JP2014187297A - Formation method of semiconductor device and semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a conductive member from a hole bottom without forming a void even for power feeding from an opening part surface layer continuing in a through-hole when forming the conductive member in the through-hole by an electrolytic plating method.SOLUTION: Plating is grown from a hole bottom by electrolytic plating in which power is fed from a surface conductive layer by covering with an insulator layer a portion other than part of a through-hole bottom surface of a power feeding layer continuing from a through-hole opening part surface into the through-hole.

Description

本発明は、半導体基板の貫通穴内への導電部材形成方法及び半導体装置に関する。   The present invention relates to a method for forming a conductive member in a through hole of a semiconductor substrate and a semiconductor device.

従来から、基板に形成されたアスペクト比の大きな貫通穴(以下、片側に開口した穴を貫通穴と呼ぶ)内に導電層を形成した構造は、基板積層用の貫通電極として用いられている。   Conventionally, a structure in which a conductive layer is formed in a through hole having a large aspect ratio formed in a substrate (hereinafter, a hole opened on one side is referred to as a through hole) has been used as a through electrode for stacking substrates.

かかる導電層を形成する方法は種々提案されているが、めっきによる方法が多く用いられている。   Various methods for forming such a conductive layer have been proposed, but a plating method is often used.

しかしながら、めっきによる導電層形成においては、貫通穴内にボイド(空隙)が発生し易い。   However, in forming a conductive layer by plating, voids (voids) are likely to be generated in the through holes.

貫通穴内にボイドが残っていると、昇温時にボイド内部の空気や液体が膨張し、破裂することで素子の破壊などが発生する。   If a void remains in the through hole, the air or liquid inside the void expands when the temperature rises, and the element is destroyed by bursting.

また、加熱冷却などの温度履歴によってボイド内部の空気や液体が膨張収縮を繰り返し、貫通電極部での亀裂発生等を引き起こし、電気的導通不良が発生する。   In addition, air and liquid inside the void repeat expansion and contraction due to a temperature history such as heating and cooling, causing cracks and the like in the through electrode portion, resulting in poor electrical conduction.

貫通穴内にボイドを発生させることなく、付き周り良くめっきするため、促進剤や抑制剤を利用するめっき液に関する方法や、めっき電流値をスロースタートしたり2段階に変化させたりするというめっき電流制御に関する方法が知られている。   In order to perform good plating without generating voids in the through-holes, plating current control that uses accelerators and inhibitors and plating current value that slows or changes the plating current value in two stages There are known methods.

さらに、基板表面に平行な流れとしたり円形振動を与えたりするめっき攪拌に関する方法や、めっき前処理として促進剤を穴内のみに吸着させる方法、開口形状や貫通穴形状の工夫に関する方法、などが提案されている。   In addition, a method related to plating agitation that creates a flow parallel to the substrate surface and circular vibration, a method that adsorbs the accelerator only in the hole as a pretreatment for plating, and a method that devises the shape of the opening and through hole are proposed. Has been.

貫通穴内のボイドは、導電層が貫通穴奥に十分に付き周る前に貫通穴開口付近が閉塞されることにより発生する。   Voids in the through hole are generated when the vicinity of the through hole opening is closed before the conductive layer sufficiently wraps around the through hole.

高アスペクトの貫通穴開口付近が閉塞されることなく、貫通穴底まで付き周り良く導電層を形成する方法として以下の方法が知られている。   The following method is known as a method of forming a conductive layer with good contact with the bottom of the through hole without blocking the vicinity of the opening of the high aspect through hole.

めっき液に関する方法の一つとして、ポリエチレングリコールなどの添加剤をめっき液に加える方法がある。
ポリエチレングリコールの樹脂成分が、開口部付近の電界が集中する部分に吸着することで、開口部付近のめっきを抑制し、開口部が閉塞することを防ぐ方法が知られている。
One of the methods relating to the plating solution is a method of adding an additive such as polyethylene glycol to the plating solution.
A method is known in which the resin component of polyethylene glycol is adsorbed to a portion where the electric field near the opening is concentrated, thereby suppressing plating near the opening and preventing the opening from being blocked.

また、めっき電流制御に関する方法の一つとして、高アスペクトの貫通穴めっき時は平面に通常めっきする時の電流密度より小さい電流密度でめっきすることによって、めっき成長速度に対して貫通穴内のめっき液交換率を向上させ、付き周り性を向上させる方法が知られている。   Also, as one of the methods related to plating current control, when plating through holes with high aspect ratio, the plating solution in the through-holes can be controlled against the plating growth rate by plating at a current density smaller than the current density when plating on a flat surface. Methods for improving the exchange rate and improving the throwing power are known.

特開2004−315889号公報JP 2004-315889 A

しかし、本発明者らが検討したところ、上記の従来の構成では、以下のような点で不具合が発生することが分かった。   However, as a result of investigations by the present inventors, it has been found that the conventional configuration described above causes problems in the following points.

本発明者らは、添加剤を用いる方法において、めっき液については、抵抗値に関わる電気的信頼性、腐食などに関わる化学的信頼性において最も安定で望ましい金属である金めっき液について検討した。   In the method using an additive, the present inventors examined a gold plating solution which is the most stable and desirable metal in terms of electrical reliability related to resistance and chemical reliability related to corrosion.

銅めっきについては種々の研究がなされ、効果が確認されているが、金めっきについてはあまりなされていない。   Various studies have been made on copper plating and the effect has been confirmed, but not much has been done on gold plating.

金めっき液は、シアン浴と非シアン浴に分けられる。   The gold plating solution is divided into a cyan bath and a non-cyan bath.

シアン浴であるシアン化金めっき液は、非常に安定な液であるため、本技術分野で一般的に使用されている金めっき液は、ほとんどがシアン化金めっき液である。   Since the gold cyanide plating solution which is a cyan bath is a very stable solution, most of the gold plating solutions generally used in this technical field are gold cyanide plating solutions.

しかしながら、シアン化金めっき液は非常に安定であるがために、添加剤による効果がほとんど得られず、本発明が意図するような高アスペクトの貫通穴内めっきについては使用されていないのが実情である。   However, since the gold cyanide plating solution is very stable, the effect of the additive is hardly obtained, and the fact is that it is not used for high aspect through-hole plating as intended by the present invention. is there.

まず、シアン化金めっき液について、推奨値の電流密度でめっきを行ったところ、添加剤による効果が確認できず、貫通穴底にめっきが付き周る前に開口部が閉塞してしまった。   First, when the gold cyanide plating solution was plated at the recommended current density, the effect of the additive could not be confirmed, and the opening was closed before the through hole was plated.

また、非シアン浴で検討を行ったところ、非シアン浴は液状態が非常に不安定であり、pHなどのバランスが崩れやすいため、析出効率の低下や局所的な異常析出、焼けなどのめっき不良が発生することが分かった。   In addition, when a non-cyan bath was examined, the liquid state of the non-cyan bath is very unstable, and the pH and other balances are easily lost. It was found that defects occurred.

さらに、めっき不良が発生するまでのめっき液寿命が著しく短くなる不具合が発生した。   In addition, there was a problem in that the life of the plating solution until the plating failure occurred was significantly shortened.

また、もう一方のめっき電流制御による方法においては、推奨電流密度の1/10以下でめっきをしたところ、開口部が閉塞するまでのタイミングは遅くなったが、ボイドの発生をなくすことはできなかった。   In the other plating current control method, when plating was performed at 1/10 or less of the recommended current density, the timing until the opening was blocked was delayed, but the generation of voids could not be eliminated. It was.

この、穴内が十分にめっきされる前に開口部が塞がってしまうことによるボイド発生という不良は、開口径が小さくなるほど顕著に発生し、またアスペクト比が大きいほど顕著に発生する。   This defect of void generation due to the opening being blocked before the inside of the hole is sufficiently plated becomes more prominent as the opening diameter becomes smaller, and becomes more noticeable as the aspect ratio becomes larger.

貫通電極は半導体チップの微細化が進むに従い、開口径がさらに小さくなり、開口径に対する穴深さの比、すなわちアスペクト比も大きくなる。     As the semiconductor chip is miniaturized, the through-hole diameter further decreases, and the ratio of the hole depth to the open diameter, that is, the aspect ratio also increases.

そのような状況下でも、電流を多く流したい場合、また抵抗分を減らすためには、貫通穴内の導電部材の断面積を大きくし、導電部材を太くする必要がある。   Even in such a situation, when it is desired to flow a large amount of current, and to reduce the resistance, it is necessary to increase the cross-sectional area of the conductive member in the through hole and make the conductive member thicker.

そのためには、穴壁穴底に沿って均一の厚みに導電層を形成するコンフォーマル形状ではなく、穴内すべてが導電部材で埋まっている構造が必要となる。   For this purpose, a conformal shape in which the conductive layer is formed in a uniform thickness along the hole wall hole bottom, but a structure in which the entire hole is filled with the conductive member is required.

微小径、高アスペクト比の貫通電極内をコンフォーマルめっきによる方法を用いて導体で穴埋めしようとすると、ボイド発生という問題がそのまま、しかもさらに顕著に発生する。
図4は、従来技術により貫通穴開口部が閉塞してしまった例を示す断面概略図である。
If an attempt is made to fill the inside of a through electrode having a small diameter and a high aspect ratio with a conductor using a method by conformal plating, the problem of void generation remains as it is, and more prominently.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example in which the through hole opening is closed by the conventional technique.

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するもので、微小径、高アスペクト貫通穴内での導電部材形成を可能とし、ボイド発生のない、信頼性の向上した、貫通穴内での導電部材形成方法及び半導体装置を提供する。   The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and enables formation of a conductive member in a small diameter, high aspect through hole, no void generation, improved reliability, and formation of a conductive member in the through hole. A method and a semiconductor device are provided.

上記課題を達成する本発明は、
半導体基板の一方の面に導電層を有し、
前記半導体基板の他方の面から前記導電層まで貫通した貫通穴を有し、
前記他方の面から前記導電層まで電気的に接続された導電部材を有する
半導体装置の製造方法であって、
前記貫通穴内に、前記他方の面から前記導電層に達する電気供給層を形成する工程と
前記貫通穴の底面の、前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部を露出させたまま、前記電気供給層を覆う絶縁層を形成する工程と
前記電気供給層に電気を供給し、前記露出した前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部からめっきを成長させて、導電部材を前記貫通穴内に形成する工程 、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
The present invention which achieves the above-described problems
Having a conductive layer on one side of the semiconductor substrate;
Having a through hole penetrating from the other surface of the semiconductor substrate to the conductive layer;
A method of manufacturing a semiconductor device having a conductive member electrically connected from the other surface to the conductive layer,
In the through hole, forming a power supply layer reaching the conductive layer from the other surface, and leaving a part of at least one of the conductive layer or the power supply layer on the bottom surface of the through hole, Forming an insulating layer covering the electricity supply layer; supplying electricity to the electricity supply layer; and growing a plating from at least one of the exposed electrically conductive layer or the electricity supply layer; Forming in the through hole;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:

本願発明に係る製造方法によれば、電気供給層に電気を供給し、露出した導電層または電気供給層の少なくとも一方の一部からめっきを成長させるので、貫通電極となる貫通穴内の導電部材を電解めっき法により形成する際、素子配線やGND配線に繋がっている貫通電極穴底の電極パッド、すなわち貫通穴底面の導電層を利用する必要が無い。   According to the manufacturing method according to the present invention, electricity is supplied to the electricity supply layer, and plating is grown from a part of at least one of the exposed conductive layer or the electricity supply layer. When forming by the electrolytic plating method, it is not necessary to use the electrode pad at the bottom of the through electrode hole connected to the element wiring or the GND wiring, that is, the conductive layer at the bottom of the through hole.

また、貫通穴内面と同時に形成された基板表面すなわち貫通穴開口表面の電気供給層からめっき用電流を供給することが可能となる。   Further, it is possible to supply a plating current from the surface of the substrate formed simultaneously with the inner surface of the through hole, that is, the electric supply layer on the opening surface of the through hole.

また、貫通穴底面の導電層側に形成された素子配線やGND配線の制約を気にすることなく、めっきすることが可能となり、また逆にめっき時の電力供給の制約を気にすることなく素子配線やGND配線の自由なレイアウトが可能となる。   In addition, it is possible to perform plating without worrying about restrictions on the element wiring and GND wiring formed on the conductive layer side of the bottom of the through hole, and conversely without worrying about restrictions on power supply during plating. Free layout of element wiring and GND wiring is possible.

また、めっき液に接して電流が流れる箇所が貫通穴の底面のみのため、開口部がめっきで塞がることなく穴底から成長し、貫通穴内にボイドを発生させることがない。   Further, since the location where current flows in contact with the plating solution is only the bottom surface of the through hole, the opening grows from the bottom of the hole without being blocked by plating, and no void is generated in the through hole.

また、同時に、めっき成長が穴底からのみ起こるため、めっき液特性の限界電流近くまで大きな電流密度で電流を流しても開口部が塞がることがなく、めっき速度も速くなり、めっき時間の短縮が可能となる。   At the same time, since plating growth occurs only from the bottom of the hole, even if a current is passed at a large current density close to the limit current of the plating solution characteristics, the opening is not blocked, the plating speed is increased, and the plating time is shortened. It becomes possible.

また、露出した導電層または電気供給層の少なくとも一方の一部の面積として、底面の面積の少なくとも1/4以上露出させる工程と、貫通穴側面の電気供給層を底面から貫通穴の開口方向へ底面の短手方向最短長さの1/2以下露出させる工程を含むことで、貫通穴底近傍の絶縁層が被覆範囲内であれば、上記と同様の効果が得られ、歩留まりが向上する。   In addition, as a part of at least one of the exposed conductive layer or electric supply layer, a step of exposing at least 1/4 of the area of the bottom surface, and the electric supply layer on the side surface of the through hole from the bottom surface to the opening direction of the through hole By including the step of exposing 1/2 or less of the shortest length in the short side direction of the bottom surface, if the insulating layer near the bottom of the through hole is within the covering range, the same effect as described above can be obtained and the yield can be improved.

特に、貫通穴の側面からもめっきが成長する場合は、穴下のめっき速度も速くなる。   In particular, when the plating grows from the side surface of the through hole, the plating speed under the hole is also increased.

また、微小凹凸部への付きまわり性に優れるパラキシリレン樹脂(以下パリレン(登録商標)とも呼ぶ)を用いることで、貫通穴内に均一で信頼性の高い絶縁膜を形成することが可能となる。   In addition, by using paraxylylene resin (hereinafter also referred to as parylene (registered trademark)) that is excellent in throwing power to minute uneven portions, it is possible to form a uniform and highly reliable insulating film in the through hole.

また、耐薬品性、耐蝕性(耐インク性)に優れる金(Au)を用いることで、アルカリ性のインク等の液体によっても導電部材が侵されることがなく、信頼性の高い、また低抵抗で熱伝導性の良い貫通電極の形成が可能となる。   In addition, by using gold (Au), which is excellent in chemical resistance and corrosion resistance (ink resistance), the conductive member is not attacked by liquids such as alkaline ink, and the reliability is high and the resistance is low. A through electrode having good thermal conductivity can be formed.

また、金(Au)は生体とのなじみが良く、安全に医療用MEMSなどに利用することが可能となる。   In addition, gold (Au) has a good familiarity with living bodies and can be safely used for medical MEMS.

また、貫通電極穴底の電極パッドである貫通穴底面の導電層に一般的に用いられるAl上にTi層を形成することで、バリア層として機能し、導電部材となるAuとのマイグレーションを防止することが可能となる。   In addition, by forming a Ti layer on Al that is generally used for the conductive layer at the bottom of the through hole that is the electrode pad at the bottom of the through electrode hole, it functions as a barrier layer and prevents migration with Au as the conductive member It becomes possible to do.

また、貫通穴内の最外側壁や半導体基板表面層にも絶縁性向上のために絶縁層(パラキシリレン樹脂)を形成した場合、絶縁層と接する層にTi層を形成することで密着層として機能する。   In addition, when an insulating layer (paraxylylene resin) is formed on the outermost wall in the through hole or the semiconductor substrate surface layer to improve insulation, it functions as an adhesion layer by forming a Ti layer in contact with the insulating layer. .

また、絶縁層との密着力が向上することで、その上に形成される導電部材などの剥離を防止することが可能となる。   Further, by improving the adhesion with the insulating layer, it is possible to prevent peeling of the conductive member or the like formed thereon.

また、電気供給層にAuを用いることで、電気供給層としての抵抗を下げることが可能となり、さらに電解めっきによる導電部材のAuとの密着性を向上させることが可能となる。   Further, by using Au for the electricity supply layer, it is possible to reduce the resistance as the electricity supply layer, and it is possible to improve the adhesion of the conductive member to Au by electrolytic plating.

また、本願発明に係る半導体装置によれば、貫通穴の底面の、導電層または電気供給層の少なくとも一方の一部を除いて電気供給層を覆う絶縁層を有し、さらに露出した導電層または電気供給層の少なくとも一方の一部に接した導電部材を貫通穴内に有するので、貫通穴内面と連続形成されている穴開口部表面の電気供給層から一律にめっき用電流を供給することが可能となる。   In addition, according to the semiconductor device of the present invention, the insulating layer covering the electric supply layer except for at least one part of the conductive layer or the electric supply layer on the bottom surface of the through hole, and further exposed conductive layer or Since the through hole has a conductive member in contact with at least one part of the electricity supply layer, it is possible to uniformly supply plating current from the electricity supply layer on the surface of the hole opening formed continuously with the inner surface of the through hole. It becomes.

また、大きい電流密度で電流を流しても開口部がめっきで塞がることなく穴底から成長させることができるため、めっき速度が速くなり、めっき時間の短縮も可能となる。   Further, even when a current is passed at a high current density, the opening can be grown from the bottom of the hole without being blocked by plating, so that the plating speed is increased and the plating time can be shortened.

また、絶縁層に覆われていない導電層または電気供給層の少なくとも一方の一部の面積が、底面の面積の少なくとも1/4以上、貫通穴の側面の絶縁層に覆われていない電気供給層の底面から他方の面へ向かう方向の長さが底面の短手方向最短長さの1/2以下とすることで、貫通穴底近傍の絶縁層が被覆範囲内であれば、上記と同様の効果が得られ歩留まりが向上する。   In addition, at least one of the conductive layer and the electric supply layer that is not covered with the insulating layer has an area at least a quarter of the area of the bottom surface, and the electric supply layer that is not covered with the insulating layer on the side surface of the through hole If the insulating layer in the vicinity of the bottom of the through hole is within the covering range, the length in the direction from the bottom surface to the other surface is ½ or less of the shortest shortest length of the bottom surface. The effect is obtained and the yield is improved.

特に、貫通穴の側面からもめっきが成長する場合は、穴下のめっき速度も速くなる。   In particular, when the plating grows from the side surface of the through hole, the plating speed under the hole is also increased.

また、絶縁層をパラキシリレン樹脂で形成することで、貫通電極穴内に均一で信頼性の高い絶縁膜を形成することが可能となる。   In addition, by forming the insulating layer with paraxylylene resin, it is possible to form a uniform and highly reliable insulating film in the through electrode hole.

また、耐薬品性、耐蝕性(耐インク性)に優れる金(Au)を用いることで、アルカリ性のインク等の液体によっても導電部材が侵されることがなく、信頼性の高い、また低抵抗で熱伝導性の良い貫通電極の形成が可能となる。   In addition, by using gold (Au), which is excellent in chemical resistance and corrosion resistance (ink resistance), the conductive member is not attacked by liquids such as alkaline ink, and the reliability is high and the resistance is low. A through electrode having good thermal conductivity can be formed.

また、電気供給層を、チタン(Ti)および金(Au)の少なくとも一方で形成することで、貫通電極穴底のAl電極パッドとAuとのマイグレーションを防止することが可能となる。   Further, by forming the electricity supply layer at least one of titanium (Ti) and gold (Au), it is possible to prevent migration between the Al electrode pad at the bottom of the through electrode hole and Au.

また、Ti層を形成することで絶縁層との密着力が向上し、Au層を形成することで電気供給層としての抵抗を下げることが可能となる。   In addition, the adhesion with the insulating layer is improved by forming the Ti layer, and the resistance as the electric supply layer can be lowered by forming the Au layer.

半導体基板1の一方の面にSiO熱酸化膜6と導電層5が形成された状態を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a state where a SiO 2 thermal oxide film 6 and a conductive layer 5 are formed on one surface of a semiconductor substrate 1. 半導体基板1に貫通穴を形成するためのレジスト7をマスクパターニング形成した状態を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a state in which a resist 7 for forming a through hole in a semiconductor substrate 1 is formed by mask patterning. FIG. 半導体基板1に貫通穴8を形成した状態を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a state in which a through hole 8 is formed in a semiconductor substrate 1. FIG. 貫通穴8の開口部以外をレジスト7でマスクパターニング形成し、貫通穴8の底面のSiO熱酸化膜6を除去し、導電層5を露出させた状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a mask pattern is formed with a resist 7 except for an opening of a through hole 8, the SiO 2 thermal oxide film 6 on the bottom surface of the through hole 8 is removed, and a conductive layer 5 is exposed. 半導体基板の他方の面と貫通穴8の内面にパリレン絶縁層10を形成した状態を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a state in which a parylene insulating layer 10 is formed on the other surface of the semiconductor substrate and the inner surface of the through hole 8. FIG. 貫通穴8の開口部以外をレジスト9でマスクパターニング形成し、穴底のパリレン絶縁層10を除去し、導電層5を露出させた状態を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which a portion other than the opening of the through hole 8 is mask-patterned with a resist 9, the parylene insulating layer 10 at the bottom of the hole is removed, and the conductive layer 5 is exposed. 半導体基板の他方の面と貫通穴8の内面に電気供給層2を形成した状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which the electricity supply layer 2 is formed on the other surface of the semiconductor substrate and the inner surface of the through hole 8. 電気供給層2の上に絶縁層3を形成した状態を示す断面図である。3 is a cross-sectional view showing a state in which an insulating layer 3 is formed on the electricity supply layer 2. FIG. 貫通穴8の開口部以外をレジスト9でマスクパターニング形成し、貫通穴8穴底の絶縁層3を除去し、電気供給層2を露出させた状態を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which a portion other than the opening of the through hole 8 is mask-patterned with a resist 9, the insulating layer 3 at the bottom of the through hole 8 is removed, and the electricity supply layer 2 is exposed. 電気供給層2に電気を供給し、電解めっきを施すことで、貫通穴8の底面から開口部近傍まで導電部材4をめっき形成した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which electroplated and formed the electrically-conductive member 4 from the bottom face of the through-hole 8 to the opening part vicinity by supplying electricity to the electric supply layer 2, and performing electroplating. 半導体基板1表面の絶縁層3を除去し、電気供給層2を露出した状態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where an insulating layer 3 on the surface of a semiconductor substrate 1 is removed and an electricity supply layer 2 is exposed. 半導体基板1の表面にも導電部材4をさらに電解めっき形成した状態(本発明の実施例1に係る貫通電極)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state (penetration electrode which concerns on Example 1 of this invention) in which the electroconductive member 4 was further electroplated also on the surface of the semiconductor substrate. 貫通穴8の側面の電気供給層2が底面から長さL1だけ露出した状態で底面からの電解めっきを行っている状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which is performing the electroplating from a bottom face in the state which the electric supply layer 2 of the side surface of the through-hole 8 exposed only length L1 from the bottom face. 導電部材4を半導体基板1表面上まで形成した状態(本発明の実施例2に係る貫通電極)を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state (penetrating electrode which concerns on Example 2 of this invention) in which the electrically-conductive member 4 was formed to the semiconductor substrate 1 surface. 貫通穴8の側面の電気供給層2が底面から長さL3だけ露出した状態で穴底からの電解めっきを行っている状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which is performing the electroplating from a hole bottom in the state which the electric supply layer 2 of the side surface of the through-hole 8 exposed only length L3 from the bottom face. 導電部材4を半導体基板1表面上まで形成した状態を示す断面図である。2 is a cross-sectional view showing a state in which a conductive member 4 is formed up to the surface of a semiconductor substrate 1. FIG. 貫通穴8の底面の電気供給層2が絶縁層3の間から長さd1に対応する面積だけ露出した状態(本発明の実施例3に係る貫通電極)を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state where the electric supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is exposed from between the insulating layers 3 by an area corresponding to the length d1 (through electrode according to Example 3 of the present invention). レジスト9を開口形状より小さく開口するようオーバーハング形成することで、底面の絶縁層3を一部除去した状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which removed the insulating layer 3 of the bottom face by forming overhang so that the resist 9 may be opened smaller than opening shape. 本発明の従来技術に係るめっき方法を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the plating method which concerns on the prior art of this invention.

本発明によれば、貫通電極内の導電部材を電解めっき法により形成する際、まず貫通電極を形成するための貫通穴開口部表面となる半導体基板表面と貫通電極が形成される貫通穴内面に電解めっきの際の電気供給層となるシード層を形成する。   According to the present invention, when the conductive member in the through electrode is formed by the electrolytic plating method, first, the surface of the semiconductor substrate that becomes the through hole opening surface for forming the through electrode and the inner surface of the through hole in which the through electrode is formed are formed. A seed layer is formed that serves as an electricity supply layer during electroplating.

次に、半導体基板表面と穴内面に形成された電気供給層上に絶縁層を形成する。   Next, an insulating layer is formed on the electricity supply layer formed on the surface of the semiconductor substrate and the inner surface of the hole.

さらに、フォトリソによるパターニングを用いて貫通穴開口部以外の絶縁層をマスクキングした後、マスキングされていない貫通穴開口部から貫通穴底面の絶縁層をエッチング除去する。   Further, after masking the insulating layer other than the through hole opening using patterning by photolithography, the insulating layer on the bottom surface of the through hole is removed by etching from the through hole opening not masked.

これにより貫通穴底面の電気供給層が露出し、この箇所のみに電流が流れる形態、すなわち本願発明のポイントとなる形態が完成する。   As a result, the electricity supply layer on the bottom surface of the through hole is exposed, and a configuration in which current flows only in this portion, that is, a configuration that is a point of the present invention is completed.

半導体基板表面と貫通穴内側面は絶縁層で覆われているため電流が流れずめっきが成長しない。   Since the surface of the semiconductor substrate and the inner side surface of the through hole are covered with an insulating layer, no current flows and plating does not grow.

半導体基板表面の電気供給層から給電された電気は、電気供給層を通って貫通穴底面に達する。   The electricity supplied from the electricity supply layer on the surface of the semiconductor substrate reaches the bottom surface of the through hole through the electricity supply layer.

貫通穴底面の絶縁層で覆われていない、露出した電気供給層部のみがめっき液に接し、電流が流れる。   Only the exposed electricity supply layer portion that is not covered with the insulating layer on the bottom surface of the through hole comes into contact with the plating solution, and a current flows.

従って、貫通穴底面からのみめっきを成長させることが可能となり、一方向からのめっき成長であるためボイドを生じることがない。   Therefore, it is possible to grow the plating only from the bottom surface of the through hole, and no void is generated because the plating growth is from one direction.

また、貫通穴開口部近傍側面からのめっき成長がないため開口部が塞がらず、底面からのみのめっき成長であるため、電流密度を大きくしてめっき成長速度を速めることが可能となり、めっき時間をより短くすることができる。   In addition, since there is no plating growth from the side surface near the opening of the through hole, the opening is not blocked, and the plating growth is only from the bottom surface. Therefore, it is possible to increase the current density and increase the plating growth rate, thereby reducing the plating time. It can be made shorter.

以上のように、貫通穴底面からのみめっきが成長する形態をとることによって、貫通穴内部にボイドを発生することなく導電部材を形成することが可能となる。
上記実施形態について、図を参照しつつ詳細に説明する。
As described above, by taking a form in which plating grows only from the bottom surface of the through hole, it is possible to form a conductive member without generating voids in the through hole.
The above embodiment will be described in detail with reference to the drawings.

図1−lは、本発明の半導体装置である貫通電極の実施形態1を示す断面図である。   FIG. 1-1 is a cross-sectional view showing Embodiment 1 of the through electrode which is the semiconductor device of the present invention.

半導体基板1に形成された貫通穴8の最外周には、半導体基板1との電気的絶縁性を保つために半導体基板1表面から貫通穴8内側面まで連続したパラキシリレン樹脂材料からなるパリレン絶縁層10が形成されている。   A parylene insulating layer made of a paraxylylene resin material continuous from the surface of the semiconductor substrate 1 to the inner surface of the through hole 8 is provided on the outermost periphery of the through hole 8 formed in the semiconductor substrate 1 in order to maintain electrical insulation with the semiconductor substrate 1. 10 is formed.

パリレン絶縁層10の内側には、電解めっき時に電気を流すための電気供給層2が形成されており、貫通穴8の底面からのみ電流を流すために底面以外の電気供給層2を覆う絶縁層3が形成されている。   An inside of the parylene insulating layer 10 is formed with an electricity supply layer 2 for flowing electricity at the time of electrolytic plating, and covers the electricity supply layer 2 other than the bottom surface in order to allow current to flow only from the bottom surface of the through hole 8. 3 is formed.

底面からは電解めっきで成長した導電部材4が形成されている。   A conductive member 4 grown by electrolytic plating is formed from the bottom surface.

貫通穴8の底面には電極パッドとなる導電層5が形成されており、さらに貫通穴8の最下部の周囲には半導体基板1と導電層5との絶縁性を保つためのSiO熱酸化膜6が形成されている。 A conductive layer 5 serving as an electrode pad is formed on the bottom surface of the through hole 8, and SiO 2 thermal oxidation for maintaining insulation between the semiconductor substrate 1 and the conductive layer 5 around the lowermost part of the through hole 8. A film 6 is formed.

以下、上記貫通電極について、その製造工程に沿って説明する。   Hereinafter, the through electrode will be described along its manufacturing process.

まず、図1−aに貫通電極を形成する半導体基板を示す。   First, FIG. 1A shows a semiconductor substrate on which a through electrode is formed.

半導体基板1の材料としてはシリコンが一般的であり、所望の抵抗値にドーピング調整した仕様の基板を用いる。   As a material of the semiconductor substrate 1, silicon is generally used, and a substrate having specifications adjusted to a desired resistance value is used.

半導体基板1の一方の表面には、絶縁性を保つための絶縁層としてのSiO熱酸化膜6が形成されている。かかる絶縁層としてはSiN膜等を用いることもできる。 On one surface of the semiconductor substrate 1, a SiO 2 thermal oxide film 6 is formed as an insulating layer for maintaining insulation. As such an insulating layer, a SiN film or the like can also be used.

次に、貫通電極の穴底を構成する部分には電極パッドとなる導電層5が形成されている。導電層の材料としては、Al層が一般的である。他の導電性材料も使用することができるが、その後に積層する金属材料とマイグレーション等の不具合を起こさない材料とする。   Next, a conductive layer 5 serving as an electrode pad is formed at a portion constituting the bottom of the through electrode. As a material for the conductive layer, an Al layer is generally used. Other conductive materials can be used, but the metal material to be laminated thereafter is a material that does not cause problems such as migration.

次に、図1−bに示すように、半導体基板1に貫通穴8の開口部となる箇所をレジスト7でマスクパターニングする。   Next, as shown in FIG. 1B, the semiconductor substrate 1 is mask-patterned with a resist 7 at a portion that becomes an opening of the through hole 8.

その後、図1−cに示すように、貫通穴8を、Boschプロセスと呼ばれるICP−RIE(誘導性結合プラズマ方式反応性イオンエッチング)を用いてシリコンをエッチングすることにより形成する。   Thereafter, as shown in FIG. 1-c, the through holes 8 are formed by etching silicon using ICP-RIE (inductively coupled plasma type reactive ion etching) called a Bosch process.

穴底までエッチングが進むとSiO熱酸化膜6が露出し、そこで深さ方向のエッチングは止まる。 When the etching proceeds to the bottom of the hole, the SiO 2 thermal oxide film 6 is exposed, and the etching in the depth direction stops there.

しかし、それ以上エッチングを進めるとSiO熱酸化膜6に沿って横方向にエッチングが進んでしまうため、条件を調整することでエッチングを終了させる。 However, if the etching is further advanced, the etching proceeds in the lateral direction along the SiO 2 thermal oxide film 6, so that the etching is terminated by adjusting the conditions.

横方向にエッチングが進んでしまうと貫通穴8の穴下近傍側面が太鼓状に膨らんだ形状となり、電気供給層となる導電層形成の際、貫通穴8側面に影となる部分が生じ、断線状態となってしまう。   If the etching proceeds in the lateral direction, the side surface near the bottom of the through hole 8 is swelled in a drum shape, and when forming a conductive layer to be an electric supply layer, a shadowed portion is formed on the side surface of the through hole 8 and the wire breaks. It becomes a state.

次に、図1−dに示すように、シリコンエッチングと同じパターンのレジスト7を用い、SiO熱酸化膜6をエッチングして導電層5のAl層を露出させる。 Next, as shown in FIG. 1-d, the SiO 2 thermal oxide film 6 is etched using the resist 7 having the same pattern as that of silicon etching, so that the Al layer of the conductive layer 5 is exposed.

さらに、図1−eに示すように、パリレン絶縁層10を基板表面及び貫通穴内全面に蒸着する。このことによって基板と貫通電極のより高い絶縁性が確保される。   Further, as shown in FIG. 1-e, the parylene insulating layer 10 is deposited on the entire surface of the substrate and the through hole. This ensures higher insulation between the substrate and the through electrode.

次いで、図1−fに示すように、貫通穴8内面に蒸着形成されたパリレン絶縁層10の内径形状と同じパターニングをしたレジスト9の開口部から、パリレン絶縁層10の貫通穴8底面部をエッチング除去し、導電層5を露出する。   Next, as shown in FIG. 1-f, the bottom surface of the through-hole 8 of the parylene insulating layer 10 is formed from the opening of the resist 9 that has the same pattern as the inner diameter of the parylene insulating layer 10 deposited on the inner surface of the through-hole 8. Etching is removed to expose the conductive layer 5.

さらに、図1−gに示すように、半導体基板1の他方の面及び貫通穴8の内面に電気供給層2を形成する。   Further, as shown in FIG. 1-g, the electricity supply layer 2 is formed on the other surface of the semiconductor substrate 1 and the inner surface of the through hole 8.

電気供給層2は、貫通穴8底面に露出している導電層5に対するバリア層であり、次の電解めっきのためのシード層でもある。   The electricity supply layer 2 is a barrier layer for the conductive layer 5 exposed on the bottom surface of the through hole 8 and is also a seed layer for the subsequent electrolytic plating.

スパッタ法やイオンプレーティング法と呼ばれる蒸着法を用い、垂直入射、傾斜入射することで貫通穴内面に蒸着する。   Using a vapor deposition method called a sputtering method or an ion plating method, vapor deposition is performed on the inner surface of the through hole by vertical incidence and oblique incidence.

電気供給層2としては、まずバリア層としてのチタン(Ti)を蒸着し、次に、めっきシード層としての金(Au)を蒸着する。   As the electric supply layer 2, first, titanium (Ti) as a barrier layer is vapor-deposited, and then gold (Au) as a plating seed layer is vapor-deposited.

Auは同時にTiの酸化防止の役割も果たす。   Au also plays a role in preventing oxidation of Ti.

次いで、図1−hに示すように、貫通穴8底面からのみめっきを成長させるための、すなわち穴底以外に電流が流れないようにするための絶縁層3を、まず穴開口部表面と貫通穴8の内面にCVDなどの方法によって蒸着形成する。   Next, as shown in FIG. 1-h, the insulating layer 3 for growing the plating only from the bottom surface of the through hole 8, that is, for preventing the current from flowing except for the bottom of the hole, first penetrates the hole opening surface and Vapor deposition is performed on the inner surface of the hole 8 by a method such as CVD.

この第2の絶縁層としては、パラキシリレン樹脂を用いる。   As this second insulating layer, paraxylylene resin is used.

パラキシリレン樹脂は微小凹凸部への付きまわり性に優れている。   Paraxylylene resin is excellent in throwing power to minute irregularities.

さらに、図1−iに示すように、貫通穴8の底面の電気供給層2を露出させるため、レジスト9で貫通穴8の開口部を除いてマスクパターニングをし、レジスト9の開口部からドライエッチング法を用いて貫通穴8底面の絶縁層3を除去して、電気供給層2を露出させる。   Further, as shown in FIG. 1-i, in order to expose the electric supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8, the resist 9 is subjected to mask patterning except for the opening portion of the through hole 8, and is dried from the opening portion of the resist 9. The insulating layer 3 on the bottom surface of the through hole 8 is removed using an etching method to expose the electricity supply layer 2.

これで、本願発明のポイントとなる、貫通穴8底面からのみめっきを成長させる形態が完成する。   This completes a form in which plating is grown only from the bottom surface of the through-hole 8, which is the point of the present invention.

次いで、図1−jに示すように、貫通穴8の底面に露出した電気供給層2をシード層とした電解めっき法により、導電部材4を形成する。   Next, as shown in FIG. 1-j, the conductive member 4 is formed by an electrolytic plating method using the electricity supply layer 2 exposed on the bottom surface of the through hole 8 as a seed layer.

具体的には、Auめっきを貫通穴8底面から成長させ、開口部表面近くまでめっきする。   Specifically, Au plating is grown from the bottom surface of the through hole 8 and plated to the vicinity of the surface of the opening.

半導体基板1表面の電気供給層2からめっき電圧を印可すると、表面と穴内側面の電気供給層2は絶縁層3で覆われているため電流が流れず、絶縁層3のない貫通穴8底面の電気供給層2露出部でのみ、めっき液と接するため、底面からのみめっきが成長する。   When a plating voltage is applied from the electric supply layer 2 on the surface of the semiconductor substrate 1, no current flows because the surface and the electric supply layer 2 on the inner surface of the hole are covered with the insulating layer 3. Since only the exposed portion of the electric supply layer 2 is in contact with the plating solution, the plating grows only from the bottom surface.

この形成工程が本発明のポイントであり、最も重要なところである。   This formation process is the point of the present invention and is the most important place.

図1−jに示す実施形態では、電解めっきの際に、貫通穴8の底面以外に電気が流れないように、絶縁層3を半導体基板1表面と貫通穴8側面に形成しているが、半導体基板1表面は、絶縁層3の代わりに、絶縁性の部材で構成された冶具等で覆っても良い。   In the embodiment shown in FIG. 1-j, the insulating layer 3 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1 and the side surface of the through hole 8 so that electricity does not flow except for the bottom surface of the through hole 8 during electrolytic plating. The surface of the semiconductor substrate 1 may be covered with a jig or the like made of an insulating member instead of the insulating layer 3.

次に、めっきが形成されていない半導体基板1表面、開口部表面にめっきを施して、半導体基板1表面の電気供給層2を厚くすると共に、形成しためっきを、貫通穴8底面から成長させた貫通穴内の導電部材4、及び貫通穴8底面の導電層2と電気的に接続する。   Next, the surface of the semiconductor substrate 1 on which no plating is formed and the surface of the opening are plated to increase the thickness of the electric supply layer 2 on the surface of the semiconductor substrate 1 and the formed plating is grown from the bottom surface of the through hole 8. The conductive member 4 in the through hole and the conductive layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 are electrically connected.

具体的には、図1−kに示すように、半導体基板1表面の絶縁層3をドライエッチング除去し、電気供給層2を露出させる。   Specifically, as shown in FIG. 1-k, the insulating layer 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 is removed by dry etching, and the electricity supply layer 2 is exposed.

そして、図1−lに示すように、半導体基板1表面に露出した電気供給層2をめっきシード層としてめっきを成長させ、所望の電流量、抵抗値に見合った必要な厚みまで導電部材4を形成する。   Then, as shown in FIG. 1-l, plating is grown using the electric supply layer 2 exposed on the surface of the semiconductor substrate 1 as a plating seed layer, and the conductive member 4 is formed to a necessary thickness corresponding to a desired current amount and resistance value. Form.

半導体基板表面の導電部材4の形成方法は、電解めっきに限られず、無電解めっき、蒸着、スパッタリング、CVD等を用いても良い。   The method for forming the conductive member 4 on the surface of the semiconductor substrate is not limited to electrolytic plating, and electroless plating, vapor deposition, sputtering, CVD, or the like may be used.

以上の各工程を経ることで貫通穴8内に導電部材4を形成し、貫通電極を完成させる。
また、電気供給層2の蒸着膜材料については、Ni、TiN、TaNなど他の単一材料であっても貫通穴8底面からのめっき成長が可能である。
Through the above steps, the conductive member 4 is formed in the through hole 8 to complete the through electrode.
Moreover, about the vapor deposition film material of the electric supply layer 2, even if it is other single materials, such as Ni, TiN, and TaN, the plating growth from the bottom face of the through-hole 8 is possible.

次いで、図2−bに示す実施形態2では、貫通穴8底面の電気供給層2が一部のみ形成されており、かつ貫通穴8の穴底近傍側面の電気供給層2が露出した構成について説明する。   Next, in Embodiment 2 shown in FIG. 2B, the electric supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is only partially formed, and the electric supply layer 2 on the side surface near the hole bottom of the through hole 8 is exposed. explain.

図2−aは、貫通穴8の側面の電気供給層2が底面から貫通穴8の開口方向へ長さL1だけ露出し、絶縁層3に覆われていない状態で底面から電解めっきを行っている状態を示す断面図である。   FIG. 2A shows that the electric supply layer 2 on the side surface of the through-hole 8 is exposed from the bottom surface in the opening direction of the through-hole 8 by a length L1 and is not covered with the insulating layer 3 from the bottom surface. It is sectional drawing which shows the state which exists.

図中、L1は、貫通穴8側面の、底面から他方の面へ向かう方向の電気供給層露出長さである。   In the figure, L1 represents the exposed length of the electric supply layer on the side surface of the through hole 8 in the direction from the bottom surface to the other surface.

L2は、貫通穴8底面の短手方向最短長さである。   L2 is the shortest length of the bottom surface of the through hole 8 in the short direction.

L1は、L2の1/2以下であることが望ましい。すなわち貫通穴8側面の電気供給層は底面から貫通穴の開口方向へ底面の短手方向最短長さの1/2以下露出していることが望ましい。   L1 is desirably 1/2 or less of L2. That is, it is desirable that the electricity supply layer on the side surface of the through hole 8 is exposed to ½ or less of the shortest length in the short direction of the bottom surface from the bottom surface to the opening direction of the through hole.

従って、貫通穴8の底面の形状が円形である場合、L2が直径になり、L1は半径以下の長さになる。   Therefore, when the shape of the bottom surface of the through hole 8 is circular, L2 is a diameter, and L1 is a length equal to or less than the radius.

底面の形状が四角形や楕円形など、円形以外の形状の場合は、短手方向の最短長さ以下になる。   When the shape of the bottom surface is a shape other than a circle, such as a quadrangle or an ellipse, it is less than the shortest length in the short direction.

L1をL2の1/2以下、円形の場合であれば、L1をその円の半径以下にすることにより、貫通穴8側面から穴の中心方向にめっきが成長し、中央付近で繋がり穴が塞がるよりも、貫通穴8底面からのめっき成長の方が同じか早いため、ボイドが発生しない。   If L1 is 1/2 or less of L2 and circular, L1 is made not more than the radius of the circle, so that plating grows from the side surface of the through hole 8 toward the center of the hole, and the connecting hole is closed near the center. Since the plating growth from the bottom surface of the through hole 8 is the same or faster than that, no void is generated.

L1を半径とした場合、側面からのめっきが円の中心方向に成長し、半径分成長したとき、すなわち円の中心に達したとき、底面から成長しためっきも半径分成長しており、成長端部同士がちょうど重なり、穴が塞がる。   When L1 is a radius, the plating from the side surface grows toward the center of the circle and grows by the radius, that is, when reaching the center of the circle, the plating grown from the bottom also grows by the radius, and the growth edge The parts just overlap and the hole is closed.

L1が半径より小さければ、底面からのめっき成長の方が、側面からのめっき成長端部が繋がるよりも早い。   If L1 is smaller than the radius, the plating growth from the bottom surface is faster than the plating growth edge from the side surface is connected.

貫通穴8穴下近傍側面の電気供給層2の露出長さL1がこの範囲にあれば、側面からのめっきが先に穴を塞ぐことはなく、穴下にボイドは発生しない。   If the exposed length L1 of the electricity supply layer 2 on the side surface near the bottom of the through hole 8 is within this range, the plating from the side surface does not block the hole first, and no void is generated below the hole.

導電層5については、貫通穴8底面の一部が露出しても酸化やマイグレーション等の問題が発生しないように、Al層の上に、Ti層、Au層を蒸着しており、露出面はAu層になっている。   For the conductive layer 5, a Ti layer and an Au layer are deposited on the Al layer so that problems such as oxidation and migration do not occur even if a part of the bottom surface of the through hole 8 is exposed. It is Au layer.

図2−bは、導電部材4を半導体基板1表面上まで形成した状態を示す断面図であり、ボイドのない導電部材4を形成することができる。   FIG. 2B is a cross-sectional view showing a state in which the conductive member 4 is formed up to the surface of the semiconductor substrate 1, and the conductive member 4 without voids can be formed.

図2−c、図2−dは、L1がL2の1/2より大きい場合の形態を示した断面図である。   FIG. 2C and FIG. 2D are cross-sectional views illustrating the case where L1 is larger than ½ of L2.

図2−cは、貫通穴8の側面の電気供給層2が底面から長さL3だけ露出した状態で穴底からの電解めっきを行っている状態を示す断面図である。   FIG. 2C is a cross-sectional view showing a state where electrolytic plating is performed from the bottom of the hole with the electric supply layer 2 on the side surface of the through hole 8 exposed by a length L3 from the bottom.

この時のL3は、L4と同じ長さであり、穴が円形の場合、直径と同じ長さである。   L3 at this time is the same length as L4, and when the hole is circular, it is the same length as the diameter.

電気供給層2の穴下近傍側面の露出長さであるL1が長くなると、従来技術の不具合と同じ問題が穴下で発生することになる。   When L1 which is the exposed length of the side surface near the hole of the electricity supply layer 2 becomes long, the same problem as the problem of the conventional technique occurs under the hole.

従来技術の問題は、穴上ほど電界が強く電気が多く流れやすいために、穴上が塞がってしまうことであった。   The problem with the prior art is that the electric field is stronger and more electricity flows more easily on the hole, so that the hole is blocked.

図2−cの場合でも、電気供給層2の露出部が多くなり穴上に近づくと、穴上ほど電界が強く、電流が多く流れてしまうため、穴上に近い側面からのめっき成長が早くなってしまう。   Even in the case of FIG. 2C, when the exposed portion of the electricity supply layer 2 increases and approaches the hole, the electric field is stronger and more current flows on the hole, so that the plating growth from the side surface close to the hole is faster. turn into.

底面からめっきが成長してくるより先に、側面からめっきが成長し穴が中央部で塞がってしまったため、穴下にボイド11が発生してしまった。   Before the plating grew from the bottom surface, the plating grew from the side surface and the hole was closed at the center, so that a void 11 was generated under the hole.

図2−dは、導電部材4をさらに半導体基板1表面上まで形成した状態を示す断面図であり、穴下にボイド11を残したまま導電部材4が形成されてしまっている。   FIG. 2D is a cross-sectional view showing a state in which the conductive member 4 is further formed on the surface of the semiconductor substrate 1, and the conductive member 4 is formed with the void 11 remaining under the hole.

また、図3−aは実施形態3を示す図であり、貫通穴8の底面の電気供給層2が長さd1に対応する面積だけ絶縁層3に覆われていない形態を示す断面図である。   FIG. 3A is a diagram illustrating the third embodiment, and is a cross-sectional view illustrating a configuration in which the electric supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is not covered with the insulating layer 3 by an area corresponding to the length d1. .

d1は、貫通穴8底面に露出した導電層5または電気供給層2のの露出面の面積に対応する長さである。ここで、「対応する長さ」とは、例えば露出面が円形である場合には、その円の直径、正方形である場合には、その正方形の一辺の長さを意味している。   d1 is a length corresponding to the area of the exposed surface of the conductive layer 5 or the electricity supply layer 2 exposed on the bottom surface of the through hole 8. Here, “corresponding length” means, for example, the diameter of the circle when the exposed surface is circular, or the length of one side of the square when the exposed surface is square.

d2は、貫通穴底面面積に対応する長さである。ここで、「対応する長さ」とは、例えば貫通穴底面が円形である場合には、その円の直径、正方形である場合には、その正方形の一辺の長さを意味している。   d2 is a length corresponding to the through hole bottom surface area. Here, “corresponding length” means, for example, the diameter of the circle when the bottom surface of the through hole is circular, or the length of one side of the square when it is square.

d1に対応する面積はd2に対応する面積の1/4以上であること、すなわち、導電層5または電気供給層2は、貫通穴底面の面積の少なくとも1/4以上露出していることが望ましい。   The area corresponding to d1 is preferably ¼ or more of the area corresponding to d2, that is, the conductive layer 5 or the electric supply layer 2 is exposed at least ¼ or more of the area of the bottom surface of the through hole. .

d1に対応する露出面積が貫通穴底面の面積の1/4よりも小さくなると、d2に対応する面積と同じ面積の時に比べ、同じ電流値を流すためにはめっき電流密度が4倍以上となり、限界めっき条件に近くなるため、めっき不良が発生しやすくなる。   When the exposed area corresponding to d1 is smaller than 1/4 of the area of the bottom surface of the through hole, the plating current density is four times or more to flow the same current value as compared with the same area as that corresponding to d2, Since it is close to the limit plating conditions, plating defects are likely to occur.

また、半導体装置としての許容電流も減少することや、電気供給層2との接続面積が減少することで接合不良が発生しやすくなる。   In addition, the allowable current as a semiconductor device is reduced, and the connection area with the electricity supply layer 2 is reduced, so that a bonding failure is likely to occur.

図3−bは、図3−aに示すように貫通穴8の底面の電気供給層2を一部露出させるために、レジスト9の開口形状を絶縁層3の開口形状より小さくなるようにオーバーハング形成することで、底面の絶縁層3を一部除去した状態を示す断面図である。   FIG. 3B shows an example in which the opening shape of the resist 9 is made smaller than the opening shape of the insulating layer 3 in order to partially expose the electric supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 as shown in FIG. It is sectional drawing which shows the state which removed the insulating layer 3 of the bottom face by forming hang | hanging.

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.

図1−lは、本発明の実施形態1に係る実施例1における半導体装置の模式的断面図であり、図1−a〜図1−lは、その主な製造工程を説明する模式的断面図である。   1-1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device in Example 1 according to Embodiment 1 of the present invention. FIGS. 1-a to 1-1 are schematic cross-sectional views for explaining the main manufacturing steps. FIG.

本実施例では、半導体基板1は厚み200μmのSi(シリコン)から成っている。   In this embodiment, the semiconductor substrate 1 is made of Si (silicon) having a thickness of 200 μm.

半導体基板1の一方の面には導電層5が形成されており、反対側である、半導体基板1の他方の面には電気供給層2と導電部材4と貫通穴開口部及び貫通穴8が形成されている。   A conductive layer 5 is formed on one surface of the semiconductor substrate 1, and an electric supply layer 2, a conductive member 4, a through hole opening and a through hole 8 are formed on the other surface of the semiconductor substrate 1 on the opposite side. Is formed.

導電層5と電気供給層2が貫通穴内に形成された導電部材4によって電気的に接続されている実施例である。   In this embodiment, the conductive layer 5 and the electricity supply layer 2 are electrically connected by the conductive member 4 formed in the through hole.

図1−aに示すように、半導体基板1と導電層5は、SiO熱酸化膜6で絶縁されている。
導電層5にはAl材料を用い、Al層とした。
As shown in FIG. 1A, the semiconductor substrate 1 and the conductive layer 5 are insulated by a SiO 2 thermal oxide film 6.
An Al material was used for the conductive layer 5 to form an Al layer.

次に、貫通穴の形成方法は、図1−bに示すように、まず半導体基板1上にレジスト7をコーティングした後、貫通穴開口形状にフォトリソによりパターニングを行った。
本実施例の貫通穴開口径はφ50μmとした。
Next, as shown in FIG. 1B, a through hole was formed by first coating a resist 7 on the semiconductor substrate 1 and then patterning the through hole opening shape by photolithography.
The opening diameter of the through hole in this example was φ50 μm.

次に、図1−cに示すように、ICP−RIE(誘導性結合プラズマ方式反応性イオンエッチング)を用いて貫通穴8を開口した。   Next, as shown in FIG. 1-c, the through hole 8 was opened using ICP-RIE (inductively coupled plasma type reactive ion etching).

本実施例では、Boschプロセスと呼ばれるエッチングとデポジッションを繰り返す方法で行った。   In this embodiment, the etching and deposition were repeated and called the Bosch process.

SFガスを用いたプラズマエッチングの工程と、Cガスと用いてフルオロカーボン系ポリマーをトレンチの内壁面に保護膜として堆積させるプラズマデポジションの工程とを交互に繰り返す。 A plasma etching process using SF 6 gas and a plasma deposition process in which a fluorocarbon-based polymer is deposited as a protective film on the inner wall surface of the trench using C 4 F 8 gas are alternately repeated.

このプロセスによって、シリコンを高速異方性エッチングし、貫通穴8の内壁が基板表面に対して垂直なトレンチ形状を得ることができた。   By this process, silicon was etched at a high speed and a trench shape in which the inner wall of the through hole 8 was perpendicular to the substrate surface could be obtained.

アスペクト比は、深さ200μm/開口径50μmから、約4であり、高アスペクトの貫通穴8が形成された。   The aspect ratio was about 4 from a depth of 200 μm / opening diameter of 50 μm, and a through hole 8 having a high aspect was formed.

シリコンエッチング用装置としては、アルカテル社製のAMS200を用いた。   As an apparatus for silicon etching, AMS200 manufactured by Alcatel was used.

使用ガスはSFとCを用い、ガス流量は、SF/C=300sccm/150sccm、ガス圧比は、SF/C=5.78/3.3、パワーは1800W、ICPエッチングレートは5μm/minであった。 The gas used is SF 6 and C 4 F 8 , the gas flow rate is SF 6 / C 4 F 8 = 300 sccm / 150 sccm, the gas pressure ratio is SF 6 / C 4 F 8 = 5.78 / 3.3, power Was 1800 W, and the ICP etching rate was 5 μm / min.

この条件によってSiO熱酸化膜6がストップ層となりエッチングが完了した。 Under this condition, the SiO 2 thermal oxide film 6 became a stop layer and the etching was completed.

次に、図1−dに示すように、SiO熱酸化膜6をキヤノンアネルバ株式会社製DFRI−4500装置を用いてエッチング除去し、導電層5がエッチングストップ層となり、貫通穴8が得られた。 Next, as shown in FIG. 1-d, the SiO 2 thermal oxide film 6 is removed by etching using a DFRI-4500 apparatus manufactured by Canon Anelva Co., Ltd., so that the conductive layer 5 becomes an etching stop layer and the through hole 8 is obtained. It was.

次に、図1−eに示すように、半導体基板1の他方の面及び貫通穴8の最外周側面と底面に半導体基板1との絶縁性を保つために、パラキシリレン樹脂(商品名:dix−C;第三化成(株)製)材料からなるパリレン絶縁層10をCVD蒸着形成した。   Next, as shown in FIG. 1-e, in order to maintain insulation with the semiconductor substrate 1 on the other side of the semiconductor substrate 1 and the outermost peripheral side surface and bottom surface of the through hole 8, paraxylylene resin (trade name: dix- C: Parylene insulating layer 10 made of a material manufactured by Daisan Kasei Co., Ltd. was formed by CVD deposition.

次に、図1−fに示すように、貫通穴8底面の導電層5と電気的導通を取るために、蒸着したパリレン絶縁層10の貫通穴8底面部を除去し、導電層5を露出させた。   Next, as shown in FIG. 1-f, in order to establish electrical continuity with the conductive layer 5 on the bottom surface of the through hole 8, the bottom surface portion of the deposited through hole 8 of the parylene insulating layer 10 is removed to expose the conductive layer 5. I let you.

具体的には、貫通穴8の開口部以外をレジスト9でマスクパターニング形成し、ECRドライエッチングで貫通穴8底面のパリレン絶縁層10を除去し、導電層5を露出させた。   Specifically, mask patterning was formed with a resist 9 other than the opening of the through hole 8, the parylene insulating layer 10 on the bottom surface of the through hole 8 was removed by ECR dry etching, and the conductive layer 5 was exposed.

マスクのためのレジスト材としては、ドライフィルムレジストなどを用いることができる。   A dry film resist or the like can be used as a resist material for the mask.

次に、図1−gに示すように、レジスト9を除去した後、半導体基板1の他方の表面と貫通穴8の内面にバリア層かつめっきシード層である電気供給層2を形成した。   Next, as shown in FIG. 1-g, after removing the resist 9, the electric supply layer 2 which is a barrier layer and a plating seed layer was formed on the other surface of the semiconductor substrate 1 and the inner surface of the through hole 8.

最初にチタン(Ti)層を形成し、その上に金(Au)層を形成した。   First, a titanium (Ti) layer was formed, and a gold (Au) layer was formed thereon.

Ti層はバリア層としての役割を有する。   The Ti layer serves as a barrier layer.

貫通穴8の底面は導電層5であるが、Al層であることから、その上に直接Au層を形成するとマイグレーションによる腐食が起こる。   Although the bottom surface of the through hole 8 is the conductive layer 5, since it is an Al layer, corrosion due to migration occurs when an Au layer is formed directly thereon.

この腐食防止のために、貫通穴8の底面に第1層としてTi層を蒸着することで、導電層5とAu層の間にバリア層としてのTi層を形成した。   In order to prevent this corrosion, a Ti layer as a first layer was deposited on the bottom surface of the through hole 8 to form a Ti layer as a barrier layer between the conductive layer 5 and the Au layer.

ここで、電気供給層2であるTi層の形成方法について述べる。   Here, a method for forming the Ti layer as the electricity supply layer 2 will be described.

貫通穴8は、高アスペクトの貫通穴である。   The through hole 8 is a high aspect through hole.

プロセス温度の制約のない基板であれば、CVDやスパッタリングなど他の蒸着方法を用いて、貫通穴8内への蒸着が可能である。   If the substrate has no process temperature restriction, vapor deposition into the through hole 8 is possible using other vapor deposition methods such as CVD and sputtering.

しかしながら、本実施例では半導体基板1上に形成された他の使用部材の特性面から、140℃以下というプロセス温度制約があり、300℃〜400℃まで上昇するCVDやスパッタ法を用いることができない。   However, in the present embodiment, there is a process temperature restriction of 140 ° C. or lower due to the characteristics of other used members formed on the semiconductor substrate 1, and it is not possible to use CVD or sputtering methods that rise to 300 ° C. to 400 ° C. .

そこで、本実施例では、イオンプレーティング法と呼ばれる蒸着法を用いた。   Therefore, in this example, an evaporation method called an ion plating method was used.

新明和工業(株)社製の蒸着装置は、真空中で処理基板を冷却しながら、蒸着金属のるつぼを電子ビームで加熱し、高周波プラズマとバイアスを掛けることによって、直進性のある低温蒸着が可能となる。   Shin Meiwa Kogyo Co., Ltd.'s vapor deposition system heats the deposited metal crucible with an electron beam while cooling the processing substrate in a vacuum, and applies high-frequency plasma and bias to perform straight-line low temperature vapor deposition. It becomes possible.

この方式によって、高アスペクトの貫通穴8内にTiシード層2を形成した。   By this method, the Ti seed layer 2 was formed in the through hole 8 having a high aspect ratio.

貫通穴8底面へは基板を水平にすることによって、垂直に入射蒸着させ、貫通穴8側面へは、基板を傾斜回転させることで蒸着した。   The substrate was placed horizontally on the bottom surface of the through hole 8 for vertical deposition, and the substrate was deposited on the side surface of the through hole 8 by tilting and rotating.

貫通穴径と貫通深さによって傾斜角度の調整が必要であるが、本実施例では、半導体基板1を9°傾斜させることでTi層を2000Åの厚さに蒸着した。   Although it is necessary to adjust the inclination angle depending on the diameter of the through hole and the penetration depth, in this example, the Ti layer was deposited to a thickness of 2000 mm by inclining the semiconductor substrate 1 by 9 °.

Ti層のみでは、単体でも高抵抗である上に大気中で酸化することでさらに高抵抗となる。   The Ti layer alone has a high resistance even by itself, and further increases the resistance when oxidized in the atmosphere.

めっきの為に大気中にさらした場合、Tiが酸化してしまうため、導電層形成するためのAuめっきが付かない。   When exposed to the atmosphere for plating, Ti is oxidized, so that Au plating for forming a conductive layer is not applied.

そこでTi層と同様の方式で連続して、Ti層の上にAu層を4200Åの厚さに蒸着した。   Therefore, an Au layer was vapor-deposited to a thickness of 4200 on the Ti layer continuously in the same manner as the Ti layer.

次に、図1−hに示すように、半導体基板1の他方の面及び貫通穴8内面に形成された電気供給層2の上に、絶縁層3を蒸着形成した。   Next, as illustrated in FIG. 1-h, the insulating layer 3 was formed by vapor deposition on the electric supply layer 2 formed on the other surface of the semiconductor substrate 1 and the inner surface of the through hole 8.

ここで絶縁層3には、パリレン絶縁層10と同じパラキシリレン樹脂材料を用いた。   Here, the same paraxylylene resin material as the parylene insulating layer 10 was used for the insulating layer 3.

パラキシリレン樹脂は微細凹凸部への付きまわり性に優れる。   Paraxylylene resin is excellent in throwing power to fine irregularities.

次に、図1−iに示すように、貫通穴8底面の電気供給層2と電気的導通を取るために底面の絶縁層3を除去した。   Next, as shown in FIG. 1-i, the insulating layer 3 on the bottom surface was removed in order to establish electrical continuity with the electricity supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8.

図1−fについて説明したのと同様に、貫通穴8の開口部以外をレジスト9でマスクパターニング形成し、ECRドライエッチングで貫通穴8底面の絶縁層3を除去し、電気供給層2を露出させた。   As described with reference to FIG. 1-f, mask patterning is formed with a resist 9 other than the opening of the through hole 8, the insulating layer 3 on the bottom surface of the through hole 8 is removed by ECR dry etching, and the electric supply layer 2 is exposed. I let you.

これで、本願発明のポイントである、電解めっきを用いて貫通穴8底面からめっきを成長させ導電部材4を形成するための形態が整った。   Thus, a form for forming the conductive member 4 by growing the plating from the bottom surface of the through-hole 8 using electrolytic plating, which is the point of the present invention, has been prepared.

次に、図1−jに示すように、レジスト9を除去した後、シアンAuめっき液を用い、半導体基板1の他方の表面の電気供給層2から電気を供給し、電解めっき法によって貫通穴8の底面から開口部近傍までめっき成長させ、Auの導電部材4を形成した。   Next, as shown in FIG. 1-j, after removing the resist 9, a cyan Au plating solution is used to supply electricity from the electricity supply layer 2 on the other surface of the semiconductor substrate 1, and through holes are formed by electrolytic plating. The Au conductive member 4 was formed by plating growth from the bottom of 8 to the vicinity of the opening.

めっき液としては、小島化学薬品株式会社製、「K−710 ピュアーゴールド(商品名)」を用いた。   As the plating solution, “K-710 Pure Gold (trade name)” manufactured by Kojima Chemical Co., Ltd. was used.

めっき条件は、電流密度が0.5ASD(A/dm)、めっき浴温度が60℃であった。 The plating conditions were a current density of 0.5 ASD (A / dm 2 ) and a plating bath temperature of 60 ° C.

次に、図1−kに示すように、半導体基板1の他方の表面にも十分な電流量を流すための導電部材を形成するため、半導体基板1表面の絶縁層3をECRドライエッチングによって除去した。   Next, as shown in FIG. 1-k, the insulating layer 3 on the surface of the semiconductor substrate 1 is removed by ECR dry etching in order to form a conductive member for allowing a sufficient amount of current to flow on the other surface of the semiconductor substrate 1 as well. did.

その際、貫通穴8開口部はめっきで覆われているため、エッチングされずに残る。   At that time, since the opening of the through hole 8 is covered with plating, it remains without being etched.

エッチング除去によって半導体基板1表面のめっき給電層となる電気供給層2が露出した。   The electricity supply layer 2 that becomes the plating power supply layer on the surface of the semiconductor substrate 1 was exposed by etching removal.

次に、図1−lに示すように、貫通穴8底面からのめっき形成と同様に、半導体基板1の他方の表面の電気供給層2から電気を供給し、電解めっき法によって穴底からの導電部材4に連続して表面層の導電部材4を形成した。   Next, as shown in FIG. 1-1, electricity is supplied from the electricity supply layer 2 on the other surface of the semiconductor substrate 1 in the same manner as the plating formation from the bottom surface of the through-hole 8, and from the hole bottom by electrolytic plating. The conductive member 4 of the surface layer was formed continuously with the conductive member 4.

めっきによって半導体基板1表面上の導電部材4が形成され、貫通穴内の導電部材4と繋がった。   The conductive member 4 on the surface of the semiconductor substrate 1 was formed by plating and connected to the conductive member 4 in the through hole.

上述した製造方法によって、微小かつ高アスペクトの貫通穴内で、しかも表面層からの給電であっても、貫通穴底面からのみめっき成長させることが可能となり、ボイドの無い導電部材、貫通電極を形成することができた。   By the manufacturing method described above, it is possible to grow the plating only from the bottom surface of the through hole, even in the case of power supply from the surface layer in the minute and high aspect through hole, and form a conductive member and through electrode without voids. I was able to.

また、本実施例では、貫通穴8内最外周のパリレン絶縁層10や電気供給層2を覆う絶縁層3の形成方法は、全面に蒸着したのち、レジストでマスキングをして不要部分のみエッチング除去している。   In this embodiment, the method of forming the insulating layer 3 covering the outermost parylene insulating layer 10 and the electricity supply layer 2 in the through hole 8 is vapor-deposited on the entire surface, then masked with a resist, and only unnecessary portions are removed by etching. doing.

しかし、かかる方法以外に、蒸着時に穴底や穴下近傍にパリレン層を形成させないようにするため蒸着条件を変更し、蒸着時から穴底近傍には絶縁層を形成させない方法を用いてもよい。   However, in addition to this method, the vapor deposition conditions may be changed so that the parylene layer is not formed near the hole bottom or under the hole during vapor deposition, and a method in which an insulating layer is not formed near the hole bottom from the vapor deposition may be used. .

条件内容としては、パリレン蒸着時に、パリレン供給圧力を下げ、穴内に入りにくくすることで表面層と穴内側壁のみ蒸着し、穴底や穴底近傍に付着しないようにする方法などがある。   The condition content includes a method of lowering the parylene supply pressure at the time of parylene vapor deposition and making it difficult to enter the hole so that only the surface layer and the inner wall of the hole are vapor-deposited so as not to adhere to the hole bottom or the vicinity of the hole bottom.

図2−bは、本発明の望ましい範囲での実施形態2に係る実施例2の半導体装置の模式的断面図である。   FIG. 2B is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of Example 2 according to Embodiment 2 within a desirable range of the present invention.

図2−aは、上記半導体装置の主な製造工程を説明する模式的断面図である。   FIG. 2A is a schematic cross-sectional view illustrating the main manufacturing process of the semiconductor device.

図2−dは、本発明の望ましい範囲以外での実施形態2に係る実施例においてボイド不良が発生した半導体装置の模式的断面図である。   FIG. 2D is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in which a void defect has occurred in the example according to the second embodiment outside the desirable range of the present invention.

図2−cは、上記ボイド不良が発生した半導体装置の主な製造工程を説明する模式的断面図である。   FIG. 2C is a schematic cross-sectional view illustrating a main manufacturing process of the semiconductor device in which the void defect has occurred.

図2−aに示すように、本実施形態2の前記実施形態1との違いは、一つは、貫通穴8内側面の絶縁層が穴底近傍部分には形成されていないこと、すなわち電気供給層2の下方部分が露出していることである   As shown in FIG. 2A, the difference between the second embodiment and the first embodiment is that the insulating layer on the inner surface of the through hole 8 is not formed in the vicinity of the hole bottom. The lower part of the supply layer 2 is exposed.

もう一つは、貫通穴8底面の電気供給層2が一部形成されていないことである。   The other is that the electricity supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is not partially formed.

貫通穴8の穴下近傍側面の絶縁層3の除去は、上記の実施例1で図1−iを参照して説明した絶縁層3の底面エッチングの際に、ドライエッチングの時間を長くすることで、底面のエッチングが穴底近傍側面にまで及び、穴下近傍側面も除去することにより行うことができる。   The removal of the insulating layer 3 on the side surface near the bottom of the through hole 8 is to increase the dry etching time in the bottom surface etching of the insulating layer 3 described with reference to FIG. Thus, the etching of the bottom surface extends to the side surface near the hole bottom, and the side surface near the hole bottom can be removed.

図2−a、図2−bにより説明される実施例2では、貫通穴開口径φ20μm、L2=20μm、L1=10μmであった。 すなわち、穴下近傍の電気供給層2の露出長さは10μmであった。   In Example 2 described with reference to FIGS. 2A and 2B, the through-hole opening diameter was 20 μm, L2 = 20 μm, and L1 = 10 μm. That is, the exposed length of the electricity supply layer 2 near the hole was 10 μm.

本実施例2では、貫通穴8の底面からのめっき成長の方が、穴底近傍貫通穴側面からのめっき成長よりも速いために、穴下にボイドを発生させることなく貫通電極を形成することができた。   In Example 2, since the plating growth from the bottom surface of the through hole 8 is faster than the plating growth from the side surface of the through hole near the hole bottom, the through electrode is formed without generating a void under the hole. I was able to.

図2−bに示す実施例2の半導体装置をヒートサイクル信頼性試験にかけて評価したところ、1000サイクルまで断線不良などの不具合を発生することがなく、良好な結果を得た。   When the semiconductor device of Example 2 shown in FIG. 2B was evaluated through a heat cycle reliability test, good results were obtained without causing defects such as disconnection failure up to 1000 cycles.

一方、図2−c、図2−dに示す実施例においては、貫通穴開口径φ20μm、L4=20μm、L3=40μmであった。すなわち、穴下近傍の電気供給層2の露出長さは40μmであった。   On the other hand, in the examples shown in FIGS. 2C and 2D, the through hole opening diameters were 20 μm, L4 = 20 μm, and L3 = 40 μm. That is, the exposed length of the electric supply layer 2 near the hole was 40 μm.

この実施例では、貫通穴8の穴底近傍側面からのめっき成長が、底面からのめっき成長よりも速いために、穴下にボイドが発生してしまった。   In this example, since the plating growth from the side surface near the bottom of the through hole 8 was faster than the plating growth from the bottom surface, a void was generated under the hole.

図2−dに示すこの実施例の半導体装置をヒートサイクル信頼性試験にかけて評価したところ、1000サイクルに至らず、断線不良が発生した。   When the semiconductor device of this example shown in FIG. 2D was evaluated through a heat cycle reliability test, 1000 cycles were not reached and a disconnection failure occurred.

貫通穴内での電界分布は穴上ほど強くなり、めっきは成長しやすくなるが、底面から半径以下の距離範囲内であれば、底面との電界分布の差はほとんど無く、ボイドも発生せず問題ないことが実施例2により確認された。   The electric field distribution in the through-hole becomes stronger as it is above the hole, and the plating becomes easier to grow. However, if the distance is less than the radius from the bottom surface, there is almost no difference in the electric field distribution from the bottom surface, and no voids are generated. The absence was confirmed by Example 2.

上記実施例2及び上記他の実施例においては、貫通穴8底面の電気供給層2が一部形成されていないため、導電層5が露出しているが、導電層5の露出面をAu層で形成することでめっき液やマイグレーションなどによる腐食を防ぐことができる。   In the second embodiment and the other embodiments, the conductive layer 5 is exposed because the electricity supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is not partially formed, but the exposed surface of the conductive layer 5 is an Au layer. It is possible to prevent corrosion due to plating solution or migration.

図3−aは、本発明の望ましい範囲での実施形態3に係る実施例3の半導体装置の模式的断面図である。   FIG. 3A is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of Example 3 according to Embodiment 3 within a desirable range of the present invention.

貫通穴8の底面の電気供給層2が絶縁層3の間から長さd1に対応する面積だけ露出した図である。   FIG. 6 is a view in which the electricity supply layer 2 on the bottom surface of the through hole 8 is exposed from the space between the insulating layers 3 by an area corresponding to the length d1.

貫通穴開口径φ20μm、底面部直径20μm、露出部直径10μmであることから、d1に対応する面積=約78.5μm、d2に対応する面積=約314μmである。 Since the through-hole opening diameter is 20 μm, the bottom surface portion diameter is 20 μm, and the exposed portion diameter is 10 μm, the area corresponding to d1 = about 78.5 μm 2 and the area corresponding to d2 = about 314 μm 2 .

図3−bは、貫通穴8底面への電気供給層2の一部露出方法を図示したものである。   FIG. 3B illustrates a method for partially exposing the electricity supply layer 2 to the bottom surface of the through hole 8.

レジスト9を貫通穴開口径より小さい開口径にオーバーハング形成することで、底面の絶縁層3を一部除去した。
以上の工程を経た結果、ボイドの無い貫通電極が形成された。
A part of the insulating layer 3 on the bottom surface was removed by overhanging the resist 9 with an opening diameter smaller than the opening diameter of the through hole.
As a result of the above steps, a through electrode without voids was formed.

本実施例3の半導体装置をヒートサイクル信頼性試験にかけて評価したところ、1000サイクルまで断線不良などの不具合を発生することはなく、良好な結果を得た。   When the semiconductor device of this Example 3 was evaluated through a heat cycle reliability test, defects such as disconnection failure did not occur up to 1000 cycles, and good results were obtained.

高アスペクト、微小径の穴埋めメッキをボイドを発生させずに行うことができ、インクジェット高速印字ヘッドの製造等に有効に利用することができる。   High aspect and fine diameter hole-filling plating can be performed without generating voids, and can be effectively used for manufacturing an inkjet high-speed print head.

1 半導体基板
2 電気供給層
3 絶縁層
4 導電部材
5 導電層
6 SiO熱酸化膜
7 レジスト
8 貫通穴
9 レジスト
10 パリレン絶縁層
11 ボイド
1 semiconductor substrate 2 electrically supplying layer 3 insulating layer 4 the conductive member 5 conductive layer 6 SiO 2 thermal oxide film 7 resist 8 through holes 9 resist 10 parylene insulating layer 11 voids

Claims (10)

半導体基板の一方の面に導電層を有し、
前記半導体基板の他方の面から前記導電層まで貫通した貫通穴を有し、
前記他方の面から前記導電層まで電気的に接続された導電部材を有する
半導体装置の製造方法であって、
前記貫通穴内に、前記他方の面から前記導電層に達する電気供給層を形成する工程と
前記貫通穴の底面の、前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部を露出させたまま、前記電気供給層を覆う絶縁層を形成する工程と
前記電気供給層に電気を供給し、前記露出した前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部からめっきを成長させて、導電部材を前記貫通穴内に形成する工程 、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Having a conductive layer on one side of the semiconductor substrate;
Having a through hole penetrating from the other surface of the semiconductor substrate to the conductive layer;
A method of manufacturing a semiconductor device having a conductive member electrically connected from the other surface to the conductive layer,
In the through hole, forming a power supply layer reaching the conductive layer from the other surface, and leaving a part of at least one of the conductive layer or the power supply layer on the bottom surface of the through hole, Forming an insulating layer covering the electricity supply layer; supplying electricity to the electricity supply layer; and growing a plating from at least one of the exposed electrically conductive layer or the electricity supply layer; Forming in the through hole;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記露出した前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部の面積として、前記底面の面積の少なくとも1/4以上露出させる工程と、前記貫通穴側面の前記電気供給層を前記底面から前記貫通穴の開口方向へ前記底面の短手方向最短長さの1/2以下露出させる工程
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Exposing at least ¼ or more of the area of the bottom surface as an area of at least one of the exposed conductive layer or the electricity supply layer; and exposing the electricity supply layer on the side surface of the through hole from the bottom surface. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of exposing to the opening direction of the through hole not more than 1/2 of the shortest shortest length of the bottom surface.
前記絶縁層がパラキシリレン樹脂より形成される工程を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法 。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer includes a step of forming the insulating layer from paraxylylene resin. 前記導電部材が金(Au)より形成される工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, further comprising a step of forming the conductive member from gold (Au). 前記電気供給層が、チタン(Ti)および金(Au)の少なくとも一方より形成される工程を含むことを特徴とする 請求項1〜4のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the electricity supply layer includes a step of forming at least one of titanium (Ti) and gold (Au). 半導体基板の一方の面に導電層を有し、
前記半導体基板の他方の面から前記導電層まで貫通した貫通穴を有し、
前記他方の面から前記導電層まで電気的に接続された導電部材を有する
半導体装置であって、
前記貫通穴内に、前記他方の面から前記導電層に達する電気供給層を有することと、
前記貫通穴の底面の、前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部を除いて前記電気供給層を覆う絶縁層を有することと、
前記露出した前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部に接した導電部材を前記貫通穴内に有すること 、
を特徴とする半導体装置 。
Having a conductive layer on one side of the semiconductor substrate;
Having a through hole penetrating from the other surface of the semiconductor substrate to the conductive layer;
A semiconductor device having a conductive member electrically connected from the other surface to the conductive layer,
In the through hole, having an electricity supply layer reaching the conductive layer from the other surface;
Having an insulating layer covering the electricity supply layer except for a part of at least one of the conductive layer or the electricity supply layer on the bottom surface of the through hole;
A conductive member in contact with at least one part of the exposed conductive layer or the electricity supply layer in the through hole;
A semiconductor device characterized by the above.
前記絶縁層に覆われていない前記導電層または前記電気供給層の少なくとも一方の一部の面積が、前記底面の面積の少なくとも1/4以上であることと、前記貫通穴の側面の前記絶縁層に覆われていない前記電気供給層の前記底面から前記他方の面へ向かう方向の長さが前記底面の短手方向最短長さの1/2以下であること
を特徴とする請求項6に記載の半導体装置。
The area of a part of at least one of the conductive layer or the electric supply layer not covered with the insulating layer is at least 1/4 or more of the area of the bottom surface, and the insulating layer on the side surface of the through hole The length in the direction from the bottom surface to the other surface of the electricity supply layer that is not covered with the bottom surface is ½ or less of the shortest shortest length of the bottom surface. Semiconductor device.
前記絶縁層がパラキシリレン樹脂よりなることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the insulating layer is made of paraxylylene resin. 前記導電部材が金(Au)よりなることを特徴とする請求項6〜8のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the conductive member is made of gold (Au). 前記電気供給層が、チタン(Ti)および金(Au)の少なくとも一方よりなることを特徴とする 請求項6〜9のいずれか一項に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 6, wherein the electricity supply layer is made of at least one of titanium (Ti) and gold (Au).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016084343A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 Canon Kabushiki Kaisha Electronic device and manufacturing method for same
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