JP5967131B2

JP5967131B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP5967131B2
Application number: JP2014090645A
Authority: JP
Inventors: 剛秀松尾
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2029-10-15
Also published as: JP2014158048A

Description

本発明は半導体装置に係り、特に貫通電極を形成した半導体装置、及びこの半導体装置を搭載した回路基板、並びに電子機器に関する。

携帯電話に代表されるように、電子情報機器では、小型化・軽量化と共に機能の高度化、高速化が進んでいる。その心臓部となるＩＣにも小型化・軽量化、及び高機能化が求められると共に、短ＴＡＴ（ＴｕｒｎＡｒｏｕｎｄＴｉｍｅ）、低コスト化を含めた高付加価値化が必要となっている。

一般的にシステムＬＳＩと呼ばれているものは、製品化に時間や費用を要する。また、デバイス素子、例えばＳＡＷ（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅ）素子などとＩＣとの融合の実装領域においても、小型化・軽量化が進んでおり、システム化における対応が難しくなってきている。

これまでのシステムパッケージング技術は、ワイヤボンディング技術を用いて三次元的にチップを積層させ実装面積の低減、パッケージの軽薄短小化を図り、合わせて高機能を実現してきたが、ワイヤボンディング技術に依存したままでは、さらなる軽薄短小化、高機能化を図る事は困難とされてきた。

このような実状の下近年では、ＴＳＶ（ＴｈｒｏｕｇｈＳｉＶｉａ）と呼ばれる技術により、ＩＣを構成するシリコン基板に貫通孔を形成し、この貫通孔を利用して貫通電極を形成することにより、積層チップ間の電気的導通を図る上での配線距離を最短化し、システムパッケージの軽薄短小化を実現している。

ＴＳＶに関しては、特許文献１−４に示されるように、種々の技術が開示されている。例えば特許文献１に開示されている技術では、ドライエッチングでＳｉ基板表面に窪みを形成し、レーザビームにより貫通孔を形成し、ウエットエッチングにより貫通孔の中間部を広げるという技術が開示されている。

また、特許文献２には、Ｓｉ基板の表面からレーザビームやドライエッチングにより貫通孔を形成する際、貫通孔の側壁を一方の面の開口部から他方の面の開口部にかけて開口面積が小さくなるようなテーパ状に形成し、絶縁膜の形成を容易化する事が記載されている。

また、特許文献３には、ボッシュプロセスを利用してＳｉ基板に貫通孔を形成することで、貫通孔の側壁を垂直に形成する事が記載されている。
さらに特許文献４には、ドライエッチングによりＳｉ基板に貫通孔を形成する際、オーバーエッチングを行う事で、貫通孔の底部の幅を貫通孔の中間部よりも広くすることで、貫通孔の形成により生じる撓みに伴う電極パッドの変形による接続不良を防止する事が記載されている。

特許第３８７９８１６号公報特許第３９７０２１１号公報特開２００７−３１１５８４号公報特開２００６−１２８１７２号公報ＵＳ６１８７６８５Ｂ１号公報

上記特許文献のうち、特許文献１に開示されている技術は、貫通孔内面への絶縁膜の形成が困難となる可能性があり、また、中間部が拡大されている事により微細化による配置形態の狭ピッチ化には不向きである。これに対して特許文献２に開示されている技術は、貫通孔内面への絶縁膜の形成は容易となるが、開口部が大きいためにやはり、微細化による配置形態の狭ピッチ化には不向きである。

また、特許文献３に開示されている技術では、量産化に際してはエッチングレートのばらつき等により、貫通孔形成時のオーバーエッチングが必須となることが考えられる。この場合、特許文献４に開示されているように、貫通孔底部と絶縁膜との間に外側に向けたノッチが形成されることとなる。この絶縁膜界面部分のノッチは開口部からは影となるため、貫通孔内壁面への絶縁膜形成が困難となる。また、Ｓｉ基板の厚さばらつきやエッチングレートのばらつきによりオーバーエッチング量は変動するため、ノッチ形状を制御することが難しいという問題がある。なお、特許文献５には、ドライエッチング施工時におけるノッチの原因となる絶縁膜界面部分でのチャージをリリースする方法が提案されているが、積層チップのような張り合わせ基板では、パルス印加面と被エッチング体が同一ではないため、その効果が期待できない。

そこで本発明では、貫通電極開口部の形状を工夫することにより、電極パッドとの接続部分の面積を増やす事無く接続信頼性の向上を図り、かつ貫通孔内壁面への絶縁膜の形成を確実に行うことのできる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
第１の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の一方の面から他方の面に向けて貫通する貫通孔内に貫通電極を形成した半導体装置の製造方法であって、前記一方の面側に開口を設けたレジストマスクを形成するレジスト工程と、前記一方の面側から他方の面に向けて第１エッチングガスを用いた等方性エッチングによる溝の形成と、前記溝の側壁を保護する保護膜の形成と、を複数回繰り返す第一エッチング工程と、前記第一エッチング工程の後に、前記一方の面側から他方の面側に向けて前記第１エッチングガスよりもエッチングガスの充填量を上げることで構成される第２エッチングガスを用いた異方性エッチングをする第二エッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
［適用例１］Ｓｉ基板の一方の面から他方の面に向けて貫通する貫通孔内に貫通電極を形成した半導体装置であって、前記他方の面には絶縁膜を介して矩形状の電極パッドが設けられ、前記貫通孔の、前記一方の面側の開口部は円形であり、前記貫通孔の前記他方の面側の開口部は矩形であり、前記一方の面側の開口部の面積よりも前記他方の面側の開口部の面積を小さくしたことを特徴とする半導体装置。

このような特徴を有する半導体装置によれば、電極パッドと貫通孔側に位置する開口部（他方の面側の開口部）とが同じ矩形となる。このため、電極パッドに対する接合部の占有面積を広くとることが可能となり、接合部、すなわち他方の面側における開口部の面積を増やすことなく、貫通電極の接続信頼性を向上させることができる。また、一方の面側の開口部に対して他方の面側の開口部を狭く形成することにより、ＣＶＤなどにより貫通孔内壁面への絶縁膜を形成する場合に、一方の面側開口部から他方の面側開口部に向けて影となる箇所がなくなるため、絶縁膜の形成を確実に行うことが可能となる。

［適用例２］適用例１に記載の半導体装置であって、前記貫通電極は、前記絶縁膜を貫通し、前記電極パッドと接続されていることを特徴とする半導体装置。

［適用例３］適用例１または適用例２に記載の半導体装置であって、前記他方の面側の開口部の面積は、前記電極パッドの面積より小さいことを特徴とする半導体装置。
前記他方の面側の開口部の面積を前記電極パッドの面積より小さくしたことにより、他方の面側の開口部の位置がずれた場合であっても、貫通電極が電極パッドからずれるといった虞が無い。

［適用例４］適用例１乃至適用例３のいずれか１例に記載の半導体装置であって、前記貫通孔は、前記他方の面側の開口部に当該開口部の中心方向に向けた角錐台状の傾斜面を有することを特徴とする半導体装置。
このような傾斜面を持つことにより、貫通孔底面近傍においても絶縁膜の形成を確実なものとすることができる。

［適用例５］適用例４に記載の半導体装置であって、前記Ｓｉ基板における前記一方の面を（１００）面とし、前記傾斜面を（１１１）面としたことを特徴とする半導体装置。
このような特徴を有することにより、一方の面の開口部の形状をいかなる形状とした場合であっても、他方の面の形状を矩形とすることが可能となる。

［適用例６］適用例５に記載の半導体装置であって、前記Ｓｉ基板の縁辺と、前記他方の面に形成される矩形開口部の辺とが平行となるように前記Ｓｉ基板の結晶面を定めることを特徴とする半導体装置。
このような構成とすることにより、一方の面の開口部の形状をいかなる形状とした場合であっても、他方の面の形状を矩形とし、かつ電極パッドの辺と開口部の辺を平行に合わせることが可能となる。

［適用例７］適用例１乃至適用例６のいずれか１に記載の半導体装置を実装したことを特徴とする回路基板。

［適用例８］適用例１乃至適用例６のいずれか１に記載の半導体装置を搭載したことを特徴とする電子機器。

実施形態に係る半導体装置の特徴的構成を示す部分拡大図である。Ｓｉ基板と貫通孔および電極パッドの配置関係や形状的特徴を示す斜視図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、再配置配線層の形成を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、ガラスサポートの接合とＳｉ基板の薄型化を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、Ｓｉ基板に対するレジストマスクの形成を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、Ｓｉ基板に対する第１のエッチング工程を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、Ｓｉ基板に対する第２のエッチング工程を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、貫通孔と電極パッドを連通させる工程を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、貫通孔と一方の面に絶縁膜を形成する工程を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、貫通孔内面に形成した絶縁膜のボトムエッチングの様子を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、貫通電極と電極パッドの形成を説明するための図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第１の樹脂層の形成を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、配線パターンを形成する様子を示す図である。実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明するための図であって、第２の樹脂層の形成を示す図である。ボッシュプロセスの様子を説明する図である。実施形態に係る半導体装置を実装した回路基板を示す図である。実施形態に係る半導体装置を搭載する電子機器の一例としてのパーソナルコンピュータを示す図である。実施形態に係る半導体装置を搭載する電子機器の一例としての携帯電話を示す図である。

以下、本発明の半導体装置の製造方法に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

まず、図１を参照して本発明の半導体装置に係る第１の実施形態について説明する。なお図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の要部を示す部分拡大断面図である。

本実施形態に係る半導体装置１０は、Ｓｉ基板１２と、このＳｉ基板１２に設けられた貫通電極（以下、ＴＳＶと称す）１３、および集積回路（不図示）の能動面に形成された再配置配線層２６を基本として構成されている。

Ｓｉ基板１２は、（１００）面を主面として構成された基板であり、一方の面１４と他方の面１６を有する。一方の面１４と他方の面１６にはそれぞれ絶縁膜１８，２０が形成されている。絶縁膜１８，２０の種類は例えば酸化シリコン（ＳｉＯ_２）であれば良く、場合によっては他の絶縁材料であっても良い。

他方の面１６には、絶縁膜２０を介して電極パッド２４が形成されている。電極パッド２４の構成材料は、再配置配線層２６を構成する配線パターンに使用される金属であれば良く、例えばアルミニウム（Ａｌ）やアルミニウム合金（Ａｌ合金）、または銅（Ｃｕ）などを挙げることができる。

ＴＳＶ１３は、一方の面１４から電極パッド２４の裏面にかけて形成されている。ＴＳＶ１３は、貫通孔２１と絶縁膜２２、および導電性金属２７により構成されている。貫通孔２１はＳｉ基板１２に対し、一方の面１４に形成された絶縁膜１８の開口部から他方の面１６に形成された絶縁膜１８の開口部にかけて形成されている。他方の面１６側における貫通孔２１の開口部には、Ｓｉ基板１２の結晶面である（１１１）面（開口面に対するθ＝５４．７°）に沿った傾斜面２３が設けられている。このため貫通孔２１は、他方の面１６に形成された絶縁膜２０との境界面に、内側に凸の傾斜部１５を有する形態となる。

貫通孔２１は上述した電極パッド２４と垂直方向に重なる位置に形成され、一方の面１４に形成された絶縁膜１８から他方の面１６に形成された絶縁膜２０にかけて、貫通孔２１の内壁面に沿って絶縁膜２２が形成されている。絶縁膜２２の材料は、上述した一方の面１４と他方の面１６に形成された絶縁膜１８，２０と同様に、ＳｉＯ_２とすることができる。貫通孔２１の内壁面における絶縁膜２２の形成は、化学蒸着（ＣＶＤ：ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着法とすることが望ましい。ＣＶＤは貫通孔２１における一方の面１４側から行うため、他方の面１６側の開口部にＳｉ基板１２の結晶面に沿った傾斜面２３を形成したことにより、微小狭隘な貫通孔２１における他方の面１６側の開口部近傍においても、確実に絶縁膜２２を形成することが可能となる。

貫通孔２１の内部に形成された絶縁膜２２の内側には、導電性金属２７が配置されている。導電性金属２７は、一方の面１４側の開口部では、絶縁膜１８を介して電極パッド２８を形成し、実装側電極を構成するためのパターンの基点を構成する。一方、他方の面１６側の開口部では、電極パッド２４に接続されており、その役割として一方の面に形成した電極パッド２８と、他方の面に形成された電極パッド２４との電気的導通を図ることとなる。

上記のような構成のＴＳＶ１３を有する電極パッド２４は複数形成されることが一般的であり、この場合図２に示すようにＳｉ基板１２の縁辺近傍に当該縁辺に沿って配置されることが多い。Ｓｉ基板１２の縁辺近傍に形成された電極パッド２４よりも内面側に集積回路（不図示）を形成することにより、ＴＳＶ１３の形成に伴う集積回路の破壊を抑制することが可能となるからである。

図２は、Ｓｉ基板１２と貫通孔２１、および電極パッド２４との関係、並びに形態的特徴を示す斜視図である。図２に示すように貫通孔２１は、一方の面１４側の開口部を円形とし、他方の面１６側の開口部を矩形としている。また、貫通孔２１の形状の円形から矩形への変移は、他方の面１６側開口部近傍におけるＳｉ基板１２の結晶面に沿った傾斜面の形成による。他方の面１６側における開口部と電極パッド２４との関係は、電極パッド２４よりも開口部を小さくし、電極パッド２４の内側領域に開口部が配置される形態とする。

このように、貫通孔２１における一方の面１４側の開口部を円形とすることにより、一方の面１４における配線パターン形成時の配線方向の違いによる線幅の違いが生じず、パターン形成の自由度を高めることができる。また、他方の面１６の開口部を電極パッド２４の面積よりも小さい矩形としたことより、電極パッド２４に対する開口部の占有面積を効率的に稼ぐことができる。このため、他方の面１６の開口部の面積を広げる事無くＴＳＶ１３と電極パッド２４との接続信頼性を向上させることができる。

ここで、Ｓｉ基板１２はその縁辺と、貫通孔２１形成時に形成される他方の面１６における矩形開口部の辺とが平行となるように、基板の結晶方向を定めることが望ましい。このように結晶方向が定められたＳｉ基板１２によれば、一方の面１４における開口部の形状をいかなる形状とした場合であっても、他方の面１６側の開口部を矩形として電極パッド２４の辺と開口部の辺を一致させることができる。これにより、小さな面積で効率的な電極パッド２４と貫通孔２１との詳細な位置合わせ、角度合わせを行う必要が無くなり、詳細を後述する第１のエッチング工程、第２のエッチング工程を行うことにより、電極パッド２４の内側領域を有効に使用する開口部を形成することができる。

一方の面１４側に形成された金属パッド２８の周囲には、第１の樹脂層３０が形成され、半導体装置１０の仕様に応じた再配置配線を行うための配線パターン３２が形成された後、実装用の外部パッドを除く全面に第２の樹脂層３４が形成されて、配線パターン３２の保護を図っている。ここで、第１の樹脂層３０と第２の樹脂層３４は共にパッシベーション膜としての役割を担い、その構成材料としては例えば、第１の樹脂層３０としてポリイミド系の樹脂、第２の樹脂層３４としてソルダーレジストを採用することを挙げることができる。

次に、上記のような特徴的構成を持つ半導体装置の製造方法について、図３−図１４を参照して説明する。

まず、図３に示すように、Ｓｉ基板１２の他方の面に集積回路（不図示）を形成する。集積回路の外側領域であって、Ｓｉ基板１２の縁辺近傍に絶縁膜２０を介して電極パッド２４を形成し、再配置配線層２６を形成する。絶縁膜２０の形成は、ＣＶＤによれば良い。次に、図４に示すように、他方の面１６に再配置配線層２６を形成したＳｉ基板１２に対し、再配置配線層２６の上面に樹脂層（不図示）を形成してガラスサポート５０を接合する。ここで、ガラスサポート５０はＳｉ基板１２を加工する際の機械的強度を補う役割を担い、樹脂層はＳｉ基板１２とガラスサポート５０との接合に加え、再配置配線層２６の凹凸を平坦化して接合時に負荷される応力を分散させる応力緩和層としての役割を担う。

ガラスサポート５０接合後Ｓｉ基板１２を反転させ、研削または研磨により、Ｓｉ基板１２を薄型化する。これにより、Ｓｉ基板１２の厚みをボッシュプロセスを利用した垂直孔開け加工の許容厚み範囲内に加工することができる。

Ｓｉ基板１２の薄型化が終了した後、図５に示すようにＳｉ基板１２における一方の面に対してレジストマスク５２を形成する。レジストマスク５２の形成は、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等の方法によりフォトレジスト、電子線レジスト、Ｚ線レジスト等のレジスト材料による膜をＳｉ基板１２上に形成しこれをパターン形成すれば良い。レジストマスク５２のパターニングは、プリベークして溶剤を飛ばしたレジスト膜に対して所望するパターンに合ったマスクを利用してレジスト膜を露光、現像することにより成される。露光、現像に際しては、それぞれのレジスト材料に合ったエネルギーの照射、およびレジスト材料にあったエッチング液によるエッチングによれば良い。

次に図６に示すように、レジストマスク５２の開口部に晒されたＳｉ基板１２を第１のエッチングガスによりドライエッチングし、Ｓｉ基板１２に貫通孔形成開口部２１ａを形成する。この時、Ｓｉ基板１２と同時にレジストマスク５２の一部を微小にエッチングすることで、第１のエッチングガスとレジストマスク成分との生成物が形成される。ここで、第１のエッチングガスの成分は、例えばＳＦ系ガスとすれば良く、具体的な例を挙げるとすれば六フッ化硫黄（ＳＦ_６）ガスとすれば良い。

ドライエッチングのプロセスは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）で行えば良く、さらに具体的には、深堀ＲＩＥ（ＤｅｅｐＲＩＥ）を行うためのボッシュプロセス（ＢｏｓｃｈＰｒｏｃｅｓｓ）を用いることが望ましい。ボッシュプロセスは、エッチングとエッチングにより形成した開口部の側壁保護を繰り返しながら行うエッチングプロセスであり、アスペクト比の高いエッチングが可能となる。

ボッシュプロセスの具体的な工程について図１５を参照して説明する。まず、Ｓｉ基板のエッチングを行うチャンバ内にＳＦ_６ガスを充填し、電磁波などを与えてプラズマ化する（ステップ１）。プラズマ化したＳＦ_６ガス中のラジカル種が、レジストマスクの開口部に晒されたＳｉ基板を等方性エッチングし、イオン種がＳｉ基板の厚み方向へ向かう異方性エッチングを行うことでエッチング部を構成する（ステップ２）。次にチャンバ内にＣ_４Ｆ_８などのポリテトラルオロエチレン（ＰＴＦＥ）系ガス（ＣＦ系ガス）を充填してエッチング部に保護膜を形成する（ステップ３）。次いでＳＦ_６ガスによるドライエッチングでは、プラズマ化したＳＦ_６ガス中のイオン種がスパッタリングによりエッチング部底面に形成された保護膜を破壊し、等方性エッチングと異方性エッチングとによるエッチング部の形成が成される（ステップ４）。この後、ステップ３と同様に、Ｃ_４Ｆ_８ガスによる保護膜の形成を行い（ステップ５）、さらにＳＦ_６ガスによるエッチング工程を繰り返すことで、アスペクト比の高い深堀が実現される（ステップ６）。

このような工程によれば、エッチングと側壁保護の繰り返し回数と１回のエッチングでのエッチングレートに基づきＳｉ基板１２のエッチング深さを算出することができる。なお、ボッシュプロセスによらないドライエッチングでＳｉ基板１２のエッチングを行う場合には、エッチングガスに依存したＳｉ基板１２のエッチングレートによりＳｉ基板１２のエッチング深さを算出することができる。

第１のエッチングガスによるＳｉ基板１２のエッチングが所定回数、あるいは所定時間終了し、第１のエッチングガスによるエッチングが所望の深さに到ったと推定された後、チャンバ内に第２のエッチングガスを充填する。なお、第１のエッチングガスによるエッチング深さは、貫通孔形成開口部２１ａの底面から他方の面１６までの厚みが、貫通孔形成開口部２１ａの半径の１／２程度となる深さとすると良い。また、本実施形態に係る第２のエッチングガスとしては、ＣＦ系ガス、例えばＣ_４Ｆ_８ガスとすれば良く、第１のエッチングガスによるエッチング工程においてボッシュプロセスを採用した場合には、チャンバに対して充填するＣ_４Ｆ_８ガスの充填量を上げることで、第２のエッチングガスの充填とみなすこととなる。

第２のエッチングガスの充填により、貫通孔形成開口部２１ａの底面には、Ｓｉ基板１２の（１１１）面に沿った結晶面が現れる。これは、第１のエッチングガスとレジストマスクとの生成物と、第２のエッチングガスとが反応し、アルカリ基（ＯＨ基）を有するエッチャントが生成され、このエッチャントによりＳｉ基板１２の結晶面に沿った異方性エッチングが成されたものと考えられる。

この考えは、Ｓｉ基板１２における（１００）面よりもエッチングレートが低い（１１１）面は、イオンによるスパッタリングが無いウエットエッチングを行った場合に加工面に現れる。これに対して第２のエッチングガス充填後の加工面の性状とウエットエッチングによる加工の特徴が酷似していることより、第２のエッチングガスの充填時に生ずる現象は、アルカリ基を用いたウエットライクなエッチングであるという考えに基づく。

エッチング開始面を（１００）面とした場合（１１１）面は、開口面に対してθ＝５４．７°の角度を持つため、貫通孔形成開口部２１ａのエッチング面には断面形状Ｖ字型の加工面が現れる。このため、第２のエッチングガスによるエッチングを継続して貫通孔を形成した場合、他方の面側の開口部には図７に示すように、貫通孔２１の内側に向けて凸となる傾斜部１５が形成されることとなる。

このように、貫通孔２１の内側に凸となる傾斜部１５を形成することにより、Ｓｉ基板１２の厚みやエッチングレートのばらつきを考慮して貫通孔２１形成後のオーバーエッチングを行った場合でも、絶縁膜２０との境界面におけるチャージによる外側ノッチの形成を抑制することができる。

貫通孔２１を形成した後、貫通孔２１の底面として晒された他方の面１６側の絶縁膜２０をエッチングし、貫通孔２１の底面に電極パッド２４を晒させる（図８参照）。本実施形態のように、絶縁膜２０をＳｉＯ_２とした場合、エッチングはＣＦ系ガス（例えばＣＦ_４ガス）を用いたドライエッチングとすれば良い。

ドライエッチングにより絶縁膜２０に貫通孔を形成した後、一方の面に形成したレジストマスク５２を剥離し、貫通孔２１の内面、および一方の面１４に対して絶縁膜２２，１８を形成する。絶縁膜２２，１８の形成は、ＣＶＤによれば良い。ＣＶＤにより形成される絶縁膜２２，１８は図９に示すように、Ｓｉ基板１２における一方の面１４、貫通孔２１の側壁、および貫通孔２１の底面に形成されることとなる。なお、ＣＶＤで形成する絶縁膜２２，１８は、ＳｉＯ_２であれば良い。図９に示すように、貫通孔２１の側面に形成された絶縁膜２２は、他方の面１６における開口部付近では傾斜部１５を形成する傾斜面２３（図１、図７、図８参照）に沿って形成されることとなり、微小狭隘な貫通孔２１の底部においても確実に成膜が成されることとなる。

上記のように形成した絶縁膜２２，１８に対し、貫通孔底面の絶縁膜をエッチングするボトムエッチングを施す。これにより図１０に示すように、電極パッド２４と貫通孔２１を連通させつつＳｉ基板１２と電極パッド２４との間の絶縁を図ることができる。なお、ボトムエッチングは上記と同様に、ＣＦ系ガスによるドライエッチングによれば良い。

次に図１１に示すように、絶縁膜２２を形成した貫通孔２１の内部にメッキを施し、導電性金属２７を形成し、ＴＳＶ１３を構成する。貫通孔２１の内部に対するメッキは、物理蒸着（ＰＶＤ：ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）であるイオンプレーティングやスパッタリングによれば良い。このような技術を用いてＳｉ基板１２における一方の面側全面に金属膜を形成し、必要な電極パッド２８形成部分のみを残すようにエッチングを施すことで導電性金属２７および電極パッド２８を有するＴＳＶ１３を形成することができる。

金属パッド２８を形成した一方の面１４側の開口部周囲には、図１２に示すように第１の樹脂層３０を形成する。第１の樹脂層３０の形成は、例えばスピンコート法による膜形成と、エッチングによるパターン形成によれば良い。その後図１３に示すように、樹脂層上には半導体装置の仕様に応じた配線パターン３２を形成する。配線パターンを形成した後、図１４に示すように、第２の樹脂層３４による保護層の形成が成される。

なお、本発明に係る半導体装置１０としては、上記実施形態に示したような特徴を有する半導体装置１０を複数積層してチップ化したものであっても良い。また、本発明に係る半導体装置１０は、貫通孔２１における一方の面側の開口部を矩形とするものや、多角形とするものであっても良い。また、電極パッド２４に関しては、貫通孔２１における他方の面側の開口部の形状と相似形状としても良い。

図１６は、本発明に係る半導体装置１０を実装した回路基板１００を示す図である。回路基板１００には、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることができる。回路基板１００には、銅やアルミ、金などの導電性金属からなる配線パターン（不図示）が形成されており、これらの配線パターンと半導体装置１０をバンプ１１０等を介して電気的、物理的に接続することにより構成される。

本発明に係る電子機器の一例として、図１７に示すパーソナルコンピュータや、図１８に示す携帯電話等を挙げることができる。いずれも上記実施形態に示した半導体装置１０を内部機器として搭載していることを特徴とする。

１０………半導体装置、１２………Ｓｉ基板、１３………貫通電極（ＴＳＶ）、１４………一方の面、１５………傾斜部、１６………他方の面、１８………絶縁膜、２０………絶縁膜、２１………貫通孔、２２………絶縁膜、２３………傾斜面、２４………電極パッド、２６………再配置配線層、２７………導電性金属、２８………電極パッド、３０………第１の樹脂層、３２………配線パターン、３４………第２の樹脂層。

Claims

半導体基板の一方の面から他方の面に向けて貫通する貫通孔内に貫通電極を形成した半導体装置の製造方法であって、
前記一方の面側に開口を設けたレジストマスクを形成するレジスト工程と、
前記一方の面側から他方の面に向けて第１エッチングガスを用いた等方性エッチングによる溝の形成と、前記溝の側壁を保護する保護膜の形成と、を複数回繰り返す第一エッチング工程と、
前記第一エッチング工程の後に、前記一方の面側から他方の面側に向けて前記第１エッチングガスよりもエッチングガスの充填量を上げることで構成される第２エッチングガスを用いた異方性エッチングをする第二エッチング工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。