貫通電極付きガラスウエハおよびその形成方法
【課題】温度変化による影響を抑えた微細な貫通電極を備えるガラスウエハの形成方法を提供する。
【解決手段】搬送具１０４に金属薄膜１０５を介してレジスト１０６を塗布し；レジスト１０６に、貫通電極Ｔｇｖ１に対応すると共に金属薄膜１０５に至る複数の開口部Ｈｔを形成し；前記複数の開口部Ｈｔの内壁に前記金属薄膜１０５から連続に金属Ｔｅを円筒状にメッキし；レジスト１０６を除去し；円筒状の金属Ｔｅ間と金属薄膜１０５上に溶融したガラス１０１を供給し；ガラス１０１が固化した後に前記金属薄膜１０５を研磨して、複数のメッキされた円筒状金属Ｔｅ間から金属薄膜１０５を除去する。
【解決手段】搬送具１０４に金属薄膜１０５を介してレジスト１０６を塗布し；レジスト１０６に、貫通電極Ｔｇｖ１に対応すると共に金属薄膜１０５に至る複数の開口部Ｈｔを形成し；前記複数の開口部Ｈｔの内壁に前記金属薄膜１０５から連続に金属Ｔｅを円筒状にメッキし；レジスト１０６を除去し；円筒状の金属Ｔｅ間と金属薄膜１０５上に溶融したガラス１０１を供給し；ガラス１０１が固化した後に前記金属薄膜１０５を研磨して、複数のメッキされた円筒状金属Ｔｅ間から金属薄膜１０５を除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型或いは薄型の半導体パッケージに用いられる、インターポーザ基板に貫通電極を備えるガラスウエハおよびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６及び図７に従来の貫通電極付きガラスウエハの一例を示す。図６の斜視図から見て取れるように、ガラスウエハＧｗｃは、絶縁基板であるガラス基板１に複数（図６では４つ）の貫通電極ＴｇｖＣが所定の間隔で、あるいはパターンに設けられて構成されている。なお、貫通電極ＴｇｖＣはそれぞれ、ガラス基板１の厚さ方向、つまり対向する２面に渡って円柱形状に延在している。
【０００３】
図７に、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って、２つの貫通電極ＴｇｖＣをそれぞれの直径に沿って、ガラス基板１の厚み方向に切断した様子を示す。上述のように、貫通電極ＴｇｖＣは、ガラス基板１の対向する２つの面、本例における上面Ｓｕ及び下面Ｓｂに渡って、長さＬｅだけ延在している。貫通電極ＴｇｖＣは、通常レーザ、ブラスト及びエッチングなどの方法でガラス基板１に設けられた、図７に示される縦断面を有する直径が８０μｍ〜１００μｍ程度の円柱形状の貫通孔Ｈｔｃの内壁に、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが設けられている。金属膜Ｆｕは、上面Ｓｕから下面Ｓｂに向かって長さＬｕだけ延在し、金属膜Ｆｂは下面Ｓｂから上面Ｓｕに向かって長さＬｂだけ延在している。
【０００４】
金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが両端部に設けられた貫通孔Ｈｔｃの内部に、硬化された導電性ペ−スト４が充填されている。金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとは、硬化した導電性ペ−スト４によって電気的に接続されて、貫通電極ＴｇｖＣとして機能する。貫通電極ＴｇｖＣの金属膜Ｆｕに接続された半導体部品（例えば、ＬＳＩ）が、金属膜Ｆｂに接続される基板電極（例えば、ＢＧＡ：Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）に電気的に接続されて、半導体構造体が構成できる。
【０００５】
貫通孔Ｈｔｃは、レーザ、ブラストおよびエッチングなどによってガラス基板１を加工して形成される。しかしながら、薄いガラス基板１に、貫通孔Ｈｔｃを所望の形状に空ける加工は非常に困難である。例えば、レーザ加工ではガラスが溶融するため、加工部に突起が形成されると共に、加工表面が粗くなる。また、直径が１００μｍよりも小さい孔を精度よく形成することが困難である。また、レーザにより穿たれた貫通孔は円柱状というよりは、先細りの円錐台状になってしまう。
【０００６】
また、ブラスト加工で穿たれた貫通孔はテーパー状に先広がりになると共に形状のばらつきも大きく、微細な加工が困難である。さらに、エッチング加工では処理に時間を要すると共に、穿たれた孔の形状は大きく変動する。これらの問題は、形成されたガラス基板に孔を空ける加工に起因している。
【０００７】
図８を参照して、上述の問題を解決するべく提案されているガラスウエハＧｗｃの形成方法（例えば、特許文献１）について説明する。この方法では、形成されたガラス基板を加工して貫通孔を空けるのではなく、ガラス基板１と貫通孔Ｈｔｃとを同時に形成することによって、レーザ加工、ブラスト加工、およびエッチングなどでガラス基板１に貫通孔Ｈｔｃを空ける加工に起因する問題の回避を図っている。
【０００８】
具体的には、先ず鋳型（不図示）に溶融したガラスを注入して、図８（ａ）に示す孔Ｈｔｃを有するガラス基板１が生成される。
【０００９】
次に、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板１の２つの面（上面Ｓｕおよび下面Ｓｂ）のうち一方（本例では、下面Ｓｂ上）にスクリ−ンマスク９が付与される。この状態で、スクリ−ンマスク９の上から金属蒸気３‘がガラス基板１に対して付与される。結果、貫通孔Ｈｔｃの下面Ｓｂでの開口端近傍部に金属が蒸着して、金属膜Ｆｂが形成される。次に、ガラス基板１の上面Ｓｕに対しても、下面Ｓｂに対するのと同様に、スクリ−ンマスク９および金属膜３が塗布されて、貫通孔Ｈｔｃの上面Ｓｕでの開口端近傍部に金属が蒸着して金属膜Ｆｕが形成される。
【００１０】
結果、図８（ｃ）に示すように、貫通孔Ｈｔｃの上面Ｓｕおよび下面Ｓｂの近傍部のそれぞれに金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが形成されたガラス基板１ができる。なお、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂは、この状態では、それぞれ上面Ｓｕおよび下面Ｓｂから若干盛り上がるとともに、上面Ｓｕおよび下面Ｓｂの一部にはみ出している。
【００１１】
次に、図８（ｄ）に示すように、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが形成されたガラス基板１の上面Ｓｕに、貫通孔Ｈｔｃを避けてスクリ−ンマスク９が再度付与される。そして、スクリ−ンマスク９越しに、貫通孔Ｈｔｃにクリーム半田（導電性ペ−スト）４が充填される。
【００１２】
図８（ｅ）に示すように、クリーム半田（導電性ペ−スト）４は、上面Ｓｕおよび下面Ｓｂからはみ出した状態で、貫通孔Ｈｔｃ内に充填される。次に、この状態のガラス基板１をリフロー処理することにより、図８（ｆ）に示すようにクリーム半田（導電性ペ−スト）４に溶解固化して、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとが電気的に接続される。そして、ガラス基板１の上面Ｓｕおよび下面Ｓｂがそれぞれ研磨されて、図８（ｇ）に示すように貫通電極ＴｇｖＣが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１６５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の従来のガラスウエハＧｗｃの形成方法（特許文献１）においては、他の従来の方法におけるような、ガラスの加工に起因する問題は解消されている。しかしながら、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂ、ガラス基板１、および導電性ペ−スト４はそれぞれ異なる熱膨張率を有する。よって、ガラスウエハＧｗｃの温度変化に応じて、金属膜Ｆｕ、金属膜Ｆｂ、ガラス基板１、および導電性ペ−スト４の膨張量は異なるので、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂから剥離して、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとの導電性ペ−スト４による電気的接続が損傷或いは失われることがある。
【００１５】
つまり、導電性ペ−スト４の熱膨張率がガラス基板１の熱膨張率より大きければ、昇温すれば導電性ペ−スト４はガラス基板１に対して膨張する。この場合、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂから剥離する恐れは少ないが、導電性ペ−スト４の上下に位置する半導体部品や電極などを押しつけることによる内部応力の増加により電気特性が変化したりする。但し、導電性ペ−スト４の膨張率によっては、導電性ペ−スト４は金属膜ＦｕおよびＦｂから剥離する場合もある。
【００１６】
一方、降温すれば、導電性ペ−スト４はガラス基板１に対して収縮するので、導電性ペ−スト４は金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂから剥離したり、さらに導電性ペ−スト４の上下に位置する半導体部品や電極から剥離したりすることがある。導電性ペ−スト４が金属膜
Ｆｕ或いは金属膜Ｆｂから剥離すれば、かりに導電性ペ−スト４が半導体部品および電極から剥離していなくとも、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂの電気的接続は失われて、貫通電極ＴｇｖＣとして機能しない。なお、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕ或いは金属膜Ｆｂから剥離すれば、最悪の場合には半導体部品と電極との電気的接続自体が失われる。
【００１７】
導電性ペ−スト４の熱膨張率がガラス基板１の熱膨張率より小さい場合には、昇温時および降温時の挙動が異なるものの、貫通電極ＴｇｖＣの機能が損なわれることは同様である。また、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂの熱膨張率も、同様に、貫通電極ＴｇｖＣの機能に影響を与える。
【００１８】
このような問題は、ガラス基板１を加工して貫通孔Ｈｔｃを形成する方法においてはさらに甚だしくなる。なぜならば、ガラス加工により形成される貫通孔Ｈｔｃの形状精度は、さらに悪く、貫通孔Ｈｔｃは円柱状ではなく、良くても円錐台状や、不均一な形状であり、その表面は粗いからである。
【００１９】
本発明は、上述の問題に鑑みて、温度変化による影響を抑えた微細な貫通電極を備えるガラスウエハの形成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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の貫通電極付きガラスウエハの形成方法は、搬送具に金属薄膜を介してレジストを塗布する工程と；前記レジストに、前記貫通電極に対応すると共に前記金属薄膜に至る複数の開口部を形成する工程と；前記複数の開口部の内壁に前記金属薄膜から連続に金属を円筒状にメッキする工程と；前記複数の円筒状にメッキされた金属を前記金属薄膜上に残して、前記レジストを除去する工程と；前記複数の残されたメッキされた円筒状の金属間と前記金属薄膜上に溶融したガラスを供給する工程と；前記ガラスが固化した後に、前記金属薄膜を研磨して、前記複数のメッキされた円筒状金属間から当該金属薄膜を除去する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、フォトリソの精度により導電経路が形成されるため、微細な貫通電極も形成することができ、また、ガラスへの微細加工プロセスを必要とせずに低コストでガラス基板への貫通電極を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る貫通電極付きガラスウエハの斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面の拡大図である。
【図３】図１の貫通電極付きガラスウエハの製造工程の説明図である。
【図４】図３に示した製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る貫通電極付きガラスウエハの縦断面の拡大図である。
【図６】従来の貫通電極付きガラス基板の斜視図である。
【図７】図６に於けるＶＩＩ−ＶＩＩ断面の拡大図である。
【図８】従来の他の貫通電極付きガラス基板の形成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るガラスウエハについて、図１、図２、図３、および図４を参照して説明する。図１の斜視図に示すように、ガラスウエハＧｗ１は、ガラス基板１中に所定のパターン（例えば、マトリックス状）に配列されて設けられている複数の貫通電極Ｔｇｖ１を備えている。
【００２４】
図２に示すように、貫通電極Ｔｇｖ１はガラス基板１の上面Ｓｕと下面Ｓｂとの間に、長さＬだけ延在する貫通孔Ｈｔの内壁の全面に渡って金属（例えば、Ｃｕ：銅）性の円筒状電極Ｔｅが設けられている。
【００２５】
貫通電極Ｔｇｖ１は、円筒状電極Ｔｅによって、ガラス基板１の上面Ｓｕと下面Ｓｂ間で連続する円筒形状に形成されている。さらに、貫通電極Ｔｇｖ１はその両端部が開放されており、内部は円柱状の空間である。円筒状電極Ｔｅは、ガラス基板１の上面Ｓｕ側と下面Ｓｂ側とを電気的に接続するという貫通電極Ｔｇｖ１の機能を実現する手段である。つまり、円筒状電極Ｔｅの長さＬは、貫通電極Ｔｇｖ１の長さである。
【００２６】
従来の貫通電極ＴｇｖＣでは上面Ｓｕ側の金属膜Ｆｕと、下面Ｓｂ側の金属膜Ｆｂとに分離しており、それらが導電性ペースト４によって電気的に接続されているのに比べて、本実施の形態の貫通電極Ｔｇｖ１ではガラス基板１の上面Ｓｕ側と下面Ｓｂ側とは連続する円筒状電極Ｔｅによって電気的に接続されている。よって、貫通電極Ｔｇｖ１は、従来の導電性ペ−スト４に起因する問題とは無縁である。
【００２７】
図３及び図４を参照して、ガラスウエハＧｗ１の製造方法について詳述する。
【００２８】
先ず、搬送具準備工程Ｐａ（図３）において、搬送具である耐熱トレー１０４が準備される（図４（１））。耐熱トレー１０４は、シリコン基板、テフロン（登録商標）、或いはポリイミドを金属表面にコーティングして板状でかつ平面性が確保されたものが用いられる。
【００２９】
次に、金属膜形成工程Ｐｂ（図３）において、図４（２）に示すように、耐熱トレー１０４の上に、金属薄膜１０５およびレジスト１０６が積層される。具体的には、トレー１０４の表面にスパッタ、蒸着などの方法でＣｕ（銅）などの金属薄膜１０５が成膜される。金属薄膜１０５の密着力を向上させるために、トレー１０４の表面を粗化することが効果的である。トレー１０４のサイズは、最終的に形成するガラス基板１よりひとまわり大きなサイズのものを用いる。例えば、８インチのガラス基板１を作成する場合は、９インチ程度のトレー１０４を用いる。トレー１０４の表面粗さ、凹凸、および平面状態は作成するガラス基板１の仕上がり状態に大きな影響を与えるため、高精度なものを用いる。
【００３０】
金属薄膜１０５の表面粗さＲａ＝１μｍ以下が望ましく、凹凸および平面性は５μｍ／面内が望ましい。なお、金属薄膜１０５の表面にスパッタ或いは蒸着などで導電材料（例えば、Ｃｕ）を直接金属間接合することによって、円筒状電極Ｔｅを形成するには、金属薄膜１０５の表面粗さが１μｍより大きい場合には、円筒状電極Ｔｅと金属薄膜１０５との接触が十分得られずに、円筒状電極Ｔｅを金属薄膜１０５に接合できない。
【００３１】
一方、基板レベルで接合用のＡｕめっきパターンを形成して接合するには、めっきの変形により全面を接触させる必要がある。めっき高さが１０μｍで平面性が５μｍの場合、めっきパターンを５μｍ以上変形させて接合する。平面性が大きいほど変形量が大きくなり、接合時の荷重も大きくなる。結果として接合時の負荷による接合部の残留応力などによる信頼性低下の原因となる可能性もあるため、平面性は５μｍ以上が必要である。
【００３２】
成膜するＣｕなどの金属薄膜１０５の厚みは、その後にメッキをするためのシード層になるため、０．３μｍ程度以上必要である。０．３μｍ以上必要な理由は、下地との密着を十分得るためと共に下地が露出するピンホールの発生を防ぐためである。
【００３３】
面内厚みの均一性は、メッキ後の貫通孔および導通経路の品質に影響を与えるため、５％以内に収めることが望ましい。面内厚みが変化することにより、貫通電極内抵抗値、及び高周波信号を通す場合の伝送特性に影響を与える。故に、面内厚みを５％以下に抑えることが適切である。
【００３４】
そして、上述の如く形成された金属薄膜１０５の上に、レジスト１０６が塗布される。レジスト１０６として液状レジストを用いる場合にはスピンコーティング方法が用いられ、シート状レジストを用いる場合にはラミネート方法が用いられる。なお、レジスト１０６の形成歩留は、ネガ型のレジストよりもポジ型のレジストを用いる方が良好である。これは、ポジ型レジストの露光に用いるガラスマスクがＣＲパターンに露光部が開口されており、ごみ、異物、および汚染物のマスク付着の影響を受け難いためである。
【００３５】
レジスト１０６の厚さは、上述の貫通電極Ｔｇｖ１の貫通孔Ｈｔの長さＬよりも大きくする。その理由は、スパッタ、めっきによってレジストに形成された孔パターンに導電経路を形成するためには、レジスト厚さは形成する貫通孔の深さよりも大きくする必要があるからである。後工程で形成するガラス基板１の厚さが０．２ｍｍの場合はレジストを数度重ね合わせるか、レジスト塗布、および露光を繰り返すことにより所望の厚さを得る。
【００３６】
次に、パターンニング工程Ｐｃ（図３）において、レジスト１０６の上面が、円筒状電極Ｔｅに対応するパターン状にマスクされる。そして、このマスク越しに、レジスト１０６は露光された後に現像、洗浄、および乾燥される。結果、図４（３）に示すように、レジスト１０６には、円筒状電極Ｔｅの外形に相当する円柱状空間Ｈｔｅが形成される。
【００３７】
次に、円筒電極形成工程Ｐｄ（図３）において、パターンニング工程Ｐｃでレジスト１０６に形成された円柱状空間Ｈｔｅに対して、Ｃｕ（銅）等のメッキが施される。具体的には、金属薄膜１０５の一部、もしくは外周全体に電気メッキを実施するための通電経路を確保し、ドライエッチングまたはウェットプロセスの前処理を実施した後に、メッキ処理が行われる。前処理は酸洗浄やソフトエッチングなどであり、メッキ後に中和、湯洗浄、水洗浄、および乾燥が実施される。これにより、レジスト１０６に形成された円柱状空間ＨｔｅにＣｕなどのメッキ膜（円筒状電極Ｔｅ）が形成される。メッキ時間により、円筒状電極Ｔｅのメッキ厚さが厚くなる。
【００３８】
円柱状空間Ｈｔｅがメッキ材（Ｃｕ等）で完全に埋まらない状態で、導通経路である円筒状電極Ｔｅが形成される。円柱状空間Ｈｔｅを完全には埋めないことにより、Ｃｕとガラス板１０１の熱膨張率の差により生じる加熱時の応力の集中を緩和できる。
【００３９】
円筒状電極Ｔｅの下端は金属薄膜１０５と接合している、つまり金属薄膜１０５によって封口されている。よって、円筒状電極Ｔｅの形成に使用されなかったメッキ材は、金属薄膜１０５上に溜まり、円筒状電極Ｔｅの底部を閉じるように成長する。結果、円柱状空間Ｈｔｅを形成するレジスト１０６の円筒状の壁面にＣｕが付着すると共に、金属薄膜１０５に接合して、図４（４）に示すように、円筒状電極Ｔｅが形成される。つまり、複数の円筒状電極Ｔｅが、レジスト１０６中に所定の間隔で埋設される。
【００４０】
なお、本工程においては、後述のガラス板加工工程Ｐｇによるガラス板１０１の表面の最終研磨に備えて、メッキ高さは目標仕様に対して高くし、ウエハ面内での削り代として５０μｍ以上程度を必要とする。つまり、厚さのばらつきが５％存在する場合には、３００μｍ厚で１５μｍのばらつきが存在する。研磨によってこのばらつきをなくして、ガラス基板１として仕上げるための削り代が必要である。安定して繰り返し再現性を得るために５０μｍ程度の削り代を確保する必要がある。
【００４１】
次に、レジスト除去工程Ｐｅにおいて、メッキにより形成された複数の円筒状電極Ｔｅが埋設されているレジスト１０６が除去される。結果、図４（５）に示すように、トレー
１０４上には、金属薄膜１０５に接合している複数の円筒状電極Ｔｅのみが残る。そして、円筒状電極Ｔｅの内部には円柱形空間Ｓｅが形成されている。なお、レジスト１０６の除去には、レジスト専用の除去剤の使用が望ましいが、レジスト専用の除去剤の代わりにアセトンなどの溶剤を用いることができる。またはアッシングなどのドライプロセスでレジストを除去することも可能である。レジスト除去後の残渣の除去には、ＡＲプラズマ表面処理が効果を有する。なお、レジスト残渣は、Ｃｕメッキとガラスとの密着力不足など、信頼性劣化の原因となり得る。
【００４２】
次に、ガラス供給工程Ｐｆ（図３）において、トレー１０４上の金属薄膜１０５に接合している複数の円筒状電極Ｔｅ間に、溶融したガラスを供給する。具体的には、溶融ガラスは粘度を下げて流動し易くするために、その融点より高温の７００℃以上に加熱されている。なお、粘度が下げられたガラス転移点はガラス材質固有のものであり、低温から高温まで範囲が存在する。本実施の形態では、低温のものの活用を前提としているため７００℃以上という範囲を設定している。
【００４３】
ガラスの供給の際には、ガラスが気泡を噛み込まないように事前に脱泡処理をするなどの工夫が必要である。ガラスの温度に比例して粘度が変化するため、適切な条件を設定する。供給するガラスは、ガラス基板１としての最終的な厚さより若干厚くしておくことにより、後述のガラス板加工工程Ｐｇでの研磨代を設けておく。ガラスが冷却固化して、図４（６）に示すように、複数の円筒状電極Ｔｅが埋設されたガラス板１０１が形成される。なお、円筒状電極Ｔｅの内部にはガラスが供給されずに、開放空間として維持されていることは言うまでもない。
【００４４】
次工程であるガラス板加工工程Ｐｇに備えて、ガラス板１０１が耐熱トレー１０４から取り外される。なお、冷却硬化したガラス板１０１の耐熱トレー１０４に対する離形性を良好にするために、離形剤を耐熱トレー１０４に塗布後、ガラスを流し込むことも有効である。なお、この冷却時に急冷するとガラスに歪みが生じ、クラック、あるいは割れを招く可能性があるので、２〜５℃／分程度の早さで徐々に冷却する。なお、２℃／分以下の冷却速度は、プロセスに時間を要するため実施できないと共に、長時間を要することで品質にも影響がでる。
【００４５】
次に、ガラス板加工工程Ｐｇ（図３）において、ガラス板１０１をガラス基板１とするために、ガラス板１０１に任意の厚さと狙いの表面粗さを得るために研磨処理が施される。ガラス板１０１の上面（円筒状電極Ｔｅの開放端側）および下面（円筒状電極Ｔｅの金属薄膜１０５との接合面側）が研磨加工される。具体的には、ガラス板１０１の上面が所定の面粗度および平面性を得るように研磨されて上面Ｓｕが形成される。そして、ガラス板１０１の下面から金属薄膜１０５が除去されると共に所定の面粗度および平面性を得るように研磨されて下面Ｓｂが形成される。上面Ｓｕと下面Ｓｂの間隔が貫通電極Ｔｇｖ１の長さＬになるように調整されることは言うまでもない。なお、上述の円筒電極形成工程Ｐｄにおいて円筒状電極Ｔｅの底部に溜まったメッキ材を除去することによって、図２に示す貫通電極Ｔｇｖ１が完成する。
【００４６】
なお、耐熱トレー１０４にシリコンを用いた場合には、ガラス板１０１から取外すことなく耐熱トレー１０４（シリコン）を研磨で除去することも可能である。
【００４７】
次に、整形工程Ｐｈ（図３）において、貫通電極Ｔｇｖ１を備えたガラス基板１の外周が任意の形状に切断される。結果、図１に示すガラスウエハＧｗ１が完成する。
【００４８】
本発明においては、上述のように、ガラス基板１を形成した後に、ガラス基板１を加工して円筒状電極Ｔｅの下孔である貫通孔Ｈｔを設けるのではなく、ガラス基板１を形成す
る前にレジストを用いて金属薄膜１０５上に貫通孔Ｈｔを形成する。これにより、従来技術における、ガラス基板を加工して貫通孔Ｈｔｃを正確に形成する困難さを解消している。
【００４９】
そして貫通孔Ｈｔに、メッキによって金属薄膜１０５に接合する円筒状電極Ｔｅを形成した後に、レジストを除去して、円筒状電極Ｔｅ間に溶融ガラスを流し込み硬化させて円筒状電極Ｔｅを内包するガラス板１０１を生成する。このように、円筒状電極Ｔｅと接合性のよい材料からなる金属薄膜１０５の上にメッキにより、貫通孔Ｈｔの全長に渡って円筒状電極Ｔｅを連続して形成することによって、従来技術におけるように金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂと分離して形成する必要がない。よって、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂを電気的接続するための導電性ペ−スト４を不要としている。結果、熱膨張率の違いに起因する電気的接続の損傷の問題を解消している。
【００５０】
また、貫通電極Ｔｇｖ１（円筒状電極Ｔｅ）の中心部が空洞で、内部周辺に導電性材料が形成され、いずれか一方が塞がれているので、金属とガラス材料の熱膨張係数の違いにより発生する応力でガラスと金属部が剥離するなどの不良現象を防ぐことができる。また、フォトリソの精度により導電経路（円筒状電極）が形成されるため、微細な貫通電極も形成することができる。さらに、ガラスへの微細加工プロセスが無いため、低コストでガラス基板への貫通電極を形成することができる。なお、本発明においては、直径が１００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍの貫通孔Ｈｔに円筒状電極Ｔｅを形成することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るガラスウエハＧｗ２は、図２に示した第１の実施の形態に係るガラスウエハＧｗ１において、貫通電極Ｔｇｖ１が貫通電極Ｔｇｖ２に置き換えられている。貫通電極Ｔｇｖ２は、貫通電極Ｔｇｖ１において、円筒状電極Ｔｅが円筒状電極Ｔｅ’に置き換わっている。円筒状電極Ｔｅ’は円筒状電極Ｔｅに、底部電極Ｂｅが追加されている。
【００５２】
底部電極Ｂｅは、ガラス基板１の下面Ｓｂにそって、円筒状電極Ｔｅの開放端部を封口するように形成されている。さらに詳しく述べれば、底部電極Ｂｅの下面はガラス基板１の下面Ｓｂと面一であるが、上面（円筒状電極Ｔｅの内部側端面）の形状は、図５に示すように中央部が低く、周縁部に向かって高くなり、円筒状電極Ｔｅと接合する部分で最高となる、下面Ｓｂに向かってなめらかな凹面状になっている。
【００５３】
ガラスウエハＧｗ２は、ガラスウエハＧｗ１に比べて底部電極Ｂｅをさらに有することによって、ガラスウエハＧｗ２の下面Ｓｂ側での電極や半導体素子などとの接続面積を大きくとることができる。また、底部電極Ｂｅの上面が滑らかに凹状態になることにより、加熱時の応力集中を防ぎ信頼性の低下を防止することがでてきる。
【００５４】
なお、ガラスウエハＧｗ２の製造は、上述の円筒電極形成工程Ｐｄ（図３）においてメッキ条件を調整して、円筒状電極Ｔｅの形成に使用されなかったメッキ材を金属薄膜１０５上に多めに溜まらせる。そして、ガラス板加工工程Ｐｇ工程で、円筒状電極Ｔｅの長さＬを守りながら、底部のメッキ材を残すようにガラス板１０１の下面側を研磨して底部電極Ｂｅを形成する。
【００５５】
このように、円筒状電極Ｔｅの一方の開放端を底部電極Ｂｅで塞ぐことによって、底部電極Ｂｅに部品を実装でき、実装密度が上がり、パッケージの小型化が可能となる。一方の開放端を塞ぐ形状として、円筒状電極Ｔｅに対して凹曲部とすることにより応力集中を防ぎ、信頼性の高い貫通電極を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、薄型小型の半導体構造体に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｇｗ１、Ｇｗ２、Ｇｗｃ ガラスウエハ
Ｔｇｖ１、Ｔｇｖ２、ＴｇｖＣ 貫通電極
Ｆｕ、Ｆｂ 金属膜
Ｈｔ、Ｈｔｃ 貫通孔
１ ガラス基板
３’ 金属蒸気
３ 金属膜
４ 導電性ペースト
９ スクリーンマスク
１０１ ガラス板
１０４ 耐熱トレー
１０５ 金属薄膜
１０６ レジスト
Ｔｅ、Ｔｅ’ 円筒状電極
Ｂｅ 底部電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小型或いは薄型の半導体パッケージに用いられる、インターポーザ基板に貫通電極を備えるガラスウエハおよびその形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６及び図７に従来の貫通電極付きガラスウエハの一例を示す。図６の斜視図から見て取れるように、ガラスウエハＧｗｃは、絶縁基板であるガラス基板１に複数（図６では４つ）の貫通電極ＴｇｖＣが所定の間隔で、あるいはパターンに設けられて構成されている。なお、貫通電極ＴｇｖＣはそれぞれ、ガラス基板１の厚さ方向、つまり対向する２面に渡って円柱形状に延在している。
【０００３】
図７に、図６におけるＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って、２つの貫通電極ＴｇｖＣをそれぞれの直径に沿って、ガラス基板１の厚み方向に切断した様子を示す。上述のように、貫通電極ＴｇｖＣは、ガラス基板１の対向する２つの面、本例における上面Ｓｕ及び下面Ｓｂに渡って、長さＬｅだけ延在している。貫通電極ＴｇｖＣは、通常レーザ、ブラスト及びエッチングなどの方法でガラス基板１に設けられた、図７に示される縦断面を有する直径が８０μｍ〜１００μｍ程度の円柱形状の貫通孔Ｈｔｃの内壁に、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが設けられている。金属膜Ｆｕは、上面Ｓｕから下面Ｓｂに向かって長さＬｕだけ延在し、金属膜Ｆｂは下面Ｓｂから上面Ｓｕに向かって長さＬｂだけ延在している。
【０００４】
金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが両端部に設けられた貫通孔Ｈｔｃの内部に、硬化された導電性ペ−スト４が充填されている。金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとは、硬化した導電性ペ−スト４によって電気的に接続されて、貫通電極ＴｇｖＣとして機能する。貫通電極ＴｇｖＣの金属膜Ｆｕに接続された半導体部品（例えば、ＬＳＩ）が、金属膜Ｆｂに接続される基板電極（例えば、ＢＧＡ：Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）に電気的に接続されて、半導体構造体が構成できる。
【０００５】
貫通孔Ｈｔｃは、レーザ、ブラストおよびエッチングなどによってガラス基板１を加工して形成される。しかしながら、薄いガラス基板１に、貫通孔Ｈｔｃを所望の形状に空ける加工は非常に困難である。例えば、レーザ加工ではガラスが溶融するため、加工部に突起が形成されると共に、加工表面が粗くなる。また、直径が１００μｍよりも小さい孔を精度よく形成することが困難である。また、レーザにより穿たれた貫通孔は円柱状というよりは、先細りの円錐台状になってしまう。
【０００６】
また、ブラスト加工で穿たれた貫通孔はテーパー状に先広がりになると共に形状のばらつきも大きく、微細な加工が困難である。さらに、エッチング加工では処理に時間を要すると共に、穿たれた孔の形状は大きく変動する。これらの問題は、形成されたガラス基板に孔を空ける加工に起因している。
【０００７】
図８を参照して、上述の問題を解決するべく提案されているガラスウエハＧｗｃの形成方法（例えば、特許文献１）について説明する。この方法では、形成されたガラス基板を加工して貫通孔を空けるのではなく、ガラス基板１と貫通孔Ｈｔｃとを同時に形成することによって、レーザ加工、ブラスト加工、およびエッチングなどでガラス基板１に貫通孔Ｈｔｃを空ける加工に起因する問題の回避を図っている。
【０００８】
具体的には、先ず鋳型（不図示）に溶融したガラスを注入して、図８（ａ）に示す孔Ｈｔｃを有するガラス基板１が生成される。
【０００９】
次に、図８（ｂ）に示すように、ガラス基板１の２つの面（上面Ｓｕおよび下面Ｓｂ）のうち一方（本例では、下面Ｓｂ上）にスクリ−ンマスク９が付与される。この状態で、スクリ−ンマスク９の上から金属蒸気３‘がガラス基板１に対して付与される。結果、貫通孔Ｈｔｃの下面Ｓｂでの開口端近傍部に金属が蒸着して、金属膜Ｆｂが形成される。次に、ガラス基板１の上面Ｓｕに対しても、下面Ｓｂに対するのと同様に、スクリ−ンマスク９および金属膜３が塗布されて、貫通孔Ｈｔｃの上面Ｓｕでの開口端近傍部に金属が蒸着して金属膜Ｆｕが形成される。
【００１０】
結果、図８（ｃ）に示すように、貫通孔Ｈｔｃの上面Ｓｕおよび下面Ｓｂの近傍部のそれぞれに金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが形成されたガラス基板１ができる。なお、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂは、この状態では、それぞれ上面Ｓｕおよび下面Ｓｂから若干盛り上がるとともに、上面Ｓｕおよび下面Ｓｂの一部にはみ出している。
【００１１】
次に、図８（ｄ）に示すように、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂが形成されたガラス基板１の上面Ｓｕに、貫通孔Ｈｔｃを避けてスクリ−ンマスク９が再度付与される。そして、スクリ−ンマスク９越しに、貫通孔Ｈｔｃにクリーム半田（導電性ペ−スト）４が充填される。
【００１２】
図８（ｅ）に示すように、クリーム半田（導電性ペ−スト）４は、上面Ｓｕおよび下面Ｓｂからはみ出した状態で、貫通孔Ｈｔｃ内に充填される。次に、この状態のガラス基板１をリフロー処理することにより、図８（ｆ）に示すようにクリーム半田（導電性ペ−スト）４に溶解固化して、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとが電気的に接続される。そして、ガラス基板１の上面Ｓｕおよび下面Ｓｂがそれぞれ研磨されて、図８（ｇ）に示すように貫通電極ＴｇｖＣが完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１６５１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述の従来のガラスウエハＧｗｃの形成方法（特許文献１）においては、他の従来の方法におけるような、ガラスの加工に起因する問題は解消されている。しかしながら、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂ、ガラス基板１、および導電性ペ−スト４はそれぞれ異なる熱膨張率を有する。よって、ガラスウエハＧｗｃの温度変化に応じて、金属膜Ｆｕ、金属膜Ｆｂ、ガラス基板１、および導電性ペ−スト４の膨張量は異なるので、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂから剥離して、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂとの導電性ペ−スト４による電気的接続が損傷或いは失われることがある。
【００１５】
つまり、導電性ペ−スト４の熱膨張率がガラス基板１の熱膨張率より大きければ、昇温すれば導電性ペ−スト４はガラス基板１に対して膨張する。この場合、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂから剥離する恐れは少ないが、導電性ペ−スト４の上下に位置する半導体部品や電極などを押しつけることによる内部応力の増加により電気特性が変化したりする。但し、導電性ペ−スト４の膨張率によっては、導電性ペ−スト４は金属膜ＦｕおよびＦｂから剥離する場合もある。
【００１６】
一方、降温すれば、導電性ペ−スト４はガラス基板１に対して収縮するので、導電性ペ−スト４は金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂから剥離したり、さらに導電性ペ−スト４の上下に位置する半導体部品や電極から剥離したりすることがある。導電性ペ−スト４が金属膜
Ｆｕ或いは金属膜Ｆｂから剥離すれば、かりに導電性ペ−スト４が半導体部品および電極から剥離していなくとも、金属膜Ｆｕと金属膜Ｆｂの電気的接続は失われて、貫通電極ＴｇｖＣとして機能しない。なお、導電性ペ−スト４が金属膜Ｆｕ或いは金属膜Ｆｂから剥離すれば、最悪の場合には半導体部品と電極との電気的接続自体が失われる。
【００１７】
導電性ペ−スト４の熱膨張率がガラス基板１の熱膨張率より小さい場合には、昇温時および降温時の挙動が異なるものの、貫通電極ＴｇｖＣの機能が損なわれることは同様である。また、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂの熱膨張率も、同様に、貫通電極ＴｇｖＣの機能に影響を与える。
【００１８】
このような問題は、ガラス基板１を加工して貫通孔Ｈｔｃを形成する方法においてはさらに甚だしくなる。なぜならば、ガラス加工により形成される貫通孔Ｈｔｃの形状精度は、さらに悪く、貫通孔Ｈｔｃは円柱状ではなく、良くても円錐台状や、不均一な形状であり、その表面は粗いからである。
【００１９】
本発明は、上述の問題に鑑みて、温度変化による影響を抑えた微細な貫通電極を備えるガラスウエハの形成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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の貫通電極付きガラスウエハの形成方法は、搬送具に金属薄膜を介してレジストを塗布する工程と；前記レジストに、前記貫通電極に対応すると共に前記金属薄膜に至る複数の開口部を形成する工程と；前記複数の開口部の内壁に前記金属薄膜から連続に金属を円筒状にメッキする工程と；前記複数の円筒状にメッキされた金属を前記金属薄膜上に残して、前記レジストを除去する工程と；前記複数の残されたメッキされた円筒状の金属間と前記金属薄膜上に溶融したガラスを供給する工程と；前記ガラスが固化した後に、前記金属薄膜を研磨して、前記複数のメッキされた円筒状金属間から当該金属薄膜を除去する工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、フォトリソの精度により導電経路が形成されるため、微細な貫通電極も形成することができ、また、ガラスへの微細加工プロセスを必要とせずに低コストでガラス基板への貫通電極を形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る貫通電極付きガラスウエハの斜視図である。
【図２】図１におけるＩＩ−ＩＩ断面の拡大図である。
【図３】図１の貫通電極付きガラスウエハの製造工程の説明図である。
【図４】図３に示した製造工程の説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る貫通電極付きガラスウエハの縦断面の拡大図である。
【図６】従来の貫通電極付きガラス基板の斜視図である。
【図７】図６に於けるＶＩＩ−ＶＩＩ断面の拡大図である。
【図８】従来の他の貫通電極付きガラス基板の形成方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態に係るガラスウエハについて、図１、図２、図３、および図４を参照して説明する。図１の斜視図に示すように、ガラスウエハＧｗ１は、ガラス基板１中に所定のパターン（例えば、マトリックス状）に配列されて設けられている複数の貫通電極Ｔｇｖ１を備えている。
【００２４】
図２に示すように、貫通電極Ｔｇｖ１はガラス基板１の上面Ｓｕと下面Ｓｂとの間に、長さＬだけ延在する貫通孔Ｈｔの内壁の全面に渡って金属（例えば、Ｃｕ：銅）性の円筒状電極Ｔｅが設けられている。
【００２５】
貫通電極Ｔｇｖ１は、円筒状電極Ｔｅによって、ガラス基板１の上面Ｓｕと下面Ｓｂ間で連続する円筒形状に形成されている。さらに、貫通電極Ｔｇｖ１はその両端部が開放されており、内部は円柱状の空間である。円筒状電極Ｔｅは、ガラス基板１の上面Ｓｕ側と下面Ｓｂ側とを電気的に接続するという貫通電極Ｔｇｖ１の機能を実現する手段である。つまり、円筒状電極Ｔｅの長さＬは、貫通電極Ｔｇｖ１の長さである。
【００２６】
従来の貫通電極ＴｇｖＣでは上面Ｓｕ側の金属膜Ｆｕと、下面Ｓｂ側の金属膜Ｆｂとに分離しており、それらが導電性ペースト４によって電気的に接続されているのに比べて、本実施の形態の貫通電極Ｔｇｖ１ではガラス基板１の上面Ｓｕ側と下面Ｓｂ側とは連続する円筒状電極Ｔｅによって電気的に接続されている。よって、貫通電極Ｔｇｖ１は、従来の導電性ペ−スト４に起因する問題とは無縁である。
【００２７】
図３及び図４を参照して、ガラスウエハＧｗ１の製造方法について詳述する。
【００２８】
先ず、搬送具準備工程Ｐａ（図３）において、搬送具である耐熱トレー１０４が準備される（図４（１））。耐熱トレー１０４は、シリコン基板、テフロン（登録商標）、或いはポリイミドを金属表面にコーティングして板状でかつ平面性が確保されたものが用いられる。
【００２９】
次に、金属膜形成工程Ｐｂ（図３）において、図４（２）に示すように、耐熱トレー１０４の上に、金属薄膜１０５およびレジスト１０６が積層される。具体的には、トレー１０４の表面にスパッタ、蒸着などの方法でＣｕ（銅）などの金属薄膜１０５が成膜される。金属薄膜１０５の密着力を向上させるために、トレー１０４の表面を粗化することが効果的である。トレー１０４のサイズは、最終的に形成するガラス基板１よりひとまわり大きなサイズのものを用いる。例えば、８インチのガラス基板１を作成する場合は、９インチ程度のトレー１０４を用いる。トレー１０４の表面粗さ、凹凸、および平面状態は作成するガラス基板１の仕上がり状態に大きな影響を与えるため、高精度なものを用いる。
【００３０】
金属薄膜１０５の表面粗さＲａ＝１μｍ以下が望ましく、凹凸および平面性は５μｍ／面内が望ましい。なお、金属薄膜１０５の表面にスパッタ或いは蒸着などで導電材料（例えば、Ｃｕ）を直接金属間接合することによって、円筒状電極Ｔｅを形成するには、金属薄膜１０５の表面粗さが１μｍより大きい場合には、円筒状電極Ｔｅと金属薄膜１０５との接触が十分得られずに、円筒状電極Ｔｅを金属薄膜１０５に接合できない。
【００３１】
一方、基板レベルで接合用のＡｕめっきパターンを形成して接合するには、めっきの変形により全面を接触させる必要がある。めっき高さが１０μｍで平面性が５μｍの場合、めっきパターンを５μｍ以上変形させて接合する。平面性が大きいほど変形量が大きくなり、接合時の荷重も大きくなる。結果として接合時の負荷による接合部の残留応力などによる信頼性低下の原因となる可能性もあるため、平面性は５μｍ以上が必要である。
【００３２】
成膜するＣｕなどの金属薄膜１０５の厚みは、その後にメッキをするためのシード層になるため、０．３μｍ程度以上必要である。０．３μｍ以上必要な理由は、下地との密着を十分得るためと共に下地が露出するピンホールの発生を防ぐためである。
【００３３】
面内厚みの均一性は、メッキ後の貫通孔および導通経路の品質に影響を与えるため、５％以内に収めることが望ましい。面内厚みが変化することにより、貫通電極内抵抗値、及び高周波信号を通す場合の伝送特性に影響を与える。故に、面内厚みを５％以下に抑えることが適切である。
【００３４】
そして、上述の如く形成された金属薄膜１０５の上に、レジスト１０６が塗布される。レジスト１０６として液状レジストを用いる場合にはスピンコーティング方法が用いられ、シート状レジストを用いる場合にはラミネート方法が用いられる。なお、レジスト１０６の形成歩留は、ネガ型のレジストよりもポジ型のレジストを用いる方が良好である。これは、ポジ型レジストの露光に用いるガラスマスクがＣＲパターンに露光部が開口されており、ごみ、異物、および汚染物のマスク付着の影響を受け難いためである。
【００３５】
レジスト１０６の厚さは、上述の貫通電極Ｔｇｖ１の貫通孔Ｈｔの長さＬよりも大きくする。その理由は、スパッタ、めっきによってレジストに形成された孔パターンに導電経路を形成するためには、レジスト厚さは形成する貫通孔の深さよりも大きくする必要があるからである。後工程で形成するガラス基板１の厚さが０．２ｍｍの場合はレジストを数度重ね合わせるか、レジスト塗布、および露光を繰り返すことにより所望の厚さを得る。
【００３６】
次に、パターンニング工程Ｐｃ（図３）において、レジスト１０６の上面が、円筒状電極Ｔｅに対応するパターン状にマスクされる。そして、このマスク越しに、レジスト１０６は露光された後に現像、洗浄、および乾燥される。結果、図４（３）に示すように、レジスト１０６には、円筒状電極Ｔｅの外形に相当する円柱状空間Ｈｔｅが形成される。
【００３７】
次に、円筒電極形成工程Ｐｄ（図３）において、パターンニング工程Ｐｃでレジスト１０６に形成された円柱状空間Ｈｔｅに対して、Ｃｕ（銅）等のメッキが施される。具体的には、金属薄膜１０５の一部、もしくは外周全体に電気メッキを実施するための通電経路を確保し、ドライエッチングまたはウェットプロセスの前処理を実施した後に、メッキ処理が行われる。前処理は酸洗浄やソフトエッチングなどであり、メッキ後に中和、湯洗浄、水洗浄、および乾燥が実施される。これにより、レジスト１０６に形成された円柱状空間ＨｔｅにＣｕなどのメッキ膜（円筒状電極Ｔｅ）が形成される。メッキ時間により、円筒状電極Ｔｅのメッキ厚さが厚くなる。
【００３８】
円柱状空間Ｈｔｅがメッキ材（Ｃｕ等）で完全に埋まらない状態で、導通経路である円筒状電極Ｔｅが形成される。円柱状空間Ｈｔｅを完全には埋めないことにより、Ｃｕとガラス板１０１の熱膨張率の差により生じる加熱時の応力の集中を緩和できる。
【００３９】
円筒状電極Ｔｅの下端は金属薄膜１０５と接合している、つまり金属薄膜１０５によって封口されている。よって、円筒状電極Ｔｅの形成に使用されなかったメッキ材は、金属薄膜１０５上に溜まり、円筒状電極Ｔｅの底部を閉じるように成長する。結果、円柱状空間Ｈｔｅを形成するレジスト１０６の円筒状の壁面にＣｕが付着すると共に、金属薄膜１０５に接合して、図４（４）に示すように、円筒状電極Ｔｅが形成される。つまり、複数の円筒状電極Ｔｅが、レジスト１０６中に所定の間隔で埋設される。
【００４０】
なお、本工程においては、後述のガラス板加工工程Ｐｇによるガラス板１０１の表面の最終研磨に備えて、メッキ高さは目標仕様に対して高くし、ウエハ面内での削り代として５０μｍ以上程度を必要とする。つまり、厚さのばらつきが５％存在する場合には、３００μｍ厚で１５μｍのばらつきが存在する。研磨によってこのばらつきをなくして、ガラス基板１として仕上げるための削り代が必要である。安定して繰り返し再現性を得るために５０μｍ程度の削り代を確保する必要がある。
【００４１】
次に、レジスト除去工程Ｐｅにおいて、メッキにより形成された複数の円筒状電極Ｔｅが埋設されているレジスト１０６が除去される。結果、図４（５）に示すように、トレー
１０４上には、金属薄膜１０５に接合している複数の円筒状電極Ｔｅのみが残る。そして、円筒状電極Ｔｅの内部には円柱形空間Ｓｅが形成されている。なお、レジスト１０６の除去には、レジスト専用の除去剤の使用が望ましいが、レジスト専用の除去剤の代わりにアセトンなどの溶剤を用いることができる。またはアッシングなどのドライプロセスでレジストを除去することも可能である。レジスト除去後の残渣の除去には、ＡＲプラズマ表面処理が効果を有する。なお、レジスト残渣は、Ｃｕメッキとガラスとの密着力不足など、信頼性劣化の原因となり得る。
【００４２】
次に、ガラス供給工程Ｐｆ（図３）において、トレー１０４上の金属薄膜１０５に接合している複数の円筒状電極Ｔｅ間に、溶融したガラスを供給する。具体的には、溶融ガラスは粘度を下げて流動し易くするために、その融点より高温の７００℃以上に加熱されている。なお、粘度が下げられたガラス転移点はガラス材質固有のものであり、低温から高温まで範囲が存在する。本実施の形態では、低温のものの活用を前提としているため７００℃以上という範囲を設定している。
【００４３】
ガラスの供給の際には、ガラスが気泡を噛み込まないように事前に脱泡処理をするなどの工夫が必要である。ガラスの温度に比例して粘度が変化するため、適切な条件を設定する。供給するガラスは、ガラス基板１としての最終的な厚さより若干厚くしておくことにより、後述のガラス板加工工程Ｐｇでの研磨代を設けておく。ガラスが冷却固化して、図４（６）に示すように、複数の円筒状電極Ｔｅが埋設されたガラス板１０１が形成される。なお、円筒状電極Ｔｅの内部にはガラスが供給されずに、開放空間として維持されていることは言うまでもない。
【００４４】
次工程であるガラス板加工工程Ｐｇに備えて、ガラス板１０１が耐熱トレー１０４から取り外される。なお、冷却硬化したガラス板１０１の耐熱トレー１０４に対する離形性を良好にするために、離形剤を耐熱トレー１０４に塗布後、ガラスを流し込むことも有効である。なお、この冷却時に急冷するとガラスに歪みが生じ、クラック、あるいは割れを招く可能性があるので、２〜５℃／分程度の早さで徐々に冷却する。なお、２℃／分以下の冷却速度は、プロセスに時間を要するため実施できないと共に、長時間を要することで品質にも影響がでる。
【００４５】
次に、ガラス板加工工程Ｐｇ（図３）において、ガラス板１０１をガラス基板１とするために、ガラス板１０１に任意の厚さと狙いの表面粗さを得るために研磨処理が施される。ガラス板１０１の上面（円筒状電極Ｔｅの開放端側）および下面（円筒状電極Ｔｅの金属薄膜１０５との接合面側）が研磨加工される。具体的には、ガラス板１０１の上面が所定の面粗度および平面性を得るように研磨されて上面Ｓｕが形成される。そして、ガラス板１０１の下面から金属薄膜１０５が除去されると共に所定の面粗度および平面性を得るように研磨されて下面Ｓｂが形成される。上面Ｓｕと下面Ｓｂの間隔が貫通電極Ｔｇｖ１の長さＬになるように調整されることは言うまでもない。なお、上述の円筒電極形成工程Ｐｄにおいて円筒状電極Ｔｅの底部に溜まったメッキ材を除去することによって、図２に示す貫通電極Ｔｇｖ１が完成する。
【００４６】
なお、耐熱トレー１０４にシリコンを用いた場合には、ガラス板１０１から取外すことなく耐熱トレー１０４（シリコン）を研磨で除去することも可能である。
【００４７】
次に、整形工程Ｐｈ（図３）において、貫通電極Ｔｇｖ１を備えたガラス基板１の外周が任意の形状に切断される。結果、図１に示すガラスウエハＧｗ１が完成する。
【００４８】
本発明においては、上述のように、ガラス基板１を形成した後に、ガラス基板１を加工して円筒状電極Ｔｅの下孔である貫通孔Ｈｔを設けるのではなく、ガラス基板１を形成す
る前にレジストを用いて金属薄膜１０５上に貫通孔Ｈｔを形成する。これにより、従来技術における、ガラス基板を加工して貫通孔Ｈｔｃを正確に形成する困難さを解消している。
【００４９】
そして貫通孔Ｈｔに、メッキによって金属薄膜１０５に接合する円筒状電極Ｔｅを形成した後に、レジストを除去して、円筒状電極Ｔｅ間に溶融ガラスを流し込み硬化させて円筒状電極Ｔｅを内包するガラス板１０１を生成する。このように、円筒状電極Ｔｅと接合性のよい材料からなる金属薄膜１０５の上にメッキにより、貫通孔Ｈｔの全長に渡って円筒状電極Ｔｅを連続して形成することによって、従来技術におけるように金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂと分離して形成する必要がない。よって、金属膜Ｆｕおよび金属膜Ｆｂを電気的接続するための導電性ペ−スト４を不要としている。結果、熱膨張率の違いに起因する電気的接続の損傷の問題を解消している。
【００５０】
また、貫通電極Ｔｇｖ１（円筒状電極Ｔｅ）の中心部が空洞で、内部周辺に導電性材料が形成され、いずれか一方が塞がれているので、金属とガラス材料の熱膨張係数の違いにより発生する応力でガラスと金属部が剥離するなどの不良現象を防ぐことができる。また、フォトリソの精度により導電経路（円筒状電極）が形成されるため、微細な貫通電極も形成することができる。さらに、ガラスへの微細加工プロセスが無いため、低コストでガラス基板への貫通電極を形成することができる。なお、本発明においては、直径が１００μｍ以下、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍの貫通孔Ｈｔに円筒状電極Ｔｅを形成することができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
図５に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るガラスウエハＧｗ２は、図２に示した第１の実施の形態に係るガラスウエハＧｗ１において、貫通電極Ｔｇｖ１が貫通電極Ｔｇｖ２に置き換えられている。貫通電極Ｔｇｖ２は、貫通電極Ｔｇｖ１において、円筒状電極Ｔｅが円筒状電極Ｔｅ’に置き換わっている。円筒状電極Ｔｅ’は円筒状電極Ｔｅに、底部電極Ｂｅが追加されている。
【００５２】
底部電極Ｂｅは、ガラス基板１の下面Ｓｂにそって、円筒状電極Ｔｅの開放端部を封口するように形成されている。さらに詳しく述べれば、底部電極Ｂｅの下面はガラス基板１の下面Ｓｂと面一であるが、上面（円筒状電極Ｔｅの内部側端面）の形状は、図５に示すように中央部が低く、周縁部に向かって高くなり、円筒状電極Ｔｅと接合する部分で最高となる、下面Ｓｂに向かってなめらかな凹面状になっている。
【００５３】
ガラスウエハＧｗ２は、ガラスウエハＧｗ１に比べて底部電極Ｂｅをさらに有することによって、ガラスウエハＧｗ２の下面Ｓｂ側での電極や半導体素子などとの接続面積を大きくとることができる。また、底部電極Ｂｅの上面が滑らかに凹状態になることにより、加熱時の応力集中を防ぎ信頼性の低下を防止することがでてきる。
【００５４】
なお、ガラスウエハＧｗ２の製造は、上述の円筒電極形成工程Ｐｄ（図３）においてメッキ条件を調整して、円筒状電極Ｔｅの形成に使用されなかったメッキ材を金属薄膜１０５上に多めに溜まらせる。そして、ガラス板加工工程Ｐｇ工程で、円筒状電極Ｔｅの長さＬを守りながら、底部のメッキ材を残すようにガラス板１０１の下面側を研磨して底部電極Ｂｅを形成する。
【００５５】
このように、円筒状電極Ｔｅの一方の開放端を底部電極Ｂｅで塞ぐことによって、底部電極Ｂｅに部品を実装でき、実装密度が上がり、パッケージの小型化が可能となる。一方の開放端を塞ぐ形状として、円筒状電極Ｔｅに対して凹曲部とすることにより応力集中を防ぎ、信頼性の高い貫通電極を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、薄型小型の半導体構造体に利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｇｗ１、Ｇｗ２、Ｇｗｃ ガラスウエハ
Ｔｇｖ１、Ｔｇｖ２、ＴｇｖＣ 貫通電極
Ｆｕ、Ｆｂ 金属膜
Ｈｔ、Ｈｔｃ 貫通孔
１ ガラス基板
３’ 金属蒸気
３ 金属膜
４ 導電性ペースト
９ スクリーンマスク
１０１ ガラス板
１０４ 耐熱トレー
１０５ 金属薄膜
１０６ レジスト
Ｔｅ、Ｔｅ’ 円筒状電極
Ｂｅ 底部電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通電極付きガラスウエハの形成方法であって、
搬送具に金属薄膜を介してレジストを塗布する工程と；
前記レジストに、前記貫通電極に対応すると共に前記金属薄膜に至る複数の開口部を形成する工程と；
前記複数の開口部の内壁に前記金属薄膜から連続に金属を円筒状にメッキする工程と；
前記複数の円筒状にメッキされた金属を前記金属薄膜上に残して、前記レジストを除去する工程と；
前記複数の残されたメッキされた円筒状の金属間と前記金属薄膜上に溶融したガラスを供給する工程と；
前記ガラスが固化した後に、前記金属薄膜を研磨して、前記複数のメッキされた円筒状金属間から当該金属薄膜を除去する工程とを備える、貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項２】
前記複数のメッキされた円筒状金属の前記金属薄膜に連続する端部は、前記研磨後には開口されていることを特徴とする、請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項３】
前記複数のメッキされた円筒状金属の前記金属薄膜に連続する端部は、前記研磨後は当該メッキで封口されていることを特徴とする、請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項４】
前記円筒状金属の前記メッキによる封口部は、前記研磨によって平坦に整形されると共に、当該研磨部の反対側は周囲から中央に滑らかに凹んでいることを特徴とする、請求項３に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項５】
前記金属薄膜と前記レジストとの間には離型処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項６】
前記搬送具はシリコンで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項１】
貫通電極付きガラスウエハの形成方法であって、
搬送具に金属薄膜を介してレジストを塗布する工程と；
前記レジストに、前記貫通電極に対応すると共に前記金属薄膜に至る複数の開口部を形成する工程と；
前記複数の開口部の内壁に前記金属薄膜から連続に金属を円筒状にメッキする工程と；
前記複数の円筒状にメッキされた金属を前記金属薄膜上に残して、前記レジストを除去する工程と；
前記複数の残されたメッキされた円筒状の金属間と前記金属薄膜上に溶融したガラスを供給する工程と；
前記ガラスが固化した後に、前記金属薄膜を研磨して、前記複数のメッキされた円筒状金属間から当該金属薄膜を除去する工程とを備える、貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項２】
前記複数のメッキされた円筒状金属の前記金属薄膜に連続する端部は、前記研磨後には開口されていることを特徴とする、請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項３】
前記複数のメッキされた円筒状金属の前記金属薄膜に連続する端部は、前記研磨後は当該メッキで封口されていることを特徴とする、請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項４】
前記円筒状金属の前記メッキによる封口部は、前記研磨によって平坦に整形されると共に、当該研磨部の反対側は周囲から中央に滑らかに凹んでいることを特徴とする、請求項３に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項５】
前記金属薄膜と前記レジストとの間には離型処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【請求項６】
前記搬送具はシリコンで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貫通電極付きガラスウエハの形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１１９３７２（Ｐ２０１１−１１９３７２Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４０７０（Ｐ２００９−２７４０７０）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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