(57)【要約】      （修正有）【課題】信頼性の高い貫通電極基板及びその製造方法を提供する。【解決手段】貫通電極基板１００は、第１面１０２ｓ２および前記第１面１０２ｓ２に対向する第２面１０２ｓ１を貫通する貫通孔１１２が設けられた基板１０２と、前記貫通孔１１２の内側面の一部に配置される密着層１０４と、前記密着層１０４に接し、前記貫通孔１１２を充填する貫通電極１０６と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面および前記第１面に対向する第２面を貫通する貫通孔が設けられた基板と、
前記貫通孔の内側面の一部に配置される密着層と、
前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極と、
を有する貫通電極基板。
【請求項２】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側または前記第２面側に配置される請求項１に記載の貫通電極基板。
【請求項３】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側に配置され、
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端の径が、前記第２面における第２開口端の径よりも小さい請求項２に記載の貫通電極基板。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端と前記第２面における第２開口端の間に、前記第１開口端の径および前記第２開口端の径よりも小さい径を有する請求項１乃至３のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項５】
前記密着層は、前記内側面の高さの１２％以上５０％以下の範囲に配置される請求項１乃至４のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項６】
前記貫通電極は銅であり、前記密着層は、酸化亜鉛、チタン、酸化インジウムスズ、または酸化インジウム亜鉛のいずれかである請求項１乃至５のいずれか一に記載の貫通電極基板。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一に記載の貫通電極基板と、
前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端に接続された第１集積回路と、
前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端とは反対側の他端に接続された第２集積回路と、
を有する、半導体装置。
【請求項８】
基板に、第１面および前記第１面に対向する第２面を貫通する貫通孔を形成し、
前記貫通孔の内側面の一部に密着層を形成し、
前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極を形成すること、
を含む貫通電極基板の製造方法。
【請求項９】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側または前記第２面側にスパッタリング法によって形成される請求項８に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１０】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側に形成され、
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端の径が、前記第２面における第２開口端の径よりも小さく形成される請求項９に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端と前記第２面における第２開口端の間の径が、前記第１開口端の径および前記第２開口端の径よりも小さく形成される請求項８乃至１０のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１２】
前記密着層は、前記内側面の高さの１２％以上５０％以下の範囲に形成する請求項８乃至１１のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１３】
前記貫通電極を形成することは、
前記貫通孔の内側面および前記密着層上に第１導体層を形成し、
前記第１導体層上に前記貫通孔を充填するように第２導体層を形成する
請求項８乃至１２のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は貫通電極基板および貫通電極基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高性能化に伴い、集積回路はより微細化・複雑化している。集積回路には接続端子が配置されており、接続端子を介して、例えば外部装置から回路動作に必要な電源やロジック信号が入力される。接続端子のピッチが異なるそれぞれの集積回路を接続する場合、接続端子のピッチサイズを変換するための仲介基板となるインターポーザが用いられる。インターポーザでは、基板の一方の面に配置された配線と、他方の面に配置された配線とに異なる集積回路が実装される。インターポーザの基板の両面にそれぞれ配置された配線同士は、当該基板を貫通する貫通電極によって接続されている。
【０００３】
インターポーザとしては、シリコン基板を使用した貫通電極基板であるＴＳＶ（Through-Silicon Via）やガラス基板を使用した貫通電極基板であるＴＧＶ（Through-Glass Via）が開発されている（例えば、特許文献１）。貫通電極は、これらの基板を貫通する貫通孔を充填するように、金属導体によって形成される。
【０００４】
インターポーザにおいて、貫通孔内側面に対する貫通電極の密着性は非常に重要である。貫通孔内側面に対する貫通電極の密着性が弱いと、貫通電極が貫通孔から脱離しやすく、基板の両面に配置された配線同士の電気的接続を確保することができなくなる。特許文献２には、この問題を回避するために、貫通孔内側面と貫通電極の間に密着層を配置する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１０３４７号公報
【特許文献２】特開２０１６−６３１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方で、インターポーザの用途の一つとして、基材が高温に耐えられるため後工程にて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を形成したデバイスへの応用が期待される。しかしながら、貫通電極基板形成後に高温の熱処理が施されると貫通電極（例えば銅等）と基板（例えばガラス等）の熱膨張率の差により基板破壊が生じることがある。
【０００７】
本開示は、上記実情に鑑み、信頼性の高い貫通電極基板及びその製造方法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】
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板は、第１面および前記第１面に対向する第２面を貫通する貫通孔が設けられた基板と、前記貫通孔の内側面の一部に配置される密着層と、前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極と、を有する。
【０００９】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側または前記第２面側に配置されてもよい。
【００１０】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側に配置され、前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端の径が、前記第２面における第２開口端の径よりも小さくてもよい。
【００１１】
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端と前記第２面における第２開口端の間に、前記第１開口端の径および前記第２開口端の径よりも小さい径を有してもよい。
【００１２】
前記密着層は、前記内側面の高さの１２％以上５０％以下の範囲に配置されてもよい。
【００１３】
前記貫通電極は銅であり、前記密着層は、酸化亜鉛、チタン、酸化インジウムスズ、または酸化インジウム亜鉛のいずれかであってもよい。
【００１４】
本開示の一実施形態に係る半導体装置は、前記貫通電極基板と、前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端に接続された第１集積回路と、前記貫通電極基板の前記貫通電極の一端とは反対側の他端に接続された第２集積回路と、を有する。
【００１５】
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、基板に、第１面および前記第１面に対向する第２面を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔の内側面の一部に密着層を形成し、前記密着層に接し、前記貫通孔を充填する貫通電極を形成すること、を含む。
【００１６】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側または前記第２面側にスパッタリング法によって形成されてもよい。
【００１７】
前記密着層は、前記内側面の前記第１面側に形成され、前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端の径が、前記第２面における第２開口端の径よりも小さく形成されてもよい。
【００１８】
前記貫通孔は、前記第１面における第１開口端と前記第２面における第２開口端の間の径が、前記第１開口端の径および前記第２開口端の径よりも小さく形成されてもよい。
【００１９】
前記密着層は、前記内側面の高さの１２％以上５０％以下の範囲に形成してもよい。
【００２０】
前記貫通電極を形成することは、前記貫通孔の内側面および前記密着層上に第１導体層を形成し、前記第１導体層上に前記貫通孔を充填するように第２導体層を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）下面図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板にかかる熱応力と、従来の貫通電極基板にかかる熱応力とを説明するための断面図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）下面図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）下面図である。
【図６】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）下面図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す断面図である。
【図９】本開示の一実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図１０】本開示の一実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【図１１】本開示の一実施形態に係る半導体装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本開示の内容を、図面等を参照しながら説明する。但し、本開示は多くの異なる態様を含み、以下に例示する開示の内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、それはあくまで一例であって、本開示の内容を必ずしも限定するものではない。また、本開示において、ある図面に記載されたある要素と、他の図面に記載されたある要素とが同一又は対応する関係にあるときは、同一の符号又は符号として記載された数字の後にａ、ｂなどを付した符号を付して、繰り返しの説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有さない。
【００２３】
本開示において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の上方においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。同様に、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「下に」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直下にある場合のみでなく他の部材又は領域の下方にある場合を含む。すなわち、他の部材又は領域の下方においてある部材又は領域との間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【００２４】
＜本開示に至る経緯＞
貫通電極基板において、貫通孔内側面と貫通電極の間に密着層を配置することで、基板と貫通電極の接着性は向上する。一方で、このような構成を有する貫通電極基板は、後の工程における熱処理によって貫通電極（例えば銅等）と基板（例えばガラス等）とが熱膨張・熱収縮すると、それぞれの熱膨張率の差により基板破壊が生じることがある。
【００２５】
本開示者は上述した事象を鋭意検討した結果、貫通孔内側面と貫通電極の間に配置する密着層の面積と位置によって、基板にかかる熱膨張・熱収縮による応力が大きくなり、この熱応力が基板破壊に起因することをみいだした。基板と貫通電極の接着性を保持し、かつ熱処理時における基板破壊を抑制できる条件を検討した結果、本願開示に至った。
【００２６】
＜第１実施形態＞
［貫通電極基板の構成］
図１は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）Ａ−Ａ’断面図、（Ｃ）下面図である。図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、貫通電極基板１００は、基板１０２と、密着層１０４と、貫通電極１０６とを有する。
【００２７】
基板１０２には、第１面１０２ｓ１および第１面に対向する第２面１０２ｓ２を貫通する貫通孔１１２が設けられる。本実施形態において貫通孔１１２は円孔であり、基板１０２の第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２に対して略垂直である。すなわち、基板１０２の第１面１０２ｓ１（または第２面１０２ｓ２）と貫通孔１１２の内側面とがなす角度θは略垂直である。貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１における第１開口端の径ｄ１と、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２における第２開口端の径ｄ２とは略同一である。
【００２８】
貫通孔１１２の内側面の一部には、密着層１０４が配置される。本実施形態において密着層１０４は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端側）に配置される。密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面に接するように円筒型である。すなわち、密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面の第１面１０２ｓ１側（第１開口端側）を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４は、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２側（第２開口端側）に配置されてもよく、貫通孔１１２の第１開口端と第２開口端の間に配置されてもよい。密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、円筒を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
【００２９】
別言すると、貫通孔１１２の内側面の一部には、密着層１０４が配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２側（第２開口端側）には密着層１０４が配置されない。しかしながらこれに限定されず、貫通孔１１２の一端に密着層１０４が配置されない領域があればよい。
【００３０】
貫通孔１１２の内部には、貫通電極１０６が配置される。本実施形態において貫通電極１０６は略円柱型であり、第１面１０２ｓ１側の径と第２面１０２ｓ２側の径とが略同一である。貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端）から第２面１０２ｓ２側（第２開口端）までを充填する。さらに、貫通電極１０６の端部は基板１０２の第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２の上まで延在してもよい。貫通電極１０６は、第１面１０２ｓ１側の配線と第２面１０２ｓ２側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
【００３１】
貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端側）において密着層１０４の内側面に接するように配置される。貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２側（第２開口端側）において貫通孔１１２の内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６は貫通孔１１２の内側面において、密着層１０４が配置される領域では密着層１０４と接し、密着層１０４が配置されない領域では基板１０２と直接接している。別言すると、密着層１０４は、基板１０２と貫通電極１０６の間の一部に介在する。
【００３２】
貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置される領域では、貫通電極１０６は密着層１０４を介して基板１０２と強く接着する。一方で、貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置されない領域では、貫通電極１０６は基板１０２と弱く接着する。貫通孔１１２の一部において密着層１０４が配置される領域を有することで、貫通電極１０６は基板１０２との接着性を向上することができ、貫通電極１０６が貫通孔１１２から脱落することを抑制することができる。貫通孔１１２の一端において密着層１０４が配置されない領域を有することで、貫通電極１０６および基板１０２の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００３３】
貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置される領域は、貫通孔１１２の内側面の高さ（貫通孔１１２の深さ、基板１０２の第１面１０２ｓ１から第２面１０２ｓ２までの内側面の距離）の２０％以上５０％以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置されない領域は、貫通孔１１２の内側面の高さの５０％以上８０％以下の範囲に位置することが好ましい。密着層１０４が配置される領域が、貫通孔１１２の内側面の高さの２０％以上の範囲に位置することで、基板１０２と貫通電極１０６の接着性を向上することができ、貫通電極１０６が貫通孔１１２から脱落することを抑制することができる。密着層１０４が配置されない領域が、貫通孔１１２の内側面の高さの５０％以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００３４】
基板１０２は、ガラス基板を用いることができる。また、ガラス基板の他にも、石英基板、サファイア基板、樹脂基板などの絶縁基板、シリコン基板、炭化シリコン基板、化合物半導体基板などの半導体基板を用いることができる。基板に使用する材料は特に限定されず、熱膨張係数が０．５×１０-6［／Ｋ］以上１６．８×１０-6［／Ｋ］以下の範囲の材料であればよい。また、これらが積層されたものであってもよい。基板１０２の厚さは、特に限定されず、例えば、３００μｍ以上７００μｍ以下の範囲の厚さの基板を使用することができる。基板１０２の厚さは、より好ましくは、４００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるとよい。基板１０２の厚さが３００μｍ未満であると、基板のたわみが大きくなる。その影響で、製造過程におけるハンドリングが困難になるとともに、基板上に形成する薄膜等の内部応力により基板が反ってしまう。また、基板１０２の厚さが７００μｍより厚くなると、貫通孔の形成工程が長くなる。その影響で、製造工程が長期化し、製造コストも上昇してしまう。
【００３５】
第１開口端の径ｄ１および第２開口端の径ｄ２は、５０μｍ以上１６０μｍ以下の範囲であることが好ましい。すなわち、貫通孔１１２のアスペクト比は、１．８以上１０以下の範囲であることが好ましい。ここで貫通孔１１２のアスペクト比とは、貫通孔１１２の第１開口端の径ｄ１（または第２開口端の径ｄ２）に対する貫通孔１１２の深さ（基板１０２の厚さ）と定義する。貫通孔１１２のアスペクト比が１０より大きい場合、後述するシード層１０６’を形成するときに、スパッタリング法を用いて貫通孔１１２の内側面に貫通孔１１２の深さ全体に亘ってシード層１０６’を形成することが困難になる。貫通孔１１２のアスペクト比が１．８未満である場合、貫通孔の形成工程が長くなる。その影響で、製造工程が長期化し、製造コストも上昇してしまう。
【００３６】
密着層１０４は、基板１０２と密着性がよい材料を用いることができる。例えば、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）これらの化合物、あるいはこれらの合金などを用いることができる。また、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）や酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2)などの無機酸化物の他、シランカップリング剤などの有機物も用いることができる。特に、貫通電極１０６が銅（Ｃｕ）を含む場合、密着層１０４は、Ｃｕの拡散を抑制する材料を使用することができ、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化モリブデン（ＭｏＮ）、窒化タンタル（ＴａＮ）等を用いてもよい。ここで、密着層１０４の厚さは、特に限定しない。例えば、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲で適宜選択することができる。
【００３７】
貫通電極１０６は、密着層１０４との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を用いることができる。例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等の金属またはこれらを用いた合金などから選択することができる。貫通電極１０６は貫通孔１１２の内部を充填するように配置される。すなわち、貫通孔１１２の内部にはボイド等が形成されず、貫通孔１１２の内部の空間は密着層１０４および貫通電極１０６で満たされている。
【００３８】
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板１００によると、貫通孔１１２の一部において密着層１０４が配置される領域を有する。基板１０２と貫通電極１０６の間の一部に密着層１０４が配置されることで、貫通電極１０６は基板１０２との接着性を向上することができ、貫通電極１０６が貫通孔１１２から脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板１００は、貫通孔１１２の一端において密着層１０４が配置されない領域を有することで、貫通電極１０６および基板１０２の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００３９】
［貫通電極基板の製造方法］
次に、図２を用いて、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法について詳細に説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明するための断面図である。
【００４０】
図２（Ａ）は、基板１０２に貫通孔１１２を形成する方法を示す図である。基板１０２は、第１面１０２ｓ１と、第１面に対向する第２面１０２ｓ２を有する。基板１０２に、第１面１０２ｓ１から第２面１０２ｓ２を貫通する少なくとも１つの貫通孔１１２を形成する。貫通孔１１２の形成には、対応するマスクを形成し、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ：反応性イオンエッチング）、ＤＲＩＥ（Ｄｅｅｐ  ＲＩＥ：深掘り反応性イオンエッチング）等のドライエッチング加工、サンドブラスト加工、レーザ加工等を用いることができる。ここで、基板１０２の第１面１０２ｓ１（または第２面１０２ｓ２）と貫通孔１１２の内側面とがなす角度θは略垂直である。また、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１における第１開口端の径ｄ１と、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２における第２開口端の径ｄ２とは略同一である。
【００４１】
図２（Ｂ）は、貫通孔１１２に密着層１０４を形成する方法を示す図である。密着層１０４は、ＰＶＤ法（真空蒸着法またはスパッタリング法）によって、基板１０２の第１面１０２ｓ１側から貫通孔１１２の内側面に沿って形成される。本実施形態において密着層１０４は、基板１０２に対して略垂直方向から貫通孔１１２の第１開口端に向けて材料粒子をスパッタまたは蒸着することによって形成する。したがって、密着層１０４は貫通孔１１２の内側面の第１面１０２ｓ１側および第１面１０２ｓ１上を覆うように開口端付近に連続的に形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４は、基板１０２に対して角度を有する一方向から貫通孔１１２の第１開口端に向けて材料粒子をスパッタまたは蒸着することによって形成してもよい。この場合、密着層１０４は貫通孔１１２の内側面の第１面１０２ｓ１側の一部および第１面１０２ｓ１上に形成される。また、図には示さながったが、密着層１０４の厚さは貫通孔１１２の深さ方向に変化してもよい。すなわち、密着層１０４は、貫通孔１１２の第１開口端から第２開口端に向けて薄くなるよう形成されてもよい。密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面の高さの２０％以上５０％以下の範囲に位置する領域に形成される。密着層１０４の厚みは、５ｎｍ以上３００ｎｍ以下、例えば５０ｎｍの厚さを有する。
【００４２】
図２（Ｃ）から図２（Ｅ）は、貫通孔１１２に貫通電極１０６を形成する方法を示す図である。図２（Ｃ）に示すように、まず、貫通孔１１２に、シード層（第１導体層）１０６’を形成する。シード層１０６’は、ＰＶＤ法（真空蒸着法またはスパッタリング法）等または無電解めっき法によって、密着層１０４および基板１０２に接するように形成される。ＰＶＤ法の場合、シード層１０６’は、第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２のそれぞれの面側から貫通孔１１２の内側面、第１面１０２ｓ１、および第２面１０２ｓ２に沿って形成される。無電解めっき法の場合、シード層１０６’は、例えば少なくとも銅イオンを含むめっき液を貫通孔１１２の内側面、第１面１０２ｓ１、および第２面１０２ｓ２に接触させることで、めっき液が接触した領域にめっき層を成長させる。めっき液は、例えば銅イオンを提供するための硫酸銅などの銅化合物、ならびにホルムアルデヒドおよび水酸化ナトリウムなどの添加物を含んでもよい。
【００４３】
しかしながらこれに限定されず、基板１０２の第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２は、シード層１０６’が形成されないようにあらかじめレジストなどで保護してもよい。この場合シード層１０６’は、貫通孔１１２の内側面および貫通孔１１２の内側面に形成された密着層１０４上に形成される。このような処理をすることで、基板１０２の第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２上に、余分な金属導体が形成されることを防ぐこともできる。
【００４４】
図２（Ｄ）に示すように、次いで、貫通孔１１２を、めっき層（第２導体層）で充填する。めっき層は、シード層１０６’を介して電流が供給される電解めっき法によって、貫通孔１１２の内部に成長させる。
【００４５】
図２（Ｅ）に示すように、基板１０２の第１面１０２ｓ１上および第２面１０２ｓ２上に形成された余分な金属導体（シード層１０６’及びめっき層）を除去することで、貫通電極１０６を形成する。余分な金属導体（シード層１０６’及びめっき層）を除去する方法としては、ドライエッチング法、ウェットエッチング法、又は化学機械研磨（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を用いることができる。金属導体（シード層１０６’及びめっき層）は、基板１０２の第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２を露出するように除去する。本実施形態において、貫通電極１０６の第１面１０２ｓ１側および第２面１０２ｓ２側の両端部は、第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２と面一となるよう形成される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６の両端部は、第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２に対して凹形状となるよう形成されてもよく、凸形状となるよう形成されてもよい。またこのとき、貫通電極１０６の形成と同じ工程で、第１面１０２ｓ１および第２面１０２ｓ２上に、配線層が形成されてもよい。
【００４６】
なお、基板１０２には、複数の貫通電極１０６が設けられていてもよい。この場合、複数の貫通電極１０６は、１００μｍ以上の間隔で配置されていることが好ましい。基板１０２に設けられる貫通電極１０６は、後述する基板１０２の第１面１０２ｓ１側と第２面１０２ｓ２側に配置される配線と電気的に接続され、基板１０２の第１面１０２ｓ１側と第２面１０２ｓ２側との間に導電経路を形成する。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法によると、貫通孔１１２の一部において密着層１０４を形成することができる。密着層１０４が基板１０２と貫通電極１０６の間の一部に形成されることによって、貫通電極１０６は基板１０２との接着性を向上することができ、貫通電極１０６が貫通孔１１２から脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板１００は、貫通孔１１２の一端において密着層１０４が形成されないことによって、貫通電極１０６および基板１０２の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２の一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００４８】
［貫通電極基板にかかる熱応力］
次に、図３を用いて、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板にかかる熱応力と、従来の貫通電極基板にかかる熱応力について詳細に説明する。図３（Ａ）は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板にかかる熱応力を説明するための断面図である。図３（Ｂ）は、従来の貫通電極基板にかかる熱応力を説明するための断面図である。
【００４９】
図３（Ａ）に示すように、本実施形態に係る貫通電極基板１００は、貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２側（第２開口端側）において密着層１０４が配置されない領域を有する。密着層１０４が配置されない領域において基板１０２と貫通電極１０６の間に密着層１０４が介在しないことで、貫通電極１０６と基板１０２とが部分的に弱く接着する。貫通電極１０６と基板１０２との熱膨張率が異なることから、貫通電極基板１００は熱処理によって貫通電極１０６および基板１０２の熱膨張・熱収縮による応力を受ける。本実施形態に係る貫通電極基板１００は、熱応力を、貫通電極１０６と基板１０２とが弱く接着する貫通孔１１２の第２面１０２ｓ２（第２開口端）の方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００５０】
図３（Ｂ）に示すように、従来の貫通電極基板１００ａは、貫通孔１１２ａの内側面全面において密着層１０４ａが配置される。基板１０２ａと貫通電極１０６ａとの間に密着層１０４ａが介在することで、貫通孔１１２ａの内側面全面において貫通電極１０６ａと基板１０２ａとが強く接着する。従来の貫通電極基板１００ａは、熱処理時における応力が貫通孔１１２ａの内側面全面にかかる。この結果、従来の貫通電極基板１００ａは、熱処理時によって破壊することがある。特に、より剛性が小さい基板１０２ａはクラックなどが入り破壊することがある。
【００５１】
＜第２実施形態＞
［貫通電極基板の構成］
図４は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｂ−Ｂ’断面図、（Ｃ）下面図である。図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、貫通電極基板１００ｂは、基板１０２ｂと、密着層１０４ｂと、貫通電極１０６ｂとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｂは、貫通電極１０６ｂが円錐台型であること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００と同じであるから、ここでは、第１実施形態に係る貫通電極基板１００と相違する部分について説明する。
【００５２】
基板１０２ｂには、第１面１０２ｂｓ１および第１面に対向する第２面１０２ｂｓ２を貫通する貫通孔１１２ｂが設けられる。本実施形態において貫通孔１１２ｂは円孔であり、基板１０２ｂの第１面１０２ｂｓ１と貫通孔１１２ｂの内側面とがなす角度θは鋭角である。基板１０２ｂの第１面１０２ｂｓ１と貫通孔１１２ｂの内側面とがなす角度θは８０°以上９０°未満の範囲であることが好ましい。したがって、貫通孔１１２ｂの第１面１０２ｂｓ１における第１開口端の径ｄ１ｂは、貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２における第２開口端の径ｄ２ｂより小さい。基板１０２ｂの第１面１０２ｂｓ１と貫通孔１１２ｂの内側面とがなす角度θが８０°未満である場合、貫通電極基板１００ｂに微細パターンを形成することが困難になる。
【００５３】
貫通孔１１２ｂの内側面の一部には、密着層１０４ｂが配置される。本実施形態において密着層１０４ｂは、貫通孔１１２ｂの第１面１０２ｂｓ１側（第１開口端側）に配置される。密着層１０４ｂは、貫通孔１１２ｂの内側面に接するように、貫通孔１１２ｂの内側面の第１面１０２ｂｓ１側（第１開口端側）を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４ｂは、貫通孔１１２ｂの第１開口端と第２開口端の間に配置されてもよい。密着層１０４ｂは、貫通孔１１２ｂの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔１１２ｂの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
【００５４】
別言すると、貫通孔１１２ｂの内側面の一部には、密着層１０４ｂが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２側（第２開口端側）には密着層１０４ｂが配置されない。
【００５５】
貫通孔１１２ｂの内部には、貫通電極１０６ｂが配置される。本実施形態において貫通電極１０６ｂは略円錐台型であり、第１面１０２ｂｓ１側の径が第２面１０２ｂｓ２側の径より小さい。貫通電極１０６ｂは、貫通孔１１２ｂの第１面１０２ｂｓ１側（第１開口端）から第２面１０２ｂｓ２側（第２開口端）までを充填する。さらに、貫通電極１０６ｂの端部は基板１０２ｂの第１面１０２ｂｓ１および第２面１０２ｂｓ２の上まで延在してもよい。貫通電極１０６ｂは、第１面１０２ｂｓ１側の配線と第２面１０２ｂｓ２側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
【００５６】
貫通電極１０６ｂは、貫通孔１１２ｂの第１面１０２ｂｓ１側（第１開口端側）において密着層１０４ｂの内側面に接するように配置される。貫通電極１０６ｂは、貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２側（第２開口端側）において貫通孔１１２ｂの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６ｂは貫通孔１１２ｂの内側面において、密着層１０４ｂが配置される領域では密着層１０４ｂと接し、密着層１０４ｂが配置されない領域では基板１０２ｂと直接接している。別言すると、密着層１０４ｂは、基板１０２ｂと貫通電極１０６ｂの間の一部に介在する。
【００５７】
貫通孔１１２ｂの内側面において密着層１０４ｂが配置される領域では、貫通電極１０６ｂは密着層１０４ｂを介して基板１０２ｂと強く接着する。一方で、貫通孔１１２ｂの内側面において密着層１０４ｂが配置されない領域では、貫通電極１０６ｂは基板１０２ｂと弱く接着する。貫通孔１１２ｂの一部において密着層１０４ｂが配置される領域を有することで、貫通電極１０６ｂは基板１０２ｂとの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｂが貫通孔１１２ｂから脱落することを抑制することができる。径が大きい貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２側（第２開口端側）において密着層１０４ｂが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｂおよび基板１０２ｂの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２（第２開口端）の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。
【００５８】
貫通孔１１２ｂの内側面において密着層１０４ｂが配置される領域は、貫通孔１１２ｂの内側面の高さの１２％以上５０％未満の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔１１２ｂの内側面において密着層１０４ｂが配置されない領域は、貫通孔１１２ｂの内側面の高さの５０％以上８８％以下の範囲に位置することが好ましい。密着層１０４ｂが配置される領域が、貫通孔１１２ｂの内側面の高さの１２％以上の範囲に位置することで、基板１０２ｂと貫通電極１０６ｂの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｂが貫通孔１１２ｂから脱落することを抑制することができる。密着層１０４ｂが配置されない領域が、貫通孔１１２ｂの内側面の高さの５０％以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００５９】
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板１００ｂによると、貫通孔１１２ｂの一部において密着層１０４ｂが配置される領域を有する。基板１０２ｂと貫通電極１０６ｂの間の一部に密着層１０４ｂが配置されることで、貫通電極１０６ｂは基板１０２ｂとの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｂが貫通孔１１２ｂから脱落することを抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｂは、径が大きい貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２側（第２開口端側）において密着層１０４ｂが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｂおよび基板１０２ｂの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｂの第２面１０２ｂｓ２（第２開口端）の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００６０】
［貫通電極基板の製造方法］
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板１００ｂの製造方法は、貫通孔１１２ｂの第１開口端の径ｄ１ｂを第２開口端の径ｄ２ｂより小さく形成すること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００６１】
＜第３実施形態＞
［貫通電極基板の構成］
図５は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｃ−Ｃ’断面図、（Ｃ）下面図である。図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、貫通電極基板１００ｃは、基板１０２ｃと、密着層１０４ｃと、貫通電極１０６ｃとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｃは、貫通電極１０６ｃが第１面１０２ｃｓ１側と第２面１０２ｃｓ２側の間に両端より小さい径を有すること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００と同じであるから、ここでは、第１実施形態に係る貫通電極基板１００と相違する部分について説明する。
【００６２】
基板１０２ｃには、第１面１０２ｃｓ１および第１面に対向する第２面１０２ｃｓ２を貫通する貫通孔１１２ｃが設けられる。本実施形態において貫通孔１１２ｃは円孔であり、内側面が回転双曲面である。基板１０２ｃの第１面１０２ｃｓ１（または第２面１０２ｃｓ２）と貫通孔１１２ｃの内側面の接線とがなす角度θは鈍角である。基板１０２ｃの第１面１０２ｃｓ１と貫通孔１１２ｃの内側面とがなす角度θは９０°より大きく１０５°以下の範囲であることが好ましい。ｃ基板１０２ｃの第１面１０２ｃｓ１と貫通孔１１２ｃの内側面とがなす角度θが１０５°より大きい場合、貫通電極基板１００ｃに微細パターンを形成することが困難になる。貫通孔１１２ｃの第１面１０２ｃｓ１における第１開口端の径ｄ１ｃと、貫通孔１１２ｃの第２面１０２ｃｓ２における第２開口端の径ｄ２ｃとは略同一である。さらに貫通孔１１２ｃは、第１開口端と第２開口端の間に、第１開口端の径ｄ１ｃと第２開口端の径ｄ２ｃより小さい径ｄ３ｃを有する。貫通孔１１２ｃは第１開口端と第２開口端の間に第１開口端の径ｄ１ｃと第２開口端の径ｄ２ｃより小さい径ｄ３ｃを有することで、貫通電極１０６ｃが貫通孔１１２ｃから脱落することを抑制することができる。
【００６３】
貫通孔１１２ｃの内側面の一部には、密着層１０４ｃが配置される。本実施形態において密着層１０４ｃは、貫通孔１１２ｃの第１面１０２ｃｓ１側（第１開口端側）に配置される。密着層１０４ｃは、貫通孔１１２ｃの内側面に接するように、貫通孔１１２ｃの内側面の第１面１０２ｃｓ１側（第１開口端側）を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４ｃは、貫通孔１１２ｃの第２面１０２ｃｓ２側（第２開口端側）に配置されてもよく、後述するように貫通孔１１２ｃの第１開口端と第２開口端の間に配置されてもよい。密着層１０４ｃは、貫通孔１１２ｃの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔１１２ｃの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
【００６４】
別言すると、貫通孔１１２ｃの内側面の一部には、密着層１０４ｃが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔１１２ｃの第２面１０２ｃｓ２側（第２開口端側）には密着層１０４ｃが配置されない。しかしながらこれに限定されず、貫通孔１１２ｃの一端に密着層１０４ｃが配置されない領域があればよい。
【００６５】
貫通孔１１２ｃの内部には、貫通電極１０６ｃが配置される。本実施形態において貫通電極１０６ｃは、第１面１０２ｃｓ１側の径と第２面１０２ｃｓ２側の径とが略同一である。さらに貫通電極１０６ｃは、第１面１０２ｃｓ１側と第２面１０２ｃｓ２側の間に両端より小さい径を有する。貫通電極１０６ｃは、貫通孔１１２ｃの第１面１０２ｃｓ１側（第１開口端）から第２面１０２ｃｓ２側（第２開口端）までを充填する。さらに、貫通電極１０６ｃの端部は基板１０２ｃの第１面１０２ｃｓ１および第２面１０２ｃｓ２の上まで延在してもよい。貫通電極１０６ｃは、第１面１０２ｃｓ１側の配線と第２面１０２ｃｓ２側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
【００６６】
貫通電極１０６ｃは、貫通孔１１２ｃの第１面１０２ｃｓ１側（第１開口端側）において密着層１０４ｃの内側面に接するように配置される。貫通電極１０６ｃは、貫通孔１１２ｃの第２面１０２ｃｓ２側（第２開口端側）において貫通孔１１２ｃの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６ｃは貫通孔１１２ｃの内側面において、密着層１０４ｃが配置される領域では密着層１０４ｃと接し、密着層１０４ｃが配置されない領域では基板１０２ｃと直接接している。別言すると、密着層１０４ｃは、基板１０２ｃと貫通電極１０６ｃの間の一部に介在する。
【００６７】
貫通孔１１２ｃの内側面において密着層１０４ｃが配置される領域では、貫通電極１０６ｃは密着層１０４ｃを介して基板１０２ｃと強く接着する。一方で、貫通孔１１２ｃの内側面において密着層１０４ｃが配置されない領域では、貫通電極１０６ｃは基板１０２ｃと弱く接着する。貫通孔１１２ｃの一部において密着層１０４ｃが配置される領域を有することで、貫通電極１０６ｃは基板１０２ｃとの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｃが貫通孔１１２ｃから脱落することを抑制することができる。貫通孔１１２ｃの一端において密着層１０４ｃが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｃおよび基板１０２ｃの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｃの一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００６８】
貫通孔１１２ｃの内側面において密着層１０４ｃが配置される領域は、貫通孔１１２ｃの内側面の高さの１６％以上５０％以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔１１２ｃの内側面において密着層１０４ｃが配置されない領域は、貫通孔１１２ｃの内側面の高さの５０％以上８４％以下の範囲に位置することが好ましい。密着層１０４ｃが配置される領域が、貫通孔１１２ｃの内側面の高さの１６％以上の範囲に位置することで、基板１０２ｃと貫通電極１０６ｃの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｃが貫通孔１１２ｃから脱落することを抑制することができる。密着層１０４ｃが配置されない領域が、貫通孔１１２ｃの内側面の高さの５０％以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板１００ｃによると、貫通孔１１２ｃの一部において密着層１０４ｃが配置される領域を有する。基板１０２ｃと貫通電極１０６ｃの間の一部に密着層１０４ｃが配置されることで、貫通電極１０６ｃは基板１０２ｃとの接着性をより向上することができ、貫通電極１０６ｃが貫通孔１１２ｃから脱落することをより抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｃは、貫通孔１１２ｃの一端において密着層１０４ｃが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｃおよび基板１０２ｃの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｃの一端方向に分散することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００７０】
［貫通電極基板の製造方法］
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板１００ｃの製造方法は、貫通孔１１２ｃの第１開口端と第２開口端の間の径ｄ３ｃを、第１開口端の径ｄ１ｃおよび第２開口端の径ｄ２ｃより小さく形成すること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００７１】
＜第４実施形態＞
［貫通電極基板の構成］
図６は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す（Ａ）上面図、（Ｂ）Ｄ−Ｄ’断面図、（Ｃ）下面図である。図５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、貫通電極基板１００ｄは、基板１０２ｄと、密着層１０４ｄと、貫通電極１０６ｄとを有する。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｄは、貫通電極１０６ｄの第１面１０２ｄｓ１側の径が第２面１０２ｄｓ２側の径より小さいこと以外、第３実施形態に係る貫通電極基板１００ｃと同じであるから、ここでは、第３実施形態に係る貫通電極基板１００ｃと相違する部分について説明する。
【００７２】
基板１０２ｄには、第１面１０２ｄｓ１および第１面に対向する第２面１０２ｄｓ２を貫通する貫通孔１１２ｄが設けられる。本実施形態において貫通孔１１２ｄは円孔であり、内側面が回転双曲面である。基板１０２ｄの第１面１０２ｄｓ１と貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１側内側面の接線とがなす角度θ１は鈍角である。基板１０２ｄの第２面１０２ｄｓ２と貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側内側面の接線とがなす角度θ２は鈍角である。第１面１０２ｄｓ１と貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１側内側面の接線とがなす角度θ１は、第２面１０２ｄｓ２と貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側内側面の接線とがなす角度θ２より小さいまたは同じ（θ１≦θ２）であってもよい。基板１０２ｄの第１面１０２ｄｓ１と貫通孔１１２ｄの内側面とがなす角度θ１は９０°より大きく１０５°以下の範囲であることが好ましい。基板１０２ｄの第２面１０２ｄｓ２と貫通孔１１２ｄの内側面とがなす角度θ２は９０°より大きく１１０°以下の範囲であることが好ましい。θ１およびθ２が１１０°より大きい場合、貫通電極基板１００ｄに微細パターンを形成することが困難になる。貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１における第１開口端の径ｄ１ｄは、貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２における第２開口端の径ｄ２ｄより小さい。さらに貫通孔１１２ｄは、第１開口端と第２開口端の間に、第１開口端の径ｄ１ｄと第２開口端の径ｄ２ｄより小さい径ｄ３ｄを有する。貫通孔１１２ｄは第１開口端と第２開口端の間に第１開口端の径ｄ１ｄと第２開口端の径ｄ２ｄより小さい径ｄ３ｄを有することで、貫通電極１０６ｄが貫通孔１１２ｄから脱落することを抑制することができる。
【００７３】
貫通孔１１２ｄの内側面の一部には、密着層１０４ｄが配置される。本実施形態において密着層１０４ｄは、貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１側（第１開口端側）に配置される。密着層１０４ｄは、貫通孔１１２ｄの内側面に接するように、貫通孔１１２ｄの内側面の第１面１０２ｄｓ１側（第１開口端側）を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４ｄは、後述するように貫通孔１１２ｄの第１開口端と第２開口端の間に配置されてもよい。密着層１０４ｄは、貫通孔１１２ｄの内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔１１２ｄの内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。
【００７４】
別言すると、貫通孔１１２ｄの内側面の一部には、密着層１０４ｄが配置されない領域がある。本実施形態において、貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側（第２開口端側）には密着層１０４ｄが配置されない。
【００７５】
貫通孔１１２ｄの内部には、貫通電極１０６ｄが配置される。本実施形態において貫通電極１０６ｄは、第１面１０２ｄｓ１側の径が第２面１０２ｄｓ２側の径より小さい。さらに貫通電極１０６ｄは、第１面１０２ｄｓ１側と第２面１０２ｄｓ２側の間に両端より小さい径を有する。貫通電極１０６ｄは、貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１側（第１開口端）から第２面１０２ｄｓ２側（第２開口端）までを充填する。さらに、貫通電極１０６ｄの端部は基板１０２ｄの第１面１０２ｄｓ１および第２面１０２ｄｓ２の上まで延在してもよい。貫通電極１０６ｄは、第１面１０２ｄｓ１側の配線と第２面１０２ｄｓ２側の配線とを電気的に接続する役割を担う。
【００７６】
貫通電極１０６ｄは、貫通孔１１２ｄの第１面１０２ｄｓ１側（第１開口端側）において密着層１０４ｄの内側面に接するように配置される。貫通電極１０６ｄは、貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側（第２開口端側）において貫通孔１１２ｄの内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６ｄは貫通孔１１２ｄの内側面において、密着層１０４ｄが配置される領域では密着層１０４ｄと接し、密着層１０４ｄが配置されない領域では基板１０２ｄと直接接している。別言すると、密着層１０４ｄは、基板１０２ｄと貫通電極１０６ｄの間の一部に介在する。
【００７７】
貫通孔１１２ｄの内側面において密着層１０４ｄが配置される領域では、貫通電極１０６ｄは密着層１０４ｄを介して基板１０２ｄと強く接着する。一方で、貫通孔１１２ｄの内側面において密着層１０４ｄが配置されない領域では、貫通電極１０６ｄは基板１０２ｄと弱く接着する。貫通孔１１２ｄの一部において密着層１０４ｄが配置される領域を有することで、貫通電極１０６ｄは基板１０２ｄとの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｄが貫通孔１１２ｄから脱落することを抑制することができる。径が大きい貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側（第２開口端側）において密着層１０４ｄが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｄおよび基板１０２ｄの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｄの一端方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。
【００７８】
貫通孔１１２ｄの内側面において密着層１０４ｄが配置される領域は、貫通孔１１２ｄの内側面の高さの２４％以上５０％以下の範囲に位置することが好ましい。別言すると、貫通孔１１２ｄの内側面において密着層１０４ｄが配置されない領域は、貫通孔１１２ｄの内側面の高さの５０％以上７６％以下の範囲に位置することが好ましい。密着層１０４ｄが配置される領域が、貫通孔１１２ｄの内側面の高さの２４％以上の範囲に位置することで、基板１０２ｄと貫通電極１０６ｄの接着性を向上することができ、貫通電極１０６ｄが貫通孔１１２ｄから脱落することを抑制することができる。密着層１０４ｄが配置されない領域が、貫通孔１１２ｄの内側面の高さの７６％以上の範囲に位置することで、基板が受ける熱応力を抑制することができ、熱処理時における基板破壊を抑制することができる。
【００７９】
以上のように、本実施形態に係る貫通電極基板１００ｄによると、貫通孔１１２ｄの一部において密着層１０４ｄが配置される領域を有する。基板１０２ｄと貫通電極１０６ｄの間の一部に密着層１０４ｄが配置されることで、貫通電極１０６ｄは基板１０２ｄとの接着性をより向上することができ、貫通電極１０６ｄが貫通孔１１２ｄから脱落することをより抑制することができる。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｄは、径が大きい貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２側（第２開口端側）において密着層１０４ｄが配置されない領域を有することで、貫通電極１０６ｄおよび基板１０２ｄの熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２ｄの第２面１０２ｄｓ２（第２開口端）の方向により分散することができ、熱処理時における基板破壊をより抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００８０】
［貫通電極基板の製造方法］
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板１００ｄの製造方法は、貫通孔１１２ｄの第１開口端の径ｄ１ｄを第２開口端の径ｄ２ｄより小さく形成すること以外、第３実施形態に係る貫通電極基板１００ｃの製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００８１】
＜変形例１＞
［貫通電極基板の構成］
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図７（Ａ）は、本開示の第２実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図７（Ｂ）は、本開示の第３実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。図７（Ｃ）は、本開示の第４実施形態に係る貫通電極基板の変形例を示す断面図である。ここで本変形例に係る貫通電極基板１００ｅ、１００ｆ、１００ｇを、とくに区別しないときには貫通電極基板１００とする。同様に、基板１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ、密着層１０４ｅ、１０４ｆ、１０４ｇ、および貫通電極１０６ｅ、１０６ｆ、１０６ｇは、基板１０２、密着層１０４、および貫通電極１０６とする。
【００８２】
図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、貫通電極基板１００は、基板１０２と、密着層１０４と、貫通電極１０６とを有する。本変形例に係る貫通電極基板１００は、密着層１０４が貫通孔１１２の第１開口端と第２開口端の間に配置されること以外、第２実施形態から第４実施形態に係る貫通電極基板と同じであるから、ここでは、相違する部分について説明する。
【００８３】
図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本変形例に係る貫通電極基板１００は、密着層１０４が貫通孔１１２の第１開口端と第２開口端の間に配置される。密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面に接するように、貫通孔１１２の内側面の一部を覆うように形成される。しかしながらこれに限定されず、密着層１０４は、貫通孔１１２の内側面に接するかぎり、どのような形状であってもよく、不均一であってもよく、不連続であってもよい。例えば、貫通孔１１２の内側面を斜めに切った形であってもよく、円周において不連続であってもよい。別言すると、貫通孔１１２の内側面両端（第１開口端および第２開口端）には、密着層１０４が配置されない
【００８４】
貫通孔１１２の内部には、貫通電極１０６が配置される。貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端）から第２面１０２ｓ２側（第２開口端）までを充填する。貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端）と第２面１０２ｓ２側（第２開口端）の間において密着層１０４の内側面に接するように配置される。貫通電極１０６は、貫通孔１１２の第１面１０２ｓ１側（第１開口端）および第２面１０２ｓ２側（第２開口端）において貫通孔１１２の内側面に接するように配置される。しかしながらこれに限定されず、貫通電極１０６は貫通孔１１２の内側面において、密着層１０４が配置される領域では密着層１０４と接し、密着層１０４が配置されない領域では基板１０２と直接接している。別言すると、密着層１０４は、基板１０２と貫通電極１０６の間の一部に介在する。
【００８５】
貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置される領域では、貫通電極１０６は密着層１０４を介して基板１０２と強く接着する。一方で、貫通孔１１２の内側面において密着層１０４が配置されない領域では、貫通電極１０６は基板１０２と弱く接着する。貫通孔１１２の一部において密着層１０４が配置される領域を有することで、貫通電極１０６は基板１０２との接着性を向上することができ、貫通電極１０６が貫通孔１１２から脱落することを抑制することができる。貫通孔１１２の両端において密着層１０４が配置されない領域を有することで、貫通電極１０６および基板１０２の熱膨張・熱収縮による応力を貫通孔１１２の両端方向にさらに分散することができ、熱処理時における基板破壊をさらに抑制することができる。したがって、信頼性の高い貫通電極基板を得ることができる。
【００８６】
［貫通電極基板の製造方法］
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板１００ｄの製造方法は、密着層１０４を貫通孔１１２の第１開口端と第２開口端の間に形成すること以外、第２実施形態から第４実施形態に係る貫通電極基板の製造方法と同じであり、ここでの説明は省略する。
【００８７】
＜第５実施形態＞
［貫通電極基板の構成］
図８は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す断面図である。図８に示すように、貫通電極基板１００ｈは、基板１０２ｈと、密着層１０４ｈと、貫通電極１０６ｈと、多層配線構造体１１０ｈおよび２１０ｈを有する。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｈは、基板１０２ｈの第１面１０２ｈｓ１および第２面１０２ｈｓ２上に、多層配線構造体１１０ｈおよび２１０ｈを含むこと以外、第１実施形態に係る貫通電極基板と同じであるから、ここでは相違する部分について説明する。
【００８８】
図８に示すように、本実施形態に係る貫通電極基板１００ｈは、基板１０２ｈの第１面１０２ｈｓ１上に多層配線構造体１１０ｈを、基板１０２ｈの第２面１０２ｈｓ２上に多層配線構造体２１０ｈを含む。多層配線構造体１１０ｈは、第１配線１０８ｈおよび第１絶縁層１１８ｈを含む。第１配線１０８ｈは、基板１０２ｈと第１絶縁層１１８ｈとの間に介在する。第１配線１０８ｈの一端は、貫通電極１０６ｈの第１面１０２ｈｓ１側一端と電気的に接続する。さらに、第１配線１０８ｈは、例えば、第１配線１０８ｈの一端とは反対側の他端において第１絶縁層１１８ｈに設けられた開口部１２８ｈを介して外部基板または上層側に配置された配線と電気的に接続されていてもよい。本実施形態において、第１配線１０８ｈは１つ配置したが、この構成に限定するものではなく、複数含まれていてもよい。また、多層配線構造体１１０ｈは、基板１０２ｈの第１面１０２ｈｓ１に１層の配線層（第１配線１０８ｈ）と、１層の絶縁層（第１絶縁層１１８ｈ）とが積層した構造体を指すが、この構造に限定するものではなく、例えば、配線層と絶縁層とが繰り返し複数積層されていてもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
【００８９】
多層配線構造体２１０ｈは、第２配線２０８ｈおよび第２絶縁層２１８ｈを含む。第２配線２０８ｈは、基板１０２ｈと第２絶縁層２１８ｈとの間に介在する。第２配線２０８ｈの一端は、貫通電極１０６ｈの第２面１０２ｈｓ２側一端と電気的に接続する。さらに、第２配線２０８ｈは、例えば、第２配線２０８ｈの一端とは反対側の他端において第２絶縁層２１８ｈに設けられた開口部２２８ｈを介して外部基板または上層側に配置された配線と電気的に接続されていてもよい。本実施形態において、第２配線２０８ｈは１つ配置したが、この構成に限定するものではなく、複数含まれていてもよい。また、多層配線構造体２１０ｈは、基板１０２ｈの第２面１０２ｈｓ２に１層の配線層（第２配線２０８ｈ）と、１層の絶縁層（第２絶縁層２１８ｈ）とが積層した構造体を指すが、この構造に限定するものではなく、例えば、配線層と絶縁層とが繰り返し複数積層されていてもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
【００９０】
＜第６実施形態＞
［半導体装置の構造］
第６実施形態では、第１実施形態から第５実施形態に示す貫通電極基板を用いて製造される半導体装置について説明する。以下の説明では、第１実施形態から第５実施形態に係る貫通電極基板をインターポーザとして各集積回路を接続する半導体装置について説明する。本実施形態において集積回路とは、半導体チップや半導体チップを搭載した回路基板などを示す。
【００９１】
図９は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置を示す断面図である。半導体装置１０００は、３つの貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０が積層され、例えば、ＤＲＡＭ等の半導体素子が形成された回路基板１４００に接続されている。貫通電極基板１３１０は、接続端子１５１１および接続端子１５１２を有している。貫通電極基板１３２０は、接続端子１５２１および接続端子１５２２を有している。貫通電極基板１３３０は、接続端子１５３２を有している。接続端子１５１１、１５２１は、例えば図８に示した第２絶縁層２１８ｈに設けられた開口部２２８ｈにおいて露出された第２配線２０８ｈに相当する。接続端子１５１２、１５２２、１５３２は、例えば図８に示した第１絶縁層１１８ｈに設けられた開口部１２８ｈにおいて露出された第１配線１０８ｈに相当する。
【００９２】
貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０の各々の基板の材質は異なっていてもよい。接続端子１５１２は、バンプ１６１０によって回路基板１４００の接続端子１５００と接続されている。接続端子１５１１は、バンプ１６２０によって接続端子１５２２と接続されている。接続端子１５２１は、バンプ１６３０によって接続端子１５３２と接続されている。バンプ１６１０、１６２０、１６３０として、例えば、インジウム、銅、金等の金属が用いられる。
【００９３】
貫通電極基板の積層数は３層に限らず、２層であってもよく４層以上であってもよい。対向する貫通電極基板同士の接続は、バンプを介した接続に限定されず、共晶接合など他の接合技術を用いてもよい。その他の接続方法として、ポリイミド、エポキシ樹脂等を塗布、焼成することによって、対向する貫通電極基板同士が接着されてもよい。
【００９４】
図１０は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置の別の例を示す断面図である。図１０に示す半導体装置１０００は、ＭＥＭＳデバイス、ＣＰＵ、メモリ等の半導体チップ１４１０、１４２０、および貫通電極基板１３００が積層され、回路基板１４００に接続されている。
【００９５】
半導体チップ１４１０と半導体チップ１４２０との間に貫通電極基板１３００が配置されている。半導体チップ１４１０と貫通電極基板１３００とはバンプ１６４０によって接続されている。半導体チップ１４２０貫通電極基板１３００とはバンプ１６５０によって接続されている。回路基板１４００上に半導体チップ１４１０が載置され、回路基板１４００と半導体チップ１４２０とはワイヤ１７００によって接続されている。この例では、貫通電極基板１３００は、それぞれ機能の異なる複数の半導体チップを接続する役割を果たしており、多機能の半導体装置が実現される。例えば、半導体チップ１４１０を３軸加速度センサとし、半導体チップ１４２０を２軸磁気センサとすることによって、５軸モーションセンサを１つのモジュールで実現することができる。
【００９６】
半導体チップがＭＥＭＳデバイスなどのセンサの場合、センシング結果がアナログ信号で出力される場合がある。この場合、ローパスフィルタ、アンプ等が半導体チップまたは貫通電極基板１３００に形成されてもよい。
【００９７】
図１１は、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を用いた半導体装置のさらに別の例を示す断面図である。上記２つの例（図９および図１０）は３次元実装であったが、図１１に示す例は２次元と３次元との併用実装に適用した例である（２．５次元という場合もある）。図１１に示す例では、回路基板１４００には、６つの貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０が積層されている。ただし、全ての貫通電極基板が積層されているだけでなく、基板面内方向にも並んで配置されている。これらの貫通電極基板の各々の基板の材質は異なっていてもよい。
【００９８】
図１１では、回路基板１４００上に貫通電極基板１３１０、１３５０が接続され、貫通電極基板１３１０上に貫通電極基板１３２０、１３４０が接続され、貫通電極基板１３２０上に貫通電極基板１３３０が接続され、貫通電極基板１３５０上に貫通電極基板１３６０が接続されている。図１１に示すように、これらの貫通電極基板を複数の半導体チップを接続するためのインターポーザとして用いることができ、２次元と３次元との併用実装が可能である。なお、貫通電極基板１３３０、１３４０、１３６０などが半導体チップに置き換えられてもよい。
【００９９】
なお、本開示は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
１００：貫通電極基板、１０２：基板、１０２ｓ１：第１面、１０２ｓ２：第２面、１０４：密着層、１０６：貫通電極、１１２：貫通孔、１０００：半導体装置
【図１】
2019067782.tif 000003
【図２】
2019067782.tif 000004
【図３】
2019067782.tif 000005
【図４】
2019067782.tif 000006
【図５】
2019067782.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019067782.tif 000009
【図８】
2019067782.tif 000010
【図９】
2019067782.tif 000011
【図１０】
2019067782.tif 000012
【図１１】
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