JP2009049336A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

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Kazuma Tanida
一真 谷田
Masahiro Sekiguchi
正博 関口
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device in which reduction of generating connection failures, or mechanical reliability in a feed-through connection part is improved by preventing wall-like adherent matters or residues of an organic mask in the bottom of a through hole when a feed-through wiring layer is formed on a semiconductor substrate. <P>SOLUTION: The semiconductor device is formed by coating the surface of the semiconductor substrate 2 having a through hole 3, with a first insulating layer 4 having an opening 4a whose diameter is smaller than that of the through hole 3 and by coating the surface with a first wiring layer 5 covering its opening 4a. The inside of the through hole 3 and the underside of the semiconductor substrate 2 are also coated with a second insulating layer 6, and therein with a metal mask layer 7 made of a high-resistance metal having the diffusion preventing function. The second insulating layer 6 and the metal mask layer 7 have openings 6a and 7a respectively whose diameter is identical with that of the opening 4a of the first insulating layer 4. A second wiring layer 8 is formed, and the through hole 3 is filled with it. The second wiring layer 8 is in contact with the inner side of the first wiring layer 5 through the openings 4a and 6a of the first insulating layer 4 and the second insulating layer 6. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法に係り、特に、半導体基板の表裏面の配線間を電気的に接続する貫通接続部を有する半導体装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a semiconductor device having a through connection portion for electrically connecting wirings on the front and back surfaces of a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.

半導体集積回路を用いたメモリデバイスにおいては、メモリ容量を高めるため、メモリチップ(半導体チップ)を多段に積重することが提案されている。半導体チップには表裏面を貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔内に導電体層が形成されるとともに、導電体層と導通する金属バンプがチップ裏面に設けられている。上段の半導体チップの金属バンプは下段の半導体チップの表面に形成された金属パッドに接合され、こうして上段のメモリチップの集積回路部分と下段のメモリチップの集積回路部分とが電気的に接続されている。   In memory devices using semiconductor integrated circuits, it has been proposed to stack memory chips (semiconductor chips) in multiple stages in order to increase the memory capacity. A through-hole penetrating the front and back surfaces is formed in the semiconductor chip, a conductor layer is formed in the through-hole, and metal bumps electrically connected to the conductor layer are provided on the back surface of the chip. Metal bumps of the upper semiconductor chip are bonded to metal pads formed on the surface of the lower semiconductor chip, and thus the integrated circuit portion of the upper memory chip and the integrated circuit portion of the lower memory chip are electrically connected. Yes.

このような貫通接続部を有する半導体装置として、従来から、半導体基板の裏面からエッチングにより貫通孔を形成し、この貫通孔内に形成した導通部により、半導体基板の表面と裏面の配線層間を電気的に接続した構造の装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   As a semiconductor device having such a through-connection portion, conventionally, a through hole is formed by etching from the back surface of the semiconductor substrate, and a conductive portion formed in the through hole electrically connects the wiring layer between the front surface and the back surface of the semiconductor substrate. An apparatus having a structure of being connected to each other has been proposed (for example, see Patent Document 1).

以下、従来の半導体装置について説明する。図5に示す従来の半導体装置100において、シリコンから成る半導体基板101は表裏面を貫通する貫通孔102を有し、この貫通孔102の内壁面から半導体基板101の裏面に亘って、絶縁膜(裏面側絶縁膜)103が形成されている。そして、貫通孔102内に貫通配線層104がバリアメタル層105を介して形成されている。貫通配線層104は、半導体基板101の表面側に形成された配線層(表面側配線層)106と裏面側に形成された外部端子(半田ボール)107とを電気的に接続している。   A conventional semiconductor device will be described below. In the conventional semiconductor device 100 shown in FIG. 5, a semiconductor substrate 101 made of silicon has a through hole 102 penetrating the front and back surfaces, and an insulating film (from the inner wall surface of the through hole 102 to the back surface of the semiconductor substrate 101. A back side insulating film) 103 is formed. A through wiring layer 104 is formed in the through hole 102 via a barrier metal layer 105. The through wiring layer 104 electrically connects a wiring layer (front surface side wiring layer) 106 formed on the front surface side of the semiconductor substrate 101 and an external terminal (solder ball) 107 formed on the back surface side.

半導体基板101の表面には、貫通孔102より小径の開口108aを有する絶縁層(表面側絶縁層)108が形成され、この表面側絶縁層108上に表面側配線層106が形成されている。また、半導体基板101の表面側には、集積回路によりイメージセンサ等の半導体デバイスが形成されている。さらに、半導体基板101の裏面には、貫通配線層104に接続された外部端子107と保護膜(裏面側保護膜)109が設けられている。外部端子107は外側に突出するように形成されている。   An insulating layer (surface-side insulating layer) 108 having an opening 108 a having a smaller diameter than the through hole 102 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and the surface-side wiring layer 106 is formed on the surface-side insulating layer 108. A semiconductor device such as an image sensor is formed on the surface side of the semiconductor substrate 101 by an integrated circuit. Furthermore, an external terminal 107 connected to the through wiring layer 104 and a protective film (back surface side protective film) 109 are provided on the back surface of the semiconductor substrate 101. The external terminal 107 is formed so as to protrude outward.

この半導体装置100において、貫通孔102および表面側絶縁層108の開口108aは、以下に示すようにして形成されている。すなわち、半導体基板101を、その裏面側から所定のマスクパターン(図示を省略。)を用いて表面側絶縁層108が露出するまでエッチングすることにより、貫通孔102を形成する。次いで、この貫通孔102内から半導体基板101の裏面に亘って裏面側絶縁膜103を形成した後、フォトレジスト等の有機マスク(図示を省略。)を用いて貫通孔102の底部に開口を有するマスクパターンを形成した後、マスクパターンの開口から露出した裏面側絶縁膜103と表面側絶縁層108を異方性エッチングを用いて除去し、開口103a、108aを形成し、配線層106を露出させる。その後、貫通孔102内および半導体基板101の裏面の絶縁膜103上に、バリアメタル層105を介して貫通配線層104を形成する。
特開2005−311215公報
In the semiconductor device 100, the through hole 102 and the opening 108a of the surface side insulating layer 108 are formed as follows. That is, the through-hole 102 is formed by etching the semiconductor substrate 101 from the back side thereof using a predetermined mask pattern (not shown) until the front-side insulating layer 108 is exposed. Next, after forming a back surface side insulating film 103 from the inside of the through hole 102 to the back surface of the semiconductor substrate 101, an opening is formed at the bottom of the through hole 102 using an organic mask (not shown) such as a photoresist. After forming the mask pattern, the back-side insulating film 103 and the front-side insulating layer 108 exposed from the opening of the mask pattern are removed using anisotropic etching to form openings 103a and 108a, and the wiring layer 106 is exposed. . Thereafter, a through wiring layer 104 is formed in the through hole 102 and on the insulating film 103 on the back surface of the semiconductor substrate 101 through the barrier metal layer 105.
JP 2005-31215 A

しかしながら、このような方法で製造される従来の半導体装置100においては、貫通孔102の底部において、裏面側絶縁膜103と表面側絶縁層108に開口103a、108aを形成する際に、露出された配線層(表面側配線層)106がエッチングされ、それが有機マスク上に付着する。そして、エッチング後有機マスクを除去すると、付着物が壁状の突起物110として残るため、機械的な信頼性が低下するという問題があった。さらに、エッチング時に有機マスクの表面が変質して除去しにくくなり、貫通孔102の底部に有機マスクの残渣111が残るため、配線層106の接続不良が生じ、歩留まりが低下するという問題があった。   However, in the conventional semiconductor device 100 manufactured by such a method, it was exposed when the openings 103a and 108a were formed in the back-side insulating film 103 and the front-side insulating layer 108 at the bottom of the through hole 102. The wiring layer (surface-side wiring layer) 106 is etched and deposited on the organic mask. Then, when the organic mask is removed after etching, the deposit remains as the wall-like protrusions 110, which causes a problem that the mechanical reliability is lowered. In addition, the surface of the organic mask is altered during etching, making it difficult to remove, and the organic mask residue 111 remains at the bottom of the through-hole 102, resulting in poor connection of the wiring layer 106 and a decrease in yield. .

本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、半導体基板に貫通配線層を形成する際の貫通孔底部での壁状付着物や有機マスク残渣の発生を防ぐことにより、貫通接続部の接続不良や機械的信頼性が改善された半導体装置を提供することを目的としている。   The present invention was made to solve these problems, and prevents through-wall deposits and organic mask residues from being generated at the bottom of the through-hole when forming a through-wiring layer on a semiconductor substrate. An object of the present invention is to provide a semiconductor device with improved connection failures and mechanical reliability.

本発明の第1の態様に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第1の面と第2の面を貫通して設けられた貫通孔と、前記半導体基板の第1の面に設けられた、前記貫通孔の第1の面側の開口部上に該開口部の径よりも小径の開口を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に前記開口を覆うように設けられた第1の導電体層と、前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口に連接して同径の開口を有する第2の絶縁層と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記第2の絶縁層上に設けられた、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記金属マスク層上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口および前記第2の絶縁層の開口を介して前記第1の導電体層に内接する第2の導電体層とを備えることを特徴とする。   A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a through-hole provided through the first surface and the second surface of the semiconductor substrate, and a first surface of the semiconductor substrate. A first insulating layer having an opening having a diameter smaller than the diameter of the opening on the opening on the first surface side of the through-hole, and covering the opening on the first insulating layer The first conductor layer provided on the first insulating layer and the same diameter as the first conductor layer provided on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole. And a metal mask made of a high-resistance metal having a diffusion preventing function provided in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate. A layer connected to the metal mask layer in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate; Characterized in that it comprises a second conductor layer that is inscribed in the first conductive layer through the opening of the first opening of the insulating layer and the second insulating layer.

本発明の第2の態様に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第1の面と第2の面を貫通して設けられた貫通孔と、前記半導体基板の第1の面に設けられた、前記貫通孔の第1の面側の開口部上に該開口部の径よりも小径の開口を有する第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に前記開口を覆うように設けられた第1の導電体層と、前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口に連接して同径の開口を有する第2の絶縁層と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記第2の絶縁層上に設けられた、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記金属マスク層上に連接し、かつ前記第1の絶縁層の開口および前記第2の絶縁層の開口を介して前記第1の導電体層に内接するように設けられた拡散防止機能を有する下地金属層と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記下地金属層上に連接して設けられた第2の導電体層とを備えることを特徴とする。   A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate, a first surface of the semiconductor substrate, a through hole provided through the second surface, and a first surface of the semiconductor substrate. A first insulating layer having an opening having a diameter smaller than the diameter of the opening on the opening on the first surface side of the through-hole, and covering the opening on the first insulating layer The first conductor layer provided on the first insulating layer and the same diameter as the first conductor layer provided on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole. And a metal mask made of a high-resistance metal having a diffusion preventing function provided in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate. A layer connected to the metal mask layer in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate, and the first insulating layer; A base metal layer having a diffusion preventing function provided so as to be inscribed in the first conductor layer through the opening of the layer and the opening of the second insulating layer; And a second conductor layer connected to the base metal layer on the second surface.

本発明の第3の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の第1の面に第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上に第1の導電体層を形成する工程と、前記半導体基板の第2の面側から前記第1の面側へ貫通孔を形成し、該貫通孔の第1の面側で前記第1の絶縁層を露出させる工程と、前記露出された第1の絶縁層上および前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に第2の絶縁層を形成する工程と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面の前記第2の絶縁層上に、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層を形成する工程と、前記貫通孔の前記第1の面側の端部に形成された前記金属マスク層に、前記貫通孔より小径の開口を形成し、前記第2の絶縁層を露出させる工程と、前記金属マスク層の前記開口から露出した前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層を、エッチングにより除去し、前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層に前記金属マスク層の開口と同径の開口をそれぞれ形成して、前記第1の配線層を露出させる工程と、前記貫通孔内の前記金属マスク層上から前記半導体基板の第2の面の前記金属マスク層上に亘って、前記第2の絶縁層および第1の絶縁層の開口を介して前記露出した第1の導電体層に内接するように、第2の導電体層を形成する工程と、前記第2の導電体層に覆われた領域以外の前記金属マスク層を除去する工程とを備えることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating layer on a first surface of a semiconductor substrate; and forming a first conductor layer on the first insulating layer. Forming a through hole from the second surface side of the semiconductor substrate to the first surface side, and exposing the first insulating layer on the first surface side of the through hole; and Forming a second insulating layer on the exposed first insulating layer and on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole; and in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate. Forming a metal mask layer made of a high-resistance metal having a diffusion preventing function on the second insulating layer on the first surface, and the metal formed on an end of the through hole on the first surface side Forming a small-diameter opening in the mask layer from the through hole to expose the second insulating layer; and The second insulating layer and the first insulating layer exposed from the opening of the layer are removed by etching, and the second insulating layer and the first insulating layer have the same diameter as the opening of the metal mask layer. Forming an opening of each of the first wiring layer, exposing the first wiring layer, and over the metal mask layer on the second surface of the semiconductor substrate from the metal mask layer in the through hole. Forming a second conductor layer so as to be inscribed in the exposed first conductor layer through the opening of the second insulating layer and the first insulating layer; and the second conductor layer And a step of removing the metal mask layer other than the region covered with the film.

本発明の第4の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の第1の面に第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上に第1の導電体層を形成する工程と、前記半導体基板の第2の面側から第1の面側へ貫通孔を形成し、該貫通孔の第1の面側で前記第1の絶縁層を露出させる工程と、前記露出された第1の絶縁層上および前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に第2の絶縁層を形成する工程と、前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面の前記第2の絶縁層上に、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層を形成する工程と、前記貫通孔の前記第1の面側の端部に形成された前記金属マスク層に、前記貫通孔より小径の開口を形成し、前記第2の絶縁層を露出させる工程と、前記金属マスク層の前記開口から露出した前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層を、エッチングにより除去し、前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層に前記金属マスク層の開口と同径の開口をそれぞれ形成して、前記第1の配線層を露出させる工程と、前記貫通孔内の前記金属マスク層上から前記半導体基板の第2の面の前記金属マスク層上に亘って、前記第2の絶縁層および第1の絶縁層の開口を介して前記露出した第1の導電体層に内接するように、拡散防止機能を有する下地金属層を形成する工程と、前記貫通孔内の前記下地金属層上から前記半導体基板の第2の面の前記下地金属層上に亘って第2の導電体層を連接して形成する工程と、前記第2の導電体層に覆われた領域以外の前記下地金属層および前記金属マスク層を除去する工程とを備えることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a first insulating layer on a first surface of a semiconductor substrate; and forming a first conductor layer on the first insulating layer. Forming a through hole from the second surface side of the semiconductor substrate to the first surface side, exposing the first insulating layer on the first surface side of the through hole, and Forming a second insulating layer on the exposed first insulating layer and on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole; and in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate. Forming a metal mask layer made of a high-resistance metal having a diffusion preventing function on the second insulating layer on the surface, and the metal mask formed on an end of the through hole on the first surface side Forming an opening having a smaller diameter than the through hole in the layer to expose the second insulating layer; and the metal mask layer The second insulating layer and the first insulating layer exposed from the opening are removed by etching, and an opening having the same diameter as the opening of the metal mask layer is formed in the second insulating layer and the first insulating layer. And exposing the first wiring layer, and extending from the metal mask layer in the through hole to the metal mask layer on the second surface of the semiconductor substrate. Forming a base metal layer having a diffusion preventing function so as to be inscribed in the exposed first conductor layer through the opening of the insulating layer and the first insulating layer, and the base in the through hole A step of connecting and forming a second conductor layer from the metal layer to the base metal layer on the second surface of the semiconductor substrate, and a region other than the region covered by the second conductor layer And a step of removing the base metal layer and the metal mask layer. And wherein the Rukoto.

本発明の第1の態様に係わる半導体装置および第3の態様に係る半導体装置の製造方法によれば、貫通孔の底部(第1の面側の端部)において、第2の絶縁層の開口および第1の絶縁層の開口が拡散防止機能を有する高抵抗金属からなるマスク層を用いて形成されており、この金属マスク層が第2の導電体層に対する拡散防止膜(バリア層)として残留されているため、貫通孔の底部において有機マスクの残渣物や再付着金属による壁状物の発生が生じない。したがって、歩留まりが向上するとともに、電気的・機械的な信頼性が良好な半導体装置が得られる。   According to the semiconductor device according to the first aspect of the present invention and the method for manufacturing the semiconductor device according to the third aspect, the opening of the second insulating layer is formed at the bottom of the through hole (the end on the first surface side). And the opening of the first insulating layer is formed using a mask layer made of a high-resistance metal having a diffusion prevention function, and this metal mask layer remains as a diffusion prevention film (barrier layer) for the second conductor layer. As a result, no organic mask residue or re-attached metal wall is generated at the bottom of the through hole. Therefore, a semiconductor device with improved yield and excellent electrical and mechanical reliability can be obtained.

本発明の第2の態様に係わる半導体装置および第4の態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記第1の態様および第3の態様と同様に、貫通孔の底部における有機マスクの残渣物や再付着金属による壁状物の発生がなく、電気的・機械的な信頼性が向上する。そのうえ、金属マスク層は拡散防止機能を有する下地金属層で覆われており、半導体基板における貫通孔の内壁面と裏面は、これら金属マスク層と下地金属層とで二重に被覆されるので、第2の導電体層に対するバリア性がさらに向上する。したがって、電気的信頼性がさらに良好な半導体装置を得ることができる。   According to the semiconductor device according to the second aspect of the present invention and the method for manufacturing the semiconductor device according to the fourth aspect, the residue of the organic mask at the bottom of the through-hole, as in the first and third aspects. There is no generation of wall-like objects due to objects and reattached metal, and electrical and mechanical reliability is improved. In addition, the metal mask layer is covered with a base metal layer having a diffusion preventing function, and the inner wall surface and the back surface of the through hole in the semiconductor substrate are double-coated with the metal mask layer and the base metal layer. The barrier property with respect to the second conductor layer is further improved. Therefore, a semiconductor device with better electrical reliability can be obtained.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、以下の記載では実施形態を図面に基づいて説明するが、それらの図面は図解のために提供されるものであり、本発明はそれらの図面に限定されるものではない。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. In addition, although embodiment is described based on drawing in the following description, those drawings are provided for illustration and this invention is not limited to those drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図であり、図2A〜図2Jは、第1の実施形態の半導体装置を製造する方法の各工程を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2J are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. FIG.

図1に示すように、第1の実施形態の半導体装置1は、シリコン等から成る半導体基板2を有し、この半導体基板2には、その第1の面である表面(素子領域形成面)と第2の面である裏面とを貫通する貫通孔3が形成されている。また、半導体基板2の表面には、貫通孔3の上部に該貫通孔3より小径の開口4aを有する第1の絶縁層4が被覆されており、第1の絶縁層4の上には第1の配線層5が形成されている。第1の配線層5は、第1の絶縁層4の開口4aを覆い閉塞するように形成されている。また、貫通孔3の内壁面および半導体基板2の裏面には、第2の絶縁層6が被覆されている。第2の絶縁層6は、貫通孔3の上部(表面側端部)において第1の絶縁層4と内接するように形成され、この内接部に、第1の絶縁層4の開口4aと同径の開口6aを有している。   As shown in FIG. 1, a semiconductor device 1 according to the first embodiment includes a semiconductor substrate 2 made of silicon or the like, and the semiconductor substrate 2 has a surface (element region forming surface) which is a first surface thereof. And a through-hole 3 penetrating through the second surface is formed. The surface of the semiconductor substrate 2 is covered with a first insulating layer 4 having an opening 4a having a smaller diameter than the through-hole 3 on the top of the through-hole 3. 1 wiring layer 5 is formed. The first wiring layer 5 is formed so as to cover and close the opening 4 a of the first insulating layer 4. The inner wall surface of the through hole 3 and the back surface of the semiconductor substrate 2 are covered with a second insulating layer 6. The second insulating layer 6 is formed so as to be inscribed with the first insulating layer 4 at the upper portion (surface side end portion) of the through hole 3, and the opening 4 a of the first insulating layer 4 is formed in the inscribed portion. An opening 6a having the same diameter is provided.

さらに、貫通孔3内から半導体基板2の裏面の第2の絶縁層6上に亘って、金属マスク層7が形成されている。この金属マスク層7は、拡散防止機能を有する高抵抗金属から構成され、貫通孔3の上部において第2の絶縁層6に内接するように形成されている。そして、この内接部に、第2の絶縁層6の開口6aおよび第1の絶縁層4の開口4aと同径の開口7aを有している。   Further, a metal mask layer 7 is formed from the inside of the through hole 3 to the second insulating layer 6 on the back surface of the semiconductor substrate 2. The metal mask layer 7 is made of a high resistance metal having a diffusion preventing function, and is formed so as to be inscribed in the second insulating layer 6 above the through hole 3. The inscribed portion has an opening 7 a having the same diameter as the opening 6 a of the second insulating layer 6 and the opening 4 a of the first insulating layer 4.

また、貫通孔3内に第2の配線層8が充填されて形成されている。第2の配線層8は、貫通孔3内から半導体基板2の裏面の金属マスク層7上に亘って形成され、かつ第1の絶縁層4の開口4a(および第2の絶縁層6の開口6aならびに金属マスク層7の開口7a)を介して第1の配線層5に内接するように形成されている。またさらに、半導体基板2の裏面の第2の配線層8上には外部端子9が設けられている。そして、半導体基板2の裏面において、外部端子9の配設部を除く第2の配線層8上と第2の絶縁層6上には、保護層(裏面側保護層)10が被覆されている。   Further, the second wiring layer 8 is filled in the through hole 3. The second wiring layer 8 is formed over the metal mask layer 7 on the back surface of the semiconductor substrate 2 from the inside of the through hole 3, and the opening 4 a of the first insulating layer 4 (and the opening of the second insulating layer 6). 6a and the opening 7a) of the metal mask layer 7 are formed so as to be inscribed in the first wiring layer 5. Furthermore, external terminals 9 are provided on the second wiring layer 8 on the back surface of the semiconductor substrate 2. Then, on the back surface of the semiconductor substrate 2, a protective layer (back surface side protective layer) 10 is covered on the second wiring layer 8 and the second insulating layer 6 except for the portion where the external terminals 9 are disposed. .

このように構成される第1の実施形態の半導体装置1は、以下に示すように製造される。すなわち、まず図2Aに示す第1の工程において、半導体基板2の表面(第1の面)に、例えばシリコン酸化物(SiO)、シリコン窒化物(SiN)、SiOF(Fluorine−doped SiO)、ポーラスSiOC(Carbon−doped SiO)等により構成される第1の絶縁層4を、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スピンコート法、スプレーコート法等により形成する。 The semiconductor device 1 according to the first embodiment configured as described above is manufactured as follows. That is, first, in the first step shown in FIG. 2A, on the surface (first surface) of the semiconductor substrate 2, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN x ), SiOF (Fluorine-doped SiO 2). ), Porous SiOC (Carbon-doped SiO 2 ) or the like, is formed by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a spin coat method, a spray coat method, or the like.

次いで、図2Bに示す第2の工程において、第1の絶縁層4の上に第1の配線層5を、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法等により形成する。第1の配線層5は、例えば、高抵抗金属材料(Ti、TiN、TiW、Ni、Cr、TaN、CoWP等)や低抵抗金属材料(Al、Al−Cu、Al−Si−Cu、Cu、Au、Ag等)から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。   Next, in the second step shown in FIG. 2B, the first wiring layer 5 is formed on the first insulating layer 4 by sputtering, CVD, vapor deposition, plating, or the like. The first wiring layer 5 includes, for example, a high resistance metal material (Ti, TiN, TiW, Ni, Cr, TaN, CoWP, etc.) or a low resistance metal material (Al, Al—Cu, Al—Si—Cu, Cu, Au, Ag, etc.) or a structure in which a plurality of layers made of the above materials are laminated.

次いで、図2Cに示す第3の工程において、所定のパターンのマスク(図示を省略。)を使用し、半導体基板2の第2の面(裏面)側からプラズマエッチング法により貫通孔3を形成し、貫通孔3の底部(表面側端部)で第1の絶縁層4を露出させる。なお、この貫通孔3は、断面が第1の絶縁層4に向かってテーパー状を呈するものであることが好ましい。貫通孔3の形成においては、第1の絶縁層4に比べて半導体基板2が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガスを導入してプラズマエッチングを行う。エッチング用のガスとしては、例えば、半導体基板2がシリコン(Si)で第1の絶縁層4がSiO膜の場合には、SFとOとArの混合ガスを使用する。 Next, in a third step shown in FIG. 2C, a through hole 3 is formed by plasma etching from the second surface (back surface) side of the semiconductor substrate 2 using a mask (not shown) having a predetermined pattern. The first insulating layer 4 is exposed at the bottom (surface side end) of the through hole 3. The through-hole 3 preferably has a cross section that tapers toward the first insulating layer 4. In the formation of the through-hole 3, plasma etching is performed by introducing an etching gas into the plasma so that the semiconductor substrate 2 is etched relatively larger than the first insulating layer 4. As the etching gas, for example, when the semiconductor substrate 2 is silicon (Si) and the first insulating layer 4 is a SiO 2 film, a mixed gas of SF 6 , O 2, and Ar is used.

次いで、図2Dに示す第4の工程において、貫通孔3底部の第1の絶縁層4の露出部、および貫通孔3の内壁面から半導体基板2の裏面を覆うように、第2の絶縁層6をCVD法、スプレーコート法、スピンコート法、フィルムラミネート法等により形成する。第2の絶縁層6は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、ポリイミド樹脂、BCB(ベンゾシクロブテン)樹脂、エポキシ樹脂等により構成される。   Next, in the fourth step shown in FIG. 2D, the second insulating layer is formed so as to cover the back surface of the semiconductor substrate 2 from the exposed portion of the first insulating layer 4 at the bottom of the through hole 3 and the inner wall surface of the through hole 3. 6 is formed by a CVD method, a spray coating method, a spin coating method, a film laminating method, or the like. The second insulating layer 6 is made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, polyimide resin, BCB (benzocyclobutene) resin, epoxy resin, or the like.

次いで、図2Eに示す第5の工程において、貫通孔3内の第2の絶縁層6上から半導体基板2の裏面の第2の絶縁層6上に亘って、金属マスク層7を形成する。金属マスク層7は、例えば、拡散防止機能を有する高抵抗金属材料(Ti、TiN、TiW、Ni、NiV、NiFe、Cr、TaN、CoWP等)から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。金属マスク層7の形成は、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法、印刷法等により行う。   Next, in a fifth step shown in FIG. 2E, a metal mask layer 7 is formed from the second insulating layer 6 in the through hole 3 to the second insulating layer 6 on the back surface of the semiconductor substrate 2. The metal mask layer 7 is, for example, a single layer made of a high resistance metal material (Ti, TiN, TiW, Ni, NiV, NiFe, Cr, TaN, CoWP, etc.) having a diffusion preventing function, or made of the above material. It has a structure in which a plurality of layers are stacked. The metal mask layer 7 is formed by sputtering, CVD, vapor deposition, plating, printing, or the like.

次いで、図2Fに示す第6の工程において、貫通孔3の底部に第2の絶縁層6を覆うように形成された金属マスク層7に、所定のパターンのレジストマスク(図示を省略。)を使用してエッチングにより開口7aを形成し、第2の絶縁層6を再び露出させる。この開口7aの形成では、例えば金属マスク層7がTiにより構成される場合は、エッチング液として、フッ酸を主成分とする混合溶液を用いてウェットエッチングを行う。金属マスク層7に開口7aを形成した後、レジストマスクを除去する。   Next, in a sixth step shown in FIG. 2F, a resist mask (not shown) having a predetermined pattern is formed on the metal mask layer 7 formed so as to cover the second insulating layer 6 at the bottom of the through hole 3. Then, an opening 7a is formed by etching, and the second insulating layer 6 is exposed again. In the formation of the opening 7a, for example, when the metal mask layer 7 is made of Ti, wet etching is performed using a mixed solution containing hydrofluoric acid as a main component as an etchant. After the opening 7a is formed in the metal mask layer 7, the resist mask is removed.

次いで、図2Gに示す第7の工程において、金属マスク層7をマスクとしてプラズマエッチングを行い、第2の絶縁層6および第1の絶縁層4に開口6a、4aを形成する。すなわち、金属マスク層7の開口7aから露出した第2の絶縁層6の露出部をプラズマエッチングにより除去して開口6aを形成した後、さらに続けてプラズマエッチングを行うことにより、第2の絶縁層6の開口6aから露出した第1の絶縁層4をプラズマエッチングにより除去し、第2の絶縁層6の開口6aと同じ位置に第1の絶縁層4の開口4aを形成し、第1の配線層5を露出させる。このとき、金属マスク層7に比べて第2の絶縁層6および第1の絶縁層4が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガス(例えば、第2の絶縁層6と第1の絶縁層4がともにSiO膜であり、金属マスク層7がTiで構成される場合は、CとOとArの混合ガス)を導入してプラズマエッチングを行う。 Next, in a seventh step shown in FIG. 2G, plasma etching is performed using the metal mask layer 7 as a mask to form openings 6 a and 4 a in the second insulating layer 6 and the first insulating layer 4. That is, after the exposed portion of the second insulating layer 6 exposed from the opening 7a of the metal mask layer 7 is removed by plasma etching to form the opening 6a, plasma etching is further performed, thereby performing the second insulating layer. The first insulating layer 4 exposed from the opening 6a is removed by plasma etching to form the opening 4a of the first insulating layer 4 at the same position as the opening 6a of the second insulating layer 6, and the first wiring Layer 5 is exposed. At this time, an etching gas (for example, the second insulating layer 6) is included in the plasma so that the second insulating layer 6 and the first insulating layer 4 are etched relatively larger than the metal mask layer 7. When the first insulating layer 4 and the first insulating layer 4 are both SiO 2 films and the metal mask layer 7 is composed of Ti, plasma etching is performed by introducing a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar).

次いで、図2Hに示す第8の工程において、貫通孔3内の金属マスク層7上から半導体基板2の裏面の金属マスク層7上に亘って、かつ第2の絶縁層6の開口6aおよび第1の絶縁層4の開口4aを介して第1の配線層5に内接するように、第2の配線層8を形成する。第2の配線層8は、例えば、低抵抗金属材料(Al、Al−Cu、Al−Si−Cu、Cu、Au、Ag、半田材等)、あるいは導電性樹脂から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。そして、第2の配線層8の形成は、所定のパターンのマスク(図示を省略。)を用い、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法、印刷法等により行う。貫通孔3内を隙間なく充填するように第2の配線層8を形成することが望ましいが、完全に充填せず間隙があってもよい。   Next, in an eighth step shown in FIG. 2H, the opening 6a of the second insulating layer 6 and the second insulating layer 6 extend from the metal mask layer 7 in the through hole 3 to the metal mask layer 7 on the back surface of the semiconductor substrate 2. The second wiring layer 8 is formed so as to be inscribed in the first wiring layer 5 through the opening 4 a of the first insulating layer 4. The second wiring layer 8 is, for example, a single layer made of a low-resistance metal material (Al, Al—Cu, Al—Si—Cu, Cu, Au, Ag, solder material, etc.) or a conductive resin, Or it has the structure where the several layer which consists of said material was laminated | stacked. The second wiring layer 8 is formed by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, a plating method, a printing method or the like using a mask (not shown) having a predetermined pattern. Although it is desirable to form the second wiring layer 8 so that the inside of the through hole 3 is filled without a gap, there may be a gap without being completely filled.

次いで、図2Iに示す第9の工程において、第2の配線層8をマスクとして使用し、第2の配線層8により覆われた領域以外の金属マスク層7を、エッチングにより除去する。例えば、金属マスク層7がTiで構成され、第2の配線層8がCuで構成される場合は、フッ酸を主成分とするエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。   Next, in the ninth step shown in FIG. 2I, the second wiring layer 8 is used as a mask, and the metal mask layer 7 other than the region covered with the second wiring layer 8 is removed by etching. For example, when the metal mask layer 7 is made of Ti and the second wiring layer 8 is made of Cu, wet etching is performed using an etchant containing hydrofluoric acid as a main component.

その後、図2Jに示す第10の工程において、第2の配線層8上に外部端子9を形成し、この外部端子9の配設部を除く第2の配線層8上および第2の絶縁層6上に、保護層10を形成する。外部端子9は、例えば半田材で形成され、保護層10は、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂あるいはソルダーレジスト材で形成される。次いで、半導体基板2をダイサーの切削ブレードにより切断する。こうして図1に示す半導体装置1の個片が得られる。   Thereafter, in a tenth step shown in FIG. 2J, external terminals 9 are formed on the second wiring layer 8, and the second wiring layer 8 and the second insulating layer excluding the portion where the external terminals 9 are disposed. A protective layer 10 is formed on 6. The external terminal 9 is formed of, for example, a solder material, and the protective layer 10 is formed of a polyimide resin, an epoxy resin, or a solder resist material. Next, the semiconductor substrate 2 is cut with a cutting blade of a dicer. In this way, individual pieces of the semiconductor device 1 shown in FIG. 1 are obtained.

このように製造される第1の実施形態の半導体装置1においては、貫通孔3底部における第2の絶縁層6の開口6aおよび第1の絶縁層4の開口4aを、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層7を用いて形成し、かつこの金属マスク層7をそのまま第2の絶縁層6上に残留させた構造となっているので、金属マスク層7が第2の配線層8を構成する金属の拡散を防止する機能を有するうえに、従来の構造のように、貫通孔3の底部において有機マスクの残渣物が生じることがない。また、第1の配線層5を露出させる際に生じる再付着金属は、金属マスク層7上にそのまま残してもよく、従来の構造では有機マスク除去の際に生じていた再付着金属による壁形状が発生することがない。したがって、第2の配線層8の形成が容易で貫通孔3への充填性が良好となり、電気的接続性が向上する。さらに、金属マスク層7と下地絶縁膜である第2の絶縁層6との密着性が良好であるので、機械的信頼性も高い。   In the semiconductor device 1 according to the first embodiment manufactured as described above, the opening 6a of the second insulating layer 6 and the opening 4a of the first insulating layer 4 at the bottom of the through hole 3 are formed with a high diffusion preventing function. Since the metal mask layer 7 made of a resistance metal is used and the metal mask layer 7 is left on the second insulating layer 6 as it is, the metal mask layer 7 becomes the second wiring layer. In addition to having the function of preventing the diffusion of the metal constituting 8, the organic mask residue does not occur at the bottom of the through-hole 3 unlike the conventional structure. In addition, the reattachment metal generated when the first wiring layer 5 is exposed may be left as it is on the metal mask layer 7, and the wall shape of the reattachment metal generated when removing the organic mask in the conventional structure. Will not occur. Therefore, the formation of the second wiring layer 8 is easy, the filling property to the through hole 3 is good, and the electrical connectivity is improved. Furthermore, since the adhesion between the metal mask layer 7 and the second insulating layer 6 that is the base insulating film is good, the mechanical reliability is also high.

次に、本発明の別の実施形態について説明する。   Next, another embodiment of the present invention will be described.

図3は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図であり、図4A〜図4Kは、第2の実施形態の半導体装置を製造する方法の各工程を示す断面図である。なお、これらの図において、図1および図2A〜図2Jと同一部分には同一符号を付している。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, and FIGS. 4A to 4K are cross-sectional views showing respective steps of a method for manufacturing the semiconductor device of the second embodiment. FIG. In these drawings, the same parts as those in FIGS. 1 and 2A to 2J are denoted by the same reference numerals.

図3に示すように、第2の実施形態の半導体装置21は、シリコン等から成る半導体基板2を有し、この半導体基板2には表面と裏面とを貫通する貫通孔3が形成されている。また、半導体基板2の表面には、貫通孔3の上部に該貫通孔3より小径の開口4aを有する第1の絶縁層4が被覆されており、その上には第1の配線層5が形成されている。第1の配線層5は、第1の絶縁層4の開口4aを覆い閉塞するように形成されている。また、貫通孔3の内壁面および半導体基板2の裏面には、第2の絶縁層6が被覆されている。第2の絶縁層6は、貫通孔3の上部(表面側端部)において第1の絶縁層4と内接するように形成され、この内接部に、第1の絶縁層4の開口4aと同径の開口6aを有している。   As shown in FIG. 3, the semiconductor device 21 of the second embodiment has a semiconductor substrate 2 made of silicon or the like, and the semiconductor substrate 2 is formed with a through hole 3 penetrating the front surface and the back surface. . The surface of the semiconductor substrate 2 is covered with a first insulating layer 4 having an opening 4a having a diameter smaller than that of the through-hole 3 on the top of the through-hole 3, and a first wiring layer 5 is formed thereon. Is formed. The first wiring layer 5 is formed so as to cover and close the opening 4 a of the first insulating layer 4. The inner wall surface of the through hole 3 and the back surface of the semiconductor substrate 2 are covered with a second insulating layer 6. The second insulating layer 6 is formed so as to be inscribed with the first insulating layer 4 at the upper portion (surface side end portion) of the through hole 3, and the opening 4 a of the first insulating layer 4 is formed in the inscribed portion. An opening 6a having the same diameter is provided.

さらに、貫通孔3内から半導体基板2の裏面の第2の絶縁層6上に亘って、金属マスク層7が形成されている。この金属マスク層7は、拡散防止機能を有する高抵抗金属から構成され、貫通孔3の上部において第2の絶縁層6に内接するように形成されている。そして、この内接部に、第2の絶縁層6の開口6aおよび第1の絶縁層4の開口4aと同径の開口7aを有している。   Further, a metal mask layer 7 is formed from the inside of the through hole 3 to the second insulating layer 6 on the back surface of the semiconductor substrate 2. The metal mask layer 7 is made of a high resistance metal having a diffusion preventing function, and is formed so as to be inscribed in the second insulating layer 6 above the through hole 3. The inscribed portion has an opening 7 a having the same diameter as the opening 6 a of the second insulating layer 6 and the opening 4 a of the first insulating layer 4.

また、貫通孔3内から半導体基板2の裏面の金属マスク層7上に、拡散防止機能を有する下地金属層22が形成されている。この下地金属層22は、第1の絶縁層4の開口4a部において、この開口4aおよび第2の絶縁層6の開口6a介して第1の配線層5に内接するように形成されている。そして、貫通孔3内から半導体基板2の裏面の金属マスク層7上に亘って連続的に形成されている。   Also, a base metal layer 22 having a diffusion preventing function is formed on the metal mask layer 7 on the back surface of the semiconductor substrate 2 from within the through hole 3. The base metal layer 22 is formed in the opening 4 a of the first insulating layer 4 so as to be inscribed in the first wiring layer 5 through the opening 4 a and the opening 6 a of the second insulating layer 6. Then, it is continuously formed from the inside of the through hole 3 to the metal mask layer 7 on the back surface of the semiconductor substrate 2.

また、貫通孔3内に第2の配線層8が形成されている。第2の配線層8は、貫通孔3内の下地金属層22上から半導体基板2の裏面の下地金属層22上に亘って形成され、かつ貫通孔3内を隙間なく充填するように形成されている。またさらに、半導体基板2の裏面の第2の配線層8上には外部端子9が設けられ、半導体基板2の裏面において、外部端子9の配設部を除く第2の配線層8上と第2の絶縁層6上には、保護層10が被覆されている。   A second wiring layer 8 is formed in the through hole 3. The second wiring layer 8 is formed from the base metal layer 22 in the through hole 3 to the base metal layer 22 on the back surface of the semiconductor substrate 2, and is formed so as to fill the through hole 3 without any gap. ing. Furthermore, external terminals 9 are provided on the second wiring layer 8 on the back surface of the semiconductor substrate 2. On the back surface of the semiconductor substrate 2, the second wiring layer 8 on the second wiring layer 8 excluding the portion where the external terminals 9 are disposed and A protective layer 10 is coated on the second insulating layer 6.

このように構成される第2の実施形態の半導体装置21は、以下に示すように製造される。すなわち、まず図4Aに示す第1の工程において、半導体基板2の表面に、シリコン酸化物(SiO)、シリコン窒化物(SiN)、SiOF、ポーラスSiOC等で構成される第1の絶縁層4を、CVD法、スピンコート法、スプレーコート法等により形成する。 The semiconductor device 21 of the second embodiment configured as described above is manufactured as follows. That is, first in the first step shown in FIG. 4A, a first insulating layer made of silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN x ), SiOF, porous SiOC, or the like is formed on the surface of the semiconductor substrate 2. 4 is formed by CVD, spin coating, spray coating, or the like.

次いで、図4Bに示す第2の工程において、第1の絶縁層4の上に第1の配線層5を、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法等により形成する。第1の配線層5は、例えば、高抵抗金属材料(Ti、TiN、TiW、Ni、Cr、TaN、CoWP等)や低抵抗金属材料(Al、Al−Cu、Al−Si−Cu、Cu、Au、Ag等)から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。   Next, in the second step shown in FIG. 4B, the first wiring layer 5 is formed on the first insulating layer 4 by sputtering, CVD, vapor deposition, plating, or the like. The first wiring layer 5 includes, for example, a high resistance metal material (Ti, TiN, TiW, Ni, Cr, TaN, CoWP, etc.) or a low resistance metal material (Al, Al—Cu, Al—Si—Cu, Cu, Au, Ag, etc.) or a structure in which a plurality of layers made of the above materials are laminated.

次いで、図4Cに示す第3の工程において、所定のパターンのマスク(図示を省略。)を使用し、半導体基板2の第2の面(裏面)側からプラズマエッチング法により貫通孔3を形成し、貫通孔3の底部(表面側端部)で第1の絶縁層4を露出させる。なお、この貫通孔3は、断面が第1の絶縁層4に向かってテーパー状を呈するものであることが好ましい。貫通孔3の形成においては、第1の絶縁層4に比べて半導体基板2が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガスを導入してプラズマエッチングを行う。エッチング用のガスとしては、例えば、半導体基板2がシリコン(Si)で第1の絶縁層4がSiO膜の場合には、SFとOとArの混合ガスを使用する。 Next, in the third step shown in FIG. 4C, a through-hole 3 is formed by plasma etching from the second surface (back surface) side of the semiconductor substrate 2 using a mask (not shown) having a predetermined pattern. The first insulating layer 4 is exposed at the bottom (surface side end) of the through hole 3. The through-hole 3 preferably has a cross section that tapers toward the first insulating layer 4. In the formation of the through-hole 3, plasma etching is performed by introducing an etching gas into the plasma so that the semiconductor substrate 2 is etched relatively larger than the first insulating layer 4. As the etching gas, for example, when the semiconductor substrate 2 is silicon (Si) and the first insulating layer 4 is a SiO 2 film, a mixed gas of SF 6 , O 2, and Ar is used.

次いで、図4Dに示す第4の工程において、貫通孔3底部の第1の絶縁層4の露出部、および貫通孔3の内壁面から半導体基板2の裏面を覆うように、第2の絶縁層6をCVD法、スプレーコート法、スピンコート法、フィルムラミネート法等により形成する。第2の絶縁層6は、例えばシリコン酸化物、シリコン窒化物、ポリイミド樹脂、BCB樹脂、エポキシ樹脂等により構成される。   Next, in the fourth step shown in FIG. 4D, the second insulating layer is formed so as to cover the back surface of the semiconductor substrate 2 from the exposed portion of the first insulating layer 4 at the bottom of the through hole 3 and the inner wall surface of the through hole 3. 6 is formed by a CVD method, a spray coating method, a spin coating method, a film laminating method or the like. The second insulating layer 6 is made of, for example, silicon oxide, silicon nitride, polyimide resin, BCB resin, epoxy resin, or the like.

次いで、図4Eに示す第5の工程において、貫通孔3内の第2の絶縁層6上から半導体基板2の裏面の第2の絶縁層6上に亘って、金属マスク層7を形成する。この金属マスク層7は、例えば、拡散防止機能を有する高抵抗金属材料(Ti、TiN、TiW、Ni、NiV、NiFe、Cr、TaN、CoWP等)から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。金属マスク層7の形成は、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法、印刷法等により行う。   Next, in a fifth step shown in FIG. 4E, a metal mask layer 7 is formed from the second insulating layer 6 in the through hole 3 to the second insulating layer 6 on the back surface of the semiconductor substrate 2. The metal mask layer 7 is, for example, a single layer made of a high resistance metal material (Ti, TiN, TiW, Ni, NiV, NiFe, Cr, TaN, CoWP, etc.) having a diffusion preventing function, or from the above material. It has a structure in which a plurality of layers are laminated. The metal mask layer 7 is formed by sputtering, CVD, vapor deposition, plating, printing, or the like.

次に、図4Fに示す第6の工程において、貫通孔3の底部に第2の絶縁層6を覆うように形成された金属マスク層7に、所定のパターンのレジストマスク(図示を省略。)を使用してエッチングにより開口7aを形成し、第2の絶縁層6を再び露出させる。この開口7aの形成では、例えば金属マスク層7がTiにより構成される場合は、エッチング液として、フッ酸を主成分とする混合溶液を用いてウェットエッチングを行う。金属マスク層7に開口7aを形成した後、レジストマスクを除去する。   Next, in a sixth step shown in FIG. 4F, a resist mask having a predetermined pattern (not shown) is formed on the metal mask layer 7 formed so as to cover the second insulating layer 6 at the bottom of the through hole 3. Then, the opening 7a is formed by etching to expose the second insulating layer 6 again. In the formation of the opening 7a, for example, when the metal mask layer 7 is made of Ti, wet etching is performed using a mixed solution containing hydrofluoric acid as a main component as an etchant. After the opening 7a is formed in the metal mask layer 7, the resist mask is removed.

次いで、図4Gに示す第7の工程において、金属マスク層7をマスクとしてプラズマエッチングを行い、第2の絶縁層6および第1の絶縁層4に開口6a、4aを形成する。すなわち、金属マスク層7の開口7aから露出した第2の絶縁層6の露出部、およびこの露出部の下層の第1の絶縁層4を、プラズマエッチングにより連続的に除去し、第2の絶縁層6の開口6aを形成するとともに、この開口6aと同じ位置に第1の絶縁層4の開口4aを形成し、第1の配線層5を露出させる。このとき、金属マスク層7に比べて第2の絶縁層6および第1の絶縁層4が相対的に大きくエッチングされるように、プラズマ中にエッチング用のガス(例えば、第2の絶縁層6と第1の絶縁層4がともにSiO膜であり、金属マスク層7がTiで構成される場合は、CとOとArの混合ガス)を導入してプラズマエッチングを行う。 Next, in a seventh step shown in FIG. 4G, plasma etching is performed using the metal mask layer 7 as a mask to form openings 6 a and 4 a in the second insulating layer 6 and the first insulating layer 4. That is, the exposed portion of the second insulating layer 6 exposed from the opening 7a of the metal mask layer 7 and the first insulating layer 4 below the exposed portion are continuously removed by plasma etching, and the second insulating layer is removed. The opening 6a of the layer 6 is formed, and the opening 4a of the first insulating layer 4 is formed at the same position as the opening 6a to expose the first wiring layer 5. At this time, an etching gas (for example, the second insulating layer 6) is included in the plasma so that the second insulating layer 6 and the first insulating layer 4 are etched relatively larger than the metal mask layer 7. When the first insulating layer 4 and the first insulating layer 4 are both SiO 2 films and the metal mask layer 7 is composed of Ti, plasma etching is performed by introducing a mixed gas of C 5 F 8 , O 2 and Ar).

次いで、図4Hに示す第8の工程において、貫通孔3内の金属マスク層7上から半導体基板2の裏面の金属マスク層7上に亘って、かつ第2の絶縁層6および第1の絶縁層4の開口6a、4aを介して第1の配線層5に内接するように、下地金属層22を形成する。下地金属層22は、例えば、拡散防止機能を有する高抵抗金属材料(Ti、TiN、TiW、Ni、NiV、NiFe、Cr、TaN、CoWP等)から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。そして、下地金属層22の形成は、所定のパターンのマスク(図示を省略。)を用い、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法、印刷法等により行う。   Next, in the eighth step shown in FIG. 4H, the second insulating layer 6 and the first insulating layer are formed over the metal mask layer 7 in the through hole 3 and the metal mask layer 7 on the back surface of the semiconductor substrate 2. A base metal layer 22 is formed so as to be inscribed in the first wiring layer 5 through the openings 6 a and 4 a of the layer 4. The base metal layer 22 is, for example, a single layer made of a high resistance metal material (Ti, TiN, TiW, Ni, NiV, NiFe, Cr, TaN, CoWP, etc.) having a diffusion preventing function, or made of the above material. It has a structure in which a plurality of layers are stacked. The base metal layer 22 is formed by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, a plating method, a printing method, or the like using a mask (not shown) having a predetermined pattern.

次いで、図4Iに示す第9の工程において、貫通孔3内から半導体基板2の裏面に亘って連続的に形成された下地金属層22上に、第2の配線層8を形成する。第2の配線層8は、例えば、低抵抗金属材料(Al、Al−Cu、Al−Si−Cu、Cu、Au、Ag、半田材等)、あるいは導電性樹脂から成る単一層であるか、もしくは前記材料から成る複数の層が積層された構造を有する。そして、第2の配線層8の形成は、所定のパターンのマスク(図示を省略。)を用い、スパッタ法、CVD法、蒸着法、めっき法、印刷法等により行う。貫通孔3内を隙間なく充填するように第2の配線層8を形成することが望ましいが、完全に充填しなくてもよい。   Next, in a ninth step shown in FIG. 4I, the second wiring layer 8 is formed on the base metal layer 22 formed continuously from the inside of the through hole 3 to the back surface of the semiconductor substrate 2. The second wiring layer 8 is, for example, a single layer made of a low-resistance metal material (Al, Al—Cu, Al—Si—Cu, Cu, Au, Ag, solder material, etc.) or a conductive resin, Or it has the structure where the several layer which consists of said material was laminated | stacked. The second wiring layer 8 is formed by a sputtering method, a CVD method, a vapor deposition method, a plating method, a printing method or the like using a mask (not shown) having a predetermined pattern. Although it is desirable to form the second wiring layer 8 so as to fill the through hole 3 without any gap, it is not necessary to completely fill the through hole 3.

次いで、図4Jに示す第10の工程において、第2の配線層8をマスクとして使用し、第2の配線層8により覆われた領域以外の下地金属層22と下層の金属マスク層7を、それぞれエッチングにより除去する。例えば、下地金属層22と金属マスク層7がそれぞれTiで構成され、第2の配線層8がCuで構成される場合は、フッ酸を主成分とするエッチング液を用いてウェットエッチングを行う。   Next, in the tenth step shown in FIG. 4J, using the second wiring layer 8 as a mask, the base metal layer 22 other than the region covered by the second wiring layer 8 and the underlying metal mask layer 7 are formed. Each is removed by etching. For example, when the base metal layer 22 and the metal mask layer 7 are each composed of Ti and the second wiring layer 8 is composed of Cu, wet etching is performed using an etchant containing hydrofluoric acid as a main component.

その後、図4Kに示す第11の工程において、第2の配線層8上に外部端子9を形成し、この外部端子9の配設部を除く第2の配線層8上および第2の絶縁層6上に、保護層10を形成する。外部端子9は例えば半田材で形成され、保護層10は、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂あるいはソルダーレジスト材で形成される。次いで、半導体基板2をダイサーの切削ブレードにより切断する。こうして図3に示す半導体装置21の個片が得られる。   Thereafter, in an eleventh step shown in FIG. 4K, external terminals 9 are formed on the second wiring layer 8, and on the second wiring layer 8 and the second insulating layer excluding the portion where the external terminals 9 are disposed. A protective layer 10 is formed on 6. The external terminal 9 is formed of, for example, a solder material, and the protective layer 10 is formed of polyimide resin, epoxy resin, or solder resist material. Next, the semiconductor substrate 2 is cut with a cutting blade of a dicer. Thus, individual pieces of the semiconductor device 21 shown in FIG. 3 are obtained.

このように製造される第2の実施形態の半導体装置21においては、貫通孔3底部における第2の絶縁層6の開口6aおよび第1の絶縁層4の開口4aを、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層7を用いて形成し、かつこの金属マスク層7をそのまま第2の絶縁層6上に残留させた構造となっているので、金属マスク層7が第2の配線層8を構成する金属の拡散を防止する機能を有するうえに、従来の構造のように、貫通孔3の底部において有機マスクの残渣物が生じることがない。また、第1の配線層5を露出させる際に生じる再付着金属は、金属マスク層7上にそのまま残してもよく、従来の構造では有機マスク除去の際に生じていた再付着金属による壁形状が発生することがない。したがって、第2の配線層8の形成が容易で貫通孔3への充填性が良好となり、電気的接続性が向上する。さらに、金属マスク層7と下地絶縁膜である第2の絶縁層6との密着性が良好であるので、機械的信頼性も高い。   In the semiconductor device 21 according to the second embodiment manufactured as described above, the opening 6a of the second insulating layer 6 and the opening 4a of the first insulating layer 4 at the bottom of the through hole 3 are provided with a high diffusion preventing function. Since the metal mask layer 7 made of a resistance metal is used and the metal mask layer 7 is left on the second insulating layer 6 as it is, the metal mask layer 7 becomes the second wiring layer. In addition to having the function of preventing the diffusion of the metal constituting 8, the organic mask residue does not occur at the bottom of the through-hole 3 unlike the conventional structure. In addition, the reattachment metal generated when the first wiring layer 5 is exposed may be left as it is on the metal mask layer 7, and the wall shape of the reattachment metal generated when removing the organic mask in the conventional structure. Will not occur. Therefore, the formation of the second wiring layer 8 is easy, the filling property to the through hole 3 is good, and the electrical connectivity is improved. Furthermore, since the adhesion between the metal mask layer 7 and the second insulating layer 6 that is the base insulating film is good, the mechanical reliability is also high.

また、金属マスク層7は下地金属層22により覆われており、半導体基板2の貫通孔3内と裏面は、拡散防止機能を有する金属マスク層7と同様に拡散防止機能を有する下地金属層22とが積層された構造により被覆されているので、前記した第1の実施形態より、第2の配線層8に対するバリア性がさらに向上しており、電気的信頼性が一段と良好な半導体装置を得ることができる。さらに、金属マスク層7を構成する材料は、拡散防止機能を有する高抵抗金属材料の中でも、半導体基板2との密着性を考慮して選択し、下地金属層22を構成する材料は、貫通孔3内の第2の配線層8との密着性を考慮して選択することができるので、材料選択の自由度が広がるうえに、機械的信頼性がさらに向上する。   The metal mask layer 7 is covered with a base metal layer 22, and the base metal layer 22 having a diffusion prevention function is formed in the through hole 3 and the back surface of the semiconductor substrate 2 in the same manner as the metal mask layer 7 having a diffusion prevention function. Are covered by a laminated structure, the barrier property with respect to the second wiring layer 8 is further improved as compared with the first embodiment, and a semiconductor device with better electrical reliability is obtained. be able to. Further, the material constituting the metal mask layer 7 is selected in consideration of the adhesion to the semiconductor substrate 2 among the high resistance metal materials having a diffusion preventing function, and the material constituting the base metal layer 22 is a through-hole. 3 can be selected in consideration of the adhesion to the second wiring layer 8 in 3, so that the degree of freedom of material selection is widened and the mechanical reliability is further improved.

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については、概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)については例示にすぎない。したがって、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り、さまざまな形態に変更することができる。   The configuration, shape, size, and arrangement relationship described in the above embodiments are merely schematically shown, and the numerical values and the composition (material) of each configuration are merely examples. Therefore, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a configuration of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来の半導体装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1,21…半導体装置、2…半導体基板、3…貫通孔、4…第1の絶縁層、4a…第1の絶縁層の開口、5…第1の配線層、6…第2の絶縁層、6a…第2の絶縁層の開口、7…金属マスク層、8…第2の配線層、9…外部端子、10…保護層、22…下地金属層。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,21 ... Semiconductor device, 2 ... Semiconductor substrate, 3 ... Through-hole, 4 ... 1st insulating layer, 4a ... Opening of 1st insulating layer, 5 ... 1st wiring layer, 6 ... 2nd insulating layer , 6a ... opening of the second insulating layer, 7 ... metal mask layer, 8 ... second wiring layer, 9 ... external terminal, 10 ... protective layer, 22 ... underlying metal layer.

Claims (5)

半導体基板と、
前記半導体基板の第1の面と第2の面を貫通して設けられた貫通孔と、
前記半導体基板の第1の面に設けられた、前記貫通孔の第1の面側の開口部上に該開口部の径よりも小径の開口を有する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に前記開口を覆うように設けられた第1の導電体層と、
前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口に連接して同径の開口を有する第2の絶縁層と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記第2の絶縁層上に設けられた、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記金属マスク層上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口および前記第2の絶縁層の開口を介して前記第1の導電体層に内接する第2の導電体層と
を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A through hole provided through the first surface and the second surface of the semiconductor substrate;
A first insulating layer provided on the first surface of the semiconductor substrate and having an opening having a diameter smaller than the diameter of the opening on the opening on the first surface side of the through hole;
A first conductor layer provided on the first insulating layer so as to cover the opening;
A second insulating layer connected to the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole and having an opening of the same diameter connected to the opening of the first insulating layer;
A metal mask layer made of a high resistance metal having a diffusion preventing function, provided in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate;
The first insulating layer and the second insulating layer provided in the through hole and on the metal mask layer on the second surface of the semiconductor substrate through the opening of the first insulating layer and the second insulating layer. A semiconductor device comprising: a second conductor layer inscribed in one conductor layer.
半導体基板と、
前記半導体基板の第1の面と第2の面を貫通して設けられた貫通孔と、
前記半導体基板の第1の面に設けられた、前記貫通孔の第1の面側の開口部上に該開口部の径よりも小径の開口を有する第1の絶縁層と、
前記第1の絶縁層上に前記開口を覆うように設けられた第1の導電体層と、
前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に連接して設けられた、前記第1の絶縁層の開口に連接して同径の開口を有する第2の絶縁層と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記第2の絶縁層上に設けられた、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記金属マスク層上に連接し、かつ前記第1の絶縁層の開口および前記第2の絶縁層の開口を介して前記第1の導電体層に内接するように設けられた拡散防止機能を有する下地金属層と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面上の前記下地金属層上に連接して設けられた第2の導電体層と
を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
A through hole provided through the first surface and the second surface of the semiconductor substrate;
A first insulating layer provided on the first surface of the semiconductor substrate and having an opening having a diameter smaller than the diameter of the opening on the opening on the first surface side of the through hole;
A first conductor layer provided on the first insulating layer so as to cover the opening;
A second insulating layer connected to the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole and having an opening of the same diameter connected to the opening of the first insulating layer;
A metal mask layer made of a high resistance metal having a diffusion preventing function, provided in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate;
The first conductive layer is connected to the metal mask layer in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate, and through the opening of the first insulating layer and the opening of the second insulating layer. A base metal layer having a diffusion preventing function provided so as to be inscribed in the body layer;
A semiconductor device comprising: a second conductor layer provided in connection with the base metal layer in the through hole and on the second surface of the semiconductor substrate.
前記金属マスク層は、Ti、TiN、TiW、Ni、NiV、NiFe、Cr、TaN、CoWPから成る単一層であるか、または前記金属材料から成る複数の層が積層された層であることを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。   The metal mask layer is a single layer made of Ti, TiN, TiW, Ni, NiV, NiFe, Cr, TaN, CoWP, or a layer in which a plurality of layers made of the metal material are stacked. The semiconductor device according to claim 1 or 2. 半導体基板の第1の面に第1の絶縁層を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に第1の導電体層を形成する工程と、
前記半導体基板の第2の面側から前記第1の面側へ貫通孔を形成し、該貫通孔の第1の面側で前記第1の絶縁層を露出させる工程と、
前記露出された第1の絶縁層上および前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に第2の絶縁層を形成する工程と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面の前記第2の絶縁層上に、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層を形成する工程と、
前記貫通孔の前記第1の面側の端部に形成された前記金属マスク層に、前記貫通孔より小径の開口を形成し、前記第2の絶縁層を露出させる工程と、
前記金属マスク層の前記開口から露出した前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層を、エッチングにより除去し、前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層に前記金属マスク層の開口と同径の開口をそれぞれ形成して、前記第1の配線層を露出させる工程と、
前記貫通孔内の前記金属マスク層上から前記半導体基板の第2の面の前記金属マスク層上に亘って、前記第2の絶縁層および第1の絶縁層の開口を介して前記露出した第1の導電体層に内接するように、第2の導電体層を形成する工程と、
前記第2の導電体層に覆われた領域以外の前記金属マスク層を除去する工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating layer on a first surface of a semiconductor substrate;
Forming a first conductor layer on the first insulating layer;
Forming a through hole from the second surface side of the semiconductor substrate to the first surface side and exposing the first insulating layer on the first surface side of the through hole;
Forming a second insulating layer on the exposed first insulating layer and on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole;
Forming a metal mask layer made of a high resistance metal having a diffusion preventing function in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate;
Forming a small-diameter opening in the metal mask layer formed at the end of the through hole on the first surface side, and exposing the second insulating layer;
The second insulating layer and the first insulating layer exposed from the opening of the metal mask layer are removed by etching, and the opening of the metal mask layer is formed in the second insulating layer and the first insulating layer. Forming an opening having the same diameter as each of the first wiring layer and exposing the first wiring layer;
From the metal mask layer in the through hole to the metal mask layer on the second surface of the semiconductor substrate, the exposed first through the openings of the second insulating layer and the first insulating layer. Forming a second conductor layer so as to be inscribed in the first conductor layer;
Removing the metal mask layer other than the region covered with the second conductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基板の第1の面に第1の絶縁層を形成する工程と、
前記第1の絶縁層上に第1の導電体層を形成する工程と、
前記半導体基板の第2の面側から第1の面側へ貫通孔を形成し、該貫通孔の第1の面側で前記第1の絶縁層を露出させる工程と、
前記露出された第1の絶縁層上および前記貫通孔の内壁面から前記半導体基板の第2の面上に第2の絶縁層を形成する工程と、
前記貫通孔内および前記半導体基板の第2の面の前記第2の絶縁層上に、拡散防止機能を有する高抵抗金属からなる金属マスク層を形成する工程と、
前記貫通孔の前記第1の面側の端部に形成された前記金属マスク層に、前記貫通孔より小径の開口を形成し、前記第2の絶縁層を露出させる工程と、
前記金属マスク層の前記開口から露出した前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層を、エッチングにより除去し、前記第2の絶縁層および前記第1の絶縁層に前記金属マスク層の開口と同径の開口をそれぞれ形成して、前記第1の配線層を露出させる工程と、
前記貫通孔内の前記金属マスク層上から前記半導体基板の第2の面の前記金属マスク層上に亘って、前記第2の絶縁層および第1の絶縁層の開口を介して前記露出した第1の導電体層に内接するように、拡散防止機能を有する下地金属層を形成する工程と、
前記貫通孔内の前記下地金属層上から前記半導体基板の第2の面の前記下地金属層上に亘って第2の導電体層を連接して形成する工程と、
前記第2の導電体層に覆われた領域以外の前記下地金属層および前記金属マスク層を除去する工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first insulating layer on a first surface of a semiconductor substrate;
Forming a first conductor layer on the first insulating layer;
Forming a through hole from the second surface side of the semiconductor substrate to the first surface side, exposing the first insulating layer on the first surface side of the through hole;
Forming a second insulating layer on the exposed first insulating layer and on the second surface of the semiconductor substrate from the inner wall surface of the through hole;
Forming a metal mask layer made of a high resistance metal having a diffusion preventing function in the through hole and on the second insulating layer on the second surface of the semiconductor substrate;
Forming a small-diameter opening in the metal mask layer formed at the end of the through hole on the first surface side, and exposing the second insulating layer;
The second insulating layer and the first insulating layer exposed from the opening of the metal mask layer are removed by etching, and the opening of the metal mask layer is formed in the second insulating layer and the first insulating layer. Forming an opening having the same diameter as each of the first wiring layer and exposing the first wiring layer;
From the metal mask layer in the through hole to the metal mask layer on the second surface of the semiconductor substrate, the exposed first through the openings of the second insulating layer and the first insulating layer. Forming a base metal layer having a diffusion preventing function so as to be inscribed in one conductor layer;
Forming a second conductor layer connected to the base metal layer on the second surface of the semiconductor substrate from the base metal layer in the through hole;
And a step of removing the base metal layer and the metal mask layer other than the region covered with the second conductor layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022143519A1 (en) * 2020-12-28 2022-07-07 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 Electrode interlink structure, manufacturing method therefor, and application thereof

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