(57)【要約】【課題】  シリコンウェーハの孔あけ作業をドリルによる機械的加工で行い、生産性の高い配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】  シリコンウェーハ１にドリルによる機械加工によって大径を有する第１の貫通孔３を形成し、この第１の貫通孔を樹脂材料４で充填する。その後、ドリルによる機械加工によって樹脂材料に小径を有する第２の貫通孔５を形成し、この第２の貫通孔の内部にシリコンウェーハの表裏面を電気的に接続する配線を形成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、
該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、
前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔内に前記半導体基板の表裏面を電気的に接続する配線を形成する工程とを備える
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記絶縁材料は樹脂材料である
ことを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、
該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、
前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁層の表面及び前記第２の貫通孔の壁面に導電層を形成する工程と、
前記絶縁層の表面に形成された前記導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、
該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、
前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔に導電材料を充填する工程と、
前記絶縁層の表面に導電層を形成する工程と、
該導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項５】
半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、
前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、
該貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、
前記貫通孔に前記絶縁材料が充填された前記半導体基板の裏面に第１の導電層を形成し、前記貫通孔に充填された絶縁材料に前記貫通孔の径よりも小さな径を有する孔部を形成する工程と、
該孔部内に導電材料を充填する工程と、
前記孔部内に導電材料が充填された前記半導体基板の表面に第２の導電層を形成する工程と、
前記第１の導電層及び前記第２の導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える
ことを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項６】
電解めっき処理によって前記孔部内に導電材料を充填する
ことを特徴とする請求項５に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配線基板の製造方法に関する。詳しくは、電子部品間の結線に用いられる配線基板であり、特に半導体チップを実装する様な非常に高密度な配線基板の製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体技術の進展により、半導体チップに搭載される機能は増大する傾向にあり、半導体チップのインプット・アウトプット端子の数は数百〜数千ピンに達している。一方で、半導体チップのプロセスルールは縮小を続けており、インプット・アウトプット端子の配置が半導体チップの面積を決める支配的な要因となっている。このため、半導体チップのコストを下げるべく、インプット・アウトプット端子のピッチを縮小し、半導体チップの面積を小さくする傾向にある。
【０００３】
一方、半導体パッケージにおいては、従来、半導体チップのインプット・アウトプット端子と外部端子を金ワイヤーで接続する方法が一般的であったが、近年、金ワイヤーの電気的寄生成分が半導体チップの高速化の妨げとなってきており、半導体チップのインプット・アウトプット端子に金属突起を形成し、この金属突起を介して半導体チップを配線基板に接続する、いわゆるフェースダウン実装による半導体パッケージが高速動作する半導体チップ用途に用いられるようになってきている。
【０００４】
フェースダウン実装を行う場合においては、フェースダウン実装を行う配線基板に、半導体チップのインプット・アウトプット端子のピッチと同等以下の配線ピッチが要求されることとなる。しかし、一般の有機基板あるいはセラミック基板の配線ピッチは、現状では１００μｍ程度が限界であり、半導体チップのインプット・アウトプット端子の更なる狭ピッチ化に対応することが困難である。
【０００５】
そこで、近年、半導体パッケージの基板としてシリコン基板等の半導体基板が注目されている（例えば、特許文献１参照。）。半導体基板を用いることにより、半導体プロセスを利用することが可能であり、半導体プロセスを利用して非常に微細な配線を形成することができるために半導体チップのインプット・アウトプット端子の狭ピッチ化に充分に対応することが可能となるものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−７９７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体チップを実装する基板では、半導体チップの搭載面とは反対面に外部電極を形成するのが一般的であるが、半導体基板の場合には表裏の導通を得るための貫通孔の形成が非常に困難である。例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって貫通孔を形成しようとすると非常に長いエッチング時間を要するために量産に適さない。また、ドリルで機械的に孔を形成することも可能であるが、１ｍｍ以下の径を有する孔の形成が困難であり、また、孔の壁面が非常に粗い状態となり、孔の壁面の絶縁処理が非常に困難である。
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みて創案されたものであって、生産性の高い配線基板の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る配線基板の製造方法は、半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、前記第２の貫通孔内に前記半導体基板の表裏面を電気的に接続する配線を形成する工程とを備える。
【００１０】
また、本発明に係る配線基板の製造方法は、半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、前記絶縁層の表面及び前記第２の貫通孔の壁面に導電層を形成する工程と、前記絶縁層の表面に形成された前記導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える。
【００１１】
また、本発明に係る配線基板の製造方法は、半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板に第１の貫通孔を形成する工程と、該第１の貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、前記第１の貫通孔に充填された絶縁材料に前記第１の貫通孔の径よりも小さな径を有する第２の貫通孔を形成する工程と、前記第２の貫通孔に導電材料を充填する工程と、前記絶縁層の表面に導電層を形成する工程と、該導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える。
【００１２】
また、本発明に係る配線基板の製造方法は、半導体基板の表裏面に絶縁層を形成する工程と、前記半導体基板に貫通孔を形成する工程と、該貫通孔に絶縁材料を充填する工程と、前記貫通孔に前記絶縁材料が充填された前記半導体基板の裏面に第１の導電層を形成し、前記貫通孔に充填された絶縁材料に前記貫通孔の径よりも小さな径を有する孔部を形成する工程と、該孔部内に導電材料を充填する工程と、前記孔部内に導電材料が充填された前記半導体基板の表面に第２の導電層を形成する工程と、前記第１の導電層及び前記第２の導電層にエッチング処理を施して配線パターンを形成する工程とを備える。
【００１３】
ここで、半導体基板に径の大きな第１の貫通孔を形成した後に、第１の貫通孔に例えば樹脂材料等の絶縁材料を充填し、第１の貫通孔に充填された絶縁材料に径の小さな第２の貫通孔を形成することによって、即ち、径の小さな貫通孔の形成が困難である半導体基板に径の大きな第１の貫通孔を形成した後に、第１の貫通孔に径の小さな貫通孔の形成が可能である絶縁材料を充填し、この絶縁材料に径の小さな第２の貫通孔を形成することによって、半導体基板に貫通孔を生産性良く形成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記した本発明を適用した配線基板の製造方法では、半導体基板に小さな径を有する貫通孔を生産性良く形成することができるために、配線基板の生産性の向上を図ることができる。
【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図面を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明を適用した配線基板の製造方法の一例であるシリコン両面配線板の製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
ここで示す製造方法では、先ず、図１（ａ）で示す様に、シリコンウェーハ１の表裏両面にスピンコート法や印刷法等によって５〜１０μｍ程度の厚みを有する樹脂材料から成る絶縁層２を形成する。
【００１６】
ここで、絶縁層は半導体基板と後述する配線パターンとの絶縁性を確保することができればいかなるものであっても良く、必ずしも樹脂材料である必要は無く、例えばシリコン窒化膜等の無機の層であっても良い。同様に、絶縁性を担保することができるのであれば、膜厚は必ずしも５〜１０μｍである必要は無く、更に、絶縁膜の形成方法もスピンコート法や印刷法に限定されるものではない。なお、絶縁性を確実に担保するためには、５〜１０μｍ程度の厚みがあることが望ましく、シリコン窒化膜等の無機の層よりも樹脂の様な有機の層の方が容易に５〜１０μｍといった厚みを形成することができる。
【００１７】
次に、図１（ｂ）で示す様に、絶縁層が形成されたシリコンウェーハにドリルによる機械加工によって第１の貫通孔３を形成する。
【００１８】
ここで、本実施例ではドリルによる機械加工によって第１の貫通孔を形成する場合を例に挙げて説明を行ったが、第１の貫通孔の形成方法は必ずしもドリルによる機械加工に限定される必要は無く、レーザー加工やＲＩＥ等で第１の貫通孔を形成しても良い。なお、生産性を考慮すると、ドリルによる機械加工によって第１の貫通孔を形成するのが好ましい。
【００１９】
続いて、図１（ｃ）で示す様に、スクリーン印刷法により樹脂材料４を第１の貫通孔に完全に充填し、樹脂材料の充填後に機械的研磨を行う。
【００２０】
ここで、樹脂材料を第１の貫通孔に充填することができれば、必ずしもスクリーン印刷法でなくても良い。なお、樹脂材料は絶縁層の表面と同一面となる様に充填されることが好ましく、スクリーン印刷法によれば、樹脂材料が絶縁層の表面よりも凸となる様に形成され、樹脂材料の充填後に機械的研磨を行うことにより樹脂材料の凸となった部分を研磨することで、樹脂材料を絶縁層の表面と同一面とすることができる。
【００２１】
また、本実施例では、絶縁材料として樹脂材料を第１の貫通孔に充填しているが、第１の貫通孔に充填する樹脂材料は必ずしも樹脂材料である必要は無く、いかなる絶縁材料であっても良い。なお、取扱が容易であると共に安価であるという点を考慮すると、絶縁材料としては樹脂材料を用いるのが好ましい。
【００２２】
次に、図１（ｄ）で示す様に、第１の貫通孔よりも内側に、ドリルによる機械加工によって第１の貫通孔よりも小さな径の第２の貫通孔５を樹脂材料に形成する。
【００２３】
ここで、本実施例では第１の貫通孔を形成する場合と同様に、ドリルによる機械加工によって第２の貫通孔を形成する場合を例に挙げて説明を行ったが、第２の貫通孔の形成方法は必ずしもドリルによる機械加工に限定される必要は無く、レーザー加工等で第２の貫通孔を形成しても良い。なお、生産性を考慮すると、上記した第１の貫通孔と同様に、ドリルによる機械加工によって第２の貫通孔を形成するのが好ましい。また、第１の貫通孔に充填した樹脂材料が光解像性を有する樹脂材料である場合には、露光処理及び現像処理によって第２の貫通孔を形成することも可能である。
【００２４】
次に、図１（ｅ）で示す様に、シリコンウェーハの表裏の絶縁層上及び第２の貫通孔の壁面全体にめっき触媒（図示せず）を付与した後に、化学銅めっき処理及び電気銅めっき処理を行うことによってシリコンウェーハの表裏の絶縁層上及び第２の貫通孔の壁面全体に導電層６を形成する。
【００２５】
なお、本実施例では導電層を形成した後に樹脂材料の充填を行わないが、後述するレジストの塗布作業を考慮すると、導電層を形成した後に第２の貫通孔にスクリーン印刷法等によって樹脂材料を充填する方が好ましい。
【００２６】
続いて、図１（ｆ）で示す様に、スピンコート法、印刷法、ラミネート法等を用いてシリコンウェーハの表裏の絶縁層上にエッチングレジスト７を形成し、更に、エッチングレジストに露光処理及び現像処理を行うことにより導電層をエッチングして配線パターン８を形成し、エッチングレジストを除去することによって、図１（ｇ）で示す様な、シリコンウェーハをベースとした両面配線板９を得ることができる。
【００２７】
なお、本実施例では、化学銅めっき処理及び電気銅めっき処理を行うことによって導電層を形成した後に、エッチング処理を施して配線パターンを形成しているが、配線パターンの形成方法はいかなる方法であっても良い。具体的には、例えば、シリコンウェーハの表裏の絶縁層上及び第２の貫通孔の壁面全面にめっき触媒を付与し、化学銅めっき処理のみを行った後にパターンレジスト層を形成し、露光処理及び現像処理を行うことによってパターンレジスト層にパターン溝を形成し、電気銅めっき処理によってパターンレジスト層に形成されたパターン溝及び第２の貫通孔の壁面に銅めっきを施して導電層を形成した後、パターンレジスト層を除去し、パターンレジスト層に被覆されていた部分の化学銅めっきを除去することによって配線パターンを形成しても良い。
【００２８】
図２は本発明を適用した配線基板の製造方法の他の一例であるシリコン両面配線板の製造方法の他の一例を説明するための模式的な断面図である。
ここで示す製造方法では、先ず、上記したシリコン両面配線板の製造方法と同様にしてシリコンウェーハの表裏面に絶縁層を形成、第１の貫通孔の形成、樹脂材料の充填、第２の貫通孔の形成を行う（図２（ａ）参照。）。
【００２９】
次に、図２（ｂ）で示す様に、スクリーン印刷法により導電ペースト１０を第２の貫通孔に充填し、導電ペーストの充填後に機械的研磨を行う。
【００３０】
ここで、導電ペーストを第２の貫通孔に充填することができれば、必ずしもスクリーン印刷法でなくても良い。なお、導電ペーストは絶縁層の表面と同一面となる様に充填されることが好ましく、スクリーン印刷法によれば、導電ペーストが絶縁層の表面よりも凸となる様に形成され、導電ペーストの充填後に機械的研磨を行って導電ペーストの凸となった部分を研磨することで、導電ペーストを絶縁層の表面と同一面とすることができる。
【００３１】
続いて、図２（ｃ）で示す様に、シリコンウェーハの表裏の絶縁層上全体にスパッタリング処理及び電気銅めっき処理を行うことによって導電層６を形成する。
なお、本実施例では、配線層の厚みを確保するためにスパッタリング処理を施した後に電気銅めっき処理を行っているが、配線層の厚みによってはスパッタリング処理のみで導電層を形成しても良い。
【００３２】
次に、図２（ｄ）で示す様に、スピンコート法、印刷法、ラミネート法等を用いてシリコンウェーハの表裏の絶縁層上にエッチングレジスト７を形成し、更に、エッチングレジストに露光処理及び現像処理を行うことにより導電層をエッチングして配線パターン８を形成し、エッチングレジストを除去することによって、図２（ｅ）で示す様な、シリコンウェーハをベースとした両面配線板９を得ることができる。
【００３３】
なお、本実施例では、スパッタリング処理及び電気銅めっき処理を行うことによって導電層を形成した後に、エッチング処理を施して配線パターンを形成しているが、配線パターンの形成方法はいかなる方法であっても良い。具体的には、例えば、シリコンウェーハの表裏の絶縁層上全体にスパッタリング処理のみを行った後にパターンレジスト層を形成し、露光処理及び現像処理を行うことによってパターンレジスト層にパターン溝を形成し、電気銅めっき処理によってパターンレジスト層に形成されたパターン溝に銅めっきを施して導電層を形成した後、パターンレジスト層を除去し、パターンレジスト層に被覆されていた部分のスパッタリング処理によって形成された導電層を除去することによって配線パターンを形成しても良い。
【００３４】
図３は本発明を適用した配線基板の製造方法の更に他の一例であるシリコン両面配線板の製造方法の更に他の一例を説明するための模式的な断面図である。
ここで、示す製造方法では、先ず、上記したシリコン両面配線板の製造方法と同様にしてシリコンウェーハの表裏面に絶縁層を形成、第１の貫通孔を形成、樹脂材料の充填を行う（図３（ａ）参照。）。
【００３５】
次に、図３（ｂ）で示す様に、スパッタリング処理及び電気銅めっき処理を施してシリコンウェーハの裏面の絶縁層上に第１の導電層６ａを形成する。
【００３６】
続いて、図３（ｃ）で示す様に、シリコンウェーハの表面側より、レーザー加工等を用いて第１の貫通孔よりも内側に、第１の貫通孔よりも小さな径を有する孔部１２を第１の導電層に達するまで形成する。
【００３７】
ここで、本実施例ではレーザー加工を例に挙げて説明を行ったが、孔部の形成方法としてはレーザー加工に限定されるものでは無い。なお、レーザー加工を用いた場合には、ドリルによる機械加工よりも高速で孔部の形成が可能であると共に、ドリルによる機械加工よりも微小孔の形成が可能である。
また、第１の導電層の孔あけを行うことなく樹脂材料のみを選択的に孔あけを行うことができるために、レーザーとしては炭酸ガスレーザーを用いることが好ましい。なお、その他のレーザーであってもレーザーの強度を調整することによって選択的な孔あけが可能である。更に、樹脂材料が光解像性樹脂である場合には、露光処理及び現像処理によって孔部を形成することも可能である。
【００３８】
次に、図３（ｄ）で示す様に、孔部に導電材料１１を充填する。導電材料の充填方法としては、例えば、電気銅めっき処理を行う方法や導電ペーストを孔部に充填する方法等が考えられる。ここで、導電ペーストを孔部に充填する方法は経済性に優れているものの、導電性ペーストは抵抗値が高いためにより高性能（低抵抗）な配線基板が求められる場合には、電気銅めっき処理によって孔部に導電材料を充填する方が好ましい。
【００３９】
また、図３（ｅ）で示す様に、シリコンウェーハの表面側の全面にスパッタリング処理及び電気銅めっき処理を行うことによって第２の導電層６ｂを形成する。
なお、本実施例では、配線層の厚みを確保するためにスパッタリング処理を施した後に電気銅めっき処理を行っているが、配線層の厚みによってはスパッタリング処理のみで導電層を形成しても良い。
【００４０】
次に、図３（ｆ）で示す様に、スピンコート法、印刷法。ラミネート法等を用いてシリコンウェーハの表裏の絶縁層上にエッチングレジスト７を形成し、更に、エッチングレジストに露光処理及び現像処理を行うことにより導電層をエッチングして配線パターン８を形成し、エッチングレジストを除去することによって、図３（ｇ）で示す様な、シリコンウェーハをベースとした両面配線板９を得ることができる。
【００４１】
なお、本実施例では、スパッタリング処理及び電気銅めっき処理を行うことによって導電層を形成した後に、エッチング処理を施して配線パターンを形成しているが、配線パターンの形成方法はいかなる方法であっても良い点は上記したシリコン両面配線板の製造方法の他の一例と同様である。
【００４２】
上記したシリコン両面配線板の製造方法では、シリコンウェーハの貫通孔（第１の貫通孔）を、配線基板の表裏の導通のための貫通孔（第２の貫通孔、孔部）よりも大きく形成することが可能であるために、機械的な加工による対応ができ、従来のＲＩＥによる孔あけ作業と比較して大幅な生産性の向上が期待できる。
また、１ｍｍよりも小さな径の貫通孔（第２の貫通孔、孔部）を容易に形成することができるために、高密度なシリコン両面配線板が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】シリコン両面配線板の製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図２】シリコン両面配線板の製造方法の他の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図３】シリコン両面配線板の製造方法の更に他の一例を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    シリコンウェーハ
２    絶縁層
３    第１の貫通孔
４    樹脂材料
５    第２の貫通孔
６    導電層
６ａ  第１の導電層
６ｂ  第２の導電層
７    エッチングレジスト
８    配線パターン
９    両面配線板
１０    導電ペースト
１１    導電材料
１２    孔部
【図１】
2006287085.tif 000003
【図２】
2006287085.tif 000004
【図３】
2006287085.tif 000005