(57)【要約】【課題】ビアホールの上端の縁における導電膜の断線を抑制することができる基板の製造方法を提供する。【解決手段】基板の製造方法は、下部層としてのシリコン基板２０１と、その上側に重なり、貫通するビアホール２１０を有する絶縁層としてのガラス基板２０３ａと、前記ビアホールの内面を覆う導電膜としての金属配線２１１とを備える基板の製造方法であって、前記絶縁層に対して、前記上面に凹部または貫通する孔を形成するビアホール下穴形成工程と、前記絶縁層の前記上面にブラスト処理を施すことによって、前記凹部または前記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、前記凹部または前記孔がビアホール２１０となるように加工するビアホール形状仕上げ工程と、前記ビアホールの内面および前記ビアホールの底面として露出する前記下部層を覆うように前記導電膜を形成するビアホール導電膜仕上げ工程とを含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部層と、
前記下部層の上側に重なり、上面を有し、前記下部層を露出させるように貫通するビアホールを有する絶縁層と、
前記ビアホールの内面を覆う導電膜とを備える基板の製造方法であって、
前記絶縁層に対して、前記上面に凹部を形成するか、または、前記上面に前記下部層を露出させるように貫通する孔を形成するビアホール下穴形成工程と、
前記絶縁層の前記上面にブラスト処理を施すことによって、前記凹部または前記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、前記凹部または前記孔が前記ビアホールとなるように加工するビアホール形状仕上げ工程と、
前記ビアホールの内面と前記絶縁層の上面とを連続的に覆うように導電膜を形成するビアホール導電膜仕上げ工程とを含む、基板の製造方法。
【請求項２】
前記ビアホール下穴形成工程で形成するものは、前記絶縁層を貫通せず前記上面に設けられる前記凹部である、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項３】
前記下部層は導電層または半導体層である、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項４】
前記ビアホールは、底部に向かうにつれて開口面積が小さくなっていく形状に形成される、請求項１に記載の基板の製造方法。
【請求項５】
下部層と、
前記下部層の上側に重なり、上面を有し、前記下部層を露出させるように貫通するビアホールを有する絶縁層と、
前記ビアホールの内面と前記絶縁層の上面とを連続的に覆う導電膜とを備え、
前記ビアホールの上側の縁が丸みを帯びており、前記絶縁層の上面がブラスト処理された痕跡を有する、基板。
【請求項６】
前記下部層は導電層または半導体層である、請求項５に記載の基板。
【請求項７】
前記ビアホールの底部において前記導電層または前記半導体層は凹んでいる、請求項６に記載の基板。
【請求項８】
前記ビアホールは、底部に向かうにつれて開口面積が小さくなっている、請求項５から７のいずれかに記載の基板。
【請求項９】
前記ビアホールの上側の縁の丸みは、断面形状で見たときの曲率半径が、前記ビアホールの上端における直径の１／１０以上である、請求項５から８のいずれかに記載の基板。
【請求項１０】
請求項５から９のいずれかに記載の基板を備える電子部品。
【請求項１１】
前記絶縁層はガラス基板であり、前記下部層はシリコン基板であるところの請求項５から９のいずれかに記載の基板を備える半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の製造方法、基板、これを備える電子部品および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−１８６３７６号公報（特許文献１）の図１には一般的なＭＥＭＳ素子パッケージの断面図が示されている。ビアホールはサンドブラスト加工により形成され、このビアホールの内部を覆うように金属膜が形成されることにより外部電極パッドが形成されている。関連部分だけを取り出して示すと、図１７に示すような構造である。絶縁層１０３を貫通して下側の下部層１０５を露出させるようにビアホール１０６が設けられ、ビアホール１０６に外部電極パッド１０７が形成されている。
【特許文献１】特開２００６−１８６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のようなＭＥＭＳ素子パッケージにおいてはビアホール１０６の上端の縁が角張っている。そのため、外部電極パッドとしての金属膜１０７を形成したときに金属膜１０７がビアホール１０６の上端の縁をうまく連続して覆うことができずに断線してしまうという問題があった。
【０００４】
図１８に示すようなシリコン層１の上にガラス層３が載った構造においてビアホール１０が形成された場合も同様であり、このビアホール１０を金属膜で覆う際に縁１２において断線するおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、ビアホールの上端の縁における導電膜の断線を抑制することができる基板の製造方法、基板、これを備える電子部品および半導体装置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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明に基づく基板の製造方法は、下部層と、上記下部層の上側に重なり、上面を有し、上記下部層を露出させるように貫通するビアホールを有する絶縁層と、上記ビアホールの内面を覆う導電膜とを備える基板の製造方法であって、上記絶縁層に対して、上記上面に凹部を形成するか、または、上記上面に上記下部層を露出させるように貫通する孔を形成するビアホール下穴形成工程と、上記絶縁層の上記上面にブラスト処理を施すことによって、上記凹部または上記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、上記凹部または上記孔が上記ビアホールとなるように加工するビアホール形状仕上げ工程と、上記ビアホールの内面と上記絶縁層の上面とを連続的に覆うように導電膜を形成するビアホール導電膜仕上げ工程とを含む。したがって、ビアホールの上端の縁における導電膜の断線を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ビアホールの上端が絶縁層との間で鋭利なエッジをなすのではなく、丸みを帯びたなだらかな面となるように加工されるので、このビアホールに配線としての導電膜を形成する際には断線することなく確実に連続的に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
（実施の形態１）
（製造方法）
図１〜図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法について説明する。本実施の形態における基板の製造方法は、下部層と、前記下部層の上側に重なり、上面を有し、前記下部層を露出させるように貫通するビアホールを有する絶縁層と、前記ビアホールの内面を覆う導電膜とを備える基板の製造方法であって、前記絶縁層に対して、前記上面に凹部を形成するか、または、前記上面に前記下部層を露出させるように貫通する孔を形成するビアホール下穴形成工程と、前記絶縁層の前記上面にブラスト処理を施すことによって、前記凹部または前記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、前記凹部または前記孔が前記ビアホールとなるように加工するビアホール形状仕上げ工程と、前記ビアホールの内面と前記絶縁層の上面とを連続的に覆うように導電膜を形成するビアホール導電膜仕上げ工程とを含む。
【０００９】
より具体的には、まず図１に示すように、下部層としてのシリコン層１の上に絶縁層としてのガラス層３が配置されている。この状態で、ビアホール下穴形成工程を行なう。すなわち、図２に示すようにガラス層３の上面にフィルムレジスト８を形成する。フィルムレジスト８は一旦全面に設けた後にパターニングする。図２はフィルムレジスト８をパターニングした後の状態を示す。この状態で、ガラス層３の上面に対してブラスト加工を行なう。こうすることで、図３に示す状態に至る。ここでのブラスト加工を「ハーフ加工」ともいう。ビアホールを完全に形成するのではなく形成途中段階まで加工するからである。この時点では、フィルムレジスト８に覆われていない領域においてガラス層３が掘られて凹部９が形成されるが、凹部９はガラス層３を貫通する深さには至っていない。フィルムレジスト８を剥離することによって、図４に示す状態に至る。ここまでがビアホール下穴形成工程である。
【００１０】
次に、ビアホール形状仕上げ工程を行なう。すなわち、ガラス層３の上面に対してブラスト加工を行なう。このブラスト加工は、前記凹部または前記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、前記凹部または前記孔が前記ビアホールとなるように加工するものである。ここでいう「前記孔」とは絶縁層を貫通するものを指す。ただし、ここではビアホール下穴形成工程によって形成されたものが「前記孔」ではなく「前記凹部」すなわち図３に示した凹部９のように絶縁層をまだ貫通していない凹部である場合を例にとって、説明を続ける。
【００１１】
ビアホール形状仕上げ工程で行なうブラスト加工によって、凹部９はより深くなり、図５に示すようにガラス層３を貫通してシリコン層１に至る。ガラス層３の上面は全面にわたってブラスト加工によって除去されるのでガラス層３自体が薄くなっている。同時に凹部９の縁がブラスト加工によって部分的に除去されて丸みを帯びる。こうして凹部９がビアホール１０となる。ここまでがビアホール形状仕上げ工程である。
【００１２】
ビアホール下穴形成工程によって形成されたものが絶縁層を貫通する「孔」であった場合も、ビアホール形状仕上げ工程で行なうブラスト加工によって、孔の形状がさらに整えられ、所望のビアホールが得られる。
【００１３】
次に、ビアホール導電膜仕上げ工程を行なう。この工程は、前記ビアホールの内面と前記絶縁層の上面とを連続的に覆うように導電膜を形成するものであり、たとえば図６に示すようにビアホール１０に導電膜１１を形成する。
【００１４】
（作用・効果）
本実施の形態では、ビアホールの上端が絶縁層との間で鋭利なエッジをなすのではなく、丸みを帯びたなだらかな面となるように加工されるので、このビアホールに配線としての導電膜を形成する際には断線することなく確実に連続的に形成することができる。
【００１５】
なお、従来技術によるビアホールと本実施の形態で仕上げた場合のビアホールとで、断面形状の測定結果を比較すると図７に示すとおりである。縦軸および横軸の単位はμｍである。曲線９１が従来技術によるビアホールの断面形状を表し、曲線９３が本実施の形態における製造方法で得たビアホールの断面形状を表す。図７においては、従来技術ではビアホールの上端の縁は円Ａで示すように鋭く角張っていたのに対して、本実施の形態ではビアホールの上端の縁は楕円Ｂに示すようになだらかとなっていることが確認できる。
【００１６】
本実施の形態では、ブラスト加工を２段階に分け、まずビアホール下穴形成工程としてハーフ加工を行なってからフィルムレジスト８を除去し、その後でビアホール形状仕上げ工程としてさらなるブラスト加工を行なっていた。この２段階のブラスト加工のそれぞれの直後の断面形状を図８に示す。曲線９２がハーフ加工直後のビアホールの断面形状、すなわちビアホール下穴形成工程で得たビアホールの断面形状を表し、曲線９３がビアホール形状仕上げ工程で得たビアホールの断面形状を表す。図８からは、ビアホール以外の部分においてもブラスト加工によって絶縁層上面が削られていることも読み取れる。
【００１７】
なお、前記ビアホール下穴形成工程で形成するものは、前記絶縁層を貫通せず前記上面に設けられる前記凹部であることが好ましい。ビアホール下穴形成工程を終えた時点で既に凹部が絶縁層を貫通している状態、すなわち「孔」であっても本発明の効果を得ることはできるが、ビアホール下穴形成工程では凹部は絶縁層を貫通しない程度のものであった方が、この後の工程で行なうブラスト加工によって初めて絶縁層を貫通させて径の小さなビアホールとすることができるので、好都合である。
【００１８】
なお、図７および図８においては、説明の便宜上、ビアホールの断面形状を示す曲線９３の下端は閉じた状態となっているが、実際にはビアホールの下端は絶縁層の下面に達することによって開口している。
【００１９】
さらに、前記下部層は導電層または半導体層であることが好ましい。
さらに、前記ビアホールは、底部に向かうにつれて開口面積が小さくなっていく形状に形成されることが好ましい。ビアホールの側面は垂直に切り立っているよりも底部に向かうにつれて開口面積が小さくなっていく形状であった方がビアホールの縁をよりなだらかにすることができ、より確実に断線を防止することができるからである。
【００２０】
（実施の形態２）
（製造方法）
図９〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法について説明する。本実施の形態における基板の製造方法は、実施の形態１で説明したものと同様であるが、この製造方法で得られる基板は、角速度センサに用いられるものである。
【００２１】
まず、本実施の形態における基板の製造方法で得られる角速度センサの平面図を図９に示す。ここでは多数のキャビティが平面的に配列されている。その一部の断面の拡大を図１０に示す。角速度センサ２５０は、ガラス基板２０３ａ、シリコン基板２０１、ガラス基板２０３ｂを重ねた構造となっており、内部に複数のキャビティ２０５が設けられている。各キャビティ２０５の内部においては、シリコン基板２０１が所定の平面形状に加工されてブリッジ状に浮いて他の部分に支えられている。キャビティ２０５同士の間においてはガラス基板２０３ａを貫通してシリコン基板２０１に至るようなビアホール２１０が形成されており、このビアホール２１０の内面および底面を覆うように金属配線２１１が設けられている。
【００２２】
まず、図１１に示すように、下部層としてのシリコン基板２０１の上に絶縁層としてのガラス基板２０３ａが貼られている。下部層としてのシリコン層２０１の下側にもガラス基板２０３ｂが貼られている。これらの積層体の内部にはキャビティ２０５が形成されている。キャビティ２０５の内部にはシリコン層２０１が所定の形状に加工された部分がブリッジ状に保持されている。この時点では、ガラス基板２０３ａの上面は平坦である。
【００２３】
この状態で、ビアホール下穴形成工程を行なう。すなわち、図１２に示すようにガラス基板２０３ａの上面にフィルムレジスト２０８を形成する。フィルムレジスト２０８は一旦全面に設けた後にパターニングする。この状態で、ガラス基板２０３ａの上面に対してブラスト加工を行なう。この段階でのブラスト加工は実施の形態１で述べた「ハーフ加工」に相当する。このハーフ加工により、図１３に示す状態に至る。この時点では、フィルムレジスト２０８に覆われていない領域においてガラス基板２０３ａが掘られて凹部２０９が形成されるが、凹部２０９はガラス基板２０３ａを貫通する深さには至っていない。フィルムレジスト２０８を剥離することによって、図１４に示す状態に至る。ここまでがビアホール下穴形成工程である。
【００２４】
次に、ビアホール形状仕上げ工程を行なう。すなわち、ガラス基板２０３ａの上面に対してブラスト加工を行なう。このブラスト加工は、前記凹部または前記孔の上側の縁を部分的に除去しつつ、前記凹部または前記孔が前記ビアホールとなるように加工するものである。本実施の形態においては、このブラスト加工によって、凹部２０９はより深くなり、図１５に示すようにガラス基板２０３ａを貫通してシリコン基板２０１に至る。ガラス基板２０３ａの上面は全面にわたってブラスト加工によって除去されるのでガラス基板２０３ａ自体が薄くなっている。同時に凹部２０９の縁がブラスト加工によって部分的に除去されて丸みを帯びる。こうして凹部２０９がビアホール２１０となる。ここまでがビアホール形状仕上げ工程である。
【００２５】
次に、ビアホール導電膜仕上げ工程を行なう。この工程は、前記ビアホールの内面および前記ビアホールの底面として露出する前記下部層を覆うように導電膜を形成するものであり、ビアホール２１０に金属配線２１１を形成することによって、図１０に示した角速度センサの構造を得ることができる。
【００２６】
（作用・効果）
本実施の形態では、角速度センサに設けられるビアホールの上端が絶縁層との間で鋭利なエッジをなすのではなく、丸みを帯びたなだらかな面となるように加工されているので、ビアホールに金属配線を形成する際には断線することなく確実に連続的に形成することができる。
【００２７】
（実施の形態３）
（構成）
本発明に基づく実施の形態３として、基板の構成について説明する。実施の形態１，２で製造方法について説明する際に既に示した構成と重複する部分もあるが、本発明に基づく基板としての特徴を明確にするために改めて説明する。
【００２８】
本実施の形態における基板は、下部層と、前記下部層の上側に重なり、上面を有し、前記下部層を露出させるように貫通するビアホールを有する絶縁層と、前記ビアホールの内面と前記絶縁層の上面とを連続的に覆う導電膜とを備え、前記ビアホールの上側の縁が丸みを帯びており、前記絶縁層の上面がブラスト処理された痕跡を有する。
【００２９】
すなわち、第１の例としては、図６に示したようなものであればよく、この基板は、下部層としてのシリコン層１と、その上側に重なり、上面を有し、シリコン層１を露出させるように貫通する絶縁層としてのガラス層３と、ビアホール１０の内面およびガラス層３の上面を連続的に覆う導電膜１１とを備える。ビアホール１０の上側の縁は丸みを帯びている。ガラス層３の上面はブラスト処理された痕跡を有する。
【００３０】
第２の例としては、図１０に示したようなものであればよい。この基板は角速度センサであるが、下部層としてのシリコン基板２０１と、その上側に重なり、上面を有し、シリコン基板２０１を露出させるように貫通する絶縁層としてのガラス基板２０３ａと、ビアホール２１０の内面およびガラス基板２０３ａの上面を連続的に覆う金属配線２１１とを備える。ビアホール２１０の上側の縁は丸みを帯びている。ガラス基板２０３ａの上面はブラスト処理された痕跡を有する。
【００３１】
前記下部層は導電層または半導体層であることが好ましい。
前記ビアホールの底部において前記導電層または前記半導体層は凹んでいることが好ましい。下部層としての導電層または半導体層がビアホールの底部において凹んでいなくても導電膜による電気的接続は行なえるが、凹んでいる方が接続がより確実に行なえるからである。
【００３２】
前記ビアホールは、底部に向かうにつれて開口面積が小さくなっていることが好ましい。このようになっていれば、ビアホールの縁をよりなだらかにすることができ、導電膜を形成することによる電気的接続をより確実にすることができるからである。
【００３３】
前記ビアホールの上側の縁の丸みは、断面形状で見たときの曲率半径が、前記ビアホールの上端における直径の１／１０以上であることが好ましい。すなわち、図１６に示すように、ビアホールの上側の縁の丸みの曲率半径Ｒが、ビアホールの上端における直径Ｄの１／１０以上であることが好ましい。ビアホールの上部がこのような丸みを有することにより、ビアホールに金属配線を形成する際には、より確実に断線を避けて金属配線を連続的に形成することができる。
【００３４】
なお、図１６では、説明の便宜上、ビアホールの断面形状を示す曲線９３の下端は閉じた状態となっているが、実際にはビアホールの下端は絶縁層の下面に達することによって開口している。
【００３５】
本発明に基づく電子部品は、上述のいずれかの基板を備える電子部品である。このような電子部品であれば、断線が発生する確率をきわめて低く抑え、信頼性の高い電子部品とすることができる。
【００３６】
本発明に基づく半導体装置は、前記絶縁層はガラス基板であり、前記下部層はシリコン基板であるところの上述のいずれかの基板を備える。このような半導体装置であれば、断線が発生する確率をきわめて低く抑え、信頼性の高い半導体装置とすることができる。
【００３７】
なお、「ブラスト加工」としては、サンドブラスト加工が代表的である。「ブラスト加工」の概念の中には、金属、セラミック、ガラス、プラスチックなどの粒を気体の流れに乗せて吹き付ける乾式のブラスト加工と、前述の粒を水などの液体の流れに乗せて吹き付ける湿式のブラスト加工との両方の概念が含まれる。
【００３８】
なお、実施の形態では、ビアホール下穴形成工程は、ブラスト加工で行なう例を示したが、この工程においては、ブラスト加工以外の加工方法を用いてもよい。たとえばレーザ加工、ドライエッチング、ドリル加工などを用いてもよい。
【００３９】
本発明は、ビアホールが形成される基板を有する様々な電子部品に適用可能である。さらに、電子部品そのものを構成する基板に限られず、実装基板など様々な基板においても適用可能である。
【００４０】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図７】従来技術によるビアホールの断面形状と、本発明に基づく実施の形態１で仕上げた場合のビアホールの断面形状とを比較するグラフである。
【図８】本発明に基づく実施の形態１における基板の製造方法の２段階のブラスト加工のそれぞれの直後の断面形状を比較するグラフである。
【図９】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法で得られる角速度センサの平面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法で得られる角速度センサの部分断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図１４】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態２における基板の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態３における基板に形成されたビアホールの上側の縁の丸みに関する説明図である。
【図１７】従来技術に基づく基板の第１の例のビアホール近傍の断面図である。
【図１８】従来技術に基づく基板の第２の例のビアホール近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  シリコン層、３  ガラス層、８，２０８  フィルムレジスト、９，２０９  凹部、１０，１０６，２１０  ビアホール、１１  導電膜、１２  縁、９１，９２，９３  曲線、１０３  絶縁層、１０５  下部層、１０７  金属膜、２０１  シリコン基板、２０３ａ，２０３ｂ  ガラス基板、２０５  キャビティ、２１１  金属配線、２５０  角速度センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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