(57)【要約】【課題】表面実装の際の処理に対して十分な強度を有する貫通電極を備えた貫通電極基板を簡単に製造することができる貫通電極基板の製造方法及び貫通電極基板を提供すること。【解決手段】本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法は、シリコン基板１にその厚さ方向に貫通した穴部２を形成して、前記厚さ方向に連続した梁１ｂで支持された貫通電極部１ａを残存させる工程と、前記梁１ｂを熱酸化して前記穴部２を絶縁層３で埋めることにより、シリコンで構成され、前記厚さ方向に貫通した貫通電極４を形成する工程と、を具備することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板にその厚さ方向に貫通した穴部を形成して、前記厚さ方向に連続した梁で支持された貫通電極部を残存させる工程と、前記梁を熱酸化して前記穴部を絶縁層で埋めることにより、シリコンで構成され、前記厚さ方向に貫通した貫通電極を形成する工程と、を具備することを特徴とするシリコン貫通電極基板の製造方法。
【請求項２】
前記梁を熱酸化すると共に前記穴部にシリコン酸化物を被着することにより、前記穴部を絶縁層で埋めることを特徴とする請求項１記載のシリコン貫通電極基板の製造方法。
【請求項３】
厚さ方向に貫通した第１穴部を有するシリコン基板と、前記第１穴部を埋め込むように設けられ、前記厚さ方向に貫通した第２穴部を有する絶縁層と、前記第２穴部を埋め込むように設けられ、シリコンで構成された貫通電極と、を具備し、前記絶縁層は、前記貫通電極の位置と異なる位置で厚さ方向に貫通した界面を有し、前記界面が平面視において不連続であることを特徴とするシリコン貫通電極基板。
【請求項４】
導電部を有するセンサ基板と、前記導電部と前記貫通電極とが電気的に接続するように、前記センサ基板上に配置された請求項３記載のシリコン貫通電極基板と、を具備することを特徴とする物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイスに用いられるシリコン貫通電極基板の製造方法及びシリコン貫通電極基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスにおいては小型化・軽量化が求められており、この要求を満足するためには、電子デバイスにおける配線距離を短くする必要がある。このように配線距離を短くするためには、電子デバイスの厚さ方向に素子を積層し、素子を接続する。このように、電子デバイスの厚さ方向に素子を積層したり、接続したりするためには、貫通電極が必要となり、貫通電極を備えた基板が求められる。
【０００３】
このような貫通電極基板としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。この貫通電極基板は、シリコン基板の一方の主面側から他方の主面側に貫通する貫通孔の壁面に形成された熱酸化膜と、この熱酸化膜の内側の貫通孔に設けられた導電性部材と、から構成されている。特許文献１に開示されている方法では、シリコン基板に貫通孔を設けた後に、熱酸化を行って貫通孔の壁面に熱酸化膜を形成し、その後導電性部材を貫通孔に形成する。
【特許文献１】特開平９−３１２１９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、貫通電極基板において、基板材料と貫通電極の材料とを同じにして、例えばシリコンを用いて、特許文献１に開示されている方法よりも簡単に貫通電極基板を製造する方法がある。図３は、基板材料と貫通電極の材料とが同じである貫通電極基板の製造方法を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）は製造工程を説明するための図であり、（ｄ）は製造された貫通電極基板の平面図である。
【０００５】
この方法においては、図３（ａ）に示すように、シリコン基板１１に貫通電極に対応する突起１１ｂが形成されるように凹部１１ａ（ここでは円環状の凹部）を形成する。この凹部１１ａは、ドライエッチングなどにより形成する。そして、シリコン基板１１を熱酸化し、シリコン酸化物を被着することにより、図３（ｂ）に示すように、凹部１１ａに絶縁層１２を埋め込む。シリコン酸化物の被着はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などにより行う。その後、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板１１の両面を研磨することにより、両主面を平滑にする。これにより、シリコン基板１１に埋め込まれた絶縁層１２内に貫通電極１４を形成することができる。
【０００６】
しかしながら、このような方法で凹部１１ａを熱酸化して、さらにシリコン酸化膜を被着して絶縁層１２を埋め込むと、凹部１１ａの両壁面１１ｃ，１１ｄから成膜されたシリコン酸化膜（熱酸化膜を含む）が接触する部分で界面１３が形成される。この界面１３は、図３（ｄ）に示すように、貫通電極１４の周りに連続して形成される。このように、貫通電極１４の周りに連続して界面１３が存在した状態で、貫通電極１４に、例えばワイヤボンディングのような力が加わると、すなわち、貫通電極１４に図３（ｃ）に示す矢印方向の力が加わると、接合力が弱い界面１３で絶縁層１２が貫通電極１４と共に脱落する恐れがある（界面１３よりも内側の部分が矢印方向に抜け落ちてしまう）。したがって、このような貫通電極基板は、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有していない。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有するシリコン貫通電極を備えた貫通電極基板を簡単に製造することができるシリコン貫通電極基板の製造方法及び貫通電極基板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】
【０００８】
本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法は、シリコン基板にその厚さ方向に貫通した穴部を形成して、前記厚さ方向に連続した梁で支持された貫通電極部を残存させる工程と、前記梁を熱酸化して前記穴部を絶縁層で埋めることにより、シリコンで構成され、前記厚さ方向に貫通した貫通電極を形成する工程と、を具備することを特徴とする。
【０００９】
この方法によれば、強度が弱い界面部分が断続的に点在している状態となるので、界面で絶縁層が破断してしまうことを防止できる。このため、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有するシリコン貫通電極を備えた貫通電極基板を製造することができる。
【００１０】
本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法においては、前記梁を熱酸化すると共に前記穴部にシリコン酸化物を被着することにより、前記穴部を絶縁層で埋めることが好ましい。
【００１１】
本発明のシリコン貫通電極基板は、厚さ方向に貫通した第１穴部を有するシリコン基板と、前記第１穴部を埋め込むように設けられ、前記厚さ方向に貫通した第２穴部を有する絶縁層と、前記第２穴部を埋め込むように設けられ、シリコンで構成された貫通電極と、を具備し、前記絶縁層は、前記貫通電極の位置と異なる位置で厚さ方向に貫通した界面を有し、前記界面が平面視において不連続であることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、貫通電極の位置と異なる位置で厚さ方向に貫通した絶縁層の界面が平面視において不連続である、すなわち強度が弱い界面部分が断続的に点在している状態となるので、界面で絶縁層が破断してしまうことを防止できる。このため、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有するシリコン貫通電極を備えた貫通電極基板となる。
【００１３】
本発明の物理量センサは、導電部を有するセンサ基板と、前記導電部と前記貫通電極とが電気的に接続するように、前記センサ基板上に配置された上記シリコン貫通電極基板と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリコン基板にその厚さ方向に貫通した穴部を形成して、前記厚さ方向に連続した梁で支持された貫通電極部を残存させ、前記梁を熱酸化して前記穴部を絶縁層で埋めることにより、シリコンで構成され、前記厚さ方向に貫通した貫通電極を形成するので、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有するシリコン貫通電極を備えた貫通電極基板を簡単に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法においては、シリコン基板にその厚さ方向に貫通した穴部を形成して、前記厚さ方向に連続した梁で支持された貫通電極部を残存させ、前記梁を熱酸化して前記穴部を絶縁層で埋めることにより、シリコンで構成され、前記厚さ方向に貫通した貫通電極を形成する。
【００１６】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るシリコン貫通電極基板の製造方法を説明するための図である。本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法においては、まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１にその厚さ方向に貫通した穴部（第１穴部：貫通孔）２を形成する。シリコン基板１に穴部２を形成する場合には、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のようなドライエッチングを用いる。
【００１７】
このとき、厚さ方向に連続した梁１ｂで支持された貫通電極部１ａが残存する。すなわち、貫通電極となる貫通電極部１ａは、厚さ方向に連続しており、同じく厚さ方向に連続している梁１ｂによりシリコン基板１に対して支持されている。このように、シリコン基板１、梁１ｂ、及び貫通電極部１ａは、いずれも厚さ方向に連続しており、一体として構成されている。
【００１８】
梁１ｂの幅ｗについては、後述する熱酸化処理により梁１ｂ全体が熱酸化されるように適宜設定することができる。
【００１９】
本発明のシリコン貫通電極基板の製造方法においては、次に、図１（ｂ）に示すように、梁１ｂを熱酸化して穴部２を絶縁層３で埋める。この場合、熱酸化のみで穴部２を埋めても良く（すなわち絶縁層３がすべて熱酸化膜である）、熱酸化に加えて、穴部２にシリコン酸化物を被着して絶縁層３を形成しても良い（すなわち絶縁層３が熱酸化膜及び成膜によるシリコン酸化膜）。シリコン酸化物を被着する方法としては、ＣＶＤ法などを挙げることができる。
【００２０】
このように、このシリコン貫通電極基板は、穴部２に絶縁層３を形成して、シリコンで構成され、厚さ方向に貫通した貫通電極４を形成する。これにより、シリコン基板１の厚さ方向に貫通した穴部（第１穴部）に絶縁層３が埋め込まれており、その絶縁層３の厚さ方向（シリコン基板１の厚さ方向）に貫通した穴部（第２穴部）に貫通電極４が埋め込まれている構成を採る。すなわち、このシリコン貫通電極基板においては、貫通電極４がシリコン貫通電極基板の両主面で露出し、絶縁層３によりシリコン基板１と貫通電極４とが電気的に絶縁されている。このため、シリコン貫通電極基板の両主面にそれぞれ実装あるいは形成された素子や導電部を、貫通電極４により電気的に接続することができる。
【００２１】
絶縁層３は、貫通電極４の位置と異なる位置で厚さ方向に貫通した界面３ａを有しており、この界面３ａは平面視において不連続である。絶縁層３は、もともと貫通電極部１ａとシリコン基板１とが梁１ｂを介して一体となっていたので、この梁１ｂの部分が熱酸化されて梁１ｂの部分から絶縁層が形成されているので、梁１ｂには界面３ａが生じず、界面３ａが不連続となる。このため、強度が弱い界面部分が断続的に点在している状態となる。したがって、シリコン基板１と貫通電極４とが界面で絶縁層が破断してしまうことを防止できる。その結果、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有するシリコン貫通電極を備えた貫通電極基板となる。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態に係るシリコン貫通電極基板を用いた物理量センサを示す図である。図２に示す物理量センサは、センサ基板５と、本発明に係るシリコン貫通電極基板１とから主に構成されている。センサ基板５は、基板５１と、基板５１上に絶縁層５２を介して設けられた可動電極５３と、可動電極５３上に設けられ、シリコン貫通電極基板１の貫通電極４と電気的に接続するための導電部５４とを有する。
【００２３】
センサ基板５の導電部５４上には、シリコン貫通電極基板１の貫通電極４と電気的に接続する接続部６が形成されている。したがって、センサ基板５の導電部５４とシリコン貫通電極基板１の貫通電極４とは、接続部６を介して電気的に接続されている。なお、接続部６の構成は、センサ基板５の導電部５４とシリコン貫通電極基板１の貫通電極４とを電気的に接続できれば特に制限はない。
【００２４】
シリコン貫通電極基板１のセンサ基板５側と反対側の面の貫通電極４上には、電極パッド７が形成されている。シリコン貫通電極基板１を備えたセンサ基板５（物理量センサ）をプリント配線板などの実装基板に実装する場合には、この電極パッド７にワイヤボンディングなどを行って電気的接続を採る。
【００２５】
本発明に係るシリコン貫通電極基板の絶縁層３においては、貫通電極４の位置と異なる位置で厚さ方向に貫通した界面３ａを有しており、この界面３ａは平面視において不連続である。このため、強度が弱い界面部分が断続的に点在している状態となる。したがって、シリコン基板１と貫通電極４とが界面で絶縁層が破断してしまうことを防止できる。このため、本発明に係るシリコン貫通電極基板は、表面実装の際の処理に対して十分な強度を有し、問題なく表面実装処理を行うことができる。
【００２６】
本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態は、物理量センサに本発明のシリコン貫通電極基板を用いた場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、他の電子デバイスに本発明のシリコン貫通電極基板を用いても良い。また、各層の厚さや材質については本発明の効果を逸脱しない範囲で適宜設定することができる。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のシリコン貫通電極基板は、圧力センサや加速度センサのような物理量センサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るシリコン貫通電極基板の製造方法を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るシリコン貫通電極基板を用いた物理量センサを示す図である。
【図３】基板材料と貫通電極の材料とが同じである貫通電極基板の製造方法を説明するための図であり、（ａ）〜（ｃ）は製造工程を説明するための図であり、（ｄ）は製造された貫通電極基板の平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  シリコン基板
１ａ  貫通電極部
１ｂ  梁
２  穴部
３，５２  絶縁層
４  貫通電極
５  センサ基板
６  接続部
７  電極パッド
５１  基板
５３  可動電極
５４  導電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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