(57)【要約】【課題】信号の高速伝送が可能であり、信頼性の高いインターポーザを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係るインターポーザは、少なくとも一層の配線層が積層され、配線層の各々は、配線及び配線を被覆し、有機絶縁層を含む第１絶縁層を有する多層配線と、多層配線の最下層側の表面及び最上層側の表面の内、少なくとも一方の表面を被覆し、有機絶縁層よりもガスの透過が低く、且つガスの放出率が低い少なくとも一層の第２絶縁層と、第２絶縁層に埋設され、多層配線の配線層の内、第２絶縁層に隣接する配線層が有する第２配線と電気的に接続され、各々の表面の一部が外部に露出した少なくとも一つの第１配線とを備える。【選択図】図１
2020129680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機絶縁材料を含む第１絶縁層と前記第１絶縁層を貫通する配線とを有する少なくとも一つの配線層と、
前記少なくとも一つの配線層の下面を被覆する少なくとも一層の第２絶縁層を備え、
前記少なくとも一つの配線層の最下層に位置する前記配線層の前記配線は、前記第２絶縁層を貫通し、
前記最下層に位置する前記配線層の前記配線の外部に露出した表面は、前記第２絶縁層の外部に露出した表面と同一の平面上に存在する、インターポーザ。
【請求項２】
前記第２絶縁層は、無機絶縁層を含む、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項３】
前記配線は、バリア層を含み、前記バリア層は前記外部に露出した前記表面を有する、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項４】
前記配線に導通する複数の半田バンプを更に備える、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項５】
前記配線に導通する複数のピラーを更に備える、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項６】
前記少なくとも一つの配線層が複数である、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項７】
前記第２の絶縁層は窒化ケイ素を含む、請求項１に記載のインターポーザ。
【請求項８】
基板上に第２絶縁層を成膜し、
前記第２絶縁層上に有機絶縁材料を含む第１絶縁層を成膜し、
前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層を貫通する開口部を形成し、
前記開口部を導体で充填することにより、底面が前記第２絶縁層の底面と同一平面上に位置する配線を形成し、
前記基板を除去して前記配線と前記第２絶縁層を露出させ、
前記第２絶縁層を露出させた状態において、前記配線の下に、前記配線と接する半田バンプを形成することを含む、インターポーザの製造方法。
【請求項９】
前記第２絶縁層を成膜することは、
第２無機絶縁層を成膜し、
前記第２無機絶縁層を被覆する第１無機絶縁層を成膜することを含む請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記配線上に複数の配線層を形成することをさらに含む、請求項８に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第２絶縁層は窒化ケイ素を含む、請求項８に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインターポーザに関し、開示される一実施形態はインターポーザが有する配線層の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで半導体装置は微細加工技術の進歩により高集積化が進み、高速、低消費電力を主体とした高性能化が達成されてきた。しかし、最近、リソグラフィー技術が限界に達したため、微細化による高集積化が困難になり、これに代わり、２．５Ｄ、３Ｄと呼ばれる実装化技術がさらなる高性能化を図る役割を果たそうとしている。
【０００３】
２．５Ｄ実装は、インターポーザ基板上に配置された多層配線上に複数、異種の半導体装置を実装し、これらの半導体装置間、例えば、ロジックとメモリーチップ間で、配線を介して高速の信号が送受信される。また、処理された結果は、インターポーザの基板となるシリコンまたはガラスを貫通した貫通孔に導体（主にＣｕ）を充填した貫通電極を介してパッケージ基板へ出力される。
【０００４】
今後、高速化のさらなる要求から、貫通電極を介した出力の伝送速度は現行の２８Ｇｂｐｓから５６Ｇｂｐｓに引き上げようとされているが、シリコンまたはガラスを基材とした貫通電極では、出力信号の伝送損出が大きく、５６Ｇｂｐｓの伝送速度を達成することは困難である。
【０００５】
例えば、特許文献１には、支持基板上に熱可塑性樹脂からなる樹脂層を形成する工程と、前記樹脂層上に絶縁層及び配線層を順次に形成する工程と、前記絶縁層を貫通し、前記配線層に電気的に導通するようにして層間接続体を形成する工程と、前記配線層上に半導体チップを実装する工程と、前記樹脂層を加熱させ、前記支持基板及び前記絶縁層を、平行及び垂直方向に相対的に移動させて前記樹脂層をせん断し、前記支持基板及び前記絶縁層を分離する工程と、を具えることを特徴とする、半導体装置の製造方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、貫通電極を有さないインターポーザが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−０１０６４４号公報
【特許文献２】米国特許８，９４６，８８４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の方法で製造された半導体装置は、貫通電極を介さずにパッケージ基板に実装することが可能な構成を有している。しかし、この構成では、ＳｉＯ2膜やＳｉＮ膜等の無機膜に埋め込まれた配線と、ポリイミドに埋め込まれたビアが接続されている。このような構成を有していると、無機膜とポリイミドとの熱膨張率の不整合のため、配線とビアとの接合界面に残留応力が生じ、当該界面を境に両者が剥離してしまうことが懸念される。例えばＳｉＯ2の熱膨張率は０．５ｐｐｍ程度であるのに対して、有機材料の熱膨張率は２０〜５０ｐｐｍ程度であり、両者は最大で２桁程度異なる。
【０００９】
また、上記特許文献２に開示されたインターポーザの構造も、貫通電極を持たずに半田ボールに接続されているため、伝送損出が小さい。しかし、半田ボールと接続する導体の周囲は単層のＳｉＯまたは他の絶縁材料が配置されている。絶縁材料がＳｉＯである場合、半田ボールをリフローするための２００℃以上の高温処理時、パッケージ基板はエポキシやポリイミドなどの有機絶縁材料から構成されているため、上述した絶縁材料ＳｉＯとの熱膨張率の差によって半田ボールに応力歪が発生し、接合不良を引き起こすことが懸念される。
【００１０】
従来のインターポーザーは、基板と多層配線層から構成され、基板の材料としてはシリコンやガラスが用いられる。また、多層配線層は再配線層とも呼ばれ、ダマシン法やセミアディティブと呼ばれる方法で形成される。多層配線層上（インターポーザ表面）には、例えば、ロジックＬＳＩとしてＡＰＵ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）、メモリーＬＳＩとしてＨＢＭ（Ｈｉｇｈ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｍｅｍｏｒｙ）規格のＤＲＡＭが積層された状態で実装されている。両ＬＳＩは半田バンプ、Ｃｕピラーバンプ等を介して接続されている。ＡＰＵとＨＢＭ間は多層配線層の配線を介して高速で信号の送受信が行われ、演算処理が実行される。実行結果の信号は、基板に形成された貫通電極を介してパッケージ基板に出力されるが、貫通電極は出力信号の波形を大きく変形させてしまい、伝送損出を大きくする要因となっている。次世代の半導体装置には５６Ｇｂｐｓの処理能力が要求されているが、貫通電極で発生する伝送損出によってこの処理速度を達成することは困難である。
【００１１】
また、従来のインターポーザにおいて、配線となる導体としては銅などの金属、配線間の絶縁層はエポキシ樹脂など炭素結合を骨格とする有機材料が用いられる。前述のように、このようなインターポーザを半田バンプをリフローさせてパッケージ基板に接合するとき、２００℃以上の温度に曝される。このとき、多層配線を構成する有機材料からガスが発生し、リフロー時に発生したガスが半田バンプ内に拡散してバンプの高さや形状を変化させてしまい、パッケージ基板との接合不良を引き起こす。接合した場合でも、接合力が弱く信頼性の低下の原因となり得る。
【００１２】
本発明は上記問題に鑑み、信号の高速伝送が可能であり、信頼性の高いインターポーザ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】
【００１３】
本発明の一態様は、少なくとも一層の配線層が積層され、配線層の各々は、配線及び配線を被覆し、有機絶縁層を含む第１絶縁層を有する多層配線と、多層配線の最下層側の表面及び最上層側の表面の内、少なくとも一方の表面を被覆し、有機絶縁層よりもガスの透過率が低く、且つガスの放出率が低い少なくとも一層の第２絶縁層と、第２絶縁層に被覆され、多層配線の配線層の内、前記第２絶縁層に隣接する配線層が有する第２配線と電気的に接続され、各々の表面の一部が外部に露出した少なくとも一つの第１配線とを備えるインターポーザである。
【００１４】
このような構成を有することによって、シリコン基板、ガラス基板等を用いた貫通電極を介さずに、半導体装置の出力信号をパッケージ基板に伝送することができる。これによって、信号の送受信の高速化、及び出力信号の伝送損失の低減が可能になる。
【００１５】
更に、このような構成を有することによって、インターポーザ及びパッケージ基板の熱膨張率の差を低減することができ、両者に介在する半田バンプ内の残留応力が軽減され、半田バンプの変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になる。
【００１６】
本発明の一態様は、少なくとも一層の配線層が積層され、配線層の各々は、配線及び配線を被覆し、有機絶縁層を含む第１絶縁層を有する多層配線と、多層配線の最下層側の表面及び最上層側の表面の内、少なくとも一方の表面を被覆し、有機絶縁層よりもガスを透過率が低く、且つガスの放出率が低い少なくとも一層の第２絶縁層と、第２絶縁層を貫通し、多層配線の配線層の内、前記第２絶縁層に隣接する配線層が有する第２配線と電気的に接続され、各々の表面の一部が外部に露出した少なくとも一つの第１配線とを備えるインターポーザである。
【００１７】
このような構成を有することによって、シリコン基板、ガラス基板等を用いた貫通電極を介さずに、半導体装置の出力信号をパッケージ基板に伝送することができる。これによって、信号の送受信の高速化、及び出力信号の伝送損失の低減が可能になる。
【００１８】
更に、このような構成を有することによって、インターポーザ及びパッケージ基板の熱膨張率の差を低減することができ、両者に介在する半田バンプ内の残留応力が軽減され、半田バンプの変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になる。
【００１９】
第２絶縁層は、無機絶縁層を含んでもよい。
【００２０】
このような構成を有することによって、製造工程における半田バンプのリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプに到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【００２１】
第１配線の外部に露出した表面は、第２絶縁層の外部に露出した表面と同一の平面上に存在する。
【００２２】
このような構成を有することによって、パッケージ基板への実装が容易になる。
【００２３】
第１配線は、バリア層を含み、バリア層は外部に露出した表面を有する。
【００２４】
このような構成を有することによって、第１導電層の酸化を防止し、パッケージ基板との導通部における抵抗の増大を回避することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【００２５】
第１配線に導通する複数の半田バンプを更に備えてもよい。
【００２６】
このような構成を有することによって、半田バンプのリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプに到達及び拡散することによる半田バンプの変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【００２７】
第１配線に導通する複数のピラーを更に備えてもよい。
【００２８】
このような構成を有することによって、パッケージ基板の微細化に伴う電極パッドの狭ピッチ化に対応することができる。
【００２９】
本発明の一態様は、基板上に配線を形成し、基板上に配線を被覆する絶縁層を成膜し、絶縁層上に有機絶縁層を含む第１絶縁層を形成し、第１絶縁層上に複数の配線層を形成し、基板を除去して配線と絶縁層を露出させることを含むインターポーザの製造方法である。
【００３０】
このような製造方法によって、シリコン基板、ガラス基板等による貫通電極を用いないインターポーザを容易に製造することができる。
【００３１】
更に、このような製造方法によって、有機絶縁層を含む第１絶縁層が外部に露出しないインターポーザを容易に製造することができる。
【００３２】
絶縁層を成膜することは、第２無機絶縁層を成膜し、第２無機絶縁層被覆する第１無機絶縁層を成膜することを含んでもよい。
【００３３】
このような製造方法によって、後述する半田バンプのリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプに到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【００３４】
本発明の一態様は、基板上に第２絶縁層を成膜し、絶縁層上に有機絶縁層を含む第１絶縁層を成膜し、第１絶縁層及び第２絶縁層を貫通する開口部を形成し、開口部を導体で充填すると共に配線を形成し、配線上に複数の配線層を形成し、基板を除去して配線と第２絶縁層を露出させることを含むインターポーザの製造方法である。
【００３５】
このような製造方法によって、シリコン基板、ガラス基板等による貫通電極を用いないインターポーザを容易に製造することができる。
【００３６】
更に、このような製造方法によって、有機絶縁層を含む第１絶縁層が外部に露出しないインターポーザを容易に製造することができる。
【００３７】
絶縁層を成膜することは、第２無機絶縁層を成膜し、第２無機絶縁層被覆する第１無機絶縁層を成膜することを含んでもよい。
【００３８】
このような製造方法によって、後述する半田バンプのリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプに到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００３９】
信号の高速伝送が可能であり、信頼性の高いインターポーザを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係るインターポーザの構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明の一変形例に係るインターポーザの構成を説明する断面図である。
【図１５】本発明の一変形例に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１６】本発明の一変形例に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るインターポーザの構成を説明する断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係るインターポーザの構成を説明する断面図である。
【図２６】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２７】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３０】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３１】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３３】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３４】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法を説明する断面図である。
【図３５】熱サイクル試験に用いたインターポーザの構造を説明する断面図である。
【図３６】熱サイクル試験に用いた各サンプルのインターポーザの構造を説明する拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態に係るインターポーザ１００の構成及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。
【００４２】
＜第１実施形態＞
図面を用いて、本実施形態に係るインターポーザ１００の構成及び製造方法について詳細に説明する。  
［構成］
先ず、本実施形態に係るインターポーザ１００の構成について詳細に説明する。図１は、インターポーザ１００の構成を説明する断面図である。図１ａは、インターポーザ１００の概略構成を説明する断面図であり、図１ｂは、パッケージ基板１０２に実装したインターポーザ１００の表面付近の構成を説明する拡大断面図である。
【００４３】
本実施形態に係るインターポーザ１００は、少なくとも多層配線１０４と、絶縁層１０６と、第１配線１０８と、複数の半田バンプ１１０とを備えている。
【００４４】
多層配線１０４は、少なくとも一層の配線層が積層されている。配線層の各々は、配線１０８及び第１絶縁層１１２を有している。
【００４５】
複数の配線１０８の各々は、複数種の導電層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。本実施形態においては、複数の配線１０８の各々は、第１導電層１０８ａ及び第２導電層１０８ｂを有する２層構造を有している。
【００４６】
第１導電層１０８ａは、第２導電層１０８ｂの上に配置されている。第１導電層１０８ａの材料としては、電気抵抗が低い金属材料が好ましい。例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いることができる。また、アルミニウム−ネオジウム合金（Ａｌ−Ｎｄ）やアルミニウム−銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）などのアルミニウム合金を使用することができる。
【００４７】
第２導電層１０８ｂは、第１導電層１０８ａの下に配置されている。第２導電層１０８ｂの材料としては、密着性や、第１導電層１０８ａに対するバリア性を有する材料を使用することが好ましい。例えば、第１導電層１０８ａとしてＣｕを使用した場合、第２導電層１０８ｂとしては、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、タンタル（Ｔａ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、Ｃｒ（クロム）等を使用することができる。
【００４８】
複数の第１絶縁層１１２は、複数の配線１０８の各々を絶縁している。複数の第１絶縁層１１２の各々は、複数種の絶縁層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。複数の第１絶縁層１１２の各々は、少なくとも有機絶縁層を含む。有機絶縁層としては、例えばポリイミドを用いることができる。本実施形態においては、第１絶縁層１１２としてポリイミドを用いる。
【００４９】
第２絶縁層１０６は、多層配線１０４の少なくとも一方の表面を被覆している。第２絶縁層１０６は、複数種の絶縁層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。第２絶縁層１０６としては、第１絶縁層１１２が有する有機絶縁層よりもガスの透過率が低く、且つガスの放出率が低い材料を用いる。
【００５０】
ここで言うガスとは、後述する半田バンプ１１０のリフロー時に有機絶縁層が放出するガスを指す。有機絶縁層から放出されるガスは主に、水分や炭素と酸素の結合化合物である。
【００５１】
有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散すると、半田バンプ１１０の変形や接合不良が生じ、半導体実装が不安定となり、半導体装置の信頼性が低下してしまうという問題がある。
【００５２】
有機絶縁層よりもガスの透過率が低く、且つガスの放出率が低い材料としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）や窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機絶縁材料、又はテフロン（登録商標）等の有機絶縁材料が挙げられる。本実施形態においては、第２絶縁層１０６は、第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂの２層構造を有しており、第１無機絶縁層１０６ａは、第２無機絶縁層１０６ｂの上に配置されている。第１無機絶縁層１０６ａとしてＳｉＯ2、第２無機絶縁層１０６ｂとしてＳｉＮを用いている。
【００５３】
このような構成を有することによって、製造工程における半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【００５４】
第１配線１０８は、最下層の配線層に配置された配線１０８であり、第２絶縁層１０６に埋設されている。本実施形態においては、第１配線１０８の側壁及び上面が第２絶縁層１０６に被覆されている。更に、第１配線１０８の上面において、多層配線１０４の配線層の内、第２絶縁層に隣接する配線層が有する第２配線と電気的に接続されている。
【００５５】
このような構成を有することによって、シリコン基板、ガラス基板等を用いた貫通電極を介さずに、半導体装置の出力信号をパッケージ基板に伝送することができる。これによって、信号の送受信の高速化、及び出力信号の伝送損失の低減が可能になる。
【００５６】
更に、このような構成を有することによって、インターポーザ１００及びパッケージ基板１０２の熱膨張率の差を低減することができ、両者に介在する半田バンプ１１０内の残留応力が軽減され、半田バンプ１１０の変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になる。
【００５７】
従来のインターポーザは、ＳｉＯ2等の無機材料と配線のみから構成され、パッケージ基板はエポキシ等の有機材料から構成されるため、両者の熱膨張率の差に起因し、両者を介在する半田バンプ内に残留応力が生じて接続強度が低下するという問題があった。これによって、信頼性が低下してしまう。例えばＳｉＯ2の熱膨張率は０．５ｐｐｍ程度であるのに対して、有機材料の熱膨張率は２０〜５０ｐｐｍ程度であり、両者は最大で２桁程度異なる。
【００５８】
本実施形態によれば、インターポーザ１００の配線層は、有機絶縁層及び無機絶縁層の積層構造を有するため、インターポーザ１００全体の熱膨張率としては有機絶縁層の熱膨張率よりも小さくなり、インターポーザ１００及びパッケージ基板１０２の熱膨張率の差が低減される。
【００５９】
本実施形態においては、第１配線１０８は、第２絶縁層１０６の外部に露出した表面と同一の平面上に存在する表面を有する。つまり、インターポーザ１００の表面のうち、第１配線１０８が配置された側はほぼ平坦である。尚、インターポーザ１００の内部の領域に対して、それ以外の領域を外部という。
【００６０】
このような構成を有することによって、パッケージ基板１０２への実装が容易になる。
【００６１】
第１配線１０８は、複数種の導電層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。本実施形態においては、第１配線１０８は、第１導電層１０８ａ及び第２導電層１０８ｂを有する２層構造としている。以下では、特に第２導電層１０８ｂをバリア層１０８ｂとも呼び、バリア層１０８ｂは外部に露出している。これによって第１導電層１０８ａは、第２絶縁層１０６及びバリア層１０８ｂによって表面を被覆され、外部に露出しない構成となっている。
【００６２】
第１導電層１０８ａの材料としては、電気抵抗が低い金属材料が好ましい。例えば、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）などを用いることができる。また、アルミニウム−ネオジウム合金（Ａｌ−Ｎｄ）やアルミニウム−銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）などのアルミニウム合金を使用することができる。
【００６３】
バリア層１０８ｂの材料としては、密着性や、第１導電層１０８ａに対するバリア性を有する材料を使用することが好ましい。例えば、第１導電層１０８ａとしてＣｕを使用した場合、第２導電層１０８ｂとしては、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、ニッケル（Ｎｉ）等の高融点金属を使用することができる。また、Ｎｉ／Ａｕ等の複数層を有する構成としてもよい。
【００６４】
このような構成を有することによって、第１導電層１０８ａの酸化を防止し、パッケージ基板１０２との導通部における抵抗の増大を回避することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【００６５】
本実施形態に係るインターポーザ１００は、複数の半田バンプ１１０を更に備えてもよい。複数の半田バンプ１１０の各々は、第１配線１０８に導通している。
【００６６】
以上、本実施形態に係るインターポーザの構成について説明した。以上のような構成を有することによって、後述する半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することによる半田バンプ１１０の変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【００６７】
［製造方法］
次いで、本実施形態に係るインターポーザ１００の製造方法について詳細に説明する。図２乃至図１３は、本実施形態に係るインターポーザ１００の構成を説明する断面図である。
【００６８】
先ず、支持基板としての基板１１６上にＳｉＯ2層１１８、バリア層１０８ｂ、及び導電層１０８ｃをこの順で成膜する（図２（a））。支持基板としての基板１１６としては、本実施形態においてはＳｉ基板を用いる。ＳｉＯ2層１１８は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて成膜することができる。バリア層１０８ｂは、スパッタリング法を用いて成膜することができる。導電層１０８ｃは、めっき給電のためのシード層であり、スパッタリング法又は無電解めっき法を用いて成膜することができる。本実施形態においては、導電層１０８ｃとして銅（Ｃｕ）を用いる。
【００６９】
次いで、第１配線１０８のパターンを形成するために、導電層１０８ｃ上にフォトレジスト１２０を塗布し、第１配線１０８を形成する領域のフォトレジスト１２０を選択的に露光して除去する（図２（ｂ））。
【００７０】
次いで、電解めっき法により、既に成膜した導電層１０８ｃをシード層として、めっき成長させる（図３（ａ））。
【００７１】
次いで、フォトレジスト１２０を剥離し、フォトレジスト１２０に覆われていた領域のバリア層１０８ｂ及び導電層１０８ｃをウェットエッチングにより除去する。以上の工程によって、基板上１１６に第１配線１０８のパターンを形成する（図３（ｂ））。
【００７２】
次いで、基板上１１６に第１配線１０８のパターンを被覆する第２絶縁層１０６を成膜する。
【００７３】
第２絶縁層１０６の成膜は、第２無機絶縁層１０６ｂを成膜し、第２無機絶縁層１０６ｂを被覆する第１無機絶縁層１０６ａを成膜することを含んでもよい。本実施形態においては、第２絶縁層１０６は第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂの２層構造を有し、第１無機絶縁層１０６ａとして珪素（ＳｉＯ2）、第２無機絶縁層１０６ｂとして窒化珪素（ＳｉＮ）を用いる。
【００７４】
このような製造方法によって、後述する半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【００７５】
次いで、第２絶縁層１０６上に有機絶縁層を含む第１絶縁層１１２を成膜する（図４（ａ））。第１絶縁層１１２は、複数種の絶縁層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。第１絶縁層１１２は、少なくとも有機絶縁層を含む。本実施形態においては、第１絶縁層１１２としてポリイミドを用いる。
【００７６】
次いで、第１絶縁層１１２上に複数の配線層を形成する。以下では、２層目の配線層を形成する工程について説明するが、３層目以降の配線層についても２層目と同様にして形成することができる。
【００７７】
第１絶縁層１１２上に、プラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2層１１９を成膜する。更に、ＳｉＯ2層１１９上にフォトレジスト１２０を塗布し、フォトリソグラフィ工程によって、２層目の配線層が有する第２配線１０８と第１配線１０８とを接続するためのビア１２２についてパターニングを行う（図４（ｂ））。次いで、フォトレジスト１２０をマスクとしてＳｉＯ2層１１９をプラズマエッチングする（図５（ａ））。
【００７８】
次いで、第１絶縁層１１２、第１無機絶縁層１０６ａ、第２無機絶縁層１０６ｂの順にプラズマエッチングによって除去する（図５（ｂ））。このエッチング工程において、フォトレジスト１２０は第１絶縁層１１２のエッチング時に除去される。フォトレジスト１２０が除去された後は、第１絶縁層１１２がマスクとなり、第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂがエッチングされる。
【００７９】
尚、第１絶縁層１１２として感光性の有機材料を用いる場合は、上述のエッチング工程に替えて、第１絶縁層１１２を露光及び現像してパターニングし、第１絶縁層１１２をマスクとして第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂをエッチングしてもよい。
【００８０】
次いで、第２配線１０８及びビア１２２を以下の手順で形成する。第２配線１０８が有するバリア層１０８ｂ及び導電層１０８ｃを成膜する。バリア層１０８ｂは、第１配線のバリア層１０８ｂと同様の材料を用いてよく、スパッタリング法によって成膜することができる。導電層１０８ｃは電解めっき法によって成長させるためのシード層であり、最下層の配線１０８が有する第１導電層１０８ａと同様の材料を用いてよい。導電層１０８ｃは、スパッタリング法によって成膜することができる。
【００８１】
次いで、フォトレジスト１２０を塗布し、第２配線１０８のパターニングを行う（図６（ａ））。次いで、電解めっき法により、導電層１０９ｃを成長させる（図６（ｂ））。
【００８２】
次いで、フォトレジストを除去し、フォトレジストに覆われていたバリア層１０８ｂ及び導電層１０８ｃをウェットエッチングにより除去して第２配線１０８を形成する（図７）。尚、ウェットエッチングの他に、イオンミリングして除去してもよい。第２配線１０８を形成した後、２層目の第１絶縁層１１２を形成する。ここで、最下層の配線層と同様に、２層の第２絶縁層１０６（第１絶縁層１０６ａ及び第２絶縁層１０６ｂ）及び第１絶縁層１１２を形成して２層目の配線層としてもよい。また、第２配線１０８の上に直接第１絶縁層１１２を形成して２層目の配線層としてもよい。
【００８３】
次いで、２層目の配線層と同様にして、その上に複数の配線層を形成する（図８）。尚、最上層の配線１０８は、実装用に例えばＣｕ／Ｎｉ／Ａｕといった層構造を有していてもよい。また、最上層の配線１０８に例えばＣｕピラーを形成してもよい。
【００８４】
次いで、基板１１６を除去して、第１配線１０８及び第２絶縁層１０６を露出させる。基板１１６を除去する工程としては、先ず、接着剤１２４を介してインターポーザ１００の最上層にサポート基板１２６を貼り付ける。サポート基板１２６としては、例えばＳｉ基板を用いることができる。
【００８５】
次いで、支持基板としての基板１１６の裏面を研磨し、薄膜化する（図９）。ここで、基板１１６が１０μｍ程度まで薄膜化することが望ましい。尚、本実施形態においては、基板１１６としてＳｉ基板を用いている。
【００８６】
次いで、ＳｉとＳｉＯ2との選択比が５以上となるよう、ＣＦ系、ＣＨＦ系を含む混合ガスを用いたプラズマエッチングによって、残存した基板１１６を除去してＳｉＯ2層１１８を露出させる（図１０）。
【００８７】
尚、ここでのプラズマエッチングにおいて、Ｃｌ2、ＢＣｌ3等の塩素を含むガスを用いてもよい。または、ＴＭＡＨやＫＯＨ等の薬液を用いて、残存した基板１１６を除去してもよい。
【００８８】
次いで、ＳｉＯ2層１１８と第２無機絶縁層１０６ｂとの選択比が５以上のＣＦ系、ＣＨＦ系を含む混合ガスを用いて、プラズマエッチングによってＳｉＯ2層１１８を除去して、第１配線１０８の表面と第２無機絶縁層１０６ｂの表面を露出させる（図１１）。または、ＨＦ溶液を用いてＳｉＯ2層１１８を除去して第１配線１０８の表面と第２無機絶縁層１０６ｂの表面を露出させても良い。このような製造方法によって、第１配線１０８の表面と第２無機絶縁層１０６ｂの表面とは同一平面上に存在するように仕上がる。
【００８９】
ここで、最下層の配線層が有する第１配線１０８のバリア層１０８ｂをエッチング液で除去しても良い。または、そのままバリア層１０８ｂとしてバンプ形成用に用いても良い。
【００９０】
次いで、バリア層１０８ｂ上にスクリーン印刷を用いてフラックス１２８を塗布し、メタルマスク１３０を介して半田ボール１１０を配置する（図１２）。
【００９１】
次いで、半田ボール１１０をリフローさせて半田バンプ１１０を形成した後、ＩＰＡなどの有機溶剤でフラックス１２８を除去し、最後にサポート基板１２６と接着材１２４を除去する（図１３）。この状態で、半田バンプ１１０を介してパッケージ基板１０２または、半導体装置を接続することが可能となる。
【００９２】
以上、本実施形態に係るインターポーザの製造方法について説明した。以上のような製造方法によって、シリコン基板、ガラス基板等による貫通電極を用いないインターポーザ１００を容易に製造することができる。
【００９３】
更に、このような製造方法によって、有機絶縁層を含む第１絶縁層１１２が外部に露出しないインターポーザ１００を容易に製造することができる。
【００９４】
＜変形例＞  
図面を用いて、本変形例に係るインターポーザ１５０の構成及び製造方法について詳細に説明する。
［構成］  
先ず、本変形例に係るインターポーザ１５０の構成について詳細に説明する。図１４は、インターポーザ１５０の構成を説明する断面図である。
【００９５】
本変形例に係るインターポーザ１５０と、第１実施形態に係るインターポーザ１００とを比較すると、本変形例に係るインターポーザ１５０は、最下層の配線層が有する第１配線１０８に導通する複数のピラー１３２を更に備えている。ピラー１３２はパッケージ基板１０２とインターポーザ１００とを電気的に接続する柱状の端子である。
【００９６】
このような構成を有することによって、パッケージ基板１０２の微細化に伴う電極パッドの狭ピッチ化に対応することができる。
【００９７】
［製造方法］
本変形例に係るインターポーザの製造方法１５０は、第１実施形態に係るインターポーザ１００の製造方法において、図１１に示したＳｉＯ2層１１８を除去する工程までは共通するため、その説明は省略する。
【００９８】
図１５に示すように、ＳｉＯ2層１１８を除去した後、最下層の配線層側からスパッタリング法によりバリア層１３２ｂ及び導電層１３２ａを成膜する（図示せず）。次いでフォトレジスト１２０を塗布し、露光、現像してピラー１３２についてパターンニングする。導電層１３２ａに給電し、電解めっき法により導電層１３２ａを成長させる。
【００９９】
次いで、フォトレジスト１２０を剥離し、導電層１３２ａ及びバリア層１３２ｂをウエットエッチングによって除去してピラー１３２を形成する。次いで、ピラー１３２上に半田ボール１１０を配置し、リフローさせることにより半田バンプ１１０を形成する（図１６）。
【０１００】
次いで、サポート基板１２６と接着剤１２４とを除去し、図１４に示した本変形例に係るインターポーザ１５０が完成する。この状態で、半田バンプ１１０を介してパッケージ基板１０２や半導体装置と接合することができる。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
図面を用いて、本実施形態に係るインターポーザ２００の構成及び製造方法について詳細に説明する。  
［構成］  
先ず、本実施形態に係るインターポーザ２００の構成について詳細に説明する。図１７は、インターポーザ２００の構成を説明する断面図である。図１７ａは、インターポーザ２００の概略構成を説明する断面図であり、図１７ｂは、パッケージ基板１０２に実装したインターポーザ２００の表面付近の構成を説明する拡大断面図である。
【０１０２】
本実施形態に係るインターポーザ２００は、少なくとも多層配線１０４と、第２絶縁層１０６と、第１配線１０８とを備えている。
【０１０３】
多層配線１０４は、少なくとも一層の配線層が積層されて構成されている。配線層の各々は、配線１０８及び複数の第１絶縁層１１２を有している。
【０１０４】
複数の配線１０８の各々は、複数種の導電層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。本実施形態においては、複数の配線１０８の各々は、第１導電層１０８ａ及び第２導電層１０８ｂを有する２層構造を有している。第１導電層１０８ａ及び第２導電層１０８ｂの材料としては、それぞれ第１実施形態において説明した材料を用いることができ、本実施形態においても同様の材料を用いる。
【０１０５】
第２絶縁層１０６は、多層配線１０４の最下層側の表面及び最上層側の表面の内、少なくとも一方の表面を被覆している。第２絶縁層１０６は、複数種の絶縁層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。第２絶縁層１０６としては、第１絶縁層１１２が有する有機絶縁層よりもガスの透過率が低く、且つガスの放出率が低い材料を用いる。
【０１０６】
ここで言うガスとは、後述する半田バンプ１１０のリフロー時に有機絶縁層が放出するガスを指す。有機絶縁層から放出されるガスは主に、水分や炭素と酸素の結合化合物である。
【０１０７】
有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散すると、半田バンプ１１０の変形や接合不良が生じ、半導体実装が不安定となり、半導体装置の信頼性が低下してしまうという問題がある。
【０１０８】
有機絶縁層よりもガスの透過率が低く、且つガスの放出率が低い材料としては、例えば酸化珪素（ＳｉＯ2）や窒化珪素（ＳｉＮ）等の無機絶縁材料、又はテフロン（登録商標）等の有機絶縁材料が挙げられる。本実施形態においては、第２絶縁層１０６は、第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂの２層構造を有しており、第１無機絶縁層１０６ａは、第２無機絶縁層１０６ｂの上に配置されている。第１無機絶縁層１０６ａとしてＳｉＯ2、第２無機絶縁層１０６ｂとしてＳｉＮを用いている。尚、第２絶縁層１０６は必ずしもこれらの２層構造を要するわけではなく、ＳｉＯ2又はＳｉＮのいずれか一方の単層構造でも構わない。
【０１０９】
配線１０８がＣｕであって、Ｃｕとの密着力を高めたい場合には、ＳｉＮをＣｕと密着させることが好ましい。また、他の絶縁材料として、Ｓｉを含有する酸化炭化珪素（ＳｉＯＣ）、炭化珪素（ＳｉＣ）でも良い。両者ともＣｕとの密着力が強く、有機材料からの脱ガスを抑える効果もある。
【０１１０】
このような構成を有することによって、製造工程における半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【０１１１】
第１配線１０８は、第２絶縁層１０６を貫通している。これに伴い、第１配線１０８の一部の表面が外部に露出している。本実施形態においては、第１配線１０８の側壁が第２絶縁層１０６と接触している。
【０１１２】
このような構成を有することによって、シリコン基板、ガラス基板等を用いた貫通電極を介さずに、半導体装置の出力信号をパッケージ基板１０２に伝送することができる。これによって、信号の送受信の高速化、及び出力信号の伝送損失の低減が可能になる。
【０１１３】
本実施形態においては、第１配線１０８の外部に露出した表面は、第２絶縁層１０６の外部に露出した表面と同一の平面上に存在する。つまり、インターポーザ１００の表面のうち、第１配線１０８が配置された側は平坦である。
【０１１４】
このような構成を有することによって、パッケージ基板１０２への実装が容易になる。
【０１１５】
第１配線１０８は、複数種の導電層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。本実施形態においては、第１配線１０８は、第１導電層１０８ａ及び第２導電層１０８ｂを有する２層構造としている。以下では、特に第２導電層１０８ｂをバリア層１０８ｂとも呼び、バリア層１０８ｂは外部に露出している。これによって第１導電層１０８ａは絶縁層１０６及びバリア層１０８ｂによって表面を被覆され、外部に露出しない構成となっている。
【０１１６】
このような構成を有することによって、第１導電層１０８ａの酸化を防止し、パッケージ基板１０２との導通部における抵抗の増大を回避することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【０１１７】
本実施形態に係るインターポーザ２００は、複数の半田バンプ１１０を更に備えてもよい。複数の半田バンプ１１０の各々は、第１配線１０８に導通している。
【０１１８】
以上、本実施形態に係るインターポーザ２００の構成について説明した。以上のような構成を有することによって、半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することによる半田バンプ１１０の変形や接合不良を抑制することができる。これによって、安定した半導体実装が可能になり、信頼性の改善した半導体装置を提供することができる。
【０１１９】
［製造方法］
次いで、本実施形態に係るインターポーザ２００の製造方法について詳細に説明する。図１８乃至図２４は、本実施形態に係るインターポーザ２００の構成を説明する断面図である。
【０１２０】
先ず、支持基板としての基板１１６上にＳｉＯ2層１１８、第２絶縁層１０６、第１絶縁層１１２としての有機絶縁層をこの順で成膜する（図１８）。支持基板としては例えばＳｉ基板を用いることができる。ＳｉＯ2層１１８は、プラズマＣＶＤ法やスパッタリング法等を用いて成膜することができる。
【０１２１】
第２絶縁層１０６の成膜は、第２無機絶縁層１０６ｂを成膜し、第２無機絶縁層１０６ｂを被覆する第１無機絶縁層１０６ａを成膜することを含んでもよい。本実施形態においては、第２絶縁層１０６は第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂの２層構造を有し、第１無機絶縁層１０６ａとして酸化珪素（ＳｉＯ2）、第２無機絶縁層１０６ｂとして窒化珪素（ＳｉＮ）を形成する。
【０１２２】
このような製造方法によって、後述する半田バンプ１１０のリフロー時に、有機絶縁層中で発生するガスが半田バンプ１１０に到達及び拡散することを更に効果的に抑制することができる。
【０１２３】
次いで、第２絶縁層１０６上に有機絶縁層を含む第１絶縁層１１２を成膜する。第１絶縁層１１２は、複数種の絶縁層の積層構造であってもよく、単層構造であってもよい。第１絶縁層１１２は、少なくとも有機絶縁層を含む。本実施形態においては、第１絶縁層１１２としてポリイミドを用いる。
【０１２４】
次いで、第１絶縁層１１２及び第２絶縁層１０６を貫通する開口パターンを形成する。当該開口パターンの形成として、本実施形態においては、第１絶縁層１１２上にプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2層１１９を成膜する。更に、ＳｉＯ2層１１９上にフォトレジスト１２０を塗布し、フォトリソグラフィ工程によって、第１配線１０８についてパターニングを行う（図１９）。次いで、フォトレジスト１２０をマスクとしてＳｉＯ2層１１９をプラズマエッチングする（図２０）。
【０１２５】
次いで、第１絶縁層１１２、第１無機絶縁層１０６ａ、第２無機絶縁層１０６ｂの順にプラズマエッチングし、開口部を形成する（図２１）。このエッチング工程において、フォトレジスト１２０は第１絶縁層１１２のエッチング時に除去される。フォトレジスト１２０が除去された後は、第１絶縁層１１２がマスクとなり、第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂがエッチングされる。
【０１２６】
尚、第１絶縁層１１２として感光性の有機膜を用いる場合は、第１絶縁層１１２を露光及び現像してパターニングし、第１絶縁層１１２をマスクとして第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂをエッチングしてもよい。
【０１２７】
次いで、最下層の配線層が有する第１配線１０８を形成するために、基板１１６上にバリア層１０８ｂ、導電層１０８ｃをこの順で成膜する。バリア層１０８ｂは、スパッタリング法を用いて成膜することができる。導電層１０８ｃは、めっき給電のためのシード層であり、スパッタリング法又は無電解めっき法を用いて成膜することができる。本実施形態においては、導電層１０８ｃとして銅（Ｃｕ）を用いている。
【０１２８】
次いで、２層目の配線層が有する第２配線１０９のパターンを形成するために、基板１１６上にフォトレジスト１２０を塗布し、第２配線１０８を形成する領域のフォトレジスト１２０を選択的に露光して除去する（図２２（ａ））。
【０１２９】
次いで、電解めっき法により、既に成膜した導電層１０８ｃをシード層として、めっき成長させる（図２２（ｂ））。これによって、開口部を導体で充填すると共に第１配線１０８を形成する。
【０１３０】
次いで、フォトレジスト１２０を剥離し（図２３（ａ））、フォトレジスト１２０に覆われていたバリア層１０８ｂ及び導電層１０８ｃをウェットエッチングにより除去する。尚、ウェットエッチングの他に、イオンミリングして除去してもよい。以上の工程によって、基板１１６上に第２配線１０８を形成することができる（図２３（ｂ））。
【０１３１】
２層目の配線層が有する第２配線１０８を形成した後、２層目の配線層が有する第１絶縁層１１２を形成する。ここで、最下層の配線層と同様に、２層の絶縁層１０６（第１無機絶縁層１０６ａ及び第２無機絶縁層１０６ｂ）及び第１絶縁層１１２を形成して２層目の配線層としてもよい。また、第２配線１０８の上に直接第１絶縁層１１２を形成して２層目の配線層としてもよい。
【０１３２】
次いで、２層目の配線層と同様にして、その上に複数の配線層を形成する。尚、最上層の配線１０８は、実装用に例えばＣｕ／Ｎｉ／Ａｕといった層構造を有していてもよい。また、最上層の配線１０８に例えばＣｕピラーを形成してもよい。
【０１３３】
次いで、基板１１６を除去して、第１配線１０８及び第２絶縁層１０６を露出させる（図２４）。基板１１６を除去する方法は、第１実施形態で説明した方法と同様の方法を用いることができるため、詳細な説明は省略する。また、本実施形態においても、第１実施形態と同等に、最下層の配線層が有する第１配線１０８と導通する複数の半田バンプ１１０を配置することができる。
【０１３４】
以上、本実施形態に係るインターポーザ２００の製造方法について説明した。このような製造方法によって、シリコン基板、ガラス基板等による貫通電極を用いないインターポーザ２００を容易に製造することができる。
【０１３５】
更に、このような製造方法によって、有機絶縁層を含む第１絶縁層１１２が外部に露出しないインターポーザ２００を容易に製造することができる。
【０１３６】
＜第３実施形態＞
図面を用いて、本実施形態に係るインターポーザ３００の構成及び製造方法について詳細に説明する。
［構成］
先ず、本実施形態に係るインターポーザ３００の構成について詳細に説明する。図２５は、インターポーザ３００の構成を説明する断面図である。
【０１３７】
本実施形態に係るインターポーザ３００は、第１実施形態に係るインターポーザ１００と比較すると、以下の点で異なっている。インターポーザ３００の最上層及び最下層の配線層１０８の表面を、それぞれ第３絶縁層１０７及び第２絶縁層１０６が被覆している。更に、最上層と最下層に半田バンプ１１０が配置されている。
【０１３８】
このような構成を有することによって、一方の表面をパッケージ基板に、他方の表面を半導体装置に接続することができる。
【０１３９】
［製造方法］
本変形例に係るインターポーザの製造方法３００は、第１実施形態に係るインターポーザ１００の製造方法において、図７に示した第２配線１０９を形成する工程までは共通するため、その説明は省略する。
【０１４０】
第１実施形態に係るインターポーザ１００と同様の製造方法において、２層目の配線層が有する第２配線１０８を形成した後、最上層の配線層の直下の配線層まで形成する（図２６）。
【０１４１】
次いで、以下のようにして最上層の配線層を形成する。最上層の直下の配線層が有する配線１０８を覆う第１絶縁層１１２、第１無機絶縁層１０６a、第２無機絶縁層１０６ｂをこの順で成膜する（図２７）。第１無機絶縁層１０６ａ、第２無機絶縁層１０６ｂ、第１絶縁層１１２の材料としては、第１実施形態に係るインターポーザ１００において用いた材料を用いることができ、それぞれＳｉＮ、ＳｉＯ2、ポリイミドを用いる。
【０１４２】
次いで、第２絶縁層１０６ｂ上にフォトレジスト１２０を塗布し、露光及び現像してパターニングする。次いで、フォトレジスト１２０をマスクとして第１無機絶縁層１０６ａ、第２無機絶縁層１０６ｂをプラズマエッチングする（図２８）。次いで、最上層の直下の配線層が有する配線１０８が露出するまで、第１絶縁層１１２をプラズマエッチングする（図２９）。フォトレジスト１２０は、第１絶縁層１１２のプラズマエッチングと共に除去される。
【０１４３】
次いで、バリア層１０９ｂ、導電層１０９ｃをこの順で成膜する（図３０）。バリア層１０９ｂは、スパッタリング法を用いて成膜することができる。導電層１０９ｃは、めっき給電のためのシード層であり、スパッタリング法又は無電解めっき法を用いて成膜することができる。本実施形態においては、導電層１０９ｃとして銅（Ｃｕ）を用いている。
【０１４４】
次いで、電解めっき法により、既に成膜した導電層１０９ｃをシード層として、めっき成長させる（図３３）。
【０１４５】
次いで、表面に成長した導電層１０９ｃ及びバリア層１０９ｂを、第２無機絶縁層１０６ｂが露出するまでＣＭＰ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって研磨する（図３２）。
【０１４６】
次いで、表面に露出した導電層１０９ａの表面に、バリア層１０９ｄを形成する（図３３）。バリア層１０９ｄとしては導電層１０８ａ側から、例えばＮｉ及びＡｕの２層構造とし、無電解めっき法を用いて形成することができる。
【０１４７】
次いで、Ａｕ上に半田バンプ１１０を形成する（図３４）。半田バンプ１１０の形成は、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。
【０１４８】
次いで、基板１１６を除去する。基板１１６の除去は、第１実施形態で説明した方法を用いることができる。裏面にも半田バンプ１１６を形成して図２５に示した本実施形態に係るインターポーザ３００が完成する。
【０１４９】
最上層に半導体（Ｓｉ）チップを搭載した場合、ＳｉとＳｉＯ2／ＳｉＮの熱膨張率の差が小さいことから、半田バンプを介した接続で、熱サイクル試験などの信頼性が高くなる。Ｓｉの熱膨張率は３ｐｐｍ、ＳｉＯ2の熱膨張率はは０．５ｐｐｍ、ＳｉＮの熱膨張率は３ｐｐｍと比較的近い。有機材料は一般に数十ｐｐｍと大きく、搭載したＳｉチップとの熱膨張差に起因して接続の信頼性が低下する。
【０１５０】
以上、本発明の好ましい態様を第１実施形態乃至第３実施形態によって説明した。しかし、これらは単なる例示に過ぎず、本発明の技術的範囲はそれらには限定されない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の変更が可能であろう。よって、それらの変更も当然に、本発明の技術的範囲に属すると解されるべきである。
【実施例】
【０１５１】
本発明に係るインターポーザと、従来構造のインターポーザを作製し、熱サイクル試験を行った結果について説明する。
【０１５２】
図３５は、熱サイクル試験に用いたインターポーザの構造を説明する断面図である。この試験では、パッケージ基板とインタポーザを作製し、半田バンプで両者を接続した。
【０１５３】
図３５の構造を使用して−４５〜１２５℃の温度サイクル試験を行った。１０００回の熱サイクル後、パケージ基板とインターポーザ間を図中の点線に沿って通電し、半田バンプ部の接続状態を調べた。半田バンプがパッケージ基板とインターポーザに対して十分な強度で接合をしていないと、接続不良により抵抗値の増加が起こる。
【０１５４】
各サンプルの第１配線層の構造を図３６にした。図３６（a）は、第１実施形態において、配線１０８を銅の単層とし、第１配線層を有機膜（ポリイミド）の層間絶縁層１１３で形成した構造（実施例１）である。図３６（ｂ）は、第２実施形態の構造において配線を銅の単層とし、第１配線層を有機膜（ポリイミド）の層間絶縁層１１３で形成した構造（実施例２）である。図３６（ｃ）は、第１配線層を有機膜（ポリイミド）の層間絶縁層１１３で形成した従来構造（比較例１）である。図３６（ｄ）は、第１配線層をプラズマＣＶＤ法で成膜したＳｉＯ2の層間絶縁層１１２で形成した従来構造（比較例２）である。
【０１５５】
上記の実施例及び比較例の構造において、インターポーザの多層配線は４層の配線を有する。最上層の配線層には層間絶縁層を形成せず、配線は露出している。第２〜第３配線層はポリイミドで形成した。
【０１５６】
１サンプルで、半田バンプ数1万個を介して通電できる構造となっている。また、サンプル数は１００個で不良率を調べた。
【０１５７】
熱サイクル試験の後の不良率は、実施例１の構造で０％、実施例２の構造で６％の不良が発生したのに対して、比較例１の構造では６５％、比較例２では８８％の不良が発生した。
【０１５８】
比較例１は、半田ボールのリフロー時、第１配線層で用いた有機膜からの脱ガスにより半田ボールが酸化、あるいは変形によって接続強度が不足しており、熱サイクル試験で高い不良率を示した。比較例２では、第１配線層で用いたＳｉＯ2とパッケージ基板を構成するエポキシ材料との熱膨張率の差から、半田バンプ内に残留応力による歪が発生し、接合強度が低下して高い不良率が発生した。
【０１５９】
実施例１と実施例２の構造は、第１配線層の有機膜からの脱ガスを第１絶縁層（ＳｉＯ2）と第２絶縁層（ＳｉＯ2）が防止して、半田バンプの酸化や変形を抑えた。また、第１配線層のポリイミドとパッケージ基板のエポキシの熱膨張率の差が小さいため、半田ボール内に残留応力が発生しないため、歪による接続強度の低下が起こらず高い強度を保つことができたため、不良率が低くなった。
【０１６０】
実施例２の構造は、わずかに不良が発生したことから、実施例１の構造の方が更に強い接合強度を維持できたと考えられる。
【符号の説明】
【０１６１】
１００：インターポーザ、  １０２：パッケージ基板、  １０４：多層配線、  １０６：第２絶縁層、  １０６ａ、１０６ｂ：無機絶縁層、  １０８、１０９：配線、  １１０：半田バンプ、  １１２、１１３：第１絶縁層、  １１６：基板、  １１８、１１９：ＳｉＯ2層、  １２０：フォトレジスト、  １２０ａ：開口部、  １２２：ビア、  １２４：接着剤、  １２６：サポート基板、  １２８：フラックス、  １３０：メタルマスク、  １３２：ピラー
【図１】
2020129680.tif 000003
【図２】
2020129680.tif 000004
【図３】
2020129680.tif 000005
【図４】
2020129680.tif 000006
【図５】
2020129680.tif 000007
【図６】
2020129680.tif 000008
【図７】
2020129680.tif 000009
【図８】
2020129680.tif 000010
【図９】
2020129680.tif 000011
【図１０】
2020129680.tif 000012
【図１１】
2020129680.tif 000013
【図１２】
2020129680.tif 000014
【図１３】
2020129680.tif 000015
【図１４】
2020129680.tif 000016
【図１５】
2020129680.tif 000017
【図１６】
2020129680.tif 000018
【図１７】
2020129680.tif 000019
【図１８】
2020129680.tif 000020
【図１９】
2020129680.tif 000021
【図２０】
2020129680.tif 000022
【図２１】
2020129680.tif 000023
【図２２】
2020129680.tif 000024
【図２３】
2020129680.tif 000025
【図２４】
2020129680.tif 000026
【図２５】
2020129680.tif 000027
【図２６】
2020129680.tif 000028
【図２７】
2020129680.tif 000029
【図２８】
2020129680.tif 000030
【図２９】
2020129680.tif 000031
【図３０】
2020129680.tif 000032
【図３１】
2020129680.tif 000033
【図３２】
2020129680.tif 000034
【図３３】
2020129680.tif 000035
【図３４】
2020129680.tif 000036
【図３５】
2020129680.tif 000037
【図３６】
2020129680.tif 000038