JP4882350B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
近年、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、PDA(Personal data assistance)などの携帯型の電子機器では、小型化や軽量化への要求に伴い、内部に設けられている半導体装置などの各種の電子部品の小型化が図られている。このような背景の下に、例えば複数の半導体チップ(半導体装置)を厚さ方向に積層することで、半導体チップの実装密度を高める三次元実装技術が提案されている。
このような三次元実装に用いられる半導体チップは、例えばチップ基板に貫通孔を設け、該貫通孔内に埋め込まれた貫通電極によって、チップ基板の両面側が導通可能となっている(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, in portable electronic devices such as mobile phones, notebook personal computers, and personal data assistance (PDA), various electronic components such as semiconductor devices provided in the interior in response to demands for miniaturization and weight reduction. The size is reduced. Against this background, for example, a three-dimensional mounting technique has been proposed in which a plurality of semiconductor chips (semiconductor devices) are stacked in the thickness direction to increase the mounting density of the semiconductor chips.
In a semiconductor chip used for such three-dimensional mounting, for example, a through hole is provided in a chip substrate, and both sides of the chip substrate can be conducted by a through electrode embedded in the through hole (for example, Patent Documents). 1).
従来、半導体チップに貫通電極を形成する場合には、半導体チップの能動面(集積回路が形成されている面)側からその裏面側に向け穴を形成し、該穴に導電材料を埋め込んだ後、裏面側からチップ基板を薄厚化加工することにより、裏面側に前記導電材料を突出させ貫通電極を形成していた。また、この半導体チップは、他の半導体装置等に接続されるランドが能動面側に設けられていた。
近年は、裏面側にランドが形成された半導体チップの提供が望まれている。そこで、従来と異なり、チップ基板の裏面側から孔部を形成し、該孔部に導電材料を埋め込むことで、貫通電極と裏面側のランドを同時に形成する方法が考えられる。この方法では、チップ基板上に絶縁膜を介して電極パッドを形成し、該電極パッドの直上となるチップ基板の裏面側から前記電極パッドに向けて孔部を形成している。このとき、チップ基板の能動面上には絶縁膜を介して電極パッドが形成されていることから、この電極パッドと孔部に埋め込まれる導電材料とを導通させるために絶縁膜を除去する必要がある。また、前記孔部の内壁面には絶縁膜が形成されていて、チップ基板と導電材料とを絶縁した状態になっている。 In recent years, it has been desired to provide a semiconductor chip having a land formed on the back side. Therefore, unlike the prior art, a method is conceivable in which a hole is formed from the back side of the chip substrate and a conductive material is embedded in the hole, thereby simultaneously forming the through electrode and the land on the back side. In this method, an electrode pad is formed on a chip substrate via an insulating film, and a hole is formed from the back surface side of the chip substrate directly above the electrode pad toward the electrode pad. At this time, since the electrode pad is formed on the active surface of the chip substrate via the insulating film, it is necessary to remove the insulating film in order to make the electrode pad and the conductive material buried in the hole conductive. is there. An insulating film is formed on the inner wall surface of the hole so that the chip substrate and the conductive material are insulated.
しかしながら、前記電極パッド上の絶縁膜をエッチングすると、上述した孔部の内壁面に形成されている絶縁膜もエッチングされてしまって孔部内にチップ基板が露出してしまい、導電材料との絶縁性が得られなくなってしまう。よって、孔部の内壁面を覆う絶縁膜をエッチングすることなく、前記電極パッド上を覆う絶縁膜のみを選択的にエッチングする必要がある。 However, if the insulating film on the electrode pad is etched, the insulating film formed on the inner wall surface of the hole described above is also etched, and the chip substrate is exposed in the hole, thereby insulating the conductive material. Can no longer be obtained. Therefore, it is necessary to selectively etch only the insulating film covering the electrode pad without etching the insulating film covering the inner wall surface of the hole.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、前記孔部の内壁面を覆う絶縁膜をエッチングすることなく電極パッド上を覆う絶縁膜のみを選択的にエッチングすることを可能とした半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is possible to selectively etch only the insulating film covering the electrode pad without etching the insulating film covering the inner wall surface of the hole. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明の半導体装置の製造方法は、基板の能動面側に絶縁層を介して電極パッドが設けられ、前記電極パッド直上の前記基板に形成された、前記能動面と反対の裏面側から前記絶縁膜まで到達する孔部に、導電材料を埋め込んで貫通電極を形成する半導体装置の製造方法において、前記孔部の内側面を絶縁層によって覆う工程と、前記基板の裏面側に前記孔部を覆うようにしてレジスト層を設け、前記レジスト層を加熱処理して、前記孔部の中央部上の前記レジスト層の膜厚を前記孔部の中央部上と異なる他の部分での該レジスト層の膜厚よりも薄くする工程と、前記孔部の中央部の膜厚の厚さ量をエッチングして、前記孔部の中央部上の前記レジスト層に前記孔部の開口径よりも小さい開口部を形成する工程と、前記開口部が形成された前記レジスト層をマスクとして用いて、前記絶縁層をエッチングする工程と、前記絶縁層をエッチングした後、前記レジスト層を剥離し、前記孔部内に導電材料を埋め込んで前記貫通電極を形成する工程と、を備え、前記加熱処理工程では、前記孔部内の気体を膨張させることで前記レジスト層の中央部が盛り上がらせてドーム状とし、前記エッチング工程では、前記レジスト層をエッチングすることで前記ドーム状に盛り上がることで他の部分に比べて膜厚が薄い部分を選択的に除去して前記開口部を形成することを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法は、基板の能動面側に絶縁層を介して電極パッドが設けられ、前記電極パッド直上の前記基板に形成された、前記能動面と反対の裏面側から前記絶縁膜まで到達する孔部に、導電材料を埋め込んで貫通電極を形成する半導体装置の製造方法において、前記基板の裏面側に前記孔部を覆うようにしてレジスト層を設け、該レジスト層を加熱処理する工程と、前記孔部の中央部上のレジスト層に前記孔部の開口径よりも小さい開口部を形成する工程と、該開口部が形成されたレジスト層をマスクとして用いて、前記絶縁層をエッチングする工程と、前記絶縁層をエッチングした後、前記レジスト層を剥離し、前記孔部内に導電材料を埋め込んで前記貫通電極を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。このとき、前記レジスト層をフォトリソにより、前記孔部の開口径よりも小さい開口部を形成してもよい。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an electrode pad is provided on an active surface side of a substrate via an insulating layer, and the insulating is formed from a back surface side opposite to the active surface formed on the substrate immediately above the electrode pad. In a method of manufacturing a semiconductor device in which a through electrode is formed by embedding a conductive material in a hole reaching a film, a step of covering an inner surface of the hole with an insulating layer, and covering the hole on the back side of the substrate In this way, a resist layer is provided, and the resist layer is heat-treated so that the thickness of the resist layer on the central portion of the hole is different from that on the central portion of the hole. The step of making it thinner than the film thickness and the thickness of the film thickness of the central part of the hole part are etched, and the opening part smaller than the opening diameter of the hole part is formed in the resist layer on the central part of the hole part And before the opening is formed Etching the insulating layer using a resist layer as a mask; etching the insulating layer; then peeling the resist layer; and embedding a conductive material in the hole to form the through electrode; In the heat treatment step, the gas in the hole is expanded to bulge the central portion of the resist layer into a dome shape, and in the etching step, the resist layer is etched into the dome shape. The opening is formed by selectively removing a portion having a smaller film thickness than other portions by being raised.
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, an electrode pad is provided on an active surface side of a substrate via an insulating layer, and the insulating is formed from a back surface side opposite to the active surface formed on the substrate immediately above the electrode pad. In a method for manufacturing a semiconductor device in which a through electrode is formed by embedding a conductive material in a hole reaching a film, a resist layer is provided on the back side of the substrate so as to cover the hole, and the resist layer is subjected to heat treatment Forming the opening smaller than the opening diameter of the hole in the resist layer on the central part of the hole, and using the resist layer in which the opening is formed as a mask, the insulating layer And etching the insulating layer, and then peeling off the resist layer and filling the hole with a conductive material to form the through electrode. At this time, an opening smaller than the opening diameter of the hole may be formed in the resist layer by photolithography.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、孔部を覆うようにして設けたレジスト層を加熱処理すると孔部内の気体が膨張し、前記孔部を覆うレジスト層は中央部が盛り上がったドーム形状となる。このとき、ドーム形状のレジスト層は、盛り上がった中央部の膜厚が他の部分に比べて薄くなっている。
そして、前記孔部を覆うレジスト層をフォトリソにより、前記孔部の開口径よりも小さく例えば孔部の80%ぐらいの開口径でパターニングを行う。このレジスト層をマスクとして用いて前記電極パッド上を覆う絶縁層に対してドライエッチングを行うと、上述した膜厚の薄い部分のレジスト層が除去されて、前記レジスト層が平面視した状態で孔部の内側面を庇状に遮った状態となる。よって、前記開口部の内側面が例えば絶縁膜によって覆われている場合、この内側面を覆う絶縁膜に影響を与えることなく前記電極パッドとの間の絶縁層のみを選択的にエッチングすることができる。そして、孔部内部に絶縁層を介して形成された貫通電極は、前記基板の能動面側と裏面側とを良好に導通したものとなる。
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, when the resist layer provided so as to cover the hole is heat-treated, the gas in the hole expands, and the resist layer covering the hole has a dome shape with a raised central portion. It becomes. At this time, in the dome-shaped resist layer, the film thickness of the raised central part is thinner than other parts.
Then, the resist layer covering the hole is patterned by photolithography with an opening diameter smaller than the opening diameter of the hole, for example, about 80% of the hole. When dry etching is performed on the insulating layer covering the electrode pad using the resist layer as a mask, the thin resist layer is removed, and the resist layer is viewed in plan view. It will be in the state which blocked the inner side of the part in the shape of a bowl. Therefore, when the inner surface of the opening is covered with, for example, an insulating film, only the insulating layer between the electrode pads can be selectively etched without affecting the insulating film covering the inner surface. it can. And the penetration electrode formed in the hole part via the insulating layer becomes what electrically connected the active surface side and back surface side of the said board | substrate favorably.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記レジスト層をエッチングにより、前記孔部の開口径よりも小さい開口部を形成してもよい。
このようにすれば、孔部を覆うようにして設けたレジスト層を加熱処理すると孔部内の気体が膨張し、前記孔部を覆うレジスト層は中央部が盛り上がったドーム形状となる。このとき、ドーム形状のレジスト層は、盛り上がった中央部の膜厚が他の部分に比べて薄くなっているので、該レジスト層を、例えばO2プラズマエッチングによって膜厚の薄いドーム中央部のレジスト層のみを除去でき、レジスト層の中央部に孔部の開口径よりも小さい開口部が形成される。このレジスト層をマスクとして用いて前記電極パッド上を覆う絶縁層に対してドライエッチングを行うと、前記レジスト層が平面視した状態で孔部の内側面を庇状に遮った状態となる。よって、前記開口部の内側面が例えば絶縁膜によって覆われている場合、この内側面を覆う絶縁膜に影響を与えることなく前記電極パッドとの間の絶縁層のみを選択的にエッチングすることができる。そして、孔部内部に絶縁層を介して形成された貫通電極は、前記基板の能動面側と裏面側とを良好に導通したものとなる。
In the method for manufacturing the semiconductor device, an opening smaller than the opening diameter of the hole may be formed by etching the resist layer.
In this manner, when the resist layer provided so as to cover the hole is heat-treated, the gas in the hole expands, and the resist layer covering the hole has a dome shape with a raised central part. At this time, since the dome-shaped resist layer is thinner in the raised central portion than in the other portions, the resist layer is formed by, for example, O 2 plasma etching to form a thin dome central resist. Only the layer can be removed, and an opening smaller than the opening diameter of the hole is formed in the center of the resist layer. When dry etching is performed on the insulating layer covering the electrode pad using the resist layer as a mask, the inner surface of the hole is blocked in a bowl shape in a state in which the resist layer is viewed in plan. Therefore, when the inner surface of the opening is covered with, for example, an insulating film, only the insulating layer between the electrode pads can be selectively etched without affecting the insulating film covering the inner surface. it can. And the penetration electrode formed in the hole part via the insulating layer becomes what electrically connected the active surface side and back surface side of the said board | substrate favorably.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記孔部に前記導電材料を埋め込むとともに、前記基板の裏面側に他の電極パッドを形成するのが好ましい。
このようにすれば、導電材料を埋め込んで貫通電極を形成する際に、基板の裏面側に他の電極パッドを形成しているので、該他の電極パッドを例えば基板の裏面側に実装した電子部品等との接続に利用することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, it is preferable that the hole is filled with the conductive material and another electrode pad is formed on the back side of the substrate.
In this way, when the through electrode is formed by embedding the conductive material, another electrode pad is formed on the back side of the substrate, so that the other electrode pad is mounted on the back side of the substrate, for example. It can be used for connection with parts.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記基板の裏面側に前記レジスト層を設ける前工程として、前記孔部の内側面を絶縁層によって覆うのが好ましい。
このようにすれば、前記基板として、例えばシリコン基板を用いた場合に、孔部の内側面を絶縁層によって覆っているので、導電性を有した基板と貫通電極との間を良好に導通することが可能となる。
In the method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable that the inner surface of the hole is covered with an insulating layer as a pre-process for providing the resist layer on the back side of the substrate.
In this case, when the silicon substrate is used as the substrate, for example, the inner surface of the hole is covered with the insulating layer, so that the conductive substrate and the through electrode are electrically connected to each other. It becomes possible.
また、前記半導体装置の製造方法においては、前記孔部を形成するに際し、前記基板の裏面側から形成しているのが好ましい。
このようにすれば、裏面側から貫通電極を形成する際に生じる、上述した電極パッドの底面までの膜を除去する工程の煩雑さを無くして、導電材料と電極パッドとの間の良好に導通させることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device, it is preferable that the hole is formed from the back side of the substrate.
In this way, it eliminates the complexity of the process of removing the film from the back surface side to the bottom surface of the electrode pad, which occurs when the through electrode is formed, so that good conduction between the conductive material and the electrode pad is achieved. Can be made.
以下に、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。ここで、図1、及び図2は、半導体装置100の製造工程を示す図である。なお、本実施形態においては、図3に示すように同一のシリコンウエハ(基板)500上に半導体装置100を複数一括して形成しておき、その後ダイシング(切断)して個片化することにより、半導体装置100を得るようにしているが、図1,2では説明を簡単にするため、単純化して1つの半導体装置を形成する工程のみを示している。
An embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams showing a manufacturing process of the
はじめに、シリコンウエハからなる半導体基板(基板)10の一方の面上に図示しないトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路等を公知の方法によって形成し、これら集積回路等を形成した面を半導体基板10における能動面10aとする。
そして、図1(a)に示すように、前記絶縁層22を介して半導体基板10上に電極パッド12を形成する。
First, on a surface of a semiconductor substrate (substrate) 10 made of a silicon wafer, an integrated circuit made up of a transistor, a memory element, and other electronic elements (not shown) is formed by a known method, and the surface on which these integrated circuits are formed. Is the
Then, as shown in FIG. 1A,
この絶縁層22は、SiO2等からなるもので、貫通電極30と半導体基板10との間の電流リークの発生、及び酸素や水分等による浸食等を防止するためのものである。
また、前記電極パッド12は、例えばAlからなるものを用いているが、電極パッドは複数の層が積層されてなるものであってもよく、電極パッド12に必要とされる電気的特性、物理的特性、及び化学的特性に応じて適宜変更が可能である。
The
The
そして、前記電極パッド12は上述した集積回路に接続されたものとなっている。このようにして半導体基板10上に電極パッド12を形成した後、図示しないが、電極パッド12が形成された半導体基板10の能動面10a側を接着剤を介して、ガラス基板等からなる支持部材に支持する。これにより、半導体基板10を裏面10b側から後述するように薄型加工する際に、半導体基板10に割れ等が発生するのを防止することができる。
The
接着剤としては、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤等の硬化性接着剤を使用するのが望ましい。これにより、半導体基板10の能動面10aにおける凹凸を吸収しつつ、支持部材を強固に装着することができる。さらに、接着剤として紫外線硬化性接着剤等の光硬化性接着剤を使用した場合には、上述したように支持部材としてガラス等の透光性材料を採用するのが好ましい。この場合、支持部材の外側から光を照射することによって、簡単に接着剤を硬化させることができる。
As the adhesive, it is desirable to use a curable adhesive such as a thermosetting adhesive or a photocurable adhesive. Thereby, it is possible to firmly attach the support member while absorbing irregularities on the
このようにして、半導体基板10を支持部材に貼り付けた状態で、半導体基板10の裏面10b側から、例えばCMP(化学的機械的研磨)を行うことにより、図1(b)に示すように、半導体基板10を100μm程度の厚みまで研磨する。なお、以下の製造工程においても、図示しないが半導体基板10を前記支持部材に保持した状態で、後述する貫通電極を形成している。
In this way, by performing, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing) from the
半導体基板10を所定の厚みに形成した後、図1(c)に示すように基板の裏面10b側の前記半導体基板10と前記絶縁層22との界面まで孔部H3を形成する。
その具体的な手順は、まず半導体基板10の裏面10bの全面にレジスト等を塗布して、孔部H3の形状をパターニングする。次に、パターニングされたレジストをマスクとして、半導体基板10にドライエッチングを行う。なお、このようなドライエッチングとしては、RIE(反応性イオンエッチング)等を採用することができる。その後、レジストを剥離すれば、半導体基板10の裏面10b側に孔部H3を形成できる。また、ここで孔部H3の底部に露出し、電極パッド12上を覆っている絶縁層22を、図1(d)に示すようにドライエッチングにより除去する。
After forming the
Specifically, a resist or the like is first applied to the
続いて、図1(e)に示すように、半導体基板10の裏面10b上及び孔部H3の内側面及び底面に絶縁層23を形成する。この絶縁層23を形成する方法としては、例えばCVD法などが採用できる。なお、前記絶縁層23を形成する方法として、シリコンからなる半導体基板10を熱酸化することで、半導体基板10の裏面10b全体及び孔部H3の内側面を覆う絶縁層23を形成してもよい。
Subsequently, as shown in FIG. 1E, an insulating
次に、図2(a)に示すように、前記孔部を覆うようにして前記半導体基板10の裏面10b側にレジスト層32を設ける。該レジスト層32を加熱処理する。
前記レジスト層32は、スピンコート法によって塗布している。そして、レジストを塗布した後に加熱処理(ベーク処理)を行う。
加熱処理方法としては、例えばホットプレートまたは温風循環式オーブンなどを用いて行うことができる。
ホットプレートを使用した場合の条件は、例えば、100℃で3〜5分程度の加熱処理を行っている。また、温風循環式オーブンの場合は、90℃で30分程度の加熱処理を行っている。
Next, as shown in FIG. 2A, a resist
The resist
As the heat treatment method, for example, a hot plate or a warm air circulation oven can be used.
The conditions for using a hot plate are, for example, heat treatment at 100 ° C. for about 3 to 5 minutes. In the case of a warm air circulation oven, a heat treatment is performed at 90 ° C. for about 30 minutes.
このように、レジスト層32に対し加熱処理を行うと、孔部H3を覆うようにしてレジスト層32が設けられているので、孔部H3内の気体が膨張し、前記孔部H3を覆うレジスト層32は、図2(b)に示すように中央部が盛り上がったドーム形状となる。
As described above, when the heat treatment is performed on the resist
続いて、前記孔部H3上を覆うドーム形状のレジスト層32に対してフォトリソによりパターニングを行う。開口径は例えば前記孔部開口径の80%とすることで、図2(c)に示すように、開口部SHが形成される。
なお、後述するように、前記孔部H3上を覆うドーム形状のレジスト層32に対しエッチングすることにより開口部SHを形成してもよい。
Subsequently, the dome-shaped resist
As will be described later, the opening SH may be formed by etching the dome-shaped resist
前記レジスト層32に開口部SHを形成した後、該開口部が形成されたレジスト層をマスクとして用いて、孔部H3の底面に露出し、電極パッド12上を覆っている絶縁層23をドライエッチングにより除去する。
ここで、上述したように前記レジスト層32に形成されている開口部SHは孔部H3の開口径よりも小さくなっているので、該レジスト層32をマスクとしてドライエッチングを行った際に、前記レジスト層32は平面視した状態で孔部H3の内側面を庇状に遮った状態となる。また、本実施形態では、前記開口部SHの内側面が絶縁層23によって覆われているものの、前記レジスト層32が内側面の絶縁層23がエッチングされるのを確実に防止し、前記絶縁層23のみを選択的に除去することができる。
After the opening SH is formed in the resist
Here, since the opening SH formed in the resist
このように前記孔部H3の側面及び底面を覆っている絶縁層23のうち、前記孔部H3の底面に設けられた絶縁層23を選択的に除去する場合に、本発明を採用すれば孔部H3の側面の絶縁層23をエッチングすることなく、底面の絶縁層23のみを確実に除去することができる。
In this way, when the insulating
前記絶縁層をエッチングにより除去した後、図2(d)に示すように前記レジスト層32を剥離し、前記孔部H3内に導電材料を埋め込むことで貫通電極30を形成する。このとき、他のデバイス等を実装する際の機械的な接続部として用いられる電極パッドを形成するようにしてもよい。
具体的に、前記導電材料としては、例えばCu(銅)やW(タングステン)等の電気抵抗が低いものを好適に採用できる。なお、前記導電材料を埋め込むに際して、孔部H3内に下地膜を形成してもよい。
このようにして半導体基板10に貫通電極30を形成した後、図3に示すようにダイシング装置210によってシリコンウエハ(基板)500を半導体装置100毎にダイシング(切断)し、個片化した後、各半導体装置100を支持部材(図示せず)から剥離する。
After the insulating layer is removed by etching, the resist
Specifically, a material having a low electrical resistance such as Cu (copper) or W (tungsten) can be suitably used as the conductive material. Note that a base film may be formed in the hole H3 when the conductive material is embedded.
After forming the through
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、上述したように孔部H3の中央部上に孔部H3の開口径よりも小さい開口部を有したドーム形状のレジスト層32をマスクとして電極パッド12上を覆う絶縁層23に対しドライエッチングを行っているので、孔部H3の内側面を覆う絶縁層23に影響を与えることなく、裏面側から貫通電極30を形成する際に生じる前記電極パッド12の間に介在する絶縁層23のみを選択的に除去できる。よって、孔部H3に設けられた貫通電極30は、前記半導体基板10の能動面10a側と裏面10b側とを良好に導通したものとなる。
According to the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment, as described above, the electrode pad is formed using the dome-shaped resist
なお、前記レジスト層32に開口部SHを形成する際にフォトリソを用いていたが、代わりにエッチングを用いてもよい。
まず、前記孔部H3上を覆うドーム形状のレジスト層32に対し、例えばO2プラズマ等のドライエッチングを行っている。このとき、上述したようにドーム形状のレジスト層32は、膨張した気体により中央部が盛り上がった状態となっているので、このレジスト層32の中央部における膜厚は他の部分に比べて薄くなっている。
よって、O2プラズマを照射することにより膜厚の薄いドーム形状の中央部のみを選択的に除去することができ、前記孔部H3の中央部上のレジスト層32に前記孔部H3の開口径よりも小さい開口部SHが形成される。
Note that photolithography was used to form the opening SH in the resist
First, dry etching such as O 2 plasma is performed on the dome-shaped resist
Therefore, only the thin dome-shaped central portion can be selectively removed by irradiating O 2 plasma, and the opening diameter of the hole H3 is formed in the resist
前記レジスト層32に開口部SHを形成した後、上記工程と同様にして、該開口部が形成されたレジスト層をマスクとして用いて、孔部H3の底面に露出し、電極パッド12上を覆っている絶縁層23をドライエッチングにより除去することにより、孔部H3内に導電材料を埋め込むことで貫通電極30を形成する。
このような半導体装置の製造方法によっても、裏面側から貫通電極30を形成する際に生じる前記電極パッド12の間に介在する絶縁層23のみを選択的に除去でき、孔部H3内に設けられた貫通電極30は、前記半導体基板10の能動面10a側と裏面10b側とを良好に導通する。
After the opening SH is formed in the resist
Also by such a method of manufacturing a semiconductor device, only the insulating
なお、本発明の半導体装置の製造方法により得られる半導体装置とは、半導体素子等が形成された基板に貫通電極を備えた回路基板等に限定されることなく、半導体チップ等の電子部品、電子デバイス等にも適用可能である。 The semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to a circuit board or the like provided with a through electrode on a substrate on which a semiconductor element or the like is formed. It can also be applied to devices.
(半導体装置)
続いて、上述した実施形態における半導体装置の製造方法により製造された半導体装置100の構成について説明する。図4は、上述した製造方法により形成された半導体装置100を示す図である。
図4に示すように、前記半導体装置100は、厚みが100μm程度のシリコンからなる半導体基板10に設けられた孔部H3内に絶縁層23を介して埋め込まれた導電材料からなる貫通電極30と、半導体基板10の能動面10a側に設けられ、前記貫通電極30に導通する電極パッド12とを備えたものである。
また、前記電極パッド12と半導体基板10との間には絶縁層22が介在しているが、上述した製造工程によって前記絶縁層22の一部が除去され、電極パッド12と貫通電極30とが良好に導通している。また、前記半導体装置100には、半導体基板10の裏面10b側に前記貫通電極30と同一工程により形成された電極パッド13を備えている。
前記半導体装置100によれば、上述した製造方法により簡便な工程で、かつ確実に形成された貫通電極30が形成された半導体基板10により構成されているので、信頼性が高く、コストの低減が図られたものとなっている。
(Semiconductor device)
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 4, the
Further, an insulating
According to the
図5は、上述した製造方法により形成された半導体装置100を備えた回路基板構造体の概略構成を示す図である。
図5に示すように、回路基板200上に前記半導体装置100が実装されて回路基板構造が構成されている。なお、前記回路基板構造とは、電子機器などのデバイスに実装されるものである。
回路基板200には、接続端子110が設けられていて、この接続端子110と半導体装置100の能動面10a側の電極パッド12とがろう材、例えばハンダ層40を介して接続することにより、半導体装置100が搭載されたものとなっている。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a circuit board structure including the
As shown in FIG. 5, the
The
前記ハンダ層40として、例えば、スズ・銀等の鉛フリーハンダが用いられている。ハンダ層40の形成方法(被着方法)としては、例えば、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、熱CVD、プラズマCVD、レーザーCVD等の化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射、金属箔の接合等が挙げられる。これらの中でも、特に湿式メッキ法が好ましい。湿式メッキ法によれば、容易にハンダ層40を形成する。
前記ハンダ層40は、例えば鉛フリーハンダを用いたが、これ以外にも金属ペーストや溶融ペースト等も使用可能である。
As the
For example, lead-free solder is used for the
また、図5に示したように半導体装置100の裏面10b側の貫通電極30上に他の部品等を実装してもよい。このような他の部品としては、例えばICチップ等の電子部品が挙げられる。前記電子部品300は、前記ハンダ層40を介して半導体装置100に接続するためのバンプ160を備えている。なお、このバンプ160は、平面視した状態で半導体装置100が備えた貫通電極30と重なる位置に配置されたものとなっている。そして、ICチップと貫通電極30との接続には、上述したろう材等のハンダ層を採用できる。また、半導体基板10の裏面10b側に前記貫通電極30と同一工程により形成された電極パッド13はハンダ層40を介して前記電子部品300に機械的に接続されたものとなっている。
このような前記回路基板構造であっても、上述した製造方法により形成された信頼性の高い半導体装置100が実装されているので、これ自体も信頼性が高く、コストの低減が図られたものとなる。
Further, as shown in FIG. 5, another component or the like may be mounted on the through
Even in such a circuit board structure, since the highly
10…基板、10a…能動面、10b…裏面、12…電極パッド、13…電極パッド(他の電極パッド)、23…絶縁層、30…貫通電極、32…レジスト層、100…半導体装置、H3…孔部、SH…開口部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記孔部の内側面を絶縁層によって覆う工程と、
前記基板の裏面側に前記孔部を覆うようにしてレジスト層を設け、前記レジスト層を加熱処理して、前記孔部の中央部上の前記レジスト層の膜厚を前記孔部の中央部上と異なる他の部分での該レジスト層の膜厚よりも薄くする工程と、
前記孔部の中央部の膜厚の厚さ量をエッチングして、前記孔部の中央部上の前記レジスト層に前記孔部の開口径よりも小さい開口部を形成する工程と、
前記開口部が形成された前記レジスト層をマスクとして用いて、前記絶縁層をエッチングする工程と、
前記絶縁層をエッチングした後、前記レジスト層を剥離し、前記孔部内に導電材料を埋め込んで前記貫通電極を形成する工程と、を備え、
前記加熱処理工程では、前記孔部内の気体を膨張させることで前記レジスト層の中央部が盛り上がらせてドーム状とし、
前記エッチング工程では、前記レジスト層をエッチングすることで前記ドーム状に盛り上がることで他の部分に比べて膜厚が薄い部分を選択的に除去して前記開口部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 An electrode pad is provided on the active surface side of the substrate through an insulating layer, and a conductive material is formed in a hole formed in the substrate immediately above the electrode pad and reaching the insulating film from the back side opposite to the active surface. In a manufacturing method of a semiconductor device in which a through electrode is formed by embedding
Covering the inner surface of the hole with an insulating layer;
So as to cover the hole portion on the back side of the substrate a resist layer is provided, wherein the resist layer is heat treated, the hole in the central portion on the resist layer thickness of the central portion of the hole of A step of making the thickness of the resist layer thinner than other portions different from
Etching the thickness of the film thickness of the central portion of the hole, forming an opening smaller than the opening diameter of the hole in the resist layer on the central portion of the hole,
By using the resist layer in which the opening is formed as a mask, etching the insulating layer,
After etching the insulating layer, peeling the resist layer, embedding a conductive material in the hole to form the through electrode , and
In the heat treatment step, by expanding the gas in the hole, the central portion of the resist layer is raised to form a dome shape,
In the etching step, the opening is formed by selectively removing a portion having a smaller film thickness than other portions by being raised in the dome shape by etching the resist layer. Device manufacturing method.
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