去することを特徴とする請求項５に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板には開口径が異なる前記凹部が複数形成され、
前記凹部の内部の体積にそれぞれ対応して前記導電性バンプの体積を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項８】
前記導電性バンプの高さを、それぞれ対応する前記凹部の深さの値より高く設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１】
基板の第１面に凹部を形成し、
前記基板の前記第１面上に前記凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層を配置し、
導電部材上に導電性バンプを形成し、
前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に前記基板と前記導電部材とを配置し、
前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【請求項２】
第１面に形成された凹部の開口部を覆うように絶縁性樹脂層が配置された基板と、導電性バンプが形成された導電部材とを、前記導電性バンプと前記凹部とが前記絶縁性樹脂層を介して対向する位置に配置し、
前記基板と前記導電部材とを近づけて前記導電性バンプで前記絶縁性樹脂層を貫通し、前記導電性バンプを前記凹部の底面に接触させ、前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁性樹脂層の一部が、前記凹部の内部に導入され、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプと前記凹部の内壁との間に介設することを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項４】
減圧下で前記基板と前記導電部材とを接合することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項５】
前記基板と前記導電部材を接合した後、前記導電部材をパターニングして配線層を形成することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項６】
前記配線層が形成された前記基板上に支持基板を配置し、
前記基板の前記第１面と対になる第２面から前記基板を薄化して、前記凹部の内部に充填された前記導電性バンプを露出させて前記基板の前記第１面と前記第２面とを導通させる導通部を形成し、
前記導通部を形成した後、前記支持基板を除去することを特徴とする請求項５に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項７】
前記基板には開口径が異なる前記凹部が複数形成され、
前記凹部の内部の体積にそれぞれ対応して前記導電性バンプの体積を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項８】
前記導電性バンプの高さを、それぞれ対応する前記凹部の深さの値より高く設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の貫通電極基板の製造方法。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６２３７１（Ｐ２０１３−６２３７１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９７１２（Ｐ２０１１−１９９７１２）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
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