JP2013502738A - 半導体基板上のスルーインターコネクトを製造する方法 - Google Patents
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Abstract
半導体基板のスルーインターコネクトを製造する方法は、基板の第1側部上に基板を部分的に通るビアを形成するステップと、第1側部上及びビア内に電気絶縁層を形成するステップと、絶縁層上にビアを少なくとも部分的にライニングする導電層を形成するステップと、ビア内の導電層上に第1コンタクトを形成するステップと、ビア内の、少なくとも絶縁層まで基板の第2側部から基板を薄層化するステップとを含む。また、本方法は、第1コンタクトと電気接続状態にある第2コンタクトを基板の第2側部に形成するステップをも含み得る。本方法は、ウエハスケールのインターコネクト要素を形成するように半導体ウエハ上で実行可能である。さらに、インターコネクト要素を、発光ダイオード(LED)システムのような半導体システムを構築するのに使用可能である。
【選択図】図2E
【選択図】図2E
Description
本発明は、一般的に半導体部品の製造に関し、より詳細には、半導体基板上のスルーインターコネクト(through interconnect)のためのウエハレベルの方法に関する。
半導体基板は、時折、その前側部からその後側部へと基板を通るインターコネクトを必要とする。この種のスルーインターコネクトは、時折、スルーシリコンビア(through silicon via、TSV)と称される。例えば、発光ダイオード(LED)ディスプレイのような光電子システムは、発光ダイオード(LED)を搭載し、且つ、発光ダイオード(LED)に電気接続を形成するための半導体基板を含み得る。LEDディスプレイは、数百から数千の発光ダイオードのアレイ(配列)を含むことができ、基板内に数百から数千のスルーインターコネクトを必要とする。半導体基板が、より小さく且つより複雑になるにつれ、従来の製造技術を使用してスルーインターコネクトを形成することが困難となる。
スルーインターコネクトの1つのタイプは、基板の前側部から後側部まで延びる電気絶縁スルービアを含んでおり、それは導電金属で充填又はライニング(裏張り)されている。この種のスルーインターコネクトを製造する問題は、スルービアを金属で充填又はライニングすることにあり、特には、狭いピッチの小さいビアに関する。従来の製造技術は、プラズマ気相堆積(PVD)及び蒸着を使用して、スルービアを金属で充填又はライニングする。しかしながら、これら技術は、貧弱な段差被覆性及び金属ボイド(空隙)を生成し、導電率を低下させてスルーインターコネクトの抵抗を増加させる。
前述の点で、本技術分野では、半導体基板上にスルーインターコネクトを形成するための改善した製造プロセスが求められている。しかしながら、前述の関連技術の例示及びこれに関する特定は、説明を目的するものであり、本発明を限定するものではない。関連する技術の他の特定は、明細書及び図面によって、当業者に明らかとなるであろう。
半導体基板のスルーインターコネクトを製造する方法は、基板の第1側部上に基板を部分的に通る(途中まで貫通する)ビアを形成するステップと、第1側部上及びビア内に電気絶縁層を形成するステップと、絶縁層上にビアを少なくとも部分的にライニング(裏張り、lining)する導電層を形成するステップと、ビア内の導電層上に第1コンタクトを形成するステップと、ビア内の、少なくとも絶縁層まで基板の第2側部から基板を薄層化するステップとを含む。また、本方法は、第1コンタクトと電気接続状態にある第2コンタクトを基板の第2側部に形成するステップをも含み得る。
本方法によって形成されたインターコネクト要素は、半導体基板及び基板内の複数のスルーインターコネクトを含む。各スルーインターコネクトは、半導体基板を通るビア、ビア内の前側コンタクト、及び、前側コンタクトと電気接触する後側コンタクトを含む。
本発明の実施形態が図面に示されている。ここに開示される実施形態及び図面は、本発明を限定することを意図せず、説明するために用いられる。
ここに使用される「半導体要素(semiconductor component)」は、半導体基板を含む電子要素を示す。「ウエハレベル(wafer−level)」は、半導体ウエハ上で実施されるプロセスを意味する。「ウエハスケール(wafer scale)」は、半導体ウエハのアウトライン(輪郭)とほぼ同じアウトラインを有することを意味する。
図1A〜1Lを参照して、半導体基板32上にスルーインターコネクト30を製造する方法において、各ステップを説明する。説明の目的のために、方法のステップが所定の順番で示されているが、方法を異なる順序で実施してもよい。最初に、図1Aに示すとおり、半導体基板32が提供され得る。半導体基板32は、前側部40と後側部42とを含む。クレームでは、前側部40は「第1側部」と称され、且つ、後側部42は「第2側部」と称される。
図1Aに示すとおり、半導体基板32は、50〜450mmの標準系D及び約50〜1000μmの全厚T1を有する半導体ウエハ36を備える。半導体ウエハ36は、ウエハレベルの方法を実行するように使用されるべく標準のウエハ製造設備を許容し、且つ、ウエハスケールのインターコネクト要素38(図1L)を生成する。一例として、150mm径ウエハは約675μmの全厚(T1)を有し、200mm径ウエハは約725μmの全厚(T1)を有し、且つ、300mm径ウエハは約775μmの全厚(T1)を有する。実施形態では、半導体ウエハ36及び半導体基板32はシリコン(Si)を含む。しかしながら、半導体ウエハ36及び半導体基板32は、GaAs、SiC、AlN、Al2O3又はサファイアのような別の物質を含んでもよい。
次に、図1Bに示すとおり、ハードマスク層34を半導体基板32の前側部40上に形成可能である。ハードマスク層34は、Si3N4、SiO2、Ta2O5又はTiO2のような従来のハードマスク材料を含むことができ、ALD、CVD、PECVD、PVD又は蒸着を使用して堆積される。湿式又は乾式酸化(例えば、H2O、O2、O3、NOx)を使用するSi熱酸化のような酸化プロセス又は窒化プロセスを使用して、ハードマスク層34を半導体基板32上に成長可能である。ハードマスク層34の代表的な厚みは、100〜10,000Åとすることができる。ハードマスク層34は、異なる材料の複数の層を含み得る。本実施形態では、ハードマスク層34は、SiO2及び/又はSiN4を含み得る。任意に、図1Bの破線で示されているように、後側ハードマスク層34Aを、ハードマスク層34が形成されるのと同時に、後側部42に形成可能である。
次に、図1Cに示すとおり、レジスト層を半導体層32の前側部40に形成可能であり、且つ、所望のサイズ及び形状を有する開部(opening)46のパターンを有するフォトマスク44を形成するようにフォトリソグラフィプロセスを使用可能である。図1Dに示すとおり、湿式又は乾式エッチングプロセスを使用して、ハードマスク層34の対応する開部48をエッチングすることに開部46を使用可能である。例えば、SiO2ハードマスク層34では、HF酸のような湿式エッチャント、又は、CF4:O2又はCHF3:O2のようなフッ素又は塩素エッチング種で実行される乾式エッチングでエッチングプロセスを実行可能である。開部46は、環状、矩形状、正方形又は楕円形のような任意の所望形状、及び、1〜2000μmのサイズ(例えば、径d1)のような任意の所望サイズを有し得る。図1Dに示すとおり、開部46の形成に続いて、フォトマスク44を適切な剥離プロセスを使用して除去可能である。
次に、図1Eに示すとおり、半導体基板32内にビア50を形成するように、ハードマスク層34及び湿式又は乾式エッチングのような適切なプロセスを使用して、ビア形成ステップを実行可能である。ビア形成ステップは、代表的には前側部40から1〜500μmの深さxで、半導体基板32を部分的に通る(途中まで貫通する)前側部40上にビア50を形成するように終端(エンドポイント)処理可能である。一例として、KOH(44%)又はTMAH(24%)の溶液のような湿式エッチャントを用いる結晶性エッチングプロセスを使用してビア50を形成可能である。この湿式エッチャントは、約1μm/分で〈100〉Siをエッチングすることに使用可能であり、他方、1Å/分未満でSi3N4、及び、20Å/分未満でSiO2をエッチングし、また、〈111〉Siをより遅い速度(すなわち、〈100〉Siの1/100)でエッチングする。等方性エッチングプロセスを、HF、HNO3、CH3COOH及びH2Oの溶液を使用して実行可能である。図1Eに示すとおり、結晶性エッチングプロセスで、ビア50が優先的にエッチングされ、ビア50の側壁が水平(すなわち前側部40の平面に平行な線)から約53.7度の角度で傾斜している。さらに、ビア50は、所望の径d2(例えば1〜500μm)を有する平面状の底面66を含み、これはハードマスク層34の開部48のサイズ及びエッチング時間に依存する。湿式エッチングの他に、BOSCHエッチングのような乾式エッチングプロセスを使用してビア50を形成可能である。図1Eに示すとおり、結晶性エッチングプロセスが実行されない場合、ビア50Aは、深さx、幅d3、及び、半導体基板32の前側部40に一般に垂直である側壁を有し得る。
次に、図1Fに示すとおり、ハードマスク34を除去する選択的なステップを説明する。湿式又は乾式エッチャントを用いる、エッチング又は剥離プロセスのような適切なプロセスを使用してハードマスク層34を除去可能である。このステップに続いて、半導体基板32は、深さxまで基板32を部分的にのみ通って延びる(図1E)複数のビア50を前側部40に含む。
次に図1Gに示すとおり、電気絶縁層52を半導体基板32の前側部40及びビア50の側壁に形成するように、絶縁層形成ステップが実行される。絶縁層52は、好ましくは、ビア50が開口されたままであるように、小さい厚み(例えば100Å〜1μm)を有する。絶縁層52は、酸化物(例えばSiO2)又は窒化物(例えばSi3N4)のような電気絶縁材料を含み、所定位置に成長可能であり、或いは、CVD、PECVD又はALDのような適切な堆積プロセスを使用して堆積可能である。他の適切な電気絶縁層は、適切なプロセスを使用して堆積されたAl2O3、Ta2O5及びチタン酸化物を含み得る。SiO2を、蒸気又は乾式酸化プロセスを使用して、前側面40上及びビア50内に熱成長させることもできる。別例では、絶縁層52は、ポリミドのような高分子材料を含み、ノズルを通した堆積又は電気泳動法のような適切なプロセスを使用して堆積可能である。さらなる別例では、絶縁層52は、パリレンのようなポリマーを含み、CVDを使用して、前側面40上及びビア50内に気相堆積可能である。
次に、図1Hに示すとおり、絶縁層52上の導電メタライゼーション(metallization)層54を形成するように、導電層形成ステップを実行可能である。メタライゼーション層54は、スパッタリング、PVD、CVD、蒸着又は無電解化学堆積を使用して堆積されたTi、Ta、Cu、W、TiW、Hf、Ag、Au又はNiのような高導電性金属の単層を含み得る。しかしながら、材料の単層の代わりに、メタライゼーション層54は、導電層及び結合層(例えば、Cu/Ni)からなるバイメタルスタックのような複数の金属スタック(stack)、あるいは、Ta/TaN/Cu/Ni/Au及びこれら金属の合金などの複層を含む。メタライゼーション層54は、PVD、無電解堆積、メッキ又はマスク(図示せず)を通したPVDのような、適切な堆積プロセス(すなわち付加プロセス)を使用して形成可能である。別例では、メタライゼーション54を金属層の包括堆積(blanket deposition)によって形成可能であり、その後にマスクを通したエッチングが続く。ビア50のアスペクト比によれば、メタライゼーション層54の被覆ステップは、典型的には、100%よりも小さい。
実施形態では、ビア50を完全に充填しない厚みでメタライゼーション層54を形成するように、導電層形成ステップを実行可能である。特には、メタライゼーション層54は、ビア50を充填するというよりも、ビア50の側壁をライニングする。
次に、図1Iに示すとおり、ビア50内及びビア周囲の基板32の前側部40上に前側コンタクト56を形成するように、前側コンタクト形成ステップを実行可能である。クレームでは、前側コンタクト56は、「第1コンタクト」と称される。前側コンタクト56は、金属(例えば、はんだ、ニッケル)、ボール、バンプ又はピンを含み、ビア50内への流動性金属の堆積を使用してメタライゼーション層54上に形成される。ビア50を充填すると共に金属バンプとして前側コンタクト56を形成するように、例えば、はんだ又は金属ペーストのような流動性金属を堆積可能であり、或いは、マスクを通してスクリーン印刷可能である。前側コンタクト56は、ボール結合プロセス又はスタッド(鋲)バンププロセスを使用しても形成可能である。また、2つのステップのプロセスを使用しても前側コンタクト56を形成可能であり、そこでは、ビア50が堆積又はスクリーン印刷で充填され、その後にバンプ(又はボール)形成ステップが続く。
また、前側コンタクト56を形成することに多くの他の技術を使用可能である。例えば、はんだバンプ結合(SBB)は、はんだボールを結合パッドに直接配置するように、修正ワイヤボンダー(modified wire bonder)におけるはんだワイヤを使用する。ワイヤボンダーのスクラビング(研磨又は摩擦)動作によって、はんだボールを結合パッドに結合させる。はんだワイヤはバンプ上に断絶され、パッド上にバンプを残し、それをリフロー(reflow)可能である。はんだバンプ結合は一連の処理であり、毎秒約8個までの速度で1つずつバンプを生成する。印刷したバンプよりも、より密接したスペーシングを可能とすることに利点を有する。別の技術は、はんだジェット(噴射)であり、溶融はんだのドロップレット(液滴)のストリームを制御することにより、Ni−Auのアンダーバンプメタライゼーション(under bump metallization,UBM)上にはんだバンプを配置する。一例では、要求モードのジェットシステムは、インクジェットプリンタと大体同様の方法でドロップレットを形成するように、圧電性又は抵抗加熱を利用する。機械的位置決めがドロップレットの配置につながる。連続モードのジェットシステムは、配置を制御するように、帯電ドロップレットの静電偏向で、はんだドロップレットの連続ストリームを使用する。
実施形態では、前側コンタクト56は、はんだ(例えばSnPd、SnAg、SnCu、SnAgCu、NiSnAgCu、AuSn)のような結合可能な金属から形成された金属バンプを備える。メタライゼーション層54は、銅のような金属を備え、ビア50を充填するための接着力を誘因及び提供する。前側コンタクト56の径の典型的な範囲は、1〜1000μmとすることができる。
次に、図1Jに示すとおり、半導体基板32を薄層化し、薄層化後側部42Tを有する薄層化半導体基板32Tを形成するように、後側部42から薄層化ステップを実行可能である。薄層化ステップは、絶縁層52で終端可能である。しかしながら、薄層化ステップは、好ましくは、ビア50の底面で絶縁層52を除去して、ビア50内のメタライゼーション層54を露出するように実行される。薄層化ステップは、グラインダーのような機械平坦化装置で実行される機械平坦化プロセスを用いて実行可能である。この種の機械平坦化プロセスは、時折、乾式研磨と称される。1つの適切な機械平坦化装置は、オカモト(Okamoto)によって製造され、型番VG502で指定される。また、薄層化ステップは、化学機械平坦化(CMP)装置を使用しても実行可能である。適切な化学機械平坦化(CMP)装置は、Westech、SEZ、プラズマポリッシングシステムズ及びTRUSIのような製造者から購入される。また、薄層化ステップは、単独で或いは機械平坦化と組み合わせて実行される、湿式エッチングプロセス、乾式エッチングプロセス又はプラズマエッチングプロセスのようなエッチングバックプロセスを使用しても実行可能である。また、薄層化ステップは、バックグラインディングのような複数のステッププロセスを使用しても実行可能であり、ソフト研磨ステップ、CMP及び洗浄ステップがこれに続く。別例として、絶縁層52を露出させるために研磨ステップを使用可能であり、メタライゼーション層54を露出させるように絶縁層52をエッチング可能である。
薄層化基板32Tの厚みT2(図1J)は、必要に応じて選択可能であり、代表的には、35μmから300μmである。薄層化後側部42Tは、平滑な研磨面を有し、凹凸を有していない。図3Aに示すとおり、ビア50内の前側コンタクト56まで薄層化を終端した状態で、薄層化半導体基板32Tの厚みT3は、少なくとも除去されたメタライゼーション層54の厚みの分だけ、厚みT2(図1J)よりも薄い。
次に、図1Kに示すとおり、ビア50内の露出メタライゼーション54と整列する開部60を有する薄層化後側部42T上に、電気的に絶縁する後側絶縁層58を形成するように、後側絶縁層形成ステップを実行可能である。後側絶縁層58は、示されているとおり、ビア50の側壁上の露出絶縁層50を完全に被覆可能であり、或いは、露出絶縁層50を一部だけ被覆可能である。後側絶縁層58は、実質的に前側絶縁層52で前述したとおり、適切なプロセスを使用して形成された酸化物(例えばSiO2)、窒化物(例えばSi3N4)又はポリマー(例えばポリミド、パリレン)のような電気絶縁材料を含み得る。
次に、図1Lに示すとおり、薄層化後側部42T上及びビア50内の露出メタライゼーション層54と整列する開部60内に後側コンタクト62を形成するように、後側コンタクト形成ステップを実行可能である。クレームでは、後側コンタクト62は「第2コンタクト」と称される。実質的に前側コンタクト56で前述したとおり、後側コンタクト62は、堆積又はマスクを通したスクリーン印刷のようなメタライゼーションプロセスを使用して、ビア50内の露出メタライゼーション層54上に形成された、金属又ははんだ、ボール、バンプ又はピンを含み得る。また、後側コンタクト62は、実質的に前側コンタクト56で前述したとおり、スタッドバンププロセス又はボール結合処理を使用しても形成可能である。実施形態では、後側コンタクト62は、はんだ(例えば、SnPd、SnAg、SnCu、SnAgCu、NiSnAgCu、AuSn)のような結合可能な金属からなる金属バンプを含む。後側コンタクト62の径の代表的な範囲は、60〜950μmとすることができる。
図1Lに示すとおり、各スルーインターコネクト30は、薄層化半導体基板32Tを通るビア50、当該ビア50内の前側コンタクト56、及び、当該前側コンタクト56と電気接触した後側コンタクト62を含む。さらに、ビア50内のメタライゼーション層54は、前側コンタクト56を後側コンタクト62に電気接続する。
図2A〜2Eを参照して、当該方法の別のステップを説明する。図2Aは、実質的に、図1Hで開示及び説明した導電層形成ステップと類似している。しかしながら、この実施形態では、メタライゼーション層54は、ビア50内で100%段差を被覆しておらず、段差(step)メタライゼーション層68がビア50内に形成されている。図2Bに示すとおり、前側コンタクト形成ステップは、段差状メタライゼーション層54と電気接触状態にあるビア50を充填する前側コンタクト56Aを形成するが、前側コンタクト56(図1I)と同様に、基板32の前側部40上に隆起バンプの代わりに凹状パッドとしてである。前側コンタクト56Aは、リフローオーブン70(図6)を使用して凹面トポグラフィを有するビア50内に流動性金属がリフローする、リフロー処理を使用して形成可能である。或いは、実質的に薄層化ステップで前述したとおり、化学又は機械研磨によって、隆起した前側コンタクト56(図1I)から超過した材料を除去することによって、前側コンタクト56Aを形成可能である。図2Cは、実質的に図1Jで開示及び説明したのと同様に、薄層化半導体基板32Tを形成するための薄層化ステップを示す。図2Dは、実質的に図1Kで開示及び説明したのと同様に、後側絶縁層58を形成するための後側絶縁層形成ステップを示す。図2Eは、実質的に図1Lで開示及び説明したのと同様に、後側コンタクト62を形成するための後側コンタクト形成ステップを示す。図2Eに示すとおり、スルーインターコネクト30Aは、バンプというよりも凹面を有する前側コンタクト56Aを有する以外は、前述したスルーインターコネクト30(図1L)と実質的に類似している。
図3A〜3Cを参照して、当該方法の別ステップを説明する。図3Aは、実質的に図1Jで開示及び説明した薄層化ステップと類似する、薄層化ステップを示している。しかしながら、この実施形態では、薄層化ステップは、ビア50内の前側コンタクト56の材料に少なくとも部分的に接触するように終端され得る。図3Bに示すとおり、ビア50内の前側コンタクト56内まで薄層化ステップを終端させることで、後側絶縁層58がビア50内のメタライゼーション層54の部分を被覆可能であり、他方、前側コンタクト56の少なくとも一部が露出される。図3Cに示すとおり、ビア50内の前側コンタクト56内まで薄層化ステップを終端させることで、各スルーインターコネクト30Bは、ビア50の底面66(図1E)上のメタライゼーション層54が除去される以外、実質的に前述したスルーインターコネクト30(図1L)と類似している。
図4A〜4Cを参照して、当該方法の別ステップを説明する。図4Aは、実質的に図2Cで開示及び説明した薄層化ステップと類似する、薄層化ステップを示している。しかしながら、この実施形態では、薄層化ステップは、ビア50内の前側コンタクト56Aの材料に少なくとも部分的に接触するように終端可能である。図4Bに示すとおり、ビア50内の前側コンタクト56A内まで薄層化ステップを終端させることで、後側絶縁層58がビア50内の段差メタライゼーション層68の部分をも被覆可能であり、他方、前側コンタクト56Aの少なくとも一部が露出されたままである。図4Cに示すとおり、ビア50内の前側コンタクト56A内まで薄層化ステップを終端させることで、各スルーインターコネクト30Cは、ビア50の底面66(図1E)上の段差メタライゼーション層68が除去される以外、実質的に前述したスルーインターコネクト30A(図2E)と類似している。
図5に示すとおり、スルーインターコネクト30Dは、前述したスルーインターコネクト30C(図4C)と実質的に類似している。しかしながら、スルーインターコネクト30Dは、後側コンタクト62(図4C)と同様に、バンプの代わりにパッドを備える後側コンタクト62Aを含んでいる。後側コンタクト62Aは、実質的に前側コンタクト56A(図2B)で前述したとおり、リフローオーブン70(図6)内のリフロープロセスを使用して形成可能である。或いは、後側コンタクト62Aは、実質的に前側コンタクト56A(図2B)で前述したとおり、化学又は機械研磨で隆起後側コンタクト62(図4C)から超過した材料を除去することによって形成可能である。
すなわち、改善した、半導体基板のためのスルーインターコネクトの製造法王及び改善されたウエハスケールのインターコネクト要素が開示された。複数の実施例及び実施形態を上に説明したが、当業者は、その改変、置換、付加及び組み合わせを想定する。したがって、本発明は、全てのこのような改変、置換、付加及び組み合わせが、その技術的範囲内に含まれることを意図している。
Claims (27)
- 半導体基板のスルーインターコネクトを製造する方法であって、
前記基板の第1側部に、前記基板を部分的に通るビアを形成するステップと、
前記第1側部上及び前記ビア内に電気絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層上に前記ビアを少なくとも部分的にライニングする導電層を形成するステップと、
前記導電層と電気接触状態にある、ビアを充填する流動性金属を備える第1コンタクトを前記基板の前記第1側部上に形成するステップと、
少なくとも前記絶縁層まで前記基板の第2側部を薄層化するステップと、を含む方法。 - 前記第1コンタクトに電気接触する、前記基板の前記第2側部上に第2コンタクトを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記導電層がメタライゼーション層を備え、且つ、前記第1コンタクトがバンプ又はパッドを備えることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記薄層化ステップは、グラインディング、化学機械平坦化及びエッチングからなる群から選択される方法を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、マスクを通してはんだ又は金属ペーストを堆積することを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、はんだバンプ結合(SBB)プロセス、又は、はんだジェットプロセスを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 第1コンタクト形成ステップは、2ステップのプロセスを含み、前記ビアが前記流動性金属の堆積によって充填され、バンプ又はボール形成ステップがこれに続くことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、リフローオーブンを使用して前記流動性金属を前記ビア内にリフローさせることを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ビアは底面を含み、前記薄層化ステップは、前記底面の導電層の少なくとも一部を除去するように実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記ビアは底面を含み、前記薄層化ステップは、前記底面の導電層の少なくとも一部を残すように実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 半導体基板のスルーインターコネクトを製造する方法であって、
前記半導体基板に第1側部及び第2側部を提供するステップと、
前記基板において側壁及び底面を有するビアを前記第1側部に形成するステップと、
前記第1側部で、前記ビアの前記側壁及び前記底面上に電気絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層上に導電層を形成するステップと、
前記導電層と電気接触状態にある第1コンタクトを前記ビアに形成するステップと、
前記第2側部から少なくとも前記ビアの底面上の前記絶縁層まで薄層化するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 第1金属バンプと電気接触する第2側部に第2コンタクトを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記第1コンタクト及び前記第2コンタクトは金属バンプを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記第1コンタクト及び前記第2コンタクトはパッドを備えることを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、マスクを通した堆積、スタッドバンプ、ボール結合及びはんだジェットからなる群から選択される方法を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記ビア形成ステップが結晶性エッチングを含み、且つ、前記ビアが傾斜した側壁を有することを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記薄層化ステップは、グラインディング、化学機械平坦化及びエッチングからなる群から選択される方法を含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 半導体基板の複数のスルーインターコネクトを製造する方法であって、
第1側部及び第2側部を有する半導体ウエハを提供するステップと、
前記第1側部上に、複数の開部を有するハードマスクを形成するステップと、
前記基板を部分的に通る、前記開部と整列する複数のビアをエッチングするステップと、
前記第1側部上及び前記ビア内に電気絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層上に、前記ビアを少なくとも部分的にライニングするメタライゼーション層を形成するステップと、
前記第1側部に、前記ビアをライニングする前記メタライゼーション層と電気接触する、前記ビアを充填する複数の第1コンタクトを形成するステップと、
前記ビアの前記メタライゼーション層又は前記第1コンタクトを露出させるように、前記第2側部から前記ウエハを薄層化するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記第2側部に前記第1コンタクトと電気接触状態にある複数の第2コンタクトを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第1コンタクトは、前記ビア内に堆積した、はんだ又は金属ペーストを備えることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、リフローオーブンを使用して、前記ビア内に前記第1コンタクトの金属をリフローさせることを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、はんだバンプ結合(SBB)プロセス、又は、はんだジェットプロセスを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記第1コンタクト形成ステップは、2ステップのプロセスを含み、前記ビアが前記流動性金属の堆積によって充填され、バンプ又はボール形成ステップがこれに続くことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- インターコネクト要素であって、
第1側部及び第2側部を有する薄層化半導体基板と、
前記第1側部から前記第2側部まで前記薄層化半導体基板を通るビアと、
前記第1側部上及び前記ビア内の第1電気絶縁層と、
前記ビアを少なくとも部分的にライニングする、前記第1電気絶縁層上のメタライゼーション層と、
前記メタライゼーション層と電気接触する、前記第1側部上及び前記ビア内の第1金属バンプを備える第1コンタクトと、
前記第2側部上の第2電気絶縁層と、
前記ビア内で前記第1コンタクトと電気接触する、前記第2電気絶縁層上の第2金属バンプを備える第2コンタクトと、を備えることを特徴とするインターコネクト要素。 - 前記第1金属バンプ及び前記第2金属バンプは、はんだを含むことを特徴とする請求項24に記載のインターコネクト要素。
- 前記ビアが側壁及び底面を含み、且つ、アンダーバンプメタライゼーション層が前記側壁上及び前記底面上に存在することを特徴とする請求項24に記載のインターコネクト要素。
- 前記ビアが側壁及び底面を含み、且つ、アンダーバンプメタライゼーション層が前記側壁上に存在するが、前記底面上には存在しないことを特徴とする請求項24に記載のインターコネクト要素。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015153978A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | キヤノン株式会社 | 貫通配線の作製方法 |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5596919B2 (ja) * | 2008-11-26 | 2014-09-24 | キヤノン株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
TWM391185U (en) * | 2009-12-03 | 2010-10-21 | Mao Bang Electronic Co Ltd | Via hole with insulation layer |
US8415805B2 (en) | 2010-12-17 | 2013-04-09 | Skyworks Solutions, Inc. | Etched wafers and methods of forming the same |
US20120153477A1 (en) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Skyworks Solutions, Inc. | Methods for metal plating and related devices |
CN102683309B (zh) * | 2011-03-15 | 2017-09-29 | 上海国增知识产权服务有限公司 | 晶圆级植球印刷填充通孔的转接板结构及其制作方法 |
CH705228A1 (fr) * | 2011-07-06 | 2013-01-15 | Suisse Electronique Microtech | Pièce mécanique en composite silicium-métal et son procéde de fabrication. |
US8994182B2 (en) * | 2012-12-21 | 2015-03-31 | Cree, Inc. | Dielectric solder barrier for semiconductor devices |
US8970010B2 (en) | 2013-03-15 | 2015-03-03 | Cree, Inc. | Wafer-level die attach metallization |
US10515884B2 (en) * | 2015-02-17 | 2019-12-24 | Advanced Semiconductor Engineering, Inc. | Substrate having a conductive structure within photo-sensitive resin |
RU2708677C1 (ru) * | 2019-02-08 | 2019-12-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) | Способ металлизации сквозных отверстий в полуизолирующих полупроводниковых подложках |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11345933A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Toshiba Corp | マルチチップ半導体装置およびその製造方法 |
JP2004057507A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Toshiba Corp | X線検出装置、貫通電極の製造方法及びx線断層撮影装置 |
JP2004228135A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 微細孔への金属埋め込み方法 |
JP2005259845A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Sharp Corp | 導電性ペーストによるビア充填方法 |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996036959A2 (en) * | 1995-05-19 | 1996-11-21 | Philips Electronics N.V. | Display device |
US5621225A (en) * | 1996-01-18 | 1997-04-15 | Motorola | Light emitting diode display package |
JP3500322B2 (ja) * | 1999-04-09 | 2004-02-23 | シャープ株式会社 | 定電流駆動装置および定電流駆動半導体集積回路 |
US6573537B1 (en) * | 1999-12-22 | 2003-06-03 | Lumileds Lighting, U.S., Llc | Highly reflective ohmic contacts to III-nitride flip-chip LEDs |
US6362578B1 (en) * | 1999-12-23 | 2002-03-26 | Stmicroelectronics, Inc. | LED driver circuit and method |
US6555405B2 (en) * | 2001-03-22 | 2003-04-29 | Uni Light Technology, Inc. | Method for forming a semiconductor device having a metal substrate |
US6531328B1 (en) * | 2001-10-11 | 2003-03-11 | Solidlite Corporation | Packaging of light-emitting diode |
US6818464B2 (en) * | 2001-10-17 | 2004-11-16 | Hymite A/S | Double-sided etching technique for providing a semiconductor structure with through-holes, and a feed-through metalization process for sealing the through-holes |
GB0209502D0 (en) * | 2002-04-25 | 2002-06-05 | Cambridge Display Tech Ltd | Display driver circuits |
US6716737B2 (en) * | 2002-07-29 | 2004-04-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method of forming a through-substrate interconnect |
US6908856B2 (en) * | 2003-04-03 | 2005-06-21 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Method for producing electrical through hole interconnects and devices made thereof |
PT1505611E (pt) * | 2003-07-22 | 2012-01-12 | Starck H C Gmbh | Método para a produção de condensadores |
US7518158B2 (en) * | 2003-12-09 | 2009-04-14 | Cree, Inc. | Semiconductor light emitting devices and submounts |
JP4800585B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2011-10-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 貫通電極の製造方法、シリコンスペーサーの製造方法 |
US7413918B2 (en) * | 2005-01-11 | 2008-08-19 | Semileds Corporation | Method of making a light emitting diode |
US7563625B2 (en) * | 2005-01-11 | 2009-07-21 | SemiLEDs Optoelectronics Co., Ltd. | Method of making light-emitting diodes (LEDs) with improved light extraction by roughening |
US7378288B2 (en) * | 2005-01-11 | 2008-05-27 | Semileds Corporation | Systems and methods for producing light emitting diode array |
US7432119B2 (en) * | 2005-01-11 | 2008-10-07 | Semileds Corporation | Light emitting diode with conducting metal substrate |
US7524686B2 (en) * | 2005-01-11 | 2009-04-28 | Semileds Corporation | Method of making light emitting diodes (LEDs) with improved light extraction by roughening |
US7186580B2 (en) * | 2005-01-11 | 2007-03-06 | Semileds Corporation | Light emitting diodes (LEDs) with improved light extraction by roughening |
US7473936B2 (en) * | 2005-01-11 | 2009-01-06 | Semileds Corporation | Light emitting diodes (LEDs) with improved light extraction by roughening |
US7195944B2 (en) * | 2005-01-11 | 2007-03-27 | Semileds Corporation | Systems and methods for producing white-light emitting diodes |
JP3880602B2 (ja) * | 2005-02-17 | 2007-02-14 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法、半導体装置 |
US7772115B2 (en) * | 2005-09-01 | 2010-08-10 | Micron Technology, Inc. | Methods for forming through-wafer interconnects, intermediate structures so formed, and devices and systems having at least one solder dam structure |
USD568831S1 (en) * | 2006-10-14 | 2008-05-13 | Alti-Electronics Co., Ltd. | Light emitting diode package |
KR100883806B1 (ko) * | 2007-01-02 | 2009-02-17 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 및 그 형성방법 |
US7528551B2 (en) * | 2007-02-26 | 2009-05-05 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | LED control system |
JP5138248B2 (ja) * | 2007-03-23 | 2013-02-06 | オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド | 半導体装置及びその製造方法 |
TWI341554B (en) * | 2007-08-02 | 2011-05-01 | Enthone | Copper metallization of through silicon via |
-
2009
- 2009-08-24 US US12/545,949 patent/US20110042803A1/en not_active Abandoned
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11345933A (ja) * | 1998-06-01 | 1999-12-14 | Toshiba Corp | マルチチップ半導体装置およびその製造方法 |
JP2004057507A (ja) * | 2002-07-29 | 2004-02-26 | Toshiba Corp | X線検出装置、貫通電極の製造方法及びx線断層撮影装置 |
JP2004228135A (ja) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Mitsubishi Electric Corp | 微細孔への金属埋め込み方法 |
JP2005259845A (ja) * | 2004-03-10 | 2005-09-22 | Sharp Corp | 導電性ペーストによるビア充填方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015153978A (ja) * | 2014-02-18 | 2015-08-24 | キヤノン株式会社 | 貫通配線の作製方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20110042803A1 (en) | 2011-02-24 |
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WO2011024045A1 (en) | 2011-03-03 |
CN102165587B (zh) | 2013-01-16 |
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