配線構造物及びその製造方法
【課題】短時間で、配線母体の内部に、種々のトポロジーの貫通配線や連結配線を埋め込むことが可能な配線構造物を提供する。
【解決手段】配線母体１１と、配線母体１１の内部に設けられた複数の穴部の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）からなる複数の貫通配線部とを備える。複数の配線子連続体のそれぞれをなす複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、コア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部Ｑi,shell，Ｑi+1,shellを有する。複数の配線子は、それぞれのシェル部を互いに溶融することにより金属学的に接合される。
【解決手段】配線母体１１と、配線母体１１の内部に設けられた複数の穴部の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）からなる複数の貫通配線部とを備える。複数の配線子連続体のそれぞれをなす複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、コア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部Ｑi,shell，Ｑi+1,shellを有する。複数の配線子は、それぞれのシェル部を互いに溶融することにより金属学的に接合される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線構造物に係り、特に、配線母体（配線基板）の内部に、貫通配線や連結配線を埋めこんで構成した配線構造物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線基板の貫通配線は、以下のようにして製造していた：
（イ）先ず、シリコン（Ｓｉ）基板からなる配線基板（配線母体）１１の上面上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、貫通孔開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして配線母体１１をイオンミリング等のドライエッチング法でエッチングして、図１７（ａ）に示すように、配線母体１１の上面から下面まで貫通する貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……を開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、配線母体１１の表面の全面を熱酸化し、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内壁を含めて配線母体１１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜（図示省略。）を形成する。
【０００３】
（ロ）その後、図１７（ｂ）に示すように、銅（Ｃｕ）板等の金属製の底板９１を、配線母体１１の下面に接する。その後、Ｃｕの電解メッキによりＣｕの金属膜を、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部の底板９１の上に堆積する。更に、引き続き、Ｃｕの電解メッキを継続し、厚メッキにより、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部を埋め戻す。そして、図１７（ｃ）に示すように、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の上端から配線母体１１の上面上にまではみ出すまで、厚メッキを継続する。
【０００４】
（ハ）その後、厚メッキにより配線母体１１の上面にまではみ出したＣｕの金属膜を、化学的機械研磨（ＣＭＰ）によって、配線母体１１の上面が露出するまで除去すれば、図１７（ｄ）に示すように、配線母体１１の上面が、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の上端を含めて平坦化され、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に貫通配線９３j-1，９３j，９３j+1，……が形成される。
【０００５】
このように、従来の貫通配線は、厚さ３００μｍ〜４５０μｍ程度以上の配線基板（配線母体）１１の厚み以上に、Ｃｕの電解メッキをする必要があり、電解メッキに時間がかかるという不都合を有していた。電解メッキの時間の問題に加え、厚メッキにより配線母体１１の上面にまではみ出したＣｕの金属膜を、ＣＭＰによって除去して平坦化する工程も必要なので、配線基板（配線母体）１１を貫通する貫通孔に貫通配線を埋めこむには非常に長い時間が必要である、という不都合があった。更に、アスペクト比の大きな非貫通孔（有底孔）の内部にＣｕの電解メッキでプラグを埋めこむことは、非常に困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題点を鑑み、本発明は、短時間で、配線母体の内部に、種々のトポロジーの貫通配線や連結配線を埋め込むことが可能な配線構造物及びそ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】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（ａ）配線母体と、（ｂ）配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、導電体からなる複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体とを備える配線構造物であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、（ａ）配線母体に穴部又は溝部からなる配線誘導経路を形成する工程と、（ｂ）導電体からなる複数の配線子を配線誘導経路の内部に導入する工程と、（ｃ）配線誘導経路の内部において、複数の配線子を、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合して配線子連続体を形成し、この配線子連続体を配線母体の内部に埋め込む工程とを含む配線構造物の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解メッキを使った場合に比して、１／２以下の短時間で、配線母体の内部に、種々のトポロジーの貫通配線や連結配線を埋め込むことが可能な配線構造物及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の構造例を説明するためのＳＥＭ写真である。
【図３】図２に示した配線子の粒径分布を説明するグラフである。
【図４】第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための、模式的な工程断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の粒径と穴の径との関係を説明するための、模式的な断面図である（クリアランスが小さな場合。）。
【図６】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の粒径と穴の径との関係を説明するための、模式的な断面図である（クリアランスが大きな場合。）。
【図７】第１の実施の形態に係る配線子連続体を応用した応用例（応用例１）としての水晶振動子の構造例を説明するための、模式的な断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る配線子連続体の他の応用例（応用例２）としての集積化ＭＥＭＳモジュールの構造例を説明するための、模式的な断面図である。
【図９】図８のＡ部の拡大図に対応し、ＭＥＭＳチップの下面のバンプ（金属鋲）を配線子連続体に熱圧着する手順を説明する、模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための中間製造物を示す模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１４】第４の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための、模式的な工程断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な平面図であり、図１５が図１５のXVI−XVI方向から見た断面図であることを説明する図である。
【図１７】図１７（ａ）は、球状の導電体からなる媒質と、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子とを有する２つの配線子の構造を模式的に示し、図１７（ｂ）は、２つの配線子のそれぞれの媒質が外径形状を維持した状態において、２つの配線子に分散されたそれぞれの粒子が溶融した媒質により、粒子同士の結合と媒質同士の結合をすることにより、２つの配線子が金属学的に接合して配線子連続体を構成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１８】従来の貫通配線の製造方法を説明する工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第５の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
又、以下に示す第１〜第５の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物は、図１に示ように、板状若しくはチップ状の配線母体（配線基板）１１と、配線母体１１の内部に設けられた、配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）からなる複数の貫通配線部とを備える。配線母体１１には、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の高比抵抗基板、半絶縁性基板若しくは絶縁体基板等が、配線構造物の使用目的に応じて、任意に選択することが可能である。
【００１４】
複数の配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）のそれぞれをなす複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、図２（ｂ）に断面写真を示すような、容積の大部分をなし機械的強度（例えば、強度１０００ＭＰａ以上）を実現するコア部ＱＣＯＲＥと、コア部ＱCOREを被覆し、コア部ＱCOREより融点の低い導電体からなるシェル部Ｑshellとを有する。例えば、コア部ＱCOREには、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が採用可能で、シェル部ＱshellにはＳｎ−Ａｇハンダ等のコア部ＱCOREより融点の低い合金の薄膜が採用可能である。そして、複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nは、それぞれのシェル部Ｑi,shell，Ｑi+1,shell，……を互いに溶融することにより金属学的に接合されている。この結果、配線母体１１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nが、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）が構成されている。
【００１５】
配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましい。工業的な製造の容易さを考慮すると、配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、図２に示すような真球、又は真球に近い球状をなし、公差±３〜±９μｍ程度の均一性に優れた素子が好ましい。例えば、図３に示すような粒径の頻度分布が１００μｍの近傍で、寸法精度が±１．５％以内の単分散とみなせる精度の導体球が市場にて入手可能である。
【００１６】
図２に示す形状及び図３に示すような頻度分布を有する導体球の場合、コア部ＱCOREの直径系を、例えば、４０〜２００μｍ程度に選択して製造することが可能であり、コア部ＱCOREを被覆するシェル部Ｑi,shellの厚さを、例えば、０．１〜２０μｍ程度に選択して製造することが可能である。
【００１７】
第１の実施の形態に係る配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）を用いることにより、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して貫通配線を実現することが可能である。
【００１８】
−−配線構造物の製造方法−−
図４を用いて、本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法を説明する。なお、以下に述べる配線構造物の製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
【００１９】
（イ）先ず、５０〜１０００Ωｃｍ程度の（１００）面を主表面とするｐ型シリコン基板からなる半導体基板を配線母体１１とし、この配線母体１１の表面（上面）上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、穴部（貫通孔）開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして配線母体１１をイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングして、図４（ａ）に示すように、配線母体１１の上面から下面まで貫通する、配線誘導経路としての穴部（貫通孔）１２j-1，１２j，１２j+1，……を開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、配線母体１１の表面の全面を熱酸化し、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内壁を含めて配線母体１１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００２０】
（ロ）その後、図４（ｂ）に示すように、予め用意した金属製の底板２１を、配線母体１１の下面に接する。更に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を順次、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に供給する。真空チャック２２は、図４（ｂ）に示すように、吸引用上蓋２２１と、吸引用上蓋２２１に配線母体１１の穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……と同一ピッチで配置された円柱状の吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……とを備えている。それぞれの吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……の中心には、吸引用上蓋２２１に連続して吸引用上蓋２２１まで貫通する真空吸引孔２２３j-1，２２３j，２２３j+1，……が開口されている。したがって、真空吸引孔２２３j-1，２２３j，２２３j+1，……の内部を負圧にし、吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……の先端に順次、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を吸着し、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の上部まで、順次、搬送して、真空を解放することにより、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を、順次、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に供給することができる。このとき振動を加えるようにしても良い。
【００２１】
（ハ）穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部が、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……で埋まったら、真空チャック２２の代わりに、予め用意された金属製の加圧上蓋２３を、図４（ｃ）に示すように、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の上方に移動する。加圧上蓋２３をは、図４（ｃ）に示すように、加圧基板２３１と、加圧基板２３１に穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……と同一ピッチで配置された円柱状の加圧凸部チップ２３２j-1，２３２j，２３２j+1，……とを備える。
【００２２】
（ニ）加圧上蓋２３と、底板２１との間で、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の軸方向に圧縮圧力を印加し、更に、この状態で、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……のそれぞれのシェル部Ｑj-1,shell，Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の融点以上まで、配線母体１１を昇温すれば、図４（ｄ）に示すように、それぞれのシェル部Ｑj-1,shell，Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……が互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子連続体１３j-1，１３j，１３j+1，……が、配線母体１１を貫通する穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部にそれぞれ形成される。この結果、配線母体１１に設けられた配線誘導経路の内部には、複数の配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合した配線子連続体体１３j-1，１３j，１３j+1，……が実現できる。
【００２３】
配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nのそれぞれのシェル部Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、配線母体１１の内部に設けられた穴部の直径よりも小さいことが必要である。統計的な平均粒径で考えれば、図５に示すように、配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nのそれぞれのシェル部Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの最小粒径は、配線母体１１の内部に設けられた穴部の直径よりも、挿入代（片側クリアランス）Δ分だけ小さいことが必要ということになる。片側クリアランスΔは、少なくとも粒径の頻度分布の分散程度は必要であり、図３の場合であれば、Δ＝１５〜２０μｍ程度は必要である。片側クリアランスΔが小さいときは、振動を加えることにより、穴部の内部に配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nを順次充填すれば良い。
【００２４】
但し、図６から分かるように、片側クリアランスΔが半径の１／２以下（両側クリアランスが半径以下）、即ち、配線子Ｑk1，Ｑk2，Ｑk3，……，Ｑkn-1，Ｑkn；Ｑk+11，Ｑk+12，Ｑk+13，……，Ｑk+1n-1，Ｑk+1nのシェル部Ｑk,shell，Ｑk+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの平均粒径が、配線母体１１の内部に設けられた穴部の半径よりも大きいことが、１次元状の連続体を構成する上で好ましい。
【００２５】
−−配線子連続体の応用例１；水晶振動子−−
図１に例示した本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体は、種々の配線構造物に適用可能で、例えば、図７に示す水晶振動子の配線に用いることが可能である。図７に示すように、第１の実施の形態に係る配線子連続体の応用例（応用例１）としての水晶振動子は、薄い平板状の水晶基板３５と、この水晶基板３５を収容するケースの一部をなす配線母体３１と、配線母体３１の上方を封止してケースの他の一部をなす蓋体３２とで構成されている。水晶基板３５は水晶原石から所定の振動モードに合わせてカットされた四角形状の水晶板で、表裏両面に励振電極が形成されている。
【００２６】
配線母体３１はセラミック又は耐熱ガラス等の絶縁体からなる配線基板で、内部に、配線誘導経路としての貫通孔が設けられている。貫通孔の内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体３７からなる複数の配線部とを備える。配線子連続体３７をなす配線子Ｑｐ1，Ｑｐ2，Ｑｐ3，……，Ｑｐm-1，Ｑｐmのそれぞれのシェル部Ｑｐ,shellが互いに溶融し金属学的に接合され、配線母体３１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑｐ1，Ｑｐ2，Ｑｐ3，……，Ｑｐm-1，Ｑｐmは、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有している。配線子連続体３７の両端部に内部電極３４及び外部電極３３が設けられ、内部電極３４は配線子連続体３７を外部電極３３に電気的に接続され、外部の電子機器と導通可能となっている。内部電極３４は、水晶基板３５を片持支持する支持部をなし、水晶基板３５と、これを支持する内部電極３４との接触面積が小さく抑えられている。蓋体３２は、例えば、樹脂板、金属板、シリコン基板等からなり、下部に水晶基板３５を収納する凹部を備え、配線母体３１の上面と蓋体３２の凹部の周辺部とが密着することにより、凹部の内部に、中空部３８を介して水晶基板３５を気密封止している。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体３７を用いることにより、内部電極３４と外部電極３３との電気的な接続を、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で実現可能である。水晶基板３５が接触面積の小さな内部電極３４によって支持されているので、熱膨張係数の異なる水晶基板３５と配線母体３１との間に発生する歪みや応力が抑えられ、周波数安定度に優れた水晶振動子が形成される。図７に示す第１の実施の形態に係る配線子連続体を応用した水晶振動子は、電子回路を動作させるための基準クロックを発生する等の重要な機能を備えるので、あらゆる電子機器に搭載されることが可能である。特に図７に示すような、小型で表面実装タイプの水晶振動子は、携帯電話等の移動体通信機器に適用可能である。
【００２８】
−−配線子連続体の応用例２；集積化ＭＥＭＳモジュール−−
図７に示した水晶振動子の他、本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体は、他の種々の配線構造物に適用可能で、例えば、図８に示す集積化ＭＥＭＳモジュールの配線に用いても良い。第１の実施の形態に係る配線子連続体の他の応用例（応用例２）としての集積化ＭＥＭＳモジュールは、図８に示すように、ＬＳＩチップ（第１のチップ）Ｄ1と、ＭＥＭＳチップ（第２のチップ）Ｄ２と、ＬＳＩチップＤ1及びＭＥＭＳチップＤ２とをフリップチップ実装にて搭載する配線母体４１とを備える。
【００２９】
配線母体４１はセラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の絶縁体基板からなり、配線用に設けられた複数の貫通孔を有する配線基板である。配線誘導経路としての複数の貫通孔は、ＬＳＩチップＤ1の直下及びＭＥＭＳチップＤ２の直下のそれぞれの位置において、配線母体４１の内部を上面から下面へ貫通するように設けられている。ＬＳＩチップＤ1の直下に設けられた複数の貫通孔のそれぞれの内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2からなる複数の配線部が挿入されており、配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2のそれぞれの上端はＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2と、バンプ（金属鋲）４３r-1，４３r，４３r+1，４３r+2を介して、それぞれ接続されている。電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2は、感光性樹脂等の保護絶縁膜４７により互いに分離されている。
【００３０】
一方、ＭＥＭＳチップＤ２の直下の複数の貫通孔のそれぞれの内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1，４２s+2からなる複数の配線部が挿入されており、配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1，４２s+2のそれぞれの上端はＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1，４４s，４４s+1，４４s+2と、バンプ（金属鋲）４３s-1，４３s，４３s+1，４３s+2を介して、それぞれ接続されている。電極４４s-1，４４s，４４s+1，４４s+2は、感光性樹脂等の保護絶縁膜４８により互いに分離されている。図８では、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1が配線母体４１の上面に設けられた表面配線４５に接続され、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r+2が、配線母体４１の上面に設けられた表面配線４６を介して、ＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1に接続される構造を例示的に示しているが、他のトポロジーでも良いことは勿論である。
【００３１】
図８のＡ部を拡大して図９に示す。予め、ＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s+2にはバンプ（金属鋲）４３s+2を接続しておく。先ず、図９（ａ）に示すように、ＭＥＭＳチップＤ２の直下の貫通孔の内部に挿入された配線子連続体４２s+2の頂部に位置する配線子のシェル部Ｑs+2,shellに、ＭＥＭＳチップＤ２の下面のバンプ（金属鋲）４３s+2を位置合わせする。位置合わせ後、図９（ｂ）に示すように、バンプ（金属鋲）４３s+2と配線子連続体４２s+2の頂部の配線子のシェル部Ｑs+2,shellとを熱圧着すれば、シェル部Ｑs+2,shellが溶融し、ＭＥＭＳチップＤ２の下面の電極４４s+2と、配線母体４１中に設けられた貫通孔に挿入された配線子連続体４２s+2とが、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で電気的に接続される。他のＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1，４４s，４４s+1と配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1との接続、及び、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2と配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2との接続についても同様に、それぞれ、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で電気的に接続可能である。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る配線構造物は、図１０に示ように、板状（チップ状）の配線母体（配線基板）５１と、配線母体５１の内部に設けられた配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）にそれぞれ配置された配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）からなる複数の配線部とを備える。配線母体５１の複数の穴部（貫通孔）の上端近傍には、それぞれ、金属薄膜からなる配線ガイド５２t，５２t+1が開口部を囲むように設けられ、配線母体５１の複数の穴部の下端近傍には、それぞれ、金属薄膜からなる配線ガイド５３t，５３t+1が設けられている。
【００３３】
複数の配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）のそれぞれをなす複数の配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれは、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部５５t,shell，５４t,shell，；５５t+1,shell，５４t+1,shellとを有する。図１０（ａ）において上側に配置された配線子５５t，５５t+1のそれぞれは、下方に向かう先端部が楔型若しくは円錐形状の雄型をなし、上部は逆Ｔ字型となる突起を有するキャップ部をなしている。一方、図１０（ａ）において下側に配置した配線子５４t，５４t+1のそれぞれのコア部は、上方を向いた先端部が二股形状若しくは喇叭形状で、楔型若しくは円錐形状の相手を収納可能な雌型をなし、下部はＴ字型となる突起を有するキャップ部をなしている。配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのコア部は電鋳による一括形成部品として高精度に製造可能で、配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shell，；５５t+1,shell，５４t+1,shellは、コア部の表面にメッキをすることにより形成可能である。
【００３４】
図１０（ａ）の左側の貫通孔の内部で、雄型と雌型の関係で互いに対向して植え込まれた配線子５５t，５４tが、図１０（ｂ）に示すように、カシメやプレスにより、上下から圧力を印加され、それぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shellが圧着溶融され、金属学的に接合されると共に、図１０（ａ）の右側の貫通孔の内部で、雄型と雌型の関係で互いに対向して植え込まれた配線子５５t+1，５４t+1が、図１０（ｂ）に示すように、上下から圧力を印加され、それぞれのシェル部５５t+1,shell，５４t+1,shellが圧着溶融され、金属学的に接合される。この結果、配線母体５１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子５５t+1，５４t+1は、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有している。カシメやプレスによって上下から圧力を印加されることにより、配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのキャップ部の突起が丸くつぶれている。
【００３５】
第２の実施の形態に係る配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）を用いても、第１の実施の形態に係る配線子連続体と同様に、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続することが可能である。
【００３６】
（第３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の図８では、応用例の一つとして、ハイブリッド集積回路の配線基板としての配線母体４１について説明したが、本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物としては、図１１に示すように、厚さ５０μｍ〜２００μｍの第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）である配線母体６１と、配線母体（半導体基板）６１の内部に設けられた配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）からなる複数の貫通配線部とを備える。第３の実施の形態に係る配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）のそれぞれをなす複数の配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれも、図２（ｂ）に断面写真を示したのと同様な、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部６７a,shell，６７b,shellとを有するので、複数の配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2が、それぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellを溶融し金属学的に接合することが可能である。
【００３７】
図１１に示すように、配線母体（半導体基板）６１の上部の表面近傍には第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込まれている。半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上には高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂが設けられている。配線母体（半導体基板）６１の上面にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなるフィールド絶縁膜８５が形成され、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂがそれぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂに接続されている。フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂに接続されることにより、表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂに電気的に接続されている。フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂがそれぞれ配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続されている。コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂは、それぞれ、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂに接続されるので、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続されている。
【００３８】
配線母体（半導体基板）６１の下面にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなる裏面保護膜７１が形成され、裏面保護膜７１中には、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂの上端がそれぞれ配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続されている。コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂの下端が裏面保護膜７１の下面に設けられた裏面配線７３ａ，７３ｂに接続され、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを介して、裏面配線７３ａ，７３ｂと配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）とが電気的に接続されている。よって、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線母体（半導体基板）６１の内部の複数の穴部（貫通孔）に設けられた配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を介して、裏面配線７３ａ，７３ｂに、それぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましく、製造の容易さ等の工業的な見地を考慮すると、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれは、図２に示すような真球、又は真球に近く、粒径の頻度分布が単分散となるような均一性に優れた導体球が好ましい。粒径は、配線母体４１の厚さを考慮して選択すれば良く、図１１に例示したように、それぞれ２個の配線子で配線子連続体を構成するのであれば、厚さ５０μｍに対し、粒径を２５μｍ、厚さ２００μｍに対し粒径を１００μｍのような関係で適宜選定すれば良い。
【００４０】
第３の実施の形態に係る配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を用いることにより、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して貫通配線を実現することが可能である。
【００４１】
本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物は、配線母体（半導体基板）６１の厚さがい１５０μｍ以上ある場合は、図４で説明した第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法と同様な手法で製造可能である。配線母体（半導体基板）６１の厚さがい１５０μｍ未満の薄い場合も、同様な手法でも構わないが、薄くなると割れやすくなるので、機械的な安定性を考えると、先ず、図１２に示すように、厚さ３００μｍ〜１ｍｍの半導体基板８１の上部に、配線誘導経路として、井戸状の非貫通穴（有底穴）であるトレンチを開口して、トレンチの内部に、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を埋め込んだ後、トレンチの底部を開口すれば良い。
【００４２】
（イ）即ち、先ず、半導体基板８１の上部の表面近傍に、第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込み、半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上に高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂを形成する。その後、この半導体基板８１の表面（上面）上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、非貫通穴（トレンチ）開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして半導体基板８１をイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングして、図４（ａ）に示したのと、ほぼ同様に、半導体基板８１の上部に井戸状のトレンチを開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、半導体基板８１の表面の全面を熱酸化し、トレンチの内壁を含めて半導体基板８１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００４３】
（ロ）その後、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2を順次、トレンチの内部に供給する。非貫通穴（有底穴）であるトレンチの内部が、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2で埋まったら、真空チャック２２の代わりに、予め用意された金属製の加圧上蓋を、トレンチの上方に移動し、トレンチの軸方向に圧縮圧力を印加し、更に、この状態で、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellの融点以上まで、半導体基板８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、それぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子連続体１３j-1，１３j，１３j+1，……がトレンチの内部にそれぞれ形成される。
【００４４】
（ハ）その後、半導体基板８１の上面にはシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁膜８５を形成し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをマスクとして、フィールド絶縁膜８５中にコンタクトホールを開口し、コンタクトプラグ６４ａ，６４ｂ；６６ａ，６６ｂをフィールド絶縁膜８５中に埋め込む。埋め込まれたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂ；６６ａ，６６ｂが、それぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂ及び配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続される。更に、フィールド絶縁膜８５の上面に金属膜を堆積後、フォトリソグラフィ技術により、金属膜を選択的にエッチング除去すれば、フィールド絶縁膜８５の上面に表面配線６５ａ，６５ｂのパターンを形成すれば、図１２に示すように、表面配線６５ａ，６５ｂが、それぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂ及び配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続される。
【００４５】
（ニ）その後、表面配線６５ａ，６５ｂを含むように、半導体基板８１の上面側の
フィールド絶縁膜８５の上面を厚いフォトレジストで保護した後、半導体基板８１の厚さが所望の厚みになるように、半導体基板８１の下部を研削及び研磨を行い、厚み調整（荒調整）する。厚み調整（荒調整）後の半導体基板８１の研磨面を化学的にエッチングして、図１１に示すように、最終的な、半導体基板６１の厚みを得る。
【００４６】
（ホ）その後、厚み調整に用いたフォトレジストを除去し、半導体基板６１の下面にシリコン酸化膜からなる裏面保護膜７１を形成し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをマスクとして、裏面保護膜７１中にコンタクトホールを開口し、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを埋め込み、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続する。更に、フォトリソグラフィ技術により裏面保護膜７１の下面に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術により、金属膜を選択的にエッチング除去して、裏面配線７３ａ，７３ｂのパターンを形成する。これにより、図１１に示すように、裏面配線７３ａ，７３ｂが、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続される。よって、表面配線６５ａ，６５ｂが、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を介して、裏面配線７３ａ，７３ｂに、電気的に接続される。
【００４７】
（第４の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態においては、図１０に示したように、下方に向かう先端部が
楔型の雄型をなす配線子５５t，５５t+1と、上方を向いた先端部が二股形状の雌型をなす配線子５４t，５４t+1とを、互いに対向して植え込み、上下から圧力を印加して、それぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shellを圧着溶融して、互いに金属学的に接合する例を示した。
【００４８】
しかし、配線誘導経路としての穴部の深さが基板を貫通するほどには深くないトレンチ等の非貫通穴（有底穴）であれば、非貫通穴（有底穴）のアスペクト比が大きくても、図１４（ａ）に示すような、先端部が二股形状の配線子８３ａ，８３ｂのみを用いて、非貫通穴（有底穴）をなす穴部に埋め込み配線（プラグ）を実現することができる。図１４に示すように配線子８３ａ，８３ｂのそれぞれの上部には、逆Ｔ字型形状をなす突起を有するキャップ部８４ａ，８４ｂが設けられている。
【００４９】
即ち、本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物としては、図１３に示すように、第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）である配線母体８１と、配線母体（半導体基板）８１の内部に底を有して設けられた複数の井戸型のトレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの内部にそれぞれ１個ずつ配置された、配線子８３ａ，８３ｂからなる独立した埋め込み配線（プラグ）部とを備える。図１４（ｂ）に示すように、プレス等により、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底方向に向かって上方から下方に圧縮圧力を印加することにより、配線子８３ａ，８３ｂの二股形状の先端部はトレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍でつぶれて丸みを有して埋め込み配線（プラグ）を構成するようになる。
【００５０】
図１３に例示的に示すように、配線母体（半導体基板）８１の上部の表面近傍には、例えば、第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込まれている。半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上には高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂが設けられている。配線母体（半導体基板）８１の上面にはシリコン酸化膜等からなるフィールド絶縁膜８５が形成され、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂがそれぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂに接続されている。フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂに接続されることにより、表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂに電気的に接続されている。
【００５１】
フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂがそれぞれ配線子８３ａ，８３ｂのキャップ部８４ａ，８４ｂに接続されている。コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂは、それぞれ、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂに接続されるので、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線子８３ａ，８３ｂに電気的に接続されている。
【００５２】
図１３では、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部には、特定の半導体領域は明示していないが、例えば、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍に第２導電型（ｎ型）の半導体領域を設け、配線子８３ａ，８３ｂからなる独立した埋め込み配線（プラグ）を、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍に設けられた半導体領域に接続されるシンカーとして用いても構わない。
【００５３】
第４の実施の形態に係る配線子８３ａ，８３ｂを用いることにより、アスペクト比の大きな非貫通穴（有底穴）の場合であっても、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して埋め込み配線（プラグ）を実現することが可能である。
【００５４】
（第５の実施の形態）
本発明の第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の貫通孔（配線誘導経路）の内部を電気的に接続する貫通配線の例を説明し、第４の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の非貫通穴（有底穴）の内部を埋めこむ埋め込み配線（プラグ）の例を説明したが、本発明の配線子連続体は、基板の表面に垂直方向の配線にのみ限定的に適用可能なものではない。
【００５５】
即ち、本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物は、図１５及び図１６に示ように、板状若しくはチップ状の配線母体（配線基板）８１と、配線母体８１の上部において、表面に平行方向（横方向）に設けられた配線誘導経路としての溝部（横方向連結孔）の内部に埋めこまれた配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）からなる横方向連結配線部とを備える（図１６ではｎ＝１０の場合を例示したが、ｎの値が１０に限定されるものではないことは勿論である。）。配線母体８１には、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の高比抵抗基板、半絶縁性基板若しくは絶縁体基板等が、配線構造物の使用目的に応じて、任意に選択することが可能であるが、図１５及び図１６では、第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）を配線母体８１として例示的に用いている。
【００５６】
そして、図１６に示すように、配線母体（半導体基板）８１の上部の表面近傍には第２導電型（ｎ型）のソース領域８６，８８と、ソース領域８６，８８に対向して配置されたドレイン領域８７，８９とが埋め込まれている。ソース領域８６とドレイン領域８７との間の配線母体８１の上にはゲート絶縁膜（図示省略）を介してゲート電極配線９４が設けられ、ソース領域８８とドレイン領域８９との間の配線母体８１の上にはゲート絶縁膜（図示省略）を介してゲート電極配線９７が設けられている。
【００５７】
図示を省略したゲート絶縁膜形成領域を囲む配線母体（半導体基板）８１の上面には図１５に示すように、シリコン酸化膜等からなるフィールド絶縁膜８５が形成されている。図１６に示すように、ソース領域８６には、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ７７を介して、ソース電極配線９５が接続され、ドレイン領域８７には、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ７８を介して、ドレイン電極配線９６が接続されている。
【００５８】
図１５に示すように、フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ７５が埋め込まれ、コンタクトプラグ７５が配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を構成する配線子Ｑw1に接続されている。同様に、図１６に示すように、フィールド絶縁膜８５中に埋めこまれたコンタクトプラグ７６が配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を構成する配線子Ｑw10に接続されている。コンタクトプラグ７５は、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられたゲート電極配線９４に接続され、
コンタクトプラグ７６は、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられたゲート電極配線９７に接続されるので、ゲート電極配線９４とゲート電極配線９７は、配線母体８１の表面に平行方向（横方向）に沿ってＬ字型に走行する配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を介して互いに電気的に接続される。
【００５９】
配線母体８１の表面に平行方向に走行する配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）をなす複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、既に第１の実施の形態で図２（ｂ）に示したような、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部Ｑw,shellとを有する。そして、複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnは、それぞれのシェル部Ｑw,shellを互いに溶融することにより金属学的に接合されている。この結果、配線母体８１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）が構成される。配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましく、製造の容易さを考慮すると、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、真球、又は真球に近い球状をなすことが好ましい。但し、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、配線母体１１の内部に設けられた溝部の幅よりも小さいことが必要である。
【００６０】
統計的な平均粒径で考えれば、図５に示したのと同様に、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの最小粒径は、配線母体１１の上部の表面近傍に設けられた溝部の幅よりも、挿入代（片側クリアランス）Δ分だけ小さいことが必要ということになる。片側クリアランスΔは、少なくとも粒径の頻度分布の分散程度は必要であり、図３に示したような均一性であれば、Δ＝１５〜２０μｍ程度は必要である。片側クリアランスΔが小さいときは、振動を加えることにより、溝部の内部に配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次充填すれば良い。
【００６１】
但し、図６に示したのと同様に、片側クリアランスΔが半径の１／２以下（両側クリアランスが半径以下）、即ち、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの平均粒径が、配線母体１１の内部に設けられた溝部の幅よりも大きいことが、図１５及び図１６に示ような、１次元状に横方向に連続する連続体を構成する上で好ましい。
【００６２】
本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物においては、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次、配線誘導経路としての溝部（横方向連結孔）の内部に供給する。溝部（横方向連結孔）の内部が、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnで埋まったら、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの融点以上まで、半導体基板８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、シェル部Ｑw,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが溝部（横方向連結孔）の内部で互いに電気的に接続される。
【００６３】
第５の実施の形態に係る配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を用いることにより、従来のダマスカス配線のような化学的機械研磨（ＣＭＰ）を伴う複雑な工程を経ずに、簡単且つ短時間で、低い電気抵抗の横方向連結配線（埋め込み配線）を実現することが可能である。図１６では、表面に平行方向（横方向）に設けられたＬ字型の溝部が１本例示され、この１本の溝部の内部に埋めこまれた１本の配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を例示したが、溝部の形状はＬ字型に限定されるものではなく、半導体集積回路の設計に応じて種々のトポロジーが採用可能であり、溝部や配線子連続体の本数も、１本に限定されるものではなく、半導体集積回路の設計に応じて２本以上、種々の本数が採用可能であることは勿論である。
【００６４】
更に、図１６では、表面に上端を露出して形成され、長さ方向に垂直な断面形状がＵ字型（コの字型）の溝部（横方向連結孔）を例示的に示したが、横方向連結孔は、その上端が表面に露出している必要はない。より一般には、横方向連結孔は、配線母体（配線基板）８１の表面から離れた位置の配線母体（配線基板）８１の内部に埋めこまれていても構わない。従来のダマスカス配線では、ＣＭＰが必須であるので、ダマシン溝は、その上端が表面に露出している必要があった。本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物においては、ＣＭＰを必須としないので、配線母体（配線基板）８１の表面から離れた位置を走行する横方向連結孔であっても、簡単に、配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を用いて、低い電気抵抗の横方向連結配線（埋め込み配線）を実現することが可能である。
【００６５】
即ち、表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の一端に充填用の縦穴を設け、この縦穴から、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次、表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の内部に空気圧等の圧送により（このとき振動を同時に加えても良い）、あるいは、配線母体（配線基板）８１を傾け、振動を加える共に重力を利用して、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次転がして搬送し、横方向連結孔の内部に配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを充填すれば良い。横方向連結孔の内部が、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnで埋まったら、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの融点以上まで、配線母体（配線基板）８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、シェル部Ｑw,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の内部で互いに電気的に接続される。
【００６６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
例えば、既に述べた第１〜第５の実施の形態においては、複数の配線子のそれぞれが、コア部、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、配線誘導経路の内部において、複数の配線子が互いのシェル部を溶融することにより金属学的に接合して配線子連続体を構成する場合を例示的に説明したが、シェル部の融点以下の温度における熱圧着等により、シェル部を溶融させないで、複数の配線子のシェル部同士が、原子レベルで固相接合することにより金属学的接合を実現して配線子連続体を構成するようにしても良い。
【００６８】
例えば、複数の配線子のそれぞれのコア部を融点１０８３°の銅（Ｃｕ）、コア部を被覆するシェル部を、コア部より融点の低い融点１０６３°の金（Ａｕ）で構成し、シェル部同士を、原子レベルの固相接合（拡散接合）させることにより、配線子連続体を構成しても良い。或いは、複数の配線子のそれぞれのコア部を融点１０８３°の銅（Ｃｕ）、コア部を被覆するシェル部を、コア部より融点の高い融点１４５３°のニッケル（Ｎｉ）で構成し、シェル部同士を、原子レベルで固相接合（拡散接合）することにより、配線子連続体を構成しても良い。熱圧着によれば、シェル部がＡｕ、又はＮｉのいずれであっても、コア部のＣｕは塑性変形を生じないようにできるので、配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体を構成できる。
【００６９】
更に、複数の配線子のそれぞれのコア部とシェル部とを同一材料で構成し、コア部が塑性変形を生じないようにして、配線誘導経路の内部において、複数の配線子のシェル部同士を原子レベルで拡散接合して、配線子連続体を構成しても良い。例えば、コア部とシェル部とを同一材料のＡｕからなるＡｕボールを構成し、Ａｕボールのコア部が塑性変形を生じないようにして、外側のシェル部同士を原子レベルで拡散接合して、配線子連続体を構成しても良い。熱圧着においては、シェル部とコア部が同一材料であっても、コア部が塑性変形を生じないようにできるので、配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体を構成できる。
【００７０】
或いは、図１７（ａ）に示すように、複数の配線子のそれぞれを、球状の導電体からなる媒質と、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子とで構成しても良い。例えば、球状の導電体からなる媒質として、融点２２７℃の錫（Ｓｎ）、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子としては融点４１５℃の銅（Ｃｕ）―錫（Ｓｎ）合金（金属間化合物：Ｃｕ6Ｓｎ5）等の材料の組み合わせを採用可能である。より一般的には、２種類の元素Ａ及びＢからなる合金で、元素Ａが元素Ｂより融点が高く、元素Ｂからなる媒質としての常温安定相に、元素Ａ及びＢからなる金属間化合物の常温安定相ＡmＢn （ｍ，ｎは合金系による固有の数値）を分散させ、元素Ａを元素Ｂからなる常温安定相中に過飽和固溶させることによって球状の配線子を作製すれば良い。「ｍ，ｎは合金系による固有の数値」とは、状態図で融点や融点近傍から常温まで元素Ａと元素Ｂが一定の比率のままの状態を維持するような配合比を構成する数値であり、上記の金属間化合物：Ｃｕ6Ｓｎ5の場合であれば、元素ＡがＣｕ、元素ＢがＳｎであり、ｍが６、ｎが５である。この「合金系による固有の数値」のｍとｎのそれぞれの値は、状態図を見ることでどのような組み合わせがあるのかが決定できる。そして、配線誘導経路の内部において、図１７（ｂ）に示すように、複数の配線子のそれぞれの媒質が外径形状を維持した状態において、複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子を媒質の溶融で結合させ、溶融した粒子媒質によって配線子同士を結合させることにより、複数の配線子を金属学的に接合して配線子連続体を構成しても良い。媒質中に分散された粒子は３軸平均径における粒径が１−７μｍ程度の微粒子であり、モル密度３０％〜９０％で含まれるようにすれば、複数の配線子のそれぞれの媒質が、基本的な球としての外径形状を維持したまま、金属学的に球が接合した配線子連続体を構成できるので好ましい。基本的な球としての外径形状を維持できれば、球同士が互いに接合することによって、球同士の接合箇所の周辺の配線誘導経路との間には空隙部が発生する。媒質中に分散される微粒子の粒径は、３軸平均径で２−６μｍ程度であることが、複数の配線子のそれぞれの媒質の外径形状を維持する上で更に好ましい。特に、媒質中に分散される微粒子のモル密度は、 ５０％〜９０％であることが、複数の配線子のそれぞれの媒質の外径形状を維持する上で更に好ましい。
【００７１】
上記において例示した、Ｓｎ中に金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5を分散させた配線子では、成分組成はSn-Cuの組成でCu15%−Sn85%からCu45%−Sn55%が好ましく、より好ましくは Cu30%-Sn70%かCu40%-SN60%程度に選択すれば良い。配線子のＣｕ量が４５原子％を超えると急冷法であっても金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の生成量が大幅に多くなり、配線子連続体の接続に寄与するＳｎ固溶体量が減少し、良好な接合の形成が困難となるため、その上限は４５原子％とである。また、配線子のＣｕ量が１５原子％未満では、配線子連続体の形成後の強度維持に寄与する金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の量が十分に確保できないので、配線子中のＣｕ量の範囲は１５〜４５原子％程度、好ましくは２５〜４５原子％程度に選択すれば良い。
【００７２】
なお、複数の配線子のそれぞれを、球状の導電体としては、元素ＢをＳｎのままで、元素ＡをＭｎとした場合も同様である。Ｓｎ−Ｍｎ系はんだ合金では高融点の金属間化合物としてＭｎＳｎ2 を生成するが、Ｍｎの範囲を１５〜３５原子％とした合金成分にて、急冷プロセスによりＭｎをＳｎ中に過飽和固溶させることにより、配線子連続体としての接合特性を確保すると共に、配線子連続体形成後の強度維持に寄与するＭｎＳｎ2 相の析出バランスが良好になり、再加熱した際に接合強度を保つことができる。
【００７３】
同様に、Ｓｎの融点である２３２℃より融点が高いＢｉや融点が低いＩｎを元素Ｂとしても良い。例えば融点が２７１℃であるＢｉを元素Ｂとした場合は元素Ａとして、Ｎｉなどが選択可能で、１５６℃であるＩｎを元素Ｂとした場合は元素Ａとして、Ｎｉ，Ｍｎなどが選択可能である。Ｉｎ−Ｎｉ系合金ではＩｎ27Ｎｉ10金属間化合物を利用するためにＮｉ含有量を５〜２９原子％とすることが望ましく、Ｉｎ−Ｍｎ系合金ではＩｎＭｎ3金属間化合物を利用するためにＭｎ含有量を８〜５０原子％とすることが望ましい。
【００７４】
また、Ｂｉ−Ｎｉ系合金ではＢｉ3Ｎｉ金属間化合物を利用するためＮｉ含有量を５〜２５原子％とすることが望ましい。
【００７５】
又、既に述べた第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の貫通孔の内部を電気的に接続する貫通配線の例を、第４の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の非貫通穴（有底穴）の内部を埋めこむ埋め込み配線（プラグ）の例を、第５の実施の形態では、配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられた溝部（横方向連結孔）の内部に埋めこまれた横方向連結配線の例を説明したが、貫通配線や連結配線は、配線母体の表面に対し斜め方向に設けられていても構わない。従来のダマスカス配線では、ＣＭＰが必須であるので、ダマシン溝は、その上端が表面に露出している必要があった。貫通配線や連結配線が配線母体の表面に対し斜め方向に設けられている構造でも、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い電気抵抗で貫通配線や連結配線を実現することが可能であるので、配線基板の設計の自由度が向上する。
【００７６】
又、第１〜第５の実施の形態においては、２つの電極（より一般にはノード）間を低い抵抗で電気的に接続する電気配線について例示的に説明したが、貫通配線や連結配線は、所望の比較的大きな抵抗を有する抵抗配線として用いても良い。この場合は、図２（ｂ）に断面写真を示したコア部ＱCOREには、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌの低比抵抗材料ではなく、シリコン（Ｓｉ）等の比較的比抵抗の高い材料を用いれば良い。
【００７７】
更に、第５の実施の形態では、配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられた溝部（横方向連結孔）の内部に一列に埋めこまれた平屋建て構造の横方向連結配線の例を説明したが、これに限定されるものではない。配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられる溝部が深く、アスペクト比が大きい場合は、図１２の断面図のように、配線子を２層、又は３層に埋めこんで、２階建て又は３階建て構造が、横方向に展開して継続して順に連結する横方向連結配線を構成しても良い。
【００７８】
更に、第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向に配線誘導経路としての円柱状（円筒状）の貫通孔が設けられ、この円柱状（円筒状）の貫通孔の内部に貫通配線を埋めこむ例を示したが、貫通孔の軸方向に垂直な断面は円形に限られず、スリット状の貫通溝でも良い。例えば、第１〜第３の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせたようなトポロジーで、スリット状の貫通溝の内部に貫通配線を埋めこんでも良い。
【００７９】
更に、本発明の配線母体は、必ずしも、板状若しくはチップ状である必要はなく、厚みの寸法と、厚みに直交する方向の寸法とが同程度になるような塊状、バルク状等であっても構わない。
【００８０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００８１】
Ｑshell，Ｑi,shell，Ｑj,shell，Ｑk,shell，Ｑｐ,shell，５５t,shell，５４t,shell，Ｑw,shell，６７a,shell，６７b,shell…シェル部
ＱＣＯＲＥ…コア部
１１，３１，４１，５１…配線母体
１２j…穴部（貫通孔）
１３j…配線子連続体
２１…底板
２２…真空チャック
２３…加圧上蓋
３２…蓋体
３３…外部電極
３４…内部電極
３５…水晶基板
３７…配線子連続体
３８…中空部
４２r，４２s…配線子連続体
４４r，４４s…電極
４５，４６…表面配線
４７，４８…保護絶縁膜
５２t，５２t，５３t，５３t…配線ガイド
５４t，５５t，８３ａ，８３ｂ…配線子
６１，８１…半導体基板（配線母体）
６２ａ，６２ｂ…半導体領域
６３ａ，６３ｂ…コンタクト領域
６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ，７２ａ，７２ｂ，７５〜７８…コンタクトプラグ
６５ａ，６５ｂ…表面配線
６７a1，６７a2，…配線子
７１…裏面保護膜
７３ａ，７３ｂ…裏面配線
８４ａ，８４ｂ…キャップ部
８５…フィールド絶縁膜
８６，８８…ソース領域
８７，８９…ドレイン領域
９１…底板
９３j…貫通配線
９４，９７…ゲート電極配線
９５…ソース電極配線
９６…ドレイン電極配線
２２１…吸引用上蓋
２２２j…吸引チップ
２２３j…真空吸引孔
２３１…加圧基板
２３２j…加圧凸部チップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線構造物に係り、特に、配線母体（配線基板）の内部に、貫通配線や連結配線を埋めこんで構成した配線構造物及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配線基板の貫通配線は、以下のようにして製造していた：
（イ）先ず、シリコン（Ｓｉ）基板からなる配線基板（配線母体）１１の上面上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、貫通孔開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして配線母体１１をイオンミリング等のドライエッチング法でエッチングして、図１７（ａ）に示すように、配線母体１１の上面から下面まで貫通する貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……を開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、配線母体１１の表面の全面を熱酸化し、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内壁を含めて配線母体１１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜（図示省略。）を形成する。
【０００３】
（ロ）その後、図１７（ｂ）に示すように、銅（Ｃｕ）板等の金属製の底板９１を、配線母体１１の下面に接する。その後、Ｃｕの電解メッキによりＣｕの金属膜を、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部の底板９１の上に堆積する。更に、引き続き、Ｃｕの電解メッキを継続し、厚メッキにより、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部を埋め戻す。そして、図１７（ｃ）に示すように、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の上端から配線母体１１の上面上にまではみ出すまで、厚メッキを継続する。
【０００４】
（ハ）その後、厚メッキにより配線母体１１の上面にまではみ出したＣｕの金属膜を、化学的機械研磨（ＣＭＰ）によって、配線母体１１の上面が露出するまで除去すれば、図１７（ｄ）に示すように、配線母体１１の上面が、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の上端を含めて平坦化され、貫通孔１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に貫通配線９３j-1，９３j，９３j+1，……が形成される。
【０００５】
このように、従来の貫通配線は、厚さ３００μｍ〜４５０μｍ程度以上の配線基板（配線母体）１１の厚み以上に、Ｃｕの電解メッキをする必要があり、電解メッキに時間がかかるという不都合を有していた。電解メッキの時間の問題に加え、厚メッキにより配線母体１１の上面にまではみ出したＣｕの金属膜を、ＣＭＰによって除去して平坦化する工程も必要なので、配線基板（配線母体）１１を貫通する貫通孔に貫通配線を埋めこむには非常に長い時間が必要である、という不都合があった。更に、アスペクト比の大きな非貫通孔（有底孔）の内部にＣｕの電解メッキでプラグを埋めこむことは、非常に困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題点を鑑み、本発明は、短時間で、配線母体の内部に、種々のトポロジーの貫通配線や連結配線を埋め込むことが可能な配線構造物及びそ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】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、（ａ）配線母体と、（ｂ）配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、導電体からなる複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体とを備える配線構造物であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の態様は、（ａ）配線母体に穴部又は溝部からなる配線誘導経路を形成する工程と、（ｂ）導電体からなる複数の配線子を配線誘導経路の内部に導入する工程と、（ｃ）配線誘導経路の内部において、複数の配線子を、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合して配線子連続体を形成し、この配線子連続体を配線母体の内部に埋め込む工程とを含む配線構造物の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電解メッキを使った場合に比して、１／２以下の短時間で、配線母体の内部に、種々のトポロジーの貫通配線や連結配線を埋め込むことが可能な配線構造物及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の構造例を説明するためのＳＥＭ写真である。
【図３】図２に示した配線子の粒径分布を説明するグラフである。
【図４】第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための、模式的な工程断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の粒径と穴の径との関係を説明するための、模式的な断面図である（クリアランスが小さな場合。）。
【図６】第１の実施の形態に係る配線構造物に用いる配線子連続体を構成する配線子の粒径と穴の径との関係を説明するための、模式的な断面図である（クリアランスが大きな場合。）。
【図７】第１の実施の形態に係る配線子連続体を応用した応用例（応用例１）としての水晶振動子の構造例を説明するための、模式的な断面図である。
【図８】第１の実施の形態に係る配線子連続体の他の応用例（応用例２）としての集積化ＭＥＭＳモジュールの構造例を説明するための、模式的な断面図である。
【図９】図８のＡ部の拡大図に対応し、ＭＥＭＳチップの下面のバンプ（金属鋲）を配線子連続体に熱圧着する手順を説明する、模式的な断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための中間製造物を示す模式的な断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１４】第４の実施の形態に係る配線構造物の製造方法の概略を説明するための、模式的な工程断面図である。
【図１５】本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な断面図である。
【図１６】第４の実施の形態に係る配線構造物の概略を説明するための、模式的な平面図であり、図１５が図１５のXVI−XVI方向から見た断面図であることを説明する図である。
【図１７】図１７（ａ）は、球状の導電体からなる媒質と、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子とを有する２つの配線子の構造を模式的に示し、図１７（ｂ）は、２つの配線子のそれぞれの媒質が外径形状を維持した状態において、２つの配線子に分散されたそれぞれの粒子が溶融した媒質により、粒子同士の結合と媒質同士の結合をすることにより、２つの配線子が金属学的に接合して配線子連続体を構成した状態を模式的に示す断面図である。
【図１８】従来の貫通配線の製造方法を説明する工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第５の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
又、以下に示す第１〜第５の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物は、図１に示ように、板状若しくはチップ状の配線母体（配線基板）１１と、配線母体１１の内部に設けられた、配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）からなる複数の貫通配線部とを備える。配線母体１１には、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の高比抵抗基板、半絶縁性基板若しくは絶縁体基板等が、配線構造物の使用目的に応じて、任意に選択することが可能である。
【００１４】
複数の配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）のそれぞれをなす複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、図２（ｂ）に断面写真を示すような、容積の大部分をなし機械的強度（例えば、強度１０００ＭＰａ以上）を実現するコア部ＱＣＯＲＥと、コア部ＱCOREを被覆し、コア部ＱCOREより融点の低い導電体からなるシェル部Ｑshellとを有する。例えば、コア部ＱCOREには、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等が採用可能で、シェル部ＱshellにはＳｎ−Ａｇハンダ等のコア部ＱCOREより融点の低い合金の薄膜が採用可能である。そして、複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nは、それぞれのシェル部Ｑi,shell，Ｑi+1,shell，……を互いに溶融することにより金属学的に接合されている。この結果、配線母体１１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nが、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）が構成されている。
【００１５】
配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましい。工業的な製造の容易さを考慮すると、配線子Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1nのそれぞれは、図２に示すような真球、又は真球に近い球状をなし、公差±３〜±９μｍ程度の均一性に優れた素子が好ましい。例えば、図３に示すような粒径の頻度分布が１００μｍの近傍で、寸法精度が±１．５％以内の単分散とみなせる精度の導体球が市場にて入手可能である。
【００１６】
図２に示す形状及び図３に示すような頻度分布を有する導体球の場合、コア部ＱCOREの直径系を、例えば、４０〜２００μｍ程度に選択して製造することが可能であり、コア部ＱCOREを被覆するシェル部Ｑi,shellの厚さを、例えば、０．１〜２０μｍ程度に選択して製造することが可能である。
【００１７】
第１の実施の形態に係る配線子連続体（Ｑi1，Ｑi2，Ｑi3，……，Ｑin-1，Ｑin；Ｑi+11，Ｑi+12，Ｑi+13，……，Ｑi+1n-1，Ｑi+1n）を用いることにより、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して貫通配線を実現することが可能である。
【００１８】
−−配線構造物の製造方法−−
図４を用いて、本発明の第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法を説明する。なお、以下に述べる配線構造物の製造方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の製造方法により、実現可能であることは勿論である。
【００１９】
（イ）先ず、５０〜１０００Ωｃｍ程度の（１００）面を主表面とするｐ型シリコン基板からなる半導体基板を配線母体１１とし、この配線母体１１の表面（上面）上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、穴部（貫通孔）開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして配線母体１１をイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングして、図４（ａ）に示すように、配線母体１１の上面から下面まで貫通する、配線誘導経路としての穴部（貫通孔）１２j-1，１２j，１２j+1，……を開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、配線母体１１の表面の全面を熱酸化し、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内壁を含めて配線母体１１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００２０】
（ロ）その後、図４（ｂ）に示すように、予め用意した金属製の底板２１を、配線母体１１の下面に接する。更に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を順次、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に供給する。真空チャック２２は、図４（ｂ）に示すように、吸引用上蓋２２１と、吸引用上蓋２２１に配線母体１１の穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……と同一ピッチで配置された円柱状の吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……とを備えている。それぞれの吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……の中心には、吸引用上蓋２２１に連続して吸引用上蓋２２１まで貫通する真空吸引孔２２３j-1，２２３j，２２３j+1，……が開口されている。したがって、真空吸引孔２２３j-1，２２３j，２２３j+1，……の内部を負圧にし、吸引チップ２２２j-1，２２２j，２２２j+1，……の先端に順次、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を吸着し、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の上部まで、順次、搬送して、真空を解放することにより、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……を、順次、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部に供給することができる。このとき振動を加えるようにしても良い。
【００２１】
（ハ）穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部が、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……で埋まったら、真空チャック２２の代わりに、予め用意された金属製の加圧上蓋２３を、図４（ｃ）に示すように、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の上方に移動する。加圧上蓋２３をは、図４（ｃ）に示すように、加圧基板２３１と、加圧基板２３１に穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……と同一ピッチで配置された円柱状の加圧凸部チップ２３２j-1，２３２j，２３２j+1，……とを備える。
【００２２】
（ニ）加圧上蓋２３と、底板２１との間で、穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の軸方向に圧縮圧力を印加し、更に、この状態で、配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……のそれぞれのシェル部Ｑj-1,shell，Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の融点以上まで、配線母体１１を昇温すれば、図４（ｄ）に示すように、それぞれのシェル部Ｑj-1,shell，Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……が互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子連続体１３j-1，１３j，１３j+1，……が、配線母体１１を貫通する穴部１２j-1，１２j，１２j+1，……の内部にそれぞれ形成される。この結果、配線母体１１に設けられた配線誘導経路の内部には、複数の配線子Ｑj-1,n，Ｑj,n，Ｑj+1,n，……；Ｑj-1,n-1，Ｑj,n-1，Ｑj+1,n-1，……；Ｑi1，Ｑj-1,2，Ｑj,2，Ｑj+1,2，……；Ｑj-1,1，Ｑj,1，Ｑj+1,1，……が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合した配線子連続体体１３j-1，１３j，１３j+1，……が実現できる。
【００２３】
配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nのそれぞれのシェル部Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、配線母体１１の内部に設けられた穴部の直径よりも小さいことが必要である。統計的な平均粒径で考えれば、図５に示すように、配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nのそれぞれのシェル部Ｑj,shell，Ｑj+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの最小粒径は、配線母体１１の内部に設けられた穴部の直径よりも、挿入代（片側クリアランス）Δ分だけ小さいことが必要ということになる。片側クリアランスΔは、少なくとも粒径の頻度分布の分散程度は必要であり、図３の場合であれば、Δ＝１５〜２０μｍ程度は必要である。片側クリアランスΔが小さいときは、振動を加えることにより、穴部の内部に配線子Ｑj1，Ｑj2，Ｑj3，……，Ｑjn-1，Ｑjn；Ｑj+11，Ｑj+12，Ｑj+13，……，Ｑj+1n-1，Ｑj+1nを順次充填すれば良い。
【００２４】
但し、図６から分かるように、片側クリアランスΔが半径の１／２以下（両側クリアランスが半径以下）、即ち、配線子Ｑk1，Ｑk2，Ｑk3，……，Ｑkn-1，Ｑkn；Ｑk+11，Ｑk+12，Ｑk+13，……，Ｑk+1n-1，Ｑk+1nのシェル部Ｑk,shell，Ｑk+1,shell，……の厚さを含めたそれぞれの平均粒径が、配線母体１１の内部に設けられた穴部の半径よりも大きいことが、１次元状の連続体を構成する上で好ましい。
【００２５】
−−配線子連続体の応用例１；水晶振動子−−
図１に例示した本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体は、種々の配線構造物に適用可能で、例えば、図７に示す水晶振動子の配線に用いることが可能である。図７に示すように、第１の実施の形態に係る配線子連続体の応用例（応用例１）としての水晶振動子は、薄い平板状の水晶基板３５と、この水晶基板３５を収容するケースの一部をなす配線母体３１と、配線母体３１の上方を封止してケースの他の一部をなす蓋体３２とで構成されている。水晶基板３５は水晶原石から所定の振動モードに合わせてカットされた四角形状の水晶板で、表裏両面に励振電極が形成されている。
【００２６】
配線母体３１はセラミック又は耐熱ガラス等の絶縁体からなる配線基板で、内部に、配線誘導経路としての貫通孔が設けられている。貫通孔の内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体３７からなる複数の配線部とを備える。配線子連続体３７をなす配線子Ｑｐ1，Ｑｐ2，Ｑｐ3，……，Ｑｐm-1，Ｑｐmのそれぞれのシェル部Ｑｐ,shellが互いに溶融し金属学的に接合され、配線母体３１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑｐ1，Ｑｐ2，Ｑｐ3，……，Ｑｐm-1，Ｑｐmは、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有している。配線子連続体３７の両端部に内部電極３４及び外部電極３３が設けられ、内部電極３４は配線子連続体３７を外部電極３３に電気的に接続され、外部の電子機器と導通可能となっている。内部電極３４は、水晶基板３５を片持支持する支持部をなし、水晶基板３５と、これを支持する内部電極３４との接触面積が小さく抑えられている。蓋体３２は、例えば、樹脂板、金属板、シリコン基板等からなり、下部に水晶基板３５を収納する凹部を備え、配線母体３１の上面と蓋体３２の凹部の周辺部とが密着することにより、凹部の内部に、中空部３８を介して水晶基板３５を気密封止している。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体３７を用いることにより、内部電極３４と外部電極３３との電気的な接続を、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で実現可能である。水晶基板３５が接触面積の小さな内部電極３４によって支持されているので、熱膨張係数の異なる水晶基板３５と配線母体３１との間に発生する歪みや応力が抑えられ、周波数安定度に優れた水晶振動子が形成される。図７に示す第１の実施の形態に係る配線子連続体を応用した水晶振動子は、電子回路を動作させるための基準クロックを発生する等の重要な機能を備えるので、あらゆる電子機器に搭載されることが可能である。特に図７に示すような、小型で表面実装タイプの水晶振動子は、携帯電話等の移動体通信機器に適用可能である。
【００２８】
−−配線子連続体の応用例２；集積化ＭＥＭＳモジュール−−
図７に示した水晶振動子の他、本発明の第１の実施の形態に係る配線子連続体は、他の種々の配線構造物に適用可能で、例えば、図８に示す集積化ＭＥＭＳモジュールの配線に用いても良い。第１の実施の形態に係る配線子連続体の他の応用例（応用例２）としての集積化ＭＥＭＳモジュールは、図８に示すように、ＬＳＩチップ（第１のチップ）Ｄ1と、ＭＥＭＳチップ（第２のチップ）Ｄ２と、ＬＳＩチップＤ1及びＭＥＭＳチップＤ２とをフリップチップ実装にて搭載する配線母体４１とを備える。
【００２９】
配線母体４１はセラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の絶縁体基板からなり、配線用に設けられた複数の貫通孔を有する配線基板である。配線誘導経路としての複数の貫通孔は、ＬＳＩチップＤ1の直下及びＭＥＭＳチップＤ２の直下のそれぞれの位置において、配線母体４１の内部を上面から下面へ貫通するように設けられている。ＬＳＩチップＤ1の直下に設けられた複数の貫通孔のそれぞれの内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2からなる複数の配線部が挿入されており、配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2のそれぞれの上端はＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2と、バンプ（金属鋲）４３r-1，４３r，４３r+1，４３r+2を介して、それぞれ接続されている。電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2は、感光性樹脂等の保護絶縁膜４７により互いに分離されている。
【００３０】
一方、ＭＥＭＳチップＤ２の直下の複数の貫通孔のそれぞれの内部には、第１の実施形態に係る配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1，４２s+2からなる複数の配線部が挿入されており、配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1，４２s+2のそれぞれの上端はＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1，４４s，４４s+1，４４s+2と、バンプ（金属鋲）４３s-1，４３s，４３s+1，４３s+2を介して、それぞれ接続されている。電極４４s-1，４４s，４４s+1，４４s+2は、感光性樹脂等の保護絶縁膜４８により互いに分離されている。図８では、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1が配線母体４１の上面に設けられた表面配線４５に接続され、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r+2が、配線母体４１の上面に設けられた表面配線４６を介して、ＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1に接続される構造を例示的に示しているが、他のトポロジーでも良いことは勿論である。
【００３１】
図８のＡ部を拡大して図９に示す。予め、ＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s+2にはバンプ（金属鋲）４３s+2を接続しておく。先ず、図９（ａ）に示すように、ＭＥＭＳチップＤ２の直下の貫通孔の内部に挿入された配線子連続体４２s+2の頂部に位置する配線子のシェル部Ｑs+2,shellに、ＭＥＭＳチップＤ２の下面のバンプ（金属鋲）４３s+2を位置合わせする。位置合わせ後、図９（ｂ）に示すように、バンプ（金属鋲）４３s+2と配線子連続体４２s+2の頂部の配線子のシェル部Ｑs+2,shellとを熱圧着すれば、シェル部Ｑs+2,shellが溶融し、ＭＥＭＳチップＤ２の下面の電極４４s+2と、配線母体４１中に設けられた貫通孔に挿入された配線子連続体４２s+2とが、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で電気的に接続される。他のＭＥＭＳチップＤ２の下面に設けられた電極４４s-1，４４s，４４s+1と配線子連続体４２s-1，４２s，４２s+1との接続、及び、ＬＳＩチップＤ1の下面に設けられた電極４４r-1，４４r，４４r+1，４４r+2と配線子連続体４２r-1，４２r，４２r+1，４２r+2との接続についても同様に、それぞれ、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で電気的に接続可能である。
【００３２】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る配線構造物は、図１０に示ように、板状（チップ状）の配線母体（配線基板）５１と、配線母体５１の内部に設けられた配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）にそれぞれ配置された配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）からなる複数の配線部とを備える。配線母体５１の複数の穴部（貫通孔）の上端近傍には、それぞれ、金属薄膜からなる配線ガイド５２t，５２t+1が開口部を囲むように設けられ、配線母体５１の複数の穴部の下端近傍には、それぞれ、金属薄膜からなる配線ガイド５３t，５３t+1が設けられている。
【００３３】
複数の配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）のそれぞれをなす複数の配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれは、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部５５t,shell，５４t,shell，；５５t+1,shell，５４t+1,shellとを有する。図１０（ａ）において上側に配置された配線子５５t，５５t+1のそれぞれは、下方に向かう先端部が楔型若しくは円錐形状の雄型をなし、上部は逆Ｔ字型となる突起を有するキャップ部をなしている。一方、図１０（ａ）において下側に配置した配線子５４t，５４t+1のそれぞれのコア部は、上方を向いた先端部が二股形状若しくは喇叭形状で、楔型若しくは円錐形状の相手を収納可能な雌型をなし、下部はＴ字型となる突起を有するキャップ部をなしている。配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのコア部は電鋳による一括形成部品として高精度に製造可能で、配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shell，；５５t+1,shell，５４t+1,shellは、コア部の表面にメッキをすることにより形成可能である。
【００３４】
図１０（ａ）の左側の貫通孔の内部で、雄型と雌型の関係で互いに対向して植え込まれた配線子５５t，５４tが、図１０（ｂ）に示すように、カシメやプレスにより、上下から圧力を印加され、それぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shellが圧着溶融され、金属学的に接合されると共に、図１０（ａ）の右側の貫通孔の内部で、雄型と雌型の関係で互いに対向して植え込まれた配線子５５t+1，５４t+1が、図１０（ｂ）に示すように、上下から圧力を印加され、それぞれのシェル部５５t+1,shell，５４t+1,shellが圧着溶融され、金属学的に接合される。この結果、配線母体５１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子５５t+1，５４t+1は、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有している。カシメやプレスによって上下から圧力を印加されることにより、配線子５５t，５４t，；５５t+1，５４t+1のそれぞれのキャップ部の突起が丸くつぶれている。
【００３５】
第２の実施の形態に係る配線子連続体（５５t，５４t；５５t+1，５４t+1）を用いても、第１の実施の形態に係る配線子連続体と同様に、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続することが可能である。
【００３６】
（第３の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態の図８では、応用例の一つとして、ハイブリッド集積回路の配線基板としての配線母体４１について説明したが、本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物としては、図１１に示すように、厚さ５０μｍ〜２００μｍの第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）である配線母体６１と、配線母体（半導体基板）６１の内部に設けられた配線誘導経路としての複数の穴部（貫通孔）の内部にそれぞれ配置された、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）からなる複数の貫通配線部とを備える。第３の実施の形態に係る配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）のそれぞれをなす複数の配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれも、図２（ｂ）に断面写真を示したのと同様な、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部６７a,shell，６７b,shellとを有するので、複数の配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2が、それぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellを溶融し金属学的に接合することが可能である。
【００３７】
図１１に示すように、配線母体（半導体基板）６１の上部の表面近傍には第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込まれている。半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上には高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂが設けられている。配線母体（半導体基板）６１の上面にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなるフィールド絶縁膜８５が形成され、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂがそれぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂに接続されている。フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂに接続されることにより、表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂに電気的に接続されている。フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂがそれぞれ配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続されている。コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂは、それぞれ、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂに接続されるので、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続されている。
【００３８】
配線母体（半導体基板）６１の下面にはシリコン酸化膜（ＳｉＯ2）からなる裏面保護膜７１が形成され、裏面保護膜７１中には、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂの上端がそれぞれ配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続されている。コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂの下端が裏面保護膜７１の下面に設けられた裏面配線７３ａ，７３ｂに接続され、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを介して、裏面配線７３ａ，７３ｂと配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）とが電気的に接続されている。よって、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線母体（半導体基板）６１の内部の複数の穴部（貫通孔）に設けられた配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を介して、裏面配線７３ａ，７３ｂに、それぞれ電気的に接続されている。
【００３９】
配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましく、製造の容易さ等の工業的な見地を考慮すると、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれは、図２に示すような真球、又は真球に近く、粒径の頻度分布が単分散となるような均一性に優れた導体球が好ましい。粒径は、配線母体４１の厚さを考慮して選択すれば良く、図１１に例示したように、それぞれ２個の配線子で配線子連続体を構成するのであれば、厚さ５０μｍに対し、粒径を２５μｍ、厚さ２００μｍに対し粒径を１００μｍのような関係で適宜選定すれば良い。
【００４０】
第３の実施の形態に係る配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を用いることにより、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して貫通配線を実現することが可能である。
【００４１】
本発明の第３の実施の形態に係る配線構造物は、配線母体（半導体基板）６１の厚さがい１５０μｍ以上ある場合は、図４で説明した第１の実施の形態に係る配線構造物の製造方法と同様な手法で製造可能である。配線母体（半導体基板）６１の厚さがい１５０μｍ未満の薄い場合も、同様な手法でも構わないが、薄くなると割れやすくなるので、機械的な安定性を考えると、先ず、図１２に示すように、厚さ３００μｍ〜１ｍｍの半導体基板８１の上部に、配線誘導経路として、井戸状の非貫通穴（有底穴）であるトレンチを開口して、トレンチの内部に、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を埋め込んだ後、トレンチの底部を開口すれば良い。
【００４２】
（イ）即ち、先ず、半導体基板８１の上部の表面近傍に、第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込み、半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上に高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂを形成する。その後、この半導体基板８１の表面（上面）上に、フォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストを露光現像することで、非貫通穴（トレンチ）開口用のパターンを形成する。次いで、このフォトレジストをマスクにして半導体基板８１をイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法でエッチングして、図４（ａ）に示したのと、ほぼ同様に、半導体基板８１の上部に井戸状のトレンチを開口する。エッチング後にフォトレジストを除去し、半導体基板８１の表面の全面を熱酸化し、トレンチの内壁を含めて半導体基板８１の表面に厚さ５０〜３５０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。
【００４３】
（ロ）その後、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2を順次、トレンチの内部に供給する。非貫通穴（有底穴）であるトレンチの内部が、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2で埋まったら、真空チャック２２の代わりに、予め用意された金属製の加圧上蓋を、トレンチの上方に移動し、トレンチの軸方向に圧縮圧力を印加し、更に、この状態で、配線子６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2のそれぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellの融点以上まで、半導体基板８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、それぞれのシェル部６７a,shell，６７b,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子連続体１３j-1，１３j，１３j+1，……がトレンチの内部にそれぞれ形成される。
【００４４】
（ハ）その後、半導体基板８１の上面にはシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁膜８５を形成し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをマスクとして、フィールド絶縁膜８５中にコンタクトホールを開口し、コンタクトプラグ６４ａ，６４ｂ；６６ａ，６６ｂをフィールド絶縁膜８５中に埋め込む。埋め込まれたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂ；６６ａ，６６ｂが、それぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂ及び配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続される。更に、フィールド絶縁膜８５の上面に金属膜を堆積後、フォトリソグラフィ技術により、金属膜を選択的にエッチング除去すれば、フィールド絶縁膜８５の上面に表面配線６５ａ，６５ｂのパターンを形成すれば、図１２に示すように、表面配線６５ａ，６５ｂが、それぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂ及び配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続される。
【００４５】
（ニ）その後、表面配線６５ａ，６５ｂを含むように、半導体基板８１の上面側の
フィールド絶縁膜８５の上面を厚いフォトレジストで保護した後、半導体基板８１の厚さが所望の厚みになるように、半導体基板８１の下部を研削及び研磨を行い、厚み調整（荒調整）する。厚み調整（荒調整）後の半導体基板８１の研磨面を化学的にエッチングして、図１１に示すように、最終的な、半導体基板６１の厚みを得る。
【００４６】
（ホ）その後、厚み調整に用いたフォトレジストを除去し、半導体基板６１の下面にシリコン酸化膜からなる裏面保護膜７１を形成し、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストをマスクとして、裏面保護膜７１中にコンタクトホールを開口し、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを埋め込み、コンタクトプラグ７２ａ，７２ｂを配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に接続する。更に、フォトリソグラフィ技術により裏面保護膜７１の下面に金属膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術により、金属膜を選択的にエッチング除去して、裏面配線７３ａ，７３ｂのパターンを形成する。これにより、図１１に示すように、裏面配線７３ａ，７３ｂが、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）に電気的に接続される。よって、表面配線６５ａ，６５ｂが、それぞれ、配線子連続体（６７a1，６７a2，；６７b１，６７b2）を介して、裏面配線７３ａ，７３ｂに、電気的に接続される。
【００４７】
（第４の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態においては、図１０に示したように、下方に向かう先端部が
楔型の雄型をなす配線子５５t，５５t+1と、上方を向いた先端部が二股形状の雌型をなす配線子５４t，５４t+1とを、互いに対向して植え込み、上下から圧力を印加して、それぞれのシェル部５５t,shell，５４t,shellを圧着溶融して、互いに金属学的に接合する例を示した。
【００４８】
しかし、配線誘導経路としての穴部の深さが基板を貫通するほどには深くないトレンチ等の非貫通穴（有底穴）であれば、非貫通穴（有底穴）のアスペクト比が大きくても、図１４（ａ）に示すような、先端部が二股形状の配線子８３ａ，８３ｂのみを用いて、非貫通穴（有底穴）をなす穴部に埋め込み配線（プラグ）を実現することができる。図１４に示すように配線子８３ａ，８３ｂのそれぞれの上部には、逆Ｔ字型形状をなす突起を有するキャップ部８４ａ，８４ｂが設けられている。
【００４９】
即ち、本発明の第４の実施の形態に係る配線構造物としては、図１３に示すように、第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）である配線母体８１と、配線母体（半導体基板）８１の内部に底を有して設けられた複数の井戸型のトレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの内部にそれぞれ１個ずつ配置された、配線子８３ａ，８３ｂからなる独立した埋め込み配線（プラグ）部とを備える。図１４（ｂ）に示すように、プレス等により、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底方向に向かって上方から下方に圧縮圧力を印加することにより、配線子８３ａ，８３ｂの二股形状の先端部はトレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍でつぶれて丸みを有して埋め込み配線（プラグ）を構成するようになる。
【００５０】
図１３に例示的に示すように、配線母体（半導体基板）８１の上部の表面近傍には、例えば、第２導電型（ｎ型）の半導体領域６２ａ，６２ｂが埋め込まれている。半導体領域６２ａ，６２ｂのそれぞれの上には高融点金属のシリサイドからなるコンタクト領域６３ａ，６３ｂが設けられている。配線母体（半導体基板）８１の上面にはシリコン酸化膜等からなるフィールド絶縁膜８５が形成され、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂがそれぞれコンタクト領域６３ａ，６３ｂに接続されている。フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれコンタクトプラグ６４ａ，６４ｂに接続されることにより、表面配線６５ａ，６５ｂがそれぞれ、半導体領域６２ａ，６２ｂに電気的に接続されている。
【００５１】
フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂが埋め込まれ、コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂがそれぞれ配線子８３ａ，８３ｂのキャップ部８４ａ，８４ｂに接続されている。コンタクトプラグ６６ａ，６６ｂは、それぞれ、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられた表面配線６５ａ，６５ｂに接続されるので、表面配線６５ａ，６５ｂは、それぞれ、配線子８３ａ，８３ｂに電気的に接続されている。
【００５２】
図１３では、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部には、特定の半導体領域は明示していないが、例えば、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍に第２導電型（ｎ型）の半導体領域を設け、配線子８３ａ，８３ｂからなる独立した埋め込み配線（プラグ）を、トレンチ（有底穴部）６９ａ，６９ｂの底部近傍に設けられた半導体領域に接続されるシンカーとして用いても構わない。
【００５３】
第４の実施の形態に係る配線子８３ａ，８３ｂを用いることにより、アスペクト比の大きな非貫通穴（有底穴）の場合であっても、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い接触抵抗で貫通孔の内部を電気的に接続して埋め込み配線（プラグ）を実現することが可能である。
【００５４】
（第５の実施の形態）
本発明の第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の貫通孔（配線誘導経路）の内部を電気的に接続する貫通配線の例を説明し、第４の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の非貫通穴（有底穴）の内部を埋めこむ埋め込み配線（プラグ）の例を説明したが、本発明の配線子連続体は、基板の表面に垂直方向の配線にのみ限定的に適用可能なものではない。
【００５５】
即ち、本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物は、図１５及び図１６に示ように、板状若しくはチップ状の配線母体（配線基板）８１と、配線母体８１の上部において、表面に平行方向（横方向）に設けられた配線誘導経路としての溝部（横方向連結孔）の内部に埋めこまれた配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）からなる横方向連結配線部とを備える（図１６ではｎ＝１０の場合を例示したが、ｎの値が１０に限定されるものではないことは勿論である。）。配線母体８１には、半導体基板、セラミック基板、樹脂基板又は耐熱ガラス基板等の高比抵抗基板、半絶縁性基板若しくは絶縁体基板等が、配線構造物の使用目的に応じて、任意に選択することが可能であるが、図１５及び図１６では、第１導電型（ｐ型）の半導体基板（Ｓｉ基板）を配線母体８１として例示的に用いている。
【００５６】
そして、図１６に示すように、配線母体（半導体基板）８１の上部の表面近傍には第２導電型（ｎ型）のソース領域８６，８８と、ソース領域８６，８８に対向して配置されたドレイン領域８７，８９とが埋め込まれている。ソース領域８６とドレイン領域８７との間の配線母体８１の上にはゲート絶縁膜（図示省略）を介してゲート電極配線９４が設けられ、ソース領域８８とドレイン領域８９との間の配線母体８１の上にはゲート絶縁膜（図示省略）を介してゲート電極配線９７が設けられている。
【００５７】
図示を省略したゲート絶縁膜形成領域を囲む配線母体（半導体基板）８１の上面には図１５に示すように、シリコン酸化膜等からなるフィールド絶縁膜８５が形成されている。図１６に示すように、ソース領域８６には、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ７７を介して、ソース電極配線９５が接続され、ドレイン領域８７には、フィールド絶縁膜８５中に設けられたコンタクトプラグ７８を介して、ドレイン電極配線９６が接続されている。
【００５８】
図１５に示すように、フィールド絶縁膜８５中には、更に、コンタクトプラグ７５が埋め込まれ、コンタクトプラグ７５が配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を構成する配線子Ｑw1に接続されている。同様に、図１６に示すように、フィールド絶縁膜８５中に埋めこまれたコンタクトプラグ７６が配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を構成する配線子Ｑw10に接続されている。コンタクトプラグ７５は、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられたゲート電極配線９４に接続され、
コンタクトプラグ７６は、フィールド絶縁膜８５の上面に設けられたゲート電極配線９７に接続されるので、ゲート電極配線９４とゲート電極配線９７は、配線母体８１の表面に平行方向（横方向）に沿ってＬ字型に走行する配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を介して互いに電気的に接続される。
【００５９】
配線母体８１の表面に平行方向に走行する配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）をなす複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、既に第１の実施の形態で図２（ｂ）に示したような、容積の大部分をなし機械的強度を実現するコア部と、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部Ｑw,shellとを有する。そして、複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnは、それぞれのシェル部Ｑw,shellを互いに溶融することにより金属学的に接合されている。この結果、配線母体８１に設けられた配線誘導経路の内部において、複数の配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）が構成される。配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、ほぼ同一形状で、平均粒径がほぼ等しい塊状の構造であることが好ましく、製造の容易さを考慮すると、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれは、真球、又は真球に近い球状をなすことが好ましい。但し、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、配線母体１１の内部に設けられた溝部の幅よりも小さいことが必要である。
【００６０】
統計的な平均粒径で考えれば、図５に示したのと同様に、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのそれぞれのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの最小粒径は、配線母体１１の上部の表面近傍に設けられた溝部の幅よりも、挿入代（片側クリアランス）Δ分だけ小さいことが必要ということになる。片側クリアランスΔは、少なくとも粒径の頻度分布の分散程度は必要であり、図３に示したような均一性であれば、Δ＝１５〜２０μｍ程度は必要である。片側クリアランスΔが小さいときは、振動を加えることにより、溝部の内部に配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次充填すれば良い。
【００６１】
但し、図６に示したのと同様に、片側クリアランスΔが半径の１／２以下（両側クリアランスが半径以下）、即ち、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの厚さを含めたそれぞれの平均粒径が、配線母体１１の内部に設けられた溝部の幅よりも大きいことが、図１５及び図１６に示ような、１次元状に横方向に連続する連続体を構成する上で好ましい。
【００６２】
本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物においては、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次、配線誘導経路としての溝部（横方向連結孔）の内部に供給する。溝部（横方向連結孔）の内部が、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnで埋まったら、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの融点以上まで、半導体基板８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、シェル部Ｑw,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが溝部（横方向連結孔）の内部で互いに電気的に接続される。
【００６３】
第５の実施の形態に係る配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を用いることにより、従来のダマスカス配線のような化学的機械研磨（ＣＭＰ）を伴う複雑な工程を経ずに、簡単且つ短時間で、低い電気抵抗の横方向連結配線（埋め込み配線）を実現することが可能である。図１６では、表面に平行方向（横方向）に設けられたＬ字型の溝部が１本例示され、この１本の溝部の内部に埋めこまれた１本の配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を例示したが、溝部の形状はＬ字型に限定されるものではなく、半導体集積回路の設計に応じて種々のトポロジーが採用可能であり、溝部や配線子連続体の本数も、１本に限定されるものではなく、半導体集積回路の設計に応じて２本以上、種々の本数が採用可能であることは勿論である。
【００６４】
更に、図１６では、表面に上端を露出して形成され、長さ方向に垂直な断面形状がＵ字型（コの字型）の溝部（横方向連結孔）を例示的に示したが、横方向連結孔は、その上端が表面に露出している必要はない。より一般には、横方向連結孔は、配線母体（配線基板）８１の表面から離れた位置の配線母体（配線基板）８１の内部に埋めこまれていても構わない。従来のダマスカス配線では、ＣＭＰが必須であるので、ダマシン溝は、その上端が表面に露出している必要があった。本発明の第５の実施の形態に係る配線構造物においては、ＣＭＰを必須としないので、配線母体（配線基板）８１の表面から離れた位置を走行する横方向連結孔であっても、簡単に、配線子連続体（Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwn）を用いて、低い電気抵抗の横方向連結配線（埋め込み配線）を実現することが可能である。
【００６５】
即ち、表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の一端に充填用の縦穴を設け、この縦穴から、図４（ｂ）に示したのと、ほぼ同様に、真空チャック２２を用いて、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次、表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の内部に空気圧等の圧送により（このとき振動を同時に加えても良い）、あるいは、配線母体（配線基板）８１を傾け、振動を加える共に重力を利用して、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを順次転がして搬送し、横方向連結孔の内部に配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnを充填すれば良い。横方向連結孔の内部が、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnで埋まったら、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnのシェル部Ｑw,shellの融点以上まで、配線母体（配線基板）８１を昇温すれば、図４（ｄ）に示したのと、ほぼ同様に、シェル部Ｑw,shellが互いに溶融し金属学的に接合されることにより、配線子Ｑw1，Ｑw2，Ｑw3，……，Ｑwn-1，Ｑwnが表面から離れた位置を走行する横方向連結孔の内部で互いに電気的に接続される。
【００６６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
例えば、既に述べた第１〜第５の実施の形態においては、複数の配線子のそれぞれが、コア部、コア部を被覆し、コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、配線誘導経路の内部において、複数の配線子が互いのシェル部を溶融することにより金属学的に接合して配線子連続体を構成する場合を例示的に説明したが、シェル部の融点以下の温度における熱圧着等により、シェル部を溶融させないで、複数の配線子のシェル部同士が、原子レベルで固相接合することにより金属学的接合を実現して配線子連続体を構成するようにしても良い。
【００６８】
例えば、複数の配線子のそれぞれのコア部を融点１０８３°の銅（Ｃｕ）、コア部を被覆するシェル部を、コア部より融点の低い融点１０６３°の金（Ａｕ）で構成し、シェル部同士を、原子レベルの固相接合（拡散接合）させることにより、配線子連続体を構成しても良い。或いは、複数の配線子のそれぞれのコア部を融点１０８３°の銅（Ｃｕ）、コア部を被覆するシェル部を、コア部より融点の高い融点１４５３°のニッケル（Ｎｉ）で構成し、シェル部同士を、原子レベルで固相接合（拡散接合）することにより、配線子連続体を構成しても良い。熱圧着によれば、シェル部がＡｕ、又はＮｉのいずれであっても、コア部のＣｕは塑性変形を生じないようにできるので、配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体を構成できる。
【００６９】
更に、複数の配線子のそれぞれのコア部とシェル部とを同一材料で構成し、コア部が塑性変形を生じないようにして、配線誘導経路の内部において、複数の配線子のシェル部同士を原子レベルで拡散接合して、配線子連続体を構成しても良い。例えば、コア部とシェル部とを同一材料のＡｕからなるＡｕボールを構成し、Ａｕボールのコア部が塑性変形を生じないようにして、外側のシェル部同士を原子レベルで拡散接合して、配線子連続体を構成しても良い。熱圧着においては、シェル部とコア部が同一材料であっても、コア部が塑性変形を生じないようにできるので、配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体を構成できる。
【００７０】
或いは、図１７（ａ）に示すように、複数の配線子のそれぞれを、球状の導電体からなる媒質と、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子とで構成しても良い。例えば、球状の導電体からなる媒質として、融点２２７℃の錫（Ｓｎ）、この媒質中に分散された媒質より融点の高い粒子としては融点４１５℃の銅（Ｃｕ）―錫（Ｓｎ）合金（金属間化合物：Ｃｕ6Ｓｎ5）等の材料の組み合わせを採用可能である。より一般的には、２種類の元素Ａ及びＢからなる合金で、元素Ａが元素Ｂより融点が高く、元素Ｂからなる媒質としての常温安定相に、元素Ａ及びＢからなる金属間化合物の常温安定相ＡmＢn （ｍ，ｎは合金系による固有の数値）を分散させ、元素Ａを元素Ｂからなる常温安定相中に過飽和固溶させることによって球状の配線子を作製すれば良い。「ｍ，ｎは合金系による固有の数値」とは、状態図で融点や融点近傍から常温まで元素Ａと元素Ｂが一定の比率のままの状態を維持するような配合比を構成する数値であり、上記の金属間化合物：Ｃｕ6Ｓｎ5の場合であれば、元素ＡがＣｕ、元素ＢがＳｎであり、ｍが６、ｎが５である。この「合金系による固有の数値」のｍとｎのそれぞれの値は、状態図を見ることでどのような組み合わせがあるのかが決定できる。そして、配線誘導経路の内部において、図１７（ｂ）に示すように、複数の配線子のそれぞれの媒質が外径形状を維持した状態において、複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子を媒質の溶融で結合させ、溶融した粒子媒質によって配線子同士を結合させることにより、複数の配線子を金属学的に接合して配線子連続体を構成しても良い。媒質中に分散された粒子は３軸平均径における粒径が１−７μｍ程度の微粒子であり、モル密度３０％〜９０％で含まれるようにすれば、複数の配線子のそれぞれの媒質が、基本的な球としての外径形状を維持したまま、金属学的に球が接合した配線子連続体を構成できるので好ましい。基本的な球としての外径形状を維持できれば、球同士が互いに接合することによって、球同士の接合箇所の周辺の配線誘導経路との間には空隙部が発生する。媒質中に分散される微粒子の粒径は、３軸平均径で２−６μｍ程度であることが、複数の配線子のそれぞれの媒質の外径形状を維持する上で更に好ましい。特に、媒質中に分散される微粒子のモル密度は、 ５０％〜９０％であることが、複数の配線子のそれぞれの媒質の外径形状を維持する上で更に好ましい。
【００７１】
上記において例示した、Ｓｎ中に金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5を分散させた配線子では、成分組成はSn-Cuの組成でCu15%−Sn85%からCu45%−Sn55%が好ましく、より好ましくは Cu30%-Sn70%かCu40%-SN60%程度に選択すれば良い。配線子のＣｕ量が４５原子％を超えると急冷法であっても金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の生成量が大幅に多くなり、配線子連続体の接続に寄与するＳｎ固溶体量が減少し、良好な接合の形成が困難となるため、その上限は４５原子％とである。また、配線子のＣｕ量が１５原子％未満では、配線子連続体の形成後の強度維持に寄与する金属間化合物Ｃｕ6Ｓｎ5の量が十分に確保できないので、配線子中のＣｕ量の範囲は１５〜４５原子％程度、好ましくは２５〜４５原子％程度に選択すれば良い。
【００７２】
なお、複数の配線子のそれぞれを、球状の導電体としては、元素ＢをＳｎのままで、元素ＡをＭｎとした場合も同様である。Ｓｎ−Ｍｎ系はんだ合金では高融点の金属間化合物としてＭｎＳｎ2 を生成するが、Ｍｎの範囲を１５〜３５原子％とした合金成分にて、急冷プロセスによりＭｎをＳｎ中に過飽和固溶させることにより、配線子連続体としての接合特性を確保すると共に、配線子連続体形成後の強度維持に寄与するＭｎＳｎ2 相の析出バランスが良好になり、再加熱した際に接合強度を保つことができる。
【００７３】
同様に、Ｓｎの融点である２３２℃より融点が高いＢｉや融点が低いＩｎを元素Ｂとしても良い。例えば融点が２７１℃であるＢｉを元素Ｂとした場合は元素Ａとして、Ｎｉなどが選択可能で、１５６℃であるＩｎを元素Ｂとした場合は元素Ａとして、Ｎｉ，Ｍｎなどが選択可能である。Ｉｎ−Ｎｉ系合金ではＩｎ27Ｎｉ10金属間化合物を利用するためにＮｉ含有量を５〜２９原子％とすることが望ましく、Ｉｎ−Ｍｎ系合金ではＩｎＭｎ3金属間化合物を利用するためにＭｎ含有量を８〜５０原子％とすることが望ましい。
【００７４】
また、Ｂｉ−Ｎｉ系合金ではＢｉ3Ｎｉ金属間化合物を利用するためＮｉ含有量を５〜２５原子％とすることが望ましい。
【００７５】
又、既に述べた第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の貫通孔の内部を電気的に接続する貫通配線の例を、第４の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向の非貫通穴（有底穴）の内部を埋めこむ埋め込み配線（プラグ）の例を、第５の実施の形態では、配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられた溝部（横方向連結孔）の内部に埋めこまれた横方向連結配線の例を説明したが、貫通配線や連結配線は、配線母体の表面に対し斜め方向に設けられていても構わない。従来のダマスカス配線では、ＣＭＰが必須であるので、ダマシン溝は、その上端が表面に露出している必要があった。貫通配線や連結配線が配線母体の表面に対し斜め方向に設けられている構造でも、従来のメッキ法による場合の半分の配線時間で、且つ低い電気抵抗で貫通配線や連結配線を実現することが可能であるので、配線基板の設計の自由度が向上する。
【００７６】
又、第１〜第５の実施の形態においては、２つの電極（より一般にはノード）間を低い抵抗で電気的に接続する電気配線について例示的に説明したが、貫通配線や連結配線は、所望の比較的大きな抵抗を有する抵抗配線として用いても良い。この場合は、図２（ｂ）に断面写真を示したコア部ＱCOREには、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌの低比抵抗材料ではなく、シリコン（Ｓｉ）等の比較的比抵抗の高い材料を用いれば良い。
【００７７】
更に、第５の実施の形態では、配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられた溝部（横方向連結孔）の内部に一列に埋めこまれた平屋建て構造の横方向連結配線の例を説明したが、これに限定されるものではない。配線母体の表面に平行方向（横方向）に設けられる溝部が深く、アスペクト比が大きい場合は、図１２の断面図のように、配線子を２層、又は３層に埋めこんで、２階建て又は３階建て構造が、横方向に展開して継続して順に連結する横方向連結配線を構成しても良い。
【００７８】
更に、第１〜第３の実施の形態においては、基板の表面に垂直方向に配線誘導経路としての円柱状（円筒状）の貫通孔が設けられ、この円柱状（円筒状）の貫通孔の内部に貫通配線を埋めこむ例を示したが、貫通孔の軸方向に垂直な断面は円形に限られず、スリット状の貫通溝でも良い。例えば、第１〜第３の実施の形態と第５の実施の形態とを組み合わせたようなトポロジーで、スリット状の貫通溝の内部に貫通配線を埋めこんでも良い。
【００７９】
更に、本発明の配線母体は、必ずしも、板状若しくはチップ状である必要はなく、厚みの寸法と、厚みに直交する方向の寸法とが同程度になるような塊状、バルク状等であっても構わない。
【００８０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に記載された発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００８１】
Ｑshell，Ｑi,shell，Ｑj,shell，Ｑk,shell，Ｑｐ,shell，５５t,shell，５４t,shell，Ｑw,shell，６７a,shell，６７b,shell…シェル部
ＱＣＯＲＥ…コア部
１１，３１，４１，５１…配線母体
１２j…穴部（貫通孔）
１３j…配線子連続体
２１…底板
２２…真空チャック
２３…加圧上蓋
３２…蓋体
３３…外部電極
３４…内部電極
３５…水晶基板
３７…配線子連続体
３８…中空部
４２r，４２s…配線子連続体
４４r，４４s…電極
４５，４６…表面配線
４７，４８…保護絶縁膜
５２t，５２t，５３t，５３t…配線ガイド
５４t，５５t，８３ａ，８３ｂ…配線子
６１，８１…半導体基板（配線母体）
６２ａ，６２ｂ…半導体領域
６３ａ，６３ｂ…コンタクト領域
６４ａ，６４ｂ，６６ａ，６６ｂ，７２ａ，７２ｂ，７５〜７８…コンタクトプラグ
６５ａ，６５ｂ…表面配線
６７a1，６７a2，…配線子
７１…裏面保護膜
７３ａ，７３ｂ…裏面配線
８４ａ，８４ｂ…キャップ部
８５…フィールド絶縁膜
８６，８８…ソース領域
８７，８９…ドレイン領域
９１…底板
９３j…貫通配線
９４，９７…ゲート電極配線
９５…ソース電極配線
９６…ドレイン電極配線
２２１…吸引用上蓋
２２２j…吸引チップ
２２３j…真空吸引孔
２３１…加圧基板
２３２j…加圧凸部チップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線母体と、
前記配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、導電体からなる複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体
とを備えることを特徴とする配線構造物。
【請求項２】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子が互いのシェル部を溶融することにより金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項３】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆するシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のシェル部同士が、原子レベルで固相接合することにより金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項４】
前記複数の配線子のそれぞれが、球状の導電体からなる媒質と、該媒質中に分散された該媒質より融点の高い粒子とを有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のそれぞれの前記媒質が外径形状を維持した状態において、前記複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子が媒質の溶融で結合し、溶融した粒子同士の結合と媒質同士が結合することにより、前記複数の配線子が金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項５】
前記配線子のそれぞれの前記シェル部の厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、前記配線誘導経路を構成する前記穴部の直径、又は前記溝部の幅よりも小さく、前記配線子のそれぞれの前記シェル部の厚さを含めた平均粒径が、前記穴部の半径、又は前記溝部の１／２幅よりよりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線構造物。
【請求項６】
先端部が楔型若しくは円錐形状の雄型の配線子と、
前記雄型の配線子の先端部を収納可能な先端部の形状を有した雌型の配線子とが、前記先端部同士を接合して、前記配線子連続体を構成していることを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項７】
配線母体に穴部又は溝部からなる配線誘導経路を形成する工程と、
導電体からなる複数の配線子を前記配線誘導経路の内部に導入する工程と、
前記配線誘導経路の内部において、複数の配線子を、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合して配線子連続体を形成し、該配線子連続体を前記配線母体の内部に埋め込む工程
とを含むことを特徴とする配線構造物の製造方法。
【請求項８】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、互いのシェル部を溶融することにより、前記複数の配線子を金属学的に互いに接合して前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【請求項９】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のシェル部同士を、前記シェル部の融点以下の温度において、原子レベルで固相接合させて前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の配線子のそれぞれが、球状の導電体からなる媒質と、該媒質中に分散された該媒質より融点の高い粒子とを有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のそれぞれの前記媒質が外径形状を維持した状態において、前記複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子が媒質の溶融で結合し、溶融した粒子同士の結合と媒質同士が結合することにより、前記複数の配線子を金属学的に接合させて前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【請求項１】
配線母体と、
前記配線母体に設けられた穴部又は溝部からなる配線誘導経路の内部において、導電体からなる複数の配線子が、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有して、金属学的に接合した配線子連続体
とを備えることを特徴とする配線構造物。
【請求項２】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子が互いのシェル部を溶融することにより金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項３】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆するシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のシェル部同士が、原子レベルで固相接合することにより金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項４】
前記複数の配線子のそれぞれが、球状の導電体からなる媒質と、該媒質中に分散された該媒質より融点の高い粒子とを有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のそれぞれの前記媒質が外径形状を維持した状態において、前記複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子が媒質の溶融で結合し、溶融した粒子同士の結合と媒質同士が結合することにより、前記複数の配線子が金属学的に接合して前記配線子連続体を構成することを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項５】
前記配線子のそれぞれの前記シェル部の厚さを含めたそれぞれの最小粒径が、前記配線誘導経路を構成する前記穴部の直径、又は前記溝部の幅よりも小さく、前記配線子のそれぞれの前記シェル部の厚さを含めた平均粒径が、前記穴部の半径、又は前記溝部の１／２幅よりよりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配線構造物。
【請求項６】
先端部が楔型若しくは円錐形状の雄型の配線子と、
前記雄型の配線子の先端部を収納可能な先端部の形状を有した雌型の配線子とが、前記先端部同士を接合して、前記配線子連続体を構成していることを特徴とする請求項１に記載の配線構造物。
【請求項７】
配線母体に穴部又は溝部からなる配線誘導経路を形成する工程と、
導電体からなる複数の配線子を前記配線誘導経路の内部に導入する工程と、
前記配線誘導経路の内部において、複数の配線子を、互いの接合箇所の周辺に空隙部を有するように金属学的に接合して配線子連続体を形成し、該配線子連続体を前記配線母体の内部に埋め込む工程
とを含むことを特徴とする配線構造物の製造方法。
【請求項８】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、互いのシェル部を溶融することにより、前記複数の配線子を金属学的に互いに接合して前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【請求項９】
前記複数の配線子のそれぞれが、コア部、前記コア部を被覆し、前記コア部より融点の低い導電体からなるシェル部を有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のシェル部同士を、前記シェル部の融点以下の温度において、原子レベルで固相接合させて前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【請求項１０】
前記複数の配線子のそれぞれが、球状の導電体からなる媒質と、該媒質中に分散された該媒質より融点の高い粒子とを有し、
前記配線誘導経路の内部において、前記複数の配線子のそれぞれの前記媒質が外径形状を維持した状態において、前記複数の配線子に分散されたそれぞれの粒子が媒質の溶融で結合し、溶融した粒子同士の結合と媒質同士が結合することにより、前記複数の配線子を金属学的に接合させて前記配線子連続体を形成することを特徴とする請求項７に記載の配線構造物の製造方法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２】
【図１７】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１８】
【図２】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２４９４０８（Ｐ２０１１−２４９４０８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１８４２１（Ｐ２０１０−１１８４２１）
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（３０２００００８１）株式会社メムス・コア (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２４日（２０１０．５．２４）
【出願人】（３０２００００８１）株式会社メムス・コア (19)
【Ｆターム（参考）】
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