JP2004319821A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】バイアホール内に空隙が発生しなくて、かつ、メッキ成長に費やす工数が少ない半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１に、半導体基板１を貫通するバイアホール３を形成した後、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、半導体基板１を補強するための絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付ける。この後、メッキ液をメッキ用治具１０の穴１７からバイアホール３内に流してメッキ液を流動させて、半導体基板１の表面におけるフォトレジストマスク８が形成された以外の部分およびバイアホール３内にメッキ膜を成長させる。
【選択図】 図２
【解決手段】半導体基板１に、半導体基板１を貫通するバイアホール３を形成した後、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、半導体基板１を補強するための絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付ける。この後、メッキ液をメッキ用治具１０の穴１７からバイアホール３内に流してメッキ液を流動させて、半導体基板１の表面におけるフォトレジストマスク８が形成された以外の部分およびバイアホール３内にメッキ膜を成長させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板を貫通したバイアホール内にメッキ膜が形成された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法としては、半導体基板の表側または裏側に、電極、半導体素子または配線等の金属物を形成した後、半導体基板を貫通しているバイアホールの一方の貫通口に蓋をした状態で、バイアホール内部にメッキ膜を成長させる方法がある（例えば、特開平３−５８４２１号公報（特許文献１）、特開平８−７８４３７号公報（特許文献２））。これらの半導体装置の製造方法では、シリコン基板（Ｓｉ基板）や化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＧｅ基板、ＩｎＰ基板、ＩｎＧａＰ基板等）の表側と裏側に、片側づつメッキ膜を形成している。
【０００３】
以下にこれらの半導体装置の製造方法を、図７（Ａ）〜図１０（Ｃ）を用いて簡単に説明する。
【０００４】
先ず、図７（Ａ）に示すように、半導体基板７１の表側とバイアホール７３内部に金属膜７７を被着させた後、金属膜７７の上にメッキ保護用のレジスト７８を所定のパターンに形成し、次いで、半導体基板７１の表面の上方から半導体基板７１の表面に図７（Ｂ）に示す矢印Ｅ方向にメッキ液を流して、図８（Ａ）に示すように、バイアホール７３内にメッキ膜８２を形成する。尚、詳述しないが、図７（Ａ）において、７２は半導体素子又は配線、７４はスクライブラインである。
【０００５】
次に、上記レジスト７８および金属膜７７を除去して、製造途中の半導体装置を図８（Ｂ）に示すような状態にした後、図９（Ａ）に示すように、半導体基板７１の裏側とバイアホール７３における金属膜７７の最底部とが連通し、バイアホール７３が半導体基板７１を貫通した状態になるまで図９（Ａ）に矢印Ｆで示す方向から半導体基板７１の裏側を研磨する。その後、図９（Ｂ）に示すように、半導体基板７１の裏側に金属膜７９を被着させた後、その上にレジストマスク用のレジスト９８を所望パターンに形成する。
【０００６】
最後に、図１０（Ａ）に矢印Ｇで示す方向から半導体基板７１の裏面上にメッキ液を供給して、図１０（Ｂ）に示すように、メッキ膜１０２を半導体基板７１の裏面におけるバイアホール７３に対応する箇所の付近に形成した後、レジスト９８およびレジスト９８に対応する金属膜７９部分を除去して、バイアホール７３内部とバイアホール７３の開口部近傍に、メッキ膜８２，１０２を形成する。上記メッキ膜８２，１０２は一体でなく、半導体基板７１の表面側のメッキ膜８２と、半導体基板７１の裏面側のメッキ膜１０２とは、金属膜７７および金属膜７９を介して電気的に接続されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−５８４２１号公報
【特許文献２】
特開平８−７８４３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図７（Ａ）〜１０（Ｃ）でメッキ膜の成長方法が示される半導体装置の製造方法では、メッキ液の循環の仕組みの違いによって、メッキの成長レートがバイアホールの出入り口と内部とで異なり、バイアホール内がメッキ膜で充填される前に、出入り口のメッキ膜がバイアホールを塞いでしまい、バイアホール内に空隙が頻繁に発生するという問題がある。このことから、バイアホールに充填されたメッキ膜の容積が小さくなって、バイアホールに充填されたメッキ膜から外部に放出される熱量が小さくなり、半導体装置が熱的に損傷を受け易くなるという問題がある。
【０００９】
また、上記図７（Ａ）〜１０（Ｃ）でメッキ膜の成長方法が示される半導体装置の製造方法では、半導体基板７１の表側とバイアホール７３内にメッキ膜８２を形成する工程と、半導体基板７１の裏側とバイアホール７３の底とが連通するまで半導体基板７１の裏面側を研磨する工程と、半導体基板７１の裏側にメッキ膜１０２を形成させる工程とが必要になり、半導体基板７１の表面にメッキ膜８２を形成する工程と、半導体基板７１の裏面側にメッキ膜１０２を形成する工程とを別々に行う必要があるので、メッキ成長に費やす工数が多大になって、メッキ成長に費やす時間とコストが大きくなるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、バイアホール内に空隙が発生しにくくて、かつ、メッキ成長に費やす工数が少ない半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを形成する工程と、上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記発明の半導体装置の製造方法によれば、上記半導体基板を貫通する上記バイアホールを形成してから、このバイアホールにメッキ液を流動させるようにしたので、バイアホールの一方の開口部を塞いだ状態でメッキ膜を成長させる従来の方法と異なり、メッキ液の流れが停滞して滞ることがない。したがって、開口部のメッキ膜がバイアホールを塞いで、バイアホール内に空洞が発生することを低減できるので、バイアホール中を殆んど余すことなくメッキ金属で充填することができて、このバイアホールに充填されたメッキ金属から外部に放出される熱量を大きくできて、半導体装置の熱的な破壊を防止できる。
【００１３】
また、上記発明の半導体装置の製造方法によれば、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程で、半導体基板の表面側と半導体基板の裏面側にも同時にメッキ膜を成長させることができるので、半導体の基板裏側にメッキ膜を形成する工程を省略できる。したがって、メッキ膜を形成するときの工数が大幅に少なくなるので、メッキ膜の成長に要する作業時間とコストを大幅に小さくできる。
【００１４】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記バイアホールの内面に金属膜を形成する工程を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記バイアホールの内面に金属膜を形成する工程を備えるので、上記バイアホールの内面に形成された金属膜上に、メッキ膜を被着性良く確実かつ迅速に成長させることができる。
【００１６】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程では、上記メッキ液の流動方向を、上記半導体基板の表面から裏面に向かう方向と、上記半導体基板の裏面から表面に向かう方向とに所定時間ごとに交互に切り替えて、上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内に上記メッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填することを特徴としている。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記メッキ液の流動方向を、半導体基板の表面から裏面の方向と半導体基板の裏面から表面の方向との間に所定時間ごとに交互に切り替えて、上記メッキ液を上記バイアホールを通して流動させるようにしたので、上記バイアホールの表面および裏面の開口部と、内部とのメッキ膜の成長レートの差が小さくなって、バイアホール内部に空隙が出来ることを低減できて、メッキ膜中の金属成分を上記バイアホールの内部にまで安定的に供給できる。したがって、メッキ膜から放出される熱量を更に大きくできる。
【００１８】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記半導体基板の表側と上記半導体基板の裏側の少なくとも一方に、上記半導体基板を補強するための治具を取り付ける工程を備えることを特徴としている。
【００１９】
上記実施形態によれば、メッキ液をバイアホール中に流動させる前に、上記半導体基板の表側と上記半導体基板の裏側の少なくとも一方に、半導体基板を補強するための治具を取り付けるので、バイホール内にメッキ液を流動させたときに、半導体基板に流体外圧がかかっても、上記半導体基板が上記治具で支えられて補強される。したがって、半導体基板として、例えば、シリコン基板（Ｓｉ基板）や化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＧｅ基板、ＩｎＰ基板、ＩｎＧａＰ基板等）といった強度が弱い半導体基板を使用した場合でも、バイホール内にメッキ液を流動させたときに、半導体基板が損傷することが防止できる。
【００２０】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する上記工程を行なうと同時に、上記バイアホール内に成長されたメッキ膜と、上記半導体基板の表側と裏側の少なくとも一方に形成された半導体素子または配線とを連結するメッキ膜を形成する工程を行うことを特徴としている。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填すると同時に、上記バイアホール内に成長されたメッキ膜と、上記半導体基板の表側と裏側の少なくとも一方に形成された半導体素子または配線とが連結される。したがって、バイホール内のメッキ金属と、半導体素子または配線とのメッキ膜による配線を簡単に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図３（Ｂ）は、半導体装置にメッキ膜を形成する本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【００２４】
先ず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側に電極もしくは複数の電極を備えた半導体素子又は配線２とスクライブライン４とを形成し、次いで、ドライエッチングなどの方法により半導体基板１の表側からバイアホール３を形成する。上記バイアホール３は、半導体基板１の表面に平行な方向の断面における一辺の長さａが１０μｍ〜５０μｍになっており、深さｂが２０μｍ〜１００μｍになっている。
【００２５】
次に、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側に所定のパターンのフォトレジストマスク５を形成し、続けて、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１の裏面がバイアホール３の底に達するまで、すなわち、バイアホール３が半導体基板１を貫通するまで、半導体基板１の裏面側を図１（Ｂ）に矢印Ａで示す方向から研磨する。
【００２６】
この後、図１（Ｃ）に示すように、半導体基板１の表側および裏側の所定箇所とバイアホール３内にスパッタ法もしくは蒸着法を用いて金属膜７を被着し、更に、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク８を、所定のパターンに両側マスクアライナー等を用いて半導体基板表側と裏側に同時に形成する。
【００２７】
その後、図２（Ｂ）に示すように、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、治具の一例としての絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付ける。上記メッキ用治具１０は、半導体基板１の表側に形成されたスクライブライン４と同じ間隔の網目を有し、かつ、メッキ膜を形成する近辺部のみ穴１７が開いている網目状の器具である。上記メッキ用治具１０は、穴１７以外の支柱部１１をスクライブライン４に対応するフォトレジストマスク８の部分に重ねた状態で、支柱部１１をフォトレジストマスク８に押し付けて、半導体基板１に取り付けられている。上記メッキ用治具１０は、メッキ液の流動を行う際、半導体基板１に掛かかる外圧である流体圧が、半導体基板１の厚を薄くして半導体基板強度を下げて半導体基板を破損させないように、半導体基板１に強度を与える役割を果たしている。
【００２８】
次に、メッキ用治具１０で挟まれた半導体基板１をメッキ装置内にセットして、半導体基板１の表側および裏側とバイアホール３の内部に形成された金属膜７の上に、バイアホール３を介してメッキ流を流して、電界メッキ法を用いて、半導体基板１の表面、半導体基板１の裏面およびバイアホール３内に、図３（Ａ）に示すような、断面Ｉ字状のメッキ膜１２を形成する。上記メッキ膜１２は、図１０（Ｃ）に示す金属膜７７，７９を介して繋がる従来の半導体装置のメッキ膜８２，１０２とは異なり、一体となっている。上記メッキ膜１２を形成するとき、上記メッキ流は、その流れの方向が図２に矢印Ｂに示す方向である半導体基板１の表側から裏側へ向かう方向と、この方向と逆の方向である裏側から表側へ向かう方向とに所定時間置きに切り替えられるようになっている。
【００２９】
最後に、半導体基板１を図示しないメッキ装置から取り外すと共に、メッキ用治具１０を半導体基板１から取り外して、製造途中の半導体装置を図３（Ａ）に示す状態にした後、更に、フォトレジストマスク８、バイアホール３の壁面に形成された部分以外の金属膜７およびフォトレジスト５を除去して、バイアホール３にメッキ膜１２を形成する。
【００３０】
上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板１の表面から裏面まで貫通するバイアホール３を形成してから、この貫通したバイアホール３にメッキ液を流動させるようにしたので、バイアホールの一方の開口部を塞いだ状態でメッキ膜を成長させる従来の方法と異なり、メッキ液の流れが停滞して滞ることがない。このことから、開口部のメッキ膜１２がバイアホール３を塞いで、バイアホール３の内部に空洞が発生することが低減できるので、バイアホール３中を殆ど余すことなくメッキ膜１２で充填することができて、メッキ膜１２から外部に放出される熱量を大きくできる。したがって、半導体装置の熱的な破壊を防止できる。
【００３１】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、バイアホール３内をメッキ膜１２で充填させる工程で、半導体基板１の表面側と半導体基板１の裏面側にも同時にメッキ膜１２を成長させることができるので、従来の方法で必要であった半導体基板の裏面側にメッキ膜を形成させる工程を省略できる。したがって、メッキ膜１２を形成するときに要する工数が大幅に少なくなるので、メッキ膜の成長に要する作業時間とコストが大幅に小さくなる。
【００３２】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、バイアホール３を形成する工程と、バイアホール３内をメッキ膜１２で充填する工程との間に、バイアホール３の内面に金属膜７を形成する工程を備えるので、バイアホール３の内面に形成された金属膜７に、メッキ膜１２を確実かつ迅速に成長させることができる。
【００３３】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、メッキ流をバイアホール３中に流動させる前に、半導体基板１の両面から挟み込むように、半導体基板１に強度を与えるためのメッキ用治具１０を取り付けたので、バイホール３の内部にメッキ液を流動させたときに半導体基板１に掛かる流体圧をメッキ用治具１０で受けることができる。したがって、バイホール３内部にメッキ液を流動させたときに半導体基板１が損傷することが防止できる。
【００３４】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記メッキ液の流動方向を、半導体基板１の表面から裏面の方向と半導体基板１の裏面から表面の方向との間に所定時間ごとに交互に切り替えて、上記メッキ液をバイアホール３を通して流動させるようにしたので、バイアホール３の表面および裏面の開口部と、内部とのメッキ膜１２の成長レートの差が小さくなって、バイアホール３内部に空隙が出来ることを防止できて、メッキ膜１２中の金属成分を上記バイアホール３の内部にまで安定的に供給できる。したがって、メッキ膜１２から放出される熱量を更に大きくできる。
【００３５】
また、上記半導体装置によれば、半導体基板１の表面側に形成されたメッキ膜１２と、半導体基板１の裏面側に形成されたメッキ膜１２と、半導体基板１を貫通するように設けたバイアホール３内に形成されたメッキ膜１２とが一体で、これらのメッキ膜１２が同時に形成されているので、この半導体装置の製造に要する工数が小さくなって、この半導体装置の製造コストが小さくなる。
【００３６】
尚、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の表面側のみに半導体素子又は配線２が形成された半導体基板１のバイアホール３と、バイアホール３の両側の開口部の周辺とにメッキ膜１２を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板の裏面のみに半導体素子が形成された半導体基板や、または、半導体基板の表面と裏面の両方に半導体素子が形成された半導体基板におけるバイアホールと、バイアホールの両側の開口部の周辺とにメッキ膜を形成しても良い。
【００３７】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、メッキ液の流れの方向を、半導体基板１の表側から裏側へ向かう方向と、半導体基板１の裏側から表側へ向かう方向とに所定時間置きに切り替えて、バイアホール３にメッキ膜１２を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、メッキ液の流れを変えずに、メッキ液を半導体基板の表側から裏側へ向かう方向に流し続けるか、あるいは、メッキ液を半導体基板の裏側から表側へ向かう方向に流し続けて、バイアホールにメッキ膜を形成しても良い。
【００３８】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付けて半導体基板１の両側から半導体基板１を補強するようにしたが、この発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板の表面側と上記半導体基板の裏面側の内の片側のみに、治具の一例としてのメッキ用治具を取り付けて、半導体基板を補強するようにしても良い。
【００３９】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の一方の表面（第１実施形態では、この一方の表面は半導体基板１の表側の表面）からバイアホール３を形成した後、半導体基板１の他方の表面（第１実施形態では、この他方の表面は半導体基板の裏側の表面）を研磨して、半導体基板１を貫通するバイアホール３を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、例えば、ＶＢ法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｏａｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて予め半導体基板厚が薄い半導体基板を形成し、この半導体基板厚が薄い半導体基板に一気に半導体基板を貫通するバイアホールを形成しても良い。
【００４０】
（第２実施形態）
図４（Ａ）〜図６（Ｂ）は、半導体装置にメッキ膜を形成する本発明の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【００４１】
上記第２実施形態の半導体装置の製造方法では、第１実施形態の半導体装置の製造方法と共通の構成、作用効果および変形例については、説明を省略することにし、第１実施形態の半導体装置の製造方法と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００４２】
以下に、図４（Ａ）〜図６（Ｂ）を用いて、第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
【００４３】
先ず、図４（Ａ）に示すように、半導体基板４１の表側に電極もしくは複数の電極を備えた半導体素子又は配線４２とスクライブライン４４とを形成し、次いで、ドライエッチングなどの方法により半導体基板４１の表側からバイアホール４３を形成する。上記バイアホール４３は、半導体基板１の表面と平行な方向の断面における一辺の長さａが１０μｍ〜５０μｍになっており、深さｂが２０μｍ〜１００μｍになっている。
【００４４】
次に、図４（Ａ）に示すように、半導体基板４１の表面側に形成された半導体素子又は配線４２の表面を覆わないように、フォトレジストマスク４５を形成した後、図４（Ｂ）に示すように、半導体基板４１の裏面がバイアホール４３の底に達するまで、すなわち、バイアホール４３が半導体基板４１を貫通するまで、図４（Ｂ）に矢印Ｃで示す方向から半導体基板４１の裏面を研磨する。
【００４５】
この後、図４（Ｃ）に示すように、半導体基板４１の表側および裏側とバイアホール４３内にスパッタ法もしくは蒸着法を用いて金属膜４７を被着する。この金属膜４７の一部分は、半導体素子又は配線４２の表面に直接接触するようになっており、半導体素子素子４２とバイアホール４３の壁面とが、金属膜４７を介して繋がっている。この後、図５に示すように、両側マスクアライナー等を用いて、半導体基板４１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク５８を同時に形成する。上記フォトレジストマスク５８は、半導体基板４１の表面側では、半導体素子又は配線４２におけるバイアホール４３側と反対側の隣接部からバイアホール４３に対して離れる方向に広範囲に形成されており、半導体基板４１の裏面側では、スクライブライン４４に対応する部分の付近のみに形成されている。
【００４６】
次に、図５に示すように、第１実施形態で使用したものと同様の構成を有する治具の一例としての絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を、第１実施形態の方法と同様の方法で半導体基板４１の表面および裏面に取り付けた後、メッキ用治具１０で挟まれた半導体基板４１を図示しないメッキ装置内にセットする。
【００４７】
この後、電界メッキを行って、半導体基板４１の表側および裏側と、バイアホール４３内とに形成された金属膜４７上にメッキ膜６２（図６（Ａ）参照）を形成する。電界メッキを行う際、メッキ液の流れを、図５に矢印Ｄで示す半導体基板４１の表側からバイアホール４３を通じて半導体基板４１の裏側の方向と、その方向の逆向きの方向である半導体基板４１の裏側からバイアホール４３を通じて半導体基板４１の表側の方向とに、所定時間起きに交互に切替えている。このようにして、メッキ液の流れを絶えず変化させて、メッキ液の流れが滞らないようにメッキ液を流動させて、バイアホール４３の中に空洞が生じないようにメッキを成長させる。
【００４８】
次いで、上記メッキ装置からメッキ用治具１０で挟まれた半導体基板４１を取り出すと共に、メッキ用治具１０を半導体基板４１から取り外し、製造途中の半導体装置を図６（Ａ）に示す構造にする。図６に示すように、上記メッキ膜６２は、配線である金属膜４７を介して半導体素子又は配線４２に連結されている。次に、図６（Ａ）に示す構造を有する半導体装置から、フォトレジストマスク５８と、半導体基板４１の表側でフォトレジストマスク５８に対応する金属膜４７部分と、半導体基板４１の表側でフォトレジストマスク５８に対応するフォトレジスト４５部分を除去する。このようにして、残ったフォトレジスト４５部分、金属膜４７部分およびメッキ膜６２で、半導体基板４１の表面側では、半導体素子又は配線４２とバイアホール４３の壁面とを繋いで電流を流す構造を形成する一方、半導体基板４１の裏面では、スクライブライン４４に対応しない部分に広範囲にメッキ膜６２を形成して、図６（Ｂ）に示す半導体装置の要部の製造を完了する。上記半導体基板４１の裏面側のメッキ膜６２は、半導体素子又は配線４２で発生して、バイアホール４３中のメッキ膜６２部分を伝導した熱を、外部に放出する役割を担っている。
【００４９】
上記第２実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記バイアホール４３内にメッキ膜６２を成長させて、バイアホール４３内をメッキ膜６２で充填すると同時に、バイアホール４３内に成長されたメッキ膜６２と、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７とが連結される。したがって、バイホール４３内のメッキ膜６２と、半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７とのメッキ膜６２による配線を簡単に行うことができる。また、バイアホール４３内に成長させるメッキ膜６２を、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７に連結したので、半導体素子又は配線４２で発生した熱を金属膜４７およびメッキ膜６２を介して外部に放出することができて、半導体素子又は配線４２に熱による損傷が生じることを効果的に防止できる。
【００５０】
また、上記第２実施形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板４１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク５８を形成する際、半導体基板４１の裏側のフォトレジストマスク５８をスクライブライン４４の裏側付近のみ形成したので、半導体基板４１の裏面に形成されるメッキ膜６２の面積を大きくできる。したがって、半導体基板４１の裏面のメッキ膜６２の厚みの分だけ半導体装置の強度を増大させることができると共に、半導体基板４１の裏面側のメッキ膜６２から外部に放出される熱量が大きくなって、半導体装置の熱的な破壊を確実に防止できる。
【００５１】
尚、上記第２実施形態の半導体装置の製造方法では、バイアホール４３の内部に成長させるメッキ膜６２を、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７に連結したが、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の表側に形成された半導体素子に直接連結しても良い。また、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の裏面に形成された半導体素子または配線に連結しても良い。また、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の表面に形成された半導体素子または配線に連結すると同時に、上記バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の裏面に形成された半導体素子または配線に連結しても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、上記発明の半導体装置によれば、上記半導体基板の表面から裏面まで貫通する上記バイアホールを形成してから、この半導体基板を貫通しているバイアホールにメッキ液を流動させるようにしたので、メッキ液の流れが滞って開口部のメッキ膜がバイアホールを塞ぎ、バイアホールの内部に空洞が発生することが低減できる。したがって、メッキ液中の金属成分をバイアホール内に安定的に供給できて、メッキ膜がバイアホールの出入り口を塞ぎきる前に、バイアホール中を余すことなくメッキ膜で充填することができるので、このバイアホールに充填されたメッキ膜の放熱性を向上させることができる。
【００５３】
また、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程で、半導体基板の表面側と半導体基板の裏面側に同時にメッキ膜を成長させることができるので、半導体基板の裏面側にメッキ膜を形成する工程を省略できて、メッキ膜の成長に必要な作業時間とコストを大幅に低減できる。また、メッキ膜の成長レートを場所に寄らず均一にできるので、半導体基板表裏側のメッキ膜を薄くできて、半導体装置を薄くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図１に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図２に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図５】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図４に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図６】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図５に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図７】従来の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を説明する図７に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図９】従来の半導体装置の製造方法を説明する図８に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図９に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１，４１ 半導体基板
２，４２ 半導体素子又は配線
３，４３ バイアホール
１０ メッキ用治具
１２，６２ メッキ膜
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体基板を貫通したバイアホール内にメッキ膜が形成された半導体装置を製造する半導体装置の製造方法としては、半導体基板の表側または裏側に、電極、半導体素子または配線等の金属物を形成した後、半導体基板を貫通しているバイアホールの一方の貫通口に蓋をした状態で、バイアホール内部にメッキ膜を成長させる方法がある（例えば、特開平３−５８４２１号公報（特許文献１）、特開平８−７８４３７号公報（特許文献２））。これらの半導体装置の製造方法では、シリコン基板（Ｓｉ基板）や化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＧｅ基板、ＩｎＰ基板、ＩｎＧａＰ基板等）の表側と裏側に、片側づつメッキ膜を形成している。
【０００３】
以下にこれらの半導体装置の製造方法を、図７（Ａ）〜図１０（Ｃ）を用いて簡単に説明する。
【０００４】
先ず、図７（Ａ）に示すように、半導体基板７１の表側とバイアホール７３内部に金属膜７７を被着させた後、金属膜７７の上にメッキ保護用のレジスト７８を所定のパターンに形成し、次いで、半導体基板７１の表面の上方から半導体基板７１の表面に図７（Ｂ）に示す矢印Ｅ方向にメッキ液を流して、図８（Ａ）に示すように、バイアホール７３内にメッキ膜８２を形成する。尚、詳述しないが、図７（Ａ）において、７２は半導体素子又は配線、７４はスクライブラインである。
【０００５】
次に、上記レジスト７８および金属膜７７を除去して、製造途中の半導体装置を図８（Ｂ）に示すような状態にした後、図９（Ａ）に示すように、半導体基板７１の裏側とバイアホール７３における金属膜７７の最底部とが連通し、バイアホール７３が半導体基板７１を貫通した状態になるまで図９（Ａ）に矢印Ｆで示す方向から半導体基板７１の裏側を研磨する。その後、図９（Ｂ）に示すように、半導体基板７１の裏側に金属膜７９を被着させた後、その上にレジストマスク用のレジスト９８を所望パターンに形成する。
【０００６】
最後に、図１０（Ａ）に矢印Ｇで示す方向から半導体基板７１の裏面上にメッキ液を供給して、図１０（Ｂ）に示すように、メッキ膜１０２を半導体基板７１の裏面におけるバイアホール７３に対応する箇所の付近に形成した後、レジスト９８およびレジスト９８に対応する金属膜７９部分を除去して、バイアホール７３内部とバイアホール７３の開口部近傍に、メッキ膜８２，１０２を形成する。上記メッキ膜８２，１０２は一体でなく、半導体基板７１の表面側のメッキ膜８２と、半導体基板７１の裏面側のメッキ膜１０２とは、金属膜７７および金属膜７９を介して電気的に接続されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−５８４２１号公報
【特許文献２】
特開平８−７８４３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図７（Ａ）〜１０（Ｃ）でメッキ膜の成長方法が示される半導体装置の製造方法では、メッキ液の循環の仕組みの違いによって、メッキの成長レートがバイアホールの出入り口と内部とで異なり、バイアホール内がメッキ膜で充填される前に、出入り口のメッキ膜がバイアホールを塞いでしまい、バイアホール内に空隙が頻繁に発生するという問題がある。このことから、バイアホールに充填されたメッキ膜の容積が小さくなって、バイアホールに充填されたメッキ膜から外部に放出される熱量が小さくなり、半導体装置が熱的に損傷を受け易くなるという問題がある。
【０００９】
また、上記図７（Ａ）〜１０（Ｃ）でメッキ膜の成長方法が示される半導体装置の製造方法では、半導体基板７１の表側とバイアホール７３内にメッキ膜８２を形成する工程と、半導体基板７１の裏側とバイアホール７３の底とが連通するまで半導体基板７１の裏面側を研磨する工程と、半導体基板７１の裏側にメッキ膜１０２を形成させる工程とが必要になり、半導体基板７１の表面にメッキ膜８２を形成する工程と、半導体基板７１の裏面側にメッキ膜１０２を形成する工程とを別々に行う必要があるので、メッキ成長に費やす工数が多大になって、メッキ成長に費やす時間とコストが大きくなるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、バイアホール内に空隙が発生しにくくて、かつ、メッキ成長に費やす工数が少ない半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を貫通するバイアホールを形成する工程と、上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程とを備えることを特徴としている。
【００１２】
上記発明の半導体装置の製造方法によれば、上記半導体基板を貫通する上記バイアホールを形成してから、このバイアホールにメッキ液を流動させるようにしたので、バイアホールの一方の開口部を塞いだ状態でメッキ膜を成長させる従来の方法と異なり、メッキ液の流れが停滞して滞ることがない。したがって、開口部のメッキ膜がバイアホールを塞いで、バイアホール内に空洞が発生することを低減できるので、バイアホール中を殆んど余すことなくメッキ金属で充填することができて、このバイアホールに充填されたメッキ金属から外部に放出される熱量を大きくできて、半導体装置の熱的な破壊を防止できる。
【００１３】
また、上記発明の半導体装置の製造方法によれば、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程で、半導体基板の表面側と半導体基板の裏面側にも同時にメッキ膜を成長させることができるので、半導体の基板裏側にメッキ膜を形成する工程を省略できる。したがって、メッキ膜を形成するときの工数が大幅に少なくなるので、メッキ膜の成長に要する作業時間とコストを大幅に小さくできる。
【００１４】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記バイアホールの内面に金属膜を形成する工程を備えることを特徴としている。
【００１５】
上記実施形態によれば、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記バイアホールの内面に金属膜を形成する工程を備えるので、上記バイアホールの内面に形成された金属膜上に、メッキ膜を被着性良く確実かつ迅速に成長させることができる。
【００１６】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法では、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程では、上記メッキ液の流動方向を、上記半導体基板の表面から裏面に向かう方向と、上記半導体基板の裏面から表面に向かう方向とに所定時間ごとに交互に切り替えて、上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内に上記メッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填することを特徴としている。
【００１７】
上記実施形態によれば、上記メッキ液の流動方向を、半導体基板の表面から裏面の方向と半導体基板の裏面から表面の方向との間に所定時間ごとに交互に切り替えて、上記メッキ液を上記バイアホールを通して流動させるようにしたので、上記バイアホールの表面および裏面の開口部と、内部とのメッキ膜の成長レートの差が小さくなって、バイアホール内部に空隙が出来ることを低減できて、メッキ膜中の金属成分を上記バイアホールの内部にまで安定的に供給できる。したがって、メッキ膜から放出される熱量を更に大きくできる。
【００１８】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記半導体基板の表側と上記半導体基板の裏側の少なくとも一方に、上記半導体基板を補強するための治具を取り付ける工程を備えることを特徴としている。
【００１９】
上記実施形態によれば、メッキ液をバイアホール中に流動させる前に、上記半導体基板の表側と上記半導体基板の裏側の少なくとも一方に、半導体基板を補強するための治具を取り付けるので、バイホール内にメッキ液を流動させたときに、半導体基板に流体外圧がかかっても、上記半導体基板が上記治具で支えられて補強される。したがって、半導体基板として、例えば、シリコン基板（Ｓｉ基板）や化合物半導体基板（ＧａＡｓ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＧｅ基板、ＩｎＰ基板、ＩｎＧａＰ基板等）といった強度が弱い半導体基板を使用した場合でも、バイホール内にメッキ液を流動させたときに、半導体基板が損傷することが防止できる。
【００２０】
また、一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する上記工程を行なうと同時に、上記バイアホール内に成長されたメッキ膜と、上記半導体基板の表側と裏側の少なくとも一方に形成された半導体素子または配線とを連結するメッキ膜を形成する工程を行うことを特徴としている。
【００２１】
上記実施形態によれば、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填すると同時に、上記バイアホール内に成長されたメッキ膜と、上記半導体基板の表側と裏側の少なくとも一方に形成された半導体素子または配線とが連結される。したがって、バイホール内のメッキ金属と、半導体素子または配線とのメッキ膜による配線を簡単に行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図３（Ｂ）は、半導体装置にメッキ膜を形成する本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【００２４】
先ず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側に電極もしくは複数の電極を備えた半導体素子又は配線２とスクライブライン４とを形成し、次いで、ドライエッチングなどの方法により半導体基板１の表側からバイアホール３を形成する。上記バイアホール３は、半導体基板１の表面に平行な方向の断面における一辺の長さａが１０μｍ〜５０μｍになっており、深さｂが２０μｍ〜１００μｍになっている。
【００２５】
次に、図１（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側に所定のパターンのフォトレジストマスク５を形成し、続けて、図１（Ｂ）に示すように、半導体基板１の裏面がバイアホール３の底に達するまで、すなわち、バイアホール３が半導体基板１を貫通するまで、半導体基板１の裏面側を図１（Ｂ）に矢印Ａで示す方向から研磨する。
【００２６】
この後、図１（Ｃ）に示すように、半導体基板１の表側および裏側の所定箇所とバイアホール３内にスパッタ法もしくは蒸着法を用いて金属膜７を被着し、更に、図２（Ａ）に示すように、半導体基板１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク８を、所定のパターンに両側マスクアライナー等を用いて半導体基板表側と裏側に同時に形成する。
【００２７】
その後、図２（Ｂ）に示すように、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、治具の一例としての絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付ける。上記メッキ用治具１０は、半導体基板１の表側に形成されたスクライブライン４と同じ間隔の網目を有し、かつ、メッキ膜を形成する近辺部のみ穴１７が開いている網目状の器具である。上記メッキ用治具１０は、穴１７以外の支柱部１１をスクライブライン４に対応するフォトレジストマスク８の部分に重ねた状態で、支柱部１１をフォトレジストマスク８に押し付けて、半導体基板１に取り付けられている。上記メッキ用治具１０は、メッキ液の流動を行う際、半導体基板１に掛かかる外圧である流体圧が、半導体基板１の厚を薄くして半導体基板強度を下げて半導体基板を破損させないように、半導体基板１に強度を与える役割を果たしている。
【００２８】
次に、メッキ用治具１０で挟まれた半導体基板１をメッキ装置内にセットして、半導体基板１の表側および裏側とバイアホール３の内部に形成された金属膜７の上に、バイアホール３を介してメッキ流を流して、電界メッキ法を用いて、半導体基板１の表面、半導体基板１の裏面およびバイアホール３内に、図３（Ａ）に示すような、断面Ｉ字状のメッキ膜１２を形成する。上記メッキ膜１２は、図１０（Ｃ）に示す金属膜７７，７９を介して繋がる従来の半導体装置のメッキ膜８２，１０２とは異なり、一体となっている。上記メッキ膜１２を形成するとき、上記メッキ流は、その流れの方向が図２に矢印Ｂに示す方向である半導体基板１の表側から裏側へ向かう方向と、この方向と逆の方向である裏側から表側へ向かう方向とに所定時間置きに切り替えられるようになっている。
【００２９】
最後に、半導体基板１を図示しないメッキ装置から取り外すと共に、メッキ用治具１０を半導体基板１から取り外して、製造途中の半導体装置を図３（Ａ）に示す状態にした後、更に、フォトレジストマスク８、バイアホール３の壁面に形成された部分以外の金属膜７およびフォトレジスト５を除去して、バイアホール３にメッキ膜１２を形成する。
【００３０】
上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板１の表面から裏面まで貫通するバイアホール３を形成してから、この貫通したバイアホール３にメッキ液を流動させるようにしたので、バイアホールの一方の開口部を塞いだ状態でメッキ膜を成長させる従来の方法と異なり、メッキ液の流れが停滞して滞ることがない。このことから、開口部のメッキ膜１２がバイアホール３を塞いで、バイアホール３の内部に空洞が発生することが低減できるので、バイアホール３中を殆ど余すことなくメッキ膜１２で充填することができて、メッキ膜１２から外部に放出される熱量を大きくできる。したがって、半導体装置の熱的な破壊を防止できる。
【００３１】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、バイアホール３内をメッキ膜１２で充填させる工程で、半導体基板１の表面側と半導体基板１の裏面側にも同時にメッキ膜１２を成長させることができるので、従来の方法で必要であった半導体基板の裏面側にメッキ膜を形成させる工程を省略できる。したがって、メッキ膜１２を形成するときに要する工数が大幅に少なくなるので、メッキ膜の成長に要する作業時間とコストが大幅に小さくなる。
【００３２】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、バイアホール３を形成する工程と、バイアホール３内をメッキ膜１２で充填する工程との間に、バイアホール３の内面に金属膜７を形成する工程を備えるので、バイアホール３の内面に形成された金属膜７に、メッキ膜１２を確実かつ迅速に成長させることができる。
【００３３】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、メッキ流をバイアホール３中に流動させる前に、半導体基板１の両面から挟み込むように、半導体基板１に強度を与えるためのメッキ用治具１０を取り付けたので、バイホール３の内部にメッキ液を流動させたときに半導体基板１に掛かる流体圧をメッキ用治具１０で受けることができる。したがって、バイホール３内部にメッキ液を流動させたときに半導体基板１が損傷することが防止できる。
【００３４】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記メッキ液の流動方向を、半導体基板１の表面から裏面の方向と半導体基板１の裏面から表面の方向との間に所定時間ごとに交互に切り替えて、上記メッキ液をバイアホール３を通して流動させるようにしたので、バイアホール３の表面および裏面の開口部と、内部とのメッキ膜１２の成長レートの差が小さくなって、バイアホール３内部に空隙が出来ることを防止できて、メッキ膜１２中の金属成分を上記バイアホール３の内部にまで安定的に供給できる。したがって、メッキ膜１２から放出される熱量を更に大きくできる。
【００３５】
また、上記半導体装置によれば、半導体基板１の表面側に形成されたメッキ膜１２と、半導体基板１の裏面側に形成されたメッキ膜１２と、半導体基板１を貫通するように設けたバイアホール３内に形成されたメッキ膜１２とが一体で、これらのメッキ膜１２が同時に形成されているので、この半導体装置の製造に要する工数が小さくなって、この半導体装置の製造コストが小さくなる。
【００３６】
尚、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の表面側のみに半導体素子又は配線２が形成された半導体基板１のバイアホール３と、バイアホール３の両側の開口部の周辺とにメッキ膜１２を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板の裏面のみに半導体素子が形成された半導体基板や、または、半導体基板の表面と裏面の両方に半導体素子が形成された半導体基板におけるバイアホールと、バイアホールの両側の開口部の周辺とにメッキ膜を形成しても良い。
【００３７】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、メッキ液の流れの方向を、半導体基板１の表側から裏側へ向かう方向と、半導体基板１の裏側から表側へ向かう方向とに所定時間置きに切り替えて、バイアホール３にメッキ膜１２を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、メッキ液の流れを変えずに、メッキ液を半導体基板の表側から裏側へ向かう方向に流し続けるか、あるいは、メッキ液を半導体基板の裏側から表側へ向かう方向に流し続けて、バイアホールにメッキ膜を形成しても良い。
【００３８】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の表側と裏側を挟み込むように、絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を半導体基板１に取り付けて半導体基板１の両側から半導体基板１を補強するようにしたが、この発明の半導体装置の製造方法では、半導体基板の表面側と上記半導体基板の裏面側の内の片側のみに、治具の一例としてのメッキ用治具を取り付けて、半導体基板を補強するようにしても良い。
【００３９】
また、上記第１実施形態の半導体装置の製造方法では、半導体基板１の一方の表面（第１実施形態では、この一方の表面は半導体基板１の表側の表面）からバイアホール３を形成した後、半導体基板１の他方の表面（第１実施形態では、この他方の表面は半導体基板の裏側の表面）を研磨して、半導体基板１を貫通するバイアホール３を形成したが、この発明の半導体装置の製造方法では、例えば、ＶＢ法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｂｏａｔ Ｍｅｔｈｏｄ）を用いて予め半導体基板厚が薄い半導体基板を形成し、この半導体基板厚が薄い半導体基板に一気に半導体基板を貫通するバイアホールを形成しても良い。
【００４０】
（第２実施形態）
図４（Ａ）〜図６（Ｂ）は、半導体装置にメッキ膜を形成する本発明の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【００４１】
上記第２実施形態の半導体装置の製造方法では、第１実施形態の半導体装置の製造方法と共通の構成、作用効果および変形例については、説明を省略することにし、第１実施形態の半導体装置の製造方法と異なる構成、作用効果および変形例についてのみ説明を行うことにする。
【００４２】
以下に、図４（Ａ）〜図６（Ｂ）を用いて、第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する。
【００４３】
先ず、図４（Ａ）に示すように、半導体基板４１の表側に電極もしくは複数の電極を備えた半導体素子又は配線４２とスクライブライン４４とを形成し、次いで、ドライエッチングなどの方法により半導体基板４１の表側からバイアホール４３を形成する。上記バイアホール４３は、半導体基板１の表面と平行な方向の断面における一辺の長さａが１０μｍ〜５０μｍになっており、深さｂが２０μｍ〜１００μｍになっている。
【００４４】
次に、図４（Ａ）に示すように、半導体基板４１の表面側に形成された半導体素子又は配線４２の表面を覆わないように、フォトレジストマスク４５を形成した後、図４（Ｂ）に示すように、半導体基板４１の裏面がバイアホール４３の底に達するまで、すなわち、バイアホール４３が半導体基板４１を貫通するまで、図４（Ｂ）に矢印Ｃで示す方向から半導体基板４１の裏面を研磨する。
【００４５】
この後、図４（Ｃ）に示すように、半導体基板４１の表側および裏側とバイアホール４３内にスパッタ法もしくは蒸着法を用いて金属膜４７を被着する。この金属膜４７の一部分は、半導体素子又は配線４２の表面に直接接触するようになっており、半導体素子素子４２とバイアホール４３の壁面とが、金属膜４７を介して繋がっている。この後、図５に示すように、両側マスクアライナー等を用いて、半導体基板４１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク５８を同時に形成する。上記フォトレジストマスク５８は、半導体基板４１の表面側では、半導体素子又は配線４２におけるバイアホール４３側と反対側の隣接部からバイアホール４３に対して離れる方向に広範囲に形成されており、半導体基板４１の裏面側では、スクライブライン４４に対応する部分の付近のみに形成されている。
【００４６】
次に、図５に示すように、第１実施形態で使用したものと同様の構成を有する治具の一例としての絶縁性樹脂性のメッキ用治具１０を、第１実施形態の方法と同様の方法で半導体基板４１の表面および裏面に取り付けた後、メッキ用治具１０で挟まれた半導体基板４１を図示しないメッキ装置内にセットする。
【００４７】
この後、電界メッキを行って、半導体基板４１の表側および裏側と、バイアホール４３内とに形成された金属膜４７上にメッキ膜６２（図６（Ａ）参照）を形成する。電界メッキを行う際、メッキ液の流れを、図５に矢印Ｄで示す半導体基板４１の表側からバイアホール４３を通じて半導体基板４１の裏側の方向と、その方向の逆向きの方向である半導体基板４１の裏側からバイアホール４３を通じて半導体基板４１の表側の方向とに、所定時間起きに交互に切替えている。このようにして、メッキ液の流れを絶えず変化させて、メッキ液の流れが滞らないようにメッキ液を流動させて、バイアホール４３の中に空洞が生じないようにメッキを成長させる。
【００４８】
次いで、上記メッキ装置からメッキ用治具１０で挟まれた半導体基板４１を取り出すと共に、メッキ用治具１０を半導体基板４１から取り外し、製造途中の半導体装置を図６（Ａ）に示す構造にする。図６に示すように、上記メッキ膜６２は、配線である金属膜４７を介して半導体素子又は配線４２に連結されている。次に、図６（Ａ）に示す構造を有する半導体装置から、フォトレジストマスク５８と、半導体基板４１の表側でフォトレジストマスク５８に対応する金属膜４７部分と、半導体基板４１の表側でフォトレジストマスク５８に対応するフォトレジスト４５部分を除去する。このようにして、残ったフォトレジスト４５部分、金属膜４７部分およびメッキ膜６２で、半導体基板４１の表面側では、半導体素子又は配線４２とバイアホール４３の壁面とを繋いで電流を流す構造を形成する一方、半導体基板４１の裏面では、スクライブライン４４に対応しない部分に広範囲にメッキ膜６２を形成して、図６（Ｂ）に示す半導体装置の要部の製造を完了する。上記半導体基板４１の裏面側のメッキ膜６２は、半導体素子又は配線４２で発生して、バイアホール４３中のメッキ膜６２部分を伝導した熱を、外部に放出する役割を担っている。
【００４９】
上記第２実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上記バイアホール４３内にメッキ膜６２を成長させて、バイアホール４３内をメッキ膜６２で充填すると同時に、バイアホール４３内に成長されたメッキ膜６２と、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７とが連結される。したがって、バイホール４３内のメッキ膜６２と、半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７とのメッキ膜６２による配線を簡単に行うことができる。また、バイアホール４３内に成長させるメッキ膜６２を、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７に連結したので、半導体素子又は配線４２で発生した熱を金属膜４７およびメッキ膜６２を介して外部に放出することができて、半導体素子又は配線４２に熱による損傷が生じることを効果的に防止できる。
【００５０】
また、上記第２実施形態の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板４１の表側と裏側にメッキ保護用のフォトレジストマスク５８を形成する際、半導体基板４１の裏側のフォトレジストマスク５８をスクライブライン４４の裏側付近のみ形成したので、半導体基板４１の裏面に形成されるメッキ膜６２の面積を大きくできる。したがって、半導体基板４１の裏面のメッキ膜６２の厚みの分だけ半導体装置の強度を増大させることができると共に、半導体基板４１の裏面側のメッキ膜６２から外部に放出される熱量が大きくなって、半導体装置の熱的な破壊を確実に防止できる。
【００５１】
尚、上記第２実施形態の半導体装置の製造方法では、バイアホール４３の内部に成長させるメッキ膜６２を、半導体基板４１の表側に形成された半導体素子又は配線４２を覆っている配線である金属膜４７に連結したが、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の表側に形成された半導体素子に直接連結しても良い。また、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の裏面に形成された半導体素子または配線に連結しても良い。また、この発明の半導体装置の製造方法では、バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の表面に形成された半導体素子または配線に連結すると同時に、上記バイアホールの内部に成長させるメッキ膜を、半導体基板の裏面に形成された半導体素子または配線に連結しても良い。
【００５２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、上記発明の半導体装置によれば、上記半導体基板の表面から裏面まで貫通する上記バイアホールを形成してから、この半導体基板を貫通しているバイアホールにメッキ液を流動させるようにしたので、メッキ液の流れが滞って開口部のメッキ膜がバイアホールを塞ぎ、バイアホールの内部に空洞が発生することが低減できる。したがって、メッキ液中の金属成分をバイアホール内に安定的に供給できて、メッキ膜がバイアホールの出入り口を塞ぎきる前に、バイアホール中を余すことなくメッキ膜で充填することができるので、このバイアホールに充填されたメッキ膜の放熱性を向上させることができる。
【００５３】
また、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程で、半導体基板の表面側と半導体基板の裏面側に同時にメッキ膜を成長させることができるので、半導体基板の裏面側にメッキ膜を形成する工程を省略できて、メッキ膜の成長に必要な作業時間とコストを大幅に低減できる。また、メッキ膜の成長レートを場所に寄らず均一にできるので、半導体基板表裏側のメッキ膜を薄くできて、半導体装置を薄くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図２】第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図１に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図２に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図５】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図４に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図６】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する図５に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図７】従来の第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明する製造途中の半導体装置の断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造方法を説明する図７に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図９】従来の半導体装置の製造方法を説明する図８に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【図１０】従来の半導体装置の製造方法を説明する図９に続く製造途中の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１，４１ 半導体基板
２，４２ 半導体素子又は配線
３，４３ バイアホール
１０ メッキ用治具
１２，６２ メッキ膜
Claims (5)
- 半導体基板を貫通するバイアホールを形成する工程と、
上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程と
を備える半導体装置の製造方法。 - 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記バイアホールの内面に金属膜を形成する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程では、上記メッキ液の流動方向を、上記半導体基板の表面から裏面に向かう方向と、上記半導体基板の裏面から表面に向かう方向とに所定時間ごとに交互に切り替えて、上記バイアホールを通してメッキ液を流動させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記バイアホールを形成する工程と、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する工程との間に、上記半導体基板の表側と上記半導体基板の裏側の少なくとも一方に、上記半導体基板を補強するための治具を取り付ける工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記バイアホール内にメッキ膜を成長させて、上記バイアホール内をメッキ金属で充填する上記工程を行なうと同時に、上記バイアホール内に成長されたメッキ膜と、上記半導体基板の表側と裏側の少なくとも一方に形成された半導体素子または配線とを連結するメッキ膜を形成する工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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-
2003
- 2003-04-17 JP JP2003112699A patent/JP2004319821A/ja active Pending
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