JP2006339232A - Circuit board and its manufacturing method, and semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は回路基板およびその製造方法に関し、特に、回路素子が実装されてインターポーザーとして用いられる回路基板およびその製造方法に関する。更に、本発明はこのようか回路基板が採用された半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a circuit board and a manufacturing method thereof, and more particularly to a circuit board on which circuit elements are mounted and used as an interposer and a manufacturing method thereof. Furthermore, the present invention relates to a semiconductor device employing such a circuit board and a method for manufacturing the same.
従来に於いて回路装置は、例えば表面に導電路が形成された実装基板に、ICチップ等の半導体素子を搭載することにより形成されていた。実装基板上の導電路と、半導体素子とを接続する構造としては、フェイスアップおよびフェイスダウン(フリップチップ法)の2つの実装構造がある。 Conventionally, a circuit device has been formed by mounting a semiconductor element such as an IC chip on a mounting substrate having a conductive path formed on the surface thereof, for example. As a structure for connecting a conductive path on a mounting substrate and a semiconductor element, there are two mounting structures of face-up and face-down (flip chip method).
半導体素子が実装基板にフェイスアップで実装される場合は、半導体素子の裏面が実装基板に固着される。そして、半導体素子の上面に形成されたパッドと実装基板の導電路とは、金属細線によりワイヤボンディグされる。しかしながらワイヤボンディングを用いた接続方法では、金属細線を形成するための領域を半導体素子の周辺部に確保する必要があるため、半導体素子の実装に必要な面積が増大してしまう問題があった。 When the semiconductor element is mounted on the mounting board face up, the back surface of the semiconductor element is fixed to the mounting board. The pad formed on the upper surface of the semiconductor element and the conductive path of the mounting substrate are wire bonded by a thin metal wire. However, in the connection method using wire bonding, it is necessary to secure a region for forming a fine metal wire in the peripheral portion of the semiconductor element, and thus there is a problem that an area required for mounting the semiconductor element increases.
フェイスダウンにて半導体素子が実装基板に実装される場合は、下面に配置された半導体素子のパッド電極と実装基板上の導電路とは、半田バンプ等を用いて接続される。フェイスダウンにて半導体素子を実装することにより、実装に必要とされる面積を素子の大きさと同等にすることができる。しかしながら、実装基板と半導体素子とでは熱膨張係数が異なるので、両者を接合させる半田バンプには、温度変化に伴い熱応力が作用する。この熱応力により半田バンプにクラックが発生し、半導体素子の接続信頼性が低下してしまう問題があった。 When the semiconductor element is mounted on the mounting substrate face down, the pad electrode of the semiconductor element arranged on the lower surface and the conductive path on the mounting substrate are connected using solder bumps or the like. By mounting the semiconductor element face down, the area required for mounting can be made equal to the size of the element. However, since the thermal expansion coefficient is different between the mounting substrate and the semiconductor element, thermal stress acts on the solder bump that joins the two together with the temperature change. This thermal stress causes cracks in the solder bumps, resulting in a problem that the connection reliability of the semiconductor element is lowered.
この問題を解決するために、チップと同等の線膨張係数を持つインターポーザーを介して、半導体素子と実装基板とを接続する構造が提案されている。 In order to solve this problem, a structure for connecting a semiconductor element and a mounting substrate via an interposer having a linear expansion coefficient equivalent to that of a chip has been proposed.
図8の断面図を参照して、インターポーザーとしての回路基板を用いた半導体素子の接続構造を説明する。ここでは、多数のパッドを有するLSIチップである半導体素子101が、回路基板100を介して、実装基板104に実装されている。半導体素子101の裏面に位置するパッドと回路基板100とは、接続電極102により接続されている。また、実装基板104の上面に形成された導電路105と回路基板100とは、外部電極103により接続されている。更に、回路基板100の上面および裏面には、絶縁層107により絶縁された導電パターン106が形成されている。 A semiconductor element connection structure using a circuit board as an interposer will be described with reference to a cross-sectional view of FIG. Here, the semiconductor element 101 which is an LSI chip having a large number of pads is mounted on the mounting substrate 104 via the circuit substrate 100. The pad located on the back surface of the semiconductor element 101 and the circuit board 100 are connected by a connection electrode 102. Further, the conductive path 105 formed on the upper surface of the mounting substrate 104 and the circuit board 100 are connected by the external electrode 103. Furthermore, conductive patterns 106 insulated by an insulating layer 107 are formed on the upper surface and the back surface of the circuit board 100.
インターポーザーである回路基板100の材料として、熱膨張係数が実装基板104よりも半導体素子101に近い材料を採用すると、接続電極102に採用する熱応力が低減される。従って、接続電極102の熱応力に対する接続信頼性を向上させることができる。回路基板100の具体的な材料としては、樹脂、金属、セラミック等が採用される。回路基板100の材料として、シリコン等の半導体を採用した技術が特許文献1に記載されている。
しかしながら、回路基板100を用いた上述の構造では、導電パターン106と回路基板100との間に寄生容量や電圧低下が発生し、グランドが不安定になる事により半導体素子101の誤動作等を招く恐れがあった。具体的には、回路基板100はフローティング状態となっており、電位が固定されていない。従って、導電パターン106と回路基板100との間に電位差が生じ易く、両者の間に寄生容量が発生する。特に半導体素子101が数GHz程度の高周波にて動作する素子である場合、回路基板100に発生する寄生容量により素子の性能が低下してしまう問題が発生する。 However, in the above-described structure using the circuit board 100, a parasitic capacitance or a voltage drop occurs between the conductive pattern 106 and the circuit board 100, and the malfunction of the semiconductor element 101 may occur due to the ground becoming unstable. was there. Specifically, the circuit board 100 is in a floating state, and the potential is not fixed. Therefore, a potential difference is easily generated between the conductive pattern 106 and the circuit board 100, and a parasitic capacitance is generated between the two. In particular, when the semiconductor element 101 is an element that operates at a high frequency of about several GHz, there arises a problem that the performance of the element deteriorates due to parasitic capacitance generated in the circuit board 100.
更に、回路基板100ではノイズ対策が施されていないので、回路基板100を透過したノイズが半導体素子101に侵入して、半導体素子101が誤動作してしまう問題があった。特に、ノイズに敏感なアナログ回路が半導体素子101に形成された場合、外部から侵入したノイズにより、半導体素子101が誤動作してしまう恐れがあった。更に、半導体素子101から発生するノイズが、回路基板100を透過して外部に伝搬し、他の回路素子に悪影響を与えてしまう問題もあった。このような問題も、半導体素子101が高周波デバイスである場合顕著に発生する。 Further, since the circuit board 100 does not take measures against noise, there is a problem that noise transmitted through the circuit board 100 enters the semiconductor element 101 and causes the semiconductor element 101 to malfunction. In particular, when an analog circuit sensitive to noise is formed in the semiconductor element 101, the semiconductor element 101 may malfunction due to noise entering from the outside. Further, there is a problem that noise generated from the semiconductor element 101 is transmitted to the outside through the circuit board 100 and adversely affects other circuit elements. Such a problem also occurs remarkably when the semiconductor element 101 is a high-frequency device.
本発明は、上記問題点を鑑みてなされ、本発明の主な目的は、実装される回路素子との接続信頼性が確保され、更に、寄生容量の低減および、配線に依る電圧効果を抑止しノイズ対策が施された回路基板およびその製造方法、半導体装置およびその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the main object of the present invention is to ensure connection reliability with mounted circuit elements, and further to reduce parasitic capacitance and suppress voltage effects due to wiring. An object of the present invention is to provide a circuit board and a method for manufacturing the same, a semiconductor device, and a method for manufacturing the same.
本発明の回路基板は、半導体基板と、前記半導体基板を厚み方向に貫通して設けられた貫通電極と、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在し、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極とを具備することを特徴とする。 The circuit board of the present invention includes a semiconductor substrate, a through electrode provided so as to penetrate the semiconductor substrate in the thickness direction, the semiconductor substrate extending partway in the thickness direction, and electrically connected to the semiconductor substrate. And a connection electrode.
更に本発明は、半導体基板を貫通する貫通孔に埋設された貫通電極と、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔に埋設されて前記半導体基板と電気的に接続された接続電極とを具備する回路装置の製造方法に於いて、前記貫通孔よび前記接続孔を、前記半導体基板の一方の主面から行うエッチングにより形成することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a through electrode embedded in a through hole penetrating a semiconductor substrate, and a connection electrode embedded in a connection hole extending partway through the semiconductor substrate in the thickness direction and electrically connected to the semiconductor substrate. The through hole and the connection hole are formed by etching performed from one main surface of the semiconductor substrate.
更に、本発明の回路基板の製造方法は、半導体基板を用意する工程と、第1の開口部および前記第1の開口部よりも小さい第2の開口部を有するエッチングマスクにより、前記半導体基板の一方の主面を被覆する工程と、前記エッチングマスクを介して前記半導体基板を一方の主面からエッチングすることにより、前記半導体基板を貫通する貫通孔を第1の開口部から形成し、更に、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔を第2の開口部から形成する工程と、前記貫通孔の内部に導電材料を形成することにより貫通電極を形成し、前記接続孔の内部に導電材料を形成することにより、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。 Furthermore, the method for manufacturing a circuit board according to the present invention includes a step of preparing a semiconductor substrate, and an etching mask having a first opening and a second opening smaller than the first opening. A step of covering one main surface; and etching the semiconductor substrate from one main surface through the etching mask to form a through-hole penetrating the semiconductor substrate from the first opening; Forming a connection hole extending partway through the semiconductor substrate in the thickness direction from the second opening, and forming a through electrode by forming a conductive material inside the through hole; And forming a connection electrode electrically connected to the semiconductor substrate by forming a conductive material on the semiconductor substrate.
更に、本発明は、半導体基板を貫通する貫通孔に埋設された貫通電極と、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔に埋設されて前記半導体基板と電気的に接続された接続電極とを具備する回路装置の製造方法に於いて、前記貫通孔を、前記半導体基板の両主面から行うエッチングにより形成することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a through-electrode embedded in a through-hole penetrating a semiconductor substrate, and a connection electrically connected to the semiconductor substrate embedded in a connection hole extending partway through the semiconductor substrate in the thickness direction. In the method of manufacturing a circuit device including an electrode, the through hole is formed by etching performed from both main surfaces of the semiconductor substrate.
更に、本発明の回路基板の製造方法は、半導体基板を用意する工程と、前記半導体基板の一方の主面を、第1の開口部を設けた第1のエッチングマスクにより被覆し、前記半導体基板の他方の主面を、第2の開口部を設けた第2のエッチングマスクにより被覆する工程と、前記半導体を両主面からエッチングすることにより、前記第1の開口部および前記第2の開口部の両方からエッチングを進行させて前記半導体基板を貫通する貫通孔を形成し、前記第1の開口部または前記第2の開口部から進行するエッチングにより、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔を形成する工程と、前記貫通孔の内部に導電材料を形成することにより貫通電極を形成し、前記接続孔の内部に導電材料を形成することにより、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極を形成する工程とを具備することを特徴とする。 Furthermore, in the method for manufacturing a circuit board according to the present invention, a step of preparing a semiconductor substrate, one main surface of the semiconductor substrate is covered with a first etching mask provided with a first opening, and the semiconductor substrate Covering the other main surface with a second etching mask provided with a second opening, and etching the semiconductor from both main surfaces to thereby provide the first opening and the second opening. Etching is performed from both of the portions to form a through-hole penetrating the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate is extended partway in the thickness direction by etching proceeding from the first opening or the second opening. Forming an existing connection hole; forming a through electrode by forming a conductive material inside the through hole; and forming a conductive material inside the connection hole; Characterized by comprising the step of forming the connected connection electrode.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を用意し、複数のサイズの異なるエッチング領域を介してエッチングし、複数の孔を形成する半導体装置の製造方法であり、エッチング領域のサイズに起因するエッチングスピードの差により、第1の孔は前記半導体基板を貫通し、第2の孔は貫通させないようにしたことを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor substrate is prepared and etched through a plurality of etching regions having different sizes to form a plurality of holes, resulting from the size of the etching region. Due to the difference in etching speed, the first hole penetrates the semiconductor substrate and the second hole does not penetrate.
本発明の半導体装置は、半導体素子の基板と実質同一材料からなる半導体実装基板と、前記半導体実装基板を貫通する貫通電極を介して設けられる表電極および裏電極と、前記表電極に電気的に接続され、半導体実装基板に設けられた前記半導体素子とを有することを特徴とする。 A semiconductor device according to the present invention includes a semiconductor mounting substrate made of substantially the same material as a substrate of a semiconductor element, a front electrode and a back electrode provided through a through electrode penetrating the semiconductor mounting substrate, and an electrical connection to the front electrode. And the semiconductor element provided on the semiconductor mounting substrate.
本発明の回路基板および半導体装置によれば、半導体基板を厚み方向に途中まで貫通して設けた接続電極により、半導体基板とその表面に形成された導電パターンとを同電位にすることができる。従って、半導体基板と導電パターンとの間に発生する寄生容量を低減させることができる。そして、半導体全面を用いた接地により、接地インピーダンスを低減させる事ができる。加えて、接地回路を半導体基板とする事で導電路の配線密度を抑制し、信号伝播に伴う遅延を抑制できる。例えば、接続電極を介して半導体基板が接地電位に固定された場合は、接地電位に接続された導電パターンと半導体基板の間に寄生容量が発生することを防止することができる。更に、接続電極を介して半導体基板を接地電位等に接続可能なので、回路基板のシールド効果を向上させることができる。従って、外部からのノイズを遮断して、回路基板に実装される回路素子の動作を安定させることができる。そして、接地の安定は電気的動作を安定させ、高速動作の信頼性を向上する事ができる。その上、配線密度の抑制は等長配線などのタイミング調整の為に必要なエリアを確保し、さらなる高い信頼性を持った電気回路を実現できる。 According to the circuit board and the semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate and the conductive pattern formed on the surface thereof can be set to the same potential by the connection electrode provided through the semiconductor substrate halfway in the thickness direction. Accordingly, parasitic capacitance generated between the semiconductor substrate and the conductive pattern can be reduced. The ground impedance can be reduced by grounding using the entire semiconductor surface. In addition, by using the ground circuit as a semiconductor substrate, the wiring density of the conductive path can be suppressed, and the delay associated with signal propagation can be suppressed. For example, when the semiconductor substrate is fixed to the ground potential via the connection electrode, it is possible to prevent parasitic capacitance from being generated between the conductive pattern connected to the ground potential and the semiconductor substrate. Furthermore, since the semiconductor substrate can be connected to the ground potential or the like via the connection electrode, the shielding effect of the circuit board can be improved. Therefore, it is possible to block external noise and stabilize the operation of the circuit element mounted on the circuit board. The grounding stability can stabilize the electric operation and improve the reliability of the high-speed operation. In addition, the suppression of the wiring density can secure an area necessary for timing adjustment such as equal-length wiring, and an electric circuit with higher reliability can be realized.
本発明の製造方法によれば、接続電極および貫通電極が内部に形成される接続孔および貫通孔を、基板の一方の主面から行うエッチングにより形成することができる。具体的には、平面的な大きさの異なる第1の開口部および第2の開口部が設けられたエッチングマスクを用いて半導体基板をエッチングすることで、半導体基板に同時に貫通孔および接続孔が形成される。第1の開口部に対応する箇所に、半導体基板を貫通する貫通孔が形成される。第1の開口部よりも平面的に小さい第2の開口部に対応する箇所には、半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔が形成される。 According to the manufacturing method of the present invention, the connection hole and the through hole in which the connection electrode and the through electrode are formed can be formed by etching performed from one main surface of the substrate. Specifically, by etching the semiconductor substrate using an etching mask provided with a first opening and a second opening having different planar sizes, a through hole and a connection hole are simultaneously formed in the semiconductor substrate. It is formed. A through hole penetrating the semiconductor substrate is formed at a location corresponding to the first opening. A connection hole is formed at a location corresponding to the second opening that is smaller in plan than the first opening, extending partway through the semiconductor substrate in the thickness direction.
更に、本発明の製造方法によれば、基板の両方の主面からエッチングを行うことにより、接続孔および貫通孔を同時に形成することが可能となる。具体的には、第1の開口部を設けた第1のエッチングマスクにより基板の一主面を被覆し、第2の開口部を設けた第2のエッチングマスクにより基板の他主面を被覆する。第1の開口部および第2の開口部の両方から進行するエッチングにより、基板を貫通する貫通孔が形成される。また、第1の開口部または第2の開口部のいずれから進行するエッチングにより、接続孔が形成される。 Furthermore, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to simultaneously form the connection hole and the through hole by performing etching from both main surfaces of the substrate. Specifically, one main surface of the substrate is covered with a first etching mask provided with a first opening, and the other main surface of the substrate is covered with a second etching mask provided with a second opening. . Through-holes that penetrate the substrate are formed by etching that proceeds from both the first opening and the second opening. Further, the connection hole is formed by etching that proceeds from either the first opening or the second opening.
<第1の実施の形態>
本形態では、図1および図2を参照して、回路基板および半導体装置の構造を説明する。
<First Embodiment>
In this embodiment, a structure of a circuit board and a semiconductor device will be described with reference to FIGS.
図1を参照して、インターポーザーである回路基板10の構成を説明する。図1(A)は回路基板10の断面図であり、図1(B)は接続電極16が設けられた領域の拡大断面図であり、図1(C)は貫通電極13が設けられた領域の拡大断面図である。
With reference to FIG. 1, the structure of the
図1(A)を参照して、本形態の回路基板10は、半導体基板11と、半導体基板11を厚み方向に貫通して形成された貫通電極13と、半導体基板11を厚み方向に途中まで延在して半導体基板11と電気的に接続された接続電極16とを具備する。更に、半導体基板11の上面および裏面には、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15が形成されている。本形態に於いて回路基板10はインターポーザーとして用いられる。インターポーザーとは、半導体素子等の回路素子と実装基板との間に位置して、回路装置等を構成するために用いられる基板である。
Referring to FIG. 1A, a
半導体基板(半導体実装基板)11は、シリコン等の半導体から成る。半導体基板11の厚みは、例えば100μm〜200μm程度である。半導体基板11の材料としては、真性半導体または不純物半導体を採用することができる。特にP型またはN型の不純物で拡散された半導体基板を採用すれば、その基板の電気導電性や熱伝導性が高まり、金属基板の機能に近づく。つまりシールド機能、放熱機能等の色々な機能を半導体基板11に持たせることが可能となる。またグランド配線が設けられた場合、グランド配線と基板とを同電位にするができ、グランド配線に寄生する容量を無くすることも可能である。不純物半導体としては、ボロン等のP型不純物が導入されたP型半導体、リン等のN型不純物が導入されたN型半導体が採用される。不純物半導体を半導体基板11の材料として用いることで、半導体基板11の電気抵抗が低くなり電流が流れやすくなるので、接続電極16と半導体基板11との導通を容易にすることができる。 The semiconductor substrate (semiconductor mounting substrate) 11 is made of a semiconductor such as silicon. The thickness of the semiconductor substrate 11 is, for example, about 100 μm to 200 μm. As a material of the semiconductor substrate 11, an intrinsic semiconductor or an impurity semiconductor can be employed. In particular, when a semiconductor substrate diffused with P-type or N-type impurities is employed, the electrical conductivity and thermal conductivity of the substrate are increased, and the function of the metal substrate is approached. That is, the semiconductor substrate 11 can be provided with various functions such as a shield function and a heat dissipation function. Further, when the ground wiring is provided, the ground wiring and the substrate can be set to the same potential, and it is possible to eliminate the parasitic capacitance of the ground wiring. As the impurity semiconductor, a P-type semiconductor into which a P-type impurity such as boron is introduced, or an N-type semiconductor into which an N-type impurity such as phosphorus is introduced is employed. By using the impurity semiconductor as the material of the semiconductor substrate 11, the electrical resistance of the semiconductor substrate 11 is lowered and current flows easily, so that the connection electrode 16 and the semiconductor substrate 11 can be easily conducted.
更に、シリコンから成る半導体基板11は、LSIチップ等の半導体素子と同じ材料から成る。従って、実装される半導体素子の熱膨張係数と、回路基板10の熱膨張係数とは等しくなるので、両者の接続信頼性を向上させることができる。例えば、半導体チップは、フェイスアップ、フェイスダウンどちらでも実装が可能である。フェイスアップの場合は、金属細線やリード板等の接続手段を使って接続するため、接続手段と半導体素子との接続箇所の信頼性が向上する。例えばバンプ電極を用いて半導体素子をフリップチップ法により回路基板10の上面に実装する場合を考えると、両者を接続するバンプ電極に作用する熱応力は極めて小さくなり、接続信頼性が向上される。
Further, the semiconductor substrate 11 made of silicon is made of the same material as the semiconductor element such as an LSI chip. Therefore, since the thermal expansion coefficient of the semiconductor element to be mounted is equal to the thermal expansion coefficient of the
絶縁膜12は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜またはポリイミド等の樹脂膜から成り、半導体基板11の上面及び裏面を被覆している。絶縁膜12により、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15と、半導体基板11とが絶縁されている。また、貫通孔32の側面も絶縁膜12により被覆されている。更に、接続孔27、32に関しては、側面は絶縁膜12により被覆され、底面は半導体基板が露出するため、絶縁膜12により覆われていない。
The insulating film 12 is made of a resin film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or polyimide, and covers the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11. The insulating film 12 insulates the first
第1の導電パターン(表電極)14および第2の導電パターン(裏電極)15は、半導体基板11の上面および裏面に形成されている。これらの導電パターンは、銅を主材料とする金属から成る。またAl、Au等の他の金属材料でこれらの導電パターンを構成しても良い。第1の導電パターン14は、半導体基板11の上面に形成されて、半導体素子等が接続されるパッド(例えばダイパッドまたはボンディングパッド)や、パッドどうしを接続する配線等を形成している。第2の導電パターン15は、半導体形成領域の外から半導体基板11の裏面に延在されて、実装基板等との接続に用いられるパッドや、これらのパッドどうしを接続する配線等を形成している。2層からなる導電パターンが形成されるので、クロスオーバーも可能である。
The first conductive pattern (front electrode) 14 and the second conductive pattern (back electrode) 15 are formed on the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11. These conductive patterns are made of a metal whose main material is copper. Moreover, you may comprise these conductive patterns with other metal materials, such as Al and Au. The first
ここでは、単層の第1の導電パターン14および第2の導電パターン15が形成されているが、これらの導電パターンを多層に形成することも可能である。
Here, the first
貫通電極13は、半導体基板11を厚み方向に貫通して設けた貫通孔23に設けられた導電材料から成る。貫通電極13により、第1の導電パターン14と第2の導電パターン14とが接続される。貫通電極13と半導体基板11とは、貫通孔23の内壁に設けた絶縁膜12により絶縁されている。貫通電極13は、例えば、後述するメッキ法で形成され、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15と電気的に接続された金属膜により形成することができる。ここでは、幅(W1)が40μm程度の貫通孔23の内壁に、厚みが数μm程度の金属膜から成る貫通電極13が形成されている。また、貫通電極13に埋め込まれた導電材料により、貫通電極13を構成しても良い。
The through electrode 13 is made of a conductive material provided in a through hole 23 provided through the semiconductor substrate 11 in the thickness direction. The first
接続電極16は、半導体基板11の上面から厚み方向に途中まで延在する接続孔32に埋め込まれた導電材料から成る。接続電極16の最下部が、接続孔23の底面に露出する半導体基板11にオーミック接触することで、接続電極16と半導体基板11とは電気的に接続される。接続電極16を介して、第1の導電パターン14と半導体基板11とが電気的に接続される。接続電極16の幅W2は、貫通電極13と同等かそれ以下が好ましく、例えば40μm〜10μm程度に設定される。接続電極16の深さは、半導体基板11を貫通しない程度であれば良く、例えば100μm程度である。接続電極16は、第1の導電パターン14と一体に形成される金属膜により形成することができる。更に、接続孔32に導電材料が埋め込まれ、接続電極16が形成されている。例えば、図1(A)の貫通孔23の様に、側壁に薄膜を被着させる構造でも良い。接続電極16は、図1(B)に示すように接続孔32を完全に埋め込むタイプでも良いし、接続孔32の側壁に設けた金属膜から成るタイプでも良い。
The connection electrode 16 is made of a conductive material embedded in a connection hole 32 extending partway from the upper surface of the semiconductor substrate 11 in the thickness direction. The lowermost part of the connection electrode 16 is in ohmic contact with the semiconductor substrate 11 exposed at the bottom surface of the connection hole 23, whereby the connection electrode 16 and the semiconductor substrate 11 are electrically connected. The first
更に図1(B)を参照して、接続電極16は、バリヤ膜35を介して半導体基板11と接続される。バリヤ膜35を形成することにより、接続電極16の材料である銅(Cu)が、シリコンから成る半導体基板11に拡散してしまうのを防止することができる。バリヤ層35の材料としては、チタン(Ti)、チタンナイトライド(TiN)、チタンタングステン(TiW)、タンタルナイトライド(TaN)等の高融点金属や高融点金属を含んだ化合物が採用される。 Further, referring to FIG. 1B, the connection electrode 16 is connected to the semiconductor substrate 11 through the barrier film 35. By forming the barrier film 35, it is possible to prevent copper (Cu), which is the material of the connection electrode 16, from diffusing into the semiconductor substrate 11 made of silicon. As the material of the barrier layer 35, a refractory metal such as titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium tungsten (TiW), tantalum nitride (TaN), or a compound containing a refractory metal is employed.
接続電極17は、半導体基板11を裏面から厚み方向の途中まで延在して、半導体基板11と電気的に接続されている。接続電極17を介して、半導体基板11と第2の導電パターンとは電気的に接続されている。接続孔27の内部に形成される接続電極17の構造は、上述した接続電極16と同様である。 The connection electrode 17 extends from the back surface to the middle of the thickness direction from the back surface and is electrically connected to the semiconductor substrate 11. The semiconductor substrate 11 and the second conductive pattern are electrically connected via the connection electrode 17. The structure of the connection electrode 17 formed inside the connection hole 27 is the same as that of the connection electrode 16 described above.
ここでは、2つの接続電極16、17が、半導体基板11の両主面から形成されているが、何れか一方の主面からのみ接続電極が形成されても良い。即ち、半導体基板11の上面から接続電極16のみが形成されても良いし、半導体基板11の裏面から接続電極17のみが形成されても良い。 Here, the two connection electrodes 16 and 17 are formed from both main surfaces of the semiconductor substrate 11, but the connection electrodes may be formed only from one of the main surfaces. That is, only the connection electrode 16 may be formed from the upper surface of the semiconductor substrate 11, or only the connection electrode 17 may be formed from the back surface of the semiconductor substrate 11.
また接続電極16の構造は、後述するプロセスにより構成されるものであるが、通常の半導体プロセスで採用するコンタクトの如き構造でも良い。即ち、絶縁膜12のみが除去される程度の深さの接続孔32に、接続電極16Aが形成されても良い。 The structure of the connection electrode 16 is constituted by a process described later, but may be a structure such as a contact employed in a normal semiconductor process. That is, the connection electrode 16 </ b> A may be formed in the connection hole 32 having a depth enough to remove only the insulating film 12.
図1(C)を参照して、貫通電極13の構造を更に説明する。ここでは、貫通孔23下端付近の内壁に、内壁から半導体基板11の内部に向かった凹部24が形成されている。この構造は、後に示す図6に於いて、貫通孔23の内壁がオーバーエッチングされることにより形成される。この凹部24が設けられた部分の貫通孔23は、他の部分よりも幅が広くなっている。この凹部24にも充填されるように、貫通孔23の内部に貫通電極13が形成されることで、貫通電極13と貫通孔23内部の間にアンカー効果が発生し、貫通電極13が半導体基板11から剥がれにくい構造となっている。 With reference to FIG. 1C, the structure of the through electrode 13 will be further described. Here, a recess 24 is formed in the inner wall near the lower end of the through hole 23 from the inner wall toward the inside of the semiconductor substrate 11. This structure is formed by over-etching the inner wall of the through hole 23 in FIG. 6 shown later. The through hole 23 in the portion where the recess 24 is provided is wider than the other portion. By forming the through electrode 13 inside the through hole 23 so as to fill the recess 24, an anchor effect is generated between the through electrode 13 and the inside of the through hole 23, and the through electrode 13 is formed on the semiconductor substrate. 11 is difficult to peel off.
本形態では、接続電極16を介して第1の導電パターン14と半導体基板11とを電気的に接続することで、第1の導電パターン14と半導体基板11との間に発生する寄生容量を低減させることができる。具体的には、第1の導電パターン14は、絶縁膜12を介して半導体基板11の上面に形成されている。換言すると、第1の導電パターン14と半導体基板11との間には、誘電体としての絶縁膜12が位置している。従って、導電パターン14と半導体基板11との電位が異なると、電位差に応じた寄生容量が発生する。そこで、本形態では、半導体基板11と導電パターン14とを電気的に接続することで、両者の電位を等しくて寄生容量の発生を抑止している。寄生容量が低減されることにより、回路基板10に実装される回路素子の誤動作を防止することができる。以上の事項は、接続電極17を介して接続される半導体基板11と第2の導電パターン15についても同様である。
In this embodiment, the parasitic capacitance generated between the first
更に、半導体基板11は、接続電極17を介して接地電位に固定されることが好ましい。このことにより、接地電位と接続された第1の導電パターン(GNDライン)14と、半導体基板11との間に生じる寄生容量が無くなる。更にまた、半導体基板11を接地電位に接続すると、半導体基板11の電位を常に同電位(0V)に固定することができるので、半導体基板11の電位が変動することを防止することもできる。また、接地電位の替わりに、電源電位(Vcc)を採用しても良い。 Furthermore, the semiconductor substrate 11 is preferably fixed to the ground potential via the connection electrode 17. As a result, the parasitic capacitance generated between the first conductive pattern (GND line) 14 connected to the ground potential and the semiconductor substrate 11 is eliminated. Furthermore, when the semiconductor substrate 11 is connected to the ground potential, the potential of the semiconductor substrate 11 can always be fixed to the same potential (0 V), so that the potential of the semiconductor substrate 11 can be prevented from fluctuating. Further, a power supply potential (Vcc) may be employed instead of the ground potential.
また外部のGNDを半導体基板11に接続すれば、半導体基板11と接続される導電パターンが、安定してGND電位を維持できる。更にまた、半導体基板11のまとまった領域を接地電位にできるので、シールド効果が向上され、回路基板11を透過するノイズの伝搬が防止されている。特に半導体基板11全体をGNDに落とせば、ノイズの吸収、遮断に効果を有する。 Further, when an external GND is connected to the semiconductor substrate 11, the conductive pattern connected to the semiconductor substrate 11 can stably maintain the GND potential. Furthermore, since the grouped region of the semiconductor substrate 11 can be set to the ground potential, the shielding effect is improved and the propagation of noise transmitted through the circuit substrate 11 is prevented. In particular, if the entire semiconductor substrate 11 is dropped to GND, it is effective in absorbing and blocking noise.
図2(A)を参照して、本形態の回路基板がインターポーザーとして用いられたモジュール(半導体装置)を説明する。ここでは、回路基板10の上面に回路素子18が実装されることで、回路装置20Aが構成されている。回路基板11の裏面は、外部電極21を介して実装基板30の上面に形成された導電路31に固着されている。
With reference to FIG. 2A, a module (semiconductor device) in which the circuit board of this embodiment is used as an interposer will be described. Here, the circuit device 20 is configured by mounting the circuit element 18 on the upper surface of the
回路基板10の上面及び裏面に形成された第1の導電パターン14および第2の導電パターン15は、電気的に接続される領域を除いて、被覆層22により被覆されている。回路基板10の上面に於いては、回路素子18と接続される領域の第1の導電パターン14が、被覆層22から露出している。回路基板10の裏面に於いては、外部電極21が付着される箇所の第2の導電パターン15が被覆層22から露出している。
The first
回路素子18は回路基板10に実装される素子であり、抵抗、コンデンサまたは/およびコイル等の受動素子や、ダイオード、トランジスタ、IC、LSI等の能動素子を全般的に採用することができる。更に、複数個の回路素子18が回路基板10に実装されて、システム機能を一つの回路装置20Aで実現しても良い。また光センサ、圧力センサ、磁気センサ等のセンサ類が実装されても良い。
The circuit element 18 is an element mounted on the
半導体素子18Bは、フリップチップ法により、回路基板10の上面に形成された第1の導電パターン14に、バンプ電極19を介して接続されている。上述したように、回路基板10の基材である半導体基板11は、半導体素子の材料と同じようにシリコンから成る。従って、回路基板10と半導体素子18Bとの熱膨張係数は等しいことから、両者を接続するバンプ電極19に作用する熱応力は極めて小さくなり、接続信頼性が向上されている。また、半導体素子18Bと回路基板10との間には、両者の接続信頼性を更に向上される為に、アンダーフィル36が充填されても良い。
The semiconductor element 18B is connected via a bump electrode 19 to the first
本形態では、高周波で動作する半導体素子18Bの特性を劣化させずに、回路基板10の上面にて動作させることができる。高周波(例えば数GHz)で動作する半導体素子は寄生容量の悪影響を受けやすく、寄生容量により信号の遅延や劣化が発生する恐れがある。本形態では、上述した構成により、回路基板に発生する寄生容量を低減させることで、高周波の半導体素子にも対応可能となっている。また、このような形態の導電路(マイクロ・ストリップ・ライン)では、高速伝送で一般的な特性インピーダンスと整合する事で誘電損失を防止する事が可能になる。
In this embodiment, it is possible to operate on the upper surface of the
更に、半導体素子18Bと回路基板10との間に位置する絶縁材料を、低誘電材料とすることにより、半導体素子18Bと回路基板10との間に発生する寄生容量を低減させることが可能となる。ここでは、両者の間に位置している被覆層22およびアンダーフィル36を、低誘電材料であるブラックダイヤモンドまたはフッ化ポリイミドにて構成することで、寄生容量を低減させ、特性インピーダンスを整合させている。
Furthermore, by using an insulating material positioned between the semiconductor element 18B and the
また、実装基板のGNDラインが接続電極16を介して半導体基板11を安定したGND電位に固定したり、または外部からのGNDが直接半導体基板11に接続されることで半導体基板11を安定したGND電位に固定することができる。 Further, the GND line of the mounting substrate fixes the semiconductor substrate 11 to a stable GND potential via the connection electrode 16, or the GND from the outside is directly connected to the semiconductor substrate 11 to stabilize the semiconductor substrate 11. The potential can be fixed.
また、実装基板30の配線等から発生する不要輻射また半導体素子18から発生する不要輻射は、半導体基板11にて遮断することができる。例えばノイズに対して敏感なアナログ回路が設けられた半導体素子18Bも安定した動作を実現できる。 Further, unnecessary radiation generated from the wiring of the mounting substrate 30 or the like or unnecessary radiation generated from the semiconductor element 18 can be blocked by the semiconductor substrate 11. For example, the semiconductor element 18B provided with an analog circuit sensitive to noise can also realize a stable operation.
図2(B)を参照して、他の形態の回路装置20Bの構成を説明する。回路装置20Bでは、フェイスアップの状態で半導体素子18Bが回路基板10の上面に実装されている。また、半導体素子18Bが封止されるように回路基板10の上面に封止樹脂37が形成されている。このようにフェイスアップにて半導体素子18Bを実装した場合でも、上記した効果を得ることができる。
With reference to FIG. 2 (B), the structure of the circuit device 20B of another form is demonstrated. In the circuit device 20B, the semiconductor element 18B is mounted on the upper surface of the
半導体素子18Bの裏面は、接合材26を介して、回路基板10の上面に固着されている。半導体素子18Bの上面に形成された電極は、第1の導電パターン14と金属細線25を介して接続されている。
The back surface of the semiconductor element 18 </ b> B is fixed to the upper surface of the
半導体素子18Bの固着に用いる接合材26としては、上述したように低誘電材料が好ましい。このことにより、半導体素子18Bとその下方に位置する第1の導電パターン14との間に発生する寄生容量を低減させることができる。
As the bonding material 26 used for fixing the semiconductor element 18B, a low dielectric material is preferable as described above. Thereby, the parasitic capacitance generated between the semiconductor element 18B and the first
ここで、図2(A)に於いて、実装基板30として、ガラスエポキシ基板、セラミック基板、ガラス基板、金属基板、フレキシブル基板等が考えられる。しかしながら半導体基板11と半導体素子18Bは、Siにより構成され、Siの構成比率が高いことを考えると、実装基板30としては、フレキシブル基板が好ましい。更に、本図は、半導体基板11に回路素子が実装されたモジュールであるが、図2(B)の如く、樹脂で封止しても良い。 Here, in FIG. 2A, as the mounting substrate 30, a glass epoxy substrate, a ceramic substrate, a glass substrate, a metal substrate, a flexible substrate, or the like can be considered. However, considering that the semiconductor substrate 11 and the semiconductor element 18B are made of Si and the composition ratio of Si is high, the mounting substrate 30 is preferably a flexible substrate. Further, this figure shows a module in which circuit elements are mounted on the semiconductor substrate 11, but it may be sealed with resin as shown in FIG.
更には、半導体素子18としてメモリチップを採用し、メモリ容量の拡大を考慮し、チップを上層に何枚も積層したスタック構造でも良い。この際、メモリチップは、貫通電極でチップの表面からチップ裏面に電極が延在されたものを採用してスタックさせれば、コンパクトで信頼性の高いモジユールが実現できる。以上の点は、図2(B)でも同様である。 Furthermore, a stack structure in which a memory chip is employed as the semiconductor element 18 and a plurality of chips are stacked on the upper layer in consideration of expansion of the memory capacity may be employed. At this time, if the memory chip is stacked by using a through electrode extending from the front surface of the chip to the back surface of the chip, a compact and highly reliable module can be realized. The above points are the same as in FIG.
<第2の実施の形態>
本形態では、図3および図4を参照して、半導体基板11の一方の主面のみからエッチングを行うことで、上記した接続孔32および貫通孔23を同時に形成する回路基板の製造方法を説明する。
<Second Embodiment>
In this embodiment, with reference to FIGS. 3 and 4, a method of manufacturing a circuit board in which the connection hole 32 and the through hole 23 are simultaneously formed by etching only from one main surface of the semiconductor substrate 11 will be described. To do.
図3(A)を参照して、先ず、半導体基板11を用意して、開口部(エッチング領域)を設けたエッチングマスク40により半導体基板11の上面を被覆する。 Referring to FIG. 3A, first, a semiconductor substrate 11 is prepared, and the upper surface of the semiconductor substrate 11 is covered with an etching mask 40 provided with an opening (etching region).
半導体基板11は、シリコン等の半導体から成る厚みが100μmから400μm程度の基板である。上述したように、半導体基板11としては、不純物が基板内に拡散されたものが採用できる。 The semiconductor substrate 11 is a substrate made of a semiconductor such as silicon and having a thickness of about 100 μm to 400 μm. As described above, the semiconductor substrate 11 may be one in which impurities are diffused in the substrate.
エッチングマスク40は、一般には、ホトレジストを採用するが、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜を採用することができる。後のエッチング方法としてリアクティブイオンエッチング(RIE)を行う場合は、耐エッチング性に優れたシリコン酸化膜またはレジストが好適である。ここで、前もって半導体装置11の外周面を酸化膜により被覆しても良い。 The etching mask 40 generally employs a photoresist, but a silicon oxide film or a silicon nitride film can be employed. When reactive ion etching (RIE) is performed as a later etching method, a silicon oxide film or a resist excellent in etching resistance is preferable. Here, the outer peripheral surface of the semiconductor device 11 may be covered with an oxide film in advance.
第1の開口部41からは、貫通孔23が形成される領域が露出される。第1の開口部41の平面的な形状は、例えば円形または矩形であり、その幅W1は例えば40μm程度に形成される。 From the first opening 41, a region where the through hole 23 is formed is exposed. The planar shape of the first opening 41 is, for example, a circle or a rectangle, and its width W1 is, for example, about 40 μm.
第2の開口部42からは、接続孔27が形成される領域が露出される。第2の開口部42の幅W2は、第1の開口部W1よりも狭く、例えば10μm〜20μm程度である。 A region where the connection hole 27 is formed is exposed from the second opening 42. The width W2 of the second opening 42 is narrower than that of the first opening W1, and is, for example, about 10 μm to 20 μm.
図3(B)および図3(C)を参照して、次に、エッチングマスク40を介して半導体基板11をエッチングすることで、貫通孔23および接続孔27を形成する。本工程で行うエッチングとしては、プラズマエッチング、スパッタエッチング、RIE、ECR等のドライエッチングが採用される。これらのドライエッチングには、SF6、O2、C4F8等を含むエッチングガスが用いられる。ここでは、エッチングを半導体基板11の上面から下方に進行させている。また、ウェットエッチングにより、貫通孔23および接続孔27を形成しても良い。 With reference to FIG. 3B and FIG. 3C, next, the through hole 23 and the connection hole 27 are formed by etching the semiconductor substrate 11 through the etching mask 40. As etching performed in this step, dry etching such as plasma etching, sputter etching, RIE, or ECR is employed. For these dry etching, an etching gas containing SF 6 , O 2 , C 4 F 8 and the like is used. Here, etching proceeds downward from the upper surface of the semiconductor substrate 11. Further, the through hole 23 and the connection hole 27 may be formed by wet etching.
図3(B)にエッチングの途中段階に於ける半導体基板11の断面を示す。上述したように、第2の開口部42の幅は、第1の開口部41の1/4程度である。つまりサイズの大小により、エッチングスピードが異なり、狭い開口部42が浅く、広い開口部41が深くなる。 FIG. 3B shows a cross section of the semiconductor substrate 11 in the middle of etching. As described above, the width of the second opening 42 is about ¼ of the first opening 41. That is, the etching speed differs depending on the size, the narrow opening 42 is shallow, and the wide opening 41 is deep.
図3(C)を参照して、半導体基板11を厚み方向に貫通する貫通孔23が形成されるまで、エッチングマスク40を介して半導体基板11をエッチングする。前述したように、この段階では、第2の開口部42のエッチングレートが遅いために、接続孔27は半導体基板11の下面まで到達しない。即ち、接続孔27は、半導体基板11の厚み方向の途中まで延在している。 Referring to FIG. 3C, the semiconductor substrate 11 is etched through the etching mask 40 until the through hole 23 penetrating the semiconductor substrate 11 in the thickness direction is formed. As described above, at this stage, since the etching rate of the second opening 42 is low, the connection hole 27 does not reach the lower surface of the semiconductor substrate 11. That is, the connection hole 27 extends partway in the thickness direction of the semiconductor substrate 11.
本工程は、本発明のポイントであり、まず接続孔27として基板の途中で止めることで、半導体基板を所定の電位に固定する接続電極が形成できる。また第1の開口部41と第2の開口部42との大きさを異ならせることにより、深さ方向の進むエッチングレートが異なり、貫通孔23と接続孔27とを、一度のエッチングにより形成することができる。従って、貫通孔23と接続孔27とを別々の工程にて形成する必要が無いことから、製造コストを安くすることができる。 This step is a point of the present invention. First, the connection electrode for fixing the semiconductor substrate to a predetermined potential can be formed by stopping the connection hole 27 in the middle of the substrate. Further, by making the first opening 41 and the second opening 42 different in size, the etching rate in the depth direction is different, and the through hole 23 and the connection hole 27 are formed by one etching. be able to. Therefore, since it is not necessary to form the through hole 23 and the connection hole 27 in separate steps, the manufacturing cost can be reduced.
図4(A)を参照して、前記エッチングマスク40を取り除いた後、貫通孔23および接続孔27の内壁も含む半導体基板11の表面に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等から成る絶縁膜12を形成する。 Referring to FIG. 4A, after removing the etching mask 40, the insulating film 12 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 including the inner walls of the through hole 23 and the connection hole 27. Form.
図4(B)を参照して、次に、接続孔27の底部を被覆する絶縁膜12を除去することにより、半導体基板11が接続孔27の内部に露出する露出部28を形成する。接続孔27の底部を被覆する絶縁膜12のエッチングには、異方性エッチングが好ましい。つまり接続孔27の側壁よりも底部をエッチングするため、底部のみを露出させることができる。またエッチング方法によっては、表面の絶縁膜12を残し、接続孔27の底部及び側壁を被覆する絶縁膜12を取り除いても良い。このようにすれば後の接続電極のコンタクト抵抗を大きく低下できる。 Referring to FIG. 4B, next, by removing the insulating film 12 covering the bottom of the connection hole 27, the exposed portion 28 where the semiconductor substrate 11 is exposed inside the connection hole 27 is formed. For etching the insulating film 12 covering the bottom of the connection hole 27, anisotropic etching is preferable. That is, since the bottom part is etched rather than the side wall of the connection hole 27, only the bottom part can be exposed. Depending on the etching method, the insulating film 12 on the surface may be left and the insulating film 12 covering the bottom and side walls of the connection hole 27 may be removed. In this way, the contact resistance of the subsequent connection electrode can be greatly reduced.
エッチングマスクを用いる場合は、半導体基板11の主面に形成された絶縁膜12をエッチングマスク(不図示)にて被覆した後に、異方性ドライエッチングを行うことで、接続孔27の底部に位置する絶縁膜12を除去する。 In the case of using an etching mask, the insulating film 12 formed on the main surface of the semiconductor substrate 11 is covered with an etching mask (not shown), and then anisotropic dry etching is performed, so that it is positioned at the bottom of the connection hole 27. The insulating film 12 to be removed is removed.
エッチングマスクを用いない場合は、以下の方法が好ましい。つまり図面では絶縁膜12の膜厚は均一に示されているが、実際は、接続孔27の内部に形成される絶縁膜12は、半導体基板11の上面に形成される絶縁膜12よりも薄い。例えば、接続孔27の底部を被覆する絶縁膜12の厚みは、半導体基板11の上面に形成される絶縁膜12の半分程度である。従って、エッチングマスクを用いずにドライエッチングを半導体基板11の上面から一様に行うと、半導体基板11の上面に形成された絶縁膜12が除去される前に、接続孔27底部の絶縁膜12を除去することができる。 When an etching mask is not used, the following method is preferable. That is, although the thickness of the insulating film 12 is shown uniformly in the drawing, the insulating film 12 formed inside the connection hole 27 is actually thinner than the insulating film 12 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11. For example, the thickness of the insulating film 12 covering the bottom of the connection hole 27 is about half that of the insulating film 12 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11. Accordingly, when dry etching is performed uniformly from the upper surface of the semiconductor substrate 11 without using an etching mask, the insulating film 12 at the bottom of the connection hole 27 is removed before the insulating film 12 formed on the upper surface of the semiconductor substrate 11 is removed. Can be removed.
図4(C)を参照して、貫通孔23および接続孔27の内部、半導体基板11の上面および裏面が被覆されるように例えば銅(Cu)から成る金属膜29を形成する。 Referring to FIG. 4C, a metal film 29 made of, for example, copper (Cu) is formed so as to cover the inside of the through hole 23 and the connection hole 27 and the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11.
具体的には、先ず、銅(Cu)の拡散を防止するために、貫通孔23および接続孔27の内壁および半導体基板11の上面及び裏面にバリヤ層を形成する。このバリヤ層は、チタン(Ti)、チタンナイトライド(TiN)、チタンタングステン(TiW)、タンタルナイトライド(TaN)等からなり、スパッタ法またはCVD法等により形成される。更に、このバリヤ層の上面に、スパッタ法またはCVD法等により、厚みが数百nm程度の金属膜から成るシード層を形成し、このシード層を電極として用いて電解メッキを行うことで、厚みが数μm程度の金属膜29を形成する。 Specifically, first, a barrier layer is formed on the inner walls of the through holes 23 and the connection holes 27 and on the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11 in order to prevent the diffusion of copper (Cu). This barrier layer is made of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium tungsten (TiW), tantalum nitride (TaN), or the like, and is formed by sputtering or CVD. Further, a seed layer made of a metal film having a thickness of about several hundreds of nanometers is formed on the upper surface of the barrier layer by sputtering or CVD, and electrolytic plating is performed by using this seed layer as an electrode. A metal film 29 having a thickness of about several μm is formed.
ここでは、接続孔27は金属膜により埋め込まれているが、図4(C)の貫通孔13に示すように、接続孔27の側壁に薄膜の状態で形成されても良い。即ち、接続孔27の内壁が金属膜により被覆されて内部に空洞が形成されている状態でも良い。フィリングメッキ法を行うことにより、貫通孔23を金属膜29により埋め込んでも良い。また、内部に空洞が形成されている状態では、表面にCu膜があるため、Cuから成る金属膜29とは異なる導電材料(半田、WまたはAl)を、接続孔27および貫通孔23に埋め込んでも良い。 Here, although the connection hole 27 is embedded with a metal film, it may be formed in a thin film state on the side wall of the connection hole 27 as shown in the through hole 13 of FIG. That is, the inner wall of the connection hole 27 may be covered with a metal film to form a cavity inside. The through hole 23 may be filled with the metal film 29 by performing a filling plating method. In the state where the cavity is formed inside, since there is a Cu film on the surface, a conductive material (solder, W or Al) different from the metal film 29 made of Cu is embedded in the connection hole 27 and the through hole 23. But it ’s okay.
図4(D)を参照して、次に、半導体基板11の上面および裏面に形成された金属膜29をエッチング等によりパターニングすることで、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15を形成する。更に、電気的接続箇所を除いて、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15は、被覆樹脂により被覆される。上記の工程により、インターポーザーとして使用可能な回路基板が形成される。
4D, next, the first
ここでは、導電パターンが1層で構成されているが、この後絶縁膜の形成、導電材料の形成、パターニングを何回か繰り返し、積層された複数層の導電パターンを形成しても良い。 Here, the conductive pattern is composed of one layer, but thereafter, the formation of the insulating film, the formation of the conductive material, and the patterning may be repeated several times to form a plurality of stacked conductive patterns.
<第3の実施の形態>
本形態では、図5を参照して、他の形態の回路基板の製造方法を説明する。具体的には、半導体基板11の上面から内部に延在する接続電極16および下面から内部に延在する接続電極17を有する回路基板の製造方法を説明する。即ち、図1(A)に示す構造の回路装置10の製造方法を説明する。ここで、基本的な製造方法は、上述した第2の実施の形態と同様であるので、相違点を中心に説明する。
<Third Embodiment>
In this embodiment, a method for manufacturing a circuit board according to another embodiment will be described with reference to FIG. Specifically, a method of manufacturing a circuit board having a connection electrode 16 extending from the upper surface of the semiconductor substrate 11 to the inside and a connection electrode 17 extending from the lower surface to the inside will be described. That is, a method for manufacturing the
図5(A)を参照して、先ず、半導体基板11の一方の主面から貫通孔23および接続孔27を形成する。ここは、第2の実施の形態、特に図3(A)〜(C)の方法と同様であるので、省略する。 With reference to FIG. 5A, first, a through hole 23 and a connection hole 27 are formed from one main surface of the semiconductor substrate 11. Since this is the same as that of the second embodiment, particularly the method of FIGS.
図5(B)を参照して、次に、半導体基板11の他の主面から接続孔32を形成する。ここでは、半導体基板11の表裏を反転させて、上記の工程にて形成された接続孔27が半導体基板11の下面に位置している。そして、半導体基板11の下面は、エポキシ樹脂等から成る接着剤43を介して、ガラス等から成る支持基板44に接着される。 Next, referring to FIG. 5B, connection holes 32 are formed from the other main surface of the semiconductor substrate 11. Here, the front and back of the semiconductor substrate 11 are reversed, and the connection hole 27 formed in the above process is located on the lower surface of the semiconductor substrate 11. The lower surface of the semiconductor substrate 11 is bonded to a support substrate 44 made of glass or the like via an adhesive 43 made of epoxy resin or the like.
更に、開口部33を有するエッチングマスク34により、半導体基板11の上面を被覆する。ここでは、貫通孔23もエッチングマスク34により被覆され、本工程のエッチングから保護されている。エッチングマスク34に形成される開口部33の幅は、上記した第2の開口部42と同様に10μm程度である。 Further, the upper surface of the semiconductor substrate 11 is covered with an etching mask 34 having an opening 33. Here, the through hole 23 is also covered with the etching mask 34 and is protected from the etching in this step. The width of the opening 33 formed in the etching mask 34 is about 10 μm, similar to the second opening 42 described above.
エッチングマスク34を介して半導体基板11をエッチングすることで、開口部33からエッチングが進行して、接続孔32が形成される。貫通孔32の深さは半導体基板11を貫通しない程度に設定される。本工程では、貫通孔23を形成する際に行うエッチングと同様のドライエッチングが採用される。本工程が終了した後に、半導体基板11は支持基板44から分離される。 By etching the semiconductor substrate 11 through the etching mask 34, the etching proceeds from the opening 33, and the connection hole 32 is formed. The depth of the through hole 32 is set so as not to penetrate the semiconductor substrate 11. In this step, dry etching similar to the etching performed when forming the through hole 23 is employed. After this step is completed, the semiconductor substrate 11 is separated from the support substrate 44.
図5(C)を参照して、次に、半導体基板11の表面にシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜から成る絶縁膜12を形成する。具体的には、半導体基板11の上面および裏面が絶縁膜12により被覆されると共に、接続孔27、接続孔32および貫通孔23の内壁も絶縁膜12により被覆される。 Referring to FIG. 5C, next, an insulating film 12 made of a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface of the semiconductor substrate 11. Specifically, the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11 are covered with the insulating film 12, and the inner walls of the connection holes 27, the connection holes 32, and the through holes 23 are also covered with the insulating film 12.
一般に絶縁膜12を形成する場合は、例えばCVD法等の被膜が一般的である。この場合、チャンバー内のウェハテーブルに前記半導体基板11と成るウェハが載置されるため裏面には、膜が着かない。よってこの場合は、表と裏に分けて2回の成膜工程が必要になる。実質同じ条件で成膜すれば、接続孔27、32の側壁に形成される膜は、実質同じ膜厚で、表面と裏面の絶縁膜12の膜厚も実質同じである。しかし貫通孔23の側壁は、二度の成膜を経るため、接続孔27、28の膜厚よりも厚く形成される。 In general, when the insulating film 12 is formed, a film such as a CVD method is generally used. In this case, since the wafer to be the semiconductor substrate 11 is placed on the wafer table in the chamber, no film is deposited on the back surface. Therefore, in this case, two film forming steps are required for the front and back sides. If films are formed under substantially the same conditions, the films formed on the side walls of the connection holes 27 and 32 have substantially the same film thickness, and the film thicknesses of the front and back insulating films 12 are also substantially the same. However, the side wall of the through-hole 23 is formed to be thicker than the connection holes 27 and 28 because the film is formed twice.
そして図4(B)で説明したように、接続孔27および接続孔32の底部を被覆する絶縁膜12は、エッチングにより除去される。従って、接続孔27および接続孔32の底部には、半導体基板11が露出する。 4B, the insulating film 12 covering the bottoms of the connection hole 27 and the connection hole 32 is removed by etching. Therefore, the semiconductor substrate 11 is exposed at the bottoms of the connection hole 27 and the connection hole 32.
続いて図5(D)の如く貫通孔23および接続孔27、32の内部、半導体基板11の上面および裏面が被覆されるように、バリヤ層と金属膜を形成する。この具体的方法は、図4(C)の場合と同様である。 Subsequently, as shown in FIG. 5D, a barrier layer and a metal film are formed so as to cover the inside of the through hole 23 and the connection holes 27 and 32 and the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11. This specific method is the same as in the case of FIG.
ここでも、前述したように、チャンバー内のウェハテーブルに置いて、バリヤ膜を形成する場合は、貫通孔23に形成されるバリヤ膜は、接続孔27,32に形成されるバリヤ膜よりも厚く形成される。 Again, as described above, when the barrier film is formed on the wafer table in the chamber, the barrier film formed in the through hole 23 is thicker than the barrier film formed in the connection holes 27 and 32. It is formed.
またメッキで金属膜を形成する場合は、メツキ液に浸漬されるため、実質同じ膜厚で形成できる。そして金属膜およびバリヤ膜をパターニングすることで、半導体基板11の上面および裏面に、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15を形成する。本工程では、接続孔27、接続孔32および貫通孔23の内部にも導電膜が形成され、接続電極17、接続電極16および貫通電極13が形成される。
Further, when the metal film is formed by plating, it can be formed with substantially the same film thickness because it is immersed in the plating solution. Then, the first
<第4の実施の形態>
本形態では、図6を参照して、部分的に幅が広く形成された貫通電極13を有する回路基板の製造方法を説明する。
<Fourth embodiment>
In the present embodiment, a method for manufacturing a circuit board having a through electrode 13 that is partially formed wide will be described with reference to FIG.
図6(A)を参照して、先ず、半導体基板11をエッチングすることで、一方の端部、またはその近傍の幅が広く形成された貫通孔23と、実質ストレートの接続孔27を形成する。 Referring to FIG. 6A, first, the semiconductor substrate 11 is etched to form a through hole 23 having a wide width at one end or in the vicinity thereof and a substantially straight connection hole 27. .
本工程では、半導体基板11の上面は、第1の開口部41および第2の開口部42が形成されたエッチングマスク40により被覆されている。また、半導体基板11の下面は、接着剤43を介して支持基板44が接着されている。この状態で、エッチングマスク40を介して半導体基板11をエッチングすると、第1の開口部41および第2の開口部42を介してエッチングが進行する。このエッチングにより半導体基板11を貫通する貫通孔23が接着剤に到達した後に、更にオーバーエッチングを行うと、接着剤がエッチングマスクとなり、エッチングが横方向に進行し、貫通孔23の下端およびその近傍に凹部24が形成される。凹部24が形成された箇所の貫通孔23は、他の箇所よりも幅が広くなっている。また、第2の開口部42から進行するエッチングは、第1の開口部41から進行するエッチングよりもエッチングレートが低いので、半導体基板11の下面まで到達しない。またオーバーエッチングをしても接続孔27が半導体基板の下面に到達しない様な基板厚みに成っている。 In this step, the upper surface of the semiconductor substrate 11 is covered with an etching mask 40 in which the first opening 41 and the second opening 42 are formed. A support substrate 44 is bonded to the lower surface of the semiconductor substrate 11 with an adhesive 43. When the semiconductor substrate 11 is etched through the etching mask 40 in this state, the etching proceeds through the first opening 41 and the second opening 42. If the over-etching is further performed after the through-hole 23 penetrating the semiconductor substrate 11 reaches the adhesive by this etching, the adhesive becomes an etching mask, and the etching proceeds in the lateral direction, and the lower end of the through-hole 23 and the vicinity thereof. A recess 24 is formed on the surface. The through hole 23 at the location where the recess 24 is formed is wider than the other locations. Further, the etching that proceeds from the second opening 42 has a lower etching rate than the etching that proceeds from the first opening 41, and therefore does not reach the lower surface of the semiconductor substrate 11. Further, the thickness of the substrate is such that the connection hole 27 does not reach the lower surface of the semiconductor substrate even when overetching is performed.
図6(B)を参照して、まずエッチングマスク40を取り除いてから、接着剤を溶かして支持基板44を剥がす。その後に、接続孔27および貫通孔23の内壁を含む半導体基板11の表面に、絶縁膜12を形成する。全実施例に言える事であるか、絶縁膜12は、一般的にはCVD法で形成されるが、別の方法として熱酸化法で形成してもよい。 Referring to FIG. 6B, first, the etching mask 40 is removed, and then the adhesive is melted and the support substrate 44 is peeled off. Thereafter, the insulating film 12 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 including the inner walls of the connection hole 27 and the through hole 23. As can be said in all the embodiments, the insulating film 12 is generally formed by a CVD method, but may be formed by a thermal oxidation method as another method.
続いて、図4(B)で説明したように、エッチングにより、接続孔27の底部に位置する絶縁膜12を除去して、露出部28から半導体基板11を露出させる。 Subsequently, as described with reference to FIG. 4B, the insulating film 12 located at the bottom of the connection hole 27 is removed by etching, and the semiconductor substrate 11 is exposed from the exposed portion 28.
図6(C)を参照して、次に、半導体基板11の表面に金属膜29を形成する。接続孔27内部に金属膜29が形成されて接続電極16が形成される。 Next, referring to FIG. 6C, a metal film 29 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11. A metal film 29 is formed inside the connection hole 27 to form the connection electrode 16.
ここでは、まず半導体基板11を成膜チャンバーのテーブルに設け、上面からバリヤ層を形成する。ここでバリヤ層は、チタン(Ti)、チタンナイトライド(TiN)、チタンタングステン(TiW)、タンタルナイトライド(TaN)等からなり、スパッタ法またはCVD法等により形成される。よって半導体基板11の裏面を除いてバリヤ膜が形成される。 Here, first, the semiconductor substrate 11 is provided on a table in a deposition chamber, and a barrier layer is formed from the upper surface. Here, the barrier layer is made of titanium (Ti), titanium nitride (TiN), titanium tungsten (TiW), tantalum nitride (TaN), or the like, and is formed by sputtering or CVD. Therefore, a barrier film is formed except for the back surface of the semiconductor substrate 11.
続いて、ウェハテーブルに於いて、半導体基板11を反転させ、基板11の裏面からバリヤ膜を形成する。よって接続孔27、貫通孔23、基板の表、裏全てにバリヤ膜が形成される。しかし裏と表でバリヤ膜の成膜が実施されるので、貫通孔23内のバリヤ膜は、接続孔27よりも厚く形成される。 Subsequently, the semiconductor substrate 11 is inverted on the wafer table, and a barrier film is formed from the back surface of the substrate 11. Therefore, a barrier film is formed on all of the connection hole 27, the through hole 23, and the front and back of the substrate. However, since the barrier film is formed on the back and front, the barrier film in the through hole 23 is formed thicker than the connection hole 27.
続いて、バリヤ層をシード層として、Cuを電解メッキし、金属膜29を成膜する。そしてホトエッチンク法を採用して、所望のパターニングを行う。このとき、凹部24にも金属膜29が形成されるので、アンカー効果が発生し、貫通電極13と半導体基板11との密着強度が向上されている。 Subsequently, Cu is electroplated using the barrier layer as a seed layer to form a metal film 29. Then, a desired patterning is performed using a photoetching method. At this time, since the metal film 29 is also formed in the recess 24, an anchor effect is generated, and the adhesion strength between the through electrode 13 and the semiconductor substrate 11 is improved.
最後に、図6(D)を参照して、半導体基板11の上面及び裏面に形成された金属膜29をパターニングすることで、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15が形成される。ここも表、裏同時にパターニングは、実質不可能であるため、表と裏の二度に分けて行う。
Finally, referring to FIG. 6D, the first
<第5の実施の形態>
図7を参照して、第5の実施の形態を説明する。本形態では、半導体基板11の両主面からエッチングを行うことで、貫通孔および接続孔を形成する回路基板の製造方法を説明する。
<Fifth embodiment>
A fifth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a method for manufacturing a circuit board in which through holes and connection holes are formed by etching from both main surfaces of the semiconductor substrate 11 will be described.
図7(A)を参照して、先ず、半導体基板11の表面および裏面を、第1のエッチングマスク45および第2のエッチングマスク46により被覆する。
With reference to FIG. 7A, first, the front surface and the back surface of the semiconductor substrate 11 are covered with a
第1のエッチングマスク45には、2つの第1の開口部47、48が設けられ、第2のエッチングマスク46には、第2の開口部49、50が設けられる。第1の開口部47は、半導体基板11を貫通する貫通孔を形成するために設けられる。また、第1の開口部48は、半導体基板11の上面から途中まで延在する接続孔を形成するために設けられる。
The
第1の開口部47の幅(W1)と第1の開口部48の幅(W2)は同程度でよく、例えば10〜40μmである。本形態では、半導体基板11の上面及び裏面の両方から行うエッチングにより貫通孔を形成するので、半導体基板11の上面から進行するエッチングは、半導体基板11の厚み方向の中央部付近まで到達すればよい。 The width (W1) of the first opening 47 and the width (W2) of the first opening 48 may be approximately the same, for example, 10 to 40 μm. In this embodiment, since the through hole is formed by etching performed from both the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11, the etching that proceeds from the upper surface of the semiconductor substrate 11 only needs to reach the vicinity of the central portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 11. .
第2のエッチングマスク46には、2つの第2の開口部50、49が設けられている。第2の開口部50は、半導体基板11を貫通する貫通孔を設けるために形成され、その平面的な位置は、第1のエッチングマスク45に設けられた第1の開口部47と重畳している。このことにより、第1の開口部47から下方に進行するエッチングと、第2の開口部50から上方に進行するエッチングにより、貫通孔を形成することができる。
The
第2の開口部50の幅(W3)と第2の開口部49の幅(W4)は、同程度に形成され、例えば、10〜40μmである。更にまた、第2のエッチングマスク46に設けられる第2の開口部49、50の平面的な大きさは、第1のエッチングマスク45に設けられる第1の開口部47、48と同等でよい。
The width (W3) of the second opening 50 and the width (W4) of the second opening 49 are formed to be approximately the same, for example, 10 to 40 μm. Furthermore, the planar size of the second openings 49 and 50 provided in the
図7(B)を参照して、次に、第1のエッチングマスク45および第2のエッチングマスク46を介して半導体基板11をエッチングし、貫通孔23と、途中まで延在する接続孔27、32を形成する。
Referring to FIG. 7B, next, the semiconductor substrate 11 is etched through the
本形態では、半導体基板11の上面および裏面から同時にエッチングを行っても良いし、半導体基板11の一方の主面からエッチングを行った後に他方の主面からエッチングを行っても良い。 In this embodiment, etching may be performed simultaneously from the upper surface and the back surface of the semiconductor substrate 11, or etching may be performed from one main surface of the semiconductor substrate 11 and then etching from the other main surface.
上述したように、第1のエッチングマスク45に設けた第1の開口部47と、第2のエッチングマスクに設けた第2の開口部50とは、平面的な位置が一致している。従って、半導体基板11の上面及び裏面からエッチングを行うと、第1の開口部47から下方に進行するエッチングと、第2の開口部50から上方に進行するエッチングにより、半導体基板11を貫通する貫通孔23が形成される。第1の開口部47と第2の開口部50との大きさが等しく、両者の平面的な位置が一致している場合は、側面がストレート形状の貫通孔23が形成される。しかしながらホトマスクのずれで、貫通孔がずれて形成される場合がある。
As described above, the planar position of the first opening 47 provided in the
ここで、第1の開口部47または第2の開口部50のいずれ一方を、他方よりも大きく形成することで、両開口部の位置がずれて形成された場合でも貫通孔23を形成することができる。例えば、第1の開口部47の幅を100μmに形成し、第2の開口部50の幅を50μmに形成すると、両者の相対的な位置が40μm程度ずれて形成されても、第2の開口部50は、第1の開口部47の下方に位置する。従って、両開口部から進行するエッチングにより貫通孔23を形成することができる。 Here, by forming either the first opening 47 or the second opening 50 larger than the other, the through-hole 23 is formed even when the positions of both openings are shifted. Can do. For example, if the width of the first opening 47 is formed to 100 μm and the width of the second opening 50 is formed to 50 μm, even if the relative positions of both are formed shifted by about 40 μm, the second opening The part 50 is located below the first opening 47. Therefore, the through-hole 23 can be formed by etching that proceeds from both openings.
接続孔27は、第1のエッチングマスク45に設けた第1の開口部48から半導体基板11をエッチングして形成されている。接続孔27、32の深さは、基板11の厚みの半分よりも若干深くなる。
The connection hole 27 is formed by etching the semiconductor substrate 11 from the first opening 48 provided in the
図7(C)を参照して、次に、半導体基板11の表面に絶縁膜12を形成する。具体的には、接続孔27、接続孔32および貫通孔23の内壁も被覆されるように、半導体基板11の表面に絶縁膜12を形成する。更に、接続孔27および接続孔32の底面を被覆する絶縁膜12を除去して、それそれの底面から半導体基板11を露出させる。 Next, referring to FIG. 7C, an insulating film 12 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11. Specifically, the insulating film 12 is formed on the surface of the semiconductor substrate 11 so as to cover the inner walls of the connection holes 27, the connection holes 32, and the through holes 23. Further, the insulating film 12 covering the bottom surfaces of the connection holes 27 and the connection holes 32 is removed, and the semiconductor substrate 11 is exposed from the bottom surfaces thereof.
図7(D)を参照して、次に、半導体基板11の表面に金属膜を形成して、この金属膜をパターニングすることで、半導体基板11の上面および裏面に、第1の導電パターン14および第2の導電パターン15を形成する。接続孔27内部に金属膜が形成されることで、第1の導電パターン14と半導体基板11とを接続する接続電極16が形成される。接続孔32内部に金属膜が形成されることで、第2の導電パターン15と半導体基板11とを接続する接続電極17が形成される。更に、貫通孔23の内部には、第1の導電パターン14と第2の導電パターン15とを接続する貫通電極13が形成される。
Referring to FIG. 7D, next, a metal film is formed on the surface of the semiconductor substrate 11, and this metal film is patterned, whereby the first
10 回路基板
11 半導体基板
12 絶縁膜
13 貫通電極
14 第1の導電パターン
15 第2の導電パターン
16 接続電極
17 接続電極
18 回路素子
18A チップ素子
18B 半導体素子
19 バンプ電極
20A、20B 回路装置
21 外部電極
22 被覆層
23 貫通孔
24 凹部
25 金属細線
26 接合剤
27 接続孔
28 露出部
29 金属膜
30 実装基板
31 導電路
32 接続孔
33 開口部
34 エッチングマスク
35 バリヤ膜
36 アンダーフィル
37 封止樹脂
40 エッチングマスク
41 第1の開口部
42 第2の開口部
43 接着剤
44 支持基板
45 第1のエッチングマスク
46 第2のエッチングマスク
47、48 第1の開口部
49、50 第2の開口部
DESCRIPTION OF
Claims (28)
前記半導体基板を厚み方向に貫通して設けられた貫通電極と、
前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在し、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極とを具備することを特徴とする回路基板。 A semiconductor substrate;
A through electrode provided through the semiconductor substrate in the thickness direction;
A circuit board, comprising: a connection electrode that extends partway along a thickness direction of the semiconductor substrate and is electrically connected to the semiconductor substrate.
前記接続部を介して、前記導電パターンと前記半導体基板とを同電位にすることを特徴とする請求項1記載の回路基板。 A conductive pattern is formed on at least one main surface of the semiconductor substrate via an insulating layer,
The circuit board according to claim 1, wherein the conductive pattern and the semiconductor substrate are set to the same potential via the connection portion.
前記回路基板の他方の主面は実装基板に固着されることを特徴とする請求項1記載の回路基板。 A circuit element is fixed to one main surface of the circuit board,
The circuit board according to claim 1, wherein the other main surface of the circuit board is fixed to a mounting board.
前記貫通孔よび前記接続孔を、前記半導体基板の一方の主面から行うエッチングにより形成することを特徴とする回路基板の製造方法。 A circuit comprising a through electrode embedded in a through hole penetrating a semiconductor substrate, and a connection electrode embedded in a connection hole extending partway in the thickness direction of the semiconductor substrate and electrically connected to the semiconductor substrate In the manufacturing method of the device,
The method for manufacturing a circuit board, wherein the through hole and the connection hole are formed by etching performed from one main surface of the semiconductor substrate.
第1の開口部および前記第1の開口部よりも小さい第2の開口部を有するエッチングマスクにより、前記半導体基板の一方の主面を被覆する工程と、
前記エッチングマスクを介して前記半導体基板を一方の主面からエッチングすることにより、前記半導体基板を貫通する貫通孔を第1の開口部から形成し、更に、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔を第2の開口部から形成する工程と、
前記貫通孔の内部に導電材料を形成することにより貫通電極を形成し、前記接続孔の内部に導電材料を形成することにより、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極を形成する工程とを具備することを特徴とする回路基板の製造方法。 Preparing a semiconductor substrate; and
Covering one main surface of the semiconductor substrate with an etching mask having a first opening and a second opening smaller than the first opening;
By etching the semiconductor substrate from one main surface through the etching mask, a through hole penetrating the semiconductor substrate is formed from the first opening, and further, the semiconductor substrate is extended halfway in the thickness direction. Forming an existing connection hole from the second opening;
Forming a through electrode by forming a conductive material inside the through hole, and forming a connection electrode electrically connected to the semiconductor substrate by forming a conductive material inside the connection hole; A method of manufacturing a circuit board, comprising:
前記接続孔の底辺に位置する前記絶縁膜を除去した後に、前記接続電極を形成することで、前記半導体基板と前記接続電極とを電気的に接続させることを特徴とする請求項9または請求項10記載の回路基板の製造方法。 A step of covering the inner wall of the through hole and the connection hole with an insulating film;
10. The semiconductor substrate and the connection electrode are electrically connected by forming the connection electrode after removing the insulating film located at the bottom of the connection hole. 10. A method for manufacturing a circuit board according to 10.
前記貫通孔を、前記半導体基板の両主面から行うエッチングにより形成することを特徴とする回路基板の製造方法。 A circuit comprising a through electrode embedded in a through hole penetrating a semiconductor substrate, and a connection electrode embedded in a connection hole extending partway in the thickness direction of the semiconductor substrate and electrically connected to the semiconductor substrate In the manufacturing method of the device,
A method of manufacturing a circuit board, wherein the through hole is formed by etching performed from both main surfaces of the semiconductor substrate.
前記半導体基板の一方の主面を、第1の開口部を設けた第1のエッチングマスクにより被覆し、前記半導体基板の他方の主面を、第2の開口部を設けた第2のエッチングマスクにより被覆する工程と、
前記半導体を両主面からエッチングすることにより、前記第1の開口部および前記第2の開口部の両方からエッチングを進行させて前記半導体基板を貫通する貫通孔を形成し、前記第1の開口部または前記第2の開口部から進行するエッチングにより、前記半導体基板を厚み方向に途中まで延在する接続孔を形成する工程と、
前記貫通孔の内部に導電材料を形成することにより貫通電極を形成し、前記接続孔の内部に導電材料を形成することにより、前記半導体基板と電気的に接続された接続電極を形成する工程とを具備することを特徴とする回路基板の製造方法。 Preparing a semiconductor substrate; and
One main surface of the semiconductor substrate is covered with a first etching mask provided with a first opening, and the other main surface of the semiconductor substrate is covered with a second etching mask provided with a second opening. Coating with,
By etching the semiconductor from both main surfaces, etching proceeds from both the first opening and the second opening to form a through-hole penetrating the semiconductor substrate, and the first opening Forming a connection hole extending partway in the thickness direction of the semiconductor substrate by etching that proceeds from a portion or the second opening, and
Forming a through electrode by forming a conductive material inside the through hole, and forming a connection electrode electrically connected to the semiconductor substrate by forming a conductive material inside the connection hole; A method of manufacturing a circuit board, comprising:
前記接続孔の底辺に位置する前記絶縁膜を除去した後に、前記接続電極を形成することで、前記半導体基板と前記接続電極とを電気的に接続させることを特徴とする請求項13または請求項14記載の回路基板の製造方法。 A step of covering the inner wall of the through hole and the connection hole with an insulating film;
14. The semiconductor substrate and the connection electrode are electrically connected by forming the connection electrode after removing the insulating film located at the bottom of the connection hole. 14. A method for manufacturing a circuit board according to 14.
エッチング領域のサイズに起因するエッチングスピードの差により、
第1の孔は前記半導体基板を貫通し、第2の孔は貫通させないようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor substrate is prepared, etched through a plurality of etching regions having different sizes, and a plurality of holes are formed.
Due to the difference in etching speed due to the size of the etching area,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first hole penetrates the semiconductor substrate and the second hole does not penetrate.
前記第1の孔には、半導体基板の表および裏に形成予定のデバイス電極を電気的に接続する導電被膜が形成され、
前記第2の孔には、半導体基板の表または裏のGNDまたはVcc電極を半導体基板に接続する導電被膜が形成されることを特徴とする請求項20記載の半導体装置の製造方法。 At least the sides of the first hole and the second hole are insulated;
In the first hole, a conductive film that electrically connects device electrodes to be formed on the front and back of the semiconductor substrate is formed,
21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the second hole is provided with a conductive film for connecting a GND or Vcc electrode on the front or back of the semiconductor substrate to the semiconductor substrate.
前記半導体実装基板を貫通する貫通電極を介して設けられる表電極および裏電極と、
前記表電極に電気的に接続され、半導体実装基板に設けられた前記半導体素子とを有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor mounting substrate made of substantially the same material as the substrate of the semiconductor element;
A front electrode and a back electrode provided through a through electrode penetrating the semiconductor mounting substrate;
A semiconductor device comprising: the semiconductor element electrically connected to the surface electrode and provided on a semiconductor mounting substrate.
28. The semiconductor device according to claim 27, wherein the electrode fixed to GND or Vcc is connected to an exposed portion formed of a recessed portion of the semiconductor mounting substrate.
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