(57)【要約】【課題】基板に形成された孔内への金属材料の析出性を向上させる。【解決手段】本発明の一実施形態として、第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面とを貫通する貫通孔又は前記第２の面に有底孔が形成された基板を準備し、前記基板にシード層を配置し、前記シード層が形成された前記基板をめっき液に接触させた状態で前記シード層に給電する電解めっき法を行うことにより、前記貫通孔又は有底孔内に金属材料を充填することを含み、前記めっき液は、析出すべき金属のイオンとスズのイオンとを含むこと特徴とする、インターポーザー基板の製造方法を提供する。【選択図】図１
2014177670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面とを貫通する貫通孔又は前記第２の面に有底孔が形成された基板を準備し、
前記基板にシード層を配置し、
前記シード層が形成された前記基板をめっき液に接触させた状態で前記シード層に給電する電解めっき法を行うことにより、前記貫通孔又は前記有底孔内に金属材料を充填することを含み、
前記めっき液は、析出すべき金属のイオンと、スズのイオンと、を含むこと特徴とする、インターポーザー基板の製造方法。
【請求項２】
前記金属のイオンは、銅イオンであることを特徴とする請求項１記載の、インターポーザー基板の製造方法。
【請求項３】
前記スズのイオンは、塩化スズを溶解して得られることを特徴とする請求項１又は２記載の、インターポーザー基板の製造方法。
【請求項４】
前記めっき液は、カルボン酸をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項の、インターポーザー基板の製造方法。
【請求項５】
前記めっき液の液温は、３０℃以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の、インターポーザー基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターポーザー基板の製造方法に関する。本発明は、特に、半導体チップを貫通して電極を裏面に引き出す３次元実装デバイス、Ｓｉインターポーザー又はＭＥＭＳデバイスの引き出し電極等に用いられるインターポーザー基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高密度、小型化が進み、ＬＳＩチップが半導体パッケージと同程度まで縮小化しており、ＬＳＩチップを２次元配置することのみによる高密度化は限界に達しつつある。そこで実装密度を上げるためにＬＳＩチップを分け、それらを３次元に積層する必要がある。また、ＬＳＩチップを積層した半導体パッケージ全体を高速動作させるために積層回路同士を近づけ、積層回路間の配線距離を短くする必要がある。
【０００３】
そこで、上記の要求に応えるべく、ＬＳＩチップ間のインターポーザーとして基板の表裏を導通する導通部を備えた貫通電極基板を製造する技術が、特許文献１に開示されている。特許文献１の実施例によれば、貫通電極基板は、硫酸銅を含有するめっき液を用いる電解めっき法によって、基板に設けられた貫通孔内部に銅をボイドなく充填することで形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４７９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、基板の厚みが大きくなると、貫通孔内に導電材を充填するのに要する電解めっきの時間が長くなるという問題がある。また、このような問題は、孔が貫通しておらず、有底状態の孔（以下、有底孔と呼ぶことがある）にも起こり得る。また、時間の短縮のために電解めっき液に添加剤を加える場合もある。しかし、添加剤は一般的に高価であり、コストの増大をもたらす。
【０００６】
そこで、本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、基板に形成された孔内への金属材料の析出性を向上させる技術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】
本発明の一実施形態として、第１の面と第２の面とを有し、前記第１の面と前記第２の面とを貫通する貫通孔又は前記第２の面に有底孔が形成された基板を準備し、前記基板にシード層を配置し、前記シード層が形成された前記基板をめっき液に接触させた状態で前記シード層に給電する電解めっき法を行うことにより、前記貫通孔又は前記有底孔内に金属材料を充填することを含み、前記めっき液は、析出すべき金属のイオンとスズのイオンとを含むこと特徴とする、インターポーザー基板の製造方法を提供する。
【０００８】
このインターポーザー基板の製造方法によれば、基板に形成された孔内への金属材料の析出性を向上させることができる。その結果、孔内への金属材料の充填を高速に行うことができる。
【０００９】
前記金属のイオンは、銅イオンであってもよい。
【００１０】
これにより、配線等の作製コストを低減することができる。
【００１１】
前記スズのイオンは、塩化スズを溶解して得られるものであってもよい。
【００１２】
これにより、安定した電解メッキ法を行うことができる。
【００１３】
前記めっき液は、カルボン酸をさらに含んでもよい。
【００１４】
これにより、安定した電解メッキ法を行うことができる。
【００１５】
前記めっき液の液温は、３０℃以上であってもよい。
【００１６】
これにより、電解メッキ法を使用する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、基板に形成された孔内への金属材料の析出性を向上させる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板の構成を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板の製造方法を説明する工程断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板の製造方法を説明する工程断面図である。
【図４】実施例及び比較例に係るめっき液の電気化学特性を示す図である。
【図５】実施例に係るめっき液における電気化学特性の温度依存性を示す図である。
【図６】実施例及び比較例に係るインターポーザー基板の断面拡大写真である。
【図７】実施例及び比較例に係るインターポーザー基板に関するに係る導通部の金属材料の結晶粒マップと結晶平均粒径の値を示す図である。
【図８】実施例に係る導通部のＴＯＦ−ＳＩＭＳによる組成解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明を説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略することがある。また、説明の便宜上、実際に比べて縮尺などを変更して説明を実施していることに注意されたい。
【００２０】
＜インターポーザー基板の構成＞
図１は本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板の構成を説明する図である。図１は、インターポーザー基板の断面を示している。インターポーザー基板１００は、基板１０２の表面と裏面とを貫通する貫通孔１０４が形成されている。貫通孔１０４は、導通部１０６を備える。導通部１０６には、金属材料が充填されている。また、必要に応じて、基板１０２の表裏及び貫通孔１０４の表面に形成された絶縁層１０８を備えていてもよい。
【００２１】
基板１０２の材料は、特に制限はない。基板１０２の材料としては、半導体材料、ガラス材料、樹脂材料などを含み、あるいはこれらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料を例示することができる。典型的には、基板１０２の材料としてシリコンが用いられる。基板１０２の厚みは特に制限はない。したがって、基板１０２の厚みは、材料強度、取り扱い適性等を考慮して設定することができる。基板１０２の厚みは、例えば１００μｍ以上１ｍｍ以下の範囲で適宜選択することができる。
【００２２】
基板１０２には、１または複数個の貫通孔１０４が配置されている。基板１０２に複数の貫通孔１０４が配置される場合、その配置は任意とすることができる。したがって、複数の貫通孔１０４の配置は、製品使用に応じて適宜選択できる。貫通孔の孔径（直径）は、特に制限はない。貫通孔の孔径は、例えば１μｍ以上１００μｍ以下の範囲で適宜選択できる。インターポーザー基板として好適な例として、貫通孔１０４のアスペクト比が３以上１００以下、さらに好ましくは５以上５０以下のものとすることができる。なお、アスペクト比とは、貫通孔の１０４の深さ（基板１０２の高さ（必要に応じて、基板１０２の表面及び裏面の絶縁層１０８の厚みを加算してもよい））を貫通孔１０４の孔径（必要に応じて、貫通孔１０４の内壁の絶縁層１０８の厚みを減算してもよい）で除算した値をさす。
【００２３】
導通部１０６は、金属材料を含む。金属材料は、典型的には例えば銅（Ｃｕ）を含む。銅を用いることで、高い導通性を確保しつつインターポーザー基板の製造コストを低減できる。導通部１０６には、金属材料がボイドなく充填されていることが好ましい。ただし、インターポーザー基板の使用に支障がない程度の微小のボイドなどが存在していて構わない。
【００２４】
絶縁層１０８の材料は、所望の絶縁性を発現できれば特に制限はない。絶縁層１０８の材料としては、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、あるいはこれらの材料の任意の組み合わせからなる複合材料を挙げることができる。図１では、絶縁層１０８を便宜上、１層として図示している。これに限定されることなく、２層以上の多層構造を、絶縁層１０８の構造として用いてもよい。絶縁層１０８の厚みは、特に制限はない。絶縁層１０８の厚みは、例えば０．１μｍ以上５．０μｍ未満の範囲で適宜選択することができる。
【００２５】
＜インターポーザー基板の製造方法＞
以下において、インターポーザー基板の製造方法について説明する。
（第１の実施形態）
第１の実施形態として、貫通孔に金属材料を充填して製造されるインターポーザー基板の製造方法について説明する。
（１）基板１０２の準備及び貫通孔１０４の穿設（図２（Ａ））
基板１０２を準備する。基板１０２は、例えばシリコン基板である。基板１０２の厚みは、例えば、３００μｍ以上８００μｍ以下である。まず、基板１０２にフォトレジスト、酸化シリコン、窒化シリコン、金属などから選択されるマスク（図示せず）を形成し、次に、そのマスクを介して基板１０２を厚み方向に貫通するまでエッチングする。これにより、基板１０２の第１の面１０２ａと第２の面１０２ｂとを貫通する貫通孔１０４が形成される。エッチング方法としては、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法などを用いることができる。なお、貫通孔１０４をエッチングのみで形成してもよいし、基板１０２に有底孔を形成した後、研磨して開口させることによって貫通孔１０４を形成してもよい。
【００２６】
なお、基板１０２の第１の面１０２ａを基板１０２の裏面とした場合、基板１０２の第２の面１０２ｂは基板１０２の表面となる。また、基板１０２の第１の面１０２ａを基板１０２の表とした場合、基板１０２の第２の面１０２ｂは基板１０２の裏面となる。したがって、基板１０２の第１の面１０２ａ及び第２の面１０２ｂと基板１０２の表面及び裏面との対応関係としては任意のものを使用することができる。
【００２７】
（２）絶縁層１０８の形成（図２（Ｂ））
基板１０２の第１の面１０２ａ、第２の面１０２ｂ及び貫通孔１０４の内壁に絶縁層１０８を形成する。絶縁層１０８は、例えば、基板１０２の側から酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を含む多層構造を有する。基板１０２を熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した後、ＰＥ―ＣＶＤ（Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜を形成する。絶縁層の厚みは、所期の絶縁性が得られれば特に制限はない。したがって、絶縁層の厚みは、例えば、０．１μｍ以上５．０μｍ未満の範囲で適宜選択できる。
【００２８】
（３）シード層の形成（図２（Ｃ））
基板１０２の第１の面１０２ａの側にシード層１１０を形成する。シード層１１０は貫通孔１０４内に析出すべき金属の膜を含む。シード層１１０を、基板１０２の第１の面１０２ａの側にＣｒやＴｉなどの膜を密着のために設けて多層構造として、構成してもよい。シード層１１０は、スパッタ法、物理蒸着法などの成膜法により形成することができる。シード層１１０は、電解メッキによって導通部１０６を形成するための給電部となる。なお、シード層１１０は、基板１０２の第１の面１０２ａの側に貫通孔１０４に対応して開口を有するものに限らない。例えば、金属箔付きの支持基板を基板１０２に接合し、この金属箔をシード層として用いることも可能である。
【００２９】
（４）導通部１０６の形成（図２（Ｄ））
シード層１１０が形成された基板１０２をめっき液が供給されためっき槽に配置する。これにより、基板１０２をめっき液に接触させた状態とすることができる。シード層１１０を正極側に接続する。基板１０２をめっき液に接触させた状態でシード層１１０に給電する電解めっき法を行うことにより、第１の面１０２ａの側から金属の析出を開始し第２の面１０２ｂの側へ向かって金属を析出させて貫通孔１０４内に金属材料を充填する。電解めっき法において供給される電流は、直流、パルス、パルスリバースのいずれであってもよい。
【００３０】
めっき液は、析出すべき金属のイオンと、スズ（Ｓｎ）のイオンと、を含む。析出すべき金属のイオンは、析出すべき金属の塩を溶解させめっき液とすることにより得られる。また、スズ（Ｓｎ）のイオンは、スズ（Ｓｎ）の水溶性塩を溶解させめっき液とすることにより得ることができる。なお、本発明の一実施形態においては、電解めっき法によりスズ（Ｓｎ）は析出しないのが好ましい。スズ（Ｓｎ）が析出しないようにするためには、例えば、電解めっき法に用いるめっき液中において、スズ（Ｓｎ）のイオンの活量は、析出すべき金属のイオンの活量の３０％以下、好ましくは５％以下、より好ましくは２％以下とするのがよい。このようにスズ（Ｓｎ）のイオンの活量を析出すべき金属のイオンの活量よりも小さくすることにより、スズ（Ｓｎ）の析出を抑制することができる。
【００３１】
より詳細すると、めっき液中での平衡電位を考慮し、電解めっきにより析出すべき金属の析出電位とスズ（Ｓｎ）と析出電位とを異ならせるのが好ましい。すなわち、めっき液中での金属と金属イオンとが平衡状態にある場合のNernstの式（E＝E0＋RT/nFln[Mn+]ただし、E0は標準電極電位、FはFaraday定数、Rは気体定数、Tは絶対温度、[Mn+]は金属イオンの活量）により金属イオンの平衡電位が定まる。そこで、電解めっきにより析出すべき金属のイオンとスズ（Ｓｎ）のイオンとの活量を考慮して、めっき液に含有させる各成分の量を調整する。すなわち、電解めっきにより析出すべき金属の析出電位とスズ（Ｓｎ）と析出電位とを異ならせるようにする。これにより、スズ（Ｓｎ）の析出が実質的に発生しない条件下で電解めっきにより析出すべき金属の析出を行うことができる。
【００３２】
従来、電解めっきにおいて金属の析出を促進させる促進剤として、有機添加物が用いられていた。しかし、有機添加物は、分解するおそれがあり、安定的に使用することは難しかった。特に、めっき液の温度を高くすると有機添加物が分解するおそれが高くなる。
【００３３】
本発明の一実施形態におけるインターポーザー基板の製造方法において、スズの水溶性塩を用いる理由の一つは析出促進のためである。スズの水溶性塩は、めっき液中で電離し、これにより、析出すべき金属が析出することを促進する。これにより、有機添加剤をめっき液に添加する必要がなくなる。また、有機添加剤の分解のおそれがなくなるので、めっき液の温度を従来よりも高くして電解めっき法を実施することができる。例えば、めっき液の温度を３０℃以上、好ましくは５０℃以上とすることができる。
【００３４】
交換電流密度の大きい（具体的には、１０−３mA/cm-2以上１０mA/cm-2以下）金属は析出しやすいことが知られており、また、交換電流密度の大きい金属としてスズ、鉛（Ｐｂ）、インジウム（Ｉｎ）、銀（Ａｇ）等を挙げることができる。したがって、スズにより電解めっき初期段階において金属の核成長が促進されるため、金属が析出しやすくなるものと考えられる。スズの水溶性塩としては、例えば、塩化スズ、硫酸スズ等を用いることができる。
【００３５】
貫通孔１０４内に充填されるべき金属、すなわち、電解めっきにより析出すべき金属は、例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等を挙げることができる。析出すべき金属としては、典型的には銅が採用される。銅を用いることで、高い導通性を確保しつつインターポーザー基板の製造コストを低減できる。本発明の一実施形態におけるインターポーザー基板の製造方法において、銅を析出させる場合には、例えば、硫酸銅、硫酸、塩化スズを用いて製造される、銅イオン及びスズイオンを含むめっき液を用いることができる。めっき液に含有させる各成分の量は、硫酸銅については例えば０．１mol／dm３以上〜１．２mol／dm３以下、硫酸については例えば０．５mol／dm３以上〜１．０mol／dm３、塩化スズについては、例えば０．０１mol／dm３以上〜０．２mol／dm３の範囲で適宜調整すればよい。
【００３６】
なお、めっき液には、カルボン酸が配合されていてもよい。カルボン酸としては、例えば、クエン酸等を用いることができる。また、カルボン酸以外にも、ホウ酸なども使用することができる。カルボン酸、特にクエン酸、を配合することで、金属の析出を安定化させることができる。この理由の一つとして、カルボン酸などがｐＨの緩衝剤として機能するためと考えられる。なお、配合することができるクエン酸以外のカルボン酸として、グリシン、コハク酸、マロン酸、リンゴ酸、酒石酸、シュウ酸などを挙げることができる。
【００３７】
（５）不要な部分の除去（図２Ｅ）
基板１０２の第１の面１０２ａに存在するシード層１１０及び導通部１０６の不要部をエッチングあるいはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）により除去する。
【００３８】
以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板１００を製造することができる。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明に係る一実施形態のインターポーザー基板の製造方法の別の例について説明する。すなわち、第２の実施形態として、有底孔に金属材料を充填して製造されるインターポーザー基板の製造方法について説明する。
第１の実施形態等の説明と同様の構成や処理については、説明を省略する場合がある。
【００４０】
（１）基板１１０の準備及び有底孔の形成（図３（Ａ））
基板１１０を準備する。基板１１０は、例えばシリコン基板を準備する。まず、基板１１０にフォトレジスト、酸化シリコン、窒化シリコン、金属などから選択されるマスク（図示せず）を形成し、次に、そのマスクを介して基板１０２を厚み方向に貫通しない程度にエッチングする。これにより、基板１１０の第１の面１１２ａには開口せず、一方、第２の面１１２ｂに開口する有底孔１１２が形成される。第１の実施形態と同様に、基板１１０の第１の面１１２ａ及び第２の面１１２ｂと基板１１２の表面及び裏面との対応関係としては任意のものを使用することができる。
【００４１】
（２）絶縁層１１８の形成（図３（Ｂ））
基板１１０の第２の面１１２ｂ、有底孔１１２の内壁及び底壁に絶縁層１１８を形成する。絶縁層１１８は、例えば、基板１１０の側から酸化シリコン膜、窒化シリコン膜を含む多層構造を有する。基板１１２を熱酸化法により酸化シリコン膜を形成した後、ＰＥ―ＣＶＤ（Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition）法により窒化シリコン膜を形成する。絶縁層の厚みは、所期の絶縁性が得られれば特に制限はない。したがって、絶縁層の厚みは、例えば、０．１μｍ以上５．０μｍ未満の範囲で適宜選択できる。
【００４２】
（３）シード層１１４の形成（図３（Ｃ））
絶縁層１１８が形成されている基板１１０の第２の面１１２ｂの側にシード層１１４を形成する。シード層１１４は貫通孔１１２内に析出すべき金属の膜を含む。シード層１１４を、基板１１０の第１の面１０２ｂの側にＣｒやＴｉなどの膜を密着のために設けて多層構造として、構成してもよい。シード層１１４は、スパッタ法、物理蒸着法などの成膜法により形成することができる。シード層１１４は、電解メッキによって導通部１１６を形成するための給電部となる。
【００４３】
（４）導通部１１６の形成（図３（Ｄ））
シード層１１４が形成された基板１１０をめっき液が供給されためっき槽に配置する。これにより、基板１１０をめっき液に接触させた状態とすることができる。シード層１２０を正極側に接続する。基板１１０をめっき液に接触させた状態でシード層１１４に給電する電解めっき法を行うことにより、有底孔１１２内に金属材料を充填する。
【００４４】
（５）不要な部分の除去（図３（Ｅ））
シード層１１４及び導通部１１６の不要部を除去する。また、基板１１０面を第１の面１０２ａ側を研磨し、導通部１１６の表面が露出するまで研磨する。これにより、導通部１１６が図３（Ｅ）に示すように形成される。以上のプロセスによって、本発明の一実施形態に係るインターポーザー基板１２０を製造することができる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を用いてより詳細に説明する。
【００４６】
１．電気化学評価
まず、表１に示す組成の銅めっき液Ａ〜Ｄを準備した。
【００４７】
【表１】
2014177670.tif 000003
【００４８】
表１において、「ＪＧＢ」は、ヤーナスグリーンＢであり、「促進剤」及び「抑制剤」それぞれはめっき用の市販の促進剤及び抑制剤である。ｎ／ａは、その行の物質ないし添加剤がめっき液に含まれていないことを示す。銅めっきＡ液及び銅めっきＢ液それぞれが本発明の一実施形態に係る銅めっき液である。銅めっき液Ａは、硫酸銅、硫酸、塩素、塩化スズより調製される。銅めっき液Ｂは、銅めっき液Ａにさらにクエン酸を加えて調整される。銅めっき液Ｃ及び銅めっき液Ｄは比較用のめっき液である。銅めっき液Ｃは、硫酸銅、硫酸、塩素に有機添加剤であるＪＧＢを加えて調整され、銅めっき液Ｄは硫酸銅、硫酸、塩素に促進剤及び抑制剤を加えて調整される。
【００４９】
銅めっき液Ａ〜Ｄを用いて電気化学特性の評価を行った。電気化学特性は、ポテンショスタット（北斗電工社製ＨＺ−５０００）を用いて電流／電位曲線を測定して評価した。作用極にはφ５ｍｍの白金ディスク電極を、対極にはφ１００ｍｍのＴｉ−Ｐｔメッシュ電極を、参照電極にはカロメロ電極を用いた。電気化学測定は、ＬＳＶ（Linear Sweep Voltammetry）法で行った。
【００５０】
図４は、実施例及び比較例に係るめっき液の電気化学特性を示す図である。図４に示すように、塩化スズを配合した銅めっき液Ａ浴と、塩化スズを配合していない銅めっき液Ｃ浴及びＤ浴の電気化学計測の結果、９mＡ／ｃｍ２以上１００mＡ／ｃｍ２以下の電流密度領域において、銅めっき液Ａ浴の電流値が他に比べて大きいものとなり、銅めっき液Ａの銅の析出性が良好であることが確認できた。
【００５１】
次に、銅めっき液Ａにクエン酸を加えて、液の安定性を高めた銅めっき液Ｂ浴と、銅めっき液Ｃ浴及びＤ浴を用いて液温２５℃、３５℃、５０℃での電気化学計測の評価を行った。図５は、めっき液における電気化学特性の温度依存性を示す図である。浴温度の上昇とともに電流値が大きく銅の析出性が向上することが確認できた。
【００５２】
以上から、銅めっき液にスズの水溶性塩として塩化スズを配合することにより、銅の析出性が向上することが確認された。さらに、めっき液の液温を上げることにより、銅の析出性が向上することが確認された。銅の析出性が向上することにより、貫通孔内への導電材料の高速充填が可能となると考えられる。
【００５３】
２．充填めっき評価
厚みが７２５μｍのシリコンの基板を準備し、この基板にスピンコート法によりフォトレジストを塗布し、フォトマスクを介して露光を行いφ５０μｍの開口を複数有するマスクを形成した。このマスクをエッチングとして、ＤＲＩＥにより有底孔を形成した。その後、エッチング開始面とは反対側の面から研磨して、厚みが４００μｍの基板の第１の面と第２の面とを貫通する貫通孔を形成した。
【００５４】
この基板に熱酸化法により、シリコン酸化膜を形成した。さらに、ＰＥ−ＣＶＤ法により、シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を形成し、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜の積層構造を有する絶縁層を形成した。
【００５５】
基板の片側に物理蒸着法により銅のシード層を形成した。シード層を形成した基板を以下の表１に示す銅めっき液が供給された銅めっき槽に浸漬して銅めっき液に接触させ、シード層を陽極に接続して貫通孔内に銅をボトムアップ式に充填した。このときの電解めっきの処理を、直流の電流密度を０．８５Ａ／ｃｍ２として、約１８時間行った。なお、実施例１として、銅めっき液Ａを用いて貫通孔内に銅を充填したインターポーザー基板を製造し、比較例１として、銅めっき液Ｄを用いて貫通孔内に銅を充填したインターポーザー基板を製造した。
【００５６】
実施例１及び比較例１のインターポーザー基板をＦＩＢ（Focus Ion Beam）により切断し、その断面を走査型電子顕微鏡により観察した。図６は、実施例（図６（Ａ））及び比較例（図６（Ｂ））に係るインターポーザー基板の断面拡大写真である。実施例１、比較例１ともに貫通孔内にボイドなく銅が充填されていることが確認された。したがって、実施例１では、塩化スズにより銅の析出性が向上することにより、それがボイドの発生につながることがないことが示された。
【００５７】
３．結晶性評価
貫通孔内に充填された金属材料の結晶性を評価した。実施例１及び比較例１を金属材料の結晶粒径の測定は、ＥＢＳＤ（Electron backscatter diffraction Pattern）法によって行った。測定に使用した分析装置は、ＳＥＭ 日本電子製 ＪＳＭ−７０００ＦＥＢＳＤ ＴＳＬ社製（ＯＩＭ ソフトウエアＶｅｒ．４．６）であり、観察条件として加速電圧２５ｋＶ、試料傾斜角 ７０°、測定ステップ ０．３μｍとした。
【００５８】
図７は、実施例及び比較例に係るインターポーザー基板に関するに係る導通部の金属材料の結晶粒マップと結晶平均粒径の値を示す図であり、図７（Ａ）は、結晶粒マップである。図７（Ａ）の左側に示す結晶粒マップが実施例に係るものであり、右側が比較例に係るものである。図７（Ｂ）は図７（Ａ）における深さ位置ごとの平均結晶粒径を示す。なお、図７（Ａ）の結晶マップの上端側が第１の面１０２ａ側であり、下端側が第２の面１０２ｂ側である。また、図７（Ｂ）の測定位置[１]〜[５]における結晶粒径は、それぞれ第１の面１０２ａの側から、インターポーザー基板の厚みを５等分した区間のそれぞれ位置で測定したものである。
【００５９】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を参照すると、実施例１では第１の面１０２ａから第２の面１０２ｂ側に成長する金属の結晶粒径が徐々に大きくなっていることが分かる。実施例１では、充填後半（測定位置[５]）で比較例１の結晶粒径に比べて３倍近い、６．１μｍという値が観測された。これにより、銅めっき液にスズのイオンを含ませることにより、充填される金属の結晶粒径を増大させることができることが分かった。結晶粒径の大きい金属材料は、結晶粒径が少ないため、インターポーザー基板として用いるときに電気特性が優れたものとなる。
【００６０】
また、実施例１において使用した銅めっき液には、ＪＧＢなどの添加剤を含まないので、めっきコストの削減を行うことができる。
【００６１】
４．組成分析
実施例における貫通孔内に充填された金属材料の組成を分析した。図８は、実施例に係る導通部のＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Time−of−flight secondary ion mass spectrometer）による組成解析結果を示す図である。充填前半（第１の面に近い側）と充填後半（第２の面に近い側）においてスズの検出を行った。いずれにおいてもスズはほとんど観測されず、貫通孔内に充填された金属材料にはスズが取り込まれていないことが確認された。
【００６２】
５．高速充填性評価
銅めっき液Ａと銅めっき液Ｄとを用いて充填めっきを行った。銅めっき液Ａを用いた場合、銅めっき液Ｄを用いた場合と比較して１．５倍の充填速度で埋まることが確認でき、充填めっきの高速化の効果として５０%アップが認められた。
【図１】
2014177670.tif 000004
【図２】
2014177670.tif 000005
【図３】
2014177670.tif 000006
【図４】
2014177670.tif 000007
【図５】
2014177670.tif 000008
【図６】
2014177670.tif 000009
【図７】
2014177670.tif 000010
【図８】
2014177670.tif 000011