JP5550076B2 - 低抵抗のウエハ貫通ビア - Google Patents
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Description
スを用いて側壁上に導電性材料を堆積させることは、挑戦的作業であり、特に高いアスペクト比のホールに関してそうである。なぜならば、ビアホールの縁からの陰影効果が存在するからである。
を含んでいる。
第2の態様において、本発明は、本発明によるウエハを製造する方法を提供する。この方法は:ウエハ内に少なくとも1つの第1のスロープ壁を規定し、第1スロープ壁は狭窄部の上スロープ側壁の形状を決定し;非等方性エッチングでウエハ貫通ビアホールを形成し、狭窄部の上スロープ側壁は第1スロープ側壁を複製し;そしてウエハ貫通ビアホールの側壁上に第1の導電性コーティングを堆積させるステップを含んでいる。
回路のようなマイクロ電子要素を含み得る。MEMSデバイスは、例えば半導体ウエハのマイクロ加工またはウエハ上の表面マイクロ加工によって形成され得る。より単純な電子デバイスは、電子要素の担体として用いられる基板または他の電子デバイス間の中間層であり得る。“ウエハ”の用語は、集積回路およびほとんどのMEMS構造がシリコンウエハから作られるという事実に基づいている。しかし、ウエハの用語はシリコンウエハまたは典型的なシリコンウエハの形状の円状基板に限定されず、電子デバイスにおける用途に適している全ての基板を言及している。
るべき部分は或る波長の光から保護されるが、ウエハの残りの部分は露出される。そうして露出された部分は重合され、除去されるべき部分は溶剤を用いて溶解され得る。
第1部分13と第3部分15が異なった幅を有していて非対称の狭窄部23を生じ、下スロープ側壁21は上スロープ側壁20より大きな表面を有している。さらに、前記垂直側壁16、17は、少し傾斜またはテーパ化されてもよい。しかし、側壁の傾斜は、ビアホールの設置面積を増大させる。その傾斜は、ウエハ貫通ビアホールを形成するために複数の異なった方法を用いることによって形成され得る。例えば、ドライエッチプロセスは、ウエハ貫通ビアホール中の傾斜したまたはテーパ化された側壁を生じ得る。
ーティングと第2の導電性コーティング26はウエハ貫通ビアホール9を閉じるに十分な厚さである。
のウエハ貫通ビアホール9が封止され、そして少なくとも1つのウエハ貫通ビアホール9が開放されている。この特徴は、同じウエハにおいてガス輸送と電気的接続の両方のためのビアが必要であり得る多くのMEMSシステムにおいて望まれ得る。
らば、第1グループ47の最後のウエハ貫通ビア7と第2グループの最初のウエハ貫通ビア7との間に長い距離が存在するからである。
(101)ウエハ3内に少なくとも1つの第1スロープ壁18を規定し、その第1スロープ壁18は狭窄部23の上スロープ壁20の形状を決定し;
(102)非等方性エッチングによってウエハ貫通ビアホール9を形成し、狭窄部23の上スロープ壁20が第1スロープ壁18を複製し;そして
(103)ウエハ貫通ビアホール9の側壁11上に第1の導電性コーティング25を堆積するステップを含んでいる。
ている。他方、予め作製された要素を含むウエハにウエハ貫通ビアを造るとき、ウエハ貫通ビアプロセスの信頼性と歩留まりが重要である。従来のプロセスでは、ウエハ貫通ビア内の導電性コーティング25の不十分なカバレッジを備えたビア、大きすぎるビア、クラックに対する大きすぎる信頼性、ウエハの薄くするプロセスの大きすぎる要件の結果となる。本発明は、予め作製された要素を含むウエハ上で、高歩留まりのウエハ貫通ビアのプロセスを可能にする。さらに、ウエハの薄くすることを回避することができる。
−ウエハ3の少なくとも上と下の面4、5を覆うシリコン酸化物層41を形成し;
−将来のウエハ貫通ビアホール9の位置に開口を備えたマスクを形成するように、従来のフォトリソグラフィによってレジスト層42を堆積してパターニングし;
−例えばBHF溶液を用いる標準的ウェットエッチングを用いて、マスクされていないシリコン酸化物41を除去し;
−標準的方法でレジスト42を剥し;
−KOH(非等方的結晶面依存ウェットエッチ)を用いて、上と下の面4、5上に第1と第2のくぼみ28、29をそれぞれ形成し;
−DRIEエッチングによって、ウエハ貫通ビアホール9の第1部分13および部分的に第3部分15を形成し;
−スパッタリングを用いて、ウエハの上面4上にAl層43を堆積し;
−ウエハ貫通ビアホール9の第3部分15の残りの部分をDRIEエッチングで形成し、Al層43がエッチストップ層として機能し;
−標準的プロセスによって上面上のAl層43を剥し;
−シリコン酸化物41を除去して、ウエハの少なくとも上と下の面4、5およびウエハ貫通ビアホール9の側壁11を覆う新たなシリコン酸化物層27を形成し;
−酸化物層を覆う第1の導電性コーティング、すなわちTi/Cuのシード層を堆積し;−レジスト層44を堆積して、それはウエハ貫通ビアホール9の周りのレジスト層44内に開口を残すようにパターン化され;
−電解メッキによってCuの第2導電性コーティング26を堆積し;
−標準的プロセスでレジスト44を除去し;そして
−標準的プロセスを用いて、露出されたシード層25を除去するステップを含んでいる。
−ウエハ3内に少なくとも第1のスロープ壁18を規定し、第1スロープ壁18は狭窄部23の上スロープ壁20の形を決定し;
−非等方性エッチングによってウエハ貫通ビアホール9を部分的に形成し、狭窄部23の上スロープ側壁20は第1スロープ側壁18を複製し;
−ウエハ貫通ビアホール9の側壁11上にレジスト層32を堆積し;
−レジスト層32をフォトリソグラフィでパターニングし、ウエハ貫通ビアホール9の中心においてレジスト層32の一部を除去するように現像し;そして
−レジスト層をマスクとして用いてウエハ貫通ビアホール9の残りの部分をエッチングするステップを含んでいる。
−ウエハ3内に少なくとも1つの第1スロープ壁18を規定し、第1スロープ壁18は狭窄部23の上スロープ壁20の形を決定し;
−ウエハ貫通ビアホール9の側壁の残りの部分を規定し;
−非等方性エッチングによってウエハ貫通ビアホール9を形成し、狭窄部23の上スロープ側壁20は第1スロープ側壁18を複製し;そして
−ウエハ貫通ビアホール9の側壁11上に第1の導電性コーティング25を堆積するステップを含んでいる。
たが、本発明は開示された実施例に限定されるべきでなく、逆に添付の特許請求の範囲内の種々の変更および等価な構成をカバーすることが意図されていることが理解されるべきである。
Claims (17)
- ウエハ(3)の上面(4)から下面(5)へのウエハ貫通ビア(7)を含むウエハであって、前記ウエハ貫通ビア(7)は第1の導電性コーティング(25)で少なくとも部分的に覆われた側壁(11)を有するウエハ貫通ビアホール(9)含み、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)は、垂直の側壁(16)を有する第1部分(13)と、前記ウエハ貫通ビアホール(9)内で上面に向かって広がっている上スロープ側壁(20)を少なくとも有する狭窄部(23)を形成する第2部分(14)とを含んでおり、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)は、前記第1部分(13)よりも前記第2部分(14)において狭くなっており、
前記第2部分(14)は前記第1部分(13)と側壁(11)の第3部分(15)との間に配置されており、前記第3部分(15)は垂直の側壁(17)を有していることを特徴とする、ウエハ。 - 前記狭窄部(23)は下面(5)に向かって広がっている下スロープ側壁(21)をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載のウエハ。
- 前記狭窄部(23)の上と下のスロープ側壁(20、21)の交差部(22)が滑らかに丸められていることを特徴とする、請求項2に記載のウエハ。
- 前記ウエハ(3)が結晶質半導体材料を含むことを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のウエハ。
- 前記ウエハ(3)が感光性ガラスからなることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載のウエハ。
- 第2導電性コーティング(26)が第1導電性コーティング(25)を少なくとも部分的に覆っていることを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載のウエハ。
- 複数のウエハ貫通ビア(7)を含み、少なくとも1つのウエハ貫通ビア(7)が封止されており、少なくとも1つのウエハ貫通ビア(7)が開放されていることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載のウエハ。
- 前記ウエハ(3)はその主面上の直線(46)に沿って連続的に配列されたウエハ貫通ビアの少なくとも2つのグループ(47、48)を含み、各グループ内の各ウエハ貫通ビアは先行するウエハ貫通ビアに関して階段状に線から離れるように変位させられていることを特徴とする、請求項1から7のいずれかに記載のウエハ。
- 請求項1から8のいずれかに記載のウエハを含むことを特徴とする、電子デバイス。
- 前記ウエハ(3)の積重ねを含み、各ウエハ(3)は隣接するウエハ(3)のウエハ貫通ビアに接続されたウエハ貫通ビア(7)を含んでいることを特徴とする、請求項9に記載の電子デバイス。
- ウエハ(3)の上面(4)から下面(5)へ延びるウエハ貫通ビア(7)を含むウエハを製造する方法であって、
前記ウエハ貫通ビア(7)は、側壁(11)を有するウエハ貫通ビアホール(9)を含み、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)の少なくとも第1部分(13)は、垂直の側壁(16)を有し、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)の第2部分(14)は、前記ウエハ貫通ビアホール(9)内の狭窄部(23)を規定し、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)は、前記第1部分(13)よりも前記第2部分(14)において狭くなっており、前記方法は、
前記ウエハ(3)内に少なくとも第1スロープ側壁(18)を規定するステップと、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)を形成して、前記狭窄部(23)の上スロープ側壁(20)が第1スロープ側壁(18)を複製するステップと、
前記ウエハ貫通ビアホール(9)の側壁(11)上に少なくとも第1導電性コーティング(25)を堆積するステップと、
前記ウエハ(3)内に第2スロープ側壁(19)を規定するステップとを含み、
前記ウエハ貫通ビアホールを形成するステップにおいて前記狭窄部(23)の下スロープ側壁(21)が第2スロープ側壁(19)を複製することを特徴とする、方法。 - 前記ウエハ貫通ビアホール(9)を形成するステップが非等方的エッチングを含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。
- 前記少なくとも第1スロープ側壁(18)を規定するステップは、前記第1スロープ側壁(18)を含む第1のくぼみ(28)をエッチングよってウエハ(3)の上面(4)上に形成するステップを含むことを特徴とする、請求項11または12に記載の方法。
- 前記第2スロープ側壁(19)を規定するステップは、前記第2スロープ側壁(19)を含む第2のくぼみ(29)をエッチングよってウエハ(3)の下面(5)上に形成するステップを含むことを特徴とする、請求項11から13のいずれかに記載の方法。
- 前記ウエハ貫通ビアホール(9)を形成するステップは、垂直の側壁(17)を有する前記ウエハ貫通ビアホール(9)の第3の部分を形成するために上と下の面(4、5)からの2方向エッチングのステップを含むことを特徴とする、請求項11から14のいずれかに記載の方法。
- 前記規定するステップは、前記ウエハ貫通ビアホール(9)に対応する領域において前記ウエハ(3)を光に露出するステップを含み、
前記ウエハ貫通ビアホールを形成するステップは、露出された領域をエッチングするステップを含むことを特徴とする、請求項11に記載の方法。 - 前記第1導電性コーティング(25)上に第2導電性コーティング(26)を堆積するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項11から16のいずれかに記載の方法。
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