JP2006114568A - Method for forming through electrode - Google Patents
Method for forming through electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006114568A JP2006114568A JP2004298108A JP2004298108A JP2006114568A JP 2006114568 A JP2006114568 A JP 2006114568A JP 2004298108 A JP2004298108 A JP 2004298108A JP 2004298108 A JP2004298108 A JP 2004298108A JP 2006114568 A JP2006114568 A JP 2006114568A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- conductor
- semiconductor substrate
- forming
- electrode
- etching
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 96
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 92
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 80
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 16
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 12
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000007772 electroless plating Methods 0.000 claims description 6
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 21
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 9
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004380 ashing Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法に関する。 The present invention relates to a method for forming a through electrode penetrating in a thickness direction of a semiconductor substrate.
従来、集積回路等が形成されたシリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐などの半導体基板に半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極を形成する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。このような貫通電極の形成方法において、半導体基板から電極を絶縁する構造を如何にして作るかが要点となる。図9を参照して、従来例を説明する。 Conventionally, a method of forming a through electrode penetrating in the thickness direction of a semiconductor substrate such as silicon, gallium arsenide, indium phosphide, or the like on which an integrated circuit or the like is formed is known (for example, see Patent Document 1). In such a method of forming a through electrode, the key point is how to make a structure that insulates the electrode from the semiconductor substrate. A conventional example will be described with reference to FIG.
図9(a)(b)に示すように、半導体からなる半導体基板10の一方の面(上面)に、エッチングマスク91を形成し、その開口92を通して半導体基板10に貫通しない凹部93を形成する。凹部93の形成は、エッチング加工の他、レーザ加工などにより形成される。その後、エッチングマスク91を除去して、図9(c)(d)に示すように、半導体基板10の上面及び凹部93の内面に、CVD法や熱酸化法などで酸化シリコン、窒化シリコンなどの絶縁膜94を堆積し、さらに絶縁膜94上にメッキ用のシード層96aを形成する。次に、図9(e)に示すように、シード層96aの上に銅などのメッキ層などの金属96を堆積し、凹部93内を絶縁膜94と金属96とで充填する。その後、図9(f)(g)に示すように、CMP(Chemical Mechanical polishing)等で半導体基板10の上面を平らに研磨して、その表面にスパッタ成膜法等により導電体95aを堆積する。
As shown in FIGS. 9A and 9B, an
その後、図9(h)(i)(j)に示すように、CMP等で裏面(下面)を研磨して下面に絶縁膜94を露出させ、さらに、半導体基板10の下面をエッチバックして下面に絶縁膜94の部分を突出させ(これにより、凹部93が貫通孔となる)た後、下面に絶縁膜97を形成する。その後、図9(k)(l)に示すように、下面の絶縁膜97と凹部93の底面を構成する絶縁膜94の両方をエッチングして開口98を形成し、金属96を露出させ、スパッタ成膜法等により下面に導電体99aを堆積する。最後に、導電体95a,99aをパターニングして、図9(m)に示すように、電極95、99を形成し、これらの表面電極95、貫通された凹部93内の金属96、及び下面電極99により、半導体基板10を厚み方向に貫通した貫通電極が形成される。
しかしながら、上述した図9や特許文献1に示されるような貫通電極の形成方法においては、半導体基板に加工される凹部の深さは基板の厚さより小さい値とされ、従って、基板を貫通させないようにする必要がある。この場合、凹部の深さがばらつくことにより、一番浅い凹部の絶縁膜が露出するまで研磨すると、一番深い凹部では絶縁膜までも研磨されてしまい、凹部内部の金属が露出して半導体基板に対する充分な絶縁距離を確保できなくなるという問題があり、工程数が多い上、工程管理が難しいという問題がある。
However, in the method of forming the through electrode as shown in FIG. 9 and
本発明は、上記課題を解消するものであって、工程数を削減でき、工程管理の容易な、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for forming a through electrode penetrating in the thickness direction of a semiconductor substrate, which can reduce the number of processes and can be easily managed.
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、前記半導体基板の一方の面にエッチングマスクを形成し、他方の面に前記半導体基板とはエッチングレートの異なるエッチングストップ層を形成する第1工程と、前記エッチングマスクの所定位置を開口し、この開口により露出した前記半導体基板の領域を前記エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、前記凹部の内面及び前記半導体基板の一方の面に絶縁膜を成膜した後、少なくとも前記凹部に導電体を形成する第3工程と、前記半導体基板の一方の面に前記導電体と電気的に接続させた第1配線導体を形成した後、前記凹部の底面を構成する前記エッチングストップ層を前記半導体基板の他方の面からエッチングし、前記凹部を開口して前記導電体を露出させる第4工程と、前記半導体基板の他方の面に前記露出した導電体と電気的に接続させた第2配線導体を形成する第5工程と、を含み、前記第1配線導体、導電体、及び第2配線導体により貫通電極を形成するものである。 To achieve the above object, according to a first aspect of the present invention, in the method for forming a through electrode penetrating in a thickness direction of a semiconductor substrate, an etching mask is formed on one surface of the semiconductor substrate, and the semiconductor is formed on the other surface. A first step of forming an etching stop layer having an etching rate different from that of the substrate, and a predetermined position of the etching mask is opened, and a region of the semiconductor substrate exposed through the opening is etched to the etching stop layer to form a recess. A second step of forming an insulating film on the inner surface of the recess and one surface of the semiconductor substrate, and then forming a conductor in at least the recess, and the first step on the one surface of the semiconductor substrate. After forming the first wiring conductor electrically connected to the conductor, the etching stop layer constituting the bottom surface of the recess is formed on the other side of the semiconductor substrate. A fourth step of opening the recess to expose the conductor, and forming a second wiring conductor electrically connected to the exposed conductor on the other surface of the semiconductor substrate. A through electrode is formed by the first wiring conductor, the conductor, and the second wiring conductor.
請求項2の発明は、請求項1に記載の貫通電極の形成方法において、前記第4工程は、前記導電体を露出させた後、前記導電体を少なくとも前記エッチングストップ層の表面と同一平面になるまで電気メッキにより延設する工程を含むものである。 According to a second aspect of the present invention, in the method for forming a through electrode according to the first aspect, in the fourth step, after the conductor is exposed, the conductor is at least flush with the surface of the etching stop layer. It includes a step of extending by electroplating until it becomes.
請求項3の発明は、請求項1に記載の貫通電極の形成方法において、前記第4工程は、前記導電体を露出させた後、前記導電体を少なくとも前記エッチングストップ層の表面と同一平面になるまで無電解メッキにより延設する工程を含むものである。 According to a third aspect of the present invention, in the method for forming a through electrode according to the first aspect, in the fourth step, after exposing the conductor, the conductor is at least flush with the surface of the etching stop layer. It includes a step of extending by electroless plating until it becomes.
請求項4の発明は、請求項1に記載の貫通電極の形成方法において、前記第5工程では、前記第2配線導体を電気メッキ又は無電解メッキにより形成するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the method for forming a through electrode according to the first aspect, in the fifth step, the second wiring conductor is formed by electroplating or electroless plating.
請求項5の発明は、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、前記半導体基板の一方の面にエッチングマスクを形成し、他方の面に前記半導体基板とはエッチングレートの異なるエッチングストップ層を形成する第1工程と、前記エッチングマスクの所定位置を開口し、この開口により露出した前記半導体基板の領域を前記エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、前記凹部の内面及び前記半導体基板の一方の面に絶縁膜を成膜した後、少なくとも前記凹部に導電体を形成する第3工程と、前記半導体基板の一方の面に前記導電体と電気的に接続させた第1配線導体を形成した後、前記半導体基板の他方の面に第2配線導体を形成し、前記凹部の底面を構成する前記エッチングストップ層を前記半導体基板の他方の面から前記第2配線導体とともにエッチングし、前記凹部を開口して前記導電体を露出させる第4工程と、前記半導体基板の他方の面における前記露出した導電体と前記第2配線導体を電気的に接続する第5工程と、を含み、前記第1配線導体、導電体、及び第2配線導体により貫通電極を形成するものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the method of forming a through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate, an etching mask is formed on one surface of the semiconductor substrate, and an etching rate different from that of the semiconductor substrate is formed on the other surface. A first step of forming a stop layer; a second step of opening a predetermined position of the etching mask; and etching a region of the semiconductor substrate exposed through the opening to the etching stop layer to form a recess; and the recess An insulating film is formed on the inner surface of the semiconductor substrate and one surface of the semiconductor substrate, and then a third step of forming a conductor in at least the concave portion is electrically connected to the conductor on one surface of the semiconductor substrate. After forming the first wiring conductor, the second wiring conductor is formed on the other surface of the semiconductor substrate, and the etching stop layer constituting the bottom surface of the recess is formed. Etching together with the second wiring conductor from the other surface of the semiconductor substrate, opening the recess to expose the conductor, and exposing the exposed conductor and the first on the other surface of the semiconductor substrate. A fifth step of electrically connecting two wiring conductors, and forming a through electrode by the first wiring conductor, the conductor, and the second wiring conductor.
請求項6の発明は、請求項5に記載の貫通電極の形成方法において、前記第4工程では、前記第2配線導体を前記エッチングストップ層をエッチングするためのエッチングマスクとして使用するものである。 According to a sixth aspect of the invention, in the through electrode forming method according to the fifth aspect, in the fourth step, the second wiring conductor is used as an etching mask for etching the etching stop layer.
請求項7の発明は、請求項1乃至6いずれかに記載の貫通電極の形成方法において、前記第1工程は、前記エッチングストップ層を補強する補強膜を積層する工程を含むものである。 A seventh aspect of the invention is the method for forming a through electrode according to any one of the first to sixth aspects, wherein the first step includes a step of laminating a reinforcing film that reinforces the etching stop layer.
請求項1の発明によれば、半導体基板よりもエッチングレートの小さい絶縁膜からなるエッチングストップ層を設けることにより、半導体基板のエッチングが終了した後、エッチングストップ層におけるエッチングを停止できるので、エッチング工程の工程管理が容易となり、エッチングストップ層を貫通することなく半導体基板本体に貫通孔を形成でき、貫通電極構造を形成するための凹部の深さのばらつきの問題も解消される。また、エッチングストップ層により凹部の底部を形成する絶縁膜とすることができるので、従来例における、凹部の絶縁膜を露出させるための研磨工程を削減することができ、貫通電極形成の低価格化が図れる。さらに、凹部の絶縁膜を半導体基板外部に突出させる従来例のような構造ではないので、半導体基板の他方の面にこのような突出部が形成されず基板表面を略平坦にでき、半導体基板の実装や積層が簡易になるという効果がある。
According to the invention of
請求項2又は請求項3の発明によれば、絶縁膜を開口して露出した凹部内の導電体と電気的に接続する電極を形成する際、絶縁膜の開口を予め電気メッキ又は無電解メッキにより導電体を延設して埋めるので、絶縁膜の開口構造に対し良好なカバレッジにより確実な電気的接続が行えるとともに、ここに形成する電極を平坦な電極とすることができる。 According to the invention of claim 2 or claim 3, when forming the electrode that is electrically connected to the conductor in the recess exposed by opening the insulating film, the opening of the insulating film is previously electroplated or electrolessly plated. Thus, the conductor is extended and buried, so that reliable electrical connection can be achieved with good coverage to the opening structure of the insulating film, and the electrode formed here can be a flat electrode.
請求項4の発明によれば、第2配線導体の形成に電気メッキ又は無電解メッキを用いるので、絶縁膜の開口構造に対し良好なカバレッジにより確実な電気的接続のもとで配線のための導電体層を形成できる。このような導電体層により、任意サイズの平坦な電極を形成でき、また、配線と電極の同時形成ができる。また、第2配線導体の形成を絶縁膜の開口部周辺にとどめることにより、第2配線導体をパターニングすることなく貫通電極を構成する表面電極形状をバンプ形状とすることができ、バンプ形成工程を削減することが可能である。 According to the invention of claim 4, since the electroplating or electroless plating is used for forming the second wiring conductor, the wiring structure can be used for wiring under reliable electrical connection with good coverage with respect to the opening structure of the insulating film. A conductor layer can be formed. With such a conductor layer, a flat electrode of an arbitrary size can be formed, and a wiring and an electrode can be formed simultaneously. Further, by limiting the formation of the second wiring conductor to the periphery of the opening of the insulating film, the shape of the surface electrode constituting the through electrode can be changed to the bump shape without patterning the second wiring conductor, and the bump forming step can be performed. It is possible to reduce.
請求項5の発明によれば、請求項4の発明と同様の効果が奏される。
According to the invention of
請求項6の発明によれば、エッチングストップ層をエッチングするためのエッチングマスクを別途設ける必要がなく、従って工程削減ができ、また、第2配線導体の開口と開口位置が整合した開口を絶縁膜に設けることができる。 According to the invention of claim 6, it is not necessary to separately provide an etching mask for etching the etching stop layer, so that the number of processes can be reduced, and the opening in which the opening of the second wiring conductor is aligned with the opening position is provided with the insulating film. Can be provided.
請求項7の発明によれば、凹部形成後のエッチングストップ層の破損を防止でき、貫通電極形成の歩留まり向上が図れる。 According to the invention of claim 7, damage to the etching stop layer after forming the recess can be prevented, and the yield of forming the through electrode can be improved.
以下、本発明の半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a method of forming a through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
第1の実施形態を、図1、図2を参照して説明する。この第1の実施形態において、第1工程(S1、図2(a)(b))では半導体基板10にエッチングストップ層11とエッチングマスク12を形成し、第2工程(S2、図2(c))では半導体基板10にエッチングストップ層11まで凹部14を形成し、第3工程(S3、図2(d)(e))では凹部14に絶縁膜11aと導電体15を埋め込み、第4工程(S4、図2(f)〜(h))では凹部14底面の開口18に導電体15を露出させ、第5工程(S5、図2(i)(j))では導電体15と第2配線導体17aを接続して貫通電極を形成する。次に各工程毎に説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the first embodiment, in the first step (S1, FIGS. 2A and 2B), the
第1工程(S1)において、図2(a)に示すように、シリコン、ガリウムヒ素、インジウム燐などを基板材料とする半導体基板10の両面に半導体基板10とはエッチングレートの異なるエッチングストップ層11、例えば、熱酸化法やCVD法などにより酸化膜、窒化膜などの絶縁膜を堆積する。この場合、絶縁膜をエッチングストップ層11として機能させるため、絶縁膜のエッチングレートは半導体基板10のエッチングレートより小さなものに設定する。また、エッチングストップ層11は、その利用目的からすると、少なくとも半導体基板10の他方の面(図の下側面)に形成すればよいが、熱酸化法を用いた場合のように、半導体基板10の全表面にエッチングストップ層11と同じ層が形成されてもよい。次に、図2(b)に示すように、半導体基板10の一方の面(図の上側面)に、エッチングマスク12を形成し、パターニング処理とエッチング加工を経て絶縁膜を除去し、半導体基板10の厚み方向に貫通する貫通電極を形成する位置に、開口13を形成する。
In the first step (S1), as shown in FIG. 2A, an
第2工程(S2)において、図2(c)に示すように、前記開口13により露出した半導体基板10の領域を裏面の絶縁膜からなるエッチングストップ層11まで、エッチング加工により半導体基板10の厚さと同じ深さの凹部14を必要に応じて多数個形成する。この凹部14は、半導体基板10そのもに関する限り貫通しており、その貫通孔を絶縁膜で塞いだ構造になっている。
In the second step (S2), as shown in FIG. 2C, the thickness of the
第3工程(S3)において、図2(d)に示すように、アッシング(灰化)法等によりエッチングマスクを除去し、凹部14の側壁と底面にCVD法などにより酸化シリコンや窒化シリコンなどの絶縁膜11aを堆積する。次に、図2(e)に示すように、スパッタ法、真空蒸着法、メッキ法、プラズマ溶射法などのにより、少なくとも凹部14内に、アルミニウム、銅、金、銀、パラジウム、チタン、ニオブ、などの導電体15を堆積する。この場合、例えば、メッキ法による場合は、スパッタ法、真空蒸着法などでシード層を形成し、その後、メッキ工程を実施する。凹部14に金属を充填するには、メッキ工程の採用が望ましい。このよううなメッキ法として、例えば、米国特許5421987、及び米国特許6136707に開示されている、微細な穴の中でメッキ速度が促進され、平坦面ではメッキ速度が抑制されるように工夫されたJetsTechnologyと呼ばれるメッキ技術を適用できる。
In the third step (S3), as shown in FIG. 2D, the etching mask is removed by an ashing (ashing) method or the like, and silicon oxide, silicon nitride, or the like is formed on the side wall and bottom surface of the
第4工程(S4)において、図2(f)に示すように、半導体基板10の一方の面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)法などの平坦化法により、表面平坦部の絶縁膜(絶縁膜11a又はエッチングストップ層11の形成時に形成された絶縁膜と)が露出するように導電体15を研磨する。次に、図2(g)に示すように、平坦化された半導体基板10の一方の面に、メタルスパッタ法等により凹部14内の導電体15と電気的に接続するように金属膜を堆積して第1配線導体16aを形成する。その後、図2(h)に示すように、凹部14の底面を構成する絶縁膜(絶縁膜11aとエッチングストップ層11)を半導体基板10の他方の面からエッチング加工やレーザ加工等により加工して開口18を形成し、凹部14を開口して導電体15を露出させる。
In the fourth step (S4), as shown in FIG. 2 (f), one surface of the
第5工程(S5)において、図2(i)に示すように、半導体基板10の他方の面にメタルスパッタ法等により金属膜を堆積して、開口18によって露出した凹部14内の導電体15と電気的に接続させた第2配線導体17aを形成する。その後、図2(j)に示すように、半導体基板10の一方の面における第1配線導体16a、他方の面における第2配線導体17aに対して、メタルRIE(反応性イオンエッチング)等によるパターニング処理を施して、第1電極16、凹部14内の導電体15、及び第2電極17による貫通電極が完成する。
In the fifth step (S5), as shown in FIG. 2I, a metal film is deposited on the other surface of the
(第2の実施形態)
第2の実施形態を、図3、図4を参照して説明する。第2の実施形態における第1乃至第3工程(S11〜S13)は、上述の第1の実施形態における第1乃至第3工程(S1〜S3)と同じであり、説明を省略する。第2の実施形態において、第4工程(S14、図4(a)(b))では凹部14底面の開口18に導電体15を露出さた後、導電体15を延設した延設導電体15aを形成し、第5工程(S15、図4(c)(d))では延設導電体15aと第2配線導体を接続して貫通電極を形成する。次に各工程毎に説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. The 1st thru | or 3rd process (S11-S13) in 2nd Embodiment is the same as the 1st thru | or 3rd process (S1-S3) in the above-mentioned 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the second embodiment, in the fourth step (S14, FIGS. 4A and 4B), the
第4工程(S14)において、図4(a)に示すように、上述と同様に凹部14を開口して開口18から導電体15を露出させる。次に、図4(b)に示すように、露出した凹部14底面の導電体15をシードとして電解メッキを行い、又は導電体15を陰極として電気メッキを行って、少なくともエッチングストップ層11の平坦な外表面と同一平面になるまで、凹部14内の導電体15を延設する。
In the fourth step (S14), as shown in FIG. 4A, the
第5工程(S15)において、図4(c)に示すように、半導体基板10の他方の面にメタルスパッタ法等により金属膜を堆積して、開口18によって露出した凹部14内の導電体15と電気的に接続させた第2配線導体17aを形成する。その後、図4(d)に示すように、半導体基板10の一方の面における第1配線導体16a、他方の面における第2配線導体17aに対して、メタルRIE(反応性イオンエッチング)等によるパターニング処理を施して、第1電極16、凹部14内の導電体15、及び第2電極17による貫通電極が完成する。このように、凹部14内の導電体15と電気的に接続する電極を形成する際、絶縁膜の開口18を予め電気メッキ又は無電解メッキによる延設導電体15aにより埋めるので、ここに形成する第2電極17を平坦な電極とすることができる。
In the fifth step (S15), as shown in FIG. 4C, a metal film is deposited on the other surface of the
(第3の実施形態)
第3の実施形態を、図5を参照して説明する。第3の実施形態における工程の前半は、上述の第1の実施形態における第1乃至第3工程(S1〜S3)と同じであり、説明を省略する。第3の実施形態のその後の工程において、図5(a)に示すように、上述と同様に凹部14を開口して開口18から導電体15を露出させる。次に、図5(b)に示すように、露出した凹部14底面の導電体15をシードとして電解メッキを行い、又は導電体15を陰極として電気メッキを行って、導電体15を外部に延設して第2電極19を形成する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG. The first half of the steps in the third embodiment is the same as the first to third steps (S1 to S3) in the first embodiment described above, and a description thereof is omitted. In the subsequent steps of the third embodiment, as shown in FIG. 5A, the
すなわち、第3の実施形態では、上述の第2の実施形態における第4工程と第5工程とを1つの工程で済ませるものである。このような方法によると、第2配線導体の形成を絶縁膜の開口部周辺にとどめることにより、第2配線導体をパターニングすることなく貫通電極を構成する表面電極形状をバンプ形状とすることができ、バンプ形成工程を削減することが可能である。なお、第2電極19の積層厚aと絶縁膜上へのオーバラップ量bとの関係を略等しくa≒bとすると、第2電極19の外形寸法cを最適寸法にできる。
That is, in the third embodiment, the fourth step and the fifth step in the second embodiment described above are completed in one step. According to such a method, by forming the second wiring conductor only in the vicinity of the opening of the insulating film, the shape of the surface electrode constituting the through electrode can be changed to the bump shape without patterning the second wiring conductor. It is possible to reduce the bump forming process. If the relationship between the stacking thickness a of the
(第4の実施形態)
第4の実施形態を、図6、図7を参照して説明する。第4の実施形態における第1乃至第3工程(S21〜S23)は、上述の第1の実施形態における第1乃至第3工程(S1〜S3)と同じであり、説明を省略する。第4の実施形態において、第4工程(S24、図4(a)〜(d))では第1配線導体16aと第2配線導体17aを形成した後、凹部14の底面のエッチングストップ層11(絶縁膜)と第2配線導体17aを開口して導電体15を露出させ、第5工程(S25、図4(e)(f))では導電体15と第2配線導体17aを接続して貫通電極を形成する。次に各工程毎に説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIGS. The 1st thru | or 3rd process (S21-S23) in 4th Embodiment is the same as the 1st thru | or 3rd process (S1-S3) in the above-mentioned 1st Embodiment, and abbreviate | omits description. In the fourth embodiment, after forming the
第4工程(S24)において、図7(a)に示すように、第1の実施形態の図2(g)までと同工程により、平坦化された半導体基板10の一方の面に、メタルスパッタ法等により凹部14内の導電体15と電気的に接続するように金属膜を堆積して第1配線導体16aを形成する。その後、図7(b)に示すように、裏面にメタルスパッタ法等により第2配線導体17aを形成する。その後、図7(c)に示すように、第2配線導体17aをメタルRIE等によりエッチングして第2電極17、及び配線(不図示)をパターニングする。このとき、第2電極の中央部に開口18aを形成し、凹部14直下のエッチングストップ層11を露出させる。その後、図7(d)に示すように、第2電極の開口18aをエッチングマスクとして用いてエッチングストップ層11をエッチングして開口した凹部14の底部の開口18から導電体15を露出させる。
In the fourth step (S24), as shown in FIG. 7A, metal sputtering is performed on one surface of the flattened
第5工程(S25)において、図7(e)に示すように、開口18から露出した導電体15をシードとして電解メッキを行い、又は導電体15を陰極として電気メッキを行って、導電体15と第2電極17とをメッキ金属により電気的に接続する。その後、図7(f)に示すように、半導体基板10の一方の面の第1配線導体16aをメタルRIE等によりエッチングして、第1電極16、及び配線パターン(不図示)を形成する。これにより、第1電極16、凹部14内の導電体15、及び第2電極17からなる貫通電極が完成する。このような製法によると、エッチングストップ層11をエッチングするためのエッチングマスクを別途設ける必要がなく、従って工程削減ができ、また、第2配線導体の開口と開口位置が整合した開口を絶縁膜に設けることができる。
In the fifth step (S25), as shown in FIG. 7E, the electroplating is performed using the
(第5の実施形態)
第5の実施形態を、図8を参照して説明する。この第5実施形態は、第1の実施形態の図2(a)に示したエッチングストップ層11形成の後に、さらに補強膜21を積層する処理を追加した点が大きく異なる他は、上述の第1の実施形態と同様である。すなわち、この第5の実施形態において、第1工程(図8(a)〜(c))では半導体基板10の他方の面に形成したエッチングストップ層11の上にエッチングストップ層11を補強する補強膜21を積層するとともに半導体基板10の一方の面にエッチングマスク12とを形成し、第2工程(図8(d))では半導体基板10にエッチングストップ層11まで凹部14を形成し、第3工程(図8(e)(f))では凹部14に絶縁膜11aと導電体15を埋め込み、第4工程(図8(g)〜(i))では凹部14底面にエッチングストップ層11及び補強膜21を貫通して開口18を形成してこの開口18により導電体15を露出させ、第5工程(図8(j)(k))では導電体15と第2配線導体17aを接続して貫通電極を形成する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. The fifth embodiment is substantially the same as the above-described first embodiment except that a process of laminating a reinforcing
上述の補強膜21として、例えば、CVD法等により形成した絶縁膜、ポリシリコン膜、金属膜などを用いることができる。その他の詳細は、第1の実施形態で説明した内容と略同一であり説明を省略する。このような補強膜21を用いることにより、凹部14形成後のエッチングストップ層11の破損を防止でき、貫通電極形成の歩留まり向上を図ることができる。なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。例えば、凹部14内に導電性ペーストを充填して硬化させ、硬化した導電性ペーストをに導電体15としてもよい。
As the above-described reinforcing
10 半導体基板
11 エッチングストップ層
12 エッチングマスク
13 開口
14 凹部
15 導電体
18 開口
21 補強膜
11a 絶縁膜
16a 第1配線導体
18a 開口
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体基板の一方の面にエッチングマスクを形成し、他方の面に前記半導体基板とはエッチングレートの異なるエッチングストップ層を形成する第1工程と、
前記エッチングマスクの所定位置を開口し、この開口により露出した前記半導体基板の領域を前記エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、
前記凹部の内面及び前記半導体基板の一方の面に絶縁膜を成膜した後、少なくとも前記凹部に導電体を形成する第3工程と、
前記半導体基板の一方の面に前記導電体と電気的に接続させた第1配線導体を形成した後、前記凹部の底面を構成する前記エッチングストップ層を前記半導体基板の他方の面からエッチングし、前記凹部を開口して前記導電体を露出させる第4工程と、
前記半導体基板の他方の面に前記露出した導電体と電気的に接続させた第2配線導体を形成する第5工程と、を含み、前記第1配線導体、導電体、及び第2配線導体により貫通電極を形成することを特徴とする貫通電極の形成方法。 In the formation method of the through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate,
A first step of forming an etching mask on one surface of the semiconductor substrate and forming an etching stop layer having an etching rate different from that of the semiconductor substrate on the other surface;
A second step of opening a predetermined position of the etching mask and etching a region of the semiconductor substrate exposed through the opening to the etching stop layer to form a recess;
A third step of forming a conductor in at least the recess after forming an insulating film on the inner surface of the recess and one surface of the semiconductor substrate;
After forming the first wiring conductor electrically connected to the conductor on one surface of the semiconductor substrate, the etching stop layer constituting the bottom surface of the recess is etched from the other surface of the semiconductor substrate, A fourth step of opening the recess to expose the conductor;
Forming a second wiring conductor electrically connected to the exposed conductor on the other surface of the semiconductor substrate, the first wiring conductor, the conductor, and the second wiring conductor A method for forming a through electrode, comprising forming the through electrode.
前記半導体基板の一方の面にエッチングマスクを形成し、他方の面に前記半導体基板とはエッチングレートの異なるエッチングストップ層を形成する第1工程と、
前記エッチングマスクの所定位置を開口し、この開口により露出した前記半導体基板の領域を前記エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、
前記凹部の内面及び前記半導体基板の一方の面に絶縁膜を成膜した後、少なくとも前記凹部に導電体を形成する第3工程と、
前記半導体基板の一方の面に前記導電体と電気的に接続させた第1配線導体を形成した後、前記半導体基板の他方の面に第2配線導体を形成し、前記凹部の底面を構成する前記エッチングストップ層を前記半導体基板の他方の面から前記第2配線導体とともにエッチングし、前記凹部を開口して前記導電体を露出させる第4工程と、
前記半導体基板の他方の面における前記露出した導電体と前記第2配線導体を電気的に接続する第5工程と、を含み、前記第1配線導体、導電体、及び第2配線導体により貫通電極を形成することを特徴とする貫通電極の形成方法。 In the formation method of the through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate,
A first step of forming an etching mask on one surface of the semiconductor substrate and forming an etching stop layer having an etching rate different from that of the semiconductor substrate on the other surface;
A second step of opening a predetermined position of the etching mask and etching a region of the semiconductor substrate exposed through the opening to the etching stop layer to form a recess;
A third step of forming a conductor in at least the recess after forming an insulating film on the inner surface of the recess and one surface of the semiconductor substrate;
A first wiring conductor electrically connected to the conductor is formed on one surface of the semiconductor substrate, and then a second wiring conductor is formed on the other surface of the semiconductor substrate to constitute the bottom surface of the recess. Etching the etching stop layer from the other surface of the semiconductor substrate together with the second wiring conductor, opening the recess and exposing the conductor;
A fifth step of electrically connecting the exposed conductor and the second wiring conductor on the other surface of the semiconductor substrate, wherein the first wiring conductor, the conductor, and the second wiring conductor serve as a through electrode. Forming a through electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004298108A JP4400408B2 (en) | 2004-10-12 | 2004-10-12 | Formation method of through electrode |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004298108A JP4400408B2 (en) | 2004-10-12 | 2004-10-12 | Formation method of through electrode |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006114568A true JP2006114568A (en) | 2006-04-27 |
JP4400408B2 JP4400408B2 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=36382860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004298108A Expired - Fee Related JP4400408B2 (en) | 2004-10-12 | 2004-10-12 | Formation method of through electrode |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4400408B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187771A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Omron Corp | Structure of electrode portion |
CN105514019A (en) * | 2014-09-25 | 2016-04-20 | 欣兴电子股份有限公司 | Embedded conductive wiring production method |
-
2004
- 2004-10-12 JP JP2004298108A patent/JP4400408B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011187771A (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-22 | Omron Corp | Structure of electrode portion |
CN105514019A (en) * | 2014-09-25 | 2016-04-20 | 欣兴电子股份有限公司 | Embedded conductive wiring production method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4400408B2 (en) | 2010-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4250154B2 (en) | Semiconductor chip and manufacturing method thereof | |
TWI380402B (en) | Semiconductor interconnect air gap formation process | |
JP2001203316A5 (en) | ||
JP4456027B2 (en) | Method for manufacturing through conductor | |
CN102931154B (en) | Semiconductor apparatus | |
JP4581864B2 (en) | Method for forming through wiring on semiconductor substrate | |
JPH05206064A (en) | Manufacture of semiconductor device | |
TW201041035A (en) | Integrated circuit structure | |
WO2012176392A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JPH04290232A (en) | Formation method of groove-buried interconnection | |
JP2005203785A (en) | Method of manufacturing contact structure part | |
JP2007095743A (en) | Through-hole wiring and its manufacturing method | |
JPH0982804A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JP2007005401A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2006100571A (en) | Semiconductor device and its manufacturing method | |
JP2015002299A (en) | Funnel-shaped through electrode and manufacturing method therefor | |
JP2006222138A (en) | Method for forming through-electrode | |
JP4400408B2 (en) | Formation method of through electrode | |
CN115312451A (en) | Perforation of superconducting substrates | |
US20050274691A1 (en) | Etch method to minimize hard mask undercut | |
KR100449026B1 (en) | Method for manufacturing metal structure using trench | |
CN110767633A (en) | Capacitor structure with different depths and manufacturing method | |
US20110284936A1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
JPH118249A (en) | Manufacture of wiring | |
KR102442256B1 (en) | Method of manufacturing void-free through silicon via electrode |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070808 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090629 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090707 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091006 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091019 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |