JP5561811B1 - Etching method, LSI device manufacturing method, and 3D integrated LSI device manufacturing method - Google Patents
Etching method, LSI device manufacturing method, and 3D integrated LSI device manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP5561811B1 JP5561811B1 JP2014504898A JP2014504898A JP5561811B1 JP 5561811 B1 JP5561811 B1 JP 5561811B1 JP 2014504898 A JP2014504898 A JP 2014504898A JP 2014504898 A JP2014504898 A JP 2014504898A JP 5561811 B1 JP5561811 B1 JP 5561811B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- etched
- sue
- etching
- substrate
- area
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
- H01L21/67075—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching
- H01L21/6708—Apparatus for fluid treatment for etching for wet etching using mainly spraying means, e.g. nozzles
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
- H01L21/30604—Chemical etching
- H01L21/30608—Anisotropic liquid etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76898—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics formed through a semiconductor substrate
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L25/0657—Stacked arrangements of devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06541—Conductive via connections through the device, e.g. vertical interconnects, through silicon via [TSV]
- H01L2225/06544—Design considerations for via connections, e.g. geometry or layout
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
- H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
- H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
- H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
- H01L2225/06555—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking
- H01L2225/06565—Geometry of the stack, e.g. form of the devices, geometry to facilitate stacking the devices having the same size and there being no auxiliary carrier between the devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
本発明の課題の一つは、被処理基体に設けたホールが譬え細く深いホールであっても、処理液がホール内に速やかに侵入し充満することでエッチングをホールパターン崩れもなく確実に行うことが出来るエッチング方法の提供。
もう一つの課題は、3D集積化LSIデバイスの製造に際して、貫通電極部の露出部を所期の寸法に効率よく形成できるエッチング方法の提供。
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングすること。
上記の記号は明細書の中に定義される。One of the problems of the present invention is that even if the hole provided in the substrate to be processed is a narrow and deep hole, the etching is surely performed without breaking the hole pattern by allowing the processing liquid to quickly enter and fill the hole. An etching method that can be used.
Another problem is to provide an etching method that can efficiently form an exposed portion of a through electrode portion to a desired size when manufacturing a 3D integrated LSI device.
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
Etching to satisfy the relationship.
The above symbols are defined in the specification.
Description
本発明は、ウエットエッチングによるエッチング方法、LSIデバイスの製造方法及び3D集積化LSIデバイス製造方法に関するものである。 The present invention relates to an etching method by wet etching, an LSI device manufacturing method, and a 3D integrated LSI device manufacturing method.
半導体分野はこれまで基本電子能動素子(基本電子素子)の一つであるトランジスタの微細化により高集積化を進めてきている。しかし、その基本技術の一つである露光技術の停滞により、微細化による高集積化に限界説が云われ始めている。また、基本電子素子の微細化はLSIデバイス化した際のデバイスの温度上昇や電子漏洩の潜在的問題もある。最近は、微細化に依らない高集積化の技術開発もされ始めている。その一つがLSIの3次元化(3DI:3 Dimensional Integration)の技術である。この技術の実現に必要な技術の一つが、TSV(Through Silicon Via)の技術である。この技術を用いた3D集積化LSIデバイスは、ワイヤーボンディング技術を用いるパッケージレベルの3D集積化LSIデバイスとは異なり、集積している一つ一つのデバイス間の電気的相互接続特性の飛躍的向上も期待され、次世代の高集積化デバイスとして有力である。 In the semiconductor field, high integration has been promoted by miniaturizing a transistor which is one of basic electronic active devices (basic electronic devices). However, due to the stagnation of the exposure technology, which is one of the basic technologies, a limit theory has begun to be stated for high integration by miniaturization. In addition, miniaturization of basic electronic elements has potential problems of device temperature rise and electron leakage when an LSI device is formed. Recently, high integration technology development that does not depend on miniaturization has begun. One of them is the technology of three-dimensional LSI (3DI: 3 Dimensional Integration). One of the technologies necessary for realizing this technology is TSV (Through Silicon Via) technology. Unlike package-level 3D integrated LSI devices that use wire bonding technology, 3D integrated LSI devices that use this technology can also dramatically improve the electrical interconnection characteristics between each integrated device. It is expected to be a promising next-generation highly integrated device.
TSVに要求される貫通孔の深さは数十ミクロンら数百ミクロン、アスペクト比は10以上の細く深い孔である(高アスペクト比ホール)。この様なホールの形成には、ハーフミクロンからクオーターミクロンの微細回路パターンの形成に最近採用されているドライエッチング法とレジスト除去用としての酸素プラズマアッシング法の採用が提案されている。しかし、この様なドライエッチング法においては、形成されるホール周辺部にドライエッチングガス、レジストなどに起因する堆積ポリマーが生じてホール内部及びその周辺部に残存し、高抵抗化や電気的短絡を招き歩留り低下の原因になる。又、残存堆積ポリマーの除去及びホール内部の清浄化にはウエット洗浄を必要とする。従って、TSVにおいてもこれまで通りのウエットエッチング・洗浄法への期待が増している。 The depth of the through hole required for TSV is a thin and deep hole with a aspect ratio of 10 or more (high aspect ratio hole). For the formation of such holes, it has been proposed to employ a dry etching method, which has been recently employed for forming a microcircuit pattern of half micron to quarter micron, and an oxygen plasma ashing method for resist removal. However, in such a dry etching method, a polymer deposited due to dry etching gas, resist, etc. is generated in the periphery of the hole to be formed and remains in and around the hole, resulting in high resistance and electrical short circuit. It causes a decrease in invited yield. Also, wet cleaning is required to remove the remaining deposited polymer and clean the inside of the hole. Therefore, the expectation for the conventional wet etching / cleaning method is increasing also in TSV.
図8Eに、3D集積化LSIデバイスの作成の一例として、Via Last (Front via)のプロセス工程の一部を説明する模式的説明図を示す。
シリコン(Si)等で構成される第一の基体800に、その表層部にデバイス領域804とデバイス領域804と電気的に導通するように貫通電極801が設けられている。基体800は、接着層805を介して、Si等の構成される第二の基体806と接合されている。貫通電極801とエッチングのストップ層803の間には、貫通電極部808を構成する銅(Cu)等の材料が拡散するのを防止するためにバリア層807が設けられる。バリア層807は、スパッタ法若しくはメッキ法、又はその両方法により貫通電極801を設ける深溝(深穴)に銅などを埋設する際に、深溝底部まで確実で緻密に埋設されるようにするためのシード機能を有する材料で形成するのが望ましい。バリア層807がそのような機能を有さない又はその機能が十分でない場合は、バリア層807の内側にそのような機能を有するシード層を更に設けることが望ましい。微小な貫通電極は、例えば、直径約10μm、25μmピッチで、1000個/mm2程度の密集度(配列密度)で設けられる。この密集度の貫通電極同士を多数同時に精度よく確実に電気的に直接接合するには、貫通電極部808の露出部802を10〜20μm程度露出させることが求められる。エッチングのストップ層803には、TEOS等による、500nm程度の膜厚の酸化シリコン(SiO2)膜が一般に用いられているが、貫通電極部808の露出部802を10〜20μm程度露出させるとなると、シリコン(Si)とSiO2とのエッチングの選択比は、少なくとも200:1程度必要になる。しかも、10〜20μm程度第一の基体800をエッチングするとなると、生産効率を上げるには、高速のエッチングスピードを有するエッチング液が必要である。その上、貫通電極801を形成するには、可也の深さの細孔(ホール)(高アスペクト比の細孔)を第一の基体800に形成する必要がある。FIG. 8E is a schematic explanatory diagram for explaining a part of the process process of Via Last (Front via) as an example of creation of a 3D integrated LSI device.
The
この場合、本発明者らの検討と実験によると、以下のようなことが明らかになってきて、従来法でのウエットエッチング・洗浄では不十分であることが分かった。即ち、高アスペクト比ホールの底部をエッチングしたり、ホール内を洗浄したりする場合、従来の処理液を使用すると、ホールが細く深いためにホール内に処理液(エッチング液、洗浄液など)が侵入して行かない場合が生ずることがある。そのために、所期通りにエッチングや洗浄が行えない状況が発生する。その解決策として、従来から実施されている方策であるが、処理液に界面活性剤を混入しホール内壁との濡れ性を改善して先の課題を解決することが考えられる。 In this case, according to examinations and experiments by the present inventors, the following has become apparent, and it has been found that wet etching and cleaning by the conventional method are insufficient. That is, when etching the bottom of a high-aspect ratio hole or cleaning the inside of a hole, if a conventional processing solution is used, the processing solution (etching solution, cleaning solution, etc.) enters the hole because the hole is thin and deep. Sometimes it doesn't go. For this reason, a situation occurs in which etching and cleaning cannot be performed as expected. As a solution to this problem, it has been practiced conventionally, and it is conceivable that a surfactant is mixed in the treatment liquid to improve the wettability with the inner wall of the hole to solve the previous problem.
しかしながら、処理液の十分な機能発揮を担保しながら濡れ性を改善してその目的を達成しようとする提案があるが、エッチングでも洗浄でも適切な処理液の調合が適っていないのが現状である。更に、処理液を被処理体表面からホールに供給しようとするとホール内に雰囲気気体の気泡が形成されて、処理液のホール内侵入を妨げる現象が起きることもある。この現象は円筒状のホールで顕著に観察される。 However, there is a proposal to achieve the purpose by improving the wettability while ensuring sufficient function of the processing liquid, but the current situation is that the appropriate processing liquid preparation is not suitable for either etching or cleaning . Furthermore, when the processing liquid is supplied from the surface of the object to be processed to the holes, atmospheric gas bubbles may be formed in the holes, which may cause a phenomenon that prevents the processing liquid from entering the holes. This phenomenon is remarkably observed in a cylindrical hole.
複雑で微細な穴を複数有する太陽電池用の多結晶シリコンを、超音波振動を用いて洗浄する際に、減圧と加圧を繰り返し行う技術が提案されている(特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1に開示された技術は、超音波振動を用いるので、本件で対象としているTSVのような高アスペクト比のホールパターンにおいては、ホールを形成している壁面構成部材の壁厚に対する壁の高さが極端に高いため、超音波振動によって壁面構成部材が崩れてしまう(パターン崩れ)という問題が発生する。この問題は、ホールのアスペクト比が高くなればなるほど、また、ホールパターンが微細になればなるほど、顕著になる。
この様に、3D集積化LSIデバイスを実際に製造するとなると、その製造プロセスのいくつかの工程において工程ごとの課題と各工程に共通の課題がある。A technique has been proposed in which pressure reduction and pressurization are repeatedly performed when polycrystalline silicon for solar cells having a plurality of complicated and fine holes is cleaned using ultrasonic vibration (see Patent Document 1). However, since the technique disclosed in
As described above, when a 3D integrated LSI device is actually manufactured, there are a problem for each process and a problem common to each process in some steps of the manufacturing process.
本発明は上記点に鑑み鋭意研究することでなされたものであり、その目的とするところの一つは、上記の複数の課題を一挙に解決ることにある。本発明のもう一つの目的は、被処理基体に設けたホールが譬え細く深いホールであっても、処理液がホール内に速やかに侵入し充満することでエッチングをホールパターン崩れもなく確実に行うことが出来るエッチング方法を提供することである。本発明のもう一つ別の目的は、3D集積化LSIデバイスの製造に際して、バンプレス接合をするために設ける貫通電極部の露出部を所期の寸法に効率よく形成できるエッチング方法を提供することである。本発明の更に別の目的は、3D集積化LSIデバイスの製造に用いられるLSIデバイス部品の製造方法及びその部品を集積化した3D集積化LSIデバイスの製造方法を提供することである。 The present invention has been made by diligent research in view of the above points, and one of the objects of the present invention is to solve the above-described problems all at once. Another object of the present invention is to perform etching without breaking the hole pattern by allowing the processing liquid to quickly enter and fill the hole even if the hole provided in the substrate to be processed is a narrow and deep hole. It is providing the etching method which can be performed. Another object of the present invention is to provide an etching method capable of efficiently forming an exposed portion of a through-electrode portion provided for bumpless bonding to a desired size when manufacturing a 3D integrated LSI device. It is. Still another object of the present invention is to provide an LSI device component manufacturing method used for manufacturing a 3D integrated LSI device and a 3D integrated LSI device manufacturing method in which the components are integrated.
本発明の一つの側面は、被エッチング部材の被エッチング部をウエットエッチングでエッチングするエッチング法に於いて、
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングすることを特徴とするにエッチング方法にある。
定義は以下の通り。
S0:エッチング液が付与される被エッチング部材の表面の面積
Se:前記被エッチング部の被エッチング面の総面積
Sue(n):n番目の非エッチング面の面積
Sue:前記被エッチング部材の非エッチング面の総面積(「=ΣSue(n)」)
h:エッチング溝の深さ
Se・h・・・・・前記被エッチング部の体積の総和
Sue・h・・・・・前記被エッチング部材の非エッチング部の体積の総和
L(n):n番目の非エッチング面の直径
L:非エッチング面の平均直径(「=ΣL(n)/n」)
本発明のもう一つの側面は、その表層部に設けた複数の電子デバイス領域部と、処理液が付与される表面と、該表面に開口を有し前記電子デバイス領域部の間に設けた貫通電極形成用のマイクロ空室を内部に有し、該マイクロ空室のアスペクト比(l/r)が5以上かまたはアスペクト比が5未満でかつV/S(V: マイクロ空室の容積、S:開口の面積)が3以上である第一の基体が設置さている減圧可能な処理空間を減圧にし、次いで該減圧されている処理空間に前記処理液を導入して前記マイクロ空室の内壁面を処理する第一の工程、
該第一の工程を経た前記マイクロ空室に貫通電極材料を前記開口まで埋め込んで貫通電極部を形成する第二の工程、
該第二の工程を経た前記第一の基体の前記開口側に第二の基体を接合してLSIデバイスプレ部品を形成する第三の工程、
該LSIデバイスプレ部品をエッチング処理して前記貫通電極部の一部を露出させる際に、
エッチング液が付与される被エッチング部材の表面の面積(S0)
被エッチング面の総面積(Se)
n番目の非エッチング面の面積(「Sue(n)」)
非エッチング面の総面積(「=ΣSue(n)」)(「Sue(n)」)
エッチング溝の深さ(h)
前記被エッチング部の体積の総和(Se・h)
前記被エッチング部材の非エッチング部の体積の総和(Sue・h)
n番目の非エッチング面の直径(「L(n)」)
非エッチング面の平均直径(L)(「=ΣL(n)/n」)
とすると、
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングする第四の工程、
を備えたことを特徴とするLSIデバイス(LSID)の製造方法にある。
本発明の更にもう一つの側面は、該LSIデバイス(LSID)を部品として、該LSIデバイス(LSID)同志の電気接点が電気的に接合するように複数積層することを特徴とする3D集積化LSIデバイスの製造方法にある。One aspect of the present invention is an etching method for etching a portion to be etched of a member to be etched by wet etching.
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
The etching method is characterized in that the etching is performed while satisfying the above relationship.
The definition is as follows.
S 0 : Area of the surface of the member to be etched to which the etching solution is applied
Se: Total area of the etched surface of the etched portion
Sue (n): Area of the nth non-etched surface
Sue: Total area of the non-etched surface of the member to be etched (“= ΣSue (n)”)
h: Depth of etching groove
Se · h: Total volume of the etched part
Sue · h: Total volume of the non-etched part of the member to be etched
L (n): Diameter of the nth non-etched surface
L: Average diameter of the non-etched surface (“= ΣL (n) / n”)
Another aspect of the present invention provides a plurality of electronic device region portions provided on the surface layer portion, a surface to which a processing liquid is applied, and a through hole provided between the electronic device region portions having an opening in the surface. It has a micro vacancy for electrode formation inside, and the aspect ratio (l / r) of the micro vacancy is 5 or more or the aspect ratio is less than 5 and V / S (V: volume of micro vacancy, S : The area of the opening) is reduced to a depressurizable processing space in which the first substrate is installed, and then the processing liquid is introduced into the depressurized processing space, thereby the inner wall surface of the micro-vacancy The first step of processing,
A second step of forming a penetrating electrode portion by embedding a penetrating electrode material up to the opening in the micro-vacancy through the first step;
A third step of forming an LSI device pre-part by bonding a second base to the opening side of the first base through the second step;
When exposing a part of the through electrode portion by etching the LSI device pre-part,
Area of surface of member to be etched to which etchant is applied (S 0 )
Total area of the etched surface (Se)
nth non-etched surface area ("Sue (n)")
Total area of non-etched surface (“= ΣSue (n)”) (“Sue (n)”)
Etching groove depth (h)
Total volume of the etched parts (Se · h)
Total volume of non-etched parts of the member to be etched (Sue · h)
nth non-etched surface diameter ("L (n)")
Average diameter of non-etched surface (L) ("= ΣL (n) / n")
Then,
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
A fourth step of etching to satisfy the relationship of
An LSI device (LSID) manufacturing method characterized by comprising:
According to still another aspect of the present invention, there is provided a 3D integrated LSI, wherein the LSI device (LSID) is used as a component, and a plurality of layers are stacked so that electrical contacts of the LSI devices (LSID) are electrically connected. There is a method for manufacturing a device.
本発明によれば、譬え細く深いホールであっても、処理液がホール内に速やかに侵入し充満することでエッチングや洗浄を確実に行うことが出来る。又、本発明によれば、3D集積化LSIデバイスの製造に際して、電気的接合を確実にするために設ける貫通電極部の露出部を所期の寸法に効率よく形成できる。 更に、本発明によれば、3D集積化LSIデバイスの製造に際して、電気的接合を確実に行える。 According to the present invention, even if the hole is narrow and deep, etching and cleaning can be performed reliably by the treatment liquid quickly entering and filling the hole. Further, according to the present invention, when manufacturing the 3D integrated LSI device, the exposed portion of the through electrode portion provided to ensure electrical connection can be efficiently formed to a desired size. Furthermore, according to the present invention, electrical bonding can be reliably performed in the manufacture of 3D integrated LSI devices.
図1は、SOI基体に設けられた細く深いホール(孔)内に気泡が存在し処理液がホール底部まで浸透していかない状況を説明するための模式的説明図である。 FIG. 1 is a schematic explanatory diagram for explaining a situation in which bubbles exist in a narrow and deep hole (hole) provided in an SOI substrate and the processing liquid does not penetrate to the bottom of the hole.
図1において、符号100はSOI基体、101はSi(シリコン)半導体基板、102はSiO2(酸化シリコン)層、103はSi層(103−1,103−2)、104はホール、105は気泡、106は処理液、107は気液界面、108は内側壁面(108−1,108−2)、109は内底壁面、および、110は開口を示す。In FIG. 1,
常圧雰囲気下で、SOI基体100の表面に処理液を供給すると、Si層103の内側壁面に対する濡れ性が良くても、ホール104内(マイクロ空間)が処理液で十分満たされない状況が起こる場合がある(図1に一例が模式的に示される)。ホール104内が処理液で満たされない状況を良く観察すると、ホール104内に気泡105が存在している。気泡105は、SOI基体100を静止状態に維持していると処理液106で塞がれた状態でホール104内に留まっている。気泡105が存在する状況で、SOI基体100に超音波振動をSOI基体に掛けるとホール104内で気液交換が起こり、ホール104内は処理液で速やかに満たされる。或いは、超音波振動をSOI基体に掛けながらSOI基体100表面上に処理液を供給すると気泡の形成は比較的阻止され、気泡104が形成されにくくなる傾向がある。しかし、超音波振動も振動が大き過ぎたり激し過ぎると、形成されるあるいは形成されている例えばパターンが崩れたりするので、本発明において超音波振動を採用するのは好ましくない。仮に採用するとしても、パターン崩れが起こらない範囲で超音波振動を穏やかにするのが望ましい。
When the processing liquid is supplied to the surface of the
ホール104の開口直径を「r」とし、ホール104の開口位置から内底壁面109までの深さを「l」とすると、所謂アスペクト比は「l/ r」で示される。ホール104内に気泡105が形成される条件は、処理液の表面張力、粘度、液組成、側壁面108の表面平滑性、使用する処理液の濡れ性、「r」「l」の大小とアスペクト比等、パラメーターが多く一概に論ずることは難しい。
If the opening diameter of the
本発明者らは、先ず、図1に示す様な構造材のSOI基体に、ホール104の内構造を円筒に限らず種々のホールを形成し処理液として超純水を使用して気泡の形成傾向を検証してみた。ホール104の内構造は円筒形状に限らず、巾着形状(開口の下部の方が袋状或いはテーパー状に広がっている)、矩形形状(開口が正方形、長方形、ひし形などの四角形状)、三角形状、六角形状、楕円形状、超楕円形状、星形形状のものとして、サイズを種々変えて作成した。その結果、ホール104の開口110の面積を「S」、内容積を「V」とすると、どの形状のものも、「V/S」の値が「3」付近から気泡の形成し易さが急速に進む傾向にあることが分かった。その中でも、ホール104の内側壁面が曲面の場合(円筒や楕円の様な)とコーナーがある(矩形の場合の様に)場合とを比較すると、曲面の場合の方が気泡の形成がよりし易くなることも分かった。その原因は、推測の域を出ないが、内壁にコーナーがあると、気泡は球体になろうとする傾向が強いので、コーナーは気泡で占められ難くなりコーナーを通じて液が内底壁面109まで到達し、その結果気液交換が起こりやすくなってホール空間が液で満たされるものと考えられる。
The inventors first formed various holes in the SOI substrate of the structural material as shown in FIG. 1 without limiting the inner structure of the
そこで、超純水に代えて、フッ酸とバッファードフッ酸を夫々使用して、内底壁面109を構成するSiO2層102をエッチンングしてみた。その結果、フッ酸の場合は、「V/S」の値が「3」付近でも比較的気泡の形成はそれほどではなかった(「V/S」の値が「3」の300個のホールの中、気泡形成したのは15個程度)が、バッファードフッ酸の場合は80%(240個)の割合で気泡が形成されて、エッチングは十分なされなかった。そこで、本発明者等は、上記の検証を、減圧可能な処理チャンバーを用意して、減圧下(30Torr)で行ってみた。その結果、フッ酸水溶液(FHが1〜20%)、バッファードフッ酸(フッ化アンモニウム:20%、HF:1〜20%)の何れも100%の割合でエッチングが完全になされた。この減圧の効果は、減圧の程度にある程度依存はするが、余り減圧にするとその圧での処理液の沸点を超えるので沸点を超えない範囲の減圧とするのが装置の設計上都合が良いので望ましい。Therefore, the SiO 2 layer 102 constituting the inner
本発明においては、ホールの内空間を以後「マイクロ空室」と云う。本発明においては、マイクロ空室が円筒でない構造(「非円筒」という)の場合の「r」の値は、その際のマイクロ空室を円筒と見做して、非円筒の「S」より求める。その場合の「l」は、開口位置からマイクロ空室の再奥内底壁面位置までの深さ(最大深さ)とする。本発明においての減圧の効果は、アスペクト比(l/r)が5以上かまたはアスペクト比が5未満でかつV/S(V: マイクロ空室の容積、S:開口の面積)が3以上の場合に顕著になる。特に、処理液がバッファードフッ酸で、被処理体がSOI基体の場合に一層顕著な効果を得ることができる。 In the present invention, the inner space of the hall is hereinafter referred to as a “micro vacancy”. In the present invention, the value of “r” in the case of a structure in which the micro vacancy is not a cylinder (referred to as “non-cylindrical”) is based on the non-cylindrical “S” by regarding the micro vacancy as a cylinder. Ask. In this case, “l” is a depth (maximum depth) from the position of the opening to the position of the inner wall surface of the back of the micro-vacancy. The effect of decompression in the present invention is that the aspect ratio (l / r) is 5 or more, or the aspect ratio is less than 5 and V / S (V: volume of micro vacant space, S: area of opening) is 3 or more. Become noticeable in the case. In particular, when the treatment liquid is buffered hydrofluoric acid and the object to be treated is an SOI substrate, a more remarkable effect can be obtained.
本発明において、「l/r」の値が5以上のときは、「V/S」の値に依存することなく、減圧の効果が顕著に得られる。「l/r」の値が5未満のときは、「V/S」の値に依存し、「V/S」<3であると減圧の効果はほとんど得られず、内部に気泡が残留するホールの割合が高くなる。本発明においては、「l/r」の値が5未満の場合、「V/S」の値は、より好ましくは、3.5以上とすることが望ましい。 In the present invention, when the value of “l / r” is 5 or more, the effect of decompression is remarkably obtained without depending on the value of “V / S”. When the value of “l / r” is less than 5, depending on the value of “V / S”, if “V / S” <3, the effect of decompression is hardly obtained, and bubbles remain inside. The percentage of holes increases. In the present invention, when the value of “l / r” is less than 5, the value of “V / S” is more preferably 3.5 or more.
図8A〜図8Gは、LSIデバイス部品を積層するに際し電気的導通を図るために設けられる貫通電極の形成工程の典型例の一つを説明するための模式的プロセス説明図である。
図8A〜図8Gには、工程(a)〜(g)の7工程が順に示されている。
図8Aは、既にその表層部にデバイスが形成されている第一の基体に、貫通電極を形成するための細い深孔(ファインディープホール:fine deep hole)を設ける工程(a)を説明する模式的説明図である。
図8Bは、貫通電極を形成するための工程(b)を説明するための模式的説明図である。
図8Cは、第二の基体を張り付ける工程(c)を説明するための模式的説明図である。
図8Dは、第一の基体を薄化する工程(d)を説明するための模式的説明図である。
図8Eは、貫通電極部の一部を露出させる工程(e)を説明するための模式的説明図である。
図8Fは、貫通電極の頭表面を露出させる際に、貫通電極形成材料が、基体内部に拡散するのを防止するのとエロージョン防止のための保護膜を設ける工程(f)を説明するための模式的説明図である。
図8Gは、貫通電極の頭を露出させる工程(g)を説明するための模式的説明図である。FIG. 8A to FIG. 8G are schematic process explanatory views for explaining one of typical examples of the formation process of the through electrode provided for the purpose of electrical conduction when stacking LSI device components.
8A to 8G sequentially show seven steps (a) to (g).
FIG. 8A is a schematic diagram for explaining a step (a) of providing a fine deep hole for forming a through electrode in a first substrate on which a device is already formed in the surface layer portion. FIG.
FIG. 8B is a schematic explanatory diagram for explaining the step (b) for forming the through electrode.
FIG. 8C is a schematic explanatory diagram for explaining the step (c) of attaching the second substrate.
FIG. 8D is a schematic explanatory diagram for explaining a step (d) of thinning the first substrate.
FIG. 8E is a schematic explanatory diagram for explaining a step (e) of exposing a part of the through electrode portion.
FIG. 8F is a view for explaining a step (f) of providing a protective film for preventing the penetration electrode forming material from diffusing inside the substrate and preventing erosion when the head surface of the penetration electrode is exposed. It is a typical explanatory view.
FIG. 8G is a schematic explanatory diagram for explaining the step (g) of exposing the head of the through electrode.
先ず、工程(a)に於いて、論理回路や記憶回路、A/D・D/A変換回路、制御回路などの電子回路を構成するトランジスタや容量素子、抵抗素子などの電子素子の複数で構成されたデバイスが形成されている領域(デバイス領域)804が表層部に形成された、例えばシリコン(Si)ウェハー等からなる第一の基体800の所定位置に貫通電極を形成するための深孔809が所定数形成される。TSVの形成では、第一の基体800は、製造工程中に、厚さ50μmあるいはそれ以下に薄化される。3D集積化LSIデバイスの軽量・小型化が進むにつれて第一の基体800は益々薄化が進められて紙のようにペラペラになるので、通常のウェハーハンドリングが難しくなる。そのため、後の工程の説明の際に詳述されるが、シリコンやガラスなど硬さのある支持基板(第二の基体)に一時的に貼り合わせた状態でハンドリングする仮貼り合わせ技術を用いるのが、確実なハンドリングを行って不良品を出さないためにも好ましい。
この技術は、プロセス終了後に支持基板から薄化された第一の基体800を剥離する工程と合わせてTB/DB(Temporary Bonding/Debonding)などと呼ばれている。First, in the step (a), a plurality of electronic elements such as a transistor, a capacitor element, a resistance element and the like constituting an electronic circuit such as a logic circuit, a memory circuit, an A / D / D / A conversion circuit, and a control circuit are formed. A
This technique is called TB / DB (Temporary Bonding / Debonding) or the like together with the process of peeling the thinned
本発明は、MEMSデバイスの製造にも適用できるが、MEMSデバイスの場合も3D集積化LSIデバイスの場合と同様に、ガラス基板(第二の基体)などに貼り合わせた状態で最終形のデバイスとし、剥離工程を行わないこともある。 The present invention can also be applied to the manufacture of MEMS devices. However, in the case of MEMS devices, as in the case of 3D integrated LSI devices, a final device is obtained by being bonded to a glass substrate (second substrate) or the like. The peeling process may not be performed.
所定数の深孔809は、先に図1に関連して記述した条件に従って、適切なエッチング液と洗浄液を使用して形成される。深孔809の内壁面及ぶデバイス領域804の表面は、例えば、TEOS法などにより酸化シリコン(SiO2)膜等の被覆膜(ストップ層)803で被覆される。被覆膜(ストップ層)803は、後の工程でのエッチングの際のエッチングストップの役割を果たす。被覆膜803は、酸化シリコンの他、窒化シリコン(Si3N4)、酸窒化シリコンなどもその目的に応じて適時選択されて採用することも出来る。その際に必要に応じて使用される洗浄液も適切なものが選択される。The predetermined number of
工程(b)に於いて、深孔809内に、銅(Cu)等の電極形成材料が、メッキ法、蒸着法、スパータ法等のPVD法、CVD法等により埋め込まれて貫通電極801が形成される。この際に、貫通電極801とエッチングのストップ層(被覆膜)803の間には、貫通電極801を構成する銅(Cu)等の材料が拡散するのを防止するためにバリア層807を設けるのが望ましい。例えば、電極材料に銅(Cu)を選択する場合は、被覆層(ストップ層)803は、TEOS−SiO2で構成するのが好ましい。貫通電極801とその側面と底面に設けた被覆膜(ストップ層)803、バリア層807を設ける場合は、このバリア層807も含めて以後便宜上貫通電極部206と呼ぶことにする。バリア層807は、スパッタ法若しくはメッキ法、又はその両方法により貫通電極801を設ける深溝(深穴)に銅などを埋設する際に、深溝底部まで確実で緻密に埋設されるようにするためのシード機能を有する材料で形成するのが望ましい。バリア層807がそのような機能を有さない又はその機能が十分でない場合は、バリア層807の内側にそのような機能を有するシード層を更に設けることが望ましい。従って、バリア層807の内側にこのシード層を別途設ける場合は、特に断らない限りこのシード層も含めて以後便宜上貫通電極部206と呼ぶことにする。微小な貫通電極801は、例えば、直径約10μm、25μmピッチで、1000個/mm2程度の密集度で設けられる。In the step (b), an electrode forming material such as copper (Cu) is embedded in the
工程(c)に於いて、工程(b)を経た第一の基体800は、所定の部分(削除部分)810を削除するために、例えばシリコン(Si)ウェハー等からなる第2の基体806と適正な接着剤を用いることで形成される接着層805を介して所定の面同士で貼合される。図8Cの説明に於いて、第2の基体806としては説明の便宜上Si基体で説明してあるが、第2の基体806は、Si基体に限ることはなく、目的に応じて適宜材料選択されて使用されて差し支えない。特に、デバイスの生産効率を上げるために第一の基体800として薄状の大型サイズのものを使用しる場合は、第一の基体800の強度補強の点からも第2の基体としては、Siウェハーの他、ガラスや硬質プラスチックなどの強度の高い材料の基体をその使用目的に合わせて適宜選択して使用しても良い。
ガラス基体の場合は、デバイス領域へのナトリウム(Na)の拡散を考慮してナトリウム(Na)レスのガラス板を用いるのが望ましい。コストなどの点から安価な青板ガラスの様なナトリウム(Na)含有ガラス板を用いる場合は、ナトリウム(Na)含有ガラス板の表面に予めナトリウム(Na)拡散防止用膜を設けておくのが好ましい。基体同士の接着に使用される接着剤としては、使用される基体の材質に合せて適切な材料の接着剤が選択されて使用される。
本発明に於いて適宜選択されて使用される接着剤としては、製造プロセス中の温度・減圧の程度、使用されるエッチング液などの薬剤の種類、所定のプロセスを経た後に第二の基体を剥離するのか否か、等を考慮して目的に応じて適宜選択される。特に、TB/DBに使う接着剤としては、プロセス中で使われる薬液や熱への耐性、裏面研削時にかかるストレスから貼り合わせ面に形成されたパターンを保護するための硬さ、剥離したときに表面に残渣が残らないものから適宜選択して使用するのが好ましい。本発明に於いて使用される接着剤としては、半導体分野、電気・電子部品分野で通常使用されている接着剤の中から適宜選択することが出来る。本発明に於いて、接着剤として好ましく使用されものとしては、熱硬化性、光硬化性、一成分系、2成分系、水性、溶剤性、等のものが挙げられるが、特に好ましいのは半導体製造分野で使用される接着液、接着剤シート・フィルムである。特に、硬化後、減圧下において離脱ガスが発生しないか、或いは、少なくとも許容範囲も含めたプロセス温度付近の温度以下の減圧下において離脱ガスが発生しないものから選択するのが望ましい。本発明においては、接着剤を用いて2つの基体を貼りあわせる他、両面接着性のシート・フィルムを用いて貼りあわせても良い。本発明において、2つの基体の貼り合わせに使用されるテープ・シート・接着剤は、前述の条件の他、高真空状態と処理で発生する熱に加え、それぞれの工程で行なわれる洗浄処理など物理的・化学的に過酷な条件にも変質や性能劣化を起こさない特性を有し、そして最終的に2つの基体を剥離する系の場合は、2つの基体を容易に剥離することができる特性を有するのが望ましい。その様なものは、アクリス樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、シリコーン系接着剤の中から目的に応じて具体的に個別選択される。シリコーン系接着剤に於いては、二液形付加硬化型の接着剤が硬化速度も速く遊離ガスの発生もないので好ましい。In the step (c), the
In the case of a glass substrate, it is desirable to use a sodium (Na) -less glass plate in consideration of diffusion of sodium (Na) into the device region. In the case where a sodium (Na) -containing glass plate such as cheap blue plate glass is used from the viewpoint of cost or the like, it is preferable to previously provide a sodium (Na) diffusion preventing film on the surface of the sodium (Na) -containing glass plate. . As the adhesive used for bonding the substrates, an adhesive of an appropriate material is selected and used in accordance with the material of the substrate used.
Adhesives that are appropriately selected and used in the present invention include temperature and pressure reduction during the manufacturing process, types of chemicals such as etching solution used, and the second substrate is peeled off after a predetermined process. Whether or not to do so is selected as appropriate according to the purpose. In particular, adhesives used in TB / DB include resistance to chemicals and heat used in the process, hardness to protect the pattern formed on the bonded surface from stress applied during back grinding, and when peeled It is preferable to use it by appropriately selecting from those that do not leave a residue on the surface. The adhesive used in the present invention can be appropriately selected from adhesives usually used in the semiconductor field and electrical / electronic parts field. In the present invention, examples of the adhesive preferably used include thermosetting, photocurable, one-component, two-component, aqueous, and solvent-based ones, and particularly preferable is a semiconductor. It is an adhesive liquid and an adhesive sheet / film used in the manufacturing field. In particular, it is desirable to select from those in which no release gas is generated under reduced pressure after curing, or in which release gas is not generated under reduced pressure below the temperature around the process temperature including at least the allowable range. In the present invention, two substrates may be bonded together using an adhesive, or may be bonded using a double-sided adhesive sheet / film. In the present invention, the tape / sheet / adhesive used for bonding the two substrates, in addition to the above-mentioned conditions, in addition to the high vacuum state and the heat generated in the process, the physical treatment such as the cleaning process performed in each process. In the case of a system that does not cause alteration or performance deterioration even under severely and chemically severe conditions, and in the case of a system that finally peels off two substrates, it has characteristics that can easily peel off two substrates. It is desirable to have. Such materials are specifically selected from the Acris resin adhesive, urethane resin adhesive, epoxy resin adhesive, and silicone adhesive depending on the purpose. In the case of silicone adhesives, a two-component addition-curing adhesive is preferable because it has a high curing rate and does not generate free gas.
又、基体806の所定の除去部分を除去する際、工程(c)及び工程(d)に於いて、第一の基体800は、デバイス領域804の設けられている側に対して裏側部分が所定厚みになるように除去される。
除去部分は、生産効率を上げるためにCMPなどの研削速度の速い物理研磨で削除する部分(除去部分)810、ウエトエッチングでデリケートに除去する必要のある部分(除去部分)811に分かれる
残存部分812は、物理研磨で貫通電極部808が損傷を受けないような厚みで物理研磨から残される。Further, when removing a predetermined removal portion of the
In order to increase the production efficiency, the removed portion is a remaining
工程(e)に於いては、本発明若しくはその主要部に関わる構成条件に従ってウエットエッチングが適用されて貫通電極部808の一部が露出されて露出部802が形成される。
In step (e), wet etching is applied in accordance with the present invention or the structural conditions relating to the main part thereof to expose a part of the through
工程(f)に於いては, 後の工程(g)に於いて貫通電極801のトップを露出させる際に、第一の基体800の表面が露出していると、貫通電極801のトップが露出した際、第一の基体800の表面と貫通電極801の露出表面813との間に電位差が生じることがある。その電位差が生じると、貫通電極801の露出表面でエロージョンが起こり、貫通電極801が損傷を受ける。又、CMPで貫通電極801の表面を露出させる際に、貫通電極形成材料の切削残渣が第一の基体800内部に拡散することもあり、デバイス不良の原因になる。これらの点を防止するために、工程(f)で保護膜812を設ける。保護膜812は電気絶縁性であるのが好ましい。保護膜812形成用電気絶縁性材料としては、例えば、TEOS−SiO2,SiCN,SiON,SiOCN,Si3N4などが好ましいものとして挙げられる。これらの材料の膜は、CVD法やスパッタ法で成膜される。In the step (f), when the top of the through
工程(f)で保護膜812を設けた後、CMPにより、貫通電極部808のトップ領域の一部を除去して表面814を露出させる(「工程(g)」)(図8G参照)。
貫通電極部808の間の凹部819及び貫通電極部の配列領域の外側の基体800の露出表面は、そのままにしておいても良いが、場合によっては、絶縁性の樹脂等で表面814と同一面になるように埋設することが好ましい。その後、必要に応じて、接着層805を溶解などして除去し、第二の其体806を分離する。After providing the
The recessed
本発明において、TB/DBに使われる好ましい技術の一つは、「ZoneBONDTM(Brewer Science Inc.のTM)」技術である。「ZoneBONDTM」技術では、剥離するときに薬液で溶かすタイプの接着剤を使い、剥離工程の後に必ず基体洗浄を行う。第一の基体800の表面に形成されたバンプなどの構造の周りに残渣を残さないためである。薬液で除去するタイプの接着剤の場合、より硬い樹脂を使うことができるので、薄化された第一の基体800の機械強度をより高めることが出来る。接着剤は、剥離時に弱い力でも剥がしやすくするために基体中央部を低密着層とするのが望ましい。ただし、基体全面を低密着にすると研削による外周部の不良につながるので、外周部は中央部より強く密着させるのが好ましい。このように基体の中央部と外周部とで密着強度を変えること、外周部の接着剤を薬液で溶かすことにより、中央部の低密着層を弱い力で機械的に剥離できる。又、第二の基体の外周部に薬液浸透用の細孔を設けておくと薬液の接着層への浸透を加速し生産効率を飛躍的に向上させることが出来る。In the present invention, one of the preferred technologies used for TB / DB is the “ZoneBOND ™ ( TM from Brewer Science Inc.)” technology. The “ZoneBOND ™ ” technology uses a type of adhesive that dissolves with chemicals when peeling, and always cleans the substrate after the peeling process. This is because no residue is left around a structure such as a bump formed on the surface of the
次に、工程(d)、工程(e)において、除去部分811をウエットエッチングで除去する場合の本発明の特徴につて、図8H、図8Iを参照にしながら記述する。
図8Hは、図8Eの工程図と同じ状態を示すものである。
図8Iは、図8Hの模式的上面図である。Next, the features of the present invention when the removed
FIG. 8H shows the same state as the process diagram of FIG. 8E.
FIG. 8I is a schematic top view of FIG. 8H.
本発明の特徴の一つは、被エッチング部材815の被エッチング部をウエットエッチングでエッチングする際、
S0:エッチング液が付与される被エッチング部材の表面の面積
Se:前記被エッチング部の被エッチング面の総面積
Sue(n):n番目の非エッチング面の面積
Sue:前記被エッチング部材の非エッチング面の総面積(「=ΣSue(n)」)
h:エッチング溝の深さ
Se・h・・・・・前記被エッチング部の体積の総和
Sue・h・・・・・前記被エッチング部材の非エッチング部の体積の総和
L(n):n番目の非エッチング面の直径
L:非エッチング面の平均直径(「=ΣL(n)/n」)
Se・h/Sue・h・・・体積総和比
と定義すると、
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングすることにある。One of the features of the present invention is that when the etched portion of the member to be etched 815 is etched by wet etching,
S 0 : Area of the surface of the member to be etched to which the etching solution is applied
Se: Total area of the etched surface of the etched portion
Sue (n): Area of the nth non-etched surface
Sue: Total area of the non-etched surface of the member to be etched (“= ΣSue (n)”)
h: Depth of etching groove
Se · h: Total volume of the etched part
Sue · h: Total volume of the non-etched part of the member to be etched
L (n): Diameter of the nth non-etched surface
L: Average diameter of the non-etched surface (“= ΣL (n) / n”)
Se ・ h / Sue ・ h ・ ・ ・ Volume sum ratio
Defined as
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
This is to satisfy the above relationship and perform etching.
被エッチング部材815としては、例えば、デバイスがその表層部に設けられて多数のデバイスチップが作りこまれたSi(シリコン)ウェハー(例えば、第一の基体800)、或いは、ダイシングで切り出されたデバイスチップである。
その他、複数のMEMSデバイスが作り込まれている基体、或いはMEMSデバイスチップ等も該当する。図8Iには、便宜上、簡便に3x3個の貫通電極部808が記載されてあるが、一般化するために、以後、その一つの貫通電極部808を、n番目の貫通電極部と呼ぶことにする。n番目の貫通電極部808nのトップ表面(n番目の非エッチング面)の面積Sue(n)形状は、図8Iにおいては、円形を示してあるが、本発明では、円形に限定されるものではなく、矩形、正四角、楕円など所望に従って任意形状とされる。又、全ての貫通電極部808のトップ表面の形状及び/又は面積が同一でなくても差支えない。As the member to be etched 815, for example, a Si (silicon) wafer (for example, the first base body 800) in which a device is provided on the surface layer portion and a large number of device chips are formed, or a device cut out by dicing Chip.
In addition, a substrate in which a plurality of MEMS devices are built, a MEMS device chip, or the like also corresponds. In FIG. 8I, for convenience, 3 × 3 through
本発明においては、貫通電極部808nの非エッチング面が円形状の場合は、その直径が直径L(n)であり、非円形状の場合は、非円形状の面積を円の面積に換算して、その面積の円の直径を直径L(n)と見做す。被エッチング部材の表面の面積S0は、被エッチング部材がSi(シリコン)ウェハーのようなウェハーであれば、そのウェハーのデバイスが作り込まれる表面(エッチング液が付与されてエッチングされる側の面)の面積を、被エッチング部材がデバイスチップの場合は、そのデバイスチップのエッチング液が付与されてエッチングされる側の表面の面積を指す。図8Iには、便宜上、貫通電極部808が、便宜上、3x3個のマトリックス配列した状態を示してあるが、本発明においては、貫通電極部808の配列は、これに限定されるものではなく、規則的配列でも不規則的配列でも、或いはランダム配列でも差支えない。In the present invention, when the non-etched surface of the through
以上のような工程を経て作成されたLSIデバイス部品を積層して3D集積化LSIデバイスを作成する。その一例が、図8Jに示される。図8Jは、2つのLSIデバイス部品(817、818)を積層して形成した3D集積化LSIデバイス816の好適な一例を説明するための模式的説明図である。
A 3D integrated LSI device is created by laminating LSI device components created through the above-described processes. An example is shown in FIG. 8J. FIG. 8J is a schematic explanatory diagram for explaining a preferred example of a 3D integrated
工程(g)を経て作成された第一のLSIデバイス部品817と第二のLSIデバイス部品818は、対応する貫通電極同士が電気的に直接接合するように積層されて3D集積化LSIデバイス8164が形成される(接合面819)。
対応する貫通電極同士を電気的に直接接合するには、例えば、対応する貫通電極の接合面を対面するようにLSIデバイス部品を積層し、次いで、適度な圧力をかけた状態で適度な温度の熱雰囲気に適度な時間晒すと対応する貫通電極同士が密着接合する。この密着接合は、貫通電極の材料が同じであればより効果的より確実に行える。The first
In order to directly bond the corresponding through electrodes to each other, for example, the LSI device components are stacked so that the bonding surfaces of the corresponding through electrodes face each other, and then, the appropriate temperature is applied while applying an appropriate pressure. When exposed to a thermal atmosphere for an appropriate period of time, the corresponding through electrodes are in close contact with each other. This tight bonding can be performed more effectively and reliably if the material of the through electrode is the same.
本発明において、体積総和比(Se・h/Sue・h)は、通常、前記範囲とするのが望ましい。その理由は、「(a)」、若しくは、「(b)」の条件から外れると、本発明の期待される効果が得られなくなるからである。
体積総和比(Se・h/Sue・h)は、
(c)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、好ましくは100、より好ましくは50、最適には10、
(d)h≦5μmの場合は、
好ましくは、0<Se・h/Sue・h≦500、
より好ましくは、0<Se/Sue≦300、
最適には、0<Se・h/Sue・h≦100
であるのが望ましい。
「h/L」と「h/L(n)」の値は、前記の様に「1」以上であることが好ましい。
「h/L」と「h/L(n)」の値が「1」未満だと、本発明の効果が期待されない場合が生ずる。
「h/L」と「h/L(n)」の値は、より好ましくは、「1.5」以上、最適には、「2.0」以上とするのが望ましい。In the present invention, the volume sum ratio (Se · h / Sue · h) is usually preferably in the above range. The reason is that if the condition of “(a)” or “(b)” is not satisfied, the expected effect of the present invention cannot be obtained.
The volume sum ratio (Se · h / Sue · h) is
(C) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h, and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is preferably 100, more preferably 50, optimally 10,
(D) When h ≦ 5 μm,
Preferably, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 500,
More preferably, 0 <Se / Sue ≦ 300,
Optimally, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 100
It is desirable that
The values of “h / L” and “h / L (n)” are preferably “1” or more as described above.
If the values of “h / L” and “h / L (n)” are less than “1”, the effect of the present invention may not be expected.
The values of “h / L” and “h / L (n)” are more preferably “1.5” or more, and most preferably “2.0” or more.
本発明において使用されるエッチング液としては、好ましくは、エッチングの選択比が大きい薬液が望ましい。その様な薬液としては、貫通電極の露出部の露出高さにもよるが、通常、選択比が50倍以上、好ましくは100倍以上、より好ましくは150倍以上、最適には200倍以上ある薬液が望ましい。
具体的には、例えば、Si基体、SOI基体などのトランジスタなどの半導体デバイスを作り込む半導体領域がシリコン(Si)、若しくはシリコン(Si)を主体に構成されている基体或いはデバイスチップの場合は、好適な例として以下の薬液が挙げられる。
(1)アルカリ薬液
(A)主剤
KOH (水酸化カリウム)
NaOH (水酸化ナトリウム)
TMAH (4 メチル水酸化アンモニウム)
EDP(エチレンジアミン・ピロカテコール)
N2H4・H2O(水和ヒドラジン)
NH3 + H2O(アンモニア水)
のいずれか1種類以上
(B)添加剤
NH2OH ヒドロキシルアミン
IPA 2プロパノール
主剤(A)にいずれか1種類以上の添加剤(B)を添加してもよい。
(2)酸薬液
(C)主剤
HNO3+HF (硝酸+フッ酸)
(D)添加剤
NH4F (フッ化アンモニウム)
CH3COOH (酢酸)
H2SO4 (硫酸)
HCl (塩酸)
H2O2 (過酸化水素)
H3PO4 (りん酸)
EG (エチレングリコール)
DEG (ジエチレングリコール)
主剤(C)にいずれか1種類以上の添加剤(D)を添加してもよい。
As the etching solution used in the present invention, a chemical solution having a high etching selectivity is desirable. Such a chemical solution usually has a selection ratio of 50 times or more, preferably 100 times or more, more preferably 150 times or more, and most preferably 200 times or more, depending on the exposed height of the exposed portion of the through electrode. A chemical is desirable.
Specifically, for example, in the case of a substrate or device chip in which a semiconductor region in which a semiconductor device such as a transistor such as a Si substrate or an SOI substrate is formed is mainly composed of silicon (Si) or silicon (Si), Preferable examples include the following chemical solutions.
(1) Alkaline chemicals (A) Main agent
KOH (potassium hydroxide)
NaOH (sodium hydroxide)
TMAH (4 methyl ammonium hydroxide)
EDP (ethylenediamine pyrocatechol)
N 2 H 4・ H 2 O (hydrazine hydrate)
NH 3 + H 2 O (ammonia water)
Any one or more of (B) additive
NH 2 OH hydroxylamine
IPA 2-propanol
Any one or more additives (B) may be added to the main agent (A).
(2) Acid chemical solution (C) Main agent
HNO 3 + HF (nitric acid + hydrofluoric acid)
(D) Additive
NH 4 F (ammonium fluoride)
CH 3 COOH (acetic acid)
H 2 SO 4 (sulfuric acid)
HCl (hydrochloric acid)
H 2 O 2 (hydrogen peroxide)
H 3 PO 4 (phosphoric acid)
EG (ethylene glycol)
DEG (diethylene glycol)
Any one or more additives (D) may be added to the main agent (C).
本発明において、ストップ層803を構成する膜は、基体或いはデバイスチップの材質にもよるが、基体或いはデバイスチップとのエッチングの選択比が大きいが好ましく使用される。
具体的には、例えば、Si基体、SOI基体などのトランジスタなどの半導体デバイスを作り込む半導体領域がシリコン(Si)、若しくはシリコン(Si)を主体に構成されている基体或いはデバイスチップの場合は、以下の材質の膜が好ましいものとして挙げられる。
(A)SiOX(0<X≦2)膜 (酸化シリコン)
作成方法:
熱酸化、プラズマ酸化、TEOSなどを原料としたCVD(LPCVD、プラズマCVD など)、スパッタ
SiO2の化学量論組成のものが最適である。
(B)SiXNY膜(窒化シリコン)
作成方法:
熱窒化、プラズマ窒化、CVD(LPCVD、プラズマCVDなど)、スパッタ
Si3N4の化学量論組成のものが最適である。
(C)SiON膜(酸化窒化シリコン)
作成方法:
プラズマCVD、LPCVDなど
(D)SiCN膜(炭化窒化シリコン)
作成方法、プラズマCVD、LPCVDなど
(E)SiC膜 (炭化シリコン)
作成方法:
プラズマCVD、LPCVDなど
(F)AlN膜 (アルミナイトライド膜)
作成方法:
スパッタ、陽極酸化など
尚、後工程(デバイスを作成した後)にTSVを形成する場合には、 配線にCu等の比較的融点の低い金属を使用する場合は、配線が溶けるおそれがあるため、好ましくは、400℃以下のプロセスを適用することが望ましい。In the present invention, although the film constituting the
Specifically, for example, in the case of a substrate or device chip in which a semiconductor region in which a semiconductor device such as a transistor such as a Si substrate or an SOI substrate is formed is mainly composed of silicon (Si) or silicon (Si), The following materials are preferable.
(A) SiO x (0 <X ≦ 2) film (silicon oxide)
How to make:
CVD (LPCVD, plasma CVD, etc.), sputtering using thermal oxidation, plasma oxidation, TEOS, etc. as raw materials
A SiO 2 stoichiometric composition is optimal.
(B) Si X N Y film (silicon nitride)
How to make:
Thermal nitriding, plasma nitriding, CVD (LPCVD, plasma CVD, etc.), sputtering
A Si 3 N 4 stoichiometric composition is optimal.
(C) SiON film (silicon oxynitride)
How to make:
Plasma CVD, LPCVD, etc.
(D) SiCN film (silicon carbonitride)
Creation method, plasma CVD, LPCVD, etc.
(E) SiC film (silicon carbide)
How to make:
Plasma CVD, LPCVD, etc.
(F) AlN film (aluminum nitride film)
How to make:
Sputtering, anodizing, etc.
In addition, when TSV is formed in the post-process (after the device is created), when using a metal having a relatively low melting point such as Cu for the wiring, the wiring may be melted. It is desirable to apply the following process.
エッチングの選択比の好適な例を表1に示す。
表1
各種STOP膜の選択比(Siのエッチングレートを1とした時)
薬液1:HNO3 28% HF 30% Siのエッチングレート約1000μm/min
薬液2:KOH24% HDA10% Siのエッチングレート約3μm/min
薬液3:TMAH10% HDA10% Siのエッチングレート約1μm/min
注)∞とは選択比が大きすぎて測定ができないことを示す(選択比50000以上)Table 1 shows preferable examples of the etching selectivity.
Table 1
Selection ratio of various STOP films (when Si etching rate is 1)
Chemical solution 1: Etching rate of HNO 3 28
Chemical solution 2: KOH24% HDA10% Si etching rate approx. 3μm / min
Chemical solution 3: TMAH 10
Note) “∞” indicates that the selection ratio is too large to be measured (selection ratio of 50000 or more).
更に、本発明においては、その効果をより一層引き出すには、貫通電極部の配列密度(AD)は、100個/mm2以上であるのが望ましい。より望ましくは、500個/mm2以上、最適には、800個/mm2以上であるのが望ましい。更には、貫通電極の大きさや配列の仕方、配列密度、配列位置によっては、エリアペナルティ(AP)が、特定されるのが好ましい。特に、貫通電極部の配列領域の外側の基体800の露出表面が樹脂等で埋設されてない場合は、積層されるLSIデバイスの安定固定のために、エリアペナルティ(AP)を特定するのが好ましい。ここで、エリアペナルティ(AP)とは、第一の基体800に貫通電極を設けることにより、第一の基体の露出している表面(貫通電極が設けられている側の面の)の面積(「Se]に相当する)が、貫通電極部808の露出している上面の面積(「Sue(n)」に相当する)の総面積(「Sue]に相当する)に対してどの程度の割合かを表す数値である。
一般には、%表示である(「(Se/Sue)X100=Se/(S0-Se)X100」)。
本発明においては、%表表示ではなく、比で表示する。
本発明において、エリアペナルティ(AP)は、
(a)「Se/Sue」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se/Sue」の上限は、好ましくは100、より好ましくは50、最適には10、
(b)h≦5μmの場合は、
好ましくは、0<Se/Sue≦500、
より好ましくは、0<Se/Sue≦300、
最適には、0<Se/Sue≦100
と特定されるのが望ましい。Furthermore, in the present invention, in order to further bring out the effect, it is desirable that the array density (AD) of the through electrode portions is 100 / mm 2 or more. More desirably, it is 500 pieces / mm 2 or more, and most desirably 800 pieces / mm 2 or more. Furthermore, it is preferable that the area penalty (AP) is specified depending on the size, arrangement method, arrangement density, and arrangement position of the through electrodes. In particular, when the exposed surface of the
Generally, it is expressed in% (“(Se / Sue) X100 = Se / (S0−Se) X100”).
In the present invention, it is displayed as a ratio, not as a% table.
In the present invention, the area penalty (AP) is
(A) When the lower limit of “Se / Sue” is “1”, 5 μm <h, and the upper limit of “Se / Sue” is preferably 100, more preferably 50, optimally 10,
(B) When h ≦ 5μm,
Preferably, 0 <Se / Sue ≦ 500,
More preferably, 0 <Se / Sue ≦ 300,
Optimally, 0 <Se / Sue ≦ 100
It is desirable to be specified.
図2は、本発明を具現化するための好適な製造システムの一例を説明するための模式的構成図である。図3は、図2に示す製造ラインの一部の模式的構成図である。図2、3において、200は処理システム、201は減圧処理チャンバー(室)、202は被処理体設置テーブル、202−1は被処理体設置テーブル用の回転軸体、203は被処理体、204は雰囲気ガス供給ライン、205は処理(薬)液供給ライン、206は回収フード、207は減圧廃液タンク、208は大気若しくはN2供給ライン、209は排液ライン、210は回収ライン、211,212は排気ライン、213は排気ポンプ、214〜221はバルプ、222は処理液用の供給量可変ノズル、301はスピナー、302は薬莢、および、303はアルミフレームを示す。FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining an example of a suitable manufacturing system for embodying the present invention. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a part of the production line shown in FIG. 2 and 3,
処理システム200は、減圧処理チャンバー(室)201、減圧廃液タンク207を備えており、これらの内部は、排気ポンプ213により所定値に減圧される構成になっている。減圧処理チャンバー(室)201には、外部より、雰囲気ガス供給ライン204を介してN2などの雰囲気ガスが、処理液供給ライン205を介して処理(薬)液が、所定のタイムミングと所定量で夫々供給される。雰囲気ガス供給ライン204の途中には、流量調整機能を備えた開閉バルブが設けられている。減圧処理チャンバー201内には、被処理体設置テーブル202が被処理体設置テーブル用の回転軸体201−1に固定されて設置されている。被処理体設置テーブル202上には、被処理体203が設置される。雰囲気ガス供給ライン204を介して減圧処理チャンバー201内に供給された雰囲気ガスは矢印Aで示す様に、回収フード206を通じて、処理液供給ライン205を介して供給された処理は、矢印Bで示す様に、回収フード206を通じて、夫々回収ライン210から減圧廃液タンク207内に回収される。回収ライン210の途中には、開閉バルブ217が設けてある。The
減圧廃液タンク207には、供給ライン208、排気ライン211が結合されている。供給ライン208は、大気若しくはN2用の供給ラインである。減圧廃液タンク207内の廃液223は、排液ライン209を介して減圧廃液タンク207外に放出される。減圧廃液タンク207内は、必要に応じて供給ライン208から大気若しくはN2を供給して一気圧に戻すことができる。供給ライン208の途中には、開閉バルブ215が設けてある。又、排液ライン209の途中には、開閉バルブ216が設けてある。減圧処理チャンバー201は、排気ライン212を介して、廃液タンク207は、排気ライン211を介して、夫々ポンプ213により減圧にされる。排気ライン211の途中には、バルブ218、219が、排気ライン212の途中には、バルブ220、221が、夫々設置されてある。バルブ219、221は、流量可変機構を備えた開閉バルブである。排気ポンプ213は水分に耐性のあるポンプで、例えば、ダイヤフラム型ケミカルドライ真空ポンプ、具体的には、DTC−120(ULVAC製)が好ましく採用される。A
処理チャンバー201と廃液タンク207は図4に示す様に、例えばアルミ製のフレーム303に取り付けられている。フレーム303には、回転軸体202−1を回転させるために設けたスピナー301も取り付けられてある。処理(薬)液供給ライン205の上流端には処理液が貯蓄されてある薬莢302が接続されている。
As shown in FIG. 4, the
図4は、薬莢302内部に備える処理(薬)液供給系の好適な構成を説明するための模式的説明図である。図4において、400は窒素圧送方式処理(薬)液供給系、401はキャニスター、402は処理液供給ライン、403,411はストップバルブ、404は流量調節バルブ、405は流量計、406はミストトラップ、407,408は窒素ガス供給ライン、409はベント(排気)バルブ、410は分流継手、412はレギュレーター、413は継手、および、414,415はクイックコネクターを示す。
FIG. 4 is a schematic explanatory view for explaining a preferred configuration of a processing (medicine) liquid supply system provided in the
窒素圧送方式の処理(薬)液供給系400は、キャニスター401には、継手413を介して上流側に3/8インチラインと下流側に1/4インチラインが設けてある処理液供給ライン402がクイックコネクター414を介して、1/4インチの窒素ガス供給ライン407がクイックコネクター415を介して、夫々接続されている。処理液供給ライン402の途中には、ストップバルブ403、流量調節バル404、流量計405が設けてある。そして、処理液供給ライン402のストップバルブ403側の下流部分は、処理液供給ライン205に繋がっている。窒素ガス供給ライン407の途中には、ベント(排気)バルブ409、分流継手410が設けてある。ベント(排気)バルブ409は、キャニスター401内と窒素ガス供給ライン407内の窒素ガスを外部に排気するためのものである。窒素ガス供給ライン407の下流側は、ミストトラッップ406内に挿入されてある。窒素ガスは、レギュレーター412、ストップバルブ411、窒素ガス供給ライン408を通じてミストトラッップ406内に導入される。ミストトラッップ406は、処理液が上流側に逆流するのを防止するために設けてある。
A processing (chemical)
図5は、減圧廃液タ207の模式的構成図である。図5において、501はドレイン用のフランジ、502は減圧用のフランジ、503は廃液導入用のフランジ、504はガス導入用のフランジ、505は真空計、506は流量計、および、507は液位観察用窓を示す。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the vacuum
減圧廃液タ207には、ドレイン用のフランジ501を介して排液ライン209が、減圧用のフランジ502を介して排液ライン211が、廃液導入用のフランジ503を介して回収ライン210が、フランジ504を介して供給ライン208が接続されている。真空計505は、廃液タンク207内の圧力を測定するものである。廃液タンク207の上部には、廃液タンク207内の廃液の水位を観察するために耐は廃液用の透明部材で構成された液位観察用窓504が設けてある。
The vacuum
図6は、別の好適な処理チャンバーを説明するための模式的構成図である。図6において、600は減圧処理チャンバー、601はチャンバー構成体、602は上蓋、603は被処理体設置用のステージ、604は回転軸体、605は磁性流体シール、606は特殊処理(薬)液供給ライン、607はオゾン水供給ライン、608は超純水供給ライン、609,610,611,618は流量計、612,613,614,617,621,624はバルブ、615はガス導入ライン、619はガス排出ライン、616,620,623はフランジ、622は廃液ライン、625は観察用窓(625−1,625−2)、および、626は真空計を示す。 FIG. 6 is a schematic configuration diagram for explaining another suitable processing chamber. In FIG. 6, 600 is a decompression processing chamber, 601 is a chamber structure, 602 is an upper lid, 603 is a stage for setting the object to be processed, 604 is a rotating shaft body, 605 is a magnetic fluid seal, and 606 is a special processing (medicine) solution. Supply line, 607 is ozone water supply line, 608 is ultrapure water supply line, 609, 610, 611 and 618 are flowmeters, 612, 613, 614, 617, 621 and 624 are valves, 615 is a gas introduction line, 619 Is a gas discharge line, 616, 620, and 623 are flanges, 622 is a waste liquid line, 625 is an observation window (625-1, 625-2), and 626 is a vacuum gauge.
図6に示す減圧処理チャンバー600が、図2に示す減圧処理チャンバー201と異なる点は、特殊処理(薬)液供給ライン606、オゾン水供給ライン607、超純水供給ライン608の3本の供給ラインを備えていることである。その他は、もう一つの異なる点を除いて、減圧処理チャンバー201と構造上は基本的に変わらない。もう一つの異なる点は、減圧処理チャンバー600に、ガス導入ライン615、ガス排出ライン619が取り付けてあることである。ガス導入ライン615を通じて減圧処理チャンバー600内の雰囲気ガスが導入される。ガス導入ライン615は、フランジ616により減圧処理チャンバー600に取り付けられている。ガス導入ライン615の途中には、開閉用のバルブ617、流量計618が設けてある。ガス排出ライン619は、減圧用のフランジ620により減圧処理チャンバー600に取り付けられている。ガス排出ライン615の途中には、開閉用のバルブ621が設けてある。ガス排出ライン615の下流側は、真空ポンプ213と同様のポンプ(不図示)に接続されている。減圧処理チャンバー600は、チャンバー構成体601と上蓋602で内部が減圧状態に保持されるように構成される。上蓋602には、チャンバー600内部を観察するための2つの観察用窓625−1,625−2が設けてある。減圧処理チャンバー600の内部には、被処理体が設置される被処理体設置用のステージ603が設けられてある。ステージ603には、ステージ603を回転させるための回転軸体604が取り外し可能な状態で固設されている。回転軸体604は、磁性流体シール605でシールされて減圧処理チャンバー600の外部に設置されているスピナーの回転軸体に接合されている。特殊処理(薬)液供給ライン606の途中には、流量計609、バルブ612が設けてある。オゾン水供給ライン607の途中には、流量計610、バルブ613が設けてある。超純水供給ライン608の途中には、流量計611、バルブ614が設けてある。減圧処理チャンバー600の底部には、廃液ライン622がフランジ623によって減圧処理チャンバー600に取り付けてある。廃液ライン622の途中には、開閉用のバルブ624が設けられてある。減圧処理チャンバー600の側面には、減圧処理チャンバー600内の圧力を測定するための真空計626が取り付けてある。
The
図7は、図6の処理チャンバー601の内壁面に設けられた窒素(N2)ガスの噴出口の配列と噴出方向を説明するための模式的上面図である。図7において、701はガス噴出内壁管、および、702はガス噴出口を示す。FIG. 7 is a schematic top view for explaining the arrangement and ejection direction of nitrogen (N 2 ) gas ejection ports provided on the inner wall surface of the
ガス導入ライン615に結合されたガス噴出内壁管701が減圧処理チャンバー600の内壁に取り付けてある。ガス噴出内壁管701には、減圧処理チャンバー600の内空間の中心軸に噴出し方向が向けられているガス噴出口702が所定数設けてある。ガス噴出口702の噴出し径と個数は、所定のガス噴出し流速になるように設計される。
A gas ejection
本発明においては、ガス噴出口702からのガス噴出(吹き出し)流速は、ガスの噴出によって処理チャンバー内でなるべく撹拌作用あるいは乱流作用が起きないように予め適宜設計時に決められるが、より正確にはガス噴出の予備実験において最適値を決定するのが望ましい。ガス噴出による撹拌作用あるいは乱流作用の程度は、ガス排気速度にも依存し、本発明においては、好ましくは、0.1〜5.0m/sec、より好ましくは、0.5〜3.0m/sec、最適には2.0m/sec前後とするのが望ましい。例えば、直径2mmの噴出口702を図示の様に20個半円周上に設ける場合は、減圧処理チャンバー600内に200cc/minの量でN2ガスを流すのが望ましい。この際のN2ガスの流速は、2.0m/secである。本発明においては、処理液は、気体の吸収能を高めるために予め十分脱気しておくのが好ましい。更に、処理液供給用のラインは、酸素透過性を抑制してある樹脂製の積層チューブ(ニチアス株式会社製)を使用するのが望ましい。これまでの説明においては、雰囲気ガスとして、N2ガスまたは大気ガスを例示的に挙げて説明してきたが、これらのガスに代えて、CO2ガスを使用すれば、処理液への溶解量を増すことが出来るので好ましい。In the present invention, the gas jetting (blowing) flow rate from the
図9は、水の飽和蒸気圧曲線を示すグラフである。横軸は、温度(℃)、縦軸は、圧力(Torr)を示すものである。本発明においては、処理チャンバー内を減圧にして処理液を導入するが、その減圧の程度は、処理液の沸騰を避けるために30Torrを上限とするのが望ましい。減圧下で処理液を被処理基体表面上に供給した後加圧すれば、譬えホール内に気泡が残留していたとしても、気泡の体積が加圧により縮小しホールより抜け易くなるので望ましい。例えば、30Torrの減圧から760Torrまで加圧すると、気泡の体積は約1/25になる。従って、本発明においては、減圧して処理液を充分に供給し、その後で加圧するのも好ましい態様である。さらに、この減圧と加圧は、繰り返し行ってもよい。 FIG. 9 is a graph showing a saturated vapor pressure curve of water. The horizontal axis indicates temperature (° C.), and the vertical axis indicates pressure (Torr). In the present invention, the processing solution is introduced while reducing the pressure in the processing chamber. The degree of the pressure reduction is preferably set to 30 Torr in order to avoid boiling of the processing solution. If pressure is applied after supplying the treatment liquid onto the surface of the substrate to be treated under reduced pressure, even if bubbles remain in the tail hole, it is desirable because the volume of the bubble is reduced by pressurization and easily escapes from the hole. For example, when the pressure is increased from 30 Torr to 760 Torr, the volume of the bubbles becomes about 1/25. Therefore, in the present invention, it is also a preferred embodiment that the processing liquid is sufficiently supplied after depressurization and then pressurized. Furthermore, this pressure reduction and pressurization may be repeated.
以上、本発明について具体的に説明してきたが、本発明の技術は、TSVに限らず、高アスペクト比ホールを必要とする技術であれば、例えば、MEMSなどの技術分野にも適用可能である。 Although the present invention has been specifically described above, the technology of the present invention is not limited to TSV, and can be applied to technical fields such as MEMS as long as it requires a high aspect ratio hole. .
100・・・SOI基体
101・・・Si(シリコン)半導体基板
102・・・SiO2(酸化シリコン)層
103・・・Si層(103−1,103−2)
104・・・ホール
105・・・気泡
106・・・処理液
107・・・気液界面
108・・・内側壁面(108−1,108−2)
109・・・内底壁面
110・・・開口
200・・・処理システム
201・・・減圧処理チャンバー(室)
202・・・被処理体設置テーブル
202−1・・・被処理体設置テーブル用の回転軸体
203・・・被処理体
204・・・雰囲気ガス供給ライン
205・・・処理(薬)液供給ライン
206・・・回収フード
207・・・減圧廃液タンク
208・・・大気若しくはN2供給ライン
209・・・排液ライン
210・・・回収ライン
211、212・・・排気ライン
213・・・排気ポンプ
214、215,216,217,218,219,220、221・・・バルプ
222・・・処理液用の供給量可変ノズル
301・・・スピナー
302・・・薬莢
303・・・アルミフレーム
400・・・窒素圧送方式処理(薬)液供給系
401・・・キャニスター
402・・・処理液供給ライン
403、411・・・ストップバルブ
404・・・流量調節バルブ
405・・・流量計
406・・・ミストトラップ
407、408・・・窒素ガス供給ライン
409・・・ベント(排気)バルブ
410・・・分流継手
412・・・レギュレーター
413・・・継手
414、415・・・クイックコネクター
501・・・ドレイン用のフランジ
502・・・減圧用のフランジ
503・・・廃液導入用のフランジ
504・・・ガス導入用のフランジ
505・・・真空計
506・・・流量計
507・・・液位観察用窓
600・・・減圧処理チャンバー
601・・・チャンバー構成体
602・・・上蓋
603・・・被処理体設置用のステージ
604・・・回転軸体
605・・・磁性流体シール
606・・・特殊処理(薬)液供給ライン
607・・・オゾン水供給ライン
608・・・超純水供給ライン
609,610,611,618・・・流量計
612,613,614、617、621,624・・・バルブ
615・・・ガス導入ライン
619・・・ガス排出ライン
616、620、623・・・フランジ
622・・・廃液ライン
625・・・観察用窓(625−1,625−2)
626・・・真空計
701・・・ガス噴出内壁管
702・・・ガス噴出口
800・・・第一の基体
801・・・貫通電極
802・・・露出部
803・・・ストップ層
804・・・デバイス領域
805・・・接着層
806・・・第二の基体
807・・・バリア層
808・・・貫通電極部
809・・・深孔(深溝)
810・・・除去部分
811・・・除去部分
812・・・残存部分
813・・・保護膜
814・・・露出表面
815・・・被エッチング部材(第一の基体)100 · · ·
104 ...
109 ... inner
202 ... Object to be processed installation table 202-1 ...
626...
810: removed
Claims (3)
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングすることを特徴とするエッチング方法。
上記において、以下の通りに定義する。
S0:エッチング液が付与される被エッチング部材の表面の面積
Se:前記被エッチング部の被エッチング面の総面積
Sue(n):n番目の非エッチング面の面積
Sue:前記被エッチング部材の非エッチング面の総面積(「=ΣSue(n)」)
h:エッチング溝の深さ
Se・h・・・・・前記被エッチング部の体積の総和
Sue・h・・・・・前記被エッチング部材の非エッチング部の体積の総和
L(n):n番目の非エッチング面の直径
L:非エッチング面の平均直径 In an etching method for etching a portion to be etched of a member to be etched by wet etching,
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
Features and to Rue etching method to etch satisfy the relationship.
In the above, it defines as follows.
S 0 : Area of the surface of the member to be etched to which the etching solution is applied
Se: Total area of the etched surface of the etched portion
Sue (n): Area of the nth non-etched surface
Sue: Total area of the non-etched surface of the member to be etched (“= ΣSue (n)”)
h: Depth of etching groove
Se · h: Total volume of the etched part
Sue · h: Total volume of the non-etched part of the member to be etched
L (n): Diameter of the nth non-etched surface
L: Average diameter of non-etched surface
該第一の工程を経た前記マイクロ空室に貫通電極材料を前記開口まで埋め込んで貫通電極部を形成する第二の工程、
該第二の工程を経た前記第一の基体の前記開口側に第二の基体を接合してLSIデバイスプレ部品を形成する第三の工程、
該LSIデバイスプレ部品をエッチング処理して前記貫通電極部の一部を露出させる際に、
エッチング液が付与される被エッチング部材の表面の面積(S0)
被エッチング面の総面積(Se)
n番目の非エッチング面の面積(「Sue(n)」)
非エッチング面の総面積(「=ΣSue(n)」)(「Sue(n)」)
エッチング溝の深さ(h)
前記被エッチング部の体積の総和(Se・h)
前記被エッチング部材の非エッチング部の体積の総和(Sue・h)
n番目の非エッチング面の直径(「L(n)」)
非エッチング面の平均直径(L)
とすると、
(a)「Se・h/Sue・h」の下限が、「1」の場合は、5μm<hで、且つ、 「Se・h/Sue・h」の上限は、300
(b)h≦5μmの場合は、0<Se・h/Sue・h≦800、
S0 = Se + Sue
かつ
1≦h/L
1≦h/L(n)
の関係を満たしてエッチングする第四の工程、
を備えたことを特徴とするLSIデバイス(LSID)の製造方法。 A plurality of electronic device region portions provided on the surface layer portion, a surface to which a processing solution is applied, and a micro-vacancy for forming a through electrode provided between the electronic device region portions having an opening on the surface The aspect ratio (l / r) of the micro vacancy is 5 or more, or the aspect ratio is less than 5, and V / S (V: volume of the micro vacancy, S: area of the opening) is 3 or more. A first step of processing the inner wall surface of the micro-vacancy by depressurizing a depressurizable processing space in which a first base is installed, and then introducing the processing liquid into the depressurized processing space;
A second step of forming a penetrating electrode portion by embedding a penetrating electrode material up to the opening in the micro-vacancy through the first step;
A third step of forming an LSI device pre-part by bonding a second base to the opening side of the first base through the second step;
When exposing a part of the through electrode portion by etching the LSI device pre-part,
Area of surface of member to be etched to which etchant is applied (S 0 )
Total area of the etched surface (Se)
nth non-etched surface area ("Sue (n)")
Total area of non-etched surface (“= ΣSue (n)”) (“Sue (n)”)
Etching groove depth (h)
Total volume of the etched parts (Se · h)
Total volume of non-etched parts of the member to be etched (Sue · h)
nth non-etched surface diameter ("L (n)")
Average diameter of non-etched surface (L)
Then,
(A) When the lower limit of “Se · h / Sue · h” is “1”, 5 μm <h and the upper limit of “Se · h / Sue · h” is 300
(B) When h ≦ 5 μm, 0 <Se · h / Sue · h ≦ 800,
S 0 = Se + Sue
And 1 ≦ h / L
1 ≦ h / L (n)
A fourth step of etching to satisfy the relationship of
A method for manufacturing an LSI device (LSID), comprising:
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/005182 WO2015029092A1 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Etching method, manufacturing method for lsi device, and 3d-integrated lsi device manufacturing method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5561811B1 true JP5561811B1 (en) | 2014-07-30 |
JPWO2015029092A1 JPWO2015029092A1 (en) | 2017-03-02 |
Family
ID=51417026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014504898A Expired - Fee Related JP5561811B1 (en) | 2013-09-02 | 2013-09-02 | Etching method, LSI device manufacturing method, and 3D integrated LSI device manufacturing method |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5561811B1 (en) |
TW (1) | TW201511116A (en) |
WO (1) | WO2015029092A1 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017536692A (en) * | 2014-10-31 | 2017-12-07 | ビーコ プリジション サーフェイス プロセシング エルエルシー | Apparatus and method for performing a wet etch process |
US20230159864A1 (en) * | 2020-01-28 | 2023-05-25 | Fujifilm Corporation | Treatment liquid and method for treating object to be treated |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010182734A (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and electronic equipment |
WO2010119570A1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-10-21 | 株式会社日立製作所 | Multilayer semiconductor device and method for manufacturing multilayer semiconductor device |
WO2011055825A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Etching liquid for etching silicon substrate rear surface in through silicon via process and method for manufacturing semiconductor chip having through silicon via using the etching liquid |
JP2012209480A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Disco Abrasive Syst Ltd | Processing method of electrode-embedded wafer |
-
2013
- 2013-09-02 JP JP2014504898A patent/JP5561811B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2013-09-02 WO PCT/JP2013/005182 patent/WO2015029092A1/en active Application Filing
- 2013-09-03 TW TW102131681A patent/TW201511116A/en unknown
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010182734A (en) * | 2009-02-03 | 2010-08-19 | Seiko Epson Corp | Semiconductor device, method of manufacturing the same, and electronic equipment |
WO2010119570A1 (en) * | 2009-04-17 | 2010-10-21 | 株式会社日立製作所 | Multilayer semiconductor device and method for manufacturing multilayer semiconductor device |
WO2011055825A1 (en) * | 2009-11-09 | 2011-05-12 | 三菱瓦斯化学株式会社 | Etching liquid for etching silicon substrate rear surface in through silicon via process and method for manufacturing semiconductor chip having through silicon via using the etching liquid |
JP2012209480A (en) * | 2011-03-30 | 2012-10-25 | Disco Abrasive Syst Ltd | Processing method of electrode-embedded wafer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2015029092A1 (en) | 2017-03-02 |
WO2015029092A1 (en) | 2015-03-05 |
TW201511116A (en) | 2015-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9991150B2 (en) | Procedure of processing a workpiece and an apparatus designed for the procedure | |
EP3159919B1 (en) | A procedure of processing a workpiece and an apparatus designed for the procedure | |
US20100159699A1 (en) | Sandblast etching for through semiconductor vias | |
JP5549026B1 (en) | Inner wall surface processing method for micro vacancy | |
US9209083B2 (en) | Integrated circuit manufacturing for low-profile and flexible devices | |
CN104952794B (en) | Prepare for the section of back metal | |
CN101462691B (en) | Clearance forming method for etching sacrificial layer | |
CN104485288B (en) | Manufacturing method of ultrathin glass adapter plate | |
TW201724449A (en) | Semiconductor device and method for manufacturing same | |
JP2018171911A (en) | Substrate junction body, method for manufacturing substrate junction body, liquid discharge head, and method for manufacturing liquid discharge head | |
JP5561811B1 (en) | Etching method, LSI device manufacturing method, and 3D integrated LSI device manufacturing method | |
JP6313189B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
CN104143526B (en) | Through-silicon-via construction manufacturing method | |
JP2009259876A (en) | Semiconductor device and manufacturing method of same | |
JP2011151283A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
US20040241961A1 (en) | Method for processing soi substrate | |
JP2011176298A (en) | Liquid composition, method of manufacturing silicon substrate, and method of manufacturing substrate for liquid discharge head | |
JP5569831B1 (en) | Inner wall surface processing method for micro vacancy | |
US11081349B2 (en) | Method of forming film on substrate and method of manufacturing liquid ejection head | |
JP6512985B2 (en) | Silicon substrate processing method | |
JP5130740B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device and apparatus used for the method | |
JP6243802B2 (en) | Device manufacturing method | |
US20220328354A1 (en) | Methods of tsv formation for advanced packaging | |
KR101868457B1 (en) | Method for forming via hole and for manufacturing via contact with the same | |
JP2014027008A (en) | Etching method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140603 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140605 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5561811 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140807 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140808 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |