配線基板の製造方法、半導体装置及びめっき装置
【課題】 導体層の研磨中に導体層の剥がれを防止できる配線基板の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 基板１０の一方の面１０ａに少なくとも孔１０ｂを形成する工程と、基板１０の一方の面１０ａ上、他方の面１０ｅ上及び側面１０ｆ上と、孔１０ｂの内面上とに、めっき給電層１４を形成する工程と、電解めっきにより、めっき給電層１４を介して、基板１０の一方の面１０ａ上、他方の面１０ｅ上及び側面１０ｆ上に形成され、かつ孔１０ｂを埋め込む金属層１８を形成する工程と、金属層１８を研磨することにより、孔１０ｂに金属層１８が埋め込まれた金属層のパターン１７ａ，１７ｂを形成する工程とを有する。
【解決手段】 基板１０の一方の面１０ａに少なくとも孔１０ｂを形成する工程と、基板１０の一方の面１０ａ上、他方の面１０ｅ上及び側面１０ｆ上と、孔１０ｂの内面上とに、めっき給電層１４を形成する工程と、電解めっきにより、めっき給電層１４を介して、基板１０の一方の面１０ａ上、他方の面１０ｅ上及び側面１０ｆ上に形成され、かつ孔１０ｂを埋め込む金属層１８を形成する工程と、金属層１８を研磨することにより、孔１０ｂに金属層１８が埋め込まれた金属層のパターン１７ａ，１７ｂを形成する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は配線基板の製造方法、半導体装置及びめっき装置に係り、さらに詳しくは、半導体素子などを搭載するための配線基板の製造方法、この配線基板に半導体素子などが搭載された半導体装置及びその製造方法で用いられるめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数の半導体素子を上下に積層する三次元実装構造が提案されている。これは、例えば、配線基板上に半導体素子をフリップチップ接合などで実装して単位部品とし、これを複数積層して三次元モジュールとしたものである。この配線基板は、ガラス基板やシリコン基板に銅などからなる配線を形成することにより製造される。
【０００３】配線基板の配線にフリップチップで実装される半導体素子のバンプのピッチが例えば１０μｍ以下になると、配線基板の表面の平坦性が重要になる。このような観点から、配線基板の配線は、基板に孔や溝を形成して銅層などを埋め込んで形成する、いわゆる、ダマシン法が用いられるようになってきている。このダマシン法で基板に配線を形成するには、まず、一方の面に孔や溝が形成された基板にスパッタや無電解めっきなどによりめっき給電層を形成し、その後、このめっき給電層を介して電解めっきで銅などからなる導体層を孔や溝に埋めこみ、次いで、この導体層を研磨することで、孔や溝のみに導体層を埋め込んで配線を形成する。
【０００４】従来、導体層は、電解めっきにより基板の片面のみに形成されていた。また、電解めっきの場合、めっき液内に設けられた陽極電極になる給電電極と、陰極電極となる基板のめっき給電層との間にめっき電流を供給する必要があるので、給電電極がめっき給電層の所定の位置に固定された状態でめっきを施していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の配線基板の製造方法では、導体層が基板の片面のみに形成されるので、基板の周縁部に導体層と下地のめっき給電層との界面が露出するおそれがある。しかも、基板のめっき給電層の周縁部の一部分にはめっき装置の給電電極が固定されるので、この給電電極が接触する部分には導体層が形成されないばかりではなく、その近傍でもめっき電流の電流密度が変化するなどして導体層が形成されないおそれがある。すなわち、基板の給電電極と接触する部分及びその近傍ではめっき給電層が露出し、その結果、導体層とめっき給電層との界面が露出していることになる。
【０００６】このように、従来の配線基板の製造方法では、基板の周縁部や給電電極が接触する部分及びその近傍では、導体層と下地のめっき給電層との界面が露出するおそれがある。この状態で、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により導体層の研磨を行うと、研磨中に、導体層とめっき給電層との界面にＣＭＰの研磨材が染み込むことにより、導体層が剥がれてしまい、埋め込み配線を上手く形成できないという問題がある。
【０００７】本発明は以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、導体層の研磨中に導体層の剥がれを防止できる配線基板の製造方法、めっき装置及びこの製造方法で製造された配線基板に半導体素子が実装された半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため、本発明は配線基板の製造方法に係り、基板の一方の面に少なくとも孔を形成する工程と、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上とに、めっき給電層を形成する工程と、電解めっきにより、前記めっき給電層を介して、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上に形成され、かつ前記孔を埋め込む金属層を形成する工程と、前記金属層を研磨することにより、前記孔に前記金属層が埋め込まれた金属層のパターンを形成する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、基板の一方の面に孔を形成し、基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上、すなわち基板の全ての面上にわたって連続膜となる金属層をめっき給電層を介して電解めっきにより形成し、該金属層を研磨することにより、孔内に金属層を埋め込んで金属層のパターンを形成している。このように、基板の全ての面にわたって連続膜となる金属層を形成することで、下地のめっき給電層が露出している部分、すなわち、金属層とめっき給電層との界面が露出する部分がなくなる。従って、金属層を、例えば、ＣＭＰで研磨する際、ＣＭＰで使用する研磨材がこの界面に染み込むことに起因する金属層の剥がれを防止することができる。
【００１０】上記した配線基板の製造方法において、前記金属層を形成する工程で、前記基板のめっき給電層に電流を供給する給電電極が接続され、めっき中に前記給電電極が接続される位置を変えることが好ましい。電解めっきによって金属層を形成する場合、めっき液内に設けられた陽極電極になる給電電極と、陰極電極になる被めっき物のめっき給電層との間にめっき電流を供給しながらめっきを施す必要がある。このため、従来、被めっき物のめっき給電層の例えば周縁部にこの給電電極が固定される。
【００１１】このとき、基板の給電電極が接触している部分はめっきが施されず、またその近傍においも電流密度が所定の値からずれるなどして上手くめっきが施されなくなる。その結果、前述したように、金属層を研磨する工程で金属層が剥がれてしまうおそれがある。しかしながら、本発明によれば、めっき中に給電電極がめっき給電層に接触する位置を変えながらめっきを施すので、給電電極の接触に起因する金属層が形成されない部分がなくなり、基板の一方の面、他方の面及び側面にわたって断線部がない連続膜となる。これにより、給電電極が基板に接触することに起因する金属層の剥がれをも防止できるようになる。
【００１２】また、上記した配線基板の製造方法において、前記基板に孔を形成する工程の前に、前記基板の一方の面を粗面化する工程をさらに有することが好ましい。さらに、上記した配線基板の製造方法において、前記基板に孔を形成する工程が、前記基板の少なくとも周縁部にダミー孔を形成する工程を含むことが好ましい。基板の孔を埋めこむ金属層は、基板の平坦性やその形成方法の基板内分布により、ある程度の膜厚分布のばらつきをもって形成されるので、基板の全ての面上に連続した金属層を形成したとしても、金属層の膜厚が薄い部分が速く研磨されることで、研磨中にこの部分の基板が先に露出することになる。このとき、基板上にめっき給電層及び金属層の断面が露出することになり、これらの層の界面に研磨材が染み込むことで、めっき給電層や金属層が基板から剥がれる場合が想定される。
【００１３】しかしながら、本発明によれば、基板に孔を形成する前に、孔が形成される基板の面を微細な凹凸を形成するなどして粗面化することで、これにめっき給電層が食いこまれるようにして形成され、いわゆるアンカー効果により、基板とめっき給電層との密着性を向上させることができる。または、孔を形成する工程又はその前後の工程で、正規の孔を形成しない領域、例えば、基板の周縁部などに正規の孔よりその深さが浅いダミー（擬似）の孔を形成することにより、上記と同様なアンカー効果により基板とめっき給電層との密着性を向上させることができる。
【００１４】上記問題を解決するため、本発明は、めっき装置に係り、めっき液を入れる容器と、前記容器の中に配置され、被めっき物の一方の面及び他方の面に電気的に接続される回転可能な給電電極とを有し、めっき処理中に、前記給電電極の回転により前記被めっき物を移動させて前記被めっき物の給電電極が接触する部分を変えることを特徴とする。
【００１５】本発明のめっき装置は、被めっき物の表面及び裏面にそれぞれめっき電流を供給できるような配置で、例えば、２列の複数の棒状の給電電極を有し、この給電電極が回転するようになっている。そして、被めっき物がこの２列の複数の棒状の給電電極の間に設置され、給電電極が回転することにより、めっき給電層と給電電極とが接触した状態で被めっき物が移動できるようになっている。
【００１６】これにより、金属層をめっきする間、給電電極は、被めっき物上の違った部分に接触しながらめっき電流を供給するので、給電電極の接触に基づく金属層が形成されない部分がなくなり、基板の全ての面にわたって、金属層が連続して形成されるようになる。このようなめっき装置を用いることにより、上記した配線基板の製造方法を容易に実施できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
（第1の実施の形態）図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その１）、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その２）、図３は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その３）である。
【００１８】本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を説明する。
（第１の工程）まず、図１（ａ）に示すように、基板の一実施例であるシリコン基板１０を用意する。
（第２の工程）その後、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａを粗面化処理する。この粗面化処理は、例えば、フッ素系などのガスを用いたプラズマエッチング、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリによる処理、又は、高圧力で砂粒をあてるサンドブラスト法により行うことができる。この処理を行うことにより、シリコン基板１０の一方の面１０ａに細かい凹凸が形成されるので、いわゆるアンカー効果により、シリコン基板１０と後工程で形成される層との密着性を向上させることができる。
【００１９】（第３の工程）次いで、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａに、フッ素系などのガスを用いたプラズマエッチング、薬液を用いたケミカルエッチング又はサンドブラスト法によって、シリコン基板１０を貫通しない孔１０ｂを形成する。孔１０ｂの径は、例えば、５〜１００μｍ程度であり、その深さは５〜５００μｍ程度である。
【００２０】次いで、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａに配線溝１０ｃを形成する。この配線溝１０ｃの中には、孔１０ｂと連通するものもあれば、孔１０ｂから孤立しているものもある。配線溝１０ｃは、孔１０ｂと同様に、プラズマエッチング、ケミカルエッチング又はサンドブラスト法によって形成される。配線溝１０ｃの幅は、例えば、１〜１００μｍ程度、その深さは５〜２００μｍ程度である。なお、配線溝１０ｃを形成しない形態としてもよい。
【００２１】孔１０ｂを形成する工程、配線溝１０ｃを形成する工程、又はこれらの前後の工程で、孔１０ｂや配線溝１０ｃを形成しない領域、例えば、図１（ｄ）に示すシリコン基板１０の周縁部Ａに孔１０ｂや配線溝１０ｄよりその幅が細く、その深さが浅いダミー孔１０ｄを形成する。なお、本実施の形態では、孔１０ｂを形成する工程でダミー孔１０ｄを形成する例を示しており、例えばサンドブラスト法により形成すればよい。また、周縁部Ａ以外の孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていない領域にダミー孔１０ｄを形成してもよい。
【００２２】（第４の工程）次いで、シリコン基板１０を熱酸化して膜厚が例えば５〜１５ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成する。このとき、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａと、孔１０ｂ、配線溝１０ｃ及びダミー孔１０ｄの内面と、シリコン基板１０の他方の面１０ｅと、シリコン基板１０の側面１０ｆとに、シリコン酸化膜１２が形成される。なお、熱酸化に代えてＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりシリコン酸化膜１２を形成してもよい。また、このシリコン酸化膜１２をできるだけ厚く形成する方が好ましい。
【００２３】次いで、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆに形成されたシリコン酸化膜１２上、すなわち、シリコン基板１０の全ての面に、無電解めっきで膜厚が例えば１〜５μｍのＮｉ（ニッケル）層１４ａを形成する。このとき、シリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていない領域が粗面化され、これに加えて、ダミー孔１０ｄが形成されているので、アンカー効果によりシリコン酸化膜１２とＮｉ層１４ａとの密着性、すなわち、シリコン基板１０とＮｉ層１４ａとの密着性を向上させることができる。
【００２４】（第５の工程）次いで、シリコン基板１０の全ての面上に形成されたＮｉ層１４ａに、無電解めっき又は電解めっきで膜厚が例えば１μｍのＡｕ（金）層１４ｂを形成する。以上の工程で、シリコン基板１０に孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成され、この上にシリコン酸化膜１２を介してＮｉ層１４ａとＡｕ層１４ｂとからなるめっき給電層１４が形成される。これらの層は、シリコン基板１０の一方の面１０ａばかりではなく、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆにも形成される。
【００２５】（めっき装置の説明）次に、後の工程でめっき給電層１４上に電解めっきで金属層を形成するためのめっき装置について説明する。図４は、本発明の実施の形態のめっき装置を示す概略断面図である。本実施の形態のめっき装置は、図４に示すように、めっき液が入る容器３２の中に給電電極である例えば７つの陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）が、被めっき物（基板）３４を挟むようにして配置されている。この陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）はそれぞれ導電性の棒状のローラー、ホイール又はボールなどからなり、所定の方向に回転することができる。この陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）が回転することにより、被めっき物３４の一方の面及び他方の面が陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）と接触しながら左右（図４を参照）に移動できるような仕組みになっている。
【００２６】また、容器３２内にはメッシュ状の陽極電極３６が配置され、定電流電源３５のプラス側と接続されている。一方、陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）は定電流電源３５のマイナス側と接続されている。本実施の形態のめっき装置４０はこのようにして構成され、陽極電極３６と陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）との間に定電流電源３５からめっき電流が供給され、被めっき物３４が陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）に絶えず接触して左右に移動しながら被めっき物３４にめっき層が形成される。
【００２７】本実施の形態のめっき装置４０は、被めっき物３４の一方の面、他方の面及び側面、すなわち被めっき物３４の全ての面上にめっき層が形成されるばかりではなく、被めっき物３４に接触する給電電極の影響によりめっき層が形成されない部分が発生しないように工夫されたものである。すなわち、被めっき物３４の一方の面、他方の面及び側面に連続膜としてめっき給電層を形成して本実施の形態のめっき装置４０でめっきを施すと、被めっき物３４と給電電極である陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）とが接触する部分が、めっき中において変化するので、給電電極が一定の部分に固定されている場合のように給電電極の影響によりめっき層が形成されない部分が発生しなくなる。
【００２８】次に、このめっき装置４０を用いて図２（ｂ）のめっき給電層１４上に金属層の一実施例であるＣｕ（銅）層を形成する方法を説明する。まず、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の全ての面上に形成されたＡｕ層１４ｂ上に、上記しためっき装置４０を用いて、例えば、めっき液としてメルテックス社製の商品名（メルブレートＣｕ３９０）を用いた電解めっきにより膜厚が例えば０．５〜５μｍの第１のＣｕ層１６を形成する。
【００２９】なお、この工程は、めっき液としてリーロナール社製の商品名（カパーグリーム１２５）を用いた電解めっきで第１のＣｕ層１６を形成してもよい。また、無電解めっきにより第１のＣｕ層１６を形成してもよい。このようなめっき液を使用することにより、第１のＣｕ層１６をシリコン基板１０内で膜厚が均一で、かつ孔１０ｂや溝１０ｃ内に良好なステップカバレジで形成することができる。
【００３０】次いで、シリコン基板１０の全ての面上に形成された第１のＣｕ層１６上に、上記しためっき装置４０を用いて、例えば、めっき液として荏原ユージライト社製の商品名（Ｃｕ−ＢｒｉｔｅＶＦ）を用いた電解めっきにて膜厚が例えば１０〜１５０μｍの第２のＣｕ層１８を形成する。これにより、シリコン基板１０の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃが、第１のＣｕ層１６と第２のＣｕ層１８とで埋めこまれる。
【００３１】第２のＣｕ層１８の形成工程で、このようなめっき液を使用することにより、第２のＣｕ層１８がシリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃのような凹部の底部には比較的厚く形成され、孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていないシリコン基板１０の平坦部上には比較的薄く形成される。これにより、孔１０ｂや配線溝１０ｃが、「す」などの発生なしに第２のＣｕ層１８により安定して埋め込まれる。
【００３２】この第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８を形成する工程が、上記しためっき装置４０を用いて形成される場合、給電電極がめっき給電層１４に固定されて接触することに起因するＣｕ層が形成されない部分が発生することはなく、シリコン基板１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆにわたって連続したＣｕ層が形成されることになる。
【００３３】（第６の工程）次に、研磨やエッチングなどにより第２のＣｕ層１８や第１のＣｕ層１６などを除去する工程の説明を行う。図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０上の全ての面上に形成された第２のＣｕ層１８のうち、一方の面１０ａ側に形成された第２のＣｕ層１８は、下地の孔１０ｂや配線溝１０ｃのような凹部の影響を受ける。すなわち，シリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃ上の第２のＣｕ層１８は、シリコン基板１０の平坦な部分上のそれより多少沈み込んだ凹部１８ａが形成されている。
【００３４】この凹部１８ａを平坦化するため、まず、図３（ａ）に示すように、第２のＣｕ層１８の凹部１８ａがなくなるまで、機械研磨などを用いて第２のＣｕ層１８を研磨する。
（第７の工程）その後、第２のＣｕ層１８の残りの部分と第１のＣｕ層１６とＡｕ層１４ｂとＮｉ層１４ａとをシリコン酸化膜１２をストッパーにしてＣＭＰにより研磨する。なお、第２のＣｕ層１８の残りの部分と第１のＣｕ層１６とを塩化銅水溶液でエッチングし、続いて、Ａｕ層１４ｂとその下地のＮｉ層１４ａとをフェリシアン化カリウム水溶液でエッチングしてもよい。
【００３５】上記した第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６などをＣＭＰで研磨する工程において、第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６はシリコン基板１０のすべての面を被覆する連続膜として形成されることで、ＣＭＰで用いる研磨材が染み込むような層と層との界面が存在しないので、第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６が剥がれることがなくなる。
【００３６】これにより、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃに、下から順に、Ｎｉ層１４ａ、Ａｕ層１４ｂを介して形成された第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が安定して埋め込まれる。次いで、図３（ｂ）のシリコン基板１０をＢ側からバックグラインド加工により孔１０ｂ内のＮｉ層１４ａが露出するまで研磨する。これにより、図３（ｃ）に示すように、金属層のパターンの一実施例である接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成された配線基板２０が製造される。このとき、配線基板２０の厚みｔが３０〜５００μｍになるように研磨することが好ましい。
【００３７】接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂは、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂからなるめっき給電層１４と、このめっき給電層１４を介して電解めっきにより形成された第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８とからなる。すなわち、接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが抵抗の低いＡｕ層１４ｂを含むので、その抵抗を低くすることができる。
【００３８】（配線基板への半導体素子の第１の実装方法）図５は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板へ半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その１）、図６は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【００３９】まず、図５（ａ）に示すように、図３（ｃ）の配線基板２０の一方の面１０ａ及び他方の面１０ｅ上にプラズマＣＶＤにより膜厚が例えば５ｎｍ〜５μｍのＳｉＯ2膜５０，５０ａをそれぞれ成膜する。なお、この工程は、ＳｉＯ2膜５０，５０ａに限定されることはなく、この代わりとして、ポリイミドやエポキシ樹脂などの塗膜を塗布、加熱することによりポリイミド膜やエポキシ樹脂などの絶縁膜を形成してもよい。
【００４０】次いで、図５（ｂ）に示すように、配線基板２０の一方の面１０ａのＳｉＯ2膜５０上をパターニングして第１の開口部５０ｂを形成する。また、配線基板２０の他方の面１０ｅのＳｉＯ2膜５０ａにも同様な方法で第２の開口部５０ｃを形成する。次いで、図５（ｃ）に示すように、配線基板２０の一方の面１０ａの接続プラグ１７ａ、配線１７ｂ及びＳｉＯ2膜５０上に蒸着法によりＡｌ（アルミニウム）などの金属層を形成する。続いて、この金属層をパターニングして上部電極パッド５２ａを形成する。また、配線基板２０の他方の面１０ｅにも同様な方法で下部電極パッド５２ｂを形成する。なお、金属層をパターニングする際に、エッチングしたい所定の金属層の領域にレーザーをあててトリミングすることで、上部電極パッド５２ａ及び下部電極パッド５２ｂを形成してもよい。なお、金属層としてＣｕ層をめっきにより形成し、このＣｕ層をパターニングして上部電極パッド５２ａ及び下部電極パッド５２ｂを形成してもよい。
【００４１】次いで、図６（ａ）に示すように、例えば金などからなるスタッドバンプ５６を備えた半導体素子５４を用意し、このスタッドバンプ５６と配線基板２０の上部電極パッド５２ａとを異方性導電膜５７を介して電気的に接続する。なお、スタッドバンプ５６を備えた半導体素子５４の代わりに、はんだバンプを備えた半導体素子（図示せず）を用意し、フリップチップ実装技術により、このはんだバンプと上部電極パッド５２ａとを電気的に接続する形態にしてもよい。
【００４２】次いで、図６（ｂ）に示すように、配線基板２０の他方の面１０ｅの下部電極パッド５２ｂの一部が露出するようにしてスクリーン印刷などでソルダレジスト膜５８をパターニングして第３の開口部５８ａを形成する。次いで、開口部５８ａを介して下部電極パッド５２ｂと電気的に接続されるはんだバンプ６０を搭載する。
【００４３】以上により、配線基板２０に半導体素子５４が実装された半導体装置６２が完成する。
（配線基板への半導体素子の第２の実装方法）図７は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その１）、図８は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【００４４】まず、図７（ａ）に示すように、図３（ｃ）の配線基板２０の接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが露出した面上に、例えば、スパッタリングで膜厚が５０〜５００ｎｍのタンタルや酸化タンタルなどからなるバリアメタル層を成膜する。続いて、バリアメタル層を接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂをそれぞれ覆うようにしてパターニングしてバリアメタル層パターン７０を形成する。
【００４５】その後、シリコン酸化膜１２上及びバリアメタル層パターン７０上に塗布ガラス膜７２を形成する。このとき、塗布ガラス膜７２は図７（ａ）の破線で示すような凹凸をもった形状で形成される。続いて、図７（ａ）に示すように、塗布ガラス７２の表面を機械研磨やＣＭＰにより研磨して塗布ガラスの表面を平坦化する。
【００４６】次いで、図７（ｂ）に示すように、両面にＳｉＯ2からなる中間絶縁膜７８，７６がそれぞれ形成された素子側シリコン基板７４を用意する。この中間絶縁膜７８，７６は素子側シリコン基板７４を熱酸化することにより形成され、その膜厚はそれぞれ５０〜４００ｎｍである。次いで、同じく図７（ｂ）に示すように、配線基板２０の塗布ガラス膜７２が形成された面と素子側シリコン基板７４の中間絶縁膜７６側の面とを対向させて配置し、接続プラグ１７ａや配線１７ｂなどに用いる金属の融点より低い温度でアニールすることにより、配線基板２０と素子側シリコン基板７４とを接着する。
【００４７】次いで、図７（ｃ）に示すように、ＣＭＰにより中間絶縁膜７８と素子側シリコン基板７４の一部とを研磨し、その厚みを例えば０．５〜５０μｍ程度にまで薄くする。続いて、研磨された素子側シリコン基板の表面側に所定の素子を形成することにより、シリコン層７４ａ上に素子形成層７４ｂが形成される。続いて、配線基板２０の接続プラグ１７ａが露出した他方の面１０ｅ上にＳｉＯ2からなる表面絶縁膜８０を成膜し、これを接続プラグ１７ａが露出するようにパターニングすることにより第１の開口部８０ａを形成する。
【００４８】次いで、図８（ａ）に示すように、素子形成層７４ｂ上にレジスト膜（図示せず）をパターニングし、このレジスト膜をマクスにして、素子形成層７４ｂ、シリコン層７４ａ、中間絶縁膜７６及び塗布ガラス７２をバリアメタル層パターン７０の表面が露出するようにしてプラズマエッチングなどによりパターニングして第２の開口部９０を形成する。続いて、素子形成層７４ｂの第２の開口部９０部の近傍をエッチングして第２の開口部９０に連通する凹部９０ａを形成する。
【００４９】次いで、第２の開口部９０及び凹部９０ａに銅層などを充填し副接続プラグ９２を形成する。この工程は公知のダマシン法を用いて形成すればよい。このとき、素子形成層７４ｂの凹部９０ａの側壁及び底面には、素子形成層７４ｂ内に形成された各素子に接続された配線層が露出するようになっているので、素子形成層７４ｂ内の素子が、副接続プラグ９２と電気的に接続される。
【００５０】次いで、図８（ｂ）に示すように、配線基板の他方の面の露出した接続プラグ１７ａに接続される銅層などからなる下部電極パッド９４を形成する。次いで、表面絶縁膜８０及び下部電極パッド９４上にソルダレジスト膜９６を下部電極パッド９４の一部が露出するようにパターニングして第３の開口部９６ａを形成する。続いて、第３の開口部９６ａを介して下部電極パッド９４に接続されるはんだバンプ９８を搭載する。
【００５１】この工程が終了した段階では、特に明示しないが、１枚の配線基板上２０上に素子形成層７４ｂ、すなわち１つの半導体素子が複数形成された状態となっている。すなわち、この後、複数の素子形成層７４ｂが形成された配線基板２０をダイシングにより個片化することにより、半導体装置６２ａが製造される。そして、図８（ｃ）に示すように、はんだバンプ９８と副接続プラグ９２とを接合して複数の半導体装置を上下に複数、積層して３次元実装構造としてもよいし、これらをそれぞれ単体で用いてもよい。
【００５２】（第２の実施の形態）図９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図である。第２の実施の形態の配線基板の製造方法が第１の実施の形態と異なる点は、基板として、シリコン基板ではなくガラス基板を使用することにあるので、図９において図１〜３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第１の実施の形態の配線基板の製造方法で説明した第１〜第７の工程を参照しながら説明する。
【００５３】（第１の工程）まず、図９（ａ）に示すように、基板の一実施例として、石英ガラス、高珪酸ガラス又はサファイアガラスなどのガラス基板１０ｇを用意する。（第２の工程）その後、ガラス基板１０ｇの一方の面１０ａを例えばＨＦ（フッ酸）処理するなどして粗面化する。この処理は第１の実施の形態と同様に、アンカー効果によるガラス基板とその上に形成される層との密着性を向上させるために行われる。
【００５４】（第３の工程）次いで、図９（ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板１０ｇの一方の面１０ａにガラス基板１０ｇを貫通しない孔１０ｂを形成し、続いて、配線溝１０ｃを形成する。本実施の形態では、孔１０ｂ及び配線溝１０ｃをプラズマエッチング、ＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザにより形成することができる。なお、この工程は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリによる処理、又は、高圧力で砂粒をあてるサンドブラスト法などを使用してもよい。このとき、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃが形成されない領域、例えば周縁部（図１（ｄ）のＡ部に相当）に、ダミー孔〈図示せず〉を形成する。
【００５５】（第４の工程）本実施の形態ではガラス基板を用いるので、シリコン酸化膜を形成する工程を省略する。
（第５の工程）次いで、第１の実施の形態と同様な方法で、孔１０ｂと溝１０ｃとが形成されたガラス基板１０ｇの上にＮｉ層１４ａとＡｕ層１４ｂとからなるめっき給電層１４を形成する。続いて、このめっき給電層１４上に第１の実施の形態で説明しためっき装置４０を用いた電解めっきにより、第１の実施の形態と同様な第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８を孔１０ｂや溝１０ｃを埋め込むようにして形成する。このとき、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板の一方の面、他方の面及び側面、すなわちガラス基板の全ての面上にこれらの層が形成される。
【００５６】（第６及び第７の工程）次いで、図９（ｃ）に示すように、第１の実施の形態の製造方法と同様な方法で、第１のＣｕ層１６、第２のＣｕ層１８、Ａｕ層１４ｂ及びＮｉ層１４ａをＣＭＰでガラス基板が露出するまで研磨することで、孔１０ｂや溝１０ｃにＮｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂを介して第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が埋め込まれ、接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成される。このとき、第１の実施の形態と同様に、第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８がガラス基板１０ｇの全ての面に連続膜として形成されているので、ＣＭＰ中にこれらの層の剥がれが発生しないことはいうまでもない。
【００５７】次いで、ガラス基板１０ｇの接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが露出していない他方の面１０ｅを第１の実施の形態と同様に、バックグラインド加工により接続プラグ１７ａのＮｉ層１４ａが露出するまで研磨する。これにより、図９（ｄ）に示すように、ガラス基板１０ｇに接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成された配線基板２０ａが製造される。このとき、配線基板２０ａの厚みｔａが３０〜５００μｍになるように研磨することが好ましい。
【００５８】（配線基板への半導体素子の実装方法）図１０は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。第１の実施の形態で説明した実装方法（その１及びその２）と同様な方法で、第２の実施の形態の製造方法で製造された配線基板２０ａに半導体素子などを実装することができる。以下に、その変形例を説明する。
【００５９】図１０（ａ）〜（ｄ）は第２の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。まず、図１０（ａ）に示すように、本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板２０ｂを用意する。なお、図１０（ａ）に示す配線基板２０ｂの断面は、図９（ｄ）に示す配線基板２０ａとは異なった部分の断面を示している。
【００６０】その後、配線基板２０ｂの一方の面１０ａをプラズマ処理により活性化する。これによって、配線基板２０ｂのプラズマ処理されたガラス表面近くの部分（図１０のハッチングで示すＣの部分）が、反応性のあるラジカルが発生している状態となる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、膜厚が５〜１０μｍの所定の素子が形成された半導体素子１００を用意し、真空中で、配線基板２０ｂの活性化された表面とこの半導体素子１００の裏面１００ａ（素子が形成されていない面）とを接着させる。これは、配線基板２０ｂのガラスの表面近くの部分Ｃに発生しているラジカル（負電荷）と半導体素子１００を構成する例えばＳｉ原子との間に働くクーロン力を利用した接着によるものである。
【００６１】次いで、配線基板２０ｂ及び半導体素子１００上にスパッタリングによりＣｕ、Ａｌ、Ａｕ又はＣｒなどからなる金属層を形成し、この金属層を配線基板２０ｂの接続プラグ１７ａと半導体素子１００の電極パッドとが接続されるようにして、パターニングすることにより配線パターン１１０を形成する。次いで、半導体素子１００及び配線パターン１１０を覆うようにして保護膜（絶縁膜）１１２を形成する。この保護膜１１２として、ＣＶＤで成膜されたＰＳＧ（リンガラス）膜やＳｉＯ2膜の他に、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂などを使用することができる。
【００６２】次いで、配線基板２０ｂの他方の面１０ｅに露出した接続プラグ１７ａにＡｕ又はＡｇなどからなる金属バンプ１１４を搭載する。この工程が終了した段階では、特に明示しないが、１枚の配線基板２０ｂ上に半導体素子１００が複数形成された状態となっている。すなわち、この後、複数の半導体素子１００が搭載された配線基板２０ｂをダイシングにより個片化することにより、複数の半導体装置（１２０，・・・）が製造される。
【００６３】なお、図１０（ｄ）に示すように、一方の半導体装置１２０上に他方の半導体装置１２０ａが電気的に接続されて積層されるので、一方の半導体装置１２０の所定の配線パターン１１０が露出するようにして、配線基板を２０ｂをダイシングする前に、予め、保護膜１１２の所定の領域をパターニングして開口部１１２ａを形成しておく。そして、同じく図１０（ｄ）に示すように、一方の半導体装置１２０の配線パターン１１０と他方の半導体装置１２０ａの金属バンプ１１４とを接合することにより複数の半導体装置を上下に複数積層して３次元実装構造としてもよいし、これらの半導体装置（１２０，・・・）をそれぞれ単体で用いてもよい。
【００６４】以上、第１及び第２の実施の形態により、この発明の詳細を説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明を逸脱しない要旨の範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。例えば、めっき給電層として、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂを両者とも基板の全ての面にわたって形成する形態を例示したが、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂのうち、少なくともいずれかが基板の全ての面上に形成されていればよい。すなわち、第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が電解めっきで基板の全ての面にわたって形成できるような形態であればよい。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、基板の一方の面に孔を形成し、基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上、すなわち基板の全ての面上にわたって連続膜となる金属層をめっき給電層を介して電解めっきにより形成し、該金属層を研磨することにより、孔内に金属層を埋め込んで配線を形成している。
【００６６】このように、基板の全ての面にわたって連続膜となる金属層を形成することで、下地のめっき給電層が露出している部分、すなわち、金属層とめっき給電層との界面が露出する部分がなくなる。従って、金属層を、例えば、ＣＭＰで研磨する際、ＣＭＰで使用する研磨材がこの界面に染み込むことに起因する金属層の剥がれを防止することができる。
【００６７】また、好ましい形態では、前記金属層を形成する工程で、前記基板のめっき給電層に電流を供給する電極チャックが接続され、めっき中に前記電極チャックが接続される位置を変えている。本発明によれば、めっき中に給電電極がめっき給電層に接触する位置を変えながらめっきを施すので、給電電極の接触に起因する金属層が形成されない部分がなくなり、基板の一方の面、他方の面及び側面にわたって断線がない連続膜となる。これにより、給電電極が基板に接触することに起因する金属層の剥がれをも防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その２）である。
【図３】図３は本発明の本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その３）である。
【図４】図４は本発明の実施の形態のめっき装置を示す概略断面図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その１）である。
【図６】図６は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【図７】図７は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その１）である。
【図８】図８は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０：シリコン基板（基板）
１０ａ：一方の面
１０ｂ：孔
１０ｃ：配線溝
１０ｄ：ダミー孔
１０ｅ：他方の面
１０ｆ：側面
１０ｇ：ガラス基板（基板）
１２：シリコン酸化膜
１４ａ：Ｎｉ層
１４ｂ：Ａｕ層
１４：めっき給電層
１６：第１のＣｕ層（金属層）
１８：第２のＣｕ層（金属層）
１７ａ：接続プラグ（金属層のパターン）
１７ｂ：配線（金属層のパターン）
１８ｄ、９０ａ：凹部
２０，２０ａ：配線基板
３０ａ〜３０ｇ：陰極電極（給電電極）
３２：容器
３４：被めっき物
３５：定電流電源
３６：陽極電極
４０：めっき装置
５０ｂ，８０ａ，：第１の開口部
５０ｃ，９０：第２の開口部
５２ａ：上部電極パッド
５２ｂ，９４：下部電極パッド
５４，１００：半導体素子
５６：スタッドバンプ
５７：異方性導電膜層
５８，９６：ソルダレジスト膜
５８ａ：第３の開口部
６０：はんだバンプ
６２，６２ａ，１２０，１２０ａ：半導体装置
７６，７８：中間絶縁膜
７４：素子側シリコン基板
７４ａ：シリコン層
７４ｂ：素子形成層
８０：表面絶縁膜
９２：副接続プラグ
１１２：保護膜
１１２ａ：保護膜の開口部
１１４：金属バンプ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は配線基板の製造方法、半導体装置及びめっき装置に係り、さらに詳しくは、半導体素子などを搭載するための配線基板の製造方法、この配線基板に半導体素子などが搭載された半導体装置及びその製造方法で用いられるめっき装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数の半導体素子を上下に積層する三次元実装構造が提案されている。これは、例えば、配線基板上に半導体素子をフリップチップ接合などで実装して単位部品とし、これを複数積層して三次元モジュールとしたものである。この配線基板は、ガラス基板やシリコン基板に銅などからなる配線を形成することにより製造される。
【０００３】配線基板の配線にフリップチップで実装される半導体素子のバンプのピッチが例えば１０μｍ以下になると、配線基板の表面の平坦性が重要になる。このような観点から、配線基板の配線は、基板に孔や溝を形成して銅層などを埋め込んで形成する、いわゆる、ダマシン法が用いられるようになってきている。このダマシン法で基板に配線を形成するには、まず、一方の面に孔や溝が形成された基板にスパッタや無電解めっきなどによりめっき給電層を形成し、その後、このめっき給電層を介して電解めっきで銅などからなる導体層を孔や溝に埋めこみ、次いで、この導体層を研磨することで、孔や溝のみに導体層を埋め込んで配線を形成する。
【０００４】従来、導体層は、電解めっきにより基板の片面のみに形成されていた。また、電解めっきの場合、めっき液内に設けられた陽極電極になる給電電極と、陰極電極となる基板のめっき給電層との間にめっき電流を供給する必要があるので、給電電極がめっき給電層の所定の位置に固定された状態でめっきを施していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の配線基板の製造方法では、導体層が基板の片面のみに形成されるので、基板の周縁部に導体層と下地のめっき給電層との界面が露出するおそれがある。しかも、基板のめっき給電層の周縁部の一部分にはめっき装置の給電電極が固定されるので、この給電電極が接触する部分には導体層が形成されないばかりではなく、その近傍でもめっき電流の電流密度が変化するなどして導体層が形成されないおそれがある。すなわち、基板の給電電極と接触する部分及びその近傍ではめっき給電層が露出し、その結果、導体層とめっき給電層との界面が露出していることになる。
【０００６】このように、従来の配線基板の製造方法では、基板の周縁部や給電電極が接触する部分及びその近傍では、導体層と下地のめっき給電層との界面が露出するおそれがある。この状態で、例えば、化学機械研磨（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により導体層の研磨を行うと、研磨中に、導体層とめっき給電層との界面にＣＭＰの研磨材が染み込むことにより、導体層が剥がれてしまい、埋め込み配線を上手く形成できないという問題がある。
【０００７】本発明は以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、導体層の研磨中に導体層の剥がれを防止できる配線基板の製造方法、めっき装置及びこの製造方法で製造された配線基板に半導体素子が実装された半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため、本発明は配線基板の製造方法に係り、基板の一方の面に少なくとも孔を形成する工程と、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上とに、めっき給電層を形成する工程と、電解めっきにより、前記めっき給電層を介して、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上に形成され、かつ前記孔を埋め込む金属層を形成する工程と、前記金属層を研磨することにより、前記孔に前記金属層が埋め込まれた金属層のパターンを形成する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】本発明によれば、基板の一方の面に孔を形成し、基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上、すなわち基板の全ての面上にわたって連続膜となる金属層をめっき給電層を介して電解めっきにより形成し、該金属層を研磨することにより、孔内に金属層を埋め込んで金属層のパターンを形成している。このように、基板の全ての面にわたって連続膜となる金属層を形成することで、下地のめっき給電層が露出している部分、すなわち、金属層とめっき給電層との界面が露出する部分がなくなる。従って、金属層を、例えば、ＣＭＰで研磨する際、ＣＭＰで使用する研磨材がこの界面に染み込むことに起因する金属層の剥がれを防止することができる。
【００１０】上記した配線基板の製造方法において、前記金属層を形成する工程で、前記基板のめっき給電層に電流を供給する給電電極が接続され、めっき中に前記給電電極が接続される位置を変えることが好ましい。電解めっきによって金属層を形成する場合、めっき液内に設けられた陽極電極になる給電電極と、陰極電極になる被めっき物のめっき給電層との間にめっき電流を供給しながらめっきを施す必要がある。このため、従来、被めっき物のめっき給電層の例えば周縁部にこの給電電極が固定される。
【００１１】このとき、基板の給電電極が接触している部分はめっきが施されず、またその近傍においも電流密度が所定の値からずれるなどして上手くめっきが施されなくなる。その結果、前述したように、金属層を研磨する工程で金属層が剥がれてしまうおそれがある。しかしながら、本発明によれば、めっき中に給電電極がめっき給電層に接触する位置を変えながらめっきを施すので、給電電極の接触に起因する金属層が形成されない部分がなくなり、基板の一方の面、他方の面及び側面にわたって断線部がない連続膜となる。これにより、給電電極が基板に接触することに起因する金属層の剥がれをも防止できるようになる。
【００１２】また、上記した配線基板の製造方法において、前記基板に孔を形成する工程の前に、前記基板の一方の面を粗面化する工程をさらに有することが好ましい。さらに、上記した配線基板の製造方法において、前記基板に孔を形成する工程が、前記基板の少なくとも周縁部にダミー孔を形成する工程を含むことが好ましい。基板の孔を埋めこむ金属層は、基板の平坦性やその形成方法の基板内分布により、ある程度の膜厚分布のばらつきをもって形成されるので、基板の全ての面上に連続した金属層を形成したとしても、金属層の膜厚が薄い部分が速く研磨されることで、研磨中にこの部分の基板が先に露出することになる。このとき、基板上にめっき給電層及び金属層の断面が露出することになり、これらの層の界面に研磨材が染み込むことで、めっき給電層や金属層が基板から剥がれる場合が想定される。
【００１３】しかしながら、本発明によれば、基板に孔を形成する前に、孔が形成される基板の面を微細な凹凸を形成するなどして粗面化することで、これにめっき給電層が食いこまれるようにして形成され、いわゆるアンカー効果により、基板とめっき給電層との密着性を向上させることができる。または、孔を形成する工程又はその前後の工程で、正規の孔を形成しない領域、例えば、基板の周縁部などに正規の孔よりその深さが浅いダミー（擬似）の孔を形成することにより、上記と同様なアンカー効果により基板とめっき給電層との密着性を向上させることができる。
【００１４】上記問題を解決するため、本発明は、めっき装置に係り、めっき液を入れる容器と、前記容器の中に配置され、被めっき物の一方の面及び他方の面に電気的に接続される回転可能な給電電極とを有し、めっき処理中に、前記給電電極の回転により前記被めっき物を移動させて前記被めっき物の給電電極が接触する部分を変えることを特徴とする。
【００１５】本発明のめっき装置は、被めっき物の表面及び裏面にそれぞれめっき電流を供給できるような配置で、例えば、２列の複数の棒状の給電電極を有し、この給電電極が回転するようになっている。そして、被めっき物がこの２列の複数の棒状の給電電極の間に設置され、給電電極が回転することにより、めっき給電層と給電電極とが接触した状態で被めっき物が移動できるようになっている。
【００１６】これにより、金属層をめっきする間、給電電極は、被めっき物上の違った部分に接触しながらめっき電流を供給するので、給電電極の接触に基づく金属層が形成されない部分がなくなり、基板の全ての面にわたって、金属層が連続して形成されるようになる。このようなめっき装置を用いることにより、上記した配線基板の製造方法を容易に実施できるようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図を参照しながら説明する。
（第1の実施の形態）図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その１）、図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その２）、図３は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その３）である。
【００１８】本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を説明する。
（第１の工程）まず、図１（ａ）に示すように、基板の一実施例であるシリコン基板１０を用意する。
（第２の工程）その後、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａを粗面化処理する。この粗面化処理は、例えば、フッ素系などのガスを用いたプラズマエッチング、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリによる処理、又は、高圧力で砂粒をあてるサンドブラスト法により行うことができる。この処理を行うことにより、シリコン基板１０の一方の面１０ａに細かい凹凸が形成されるので、いわゆるアンカー効果により、シリコン基板１０と後工程で形成される層との密着性を向上させることができる。
【００１９】（第３の工程）次いで、図１（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａに、フッ素系などのガスを用いたプラズマエッチング、薬液を用いたケミカルエッチング又はサンドブラスト法によって、シリコン基板１０を貫通しない孔１０ｂを形成する。孔１０ｂの径は、例えば、５〜１００μｍ程度であり、その深さは５〜５００μｍ程度である。
【００２０】次いで、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａに配線溝１０ｃを形成する。この配線溝１０ｃの中には、孔１０ｂと連通するものもあれば、孔１０ｂから孤立しているものもある。配線溝１０ｃは、孔１０ｂと同様に、プラズマエッチング、ケミカルエッチング又はサンドブラスト法によって形成される。配線溝１０ｃの幅は、例えば、１〜１００μｍ程度、その深さは５〜２００μｍ程度である。なお、配線溝１０ｃを形成しない形態としてもよい。
【００２１】孔１０ｂを形成する工程、配線溝１０ｃを形成する工程、又はこれらの前後の工程で、孔１０ｂや配線溝１０ｃを形成しない領域、例えば、図１（ｄ）に示すシリコン基板１０の周縁部Ａに孔１０ｂや配線溝１０ｄよりその幅が細く、その深さが浅いダミー孔１０ｄを形成する。なお、本実施の形態では、孔１０ｂを形成する工程でダミー孔１０ｄを形成する例を示しており、例えばサンドブラスト法により形成すればよい。また、周縁部Ａ以外の孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていない領域にダミー孔１０ｄを形成してもよい。
【００２２】（第４の工程）次いで、シリコン基板１０を熱酸化して膜厚が例えば５〜１５ｎｍのシリコン酸化膜１２を形成する。このとき、図２（ａ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａと、孔１０ｂ、配線溝１０ｃ及びダミー孔１０ｄの内面と、シリコン基板１０の他方の面１０ｅと、シリコン基板１０の側面１０ｆとに、シリコン酸化膜１２が形成される。なお、熱酸化に代えてＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりシリコン酸化膜１２を形成してもよい。また、このシリコン酸化膜１２をできるだけ厚く形成する方が好ましい。
【００２３】次いで、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆに形成されたシリコン酸化膜１２上、すなわち、シリコン基板１０の全ての面に、無電解めっきで膜厚が例えば１〜５μｍのＮｉ（ニッケル）層１４ａを形成する。このとき、シリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていない領域が粗面化され、これに加えて、ダミー孔１０ｄが形成されているので、アンカー効果によりシリコン酸化膜１２とＮｉ層１４ａとの密着性、すなわち、シリコン基板１０とＮｉ層１４ａとの密着性を向上させることができる。
【００２４】（第５の工程）次いで、シリコン基板１０の全ての面上に形成されたＮｉ層１４ａに、無電解めっき又は電解めっきで膜厚が例えば１μｍのＡｕ（金）層１４ｂを形成する。以上の工程で、シリコン基板１０に孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成され、この上にシリコン酸化膜１２を介してＮｉ層１４ａとＡｕ層１４ｂとからなるめっき給電層１４が形成される。これらの層は、シリコン基板１０の一方の面１０ａばかりではなく、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆにも形成される。
【００２５】（めっき装置の説明）次に、後の工程でめっき給電層１４上に電解めっきで金属層を形成するためのめっき装置について説明する。図４は、本発明の実施の形態のめっき装置を示す概略断面図である。本実施の形態のめっき装置は、図４に示すように、めっき液が入る容器３２の中に給電電極である例えば７つの陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）が、被めっき物（基板）３４を挟むようにして配置されている。この陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）はそれぞれ導電性の棒状のローラー、ホイール又はボールなどからなり、所定の方向に回転することができる。この陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）が回転することにより、被めっき物３４の一方の面及び他方の面が陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）と接触しながら左右（図４を参照）に移動できるような仕組みになっている。
【００２６】また、容器３２内にはメッシュ状の陽極電極３６が配置され、定電流電源３５のプラス側と接続されている。一方、陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）は定電流電源３５のマイナス側と接続されている。本実施の形態のめっき装置４０はこのようにして構成され、陽極電極３６と陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）との間に定電流電源３５からめっき電流が供給され、被めっき物３４が陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）に絶えず接触して左右に移動しながら被めっき物３４にめっき層が形成される。
【００２７】本実施の形態のめっき装置４０は、被めっき物３４の一方の面、他方の面及び側面、すなわち被めっき物３４の全ての面上にめっき層が形成されるばかりではなく、被めっき物３４に接触する給電電極の影響によりめっき層が形成されない部分が発生しないように工夫されたものである。すなわち、被めっき物３４の一方の面、他方の面及び側面に連続膜としてめっき給電層を形成して本実施の形態のめっき装置４０でめっきを施すと、被めっき物３４と給電電極である陰極電極（３０ａ〜３０ｇ）とが接触する部分が、めっき中において変化するので、給電電極が一定の部分に固定されている場合のように給電電極の影響によりめっき層が形成されない部分が発生しなくなる。
【００２８】次に、このめっき装置４０を用いて図２（ｂ）のめっき給電層１４上に金属層の一実施例であるＣｕ（銅）層を形成する方法を説明する。まず、図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０の全ての面上に形成されたＡｕ層１４ｂ上に、上記しためっき装置４０を用いて、例えば、めっき液としてメルテックス社製の商品名（メルブレートＣｕ３９０）を用いた電解めっきにより膜厚が例えば０．５〜５μｍの第１のＣｕ層１６を形成する。
【００２９】なお、この工程は、めっき液としてリーロナール社製の商品名（カパーグリーム１２５）を用いた電解めっきで第１のＣｕ層１６を形成してもよい。また、無電解めっきにより第１のＣｕ層１６を形成してもよい。このようなめっき液を使用することにより、第１のＣｕ層１６をシリコン基板１０内で膜厚が均一で、かつ孔１０ｂや溝１０ｃ内に良好なステップカバレジで形成することができる。
【００３０】次いで、シリコン基板１０の全ての面上に形成された第１のＣｕ層１６上に、上記しためっき装置４０を用いて、例えば、めっき液として荏原ユージライト社製の商品名（Ｃｕ−ＢｒｉｔｅＶＦ）を用いた電解めっきにて膜厚が例えば１０〜１５０μｍの第２のＣｕ層１８を形成する。これにより、シリコン基板１０の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃが、第１のＣｕ層１６と第２のＣｕ層１８とで埋めこまれる。
【００３１】第２のＣｕ層１８の形成工程で、このようなめっき液を使用することにより、第２のＣｕ層１８がシリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃのような凹部の底部には比較的厚く形成され、孔１０ｂや配線溝１０ｃが形成されていないシリコン基板１０の平坦部上には比較的薄く形成される。これにより、孔１０ｂや配線溝１０ｃが、「す」などの発生なしに第２のＣｕ層１８により安定して埋め込まれる。
【００３２】この第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８を形成する工程が、上記しためっき装置４０を用いて形成される場合、給電電極がめっき給電層１４に固定されて接触することに起因するＣｕ層が形成されない部分が発生することはなく、シリコン基板１０の一方の面１０ａ、他方の面１０ｅ及び側面１０ｆにわたって連続したＣｕ層が形成されることになる。
【００３３】（第６の工程）次に、研磨やエッチングなどにより第２のＣｕ層１８や第１のＣｕ層１６などを除去する工程の説明を行う。図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１０上の全ての面上に形成された第２のＣｕ層１８のうち、一方の面１０ａ側に形成された第２のＣｕ層１８は、下地の孔１０ｂや配線溝１０ｃのような凹部の影響を受ける。すなわち，シリコン基板１０の孔１０ｂや配線溝１０ｃ上の第２のＣｕ層１８は、シリコン基板１０の平坦な部分上のそれより多少沈み込んだ凹部１８ａが形成されている。
【００３４】この凹部１８ａを平坦化するため、まず、図３（ａ）に示すように、第２のＣｕ層１８の凹部１８ａがなくなるまで、機械研磨などを用いて第２のＣｕ層１８を研磨する。
（第７の工程）その後、第２のＣｕ層１８の残りの部分と第１のＣｕ層１６とＡｕ層１４ｂとＮｉ層１４ａとをシリコン酸化膜１２をストッパーにしてＣＭＰにより研磨する。なお、第２のＣｕ層１８の残りの部分と第１のＣｕ層１６とを塩化銅水溶液でエッチングし、続いて、Ａｕ層１４ｂとその下地のＮｉ層１４ａとをフェリシアン化カリウム水溶液でエッチングしてもよい。
【００３５】上記した第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６などをＣＭＰで研磨する工程において、第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６はシリコン基板１０のすべての面を被覆する連続膜として形成されることで、ＣＭＰで用いる研磨材が染み込むような層と層との界面が存在しないので、第２のＣｕ層１８及び第１のＣｕ層１６が剥がれることがなくなる。
【００３６】これにより、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃに、下から順に、Ｎｉ層１４ａ、Ａｕ層１４ｂを介して形成された第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が安定して埋め込まれる。次いで、図３（ｂ）のシリコン基板１０をＢ側からバックグラインド加工により孔１０ｂ内のＮｉ層１４ａが露出するまで研磨する。これにより、図３（ｃ）に示すように、金属層のパターンの一実施例である接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成された配線基板２０が製造される。このとき、配線基板２０の厚みｔが３０〜５００μｍになるように研磨することが好ましい。
【００３７】接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂは、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂからなるめっき給電層１４と、このめっき給電層１４を介して電解めっきにより形成された第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８とからなる。すなわち、接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが抵抗の低いＡｕ層１４ｂを含むので、その抵抗を低くすることができる。
【００３８】（配線基板への半導体素子の第１の実装方法）図５は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板へ半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その１）、図６は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【００３９】まず、図５（ａ）に示すように、図３（ｃ）の配線基板２０の一方の面１０ａ及び他方の面１０ｅ上にプラズマＣＶＤにより膜厚が例えば５ｎｍ〜５μｍのＳｉＯ2膜５０，５０ａをそれぞれ成膜する。なお、この工程は、ＳｉＯ2膜５０，５０ａに限定されることはなく、この代わりとして、ポリイミドやエポキシ樹脂などの塗膜を塗布、加熱することによりポリイミド膜やエポキシ樹脂などの絶縁膜を形成してもよい。
【００４０】次いで、図５（ｂ）に示すように、配線基板２０の一方の面１０ａのＳｉＯ2膜５０上をパターニングして第１の開口部５０ｂを形成する。また、配線基板２０の他方の面１０ｅのＳｉＯ2膜５０ａにも同様な方法で第２の開口部５０ｃを形成する。次いで、図５（ｃ）に示すように、配線基板２０の一方の面１０ａの接続プラグ１７ａ、配線１７ｂ及びＳｉＯ2膜５０上に蒸着法によりＡｌ（アルミニウム）などの金属層を形成する。続いて、この金属層をパターニングして上部電極パッド５２ａを形成する。また、配線基板２０の他方の面１０ｅにも同様な方法で下部電極パッド５２ｂを形成する。なお、金属層をパターニングする際に、エッチングしたい所定の金属層の領域にレーザーをあててトリミングすることで、上部電極パッド５２ａ及び下部電極パッド５２ｂを形成してもよい。なお、金属層としてＣｕ層をめっきにより形成し、このＣｕ層をパターニングして上部電極パッド５２ａ及び下部電極パッド５２ｂを形成してもよい。
【００４１】次いで、図６（ａ）に示すように、例えば金などからなるスタッドバンプ５６を備えた半導体素子５４を用意し、このスタッドバンプ５６と配線基板２０の上部電極パッド５２ａとを異方性導電膜５７を介して電気的に接続する。なお、スタッドバンプ５６を備えた半導体素子５４の代わりに、はんだバンプを備えた半導体素子（図示せず）を用意し、フリップチップ実装技術により、このはんだバンプと上部電極パッド５２ａとを電気的に接続する形態にしてもよい。
【００４２】次いで、図６（ｂ）に示すように、配線基板２０の他方の面１０ｅの下部電極パッド５２ｂの一部が露出するようにしてスクリーン印刷などでソルダレジスト膜５８をパターニングして第３の開口部５８ａを形成する。次いで、開口部５８ａを介して下部電極パッド５２ｂと電気的に接続されるはんだバンプ６０を搭載する。
【００４３】以上により、配線基板２０に半導体素子５４が実装された半導体装置６２が完成する。
（配線基板への半導体素子の第２の実装方法）図７は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その１）、図８は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【００４４】まず、図７（ａ）に示すように、図３（ｃ）の配線基板２０の接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが露出した面上に、例えば、スパッタリングで膜厚が５０〜５００ｎｍのタンタルや酸化タンタルなどからなるバリアメタル層を成膜する。続いて、バリアメタル層を接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂをそれぞれ覆うようにしてパターニングしてバリアメタル層パターン７０を形成する。
【００４５】その後、シリコン酸化膜１２上及びバリアメタル層パターン７０上に塗布ガラス膜７２を形成する。このとき、塗布ガラス膜７２は図７（ａ）の破線で示すような凹凸をもった形状で形成される。続いて、図７（ａ）に示すように、塗布ガラス７２の表面を機械研磨やＣＭＰにより研磨して塗布ガラスの表面を平坦化する。
【００４６】次いで、図７（ｂ）に示すように、両面にＳｉＯ2からなる中間絶縁膜７８，７６がそれぞれ形成された素子側シリコン基板７４を用意する。この中間絶縁膜７８，７６は素子側シリコン基板７４を熱酸化することにより形成され、その膜厚はそれぞれ５０〜４００ｎｍである。次いで、同じく図７（ｂ）に示すように、配線基板２０の塗布ガラス膜７２が形成された面と素子側シリコン基板７４の中間絶縁膜７６側の面とを対向させて配置し、接続プラグ１７ａや配線１７ｂなどに用いる金属の融点より低い温度でアニールすることにより、配線基板２０と素子側シリコン基板７４とを接着する。
【００４７】次いで、図７（ｃ）に示すように、ＣＭＰにより中間絶縁膜７８と素子側シリコン基板７４の一部とを研磨し、その厚みを例えば０．５〜５０μｍ程度にまで薄くする。続いて、研磨された素子側シリコン基板の表面側に所定の素子を形成することにより、シリコン層７４ａ上に素子形成層７４ｂが形成される。続いて、配線基板２０の接続プラグ１７ａが露出した他方の面１０ｅ上にＳｉＯ2からなる表面絶縁膜８０を成膜し、これを接続プラグ１７ａが露出するようにパターニングすることにより第１の開口部８０ａを形成する。
【００４８】次いで、図８（ａ）に示すように、素子形成層７４ｂ上にレジスト膜（図示せず）をパターニングし、このレジスト膜をマクスにして、素子形成層７４ｂ、シリコン層７４ａ、中間絶縁膜７６及び塗布ガラス７２をバリアメタル層パターン７０の表面が露出するようにしてプラズマエッチングなどによりパターニングして第２の開口部９０を形成する。続いて、素子形成層７４ｂの第２の開口部９０部の近傍をエッチングして第２の開口部９０に連通する凹部９０ａを形成する。
【００４９】次いで、第２の開口部９０及び凹部９０ａに銅層などを充填し副接続プラグ９２を形成する。この工程は公知のダマシン法を用いて形成すればよい。このとき、素子形成層７４ｂの凹部９０ａの側壁及び底面には、素子形成層７４ｂ内に形成された各素子に接続された配線層が露出するようになっているので、素子形成層７４ｂ内の素子が、副接続プラグ９２と電気的に接続される。
【００５０】次いで、図８（ｂ）に示すように、配線基板の他方の面の露出した接続プラグ１７ａに接続される銅層などからなる下部電極パッド９４を形成する。次いで、表面絶縁膜８０及び下部電極パッド９４上にソルダレジスト膜９６を下部電極パッド９４の一部が露出するようにパターニングして第３の開口部９６ａを形成する。続いて、第３の開口部９６ａを介して下部電極パッド９４に接続されるはんだバンプ９８を搭載する。
【００５１】この工程が終了した段階では、特に明示しないが、１枚の配線基板上２０上に素子形成層７４ｂ、すなわち１つの半導体素子が複数形成された状態となっている。すなわち、この後、複数の素子形成層７４ｂが形成された配線基板２０をダイシングにより個片化することにより、半導体装置６２ａが製造される。そして、図８（ｃ）に示すように、はんだバンプ９８と副接続プラグ９２とを接合して複数の半導体装置を上下に複数、積層して３次元実装構造としてもよいし、これらをそれぞれ単体で用いてもよい。
【００５２】（第２の実施の形態）図９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図である。第２の実施の形態の配線基板の製造方法が第１の実施の形態と異なる点は、基板として、シリコン基板ではなくガラス基板を使用することにあるので、図９において図１〜３と同一物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。また、第１の実施の形態の配線基板の製造方法で説明した第１〜第７の工程を参照しながら説明する。
【００５３】（第１の工程）まず、図９（ａ）に示すように、基板の一実施例として、石英ガラス、高珪酸ガラス又はサファイアガラスなどのガラス基板１０ｇを用意する。（第２の工程）その後、ガラス基板１０ｇの一方の面１０ａを例えばＨＦ（フッ酸）処理するなどして粗面化する。この処理は第１の実施の形態と同様に、アンカー効果によるガラス基板とその上に形成される層との密着性を向上させるために行われる。
【００５４】（第３の工程）次いで、図９（ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板１０ｇの一方の面１０ａにガラス基板１０ｇを貫通しない孔１０ｂを形成し、続いて、配線溝１０ｃを形成する。本実施の形態では、孔１０ｂ及び配線溝１０ｃをプラズマエッチング、ＣＯ2レーザ又はＹＡＧレーザにより形成することができる。なお、この工程は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）などの強アルカリによる処理、又は、高圧力で砂粒をあてるサンドブラスト法などを使用してもよい。このとき、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板の孔１０ｂ及び配線溝１０ｃが形成されない領域、例えば周縁部（図１（ｄ）のＡ部に相当）に、ダミー孔〈図示せず〉を形成する。
【００５５】（第４の工程）本実施の形態ではガラス基板を用いるので、シリコン酸化膜を形成する工程を省略する。
（第５の工程）次いで、第１の実施の形態と同様な方法で、孔１０ｂと溝１０ｃとが形成されたガラス基板１０ｇの上にＮｉ層１４ａとＡｕ層１４ｂとからなるめっき給電層１４を形成する。続いて、このめっき給電層１４上に第１の実施の形態で説明しためっき装置４０を用いた電解めっきにより、第１の実施の形態と同様な第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８を孔１０ｂや溝１０ｃを埋め込むようにして形成する。このとき、第１の実施の形態と同様に、ガラス基板の一方の面、他方の面及び側面、すなわちガラス基板の全ての面上にこれらの層が形成される。
【００５６】（第６及び第７の工程）次いで、図９（ｃ）に示すように、第１の実施の形態の製造方法と同様な方法で、第１のＣｕ層１６、第２のＣｕ層１８、Ａｕ層１４ｂ及びＮｉ層１４ａをＣＭＰでガラス基板が露出するまで研磨することで、孔１０ｂや溝１０ｃにＮｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂを介して第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が埋め込まれ、接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成される。このとき、第１の実施の形態と同様に、第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８がガラス基板１０ｇの全ての面に連続膜として形成されているので、ＣＭＰ中にこれらの層の剥がれが発生しないことはいうまでもない。
【００５７】次いで、ガラス基板１０ｇの接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが露出していない他方の面１０ｅを第１の実施の形態と同様に、バックグラインド加工により接続プラグ１７ａのＮｉ層１４ａが露出するまで研磨する。これにより、図９（ｄ）に示すように、ガラス基板１０ｇに接続プラグ１７ａ及び配線１７ｂが形成された配線基板２０ａが製造される。このとき、配線基板２０ａの厚みｔａが３０〜５００μｍになるように研磨することが好ましい。
【００５８】（配線基板への半導体素子の実装方法）図１０は本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。第１の実施の形態で説明した実装方法（その１及びその２）と同様な方法で、第２の実施の形態の製造方法で製造された配線基板２０ａに半導体素子などを実装することができる。以下に、その変形例を説明する。
【００５９】図１０（ａ）〜（ｄ）は第２の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。まず、図１０（ａ）に示すように、本実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板２０ｂを用意する。なお、図１０（ａ）に示す配線基板２０ｂの断面は、図９（ｄ）に示す配線基板２０ａとは異なった部分の断面を示している。
【００６０】その後、配線基板２０ｂの一方の面１０ａをプラズマ処理により活性化する。これによって、配線基板２０ｂのプラズマ処理されたガラス表面近くの部分（図１０のハッチングで示すＣの部分）が、反応性のあるラジカルが発生している状態となる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、膜厚が５〜１０μｍの所定の素子が形成された半導体素子１００を用意し、真空中で、配線基板２０ｂの活性化された表面とこの半導体素子１００の裏面１００ａ（素子が形成されていない面）とを接着させる。これは、配線基板２０ｂのガラスの表面近くの部分Ｃに発生しているラジカル（負電荷）と半導体素子１００を構成する例えばＳｉ原子との間に働くクーロン力を利用した接着によるものである。
【００６１】次いで、配線基板２０ｂ及び半導体素子１００上にスパッタリングによりＣｕ、Ａｌ、Ａｕ又はＣｒなどからなる金属層を形成し、この金属層を配線基板２０ｂの接続プラグ１７ａと半導体素子１００の電極パッドとが接続されるようにして、パターニングすることにより配線パターン１１０を形成する。次いで、半導体素子１００及び配線パターン１１０を覆うようにして保護膜（絶縁膜）１１２を形成する。この保護膜１１２として、ＣＶＤで成膜されたＰＳＧ（リンガラス）膜やＳｉＯ2膜の他に、ポリイミド樹脂又はエポキシ樹脂などを使用することができる。
【００６２】次いで、配線基板２０ｂの他方の面１０ｅに露出した接続プラグ１７ａにＡｕ又はＡｇなどからなる金属バンプ１１４を搭載する。この工程が終了した段階では、特に明示しないが、１枚の配線基板２０ｂ上に半導体素子１００が複数形成された状態となっている。すなわち、この後、複数の半導体素子１００が搭載された配線基板２０ｂをダイシングにより個片化することにより、複数の半導体装置（１２０，・・・）が製造される。
【００６３】なお、図１０（ｄ）に示すように、一方の半導体装置１２０上に他方の半導体装置１２０ａが電気的に接続されて積層されるので、一方の半導体装置１２０の所定の配線パターン１１０が露出するようにして、配線基板を２０ｂをダイシングする前に、予め、保護膜１１２の所定の領域をパターニングして開口部１１２ａを形成しておく。そして、同じく図１０（ｄ）に示すように、一方の半導体装置１２０の配線パターン１１０と他方の半導体装置１２０ａの金属バンプ１１４とを接合することにより複数の半導体装置を上下に複数積層して３次元実装構造としてもよいし、これらの半導体装置（１２０，・・・）をそれぞれ単体で用いてもよい。
【００６４】以上、第１及び第２の実施の形態により、この発明の詳細を説明したが、この発明の範囲は上記実施の形態に具体的に示した例に限られるものではなく、この発明を逸脱しない要旨の範囲の上記実施の形態の変更はこの発明の範囲に含まれる。例えば、めっき給電層として、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂを両者とも基板の全ての面にわたって形成する形態を例示したが、Ｎｉ層１４ａ及びＡｕ層１４ｂのうち、少なくともいずれかが基板の全ての面上に形成されていればよい。すなわち、第１のＣｕ層１６及び第２のＣｕ層１８が電解めっきで基板の全ての面にわたって形成できるような形態であればよい。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、基板の一方の面に孔を形成し、基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上、すなわち基板の全ての面上にわたって連続膜となる金属層をめっき給電層を介して電解めっきにより形成し、該金属層を研磨することにより、孔内に金属層を埋め込んで配線を形成している。
【００６６】このように、基板の全ての面にわたって連続膜となる金属層を形成することで、下地のめっき給電層が露出している部分、すなわち、金属層とめっき給電層との界面が露出する部分がなくなる。従って、金属層を、例えば、ＣＭＰで研磨する際、ＣＭＰで使用する研磨材がこの界面に染み込むことに起因する金属層の剥がれを防止することができる。
【００６７】また、好ましい形態では、前記金属層を形成する工程で、前記基板のめっき給電層に電流を供給する電極チャックが接続され、めっき中に前記電極チャックが接続される位置を変えている。本発明によれば、めっき中に給電電極がめっき給電層に接触する位置を変えながらめっきを施すので、給電電極の接触に起因する金属層が形成されない部分がなくなり、基板の一方の面、他方の面及び側面にわたって断線がない連続膜となる。これにより、給電電極が基板に接触することに起因する金属層の剥がれをも防止できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その１）である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その２）である。
【図３】図３は本発明の本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図（その３）である。
【図４】図４は本発明の実施の形態のめっき装置を示す概略断面図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その１）である。
【図６】図６は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第１の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【図７】図７は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その１）である。
【図８】図８は本発明の第１の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の第２の実装方法を示す概略断面図（その２）である。
【図９】図９（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法を示す概略断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第２の実施の形態の配線基板の製造方法で製造された配線基板への半導体素子の実装方法を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１０：シリコン基板（基板）
１０ａ：一方の面
１０ｂ：孔
１０ｃ：配線溝
１０ｄ：ダミー孔
１０ｅ：他方の面
１０ｆ：側面
１０ｇ：ガラス基板（基板）
１２：シリコン酸化膜
１４ａ：Ｎｉ層
１４ｂ：Ａｕ層
１４：めっき給電層
１６：第１のＣｕ層（金属層）
１８：第２のＣｕ層（金属層）
１７ａ：接続プラグ（金属層のパターン）
１７ｂ：配線（金属層のパターン）
１８ｄ、９０ａ：凹部
２０，２０ａ：配線基板
３０ａ〜３０ｇ：陰極電極（給電電極）
３２：容器
３４：被めっき物
３５：定電流電源
３６：陽極電極
４０：めっき装置
５０ｂ，８０ａ，：第１の開口部
５０ｃ，９０：第２の開口部
５２ａ：上部電極パッド
５２ｂ，９４：下部電極パッド
５４，１００：半導体素子
５６：スタッドバンプ
５７：異方性導電膜層
５８，９６：ソルダレジスト膜
５８ａ：第３の開口部
６０：はんだバンプ
６２，６２ａ，１２０，１２０ａ：半導体装置
７６，７８：中間絶縁膜
７４：素子側シリコン基板
７４ａ：シリコン層
７４ｂ：素子形成層
８０：表面絶縁膜
９２：副接続プラグ
１１２：保護膜
１１２ａ：保護膜の開口部
１１４：金属バンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 基板の一方の面に少なくとも孔を形成する工程と、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上とに、めっき給電層を形成する工程と、電解めっきにより、前記めっき給電層を介して、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上に形成され、かつ前記孔を埋め込む金属層を形成する工程と、前記金属層を研磨することにより、前記孔に前記金属層が埋め込まれた金属層のパターンを形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】 前記金属層を形成する工程において、前記めっき給電層に電流を供給する給電電極が接続され、前記めっき給電層に接続される前記給電電極の位置を変えながら前記金属層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】 前記基板に孔を形成する工程の前に、前記基板の一方の面を粗面化する工程をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】 前記基板に孔を形成する工程が、前記基板の少なくとも周縁部にダミー孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】 前記基板がシリコン基板からなり、前記基板に孔を形成する工程の後であって、前記めっき給電層を形成する工程の前に、前記シリコン基板の少なくとも一方の面上と前記孔の内面上にシリコン酸化膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】 前記基板が、ガラス基板からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】 前記めっき給電層は、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層とからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法によって製造された配線基板と、電極端子が前記配線基板の配線と電気的に接続された半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】 前記半導体装置が、複数個、電気的に接続されて積層されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】 めっき液を入れる容器と、前記容器の中に配置され、被めっき物の一方の面及び他方の面に電気的に接続される回転可能な給電電極とを有し、めっき処理中に、前記給電電極の回転により前記被めっき物を移動させて前記被めっき物の給電電極が接触する部分を変えることを特徴とするめっき装置。
【請求項１１】 前記容器内には、陽極電極がさらに設けられ、前記給電電極が陰極電極となり、前記陽極電極と前記陰極電極との間にめっき電流が供給されることを特徴とする請求項１０に記載のめっき装置。
【請求項１】 基板の一方の面に少なくとも孔を形成する工程と、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上と、前記孔の内面上とに、めっき給電層を形成する工程と、電解めっきにより、前記めっき給電層を介して、前記基板の一方の面上、他方の面上及び側面上に形成され、かつ前記孔を埋め込む金属層を形成する工程と、前記金属層を研磨することにより、前記孔に前記金属層が埋め込まれた金属層のパターンを形成する工程とを有することを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】 前記金属層を形成する工程において、前記めっき給電層に電流を供給する給電電極が接続され、前記めっき給電層に接続される前記給電電極の位置を変えながら前記金属層を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】 前記基板に孔を形成する工程の前に、前記基板の一方の面を粗面化する工程をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の配線基板の製造方法。
【請求項４】 前記基板に孔を形成する工程が、前記基板の少なくとも周縁部にダミー孔を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項５】 前記基板がシリコン基板からなり、前記基板に孔を形成する工程の後であって、前記めっき給電層を形成する工程の前に、前記シリコン基板の少なくとも一方の面上と前記孔の内面上にシリコン酸化膜を形成する工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項６】 前記基板が、ガラス基板からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項７】 前記めっき給電層は、下から順に、ニッケル（Ｎｉ）層と金（Ａｕ）層とからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法。
【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の配線基板の製造方法によって製造された配線基板と、電極端子が前記配線基板の配線と電気的に接続された半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項９】 前記半導体装置が、複数個、電気的に接続されて積層されていることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】 めっき液を入れる容器と、前記容器の中に配置され、被めっき物の一方の面及び他方の面に電気的に接続される回転可能な給電電極とを有し、めっき処理中に、前記給電電極の回転により前記被めっき物を移動させて前記被めっき物の給電電極が接触する部分を変えることを特徴とするめっき装置。
【請求項１１】 前記容器内には、陽極電極がさらに設けられ、前記給電電極が陰極電極となり、前記陽極電極と前記陰極電極との間にめっき電流が供給されることを特徴とする請求項１０に記載のめっき装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図６】
【図３】
【図５】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００２−３４８６９７（Ｐ２００２−３４８６９７Ａ）
【公開日】平成１４年１２月４日（２００２．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１５１０２７（Ｐ２００１−１５１０２７）
【出願日】平成１３年５月２１日（２００１．５．２１）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１４年１２月４日（２００２．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年５月２１日（２００１．５．２１）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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