(57)【要約】【課題】基板と導電性部材との界面での剥離や、基板クラックなどの熱ストレスによるトラブルの発生をなくしたビアホールを有する配線基板及びその製造方法を提供することにある。【解決手段】基板１の一の表面１ａと他の表面１ｂの間に貫通形成するビアホール４は、、基板１の厚さ方向の中央部の内径が表面１ａ、１ｂの開口部の径より小さくなった鼓状の貫通孔２と、貫通孔２の内面全体を覆って貫通孔２の両端開口に端部が露出し、且つ貫通孔２の中央部を閉塞した導電性部材３の層とからなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一の表面と他の表面の間に、前記基板の厚さ方向の中央部が一の表面側及び他の表面側より狭くなる貫通孔と、前記貫通孔の内面に沿うように形成されて、前記貫通孔の両端開口に両端部を露出させ、且つ前記貫通孔の中央部のみを閉塞した導電性部材層とからなるビアホールを有することを特徴とする配線基板。
【請求項２】
請求項１の配線基板の製造方法であって、基板の一の表面から基板の厚さ方向の中央部に向けて狭くなるテーパー状の第１の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内面に導電性部材層をメッキ形成する工程と、前記基板の他の表面から前記第１の凹部の底部に達し且つ該底部方向に狭くなるテーパー状の第２の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内面に導電性部材層をメッキする工程とからなることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１の配線基板の製造方法であって、基板の一の表面から該基板の厚さ方向の中央部に向けて狭くなるテーパー状の第１の凹部を形成する工程と、前記基板の他の表面から前記第１の凹部の底部に連通し且つ該底部方向に狭くなるテーパー状の第２の凹部を形成する工程と、前記基板の一の表面側、他の表面側の各々から、前記第１の凹部の内面、第２の凹部の内面に導電性部材層をメッキ形成するとともに両凹部の連通部を前記導電性部材層で閉塞する工程とからなることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の凹部の内面若しくは第２の凹部の内面への導電性部材層のメッキ形成を、前記基板の一の表面若しくは他の表面に配線パターンをメッキ形成する工程と同時に行うことを特徴とする請求項２又は３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、シリコンウェハーやガラスウェハーからなる基板の両表面間で電気導通を取り且つ密閉されたビアホールを有する配線基板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンウェハーやガラスウェハー内部の貫通孔に、密閉性確保と電気通電用の導通配線を形成するための研究が盛んに為されている。例えば、図５に示すように基板１の両側表面に貫通させた貫通孔２内に銅等の導電性部材３をメッキにより充填して形成したビアホール４を有する配線基板が提供されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１８５１４０公報（図１、段落番号００１４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで特許文献１に示されるようなビアホール構造では、基板１となるシリコンウェハやガラスウェハと、銅などの導電性部材３の間の熱膨張率が大幅に異なるため、熱ストレスにより基板１と導電性部材３との面での剥離や、基板クラックなどのトラブルが発生するという問題があった。
【０００４】
一方このような熱ストレストラブルを解決するため、孔径を小さくすることが検討されているが、孔形成が困難であり且つ、孔の導電部材の充填もまた困難であるなど、十分な効果をあげることができていないのが現状である。
【０００５】
本発明は、上述の点に感が見えて為されたもので、その目的とするところは基板と導電性部材との界面での剥離や、基板クラックなどの熱ストレスによるトラブルの発生をなくしたビアホールを有する配線基板及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１の配線基板の発明では、基板の一の表面と他の表面の間に、前記基板の厚さ方向の中央部が一の表面側及び他の表面側より狭くなる貫通孔と、前記貫通孔の内面に沿うように形成されて、前記貫通孔の両端開口に両端部を露出させ、且つ前記貫通孔の中央部のみを閉塞した導電性部材層とからなるビアホールを有することを特徴とする。
【０００７】
請求項１の配線基板の発明によれば、熱ストレスのもっとも大きな貫通孔の両端部の内面に形成された導電性部材層が薄くなり、そのため熱膨張差により発生する熱ストレスが小さく、そのため貫通孔との界面剥離や、基板クラックなどを防ぐことができ、また貫通孔の中央部が狭くなっているために、熱膨張差により発生する熱ストレスを小さくできる上に、仮にこの中央部での界面の剥離や、基板クラックが発生したとしても、貫通孔の内部であるため、導通や気密性などのトラブル発生を緩和することができる。
【０００８】
請求項２の配線基板の製造方法の発明では、請求項１の配線基板の製造方法であって、基板の一の表面から基板の厚さ方向の中央部に向けて狭くなるテーパー状の第１の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内面に導電性部材層をメッキ形成する工程と、前記基板の他の表面から前記第１の凹部の底部に達し且つ該底部方向に狭くなるテーパー状の第２の凹部を形成する工程と、前記第１の凹部の内面に導電性部材層をメッキする工程とからなることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の配線基板の製造方法の発明によれば、簡便に、請求項１の発明での配線基板を製造することができる。
【００１０】
請求項３の配線基板の製造方法の発明では、請求項１の配線基板の製造方法であって、基板の一の表面から該基板の厚さ方向の中央部に向けて狭くなるテーパー状の第１の凹部を形成する工程と、前記基板の他の表面から前記第１の凹部の底部に連通し且つ該底部方向に狭くなるテーパー状の第２の凹部を形成する工程と、前記基板の一の表面側、他の表面側の各々から、前記第１の凹部の内面、第２の凹部の内面に導電性部材層をメッキ形成するとともに両凹部の連通部を前記導電性部材層で閉塞する工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の配線基板の製造方法の発明によれば、メッキ加工のプロセスを一回に簡略化し且つ、凹部形成時の導電部材の破損を軽減して、簡便に請求項１の発明での配線基板を製造することができる。
【００１２】
請求項４の配線基板の製造方法の発明では、請求項３又は４の発明において、前記第１の凹部の内面若しくは第２の凹部の内面への導電性部材層のメッキ形成を、前記基板の一の表面若しくは他の表面に配線パターンをメッキ形成する工程と同時に行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項４の配線基板の製造方法の発明によれば、改めて配線パターンをメッキ形成する必要がない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、熱ストレスのもっとも大きな貫通孔の両端部の内面に形成された導電性部材層が薄くなり、そのため熱膨張差により発生する熱ストレスが小さく、そのため貫通孔との界面剥離や、基板クラックなどを防ぐことができ、また貫通孔の中央部が狭くなっているために、熱膨張差により発生する熱ストレスを小さくできる上に、仮にこの中央部での界面の剥離や、基板クラックが発生したとしても、貫通孔の内部であるため、導通や気密性などのトラブル発生を緩和することができる配線基板が提供でき、また該配線基板を簡便に製造できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を一実施形態により説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の配線基板の要部の断面を示しており、基板１の一の表面１ａと他の表面１ｂの間にビアホール４を貫通形成している。このビアホール４は、基板１の厚さ方向の中央部の内径が表面１ａ、１ｂにおける開口部の径より小さくなった鼓状の貫通孔２と、貫通孔２の内面全体を覆って貫通孔２の両端開口に端部が露出し、且つ貫通孔２の中央部を閉塞した導電性部材３の層とからなる。
【００１７】
ここで、本実施形態では、基板１として、厚み３００〜１０００μｍ程度のシリコンウェハー、ガラスウェハー、アルミナ基板等を用い、貫通孔２は、断面が円形で両端開口部の内径が５０〜５００μｍ、中央部の内径が１０〜１００μｍ程度の寸法により形成している。ここで基板１の厚さとの関係により貫通孔２の内径寸法が上述の寸法以上よりも大きくなると、熱ストレスが増大し、逆に上述の形状寸法よりも小さくなると、孔加工及びその後の導電性部材３による孔閉塞が困難となる。
【００１８】
貫通孔２の形成方法は、特に限定はされないが、薬剤によるウエットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、ドリル加工、サンドブラスト加工等の方法を用いる。貫通孔２内面に形成される導電性部材３の層の厚みは、貫通孔２の両端部では３〜２０μｍ程度としてある。つまりこれ以上厚くなると熱ストレスが増大して基板１への影響が大きくなる。また中央部を閉塞している層の厚みは１０〜１００μｍ程度としている。つまりこの厚みよりも薄くなると、気密性が不足し、逆に厚くなると、熱応力が増大する。
【００１９】
尚導電性部材３の形成方法は、特に限定されないが、導電性のペーストや、電解メッキなどが一般に用いられる方法を用いれば良い。
【００２０】
電解メッキでは、貫通孔２の内部に形成される通電のための導電性シード層として、スパッタ膜、無電解メッキ膜、ＣＶＤ膜が用いられる。
【００２１】
次に本実施形態の配線基板の製造方法の実施例を説明する。
【００２２】
実施例１
本実施例の製造方法の工程を図２により説明する。
【００２３】
先ず上述の所定厚みの基板１を準備し（図２（ａ））、第１工程（図２（ｂ））では、基板１の一の表面１ａ側にザグリ孔加工により、基板１の厚み方向の中央部に向けて内径が狭くなったテーパー状の第１の凹部２ａを形成する。ここでのザグリ孔加工方法としては特に限定されないが、上述したようにウエットエッチング、ドライエッチング、レーザー加工、ドリル加工、サンドブラスト加工など適宜な方法を用いる。
【００２４】
この第１工程の終了後、第２工程（図２（ｃ））において、凹部２ａの内面全体及び基板１表面に導電性シード薄膜を形成する。この導電性シード薄膜は通常０．０５〜０．２μｍ厚みで、スパッタリング、無電解メッキ、ＣＶＤ等を用いて形成する。この膜形成に用いる、金属種は、銅、金、ニッケル、クロム、チタン等を用い、複数の金属で多層としても良い。この導電性シード薄膜形後に、電解メッキによって、凹部２ａの内面全体に亘るように導電性金属膜を形成する。この金属膜の金属種は、特に限定されないが銅、金、ニッケル等の導電率の高い金属を用いる。つまり導電性金属膜（導電性シード薄膜を含む）により導電性部材３が構成することになる。
【００２５】
さて第２工程終了後、次の第３工程（図２（ｄ））で再度、基板１の他の表面１ｂ側から、凹部２ａの底部の導電性部材３の層に到達する深さで、凹部２ａと同様なテーパー状の第２の凹部２ｂをザグリ加工により形成する。この形成方法は、第１工程と同じであるが、加工時に、凹部２ａの底部の導電性部材３の層を破損しないように、注意深く精度良く加工する。この凹部２ｂと凹部２ａの形成により中央部が導電性部材３の層で閉塞された貫通孔２が構成されることになる。
【００２６】
この第２の凹部２ｂの形成後、次の第４工程（図２（ｅ））では、第２工法と同様に、導電性シード薄膜の形成後、電解メッキによって凹部２ｂの内面全体に導電性部材３の層を形成する。これにより凹部２ａ、２ｂの内面の導電性部材３が一体となって、貫通孔２の両端開口部に露出した導電性部材３の端部間の電気導通が取れることなる。
【００２７】
さてその後、必要に応じて、基板１の両表面１ａ、１ｂ側に形成された不要な導電性部材３の層を研磨或いはエッチングにより除去することで、図２（ｆ）に示すように所望の配線基板の得られることになる。
【００２８】
実施例２
上記実施例１では基板１の一の表面１ａに凹部２ａの形成した後凹部２ａへのメッキ加工を行い、その後他の表面１ｂに凹部２ｂを形成した後凹部２ｂへのメッキ加工を行っていたが、本実施例では、図３に示す工程により配線基板を製造する。
【００２９】
先ず図３（ａ）の基板準備、図３（ｂ）での基板１への凹部２ａのザグリ加工による孔形成までは実施例１と同じであるが、本実施例では凹部２ａの形成後、第２工程で基板１の他の表面１ｂからの凹部２ｂの形成を同様にザグリ加工を行い、図３（ｃ）に示すように基板１の両側表面１ａ、１ｂに貫通する貫通孔２を凹部２ａ、２ｂにより形成する。このとき、基板１の厚さ方向の貫通孔２の中央部の内径はできるだけ小さい径で形成することが望ましい、つまり大きな径になるとその後の電解メッキ工程で閉塞することが困難となる。
【００３０】
次の第２工程（図３（ｄ））では、基板１の両側表面１ａ、１ｂから実施例１と同様な方法で導電性シード層を先ず貫通孔２内面全体に形成し、その後実施例１と同様に電解メッキを基板１の両側表面１ａ、１ｂから貫通孔２内面全体に実施して、貫通孔２の内面全体に銅、金、ニッケル等の導電率の高い金属からなる導電性部材３の層を形成する。このとき、できるだけ、基板１の表面１ａ、１ｂに近い貫通孔２の両端開口部の内面の導電性部材３の層の厚みを薄く、貫通孔２の中央部を平成する導電性部材３の厚みを厚く形成するために、メッキ液、メッキ条件を最適化する。
【００３１】
その後、必要に応じて、基板１の両表面１ａ、１ｂ側に形成された不要な導電性部材３の層を研磨或いはエッチングにより除去することで、図３（ｅ）に示すように所望の配線基板の得られることになる。導電性部材３する必要がある。
【００３２】
実施例３
,本実施例は、貫通孔２の内面導電性部材３を電解メッキにより形成する工程において同時に配線パターンを形成する方法である。
【００３３】
図４は本実施例を実施例１において一の表面１ａ側に形成した凹部２ａの内面に電解メッキを施す工程に採用した場合の細分化した工程を示す。
【００３４】
先ず図４（ａ）に示すように基板１の表面１ａに凹部２ａを形成した後、先ず導電性シード層３ａを凹部２ａの内面及び基板１の表面１ａに亘るように図４（ｂ）に示すように形成し、その後図４（ｃ）に示すように凹部２ａ及び配線パターン形成位置以外の導電性シード層３ａの表面をレジスト６で覆い、その後電解メッキを施して貫通孔２の内面に導電性部材３を形成すると同時に導電性部材３と電気的に接続された配線パターン７を基板１の表面１ａに配線パターン７も図４（ｄ）に示すようにメッキ形成する。同様に基板１の他の表面１ｂに凹部２ｂを形成した後のメッキ工程にも図４（ａ）〜（ｄ）と同様な過程を経て配線パターン７を形成する。
【００３５】
尚レジストは、シートレジスト、液状レジストを用い、配線パターン７の形成には、フォトリソグラフィー等によって形成する。
【００３６】
尚電解メッキによる配線パターン７の形成後は、図４（ｅ）に示すようにレジスト６を剥離除去し、導電性シード層をエッチングなどで除去する。
【００３７】
図４は、実施例１におけるメッキ工程に本実施例を採用した場合の流れを示しているが、実施例２のように両側表面１ａ、１ｂに貫通する貫通孔２を先に形成した後、基板１の両側表面１ａ、１ｂから同時に電解メッキを施す場合には、両側において図４（ａ）〜（ｄ）の過程を同時に進行させれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一実施形態の配線基板の要部の断面図である。
【図２】一実施形態の配線基板を製造する方法の実施例１の工程説明図である。
【図３】一実施形態の配線基板を製造する方法の実施例２の工程説明図である。
【図４】一実施形態の配線基板を製造する方法の実施例４のメッキ工程の説明図である。
【図５】従来例の配線基板の要部の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  基板
１ａ、１ｂ  表面
２  貫通孔
３  導電性部材
４  ビアホール
【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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