JP6269175B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、導体が埋め込まれるスルーホールビアによって上層と下層との電気的接続を行った半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which an upper layer and a lower layer are electrically connected by a through-hole via in which a conductor is embedded.
従来より、スルーホール内に導体を埋め込んだスルーホールビアによって上層と下層との電気的接続が行われた半導体装置がある。例えば、導体としては、導電率の高い銅等の金属が用いられており、シリコン基板などの基材に形成したスルーホール内に金属が埋め込まれることでスルーホールビアが構成されている。 Conventionally, there is a semiconductor device in which an upper layer and a lower layer are electrically connected by a through-hole via in which a conductor is embedded in the through-hole. For example, a metal such as copper having high conductivity is used as the conductor, and a through hole via is configured by embedding a metal in a through hole formed in a base material such as a silicon substrate.
しかしながら、導電率の高い銅等の金属をスルーホール内に完全に埋め込むと、金属の方が基材よりも熱膨張係数が大きいために、その後の温度変化により、熱膨張によって金属が基材の表面から突き出したり、熱収縮によって金属が基材の表面より内側に入り込んだりする。そして、温度変化による熱膨張および熱収縮に対するマージンが無いため、応力により導体がスルーホール内壁面や電極との接触部から剥がれ、スルーホールビアによる上層と下層との間の電気的導通が取れなくなってしまう。 However, when a metal such as copper having a high conductivity is completely embedded in the through hole, the metal has a larger coefficient of thermal expansion than the base material. The metal protrudes from the surface, or the metal enters inside from the surface of the substrate due to heat shrinkage. Since there is no margin for thermal expansion and contraction due to temperature changes, the conductor peels off from the contact area with the inner wall surface of the through-hole and the electrode due to stress, and electrical conduction between the upper layer and the lower layer due to the through-hole via cannot be obtained. End up.
このため、特許文献1において、導体によってスルーホール内を完全に埋め込んでしまうのではなく、導体内にボイドが形成されるようにすることで応力緩和を図る構造が提案されている。このような構造とすることで、温度変化による熱膨張および熱収縮に対するマージンを取ることが可能となり、導体がスルーホール内壁面から剥がれることを抑制することが可能となる。
For this reason,
しかしながら、上記特許文献1に記載の構造のボイドは、円柱形状のスルーホールの中央部においてスルーホールの高さ方向に延びる直線状のものであるため、ボイドの両端に応力が集中し易く、ボイドが進展してスルーホールビアの上下を貫通してしまうことがある。そして、ボイドの進展方向が一定ではないことから、進展方向によっては配線抵抗が増大したり、断線が生じて電気的導通が図れなくなったりするという問題を発生させる。また、製造プロセス中にボイドがスルーホールビアの上下を貫通してしまうと、その後の工程で上層に成膜される材料、例えばフォト工程のレジストなどがボイド内に入り込んでしまうという問題もある。
However, since the void of the structure described in
本発明は上記点に鑑みて、スルーホールビア内にボイドを形成する構造において、ボイドの進展を抑制でき、スルーホールビアによる上層と下層との電気的導通を良好に取ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a semiconductor device that can suppress the progress of voids in a structure in which a void is formed in a through-hole via and can satisfactorily establish electrical conduction between an upper layer and a lower layer by the through-hole via. It aims at providing the manufacturing method of.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、表面および裏面を有し、シリコン基板にて構成され、表面から裏面に掛けてスルーホール(4b、7b)が形成され、該スルーホールが表面から裏面に至る途中となる厚み方向の中間位置において、表面側および裏面側よりも該スルーホールの断面積が拡大された中太り形状とされ、かつ、該スルーホール内に導体(4c、7c)が埋め込まれることでスルーホールビア(4a、7a)を通じて表面側と裏面側とが電気的に接続されている半導体チップ(4、7)を有すると共に、該断面積が拡大された部分において前記導体内にボイド(4d、7d)が形成されている半導体装置の製造方法であって、シリコン基板を用意することと、シリコン基板にスルーホールを形成することと、スルーホールの形成途中に少なくともC4F8を用いて形成途中のスルーホールの側壁を保護しつつ、HeとO2の混合ガスを用いて側壁を保護するSiO 2 で構成される保護膜(13)を形成することと、スルーホールを形成した後に該スルーホール内にボイドを備える導体を形成することと、を含む。そして、スルーホールを形成することにおいては、シリコン基板を表面から裏面に向かってエッチングする途中において、エッチングガスとして少なくともSF6とCl2とを用いて形成途中のスルーホールの該断面積を徐々に大きくした後に、HeとO2の混合ガスにおける該O2の割合が2割以下である該混合ガスを用いて該断面積を徐々に小さくすることを行い、保護膜の形成においては、エッチングガスと、HeとO2との混合ガスとの切り替えを交互に繰り返すことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a front surface and a rear surface, which is formed of a silicon substrate, and through holes (4b, 7b) are formed from the front surface to the rear surface. In the middle position in the thickness direction on the way from the front surface to the back surface, the cross-sectional area of the through hole is larger than the front surface side and the back surface side, and the conductor (4c, 7c) has a semiconductor chip (4, 7) in which the front surface side and the back surface side are electrically connected through through-hole vias (4a, 7a) by being embedded, and the cross-sectional area is enlarged and said void in the conductor (4d, 7d) a manufacturing method of a semiconductor device is formed, a silicon substrate, and forming a through hole in a silicon substrate, While protecting the side wall of the formation during the through-hole by means of at least C 4 F 8 during formation of Ruhoru, protected composed of SiO 2 to protect the side wall by using a mixed gas of He and O 2 film (13) And forming a conductor having a void in the through hole after the through hole is formed. Then, in forming the through hole, during the etching of the silicon substrate from the front surface to the back surface, the cross-sectional area of the through hole being formed is gradually increased by using at least SF 6 and Cl 2 as etching gases. after large performed to gradually reduce the tomographic area by using the mixed gas ratio of the O 2 in the mixed gas of He and O 2 is less than 20%, in the formation of the protective film, etching gas And switching between the mixed gas of He and O 2 is repeated.
このように、半導体チップの厚み方向の中間位置において表面側および裏面側よりもスルーホールビアの断面積が大きくしつつ、その厚み方向の中間位置においてボイドを形成する。このように、ボイドのうち半導体チップの表面側および裏面側の端部が丸まった形状とし、ボイドのうち半導体チップの表面側や裏面側となる先端位置に加わる応力を緩和することが可能となって、ボイドが高さ方向、つまり半導体チップの厚み方向に進展し難くなるスルーホールビアを形成できる。これにより、ボイドがスルーホールビアを上下に貫通してしまわないようにでき、配線抵抗の増大や断線が生じて電気的導通が図れなくなることを抑制することが可能な半導体装置を製造できる。 Thus, while increasing the cross-sectional area of the through-hole via from the surface side and the back side at an intermediate position in the thickness direction of the semiconductor chip, forming a void in an intermediate position in the thickness direction thereof. Thus , it becomes possible to relieve the stress applied to the tip position on the front side and the back side of the semiconductor chip in the void by rounding the ends on the front side and the back side of the semiconductor chip in the void. Thus, a through-hole via that makes it difficult for the void to progress in the height direction, that is, the thickness direction of the semiconductor chip can be formed . Thus, voids can be so as not to pass through the through-hole vias vertically, increase or disconnection of wiring resistance Ru can manufacture a semiconductor device capable of suppressing to become not maintain electrical continuity occurs.
よって、スルーホールビア内に意図的に応力が集中しにくいボイドを形成する構造において、ボイドの進展を抑制でき、スルーホールビアによる上層と下層との電気的導通を良好に取ることが可能な半導体装置を製造することが可能となる。 Therefore, in a structure in which a void is intentionally formed in a through-hole via where stress is not easily concentrated, the progress of the void can be suppressed and the electrical conduction between the upper layer and the lower layer by the through-hole via can be satisfactorily taken. Rukoto to produce device becomes possible.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態では、シリコンチップを多層に並べて3次元構造のモジュールとした半導体装置を例に挙げて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a semiconductor device in which silicon chips are arranged in multiple layers to form a three-dimensional module will be described as an example.
図1に示すように、本実施形態にかかる半導体装置1は、インターポーザ2の上に複数のシリコンチップ3〜8が搭載されることで構成されている。
As shown in FIG. 1, the
インターポーザ2には、図示しない配線パターンが形成されており、積層されたシリコンチップ3〜5と積層されたシリコンチップ6〜8がインターポーザ2に対してフリップチップ実装などによって接合されている。これにより、3次元構造のモジュールとした半導体装置1が構成されている。例えば、インターポーザ2は、多層配線基板などによって構成されており、シリコンチップ3〜8が搭載された表面側におけるシリコンチップ3〜8と別の位置、もしくは、裏面において、配線パターンに繋がるパッドが形成され、このパッドを通じて外部との電気的接続が行えるようになっている。
A wiring pattern (not shown) is formed on the
シリコンチップ3、5には、図示しない半導体素子や配線層およびパッド部などが形成されており、シリコンチップ4に形成されたスルーホールビア4aを介して例えばフリップチップ実装によって互いに電気的に接続されている。つまり、スルーホールビア4aの上層に配置されたシリコンチップ3と下層に配置されたシリコンチップ5とがスルーホールビア4aを介して電気的に接続されている。そして、シリコンチップ3〜5がインターポーザ2に対して実装されることで、シリコンチップ3〜5に形成された半導体素子などとインターポーザ2に形成された配線パターンとが電気的に接続されている。
The
同様に、シリコンチップ6、8には、図示しない半導体素子や配線層およびパッド部などが形成されており、シリコンチップ7に形成されたスルーホールビア7aを介して例えばフリップチップ実装によって互いに電気的に接続されている。つまり、スルーホールビア7aの上層に配置されたシリコンチップ6と下層に配置されたシリコンチップ8とがスルーホールビア7aを介して電気的に接続されている。そして、シリコンチップ6〜8がインターポーザ2に対して実装されることで、シリコンチップ6〜8に形成された半導体素子などとインターポーザ2に形成された配線パターンとが電気的に接続されている。
Similarly, semiconductor elements, wiring layers, pad portions, and the like (not shown) are formed on the
このように構成される半導体装置1において、スルーホールビア4a、7aを通じて上層と下層との電気的導通が良好に取れるように、スルーホールビア4a、7aの構造を以下のようにしている。
In the
具体的には、図2に示すように、スルーホールビア4a、7aは、スルーホール4b、7bの内部に導体4c、7c、例えば銅等の金属を埋め込むことで構成されている。本実施形態の場合、スルーホールビア4a、7aは、シリコンチップ4、7の表面側および裏面側と比較して表面から裏面に至る途中となる厚み方向の中間位置において断面積(開口径)が拡大した中太り形状とされている。そして、スルーホールビア4a、7aのうち断面積が大きくなった厚み方向の中間位置において、導体4c、7c内にボイド4d、7dが備えられている。ボイド4d、7dは、真空もしくは大気が充填されることで構成されている。
Specifically, as shown in FIG. 2, the through-
より詳しくは、スルーホールビア4a、7aは、シリコンチップ4、7の表面側から裏面側に進むに連れて、断面積がほぼ一定とされた状態から徐々に断面積が拡大されるように内壁面が傾斜した逆テーパ形状となっている。また、スルーホールビア4a、7aは、更にシリコンチップ4、7の裏面側に進むと再び断面積がほぼ一定となってから徐々に縮小されるように内壁面が傾斜したテーパ形状となっている。そして、スルーホールビア4a、7aは、更にシリコンチップ4、7の裏面側に進むと、再び断面積がほぼ一定となってからシリコンチップ4、7の裏面に至る。このうちのスルーホールビア4a、7aの断面積が拡大から縮小に転じる部分において、内壁面が丸まった形状となっている。
More specifically, as the through-
そして、このように構成されたスルーホールビア4a、7aの内部において、ボイド4d、7dが形成されている。具体的には、シリコンチップ4、7の表面側および裏面側ではスルーホール4b、7bが導体4c、7cによって完全に埋め込まれているが、シリコンチップ4、7の厚み方向の中間位置では内壁面から所定厚みだけ導体4c、7cが形成されている。このため、シリコンチップ4、7の厚み方向中間位置において、ボイド4d、7dが形成された状態になっている。ボイド4d、7dの形状は、例えば球形もしくは楕円形状のように、シリコンチップ4、7の表面側および裏面側の端部が丸まった形状になっている。また、ボイド4d、7dの直径はスルーホールビア4a、7aの直径未満の大きさとされており、シリコンチップ4、7の表面側と裏面側との間の導電性が維持できる寸法とされている。
The
以上のようにして、本実施形態にかかる半導体装置1が構成されている。このように構成された半導体装置1では、シリコンチップ4、7の厚み方向の中間位置において表面側および裏面側よりもスルーホールビア4a、7aの断面積が大きくなるようにしている。そして、その厚み方向の中間位置において球形もしくは楕円形状のボイド4d、7dが形成されるようにしている。このように、ボイド4b、7bの先端が丸まった形状となるようにしている。
As described above, the
したがって、ボイド4d、7dのうちシリコンチップ4、7の表面側や裏面側となる先端位置に加わる応力を緩和することが可能となり、ボイド4d、7dが高さ方向、つまりシリコンチップ4、7の厚み方向に進展し難くなる。これにより、ボイド4d、7dがスルーホールビア4a、7aを上下に貫通してしまわないようにでき、配線抵抗の増大や断線が生じて電気的導通が図れなくなることを抑制することが可能となる。
Accordingly, it is possible to relieve the stress applied to the tip positions on the front and back sides of the silicon chips 4 and 7 in the
よって、スルーホールビア4a、7a内にボイド4d、7dを形成する構造において、ボイド4d、7dの進展を抑制でき、スルーホールビア4a、7aによる上層と下層との電気的導通を良好に取ることが可能な半導体装置とすることが可能となる。
Therefore, in the structure in which the
なお、ボイド4d、7dについては、スルーホールビア4a、7a内に1つだけに限らず、複数個に分けて形成されていても良い。また、ボイド4d、7dは、好ましくは、スルーホールビア4a、7aのうちシリコンチップ4、7の表面側もしくは下面側の断面積が最も小さくなっている部分には含まれず、断面積が拡大されている領域内のみに位置した状態にされていると良い。このようにすることで、シリコンチップ4、7の厚み方向におけるボイド4d、7dの寸法を小さくして、よりボイド4d、7dが先細り形状となることを抑制できる。これにより、先細り形状となる場合のようにボイド4d、7dがシリコンチップ4、7の表裏を貫通した状態になることをより抑制できる。
Note that the
続いて、本実施形態にかかる半導体装置1の製造方法について説明するが、半導体装置1の製造方法のうち、スルーホールビア4a、7aの形成工程以外については従来と同様であるため、スルーホールビア4a、7aについて主に説明する。
Subsequently, a method for manufacturing the
まず、シリコンチップ3〜8を用意する。シリコンチップ3、5、6、8については、通常のシリコン基板に対するデバイス形成プロセスを行うことで作成できる。シリコンチップ4、7については、例えば次のような方法によって作成している。
First, silicon chips 3 to 8 are prepared. The
図3(a)〜(e)に示すように、シリコン基板10を用意し、この上にレジストや酸化膜などのマスク材料11を配置し、スルーホールビア4aの形成位置においてマスク材料11を開口させる。そして、マスク材料11が開口させられた箇所においてシリコン基板10をエッチングすることでスルーホール12を形成する。このとき、エッチングを進める際にスルーホール12の側壁を保護膜で覆いながら段階的にエッチングを行うといういわゆるボッシュプロセスを行うことでスルーホール12を形成する。
As shown in FIGS. 3A to 3E, a
まず、図3(a)に示すように、シリコン基板10の表面から所定深さまで垂直にスルーホール12が形成されるようにする。例えば、エッチングガスとしてSF6を用いてエッチングを進めながら、それにより形成されるスルーホール12の側壁を保護すべく、C4F8といった側壁保護膜を用いるだけでなく、エッチングガスを例えばHeとO2の混合ガスに切替えてスルーホール12の内壁面により強固な保護膜13を形成する。HeとO2の混合ガスを用いる場合、シリコン基板10を構成するシリコンと酸素とが反応してSiO2で構成される保護膜13を形成できる。そして、エッチングガスと保護膜13を形成するためのガスの導入を交互に繰り返し、保護膜13で内壁面を保護しつつスルーホール12のエッチングを進めている。
First, as shown in FIG. 3A, the through
このとき、HeとO2の混合ガスにおけるO2の比率を高くすること、例えば混合ガス中におけるO2の割合を4割にすると、保護膜13をより厚くできることから、形成途中のスルーホール12の底部が側壁よりも優先的に除去される。これにより、スルーホール12がシリコン基板10の表面に対して垂直に形成されるようにできる。
In this case, increasing the proportion of O 2 in the mixed gas of He and O 2, for example, when the ratio of O 2 in the mixed gas to 40%, because it can further increase the
次に、図3(b)に示すように、所定深さから更にスルーホール12を深くする際に、スルーホール12の断面積が徐々に大きくなる条件でエッチングを行う。具体的には、図3(a)と同様に、保護膜13によってスルーホール12の側壁保護を行いつつ、スルーホール12の底部のエッチングを進める。すなわち、エッチングガスとして例えばSF6を用いたエッチングを行いつつ、エッチングガスをC4F8といった側壁保護膜を用いるだけでなく、例えばHeとO2の混合ガスに切替えてスルーホール12の内壁面に保護膜13を形成するが、新たにエッチングが行われる部分については、保護膜13による側壁保護よりも横方向エッチングが優位となるように、エッチング促進ガスとなるCl2をエッチングガス中に添加する。これにより、新たにエッチングが進められる部分、つまり保護膜13が薄い部分については横方向エッチングも進み、スルーホール12の断面積が徐々に拡大されるように内壁面が傾斜した逆テーパ形状となる。
Next, as shown in FIG. 3B, when the through
なお、このときの横方向エッチングにより、スルーホール12のうちのシリコン基板10の表面側も若干横方向エッチングされ、シリコン基板10の表面に対して若干逆テーパ形状となる。
Note that, by the lateral etching at this time, the surface side of the
さらに、図3(c)に示すように、逆テーパ形状とした部分から、更にエッチングを進める。このとき、再び、スルーホール12の断面積が同じになるようにシリコン基板10をエッチングしている。例えば、図3(a)に示す工程と同様のエッチング条件として、スルーホール12を形成するためのエッチングを行っている。
Further, as shown in FIG. 3C, the etching is further advanced from the reverse tapered portion. At this time, the
続いて、図3(d)に示すように、更にスルーホール12を深くする際に、スルーホール12の断面積が徐々に小さくなる条件でエッチングを行う。具体的には、図3(a)と同様に、保護膜13によってスルーホール12の側壁保護を行う際の混合比率を調整してスルーホール12のエッチングを進める。すなわち、エッチングガスとして例えばSF6を用いたエッチングを行いつつ、エッチングガスをC4F8といった側壁保護膜を用いるだけでなく、例えばHeとO2の混合ガスに切替えてスルーホール12の内壁面に保護膜13を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 3D, when the through
このとき、HeとO2の混合ガスにおけるO2の比率を低くすること、例えば混合ガス中におけるO2の割合を2割以下にすると、保護膜13をより薄くできる。このことから、形成途中のスルーホール12の底部が十分に除去されるよりも先に側壁面上の保護膜13も薄くなってくるため、より短時間で次の保護膜13を形成するプロセスに切替えられることになる。このため、スルーホール12の底部の断面積が大きくなる前に次の保護膜13が形成されることとなって、徐々にスルーホール12の断面積が小さくなるようにできる。
In this case, lowering the proportion of O 2 in the mixed gas of He and O 2, for example, the proportion of O 2 in the mixed gas when the 20% or less, can be thinner
最後に、図3(c)に示すように、テーパ形状とした部分から、更にエッチングを進める。このとき、再び、スルーホール12の断面積が同じになるようにシリコン基板10をエッチングしている。例えば、図3(a)に示す工程と同様のエッチング条件として、スルーホール12を形成するためのエッチングを行っている。
Finally, as shown in FIG. 3C, etching is further advanced from the tapered portion. At this time, the
このようにして、シリコン基板10の表面側から裏面側に進むに連れて、断面積がほぼ一定とされた状態から徐々に断面積が拡大されるように内壁面が傾斜した逆テーパ形状となり、更に裏面側に進むと断面積が拡大から縮小に転じてから再び断面積がほぼ一定となったスルーホール12が形成される。
In this way, as it proceeds from the front surface side to the back surface side of the
この後、図示しないが、銅メッキなどを施すことによってスルーホール12内を導体14で埋め込む。これにより、スルーホール12の内壁面において所定膜厚で導体14が形成されることになり、スルーホール12のうち断面積が大きくなっている部分において導体14内にボイドが形成される。このときの導体14を形成する処理を真空中(もしくは真空に近い減圧雰囲気)で行えばボイドは真空で構成されることになり、大気中で行えばボイドは大気が充填された構成となる。
Thereafter, although not shown, the through
以上のようにして、スルーホール12内を導体14で埋め込みつつ、導体14内にボイドが形成された構造が構成される。そして、シリコン基板10をチップ単位に分割することで、図1に示したシリコンチップ4、7を形成することができる。そして、このように形成したシリコンチップ4、7を他のシリコンチップ3、5やシリコンチップ6、8と共にインターポーザ2の上に積層し、フリップチップ実装などによって接合することで、本実施形態の半導体装置が完成する。
As described above, a structure in which a void is formed in the conductor 14 while the through
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
例えば、上記実施形態では、スルーホールビア4a、7aの構造として、シリコンチップ4、7の表面側から裏面側に進むに連れて、断面積がほぼ一定とされた状態から徐々に拡大されたのち、再びほぼ一定となってから今度は徐々に縮小され、更にほぼ一定となる形状を例に挙げた。しかしながら、これは単なる一例を示したものであり、シリコンチップ4、7の表面から裏面に至る途中となる厚み方向の中間位置において断面積が拡大した中太り形状とされていれば良い。
For example, in the above embodiment, as the through-
また、上記実施形態では、スルーホールビアが適用される半導体装置の一例を例に挙げて説明した。具体的には、スルーホールビアが形成される半導体基板としてシリコン基板を用いた場合について例に挙げた。しかしながら、これも単なる一例を示したものであり、他の半導体材料、例えば炭化珪素などの化合物半導体を用いてスルーホールビアを形成する場合についても、本発明を適用することができる。 In the above embodiment, an example of a semiconductor device to which a through-hole via is applied has been described as an example. Specifically, the case where a silicon substrate is used as a semiconductor substrate on which through-hole vias are formed is given as an example. However, this is merely an example, and the present invention can be applied to the case where the through-hole via is formed using another semiconductor material, for example, a compound semiconductor such as silicon carbide.
また、上記実施形態では、各スルーホールビア4a、7a内にボイド4d、7dが1つ形成される例を示したが、ボイド4d、7dが複数個に分かれて形成されていても良い。この場合においても、スルーホールビア4a、7aのように、シリコンチップ4、7の厚み方向中間位置においてスルーホール4b、7bの断面積が拡大された中太り形状となっていれば、各ボイド4d、7dの形状を上記実施形態と同様の形状にできる。
In the above embodiment, an example is shown in which one
また、上記実施形態では、ボイド4d、7dを真空もしくは大気が充填されたものとしたが、このような構成にしたのは、ボイド4d、7dを構成する材料によって導体4c、7cを押し出してしまわないようにできるためである。つまり、ボイド4d、7d内が導体4c、7cよりも熱膨張係数の大きな材料で充填されていると、熱膨張時に導体4c、7cを内側から膨らませてしまう。これにより、スルーホール4b、7bの内壁面との間に発生する応力を増大させ、導体4c、7cがスルーホール4b、7bの内壁面から剥がれる可能性がある。このため、ボイド4d、7dは、真空もしくは熱膨張係数が導体4c、7cよりも小さな材料で構成されているのが好ましい。
In the above-described embodiment, the
1 半導体装置
2 インターポーザ
3〜8 シリコンチップ
4a、7a スルーホールビア
4b、7b、12 スルーホール
4c、7c、14 導体
4d、7d ボイド
10 シリコン基板
11 マスク材料
13 保護膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シリコン基板を用意することと、
前記シリコン基板に前記スルーホールを形成することと、
前記スルーホールの形成途中に少なくともC4F8を用いて形成途中の前記スルーホールの側壁を保護しつつ、HeとO2の混合ガスを用いて前記側壁を保護するSiO 2 で構成される保護膜(13)を形成することと、
前記スルーホールを形成した後に該スルーホール内に前記ボイドを備える前記導体を形成することと、を含み、
前記スルーホールを形成することにおいては、前記シリコン基板を前記表面から前記裏面に向かってエッチングする途中において、エッチングガスとして少なくともSF6とCl2とを用いて形成途中の前記スルーホールの該断面積を徐々に大きくした後に、HeとO2の混合ガスにおける該O2の割合が2割以下である該混合ガスを用いて該断面積を徐々に小さくすることを行い、
前記保護膜の形成においては、エッチングガスと、HeとO2の混合ガスとの切り替えを交互に繰り返すことを特徴とする半導体装置の製造方法。 It has a front surface and a back surface, is composed of a silicon substrate, and through holes (4b, 7b) are formed from the front surface to the back surface. In the position, the through-hole via (4c, 7c) is embedded in the through-hole, and the through-hole via ( 4a, 7a) having a semiconductor chip (4, 7) in which the front surface side and the back surface side are electrically connected to each other, and voids (4d, 7d) are formed in the conductor in the portion where the cross-sectional area is enlarged. ) Is a method of manufacturing a semiconductor device,
Preparing the silicon substrate;
Forming the through hole in the silicon substrate;
Protection composed of SiO 2 that protects the side wall using a mixed gas of He and O 2 while protecting the side wall of the through hole that is being formed using at least C 4 F 8 during the formation of the through hole. Forming a membrane (13);
Forming the conductor with the void in the through-hole after forming the through-hole,
In forming the through-hole, the cross-sectional area of the through-hole being formed using at least SF 6 and Cl 2 as an etching gas during the etching of the silicon substrate from the front surface toward the back surface. the after gradually increased, performed to gradually reduce the tomographic area by using the mixed gas ratio of the O 2 in the mixed gas of He and O 2 is less than 20%,
In the formation of the protective film, the method for manufacturing a semiconductor device is characterized by alternately switching between an etching gas and a mixed gas of He and O 2 .
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