JP2004273622A - Method for manufacturing connector substrate - Google Patents

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JP2004273622A JP2003060070A JP2003060070A JP2004273622A JP 2004273622 A JP2004273622 A JP 2004273622A JP 2003060070 A JP2003060070 A JP 2003060070A JP 2003060070 A JP2003060070 A JP 2003060070A JP 2004273622 A JP2004273622 A JP 2004273622A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a connector substrate made of a semiconductor substrate, where a passive element, such as a high dielectric capacitor, is incorporated and a conductor is filled into a through hole without generating any inconveniences. <P>SOLUTION: A method for manufacturing connector substrates comprises a process for forming the passive element Q on a first insulating film 12 on the semiconductor substrate 10, a process for forming a resist film 23 having an opening 23a at a hole formation section, a process for forming a hole 11 having an overhang section 12x in the first insulating film 12 by etching the first insulating film 12 and the semiconductor substrate 10 through the opening 23a of the resist film 23, a process for removing the overhang section 12x in the first insulating film 12 with the resist film 23 as a mask, a process for removing the resist film 23, a process for selectively forming a second insulating film on the inner surface of the hole 11, a process for filling a conductor into the hole 11, and a process for exposing one portion of the semiconductor by trimming the semiconductor substrate 10 from the rear side. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はコネクタ基板の製造方法に係り、より詳しくは、高誘電体キャパシタを内蔵するインターポーザの製造に適用できるコネクタ基板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器のより一層の小型化及び高性能化に伴って、メモリ、CPU及び論理回路などの機能を1つの半導体チップに集積したシステムLSIが広く使用されている。しかし、システムLSIにはコストや開発期間などの面で課題が残されている。
【0003】
そこで、個別に製造された部品を1つのパッケージに収納してシステムLSIに近い性能を実現するシステムインパーケージ(SIP)が開発されている。システムインパッケージでは、インターポーザと呼ばれるコネクタ基板が使用されている。インターポーザの一方の面に設けられた電極には半導体チップなどの電子部品が接合され、他方の面に設けられた電極にはマザーボードの接続端子が接合される。そして、インターポーザには、一方の面から他方の面に貫通する貫通孔が設けられており、一方の面の接続端子と他方の面の接続端子とは貫通孔内に埋め込まれた導電体を介して電気的に接続されている。
【0004】
ところで、インターポーザには、電源電圧のノイズなどを除去するためにチップコンデンサを搭載したものがある。しかし、この場合、チップコンデンサと半導体チップとの間で配線の引き回しが必要であることから、これらのリード間では比較的大きなインダクタンスが存在する。このため、クロック周波数の高い半導体チップにおいては、このようなチップコンデンサを設けても電源電圧の変動の抑制及び高周波ノイズの低減の効果は小さい。
【0005】
そこで、コンデンサ(キャパシタ)を内蔵したインターポーザを作成し、そのコンデンサの上に半導体チップを実装することにより、半導体チップとコンデンサとの配線距離を最短にしてインダクタンスを低減させることが提案されている。
【0006】
近年、キャパシタを構成する誘電体膜としてBSTなどの高誘電体材料が使用されるようになってきている。BST膜をキャパシタの高誘電体膜として使用する場合は、成膜されたBST膜を結晶化するために700〜800℃の高温で熱処理する必要がある。このため、従来、インターポーザの基板としては耐熱性の高いセラミック基板などが使用される。このようなセラミック基板は、例えば、粘度板に貫通孔を形成した後に、それを焼成することにより得られる。そして、貫通孔に導電体が形成される。
【0007】
しかしながら、上記したようなセラミック基板は、その表面(研磨面)の平坦性が悪く、また表面から貫通孔に充填された導電体上面にかけて凹凸が存在するため、セラミック基板上に薄膜のBST膜を形成するとBST膜にクラックなどが発生し、所要のBST膜を得ることが困難になる。このように、セラミック基板上に高性能なキャパシタ回路を歩留りよく形成することは困難である。
【0008】
また、セラミック基板は、上記したように貫通孔を有する粘度板が焼成されて作成されるため、焼成されるときに収縮が生じる。しかも、粘度板に含まれるバインダの局在などがあると収縮も不均一となることから、基板全体にわたって焼成収縮率を一定に制御することは困難を極める。
【0009】
このため、微細ピッチの貫通孔を有するセラミック基板を作成する場合、セラミック基板内で貫通孔のピッチがばらついて設計許容値から外れてしまう場合がある。特に、大型のセラミック基板を用いて多数個のインターポーザを製造する際には、製造歩留りが低下して製造コストの上昇を招く恐れがある。
【0010】
そこで、表面の平坦性がよいと共に、微細加工しやすく、かつ大型基板を使用する際にも高い製造歩留りを得やすいシリコン基板をインターポーザの基板として使用することが提案されている。
【0011】
特許文献1〜4には、半導体装置の素子分離領域を形成するために半導体基板にトレンチホールを形成することについて記載されている。しかしながら、特許文献1〜4は、高誘電体キャパシタなどの受動素子を備えたインターポーザ用の半導体基板に導電体を充填するためのトレンチホールを形成するものでなく、本発明を示唆するものでない。
【0012】
【特許文献1】
特開平9−8118号公報
【特許文献2】
特開平11−74340号公報
【特許文献3】
特開平11−145273号公報
【特許文献4】
特開2001−44273号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
シリコン基板をインターポーザの基板として使用する場合、予めトレンチホール内に導電体が充填されたシリコン基板上に高誘電体キャパシタを形成する方法では、高誘電体膜を形成する際にトレンチホールに係る凹凸に起因して高誘電体膜にクラックが発生して製造歩留りが低下する恐れがある。
【0014】
この問題を回避するためには、トレンチホールに導電体が充填されたシリコン基板を研磨するなどしてその表面を鏡面仕上げする必要があるので、製造コストの上昇を招く。
【0015】
また、上記した方法では、シリコン基板のトレンチホールに導電体が充填された状態で高誘電体膜を高温で熱処理することになる。このため、導電体の酸化膨張や焼結収縮、及びシリコン基板と導電体との熱膨脹係数の差による熱応力により導電体にクラックが生じるなどの不具合が発生しやく、キャパシタを含む回路を歩留りよく形成することが困難になる。
【0016】
本発明は以上の問題点を鑑みて創作されたものであり、高誘電体キャパシタなどの受動素子を内蔵し、かつ貫通孔に導電体が充填された半導体基板から構成されるコネクタ基板を何ら不具合が発生することなく製造することができるコネクタ基板の製造方法を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明はコネクタ基板の製造方法に係り、第1絶縁膜を備えた半導体基板の該第1絶縁膜の上に、薄膜により構成される受動素子を形成する工程と、前記第1絶縁膜上の孔形成部に開口部を備えたレジスト膜を、前記受動素子及び第1絶縁膜上に形成する工程と、前記レジスト膜の開口部を通して前記第1絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記第1絶縁膜の開口部が前記半導体基板のトレンチホールの内側に配置されて形成されるひさし部を備える孔を形成する工程と、前記レジスト膜をマスクにして、前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程と、前記レジスト膜を除去する工程と、前記孔の内面に第2絶縁膜を選択的に形成する工程と、前記受動素子に接続される導電体を前記孔の中に充填する工程と、前記半導体基板を背面側から削ることにより、前記導電体の一部を露出させる工程とを有することを特徴とする。
【0018】
本発明では、まず、平坦な半導体基板の上に第1絶縁膜を介して受動素子(高誘電体キャパシタなど)が形成された後に、第1絶縁膜上の孔形成部に開口部をもつレジスト膜が形成される。その後、レジスト膜の開口部を通して第1絶縁膜及び半導体基板がエッチングされて孔が形成される。このとき、孔は、第1絶縁膜の開口部が半導体基板のトレンチホールの内側に配置されて形成されるひさし部を備えた状態で形成される。
【0019】
次いで、レジスト膜をそのままマスクとして使用し、上記した孔のひさし部をウェット又はドライエッチングなどにより除去する。その後にレジスト膜が除去される。
【0020】
続いて、受動素子に接続される導電体が孔の中に埋め込まれて形成された後に、半導体基板が背面側から削られて導電体の一部が半導体基板の背面に露出して接続端子となる。
【0021】
本発明では、半導体基板に孔及びその中に充填される導電体を形成する前に、平坦な状態の半導体基板上に第1絶縁膜を介して薄膜により構成される受動素子(高誘電体キャパシタなど)が形成される。すなわち、受動素子は半導体基板の孔による表面の凹凸の影響を受けないで形成されるため、受動素子の薄膜にクラックなどが発生することが回避され、受動素子の製造歩留りが向上する。
【0022】
また、第1絶縁膜のひさし部を除去する工程で、孔を形成する際に使用したレジスト膜をそのままマスクとして兼用するようにしたことから、特別にレジスト膜をパターニングする工程を追加する必要がないので製造コストが上昇するといった問題が解消される。
【0023】
また、半導体基板に形成される孔及び導電体は、半導体基板上に受動素子が形成された後に形成されるようにしたので、高誘電体キャパシタなどの受動素子を形成する場合、導電体は高誘電体膜を高温で熱処理する際の熱の影響を受けなくなる。従って、導電体が高温で熱処理されることに起因して欠陥が発生するといった問題が解消されるので、コネクタ基板の製造歩留りを向上させることができる。
【0024】
本発明の一つの好適な態様では、孔を形成する工程において、レジスト膜の開口部をひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させるようにしてもよい。
【0025】
上記した発明において、半導体基板のトレンチホールはレジスト膜の開口部から外側にサイドエッチングされて形成されることから、第1絶縁膜のひさし部を除去した後(レジスト除去前)には、結果的にレジスト膜はトレンチホールの内壁近傍部を塞いでしまうことになる。
【0026】
このため、第1絶縁膜のひさし部をエッチングした後(レジスト除去前)に孔の内面をウェット洗浄する場合、特に孔のアスペクト比が大きくなると、レジスト膜の影響で洗浄液の循環不良が起こって、孔の内面に付着した反応生成物などに起因するエッチング残渣を除去できなくなる場合が想定される。
【0027】
しかしながら、本発明では、第1絶縁膜のひさし部の上面が露出する位置までレジスト膜を後退させた後に,該ひさし部を除去するようにしたので、レジスト膜が孔(トレンチホール)を塞がなくなる。
【0028】
従って、第1絶縁膜のひさし部を除去した後(レジスト除去前)にウェット洗浄が行われる場合、洗浄液が孔内全体にわたって循環・供給されるようになるので、孔の内面に付着するエッチング残渣を容易に除去することができるようになる。
【0029】
さらには、レジスト膜を後退させて第1絶縁膜のひさし部の上面が露出するようにしたので、異方性ドライエッチングなどにより第1絶縁膜のひさし部を半導体基板に対して選択的に除去できるようになる。この場合、第1絶縁膜のひさし部を除去する際に、半導体基板の孔内のエッチング残渣が同時にドライクリーニングされるので、さらにエッチング残渣が減少し、パーティクルの発生を抑制することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【0031】
本発明の実施形態を説明する前に、インターポーザとなるシリコン基板上にキャパシタを含む回路を形成した後に、シリコン基板に孔を形成する方法における不具合な点について説明する。図9はシリコン基板にトレンチホールを形成する際の不具合な点を示す断面図である。
【0032】
図9(a)に示すように、まず、シリコン基板100上に絶縁膜102が形成され、この絶縁膜102上に孔を形成するための開口部104aを有するレジスト膜104が形成されたものが用意される。なお、特に明記されていないが、シリコン基板100上の所定部には、既に上部電極と下部電極との間にBST膜などの高誘電体膜が挟まれた構造の高誘電体キャパシタ(不図示)が形成されている。
【0033】
その後、図9(b)に示すように、レジスト膜104をマスクにしてその開口部104aに露出する絶縁膜102とシリコン基板100とをRIEにより順次エッチングすることによりトレンチホール100aを形成する。このとき、絶縁膜102のエッチングが終了してシリコン基板100のエッチングに進む際に急激にエッチングレートが上昇することに起因して、トレンチホール100aは絶縁膜104の開口部の外側にサイドエッチングされた状態で形成される。
【0034】
続いて、図9(c)に示すように、レジスト膜104が除去される。このとき、絶縁膜102は、トレンチホール100aの内側に向ってひさし部102aが突出した状態となっている。
【0035】
次いで、トレンチホール100aの内面に絶縁膜及びシード金属膜が順次形成され、シード金属膜をめっき給電層に利用した電解めっきにより、導電体がトレンチホール内に埋め込まれて形成される。このとき、図9(c)のように絶縁膜102のひさし部102aがトレンチホール100a内に突出していると、シード金属膜をスパッタ法により形成する際に、ひさし部102aが陰になってその直下のトレンチホール100aの側面部にシード金属膜が成膜されず、トレンチホール100a内でシード金属膜が断線した状態となる。
【0036】
トレンチホール100a内に電解めっきにより導電体を埋め込む際には、シード金属膜がめっき給電像として利用されるので、シード金属膜が断線している部分が存在するとトレンチホール100a内にボイドなどが発生することとなり、トレンチホール100a内に導電体を信頼性よく埋め込むことが困難になる。
【0037】
しかも、トレンチホール100aの内面に形成される絶縁膜もステップカバレジが悪くなるため、導電体とシリコン基板との電気的な絶縁の信頼性が悪いという問題も残る。
【0038】
絶縁膜102のひさし部102aが残存しないようにする第1の方法としては、絶縁膜102をエッチングした後にレジスト膜104を除去し、再度、絶縁膜102の開口部より小さい開口部を有するレジスト膜をシリコン基板100上に形成し、次いでシリコン基板100をエッチングする方法がある。シリコン基板100をエッチングする際に使用されるレジスト膜は、シリコン基板100がサイドエッチングする分だけ絶縁膜102の開口部の内側に配置されるため、トレンチホールの側面は絶縁膜102の開口部に対応するようになり、絶縁膜102のひさし部102aは残存しなくなる。
【0039】
また、第2の方法としては、レジスト膜104をマスクにして絶縁膜102とシリコン基板100とを順次エッチングし、レジスト膜104を除去した後に、再度、ひさし部102aを露出させる開口部を有するレジスト膜を形成し、ひさし部102aを選択的に除去する方法がある。
【0040】
しかしながら、上記した第1又は第2の方法では、トレンチホール100aを形成する工程でレジスト膜を2回パターニングする必要があるので、製造コストの上昇を招いてしまう。
【0041】
以下に説明する本発明の実施形態は、上記したような問題を解消することができる。
【0042】
(第1の実施の形態)
図1〜図5は本発明の第1実施形態に係るコネクタ基板の製造方法を順に示す断面図である。図1(a)に示すように、第1実施形態のコネクタ基板の製造方法は、まず、厚みが例えば625μm程度のシリコン基板10(半導体基板)を用意し、シリコン基板10上に膜厚が500nm程度の第1絶縁膜12を形成する。第1絶縁膜12としては、シリコン酸化膜、PSG(Phospho−Silicate Glass)膜、シリコン窒化膜又は窒化チタン(TiN)膜などが使用される。
【0043】
その後、シリコン基板10上に所望の受動素子を形成する。本実施形態では、受動素子として高誘電体キャパシタを形成する。詳しく説明すると、図1(b)に示すように、まず、第1絶縁膜12上にPt(白金)膜をスパッタにより成膜して第1導電膜14aとする。次いで、第1導電膜14a上にBST系のゾル−ゲルを塗布してBST膜を形成した後、800℃の温度の酸素雰囲気でBST膜を熱処理することにより高誘電体膜16aとする。続いて、高誘電体膜16a上にPt膜をスパッタにより成膜して第2導電膜18aとする。
【0044】
次いで、図1(c)に示すように、第2導電膜18a、高誘電体膜16a及び第1導電膜14aを所定の形状になるように順次パターニングすることにより、下部電極14、キャパシタ用高誘電体膜16及び上部電極18により構成されるキャパシタQを形成する。
【0045】
本実施形態では、シリコン基板10に孔を形成する前にキャパシタQを形成するようにしたことから、全体にわたって平坦性の高いシリコン基板10上に所要の膜特性を有する高誘電体膜が何ら不具合が発生することなく形成される。これにより、高性能なキャパシタQを容易に得ることができる。
【0046】
しかも、本実施形態では、後述するように、キャパシタQを作成した後に、シリコン基板10の孔に導電体を充填するようにしている。このため、上記したBST膜を高温で熱処理して高誘電体膜16aを形成する際に、シリコン基板10の孔に充填された導電体の収縮、膨張に起因する欠陥などが発生する恐れがない。
【0047】
その後、図2(a)に示すように、キャパシタQ及び第1絶縁膜12上に感光性ポリイミド膜などをパターニングすることにより、キャパシタQの下部電極14及び上部電極18に通じるコンタクトホール20aを有する層間絶縁膜20を形成する。このとき同時に、層間絶縁膜20はシリコン基板10上方の孔形成部にも開口部20bが形成されるようにパターニングされる。
【0048】
次いで、シリコン基板10の上側全面にスパッタによりCr(クロム)膜とCu(銅)膜とを順次成膜してシード膜(不図示)を形成する。続いて、シード膜をめっき給電層に利用した電解めっきにより、シード膜上にCu膜などの金属膜(不図示)を形成する。
【0049】
その後に、金属膜をフォトリソグラフィ法でパターニングすることにより配線22a,22b,22cを形成する。配線22aはコンタクトホール20aを介してキャパシタQの上部電極18に接続され、また配線22bはコンタクトホール20aを介してキャパシタQの下部電極14に接続される。このとき、その他の配線22cなどが同時に形成される。なお、配線22a,22b,22cをサブトラクティブ法により形成する形態を例示したが、セミアディティブ法又はフルアディティブ法により形成するようにしてもよい。
【0050】
次いで、図2(b)に示すように、層間絶縁膜20の開口部20b内の第1絶縁膜12上に径が例えば50μm程度の開口部23aを有するレジスト膜23を図2(a)の構造体の上に形成する。その後、図2(c)に示すように、レジスト膜23の開口部23aを通して、第1絶縁膜(シリコン酸化膜)12を例えばCとSFとの混合ガスを用いたRIEなどでエッチングすることにより、第1絶縁膜12に開口部12aを形成する。
【0051】
続いて、同じくレジスト膜23をマスクにして、シリコン基板10を例えばSFを用いたRIEなどでエッチングすることにより、深さが例えば150μm程度のトレンチホール10aを形成する。これにより、第1絶縁膜12の開口部12aとシリコン基板10のトレンチホール10aとにより構成される孔11が得られる。
【0052】
第1絶縁膜12及びシリコン基板10は、フッ素原子、塩素原子又は臭素原子を含むガス、水素ガス、酸素ガス及び不活性ガスなどの群から選択されるガスの組み合わせによる様々なエッチング条件でエッチングすることができる。
【0053】
このとき、前述したように、第1絶縁膜12からシリコン基板10にエッチングが移行する際に急激なエッチングレートの上昇が起こることに起因して、図2(c)に示すように、シリコン基板10のトレンチホール10aは第1絶縁膜12の開口部12aから外側にサイドエッチングされた状態で形成される。
【0054】
つまり、第1絶縁膜12の開口部12aの近傍部分は、シリコン基板10のトレンチホール10aの内側に突出するひさし部12xとなる。このように、孔11は、第1絶縁膜12の開口部12aがシリコン基板10のトレンチホール10aより内側に配置されることにより形成されるひさし部12xをもった状態で形成される。
【0055】
なお、第1絶縁膜12及びシリコン基板10をエッチングする方法としては、RIEなどのドライエッチングの他に、ウェットエッチング、イオンミリング、又はサンドブラストなどの方法がある。さらには、これらの方法を組み合わせてエッチングを行ってもよい。
【0056】
次いで、図3(a)に示すように、レジスト膜23をそのままマスクに利用して、バッファードフッ化水素酸(BHF(HF:7%))により、第1絶縁膜(シリコン酸化膜)12をその開口部12aに露出する側面部から横方向にサイドエッチングすることにより、第1絶縁膜12のひさし部12xを除去する。
【0057】
第1絶縁膜12としてPSG膜を用いる場合、同様にBHFによりサイドエッチングすることができる。また、第1絶縁膜12としてシリコン窒化膜又はTiN膜を用いる場合は、アルゴン(Ar)を用いたイオンミリングによりひさし部12xが除去される。すなわち、シリコン基板10に孔11が形成される際に、レジスト膜23の一部がRIEでエッチングされてその開口部23がテーパー形状(図2(c))となるため、イオンミリングによりレジスト膜23の開口部23aの下側縁部と第1絶縁膜12のひさし部12xとが選択的にエッチングされる。
【0058】
このとき、シリコン基板10の底部も同時にエッチングされるが、イオンミリングは孔11の下側になるにつれてエッチングレートが低下する特性を有するので、シリコン基板10の底部が多量にエッチングされるといった不具合は発生しない。
【0059】
以上のように、本実施形態では、トレンチホール10aを形成する際に使用されたレジスト膜23は、第1絶縁膜12のひさし部12xを除去するためのマスクとして兼用される。このため、第1絶縁膜12のひさし部12xを除去するために、レジスト膜を形成する工程を特別に追加する必要がないので、製造コストが上昇するといた問題が解消される。
【0060】
なお、図3(a)では、第1絶縁膜12の開口部12aがトレンチホール10aの外側に配置される形態を例示しているが、第1絶縁膜12の開口部12aがトレンチホール10aに対応する位置に配置されるようにしてよい。つまり、第1絶縁膜12のサイドエッチング量は特に限定されるものではなく、第1絶縁膜12のひさし部12xが後工程で不具合が発生しない程度に除去されるようにすればよい。
【0061】
続いて、レジスト膜23を除去した後に、図3(b)に示すように、シリコン基板10の上側全面にCVDによりシリコン酸化膜などの第2絶縁膜24を形成する。第2絶縁膜24は、後にトレンチホール10a内に充填される導電体とシリコン基板10とを電気的に絶縁するために設けられる。このとき、孔11には第1絶縁膜12のひさし部12xが存在しないので、第2絶縁膜24は孔11の内面にステップカバレジがよい状態で成膜される。
【0062】
次いで、同じく図3(b)に示すように、孔11が形成された部分及びその周囲を被覆するドライフィルムレジスト膜26を第2絶縁膜24上にパターニングする。続いて、ドライフィルムレジスト膜26をマスクして第2絶縁膜24をウェットエッチングする。これにより、図3(c)に示すように、孔11の内面及びその周囲に第2絶縁膜24が選択的に残されると共に、配線22a,22b,22cが露出する。
【0063】
その後に、ドライフィルムレジスト膜26除去する。このとき、孔11内に剥離残渣が発生しないようにドライフィルムレジスト膜26を膨潤させて除去する方法を採用することが好ましい。
【0064】
次いで、図4(a)に示すように、図3(c)の構造体の上にスパッタによりCr膜とCu膜とを順次成膜してシード膜28とする。このとき、孔11内には第1絶縁膜12のひさし部12xが存在しないので、シード膜28は断線することなく連続膜として形成される。続いて、図4(b)に示すように、孔11及びその周囲が露出する開口部30aを有するレジスト膜30を形成する。
【0065】
その後、図4(c)に示すように、シード膜28をめっき給電層に利用した電解めっきにより、孔11内及びレジスト膜30の開口部30aにCu膜パターン32を充填する。このとき、シード膜28はトレンチホール10a内に断線することなく連続膜として形成されているため、Cu膜パターン32はボイドが発生することなく安定して孔11内に埋め込まれて形成される。
【0066】
次いで、図5(a)に示すように、レジスト膜30を除去した後、Cu膜パターン32をマスクにしてシード膜28を層間絶縁膜20が露出するまでエッチングする。これにより、図5(b)に示すように、シード膜28及びCu膜パターン32から構成される導電体34が得られる。また、このとき、各配線22a,22b,22cは電気的に分離される。
【0067】
本実施形態では、高温での熱処理工程を伴って形成されるキャパシタQは導電体34が形成される前に既に作成されている。従って、導電体34は後工程で高温の熱処理を施されることはないので、熱処理に起因する導電体34の収縮、膨張に起因する欠陥などが発生する恐れがなくなる。これにより、コネクタ基板の製造における欠陥率が低くなることから、製造歩留りが向上して製造コストが低減される。
【0068】
続いて、シリコン基板10の背面(キャパシタQが形成されていない面)を機械研磨し、孔11の底部から20〜30μm手前の位置で研磨を終了する。その後、シリコン基板10の背面をウェットエッチングして孔11の底部の第2絶縁膜24を露出させる。さらに、シリコン基板10の背面に露出する第2絶縁膜24をプラズマエッチングすることにより孔11内の導電体34を露出させる。
【0069】
これにより、図5(c)に示すように、孔11はシリコン基板10の素子形成面から背面に貫通する貫通孔11aとなる。
【0070】
このようにして、シリコン基板10の背面に露出する導電体34の面が接続端子34aとなり、配線基板(マザーボード)の接続パッドに接続される。また、導電体34の接続端子34aは貫通孔11a内に充填された導電体34及び配線22bを介してキャパシタQの下部電極14に電気的に接続される。
【0071】
その後に、シリコン基板10の背面に導電体34を露出させる開口部36aを有するポリイミドなどからなるカバー絶縁膜36を印刷などにより形成する。又は、開口部が設けられた絶縁性シートをシリコン基板10の背面に貼着することによりカバー絶縁膜36としてもよい。あるいは、コネクタ基板が実装される配線基板にソルダレジスト膜が形成される場合は、カバー絶縁膜36を省略してもよい。
【0072】
以上により、本発明の第1実施形態に係るコネクタ基板の製造方法により製造されたコネクタ基板1が得られる。
【0073】
本実施形態のコネクタ基板の製造方法では、まず、シリコン基板10の孔11に導電体34を充填する前に、シリコン基板10上に第1絶縁膜12を介して高誘電体膜16を有するキャパシタQが形成される。このように、平坦性の高いシリコン基板10上にキャパシタQが形成されるようにしたので、所要の膜特性の高誘電体膜16を有するキャパシタQが形成される。しかも、シリコン基板10を研磨して平坦化する必要もないので、従来技術に比べて製造工程が簡易なものとなる。
【0074】
その後、第1絶縁膜12上の孔形成部に開口部23aを有するレジスト膜23が形成される。次いで、このレジスト膜23をマスクにして第1絶縁膜12とシリコン基板10とが順次エッチングされて孔11が形成される。このとき、孔11内の第1絶縁膜12にはひさし部12xが形成される。続いて、このレジスト膜23を残した状態で第1絶縁膜12のひさし部12xをサイドエッチングさせて除去する。
【0075】
このように、本実施形態では、孔11を形成するためのレジスト膜23をそのまま第1絶縁膜12のひさし部12xを除去するマスクとして兼用するようにしている。このため、ひさし部12xを除去するために特別にレジスト膜をパターニングする工程を追加としないので、製造コストが上昇するといった問題が解消される。
【0076】
続いて、孔11の内面及びその周囲に第2絶縁膜24が選択的に形成された後、孔11内にキャパシタQに電気的に接続される導電体34が充填される。次いで、シリコン基板10の背面が削られて導電体34の下面の接続端子34aがシリコン基板10の背面に露出する。その後に、導電体34の接続端子34aが露出する開口部36aを有するカバー絶縁膜36が形成される。
【0077】
これにより、シリコン基板10の背面に露出する導電体部34の接続端子34aは、貫通孔11aを介してシリコン基板10の素子形成面のキャパシタQに電気的に接続される。
【0078】
このように、本実施形態では、シリコン基板10上方にキャパシタQが形成された後に、シリコン基板10に孔11aとそれに充填される導電体34とが形成されるようにしたので、導電体34はキャパシタQを形成する際の高温の熱処理の影響を受けない。このため、導電体34が高温で熱処理されることに起因して欠陥が発生するといった問題が解消されるので、コネクタ基板の製造歩留りを向上させることができる。
【0079】
また、シリコン基板10に孔10aなどを形成する工程はフォトリソグラフィ及び薄膜プロセスにより行われるため、セラミック基板を使用する場合と違って、大面積のシリコン基板を使用する場合であっても孔10のウェハ内でのピッチのばらつきが小さくなって孔10aが精度よく形成されるようになる。
【0080】
以上のことから、受動素子を内蔵したインターポーザを代表とするSIP基板に適用されるコネクタ基板が低コストで、かつ高歩留りで容易に製造されるようになる。
【0081】
(第2の実施の形態)
図6及び図7は本発明の第2実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図である。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、レジスト膜23をマスクにしてシリコン基板10にトレンチホール10aを形成した後に、レジスト膜23の開口部23aを外側に後退させて第1絶縁膜12のひさし部12xの上面を露出させた状態でひさし部12xを除去することにある。第2実施形態では第1実施形態と同一工程についてはその詳しい説明を省略する。
【0082】
前述した第1実施形態では、図2(c)及び図3(a)に示すように、シリコン基板10のトレンチホール10aはレジスト膜23の開口部23aから外側にサイドエッチングされて形成されることから、結果的にレジスト膜23はトレンチホール10aの外周近傍部を塞いでしまうことになる。このため、特にトレンチホール10aのアスペクト比が大きくなると、ひさし部12xをエッチングした後(レジスト除去前)に行われる洗浄工程において、洗浄液の循環不良が起こってトレンチホール10aの内面を十分に洗浄できなくなる場合がある。その結果、トレンチホールの内面に付着した反応生成物などに起因するエッチング残渣を除去できなくなり、パーティクルの発生原因になる場合が想定される。第2実施形態は、このような不具合が発生することを回避することができる。
【0083】
第2実施形態のコネクタ基板の製造方法は、図6(a)に示すように、まず、第1実施形態と同様な方法により、図2(c)と同様にレジスト膜23をマスクにして第1絶縁膜12及びシリコン基板10をエッチングして孔11を形成し、レジスト膜23を残した状態にしておく。
【0084】
その後、図6(b)に示すように、図6(a)の構造体をクリーンオーブンで130℃の温度で20分間加熱してレジスト膜23を軟化させることにより、開口部23aの側面をその外側にさらに傾斜させてテーパー形状にする。そのような特性を有するレジスト膜23としては熱可塑性のレジスト材料などが使用される。
【0085】
次いで、酸素(O)又はOを含むガスを用いたドライエッチング(RIEなど)によりレジスト膜23全面をエッチングすることにより、レジスト膜23の開口部23aの下部を外側に例えば5μm程度後退させる。これにより、図6(c)に示すように、レジスト膜23の開口部23aはトレンチホール10aの外周より外側に配置されると共に、第1絶縁膜12のひさし部12xの上面が露出した状態となる。
【0086】
なお、レジスト膜23をドライエッチングして開口部23aを後退させる方法としては、異方性エッチングを使用してもよいし、あるいは等方性エッチングを使用してもよい。また、ドライエッチングの代わりに、イオンミリングを用いてもよい。
【0087】
続いて、開口部23aを後退させたレジスト膜23をマスクにしてバッファードフッ化水素酸により第1絶縁膜12(シリコン酸化膜又はPSG膜)のひさし部12xをウェットエッチングして除去する。
【0088】
このようにすることにより、図7(a)に示すように、レジスト膜23はトレンチホール10aの外周近傍部を塞がなくなるため、ひさし部12xを除去した後の洗浄時に、孔11a内に洗浄液が十分に循環・供給されるようになる。従って、孔11a内にエッチング残渣が残るといった不具合が解消される。
【0089】
その後に、レジスト膜23を除去することにより、図7(b)の構造体が得られる。
【0090】
続いて、第1実施形態と同様に、第2絶縁膜24をトレンチホール内に形成する工程(図3(b))からシリコン基板10の背面にカバー絶縁膜36を形成する工程(図5(c))までを遂行することにより、図5(c)と同様な構造のコネクタ基板1が得られる。
【0091】
第2実施形態は、第1実施形態と同様な効果を奏する。これに加えて、孔11形成用のレジスト膜23がトレンチホール10aの外周近傍部を塞がないようにしたので、孔11内の内面に付着するエッチング残渣を洗浄液で容易に除去できるようになり、製造歩留りを向上させることができる。
【0092】
(第3の実施の形態)
図8は本発明の第3実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図である。第3実施形態が第2実施形態と異なる点は、第1絶縁膜12のひさし部12xをウェットエッチングではなくドライエッチングなどにより除去することにある。第3実施形態では、第1及び第2実施形態と同一工程についてはその詳しい説明を省略する。
【0093】
第3実施形態のコネクタ基板の製造方法は、図8(a)に示すように、第2実施形態と同様な方法により、図6(c)と同様な構造体を形成する。すなわち、シリコン基板10に孔11を形成した後に、レジスト膜23の開口部23aを外側に後退させて第1絶縁膜12のひさし部12xの上面を露出させる。
【0094】
その後、図8(b)に示すように、CとOとを用いたドライエッチングにより、レジスト膜23をマスクにして第1絶縁膜(シリコン酸化膜やPSG膜)12のひさし部12xを異方性エッチングする。これにより、図8(b)に示すように、第1絶縁膜12はレジスト膜23の開口部23aからサイドエッチングされることなくレジスト膜23に忠実にエッチングされてひさし部12xが除去される。
【0095】
このようなエッチング条件では、エッチング選択比(シリコン酸化膜(PSG膜)のエッチレート/シリコン基板のエッチレート)が高いため、ひさし部12xがシリコン基板10に対して選択的にエッチングされる。エッチングガスは上記した例に限定されるものではなく、同様な選択比が得られるガス種であれば適用することができる。
【0096】
ドライエッチング装置としては、ICP(Inductive Coupled Plasma)型、TCP(Transfer Coupled Plasma)型、平行平板型などの各種ドライエッチング装置を使用することができる。
【0097】
前述した第1又は第2実施形態では、シリコン基板10の孔11のアスペクト比(深さ/径)が比較的高い場合(例えば1以上)、孔11の内面に付着する反応生成物などに起因するエッチング残渣を除去しきれなくなる場合が想定される。
【0098】
しかしながら、第3実施形態では、ドライエッチングを用いて第1絶縁膜12のひさし部12xをエッチングするようにしたので、トレンチホール10a内に付着したエッチング残渣がドライエッチングのプラズマでクリーニングされて除去される。このため、トレンチホール10aのアスペクト比が高い場合であっても、エッチング残渣によるパーティクルの発生を抑制することできるので、製造歩留りを向上させることができる。
【0099】
なお、第1絶縁膜12としてシリコン酸化膜又はPSG膜を用いる場合のひさし部12xの好適なエッチング方法を説明したが、ドライエッチングの代わりに、イオンミリングやサンドブラストを用いてもよく、又はこれらの方法を組み合わせてもよい。
【0100】
また、第1絶縁膜12として、シリコン酸化膜及びPSG膜の他に、シリコン窒化膜又はTiN膜などを使用することができる。第1絶縁膜12としてシリコン窒化膜又はTiN膜を使用する場合、ひさし部12xはArを用いたイオンミリングによりエッチングされる。このとき、第1実施形態で説明したように、イオンミリングは孔11の下側になるにつれてエッチングレートが低下する特性を有するので、シリコン基板10の底部が多量にエッチングされてしまうといった不具合は発生しない。
【0101】
また、第1絶縁膜12のひさし部12xの上面を露出させた状態でイオンミリングを行うようにしたので、第1実施形態よりもひさし部12xを確実に安定して除去することができる。
【0102】
以上にようにして第1絶縁膜12のひさし部12xをエッチングした後に、レジスト膜20を除去することにより、図8(c)の構造体が得られる。
【0103】
次いで、第1実施形態と同様に、第2絶縁膜24を孔11の内面に形成する工程(図3(b))からシリコン基板10の背面にカバー絶縁膜36を形成する工程(図5(c))までを遂行することにより、図5(c)と同様な構造のコネクタ基板1が得られる。
【0104】
第3実施形態は、第1及び第2実施形態と同様な効果を奏する。これに加えて、第3実施形態では、第1絶縁膜12のひさし部12xをドライエッチングにより除去するようにしたので、トレンチホール10aのアスペクト比が高い場合であっても、エッチング残渣が同時に除去されてパーティクルの発生を抑制することができる。
【0105】
(付記1) 第1絶縁膜を備えた半導体基板の該第1絶縁膜の上に、薄膜により構成される受動素子を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上の孔形成部に開口部を備えたレジスト膜を、前記受動素子及び第1絶縁膜上に形成する工程と、
前記レジスト膜の開口部を通して前記第1絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記第1絶縁膜の開口部が前記半導体基板のトレンチホールの内側に配置されて形成されるひさし部を備える孔を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクにして、前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記孔の内面に第2絶縁膜を選択的に形成する工程と、
前記受動素子に接続される導電体を前記孔の中に充填する工程と、
前記半導体基板を背面側から削ることにより、前記導電体の一部を露出させる工程とを有することを特徴とするコネクタ基板の製造方法。
【0106】
(付記2) 前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程において、前記ひさし部をウェットエッチングによりサイドエッチングさせることを特徴とする付記1に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0107】
(付記3) 前記孔を形成する工程の後であって、前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程の前に、前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程を有することを特徴とする付記1に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0108】
(付記4) 前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程は、
前記レジスト膜を熱処理することにより、前記レジスト膜の開口部の側面を外側に傾ける工程と、
前記レジスト膜の膜厚方向の一部をエッチングすることにより、前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程とを含むことを特徴とする付記3に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0109】
(付記5) 前記ひさし部を除去する工程において、前記ひさし部をウェットエッチング、ドライエッチング、イオンミリング、又はサンドブラストにより除去することを特徴とする付記1乃至3のいずれか一項に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0110】
(付記6) 前記第1絶縁膜は、シリコン酸化膜、PSG膜、シリコン窒化膜及び窒化チタンの群から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0111】
(付記7) レジスト膜は、熱可塑性材料からなることを特徴とする付記4に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0112】
(付記8) 前記レジスト膜をエッチングして前記開口部を後退させる工程において、酸素原子を含むガスを用いたドライエッチング、又はイオンミリングを使用することを特徴とする付記4に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0113】
(付記9) 前記孔を形成する工程において、前記第1絶縁膜及び前記半導体基板は、ドライエッチング、ウェットエッチング、イオンミリング及びサンドブラストのいずれか、又はこれらを組み合わせた方法によりエッチングされることを特徴とする付記1乃至8のいずれか一項に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0114】
(付記10) 前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程において、前記孔のアスペクト比が1以上のときは、前記ドライエッチング又は前記イオンミリングを使用することを特徴とする付記3又は4に記載のコネクタ基板の製造方法。
【0115】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平坦な半導体基板上に第1絶縁膜を介して薄膜により構成される受動素子が形成されるようにしたので、薄膜のクラックなどの発生が回避されて受動素子の製造歩留りが向上する。
【0116】
また、半導体基板に孔を形成するためのレジスト膜をそのまま第1絶縁膜のひさし部を除去するマスクとして兼用するようにしたことから、特別にレジスト膜をパターニングする工程を追加する必要がないので製造コストが上昇するといった問題が解決される。
【0117】
また、半導体基板の孔に充填される導電体は、半導体基板上に受動素子が形成された後に形成されるようにしたので、高誘電体キャパシタなどの受動素子を形成する場合、導電体は高誘電体膜を高温で熱処理する際の熱の影響を受けなくなる。これにより、導電体が高温で熱処理されることに起因して欠陥が発生するといった問題が解消されるので、コネクタ基板の製造歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その1)である。
【図2】図2は本発明の第1実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その2)である。
【図3】図3は本発明の第1実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その3)である。
【図4】図4は本発明の第1実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その4)である。
【図5】図5は本発明の第1実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その5)である。
【図6】図6は本発明の第2実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その1)である。
【図7】図7は本発明の第2実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図(その2)である。
【図8】図8は本発明の第3実施形態のコネクタ基板の製造方法を示す断面図である。
【図9】図9はシリコン基板にトレンチホールを形成する際の不具合な点を示す断面図である。
【符号の説明】
10…シリコン基板(半導体基板)、10a…トレンチホール、11…孔、11a…貫通孔、12…第1絶縁膜、12x…ひさし部、14a…第1導電膜、14…下部電極、16a…高誘電体膜、16…キャパシタ用高誘電体膜、18a…第2導電膜、18…上部電極、20…層間絶縁膜、20a…コンタクトホール、12a,20b,23a,30a,36a…開口部、22a,22b,22c…配線、23,30…レジスト膜、24…第2絶縁膜、26…ドライフィルムレジスト膜、28…シード膜、32…Cu膜パターン、34…導電体部、34a…接続端子、36…カバー絶縁膜。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method of manufacturing a connector board, and more particularly, to a method of manufacturing a connector board applicable to manufacture of an interposer incorporating a high dielectric capacitor.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with further miniaturization and higher performance of electronic devices, system LSIs in which functions such as a memory, a CPU, and a logic circuit are integrated on one semiconductor chip are widely used. However, system LSIs have problems in terms of cost, development period, and the like.
[0003]
Therefore, a system package (SIP) has been developed in which individually manufactured components are housed in one package to realize performance close to that of a system LSI. In the system-in-package, a connector board called an interposer is used. Electronic components such as semiconductor chips are joined to the electrodes provided on one surface of the interposer, and connection terminals of the motherboard are joined to the electrodes provided on the other surface. The interposer is provided with a through-hole penetrating from one surface to the other surface, and the connection terminal on one surface and the connection terminal on the other surface are connected via a conductor embedded in the through-hole. And are electrically connected.
[0004]
By the way, some interposers are equipped with a chip capacitor for removing noise or the like of a power supply voltage. However, in this case, it is necessary to route wiring between the chip capacitor and the semiconductor chip, so that a relatively large inductance exists between these leads. Therefore, in a semiconductor chip having a high clock frequency, even if such a chip capacitor is provided, the effect of suppressing the fluctuation of the power supply voltage and reducing the high-frequency noise is small.
[0005]
Therefore, it has been proposed to create an interposer with a built-in capacitor (capacitor) and mount a semiconductor chip on the capacitor, thereby reducing the wiring distance between the semiconductor chip and the capacitor to reduce the inductance.
[0006]
In recent years, high dielectric materials such as BST have been used as dielectric films constituting capacitors. When the BST film is used as a high dielectric film of a capacitor, it is necessary to perform a heat treatment at a high temperature of 700 to 800 ° C. to crystallize the formed BST film. Therefore, a ceramic substrate or the like having high heat resistance is conventionally used as a substrate of the interposer. Such a ceramic substrate is obtained, for example, by forming a through hole in a viscous plate and then firing it. Then, a conductor is formed in the through hole.
[0007]
However, the ceramic substrate as described above has poor flatness of its surface (polished surface) and has unevenness from the surface to the upper surface of the conductor filled in the through-hole, so that a thin BST film is formed on the ceramic substrate. When formed, cracks and the like occur in the BST film, making it difficult to obtain a required BST film. As described above, it is difficult to form a high-performance capacitor circuit on a ceramic substrate with high yield.
[0008]
Further, since the ceramic substrate is formed by firing the viscosity plate having the through holes as described above, shrinkage occurs when firing. Moreover, since the shrinkage becomes non-uniform due to the localization of the binder contained in the viscosity plate, it is extremely difficult to control the firing shrinkage constant over the entire substrate.
[0009]
For this reason, when a ceramic substrate having a fine pitch through-hole is produced, the pitch of the through-hole may vary within the ceramic substrate and may deviate from the design allowance. In particular, when manufacturing a large number of interposers using a large-sized ceramic substrate, the manufacturing yield may be reduced and the manufacturing cost may be increased.
[0010]
Therefore, it has been proposed to use a silicon substrate having good surface flatness, easy microfabrication, and high production yield even when a large substrate is used, as a substrate of the interposer.
[0011]
Patent Documents 1 to 4 disclose forming a trench hole in a semiconductor substrate to form an element isolation region of a semiconductor device. However, Patent Documents 1 to 4 do not form a trench hole for filling a conductor in an interposer semiconductor substrate including a passive element such as a high dielectric capacitor, and do not suggest the present invention.
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-9-8118
[Patent Document 2]
JP-A-11-74340
[Patent Document 3]
JP-A-11-145273
[Patent Document 4]
JP 2001-44273 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
When a silicon substrate is used as a substrate of an interposer, a method of forming a high dielectric capacitor on a silicon substrate in which a conductor is filled in advance in a trench hole is a method for forming a high dielectric film. As a result, cracks may occur in the high dielectric film and the production yield may be reduced.
[0014]
In order to avoid this problem, it is necessary to polish the surface of the silicon substrate in which the conductor is filled in the trench hole, for example, to polish the surface of the silicon substrate, thereby increasing the manufacturing cost.
[0015]
In the above-described method, the high dielectric film is heat-treated at a high temperature in a state where the conductor is filled in the trench holes of the silicon substrate. Therefore, problems such as cracking of the conductor due to thermal expansion due to the thermal expansion coefficient due to the difference in thermal expansion coefficient between the silicon substrate and the conductor and oxidative expansion and sintering shrinkage of the conductor are apt to occur, and the circuit including the capacitor has a good yield. It becomes difficult to form.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has no problems with a connector board including a semiconductor substrate having a built-in passive element such as a high dielectric capacitor and having a through hole filled with a conductor. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a connector board which can be manufactured without occurrence of a problem.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention relates to a method for manufacturing a connector substrate, comprising: forming a passive element formed of a thin film on a first insulating film of a semiconductor substrate having the first insulating film; Forming a resist film having an opening in a hole forming portion on the first insulating film on the passive element and the first insulating film; and forming the first insulating film and the semiconductor through the opening in the resist film. A step of forming a hole having an eave portion formed by placing an opening of the first insulating film inside a trench hole of the semiconductor substrate by etching the substrate, and using the resist film as a mask, Removing the eaves of the first insulating film; removing the resist film; selectively forming a second insulating film on the inner surface of the hole; and a conductor connected to the passive element. Into the hole A step of Hama, by cutting the semiconductor substrate from the back side, characterized by a step of exposing a portion of the conductor.
[0018]
In the present invention, first, after a passive element (such as a high dielectric capacitor) is formed on a flat semiconductor substrate via a first insulating film, a resist having an opening in a hole forming portion on the first insulating film is formed. A film is formed. Thereafter, the first insulating film and the semiconductor substrate are etched through the opening of the resist film to form a hole. At this time, the hole is formed in a state where the opening of the first insulating film includes an eave portion formed by being arranged inside the trench hole of the semiconductor substrate.
[0019]
Then, using the resist film as it is as a mask, the eaves of the hole are removed by wet or dry etching or the like. After that, the resist film is removed.
[0020]
Subsequently, after the conductor to be connected to the passive element is formed by being buried in the hole, the semiconductor substrate is scraped from the back side, and a part of the conductor is exposed to the back side of the semiconductor substrate, and the connection terminal is formed. Become.
[0021]
According to the present invention, a passive element (high-dielectric capacitor) formed of a thin film via a first insulating film is formed on a flat semiconductor substrate before forming a hole and a conductor filling the hole in the semiconductor substrate. Etc.) are formed. That is, since the passive element is formed without being affected by surface irregularities due to holes in the semiconductor substrate, cracks and the like are not generated in the thin film of the passive element, and the manufacturing yield of the passive element is improved.
[0022]
In addition, in the step of removing the eaves of the first insulating film, the resist film used for forming the holes is used as a mask as it is, so that a special step of patterning the resist film needs to be added. This eliminates the problem of increased manufacturing costs.
[0023]
In addition, since the holes and the conductor formed in the semiconductor substrate are formed after the passive element is formed on the semiconductor substrate, the conductor is high when a passive element such as a high dielectric capacitor is formed. The dielectric film is not affected by heat when heat-treated at a high temperature. Therefore, the problem that defects occur due to the heat treatment of the conductor at a high temperature is solved, and the production yield of the connector substrate can be improved.
[0024]
In a preferred aspect of the present invention, in the step of forming the hole, the opening of the resist film may be retracted outward to a position where the upper surface of the eaves is exposed.
[0025]
In the above-described invention, since the trench hole of the semiconductor substrate is formed by side-etching outward from the opening of the resist film, after removing the eaves of the first insulating film (before removing the resist), the result is as follows. Then, the resist film blocks the vicinity of the inner wall of the trench hole.
[0026]
For this reason, when the inner surface of the hole is wet-cleaned after the eaves portion of the first insulating film is etched (before removing the resist), especially when the aspect ratio of the hole becomes large, poor circulation of the cleaning liquid occurs due to the effect of the resist film. It is assumed that etching residues caused by reaction products and the like attached to the inner surface of the hole cannot be removed.
[0027]
However, in the present invention, after the resist film is retreated to a position where the upper surface of the eave portion of the first insulating film is exposed, the eave portion is removed, so that the resist film closes the hole (trench hole). Disappears.
[0028]
Therefore, when the wet cleaning is performed after removing the eaves of the first insulating film (before removing the resist), the cleaning liquid is circulated and supplied over the entire hole, so that the etching residue adhering to the inner surface of the hole is removed. Can be easily removed.
[0029]
Further, since the upper surface of the eave portion of the first insulating film is exposed by retreating the resist film, the eave portion of the first insulating film is selectively removed from the semiconductor substrate by anisotropic dry etching or the like. become able to. In this case, when the eaves of the first insulating film are removed, the etching residue in the hole of the semiconductor substrate is simultaneously dry-cleaned, so that the etching residue is further reduced and generation of particles can be suppressed.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0031]
Before describing an embodiment of the present invention, problems in a method of forming a hole in a silicon substrate after forming a circuit including a capacitor on a silicon substrate serving as an interposer will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a defect in forming a trench hole in a silicon substrate.
[0032]
As shown in FIG. 9A, first, an insulating film 102 is formed on a silicon substrate 100, and a resist film 104 having an opening 104a for forming a hole is formed on the insulating film 102. Be prepared. Although not specified, a high-dielectric capacitor (not shown) having a structure in which a high-dielectric film such as a BST film is already sandwiched between an upper electrode and a lower electrode is provided at a predetermined portion on the silicon substrate 100. ) Is formed.
[0033]
Thereafter, as shown in FIG. 9B, using the resist film 104 as a mask, the insulating film 102 and the silicon substrate 100 exposed in the opening 104a are sequentially etched by RIE to form a trench hole 100a. At this time, the trench hole 100a is side-etched outside the opening of the insulating film 104 due to a sharp increase in the etching rate when the etching of the insulating film 102 is completed and the etching of the silicon substrate 100 is proceeded. It is formed in the state where it was.
[0034]
Subsequently, as shown in FIG. 9C, the resist film 104 is removed. At this time, the eaves portion 102a of the insulating film 102 projects toward the inside of the trench hole 100a.
[0035]
Next, an insulating film and a seed metal film are sequentially formed on the inner surface of the trench hole 100a, and a conductor is formed to be embedded in the trench hole by electrolytic plating using the seed metal film as a plating power supply layer. At this time, if the eaves 102a of the insulating film 102 protrude into the trench holes 100a as shown in FIG. 9C, the eaves 102a become shaded when forming the seed metal film by the sputtering method. The seed metal film is not formed on the side surface of the trench hole 100a immediately below, and the seed metal film is disconnected in the trench hole 100a.
[0036]
When a conductor is buried in the trench hole 100a by electrolytic plating, the seed metal film is used as a plating power supply image. Therefore, if there is a broken portion in the seed metal film, voids or the like are generated in the trench hole 100a. As a result, it becomes difficult to reliably bury the conductor in the trench hole 100a.
[0037]
Moreover, the step coverage of the insulating film formed on the inner surface of the trench hole 100a is also poor, so that there remains a problem that the reliability of electrical insulation between the conductor and the silicon substrate is poor.
[0038]
As a first method for preventing the eaves 102a of the insulating film 102 from remaining, the resist film 104 is removed after the insulating film 102 is etched, and the resist film having an opening smaller than the opening of the insulating film 102 is formed again. Is formed on the silicon substrate 100 and then the silicon substrate 100 is etched. Since the resist film used when etching the silicon substrate 100 is disposed inside the opening of the insulating film 102 by an amount corresponding to the side etching of the silicon substrate 100, the side surface of the trench hole is formed in the opening of the insulating film 102. As a result, the eaves 102a of the insulating film 102 no longer remain.
[0039]
Further, as a second method, the insulating film 102 and the silicon substrate 100 are sequentially etched using the resist film 104 as a mask, and after removing the resist film 104, a resist having an opening for exposing the eaves portion 102a is again formed. There is a method of forming a film and selectively removing the eaves 102a.
[0040]
However, in the above-described first or second method, it is necessary to pattern the resist film twice in the step of forming the trench hole 100a, which causes an increase in manufacturing cost.
[0041]
Embodiments of the present invention described below can solve the above-described problems.
[0042]
(First Embodiment)
1 to 5 are sectional views sequentially showing a method for manufacturing a connector board according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, in the method for manufacturing a connector board according to the first embodiment, first, a silicon substrate 10 (semiconductor substrate) having a thickness of, for example, about 625 μm is prepared, and a film thickness of 500 nm is formed on the silicon substrate 10. The first insulating film 12 is formed to a degree. As the first insulating film 12, a silicon oxide film, a PSG (Phospho-Silicate Glass) film, a silicon nitride film, a titanium nitride (TiN) film, or the like is used.
[0043]
After that, desired passive elements are formed on the silicon substrate 10. In the present embodiment, a high dielectric capacitor is formed as a passive element. More specifically, as shown in FIG. 1B, first, a Pt (platinum) film is formed on the first insulating film 12 by sputtering to form a first conductive film 14a. Next, after a BST-based sol-gel is applied on the first conductive film 14a to form a BST film, the BST film is heat-treated in an oxygen atmosphere at a temperature of 800 ° C. to form a high dielectric film 16a. Subsequently, a Pt film is formed on the high dielectric film 16a by sputtering to form a second conductive film 18a.
[0044]
Next, as shown in FIG. 1C, the second conductive film 18a, the high dielectric film 16a, and the first conductive film 14a are sequentially patterned into a predetermined shape, so that the lower electrode 14, the capacitor A capacitor Q composed of the dielectric film 16 and the upper electrode 18 is formed.
[0045]
In the present embodiment, since the capacitor Q is formed before the hole is formed in the silicon substrate 10, a high-dielectric film having required film characteristics on the silicon substrate 10 having high flatness as a whole has no problem. Are formed without generation. Thus, a high-performance capacitor Q can be easily obtained.
[0046]
In addition, in the present embodiment, as described later, after the capacitor Q is formed, the hole in the silicon substrate 10 is filled with a conductor. Therefore, when the above-described BST film is heat-treated at a high temperature to form the high dielectric film 16a, there is no possibility that a defect or the like due to contraction or expansion of the conductor filled in the hole of the silicon substrate 10 occurs. .
[0047]
After that, as shown in FIG. 2A, a photosensitive polyimide film or the like is patterned on the capacitor Q and the first insulating film 12 to have a contact hole 20a communicating with the lower electrode 14 and the upper electrode 18 of the capacitor Q. An interlayer insulating film 20 is formed. At this time, the interlayer insulating film 20 is simultaneously patterned so that the opening 20b is also formed in the hole forming portion above the silicon substrate 10.
[0048]
Next, a Cr (chromium) film and a Cu (copper) film are sequentially formed on the entire upper surface of the silicon substrate 10 by sputtering to form a seed film (not shown). Subsequently, a metal film (not shown) such as a Cu film is formed on the seed film by electrolytic plating using the seed film as a plating power supply layer.
[0049]
Thereafter, the wirings 22a, 22b, and 22c are formed by patterning the metal film by photolithography. Wiring 22a is connected to upper electrode 18 of capacitor Q via contact hole 20a, and wiring 22b is connected to lower electrode 14 of capacitor Q via contact hole 20a. At this time, other wirings 22c and the like are formed at the same time. Although the embodiment in which the wirings 22a, 22b, and 22c are formed by a subtractive method has been illustrated, the wirings 22a, 22b, and 22c may be formed by a semi-additive method or a full-additive method.
[0050]
Next, as shown in FIG. 2B, a resist film 23 having an opening 23a having a diameter of, for example, about 50 μm on the first insulating film 12 in the opening 20b of the interlayer insulating film 20 is formed as shown in FIG. Formed on the structure. After that, as shown in FIG. 2C, the first insulating film (silicon oxide film) 12 is formed through, for example, C through the opening 23a of the resist film 23. 4 F 8 And SF 6 The opening 12a is formed in the first insulating film 12 by etching by RIE or the like using a mixed gas of
[0051]
Subsequently, using the resist film 23 as a mask, the silicon substrate 10 is, for example, SF 6 Is etched by RIE or the like to form a trench hole 10a having a depth of, for example, about 150 μm. As a result, a hole 11 composed of the opening 12a of the first insulating film 12 and the trench hole 10a of the silicon substrate 10 is obtained.
[0052]
The first insulating film 12 and the silicon substrate 10 are etched under various etching conditions using a combination of gases selected from the group consisting of a gas containing a fluorine atom, a chlorine atom or a bromine atom, a hydrogen gas, an oxygen gas, and an inert gas. be able to.
[0053]
At this time, as described above, when the etching rate is sharply increased when the etching is transferred from the first insulating film 12 to the silicon substrate 10, as shown in FIG. The ten trench holes 10 a are formed in a state where the trench holes 10 a are side-etched outward from the openings 12 a of the first insulating film 12.
[0054]
That is, the portion of the first insulating film 12 near the opening 12a becomes the eaves 12x protruding inside the trench hole 10a of the silicon substrate 10. As described above, the hole 11 is formed in a state having the eaves 12x formed by disposing the opening 12a of the first insulating film 12 inside the trench hole 10a of the silicon substrate 10.
[0055]
In addition, as a method of etching the first insulating film 12 and the silicon substrate 10, there is a method such as wet etching, ion milling, or sandblasting in addition to dry etching such as RIE. Further, the etching may be performed by combining these methods.
[0056]
Next, as shown in FIG. 3A, the first insulating film (silicon oxide film) 12 is formed using buffered hydrofluoric acid (BHF (HF: 7%)) using the resist film 23 as a mask as it is. Is laterally etched from the side surface exposed to the opening 12a to remove the eaves 12x of the first insulating film 12.
[0057]
When a PSG film is used as the first insulating film 12, side etching can be similarly performed using BHF. When a silicon nitride film or a TiN film is used as the first insulating film 12, the eaves 12x are removed by ion milling using argon (Ar). That is, when the hole 11 is formed in the silicon substrate 10, a part of the resist film 23 is etched by RIE, and the opening 23 becomes tapered (FIG. 2C). The lower edge of the opening 23a and the eaves 12x of the first insulating film 12 are selectively etched.
[0058]
At this time, the bottom of the silicon substrate 10 is also etched at the same time. However, since ion milling has a characteristic that the etching rate decreases as it goes below the hole 11, the disadvantage that the bottom of the silicon substrate 10 is etched in large amounts. Does not occur.
[0059]
As described above, in the present embodiment, the resist film 23 used when forming the trench hole 10a is also used as a mask for removing the eaves 12x of the first insulating film 12. For this reason, it is not necessary to add a special step of forming a resist film in order to remove the eaves 12x of the first insulating film 12, so that the problem that the manufacturing cost is increased is solved.
[0060]
Although FIG. 3A illustrates an example in which the opening 12a of the first insulating film 12 is disposed outside the trench hole 10a, the opening 12a of the first insulating film 12 is formed in the trench hole 10a. It may be arranged at a corresponding position. That is, the amount of side etching of the first insulating film 12 is not particularly limited, and the eaves 12x of the first insulating film 12 may be removed to such an extent that no trouble occurs in a later step.
[0061]
Subsequently, after removing the resist film 23, as shown in FIG. 3B, a second insulating film 24 such as a silicon oxide film is formed on the entire upper surface of the silicon substrate 10 by CVD. The second insulating film 24 is provided to electrically insulate the silicon substrate 10 from a conductor to be filled in the trench hole 10a later. At this time, since the eaves portion 12x of the first insulating film 12 does not exist in the hole 11, the second insulating film 24 is formed on the inner surface of the hole 11 with good step coverage.
[0062]
Next, as shown in FIG. 3B, a dry film resist film 26 covering the portion where the hole 11 is formed and the periphery thereof is patterned on the second insulating film 24. Subsequently, the second insulating film 24 is wet-etched using the dry film resist film 26 as a mask. Thus, as shown in FIG. 3C, the second insulating film 24 is selectively left on the inner surface of the hole 11 and the periphery thereof, and the wirings 22a, 22b, and 22c are exposed.
[0063]
After that, the dry film resist film 26 is removed. At this time, it is preferable to adopt a method of removing the dry film resist film 26 by swelling it so that no peeling residue is generated in the hole 11.
[0064]
Next, as shown in FIG. 4A, a Cr film and a Cu film are sequentially formed on the structure shown in FIG. At this time, since the eaves portion 12x of the first insulating film 12 does not exist in the hole 11, the seed film 28 is formed as a continuous film without disconnection. Subsequently, as shown in FIG. 4B, a resist film 30 having the hole 11 and an opening 30a exposing the hole 11 and its periphery is formed.
[0065]
Thereafter, as shown in FIG. 4C, the Cu film pattern 32 is filled in the holes 11 and the openings 30a of the resist film 30 by electrolytic plating using the seed film 28 as a plating power supply layer. At this time, since the seed film 28 is formed as a continuous film without disconnection in the trench hole 10a, the Cu film pattern 32 is stably embedded in the hole 11 without generating a void.
[0066]
Next, as shown in FIG. 5A, after the resist film 30 is removed, the seed film 28 is etched using the Cu film pattern 32 as a mask until the interlayer insulating film 20 is exposed. Thereby, as shown in FIG. 5B, a conductor 34 including the seed film 28 and the Cu film pattern 32 is obtained. At this time, the wirings 22a, 22b, 22c are electrically separated.
[0067]
In this embodiment, the capacitor Q formed by the heat treatment at a high temperature is already formed before the conductor 34 is formed. Therefore, since the conductor 34 is not subjected to a high-temperature heat treatment in a later step, there is no possibility that a defect or the like due to contraction or expansion of the conductor 34 due to the heat treatment occurs. As a result, the defect rate in the production of the connector substrate is reduced, so that the production yield is improved and the production cost is reduced.
[0068]
Subsequently, the back surface of the silicon substrate 10 (the surface on which the capacitor Q is not formed) is mechanically polished, and the polishing is finished at a position 20 to 30 μm before the bottom of the hole 11. Thereafter, the back surface of the silicon substrate 10 is wet-etched to expose the second insulating film 24 at the bottom of the hole 11. Further, the conductor 34 in the hole 11 is exposed by plasma etching the second insulating film 24 exposed on the back surface of the silicon substrate 10.
[0069]
As a result, as shown in FIG. 5C, the hole 11 becomes a through hole 11a penetrating from the element formation surface of the silicon substrate 10 to the back surface.
[0070]
Thus, the surface of the conductor 34 exposed on the back surface of the silicon substrate 10 becomes the connection terminal 34a, and is connected to the connection pad of the wiring board (mother board). The connection terminal 34a of the conductor 34 is electrically connected to the lower electrode 14 of the capacitor Q via the conductor 34 filled in the through hole 11a and the wiring 22b.
[0071]
Thereafter, a cover insulating film 36 made of polyimide or the like having an opening 36a for exposing the conductor 34 is formed on the back surface of the silicon substrate 10 by printing or the like. Alternatively, the cover insulating film 36 may be formed by attaching an insulating sheet provided with an opening to the back surface of the silicon substrate 10. Alternatively, when a solder resist film is formed on the wiring board on which the connector board is mounted, the cover insulating film 36 may be omitted.
[0072]
As described above, the connector board 1 manufactured by the method for manufacturing a connector board according to the first embodiment of the present invention is obtained.
[0073]
In the method of manufacturing the connector board according to the present embodiment, first, before filling the hole 11 of the silicon substrate 10 with the conductor 34, the capacitor having the high dielectric film 16 on the silicon substrate 10 with the first insulating film 12 interposed therebetween. Q is formed. As described above, since the capacitor Q is formed on the silicon substrate 10 having high flatness, the capacitor Q having the high dielectric film 16 having required film characteristics is formed. Moreover, since the silicon substrate 10 does not need to be polished and flattened, the manufacturing process is simplified as compared with the related art.
[0074]
Thereafter, a resist film 23 having an opening 23a in a hole forming portion on the first insulating film 12 is formed. Next, using the resist film 23 as a mask, the first insulating film 12 and the silicon substrate 10 are sequentially etched to form the holes 11. At this time, an eave portion 12x is formed in the first insulating film 12 in the hole 11. Subsequently, the eave portion 12x of the first insulating film 12 is removed by side etching while the resist film 23 is left.
[0075]
As described above, in the present embodiment, the resist film 23 for forming the hole 11 is also used as a mask for removing the eaves 12x of the first insulating film 12 as it is. For this reason, since the step of patterning the resist film in order to remove the eaves portion 12x is not added, the problem that the manufacturing cost is increased is solved.
[0076]
Subsequently, after the second insulating film 24 is selectively formed on the inner surface of the hole 11 and the periphery thereof, the hole 11 is filled with a conductor 34 electrically connected to the capacitor Q. Next, the back surface of the silicon substrate 10 is shaved, and the connection terminals 34 a on the lower surface of the conductor 34 are exposed on the back surface of the silicon substrate 10. Thereafter, a cover insulating film 36 having an opening 36a from which the connection terminal 34a of the conductor 34 is exposed is formed.
[0077]
As a result, the connection terminal 34a of the conductor portion 34 exposed on the back surface of the silicon substrate 10 is electrically connected to the capacitor Q on the element formation surface of the silicon substrate 10 via the through hole 11a.
[0078]
As described above, in the present embodiment, after the capacitor Q is formed above the silicon substrate 10, the hole 11 a and the conductor 34 filling the hole 11 a are formed in the silicon substrate 10. It is not affected by high-temperature heat treatment when forming the capacitor Q. For this reason, the problem that defects occur due to the heat treatment of the conductor 34 at a high temperature is solved, so that the production yield of the connector substrate can be improved.
[0079]
Further, since the step of forming the holes 10a and the like in the silicon substrate 10 is performed by photolithography and a thin film process, even when a large-area silicon substrate is used, unlike the case where a ceramic substrate is used, the holes 10a are formed. The variation in pitch within the wafer is reduced, and the holes 10a are formed with high accuracy.
[0080]
From the above, a connector substrate applied to a SIP substrate typified by an interposer having a built-in passive element can be easily manufactured at low cost and with high yield.
[0081]
(Second embodiment)
6 and 7 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the connector board according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment is different from the first embodiment in that, after forming a trench hole 10a in the silicon substrate 10 using the resist film 23 as a mask, the opening 23a of the resist film 23 is receded outward to form a first insulating film. The object of the present invention is to remove the eaves 12x while exposing the upper surface of the 12 eaves 12x. In the second embodiment, detailed description of the same steps as in the first embodiment will be omitted.
[0082]
In the above-described first embodiment, as shown in FIGS. 2C and 3A, the trench hole 10a of the silicon substrate 10 is formed by side-etching outward from the opening 23a of the resist film 23. Therefore, as a result, the resist film 23 blocks the vicinity of the outer periphery of the trench hole 10a. For this reason, especially when the aspect ratio of the trench hole 10a is increased, in the cleaning step performed after the eaves portion 12x is etched (before removing the resist), poor circulation of the cleaning liquid occurs and the inner surface of the trench hole 10a can be sufficiently cleaned. May disappear. As a result, it is impossible to remove etching residues caused by reaction products and the like attached to the inner surface of the trench hole, which may cause particles to be generated. The second embodiment can avoid such a problem from occurring.
[0083]
As shown in FIG. 6A, the method for manufacturing the connector board according to the second embodiment firstly uses the same method as that of the first embodiment and uses the resist film 23 as a mask as in FIG. (1) The insulating film 12 and the silicon substrate 10 are etched to form the holes 11, and the resist film 23 is left.
[0084]
After that, as shown in FIG. 6B, the structure of FIG. 6A is heated in a clean oven at a temperature of 130 ° C. for 20 minutes to soften the resist film 23, so that the side surface of the opening 23a is removed. It is further inclined outward to form a tapered shape. As the resist film 23 having such characteristics, a thermoplastic resist material or the like is used.
[0085]
Then, oxygen (O 2 ) Or O 2 By etching the entire surface of the resist film 23 by dry etching (RIE or the like) using a gas containing, the lower portion of the opening 23a of the resist film 23 is receded outward, for example, by about 5 μm. Thus, as shown in FIG. 6C, the opening 23a of the resist film 23 is disposed outside the outer periphery of the trench hole 10a, and the upper surface of the eaves 12x of the first insulating film 12 is exposed. Become.
[0086]
In addition, as a method of retreating the opening 23a by dry-etching the resist film 23, anisotropic etching may be used, or isotropic etching may be used. Further, ion milling may be used instead of dry etching.
[0087]
Subsequently, the eaves 12x of the first insulating film 12 (silicon oxide film or PSG film) are removed by wet etching with buffered hydrofluoric acid using the resist film 23 in which the opening 23a is receded as a mask.
[0088]
By doing so, as shown in FIG. 7A, the resist film 23 does not block the vicinity of the outer periphery of the trench hole 10a, so that the cleaning solution is contained in the hole 11a during cleaning after removing the eaves 12x. Will be sufficiently circulated and supplied. Therefore, the problem that the etching residue remains in the hole 11a is eliminated.
[0089]
Thereafter, the structure shown in FIG. 7B is obtained by removing the resist film 23.
[0090]
Subsequently, as in the first embodiment, the step of forming the second insulating film 24 in the trench hole (FIG. 3B) and the step of forming the cover insulating film 36 on the back surface of the silicon substrate 10 (FIG. 5 ( By performing the steps up to c)), the connector board 1 having the same structure as that of FIG. 5C is obtained.
[0091]
The second embodiment has the same effect as the first embodiment. In addition, the resist film 23 for forming the hole 11 does not block the vicinity of the outer periphery of the trench hole 10a, so that the etching residue attached to the inner surface of the hole 11 can be easily removed with a cleaning liquid. Thus, the production yield can be improved.
[0092]
(Third embodiment)
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the connector board according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment differs from the second embodiment in that the eaves 12x of the first insulating film 12 are removed by dry etching instead of wet etching. In the third embodiment, detailed description of the same steps as those in the first and second embodiments will be omitted.
[0093]
In the method of manufacturing the connector board according to the third embodiment, as shown in FIG. 8A, a structure similar to that of FIG. 6C is formed by a method similar to that of the second embodiment. That is, after the hole 11 is formed in the silicon substrate 10, the opening 23 a of the resist film 23 is retracted outward to expose the upper surface of the eave portion 12 x of the first insulating film 12.
[0094]
Thereafter, as shown in FIG. 4 F 8 And O 2 Then, the eaves 12x of the first insulating film (silicon oxide film or PSG film) 12 are anisotropically etched using the resist film 23 as a mask. Thus, as shown in FIG. 8B, the first insulating film 12 is faithfully etched into the resist film 23 without being side-etched from the opening 23a of the resist film 23, and the eaves 12x are removed.
[0095]
Under such etching conditions, since the etching selectivity (etch rate of the silicon oxide film (PSG film) / etch rate of the silicon substrate) is high, the eaves 12x are selectively etched with respect to the silicon substrate 10. The etching gas is not limited to the above-described example, and any etching gas can be used as long as a similar selection ratio can be obtained.
[0096]
As the dry etching apparatus, various dry etching apparatuses such as an ICP (Inductive Coupled Plasma) type, a TCP (Transfer Coupled Plasma) type, and a parallel plate type can be used.
[0097]
In the above-described first or second embodiment, when the aspect ratio (depth / diameter) of the hole 11 of the silicon substrate 10 is relatively high (for example, 1 or more), it is caused by a reaction product attached to the inner surface of the hole 11. It is assumed that the etching residue cannot be completely removed.
[0098]
However, in the third embodiment, the eave portions 12x of the first insulating film 12 are etched using dry etching, so that the etching residues attached in the trench holes 10a are removed by cleaning with dry etching plasma. You. For this reason, even when the aspect ratio of the trench hole 10a is high, the generation of particles due to the etching residue can be suppressed, and the manufacturing yield can be improved.
[0099]
In addition, although the suitable etching method of the eaves portion 12x when the silicon oxide film or the PSG film is used as the first insulating film 12 has been described, ion milling or sandblasting may be used instead of dry etching, or these may be used. The methods may be combined.
[0100]
Further, as the first insulating film 12, a silicon nitride film or a TiN film can be used in addition to the silicon oxide film and the PSG film. When a silicon nitride film or a TiN film is used as the first insulating film 12, the eaves 12x are etched by ion milling using Ar. At this time, as described in the first embodiment, since the ion milling has a characteristic that the etching rate decreases as it goes below the hole 11, a problem that the bottom of the silicon substrate 10 is etched in large quantities occurs. do not do.
[0101]
Further, since the ion milling is performed in a state where the upper surface of the eaves portion 12x of the first insulating film 12 is exposed, the eaves portion 12x can be removed more stably than in the first embodiment.
[0102]
After etching the eaves 12x of the first insulating film 12 as described above, the resist film 20 is removed, whereby the structure shown in FIG. 8C is obtained.
[0103]
Next, as in the first embodiment, the step of forming the second insulating film 24 on the inner surface of the hole 11 (FIG. 3B) and the step of forming the cover insulating film 36 on the back surface of the silicon substrate 10 (FIG. By performing the steps up to c)), the connector board 1 having the same structure as that of FIG. 5C is obtained.
[0104]
The third embodiment has the same effects as the first and second embodiments. In addition, in the third embodiment, the eaves 12x of the first insulating film 12 are removed by dry etching, so that even when the aspect ratio of the trench hole 10a is high, etching residues are simultaneously removed. Thus, generation of particles can be suppressed.
[0105]
(Supplementary Note 1) A step of forming a passive element formed of a thin film on the first insulating film of the semiconductor substrate having the first insulating film;
Forming a resist film having an opening in a hole forming portion on the first insulating film on the passive element and the first insulating film;
The first insulating film and the semiconductor substrate are etched through the opening of the resist film, so that the opening of the first insulating film includes an eave portion formed inside the trench hole of the semiconductor substrate. Forming a hole;
Removing the eaves of the first insulating film using the resist film as a mask;
Removing the resist film;
Selectively forming a second insulating film on the inner surface of the hole;
Filling a conductor connected to the passive element into the hole;
Exposing a portion of the conductor by shaving the semiconductor substrate from the back side.
[0106]
(Supplementary Note 2) The method for manufacturing a connector board according to Supplementary Note 1, wherein in the step of removing the eaves of the first insulating film, the eaves is side-etched by wet etching.
[0107]
(Supplementary Note 3) After the step of forming the hole, and before the step of removing the eaves of the first insulating film, the opening of the resist film is formed to a position where the upper surface of the eaves is exposed. 3. The method of manufacturing a connector board according to claim 1, further comprising the step of retreating the connector board.
[0108]
(Supplementary Note 4) The step of retracting the opening of the resist film outward to a position where the upper surface of the eaves is exposed includes:
A step of inclining the side surface of the opening of the resist film outward by heat-treating the resist film;
A step of etching a part of the resist film in a thickness direction to retreat an opening of the resist film outward to a position where an upper surface of the eaves is exposed. Manufacturing method of connector board.
[0109]
(Supplementary note 5) The connector substrate according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein in the step of removing the eaves portion, the eaves portion is removed by wet etching, dry etching, ion milling, or sandblasting. Manufacturing method.
[0110]
(Supplementary Note 6) The device according to any one of claims 1 to 3, wherein the first insulating film is any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a PSG film, a silicon nitride film, and titanium nitride. A manufacturing method of the connector board described in the above.
[0111]
(Supplementary Note 7) The method of manufacturing a connector board according to Supplementary Note 4, wherein the resist film is made of a thermoplastic material.
[0112]
(Supplementary Note 8) The connector board according to Supplementary Note 4, wherein in the step of etching the resist film and retreating the opening, dry etching using a gas containing oxygen atoms or ion milling is used. Production method.
[0113]
(Supplementary Note 9) In the step of forming the hole, the first insulating film and the semiconductor substrate are etched by any one of dry etching, wet etching, ion milling, and sandblasting, or a combination thereof. 9. The method for manufacturing a connector board according to any one of supplementary notes 1 to 8, wherein
[0114]
(Supplementary note 10) In the step of removing the eaves of the first insulating film, when the aspect ratio of the hole is 1 or more, the dry etching or the ion milling is used. A manufacturing method of the connector board described in the above.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a passive element composed of a thin film is formed on a flat semiconductor substrate with a first insulating film interposed therebetween. As a result, the manufacturing yield of passive elements is improved.
[0116]
In addition, since the resist film for forming the holes in the semiconductor substrate is also used as a mask for removing the eaves of the first insulating film as it is, there is no need to add a special step of patterning the resist film. The problem of increased manufacturing costs is solved.
[0117]
In addition, the conductor filled in the hole of the semiconductor substrate is formed after the passive element is formed on the semiconductor substrate. Therefore, when a passive element such as a high dielectric capacitor is formed, the conductor is high. The dielectric film is not affected by heat when heat-treated at a high temperature. This solves the problem that defects occur due to the heat treatment of the conductor at a high temperature, so that the production yield of the connector substrate can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view (part 1) illustrating a method for manufacturing a connector board according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the connector board of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view (part 3) illustrating the method for manufacturing the connector board of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view (part 4) illustrating the method for manufacturing the connector board of the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view (part 5) illustrating the method for manufacturing the connector board of the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view (No. 1) illustrating the method for manufacturing the connector board according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view (part 2) illustrating the method for manufacturing the connector board of the second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a connector board according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a defect in forming a trench hole in a silicon substrate.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 10: silicon substrate (semiconductor substrate), 10a: trench hole, 11: hole, 11a: through hole, 12: first insulating film, 12x: eaves portion, 14a: first conductive film, 14: lower electrode, 16a: high Dielectric film, 16: High dielectric film for capacitors, 18a: Second conductive film, 18: Upper electrode, 20: Interlayer insulating film, 20a: Contact hole, 12a, 20b, 23a, 30a, 36a: Opening, 22a , 22b, 22c ... wiring, 23, 30 ... resist film, 24 ... second insulating film, 26 ... dry film resist film, 28 ... seed film, 32 ... Cu film pattern, 34 ... conductor part, 34a ... connection terminal, 36 ... cover insulating film.

Claims (5)

第1絶縁膜を備えた半導体基板の該第1絶縁膜の上に、薄膜により構成される受動素子を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上の孔形成部に開口部を備えたレジスト膜を、前記受動素子及び第1絶縁膜上に形成する工程と、
前記レジスト膜の開口部を通して前記第1絶縁膜及び前記半導体基板をエッチングすることにより、前記第1絶縁膜の開口部が前記半導体基板のトレンチホールの内側に配置されて形成されるひさし部を備える孔を形成する工程と、
前記レジスト膜をマスクにして、前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程と、
前記レジスト膜を除去する工程と、
前記孔の内面に第2絶縁膜を選択的に形成する工程と、
前記受動素子に接続される導電体を前記孔の中に充填する工程と、
前記半導体基板を背面側から削ることにより、前記導電体の一部を露出させる工程と
を有することを特徴とするコネクタ基板の製造方法。
Forming a passive element composed of a thin film on the first insulating film of the semiconductor substrate having the first insulating film;
Forming a resist film having an opening in a hole forming portion on the first insulating film on the passive element and the first insulating film;
The first insulating film and the semiconductor substrate are etched through the opening of the resist film, so that the opening of the first insulating film includes an eave portion formed inside the trench hole of the semiconductor substrate. Forming a hole;
Removing the eaves of the first insulating film using the resist film as a mask;
Removing the resist film;
Selectively forming a second insulating film on the inner surface of the hole;
Filling a conductor connected to the passive element into the hole;
Exposing a portion of the conductor by shaving the semiconductor substrate from the back side.
前記孔を形成する工程の後であって、前記第1絶縁膜のひさし部を除去する工程の前に、前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程を有することを特徴とする請求項1に記載のコネクタ基板の製造方法。After the step of forming the hole, and before the step of removing the eaves of the first insulating film, the step of retracting the opening of the resist film outward to a position where the upper surface of the eaves is exposed. The method for manufacturing a connector board according to claim 1, comprising: 前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程は、
前記レジスト膜を熱処理することにより、前記レジスト膜の開口部の側面を外側に傾ける工程と、
前記レジスト膜の膜厚方向の一部をエッチングすることにより、前記レジスト膜の開口部を前記ひさし部の上面が露出する位置まで外側に後退させる工程とを含むことを特徴とする請求項2に記載のコネクタ基板の製造方法。
The step of retracting the opening of the resist film outward to a position where the upper surface of the eaves is exposed,
A step of inclining the side surface of the opening of the resist film outward by heat-treating the resist film;
Etching a part of the resist film in the thickness direction to retreat an opening of the resist film outward to a position where an upper surface of the eaves is exposed, wherein A manufacturing method of the connector board described in the above.
前記ひさし部を除去する工程において、前記ひさし部をウェットエッチング、ドライエッチング、イオンミリング、又はサンドブラストにより除去することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のコネクタ基板の製造方法。The method for manufacturing a connector board according to any one of claims 1 to 3, wherein in the step of removing the eaves portion, the eaves portion is removed by wet etching, dry etching, ion milling, or sandblasting. . 前記第1絶縁膜は、シリコン酸化膜、PSG膜、シリコン窒化膜及び窒化チタンの群から選択されるいずれかであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のコネクタ基板の製造方法。The connector substrate according to any one of claims 1 to 4, wherein the first insulating film is any one selected from the group consisting of a silicon oxide film, a PSG film, a silicon nitride film, and titanium nitride. Manufacturing method.
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