JP2016207991A - Semiconductor substrate manufacturing method - Google Patents

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達也 下川
Tatsuya Shimokawa
達也 下川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a semiconductor substrate having a via hole without having a corner at an opening in a simple manufacturing method.SOLUTION: A semiconductor substrate manufacturing method includes a first step and a second step. The first step is a step of forming on a first surface T1 of a semiconductor substrate 10, a mask layer 12 having a first through hole 12A. The second step is a step of etching the semiconductor substrate 10 via the first through hole 12A of the mask layer 12 from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 to form a via hole 14A in the semiconductor substrate 10. The mask layer 12 is a layer for forming the via hole 14A which forms an angle between the first surface T1 and a side wall S of the via hole 14A is larger on a second surface T2 side of the semiconductor substrate 10, which is opposite to the first surface T1 than on the first surface T1 side.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate.

高集積化を図る観点から、LSI(Large Scale Integration)チップ間の接続に、半導体基板を貫通する貫通電極(TSV:Through Silicon Via)を用いる技術が開示されている。TSVは、半導体基板を貫通するビアホール(貫通孔)を形成し、ビアホールに絶縁膜を介して導電材料を埋め込むことで形成される。   From the viewpoint of achieving high integration, a technique is disclosed that uses a through electrode (TSV: Through Silicon Via) penetrating a semiconductor substrate for connection between LSI (Large Scale Integration) chips. The TSV is formed by forming a via hole (through hole) penetrating the semiconductor substrate and embedding a conductive material in the via hole via an insulating film.

このビアホールの形状としては、上径に比べて下径の小さいテーパーを有する形状が知られている。ビアホールの形成には、半導体基板の表面のエッチングが用いられるが、シリコン結晶方位によりテーパー角が制限されるため(例えば55°程度)、ビアホールの開口には角部が形成されていた。ビアホールの開口に角部が形成されると、絶縁膜を介して導電材を埋め込んだときに、TSV間における電気的ショート、オープン、リークなどが生じていた。そこで、エッチングによりビアホールを形成した後に、ビアホールの開口の角部のトリミング工程を、別途実行する技術が開示されている。   As the shape of the via hole, a shape having a taper having a smaller lower diameter than the upper diameter is known. Etching of the surface of the semiconductor substrate is used for forming the via hole. However, since the taper angle is limited by the silicon crystal orientation (for example, about 55 °), the corner portion is formed in the opening of the via hole. When the corner portion is formed in the opening of the via hole, an electrical short, open, leak, or the like between the TSVs occurs when the conductive material is embedded through the insulating film. Therefore, a technique is disclosed in which after a via hole is formed by etching, a trimming process of a corner portion of the opening of the via hole is separately performed.

しかしながら、従来では、ビアホールを形成するための工程とは別に、ビアホールの開口の角部をトリミングする工程を別途設ける必要があり、簡易な製造方法で、開口に角部を有さないビアホールを形成することは困難であった。   However, conventionally, it is necessary to separately provide a step of trimming the corners of the opening of the via hole separately from the step of forming the via hole, and the via hole having no corner is formed in the opening by a simple manufacturing method. It was difficult to do.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、半導体基板の第1面上に、第1貫通孔を有するマスク層を形成する第1工程と、前記マスク層の前記第1貫通孔を介して、前記半導体基板における前記第1面側から前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板にビアホールを形成する第2工程と、を含む。前記マスク層は、前記第1面と前記ビアホールの側壁との成す角度が前記半導体基板の前記第1面に対向する第2面側が前記第1面側に比べて大きい、前記ビアホールを形成するための層である。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a first step of forming a mask layer having a first through hole on a first surface of a semiconductor substrate, and the first of the mask layer. And a second step of etching the semiconductor substrate from the first surface side of the semiconductor substrate through a through hole to form a via hole in the semiconductor substrate. The mask layer forms the via hole in which the angle formed between the first surface and the sidewall of the via hole is larger on the second surface side facing the first surface of the semiconductor substrate than on the first surface side. Layer.

本発明によれば、簡易な製造方法で、開口に角部を有さないビアホールを有する半導体基板を製造することができる、という効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to manufacture a semiconductor substrate having via holes that do not have corners in the openings by a simple manufacturing method.

図1は、本実施の形態の製造方法の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the present embodiment. 図2は、半導体基板の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a semiconductor substrate. 図3は、本実施の形態の製造方法の一例を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the manufacturing method according to the present embodiment. 図4は、第2光透過部の配置の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the arrangement of the second light transmission parts. 図5は、従来の半導体基板の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor substrate. 図6は、従来の製造方法で製造した半導体基板の説明図である。FIG. 6 is an explanatory view of a semiconductor substrate manufactured by a conventional manufacturing method. 図7は、本実施の形態の半導体基板上に、絶縁膜を形成した状態を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic view showing a state in which an insulating film is formed on the semiconductor substrate of the present embodiment. 図8は、本実施の形態の製造方法の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the present embodiment. 図9は、半導体基板の説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a semiconductor substrate. 図10は、本実施の形態の製造方法の一例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the manufacturing method of the present embodiment. 図11は、第2光透過部の配置の説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram of the arrangement of the second light transmission parts.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

本実施の形態の半導体基板の製造方法(以下、単に“製造方法”と称する)は、第1工程と、第2工程と、を含む。   The method for manufacturing a semiconductor substrate of the present embodiment (hereinafter simply referred to as “manufacturing method”) includes a first step and a second step.

第1工程は、半導体基板の第1面上に、第1貫通孔を有するマスク層を形成する工程である。第2工程は、マスク層の第1貫通孔を介して、半導体基板における第1面側から半導体基板をエッチングし、半導体基板にビアホールを形成する工程である。本実施の形態の製造方法では、上記マスク層は、第1面とビアホールの側壁との成す角度が半導体基板の第1面に対向する第2面側が第1面側に比べて大きい、上記ビアホールを形成するための層である。   The first step is a step of forming a mask layer having a first through hole on the first surface of the semiconductor substrate. The second step is a step of forming a via hole in the semiconductor substrate by etching the semiconductor substrate from the first surface side of the semiconductor substrate through the first through hole of the mask layer. In the manufacturing method of the present embodiment, the mask layer has the via hole in which the angle formed between the first surface and the side wall of the via hole is larger on the second surface side facing the first surface of the semiconductor substrate than on the first surface side. It is a layer for forming.

すなわち、本実施の形態の製造方法では、第2工程、といった1つの工程によって、第1面側の開口に角部を有さないビアホールを有する半導体基板を製造することができる。以下、詳細を説明する。   That is, in the manufacturing method of the present embodiment, a semiconductor substrate having via holes that do not have corners in the opening on the first surface side can be manufactured by one process such as the second process. Details will be described below.

(第1の実施の形態)
以下、本実施の形態の製造方法について、詳細に説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, the manufacturing method of the present embodiment will be described in detail.

図1は、本実施の形態の製造方法の説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the present embodiment.

本実施の形態の製造方法は、第1工程と、第2工程と、を含む。   The manufacturing method of the present embodiment includes a first step and a second step.

第1工程は、半導体基板10の第1面T1上に、マスク層12を形成する工程である(図1(A)参照)。   The first step is a step of forming the mask layer 12 on the first surface T1 of the semiconductor substrate 10 (see FIG. 1A).

半導体基板10は、例えば、シリコン(Si)、ガリウム砒素(GaAs)、ガリウム砒素リン(GaAsP)、リン化インジウム(InP)、ガリウムアルミニウム砒素(GaAlAs)、インジウムガリウムリン化物(InGaP)などで構成される。本実施の形態では、一例として、半導体基板10は、シリコンから構成される場合を説明する。   The semiconductor substrate 10 is made of, for example, silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide phosphorus (GaAsP), indium phosphide (InP), gallium aluminum arsenide (GaAlAs), indium gallium phosphide (InGaP), or the like. The In the present embodiment, as an example, the case where the semiconductor substrate 10 is made of silicon will be described.

第1工程では、この半導体基板10の第1面T1上に、マスク層12を形成する。第1面T1は、半導体基板10の対向する2面の内の1面である。半導体基板10の第1面T1に対向する面を、第2面T2と称して説明する。   In the first step, the mask layer 12 is formed on the first surface T1 of the semiconductor substrate 10. The first surface T1 is one of the two opposing surfaces of the semiconductor substrate 10. The surface facing the first surface T1 of the semiconductor substrate 10 will be referred to as the second surface T2.

マスク層12は、第1貫通孔12Aを有する。第1貫通孔12Aは、マスク層12を厚み方向(図1中、矢印X方向)に貫通する孔である。第1貫通孔12Aは、第1面T1に平行な平面における、形成対象のビアホールに応じた位置に設けられている。   The mask layer 12 has a first through hole 12A. 12 A of 1st through-holes are holes which penetrate the mask layer 12 in the thickness direction (arrow X direction in FIG. 1). 12 A of 1st through-holes are provided in the position according to the via hole of the formation object in the plane parallel to 1st surface T1.

第2工程は、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成する工程である(図1(B)参照)。   The second step is a step of etching the semiconductor substrate 10 from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through hole 12A of the mask layer 12 to form a via hole 14A in the semiconductor substrate 10 (FIG. 1). (See (B)).

第2工程におけるエッチングによって形成されたビアホール14Aは、第1面T1側に比べて第2面T2側の、第1面T1と該ビアホール14Aの側壁Sとの成す角度が大きい。本実施の形態では、本実施の形態で用いるマスク層12を用いることで、第2工程においてビアホール14Aを形成する。すなわち、マスク層12は、第1面T1とビアホール14Aの側壁Sとの成す角度が半導体基板10の第1面T1に対向する第2面T2側が第1面T1側に比べて大きい、ビアホール14Aを形成するための層である。   The via hole 14A formed by etching in the second step has a larger angle between the first surface T1 on the second surface T2 side and the side wall S of the via hole 14A than on the first surface T1 side. In the present embodiment, the via hole 14A is formed in the second step by using the mask layer 12 used in the present embodiment. That is, the mask layer 12 has a via hole 14A in which the angle formed between the first surface T1 and the sidewall S of the via hole 14A is larger on the second surface T2 side facing the first surface T1 of the semiconductor substrate 10 than on the first surface T1 side. It is a layer for forming.

なお、第1面T1と、ビアホール14Aの側壁Sと、の成す角度とは、第1面T1に平行な平面と、ビアホール14Aの側壁Sと、の成す角度であって、直角または鋭角(90°未満)を成す角度である。以下では、第1面T1と側壁Sとの成す角度を、“ビア角”と称して説明する場合がある。   The angle formed by the first surface T1 and the side wall S of the via hole 14A is an angle formed by a plane parallel to the first surface T1 and the side wall S of the via hole 14A, and is a right angle or an acute angle (90 Less than °). Hereinafter, an angle formed by the first surface T1 and the side wall S may be referred to as a “via angle”.

詳細には、図1(B)に示すように、ビアホール14Aは、第2面T2側のビア角(α2)が、第1面T1側のビア角(α1)より大きい。すなわち、α2>α1の関係を満たす。   Specifically, as shown in FIG. 1B, in the via hole 14A, the via angle (α2) on the second surface T2 side is larger than the via angle (α1) on the first surface T1 side. That is, the relationship of α2> α1 is satisfied.

図2は、ビアホール14Aの形成された半導体基板14の説明図である。図2に示すように、第2工程によって形成されたビアホール14Aのビア角(α1、α2)は、第1面T1側(α1)に比べて第2面T2側(α2)が大きい。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the semiconductor substrate 14 in which the via hole 14A is formed. As shown in FIG. 2, the via angle (α1, α2) of the via hole 14A formed by the second step is larger on the second surface T2 side (α2) than on the first surface T1 side (α1).

このため、ビアホール14Aの第1面T1側の開口には、角部が無い状態となっている。なお、角部とは、本実施の形態では、半導体基板14における、ビアホール14Aによる第1面T1側の開口縁であって、第1面T1と側壁Sとの成す角度が、ビアホール14Aの第2面T2側端部のビア角以下である部分を示す。   For this reason, the opening on the first surface T1 side of the via hole 14A has no corner. In the present embodiment, the corner is an opening edge on the first surface T1 side by the via hole 14A in the semiconductor substrate 14, and the angle formed by the first surface T1 and the side wall S is the first edge of the via hole 14A. The part which is below the via angle | corner of the 2nd surface T2 side edge part is shown.

このように、本実施の形態の製造方法では、第2工程による1回のエッチングによって、第1面T1側の開口に角部を有さないビアホール14Aを有する半導体基板14を製造することができる。   As described above, in the manufacturing method of the present embodiment, the semiconductor substrate 14 having the via hole 14A having no corner in the opening on the first surface T1 side can be manufactured by one etching in the second step. .

なお、本実施の形態では、ビアホール14Aの開口縁における、半導体基板14の厚み方向の断面形状は、図2に示すように第1面T1側から第2面T2側へ向かって連続的にビア角が大きくなる形状である。   In the present embodiment, the cross-sectional shape in the thickness direction of the semiconductor substrate 14 at the opening edge of the via hole 14A is continuously via from the first surface T1 side to the second surface T2 side as shown in FIG. It is a shape with a large corner.

第2工程において上記ビアホール14Aを形成するために、第1工程で用意するマスク層12は、マスク層12における、第1貫通孔12Aに対して第1面T1に平行な方向に沿って連続する第1領域A1の厚みが、第1貫通孔12Aに近いほど薄い形状であればよい。   In order to form the via hole 14A in the second step, the mask layer 12 prepared in the first step is continuous along the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 12A in the mask layer 12. The thickness of the first region A1 only needs to be thinner as it is closer to the first through hole 12A.

例えば、図1(A)に示すように、マスク層12は、マスク層12における、第1貫通孔12Aに対して第1面T1に平行な方向に沿って連続する第1領域A1の厚みが、第1貫通孔12Aに近いほど連続的に薄いことが好ましい。   For example, as shown in FIG. 1A, in the mask layer 12, the thickness of the first region A1 continuous along the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 12A in the mask layer 12 is set. It is preferable that the closer to the first through hole 12A is, the thinner continuously.

第1領域A1は、マスク層12における、第1貫通孔12Aに対して第1面T1に平行な方向に連続する領域であって、半導体基板10に形成するビアホール14Aの側壁S部分に対して厚み方向(矢印X方向)に対応する領域であればよい。このため、マスク層12における、第1領域A1間の領域(第1貫通孔12Aの配置されていない領域)は、厚みが一定の中間領域A2であってよい。   The first region A1 is a region in the mask layer 12 that is continuous in a direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 12A, and with respect to the side wall S portion of the via hole 14A formed in the semiconductor substrate 10. Any region corresponding to the thickness direction (arrow X direction) may be used. For this reason, the region between the first regions A1 (the region where the first through holes 12A are not disposed) in the mask layer 12 may be an intermediate region A2 having a constant thickness.

マスク層12は、半導体基板10より、第2工程のエッチングによるエッチングレートの低い材料で構成されていればよい。マスク層12は、例えば、SiOにより構成してもよいし、レジストを用いて形成してもよい。 The mask layer 12 may be made of a material having a lower etching rate than that of the semiconductor substrate 10 by the etching in the second step. The mask layer 12 may be made of, for example, SiO 2 or may be formed using a resist.

レジストを用いてマスク層12を形成する場合、第1工程は、第3工程と、第4工程と、第5工程と、を含む。   When the mask layer 12 is formed using a resist, the first process includes a third process, a fourth process, and a fifth process.

図3は、マスク層12を、レジストを用いて形成する場合の、本実施の形態の製造方法の一例を示す説明図である。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the manufacturing method of the present embodiment when the mask layer 12 is formed using a resist.

まず、第1工程を行う。第1工程における第3工程では、半導体基板10上に、フォトレジスト層17を形成する(図3(A)参照)。本実施の形態では、フォトレジスト層17として、露光によって現像液に対する溶解性が増大する、ポジ型のフォトレジストを用いる。フォトレジスト層17には、ポジ型の公知のフォトレジストを用いればよい。   First, the first step is performed. In the third step of the first step, a photoresist layer 17 is formed over the semiconductor substrate 10 (see FIG. 3A). In the present embodiment, a positive photoresist whose solubility in a developer is increased by exposure is used as the photoresist layer 17. As the photoresist layer 17, a known positive type photoresist may be used.

フォトレジスト層17は、例えば、スピンコーターによってフォトレジストを均一に塗布し、プリベークによってフォトレジストを固化させることによって形成すればよい。第3工程では、エッチングを行う第2工程における選択比を考慮して、層厚5μm〜15μmとなるように、フォトレジストを塗布することが好ましい。また、粘性200cp以上のフォトレジストを用いることが好ましい。   The photoresist layer 17 may be formed, for example, by uniformly applying a photoresist with a spin coater and solidifying the photoresist by pre-baking. In the third step, it is preferable to apply a photoresist so that the layer thickness is 5 μm to 15 μm in consideration of the selectivity in the second step of etching. Moreover, it is preferable to use a photoresist having a viscosity of 200 cp or more.

次に、第1工程における第4工程を行う。第4工程では、フォトレジスト層17上に、フォトマスク20を配置する(図3(B)参照)。フォトマスク20は、第1光透過部20Aを有する。第1光透過部20Aは、フォトマスク20の第1面T1に平行な面における、第1貫通孔12A(すなわちビアホール14A)に対応する位置に設けられている。   Next, the 4th process in the 1st process is performed. In the fourth step, a photomask 20 is disposed on the photoresist layer 17 (see FIG. 3B). The photomask 20 has a first light transmission part 20A. 20 A of 1st light transmissive parts are provided in the position corresponding to the 1st through-hole 12A (namely, via hole 14A) in the surface parallel to the 1st surface T1 of the photomask 20. As shown in FIG.

フォトマスク20は、フォトマスク20における第1面T1に平行な面に沿って、第1光透過部20Aと、第1遮光領域Pと、を有する。第1遮光領域Pは、第5工程でフォトレジスト層17の露光に用いる露光光を遮光する領域である。   The photomask 20 includes a first light transmission portion 20A and a first light shielding region P along a plane parallel to the first surface T1 of the photomask 20. The first light shielding region P is a region that shields the exposure light used for exposing the photoresist layer 17 in the fifth step.

第1光透過部20Aは、フォトマスク20における、第5工程でフォトレジスト層17の露光に用いる露光光を透過する領域である。   The first light transmitting portion 20A is a region in the photomask 20 that transmits the exposure light used for exposing the photoresist layer 17 in the fifth step.

第1遮光領域Pにおける、第1光透過部20Aに対して第1面T1に平行な方向に連続する第2遮光領域P1には、第1光透過部20Aより開口幅の小さい複数の第2光透過部20B〜20Bが設けられている。なお、複数の第2光透過部20B〜20Bは、互いに開口幅が異なる。図3には、4種類の第2光透過部20B〜20Bを示したが、4種類に限定されない。また、以下では、これらの複数の第2光透過部20B〜20Bを総称して説明する場合、第2光透過部20Bと称して説明する。第2光透過部20Bは、露光光を透過する領域である。また、第2遮光領域P1間の領域は、露光光を遮光する第3遮光領域P2である。 In the second light-shielding region P1 in the first light-shielding region P, which is continuous in the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first light-transmissive portion 20A, a plurality of second light beams having an opening width smaller than that of the first light-transmissive portion 20A. Light transmissive portions 20B 1 to 20B 3 are provided. The plurality of second light transmission portions 20B 1 to 20B 4 have different opening widths. Although four types of second light transmission parts 20B 1 to 20B 4 are shown in FIG. 3, it is not limited to four types. In the following, when describing generically second light transmitting portion 20B 1 ~20B 4 of the plurality, are referred to as a second light transmitting portion 20B. The second light transmission portion 20B is a region that transmits exposure light. A region between the second light shielding regions P1 is a third light shielding region P2 that shields the exposure light.

開口幅とは、第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bの各々における、第1面T1に平行な断面における、最も開口の小さい領域の長さを示す。   The opening width indicates the length of a region having the smallest opening in a cross section parallel to the first surface T1 in each of the first light transmitting portion 20A and the second light transmitting portion 20B.

図3に示す例では、第2遮光領域P1には、第1光透過部20Aに近い位置から離れる方向に向かって、第2光透過部20B〜第2光透過部20Bがこの順に配置されている。 In the example illustrated in FIG. 3, the second light transmission unit 20B 1 to the second light transmission unit 20B 4 are arranged in this order in the second light shielding region P1 in a direction away from a position close to the first light transmission unit 20A. Has been.

すなわち、フォトマスク20には、第1光透過部20Aの周辺の第2遮光領域P1に、複数の第2光透過部20Bが設けられている。   That is, the photomask 20 is provided with a plurality of second light transmission portions 20B in the second light shielding region P1 around the first light transmission portion 20A.

第2遮光領域P1に設けられた複数の第2光透過部20Bの開口幅は、第1光透過部20Aより小さい開口幅であればよく、互いに同じであってもよいが、異なっていてもよい。   The opening widths of the plurality of second light transmission portions 20B provided in the second light shielding region P1 may be the same as each other as long as the opening width is smaller than the first light transmission portion 20A. Good.

本実施の形態では、複数の第2光透過部20Bの開口幅は互いに異なる。具体的には、本実施の形態では、第2遮光領域P1には、第1光透過部20Aより開口幅が小さく、且つ、第1光透過部20Aに近いほど開口幅が大きい、複数の第2光透過部20Bが配置されている。   In the present embodiment, the opening widths of the plurality of second light transmission portions 20B are different from each other. Specifically, in the present embodiment, the second light-shielding region P1 has a plurality of second light-shielding regions P1 that have a smaller opening width than the first light transmission unit 20A and a larger opening width closer to the first light transmission unit 20A. Two light transmission parts 20B are arranged.

複数の第2光透過部20Bの各々は、第1光透過部20Aの周囲(すなわち、第1遮光領域Pにおける第2遮光領域P1)に配置されていればよく、その配置位置は限定されない。   Each of the plurality of second light transmission portions 20B may be arranged around the first light transmission portion 20A (that is, the second light shielding region P1 in the first light shielding region P), and the arrangement position is not limited.

例えば、複数の第2光透過部20Bの配置位置は、第1光透過部20Aを中心として同心円状に配置されていてもよいし、放射状に配置されていてもよい。図4は、第2光透過部20Bの配置の説明図である。   For example, the arrangement positions of the plurality of second light transmission parts 20B may be arranged concentrically around the first light transmission part 20A, or may be arranged radially. FIG. 4 is an explanatory diagram of the arrangement of the second light transmission unit 20B.

図4(A)に示す例では、複数の第2光透過部20Bは、第1光透過部20Aの周囲である第2遮光領域P1に、同心円状に配置されている。図4(A)に示す例では、第2光透過部20B(第2光透過部20B〜第2光透過部20B)は、第1光透過部20Aに近いほど開口幅が大きく、第1光透過部20Aから離れるほど開口幅が小さい。なお、図4では、第2光透過部20Bを省略した。 In the example shown in FIG. 4A, the plurality of second light transmission portions 20B are concentrically arranged in the second light shielding region P1 around the first light transmission portion 20A. In the example shown in FIG. 4A, the second light transmission part 20B (second light transmission part 20B 1 to second light transmission part 20B 3 ) has a larger opening width as it is closer to the first light transmission part 20A. As the distance from the one light transmitting portion 20A increases, the opening width decreases. In FIG. 4, it is omitted second light transmitting portion 20B 4.

また、図4(B)に示す例では、第2光透過部20Bは、第1面T1に平行な断面形状が円状であり、第1光透過部20Aより開口幅(すなわち直径)が小さい。そして、第2光透過部20Bは、第1光透過部20Aの周囲である第2遮光領域P1に、放射状に配置されている。そして、図4(B)に示す例では、第2光透過部20B(第2光透過部20B〜第2光透過部20B)は、第1光透過部20Aに近いほど開口幅が大きく、第1光透過部20Aから離れるほど開口幅が小さい。 In the example shown in FIG. 4B, the second light transmission portion 20B has a circular cross section parallel to the first surface T1, and the opening width (that is, the diameter) is smaller than that of the first light transmission portion 20A. . And the 2nd light transmissive part 20B is radially arrange | positioned in the 2nd light-shielding area | region P1 around 20 A of 1st light transmissive parts. In the example shown in FIG. 4B, the second light transmission unit 20B (second light transmission unit 20B 1 to second light transmission unit 20B 4 ) has a larger opening width as it is closer to the first light transmission unit 20A. The opening width decreases as the distance from the first light transmission portion 20A increases.

フォトマスク20の第1遮光領域Pは、露光光を遮光する材料で構成されていればよい。また、第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bは、露光光を透過する構成であればよい。例えば、フォトマスク20は、露光光を透過するガラスや石英基板上に、第1遮光領域P、および第2遮光領域P1の第2光透過部20B以外の領域、および第3遮光領域P2を、クロム等の遮光膜でスパッタリングすることで作製すればよい。   The first light shielding region P of the photomask 20 may be made of a material that shields the exposure light. Further, the first light transmitting portion 20A and the second light transmitting portion 20B may be configured to transmit the exposure light. For example, the photomask 20 has a first light shielding region P, a region other than the second light transmitting portion 20B of the second light shielding region P1, and a third light shielding region P2 on a glass or quartz substrate that transmits exposure light. What is necessary is just to produce by sputtering with light-shielding films, such as chromium.

なお、フォトマスク20における、第2遮光領域P1の遮光領域によるパターンは、図4に示すパターンに限定されず、例えばクロムの薄膜化や多層膜の成膜によって、透過率を徐々に変化させる方法であってもよい。すなわち、第2遮光領域P1は、フォトレジスト層17における、フォトマスク20の第1光透過部20Aの周辺に相当する領域の露光量を減少させ、フォトレジスト層17を完全に感光させない領域であればよい。   In addition, the pattern by the light-shielding area | region of the 2nd light-shielding area | region P1 in the photomask 20 is not limited to the pattern shown in FIG. It may be. In other words, the second light-shielding region P1 is a region that reduces the exposure amount of the region corresponding to the periphery of the first light transmission portion 20A of the photomask 20 in the photoresist layer 17 and does not completely expose the photoresist layer 17. That's fine.

図3(B)に戻り、次に、第5工程では、フォトマスク20を介してフォトレジスト層17を露光する。フォトマスク20には、第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bが設けられている。このため、フォトレジスト層17は、フォトマスク20の第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bを透過した露光光によって露光される。すなわち、フォトレジスト層17における、第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bに対応する領域が露光される。露光量は、フォトレジスト層17の層厚に応じて調整すればよい。   Returning to FIG. 3B, next, in the fifth step, the photoresist layer 17 is exposed through the photomask 20. The photomask 20 is provided with a first light transmission portion 20A and a second light transmission portion 20B. For this reason, the photoresist layer 17 is exposed by the exposure light transmitted through the first light transmission portion 20A and the second light transmission portion 20B of the photomask 20. That is, the areas corresponding to the first light transmission part 20A and the second light transmission part 20B in the photoresist layer 17 are exposed. The exposure amount may be adjusted according to the layer thickness of the photoresist layer 17.

そして、フォトレジスト層17をアルカリ溶液で現像することで、露光光によって露光された露光領域を除去する。そして、ポストベークする。これによって、第5工程では、露光領域の除去されたフォトレジスト層17としてのマスク層12を形成する(図3(C)参照)。   And the exposure area | region exposed with exposure light is removed by developing the photoresist layer 17 with an alkaline solution. Then post bake. Thus, in the fifth step, the mask layer 12 is formed as the photoresist layer 17 from which the exposed region has been removed (see FIG. 3C).

図3(C)に示すように、フォトレジスト層17を、フォトマスク20を介して露光し、現像することで、第1貫通孔12Aを有する、上記形状のマスク層12が得られる。   As shown in FIG. 3C, the photoresist layer 17 is exposed through a photomask 20 and developed, whereby the mask layer 12 having the above-described shape having the first through-holes 12A is obtained.

すなわち、フォトマスク20を介してフォトレジスト層17を露光すると、第1光透過部20Aに対応する領域が露光される。また、それと同時に、第1光透過部20Aの周辺の第2遮光領域P1における、第1光透過部20Aから離れるほど開口幅の小さい複数の第2光透過部20Bを介して、フォトレジスト層17が露光される。   That is, when the photoresist layer 17 is exposed through the photomask 20, an area corresponding to the first light transmission portion 20A is exposed. At the same time, in the second light-shielding region P1 around the first light transmission part 20A, the photoresist layer 17 passes through the plurality of second light transmission parts 20B whose opening width becomes smaller as the distance from the first light transmission part 20A increases. Are exposed.

このため、フォトレジスト層17には、第1光透過部20Aに対応する第1貫通孔12Aが形成されると共に、第1貫通孔12Aの形成されたフォトレジスト層17であるマスク層12の厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、第1貫通孔12Aに近いほど薄い形状となる。すなわち、第1貫通孔12Aの、厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、フォトマスク20側の開口が最も広く、半導体基板10側に向かって開口が連続的に小さくなる形状となる。   For this reason, the first through hole 12A corresponding to the first light transmitting portion 20A is formed in the photoresist layer 17, and the thickness of the mask layer 12 that is the photoresist layer 17 in which the first through hole 12A is formed. The cross-sectional shape in the direction (arrow X direction) becomes thinner as it is closer to the first through hole 12A. That is, the cross-sectional shape of the first through hole 12A in the thickness direction (arrow X direction) is such that the opening on the photomask 20 side is the widest and the opening continuously decreases toward the semiconductor substrate 10 side.

次に、第2工程では、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成する(図3(D)参照)。ビアホール14Aは、上述したため説明を省略する。   Next, in the second step, the semiconductor substrate 10 is etched from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through holes 12A of the mask layer 12 to form via holes 14A in the semiconductor substrate 10 (FIG. 3). (See (D)). Since the via hole 14A has been described above, the description thereof is omitted.

ここで、上述したように、マスク層12における第1貫通孔12Aの、厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、フォトマスク20側の開口が最も広く、半導体基板10側に向かって開口が連続的に小さい形状である。   Here, as described above, the cross-sectional shape in the thickness direction (arrow X direction) of the first through hole 12A in the mask layer 12 has the widest opening on the photomask 20 side, and the opening toward the semiconductor substrate 10 side. Continuously small shape.

このため、第2工程におけるエッチング中に、マスク層12の後退速度が加速度的に変化し、これに伴い、エッチング速度も変化する。そして、最終的には、ビアホール14Aのマスク層12側の開口縁は、側壁Sと第1面T1との成す角度(ビア角)が小さくなり、そして、第1面T1側から第2面T2側へ向かって連続的にビア角が大きくなる。このため、ビアホール14Aのエッチング時に、ビアホール14Aの開口縁の角部も同時に除去される。   For this reason, during the etching in the second step, the receding speed of the mask layer 12 changes at an accelerated speed, and the etching speed also changes accordingly. Finally, the opening edge of the via hole 14A on the mask layer 12 side has a smaller angle (via angle) formed between the side wall S and the first surface T1, and the second surface T2 from the first surface T1 side. The via angle continuously increases toward the side. For this reason, when etching the via hole 14A, the corner of the opening edge of the via hole 14A is also removed at the same time.

なお、フォトマスク20の、第1光透過部20Aおよび第2光透過部20Bによるパターンは、第2工程において上記ビアホール14Aを形成可能なマスク層12の得られるパターンであればよく、図3および図4に示す形態に限定されない。   Note that the pattern of the photomask 20 by the first light transmitting portion 20A and the second light transmitting portion 20B may be any pattern that provides the mask layer 12 capable of forming the via hole 14A in the second step. It is not limited to the form shown in FIG.

第2工程におけるエッチング条件は、第2工程において一定である。エッチング条件が一定である、とは、エッチングとしてドライエッチングを用いる場合、ガスの組成、ガス流量、圧力、およびバイアスなどのエッチングレシピが一定であることを示す。エッチングとしてウェットエッチングを用いる場合、エッチング液の組成や、エッチング液の供給条件などを一定とすることを示す。   The etching conditions in the second step are constant in the second step. The constant etching conditions indicate that the etching recipes such as the gas composition, gas flow rate, pressure, and bias are constant when dry etching is used as the etching. In the case where wet etching is used as the etching, the composition of the etching solution, the supply condition of the etching solution, and the like are made constant.

すなわち、本実施の形態では、第2工程において、エッチング中にエッチングレシピの切り替えや変更を行うことなく、連続して一定のエッチング条件でエッチングを行い、ビアホール14Aを形成する。   That is, in the present embodiment, in the second step, the via hole 14A is formed by continuously performing etching under a constant etching condition without changing or changing the etching recipe during the etching.

なお、第2工程は、反応性イオンによるドライエッチングによりビアホール14Aを形成することが好ましい。また、ドライエッチングで、且つ、等方性エッチングにより、ビアホール14Aを形成することが好ましい。等方性エッチングを採用することにより、テーパーを有するビアホール14Aを形成することができる。また、等方性エッチングにより、マスク層12の第1貫通孔12Aよりビアホール14Aの開口面が広くなる。   In the second step, the via hole 14A is preferably formed by dry etching using reactive ions. Further, the via hole 14A is preferably formed by dry etching and isotropic etching. By adopting isotropic etching, the via hole 14A having a taper can be formed. Further, the opening surface of the via hole 14A becomes wider than the first through hole 12A of the mask layer 12 by isotropic etching.

第2工程としてドライエッチングを用いる場合、フッ化炭素(例えば八フッ化シクロブタンC)、六フッ化硫黄SF、および酸素Oの少なくとも1種を含むエッチングガスを用いてドライエッチングを行う事が好ましい。エッチング時の圧力は、例えば5Pa〜10Pa、バイアスは、例えば、2000W〜3000WのRFバイアス電力とすることが好ましい。 When dry etching is used as the second step, dry etching is performed using an etching gas containing at least one of fluorocarbon (eg, cyclooctane octafluoride C 4 F 8 ), sulfur hexafluoride SF 6 , and oxygen O 2. It is preferable to do so. The pressure during etching is preferably 5 Pa to 10 Pa, for example, and the bias is preferably RF bias power of 2000 W to 3000 W, for example.

ビアホール14Aの深さ(厚み方向(矢印X方向)の長さ)は、例えば、数十μm〜数百μmである。ビアホール14Aの側壁Sの表面粗さは特に制限しないが、ビアホール14Aを被覆する絶縁膜および導電材の被覆性、密着性が保たれる程度の表面粗さであればよい。   The depth (the length in the thickness direction (arrow X direction)) of the via hole 14A is, for example, several tens μm to several hundreds μm. The surface roughness of the sidewall S of the via hole 14A is not particularly limited as long as the surface roughness of the insulating film and the conductive material covering the via hole 14A is maintained.

以上説明したように、本実施の形態の製造方法は、第1工程と、第2工程と、を含む。第1工程は、半導体基板10の第1面T1上に、第1貫通孔12Aを有するマスク層12を形成する工程である。第2工程は、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成する工程である。マスク層12は、第1面T1とビアホール14Aの側壁Sとの成す角度が半導体基板10の第1面T1に対向する第2面T2側が第1面T1側に比べて大きい、ビアホール14Aを形成するための層である。   As described above, the manufacturing method of the present embodiment includes the first step and the second step. The first step is a step of forming the mask layer 12 having the first through holes 12A on the first surface T1 of the semiconductor substrate 10. The second step is a step of forming the via hole 14 </ b> A in the semiconductor substrate 10 by etching the semiconductor substrate 10 from the first surface T <b> 1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through hole 12 </ b> A of the mask layer 12. The mask layer 12 forms a via hole 14A in which the angle formed between the first surface T1 and the sidewall S of the via hole 14A is larger on the second surface T2 side facing the first surface T1 of the semiconductor substrate 10 than on the first surface T1 side. It is a layer to do.

このように、本実施の形態の製造方法では、第2工程によって形成されたビアホール14Aのビア角は、第1面T1側に比べて第2面T2側が大きい。すなわち、本実施の形態の製造方法では、第2工程による1回のエッチングによって、第1面T1側の開口に角部を有さないビアホール14Aを有する半導体基板14を製造することができる。   Thus, in the manufacturing method of the present embodiment, the via angle of the via hole 14A formed in the second step is larger on the second surface T2 side than on the first surface T1 side. That is, in the manufacturing method of the present embodiment, the semiconductor substrate 14 having the via holes 14A having no corners in the opening on the first surface T1 side can be manufactured by one etching in the second step.

従って、本実施の形態の製造方法では、簡易な製造方法で、開口に角部を有さないビアホール14Aを有する半導体基板14を製造することができる、という効果を奏する。   Therefore, in the manufacturing method of the present embodiment, there is an effect that the semiconductor substrate 14 having the via hole 14A having no corners in the opening can be manufactured by a simple manufacturing method.

ここで、従来の半導体基板に形成されたビアホールを説明する。図5は、従来の半導体基板100の説明図である。   Here, a via hole formed in a conventional semiconductor substrate will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional semiconductor substrate 100.

従来の半導体基板100に形成されたビアホール100Aは、第1面T1と該ビアホール100Aの側壁Sとの成す角度(β1)が、半導体基板100の厚み方向(矢印X方向参照)に一定である。このため、ビアホール100Aの、第1面T1側の開口縁には、角部が形成された状態となっている。   In the conventional via hole 100A formed in the semiconductor substrate 100, the angle (β1) formed between the first surface T1 and the sidewall S of the via hole 100A is constant in the thickness direction of the semiconductor substrate 100 (see the arrow X direction). For this reason, a corner is formed in the opening edge of the via hole 100A on the first surface T1 side.

第1面T1側の開口縁に角部を有するビアホール100Aに絶縁膜を介して導電材料を埋め込むと、TSV間における電気的ショート、オープン、リークなどが生じる。   When a conductive material is buried in the via hole 100A having a corner at the opening edge on the first surface T1 side through an insulating film, an electrical short, open, leak, etc. between TSVs occurs.

図6は、従来の製造方法で製造した半導体基板100の説明図である。図6(A)は、半導体基板100の第1面T1側およびビアホール100Aの内壁(側壁Sを含む)を、膜厚の薄いまたは液相成膜時の粘性の低い絶縁膜104で被覆した状態を示す説明図である。図6(A)に示すように、従来の製造方法で製造した半導体基板100を絶縁膜104で被覆すると、ビアホール100Aの開口の、角部を形成している開口縁Cの部分の絶縁膜104の層厚が他の領域に比べて薄くなる。このため、この絶縁膜104を介してビアホール100A内に導電材を充填すると、半導体基板100と導電材との導通によるショートやリークが発生する。   FIG. 6 is an explanatory view of a semiconductor substrate 100 manufactured by a conventional manufacturing method. 6A shows a state in which the first surface T1 side of the semiconductor substrate 100 and the inner wall (including the side wall S) of the via hole 100A are covered with an insulating film 104 having a small film thickness or low viscosity during liquid phase film formation. It is explanatory drawing which shows. As shown in FIG. 6A, when the semiconductor substrate 100 manufactured by the conventional manufacturing method is covered with the insulating film 104, the insulating film 104 at the opening edge C forming the corner of the opening of the via hole 100A. The layer thickness becomes smaller than other regions. For this reason, when a conductive material is filled into the via hole 100A through the insulating film 104, a short circuit or a leak due to conduction between the semiconductor substrate 100 and the conductive material occurs.

図6(B)は、半導体基板100の第1面T1側およびビアホール100Aの内壁(側壁Sを含む)を、膜厚の厚いまたは液相成膜時の粘性の高い絶縁膜105で被覆した状態を示す説明図である。図6(B)に示すように、従来の製造方法で製造した半導体基板100を絶縁膜105で被覆すると、ビアホール100Aの開口の、角部を形成している開口縁Cの部分で絶縁膜105の厚みが厚くなり、突起部105Aを形成することとなる。このため、この絶縁膜105を介してビアホール100A内に導電材を充填すると、突起部105A付近の導電材による被覆率が低くなり、導電材による導電層に不連続な部分が生じる場合がある。   FIG. 6B shows a state in which the first surface T1 side of the semiconductor substrate 100 and the inner wall (including the side wall S) of the via hole 100A are covered with a thick or highly viscous insulating film 105 during liquid phase film formation. It is explanatory drawing which shows. As shown in FIG. 6B, when the semiconductor substrate 100 manufactured by the conventional manufacturing method is covered with the insulating film 105, the insulating film 105 is formed at the opening edge C of the opening of the via hole 100A that forms the corner. As a result, the protrusion 105A is formed. For this reason, when the via hole 100A is filled with the conductive material via the insulating film 105, the coverage with the conductive material in the vicinity of the protrusion 105A is lowered, and a discontinuous portion may be generated in the conductive layer of the conductive material.

一方、本実施の形態の製造方法で製造した半導体基板14は、上述したように、第2工程によって形成されたビアホール14Aのビア角は、第1面T1側に比べて第2面T2側が大きい。すなわち、本実施の形態の製造方法では、第2工程による1回のエッチングによって、第1面T1側の開口に角部を有さないビアホール14Aを有する半導体基板14を製造することができる。   On the other hand, as described above, in the semiconductor substrate 14 manufactured by the manufacturing method of the present embodiment, the via angle of the via hole 14A formed by the second process is larger on the second surface T2 side than on the first surface T1 side. . That is, in the manufacturing method of the present embodiment, the semiconductor substrate 14 having the via holes 14A having no corners in the opening on the first surface T1 side can be manufactured by one etching in the second step.

このため、本実施の形態の製造方法では、簡易な製造方法で、開口に角部を有さないビアホール14Aを有する半導体基板14を製造することができる。   For this reason, in the manufacturing method of the present embodiment, it is possible to manufacture the semiconductor substrate 14 having the via holes 14A that do not have the corners in the openings by a simple manufacturing method.

図7は、本実施の形態の半導体基板14上に、絶縁膜30を形成した状態を示す模式図である。絶縁膜30の成膜方法は、特に限定されない。例えば、スプレー塗布などの液相成膜法や、PVD、CVDなどの気相成膜法などである。絶縁膜30の構成材料は、絶縁性を有する材料であればよい。絶縁膜30の構成材料は、例えば、SiO、SiOF等の無機系、パリレン系やポリアリルエーテル系等の有機系、有機・無機ハイブリッド系などである。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a state in which the insulating film 30 is formed on the semiconductor substrate 14 of the present embodiment. A method for forming the insulating film 30 is not particularly limited. For example, there are a liquid phase film forming method such as spray coating, and a vapor phase film forming method such as PVD and CVD. The constituent material of the insulating film 30 may be an insulating material. The constituent material of the insulating film 30 is, for example, inorganic such as SiO 2 or SiOF, organic such as parylene or polyallyl ether, or organic / inorganic hybrid.

本実施の形態の製造方法で製造したビアホール14Aは、開口に角部を有さない。このため、第1面T1から側壁Sへ到る領域で絶縁膜30の厚みが他の領域と異なる厚みとなることが抑制される。このため、半導体基板14と、ビアホール14Aに充填した導電材との導通によるショートおよびリークや、導電材による導電層に不連続な部分が生じることが抑制される。   The via hole 14A manufactured by the manufacturing method of the present embodiment does not have a corner at the opening. For this reason, the thickness of the insulating film 30 in the region from the first surface T1 to the side wall S is suppressed from being different from that of other regions. For this reason, it is possible to suppress a short circuit and a leak due to conduction between the semiconductor substrate 14 and the conductive material filled in the via hole 14A and a discontinuous portion in the conductive layer of the conductive material.

また、マスク層12における、第1貫通孔12Aに対して第1面T1に平行な方向に沿って連続する第1領域A1の厚みが、第1貫通孔12Aに近いほど段階的に薄いことが好ましい。   Further, in the mask layer 12, the thickness of the first region A1 continuous along the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 12A may be gradually reduced as the thickness is closer to the first through hole 12A. preferable.

また、第2工程は、一定のエッチング条件で、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成することが好ましい。   In the second step, the semiconductor substrate 10 is etched from the first surface T1 side through the first through hole 12A of the mask layer 12 under a certain etching condition, and a via hole 14A is formed in the semiconductor substrate 10. preferable.

また、第2工程は、等方性エッチングにより、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成することが好ましい。   In the second step, the semiconductor substrate 10 is etched from the first surface T1 side through the first through hole 12A of the mask layer 12 by isotropic etching to form a via hole 14A in the semiconductor substrate 10. preferable.

また、第2工程は、フッ化炭素、六フッ化硫黄、および酸素の少なくとも1種を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、マスク層12の第1貫通孔12Aを介して、第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール14Aを形成することが好ましい。   In the second step, the first surface T1 is formed through the first through-hole 12A of the mask layer 12 by dry etching using an etching gas containing at least one of fluorocarbon, sulfur hexafluoride, and oxygen. It is preferable to etch the semiconductor substrate 10 from the side to form a via hole 14 </ b> A in the semiconductor substrate 10.

また、第1工程は、第3工程と、第4工程と、第5工程と、を含んでもよい。第3工程は、半導体基板10の第1面T1上に、ポジ型のフォトレジスト層17を形成する工程である。第4工程は、フォトレジスト層17上に、第1面T1に平行な面における第1貫通孔12Aに対応する位置に第1光透過部20Aを有するフォトマスク20を配置する工程である。第5工程は、フォトマスク20を介してフォトレジスト層17を露光し、露光領域の除去されたフォトレジスト層17としてのマスク層12を形成する工程である。   Further, the first process may include a third process, a fourth process, and a fifth process. The third step is a step of forming a positive photoresist layer 17 on the first surface T1 of the semiconductor substrate 10. The fourth step is a step of disposing the photomask 20 having the first light transmission portion 20A on the photoresist layer 17 at a position corresponding to the first through hole 12A in a plane parallel to the first surface T1. The fifth step is a step of exposing the photoresist layer 17 through the photomask 20 to form the mask layer 12 as the photoresist layer 17 from which the exposed region has been removed.

また、フォトマスク20は、該フォトマスク20における第1面T1に平行な面に沿って、第1光透過部20Aと、第1光透過部20A以外の第1遮光領域Pと、を有する。第1遮光領域Pにおける、第1光透過部20Aに連続する第2遮光領域P1は、第1光透過部20Aより開口幅の小さい複数の第2光透過部20Bを含む。   Further, the photomask 20 includes a first light transmission portion 20A and a first light shielding region P other than the first light transmission portion 20A along a plane parallel to the first surface T1 of the photomask 20. In the first light shielding region P, the second light shielding region P1 continuous to the first light transmitting portion 20A includes a plurality of second light transmitting portions 20B having an opening width smaller than that of the first light transmitting portion 20A.

例えば、第2遮光領域P1は、第1光透過部20Aより開口幅が小さく、且つ、第1光透過部20Aに近いほど開口幅の大きい複数の第2光透過部20Bを含む。   For example, the second light-shielding region P1 includes a plurality of second light transmission portions 20B having an opening width smaller than that of the first light transmission portion 20A and having a larger opening width closer to the first light transmission portion 20A.

例えば、複数の第2光透過部20Bの各々は、第1光透過部20Aを中心として同心円状に第2遮光領域P1に配置されている。   For example, each of the plurality of second light transmission portions 20B is concentrically arranged in the second light shielding region P1 with the first light transmission portion 20A as the center.

例えば、複数の第2光透過部20Bの各々は、第1面T1に平行な断面形状が、第1光透過部20Aより開口幅の小さい円状である。そして、複数の第2光透過部20Bは、第1光透過部20Aを中心として該第1光透過部20Aの外側の第2遮光領域P1に放射状に配置されている。   For example, each of the plurality of second light transmission portions 20B has a circular shape whose cross-sectional shape parallel to the first surface T1 is smaller in opening width than the first light transmission portion 20A. The plurality of second light transmission portions 20B are arranged radially in the second light shielding region P1 outside the first light transmission portion 20A with the first light transmission portion 20A as the center.

(第2の実施の形態)
第1の実施の形態では、第1の実施の形態の製造方法で製造したビアホール14Aの開口縁における、半導体基板14の厚み方向の断面形状は、図2に示すように第1面T1側から第2面T2側へ向かって連続的にビア角が大きくなる形状である場合を説明した(図2参照)。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the cross-sectional shape in the thickness direction of the semiconductor substrate 14 at the opening edge of the via hole 14A manufactured by the manufacturing method of the first embodiment is as shown in FIG. 2 from the first surface T1 side. The case where the via angle continuously increases toward the second surface T2 side has been described (see FIG. 2).

本実施の形態では、ビアホール15Aの開口縁における、半導体基板15の厚み方向の断面形状は、図8に示すように第1面T1側から第2面T2側へ向かって段階的にビア角が大きくなる形状である場合を説明する。   In the present embodiment, the cross-sectional shape in the thickness direction of the semiconductor substrate 15 at the opening edge of the via hole 15A has a via angle that gradually increases from the first surface T1 side to the second surface T2 side as shown in FIG. A case where the shape becomes larger will be described.

図8は、本実施の形態の製造方法の説明図である。   FIG. 8 is an explanatory diagram of the manufacturing method of the present embodiment.

本実施の形態の製造方法は、第1工程と、第2工程と、を含む。   The manufacturing method of the present embodiment includes a first step and a second step.

第1工程は、半導体基板10の第1面T1上に、マスク層13を形成する工程である(図8(A)参照)。本実施の形態の第1工程は、マスク層12に代えてマスク層13を用いる以外は、第1の実施の形態の第1工程と同様である。   The first step is a step of forming a mask layer 13 on the first surface T1 of the semiconductor substrate 10 (see FIG. 8A). The first step of the present embodiment is the same as the first step of the first embodiment except that the mask layer 13 is used instead of the mask layer 12.

マスク層13は、第1貫通孔13Aを有する。第1貫通孔13Aは、マスク層13を厚み方向(図8中、矢印X方向)に貫通する孔である。第1貫通孔13Aは、形成対象のビアホールに応じた位置に設けられている。第1貫通孔13Aは、第1の実施の形態の第1貫通孔12Aと同様である。   The mask layer 13 has a first through hole 13A. 13 A of 1st through-holes are holes which penetrate the mask layer 13 in the thickness direction (arrow X direction in FIG. 8). 13 A of 1st through-holes are provided in the position according to the via hole of formation object. The first through hole 13A is the same as the first through hole 12A of the first embodiment.

第2工程は、マスク層13の第1貫通孔13Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール15Aを形成する工程である(図8(B)参照)。   The second step is a step of etching the semiconductor substrate 10 from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through hole 13A of the mask layer 13 to form a via hole 15A in the semiconductor substrate 10 (FIG. 8). (See (B)).

第2工程におけるエッチングによって形成されたビアホール15Aは、ビアホール14Aと同様に、第1面T1側に比べて第2面T2側の、第1面T1と該ビアホール15Aの側壁Sとの成す角度(すなわち、ビア角)が大きい。   The via hole 15A formed by the etching in the second step, like the via hole 14A, is an angle formed between the first surface T1 and the side wall S of the via hole 15A on the second surface T2 side compared to the first surface T1 side ( That is, the via angle is large.

具体的には、図8(B)に示すように、ビアホール15Aは、第2面T2側のビア角(α2)が、第1面T1側のビア角(α1)より大きい。すなわち、α2>α1の関係を満たす。   Specifically, as shown in FIG. 8B, in the via hole 15A, the via angle (α2) on the second surface T2 side is larger than the via angle (α1) on the first surface T1 side. That is, the relationship of α2> α1 is satisfied.

図9は、ビアホール15Aの形成された半導体基板15の説明図である。図9に示すように、第2工程によって形成されたビアホール15Aのビア角は、第1面T1側に比べて第2面T2側が大きい。このため、ビアホール15Aの第1面T1側の開口には、角部が無い状態となっている。なお、角部は、第1の実施の形態と同様である。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the semiconductor substrate 15 in which the via hole 15A is formed. As shown in FIG. 9, the via angle of the via hole 15A formed by the second step is larger on the second surface T2 side than on the first surface T1 side. For this reason, the opening on the first surface T1 side of the via hole 15A has no corner. The corners are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態では、ビアホール15Aの開口縁における、半導体基板15の厚み方向の断面形状は、図9に示すように第1面T1側から第2面T2側へ向かって段階的にビア角が大きくなる形状である。   In the present embodiment, the cross-sectional shape in the thickness direction of the semiconductor substrate 15 at the opening edge of the via hole 15A has a via angle that gradually increases from the first surface T1 side to the second surface T2 side as shown in FIG. It is a shape that grows.

第2工程において上記ビアホール15Aを形成するために、第1工程で用意するマスク層13は、マスク層13における、第1貫通孔13Aに対して第1面T1に平行な方向に沿って連続する第1領域A1の厚みが、第1貫通孔13Aに近いほど段階的に薄い形状であればよい。   In order to form the via hole 15A in the second step, the mask layer 13 prepared in the first step is continuous in the mask layer 13 along the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 13A. The thickness of the first region A1 only needs to be thinner stepwise as it is closer to the first through hole 13A.

例えば、図8(A)に示すように、マスク層13は、マスク層13における、第1貫通孔13Aに対して第1面T1に平行な方向に沿って連続する第1領域A1の厚みが、第1貫通孔13Aに近いほど段階的に薄いことが好ましい。   For example, as shown in FIG. 8A, in the mask layer 13, the thickness of the first region A1 continuous along the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 13A in the mask layer 13 is set. It is preferable that the closer to the first through hole 13A, the thinner it is in steps.

第1領域A1は、マスク層13における、第1貫通孔13Aに対して第1面T1に平行な方向に連続する領域であって、半導体基板10に形成するビアホール15Aの側壁S部分に対して厚み方向(矢印X方向)に対応する領域であればよい。このため、マスク層13における、第1領域A1間の領域(第1貫通孔13Aの配置されていない領域)は、厚みが一定の中間領域A2であってよい。   The first region A1 is a region in the mask layer 13 that is continuous in a direction parallel to the first surface T1 with respect to the first through hole 13A, and with respect to the side wall S portion of the via hole 15A formed in the semiconductor substrate 10. Any region corresponding to the thickness direction (arrow X direction) may be used. For this reason, the region between the first regions A1 (the region where the first through holes 13A are not disposed) in the mask layer 13 may be an intermediate region A2 having a constant thickness.

マスク層13の構成材料は、マスク層12と同様である。マスク層13は、例えば、SiOにより構成してもよいし、レジストを用いて形成してもよい。 The constituent material of the mask layer 13 is the same as that of the mask layer 12. The mask layer 13 may be made of, for example, SiO 2 or may be formed using a resist.

レジストを用いてマスク層13を形成する場合、第1工程は、第3工程と、第4工程と、第5工程と、を含む。   When the mask layer 13 is formed using a resist, the first step includes a third step, a fourth step, and a fifth step.

図10は、マスク層13を、レジストを用いて形成する場合の、本実施の形態の製造方法の一例を示す説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the manufacturing method of the present embodiment when the mask layer 13 is formed using a resist.

まず、第1工程を行う。第1工程における第3工程では、半導体基板10上に、フォトレジスト層17を形成する(図10(A)参照)。第3工程は、第1の実施の形態の第3工程と同様である。   First, the first step is performed. In the third step of the first step, a photoresist layer 17 is formed over the semiconductor substrate 10 (see FIG. 10A). The third step is the same as the third step of the first embodiment.

次に、第1工程における第4工程を行う。第4工程では、フォトレジスト層17上に、フォトマスク22を配置する(図10(B)参照)。フォトマスク22は、第1光透過部22Aを有する。第1光透過部22Aは、フォトマスク22の第1面T1に平行な面における、第1貫通孔13A(すなわちビアホール15A)に対応する位置に設けられている。   Next, the 4th process in the 1st process is performed. In the fourth step, a photomask 22 is disposed on the photoresist layer 17 (see FIG. 10B). The photomask 22 has a first light transmission portion 22A. 22 A of 1st light transmissive parts are provided in the position corresponding to the 1st through-hole 13A (namely, via hole 15A) in the surface parallel to the 1st surface T1 of the photomask 22. As shown in FIG.

フォトマスク22は、フォトマスク22における第1面T1に平行な面に沿って、第1光透過部22Aと、第1遮光領域P’と、を有する。   The photomask 22 includes a first light transmission portion 22A and a first light shielding region P ′ along a surface parallel to the first surface T1 of the photomask 22.

第1光透過部22Aは、フォトマスク22における、第5工程でフォトレジスト層17の露光に用いる露光光を透過する領域である。第1遮光領域P’は、この露光光を遮光する領域である。第1遮光領域P’は、露光光を遮光する材料で構成されていればよい。   22 A of 1st light transmissive parts are the areas | regions which transmit the exposure light used for exposure of the photoresist layer 17 in the 5th process in the photomask 22. FIG. The first light shielding region P ′ is a region that shields the exposure light. The first light shielding region P ′ may be made of a material that shields the exposure light.

第1遮光領域P’における、第1光透過部22Aに対して第1面T1に平行な方向に連続する第2遮光領域P’1には、第1光透過部22Aより開口幅の小さい複数の第2光透過部22B〜22Bが設けられている。図10には、3種類の第2光透過部22B〜22Bを示したが、3種類に限定されない。また、以下では、これらの複数の第2光透過部22B〜22Bを総称して説明する場合、第2光透過部22Bと称して説明する。第2光透過部22Bは、露光光を透過する領域である。開口幅とは、第1光透過部22Aおよび第2光透過部22Bの各々における、第1面T1に平行な断面における、最も開口の小さい領域の長さを示す。また、第2遮光領域P’1間の領域は、露光光を遮光する第3遮光領域P’2である。 In the first light-shielding region P ′, the second light-shielding region P′1 continuous in the direction parallel to the first surface T1 with respect to the first light-transmitting portion 22A has a plurality of opening widths smaller than those of the first light-transmitting portion 22A. Second light transmitting portions 22B 1 to 22B 3 are provided. FIG. 10 shows three types of second light transmission portions 22B 1 to 22B 3 , but is not limited to three types. In the following description, when the plurality of second light transmission portions 22B 1 to 22B 3 are collectively described, they are referred to as second light transmission portions 22B. The second light transmission portion 22B is a region that transmits exposure light. The opening width indicates the length of the region having the smallest opening in the cross section parallel to the first surface T1 in each of the first light transmitting portion 22A and the second light transmitting portion 22B. A region between the second light shielding regions P′1 is a third light shielding region P′2 that shields the exposure light.

図10に示す例では、第2遮光領域P’1には、第1光透過部20Aに近い位置から離れる方向に向かって、第2光透過部22B〜第2光透過部22Bがこの順に配置されている。すなわち、フォトマスク22における、第1光透過部22Aの周辺の第2遮光領域P’1には、複数の第2光透過部22Bが設けられている。 In the example shown in FIG. 10, in the second light-shielding region P′1, the second light transmitting portion 22B 1 to the second light transmitting portion 22B 3 are arranged in the direction away from the position close to the first light transmitting portion 20A. Arranged in order. That is, in the photomask 22, a plurality of second light transmission portions 22B are provided in the second light shielding region P′1 around the first light transmission portion 22A.

本実施の形態では、第2遮光領域P’1に設けられた複数の第2光透過部22Bの開口幅は、第2貫通孔22Aの開口幅より小さく、且つ互いに同じ開口幅である。   In the present embodiment, the opening widths of the plurality of second light transmission portions 22B provided in the second light shielding region P′1 are smaller than the opening width of the second through hole 22A and the same opening width.

複数の第2光透過部22Bの各々は、第1光透過部22Aの周囲(すなわち、第1遮光領域P’における第2遮光領域P’1)に配置されていればよく、その配置位置は限定されない。   Each of the plurality of second light transmission portions 22B only needs to be disposed around the first light transmission portion 22A (that is, the second light shielding region P′1 in the first light shielding region P ′), and the arrangement position thereof is It is not limited.

例えば、複数の第2光透過部22Bの配置位置は、第1光透過部22Aを中心に同心円状に配置されていてもよいし、放射状に配置されていてもよい。図11は、第2光透過部22Bの配置の説明図である。   For example, the arrangement positions of the plurality of second light transmission parts 22B may be arranged concentrically around the first light transmission part 22A, or may be arranged radially. FIG. 11 is an explanatory diagram of the arrangement of the second light transmission portion 22B.

図11(A)に示す例では、第2光透過部22Bは、第1光透過部22Aの周囲である第2遮光領域P’1に、同心円状に配置されている。図11(A)に示す例では、複数の第2光透過部20Bは、開口幅が互いに同じである。   In the example shown in FIG. 11A, the second light transmission part 22B is concentrically arranged in the second light-shielding region P′1 around the first light transmission part 22A. In the example shown in FIG. 11A, the plurality of second light transmission portions 20B have the same opening width.

また、図11(B)に示す例では、第2光透過部22Bは、第1面T1に沿った方向の形状が円状であり、第1光透過部22Aより開口幅(すなわち直径)が小さい。また、これらの複数の第2光透過部22Bは、同じ開口幅(すなわち同じ直径)である。そして、第2光透過部22Bは、第1光透過部22Aの周囲である第2遮光領域P’1に、放射状に配置されている。   In the example shown in FIG. 11B, the second light transmission portion 22B has a circular shape in the direction along the first surface T1, and the opening width (that is, the diameter) is larger than that of the first light transmission portion 22A. small. The plurality of second light transmission portions 22B have the same opening width (that is, the same diameter). The second light transmission part 22B is radially arranged in the second light shielding region P′1 around the first light transmission part 22A.

図10(B)に戻り、次に、第5工程では、フォトマスク22を介してフォトレジスト層17を露光する。フォトマスク22には、第1光透過部22Aおよび第2光透過部22Bが設けられている。このため、フォトレジスト層17は、フォトマスク22の第1光透過部22Aおよび第2光透過部22Bを透過した露光光によって露光される。すなわち、フォトレジスト層17における、第1光透過部22Aおよび第2光透過部22Bに対応する領域が露光される。   Returning to FIG. 10B, next, in the fifth step, the photoresist layer 17 is exposed through the photomask 22. The photomask 22 is provided with a first light transmission portion 22A and a second light transmission portion 22B. For this reason, the photoresist layer 17 is exposed by the exposure light transmitted through the first light transmission part 22A and the second light transmission part 22B of the photomask 22. That is, the areas corresponding to the first light transmission part 22A and the second light transmission part 22B in the photoresist layer 17 are exposed.

そして、フォトレジスト層17をアルカリ溶液で現像することで、露光光によって露光された露光領域を除去する。これによって、第5工程では、露光領域の除去されたフォトレジスト層17としてのマスク層13を形成する(図10(C)参照)。   And the exposure area | region exposed with exposure light is removed by developing the photoresist layer 17 with an alkaline solution. Thus, in the fifth step, the mask layer 13 is formed as the photoresist layer 17 from which the exposed region has been removed (see FIG. 10C).

図10(C)に示すように、フォトレジスト層17を、フォトマスク22を介して露光し、現像することで、上記形状のマスク層13が得られる。   As shown in FIG. 10C, the photoresist layer 17 is exposed through a photomask 22 and developed to obtain the mask layer 13 having the above shape.

すなわち、フォトマスク22を介してフォトレジスト層17を露光すると、第1光透過部22Aに対応する領域が露光される。また、それと同時に、第1光透過部22Aの周辺の第2遮光領域P’1における、開口幅が同じ複数の第2光透過部22Bを介して、フォトレジスト層17が露光される。このため、フォトレジスト層17には、第1光透過部22Aに対応する第1貫通孔13Aが形成されると共に、第1貫通孔13Aの形成されたフォトレジスト層17であるマスク層13の厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、第1貫通孔13Aに近いほど薄い形状となる。すなわち、第1貫通孔13Aの、厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、フォトマスク22側の開口が最も広く、半導体基板10側に向かって開口が段階的に小さくなる形状となる。   That is, when the photoresist layer 17 is exposed through the photomask 22, an area corresponding to the first light transmission portion 22A is exposed. At the same time, the photoresist layer 17 is exposed through the plurality of second light transmission portions 22B having the same opening width in the second light-shielding region P′1 around the first light transmission portion 22A. Therefore, the first through hole 13A corresponding to the first light transmission portion 22A is formed in the photoresist layer 17, and the thickness of the mask layer 13 that is the photoresist layer 17 in which the first through hole 13A is formed. The cross-sectional shape in the direction (arrow X direction) becomes thinner as it is closer to the first through hole 13A. That is, the cross-sectional shape of the first through hole 13A in the thickness direction (arrow X direction) is such that the opening on the photomask 22 side is the widest and the opening gradually decreases toward the semiconductor substrate 10 side.

次に、第2工程では、マスク層13の第1貫通孔13Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール15Aを形成する(図10(D)参照)。ビアホール15Aは、上述したため説明を省略する。   Next, in the second step, the semiconductor substrate 10 is etched from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through hole 13A of the mask layer 13 to form a via hole 15A in the semiconductor substrate 10 (FIG. 10). (See (D)). Since the via hole 15A has been described above, the description thereof is omitted.

ここで、上述したように、マスク層13における第1貫通孔13Aの、厚み方向(矢印X方向)の断面形状は、フォトマスク22側の開口が最も広く、半導体基板10側に向かって開口が段階的に小さい形状である。   Here, as described above, the cross-sectional shape of the first through hole 13A in the mask layer 13 in the thickness direction (arrow X direction) has the widest opening on the photomask 22 side, and the opening toward the semiconductor substrate 10 side. It is a small shape step by step.

このため、第2工程におけるエッチング中に、ある時間においてマスク層13の第1貫通孔13Aによる開口幅が段階的に変化する。これに伴い、ビアホール15Aのマスク層13側の開口縁は、側壁Sと第1面T1との成す角度(ビア角)が段階的に小さくなる。このため、ビアホール15Aのエッチング時に、ビアホール15Aの開口縁の角部も同時に除去される。   For this reason, during the etching in the second process, the opening width of the first through hole 13A of the mask layer 13 changes stepwise in a certain time. Accordingly, the opening edge on the mask layer 13 side of the via hole 15A is gradually reduced in angle (via angle) formed by the side wall S and the first surface T1. For this reason, when etching the via hole 15A, the corner of the opening edge of the via hole 15A is also removed at the same time.

なお、フォトマスク22の、第1光透過部22Aおよび第2光透過部22Bによるパターンは、第2工程において上記ビアホール15Aを形成可能なマスク層13の得られるパターンであればよく、図10および図11に示す形態に限定されない。   Note that the pattern of the photomask 22 by the first light transmitting portion 22A and the second light transmitting portion 22B may be any pattern that provides the mask layer 13 capable of forming the via hole 15A in the second step. It is not limited to the form shown in FIG.

次に、第2工程では、マスク層13の第1貫通孔13Aを介して、半導体基板10における第1面T1側から半導体基板10をエッチングし、半導体基板10にビアホール15Aを形成する。ビアホール15Aは、上述したため説明を省略する。   Next, in the second step, the semiconductor substrate 10 is etched from the first surface T1 side of the semiconductor substrate 10 through the first through holes 13A of the mask layer 13 to form via holes 15A in the semiconductor substrate 10. Since the via hole 15A has been described above, the description thereof is omitted.

第2工程におけるエッチング条件は、第1の実施の形態と同様である。   The etching conditions in the second step are the same as those in the first embodiment.

すなわち、本実施の形態では、第2工程において、エッチング中にエッチングレシピの切り替えや変更を行うことなく、連続して一定のエッチング条件でエッチングを行い、ビアホール15Aを形成する。   That is, in the present embodiment, in the second step, the via hole 15A is formed by continuously performing etching under certain etching conditions without switching or changing the etching recipe during the etching.

以上説明したように、本実施の形態では、ビアホール15Aの開口縁における、半導体基板15の厚み方向の断面形状は、図9に示すように第1面T1側から第2面T2側へ向かって段階的にビア角が大きくなる形状である。この場合についても、本実施の形態では、第1の実施の形態と同様の効果を奏する。   As described above, in the present embodiment, the cross-sectional shape in the thickness direction of the semiconductor substrate 15 at the opening edge of the via hole 15A is from the first surface T1 side to the second surface T2 side as shown in FIG. This is a shape in which the via angle gradually increases. Also in this case, the present embodiment provides the same effects as those of the first embodiment.

また、本実施の形態の製造方法で製造したビアホール15Aは、開口に角部を有さない。このため、図7に示すように、第1面T1から側壁Sへ到る領域で絶縁膜30の厚みが他の領域と異なる厚みとなることが抑制される。このため、半導体基板15と、ビアホール15Aに充填した導電材との導通によるショートおよびリークや、導電材による導電層に不連続な部分が生じることが抑制される。   Further, the via hole 15A manufactured by the manufacturing method of the present embodiment does not have a corner at the opening. For this reason, as shown in FIG. 7, the thickness of the insulating film 30 in the region from the first surface T <b> 1 to the side wall S is suppressed from being different from the other regions. For this reason, it is possible to suppress a short circuit and a leak due to conduction between the semiconductor substrate 15 and the conductive material filled in the via hole 15A, and a discontinuous portion in the conductive layer of the conductive material.

以上、発明を実施するための実施の形態について説明を行ったが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を損なわない範囲で変更することが可能である。   As mentioned above, although embodiment for implementing invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

10 半導体基板
12、13 マスク層
12A、13A 第1貫通孔
14、15 半導体基板
14A、15A ビアホール
17 フォトレジスト層
20、22 フォトマスク
20A、22A 第1光透過部
20B、22B 第2光透過部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 12, 13 Mask layer 12A, 13A 1st through-hole 14, 15 Semiconductor substrate 14A, 15A Via hole 17 Photoresist layer 20, 22 Photomask 20A, 22A 1st light transmission part 20B, 22B 2nd light transmission part

特許第5562087号公報Japanese Patent No. 5560877

Claims (10)

半導体基板の第1面上に、第1貫通孔を有するマスク層を形成する第1工程と、
前記マスク層の前記第1貫通孔を介して、前記半導体基板における前記第1面側から前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板にビアホールを形成する第2工程と、
を含み、
前記マスク層は、前記第1面と前記ビアホールの側壁との成す角度が前記半導体基板の前記第1面に対向する第2面側が前記第1面側に比べて大きい前記ビアホールを形成するための層である、半導体基板の製造方法。
A first step of forming a mask layer having a first through hole on a first surface of a semiconductor substrate;
A second step of etching the semiconductor substrate from the first surface side of the semiconductor substrate through the first through hole of the mask layer to form a via hole in the semiconductor substrate;
Including
The mask layer is for forming the via hole in which the angle formed between the first surface and the sidewall of the via hole is larger on the second surface side facing the first surface of the semiconductor substrate than on the first surface side. A method for manufacturing a semiconductor substrate, which is a layer.
前記マスク層における、前記第1貫通孔に対して前記第1面に平行な方向に沿って連続する第1領域の厚みが、前記第1貫通孔に近いほど段階的または連続的に薄い、請求項1に記載の半導体基板の製造方法。   The thickness of the first region in the mask layer that is continuous along the direction parallel to the first surface with respect to the first through hole is thinner stepwise or continuously as the thickness is closer to the first through hole. Item 12. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to Item 1. 前記第2工程は、一定のエッチング条件で、前記マスク層の前記第1貫通孔を介して、前記第1面側から前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に前記ビアホールを形成する、請求項1または請求項2に記載の半導体基板の製造方法。   The said 2nd process etches the said semiconductor substrate from the said 1st surface side through the said 1st through-hole of the said mask layer on fixed etching conditions, The said via hole is formed in the said semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1. 前記第2工程は、等方性エッチングにより、前記マスク層の前記第1貫通孔を介して、前記第1面側から前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に前記ビアホールを形成する、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の半導体基板の製造方法。   The said 2nd process etches the said semiconductor substrate from the said 1st surface side through the said 1st through-hole of the said mask layer by isotropic etching, The said via hole is formed in the said semiconductor substrate. The manufacturing method of the semiconductor substrate of any one of Claims 1-3. 前記第2工程は、フッ化炭素、六フッ化硫黄、および酸素の少なくとも1種を含むエッチングガスを用いたドライエッチングにより、前記マスク層の前記第1貫通孔を介して、前記第1面側から前記半導体基板をエッチングし、前記半導体基板に前記ビアホールを形成する、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体基板の製造方法。   In the second step, the first surface side is formed through the first through hole of the mask layer by dry etching using an etching gas containing at least one of fluorocarbon, sulfur hexafluoride, and oxygen. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is etched to form the via hole in the semiconductor substrate. 前記第1工程は、
前記半導体基板の前記第1面上に、ポジ型のフォトレジスト層を形成する第3工程と、
前記フォトレジスト層上に、前記第1面に平行な面における前記第1貫通孔に対応する位置に第1光透過部を有するフォトマスクを配置する第4工程と、
前記フォトマスクの前記第1光透過部を介して前記フォトレジスト層を露光し、露光領域の除去された前記フォトレジスト層としての前記マスク層を形成する第5工程と、
を含む、請求項1〜請求項4の何れか1項に記載の半導体基板の製造方法。
The first step includes
A third step of forming a positive photoresist layer on the first surface of the semiconductor substrate;
A fourth step of disposing a photomask having a first light transmission portion on the photoresist layer at a position corresponding to the first through hole in a plane parallel to the first surface;
A fifth step of exposing the photoresist layer through the first light transmission portion of the photomask to form the mask layer as the photoresist layer from which an exposed region has been removed;
The manufacturing method of the semiconductor substrate of any one of Claims 1-4 containing this.
前記フォトマスクは、該フォトマスクにおける前記第1面に平行な面に沿って、前記第1光透過部と、前記第1光透過部以外の第1遮光領域と、を有し、
前記第1遮光領域における前記第1光透過部に連続する第2遮光領域は、前記第1光透過部より開口幅の小さい複数の第2光透過部を含む、請求項6に記載の半導体基板の製造方法。
The photomask has the first light transmission portion and a first light shielding region other than the first light transmission portion along a plane parallel to the first surface of the photomask,
7. The semiconductor substrate according to claim 6, wherein the second light shielding region that is continuous with the first light transmitting portion in the first light shielding region includes a plurality of second light transmitting portions having an opening width smaller than that of the first light transmitting portion. Manufacturing method.
前記第2遮光領域は、前記第1光透過部より開口幅が小さく、且つ、前記第1光透過部に近いほど開口幅の大きい複数の第2光透過部を含む、請求項7に記載の半導体基板の製造方法。   8. The second light-shielding region according to claim 7, wherein the second light-shielding region includes a plurality of second light transmission parts having an opening width smaller than that of the first light transmission part and having a larger opening width closer to the first light transmission part. A method for manufacturing a semiconductor substrate. 複数の前記第2光透過部の各々は、前記第1光透過部を中心として同心円状に前記第2遮光領域に配置されている、請求項7または請求項8に記載の半導体基板の製造方法。   9. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 7, wherein each of the plurality of second light transmission portions is disposed in the second light shielding region concentrically with the first light transmission portion as a center. . 複数の前記第2光透過部の各々は、前記第1面に平行な断面形状が、前記第1光透過部より開口幅の小さい円状であり、
複数の前記第2光透過部は、前記第1光透過部を中心として該第1光透過部の外側の前記第2遮光領域に放射状に配置されている、請求項7〜請求項9の何れか1項に記載の半導体基板の製造方法。
Each of the plurality of second light transmission parts has a circular shape with a cross-sectional shape parallel to the first surface and an opening width smaller than that of the first light transmission part,
The plurality of second light transmission parts are arranged radially in the second light-shielding region outside the first light transmission part with the first light transmission part as a center. A method for manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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