(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコンウェハ積層時の破壊の原因となるストレスを低減することが可能な貫通電極基板を提供する。また、シリコンウェハサイズ増大によらず、装置のコストが増大しない貫通電極基板の製造方法を提供する。【解決手段】貫通電極基板６５は、シリコン基板６３Ａと、シリコン基板６３Ｂとを厚さ方向に積層し貫通電極６１で相互接続するための貫通電極基板において、前記貫通電極基板の基材６０に樹脂を用いることを特徴とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板１と、シリコン基板２とを厚さ方向に積層し相互接続するための貫通電極基板において、
前記貫通電極基板の基材に樹脂を用いることを特徴とする貫通電極基板。
【請求項２】
前記貫通電極基板の相互接続用の貫通電極を除いた部分に接着層を設けることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板。
【請求項３】
前記貫通電極基板において、貫通電極に接続された再配線パターンを設けることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極基板
【請求項４】
前記接着層に熱粘着性のシートを用いることを特徴とする請求項２に記載の貫通電極基板。
【請求項５】
前記シリコン基板１と２を相互接続する貫通電極基板の製造方法は、電気鋳造により複数の貫通電極を形成する第１工程と、電気鋳造により形成した貫通電極を樹脂成型用金型に設置する第２工程と、貫通電極が設置された樹脂成型用金型に液状の樹脂を流し成形する第３工程とを含むことを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はシリコン基板を積層し相互接続する貫通電極基板及びその製造方法に係り、
【背景技術】
【０００２】  コンピュータをはじめとする電子機器の小型化の要求を満たすために、半導体チップを２次元に配列する２次元実装が用いられてきたが、これが限界にきている。これを解決する方法として、半導体チップを３次元に積層実装する方法がある。【０００３】  特許文献１には、複数のシリコンウェハを積層し、貫通孔をエッチングにより形成し、めっきにより貫通電極を形成するシリコン貫通電極（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）が記載されている。図１に２枚のシリコンウェハを積層し相互接続する、シリコン貫通電極形成の工程を簡単に示す。まず、第１工程として２枚のシリコンウェハ１０と１３を永久接着剤１１により積層する。第２工程として、相互接続する箇所にエッチングにより貫通孔を形成する。第３工程として、貫通孔にバリア側壁膜１４を形成する。第４工程として、貫通孔にめっきにより貫通電極１５を形成する。第５工程として、貫通電極１５を平坦化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  シリコン貫通電極は、硬いシリコンウェアを、複数枚積層するため反りやストレスによる割れが発生する可能性があり、歩留まりが悪い。また、シリコン貫通電極の場合は、積層対象のシリコンウェハサイズが大きくなる伴い、シリコン深堀エッチング装置、めっき装置のコストが非常に高くなるため、コストダウンが困難である。【０００６】  本発明の目的は、シリコンウェハ積層時の破壊の原因となるストレスを低減することが可能な貫通電極基板を提供することをその主たる目的とするものである。【０００７】  本発明の目的は、シリコンウェハサイズ増大によらず、装置のコストが増大しない貫通電極基板の製造方法を提供することをその主たる目的とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明の貫通電極基板は、シリコン基板１と、シリコン基板２とを厚さ方向に積層し相互接続するための貫通電極基板において、前記貫通電極基板の基材に樹脂を用いることを特徴とする。【０００９】    また、前記貫通電極基板の相互接続用の貫通電極を除いた部分に接着層を設けることを特徴とする。【００１０】    また、前記貫通電極基板において、貫通電極に接続された再配線パターンを設けることを特徴とする。【００１１】    また、前記接着層に熱粘着性のシートを用いることを特徴とする。【００１２】  本発明の貫通電極基板の製造方法は、前記シリコン基板１と２を相互接続する貫通電極基板の製造方法は、電気鋳造により複数の貫通電極を形成する第１工程と、電気鋳造により形成した貫通電極を樹脂成型用金型に設置する第２工程と、貫通電極が設置された樹脂成型用金型に液状の樹脂を流し成形する第３工程とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】  本発明では、前記貫通電極基板を用いてシリコンウェハを複数枚積層することで、歩留まりを良くすることが出来る。【００１４】  本発明では、シリコンウェハサイズ増大により製造装置のコストを上げることなく、貫通電極基板が実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来のシリコン貫通電極のプロセスフロー
【図２】本発明の第１施例としての貫通電極基板の断面図
【図３】本発明の第２施例としての貫通電極基板の断面図
【図４】本発明の第３施例としての貫通電極基板の断面図
【図５】本発明の第４施例としての貫通電極基板の断面図
【図６】本発明の第１施例の貫通電極基板を用いた３次元集積構造体の断面図
【図７】本発明の第１施例の貫通電極基板を用いた３次元集積構造体の製造方法
【図８】本発明の第１施例の貫通電極基板の製造方法
【図９】本発明の第３施例の貫通電極の製造方法
【発明を実施するための形態】
【００１６】  以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】  図２は、本発明の一実施例に係る貫通電極基板の構造図である。貫通電極基板は、貫通電極２１と、樹脂基板２０からなる。貫通電極２１は、積層するシリコンウェハ上の配線層を相互接続する。図２に示した貫通電極２１は、円柱型である。樹脂基板２０は貫通電極２１間の絶縁体として、また積層するシリコンウェハ同士の絶縁体として機能する。基材に樹脂を用いることにより、シリコンウェハ積層時の破壊の原因となるストレスを低減することが出来る。【００１８】  貫通電極２１に用いる金属材料に特に制限はない。また、樹脂基板２０には、耐熱性に優れたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いることが望ましい。【００１９】  図６は、第１施例の貫通電極基板を用いた３次元集積構造体の断面図である。この３次元集積構造体は、シリコンウェハ６３Ａと６３Ｂと、貫通電極基板６５と、接着層６２Ａと６２Ｂからなる。貫通電極基板６５は、貫通電極６１と樹脂基板６０からなる。シリコンウェハ６３Ａは、接着層６２Ａを介して、貫通電極基板６５と接続されている。また、リコンウェハ６３Ｂは、接着層６２Ｂを介して、貫通電極基板６５と接続されている。【００２０】  図７は、の第１施例の貫通電極基板を用いた３次元集積構造体の製造方法を示したものである。第一工程として、配線層７１を有するシリコンウェハ７０を用意する。第二工程として、シリコンウェハの上に、配線層７１の接続したい部分を除いた箇所を覆うように熱粘着性のシートを仮置きする。第三工程として、接着層７２の上に貫通電極基板７７を仮置きする。第三工程として、貫通電極基板７７の上に、接着層７５を仮置きする。第四工程として、接着層７５の上にシリコンウェハ７５を仮置きする。第５工程として、シリコンウェハ７０と７５を加熱し、シリコンウェハ７０、貫通電極基板７７、シリコンウェハ７５を接続する。【００２１】  本実施例では、接着層に熱粘着性シートを用いたが、限定するのもではなく、熱粘着性のある液状の接着剤を塗布しても良い。【００２２】  図８は、第１施例の貫通電極基板の製造方法を示したものである。第一工程として、貫通電極８０Ａ，８０Ｂを用意する。第二工程として、樹脂成型用金型８１を用意する。その樹脂成型用金型８１には、貫通電極８０Ａと８０Ｂの位置決め用の穴が開いていることが望ましい。第三工程として、樹脂成型用金型８１に液体状の樹脂を流し込み、固化させる。第四工程として、樹脂成型用金型８１から、貫通電極基板８３を取り外す。
【実施例２】
【００２３】  図３は、本発明の一実施例に係る貫通電極基板の構造図である。図３に示した貫通電極２１は、上面と下面の径が異なる円柱型である。【００２４】  貫通電極２１に用いる金属材料に特に制限はない。また、樹脂基板２０には、耐熱性に優れたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いることが望ましい。
【実施例３】
【００２５】  図４は、本発明の一実施例に係る貫通電極基板の構造図である。図４に示した貫通電極２１は、図２の貫通電極に再配線用のパターンを付加したものである。このようにすることで、従来のシリコンインターポーザにおいて、積層するシリコンウェハの接続する電極位置が異なる場合に必要な再配線プロセスを不要にすることが出来る。【００２６】  貫通電極２１に用いる金属材料に特に制限はない。また、樹脂基板２０には、耐熱性に優れたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いることが望ましい。【００２７】  図９は、第３施例の貫通電極の製造方法である。第一工程として、絶縁体９２と金属板９１からなる転写基板９５を用意する。この金属板９１には、貫通電極と同形状の穴を形成しておく。第二工程として、この転写基板９５にめっきをする。金属板９１の穴部分にめっきが施される。第３工程として、熱を加えると粘着性がなくなる熱剥離シート９４をめっきで形成された貫通電極９３と転写基板９５の上に張り付ける。第四工程として、転写基板９５から熱剥離シート９４と貫通電極９３を剥がす。第五工程として、熱剥離シート９４に熱を印加して、熱剥離シートから貫通電極９３を剥離する。これにより、所望の形状、大きさの貫通電極９３を製造する。【００２８】  本実施例では、転写基板９１から貫通電極を取り外すために熱剥離シートを利用した。これに限定したものではないが、湿度、圧力、光等のエネルギーを加えることで粘着性が低下する材料であればよい。
【実施例４】
【００２９】  図５は、本発明の一実施例に係る貫通電極基板の構造図である。図５に示した貫通電極基板は、図４に示した貫通基板を接着層２４を介して２枚重ねたものである。このように貫通電極基板を複数重ねることで、従来のシリコンインターポーザにおいて、積層するシリコンウェハの接続する電極位置が異なる場合に必要な再配線プロセスを不要にすることが出来る。【００３０】  貫通電極２１、２３に用いる金属材料に特に制限はない。また、樹脂基板２０、２２には、耐熱性に優れたエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を用いることが望ましい。接着層２４に用いる材料は、貫通電極基板全体としてフレキシブル性をもたせるために、硬化したときのヤング率が小さい方が望ましい。
【符号の説明】
【００３１】１０  シリコンウェハ
１１  接着層
１２  再配線層
１３  シリコンウェハ
１４  バリア側壁膜
１５  めっき貫通電極
２０  樹脂基板
２１  貫通電極
２３  貫通電極
２４  接着層
６０  樹脂基板
６１  貫通電極
６２Ａ  接着層
６２Ｂ  接着層
６３Ａ  シリコンウェハ
６３Ｂ  シリコンウェハ
６４Ａ  再配線層
６４Ｂ  再配線層
６５  貫通電極基板
７０  シリコンウェハ
７１  再配線層
７２  接着層
７３  貫通電極
７４  樹脂基板
７５  接着層
７６  シリコンウェハ
７７  貫通電極基板
８０Ａ  貫通電極
８０Ｂ  貫通電極
８１  樹脂成型用金型
８２  樹脂基板
８３  貫通電極基板
９１  金属板
９２  絶縁体
９３  貫通電極
９４  熱剥離シート
【図１】
2014011446.tif 000003
【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】
2014011446.tif 000009
【図８】
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【図９】
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