(57)【要約】【課題】低融点の金属材を用いて孔へ充填を行っても、該金属材の融点を上昇させることができ、実装時には高い融点を有する貫通電極を備えた配線基板の製造方法を提供する。【解決手段】本発明の配線基板の製造方法は、基材に微細孔を形成する第一工程と、前記微細孔内の少なくとも一部に第一金属膜を形成する第二工程と、前記微細孔の内部に前記第一金属膜より融点の低い金属材を充填する第三工程と、加熱処理を行うことによって、前記金属材より高い融点を持つ合金を形成する第四工程と、を少なくとも備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に微細孔を形成する第一工程と、
前記微細孔内の少なくとも一部に第一金属膜を形成する第二工程と、
前記微細孔の内部に前記第一金属膜より融点の低い金属材を充填する第三工程と、
加熱処理を行うことによって、前記金属材より高い融点を持つ合金を形成する第四工程と、を少なくとも順に備えることを特徴とする配線基板の製造方法。
【請求項２】
前記第二工程は、さらに、前記微細孔の開口部近傍に位置する前記基材の表面の少なくとも一部まで被覆するように、前記第一金属膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の配線基板の製造方法。
【請求項３】
前記第三工程と、前記第四工程との間に、前記金属材を覆うように前記基材の表面上に第二金属膜を形成する工程を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の配線基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板の表裏に形成された配線パターンを繋ぐための貫通電極を備えた配線基板の製造方法に関する。詳細には、ＩＣチップなどを積層する高密度三次元実装、その他デバイスを実装するための配線基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配線基板では、表裏との電気的導通をとる貫通電極の形成にあたり、溶融させた金属を孔に流し込み一括で充填させる方法が知られている。以下、従来行われている、溶融金属を用いた配線基板の製造方法について、図３を用いて説明する。
【０００３】
まず、図４（ａ）に示すように、基材３１に、ドライエッチングなどを用いて孔（非貫通孔）３２を開け、酸化膜で表面を覆い、絶縁層３３を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、前記孔３２の周りに金属膜３４を成膜する。この金属膜３４には、後工程で孔に充填する金属材３５の流出防止のため、該金属材３５に対してぬれ性のよい材料を用いる。また、この金属膜３４の膜厚は、溶融金属浸漬時に拡散によってなくならない程度の薄膜でよい。
【０００４】
次に、図４（ｃ）に示すように、前記基材３１を、溶融させた金属材３５に浸漬させ、孔に金属材３５を充填させる。このとき、充填する金属材３５は、この後の工程でかかる最高温度よりも高い融点（固相線）を有する必要がある。
次に、図５（ａ）に示すように、前記基材３１の下面から研磨することにより、基材３１を薄肉化するとともに、金属材３５が充填された孔３２を基材３１の下面まで貫通化させる。
【０００５】
次に、図５（ｂ）に示すように、前記基材３１の下面に絶縁層３６を形成する。
次に、図５（ｃ）に示すように、前記基材３１に再配線層３７を形成する。これにより配線基板３０が作製される。
【０００６】
上記技術において、孔に充填する金属材として、扱いやすい低融点の金属を使用することが多い。しかし、完成した配線基板は、その後の工程で高温に曝されることがある。したがって、あまりに低融点の金属では、配線基板の実装時に孔に充填されていた金属が再溶融して流出してしまう。仮に溶融しないとしても、融点（固相線）に極めて近い温度が加わると、拡散によって空孔が発生し、充填金属の質が極端に低下してしまう虞もある。
【０００７】
また、今後求められていく、三次元多層構造では充填金属の融点（固相線）は高くなければ実装自体が困難で、低融点の金属では対応できない。したがって、ある程度高融点を持つ金属を選択する必要があるが、取り扱いの容易さから、高融点（固相線）の金属より低融点（固相線）の金属が使用されているのが実情である。
【特許文献１】特開２０００−２８８７７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、低融点の金属材を用いて孔へ充填を行っても、該金属材の融点を上昇させることができ、実装時には高い融点を有する配線基板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】
【０００９】
本発明の請求項１に記載の配線基板の製造方法は、基材に微細孔を形成する第一工程と、前記微細孔内の少なくとも一部に第一金属膜を形成する第二工程と、前記微細孔の内部に前記第一金属膜より融点の低い金属材を充填する第三工程と、加熱処理を行うことによって、前記金属材より高い融点を持つ合金を形成する第四工程と、を少なくとも順に備えることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の配線基板の製造方法は、請求項１において、前記第二工程は、さらに、前記微細孔の開口部近傍に位置する前記基材の表面の少なくとも一部まで被覆するように、前記第一金属膜を形成することを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の配線基板の製造方法は、請求項１または２において、前記第三工程と、前記第四工程との間に、前記金属材を覆うように前記基材の表面上に第二金属膜を形成する工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、孔に充填した金属を再溶融し、溶融状態を長時間維持することで、孔の内壁に形成した金属膜と合金化させ、充填金属の融点を上昇させる。これにより、低融点の金属材を用いて孔へ充填を行っても実装時には高い融点を有するものとなり、充填金属固有融点の温度以上の温度をかけることができる配線基板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る配線基板の製造方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
本発明により製造された配線基板の一例を図１に示す。
この配線基板１０は、絶縁層２，８が形成された基材１と、前記基材１を貫通して形成された貫通電極７と、前記貫通電極７と電気的に接続された再配線層９と、を備える。
ただし、再配線層９の一方（図１の下方側）は合金６の平坦化された露呈面に電気的に接するように配置されるのに対して、再配線層９の他方（図１の上方側）は合金６の盛り上がった露呈面に電気的に接するように配置される。
【００１３】
前記基材１は、例えばシリコン等からなり、その表面に、例えばＳｉＯ２  等からなる絶縁層２，８が形成されている。そして、この基材１の一方の表面から他方の表面に向かう貫通孔３（微細孔）が形成され、この貫通孔３に導電性材料（金属材５）が充填されることより貫通電極７が形成されている。
【００１４】
そして、本発明の配線基板１０の製造方法は、基材１に微細孔（非貫通孔３ａ）を形成する第一工程と、前記微細孔内の少なくとも一部に第一金属膜４を形成する第二工程と、前記微細孔の内部に前記第一金属膜４より融点の低い金属材５を充填する第三工程と、加熱処理を行うことにより、前記第一金属膜４と前記金属材５とを溶融させて、該金属材５より高い融点を持つ合金６を形成する第四工程と、を少なくとも順に備える。
【００１５】
本発明では、微細孔（非貫通孔３ａ）の内部に形成された前記第一金属膜４と、前記微細孔の内部に充填された前記金属材５とを溶融させることにより、該金属材５より高い融点を持つ合金６を形成することができる。これにより、低融点の金属材５を用いて孔へ充填を行っても、実装時には高い融点を有するものとなり、金属材５の固有融点の温度以上の温度をかけることができる配線基板１０を製造することができる。
【００１６】
本発明の配線基板１０の製造方法について、図２を用いて説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、基材１に、非貫通孔３ａを形成する。非貫通孔３ａの形成には、例えばＤＲＩＥ（Deep-Reactive Ion Etching） 法、ウェットエッチング法、マイクロドリルなどによる機械加工法、光励起電解研磨法などを用いることができる。
【００１７】
非貫通孔３ａの直径、断面形状は、特に限定されるものではなく、基材１の厚さや所望の用途に応じて適宜設定され、所望の配線に応じて適宜決めることができる。
その後、基材１の表面および非貫通孔３ａの内面に絶縁層２を形成する。この絶縁層２としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）を用いることができる。基材１がシリコンからなるとき、当該酸化シリコン絶縁層は、熱酸化法により形成することができるので有利である。
【００１８】
次に、図２（ｂ）に示すように、非貫通孔３ａの内面と、基材１の表面における非貫通孔３ａの開口部の周囲とに、めっき、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等によって、第一金属膜４を形成する。第一金属膜４としては、拡散が起こりやすく、少量の金属拡散で融点（固相線）が大きく上がるような金属を選択することが好ましい。
【００１９】
また、第一金属膜４の膜厚は、該第一金属膜４と、非貫通孔３ａに充填される金属材５との合金状態図から完全な固相状態になるように逆算で精密に求めることができる。
また、このとき、前記非貫通孔３ａの開口部近傍に位置する前記基材１の表面の少なくとも一部まで被覆するように、前記第一金属膜４を形成することが好ましい。これにより、前記非貫通孔３ａの外周部における金属材５の融点を上げることができる。
【００２０】
次に、図２（ｃ）に示すように、例えば溶融金属充填法やめっき法等により、非貫通孔３ａに金属材５を充填させる。
このとき充填する金属材５は、配線基板１０の実装時にかかる最高温度より低い融点（液相線または固相線）を有するものが用いられる。このような金属材５としては、例えば融点２８０℃程度の低融点合金である、Ａｕ−２０ｗｔ％Ｓｎ等が挙げられる。ただし、Ａｕ−Ｓｎは第一金属膜４であるＣｒとのぬれ性があまりよくないため、ＡｕとＣｒとの間にＮｉなどの層を形成してもよい。
【００２１】
さらに、非貫通孔３ａに充填された前記金属材５を覆うように前記基材１の表面上に第二金属膜（図示略）を形成する工程を備えることが好ましい。これにより、第二金属膜で覆われた部分の融点を上げることができる。このような第二金属膜としては、例えばＡｕ／Ｃｒ等が挙げられる。
【００２２】
次に、図２（ｄ）に示すように、金属材５を充填した後、高温状態を保持し、前記第一金属膜４と前記金属材５とを溶融させて、該金属材５より高い融点を持つ合金６を形成する。
例えば第一金属膜４としてＡｕ／Ｃｒを用い、金属材５としてＡｕ−２０ｗｔ％Ｓｎを用いた場合、Ａｕ−２０ｗｔ％Ｓｎは融点２８０℃程度の低融点合金であるが、Ａｕを拡散させてＡｕ−８ｗｔ％Ｓｎにすれば４５０℃でも完全な固体として存在できる。
【００２３】
次に、図３（ａ）に示すように、基材１の下面から研磨することにより、基材１を薄肉化するとともに、金属材５が充填された非貫通孔３ａを基材１の下面まで貫通化させて貫通孔３とする。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、基材１の下面に絶縁層８を形成する。絶縁層８としては、例えばＳｉＯ２  をプラズマＣＶＤ等により成膜される。
【００２５】
次に、図３（ｃ）に示すように、基材１の表面に、再配線層９を形成する。この再配線層９は、貫通孔３内に充填した金属材５と電気的に接続するように形成されている。これにより配線基板１０が作製される。
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、上述したプロセスを経ることによって、第一金属膜４と金属材５とが合金化され、高融点の金属を充填時に高温状態にすることなく孔内に完全充填することができる。また、金属材５の融点（固相線）が上がるため、実装時に金属材５の融点（固相線もしくは液相線）以上の温度をかけることができ、三次元多層構造における接合、実装に十分耐えうる配線基板１０を得ることができる。
【００２７】
以上、本発明の配線基板の製造方法について説明してきたが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、貫通電極を備えた配線基板の製造方法に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の方法により製造された配線基板の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した配線基板の製造工程の一例を順に示す断面図である。
【図３】図２に続く工程を順に示す断面図である。
【図４】従来の配線基板の製造工程の一例を順に示す断面図である。
【図５】図４に続く工程を順に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  配線基板、１  基材、２，８  絶縁層、３ａ  非貫通孔、３  貫通孔、４  第一金属膜、５  金属材、６  合金、７  貫通電極、９  再配線層。
【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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