[发明专利]带贯通电极的配线基板、其制造方法以及半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及带贯通电极的配线基板、其制造方法以及半导体装置，该带贯通电极的配线基板例如是具有贯通电极的玻璃的配线基板，详细地说，能够作为中介层(interposer)使用，形成与玻璃具有紧贴力的配线，在贯通电极中无空隙、可靠性高，且电气特性也优异。

背景技术

利用晶圆工艺制造的各种存储器、CMOS(互补型金属氧化膜半导体)、CPU(中央运算处理装置)等半导体元件具有电连接用的端子。在该连接用端子的间距、和应与半导体元件电连接的印刷基板侧的连接部的间距之间，通常其尺度存在数倍乃至数十倍的差异。因此，在对半导体元件和印刷基板进行电连接的情况下，使用称为中介层的、用于进行间距变换的中介用基板(半导体元件安装用基板)。在该中介层的一个面安装半导体元件，在另一个面或者基板的周边进行与印刷基板的连接。

作为用于将半导体元件向印刷板安装的中介层，迄今为止使用有机基板或有机层积基板。然而，针对近来以智能手机为代表的迅速发展的电子仪器的高性能化，将半导体元件在纵向上进行层叠、或者将诸如存储器及逻辑器件这些不同的半导体元件排列并安装于同一基板上的3维安装技术或2.5维安装技术的开发正在变得不可或缺。可以想到通过这些技术的开发，能够实现电子仪器类的进一步高速化、大电容化、低耗电化等，但与半导体元件的高密度化相伴，还要求在中介层中制造更微细的配线。

然而，在使用现有的有机材料的基板中，存在下述问题，即，由于树脂的吸湿及温度造成的伸缩较大，难以形成与尺度相匹配的微细配线。

因此，近年来，在基材中使用硅或玻璃的中介层的开发受到极大关注。由于几乎不受到在使用有机基板时成为问题的吸湿及伸缩的影响，因此有利于形成微细配线。另外，由于具有较高的加工性，因此能够在内部开设出微细的贯通孔，形成利用导电性物质填充该孔而制成的、称为TSV(Through－SiliconVia)或TGV(Through－GlassVia)的贯通电极。由于该贯通电极能够将配线长度缩短而将基板的正反面的配线彼此以最短距离进行连接，因此能够实现信号传送速度的高速化等优异的电气特性。并且，由于是在内部形成配线的构造，因此是在电子器件的小型化及高密度化方面也有效的安装方法，通过采用贯通电极能够实现多管脚并联连接，不需要使LSI自身高速化，因此能够实现低耗电化等，具有诸多优点。

如果对两者进行比较，则硅中介层与玻璃中介层相比能够实现微细化，另外配线及TSV形成工艺已建立，另一方面，具有下述明显缺点：由于仅能处理圆硅晶圆，因此晶圆周边部不能使用；以及由于不能以大型尺寸进行集中生产，因此成本增高。基于该缺点，在玻璃中介层中，由于能够进行大型面板的大量处理，另外还可以想到卷对卷(roll-to-roll)方式的生产方法，因此能够实现大幅度的成本降低。另外，不同于利用放电或激光等而使发生贯穿的TGV，由于TSV通过气体蚀刻而进行开孔，因此加工时间变长、以及包含将晶圆切削得较薄的工序等也成为成本升高的主要原因。

并且，在电气特性方面，由于玻璃中介层的基板自身不同于硅中介层为绝缘体，因此即使在高速电路中也不存在产生寄生元件的问题，电气特性更优异。如果原本就在基板中使用玻璃，则本身不需要形成绝缘膜的工序，因此绝缘可靠性提高，还能够缩短工序。

如上所述，作为能够以低成本制作中介层的玻璃，虽然存在明显缺点：形成微细的配线的工艺尚未建立，另外，正在成为配线材料的主流的铜相对于玻璃不紧贴，因此为了在基板上形成配线，需要对表面进行特殊的处理。并且，由于TGV的形成需要贯通孔填充的工序，因此会产生空隙，可靠性存在很大问题。

例如，在引用文献1等中提出了使用玻璃中介层而能够实现高密度安装的方法。但是，在引用文献1的技术中，虽然使用与现有的有机树脂相比形成了较微细的铜配线的玻璃中介层，但是由于没有与配线的形成方法相关的详细记述，因此欠缺可靠性。

另外，在专利文献2等中提出了使用无电解镀敷，不粗糙地在玻璃上形成金属膜的方法，但如果为了能够在配线中使用而将镀敷膜加厚，则由于紧贴力不足而存在容易剥离的问题。

专利文献1：日本特开2003－249606号公报

专利文献2：日本特开平10－209584号公报

发明内容