JP2010278181A5 - - Google Patents

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また、シリコン基板100の下面側の絶縁層120の上に、貫通電極200に接続されると共に、コンタクトホールCH2を通してツェナーダイオードZDのp型シリコン部100aの下面に接続される配線層320を形成する。   A wiring layer 320 is formed on the insulating layer 120 on the lower surface side of the silicon substrate 100 and connected to the through electrode 200 and connected to the lower surface of the p-type silicon portion 100a of the Zener diode ZD through the contact hole CH2. .

次いで、図5(a)に示すように、シリコン基板10の両面側において、第1バリア金属層30a上及びコンタクトホールCH1,CH2内にスパッタ法によって第2バリア金属層42aをそれぞれ形成する。第2バリア金属層42aは、バリア層として機能すると共に、電解めっきのめっき給電経路となるシード層として機能する。   Next, as shown in FIG. 5A, on both sides of the silicon substrate 10, the second barrier metal layer 42a is formed on the first barrier metal layer 30a and in the contact holes CH1 and CH2 by sputtering. The second barrier metal layer 42a functions as a barrier layer and also functions as a seed layer serving as a plating power supply path for electrolytic plating.

例えば、第2バリア金属層42aは、下から順に、Ti層(膜厚:50nm)/Cu層(膜厚:300nm)から形成される。あるいは、第2バリア金属層42aは、下から順に、Ti層/TiN層、又はTi層/TiN層/Cu層から形成されてもよい。   For example, the second barrier metal layer 42a is formed from a Ti layer (film thickness: 50 nm) / Cu layer (film thickness: 300 nm) in order from the bottom. Alternatively, the second barrier metal layer 42a may be formed from Ti layer / TiN layer or Ti layer / TiN layer / Cu layer in order from the bottom.

さらに、シリコン基板10の両面側には、貫通電極20の上下面に電気接続される第1配線層40がそれぞれ形成されている。第1配線層40は、下から順に、貫通電極20に接触して接続される第1バリア金属パターン層30、第2バリア金属パターン層42及び導電パターン層44によって構成される。   Further, first wiring layers 40 that are electrically connected to the upper and lower surfaces of the through electrode 20 are formed on both sides of the silicon substrate 10. The first wiring layer 40 includes, in order from the bottom, a first barrier metal pattern layer 30, a second barrier metal pattern layer 42, and a conductive pattern layer 44 that are in contact with and connected to the through electrode 20.

このとき、貫通電極20は第1バリア金属層30aで保護されていることから、ウェット処理時に貫通電極20の銅がエッチング液に拡散しないので、ツェナーダイオードZDが銅で汚染されるおそれがない。その後に、第1バリア金属層30aを利用して、貫通電極20及びツェナーダイオードZDに接続される第1、第2配線層40,40aが同時に形成される。   At this time, since the through electrode 20 is protected by the first barrier metal layer 30a, the copper of the through electrode 20 does not diffuse into the etching solution during the wet process, so that there is no possibility that the Zener diode ZD is contaminated with copper. Thereafter, the first and second wiring layers 40 and 40a connected to the through electrode 20 and the Zener diode ZD are simultaneously formed using the first barrier metal layer 30a.

そして、シリコン基板10の上面側にLEDなどの発光素子(不図示)が第1、第2配線層40,40aに接続されて実装され、ツェナーダイオードZDは、電源ラインにおいて発光素子と電気的に並列になるように接続されて電源レギュレータとして機能する。そして、シリコン基板10の下面側の第1、第2配線層40,40aが配線基板(マザーボード)に接続される。   A light emitting element (not shown) such as an LED is mounted on the upper surface side of the silicon substrate 10 so as to be connected to the first and second wiring layers 40 and 40a, and the Zener diode ZD is electrically connected to the light emitting element in the power supply line. Connected in parallel and functions as a power regulator. Then, the first and second wiring layers 40 and 40a on the lower surface side of the silicon substrate 10 are connected to the wiring board (mother board).

なお、シリコン基板10の下面側では、貫通電極20の下面を被覆する第1バリア金属パターン層30が少なくとも形成されていればよく、必ずしも第2バリア金属パターン層42及び導電パターン層44を形成する必要はない。この場合、第1バリア金属パターン層30は第1バリア金属層30a(図9(b))が直接パターン化されて形成され、第1バリア金属パターン層30に接続電極を設けてもよい。   It should be noted that at least the first barrier metal pattern layer 30 that covers the lower surface of the through electrode 20 need only be formed on the lower surface side of the silicon substrate 10, and the second barrier metal pattern layer 42 and the conductive pattern layer 44 are necessarily formed. There is no need. In this case, the first barrier metal pattern layer 30 may be formed by directly patterning the first barrier metal layer 30a (FIG. 9B), and a connection electrode may be provided on the first barrier metal pattern layer 30.

Claims (10)

半導体基板と、
前記半導体基板に形成された素子と、
前記半導体基板を貫通して形成されたスルーホールと、
前記半導体基板の両面側及び前記スルーホールの内面に形成された絶縁層と、
前記スルーホール内に形成された貫通電極と、
前記絶縁層に形成され、前記素子の接続部に到達するコンタクトホールと、
前記貫通電極に接続された第1バリア金属パターン層を含む第1配線層と、
前記第1配線層と同一層から形成され、前記コンタクトホールを除く部分に配置された前記第1バリア金属パターン層を含み、前記コンタクトホールを通して前記素子の接続部に接続された第2配線層とを有することを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate;
An element formed on the semiconductor substrate;
A through hole formed through the semiconductor substrate;
Insulating layers formed on both sides of the semiconductor substrate and the inner surface of the through hole;
A through electrode formed in the through hole;
A contact hole formed in the insulating layer and reaching a connection portion of the element;
A first wiring layer including a first barrier metal pattern layer connected to the through electrode;
A second wiring layer formed from the same layer as the first wiring layer, including the first barrier metal pattern layer disposed in a portion excluding the contact hole, and connected to the connection portion of the element through the contact hole; A semiconductor device comprising:
前記第1配線層は、下から順に、前記第1バリア金属パターン層、第2バリア金属パターン層、及び導電パターン層から形成され、
前記第2配線層は、前記コンタクトホールを除く部分に配置された前記第1バリア金属パターン層と、前記素子の接続部に接続された前記第2バリア金属パターン層と、その上に形成された前記導電パターン層とから形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
The first wiring layer is formed from the first barrier metal pattern layer, the second barrier metal pattern layer, and the conductive pattern layer in order from the bottom,
The second wiring layer is formed on the first barrier metal pattern layer disposed in a portion excluding the contact hole, the second barrier metal pattern layer connected to a connection portion of the element, and the second barrier metal pattern layer. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed of the conductive pattern layer.
前記素子は、ツェナーダイオード、トランジスタ又はキャパシタであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the element is a Zener diode, a transistor, or a capacitor. 前記素子は、前記半導体基板の表層部に前記半導体基板と反対導電型の不純物拡散領域が形成されて構成されるツェナーダイオードであり、前記不純物拡散領域及び前記半導体基板の下面が前記接続部となっており、
前記コンタクトホールは前記半導体基板の両面側の前記絶縁層に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
The element is a Zener diode configured by forming an impurity diffusion region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a surface layer portion of the semiconductor substrate, and the impurity diffusion region and a lower surface of the semiconductor substrate serve as the connection portion. And
The semiconductor device according to claim 3, wherein the contact hole is formed in the insulating layer on both sides of the semiconductor substrate.
前記貫通電極は銅から形成され、
前記第1バリア金属パターン層は、チタン層、下から順にチタン層/窒化チタン層、アルミニウム層、及びアルミニウム合金層のいずれかよりなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体装置。
The through electrode is formed of copper;
The said 1st barrier metal pattern layer consists of any one of a titanium layer, a titanium layer / titanium nitride layer, an aluminum layer, and an aluminum alloy layer in order from the bottom. The semiconductor device described.
半導体基板と、前記半導体基板に形成された素子と、前記半導体基板を貫通するスルーホールと、前記半導体基板の両面側及び前記スルーホールの内面に形成されて、前記素子を被覆する絶縁層とを備えた構造体を用意する工程と、
前記スルーホール内に貫通電極を形成する工程と、
前記半導体基板の両面側に、前記絶縁層及び前記貫通電極を被覆する第1バリア金属層をそれぞれ形成する工程と、
第1バリア金属層及び前記絶縁層を加工することにより、前記素子の接続部に到達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記コンタクトホール内の前記素子の接続部の自然酸化膜を除去する工程と、
前記第1バリア金属層を利用して、前記貫通電極に接続される第1配線層と、前記コンタクトホールを通して前記素子の接続部に接続される第2配線層とを形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A semiconductor substrate; an element formed on the semiconductor substrate; a through hole penetrating the semiconductor substrate; and an insulating layer formed on both sides of the semiconductor substrate and on the inner surface of the through hole to cover the element. Preparing a prepared structure;
Forming a through electrode in the through hole;
Forming a first barrier metal layer covering the insulating layer and the through electrode on both sides of the semiconductor substrate;
Forming a contact hole reaching the connection portion of the element by processing the first barrier metal layer and the insulating layer;
Removing a natural oxide film at a connection portion of the element in the contact hole;
Forming a first wiring layer connected to the through electrode and a second wiring layer connected to the connection portion of the element through the contact hole using the first barrier metal layer. A method of manufacturing a semiconductor device.
前記第1配線層及び前記第2配線層を形成する工程は、
前記第1バリア金属層上及び前記コンタクトホール内に第2バリア金属層を形成する工程と、
前記第2バリア金属層の上に、前記第1、第2配線層が配置される部分に開口部が設けられためっきレジストを形成する工程と、
前記第2バリア金属層をめっき給電経路に利用する電解めっきにより、前記めっきレジストの開口部に導電パターン層を形成する工程と、
前記めっきレジストを除去する工程と、
前記導電パターン層をマスクにして前記第2バリア金属層及び前記第1バリア金属層をエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
Forming the first wiring layer and the second wiring layer;
Forming a second barrier metal layer on the first barrier metal layer and in the contact hole;
Forming a plating resist on the second barrier metal layer in which an opening is provided in a portion where the first and second wiring layers are disposed;
Forming a conductive pattern layer in the opening of the plating resist by electrolytic plating using the second barrier metal layer as a plating power feeding path;
Removing the plating resist;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, further comprising: etching the second barrier metal layer and the first barrier metal layer using the conductive pattern layer as a mask.
前記素子は、ツェナーダイオード、トランジスタ又はキャパシタであることを特徴とする請求項6又は7に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the element is a Zener diode, a transistor, or a capacitor. 前記素子は、前記半導体基板の表層部に前記半導体基板と反対導電型の不純物拡散領域が形成されて構成されるツェナーダイオードであって、前記不純物拡散領域及び前記半導体基板の下面が前記接続部となっており、
前記コンタクトホールを形成する工程において、
前記コンタクトホールは前記半導体基板の両面側の前記絶縁層に形成されることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。
The element is a Zener diode configured by forming an impurity diffusion region having a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate in a surface layer portion of the semiconductor substrate, wherein the impurity diffusion region and the lower surface of the semiconductor substrate are connected to the connection portion. And
In the step of forming the contact hole,
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the contact hole is formed in the insulating layer on both sides of the semiconductor substrate.
前記貫通電極は銅から形成され、
前記第1バリア金属パターン層は、チタン層、下から順にチタン層/窒化チタン層、アルミニウム層、及びアルミニウム合金層のいずれかよりなることを特徴とする請求項6乃至9のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
The through electrode is formed of copper;
The said 1st barrier metal pattern layer consists of any one of a titanium layer, a titanium layer / titanium nitride layer, an aluminum layer, and an aluminum alloy layer in order from the bottom. The manufacturing method of the semiconductor device of description.
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