JP2692625B2

JP2692625B2 - 半導体基板の製造方法

Info

Publication number: JP2692625B2
Application number: JP6330476A
Authority: JP
Inventors: 克真田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1997-12-17
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JPH08162459A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、貫通孔を有する半導体
基板の製造方法に関し、特に半導体基板に貫通孔を形成
することにより半導体基板表面及び裏面の両面を利用し
て電気回路を構成する半導体基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコン半導体基板（即ちシリコ
ンウェハ）の表面及び裏面の両面を用いて電気回路を構
成するＬＳＩにおいて、半導体基板の表面から裏面に連
通する複数個の貫通孔（スルーホール）を設ける場合、
一方向からの加工により貫通孔を設けている。

【０００３】例えば、特開平4-312774号公報には、以下
に説明するような貫通孔を有する半導体基板及びその製
造方法が提案されている。

【０００４】図９は、前記特開平4-312774号公報に開示
された従来の半導体基板の貫通孔の部分形状を示す半導
体基板の説明図であり、従来のウエットエッチングによ
り半導体基板に形成された貫通孔の断面を示す。

【０００５】図９を参照して、従来の半導体基板の貫通
孔は、単結晶シリコンの（１００）面をエッチング面と
する半導体基板において、載頭四角錐形状とされかつ貫
通孔壁のエッチング角度が５４．７°となっている。こ
の貫通孔が、基板の一側からのシリコンの面方位選択性
を利用した化学エッチングにより形成されるためであ
る。

【０００６】また、従来の代表的な半導体基板（シリコ
ンウェハ）の貫通孔の形成方法として、ウエットエッチ
ング、レーザエッチング、電界加速イオンを用いるドラ
イエッチング、ドリルを用いる機械的掘削方式、さらに
は微粒子を高速加速する機械的エッチング方式がある。

【０００７】Ｓｉ基板のウエットエッチングにおいて
は、Ｓｉ表面に絶縁膜やレジスト膜を形成し、これらの
膜に開孔部を設け開孔部以外をマスクとすることによ
り、ＫＯＨに代表される酸溶液をもちいて化学反応によ
り、Ｓｉ基板に貫通孔を設ける事ができる。

【０００８】レーザエッチングにおいては、ＫｒＦに代
表されるエキシマレーザとハロゲンガスを用いてＳｉ基
板をエッチングする手法がある。即ち、Ｓｉ基板上に形
成したレジスト膜や絶縁膜に開孔部を設け開孔部以外を
マスクとして、レーザ照射することによりＳｉ基板に貫
通孔を設ける事ができる。

【０００９】ドライエッチングにおいては、電界加速に
よりイオンを加速してＳｉ基板に衝突させることにより
エッチングを行なっており、上述のレーザエッチング法
と同様にマスクを形成しマスクされた部分以外のＳｉ基
板をエッチングして貫通孔を形成する方法がある。イオ
ン源としてはＣＦ₃、ＳＦ₃、ＣＩＦ₃等のハロゲンを中
心としたエッチャントが使用されている。

【００１０】機械的な方法としては、硬いドリル針を用
いてＳｉ基板を直接掘削することにより、Ｓｉ基板に貫
通孔を設ける方法がある。

【００１１】また他に、不二製作所技術資料「ニューマ
・ブラスターについて」（著者：株式会社不二製作所、
間瀬富弥、昭和６３年７月９日発行）には、ブラスター
法と称されるＳｉＣ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等で形成され
た微粒子を高速加速して加工面に対し垂直方向に照射す
る機械的エッチング方法が提案されており、このブラス
ター法は加工面に複数個の大きな開孔や大径の貫通孔
（φ１ｍｍ以上）を短時間で形成できる手法として知ら
れている。このような方法で形成した貫通孔を図１０に
示す。

【００１２】図１０は、従来のブラスター法により半導
体基板に形成された貫通孔の断面を示す説明図である。

【００１３】図１０を参照して、従来のブラスター法に
より形成された貫通孔は、φ１００μｍと４００μｍの
開口径及び曲面状の貫通孔壁を有している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体基板及びその製造方法においては、以下の問
題がある。

【００１５】即ち、化学エッチング等のウェットエッチ
ングによる貫通孔は、図９に示すように等方性エッチン
グによる載頭四角錐形状（略三角錐形状）となる。さら
にその形状はＳｉの結晶軸に大きく依存し、例えば（１
００）面をエッチング面とするＳｉ基板においては、エ
ッチング角度は５４．７°となるため、ウェハ厚５００
μｍの基板に対して一側にφ１００μｍの開口部を設け
ようとする場合、他側には約φ８００μｍ程度もの開孔
が形成されてしまうという問題がある。

【００１６】レーザエッチングによる貫通孔の形成は、
微細な開孔の形成に適しており完全な円筒形の加工が可
能であるが、レーザ波長は大変短い（おおよそ０．１〜
１０μｍ程度）ため、数１０〜１００μｍ程度又はそれ
以上の開口径を有する貫通孔を設ける場合には、大変な
時間をかけて開孔部箇所をスキャンしてエッチングしな
ければならず、実用的な手法ではない。

【００１７】電界加速イオンを用いたドライエッチング
においては、使用するガスにより異方性又は等方性エッ
チングが可能である。しかし、貫通孔の開口径に比して
格段に広い基板上に点在する多数の貫通孔の形成に際し
て、チャンバー内のガスとイオン照射角の均質性を各貫
通孔毎に保つ必要があり、このような制御は困難で製造
コストが高くなる。さらには、ドライエッチングは電界
により加速された反応性イオン種が活性化され、Ｓｉ基
板と化学反応して揮発性物質に変化していく機構を利用
しているため、エッチングには長時間を有する。従っ
て、微細な開口を有する貫通孔の形成には有用な方法で
はあるが、開口径φ数１０〜１００μｍ程度で孔長（ウ
ェハ厚）５００μｍの貫通孔を形成する場合には、約４
５００〜５０００分もの加工時間を要する非現実的な加
工方法である。

【００１８】なお、半導体の貫通孔に形成された導電層
を介して半導体基板両面の電気的接続を行なう場合、こ
の接続の信頼性を確保するためには、貫通孔の開口径は
φ数１０〜数１００μｍ程度あることが好ましい。

【００１９】ドリルを用いた機械的掘削方式は、ドリル
針を回転させながら半導体基板を掘削していくため、開
口部周囲にクラックが発生し、少なくとも掘削辺から１
ｍｍ以内のＳｉ基板（シリコンウェハ）上には半導体素
子を形成することができない。さらに同時に複数個掘削
するメカニズムは複雑になり、やはり実用的ではない。

【００２０】また、ブラスターを利用した機械的エッチ
ング手法を用いて、図１０に示すような狭い方の開口径
がφ１００μｍ程度かつ貫通孔のアスペクト比が２以上
となる貫通孔を形成する場合（狭い方の開口径をアスペ
クト比の分母とする）、貫通孔は等方性エッチング形状
となるという問題がある。例えばウェハ厚５００μｍの
半導体基板において、狭い方の開口径をφ１００μｍ程
度に形成しようとするとエッチング開始面の大きさがφ
４００μｍ以上となり、半導体基板上に狭ピッチで貫通
孔を設けるような加工をすることが不可能である。さら
に、エッチング底の形状は曲率半径が大きくなるため、
エッチング開始面の反対面に孔が貫通した場合、反対面
の開孔形状はバラツキが大きく、反対面の開孔周辺の基
板厚さが薄くなり、開孔周辺の基板に機械的応力が堆積
するために、半導体素子や配線の作り込みが実質的に不
可能となるという問題があった。

【００２１】従って本発明は、上記問題点を解消し、半
導体基板上において半導体素子及び配線の形成を容易化
すると共に安価に形成可能な、貫通孔を有する半導体基
板の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本
発明は、半導体基板の両面の電気的接続に対する信頼性
を高める、半導体基板の両面における半導体素子及び配
線の形成を簡易・安価とし、基板両面間の電気的接続の
信頼性を高めた貫通孔を有する半導体基板の製造方法を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体基板の製造方法は、半導体基板の一側と
他側の両側から開孔を形成しこれらの開孔を前記半導体
基板内において互いに連通させて貫通孔を形成するに際
して、（ａ）前記半導体基板の一側を遮蔽膜で覆い、前
記遮蔽膜に開孔部を形成する工程と、（ｂ）前記開孔部
に対応する赤外線により、他側から透過光を検出し該他
側にマーカーを付ける工程と、（ｃ）前記遮蔽膜を介し
て前記半導体基板上に微細粒子を吹き付け、前記遮蔽膜
に対応する位置をエッチングする工程と、（ｄ）前記遮
蔽膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする。

【００２３】本発明の半導体基板の製造方法は、（ｅ）
前記半導体基板の他側を、予め開孔を形成した遮蔽膜に
て、前記マーカーに対応させて位置合せして、覆う工程
と、（ｆ）前記遮蔽膜を介して前記半導体基板上に微細
粒子を吹き付け、前記遮蔽膜に対応する位置をエッチン
グする工程と、（ｇ）前記遮蔽膜を除去する工程と、を
含むことを特徴とする。

【００２４】なお、本発明の半導体基板の製造方法にお
いて、半導体基板は、好ましくは、半導体基板の一側の
開孔は、半導体基板内部に向かって略同一径に形成され
ると共に、半導体基板の他側の開孔は、半導体基板内部
に向かって孔径が漸次小さくなるように形成され、半導
体基板内の所定の深さにおいて一側の開孔と他側の開孔
とが互いに連通してなる、貫通孔を有する。

【００２５】また本発明の半導体基板の製造方法におい
て、半導体基板は、好ましくは、半導体基板の一側及び
他側のそれぞれ半導体基板内部に向かって漏斗状に孔径
が小さくなり、半導体基板内の所定の深さにおいて一側
の開孔と他側の開孔とが互いに連通してなる、貫通孔を
有してもよい。

【００２６】さらに、本発明の半導体基板の製造方法に
おいては、半導体基板は、好ましくは、半導体基板の一
側の開孔のアスペクト比は２以下とされ、かつ、半導体
基板の他側の開孔のアスペクト比は２以上とされ、半導
体基板内の所定の深さにおいて一側の開孔と他側の開孔
とが互いに連通してなる、貫通孔を有してもよい。

【００２７】本発明の半導体基板の製造方法における半
導体基板において、好ましくは、一側と他側の開孔とが
互いに連通する半導体基板内の所定の深さは、一側から
半導体基板の厚さ1/4〜1/5である貫通孔を有することを
特徴とする。また、他側の開口径は一側の開口径の少な
くとも２倍以上である貫通孔を有することを特徴とす
る。または、一側に半導体素子が設けられ、他側に配線
が設けられていることを特徴とする。本発明の半導体基
板の製造方法は、半導体基板の一側と他側の両側から開
孔を形成し、これらの開孔を半導体基板内において互い
に連通させて貫通孔を形成する。本発明の半導体基板の
製造方法において、好ましくは、一側から異方性エッチ
ングにより一の開孔を形成する工程と、他側から等方性
エッチングにより他の開孔を形成し、他の開孔を一の開
孔と互いに連通させる工程とを含むことを特徴とする。
また、半導体基板の一側を遮蔽膜で覆い、遮蔽膜に開孔
部を形成する工程と、開孔部に対応する赤外線により、
他側から透過光を検出し該他側にマーカーを付ける工程
と、遮蔽膜を介して半導体基板上に微細粒子を吹き付
け、遮蔽膜に対応する位置をエッチングする工程と、遮
蔽膜を除去する工程とを含むことを特徴とする。またさ
らに、半導体基板の他側を、予め開孔を形成した遮蔽膜
にて、上記マーカーに対応させて位置合せして覆う工程
と、遮蔽膜を介して半導体基板上に微細粒子を吹き付
け、遮蔽膜に対応する位置をエッチングする工程と、遮
蔽膜を除去する工程とを含むことを特徴とする。そして
また、一側から所定の深さの開孔を形成した後に半導体
基板の一側に半導体素子を形成する工程と、一側に形成
した開孔よりも径及び深さ寸法の大きな開孔を他側から
形成して、貫通孔を形成する工程とを含むようにしても
よい。

【００２８】

【作用】本発明に係る貫通孔を有する半導体基板の製造
方法は、好ましくは、サンドブラスト法等により工業上
有利に製造することができる。また、本発明において
は、半導体基板の貫通孔を、好ましくは、ＩＣチップの
周辺に並設されるボンディングパッド部に又はその近傍
に設けてよい。この場合、貫通孔の開口径はφ数１０〜
数１００μｍ程度とされ、導電材を介した両面間の電気
的接続の信頼性を顕著に向上させる。

【００２９】上記構成のもと、本発明の半導体基板の製
造方法を用いたことにより、半導体素子が配置される一
側の開口径が精度よく形成されると共に、一側の開口部
付近の基板強度の低下が少ないために、半導体基板の一
側の面には、半導体素子及び配線を高密度に形成するこ
とが可能となる。さらに、半導体基板の他側の開孔は、
略等方性エッチング形状であるため加工時間が短く加工
制御が容易とされる。

【００３０】そして、半導体基板の他側の面は、一側の
面ほどの高密度が要求されない配線面として利用するこ
とができる。

【００３１】また、他側の開孔壁がテーパー状即ち開孔
は漏斗状とされることから、導電層を貫通孔に形成し
て、一側と他側の面を互いに電気的に接続させる際に、
導電材の流動性がよく配線の引き出しが容易とされ、両
面間の電気的接続の安定性・信頼性を向上することがで
きる。

【００３２】すなわち、本発明によれば、高密度の半導
体素子の形成を可能とし、製造コストを低減し得る、貫
通孔を有する半導体基板を提供することができる。この
ような半導体基板は、全く新規な半導体基板の設計概念
を提供するものである。

【００３３】さらにまた本発明の半導体基板の製造方法
を用いたことにより、一側の開孔のアスペクト比は２以
下とし、かつ、他側の開孔のアスペクト比は２以上とし
たことにより、一側の開孔は十分浅くオーバエッチング
が生じにくい。

【００３４】一方、他側の開孔は深く、ある程度オーバ
エッチングされるが低コストで製造することができる。
従って、半導体基板の一側の面には、半導体素子及び配
線を高密度に実装することが可能であり、他側の開孔
は、略等方性エッチング処理されるため加工時間が短く
加工制御が容易とされ、例えば配線面として利用でき
る。

【００３５】また、本発明の半導体基板の製造方法によ
れば、一側の開孔は精度を高く、オーバエッチングを生
じないように形成することができる。一方、一側ほどに
は加工精度が要求されない他側の開孔は、深く大きな開
孔であることから、多少オーバエッチングが生じること
があっても実用上何等問題はない。

【００３６】

【実施例】図面を参照して、本発明の実施例を以下に説
明する。

【００３７】

【実施例１】最初に、本発明の一実施例に係る貫通孔を
有する半導体基板の両側の開孔の構造及びその形成方法
について説明する。図１は、本発明の一実施例に係り、
サンドブラスト法により半導体基板の一側に開孔を形成
する一工程を説明するための半導体基板の一部断面を示
す説明図、図２は、本発明の一実施例に係り、図１に示
す加工方法により得られたアスペクト比２以下の開孔の
断面を拡大して示す説明図、及び図３は、本発明の一実
施例に係り、図１に示すような加工方法により得られた
アスペクト比２以上の開孔の断面を拡大して示す説明図
である。

【００３８】図１を参照して、Ｓｉからなる半導体基板
１上に設けられた窒素化合物からなる遮蔽膜２の所望の
位置に開孔部３を設け、遮蔽膜２を介して例えばＳｉ
Ｃ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃等からなる直径がφ数μｍ〜数
１０μｍ程度のブラスターと称する微粒子４（図面上、
矢印で示す）を加速して半導体基板１の一側に対し垂直
に高速度で照射して、アスペクト比２以下で開口径約φ
１００μｍ程度の開孔を形成する。開孔のアスペクト比
は２以下であるために、開孔壁はほぼ直角にエッチング
されている。なお、加工速度は１００μｍ／０．５ｈｒ
と高速である。

【００３９】図１に示すような加工方法により、図２に
拡大して示す半導体基板１の一側の開孔７の形状が得ら
れる。

【００４０】図２を参照して、この半導体基板１の一側
の開孔７は、開口径約φ１００μｍかつアスペクト比２
以下に形成され、一側の開孔壁７ａはほぼ垂直な形状を
なしている。

【００４１】図２に示すように、半導体基板１の一側の
開孔７は、開口径が比較的狭くかつ開孔深さが浅く形成
されるために、開孔壁は、ほぼ垂直となり、オーバエッ
チングはほとんどされていない。よって、開口の位置及
び開口径の精度は高く、かつ、この一側の開口部付近の
半導体基板１の強度低下は少ない。そのため、この付近
に半導体素子を形成することができ、基板全体上での半
導体素子の集積度も向上する。

【００４２】次に、図１を参照して説明したサンドブラ
スト法により、開口径が大きく、孔が深いアスペクト比
２以上の他側の開孔８を形成する。図３を参照して、Ｓ
ｉからなる半導体基板１の他面上に窒素化合物からなる
遮蔽膜２が設けられ、開口径φ約２００μｍの遮蔽膜２
の開口部を介して半導体基板１は、開口径φ１００μｍ
以上（約４００μｍ程度）かつアスペクト比２以上にエ
ッチングされ、他側の開孔８は漏斗状に形成されてい
る。

【００４３】図３に示すように、半導体基板１の他側の
開孔８は、開口径が比較的広くかつ開孔が深く形成され
るために、その開孔壁８ａは、曲線状となりテーパが付
き、ややオーバエッチングされている。よって、開孔８
の位置精度は図２に示す一側の開孔７よりは低いが、こ
のような等方性エッチング形状に近いタイプの開孔は加
工制御が簡単であり迅速に形成することができる。

【００４４】このような、図１を参照して説明した加工
方法により形成された図２及び図３に示すような開孔を
組み合わせることにより、図４に示すような貫通孔の構
造を得ることができる。図４は、本発明の一実施例に係
り、半導体基板の貫通孔の断面を示す説明図である。

【００４５】図４を参照して、この半導体基板の貫通孔
９は、図２及び図３に示した２種の開孔７、８を組み合
わせて連通させた形状を有する。即ち、一側に開口径約
φ１００μｍ、開孔深さは基板厚さの1/4〜1/5、アスペ
クト比２以下及び垂直な開孔壁７ａを有する一側の開孔
７と、他側に開口径約φ４００μｍ程度（遮蔽膜２の開
口径約φ２００μｍ程度）、開孔深さは基板厚さの3/4
〜4/5、アスペクト比２以上及び曲面状の開孔壁８ａを
有する他側の開孔８とが形成され、両者が連通して貫通
孔９をなしている。

【００４６】このような貫通孔９を有する半導体基板１
は、半導体素子が形成される一側の開口径は精度よく形
成され、かつ一側の開口部付近の基板強度の低下が少な
いために、半導体基板１の一側の面には半導体素子及び
配線を高密度に形成することが可能である。一方、他側
の開孔８は、略等方性エッチング形状であるため加工時
間が短く加工制御が簡単である。この半導体基板の他側
の面は、一側の面ほどの高密度形成を要求されない配線
面として利用することができる。また、他側の開孔は漏
斗状であることで、導電層を貫通孔に形成して両面を電
気的に接続させる際、導電材の流動性がよく、配線の引
き出しを行ない易いため、両面の電気的接続の安定性を
増すことができる。従って、本実施例によれば、半導体
素子を高集積度に形成することができ、製造コストを下
げた貫通孔を有する半導体基板を提供することができ
る。

【００４７】また、他側の開口径は一側の開口径の少な
くとも２倍以上であることにより、他側の開孔形状に要
求される精度を抑制し加工時間を短縮することができ
る。より好ましくは、一側の開口径が他側の開口径の２
〜５倍であることにより、他側の開孔壁８ａが過度にオ
ーバエッチングされることを防止できる。

【００４８】さらに、一側の開口径がφ５０〜１５０μ
ｍであることにより、貫通孔９に導電層を形成する場
合、半導体基板１両面間及び半導体基板１と外部電極と
の電気的接続に対する信頼性を向上させることができ
る。また、一側の開孔壁７ａがオーバエッチングされて
基板強度が低下することを防止することができ、一側の
面に半導体素子を高密度に形成することができる。その
上さらに、上記開口径を工業上有利なサンドブラスト法
により容易に得ることができる。

【００４９】次に、本発明の一実施例に係る貫通孔を有
する半導体基板を用いたシステム化ＬＳＩの製造工程を
説明する。システム化ＬＳＩとは、半導体基板に多数の
半導体素子及び配線を形成したものである。

【００５０】図５（Ａ）〜（Ｃ）、図６（Ｄ）〜（Ｆ）
及び図７（Ｇ）〜（Ｈ）は、本発明の一実施例に係る貫
通孔を有する半導体基板を用いるシステム化ＬＳＩの製
造工程を説明するための半導体基板の一部断面を示す説
明図である。

【００５１】最初に、図５（Ａ）に示す工程において
は、Ｓｉからなる半導体基板１上の一側の面（上面）に
ＳｉＮからなる遮蔽膜２を形成し、所望の位置に開孔部
３を設ける。

【００５２】続いて、図５（Ｂ）に示す工程において
は、後工程で半導体基板１の他側の面（下面）に開孔部
３と同心に開孔８（図６（Ｅ）に図示）を設けるため
に、開孔部３の中心位置から赤外線５を基板１に対して
垂直に照射し、他側基板上の透過光の検出位置にマーカ
ーを付ける。

【００５３】続いて、図５（Ｃ）に示す工程において
は、半導体基板１の一側の面上に向けて、ブラスター４
を数１０m/s程度で高速加速照射し、開孔部３の直下の
半導体基板１をエッチングして一側に開孔７を形成す
る。このエッチングにおいて開孔７の深さは、半導体基
板１の厚さの約1/4〜1/5程度である。

【００５４】図５（Ｃ）に示す工程に引き続き、図６
（Ｄ）に示す工程においては、ＳｉＮからなる遮蔽膜２
を除去し公知の手法により一側の面に半導体素子及び配
線層１１を形成する。注意すべき事は半導体素子及び配
線を形成するにあたり、自動搬送や真空吸着が可能なよ
うに他側の面は平面に保たれている事である。このた
め、自動搬送や真空吸着が可能となり公知のプロセスを
利用してＬＳＩを製造できる。さらに、本工程では、ブ
ラスター（微細粒子）というゴミ、キズの汚染源から、
一側に形成された半導体素子は保護される。なお、半導
体素子及び配線層１１は以下の説明図では図示を省略す
る。

【００５５】続いて、図６（Ｅ）に示す工程において
は、半導体基板１の他側に開孔８を設け開孔７と連通さ
せて貫通孔９を形成するために、図５（Ｂ）を参照して
説明した工程で付けられたマーカーを利用して、遮蔽膜
６を位置決めをしながら他側の面に貼り付ける。遮蔽膜
６の材料としては、粘度の低いＡｇペーストやＣ、Ｈ、
Ｏから合成されたエレクトロン樹脂等を用いる。

【００５６】続いて、図６（Ｆ）に示す工程において
は、他側の半導体基板１の面に垂直に数１０m/s程度の
高速でブラスターを衝突させエッチングする。このエッ
チングにより半導体基板１の厚さ約4/5〜3/4程度の深さ
を有する他側の開孔８が形成される。そして、あらかじ
め形成されていた一側の開孔７と連通して貫通孔９が形
成される。さらに他側の開孔８はアスペクト比が２以上
に設定されるため、テーパー角がつくようなプロセスに
操作されている。

【００５７】図６（Ｆ）を示す工程に引き続き、図７
（Ｇ）を参照して、他側の開孔８をエッチングするため
に貼りつけた遮蔽膜６を除去する。

【００５８】続いて、図７（Ｈ）に示す工程において
は、半導体基板１の他方側の面に配線を形成し、かつ貫
通孔に導電層（配線層）を形成し一面と他面を電気的に
接続して、システム化されたＬＳＩを構成する。貫通孔
９の他側の開孔壁８ａにはテーパーがついていることに
より、貫通孔９を介して形成される導電層による半導体
基板１の一面と他面の電気的接続の信頼性が高く、配線
の引き出しも容易になっている。なお、導電層にはアル
ミニウム等を使用する。

【００５９】以上の製造工程により、一側の開孔７にお
いては、この開孔壁７ａはほぼ垂直であり、開口部周辺
の半導体基板が厚く、この部分に機械的応力が堆積しな
いために、開口径の狭い方の半導体基板の一側の面に
は、微細な半導体素子を高密度に安定させて形成でき
る。一方、半導体基板の他面は配線面とすることで、他
側の開孔８の形状に関する許容度は一側のそれよりも大
きくなる。よって、他側の開孔８においては、この開孔
壁８ａはテーパ状で開孔底の曲率半径が大きくても良
く、加工制御が簡単であり短い加工時間で低コストに開
孔を形成できる。また、他側の開孔壁８ａはテーパー状
であることにより、導電材を貫通孔に形成して両面を電
気的に接続させる際、導電材の流動性がよく両面の電気
的接続の安定性を増すことができる。

【００６０】さらに、本実施例のサンドブラスト法によ
れば、多数の貫通孔を短時間で形成できる。特に、この
方法は開口径φ数１０〜数１００μｍ程度の開孔を短時
間で形成できる。また、形成する開孔のアスペクト比が
２以下の場合は、この開孔のエッチングは異方性エッチ
ングとなり、アスペクト比２以上の場合は、等方性エッ
チングとなる。このように、本実施例の製造方法を用い
ることにより、半導体基板の一側と他側に要求に応じた
開口径及び開孔壁形状を有する貫通孔を低コストで形成
することができる。なお、半導体基板の両側から異方性
のエッチングを行なう場合は、両側の開孔形状はどちら
も垂直に近い開孔壁を有する円筒形となる。

【００６１】なお、図４及び図７（Ｈ）に示すような、
貫通孔９を有する半導体基板１及びこのような基板を利
用したシステム化ＬＳＩを、ウェットエッチングや反応
性エッチング等の化学エッチング、放電加工法、レーザ
エッチング等の機械的加工法、又はその他公知のエッチ
ング方法を用いて製造することも可能である。

【００６２】図８は、本発明に関連した参考例の構成を
説明する図であり、ウェットエッチングにより半導体基
板に形成された貫通孔の一部断面を示す説明図である。

【００６３】図８を参照して、この参考例に係る貫通孔
を有する半導体基板１は、（１００）面をエッチング面
とする基板であり、一側に開口径おおよそφ１００μｍ
程度、開孔深さは基板厚さの1/4〜1/5、開孔壁７ａのエ
ッチング角度約５４．７゜、一側の開口端側から半導体
基板１内部に向かって径が小さくなり、かつアスペクト
比２以下の一側の開孔７と、他側に開口径φ１００μｍ
以上、開孔深さは基板厚さの3/4〜4/5、開孔壁８ａのエ
ッチング角度約５４．７゜、他側の開口端側から半導体
基板１内部に向かって径が小さくなる他側の開孔８とが
形成され、両開孔７、８同士が連通して貫通孔を為して
いる。この連通部分の開孔径は、約φ３０〜５０μｍ程
度である。

【００６４】図８に示すような貫通孔９を有する半導体
基板１は、上述の実施例１と同様に一側と他側の両側か
らエッチングすることによって形成されるが、本参考例
においてはウェットエッチングを用いる。本参考例で使
用されるウェットエッチングは、半導体の製造に使用さ
れる公知の方法である。通常、開孔をパターン形成する
ための遮蔽膜として、シリコン窒化膜等、Ｓｉからなる
半導体基板のエッチャントとしては、硝酸と沸酸と塩酸
とからなる混合溶液等が用いる。

【００６５】図８に示すような貫通孔９を有する半導体
基板１は、一側の開孔７は比較的浅く形成されることか
ら、一側の開口部分のオーバエッチングを少なくして、
一側の開口位置及び開口径の加工精度を高めことができ
る。この半導体基板１の一側の面には、半導体素子及び
配線を高密度に形成することが可能である。一方、他側
の開孔８は、比較的深く大きく形成されている。この半
導体基板１の他側の面は、一側の面ほどの高密度が要求
されない配線面として利用することができる。従って、
本参考例によれば、高集積度に半導体素子を半導体基板
上に形成することが可能であり、かつ、製造コストを下
げた貫通孔９を有する半導体基板１を提供することがで
きる。

【００６６】加えて、一側と他側の開孔７、８が共に半
導体基板１の内側に向かって径が小さくなり、両方とも
開孔壁７ａ、８ａがテーパー状であることから、導電材
を貫通孔に形成して、この基板両面を電気的に接続する
際、導電材の流動性がよく、配線の引き出しが容易であ
り、両面の電気的接続の信頼性を増すことができる。ま
た、両側からの開孔が連通する部分の開孔径は、おおよ
そφ３０μｍ以上、より好ましくは約φ５０μｍ以上に
形成することで、貫通孔に形成する導電材の流動性を確
保することができる。

【００６７】以上、本発明を上記実施例に即して説明し
たが、本発明は、上記態様にのみ限定されるものでな
く、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板の両面における半導体素子及び配線の形成を簡
易・安価とし、基板両面間の電気的接続の信頼性を高め
た貫通孔を有する半導体基板の製造方法が提供される。

【００６９】さらに、本発明によれば、ゴミ、キズの汚
染源から、一側に形成された半導体素子は保護され、そ
の上半導体基板の他面の平坦度が保たれている為、各製
造工程での自動搬送や真空吸着が可能となり公知のプロ
セス、メカニズムを利用してＬＳＩを製造することがで
きるという効果を奏する。

【００７０】上記本発明の半導体基板の製造方法を用い
たことにより、半導体基板の一側の面には、半導体素子
及び配線を高密度に形成することが可能とされ、一方、
他側の開孔は、加工時間を短く加工制御が簡単に形成さ
れるという効果を奏する。そして、本発明によれば、半
導体基板の他側の面は配線面として利用することができ
ることから、一側の面上には半導体素子をより高密度に
形成することができる。

【００７１】また、本発明の半導体基板の製造方法を用
いたことにより、導電層を貫通孔に形成して半導体基板
両面を電気的に接続させる際、導電材の流動性がよく両
面のあるいは外部電極との電気的接続の信頼性を大幅に
向上するものである。本発明の上記効果は、半導体基板
（半導体ウェハ）の両面に半導体素子と配線をそれぞれ
配置した全く新規のデバイス構成の実現を可能とし、例
えば半導体ウェハ上に、システム化された高集積ＬＳＩ
を実装することを容易とする。そして、本発明に係る半
導体基板は、例えばサンドブラスト法等により工業上極
めて有利に製造することができる。

【００７２】なお、上記した参考例によれば、特に導電
材を貫通孔に施して両面を電気的に接続させる際、導電
材の流動性がよく両面あるいは外部電極との電気的接続
の信頼性を特段に向上する。このような構成の貫通孔を
有する半導体基板は、例えば、ウェットエッチングによ
り工業上有利に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るサンドブラスト法によ
り半導体基板の一側に開孔を形成する一工程を説明する
ための、半導体基板の一部断面を示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例に係り、図１に示す方法によ
り形成されたアスペクト比２以下の開孔の断面を拡大し
て示す説明図である。

【図３】本発明の一実施例に係り、図１に示す方法によ
り形成されたアスペクト比２以上の開孔を拡大して示す
説明図である。

【図４】本発明の一実施例の半導体基板の貫通孔の断面
を示す説明図である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例に係る貫
通孔を有する半導体基板を用いるシステム化ＬＳＩの製
造工程を説明するための、半導体基板の一部断面を示す
説明図である。

【図６】（Ｄ）〜（Ｆ）は、図５に引き続き、本発明の
一実施例に係る貫通孔を有する半導体基板を用いるシス
テム化ＬＳＩの製造工程を説明するための、半導体基板
の一部断面を示す説明図である。

【図７】（Ｇ）〜（Ｈ）は、図５及び図６に引き続き、
本発明の一実施例に係る貫通孔を有する半導体基板を用
いるシステム化ＬＳＩの製造工程を説明するための、半
導体基板の一部断面を示す説明図である。

【図８】本発明に関連する参考例に係る貫通孔を有する
半導体基板であり、ウェットエッチングにより形成され
た貫通孔の断面を示す説明図である。

【図９】従来のウエットエッチングにより半導体基板に
形成された貫通孔の断面を示す説明図である。

【図１０】従来のブラスター法により半導体基板に形成
された貫通孔の断面を示す説明図である。

【符号の説明】

１半導体基板２遮蔽膜（一側）３開孔部４サンドブラスター５赤外線６遮蔽膜（他側）７開孔（一側）７ａ開孔壁（一側の開孔壁）８開孔（他側）７ａ開孔壁（他側の開孔壁）９貫通孔１１半導体素子及び配線層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の一側と他側の両側から開孔を
形成しこれらの開孔を前記半導体基板内において互いに
連通させて貫通孔を形成するに際して、（ａ）前記半導体基板の一側を遮蔽膜で覆い、前記遮蔽
膜に開孔部を形成する工程と、（ｂ）前記開孔部に対応する赤外線により、他側から透
過光を検出し該他側にマーカーを付ける工程と、（ｃ）前記遮蔽膜を介して前記半導体基板上に微細粒子
を吹き付け、前記遮蔽膜に対応する位置をエッチングす
る工程と、（ｄ）前記遮蔽膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。
【請求項２】（ｅ）前記半導体基板の他側を、予め開孔
を形成した遮蔽膜にて、前記マーカーに対応させて位置
合せして、覆う工程と、（ｆ）前記遮蔽膜を介して前記半導体基板上に微細粒子
を吹き付け、前記遮蔽膜に対応する位置をエッチングす
る工程と、（ｇ）前記遮蔽膜を除去する工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体基板の製
造方法。