(57)【要約】【課題】１つの貫通配線のみの抵抗を測定できる貫通配線の検査方法、及び該貫通配線の検査方法を行う工程を含む貫通配線基板の製造方法の提供。【解決手段】基板１の一方の面１ａに配された導電部２と、基板１を貫通し、導電部２と接続される第一貫通配線３、第二貫通配線４および第三貫通配線５とを少なくとも備えた貫通配線基板１０を用い、基板１の他方の面１ｂ側から第一貫通配線３及び第二貫通配線４に、定電流源６の一組の端子６ａ，６ｂを電気的に接続して、第一貫通配線３、導電部２、第二貫通配線４の経路に電流を流すと同時に、基板１の他方の面１ｂ側から第一貫通配線３及び第三貫通配線５に、電圧計７の一組の端子７ａ，７ｂを電気的に接続して、第一貫通配線３における電圧降下を測定することを特徴とする貫通配線の検査方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に配された導電部と、
前記基板を貫通し、前記導電部と接続される第一貫通配線、第二貫通配線および第三貫通配線とを少なくとも備えた貫通配線基板を用い、
前記基板の他方の面側から前記第一貫通配線及び前記第二貫通配線に、定電流源の一組の端子を電気的に接続して、
前記第一貫通配線、前記導電部、前記第二貫通配線の経路に電流を流すと同時に、
前記基板の他方の面側から前記第一貫通配線及び前記第三貫通配線に、電圧計の一組の端子を電気的に接続して、
前記第一貫通配線における電圧降下を測定することを特徴とする貫通配線の検査方法。
【請求項２】
前記定電流源が、交流電流源であることを特徴とする請求項１に記載の貫通配線の検査方法。
【請求項３】
前記第一貫通配線における電圧降下の測定を、前記基板に応力負荷を加えつつ行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の貫通配線の検査方法。
【請求項４】
基板の一方の面に配された導電部と、前記基板を貫通し、前記導電部と接続される第一貫通配線、第二貫通配線および第三貫通配線とを少なくとも備えた貫通配線基板の製造方法であって、請求項１〜３の何れか一項に記載の検査方法を行う検査工程を含むことを特徴とする貫通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、貫通配線の検査方法およびその検査方法を使用する貫通配線基板の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は、基板内に形成された貫通配線の抵抗を測定することにより当該貫通配線を検査する方法、及びその検査方法により貫通配線の検査を行う、貫通配線の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図８に示すように、基板１０１の一方の面に配された単一の電極パッド１０２と、電極パッド１０２に接続する２つの貫通配線１０３，１０４が設けられた半導体装置１００において、各貫通配線の端部若しくは該端部に接続された表面配線に一組のプローブ端子を当てて、２つのプローブ間における電気抵抗を２端子法を用いて測定することによって、２つの貫通配線の導通検査を行う方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−００９４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の貫通配線の検査方法によって得られる抵抗値は、２つの貫通配線及び電極パッドの抵抗に加えて、測定器と貫通配線との間の測定ケーブルやプローブ端子、およびプローブ端子と配線とのコンタクト抵抗などを含んだものである。そのため、１つの貫通配線の抵抗を測定することができないという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、１つの貫通配線のみの抵抗を測定できる検査方法、及び該検査方法を行う工程を含む貫通配線基板の製造方法の提供を課題とする。  
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１に記載の貫通配線の検査方法は、基板の一方の面に配された導電部と、前記基板を貫通し、前記導電部と接続される第一貫通配線、第二貫通配線および第三貫通配線とを少なくとも備えた貫通配線基板を用い、前記基板の他方の面側から前記第一貫通配線及び前記第二貫通配線に、定電流源の一組の端子を電気的に接続して、前記第一貫通配線、前記導電部、前記第二貫通配線の経路に電流を流すと同時に、前記基板の他方の面側から前記第一貫通配線及び前記第三貫通配線に、電圧計の一組の端子を電気的に接続して、前記第一貫通配線における電圧降下を測定することを特徴とする。
この検査方法によれば、導電部に形成された１つの貫通配線のみの電気抵抗を正確に求められる。この結果、貫通配線が正常に機能する状態であるか否かを検知できる。
【０００６】
本発明の請求項２に記載の貫通配線の検査方法は、請求項１において、前記定電流源が、交流電流源であることを特徴とする。
この検査方法によれば、貫通配線の交流インピーダンスを求められる。この結果、貫通配線に交流信号が伝送される場合の、当該貫通配線の特性を調べられる。
【０００７】
本発明の請求項３に記載の貫通配線の検査方法は、請求項１又は２において、前記第一貫通配線における電圧降下の測定を、前記基板に応力負荷を加えつつ行うことを特徴とする。
この検査方法によれば、基板に応力負荷を加えることによって、貫通配線が変形したときの貫通配線の電気抵抗を求められる。
【０００８】
本発明の請求項４に記載の貫通配線基板の製造方法は、基板の一方の面に配された導電部と、前記基板を貫通し、前記導電部と接続される第一貫通配線、第二貫通配線および第三貫通配線とを少なくとも備えた貫通配線基板の製造方法であって、請求項１〜３の何れか一項に記載の検査方法を行う検査工程を含むことを特徴とする。
この検査方法によれば、検査工程において不良品を検出できるので、良品のみを製造することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の検査方法によれば、導電部に接続された１つの貫通配線のみの電気抵抗を正確に測定できる。この結果、貫通配線が正常に機能する状態であるか否かを検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の検査方法の第一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明の検査方法で使用しうる貫通配線基板の一例の模式的な斜視図である。
【図３】本発明の検査方法の第一実施形態において、貫通配線基板の他方の面における表面配線の配置の一例と、測定器の各端子の接続方法の一例を示す模式的な上面図である。
【図４】本発明の検査方法において、貫通配線基板に測定器を接続した際の等価回路図である。
【図５】本発明にかかる貫通配線基板の製造方法の断面を示す模式図である。
【図６】本発明の検査方法で用いられる貫通配線基板の表面配線の形状を示す上面図である。
【図７】本発明の検査方法で用いられる貫通配線基板の表面配線の形状を示す上面図である。
【図８】従来の検査方法を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
＜貫通配線基板＞
図１は本発明にかかる貫通配線の検査方法の第一実施形態を示す、貫通配線基板１０の模式的な断面図である。図２は、貫通配線基板１０の斜視図である。図２のＡ−Ａ’で示す断面が図１の断面図である。
【００１２】
図１に示す貫通配線基板１０は、基板１の一方の面１ａに配された導電部２と、基板１を貫通し、導電部２と接続される第一貫通配線３、第二貫通配線４および第三貫通配線５とを少なくとも備えた基板である。例えば基板１の一方の面１ａ側に実装された電子デバイスと、基板１の他方の面１ｂ側に実装された電子デバイスとを電気的に接続するインターポーザーとして使用されうる。または、貫通配線基板１０には、集積回路、ＭＥＭＳ素子、光学素子、磁気素子などの機能素子が形成されていてもよい。
【００１３】
貫通配線基板１０を構成する材料は特に制限されず、シリコン等の半導体、石英ガラス等のガラス、セラミックス、プラスチック（樹脂）等が用いられる。当該基板１０の厚さは特に制限されない。
【００１４】
第一貫通配線３、第二貫通配線４及び第三貫通配線５を構成する導電材料は特に制限されず、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）などの一般的な配線に用いられる金属が用いられる。上記貫通配線３，４，５を構成する導電材料は、本発明の測定精度を高める観点から、同一組成の金属であることが好ましい。
【００１５】
第一貫通配線３、第二貫通配線４及び第三貫通配線５の形状及び長さは特に制限されない。前記貫通配線３，４，５の延設方向に対して垂直方向の断面形状は、例えば楕円、円、矩形等いずれの形状であっても良く、その長さは当該基板１０の厚さ以上であれば良い。前記貫通配線３，４，５の延設方向は、当該基板１０の一方の面１ａ又は他方の面１ｂに対して直交しても傾いても良い。前記貫通配線３，４，５は、本発明の測定精度を高める観点から、同じ形状および同じ長さであることが好ましい。
貫通配線基板１０には、第一〜第三貫通配線３，４，５の他に、別の貫通配線が設けられていても良い。別の貫通配線は、導電部２に接続されていても良いし、接続されていなくても良い。
【００１６】
導電部２は、貫通配線基板１０の一方の面１ａに配され、第一貫通配線３、第二貫通配線４及び第三貫通配線５の各々の一端が電気的に接続されるものであり、例えば単一の電極パッドがこれに該当する。
導電部２を構成する材料は特に制限されず、銅、アルミニウム、ゲルマニウム等の一般的な電極パッド又は表面配線の材料が適用できる。
導電部２の形状、厚さ及び面積は特に制限されず、所望の形状、厚さ及び面積に設定できる。
【００１７】
導電部２において、各貫通配線３，４，５の一端が接続される位置は特に制限されず、例えば導電部２の中央領域とすれば良い。
【００１８】
基板１の他方の面１ｂにおいて、第一貫通配線３には表面配線３ｚ、第二貫通配線４には表面配線４ｚ、第三貫通配線５には表面配線５ｚ、がそれぞれ配されている。これらの表面配線３ｚ〜５ｚを構成する材料は特に制限されず、銅、アルミニウム、ゲルマニウム等の一般的な表面配線の材料が適用できる。また、表面配線３ｚ〜５ｚの形状、厚さ及び面積は特に制限されず、所望の形状、厚さ及び面積に設定できる。例えば、図２，３，６，７に示す表面配線３ｚ〜５ｚが挙げられる。図３において、点線で描いた矩形は、基板１の一方の面１ａに配された導電部２の形状を表す。これは、基板１の厚み方向に見て、各貫通配線３，４，５の他端が矩形の導電部２と重なる位置に配されていることを示す。
この表面配線３ｚ〜５Ｚは、後述する電流プローブや電圧プローブをコンタクトさせるためのランドとして機能する。これにより、貫通配線を損傷させることなく安定的に貫通配線の検査を行うことができる。
【００１９】
＜貫通配線の検査方法＞
本発明の検査方法は、貫通配線基板１０の第一貫通配線３を検査対象とした場合、基板１の他方の面１ｂ側から第一貫通配線３及び第二貫通配線４に定電流源６の一組の端子６ａ，６ｂを電気的に接続して、第一貫通配線３、導電部２、第二貫通配線４の経路（図４の実線で描いた矢印；以下、線路Ａと呼ぶことがある。）に電流を流すと同時に、基板１の他方の面１ｂ側から第一貫通配線３及び第三貫通配線５に電圧計７の一組の端子７ａ，７ｂを電気的に接続して、第一貫通配線３における電圧降下を測定する。
【００２０】
図４において、Ｒ１は検査対象である第一貫通配線３の配線抵抗値である。測定器８は少なくとも定電流源６及び電圧計７を備えている。電圧計７は、内部抵抗Ｒ２をもつ。
定電流源６には、第一の電流リード線６ｃ及び第二の電流リード線６ｄを介して第一電流プローブ（端子）６ａ及び第二電流プローブ（端子）６ｂが接続されている。図４においては、第一の電流リード線６ｃ、第二の電流リード線６ｄ、第一電流プローブ（端子）６ａ、第二電流プローブ（端子）６ｂのそれぞれがもつ配線抵抗を合わせてｒ３と示している。
電圧計７には、第一の電圧リード線７ｃ及び第二の電圧リード線７ｄを介して第一電圧プローブ（端子）７ａ及び第二電圧プローブ（端子）７ｂが接続されている。図４においては、第一の電圧リード線７ｃ、第二の電圧リード線７ｄ、第一電圧プローブ（端子）７ａ、第二電圧プローブ（端子）７ｂのそれぞれがもつ配線抵抗を合わせてｒ４と示している。第一電流プローブ６ａと第二電圧プローブ７ｂは、検査対象である第１貫通配線３の他端又は表面配線３ｚに接続すればよく、図４においては、表面配線３ｚの一方の端部３αと他方の端部３βに接続している。さらに第二電流プローブ６ｂは、第２貫通配線４の他端又は表面配線４ｚに接続すればよく、図４においては、表面配線４ｚの一方の端部４αに接続している。第一電圧プローブ７ａは、第３貫通配線５の他端又は表面配線５ｚに接続すればよく、図４においては、表面配線５ｚの一方の端部５αに接続している。
【００２１】
このような４端子法を用いた検査方法において、定電流源６によって定電流を流すと、電圧計７の入力インピーダンスが十分に大きいので、電圧を測定する線路（図４の破線で描いた矢印；以下、線路Ｂと呼ぶこととがある。）には電流は流れず、第一貫通配線３、導電部２、第二貫通配線４の線路Ａに定電流が流れる。このとき、電圧計７で検出される電圧は、線路Ａと線路Ｂが重なる部分の電圧、すなわち第一貫通配線３の電圧降下分（第一貫通配線３の両端電圧）である。
したがって、配線抵抗ｒ３、配線抵抗ｒ４、第二貫通配線４の抵抗ｒ５、第三貫通配線５の抵抗ｒ６、第一貫通配線３と第二貫通配線４とをつなぐ導電部２における経路の抵抗ｒ７、第一貫通配線３と第三貫通配線５とをつなぐ導電部２における経路の抵抗ｒ８、及び各端子６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂと各貫通配線３，４，５との接触抵抗の影響を考慮することなく、検査対象の抵抗のみを測定できる。
【００２２】
この貫通配線の検査方法において、予め想定された範囲の電圧降下若しくは抵抗であれば、第一貫通配線３は正常に機能していると判断できる。一方、想定された範囲外の電圧降下若しくは抵抗であった場合、第一貫通配線３に異常があると判断できる。
異常が発生する場合としては、貫通配線基板１０の製造過程で、第一貫通配線３と導電部２との密着性を低くする異物層が形成された場合又は当該貫通配線にクラックが入っている場合等が考えられる。異常が検知された貫通配線基板を不良品として判断することにより、正常に機能する良品のみを製品とすることができる。
【００２３】
この貫通配線の検査方法は、半導体ウエハ等のように多数の半導体チップが作りこまれた大型基板に対して適用することができる。あるいは、大型の半導体ウエハを切断して得られたチップ状の貫通配線基板に対して適用しても良い。
【００２４】
定電流源６は、直流電流源であっても交流電流源であってもよい。定電流源が交流電流源である場合、第一貫通配線３の交流インピーダンスを求められる。
また、第一貫通配線３における電圧降下の測定を、基板１に応力負荷を加えつつ行うことによって、基板１及び第一貫通配線３が変形したときの第一貫通配線３の電気抵抗を求められる。例えば基板１を、低温環境（−６５〜−２５℃）や高温環境（８０〜１７５℃）に置いて基板１を熱変形させ、基板１に応力負荷を与えることができる。あるいは、低温と高温の温度サイクルを繰り返してもよい。
【００２５】
＜貫通配線基板の製造方法＞
本発明の貫通配線基板の製造方法としては、前述の検査方法を行う工程を有する以外は、公知の貫通配線基板の製造方法が適用できる。その一例として、貫通配線基板１０を例に挙げて、図５を参照しながら説明する。
【００２６】
シリコン基板１の一方の面１ａにＳｉＯ２又はＳｉＮからなる絶縁層１１をＣＶＤ法等により形成し、その上に導電部２であるアルミニウムからなる電極パッド２をスパッタ法等により形成する。また、所望の電子デバイスを一方の面１ａに配しておく。つづいて、一方の面１ａに接合樹脂層１２を形成し、ガラス基板１３を貼り合せる。次に、シリコン基板１の他方の面１ｂを研磨して、基板１が所望の厚さになるまで薄板化を行う。
【００２７】
シリコン基板１の他方の面１ｂ側に感光性樹脂からなるマスク（不図示）を配し、ＣＦ４、ＳＦ６等のガスを用いたドライエッチングによって、貫通孔１４を形成する（図５(ａ)）。単一の電極パッド２について、第一〜第三貫通配線３，４，５に対応する３本の貫通孔１４を形成する（図５では、代表する1本の貫通孔のみ描いてある）。また、貫通配線基板１０の用途に応じて、その他に必要な貫通配線を形成する。
【００２８】
形成した貫通孔１４の内壁及びシリコン基板１の他方の面１ｂに、ＳｉＯ２又はＳｉＮからなる絶縁層１５をＣＶＤ法等により形成する（図５(ｂ)）。
次に、貫通孔１４内に銅を配して貫通配線１６を形成すると共に、シリコン基板１の他方の面１ｂに表面配線３ｚ，４ｚ，５ｚに対応する配線層１７を形成する（図５(ｃ)）。具体的には、スパッタ法及びめっき法等によって、絶縁層１５上にバリア層、めっきシード層、めっき層の順に形成する。バリア層の材料としてはＴｉ、ＴｉＷ、Ｃｒ、Ｔａ、ＴａＮ等の金属が使用できる。めっきシード層及びめっき層の材料としては、Ｃｕなどが用いられる。
本発明の測定精度を高める観点から、前記貫通配線３，４，５は、同じ材料、同じ加工方法を採用し、そして同時に形成することが好ましい。
【００２９】
形成した貫通孔１４のうち、第一貫通配線３、第二貫通配線４及び第三貫通配線５に対応する３本の貫通配線において、前述の検査方法を行う（図５(ｄ)）。第一貫通配線３が正常に機能しうることを確認した後、次の工程に進む。なお、この確認によって、第一貫通配線３だけでなく、基板１に同時に形成した貫通孔１４の全ての貫通配線が正常に機能しうると推定できる。
【００３０】
次に、配線保護樹脂層１８を、スピンコート法、印刷法、ドライフィルムを用いたラミネート法等により形成する（図５(ｅ)）。樹脂の種類としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が用いられる。
また、必要に応じて配線保護層１８に開口部を設け、そこに半田バンプ１９を形成する（図５(ｆ)）。印刷法によって開口部に配した半田ペーストをリフローによって半田バンプとすることができる。
【００３１】
図６に示すように、表面配線３ｚ、４ｚ、５ｚの全ての端部に単一の半田バンプ１９を形成することにより、各貫通配線３，４，５及び表面配線３ｚ，４ｚ，５ｚが、導電部２と半田バンプ１９とを電気的に接続する１本の経路として機能させることができる。この構成であると、半田バンプ１９を大きくできる事、複数の表面配線および貫通配線で１本の経路を成す事によって、接続信頼性を向上させられる。
【００３２】
また、表面配線３ｚ、４ｚ、５ｚを図７に示すように配置すると、第一貫通配線３を検査する方法と同様に、測定器８の端子の配置を変更して、第二貫通配線４及び第三貫通配線５についても検査できる。
【符号の説明】
【００３３】
１…基板、１ａ…基板の一方の面、１ｂ…基板の他方の面、２…導電部（電極パッド）、３…第一貫通配線、３ｚ…第一貫通配線に接続された表面配線、４…第二貫通配線、４ｚ…第二貫通配線に接続された表面配線、５…第三貫通配線、５ｚ…第三貫通配線に接続された表面配線、３α，４α，５α…表面配線の一方の端部、３β…表面配線の他方の端部、６…定電流電源、６ａ…第一電流プローブ、６ｂ…第二電流プローブ、６ｃ…第一の電流リード線、６ｄ…第二の電流リード線、７…電圧計、７ａ…第一電圧プローブ、７ｂ…第二電圧プローブ、７ｃ…第一の電圧リード線、７ｄ…第二の電圧リード線、８…測定器、１０…貫通配線基板、１１…絶縁層、１２…接合樹脂層、１３…ガラス板、１４…貫通孔、１５…絶縁層、１６…貫通配線、１７…表面配線、１８…配線保護樹脂層、１９…半田バンプ、１００…従来の貫通配線基板、１０１…基板、１０２…電極パッド、１０３…貫通配線、１０４…貫通配線、１０８…測定装置
【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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