JP2015032679A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 銅貫通電極のシリコン基板表面からの露出高さのばらつきが小さく、貫通電極周辺のシリコン領域に銅汚染のない貫通電極シリコン基板を製造する。
【解決手段】 銅貫通電極が形成された半導体シリコン基板の表面（回路形成面）を基板チャックに貼り付けた後、シリコン基板の裏面に対してカップホイール型研削砥石によりシリコンおよび銅を同時に除く研削加工を行って５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行い、前記シリコン基板のシリコン（Ｓｉ）上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル無電解メッキ層を形成させ、更に、無電解メッキ層の形成されていないＳｉ面をアルカリエッチング、必要により更に化学的機械研磨加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う。その後、絶縁膜を堆積し、研磨加工またはエッチング加工して貫通電極上の絶縁膜を除去する。
【選択図】 図１
【解決手段】 銅貫通電極が形成された半導体シリコン基板の表面（回路形成面）を基板チャックに貼り付けた後、シリコン基板の裏面に対してカップホイール型研削砥石によりシリコンおよび銅を同時に除く研削加工を行って５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行い、前記シリコン基板のシリコン（Ｓｉ）上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル無電解メッキ層を形成させ、更に、無電解メッキ層の形成されていないＳｉ面をアルカリエッチング、必要により更に化学的機械研磨加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う。その後、絶縁膜を堆積し、研磨加工またはエッチング加工して貫通電極上の絶縁膜を除去する。
【選択図】 図１
Description
本発明は、トランジスター、キャパシタ、メモリーカード、センサー、撮像素子、等として携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、液晶テレビ、プリンター等に使用される半導体装置の製造方法に関する。
貫通電極を備える半導体装置の製造が実施されている。たとえば、特開２０１２−１２９２６０号公報（特許文献１）は、ダミー基板上に樹脂接着層を設け、この樹脂接着層上に少なくとも１つの電極パッドを有する複数の半導体素子と導電性を有する複数の導体柱を配置し、前記半導体素子と前記導体柱とが配置されている側の面に前記ダミー基板と前記半導体素子と前記導体柱とを覆うように封止して封止部を形成した後、前記導体柱の前記ダミー基板と反対側の端部が露出するまで、前記封止部の前記ダミー基板と反対側の面を研削および／または研磨加工し、次いで、前記半導体素子封止体から前記ダミー基板を剥離させて半導体素子封止体を製造する方法を開示する。また、厚さ方向に複数の貫通孔がエッチング法により形成されたシート材を用意し、各貫通孔に電極パッドおよび導体柱が対応するように、半導体素子封止体にシート材を貼り合わせるシート材貼り合わせ工程と、貫通孔に導電性を有する導体ポストを形成する導体ポスト（貫通電極）形成工程と、シート材の前記半導体素子封止体とは反対の面側に、導体ポストに電気的に接続する銅メッキ配線を形成する配線形成工程と、半導体素子封止体とは反対側の面に、配線の一部が露出するように、開口部を備える被覆部を形成する被覆部形成工程と、開口部で露出する前記銅メッキ配線に、バンプを電気的に接続するバンプ接続工程と、半導体素子毎に対応するように、半導体素子封止体を個片化することにより、複数の半導体パッケージを一括して得る個片化工程とを有する半導体パッケージの製造方法も提案する。
また、特開２００５−１３６１８７号公報（特許文献２）は、半導体基板の一面に所定回路を複数整列配置形成し、回路に電気的に繋がる配線及び絶縁層を順次所定パターンに積層形成して多層配線部を形成し、多層配線部を形成する段階で半導体基板に表面が絶縁膜で覆われる充填電極を形成し、多層配線部の所定の配線上に銅メッキポスト電極を形成し、半導体基板の一面に第１の絶縁層を形成し、第１の絶縁層（ポリイミド、エポキシ樹脂等の絶縁樹脂層）の表面を所定厚さ除去してポスト電極を露出させ、半導体基板の他の一面を研削して充填電極を露出させて銅メッキ貫通電極を形成し、半導体基板の一面をエッチングして貫通電極を先端を突出させ、貫通電極の先端を露出させる状態で半導体基板の一面に第２の絶縁層を形成し、両電極に突起電極を形成し、半導体基板を分割して半導体装置を形成する。この方法で得た複数の半導体装置を突起電極で積層固定して積層型（３Ｄ）半導体装置を製造する方法を開示する。
また、特開２０１１−１５１１３８号公報（特許文献３）は、半導体基板上に形成された絶縁膜層（シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ポリシリコン膜など）に、その表面が露出するように銅パッド電極を形成する工程と、前記銅パッド電極にタンタル系バリア層を介して接触させて前記絶縁膜層上に導電性の接着剤層を形成する工程と、前記絶縁膜層と前記パッド電極が形成された側の面である第１面に、前記接着剤層を介して導電性の支持板を接合する工程と、前記第１面とは反対側の第２面から前記半導体基板を研磨して所定の厚さに薄化する工程と、前記第２面側から前記薄化した半導体基板および前記絶縁膜層を順次選択的にエッチングし、前記パッド電極に達する開孔を形成する工程と、前記支持板および前記接着剤層を介して前記パッド電極に所定の電位を与え、前記半導体基板の前記第２面側の表面上、および前記開孔の側壁に絶縁膜を形成する工程と、メッキ法により
前記開孔内に導電性材料を成長させて埋め込むことによって、少なくとも前記開孔の上端から前記パッド電極に達する貫通電極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を提案する。
前記開孔内に導電性材料を成長させて埋め込むことによって、少なくとも前記開孔の上端から前記パッド電極に達する貫通電極を形成する工程を含む半導体装置の製造方法を提案する。
さらに、特開２０１０−９８３１８号公報（特許文献４）は、シリコン基板と、前記シリコン基板上に提供され、貫通して延長される第１及び第２開口を含む導電性パッドと、前記導電性パッド上に提供され、前記導電性パッド内の前記第１開口を貫通して前記基板内に延長される第１導電性ビア電極と、前記導電性パッド上に前記第１導電性ビア電極に隣接するように提供され、前記導電性パッド内の前記第２開口を貫通して前記基板内に延長される第２導電性ビア電極を有するマイクロ電子構造体を提案する。なお、上記導電層は、タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンから選ばれたバリアメタルおよび／または、銅、アルミニウム、タングステンより選ばれた配線金属を含んでもよい。また、シリコン配線基板の除去は、エッチング、化学機械研磨加工（ＣＭＰ）のいずれか又は両方の手段により行われることも記載されている。
現在のシリコン基板に内蔵された銅電極柱のシリコン表面からの頭出し方法は、次の工程を経由することが世界的標準となっている。
（１）．銅電極が露出しない程度（シリコン表面の銅汚染を防ぐため）までシリコン基板面を研削加工し、基板を薄化する。
（２）．ドライエッチングでシリコンのみをエッチングし、絶縁膜（酸化物）で被覆された銅電極を頭出しする。
（３）．頭出しされた銅電極頭を絶縁酸化膜、窒化珪素等の絶縁層で被覆する。
（４）．化学機械研磨加工（ＣＭＰ）により頭出しされた銅電極頭の上記絶縁層を除去し、銅電極をシリコン表面から頭出しする工程を終了する。
（１）．銅電極が露出しない程度（シリコン表面の銅汚染を防ぐため）までシリコン基板面を研削加工し、基板を薄化する。
（２）．ドライエッチングでシリコンのみをエッチングし、絶縁膜（酸化物）で被覆された銅電極を頭出しする。
（３）．頭出しされた銅電極頭を絶縁酸化膜、窒化珪素等の絶縁層で被覆する。
（４）．化学機械研磨加工（ＣＭＰ）により頭出しされた銅電極頭の上記絶縁層を除去し、銅電極をシリコン表面から頭出しする工程を終了する。
上記世界的標準銅電極柱頭出し方法は、多数の銅電極柱の径、面分布が均一な銅貫通電極柱の頭出しには適している。しかし、多数の銅電極柱の径が異なり、また、面分布が不均一な銅貫通電極シリコン基板の頭出しを行う場合には、上記第２工程のドライエッチングにおいてシリコン表面と頭出しされた貫通電極柱頂上の高さの差（ドライエッチング量）が貫通電極柱の分散位置によって大きく異なり、上記第４工程の実施により道電極が露出する場所と露出しない場所が生じ、チップ（半導体装置）合格品の歩留まりを大きく低下させている。また、頭出しの高い銅貫通電極柱の部分においては、ＣＭＰ加工時のせん断応力により倒れたり、破壊されたりする欠点もある。
本願発明者らは、現在使用されている平面研削砥石を用いて、銅電極およびシリコンを同時研削加工(Ｃｕ／Ｓｉ)し、Ｃｕ−Ｓｉ段差を５０ｎｍ以下、銅電極の頭出し高さ均一化を行ったところ、図６に示すように複数の貫通電極柱の周辺のシリコン面に銅汚染（銅残渣）を生じることが判明した。
本発明の目的は、銅電極の頭出し高さが均一で、しかも貫通電極柱の周辺のシリコン面での銅汚染が１．０ｘ１０１1ａｔｏｍｓ／ｃｍ２以下である半導体装置のシリコン基板
面からの銅貫通電極の頭出し方法を提供するものである。
面からの銅貫通電極の頭出し方法を提供するものである。
請求項１の発明は、次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン(Ｓｉ)面を、アルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を除去する工程。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン(Ｓｉ)面を、アルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を除去する工程。
請求項２の発明は、次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨（ＣＭＰ）加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板のシリコン上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン(Ｓｉ)面を、アルカリエッチング加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨（ＣＭＰ）加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板のシリコン上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン(Ｓｉ)面を、アルカリエッチング加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。
貫通電極柱の周辺でのシリコン面への銅汚染が１．０ｘ１０１1ａｔｏｍｓ／ｃｍ２未満である半導体装置が得られる。（図２および図３参照）。
以下、図１および図４を用いてシリコン基板表面からの銅貫通電極の頭出しを行う方法を詳細に説明する。
実施例１
シリコン基板面内に内蔵された銅貫通電極柱は、次の（１）から（５）の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極（Ｃｕ−ｖｉａ）の頭出し加工を行う。
シリコン基板面内に内蔵された銅貫通電極柱は、次の（１）から（５）の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極（Ｃｕ−ｖｉａ）の頭出し加工を行う。
（１）．半導体回路が形成されたシリコン基板表面側にエッチング加工またはレザー加工により多数の孔を穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜を設けた後、タンタル（Ｔａ）系またはチタン（Ｔｉ）系メタルシード層を設け、更にこのメタルシード層内面空間に電解銅メッキ方法または銅樹脂ペーストを充填して銅貫通電極柱（プラグ）を形成する工程。(図１ａ参照)
（２）．接着剤シートまたは接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を研削装置の基板チャック２ａ上に貼付する。(図１ｂ参照)
（３）．上記基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板のＢＥＯＬ反対面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。(図１ｃ参照)
具体的には、図４に示す研削装置１を用い、銅貫通電極が形成されたシリコン基板ｗの表面をカップホイール型研削砥石３により表面平坦化加工を行う。
前記研削装置１は、基板チャック２ａを回転軸２ｂに軸承させた基板吸着チャック機構２、砥石軸３ｂに軸承された高い砥番のカップホイール型研削砥石３ａを備える砥石ヘッド３、該研削砥石の砥石刃先３ａｇを高圧ジェット洗浄するノズル４ａを備える洗浄液噴射装置４および貫通電極付きセラミック基板の貫通電極が形成されている面に研削液を供給する研削液供給ノズル５を備える。図中、６は脱気管、７は給水管、および、８は流体室である。
前記カップホイール型研削砥石３は、砥粒素材として砥番＃３００〜＃１，２００のダイヤモンド、ｃＢＮ、ＳｉＣの砥粒を用いたビトリアイドボンド砥石、メタルボンド砥石、レジンボンド砥石などが利用できる。なかでも、ダイヤモンドビトリファイドボンドカップホイール型研削砥石が面平坦度仕上げおよび研削速度の面で優れる。
研削液供給ノズル５より供給される研削液としては、純水が一般であるが、セラミックおよび電極素材の金属によっては、純水以外のエタノールアミン水溶液、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液、苛性カリ水溶液、酢酸、塩酸等の導電性水溶液、セリア水分散液、コロイダルシリカ水分散液、アルミナ水分散液なども利用してもよい。
洗浄液噴射装置４のノズル４ａより供給される洗浄液としては、上述の研削液を用いてもよいが、排水処理の面から純水が一般的である。洗浄水の砥石刃３ａｇへの噴射角度は５〜１８度の扇形状である。
洗浄液噴射装置４としては、旭サナック株式会社の精密高圧ジェット水洗浄機械“ＨＰＭＪ ＡＦＳ５４００Ｓ”（商品名）が利用できる。
上記研削装置１のカップホイール型研削砥石３ｇを用いて銅貫通電極が形成されたシリコン基板（ワーク）ｗの表面平坦化加工を行う銅貫通電極の第一次頭出し加工作業は、回転軸２ｂを１００〜１５０ｍｉｎ−１回転させることによりワークを回転させ、高粒度カップホイール型研削砥石３の砥石軸３ｂを１，２００〜２，０００ｍｉｎ−１回転させながら３０μｍ／分の下降速度で下降させて、そのカップホイール型研削砥石の砥石刃先３ａｇを前記ワークｗ表面上で摺擦させて厚みを所望量（２〜５０μｍ）減少させるワークの仕上げ研削加工をするとともに、この研削加工中に前記カップホイール型研削砥石のセラミック基板の表面研削加工に供されていないポーラスセラミックテーブル２ａ外領域部分の砥石刃先３ａｇにこの砥石刃までの距離５〜２０ｍｍ位置にあるノズル噴出口４ａより圧力３〜２０ＭＰａ、好ましくは、１０〜１２ＭＰａの洗浄水を噴射させて砥石刃に付着した銅電極研削屑、絶縁層研削屑、樹脂研削屑等を洗い流す砥石刃洗浄工程（加圧水ドレッシング）を行う。上記研削加工中、ワークの表面には研削液供給ノズル５より研削液が１０〜２０リットル／分の割合で供給される。
（４）．前記シリコン基板のシリコン上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。(図１ｄ参照)
ニッケル無電解メッキ方法は、公知の技術を用いる。キャップ層を形成するニッケル無電解メッキ液は、ニッケル（Ｎｉ）の他に硼素（Ｂ）、燐（Ｐ）、または、コバルト（Ｃｏ）を含有していてもよい。本願実施例では、ニッケル無電解メッキ液１リットルの組成は、クエン酸三ナトリウム ５８．８２ｇ、硫酸ニッケル ２６．２８ｇ、ジメチルアミノボラン ２．９４６ｇ、残余 純水 の組成物を使用した。
（５）．前記銅貫通電極柱頭に形成されたニッケル無電解メッキ層（キャップ層）の形成されていないＳｉ面をアルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。(図１ｅ参照)
アルカリエッチング液としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、テトラメチルアンモニウム、トリメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＥＡＨ）、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド（ＴＰＡＨ）、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＢＡＨ）、トリメチルヒドロキシエチルアンモニウムヒドロキシド（コリン）、メチルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、テトラ（ヒドロキシエチル）アンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド（ＢＴＭＡＨ）、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、第３ブチルジエタノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の塩基性化合物の１種単独又は２種以上を混合したｐＨ１０〜ｐＨ１２のアルカリ剤の水溶液を利用できる。塩基性化合物の含有量は、０．１〜５質量％であることが好ましい。また、化学的機械研磨液としては、コロイダルシリカ、上記塩基性化合物等の単独または２種水溶液、水分散液が使用できる。実施例１では、ｐＨ１２の水酸化カリウム、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド（ＴＭＡＨ）混合水溶液を用いた。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を堆積した後に、ＣＭＰ組成物、研磨パフを用いて研磨加工し、銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去した。実施例１ではＣＭＰ組成物としてコロイダルシリカを５容量％のシリカ濃度で塩基性化合物（ＫＯＨ）の添加でｐＨが１２に調整されたシリカ水分散液を使用し、絶縁膜として酸化シリコン膜を用いた。(図１ｆ参照)。
第二次頭出し加工を行った銅貫通電極シリコン基板（ｗ）のＴｏＦ−ＳＩＭＳ図（測定距離幅は２５０μｍで３つの銅電極柱頭が含まれる）を図２に、光学顕微鏡写真を図３に示す。
実施例２
実施例１において、工程（３）を次の工程（３）に変更し、工程（６）における研磨加工をアルカリエッチング加工に変える外は、同様な工程（１）乃至（６）の工程を実施して銅貫通電極シリコン基板を製造した。
実施例１において、工程（３）を次の工程（３）に変更し、工程（６）における研磨加工をアルカリエッチング加工に変える外は、同様な工程（１）乃至（６）の工程を実施して銅貫通電極シリコン基板を製造した。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型研削砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、ＣＭＰ組成物、研磨パフを用いる化学機械研磨（ＣＭＰ）加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行った。
上記ＣＭＰ組成物としてコロイダルシリカを５容量％のシリカ濃度で塩基性化合物（ＫＯＨ）の添加でｐＨが１２に調整されたシリカ水分散液を使用した。
第二次頭出し加工を行った銅貫通電極シリコン基板（ｗ）の貫通電極柱の周辺のシリコン面上に銅汚染（Ｓｍｅａｒｉｎｇ）は見受けられず、ＴｏＦ−ＳＩＭＳ図（測定距離幅は２５０μｍ）により測定された貫通電極柱の周辺でのシリコン面への銅汚染量が１．０ｘ１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２から８．０ｘ１０１０ａｔｏｍｓ／ｃｍ２である半導体装置が得られた。
シリコン基板表面からの銅貫通電極の露出（頭出し）高さのばらつきが小さく、銅貫通電極柱周辺のシリコン領域に銅汚染のない貫通電極シリコン基板が得られる。
１ 研削装置
ｗ 銅貫通電極が形成されたシリコン基板
２ 基板チャック機構
３ カップホイール型研削砥石
４ 洗浄液噴射装置
４ａ 高圧ジェット洗浄するノズル
５ 研削液供給ノズル
ｗ 銅貫通電極が形成されたシリコン基板
２ 基板チャック機構
３ カップホイール型研削砥石
４ 洗浄液噴射装置
４ａ 高圧ジェット洗浄するノズル
５ 研削液供給ノズル
請求項１の発明は、次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行う半導体装置の製造方法であって、銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う下記工程（３）において、研削加工中のカップホイール型砥石の基板の研削加工に供していないカップホイール型砥石の砥石刃先に圧力が３〜２０ＭＰａの洗浄水を噴射する加圧水ドレッシングを行って前記砥石刃先に付着した屑を洗い流すことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨（ＣＭＰ）加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン（Ｓｉ）面を、アルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を除去する工程。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨（ＣＭＰ）加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル（Ｎｉ）無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン（Ｓｉ）面を、アルカリエッチングまたは化学的機械研磨（ＣＭＰ）加工して銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜（ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）を除去する工程。
請求項２の発明は、次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行う半導体装置の製造方法であって、銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う下記工程（３）において、研削加工中のカップホイール型砥石の基板の研削加工に供していないカップホイール型砥石の砥石刃先に圧力が３〜２０ＭＰａの洗浄水を噴射する加圧水ドレッシングを行って前記砥石刃先に付着した屑を洗い流すことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供するものである。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン（Ｓｉ）面を、アルカリエッチング加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅（Ｃｕ）を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面をカップホイール型砥石によりシリコン（Ｓｉ）および銅（Ｃｕ）を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し研削加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル無電解メッキ層（キャップ）を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層（キャップ）の形成されていないシリコン（Ｓｉ）面を、アルカリエッチング加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し研削加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。
Claims (3)
- 次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面を研削砥石によりシリコンおよび銅を同時に除く研削加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板の露出した銅貫通電極柱頭面にのみ、選択的にニッケル無電解メッキ層を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層の形成されていないシリコン面を、アルカリエッチングまたは化学的機械研磨加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。 - 次の工程を経て半導体装置のシリコン基板面からの銅貫通電極の頭出しを行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（１）．半導体回路を形成したシリコン基板の表面側に孔を多数穿孔し、この穿孔内面に絶縁膜とシード層を設け、更にこのシード層内面空間に銅を充填した貫通電極柱を形成する工程。
（２）．接着剤シート材または接着剤を用いて前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の表面を基板チャック上に貼付する工程。
（３）．基板チャック上の前記銅貫通電極が形成されたシリコン基板の裏面を研削砥石によりシリコンおよび銅を同時に除く研削加工を行った後、更に、化学機械研磨加工を行い、５０ｎｍ以下のＳｉ−Ｃｕ段差の平坦化表面を得る銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程。
（４）．前記シリコン基板のシリコン上面より突出した銅貫通電極柱頭面にのみ選択的にニッケル無電解メッキ層を形成させる工程。
（５）．前記ニッケル無電解メッキ層の形成されていないシリコン面を、アルカリエッチング加工して銅貫通電極の第二次頭出し加工を行う工程。
（６）．前記銅貫通電極の第二次頭出し加工を行ったシリコン基板の表面に絶縁膜を堆積した後に、研磨加工またはエッチング加工により銅貫通電極柱上の前記絶縁膜を除去する工程。 - 銅貫通電極の第一次頭出し加工を行う工程（３）において、研削砥石としてカップホイール型研削砥石を用い、半導体回路を形成したシリコン基板の研削加工中のカップホイール型研削砥石の基板の研削加工に供していないカップホイール型研削砥石の砥石刃先に圧力が３〜２０ＭＰａの洗浄水を噴射する加圧水ドレッシングが行われることを特徴とする、請求項１または請求項２記載の半導体装置の製造方法。
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