(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面、下面、及び前記上面と前記下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、頭頂部を備える凸形状の側壁を有する基板と、
前記貫通孔に配置され、前記上面側に配置された配線と前記下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、
を有し、
互いに対向する前記頭頂部を結ぶ長さＬ１の線分を基準として、上下方向に対称な正方形の角に位置する基準点から、前記基準点に対向する側の前記貫通孔の開口端部に位置し、前記基準点からの鉛直方向の距離がＬ２である第１接点を通って延びる第１接線と、平面視において前記基準点から前記第１接線とは反対方向に延び、前記側壁又は前記開口端部に位置する第２接点を通る第２接線と、を仮定した場合、
前記第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と前記第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
θα≦θ1＜２６.５°
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
を満たすことを特徴とする貫通電極基板。
【請求項２】
上面、下面、及び前記上面と前記下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、頭頂部を備える凸形状の側壁を有する基板と、
前記貫通孔に配置され、前記上面側に配置された配線と前記下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、
を有し、
互いに距離Ｌ１で離隔して対向する前記頭頂部から、前記頭頂部に対向する側の前記貫通孔の開口端部に位置し、前記頭頂部からの鉛直方向の距離がＬ２である第１接点を通って延びる第１接線と、平面視において前記頭頂部から第１接線とは反対方向に延び、前記側壁又は前記開口端部に位置する第２接点を通る第２接線と、を仮定した場合、
前記第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と前記第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
θα≦θ1＜２６.５°
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
を満たすことを特徴とする貫通電極基板。
【請求項３】
互いに対向する前記頭頂部は、前記貫通孔の孔径が他よりも小さい位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極基板。
【請求項４】
互いに対向する前記側壁の間隔は、前記上面及び前記下面から前記頭頂部に向かって徐々に狭くなることを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通電極基板。
【請求項５】
前記側壁は、直線形状を有することを特徴とする請求項４に記載の貫通電極基板。
【請求項６】
前記側壁は、前記貫通孔の開口端部から前記頭頂部に向かって凹形状を有することを特徴とする請求項４に記載の貫通電極基板。
【請求項７】
前記側壁は、前記貫通孔の開口端部から前記頭頂部に向かって凸形状を有することを特徴とする請求項４に記載の貫通電極基板。
【請求項８】
上面、下面、及び前記上面と前記下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、凸形状の側壁を有する基板と、
前記貫通孔に配置され、前記上面側に配置された配線と前記下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する貫通電極基板において、
平面視において前記貫通孔の孔径が最も小さい箇所を示す線分を基準として、上下方向に対称な正方形の角に位置する基準点から、前記基準点に対向する側の前記貫通孔の内部に接する第１接線と、平面視において前記基準点から前記第１接線とは反対方向に延び、前記貫通孔の内部に接する第２接線と、を仮定した場合、
前記第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と前記第２接線の鉛直方向に対する角度θ2と
が
θ1＋θ2≧２６.５°
θα≦θ1＜２６.５°
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
を満たすことを特徴とする貫通電極基板。
【請求項９】
上面、下面、及び前記上面と前記下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、凸形状の側壁を有する基板と、
前記貫通孔に配置され、前記上面側に配置された配線と前記下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する貫通電極基板において、
平面視において前記貫通孔の孔径が最も小さい箇所を示す線分の一端における基準点から、前記基準点に対向する側の前記貫通孔の内部に接する第１接線と、平面視において前記基準点から前記第１接線とは反対方向に延び、前記貫通孔の内部に接する第２接線と、を仮定した場合、
前記第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と前記第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
θα≦θ1＜２６.５°
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
を満たすことを特徴とする貫通電極基板。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の前記貫通電極基板と、
前記貫通電極基板の前記上面側に配置された前記配線に接続された第１配線構造体と、
前記貫通電極基板の前記下面側に配置された前記配線に接続された第２配線構造体と、を有することを特徴とするインターポーザ。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか一に記載の前記貫通電極基板と、
前記貫通電極基板に並んで配置された他の基板またはチップを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項１２】
上面及び下面を有する基板に前記上面及び前記下面から前記基板の内部に向かって径が小さくなる変質層を形成し、
前記変質層をエッチングして、前記上面側の第１側壁及び前記下面側の第２側壁によって囲まれ、前記第１側壁と前記第２側壁との間の頭頂部を備える貫通孔を形成し、
前記上面側から前記第１側壁に第１シード層を形成し、
前記下面側から前記第２側壁に第２シード層を形成し、
前記第１シード層及び前記第２シード層上にめっき層を形成する貫通電極基板の製造方法であって、
互いに対向する前記頭頂部を結ぶ長さＬ１の線分を基準として、上下方向に対称な正方形の角に位置する基準点から、前記基準点に対向する側の前記貫通孔の開口端部に位置し、前記基準点からの鉛直方向の距離がＬ２である第１接点を通って延びる第１接線と、平面視において前記基準点から前記第１接線とは反対方向に延び、前記側壁又は前記開口端部に位置する第２接点を通る第２接線と、を仮定した場合、
前記第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と前記第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
θα≦θ1＜２６.５°
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
を満たすことを特徴とする貫通電極基板の製造方法。
【請求項１３】
前記第１シード層及び前記第２シード層をスパッタリング法によって形成することを特徴とする請求項１２に記載の貫通電極基板の製造方法。
【請求項１４】
前記第１側壁と前記第２側壁との間に他の領域よりも突出した頭頂部が設けられるように前記貫通孔を形成し、
前記第１シード層を前記頭頂部よりも前記上面側の第１端部まで形成し、
前記第２シード層を前記頭頂部よりも前記下面側の第２端部まで形成し、
前記めっき層を前記第１端部及び前記第２端部の各々から前記頭頂部に向けて形成することを特徴とする請求項１２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】
本発明は貫通電極基板並びに貫通電極基板を用いたインターポーザ及び半導体装置に関する。開示される一実施形態は、貫通電極基板に形成された貫通孔の側壁の形状に関する。
【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。このような集積回路には、回路動作のために必要な電源やロジック信号を外部装置（チップ）から入力するための接続端子が配置されている。しかしながら、集積回路の微細化・複雑化によって集積回路上の接続端子は非常に狭いピッチで配置されており、チップの接続端子のピッチと比較して数倍から数十倍程度小さい。
【０００３】
上記のように、各々の接続端子のピッチが異なる集積回路とチップとを接続する場合に、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は集積回路が実装され、他方の面に配置された配線にはチップが実装され、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。
【０００４】
また、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）。特に、ＴＧＶの場合、例えば４．５世代と呼ばれる、ガラス基板の縦横サイズが７３０ｍｍ×９２０ｍｍの大型のガラス基板を使用して製造することができるため、製造コストを下げることができる点で有利である。また、ＴＧＶの場合、ガラス基板の特性である透明性を利用した部品への展開を図ることができる点で有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１１０３４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、集積回路の微細化・複雑化に伴い、ＴＳＶやＴＧＶにおいて貫通孔のアスペクト比（孔径に対する孔の深さ）が大きくなると、貫通孔に充填される貫通電極の埋め込み性又は貫通電極に用いられる薄膜の付き回り性が悪くなってしまう。貫通電極の埋め込み性又は付き回り性が悪くなると、上記の基板の両面にそれぞれ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。又は、当該配線同士の電気的接続がかろうじて確保された場合であっても、貫通電極が貫通孔の一部の領域にしか形成できなくなってしまう。このような場合、貫通孔の一部の領域に形成された貫通電極に電流が集中するため、過剰な自己発熱による貫通電極の破壊などの問題が発生してしまう。つまり、上記のように、貫通電極の埋め込み性又は付き回り性が悪いと、貫通電極基板としての信頼性が悪化することが問題となる。
【０００７】
本発明は、そのような課題に鑑みてなされたものであり、信頼性の高い貫通電極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】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板は、上面、下面、及び上面と下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、頭頂部を備える凸形状の側壁を有する基板と、貫通孔に配置され、上面側に配置された配線と下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する。
【０００９】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００１０】
また、別の態様において、互いに対向する頭頂部は、貫通孔の孔径が他よりも小さい位置に設けられていてもよい。
【００１１】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００１２】
また、別の態様において、互いに対向する側壁の間隔は、上面及び下面から頭頂部に向かって徐々に狭くなっていてもよい。
【００１３】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができ、上面に配置された配線と下面に配置された配線とを確実に接続することができる。
【００１４】
また、別の態様において、側壁は直線形状を有してもよい。
【００１５】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができ、貫通孔の側壁の位置による貫通電極の膜厚のムラを抑制することができる。
【００１６】
また、別の態様において、側壁は、貫通孔の開口端部から頭頂部に向かって凹形状を有してもよい。
【００１７】
上記の貫通電極基板によれば、貫通電極材料が届きにくい頭頂部付近の側壁に対して、貫通電極材料を成膜しやすくすることができる。
【００１８】
また、別の態様において、側壁は、貫通孔の開口端部から頭頂部に向かって凸形状を有してもよい。
【００１９】
上記の貫通電極基板によれば、基板の一方から飛来した貫通電極材料が頭頂部を越えて頭頂部よりも基板の他方側に成膜しやすくすることができる。
【００２０】
また、別の態様において、互いに対向する頭頂部を結ぶ長さＬ１の線分を基準として、上下方向に対称な正方形の角に位置する基準点から、基準点に対向する側の貫通孔の開口端部に位置し、基準点からの鉛直方向の距離がＬ２である第１接点を通って延びる第１接線と、平面視において基準点から第１接線とは反対方向に延び、側壁又は開口端部に位置する第２接点を通る第２接線と、を仮定した場合、第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
となる関係を満たすように各々の角度が設定されてもよい。
【００２１】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得つつ、貫通孔の開口端部の広がりを抑制することができる。
【００２２】
また、別の態様において、互いに距離Ｌ１で離隔して対向する頭頂部から、頭頂部に対向する側の貫通孔の開口端部に位置し、頭頂部からの鉛直方向の距離がＬ２である第１接点を通って延びる第１接線と、平面視において頭頂部から第１接線とは反対方向に延び、側壁又は開口端部に位置する第２接点を通る第２接線と、を仮定した場合、第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
となる関係を満たすように各々の角度が設定されてもよい。
【００２３】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得つつ、貫通孔の開口端部の広がりを抑制することができる。
【００２４】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板は、上面、下面、及び上面と下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、凸形状の側壁を有する基板と、貫通孔に配置され、上面側に配置された配線と下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する貫通電極基板であって、平面視において貫通孔の孔径が最も小さい箇所を示す線分を基準として、上下方向に対称な正方形の角に位置する基準点から、基準点に対向する側の貫通孔の内部に接する第１接線と、平面視において基準点から第１接線とは反対方向に延び、貫通孔の内部に接する第２接線と、を仮定した場合、第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
を満たす。
【００２５】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００２６】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板は、上面、下面、及び上面と下面とを貫通する貫通孔の内部に位置し、凸形状の側壁を有する基板と、貫通孔に配置され、上面側に配置された配線と下面側に配置された配線とを電気的に接続する貫通電極と、を有する貫通電極基板であって、平面視において貫通孔の孔径が最も小さい箇所を示す線分の一端における基準点から、基準点に対向する側の貫通孔の内部に接する第１接線と、平面視において基準点から第１接線とは反対方向に延び、貫通孔の内部に接する第２接線と、を仮定した場合、第１接線の鉛直方向に対する角度θ1と第２接線の鉛直方向に対する角度θ2とが
θ1＋θ2≧２６.５°
を満たす。
【００２７】
上記の貫通電極基板によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００２８】
本発明の一実施形態に係るインターポーザは、上記の貫通電極基板と、貫通電極基板の上面側に配置された配線に接続された第１配線構造体と、貫通電極基板の下面側に配置された配線に接続された第２配線構造体と、を有する。
【００２９】
上記のインターポーザによれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００３０】
本発明の一実施形態に係る半導体装置は、上記の貫通電極基板と、貫通電極基板に並んで配置された他の基板またはチップを有する。
【００３１】
上記の半導体装置によれば、貫通孔に対する貫通電極の良好な付き回り性を得ることができる。
【００３２】
本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法は、上面及び下面を有する基板に上面及び下面から基板の内部に向かって径が小さくなる変質層を形成し、変質層をエッチングして、上面側の第１側壁及び下面側の第２側壁によって囲まれた貫通孔を形成し、上面側から第１側壁に第１シード層を形成し、下面側から第２側壁に第２シード層を形成し、第１シード層及び第２シード層上にめっき層を形成する。
【００３３】
上記の貫通電極基板の製造方法によれば、貫通孔内部の側壁に対するシード層の付き回り性を向上させることができる。
【００３４】
また、別の態様において、第１シード層及び第２シード層をスパッタリング法によって形成してもよい。
【００３５】
上記の貫通電極基板の製造方法によれば、従来の成膜装置及び成膜プロセスを用いてシード層を形成することができる。
【００３６】
また、別の態様において、第１側壁と第２側壁との間に他の領域よりも突出した頭頂部が設けられるように貫通孔を形成し、第１シード層を頭頂部よりも上面側の第１端部まで形成し、第２シード層を頭頂部よりも下面側の第２端部まで形成し、めっき層を第１端部及び第２端部の各々から頭頂部に向けて形成してもよい。
【００３７】
上記の貫通電極基板の製造方法によれば、アスペクト比が高い貫通孔に対して上下電極を安定して接続する貫通電極を得ることができる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、信頼性の高い貫通電極基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、側壁の形状を説明するための断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、貫通電極基板の一方の面側からシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、貫通電極基板の他方の面側からシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、貫通電極が完成した状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、側壁の形状を説明するための断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態の他の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。
【図１１】図１０に示す貫通電極基板において、側壁の形状を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの概要を示す平面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係るインターポーザのＢ−Ｂ’断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板内部にレーザ光を照射する工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板内部に変質領域を形成する工程を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、薬液を使用して基板の変質領域をエッチングする工程を示す断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板に貫通孔を形成する工程を示す断面図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板の一方の面側から貫通孔内部にシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板の他方の面側から貫通孔内部にシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、レジストマスクを除去する工程を示す断面図である。
【図２２】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。
【図２３】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の上面に形成された配線を露出する開口部が設けられた絶縁層を形成する工程を示す断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、絶縁層及び開口部に露出された配線上にシード層を形成する工程を示す断面図である。
【図２５】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。
【図２６】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。
【図２７】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。
【図２８】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の下面に形成された配線を露出する開口部が設けられた絶縁層を形成する工程を示す断面図である。
【図２９】本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の下面側にシード層及びめっき層を形成する工程を示す断面図である。
【図３０】本発明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。
【図３１】本発明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３２】本発明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。
【図３３】実施例１乃至実施例３に用いた貫通電極基板の貫通孔の形状及び各パラメータの定義を説明する図である。
【図３４】実施例４乃至実施例６に用いた貫通電極基板の貫通孔の形状及び各パラメータの定義を説明する図である。
【図３５】従来の貫通電極基板において、スパッタリング法によって形成されたシード層の薄膜の付き回り性を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、図面を参照して本発明に係る貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法、並びに貫通電極基板を用いたインターポーザ及び半導体装置について説明する。但し、本発明の貫通電極基板、貫通電極基板の製造方法、並びに貫通電極基板を用いたインターポーザ及び半導体装置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、同一部分また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。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明するが、上下方向が逆転してもよい。
【００４１】
〈実施形態１〉
図１乃至図８を用いて、本発明の実施形態１に係る貫通電極基板１０の構成、貫通電極基板１０の側壁１２０の形状、基準点３２０、及び角度θ1及び角度θ2の導出方法について説明する。
【００４２】
［貫通電極基板１０の構成］
図１及び図２を用いて、貫通電極基板１０の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板の概要を示す平面図である。また、図２は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板のＡ−Ａ’断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係る貫通電極基板１０では、基板１００に貫通孔１１０が設けられている。また、図２に示すように、貫通電極基板１０は、基板１００及び貫通電極２００を有する。
【００４３】
基板１００は、上面１０２及び下面１０４を有する。また、基板１００には、上面１０２と下面１０４とを貫通する貫通孔１１０が設けられており、基板１００は貫通孔１１０内部に上面１０２と下面１０４とを接続する側壁１２０を有する。
【００４４】
側壁１２０は、貫通孔１１０の開口端部１２６から基板１００の上面１０２に平行な方向（基板１００の平面方向）に突出し、頭頂部１２４を備える凸形状１２２を有している。つまり、貫通孔１１０の孔径は上面１０２又は下面１０４から頭頂部１２４に向かって徐々に小さくなる直線形状を有している。換言すると、互いに対向する側壁１２０の間隔は、上面１０２及び下面１０４から頭頂部１２４に向かって徐々に狭くなっている。
【００４５】
凸形状１２２の頭頂部１２４における貫通孔１１０の孔径は、他の箇所よりも小さい。つまり、互いに対向する頭頂部１２４は、貫通孔１１０の孔径が他の箇所よりも小さい位置に設けられている。図１に示す貫通孔１１０では、平面視において、頭頂部１２４は貫通孔１１０における最も小さい孔径（内径）に相当する。ここで、図２では、頭頂部１２４がある一点を示す構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、後述するように、互いに対向する側壁１２０が平行となる領域を頭頂部１２４ということもできる。
【００４６】
貫通電極２００は貫通孔１１０に配置され、上面１０２に配置された配線２１０と下面１０４に配置された配線２２０とを電気的に接続する。貫通電極基板１０において、貫通電極２００はシード層２０２及びめっき層２０４を有する。貫通電極２００と同様に、配線２１０はシード層２１２及びめっき層２１４を有する。また、配線２２０はシード層２２２及びめっき層２２４を有する。
【００４７】
図２では、シード層２０２及びめっき層２０４の厚さが開口端部１２６から頭頂部１２４に向かって徐々に薄くなっている。上面１０２側の側壁１２０及び下面１０４側の側壁１２０の各々に形成されたシード層２０２は頭頂部１２４において接続されていてもよく、逆に頭頂部１２４付近で途切れていてもよい。一方、上面１０２側の側壁１２０及び下面１０４側の側壁１２０の各々に形成されためっき層２０４は頭頂部１２４において互いに接続されている。つまり、めっき層２０４は頭頂部１２４において一定上の膜厚で形成されている。
【００４８】
［貫通電極基板１０の側壁１２０の形状］
図３を用いて、配線２１０及び配線２２０を安定して接続する貫通電極２００を得るための側壁１２０の形状（貫通孔１１０の形状）について説明する。つまり、貫通電極２００の良好な付き回り性を得るための側壁１２０の条件について説明する。
【００４９】
まず、貫通孔１１０において、互いに対向する頭頂部１２４を結ぶ長さＬ１の線分３１０を基準として、上下方向に対称な正方形３００を仮定する。正方形３００の１辺の長さはＬ１である。次に、正方形３００の１つの角を基準点３２０として定義する。そして、基準点３２０から貫通孔１１０の外側、つまり基準点３２０から頭頂部１２４の反対方向に向けて延長する直線のうち、貫通孔１１０の基準点３２０に対向する側壁１２０側の開口端部１２６に位置する第１接点３３０を通って延びる第１接線３４０を定義する。換言すると、第１接線３４０は、基準点３２０から基準点３２０に対向する側壁１２０側の貫通孔１１０内部に接する、ということもできる。ここで、第１接点３３０と基準点３２０との鉛直方向の距離はＬ２である。
【００５０】
また、図１に示すように、平面視において基準点３２０から第１接線３４０とは反対方向に延びて開口端部１２６に位置する第２接点３６０を通る第２接線３７０を定義する。換言すると、第２接線３７０は、平面視において第１接線３４０とは反対方向に延び、貫通孔１１０内部に接する、ということもできる。上記では、貫通孔１１０内部として貫通孔１１０の開口端部１２６を指しているが、これに限定されない。例えば、後述するように、貫通孔１１０内部が側壁１２０であってもよい。
【００５１】
上記のように、第１接線３４０の鉛直方向３５０に対する角度をθ1と定義し、第２接線３７０の鉛直方向３５０に対する角度をθ2と定義する。これらの角度θ1及び角度θ2は、例えばスパッタリング法などの成膜方法によってシード層２０２を形成する際に、貫通孔１１０に対して斜め方向から入射されたスパッタリング原子が基準点３２０に到達し得る角度に相当する。
【００５２】
角度θ1及び角度θ2が小さく、アスペクト比（貫通孔１１０の孔径に対する貫通孔１１０の深さの比率）が過剰に大きい場合、シード層２０２の付き回り性が悪くなってしまう。つまり、配線２１０及び配線２２０の安定した電気的接続（以降、「上下配線の安定した電気的接続」という）を得ることが難しくなり、最悪の場合、配線２１０と配線２２０とが絶縁状態になってしまう。したがって、上下配線の安定した電気的接続を確保するためには、角度θ1及び角度θ2の合計を一定以上の角度にする必要がある。一方で、角度θ1及び角度θ2が大きい場合、上面１０２及び下面１０４における貫通孔１１０の孔径が大きくなる。つまり、アスペクト比が小さくなり、微細パターンを形成することが困難になる。したがって、上下配線の安定した電気的接続に加え、微細化を実現するためには、角度θ1及び角度θ2を一定の範囲内にすることが好ましい。
【００５３】
そこで、発明者らが上下配線の安定した電気的接続と微細化との両立を鋭意検討した結果、角度θ1及び角度θ2を以下に示す範囲にすることで、上下配線の安定した電気的接続と微細化との両立が実現することを見出した。つまり、貫通電極材料の付き回り性が良好な高アスペクト比の貫通孔を得ることができることを見出した。より具体的には、角度θ1及び角度θ2を［数１］に示す範囲にすることで上下配線の安定した電気的接続を実現することができ、角度θ1及び角度θ2を［数２］に示す範囲にすることで、さらに微細化を実現することができる。ここで、上下配線の安定した電気的接続を実現することを目的とする場合は、少なくとも角度θ1及び角度θ2を［数１］に示す範囲にすればよい。
【００５４】
［数１］
θ1＋θ2≧２６.５°
［数２］
θα≦θ1＜２６.５°
【００５５】
ここで、θαは互いに対向する頭頂部１２４間の距離Ｌ１と、基準点３２０と第１接点３３０との鉛直方向の距離Ｌ２と、を用いて以下の式で表される。
［数３］
θα＝ｔａｎ-1（Ｌ１／Ｌ２）
【００５６】
なお、線分３１０は、平面視における貫通孔１１０の中心（又は、平面視において頭頂部１２４によって描かれる環状形状の中心）を含む任意の断面において、互いに対向する側壁１２０の距離（基板１００の面方向の距離）が他よりも短い箇所における線分に相当していてもよい。又は、線分３１０は、平面視において環状に描かれる頭頂部１２４の中心を通り、当該中心を基準に対向する頭頂部１２４を結ぶ線分のうち、他よりも短い線分に相当していてもよい。又は、線分３１０は、平面視における貫通孔１１０の中心を含む任意の断面において、最も孔径が狭い箇所の距離を示す線分に相当してもよい。
【００５７】
また、線分３１０を基準として、上下方向に対称な正方形３００は、線分３１０が正方形３００の面積を２等分するように左右方向（基板１００の面方向）に正方形３００を貫通する、ということもできる。又は、正方形３００は線分３１０によって長辺の長さがＬ１、短辺の長さが（Ｌ１）／２の長方形に分断される、ということもできる。
【００５８】
ここで、図１に示す平面視において、第１接線３４０は上記の線分３１０と重畳している。ただし、第１接線３４０と線分３１０とは必ずしも平面視において重畳する必要はなく、第１接線３４０が線分３１０とずれて定義されてもよい。また、図３では、第１接点３３０が下面１０４と側壁１２０との境界付近に位置する構造を例示したが、この構造に限定されない。第１接点３３０は、基準点３２０が定義された側の側壁１２０に対向する側壁１２０上に定義されてもよい。図３では、頭頂部１２４に対して下面１０４側に位置する基準点３２０から、下面１０４側の開口端部１２６に位置する第１接点３３０に延びる第１接線３４０を例示したが、上面１０２側に対しても上記と同様の手法で基準点、接点、及び接線を定義することができる。
【００５９】
［基準点３２０について］
図４乃至図７を用いて、貫通電極基板１０の基準点３２０について説明する。ここでは、基準点３２０の説明の便宜上、図３に示す貫通孔１１０とは異なる形状の貫通孔１１０Ａに対して貫通電極を形成する場合について例示する。ただし、貫通孔１１０Ａの互いに対向する頭頂部１２４Ａ間の距離は貫通孔１１０と同様にＬ１である。図４及び図５は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、貫通電極基板の一方及び他方の面側からシード層を形成する工程を示す断面図である。また、図６は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。また、図７は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、貫通電極が完成した状態を示す断面図である。
【００６０】
図４に示すように、貫通孔１１０Ａが形成された基板１００に対して、下面１０４側からスパッタリング法によりシード層２０２Ａ、２２２を形成する。シード層２０２Ａ、２２２は貫通孔１１０Ａの下面１０４側の側壁１２０Ａ及び下面１０４に形成される。図４に示す断面視において、シード層２０２Ａはシード層端部２２９まで形成される。
【００６１】
次に、図５に示すように、貫通孔１１０Ａが形成された基板１００に対して、上面１０２側からスパッタリング法によりシード層２０２Ｂ、２１２を形成する。シード層２０２Ｂ、２１２は貫通孔１１０Ａの上面１０２側の側壁１２０Ｂ及び上面１０２に形成される。図５に示す断面視において、シード層２０２Ｂはシード層端部２２８まで形成される。
【００６２】
次に、図６に示すように、シード層２０２（２０２Ａ及び２０２Ｂ）、２１２、２２２上にめっき層２０４（２０４Ａ及び２０４Ｂ）、２１４、２２４を形成する。めっき層２０４、２１４、２２４の形成はシード層２０２、２１２、２２２に通電する電解めっき法によって行われる。めっき層２０４、２１４、２２４はシード層２０２、２１２、２２２から等方的に形成される。つまり、めっき層２０４Ａはシード層端部２２９からＤ１方向及びＤ２方向に等方的に形成され、めっき層２０４Ｂはシード層端部２２８からＤ３方向及びＤ４方向に等方的に形成される。なお、シード層端部２２８、２２９はシード層の膜厚が薄いため側壁１２０Ａ、１２０Ｂの面方向の抵抗値が高くなり、特にめっき形成初期において形成速度が遅くなる。したがって、シード層端部２２８、２２９を起点としためっき層２０４Ａ、２０４Ｂの形成速度は、上面１０２及び下面１０４にそれぞれ形成されたシード層２１２、２２２を起点としためっき層２１４、２２４の形成速度に比べて遅くなる。
【００６３】
ここで、めっき層２０４ＡがＤ１方向に進んでシード層端部２２９に対向する側壁１２０Ａから成長するめっき層２０４Ａに到達し、めっき層２０４ＢがＤ３方向に進んでシード層端部２２８に対向する側壁１２０Ｂから成長するめっき層２０４Ｂに到達すると、貫通孔１１０Ａがめっき層２０４Ａ及び２０４Ｂによって塞がれてしまう。貫通孔１１０Ａがめっき層２０４によって塞がれてしまうと、めっき層２０４で塞がれた箇所の内部には新たなめっき液が供給されず、めっき層２０４の成長が進まなくなる。
【００６４】
ここで、上下配線の安定した電気的接続を実現する貫通電極２００を得るためには、上記のように貫通孔１１０Ａがめっき層２０４によって塞がれてしまう前に、シード層端部２２９からＤ２方向に成長するめっき層２０４Ａと、シード層端部２２８からＤ４方向に成長するめっき層２０４Ｂと、が接続される必要がある。つまり、シード層端部２２８、２２９間の距離をＬ１以下にする必要がある。換言すると、シード層端部２２８、２２９の位置が図３に示す基準点３２０の位置と一致する、又はシード層端部２２８、２２９の位置が基準点３２０よりも頭頂部１２４側に位置する場合に、貫通孔１１０Ａがめっき層２０４によって塞がれてしまう前にめっき層２０４Ａとめっき層２０４Ｂとを接続することができる。
【００６５】
上記のように少なくともシード層２０２を基準点３２０まで形成することで、図７に示すように上下配線の安定した電気的接続を実現する貫通電極２００を得ることができる。ここで、図４乃至図７に示すように、互いに対向する側壁１２０Ａ、１２０Ｂの頭頂部１２４Ａが平行である場合、線分３１０は平行な頭頂部１２４の中点に位置するように仮定されてもよい。
【００６６】
［角度θ1及び角度θ2の導出方法］
上記の［数１］及び［数２］における角度θ1及び角度θ2の導出方法について説明する。ここで、従来の貫通電極基板において、スパッタリング法によって形成されたシード層の薄膜の付き回り性を示す断面図を図３５に示す。図３５に示すように、基板９００の上面９０２及び下面９０４に対して直交する従来の貫通孔９１０に対して、一般的なスパッタリング法を用いてシード層９１２、９２２を形成すると、成膜条件によって多少の変動はあるものの、シード層９１２、９２２が形成されるシード層端部９２９の深さＬ４は概ね貫通孔９１０の孔径Ｌ３に対して約２倍であることが判っている。つまり、一般的なスパッタリング法によると、アスペクト比が２の付き回り性を得ることが判明していた。図３５において、本発明の接線に相当する線の鉛直方向に対する角度θ2αは以下の式から求められる。
【００６７】
［数４］
θ2α＝ｔａｎ-1（１／２）≒２６．５°
【００６８】
つまり、一般的なスパッタリング法では、基板に対してさまざまな角度を有するスパッタリング原子（成膜材料）が飛来するが、貫通孔における成膜端部（成膜限界）は上記の条件によって制限される。つまり、貫通孔内部のある基準点にスパッタリング原子を到達させるためには、基準点から互いに対向する２つの開口端部へ延びる２つの接線のなす角（例えば、図３に示すθ1＋θ2）が２６．５°以上であればよい。ここで、従来の構造よりも高いアスペクト比を得るためには、少なくともθ1を２６．５°未満にすることが好ましい。同様に、高いアスペクト比を得るためには、θ1をθα以上にすることが好ましい。
【００６９】
以上のように、本発明の実施形態１に係る貫通電極基板１０によると、上下配線の安定した電気的接続を実現する貫通電極２００を得ることができるため、信頼性の高い貫通電極基板を提供することができる。
【００７０】
図８は、本発明の一実施形態に係る貫通電極基板において、側壁の形状を説明するための断面図である。図３では、正方形３００の角の基準点３２０に基づいて角度θ1及び角度θ2の導出した。一方で、図８では、第１接線３４０は頭頂部１２４から第１接点３３０を通って延びており、第２接線３７０は頭頂部１２４から第２接点３６０を通って延びている。また、図８では、第２接線３７０は側壁１２０に沿って頭頂部１２４から開口端部１２６へ延びているが、開口端部１２６に第２接点３６０を定義した。
【００７１】
図８に示すように、頭頂部１２４に基づいて角度θ1及び角度θ2の導出を行うことで、シード層２０２を頭頂部１２４まで形成することができるため、より安定した上下配線の電気的接続を得ることができる。ここで、図８では、頭頂部１２４がある一点を示す構造を例示したが、この構造に限定されない。例えば、図４乃至図７に示すように、互いに対向する側壁１２０が平行となる領域を頭頂部１２４ということもできる。図４乃至図７に示すように、互いに対向する側壁１２０Ａ、１２０Ｂの頭頂部１２４Ａが平行である場合、第１接線３４０及び第２接線３７０は、それぞれ平行な頭頂部１２４の中点（基準点）と第１接点３３０及び第２接点３６０とを通る直線として定義される。
【００７２】
〈実施形態１の変形例〉
図９乃至図１１を用いて実施形態１の変形例について説明する。実施形態１の変形例では、実施形態１とは異なる側壁１２０の形状及び角度θ1及び角度θ2の導出方法について説明する。
【００７３】
図９は、本発明の一実施形態の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。図９に示すように、貫通電極基板１１の側壁１２０Ｃは開口端部１２６Ｃから頭頂部１２４Ｃに向かって貫通孔１１０Ｃの内部の方向に凹形状を有している。つまり、側壁１２０Ｃは、開口端部１２６Ｃから頭頂部１２４Ｃに向かって鉛直方向に対する傾斜角が大きくなっている。貫通電極基板１１は図９に示すような側壁１２０Ｃを有することで、スパッタリング原子が届きにくい頭頂部１２４Ｃ付近の側壁１２０Ｃに対して、スパッタリング原子が成膜されやすくなる。貫通孔１１０Ｃに対して直進性が非常に高い一部のスパッタリング原子は、貫通孔１１０Ｃを通過してしまうが、貫通電極基板１１によると、頭頂部１２４Ｃ付近の側壁１２０Ｃは鉛直方向に対して傾斜角が大きいため、上記の直進性が高いスパッタリング原子を頭頂部１２４Ｃ付近の側壁１２０Ｃに成膜することができる。したがって、上面１０２Ｃ側のシード層２０２Ｃと下面１０４側のシード層２０２Ｄとを近づけることができるため、より安定した上下配線の電気的接続を得ることができる。
【００７４】
図１０は、本発明の一実施形態の他の変形例に係る貫通電極基板の断面図である。図１０に示すように、貫通電極基板１２の側壁１２０Ｅは開口端部１２６Ｅから頭頂部１２４Ｅに向かって貫通孔１１０Ｅの内部の方向に凸形状を有している。つまり、側壁１２０Ｅは、開口端部１２６Ｅから頭頂部１２４Ｅに向かって鉛直方向に対する傾斜角が小さくなっている。また、貫通電極基板１２では、シード層２０２Ｅ、２０２Ｆが頭頂部１２４Ｅ付近にも形成されている。貫通電極基板１２は図１０に示すような側壁１２０Ｅを有することで、例えば上面１０２側から飛来したスパッタリング原子が頭頂部１２４Ｅを越えて頭頂部１２４Ｅよりも下面１０４Ｅ側に成膜されやすくなる。したがって、シード層２０２Ｅとシード層２０２Ｆとが頭頂部１２４Ｅで途切れることが抑制され、シード層２０２Ｅ、２０２Ｆを頭頂部１２４Ｅ付近に形成することができる。
【００７５】
図１１は、図１０に示す貫通電極基板において、側壁の形状を説明するための断面図である。図３では、第２接点３６０が開口端部１２６に位置していた。一方で図１１では、第２接点３６０Ｇは側壁１２０Ｇに位置している。図１１に示す場合でも、まず貫通孔１１０Ｇにおいて、互いに対向する頭頂部１２４Ｇを結ぶ長さＬ５の線分３１０Ｇを基準として、上下方向に対称な正方形３００Ｇを仮定する。正方形３００Ｇの１辺の長さはＬ５である。次に、正方形３００Ｇの１つの角を基準点３２０Ｇとして定義する。
【００７６】
そして、基準点３２０Ｇから貫通孔１１０Ｇの外側、つまり基準点３２０Ｇから頭頂部１２４Ｇの反対方向に向けて延長する直線のうち、貫通孔１１０Ｇの基準点３２０Ｇに対向する側壁１２０Ｇ側の開口端部１２６Ｇに位置する第１接点３３０Ｇを通って延びる第１接線３４０Ｇを定義する。ここで、第１接点３３０Ｇと基準点３２０Ｇとの鉛直方向の距離はＬ６である。また、図３に示す実施形態１と同様に、平面視において基準点３２０Ｇから第１接線３４０Ｇとは反対方向に延びて側壁１２０Ｇに位置する第２接点３６０Ｇを通る第２接線３７０Ｇを定義する。第１接線３４０Ｇの鉛直方向３５０Ｇに対する角度をθ1と定義し、第２接線３７０Ｇの鉛直方向３５０Ｇに対する角度をθ2と定義する。
【００７７】
上記のように、第２接点３６０Ｇは開口端部１２６Ｇだけでなく、側壁１２０Ｇに位置していてもよい。また、第２接点３６０Ｇと同様に、第１接点３３０Ｇも開口端部１２６Ｇに限定されず、側壁１２０Ｇに位置していてもよい。
【００７８】
図１２乃至図２９を用いて、本発明の実施形態２に係るインターポーザ２０の構成及び製造方法について説明する。実施形態２では、インターポーザ２０の貫通電極基板として実施形態１で説明した貫通電極基板１０を用いた例について説明する。
【００７９】
図１２は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの概要を示す平面図である。また、図１３は、本発明の一実施形態に係るインターポーザのＢ−Ｂ’断面図である。図１２及び図１３に示すように、本発明の実施形態２に係るインターポーザ２０は、上面５０１及び下面５０２を有し、上面５０１と下面５０２とを貫通する貫通孔５２０が設けられた基板５００と、貫通孔５２０の内部に配置され、上面５０１と下面５０２とを接続する貫通電極５１０とを有する。
【００８０】
図１３において、貫通電極５１０はシード層５１１及びめっき層５１２を含み、シード層５１１は貫通孔５２０の側壁５０４上に配置され、めっき層５１２はシード層５１１上に配置される。めっき層５１２を電解めっき法で形成する場合、シード層５１１に通電することでめっき層５１２を形成する。また、シード層５１１はめっき層５１２が基板１００中に拡散することを抑制する材料を用いる。貫通孔５２０の形状は図２に示す貫通孔１１０と同様に、貫通孔５２０の開口端部５０６から側壁５０４に備えられた頭頂部５０８に向かって徐々に孔径が小さくなる形状である。貫通孔５２０の形状には、図７に示す貫通孔１１０Ａ、図９に示す貫通孔１１０Ｃ、又は図１０に示す貫通孔１１０Ｅの形状を適用することができる。
【００８１】
基板５００の上面５０１側には、第１絶縁層５４０と第１配線５５０とが配置されている。第１絶縁層５４０には、基板５００の上面５０１及び貫通電極５１０の一部の上に配置され、貫通電極５１０の一部を露出する開口部５４１が設けられている。つまり、第１絶縁層５４０は、少なくとも一部が貫通電極５１０に接し、他の一部が外部に露出されるように配置されている。第１配線５５０は、第１絶縁層５４０上及び開口部５４１内部に配置され、貫通電極５１０と電気的に接続される。また、第１配線５５０は、第１絶縁層５４０上及び貫通電極５１０上に配置されたシード層５５１と、シード層５５１上に配置されためっき層５５２とを含む。ここで、第１絶縁層５４０及び第１配線５５０を第１配線構造体ということもできる。
【００８２】
また、基板５００の下面５０２側にも上面５０１側と同様に、第２絶縁層５６０と第２配線５７０とが配置されている。第２絶縁層５６０には、基板５００の下面５０２及び貫通電極５１０の一部の上に配置され、貫通電極５１０の一部を露出する開口部５６１が設けられている。つまり、第２絶縁層５６０は、少なくとも一部が貫通電極５１０に接し、他の一部が外部に露出されるように配置されている。第２配線５７０は、第２絶縁層５６０上及び開口部５６１内部に配置され、貫通電極５１０と電気的に接続される。また、第２配線５７０は、第２絶縁層５６０上及び貫通電極５１０上に配置されたシード層５７１と、シード層５７１上に配置されためっき層５７２とを含む。ここで、第２絶縁層５６０及び第２配線５７０を第２配線構造体ということもできる。
【００８３】
基板５００としては、ガラス基板を使用することができる。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、ステンレス基板などの導電性基板を使用することができる。また、基板に使用する材料として、熱膨張係数が２×１０-6［／Ｋ］以上１７×１０-6［／Ｋ］以下の範囲の材料を使用することができる。また、これらが積層されたものであってもよい。基板５００の厚さは、特に制限はないが、例えば、１００μｍ以上８００μｍ以下の厚さの基板を使用することができる。基板１００の厚さは、より好ましくは、２００μｍ以上４００μｍ以下であるとよい。上記の基板の厚さの下限よりも基板が薄くなると、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、上記の基板の厚さの上限よりも基板が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。
【００８４】
シード層５１１は、下地の基板５００と密着性がよい導電材料を使用することができる。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使用することができる。特に、めっき層５１２が銅（Ｃｕ）を含む場合、シード層５１１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）等を使用してもよい。ここで、シード層５１１の厚さは、特に制限はないが、例えば、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲で適宜選択することができる。
【００８５】
めっき層５１２は、シード層５１１との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を使用することができる。例えば、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、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。めっき層５１２は貫通孔５２０内部の側壁５０４に沿って配置されている。つまり、貫通孔５２０の内部には空洞が設けられている。ただし、上記の構造に限定されることはなく、貫通孔５２０内部がめっき層５１２によって充填されていてもよい。又は側壁５０４に沿って配置されためっき層５１２の内側の領域に樹脂材料などの充填材料が配置されていてもよい。
【００８６】
第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０は、ガスや水分を透過する性質を有する樹脂層を使用することができる。樹脂層としては、上記のポリイミドの他に、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、液晶ポリマー、ポリアミドイミド、ポリベンゾオキサゾール、シアネート樹脂、アラミド、ポリオレフィン、ポリエステル、ＢＴレジン、ＦＲ−４、ＦＲ−５、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、シンジオタクチック・ポリスチレン 、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルニトリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルポリサルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミドなどを用いることができる。上記の樹脂は単体で用いられてもよく、２種類以上の樹脂を組み合わせて用いられてもよい。また、上記の樹脂に、ガラス、タルク、マイカ、シリカ、アルミナ等、無機フィラーを併用して用いてもよい。ここで、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０に使用する樹脂は、応力緩和を目的として、常温にて１×１０9［ｄｙｎｅ／ｃｍ2］以下のヤング率を有する樹脂を使用してもよい。
【００８７】
また、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０は樹脂層に限定されず、無機絶縁層を使用することもできる。無機絶縁層としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）、窒化シリコンカーバイト（ＳｉＣＮ）、炭素添加シリコンオキサイド（ＳｉＯＣ）などを使用することができる。ここで、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０として、上記の無機絶縁層を単層で使用してもよく、積層で使用してもよい。また、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０として、樹脂層と無機絶縁層とを積層してもよい。
【００８８】
また、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０として、フィルム状樹脂を用いることができる。フィルム状樹脂とは、１μｍ以上１００μｍ以下のフィルムであり、基板に形成する前からフィルム状となっている樹脂である。フィルム状樹脂は、シート状樹脂又はラミネート状樹脂ということもできる。
【００８９】
シード層５５１、５７１は、下地の第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０と密着性がよい導電材料を使用することができる。例えば、シード層５１１と同様に、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使用することができる。特に、めっき層５５２、５７２が銅（Ｃｕ）を含む場合、シード層５５１、５７１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）等を使用してもよい。ここで、シード層５５１、５７１の厚さは、特に制限はないが、例えば、２０ｎｍ以上１μｍ以下の範囲で適宜選択することができる。また、シード層５５１、５７１の厚さは、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であるとよい。
【００９０】
めっき層５５２、５７２は、シード層５５１、５７１との密着性が良く、電気伝導度が高い導電材料を使用することができる。例えば、めっき層５１２と同様に、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、ロジウム（Ｒｈ）、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、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。
【００９１】
以上のように、実施形態２に係るインターポーザ２０によると、上下配線の安定した電気的接続を実現する貫通電極５１０を得ることができるため、信頼性の高いインターポーザを提供することができる。また、第１絶縁層５４０及び第２絶縁層５６０がガスや水分を透過するため、貫通孔５２０内部の空洞に含まれるガスや水分を外部に放出しやすくなる。したがって、貫通電極５１０の酸化を抑制することができ、インターポーザ２０を構成する材料から放出されるガスが充満し、貫通孔５２０内部の内圧が上昇することに起因する破裂などの問題を抑制することができる。
【００９２】
［貫通電極基板の製造方法］
図１４乃至図２９を用いて、本発明の実施形態２に係るインターポーザ２０の製造方法を説明する。図１４乃至図２９において、図１３に示す要素と同じ要素には同一の符号を付した。ここで、貫通電極基板としてガラス基板を使用したガラスインターポーザの製造方法について説明する。
【００９３】
図１４は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板内部にレーザ光を照射する工程を示す断面図である。図１４では、フェムト秒レーザを基板５００に照射することで、貫通孔を形成したい領域の基板の材料を変質させ、エッチングする方法について説明する。ここで、光源６００から出射されたレーザ光６０１は基板５００の上面５０１側から入射され、基板５００の内部の貫通孔を形成したい領域で焦点を結ぶ。レーザ光６０１が焦点を結んだ位置では、高いエネルギーが基板５００に供給され、基板の材料が変質する。例えば、図１３に示すように、開口端部５０６から側壁５０４に備えられた頭頂部５０８に向かって徐々に孔径が小さくなる形状の貫通孔５２０を形成したい場合、レーザ光６０１の焦点サイズを変化させながら光源６００を基板の板厚方向に走査すればよい。
【００９４】
上記では、変質層を形成する方法としてフェムト秒レーザを用いた製造方法を例示したが、フェムト秒レーザ以外の方法で変質層を形成することができる。例えば、波長λのパルスレーザをレンズで集光することで変質層を形成してもよい。
【００９５】
上記のレーザのパルス幅、波長、及びエネルギー等は、基板に用いられる材質の組成及び吸収係数等に応じて適宜設定される。例えば、ガラス基板に変質層を形成する場合、パルスレーザのパルス幅は１ナノ秒（ｎｓｅｃ）以上２００ｎｓｅｃ以下の範囲とするとよい。パルス幅が下限よりも短いと、高価なレーザ発振器が必要となり、パルス幅が上限よりも長いと、レーザパルスの尖頭値が低下して加工性が低下するという問題が生じる。また、パルスレーザの波長λは、５３５ｎｍ以下とするとよい。波長λが上限よりも長いと、照射スポットが大きくなるため、微小孔を形成することが困難になる、及び熱の影響で照射スポットの周囲が割れやすくなるという問題が生じる。
【００９６】
図１５は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板内部に変質領域を形成する工程を示す断面図である。図１５に示すように、上記のレーザ照射によって基板５００には上面５０１及び下面５０２から基板５００の内部に向かって径が小さくなる変質領域５０３が形成される。変質領域５０３は所望の貫通孔の形状に合わせて、適宜形状を変更することができる。ここで、変質領域５０３の領域が後の貫通孔５２０になるため、所望の貫通孔５２０の大きさに合わせて変質領域を調整すればよい。
【００９７】
ここで、変質領域について詳しく説明する。上記のように、ガラス基板のレーザ光が照射された領域では、光化学的な反応が起きる。その結果、レーザ光が照射された領域では、Ｅ´センターや非架橋酸素などの欠陥、及び／又は、レーザ照射による急熱・急冷によって発生した、高温度域における疎なガラス構造が生成される。上記の欠陥及び疎なガラス構造は、レーザ光の照射を行っていない領域のガラス基板に比べて所定のエッチング液に対してエッチングされやすくなる。
【００９８】
図１６は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、薬液を使用して基板の変質領域をエッチングする工程を示す断面図である。基板５００を薬液６１１に浸漬させると、変質領域５０３には微小な孔や微小な溝が形成されるため、変質領域５０３は変質していない領域と比べて薬液によるエッチングレートが早い。つまり、基板５００全体を薬液６１１に浸漬させることで変質領域５０３が選択的に又は変質していない領域に比べて早い速度でエッチングされる。図１６では、容器６１０に入れられた薬液６１１に基板５００を浸漬することで上面５０１側及び下面５０２側の両面側からエッチングを行う方法を示す。
【００９９】
ここで、エッチングに使用する薬液６１１は、変質領域５０３以外の領域に対して変質領域５０３を選択的又は早いエッチングレートでエッチングできる薬液を用いる。例えば、基板５００がガラス基板であれば、フッ酸（ＨＦ）、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）、界面活性剤添加バッファードフッ酸（ＬＡＬ）などを使用することができる。エッチングに使用する薬液は基板の材質によって適宜選択することができる。また、エッチングの方法は浸漬させる方法以外にも、スピンコート式のエッチング方法でもよい。スピンコート式のエッチングを行う場合は、片面ずつ処理を行う。ここで、エッチング液、エッチング時間、エッチング処理温度については、形成された変質領域５０３の形状や、目的とする貫通孔の加工形状に応じて適宜選択されてもよい。
【０１００】
図１７は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板に貫通孔を形成する工程を示す断面図である。上記の薬液６１１を使用したエッチングによって変質領域５０３を除去することで、上面５０１側の第１側壁５０４Ａ及び下面５０２側の第２側壁５０４Ｂによって囲まれた貫通孔５２０を形成する。図１７に示すように、第１側壁５０４Ａと第２側壁５０４Ｂとの間に他の領域よりも突出した頭頂部５０８が設けられている。ここで、貫通孔５２０の平面視における形状には特に制限はなく、例えば円形でもよく、それ以外にも矩形や多角形であってもよい。もちろん、角に丸みを帯びた矩形や多角形であってもよい。
【０１０１】
ここで、図１４乃至図１７では、基板５００において貫通孔を形成したい領域にレーザ光を照射して変質領域を形成し、薬液によってウェットエッチングすることで貫通孔を形成する方法を説明したが、この方法に限定されない。例えば、高出力のレーザを基板５００に照射し、基板を融解することで貫通孔を形成してもよい。例えば、ガラス基板を加工するレーザとしてはＣＯ2レーザなどを使用することができる。
【０１０２】
図１８は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板の一方の面側から貫通孔内部にシード層を形成する工程を示す断面図である。図１８に示すように、基板５００の設けられた貫通孔５２０に対して、上面５０１及び第１側壁５０４Ａに第１シード層５１１Ａを形成する。ここで、図１３に示すシード層５１１のうち、上面５０１及び第１側壁５０４Ａに形成されるシード層５１１を第１シード層５１１Ａという。
【０１０３】
第１シード層５１１Ａは、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属またはこれらを用いた合金の単層または積層を使用することができ、真空蒸着法又はスパッタリング法等のＰＶＤ法により形成することができる。第１シード層５１１Ａに使用する材料は、後に第１シード層５１１Ａ上に形成するめっき層５１２と同じ材質を選択することができる。ここで、第１シード層５１１Ａは、好ましくは２０ｎｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成するとよい。また、第１シード層５１１Ａは、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚で形成するとよい。
【０１０４】
図１９は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、基板の他方の面側から貫通孔内部にシード層を形成する工程を示す断面図である。図１９に示すように、基板５００の設けられた貫通孔５２０に対して、下面５０２及び第２側壁５０４Ｂに第２シード層５１１Ｂを形成する。ここで、図１３に示すシード層５１１のうち、下面５０２及び第２側壁５０４Ｂに形成されるシード層５１１を第２シード層５１１Ｂという。
【０１０５】
第２シード層５１１Ｂは、第１シード層５１１Ａと同様に、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属またはこれらを用いた合金の単層または積層を使用することができ、真空蒸着法又はスパッタリング法等のＰＶＤ法により形成することができる。第２シード層５１１Ｂに使用する材料は、後に第２シード層５１１Ｂ上に形成するめっき層５１２と同じ材質を選択することができる。つまり、第１シード層５１１Ａと同様の材料を選択することができる。ここで、第２シード層５１１Ｂは、好ましくは２０ｎｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成するとよい。また、第２シード層５１１Ｂは、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚で形成するとよい。
【０１０６】
ここで、第１シード層５１１Ａ及び第２シード層５１１Ｂは、頭頂部５０８に形成されていなくてもよい。つまり、第１シード層５１１Ａを頭頂部５０８よりも上面５０１側の第１端部まで形成し、第２シード層５１１Ｂを頭頂部５０８よりも下面５０２側の第２端部まで形成してもよい。このとき、第１シード層５１１Ａ及び第２シード層５１１Ｂから露出された頭頂部５０８の側壁に沿った長さ、つまり、第１端部から第２端部までの側壁に沿った長さが、互いに対向する頭頂部５０８間の距離よりも短くなるように第１シード層５１１Ａ及び第２シード層５１１Ｂを形成する。この場合、以下で説明するめっき層５１２が第１端部及び第２端部の各々から頭頂部５０８に向かって形成されることで、第１シード層５１１Ａ及び第２シード層５１１Ｂは電気的に接続される。
【０１０７】
図２０は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。図２０に示すように、まず、第１シード層５１１Ａ及び第２シード層５１１Ｂ（以降、両者を併せてシード層５１１という）上にフォトレジストを塗布した後に、露光及び現像を行うことによりレジストパターン６３０を形成する。レジストパターン６３０は、少なくとも貫通孔５２０を露出するように形成される。次に、シード層５１１に通電することで電解めっきを行い、レジストパターン６３０から露出しているシード層５１１上にめっき層５１２を形成する。
【０１０８】
図２１は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、レジストマスクを除去する工程を示す断面図である。図２１に示すように、めっき層５１２を形成した後に、レジストパターン６３０を構成するフォトレジストを有機溶媒により除去する。なお、フォトレジストの除去には、有機溶媒を用いる代わりに、酸素プラズマによるアッシングを用いることもできる。
【０１０９】
図２２は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。図２２に示すように、レジストパターン６３０によって覆われ、めっき層５１２が形成されなかった領域のシード層５１１を除去する。
【０１１０】
ここで、図２０乃至図２２の工程において、貫通孔５２０の内部に形成される貫通電極５１０及び貫通電極５１０に接続された上面５０１及び下面５０２上の配線とは電気的に独立した配線を上面５０１及び下面５０２上に形成することもできる。具体的には、貫通電極５１０から電気的に独立した配線を形成したい領域が開口されたレジストパターン６３０を形成し、その領域のシード層５１１を露出させ、めっき層５１２を形成し、めっき層５１２が形成されていない領域のシード層５１１を除去する。これによって、図２０乃至図２２の工程で形成された貫通電極５１０と同じ工程で配線を形成することができる。
【０１１１】
図２３は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の上面に形成された配線を露出する開口部が設けられた絶縁層を形成する工程を示す断面図である。ここで、第１絶縁層５４０として、感光性ポリイミドを使用した方法について説明する。図２３に示すように、第１絶縁層５４０として感光性ポリイミドをスピンコート法等の塗布法を使用して基板５００の上面５０１上に塗布し、フォトマスクを用いて露光し、現像することで、貫通電極５１０の少なくとも一部を露出する開口部５４１を形成する。
【０１１２】
開口部５４１を形成した後に、塗布した第１絶縁層５４０を硬化させるために熱硬化処理を行う。熱硬化処理は、使用する第１絶縁層５４０のガラス転移温度以下に設定することが好ましい。ガラス転移温度を越す温度で硬化させると、開口部５４１の形状が変形してしまい、設計寸法よりも開口径が大きくなるなどの問題が発生するからである。例えば、第１絶縁層５４０として感光性ポリイミドを使用した場合、感光性ポリイミドのガラス転移温度が２８０℃であれば、２５０℃で熱処理を行うことが好ましく、例えば、２５０℃、１時間、窒素雰囲気下で熱処理を行うとよい。なお、熱硬化の処理に限らず、この工程以降の熱処理は、感光性ポリイミドのガラス転移温度を越えないようにして行うことが好ましい。
【０１１３】
ここで、第１絶縁層５４０として塗布法によって樹脂材料を形成する絶縁層の代わりに、フィルム状樹脂を貼り付けることで得られる絶縁層を用いてもよい。フィルム状樹脂は基板に形成する前からフィルム状の形状を保持しているため、貫通孔５２０上に形成しても樹脂が貫通孔５２０内部にほとんど落ち込むことなく貫通孔５２０の端部を覆って中空構造を形成することができる。第１絶縁層５４０としてフィルム状樹脂を用いた場合、フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程によって開口部５４１を形成することができる。又は、レーザ等のエネルギー線を用いて樹脂を昇華させることで開口部５４１を形成してもよい。
【０１１４】
図２４は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、絶縁層及び開口部に露出された配線上にシード層を形成する工程を示す断面図である。図２４に示すように、第１絶縁層５４０上及び開口部５４１の内部で露出された貫通電極５１０上に、シード層５５１を形成する。シード層５５１は、例えば、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ等の金属またはこれらを用いた合金の単層または積層を使用することができ、ＰＶＤ法（真空蒸着法およびスパッタリング法等）又はＣＶＤ法等により形成することができる。シード層５５１に使用する材料は、後にシード層５５１上に形成するめっき層５５２と同じ材質を選択することができる。ここで、シード層５５１は、好ましくは２０ｎｍ以上１μｍ以下の膜厚で形成するとよい。また、シード層５５１は、より好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の膜厚で形成するとよい。
【０１１５】
図２５は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上にめっき層を形成する工程を示す断面図である。図２５に示すように、シード層５５１上にフォトレジストを塗布した後に、露光及び現像を行うことにより配線パターンを形成したい領域が開口されたレジストパターン６８０を形成する。次に、シード層５５１に通電することで電解めっきを行い、レジストパターン６８０から露出しているシード層５５１上にめっき層５５２を形成する。
【０１１６】
図２６は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、シード層上のレジストマスクを除去する工程を示す断面図である。図２６に示すように、めっき層５５２を形成した後に、レジストパターン６８０を構成するフォトレジストを有機溶媒により除去する。なお、フォトレジストの除去には、有機溶媒を用いる代わりに、酸素プラズマによるアッシングを用いることもできる。
【０１１７】
図２７は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、めっき層から露出したシード層をエッチングする工程を示す断面図である。図２７に示すように、レジストパターン６８０によって覆われ、めっき層５５２が形成されなかった領域のシード層５５１を除去（エッチング）することで、各々の配線を電気的に分離する。シード層５５１のエッチングによって、めっき層５５２の表面もエッチングされて薄膜化されるため、この薄膜化の影響を考慮してめっき層５５２の膜厚を設定することが好ましい。この工程におけるエッチングとしては、ウェットエッチングやドライエッチングを使用することができる。また、この工程によって、貫通電極５１０上及び第１絶縁層５４０上にシード層５５１及びめっき層５５２を含む第１配線５５０が形成される。
【０１１８】
図２８は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の下面に形成された配線を露出する開口部が設けられた絶縁層を形成する工程を示す断面図である。図２８に示す第２絶縁層５６０は、第１絶縁層５４０と同じ材料及び方法で形成することができる。開口部５４１と同様にして、第２絶縁層５６０には、貫通電極５１０の少なくとも一部を露出する開口部５６１が形成される。
【０１１９】
図２９は、本発明の一実施形態に係るインターポーザの製造方法において、貫通電極基板の下面側にシード層及びめっき層を形成する工程を示す断面図である。ここでは、図２４乃至図２７に示す工程と同じ処理を行うことで、基板５００の下面５０２側に第２配線５７０を形成する。
【０１２０】
以上のように、実施形態２に係るインターポーザ２０の製造方法によると、貫通孔５２０内部の側壁５０４に対するシード層５１１の付き回り性を向上させることができる。したがって、貫通孔側壁に対する付き回り性を向上させるためにシード層の形成方法を工夫する必要がなくなり、従来の成膜装置及び成膜プロセスを用いてシード層を形成することができる。
【０１２１】
〈実施形態３〉
実施形態３では、実施形態１に示す貫通電極基板１０又は実施形態２に示すインターポーザ２０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、実施形態１に示す貫通電極基板１０を用いた半導体装置について説明するが、貫通電極基板１０をインターポーザ２０に置き換えてもよい。
【０１２２】
図３０は、本発明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、第１配線５５０、第２配線５７０等で形成された接続端子１５１１、１５１２を有している。これらの貫通電極基板１３１０、１３２０、１３３０はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。接続端子１５１２は、ＬＳＩ基板１４００の接続端子１５００とバンプ１６１０により接続されている。接続端子１５１１は、貫通電極基板１３２０の接続端子１５２２とバンプ１６２０により接続されている。貫通電極基板１３２０の接続端子１５２１と、貫通電極基板１３３０の接続端子１５３２と、についても、接続端子がバンプ１６３０により接続する。バンプ１６１０、１６２０、１６３０は、例えば、インジウム、銅、金等の金属を用いる。
【０１２３】
なお、貫通電極基板を積層する場合には、３層に限らず、２層であってもよいし、さらに４層以上であってもよい。また、貫通電極基板と他の基板との接続においては、バンプによるものに限らず、共晶接合など、他の接合技術を用いてもよい。また、ポリイミド、エポキシ樹脂等を塗布、焼成して、貫通電極基板と他の基板とを接着してもよい。
【０１２４】
図３１は、本発明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３１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。
【０１２５】
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、バンプ１６４０、１６５０により接続されている。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により接続されている。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積層することで、多機能の半導体装置を製造することができる。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した半導体装置を製造することができる。
【０１２６】
半導体チップがＭＥＭＳデバイスにより形成されたセンサなどである場合には、センシング結果がアナログ信号により出力されるようなときがある。この場合には、ローパスフィルタ、アンプ等についても半導体チップまたは貫通電極基板１３００に形成してもよい。
【０１２７】
図３２は、本発明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３０、図３１）は、３次元実装であったが、この例では、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３２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が積層されて接続されている。ただし、全ての貫通電極基板が積層して配置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はそれぞれが異なる材質の基板から形成された貫通電極基板であってもよい。
【０１２８】
図３２の例では、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。なお、図３２に示す例のように、貫通電極基板１３００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ても、このよう２次元と３次元との併用実装が可能である。例えば、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。
【０１２９】
上記のように製造された半導体装置１０００は、例えば、携帯端末（携帯電話、スマートフォンおよびノート型パーソナルコンピュータ等）、情報処理装置（デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション等）、家電等、様々な電気機器に搭載される。
【実施例】
【０１３０】
以下、本発明の実施形態１に係る貫通電極基板及びその比較例の貫通電極基板を作製し、貫通電極の付き回り性を評価した結果について具体的に説明する。ここで、表１乃至表６に示す実施例は、実施形態１に係る貫通電極基板のさまざまな形状の実施例における貫通電極の付き回り性の評価結果であり、比較例は実施形態１に類似し、各実施例に対応した形状の貫通電極基板における貫通電極の付き回り性の評価結果である。なお、実施例では、貫通電極基板として板厚が４００μｍのガラス基板を用いた。
【０１３１】
以下に示す実施例１乃至実施例３では、実施形態１に係る貫通電極基板と同様の貫通孔１１０に対して形成しためっき層の付き回り性を評価した結果を表１乃至表３に示す。ここで、表１乃至表３に示す各パラメータについて図３３を用いて説明する。点Ｐは図８における頭頂部１２４に相当する。点Ｃは、図８における第１接点３３０に相当する。点Ａは、図８における第２接点３６０に相当する。点Ｏは、点Ｐから鉛直方向に延びる直線と線分ＡＣ（点Ａ及び点Ｃを結ぶ線分）との交差点に相当する。点Ｂは、点Ｐに対向する頭頂部１２４から鉛直方向に延びる直線と線分ＡＣとの交差点に相当する。また、角ＡＰＯの角度をθ1とし、角ＣＰＯの角度をθ2とした。
【０１３２】
ここで、点Ａが開口端部１２６付近に存在しない場合、つまり第２接点３６０が貫通孔１１０内部の側壁１２０に位置する場合は、頭頂部１２４から第２接点３６０を通過して延びる直線（第２接線３７０）と基板１００の上面１０２（又は下面１０４）との交差点を点Ａと定義した。また、点Ａと同様に、点Ｃが開口端部１２６付近に存在しない場合、つまり第１接点３３０が貫通孔１１０内部の側壁１２０に位置する場合は、頭頂部１２４から第１接点３３０を通過して延びる直線（第１接線３４０）と基板１００の上面１０２（又は下面１０４）との交差点を点Ｃと定義した。
【０１３３】
表１乃至表３に実施例及び比較例に対して、実施形態１に示す方法でシード層及びめっき層を形成し、めっき層の付き回り性を評価した結果を示す。表１乃至表３における各パラメータについて、図３３を用いて説明する。
【０１３４】
深さＰＯは線分ＰＯの長さを示し、貫通孔１１０の開口端部１２６から頭頂部１２４までの鉛直方向の距離を示す。貫通孔１１０が上下に対称な形状を有している場合は、深さＰＯは貫通孔１１０の深さの半分に相当する。開口端径ＡＣは線分ＡＣの長さを示し、貫通孔１１０の開口端部１２６における孔径に相当する。拡張径ＡＯは線分ＡＯの長さを示し、貫通孔１１０の側壁１２０を角度θ1だけ傾けることによって拡張された開口端部１２６の長さに相当する。中心幅ＯＢは線分ＯＢの長さを示し、貫通孔１１０の互いに対向する頭頂部１２４の距離に相当する。ここで、頭頂部１２４が基板１００の板厚方向にずれた位置に存在する場合、貫通孔１１０の径が最も小さい箇所を中心幅ＯＢとした。角度θは角ＡＰＣの角度を示し、上記で定義したθ1とθ2とを合計した角度である。
【０１３５】
めっき層付き回り性の評価は、シード層をスパッタリング法で約１.１μｍ形成し、シード層上にめっき層を電解めっき法で約８μｍ形成したサンプルに対して行われた。めっき層付き回り性の評価はＸ線透過検査によって得られたＸ線透過像を観察することで行われた。めっき層付き回り性の評価において、『○』は貫通孔１１０の側壁１２０の全域にめっき層が形成されていることを意味する。また、『△』は貫通孔１１０の側壁１２０の一部にめっき層が形成されていない領域が存在するが、実使用上問題がないレベルの付き回り性が得られていることを意味する。また、『×』はめっき層が貫通孔１１０の内部で上下方向に途切れてしまっている、又はかろうじて上下方向につながっているが実使用において信頼性上問題が発生し得るレベルの付き回り性であることを意味する。
【０１３６】
めっき層付き回り性の『○』、『△』、又は『×』の判定は、同一形状の貫通孔１１０を有する同一基板に形成された１００個の貫通孔１１０に対してＸ線透過検査を行い、観察者が最も付き回り性が悪いと判断した貫通孔１１０に対する判定結果である。
【０１３７】
なお、実施例１乃至実施例３において、シード層及びめっき層の形成条件は以下の通りである。
［シード層形成のスパッタリング条件］
シード層は、Ｔｉ層及びＣｕ層の積層構造である。Ｔｉ層は、基板１００との密着性を向上させる役割をもつ。Ｔｉ層及びＣｕ層の形成条件はそれぞれ下記の通りである。
Ｔｉ層の形成条件：
スパッタリングガス：Ａｒ
スパッタリング圧力：０．５Ｐａ
スパッタリングガス流量：３０ｓｃｃｍ
スパッタリング電力：３．０Ｗ／ｃｍ2
ターゲット−基板間距離：６０ｍｍ
膜厚：１００ｎｍ
Ｃｕ層の形成条件：
スパッタリングガス：Ａｒ
スパッタリング圧力：０．３Ｐａ
スパッタリングガス流量：３０ｓｃｃｍ
スパッタリング電力：５．０Ｗ／ｃｍ2
ターゲット−基板間距離：６０ｍｍ
膜厚：１μｍ
［めっき層形成の電解めっき条件］
めっき層はＣｕ層の単層構造である。めっき層は上記のシード層に下記の条件で通電を行うことで形成した。
電流密度  １Ａ/ｄｍ2  給電時間２９００ｓｅｃ
膜厚：８μｍ
【０１３８】
［実施例１］
実施例１及び比較例１のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表１に示す。実施例１では、中心幅ＯＢの設計値を６１．５μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９５．０μｍ、９８．０μｍ、１００．０μｍとして形成した貫通孔１１０に対してめっき層付き回り性を評価した。ここで、開口端径ＡＣが大きくなるほど、θ（θ1＋θ2）が大きくなる。
【０１３９】
【表１】
0006596906.tif 000002
【０１４０】
表１に示すように、角度θが２６．２°以上の実施例１−１、１−２、１−３において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例１−１、１−２では、側壁１２０及び頭頂部１２４の全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２４．８°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例１−１では、めっき層が貫通孔１１０の内部で上下方向に途切れてしまっていた。
【０１４１】
ここで、めっき層の付き回り性において、『△』と『○』との境界条件である実施例１−２の基板におけるシード層及びめっき層の膜厚は以下に示す通りである。基板１００の上面１０２及び下面１０４に形成されたシード層は約１.１μｍであった。また、貫通孔１１０内部において最もシード層の膜厚が薄い箇所（図３３における頭頂部１２４付近）のシード層の膜厚は約１００ｎｍであった。基板１００の上面１０２及び下面１０４に形成されためっき層は約８μｍであった。また、貫通孔１１０内部の頭頂部１２４におけるめっき層の膜厚は、上面１０２及び下面１０４に形成されためっき層に比べて若干薄い程度だった。
【０１４２】
［実施例２］
実施例２及び比較例２のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表２に示す。実施例２では、中心幅ＯＢの設計値を２４．２μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９３．０μｍ、９５．０μｍ、９８．０μｍとして形成した貫通孔１１０に対してめっき層付き回り性を評価した。
【０１４３】
【表２】
0006596906.tif 000003
【０１４４】
表２に示すように、角度θが２６．１°以上の実施例２−１、２−２、２−３において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例２−１、２−２では、側壁１２０及び頭頂部１２４の全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２５．３°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例２−１では、めっき層が貫通孔１１０の内部でかろうじて上下方向につながっているが実使用において信頼性上問題が発生し得るレベルであった。
【０１４５】
［実施例３］
実施例３及び比較例３のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表３に示す。実施例３では、中心幅ＯＢの設計値を２．１μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９３．０μｍ、９５．０μｍとして形成した貫通孔１１０に対してめっき層付き回り性を評価した。
【０１４６】
【表３】
0006596906.tif 000004
【０１４７】
表３に示すように、角度θが２６．２°以上の実施例３−１、３−２において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例３−１では、側壁１２０及び頭頂部１２４の全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２５．４°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例３−１では、めっき層が貫通孔１１０の内部でかろうじて上下方向につながっているが実使用において信頼性上問題が発生し得るレベルであった。
【０１４８】
以下に示す実施例４乃至実施例６では、実施例１乃至実施例３とは形状の異なる貫通孔１１０Ａに対して形成しためっき層の付き回り性を評価した結果を表４乃至表６に示す。ここで、表４乃至表６に示す各パラメータについて図３４を用いて説明する。図３４は図３３と類似しているが、互いに対向する頭頂部１２４Ａがシード層端部２２８からシード層端部２２９にかけて平行な形状を有しており、点Ｐがシード層端部２２８に定義されている点において、図３３と相違する。つまり、図３４は図４乃至図７に示す貫通孔１１０Ａと同様の形状である。ここで、図３４において、シード層端部２２８からシード層端部２２９までの距離は線分ＯＢの長さと同じになるように設定された。図３４は、点Ｐがシード層端部２２８に定義されていることを除いては図３３と同様なので、詳細な説明は省略する。
【０１４９】
［実施例４］
実施例４及び比較例４のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表４に示す。実施例４では、中心幅ＯＢの設計値を６１．５μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９５．０μｍ、９８．０μｍ、１００．０μｍとして形成した貫通孔１１０Ａに対してめっき層付き回り性を評価した。
【０１５０】
【表４】
0006596906.tif 000005
【０１５１】
表４に示すように、角度θが２６．２°以上の実施例４−１、４−２、４−３において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例４−１、４−２では、側壁１２０Ａ、１２０Ｂ、及び頭頂部１２４Ａの全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２４．８°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例４−１では、めっき層が貫通孔１１０Ａの内部で上下方向に途切れてしまっていた。
【０１５２】
［実施例５］
実施例５及び比較例５のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表５に示す。実施例５では、中心幅ＯＢの設計値を２４．２μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９３．０μｍ、９５．０μｍ、９８．０μｍとして形成した貫通孔１１０Ａに対してめっき層付き回り性を評価した。
【０１５３】
【表５】
0006596906.tif 000006
【０１５４】
表５に示すように、角度θが２６．１°以上の実施例５−１、５−２、５−３において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例５−１、５−２では、側壁１２０Ａ、１２０Ｂ、及び頭頂部１２４Ａの全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２５．３°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例５−１では、めっき層が貫通孔１１０Ａの内部でかろうじて上下方向につながっているが実使用において信頼性上問題が発生し得るレベルであった。
【０１５５】
［実施例６］
実施例６及び比較例６のサンプルに対してめっき層付き回り性を評価した結果を表６に示す。実施例６では、中心幅ＯＢの設計値を２．１μｍに固定し、開口端径ＡＣの設計値を９０．０μｍ、９３．０μｍ、９５．０μｍとして形成した貫通孔１１０Ａに対してめっき層付き回り性を評価した。
【０１５６】
【表６】
0006596906.tif 000007
【０１５７】
表６に示すように、角度θが２６．２°以上の実施例６−１、６−２において、良好なめっき層の付き回り性が確認された。特に、角度θが［数１］の条件を満たす場合、具体的には実施例６−１では、側壁１２０Ａ、１２０Ｂ、及び頭頂部１２４Ａの全域にめっき層が形成されており、非常に良好なめっき層の付き回り性が確認された。一方で、角度θが２５．４°であり、［数１］の条件から１°以上角度θが小さい比較例６−１では、めっき層が貫通孔１１０Ａの内部でかろうじて上下方向につながっているが実使用において信頼性上問題が発生し得るレベルであった。
【０１５８】
以上のように、実施例１乃至実施例６に示しためっき層付き回り性の評価結果からも、本発明の実施形態１に係る貫通電極基板において、貫通電極となるめっき層の良好な付き回り性が得られることが確認された。したがって、実施例１乃至実施例６に示した貫通電極基板によると、上下配線の安定した電気的接続を実現する貫通電極を得ることができるため、信頼性の高い貫通電極基板を提供することができる。
【０１５９】
なお、本発明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】
【０１６０】
１０、１１、１２、１３００、１３１０、１３２０、１３３０、１３４０、１３５０、１３６０：貫通電極基板、    ２０：インターポーザ、    １００、５００、９００：基板、    １０２、５０１、９０２：上面、    １０４、５０２、９０４：下面、    １１０、５２０、９１０：貫通孔、    １２０、５０４：側壁、    １２２：凸形状、    １２４、５０８：頭頂部、    １２６、５０６：開口端部、    ２００、５１０：貫通電極、    ２０２、２１２、２２２、５１１、５５１、５７１、９１２、９２２：シード層、    ２０４、２１４、２２４、５１２、５５２、５７２：めっき層、    ２１０、２２０：配線、    ２２８、２２９、９２９：シード層端部、    ３００：正方形、    ３１０：線分、    ３２０：基準点、    ３３０：第１接点、    ３４０：第１接線、    ３５０：鉛直方向、    ３６０：第２接点、    ３７０：第２接線、    ５０３：変質領域、    ５０４Ａ：第１側壁、    ５０４Ｂ：第２側壁、    ５１１Ａ：第１シード層、    ５１１Ｂ：第２シード層、    ５４０：第１絶縁層、    ５４１、５６１：開口部、    ５５０：第１配線、    ５６０：第２絶縁層、    ５７０：第２配線、    ６００：光源、    ６０１：レーザ光、    ６１０：容器、    ６１１：薬液、    ６３０、６８０：レジストパターン、    １０００：半導体装置、    １４００：ＬＳＩ基板、    １４１０、１４２０：半導体チップ、    １５００、１５１１、１５１２、１５２１、１５２２、１５３２：接続端子、    １６１０、１６２０、１６３０、１６４０、１６５０：バンプ、    １７００：ワイヤ
【図１】
0006596906.tif 000008
【図２】
0006596906.tif 000009
【図３】
0006596906.tif 000010
【図４】
0006596906.tif 000011
【図５】
0006596906.tif 000012
【図６】
0006596906.tif 000013
【図７】
0006596906.tif 000014
【図８】
0006596906.tif 000015
【図９】
0006596906.tif 000016
【図１０】
0006596906.tif 000017
【図１１】
0006596906.tif 000018
【図１２】
0006596906.tif 000019
【図１３】
0006596906.tif 000020
【図１４】
0006596906.tif 000021
【図１５】
0006596906.tif 000022
【図１６】
0006596906.tif 000023
【図１７】
0006596906.tif 000024
【図１８】
0006596906.tif 000025
【図１９】
0006596906.tif 000026
【図２０】
0006596906.tif 000027
【図２１】
0006596906.tif 000028
【図２２】
0006596906.tif 000029
【図２３】
0006596906.tif 000030
【図２４】
0006596906.tif 000031
【図２５】
0006596906.tif 000032
【図２６】
0006596906.tif 000033
【図２７】
0006596906.tif 000034
【図２８】
0006596906.tif 000035
【図２９】
0006596906.tif 000036
【図３０】
0006596906.tif 000037
【図３１】
0006596906.tif 000038
【図３２】
0006596906.tif 000039
【図３３】
0006596906.tif 000040
【図３４】
0006596906.tif 000041
【図３５】
0006596906.tif 000042