(57)【要約】      （修正有）【課題】貫通導体と直上の絶縁層との良好な密着性を提供する。【解決手段】貫通電極基板１００ａは、第１の面１０２ｓ１および第１の面に対向する第２の面１０２ｓ２を貫通する貫通孔１１６を有する基板１０２と、貫通孔１１６の内側面に配置される貫通電極１０６と、貫通電極１０６に接し、貫通孔１１６を充填し、第１の面側の第１の露出面に第１の凸部１１７を有する貫通体１０７と、第１の面上に配置される第１の絶縁層１０８ａと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を貫通する貫通孔を有する基板と、
前記貫通孔の内側面に配置される貫通電極と、
前記貫通電極に接し、前記貫通孔を充填し、前記第１の面側の第１の露出面に第１の凸部を有する貫通体と、
前記第１の面上に配置される第１の絶縁層と、
を含む貫通電極基板。
【請求項２】
前記第１の凸部の上面は、前記第１の面より積層方向において第１の絶縁層側に突出している、請求項１に記載の貫通電極基板。
【請求項３】
前記第１の露出面は、前記第１の面より積層方向において第２の面側に陥入している、請求項１または２に記載の貫通電極基板。
【請求項４】
前記第１の凸部は逆テーパー形状である、請求項１乃至３の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項５】
前記第１の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第１の電極をさらに含み、
前記第１の絶縁層は、前記第１の電極を露出する第１の開口部を有する、請求項１乃至４の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項６】
前記貫通体は、前記第２の面側の第２の露出面に第２の凸部をさらに有し、
前記第２の面上に配置される第２の絶縁層をさらに含む請求項１乃至５の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項７】
前記第２の凸部の上面は、前記第２の面より積層方向において第２の絶縁層側に突出している、請求項６に記載の貫通電極基板。
【請求項８】
前記第２の露出面は、前記第２の面より積層方向において第１の面側に陥入している、請求項６または７に記載の貫通電極基板。
【請求項９】
前記第２の凸部は逆テーパー形状である、請求項６乃至８の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項１０】
前記第２の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第２の電極をさらに含み、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極を露出する第２の開口部を有する、請求項６乃至９の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項１１】
前記貫通電極は、前記第１の面に配置される第１の配線と、前記第２の面に配置される第２の配線とを電気的に接続する、請求項１乃至１０の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項１２】
前記第１の面における前記貫通孔の第１の開口端の径は、前記第２の面における前記貫通孔の第２の開口端の径よりも大きい、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項１３】
前記貫通体は光硬化性および熱硬化性を有する絶縁性樹脂材料である、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の貫通電極基板。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれか一に記載の貫通電極基板と、
前記基板の前記貫通電極に接続されたＬＳＩ基板と、
前記基板の前記貫通電極に接続された半導体チップと、
を有する、半導体装置。
【請求項１５】
基板に第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を貫通する貫通孔を形成し、
前記貫通孔の内側面に貫通電極を形成し、
前記貫通電極に接し、前記貫通孔を充填し、前記第１の面側の第１の露出面に第１の凸部を有する貫通体を形成し、
前記第１の面上に第１の絶縁層を形成すること、
を含む貫通電極基板の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の凸部の上面を、前記第１の面より積層方向において第１の絶縁層側に突出させる、請求項１５に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の露出面を、前記第１の面より積層方向において第２の面側に陥入させる、請求項１５または１６に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１８】
前記第１の凸部を逆テーパー形状に形成する、請求項１５乃至１７の何れか１項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１９】
前記第１の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第１の電極をさらに形成し、
前記第１の絶縁層に、前記第１の電極を露出する第１の開口部を形成する、請求項１５乃至１８の何れか１項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２０】
前記貫通体の、前記第２の面側の第２の露出面に第２の凸部をさらに形成し、
前記第２の面上に第２の絶縁層をさらに形成する請求項１５乃至１９の何れか１項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の凸部の上面を、前記第２の面より積層方向において第２の絶縁層側に突出させる、請求項２０に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２２】
前記第２の露出面を、前記第２の面より積層方向において第１の面側に陥入させる、請求項２０または２１に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２３】
前記第２の凸部を逆テーパー形状に形成する、請求項２０乃至２２の何れか１項に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項２４】
前記第２の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第２の電極をさらに形成し、
前記第２の絶縁層は、前記第２の電極を露出する第２の開口部を形成する、請求項２０乃至２３の何れか１項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、接続端子を介して外部装置（チップ）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チップと集積回路とを接続する場合、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に集積回路が実装され、他方の面に配置された配線にチップが実装される。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】
貫通電極は、基板に形成された貫通孔の内側面に貫通導体をめっきすることによって形成される。貫通導体の内側は、樹脂を充填することによって穴埋めされる。さらに、充填した樹脂の基板上における露出面は蓋めっきを行うことで、貫通電極の直上に接続端子を接続することも可能となる。特許文献１には、貫通導体の内側に埋め込まれた形状の蓋めっきが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のインターポーザを製造するには、貫通孔に樹脂を充填した後、蓋めっきを埋め込むためにレーザで凹部を形成する工程を追加する必要がある。また、貫通導体と蓋めっきとの接続信頼性の向上を目的としており、直上の絶縁層との密着性に関しては考慮されていない。
【０００６】
本開示の実施形態は、貫通孔の直上の膜の密着性が向上した基板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】
本開示の一実施形態に係る貫通電極基板は、第１の面および前記第１の面に対向する第２の面を貫通する貫通孔を有する基板と、前記貫通孔の内側面に配置される貫通電極と、前記貫通電極に接し、前記貫通孔を充填し、前記第１の面側の第１の露出面に第１の凸部を有する貫通体と、前記第１の面上に配置される第１の絶縁層と、を含む。
【０００８】
前記第１の凸部の上面は、前記第１の面より積層方向において第１の絶縁層側に突出していてもよい。
【０００９】
前記第１の露出面は、前記第１の面より積層方向において第２の面側に陥入していてもよい。
【００１０】
前記第１の凸部は逆テーパー形状であってもよい。
【００１１】
前記第１の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第１の電極をさらに含み、前記第１の絶縁層は、前記第１の電極を露出する第１の開口部を有してもよい。
【００１２】
前記貫通体は、前記第２の面側の第２の露出面に第２の凸部をさらに有し、前記第２の面上に配置される第２の絶縁層をさらに含んでもよい。
【００１３】
前記第２の凸部の上面は、前記第２の面より積層方向において第２の絶縁層側に突出していてもよい。
【００１４】
前記第２の露出面は、前記第２の面より積層方向において第１の面側に陥入していてもよい。
【００１５】
前記第２の凸部は逆テーパー形状であってもよい。
【００１６】
前記第２の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第２の電極をさらに含み、前記第２の絶縁層は、前記第２の電極を露出する第２の開口部を有してもよい。
【００１７】
前記貫通電極は、前記第１の面に配置される第１の配線と、前記第２の面に配置される第２の配線とを電気的に接続してもよい。
【００１８】
前記第１の面における前記貫通孔の第１の開口端の径は、前記第２の面における前記貫通孔の第２の開口端の径よりも大きくてもよい。
【００１９】
前記貫通体は光硬化性および熱硬化性を有する絶縁性有機樹脂材料であってもよい。
【００２０】
本開示の一実施形態に係る半導体装置は、貫通電極基板と、前記基板の前記貫通電極に接続されたＬＳＩ基板と、前記基板の前記貫通電極に接続された半導体チップと、を有する。
【００２１】
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の面および前記第１の面に対向する第２の面を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔の内側面に貫通電極を形成し、前記貫通電極に接し、前記貫通孔を充填し、前記第１の面側の第１の露出面に第１の凸部を有する貫通体を形成し、前記第１の面上に第１の絶縁層を形成すること、を含む。
【００２２】
前記第１の凸部の上面を、前記第１の面より積層方向において第１の絶縁層側に突出させてもよい。
【００２３】
前記第１の露出面を、前記第１の面より積層方向において第２の面側に陥入させてもよい。
【００２４】
前記第１の凸部を逆テーパー形状に形成してもよい。
【００２５】
前記第１の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第１の電極をさらに形成し、前記第１の絶縁層に、前記第１の電極を露出する第１の開口部を形成してもよい。
【００２６】
前記貫通体の、前記第２の面側の第２の露出面に第２の凸部をさらに形成し、前記第２の面上に第２の絶縁層をさらに形成してもよい。
【００２７】
前記第２の凸部の上面を、前記第２の面より積層方向において第２の絶縁層側に突出させてもよい。
【００２８】
前記第２の露出面を、前記第２の面より積層方向において第１の面側に陥入させてもよい。
【００２９】
前記第２の凸部を逆テーパー形状に形成してもよい。
【００３０】
前記第２の露出面を覆い、前記貫通電極と電気的に接続する第２の電極をさらに形成し、前記第２の絶縁層は、前記第２の電極を露出する第２の開口部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００３１】
本開示の実施形態によると、貫通孔の直上の膜の密着性が向上した基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【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断面図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成を示す拡大断面図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法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製造方法を説明するための断面図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明するための断面図である。
【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拡大断面図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の構成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拡大断面図である。
【図９】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１０】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。
【図１２】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１３】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１４】本開示の一実施形態に係る貫通電極の製造方法によって形成された貫通電極基板の断面像である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
なお、以下の説明では、支持基板に複数の部材が積層されるとき、特に断りのない限り、支持基板を基準として、支持基板から離れる（遠ざかる）方向を上方又は上層といい、その逆を下方又は下層というものとする。
【００３６】
＜第１実施形態＞
［貫通電極基板の構造］
図１は、本開示に係る貫通電極基板１００ａの断面構造を示す。貫通電極基板１００ａは、第１の面１０２ｓ１及び第１の面に対向する第２の面１０２ｓ２を含む支持基板（基板）１０２と、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１に配置された多層配線構造体１０４を含む。図１（Ａ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ａの積層方向における断面図である。図１（Ｂ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ａから多層配線構造体１０４（第１の配線層１１８ａおよび第１の絶縁層１０８ａ）を除いた支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１における上面図である。本実施形態において、多層配線構造体１０４は、支持基板１０２の第１の面に１層の配線層（第１の配線層１１８ａ）と、１層の絶縁層（第１の絶縁層１０８ａ）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してもよく、第２の面１０２ｓ２にも多層配線構造体が配置されていてもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
【００３７】
支持基板１０２は、第１の面１０２ｓ１と第２の面１０２ｓ２とを貫通する貫通電極１０６を含む。貫通電極１０６は、支持基板１０２に設けられた貫通孔１１６に設けられる。貫通電極１０６は、貫通孔１１６の内側面に沿って配置される。貫通電極１０６の端部（開口端）は、少なくとも、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２まで延在する。さらに、貫通電極１０６の端部は支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２の上まで延在してもよい。貫通電極１０６の内側には、貫通体１０７が配置される。本実施形態においては、貫通体として充填樹脂が配置されている。貫通体１０７は、貫通電極１０６の内側面に接触し、貫通孔１１６を充填する。換言すると、貫通電極１０６は、支持基板１０２と貫通体１０７の間に介在する。すなわち、貫通電極１０６は、貫通電極１０６の積層方向に見て中心部に貫通体１０７が充填される。このような構成を有することによって、貫通孔１１６の内側全体に導電体が充填される必要が無い。すなわち、後述する製造工程において、従来のボトムアップ方式によるめっき処理と比べて貫通電極１０６の形成に要する時間が短縮され、材料費が削減されるため、低コストで貫通電極基板を提供することができる。なお、貫通体１０７の構成については後で詳しく説明する。
【００３８】
本実施形態において、支持基板１０２に設けられた貫通孔１１６は、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１に対して垂直に立設されているが、当該内側面が傾斜面となっていてもよい。換言すると、貫通孔１１６の内側面は、支持基板１０２を上面または下面から見たときに側面が視認されるような傾斜面を有していてもよい。支持基板１０２の一面方向からスパッタリング法を用いて貫通孔１１６の内側面に貫通電極１０６を形成する場合、支持基板１０２を一面方向から見たときに側面が視認されるような傾斜面を有していると、貫通電極１０６の形成が容易になる。
【００３９】
多層配線構造体１０４は、第１の絶縁層１０８ａと、第１の絶縁層１０８ａの下層側に配置された第１の配線１１８ａとを含む。第１の配線１１８ａは、第１の絶縁層１０８ａと支持基板１０２との間に介在する。第１の配線１１８ａは、第１の配線１１８ａの一端において貫通電極１０６と電気的に接続する。さらに、第１の配線１１８ａは、例えば、第１の配線１１８ａの他端において第１の絶縁層１０８ａに設けられた開口部１２８ａ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の配線１１８ａ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。
【００４０】
次に図２を用いて、貫通体１０７の構成について詳しく説明する。図２は、図１（Ａ）の領域Ａにおける拡大断面図である。貫通体１０７は、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側の第１の露出面１０７ｓ１に、第１の凸部１１７を含む。第１の凸部１１７は、第１の露出面１０７ｓ１から突出している。第１の凸部１１７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。
【００４１】
第１の凸部の上面１１７ｓ１は、第１の露出面１０７ｓ１より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出している。第１の露出面１０７ｓ１から第１の凸部の上面１１７ｓ１までの積層方向における高さｔ１は、１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。本実施形態において、第１の凸部の上面１１７ｓ１は、第１の面１０２ｓ１より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出している。さらに、第１の凸部の上面１１７ｓ１は、貫通電極１０６の上端より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出していることが好ましい。
【００４２】
一方で、第１の露出面１０７ｓ１は、貫通電極１０６の上端より積層方向において第２の面１０２ｓ２側に陥入している。第１の露出面１０７ｓ１から貫通電極１０６の上端までの積層方向における高さｔ２は、０μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、第１の露出面１０７ｓ１は、第１の面１０２ｓ１より積層方向において第２の面１０２ｓ２側に陥入していることが好ましい。
【００４３】
本実施形態において、第１の凸部１１７は逆テーパー形状である。第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２は、第１の露出面１０７ｓ１に対して鋭角に傾斜している。第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２が第１の露出面１０７ｓ１となす角度θは６０°以上８５°以下の範囲内であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、例えば、第１の凸部１１７は、後述するように柱形状であってもよく、テーパー形状であってもよい。すなわち、第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２が第１の露出面１０７ｓ１となす角度θ１は６０°以上１２０°以下の範囲内であればよい。
【００４４】
本実施形態において、第１の凸部１１７は略線形的に傾斜している。しかしながらこれに限定されず、第１の凸部１１７は非線形的であってもよい。例えば、第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２は、積層方向にみて中心部に向かって凸または凹の曲面であってもよい。さらに、第１の凸部１１７は積層方向にみた中心軸に対して略対称的であるが、非対称的であってもよい。
【００４５】
第１の凸部１１７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。貫通体１０７が第１の凸部１１７を有することによって、貫通体１０７と第１の絶縁層１０８ａとの接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。第１の絶縁層１０８ａは、第１の凸部１１７に嵌合している。第１の凸部１１７がこのような構造（高さ、角度など）を有することによって、貫通体１０７の第１の凸部１１７と第１の絶縁層１０８ａとは嵌合し、貫通体１０７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性をさらに向上することができる。貫通体１０７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することで、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第１の絶縁層１０８ａとの間に介在する第１の配線１１８ａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と、第１の絶縁層１０８ａと第１の配線１１８ａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００４６】
［貫通電極基板の製造方法］
次に、図３から図５を用いて、本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３から図５は、本実施形態に係る貫通電極基板の製造方法について説明するための断面図である。
【００４７】
図３（Ａ）は、支持基板１０２に貫通孔１１６を形成する方法を示す図である。支持基板１０２としては、例えば、ガラス基板が用いられる。また、支持基板１０２として半導体基板、例えば、シリコン基板が用いられてもよい。このような支持基板１０２を用いた貫通電極基板１００ａは、ガラス基板が用いられる場合にはガラス貫通電極基板（ＴＧＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｇｌａｓｓ  Ｖｉａ）とも呼ばれ、シリコン基板が用いられる場合にはシリコン貫通電極基板（ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｖｉａ）とも呼ばれる。支持基板１０２の厚さｔは、例えば、１００μｍ以上７００μｍ以下の範囲内で適宜選択することができる。
【００４８】
支持基板１０２は、第１の面１０２ｓ１と、第１の面に対向する第２の面１０２ｓ２を有する。支持基板１０２に、第１の面１０２ｓ１から第２の面１０２ｓ２を貫通する少なくとも１つの貫通孔１１６を形成する。貫通孔１１６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。貫通孔１１６の直径ｄは、例えば、３０μｍ以上２００μｍ以下の大きさを有する。
【００４９】
なお、図３（Ａ）では示さなかったが、支持基板１０２の表面には、バリア層として絶縁膜が設けられていてもよい。なお、支持基板１０２の表面とは、支持基板１０２と貫通電極１０６および支持基板１０２と第１の配線１１８の間を含んでいる。バリア層は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等で形成される。例えば、バリア層は、支持基板１０２側から、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜とが積層された構造を有する。このバリア層は、支持基板１０２がガラス基板である場合、ガラスに含まれるアルカリ金属による汚染を防止するために設けられる。ただし、無アルカリガラスの場合、バリア層は不要である。また、支持基板１０２が半導体基板である場合、貫通電極１０６を絶縁するために設けられる。
【００５０】
図３（Ｂ）は、貫通孔１１６に貫通電極１０６を形成する方法を示す図である。貫通電極１０６は、まず、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、シード層を形成する。ＰＶＤ法の場合、シード層は、第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２のそれぞれの面側から貫通孔１１６の内側面に沿って形成される。無電解めっき法の場合、シード層は、例えば少なくとも銅イオンを含むめっき液を貫通孔１１６の側壁、第１の面１０２ｓ１、および第２の面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方法である。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む。次いで、シード層を介して電流が供給される電解めっき法によって、めっき層を成長させることで、貫通電極１０６を形成する。貫通電極１０６の厚みは、２μｍ以上２０μｍ以下、例えば、５μｍの厚さを有する。
【００５１】
このとき、貫通電極１０６の形成と同じ工程で、第１の面１０２ｓ１上に、配線層が形成されてもよい。また、第１の面１０２ｓ１の配線層は、セミアディティブ法により貫通電極と同時に形成してもよく、フォトリソグラフィーおよびエッチング工程によって後から配線を形成してもよい。
【００５２】
なお、支持基板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、１０μｍ以上の間隔で配置されていることが好ましく、例えば、４０μｍ以上１００ｍｍ以下の間隔で配置されてもよい。支持基板１０２に設けられる貫通電極１０６は、多層配線構造体１０４の配線と電気的に接続され、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側と第２の面１０２ｓ２側との間の導電経路を形成する。
【００５３】
図４（Ａ）は、貫通孔１１６に貫通体１０７を形成する方法を示す図である。貫通電極１０６の内側の孔は、光硬化性および熱硬化性を有する絶縁性樹脂材料で充填する。孔を充填することで、貫通電極の表面が保護され且つ、液状材料を用いた上層形成が容易になる。本実施形態においては、貫通電極１０６の内側の孔を充填するために、光硬化・熱硬化型フィルムを真空ラミネートで充填する。さらに、絶縁性樹脂材料は、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２を覆うように設けられる。支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側においては、第１の配線１１８ａの上面及び側面をも覆うように設けられる。
【００５４】
光硬化・熱硬化型フィルムとしては、ポリイミド系フィルム、エポキシ系フィルムなどを用いることができる。しかしながらこれに限定されず、貫通体１０７は光硬化・熱硬化型樹脂を印刷法を用いて塗布することで形成してもよい。また、本実施形態においてはネガ型の光硬化・熱硬化型フィルムを用いたが、第１の凸部１１７の形状によっては、ポジ型の光硬化・熱硬化型フィルムまたは樹脂を用いてもよい。
【００５５】
図４（Ｂ）は、絶縁性樹脂材料を露光する方法を示す図である。貫通孔１１６に充填された絶縁性樹脂材料はネガ型であることから、絶縁性樹脂材料を露光して樹脂硬化（一次硬化）させる。このとき、貫通電極１０６の内側の孔より、一回り小さい透過領域２０２で選択的に光を透過するフォトマスク２００を用いて絶縁性樹脂材料を露光する。貫通孔１１６は十分深いことから、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側の表面において積層方向に一部の絶縁性樹脂材料（点線で示す領域）が露光により硬化される。透過領域２０２下の絶縁性樹脂材料であっても、積層方向に深いほど露光が不十分となり、硬化が不完全な状態となる。一方、支持基板１０２の第２の面１０２ｓ２側の表面において、絶縁性樹脂材料は未露光で未硬化の状態であってもよい。すなわち、フォトマスク２００が光を透過する透過領域２０２において、露光された絶縁性樹脂材料は、積層方向に第１の面１０２ｓ１側から第２の面１０２ｓ２側まで、徐々に硬化度が減少する。ここで、硬化が不完全な状態とは、硬化した状態と比較して後述する現像液で溶解されやすい状態を示し、未硬化の状態と比較して現像液で溶解されにくい状態を示す。このような不完全な露光条件は、絶縁性樹脂材料に対して透過率の低い露光波長、例えば、i線：３６５ｎｍで露光することにより得ることができる。一方、フォトマスク２００が光を透過しない領域は、未露光で未硬化の状態を保持する。
【００５６】
図４（Ｃ）は、絶縁性樹脂材料を現像する方法を示す図である。未露光または不完全に露光された絶縁性樹脂材料は、現像液で溶解される。少なくとも、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２が完全に露出するように、第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２上の余分な絶縁性樹脂材料は溶解する。このため、貫通電極１０６の内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側における第１の露出面１０７ｓ１は、第１の面１０２ｓ１より積層方向において第２の面１０２ｓ２側に陥入していてもよい。貫通電極１０６の内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２の第２の面１０２ｓ２側における第２の露出面１０７ｓ２も、第２の面１０２ｓ２より積層方向において第１の面１０２ｓ１側に陥入していてもよい。
【００５７】
一方で、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側の表面において光硬化された一部の絶縁性樹脂材料は現像液で溶解されずに残る。このため、絶縁性樹脂材料の第１の露出面１０７ｓ１から第１の凸部１１７が第１の絶縁層１０８ａ側に突出する。露光波長の透過率が低いので露光された絶縁性樹脂材料の領域でも、積層方向に深いほど硬化が不完全な状態となる。第１の凸部１１７は、第１の露出面１０７ｓ１に近いほど光硬化度が低い状態となる。絶縁性樹脂材料の光硬化が不完全なほど、現像液で溶解されやすい。すなわち、積層方向に深いほど現像液で溶解されやすく、このため、第１の凸部１１７は、現像によって逆テーパー形状に形成される。別言すると、第１の凸部１１７は、第１の凸部の上面１１７ｓ１側から第１の露出面１０７ｓ１側にかけて小さい径を有する円柱構造に形成される。
【００５８】
支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２が完全に露出したところで現像を停止させる。支持基板１０２の厚さｔは、未硬化の絶縁性樹脂材料の支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２上の厚さｔ’より十分大きいことから、貫通孔１１６に充填された絶縁性樹脂材料の大部分は未硬化の状態であっても現像されずに残る。現像後に残った絶縁性樹脂材料は熱硬化する。１８０℃以上４００℃以下の温度で1時間熱硬化することにより貫通体１０７を形成することができる。
【００５９】
図５（Ａ）は、第１の絶縁層１０８ａを形成する方法を示す図である。支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側には、第１の絶縁層１０８ａが設けられる。第１の絶縁層１０８ａは、支持基板１０２上において、第１の配線１１８ａおよび第１の凸部１１７の上面及び側面を覆うように設けられる。すなわち、第１の配線１１８ａおよび第１の凸部１１７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。貫通体１０７が第１の凸部１１７を有することによって、貫通体１０７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することができる。貫通体１０７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することで、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第１の絶縁層１０８ａとの間に介在する第１の配線１１８ａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第１の絶縁層１０８ａと第１の配線１１８ａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００６０】
第１の絶縁層１０８ａは、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、フッ素系樹脂等の樹脂材料によって形成される。耐熱性、機械的強度の観点からは、第１の絶縁層１０８ａとしてポリイミドを用いることが好ましい。ポリイミド等の有機樹脂材料は、窒化シリコンや酸化シリコン等の無機絶縁材料と比較して誘電率が小さいという特性を有する。それにより多層配線構造体１０４の層間絶縁層として用いることで、配線間の容量を小さくすることができ、配線層を伝達する信号の遅延量を小さくすることができる。第１の絶縁層１０８ａの膜厚は所望の絶縁性が得られる程度で適宜選択可能であるが、例えば、３μｍ以上３０μｍ以下、好ましくは、３μｍ以上１０μｍ以下の厚さで形成される。
【００６１】
図５（Ｂ）は、第１の絶縁層１０８ａに開口部１２８ａを形成する方法を示す図である。開口部１２８ａは、第１の配線１１８ａの一部を露出する。開口部１２８ａは、５μｍ以上５００μｍ以下、例えば、２０μｍ以上５０μｍ以下の直径を有する。第１の配線１１８ａは、開口部１２８ａを介して、外部配線と電気的に接続してもよい。第１の配線１１８ａは、開口部１２８ａに層間接続部を配置して、上層の配線に接続してもよい。
【００６２】
［第１実施形態の参考例］
図４（Ｃ）に示す支持基板１０２の断面形状を、光学顕微鏡を用いて観察した結果を図１４に示す。支持基板１０２は上記製造方法によって、貫通孔１１６を形成し、貫通孔１１６に貫通電極１０６および貫通体１０７を形成した。図１４に示すように、本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法によって、貫通体１０７の第１の面１０２ｓ１には、現像によって逆テーパー形状の第１の凸部１１７が形成された。
【００６３】
＜第２実施形態＞
［貫通電極基板の構造］
図６（Ａ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｂの構成を示す。貫通電極基板１００ｂは、支持基板１０２ｂと多層配線構造体１０４ｂとを含む。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｂは、第１の凸部１１７ｂが柱形状であること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａ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１００ａと相違する部分について説明する。
【００６４】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態において、第１の凸部１１７ｂは柱形状である。第１の凸部１１７ｂの側面１１７ｂｓ２は、第１の露出面１０７ｂｓ１に対して略垂直に立設されてもよい。すなわち、第１の凸部１１７ｂの側面１１７ｂｓ２が第１の露出面１０７ｂｓ１となす角度θは約９０°であってもよい。
【００６５】
第１の凸部１１７ｂは、第１の絶縁層１０８ｂａに埋設される。貫通体１０７ｂが第１の凸部１１７ｂを有することによって、貫通体１０７ｂと第１の絶縁層１０８ｂａとの接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。第１の絶縁層１０８ｂａは、第１の凸部１１７ｂに嵌合している。第１の凸部１１７ｂがこのような構造を有することによって、貫通体１０７ｂの第１の凸部１１７ｂと第１の絶縁層１０８ｂａとは嵌合し、貫通体１０７ｂと第１の絶縁層１０８ｂａとの密着性をさらに向上することができる。貫通体１０７ｂと第１の絶縁層１０８ｂａとの密着性を向上することで、貫通体１０７ｂおよび貫通電極１０６ｂを有する支持基板１０２ｂと第１の絶縁層１０８ｂａとの間に介在する第１の配線１１８ｂａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７ｂおよび貫通電極１０６ｂを有する支持基板１０２ｂと、第１の絶縁層１０８ｂａと第１の配線１１８ｂａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００６６】
［貫通電極基板の製造方法］
次に、本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。本実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、露光・現像の工程以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａの製造方法と同じであるから、ここでは、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａの製造方法と相違する部分について説明する。
【００６７】
第１実施形態と同様に、貫通孔１１６ｂに充填された絶縁性樹脂材料がネガ型である場合、まず、露光して樹脂硬化（一次硬化）させる。貫通孔１１６ｂは深いことから、支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１側の表面において十分に絶縁性樹脂材料を硬化させる。絶縁性樹脂材料に対して透過率の高い露光波長、例えば、ｈ線：４０５ｎｍで露光することにより、第１の面１０２ｂｓ１側の表面において十分に絶縁性樹脂材料を硬化することができる。
【００６８】
次に、絶縁性樹脂材料を現像する。未露光または不完全に露光された絶縁性樹脂材料は、現像液で溶解される。少なくとも、支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１および第２の面１０２ｂｓ２が完全に露出するように、第１の面１０２ｂｓ１および第２の面１０２ｂｓ２上の余分な絶縁性樹脂材料は溶解する。このため、貫通電極１０６ｂの内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１側における第１の露出面１０７ｂｓ１は、第１の面１０２ｂｓ１より積層方向において第２の面１０２ｂｓ２側に陥入していてもよい。貫通電極１０６ｂの内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２ｂの第２の面１０２ｂｓ２側における第２の露出面１０７ｂｓ２も、第２の面１０２ｂｓ２より積層方向において第１の面１０２ｂｓ１側に陥入していてもよい。
【００６９】
一方で、支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１側の表面において光硬化された一部の絶縁性樹脂材料は現像液で溶解されずに残る。このため、絶縁性樹脂材料の第１の露出面１０７ｂｓ１から第１の凸部１１７ｂが第１の絶縁層１０８ｂａ側に突出する。露光波長の透過率が十分に高い場合、露光された絶縁性樹脂材料の領域において、支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１側の表面は十分に光硬化された状態となる。このため、第１の凸部１１７ｂは、現像によって柱形状に形成される。
【００７０】
支持基板１０２ｂの第１の面１０２ｂｓ１および第２の面１０２ｂｓ２が完全に露出したところで現像を停止させる。貫通孔１１６ｂに充填された絶縁性樹脂材料の大部分は未硬化の状態であっても現像されずに残る。現像後に残った絶縁性樹脂材料は熱硬化する。１８０℃以上４００℃以下の温度で1時間熱硬化することにより貫通体１０７ｂを形成することができる。
【００７１】
本実施形態において、絶縁性樹脂材料はネガ型を用いた。しかしながらこれに限定されず、ポジ型の光硬化・熱硬化型樹脂と、反転したパターンを有するマスクとを用いて、本実施形態と同様に、柱形状の第１の凸部１１７ｂを形成することができる。
【００７２】
＜第３実施形態＞
［貫通電極基板の構造］
図６（Ｂ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｃの構成を示す。貫通電極基板１００ｃは、支持基板１０２ｃと多層配線構造体１０４ｃとを含む。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｃは、第１の凸部１１７ｃの形状以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａ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１００ａと相違する部分について説明する。
【００７３】
図６（Ｂ）に示すように、本実施形態において、第１の凸部１１７ｃはテーパー形状である。第１の凸部１１７ｃの側面１１７ｃｓ２は、第１の露出面１０７ｃｓ１に対して鈍角に傾斜していてもよい。すなわち、第１の凸部１１７ｃの側面１１７ｃｓ２が第１の露出面１０７ｃｓ１となす角度θは６０°以上１２０°以下の範囲内であればよい。
【００７４】
第１の凸部１１７ｃは、第１の絶縁層１０８ｃａに埋設される。貫通体１０７ｃが第１の凸部１１７ｃを有することによって、貫通体１０７ｃと第１の絶縁層１０８ｃａとの接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。第１の絶縁層１０８ｃａは、第１の凸部１１７ｃに嵌合している。第１の凸部１１７ｃがこのような構造を有することによって、貫通体１０７ｃの第１の凸部１１７ｃと第１の絶縁層１０８ｃａとは嵌合し、貫通体１０７ｃと第１の絶縁層１０８ｃａとの密着性をさらに向上することができる。貫通体１０７ｃと第１の絶縁層１０８ｃａとの密着性を向上することで、貫通体１０７ｃおよび貫通電極１０６ｃを有する支持基板１０２ｃと第１の絶縁層１０８ｃａとの間に介在する第１の配線１１８ｃａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７ｃおよび貫通電極１０６ｃを有する支持基板１０２ｃと第１の絶縁層１０８ｃａと第１の配線１１８ｃａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００７５】
［貫通電極基板の製造方法］
次に、本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。本実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、露光・現像の工程以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａの製造方法と同じであるから、ここでは、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａの製造方法と相違する部分について説明する。
【００７６】
貫通孔１１６ｃに充填された絶縁性樹脂材料がポジ型である場合、露光をすることで樹脂の溶解性を増大させる。このため、貫通電極１０６ｃの内側の孔より一回り小さい領域を遮光するフォトマスクを用いて絶縁性樹脂材料を露光する。貫通孔１１６ｃは十分深いことから、支持基板１０２ｃの第１の面１０２ｃｓ１側の表面において積層方向に一部の絶縁性樹脂材料しか露光されない。マスクの光透過領域下の絶縁性樹脂材料であっても、積層方向に深いほど露光が不完全な状態となる。すなわち、フォトマスクが光を透過する領域において、露光された絶縁性樹脂材料は、積層方向に第１の面１０２ｃｓ１側から第２の面１０２ｃｓ２側まで、徐々に溶解性が減少する。このような不完全な露光条件は、絶縁性樹脂材料に対して透過率の低い露光波長、例えば、i線：３６５ｎｍで露光することにより得ることができる。一方、支持基板１０２ｃの第２の面１０２ｃｓ２側の表面において、絶縁性樹脂材料は略全面を均一に露光した状態であってもよい。
【００７７】
次に、絶縁性樹脂材料を現像する。露光または不完全に露光された絶縁性樹脂材料は、現像液で溶解される。少なくとも、支持基板１０２ｃの第１の面１０２ｃｓ１および第２の面１０２ｃｓ２が完全に露出するように、第１の面１０２ｃｓ１および第２の面１０２ｃｓ２上の余分な絶縁性樹脂材料は溶解する。このため、貫通電極１０６ｃの内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２ｃの第１の面１０２ｃｓ１側における第１の露出面１０７ｃｓ１は、第１の面１０２ｃｓ１より積層方向において第２の面１０２ｃｓ２側に陥入していてもよい。貫通電極１０６ｃの内側の孔に充填された絶縁性樹脂材料の、支持基板１０２ｃの第２の面１０２ｃｓ２側における第２の露出面１０７ｃｓ２も、第２の面１０２ｃｓ２より積層方向において第１の面１０２ｃｓ１側に陥入していてもよい。
【００７８】
一方で、支持基板１０２ｃの第１の面１０２ｃｓ１側の表面において露光されなかった一部の絶縁性樹脂材料は現像液で溶解されずに残る。このため、絶縁性樹脂材料の第１の露出面１０７ｃｓ１から第１の凸部１１７ｃが第１の絶縁層１０８ｃａ側に突出する。露光波長の透過率が低いので露光された絶縁性樹脂材料の領域でも、積層方向に深いほど溶解性が低い状態となる。第１の凸部１１７ｃは、第１の露出面１０７ｃｓ１に近いほど溶解が不完全な状態となる。すなわち、積層方向に深いほど現像液で溶解されにくく、このため、第１の凸部１１７ｃは、現像によってテーパー形状に形成される。別言すると、第１の凸部１１７ｃは、第１の凸部の上面１１７ｃｓ１側から第１の露出面１０７ｃｓ１側にかけて大きい径を有する円柱構造に形成される。
【００７９】
支持基板１０２ｃの第１の面１０２ｃｓ１および第２の面１０２ｃｓ２が完全に露出したところで現像を停止させる。貫通孔１１６ｃに充填された絶縁性樹脂材料の大部分は未硬化の状態であっても現像されずに残る。現像後に残った絶縁性樹脂材料は熱硬化する。１８０℃以上４００℃以下の温度で1時間熱硬化することにより貫通体１０７ｃを形成することができる。
【００８０】
本実施形態において、絶縁性樹脂材料はポジ型を用いた。しかしながらこれに限定されず、ネガ型の絶縁性樹脂材料と、第２実施形態と同様の露光方法と、を用いても、現像条件を調整することでテーパー形状の第１の凸部１１７ｃを形成することができる。
【００８１】
＜第４実施形態＞
［貫通電極基板の構造］
図７は、本開示に係る貫通電極基板１００ｄの構成を示す。貫通電極基板１００ｄは、支持基板１０２と多層配線構造体１０４と電極（第１の電極）１２７とを含む。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｄは、電極１２７を含むこと以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａ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１００ａと相違する部分について説明する。
【００８２】
図７は、本開示に係る貫通電極基板１００ｄの断面構造を示す。図７（Ａ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｄの積層方向における断面図である。図７（Ｂ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｄから多層配線構造体１０４（第１の配線層１１８ａおよび第１の絶縁層１０８ａ）を除いた支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１における上面図である。支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１には、電極１２７が設けられる。電極１２７は、支持基板１０２と多層配線構造体１０４の第１の絶縁層１０８ａとの間に介在する。電極１２７は、貫通体１０７の第１の露出面１０７ｓ１を覆うように配置される。電極１２７は、貫通電極１０６と電気的に接続する。第１の絶縁層１０８ａは、電極１２７を覆うように配置される。第１の絶縁層１０８ａは、電極１２７の一部を露出する開口部（第１の開口部）１２８ａを含んでもよい。さらに、電極１２７は、例えば、開口部１２８ａ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。
【００８３】
次に図８を用いて、貫通体１０７と電極１２７の構成について詳しく説明する。図８は、図７（Ａ）の領域Ｂにおける拡大断面図である。貫通体１０７は、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側の第１の露出面１０７ｓ１に、第１の凸部１１７を含む。第１の凸部１１７は、第１の露出面１０７ｓ１から突出している。電極１２７は、貫通体１０７の第１の凸部１１７を含む第１の露出面１０７ｓ１を覆うように配置される。電極１２７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。
【００８４】
第１の凸部の上面１１７ｓ１は、第１の露出面１０７ｓ１より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出している。第１の露出面１０７ｓ１から第１の凸部の上面１１７ｓ１までの積層方向における高さｔ１は、１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。本実施形態において、第１の凸部の上面１１７ｓ１は、第１の面１０２ｓ１より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出している。さらに、第１の凸部の上面１１７ｓ１は、貫通電極１０６の上端より積層方向において第１の絶縁層１０８ａ側に突出していることが好ましい。
【００８５】
一方で、第１の露出面１０７ｓ１は、貫通電極１０６の上端より積層方向において第２の面１０２ｓ２側に陥入している。第１の露出面１０７ｓ１から貫通電極１０６の上端までの積層方向における高さｔ２は、０μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、第１の露出面１０７ｓ１は、第１の面１０２ｓ１より積層方向において第２の面１０２ｓ２側に陥入していることが好ましい。
【００８６】
本実施形態において、第１の凸部１１７は逆テーパー形状である。第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２は、第１の露出面１０７ｓ１に対して鋭角に傾斜している。第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２が第１の露出面１０７ｓ１となす角度θ１は６０°以上８５°以下の範囲内であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、例えば、第１の凸部１１７は、柱形状であってもよく、テーパー形状であってもよい。すなわち、第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２が第１の露出面１０７ｓ１となす角度θ１は６０°以上１２０°以下の範囲内であればよい。
【００８７】
電極１２７の積層方向における高さは、貫通電極１０６の上端の積層方向における高さより高い。貫通電極１０６の上端から電極１２７の上面１２７ｓ１までの積層方向における高さｔ３は、５μｍ以上２０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【００８８】
本実施形態において、電極１２７は第１の凸部１１７と同様に逆テーパー形状である。電極１２７の側面１２７ｓ２は、第１の配線１１８ａの上面（または第１の面１０２ｓ１）に対して鋭角に傾斜している。電極１２７の側面１２７ｓ２が第１の配線１１８ａの上面（または第１の面１０２ｓ１）となす角度θ２は、第１の凸部１１７の側面１１７ｓ２が第１の露出面１０７ｓ１となす角度θ１と略同一である。電極１２７の側面１２７ｓ２が第１の配線１１８ａの上面（または第１の面１０２ｓ１）となす角度θ２は６０°以上８５°以下の範囲内であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、電極１２７の形状は、第１の凸部１１７の形状を反映する。電極１２７の側面１２７ｓ２が第１の配線１１８ａの上面（または第１の面１０２ｓ１）となす角度θ２は６０°以上１２０°以下の範囲内であればよい。
【００８９】
第１の凸部１１７は、電極１２７に埋設される。貫通体１０７が第１の凸部１１７を有することによって、貫通体１０７と電極１２７との接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。電極１２７は、第１の凸部１１７に嵌合している。第１の凸部１１７がこのような構造（高さ、角度など）を有することによって、貫通体１０７の第１の凸部１１７と電極１２７とは嵌合し、貫通体１０７と電極１２７との密着性を向上することができる。さらに、電極１２７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。電極１２７が第１の凸部１１７の構造（高さ、角度など）を反映することによって、電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとの接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。第１の絶縁層１０８ａは、電極１２７に嵌合している。電極１２７が第１の凸部１１７の構造（高さ、角度など）を反映することによって、電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとは嵌合し、電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することができる。貫通体１０７と電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することで、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第１の絶縁層１０８ａとの間に介在する第１の配線１１８ａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と、電極１２７と第１の絶縁層１０８ａと第１の配線１１８ａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００９０】
［貫通電極基板の製造方法］
次に、図９を用いて、本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。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｄは、電極１２７を含むこと以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａ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１００ａと相違する部分について説明する。図９は、本実施形態に係る貫通電極基板の製造方法について説明するための断面図である。
【００９１】
図９（Ａ）は、第１実施形態で説明した貫通孔１１６に貫通電極１０６および貫通体１０７を形成した支持基板１０２（図４（Ｃ））に電極１２７を形成する方法を示す図である。電極１２７は、例えば、無電解めっき法によって形成されてもよい。無電解めっき法は、めっき液を貫通体１０７の第１の露出面１０７ｓ１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方法である。これによって電極１２７は、第１の凸部１１７の上面及び側面を覆うように設けられる。このとき、電極１２７の形成と同じ工程で、第１の面１０２ｓ１上および第２の面１０２ｓ２上に、配線層が形成されてもよい。電極１２７の厚みは、５μｍ以上２０μｍ以下、例えば、１０μｍの厚さを有する。その後、第１の面１０２ｓ１の配線層は、フォトリソグラフィーおよびエッチング工程によって配線を形成してもよい。
【００９２】
図９（Ｂ）は、第１の絶縁層１０８ａを形成する方法を示す図である。支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１側には、第１の絶縁層１０８ａが設けられる。第１の絶縁層１０８ａは、支持基板１０２上において、第１の配線１１８ａおよび電極１２７の上面及び側面を覆うように設けられる。すなわち、第１の配線１１８ａおよび電極１２７は、第１の絶縁層１０８ａに埋設される。貫通体１０７が第１の凸部１１７を有することによって、貫通体１０７と電極１２７との密着性を向上することができる。さらに、電極１２７が第１の凸部１１７の構造（高さ、角度など）を反映することによって、電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することができる。貫通体１０７と電極１２７と第１の絶縁層１０８ａとの密着性を向上することで、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第１の絶縁層１０８ａとの間に介在する第１の配線１１８ａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７および貫通電極１０６を有する支持基板１０２と電極１２７と第１の絶縁層１０８ａと第１の配線１１８ａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【００９３】
図９（Ｃ）は、第１の絶縁層１０８ａに開口部１２８ａを形成する方法を示す図である。開口部１２８ａは、電極１２７の一部を露出する。開口部１２８ａは、５μｍ以上２００μｍ以下、例えば、２０μｍ以上１００μｍ以下の直径を有する。電極１２７は、開口部１２８ａを介して、外部配線と電気的に接続してもよい。電極１２７は、開口部１２８ａに層間接続部を配置して、上層の配線に接続してもよい。
【００９４】
＜第５実施形態＞
［貫通電極基板の構造］
図１０は、本開示に係る貫通電極基板１００ｅおよび１００ｆの構成を示す。貫通電極基板１００ｅは、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１および第２の面１０２ｓ２にそれぞれ多層配線構造体１０４および１０４’を含む。本実施形態に係る貫通電極基板１００ｅは、貫通体１０７ｅが第２の凸部１１７’を有する構造であること以外、第１実施形態に係る貫通電極基板１００ａ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１００ａと相違する部分について説明する。
【００９５】
図１０（Ａ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｅの断面構造を示す。貫通電極基板１００ｅは、第１の面１０２ｓ１及び第１の面に対向する第２の面１０２ｓ２を含む支持基板（基板）１０２と、支持基板１０２の第１の面１０２ｓ１に配置された多層配線構造体１０４と、支持基板１０２の第２の面１０２ｓ２に配置された多層配線構造体１０４’とを含む。図１０（Ａ）は、本開示に係る貫通電極基板１００ｅの積層方向における断面図である。本実施形態において、多層配線構造体１０４’は、支持基板１０２の第２の面１０２ｓ２に１層の配線層（第２の配線層１１８’ａ）と、１層の絶縁層（第２の絶縁層１０８’ａ）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してもよく、また、トランジスタ等の素子が配置されていてもよい。
【００９６】
多層配線構造体１０４’は、第２の絶縁層１０８’ａと、第２の絶縁層１０８’ａの下層側に配置された第２の配線１１８’ａとを含む。第２の配線１１８’ａは、第２の絶縁層１０８’ａと支持基板１０２との間に介在する。第２の配線１１８’ａは、第２の配線１１８’ａの一端において貫通電極１０６と電気的に接続する。さらに、第２の配線１１８’ａは、例えば、第２の配線１１８’ａの他端において第２の絶縁層１０８’ａに設けられた開口部１２８’ａ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の配線１１８’ａ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。
【００９７】
貫通体１０７ｅは、支持基板１０２の第２の面１０２ｓ２側の第２の露出面１０７ｓ２に、第２の凸部１１７’を含む。第２の凸部１１７’は、第２の露出面１０７ｓ２から突出している。第２の凸部１１７’は、第２の絶縁層１０８’ａに埋設される。
【００９８】
本実施形態において第２の凸部１１７’は、第１の凸部１１７と同じ構造（高さ、角度など）をとる。しかしながらこれに限定されず、第２の凸部１１７’は、第１の凸部１１７の条件の範囲内であれば、第１の凸部１１７と異なる形状であってもよい。
【００９９】
第２の凸部の上面は、第２の露出面１０７ｓ２より積層方向において第２の絶縁層１０８’ａ側に突出している。第２の露出面１０７ｓ２から第２の凸部の上面までの積層方向における高さは、１０μｍ以上２５μｍ以下の範囲内であることが好ましい。本実施形態において、第２の凸部の上面は、第２の面１０２ｓ２より積層方向において第２の絶縁層１０８’ａ側に突出している。さらに、第２の凸部の上面は、第２の配線１１８’ａの上面より積層方向において第２の絶縁層１０８’ａ側に突出していることが好ましい。
【０１００】
一方で、第２の露出面１０７ｓ２は、第２の配線１１８’ａの上面より積層方向において第１の面１０２ｓ１側に陥入している。第２の露出面１０７ｓ２から第２の配線１１８’ａの上面までの積層方向における高さは、０μｍ以上１０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、第２の露出面１０７ｓ２は、第２の面１０２ｓ２より積層方向において第１の面１０２ｓ１側に陥入していることが好ましい。
【０１０１】
本実施形態において、第２の凸部１１７’は逆テーパー形状である。第２の凸部１１７’の側面は、第２の露出面１０７ｓ２に対して鋭角に傾斜している。第２の凸部１１７’の側面が第２の露出面１０７ｓ２となす角度θは６０°以上８５°以下の範囲内であることが好ましい。しかしながらこれに限定されず、例えば、第２の凸部１１７’は、柱形状であってもよく、テーパー形状であってもよい。すなわち、第２の凸部１１７’の側面が第２の露出面１０７ｓ２となす角度θ１は６０°以上１２０°以下の範囲内であればよい。
【０１０２】
第２の凸部１１７’は、第２の絶縁層１０８’ａに埋設される。貫通体１０７ｅが第２の凸部１１７’を有することによって、貫通体１０７ｅと第２の絶縁層１０８’ａとの接触面積を増大することができ、密着性を向上することができる。第２の絶縁層１０８’ａは、第２の凸部１１７’に嵌合している。第２の凸部１１７’がこのような構造（高さ、角度など）を有することによって、貫通体１０７ｅの第２の凸部１１７’と第２の絶縁層１０８’ａとは嵌合し、貫通体１０７ｅと第２の絶縁層１０８’ａとの密着性をさらに向上することができる。貫通体１０７ｅと第２の絶縁層１０８’ａとの密着性を向上することで、貫通体１０７ｅおよび貫通電極１０６を有する支持基板１０２と第２の絶縁層１０８’ａとの間に介在する第２の配線１１８’ａとの密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７ｅおよび貫通電極１０６を有する支持基板１０２と、第２の絶縁層１０８’ａと第２の配線１１８’ａとの剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性を向上することができる。
【０１０３】
貫通体１０７ｅが第１の凸部１１７と第２の凸部１１７’とを有することによって、貫通体１０７ｅと第１の絶縁層１０８ａと第２の絶縁層１０８’ａとの密着性を向上することができる。貫通体１０７ｅとそれぞれの絶縁層との密着性を向上することで、貫通体１０７ｅおよび貫通電極１０６を有する支持基板１０２と、それぞれの絶縁層との間に介在する配線との密着性も向上することができる。すなわち、貫通体１０７ｅおよび貫通電極１０６を有する支持基板１０２と多層配線構造体１０４および１０４’の剥離を防止することができ、貫通電極基板の信頼性をさらに向上することができる。
【０１０４】
なお図１０（Ｂ）に示すように、貫通電極基板１００ｆは、支持基板１０２とそれぞれの多層配線構造体１０４および１０４’との間にさらに電極１２７および１２７’を介在することもできる。
【０１０５】
＜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実施形態に示す貫通電極基板をインターポーザとして用いた半導体装置について説明する。
【０１０６】
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ＬＳＩ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１０に示した第１の絶縁層１０８ａに設けられた開口部１２８ａにおいて露出された第１の配線１１８ａに相当する。接続端子１５１２、１５２２、１５３２は、例えば図１０に示した第２の絶縁層１０８’ａに設けられた開口部１２８’ａにおいて露出された第２の配線１１８’ａに相当する。
【０１０７】
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ＬＳＩ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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
図１２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１２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（ＬＳＩチップ）１４１０、１４２０、および貫通電極基板１３００が積層され、ＬＳＩ基板１４００に接続されている。
【０１１０】
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。ＬＳＩ基板１４００上に半導体チップ１４１０が載置され、ＬＳＩ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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
図１３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１１および図１２）は３次元実装であったが、図１３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１３に示す例では、ＬＳＩ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。
【０１１３】
図１３では、ＬＳＩ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１３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。
【０１１４】
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】
【０１１５】
１００ａ、１００ｄ、１００ｅ、１００ｆ：貫通電極基板、１０２：支持基板、１０２ｓ１：第１の面、１０２ｓ２：第２の面、１０４、１０４’：多層配線構造体、１０６：貫通電極、１０７、１０７ｅ：貫通体、１０７ｓ１、１０７ｂｓ１、１０７ｃｓ１：第１の露出面、１０７ｓ２：第２の露出面、１０８ａ、１０８’ａ：絶縁層、１１６：貫通孔、１１７、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７’：凸部、１１７ｓ１：凸部の上面、１１７ｓ２、１１７ｂｓ２、１１７ｃｓ２：凸部の側面、１１８ａ、１１８’ａ：配線、１２７、１２７’：電極、１２７ｓ１：電極の上面、１２７ｓ２：電極の側面、１２８ａ、１２８’ａ：開口部、２００：フォトマスク、２０２：透過領域、１０００：半導体装置、１３００、１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０：貫通電極基板、１４００：基板、１４１０、１４２０：半導体チップ、１５００、１５１１、１５１２、１５２１、１５２２、１５３２：接続端子、１６１０、１６２０、１６３０：バンプ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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