JP6881066B2 - Manufacturing method of through silicon via substrate and through silicon via substrate - Google Patents

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Description

本開示は、貫通電極基板および貫通電極基板の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a through silicon via substrate and a method for manufacturing a through silicon via substrate.

集積回路を含む半導体素子やRF(Radio Frequency)素子などを含む高周波素子を垂直に積層した三次元実装技術が広く用いられている。この技術においては、貫通電極が形成されたインターポーザ基板(配線基板または貫通電極基板という場合がある)が用いられる(特許文献1参照)。これにより、半導体素子やRF素子が基板両面において電気的に接続される。 A three-dimensional mounting technique in which high-frequency elements including semiconductor elements including integrated circuits and RF (Radio Frequency) elements are vertically laminated is widely used. In this technique, an interposer substrate on which a through electrode is formed (sometimes referred to as a wiring substrate or a through electrode substrate) is used (see Patent Document 1). As a result, the semiconductor element and the RF element are electrically connected on both sides of the substrate.

一方、上記の接続の場合、すべての素子を実装する必要があるため、貫通電極基板のサイズが大きくなる傾向にある。そのため、貫通電極基板上にRF素子として用いられる受動素子(インダクタ、容量素子または抵抗素子など)を形成する技術開発が進められている。例えば、特許文献2にはガラス基板を用いて受動素子を形成する技術が開示されている。 On the other hand, in the case of the above connection, since it is necessary to mount all the elements, the size of the through silicon via substrate tends to increase. Therefore, technological development for forming a passive element (inductor, capacitive element, resistance element, etc.) used as an RF element on a through electrode substrate is underway. For example, Patent Document 2 discloses a technique for forming a passive element using a glass substrate.

特許4634735号公報Japanese Patent No. 4634735 特表2016−518702号公報Special Table 2016-518702

しかしながら、特許文献2のようにガラス基板を用いる場合、貫通電極基板の製造工程において基板の反りなどが発生するために、形成できる受動素子の種類または大きさが制限される場合がある。また、ガラス基板の場合、配線を同一の層に設ける場合、配線の加工精度の問題により受動素子が大きくなる場合がある。また、受動素子の部材となる配線を形成するために、導電層や絶縁層を新たに設ける必要があり、工程数が増える場合がある。 However, when a glass substrate is used as in Patent Document 2, the type or size of the passive element that can be formed may be limited because the substrate warps or the like occurs in the manufacturing process of the through electrode substrate. Further, in the case of a glass substrate, when the wiring is provided in the same layer, the passive element may become large due to the problem of wiring processing accuracy. Further, in order to form the wiring to be a member of the passive element, it is necessary to newly provide a conductive layer and an insulating layer, which may increase the number of steps.

このような課題に鑑み、本開示の実施形態における目的は、工程数を増やさずに、基板による影響を抑えつつ、受動素子を形成可能な貫通電極基板を提供することにある。 In view of such a problem, an object of the embodiment of the present disclosure is to provide a through electrode substrate capable of forming a passive element while suppressing the influence of the substrate without increasing the number of steps.

本開示の一実施形態によると、第1面、および第1面と反対側の第2面を有する半導体基板と、半導体基板の第1面に設けられ、所定の抵抗率を有する導電部と、半導体基板に設けられた貫通孔と、貫通孔に設けられた貫通電極と、半導体基板の第1面および第2面ならびに貫通孔の側壁を覆うように設けられた絶縁層と、半導体基板の第1面側であって、絶縁層上に設けられた配線と、を含む、貫通電極基板が提供される。 According to one embodiment of the present disclosure, a semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, and a conductive portion provided on the first surface of the semiconductor substrate and having a predetermined resistance. A through hole provided in the semiconductor substrate, a through electrode provided in the through hole, an insulating layer provided so as to cover the first and second surfaces of the semiconductor substrate and the side wall of the through hole, and a first of the semiconductor substrate. A through electrode substrate is provided that includes a wiring provided on an insulating layer on one side.

上記貫通電極基板において、配線は、複数配置され、導電部と電気的に接続する部分、導電部と対向する部分、および貫通電極と電気的に接続する部分の少なくともいずれかを有してもよい。 In the through electrode substrate, a plurality of wirings may be arranged and may have at least one of a portion electrically connected to the conductive portion, a portion facing the conductive portion, and a portion electrically connected to the through electrode. ..

上記貫通電極基板において、半導体基板は、シリコン基板であって、絶縁層は、酸化シリコン膜であってもよい。 In the through silicon via substrate, the semiconductor substrate may be a silicon substrate and the insulating layer may be a silicon oxide film.

上記貫通電極基板において、導電部の抵抗率は、0.1Ω・cm以上10000Ω・cm以下であってもよい。 In the through silicon via substrate, the resistivity of the conductive portion may be 0.1 Ω · cm or more and 10,000 Ω · cm or less.

上記貫通電極基板において、導電部は、III族またはV族の元素を含んでもよい。 In the through electrode substrate, the conductive portion may contain a group III or group V element.

上記貫通電極基板において、導電部を覆うように設けられ、導電部と異なる極性を有する第2導電部をさらに含んでもよい。 The through silicon via substrate may further include a second conductive portion that is provided so as to cover the conductive portion and has a polarity different from that of the conductive portion.

上記貫通電極基板において、半導体基板の第2面に設けられ、第2導電部と同じ極性を有する第3導電部をさらに含んでもよい。 In the through electrode substrate, a third conductive portion provided on the second surface of the semiconductor substrate and having the same polarity as the second conductive portion may be further included.

上記貫通電極基板において、配線は、第1配線、第2配線および第3配線の少なくともいずれかを含み、第1配線がループ状に配置されたインダクタ、導電部の一部および導電部の一部と対向して配置された第2配線を有する容量素子、および第3配線と電気的に接続された導電部の他の一部を有する抵抗素子の少なくともいずれかの受動素子を含んでもよい。 In the through electrode substrate, the wiring includes at least one of the first wiring, the second wiring, and the third wiring, and the inductor in which the first wiring is arranged in a loop, a part of the conductive part, and a part of the conductive part. It may include at least one passive element of a capacitive element having a second wiring arranged so as to face the third wiring and a resistance element having another part of a conductive portion electrically connected to the third wiring.

本開示の一実施形態によると、第1面、および第1面の反対側に第2面を有する半導体基板を用い、半導体基板の第1面の一部に選択的に導電部を形成し、半導体基板に貫通孔を形成し、半導体基板の第1面および第2面ならびに貫通孔の側壁に絶縁層を形成し、半導体基板の貫通孔に貫通電極を形成し、絶縁層上に配線を形成することを含む、貫通電極基板の製造方法が提供される。 According to one embodiment of the present disclosure, a semiconductor substrate having a first surface and a second surface on the opposite side of the first surface is used, and a conductive portion is selectively formed on a part of the first surface of the semiconductor substrate. Through holes are formed in the semiconductor substrate, insulating layers are formed on the first and second surfaces of the semiconductor substrate and the side walls of the through holes, through electrodes are formed in the through holes of the semiconductor substrate, and wiring is formed on the insulating layer. A method of manufacturing a through electrode substrate is provided, which comprises the above.

上記貫通電極基板の製造方法において、半導体基板は、シリコン基板であって、絶縁層は、酸化シリコン膜であってもよい。 In the method for manufacturing a through silicon via substrate, the semiconductor substrate may be a silicon substrate and the insulating layer may be a silicon oxide film.

上記貫通電極基板の製造方法において、絶縁層は、熱酸化法により形成されてもよい。 In the method for manufacturing the through silicon via substrate, the insulating layer may be formed by a thermal oxidation method.

上記貫通電極基板の製造方法において、導電部は、イオン注入法により形成されてもよい。 In the method for manufacturing the through electrode substrate, the conductive portion may be formed by an ion implantation method.

上記貫通電極基板の製造方法において、導電部は、III族またはV族の元素を含んでもよい。 In the method for producing a through electrode substrate, the conductive portion may contain a Group III or Group V element.

本開示の一実施形態によると、工程数を増やさずに、基板による影響をうけることなく、受動素子を形成可能な貫通電極基板を提供することができる。 According to one embodiment of the present disclosure, it is possible to provide a through silicon via substrate capable of forming a passive element without increasing the number of steps and without being affected by the substrate.

本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する回路図である。It is a circuit diagram explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板の製造方法を説明する上面図および断面図である。It is a top view and sectional view explaining the manufacturing method of the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する上面図である。It is a top view explaining the through silicon via substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る回路素子を含んだ半導体装置を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the semiconductor device including the circuit element which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る半導体装置を含む電気機器を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the electric apparatus including the semiconductor device which concerns on one Embodiment of this disclosure. 本開示の一実施形態に係る貫通電極基板を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the through electrode substrate which concerns on one Embodiment of this disclosure.

以下、本開示の各実施形態に係る貫通電極基板および受動素子等について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す各実施形態は本開示の実施形態の一例であって、本開示はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。なお、本実施形態で参照する図面において、同一部分または同様な機能を有する部分には同一の符号または類似の符号(数字の後に−1、−2等を付しただけの符号)を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なったり、構成の一部が図面から省略されたりする場合がある。 Hereinafter, the through electrode substrate, the passive element, and the like according to each embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments shown below is an example of the embodiments of the present disclosure, and the present disclosure is not construed as being limited to these embodiments. In the drawings referred to in the present embodiment, the same part or a part having a similar function is given the same code or a similar code (a code in which -1, -2, etc. are simply added after the numbers). The repeated description may be omitted. In addition, the dimensional ratio of the drawing may differ from the actual ratio for convenience of explanation, or a part of the configuration may be omitted from the drawing.

<第1実施形態>
(1−1.貫通電極基板の構成)
図1に貫通電極基板100の上面図を示す。図2に貫通電極基板100のA1−A2間の断面図を示す。図1および図2に示すように、貫通電極基板100は、基板110、導電部113、貫通電極120、絶縁層130、配線140および配線240を含む。
<First Embodiment>
(1-1. Structure of through silicon via substrate)
FIG. 1 shows a top view of the through silicon via substrate 100. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the through silicon via substrate 100 between A1 and A2. As shown in FIGS. 1 and 2, the through electrode substrate 100 includes a substrate 110, a conductive portion 113, a through electrode 120, an insulating layer 130, wiring 140, and wiring 240.

基板110は、第1面110Aおよび第1面110Bの反対側の第2面110Bを有する。また、基板110には、貫通孔115が設けられる。図1に示すように、上面から見たときの貫通孔115は円形状または矩形状を有する。 The substrate 110 has a first surface 110A and a second surface 110B opposite to the first surface 110B. Further, the substrate 110 is provided with a through hole 115. As shown in FIG. 1, the through hole 115 when viewed from the upper surface has a circular shape or a rectangular shape.

基板110には、半導体材料が用いられる。例えば、基板110にはシリコン基板、より具体的にはP型シリコン基板が用いられる。基板110の板厚は、100μm以上700μm以下の範囲で適宜設定してもよい。例えば、基板110の板厚として400μmが用いられる。 A semiconductor material is used for the substrate 110. For example, a silicon substrate, more specifically a P-type silicon substrate, is used for the substrate 110. The plate thickness of the substrate 110 may be appropriately set in the range of 100 μm or more and 700 μm or less. For example, 400 μm is used as the plate thickness of the substrate 110.

なお、基板110の材料は上記に限定されず、基板110には、炭化シリコン(SiC)基板、窒化アルミニウム(AlN)基板、ガリウムヒ素(GaAs)基板、またはこれらの基板が積層されたものが用いられてもよい。 The material of the substrate 110 is not limited to the above, and the substrate 110 is a silicon carbide (SiC) substrate, an aluminum nitride (AlN) substrate, a gallium arsenide (GaAs) substrate, or a laminate of these substrates. May be done.

導電部113は、基板110の第1面110Aの表面または内部に設けられる。なお、導電部113は、導電部113−1および導電部113−2を含むが、区別する必要がない場合は、導電部113として説明する。導電部113には、主にIII族またはV属の金属が含まれる。基板110がP型シリコンの基板の場合、導電部113にはリン(P)またはヒ素(As)が含まれる。導電部113は、所定の抵抗率を有する。所定の抵抗率は導電部113に含まれるリン(P)またはヒ素(As)の量で制御される。このとき、リン(P)またはヒ素(As)は1×1016atoms/cm3以上1×1021atoms/cm3以下の範囲で含まれる。また、導電部113の抵抗率は、0.1Ω・cm以上10000Ω・cm以下であることが望ましい。 The conductive portion 113 is provided on or inside the first surface 110A of the substrate 110. The conductive portion 113 includes the conductive portion 113-1 and the conductive portion 113-2, but when it is not necessary to distinguish them, the conductive portion 113 will be described as the conductive portion 113. The conductive portion 113 mainly contains a metal of Group III or Group V. When the substrate 110 is a P-type silicon substrate, the conductive portion 113 contains phosphorus (P) or arsenic (As). The conductive portion 113 has a predetermined resistivity. The predetermined resistivity is controlled by the amount of phosphorus (P) or arsenic (As) contained in the conductive portion 113. At this time, phosphorus (P) or arsenic (As) is contained in the range of 1 × 10 16 atoms / cm 3 or more and 1 × 10 21 atoms / cm 3 or less. Further, it is desirable that the resistivity of the conductive portion 113 is 0.1 Ω · cm or more and 10000 Ω · cm or less.

貫通電極120は、貫通孔115に設けられる。貫通電極120には、低抵抗の材料が用いられる。例えば、貫通電極120には、銅(Cu)が用いられる。なお、銅(Cu)に限定されず、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)または錫(Sn)を含む材料が用いられてもよい。図2に示すように、貫通電極120を断面から見た場合、貫通電極120の電極幅は、5μm以上100μm未満の範囲で適宜設定される。 The through electrode 120 is provided in the through hole 115. A low resistance material is used for the through electrode 120. For example, copper (Cu) is used for the through electrode 120. The material is not limited to copper (Cu), and a material containing gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni) or tin (Sn) may be used. As shown in FIG. 2, when the through electrode 120 is viewed from a cross section, the electrode width of the through electrode 120 is appropriately set in the range of 5 μm or more and less than 100 μm.

絶縁層130は、基板110の第1面110A、第2面110Bおよび貫通電極120の側壁を覆うように設けられる。この例では、絶縁層130には、酸化シリコン膜が用いられる。なお、絶縁層130は、酸化シリコン膜のほか、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜などの無機絶縁材料が単層または積層で用いられてもよい。また、絶縁層130には、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの有機絶縁材料が用いられてもよい。絶縁層130の厚さは50nm以上10μm以下、好ましくは100nm以上5μm以下の範囲で適宜設定される。 The insulating layer 130 is provided so as to cover the first surface 110A, the second surface 110B, and the side wall of the through electrode 120 of the substrate 110. In this example, a silicon oxide film is used for the insulating layer 130. As the insulating layer 130, in addition to the silicon oxide film, an inorganic insulating material such as a silicon nitride film or an aluminum oxide film may be used as a single layer or in a laminated manner. Further, an organic insulating material such as an acrylic resin or an epoxy resin may be used for the insulating layer 130. The thickness of the insulating layer 130 is appropriately set in the range of 50 nm or more and 10 μm or less, preferably 100 nm or more and 5 μm or less.

配線140は、基板110の第1面110A側の絶縁層130上に設けられる。なお、配線140は、配線140−1、配線140−2、配線140−3および配線140−4を有するが、区別する必要がない場合は、配線140として説明する。配線140には、銅(Cu)が用いられる。なお、配線140は、銅(Cu)に限定されず、貫通電極120と同じ金属材料が用いられてもよいし、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、チタン(Ti)またはモリブデン(Mo)などの材料が用いられてもよい。 The wiring 140 is provided on the insulating layer 130 on the first surface 110A side of the substrate 110. The wiring 140 includes the wiring 140-1, the wiring 140-2, the wiring 140-3, and the wiring 140-4, but when it is not necessary to distinguish them, the wiring 140 will be described as the wiring 140. Copper (Cu) is used for the wiring 140. The wiring 140 is not limited to copper (Cu), and the same metal material as the through electrode 120 may be used, such as aluminum (Al), tungsten (W), titanium (Ti), molybdenum (Mo), and the like. Materials may be used.

配線240は、基板110の第2面110B側の絶縁層130上に設けられる。配線240には、配線140と同様の材料が用いられる。 The wiring 240 is provided on the insulating layer 130 on the second surface 110B side of the substrate 110. The same material as the wiring 140 is used for the wiring 240.

(1−2.受動素子の構成)
図1および図2に示すように、貫通電極基板100は、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105を備える。インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105は、受動素子として機能する。貫通電極基板100において、配線140は、絶縁層130および導電部113とともに受動素子を形成する部材として用いられる。なお、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105は、必ずしも全てが設けられなくてもよく、機能に応じて配置すればよい。
(1-2. Configuration of passive element)
As shown in FIGS. 1 and 2, the through silicon via substrate 100 includes an inductor 101, a capacitance element 103, and a resistance element 105. The inductor 101, the capacitive element 103 and the resistance element 105 function as passive elements. In the through electrode substrate 100, the wiring 140 is used as a member for forming a passive element together with the insulating layer 130 and the conductive portion 113. The inductor 101, the capacitance element 103, and the resistance element 105 do not necessarily have to be all provided, and may be arranged according to the function.

例えば、インダクタ101には、配線140のうち配線140−1が用いられる。配線140−1は、ループ状(より具体的には渦巻き状)に配置される。 For example, for the inductor 101, wiring 140-1 of the wiring 140 is used. The wiring 140-1 is arranged in a loop shape (more specifically, a spiral shape).

また、容量素子103には、絶縁層130を誘電体として、配線140のうち配線140−2が容量素子103の一方の電極として、導電部113のうち導電部113−1が容量素子103の他方の電極として用いられる。配線140−2と、導電部113−1とは、絶縁層130を介して対向して配置される。導電部113−1は、配線140−4と接続される。 Further, in the capacitance element 103, the insulating layer 130 is used as a dielectric, the wiring 140-2 of the wiring 140 is one electrode of the capacitance element 103, and the conductive portion 113-1 of the conductive portion 113 is the other of the capacitance element 103. It is used as an electrode of. The wiring 140-2 and the conductive portion 113-1 are arranged so as to face each other via the insulating layer 130. The conductive portion 113-1 is connected to the wiring 140-4.

また、抵抗素子105には、配線140−3および導電部113−2が用いられる。配線140−3と、導電部113−2とは、電気的に接続される部分を有する。 Further, as the resistance element 105, the wiring 140-3 and the conductive portion 113-2 are used. The wiring 140-3 and the conductive portion 113-2 have a portion that is electrically connected.

なお、配線140−1および配線140−3は、貫通電極120と接続される部分を有する。また、貫通電極120は、基板110の第2面110B側において、配線240と接続される。これにより、インダクタ101と、抵抗素子105とは、電気的に接続される。また、配線140−1と配線140−2とは電気的に接続する部分を有する。これにより、インダクタ101と容量素子103とは電気的に接続される。 The wiring 140-1 and the wiring 140-3 have a portion connected to the through electrode 120. Further, the through electrode 120 is connected to the wiring 240 on the second surface 110B side of the substrate 110. As a result, the inductor 101 and the resistance element 105 are electrically connected. Further, the wiring 140-1 and the wiring 140-2 have a portion that is electrically connected. As a result, the inductor 101 and the capacitive element 103 are electrically connected.

図3は、図1および図2に示された受動素子を含む貫通電極基板100の回路図である。この例では、上述した接続関係をもとに、貫通電極基板100において、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105が直列に配列されている。このとき、抵抗素子105は、端子107と接続される。また、容量素子103は、端子109と接続される。端子107および端子109は、配線140と同様に絶縁層130上に配置されてもよい。このとき、端子109と配線140−4とは接続されてもよい。貫通電極基板100は、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105を組み合わせて用いることにより、貫通電極基板100においてバンドパスフィルタとしての機能が得られる。 FIG. 3 is a circuit diagram of the through electrode substrate 100 including the passive elements shown in FIGS. 1 and 2. In this example, the inductor 101, the capacitance element 103, and the resistance element 105 are arranged in series in the through electrode substrate 100 based on the connection relationship described above. At this time, the resistance element 105 is connected to the terminal 107. Further, the capacitance element 103 is connected to the terminal 109. The terminals 107 and 109 may be arranged on the insulating layer 130 in the same manner as the wiring 140. At this time, the terminal 109 and the wiring 140-4 may be connected. By using the through electrode substrate 100 in combination with the inductor 101, the capacitance element 103, and the resistance element 105, the through electrode substrate 100 can obtain a function as a bandpass filter.

(1−3.貫通電極基板の製造方法)
次に、図1および図2に示した貫通電極基板100の製造方法を図4〜図10を用いて説明する。
(1-3. Manufacturing method of through silicon via substrate)
Next, a method of manufacturing the through silicon via substrate 100 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. 4 to 10.

まず、図4(A)の上面図および図4(B)の断面図に示すように、第1面110A、および第1面110Aの反対側に第2面110Bを有する基板110を用いる。例えば、基板110には、半導体基板(具体的にはP型シリコン基板)が用いられる。基板110の板厚は、この例では100μm以上700μm以下の範囲で適宜設定される。 First, as shown in the top view of FIG. 4A and the cross-sectional view of FIG. 4B, a substrate 110 having a first surface 110A and a second surface 110B on the opposite side of the first surface 110A is used. For example, a semiconductor substrate (specifically, a P-type silicon substrate) is used as the substrate 110. In this example, the plate thickness of the substrate 110 is appropriately set in the range of 100 μm or more and 700 μm or less.

次に、図5(A)の上面図および図5(B)の断面図に示すように、基板110の第1面110Aにレジスト膜111を形成する。レジスト膜111は、フォトリソグラフィ法により形成される。開口された領域114にはイオン112がイオン注入法により添加される。イオン注入の条件として、加速電圧が10keV以上300keV以下、イオン注入量は1×1012atoms/cm2以上1×1016atoms/cm2以下の範囲で処理が行われる。この例では、領域114のうち領域114−1および領域114−2には、同じ量のイオンが添加される。なお、イオン添加後、加熱することが望ましい。これにより、シリコン基板中のシリコン原子と添加されたイオンとの間で置換反応が起こるとともに、添加されたイオンがシリコン基板中を拡散し、シリコン基板の一部の抵抗率を下げることができる。したがって、導電部113が基板110の一部に選択的に形成される。イオン112が添加された後、レジスト膜111は除去される。 Next, as shown in the top view of FIG. 5A and the cross-sectional view of FIG. 5B, the resist film 111 is formed on the first surface 110A of the substrate 110. The resist film 111 is formed by a photolithography method. Ions 112 are added to the opened region 114 by ion implantation. As conditions for ion implantation, the treatment is performed in a range where the acceleration voltage is 10 keV or more and 300 keV or less, and the ion implantation amount is 1 × 10 12 atoms / cm 2 or more and 1 × 10 16 atoms / cm 2 or less. In this example, the same amount of ions is added to regions 114-1 and 114-2 of the regions 114. It is desirable to heat after adding ions. As a result, a substitution reaction occurs between the silicon atom in the silicon substrate and the added ion, and the added ion diffuses in the silicon substrate, so that the resistivity of a part of the silicon substrate can be lowered. Therefore, the conductive portion 113 is selectively formed on a part of the substrate 110. After the ions 112 are added, the resist film 111 is removed.

次に、図6(A)の上面図および図6(B)の断面図に示すように、基板110にレジスト膜116をフォトリソグラフィ法により形成後、貫通孔115を形成する。貫通孔115は、反応性イオンエッチング法、深堀り反応性イオンエッチング法などのドライエッチング法により形成される。エッチング用のガスには六フッ化硫黄(SF6)、四フッ化メタン(CF4)、三フッ化水素メタン(CHF3)、水素(H2)またはアルゴン(Ar)が組み合わせて用いられる。貫通孔115が形成された後、レジスト膜116は除去される。 Next, as shown in the top view of FIG. 6A and the cross-sectional view of FIG. 6B, a resist film 116 is formed on the substrate 110 by a photolithography method, and then a through hole 115 is formed. The through hole 115 is formed by a dry etching method such as a reactive ion etching method or a deep-drilling reactive ion etching method. Sulfur hexafluoride (SF 6 ), methane tetrafluoride (CF 4 ), methane hydrogen trifluoride (CHF 3 ), hydrogen (H 2 ) or argon (Ar) are used in combination as the etching gas. After the through hole 115 is formed, the resist film 116 is removed.

次に、図7(A)の上面図および図7(B)の断面図に示すように、基板110の第1面110Aおよび第2面110Bならびに貫通孔115の側壁を覆うように絶縁層130を形成する。絶縁層130の厚さは、50nm以上10μm以下、好ましくは100nm以上5μm以下の範囲で設定される。絶縁層130は、基板110にシリコン基板が用いられたときには、熱酸化法により形成される。このときの熱酸化法には、ウェット熱酸化法が用いられる。ウェット熱酸化法を用いることで、シリコン基板の酸化速度が上がる。なお、シリコン基板の熱酸化法として、ウェット熱酸化法以外にも塩酸酸化法、ドライ熱酸化法、パイロジェニック熱酸化法のいずれかを用いてもよい。 Next, as shown in the top view of FIG. 7A and the cross-sectional view of FIG. 7B, the insulating layer 130 covers the first surface 110A and the second surface 110B of the substrate 110 and the side wall of the through hole 115. To form. The thickness of the insulating layer 130 is set in the range of 50 nm or more and 10 μm or less, preferably 100 nm or more and 5 μm or less. The insulating layer 130 is formed by a thermal oxidation method when a silicon substrate is used for the substrate 110. As the thermal oxidation method at this time, a wet thermal oxidation method is used. By using the wet thermal oxidation method, the oxidation rate of the silicon substrate is increased. As the thermal oxidation method for the silicon substrate, any one of a hydrochloric acid oxidation method, a dry thermal oxidation method, and a pyrogenic thermal oxidation method may be used in addition to the wet thermal oxidation method.

次に、図8(A)の上面図および図8(B)の断面図に示すように、貫通孔115に対して、貫通電極120を形成する。貫通電極120には、銅(Cu)の他、ニッケル(Ni)、金(Au)、銀(Ag)、錫(Sn)などが含まれる。貫通電極120は、電解めっき法または無電解めっき法により形成されてもよい。例えば、銅(Cu)を用いて、貫通電極120を形成する場合、スパッタリング法により銅(Cu)の薄膜を形成する。次に、銅(Cu)薄膜をシード層として、電解めっき法により銅(Cu)膜を形成する。最後に、基板110の第1面110Aおよび第2面110Bに形成された銅(Cu)膜を化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により、基板110の第1面110Aおよび第2面110B上の銅(Cu)を除去することにより、貫通電極120が充填形成される。 Next, as shown in the top view of FIG. 8A and the cross-sectional view of FIG. 8B, the through electrode 120 is formed in the through hole 115. The through silicon via 120 contains nickel (Ni), gold (Au), silver (Ag), tin (Sn), and the like, in addition to copper (Cu). The through electrode 120 may be formed by an electrolytic plating method or an electroless plating method. For example, when the through electrode 120 is formed using copper (Cu), a thin film of copper (Cu) is formed by a sputtering method. Next, a copper (Cu) film is formed by an electrolytic plating method using a copper (Cu) thin film as a seed layer. Finally, the copper (Cu) films formed on the first surface 110A and the second surface 110B of the substrate 110 are subjected to a chemical mechanical polishing (CMP) method to obtain the first surface 110A and the second surface 110B of the substrate 110. By removing the copper (Cu) above, the through electrode 120 is filled and formed.

次に、図9(A)の上面図および図9(B)の断面図に示すように、絶縁層130に対して導電部113上に開孔部135を形成する。開孔部135は、フォトリソグラフィ法およびエッチング法などを用いることにより形成される。 Next, as shown in the top view of FIG. 9A and the cross-sectional view of FIG. 9B, the opening portion 135 is formed on the conductive portion 113 with respect to the insulating layer 130. The opening portion 135 is formed by using a photolithography method, an etching method, or the like.

次に、図10(A)の上面図および図10(B)の断面図に示すように、基板110の第1面110A側の絶縁層130の上面および開孔部135に配線140を形成する。配線140のうち、配線140−1および配線140−3は、貫通電極120と接するように形成される。また、配線140−3は、導電部113のうち、導電部113−2と接続されるように形成される。また、配線140−1は、この例では渦巻き形状になるように形成される。なお、配線140−1は、渦巻き形状に限定されず、ループ形状でもよい。また、配線140−2は、導電部113のうち、導電部113−1と対向するように形成される。配線140は、この例ではめっき法により形成される。 Next, as shown in the top view of FIG. 10A and the cross-sectional view of FIG. 10B, the wiring 140 is formed on the upper surface of the insulating layer 130 on the first surface 110A side of the substrate 110 and the opening 135. .. Of the wiring 140, the wiring 140-1 and the wiring 140-3 are formed so as to be in contact with the through electrode 120. Further, the wiring 140-3 is formed so as to be connected to the conductive portion 113-2 of the conductive portion 113. Further, the wiring 140-1 is formed so as to have a spiral shape in this example. The wiring 140-1 is not limited to the spiral shape, and may be a loop shape. Further, the wiring 140-2 is formed so as to face the conductive portion 113-1 of the conductive portion 113. The wiring 140 is formed by the plating method in this example.

例えば、配線140をめっき法により形成するとき、以下の方法が用いられる。まず、貫通電極120、開孔部135および絶縁層130の上面に無電解めっき法により銅(Cu)薄膜を形成する。次に、絶縁層130に重畳するように銅の薄膜上にレジスト膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ法により、レジストパターンを形成する。次に、電解めっき法により配線140を形成する。最後に、レジストパターンおよびレジストパターン下の銅の薄膜を除去する。上記方法は、セミアディティブ法と呼ばれる。配線140を形成後、基板110の第2面110B側に配線240を形成する。配線240は、配線140と同様の方法により形成される。以上の方法により、図1および図2に示す貫通電極基板100が製造される。 For example, when the wiring 140 is formed by a plating method, the following method is used. First, a copper (Cu) thin film is formed on the upper surfaces of the through electrode 120, the perforated portion 135, and the insulating layer 130 by an electroless plating method. Next, a resist film is formed on the copper thin film so as to be superimposed on the insulating layer 130. Next, a resist pattern is formed by a photolithography method. Next, the wiring 140 is formed by the electrolytic plating method. Finally, the resist pattern and the copper thin film under the resist pattern are removed. The above method is called a semi-additive method. After forming the wiring 140, the wiring 240 is formed on the second surface 110B side of the substrate 110. The wiring 240 is formed by the same method as the wiring 140. By the above method, the through silicon via substrate 100 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.

上記の方法により製造された貫通電極基板は、基板の一部の抵抗を制御することで導電部として用いている。これにより、導電層および絶縁層を新たに設ける必要がない。つまり、工程数を増やさずに、貫通電極基板を製造することができる。また、受動素子の部材を貫通電極基板の加工とともに作りこんでいるため、受動素子を貫通電極基板に実装する必要がない。つまり、実装用のスペースを設ける必要がなく、貫通電極基板を小さくすることができる。さらに、シリコン基板を用いて貫通電極基板を製造することにより、ガラス基板に比べて工程中の基板の反りの影響が抑えられるとともに、ガラス基板に比べて微細加工しやすい(つまり線幅を細く、開孔部を小さくすることができる。)。したがって、貫通電極基板の製造において基板による影響を抑えつつ、貫通電極基板に小型の受動素子を形成することができる。 The through silicon via substrate manufactured by the above method is used as a conductive portion by controlling the resistance of a part of the substrate. As a result, it is not necessary to newly provide a conductive layer and an insulating layer. That is, the through silicon via substrate can be manufactured without increasing the number of steps. Further, since the member of the passive element is manufactured together with the processing of the through electrode substrate, it is not necessary to mount the passive element on the through electrode substrate. That is, it is not necessary to provide a space for mounting, and the through electrode substrate can be made smaller. Furthermore, by manufacturing the through silicon via substrate using a silicon substrate, the influence of warpage of the substrate during the process is suppressed as compared with the glass substrate, and microfabrication is easier than with the glass substrate (that is, the line width is narrowed). The opening can be made smaller.) Therefore, it is possible to form a small passive element on the through electrode substrate while suppressing the influence of the substrate in the manufacture of the through electrode substrate.

<第2実施形態>
次に、構造の異なる貫通電極基板について説明する。なお、第1実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を援用する。
<Second Embodiment>
Next, a through electrode substrate having a different structure will be described. The description of the structure, material and method shown in the first embodiment will be incorporated.

図11に貫通電極基板100−1の上面図を示す。図12に貫通電極基板100−1のA1−A2間の断面図を示す。図11および図12に示すように、貫通電極基板100−1は、基板110、導電部113、貫通電極120、絶縁層130、配線140および配線240のほか、導電部117を含む。 FIG. 11 shows a top view of the through silicon via substrate 100-1. FIG. 12 shows a cross-sectional view between A1 and A2 of the through silicon via substrate 100-1. As shown in FIGS. 11 and 12, the through electrode substrate 100-1 includes a substrate 110, a conductive portion 113, a through electrode 120, an insulating layer 130, wiring 140 and wiring 240, as well as a conductive portion 117.

導電部117は、導電部113を覆うように設けられる。導電部117のうち、導電部117−1は、導電部113−1を覆う。導電部117−2は、導電部113−2を覆う。導電部117は、受動素子の一部として用いられる導電部113の素子分離層としての機能を有する。導電部117は、導電部113とは異なる極性を有する。この例では、基板110はP型を示す。また、導電部113にホウ素などIII族の原子が含まれ(つまり導電部113はP型を有する)、導電部117にはリンまたはヒ素などのV族の原子が含まれる(つまり導電部117はN型を有する)。 The conductive portion 117 is provided so as to cover the conductive portion 113. Of the conductive portions 117, the conductive portion 117-1 covers the conductive portion 113-1. The conductive portion 117-2 covers the conductive portion 113-2. The conductive portion 117 has a function as an element separation layer of the conductive portion 113 used as a part of the passive element. The conductive portion 117 has a polarity different from that of the conductive portion 113. In this example, the substrate 110 is P-shaped. Further, the conductive portion 113 contains a group III atom such as boron (that is, the conductive portion 113 has a P type), and the conductive portion 117 contains a group V atom such as phosphorus or arsenic (that is, the conductive portion 117 has a P type). Has N type).

図11および図12に示すように、導電部117が設けられることにより、素子分離が確実になされる。このため、受動素子がより小型になり、受動素子同士が近づいて配置された場合にも、貫通電極基板においてそれぞれの受動素子が適切に機能することができる。 As shown in FIGS. 11 and 12, the element separation is ensured by providing the conductive portion 117. Therefore, the passive elements become smaller, and even when the passive elements are arranged close to each other, each passive element can function appropriately on the through electrode substrate.

<第3実施形態>
次に、構造の異なる貫通電極基板について説明する。なお、第1実施形態および第2実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を援用する。
<Third Embodiment>
Next, a through electrode substrate having a different structure will be described. The explanations of the structures, materials and methods shown in the first embodiment and the second embodiment will be incorporated.

図13に貫通電極基板100−2の上面図を示す。図14に貫通電極基板100−2のA1−A2間の断面図を示す。図13および図14に示すように、貫通電極基板100は、基板110、導電部113、貫通電極120、絶縁層130、配線140、配線240、導電部117に加えて、さらに導電部119を含む。 FIG. 13 shows a top view of the through silicon via substrate 100-2. FIG. 14 shows a cross-sectional view of the through silicon via substrate 100-2 between A1 and A2. As shown in FIGS. 13 and 14, the through electrode substrate 100 further includes a conductive portion 119 in addition to the substrate 110, the conductive portion 113, the through electrode 120, the insulating layer 130, the wiring 140, the wiring 240, and the conductive portion 117. ..

導電部119は、基板110の第2面110Bに設けられる。導電部119には、導電部117と同種の材料(III族またはV属の金属)が含まれ、導電部117と同じ極性を有する。この例では、基板110がP型、導電部113がP型、導電部117がN型、導電部119がN型の導電部として機能する。導電部119の抵抗率は、導電部117と同程度に制御されてもよいが、これに限定されない。導電部119の抵抗率は導電部117の抵抗率と異ならせてもよい。このとき、抵抗素子は、第1面110A側の導電部113を用い、容量素子は、第2面110B側の導電部119を用いるなど、受動素子ごとに必要な抵抗率を得ることができる。また、導電部119が設けられることにより、貫通電極基板100−2は、さらに高密度に受動素子を備えることができる。 The conductive portion 119 is provided on the second surface 110B of the substrate 110. The conductive portion 119 contains the same kind of material (metal of Group III or V) as the conductive portion 117, and has the same polarity as the conductive portion 117. In this example, the substrate 110 functions as a P-type, the conductive portion 113 functions as a P-type, the conductive portion 117 functions as an N-type, and the conductive portion 119 functions as an N-type conductive portion. The resistivity of the conductive portion 119 may be controlled to the same extent as that of the conductive portion 117, but is not limited thereto. The resistivity of the conductive portion 119 may be different from the resistivity of the conductive portion 117. At this time, the resistivity element required for each passive element can be obtained, such as using the conductive portion 113 on the first surface 110A side as the resistance element and using the conductive portion 119 on the second surface 110B side as the capacitive element. Further, by providing the conductive portion 119, the through electrode substrate 100-2 can be provided with the passive element at a higher density.

<第4実施形態>
次に、構造の異なる貫通電極基板について説明する。なお、第1〜第3実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を援用する。
<Fourth Embodiment>
Next, a through electrode substrate having a different structure will be described. The explanations of the structures, materials and methods shown in the first to third embodiments are incorporated.

図15に貫通電極基板100−3の上面図を示す。図16に貫通電極基板100−3のA1−A2間の断面図を示す。図15および図16に示すように、貫通電極基板100−3は、基板110、導電部113、貫通電極121、絶縁層130および配線140を含む。 FIG. 15 shows a top view of the through silicon via substrate 100-3. FIG. 16 shows a cross-sectional view between A1 and A2 of the through silicon via substrate 100-3. As shown in FIGS. 15 and 16, the through electrode substrate 100-3 includes a substrate 110, a conductive portion 113, a through electrode 121, an insulating layer 130, and a wiring 140.

貫通電極基板100−3において、貫通電極121は、貫通孔115だけではなく、基板110の第1面110A側および第2面110B側にも合わせて設けられる。このとき、貫通電極121は、コンフォーマルめっき法により形成される。貫通電極121のうち基板110の第1面110A側および第2面110B側に設けられた部分は配線140と同様の機能をもたせることができる。また、貫通電極121および配線140は、同時に形成されてもよい。これにより、貫通電極基板に受動素子を形成する上での工程数をさらに削減することができる。 In the through electrode substrate 100-3, the through electrode 121 is provided not only on the through hole 115 but also on the first surface 110A side and the second surface 110B side of the substrate 110. At this time, the through electrode 121 is formed by a conformal plating method. Of the through electrodes 121, the portions provided on the first surface 110A side and the second surface 110B side of the substrate 110 can have the same functions as the wiring 140. Further, the through electrode 121 and the wiring 140 may be formed at the same time. As a result, the number of steps for forming the passive element on the through electrode substrate can be further reduced.

<第5実施形態>
次に、構造の異なる貫通電極基板について説明する。なお、第1〜第4実施形態において示した構造、材料および方法については、その説明を援用する。
<Fifth Embodiment>
Next, a through electrode substrate having a different structure will be described. The explanations of the structures, materials and methods shown in the first to fourth embodiments are incorporated.

図17に貫通電極基板100−4の上面図を示す。図18に貫通電極基板100−4のA1−A2間の断面図を示す。図17および図18に示すように、貫通電極基板100−4は、基板110−4、貫通電極120、絶縁層130および配線140を含む。 FIG. 17 shows a top view of the through silicon via substrate 100-4. FIG. 18 shows a cross-sectional view between A1 and A2 of the through silicon via substrate 100-4. As shown in FIGS. 17 and 18, the through electrode substrate 100-4 includes a substrate 110-4, a through electrode 120, an insulating layer 130, and wiring 140.

貫通電極基板100−4は、導電部113を設けずに所定の抵抗率を有する基板110−4を有する。具体的には、シリコン基板の製造時において抵抗率が0.1Ω・cm以上10000Ω・cm以下となるようにイオンが添加されたシリコン基板が用いられる。このとき、基板110−4は、受動素子の一部として用いられる。貫通電極基板100−4は、導電部113を設ける必要がない分、貫通電極基板に受動素子を形成する上での工程数をさらに削減することができる。 The through silicon via substrate 100-4 has a substrate 110-4 having a predetermined resistivity without providing the conductive portion 113. Specifically, a silicon substrate to which ions are added so that the resistivity is 0.1 Ω · cm or more and 10,000 Ω · cm or less at the time of manufacturing the silicon substrate is used. At this time, the substrate 110-4 is used as a part of the passive element. Since the through electrode substrate 100-4 does not need to be provided with the conductive portion 113, the number of steps for forming the passive element on the through electrode substrate can be further reduced.

<第6実施形態>
本実施形態では、第1〜第5実施形態で説明した貫通電極基板を含んだ半導体装置について説明する。
<Sixth Embodiment>
In this embodiment, the semiconductor device including the through electrode substrate described in the first to fifth embodiments will be described.

図19は、半導体装置500の断面図である。図19に示すように、半導体装置500は、トランジスタを含むチップ化された半導体素子600および半導体素子620、貫通電極基板100およびパッケージ基板800を有する。半導体素子600および半導体素子620は、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)としての機能、または記憶装置としての機能を有する。貫通電極基板100は、半導体素子600および半導体素子620と、パッケージ基板800とを中継する機能を有する。半導体素子600および半導体素子620と、貫通電極基板100とは、金バンプ690などを用いて電気的に接続される。また、貫通電極基板100と、パッケージ基板800とは、錫、銀などを含むはんだバンプ750などを用いて接続される。また、貫通電極基板100と、パッケージ基板800との間隙には、アンダーフィル樹脂が充填されることにより封止されてもよい。上述したように、貫通電極基板100には、インダクタ101、容量素子103または抵抗素子105などの受動素子が含まれている。したがって、半導体装置500において、貫通電極基板100に設けられた受動素子は、ノイズ消去用途に用いられてもよいし、信号フィルタに用いられてもよい。 FIG. 19 is a cross-sectional view of the semiconductor device 500. As shown in FIG. 19, the semiconductor device 500 includes a chipped semiconductor element 600 including a transistor, a semiconductor element 620, a through electrode substrate 100, and a package substrate 800. The semiconductor element 600 and the semiconductor element 620 have a function as a central processing unit (CPU) or a function as a storage device. The through silicon via substrate 100 has a function of relaying the semiconductor element 600, the semiconductor element 620, and the package substrate 800. The semiconductor element 600 and the semiconductor element 620 and the through silicon via substrate 100 are electrically connected to each other by using a gold bump 690 or the like. Further, the through electrode substrate 100 and the package substrate 800 are connected by using a solder bump 750 or the like containing tin, silver or the like. Further, the gap between the through electrode substrate 100 and the package substrate 800 may be sealed by filling with an underfill resin. As described above, the through silicon via substrate 100 includes a passive element such as an inductor 101, a capacitance element 103, or a resistance element 105. Therefore, in the semiconductor device 500, the passive element provided on the through electrode substrate 100 may be used for noise elimination or as a signal filter.

<第7実施形態>
本実施形態では、第6実施形態において説明した半導体装置500を電気機器に適用した例について説明する。
<7th Embodiment>
In this embodiment, an example in which the semiconductor device 500 described in the sixth embodiment is applied to an electric device will be described.

図20は、電気機器を説明する図である。半導体素子600、半導体素子620および受動素子を含んだ半導体装置500は、例えば、携帯端末(携帯電話、スマートフォンおよびノート型パーソナルコンピュータ、ゲーム機器等)、情報処理装置(デスクトップ型パーソナルコンピュータ、サーバ、カーナビゲーション等)、家庭用電気機器(電子レンジ、エアコン、洗濯機、冷蔵庫)、自動車等、様々な電気機器に搭載される。図20(A)は、スマートフォン4000である。図20(B)は、携帯用ゲーム機5000である。図20(C)は、ノート型パーソナルコンピュータ6000である。 FIG. 20 is a diagram illustrating an electric device. The semiconductor device 500 including the semiconductor element 600, the semiconductor element 620, and the passive element includes, for example, a mobile terminal (mobile phone, smartphone and notebook personal computer, game device, etc.), an information processing device (desktop personal computer, server, car, etc.). It is installed in various electric devices such as navigation systems), home electric appliances (microwaves, air conditioners, washing machines, refrigerators), automobiles, etc. FIG. 20A shows a smartphone 4000. FIG. 20B shows a portable game machine 5000. FIG. 20C is a notebook personal computer 6000.

これらの電気機器において、半導体素子600、半導体素子620および受動素子を含んだ半導体装置500は、ノイズフィルタ、信号フィルタの他、アプリケーションプログラムを実行して各種機能を実現するCPU等で構成される制御部などの機能を有することができる。 In these electric devices, the semiconductor device 500 including the semiconductor element 600, the semiconductor element 620, and the passive element is controlled by a noise filter, a signal filter, a CPU that executes an application program to realize various functions, and the like. It can have a function such as a part.

(変形例1)
本開示の第1実施形態では、イオン添加により、導電部113−1および導電部113−2が同じ抵抗率を有するものとして説明したが、これに限定されない。導電部113−1および導電部113−2は、異なる量のイオンが添加されてもよい。これにより、受動素子ごとに適切な抵抗率を有し、受動素子を最適な状態で機能させることができる。
(Modification example 1)
In the first embodiment of the present disclosure, it has been described that the conductive portion 113-1 and the conductive portion 113-2 have the same resistivity due to the addition of ions, but the present invention is not limited to this. Different amounts of ions may be added to the conductive portion 113-1 and the conductive portion 113-2. As a result, each passive element has an appropriate resistivity, and the passive element can function in an optimum state.

(変形例2)
本開示の第1実施形態では、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105が直列に配列されるものとして説明したが、必ずしも直列に接続される必要はない。例えば、インダクタ101、容量素子103および抵抗素子105は、並列して設けられてもよいし、分岐して設けられてもよく、適宜回路設計に合わせて変更すればよい。
(Modification 2)
In the first embodiment of the present disclosure, the inductor 101, the capacitance element 103, and the resistance element 105 have been described as being arranged in series, but they do not necessarily have to be connected in series. For example, the inductor 101, the capacitance element 103, and the resistance element 105 may be provided in parallel or branched, and may be appropriately changed according to the circuit design.

(変形例3)
本開示の第1実施形態では、絶縁層130は、熱酸化法により形成するとして説明したが、これに限定されない。例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、スパッタリング、蒸着法または浸漬法が用いられてもよい。
(Modification example 3)
In the first embodiment of the present disclosure, the insulating layer 130 has been described as being formed by a thermal oxidation method, but the present invention is not limited thereto. For example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a sputtering method, a vapor deposition method, or a dipping method may be used.

(変形例4)
本開示の第1実施形態では、配線140は、めっき法により形成される例を示したが、これに限定されない。配線140は、CVD法、スパッタリング法、蒸着法、印刷法により形成されてもよい。このとき、配線140はフォトリソグラフィ法およびエッチング法により加工されてもよい。また、配線140には、アルミニウム、タングステン、チタン、モリブデンなどの材料が用いられてもよい。
(Modification example 4)
In the first embodiment of the present disclosure, the wiring 140 shows an example of being formed by a plating method, but the wiring 140 is not limited thereto. The wiring 140 may be formed by a CVD method, a sputtering method, a vapor deposition method, or a printing method. At this time, the wiring 140 may be processed by a photolithography method and an etching method. Further, a material such as aluminum, tungsten, titanium, or molybdenum may be used for the wiring 140.

(変形例5)
本開示の第1実施形態では、容量素子103において導電部113−1と配線140−2とが平行に並んだ形状(いわゆる平行平板)を有する例を示したが、これに限定されない。図21は、貫通電極基板100−5の断面図である。貫通電極基板100−5は、基板110、導電部113、貫通電極120、絶縁層130−5、配線140および配線240を含む。また、貫通電極基板100−5は、容量素子103−5を有する。容量素子103−5は、基板110に凹部118を有する。このとき、絶縁層130−5は、凹部118の形状に合わせて配置され、配線140−2も凹部118に設けられる。これにより、容量素子103−5は、トレンチ形状を有することができる。容量素子103−5は、上記形状を有することにより、蓄えられる電荷量を増やすことができる。
(Modification 5)
In the first embodiment of the present disclosure, an example in which the conductive portion 113-1 and the wiring 140-2 are arranged in parallel in the capacitance element 103 (so-called parallel flat plate) is shown, but the present invention is not limited to this. FIG. 21 is a cross-sectional view of the through silicon via substrate 100-5. The through electrode substrate 100-5 includes a substrate 110, a conductive portion 113, a through electrode 120, an insulating layer 130-5, wiring 140, and wiring 240. Further, the through silicon via substrate 100-5 has a capacitive element 103-5. The capacitive element 103-5 has a recess 118 in the substrate 110. At this time, the insulating layer 130-5 is arranged according to the shape of the recess 118, and the wiring 140-2 is also provided in the recess 118. As a result, the capacitive element 103-5 can have a trench shape. By having the above-mentioned shape, the capacitance element 103-5 can increase the amount of electric charge stored.

100・・・貫通電極基板、101・・・インダクタ、103・・・容量素子、105・・・抵抗素子、107・・・端子、109・・・端子、110・・・基板、111・・・レジスト膜、112・・・イオン、113・・・導電部、114・・・領域、115・・・貫通孔、116・・・レジスト膜、117・・・導電部、118・・・凹部、119・・・導電部、120・・・貫通電極、121・・・貫通電極、130・・・絶縁層、135・・・開孔部、140・・・配線、240・・・配線、500・・・半導体装置、600・・・半導体素子、620・・・半導体素子、690・・・金バンプ、750・・・バンプ、800・・・パッケージ基板、4000・・・スマートフォン、5000・・・携帯用ゲーム機、6000・・・パーソナルコンピュータ 100 ... through electrode substrate, 101 ... inductor, 103 ... capacitive element, 105 ... resistance element, 107 ... terminal, 109 ... terminal, 110 ... substrate, 111 ... Resist film, 112 ... ion, 113 ... conductive part, 114 ... region, 115 ... through hole, 116 ... resist film, 117 ... conductive part, 118 ... recess, 119 ... Conductive part, 120 ... Through electrode, 121 ... Through electrode, 130 ... Insulation layer, 135 ... Opening part, 140 ... Wiring, 240 ... Wiring, 500 ... -Semiconductor device, 600 ... semiconductor element, 620 ... semiconductor element, 690 ... gold bump, 750 ... bump, 800 ... package substrate, 4000 ... smartphone, 5000 ... portable Game machine, 6000 ... Personal computer

Claims (12)

第1面、および前記第1面と反対側の第2面を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1面の表面または内部に設けられ、所定の抵抗率を有する導電部と、
前記半導体基板に設けられた貫通孔と、
前記貫通孔に設けられた貫通電極と、
前記半導体基板の前記第1面および前記第2面ならびに前記貫通孔の側壁を覆うように設けられた絶縁層と、
前記半導体基板の前記第1面側であって、前記絶縁層上に設けられた配線と、
を含み、
前記配線は、第1配線、第2配線および第3配線の少なくともいずれかを含み、
前記第1配線がループ状に配置されたインダクタ、
前記導電部の一部および前記導電部の一部と対向して配置された前記第2配線を有する容量素子、
および前記第3配線と電気的に接続された前記導電部の他の一部を有する抵抗素子の少なくともいずれかの受動素子を含み、
前記貫通電極と、前記配線は、連なって設けられる、
貫通電極基板。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface,
A conductive portion provided on the surface or inside of the first surface of the semiconductor substrate and having a predetermined resistivity, and
Through holes provided in the semiconductor substrate and
Through electrodes provided in the through holes and
An insulating layer provided so as to cover the first surface and the second surface of the semiconductor substrate and the side wall of the through hole, and
Wiring provided on the insulating layer on the first surface side of the semiconductor substrate and
Only including,
The wiring includes at least one of a first wiring, a second wiring, and a third wiring.
An inductor in which the first wiring is arranged in a loop,
A capacitive element having the second wiring arranged so as to face a part of the conductive portion and a part of the conductive portion.
And at least one passive element of the resistance element having the other part of the conductive part electrically connected to the third wiring.
The through electrode and the wiring are provided in series.
Through electrode substrate.
前記配線は、複数配置され、前記導電部と電気的に接続する部分、前記導電部と対向する部分、および前記貫通電極と電気的に接続する部分の少なくともいずれかを有する、
請求項1に記載の貫通電極基板。
A plurality of the wirings are arranged and have at least one of a portion electrically connected to the conductive portion, a portion facing the conductive portion, and a portion electrically connected to the through electrode.
The through silicon via substrate according to claim 1.
前記半導体基板は、シリコン基板であって、
前記絶縁層は、酸化シリコン膜である、
請求項1または2に記載の貫通電極基板。
The semiconductor substrate is a silicon substrate and
The insulating layer is a silicon oxide film.
The through silicon via substrate according to claim 1 or 2.
前記導電部の抵抗率は、0.1Ω・cm以上10000Ω・cm以下である、
請求項1乃至3のいずれか一に記載の貫通電極基板。
The resistivity of the conductive portion is 0.1 Ω · cm or more and 10000 Ω · cm or less.
The through silicon via substrate according to any one of claims 1 to 3.
前記導電部は、III族またはV族の元素を含む、
請求項1乃至4のいずれか一に記載の貫通電極基板。
The conductive portion contains a Group III or Group V element.
The through silicon via substrate according to any one of claims 1 to 4.
前記導電部を覆うように設けられ、前記導電部と異なる極性を有する第2導電部をさらに含む、
請求項5に記載の貫通電極基板。
A second conductive portion that is provided so as to cover the conductive portion and has a polarity different from that of the conductive portion is further included.
The through silicon via substrate according to claim 5.
前記半導体基板の前記第2面の表面または内部に設けられ、前記第2導電部と同じ極性を有する第3導電部をさらに含む、
請求項6に記載の貫通電極基板。
A third conductive portion provided on the surface or inside of the second surface of the semiconductor substrate and having the same polarity as the second conductive portion is further included.
The through silicon via substrate according to claim 6.
第1面、および前記第1面の反対側に第2面を有する半導体基板を用い、
前記半導体基板の前記第1面の一部に選択的に導電部を形成し、
前記半導体基板に貫通孔を形成し、
前記半導体基板の前記第1面および前記第2面ならびに前記貫通孔の側壁に絶縁層を形成し、
前記半導体基板の前記貫通孔に貫通電極を形成し、
前記絶縁層上に配線を形成することを含み、
前記配線は、第1配線、第2配線および第3配線の少なくともいずれかを含み、
前記第1配線がループ状に配置されたインダクタ、
前記導電部の一部および前記導電部の一部と対向して配置された前記第2配線を有する容量素子、
および前記第3配線と電気的に接続された前記導電部の他の一部を有する抵抗素子の少なくともいずれかの受動素子を形成することを含み、
前記貫通電極及び前記配線は同時に形成される、
貫通電極基板の製造方法。
A semiconductor substrate having a first surface and a second surface on the opposite side of the first surface is used.
A conductive portion is selectively formed on a part of the first surface of the semiconductor substrate to form a conductive portion.
A through hole is formed in the semiconductor substrate to form a through hole.
An insulating layer is formed on the first surface and the second surface of the semiconductor substrate and the side wall of the through hole.
A through electrode is formed in the through hole of the semiconductor substrate, and the through electrode is formed.
It looks including forming a wiring on the insulating layer,
The wiring includes at least one of a first wiring, a second wiring, and a third wiring.
An inductor in which the first wiring is arranged in a loop,
A capacitive element having the second wiring arranged so as to face a part of the conductive portion and a part of the conductive portion.
And to form a passive element of at least one of the resistance elements having the other part of the conductive portion electrically connected to the third wiring.
The through electrode and the wiring are formed at the same time.
Manufacturing method of through silicon via substrate.
前記半導体基板は、シリコン基板であって、
前記絶縁層は、酸化シリコン膜である、
請求項に記載の貫通電極基板の製造方法。
The semiconductor substrate is a silicon substrate and
The insulating layer is a silicon oxide film.
The method for manufacturing a through silicon via substrate according to claim 8.
前記絶縁層は、熱酸化法により形成される、
請求項に記載の貫通電極基板の製造方法。
The insulating layer is formed by a thermal oxidation method.
The method for manufacturing a through silicon via substrate according to claim 9.
前記導電部は、イオン注入法により形成される、
請求項乃至10のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
The conductive portion is formed by an ion implantation method.
The method for manufacturing a through silicon via substrate according to any one of claims 8 to 10.
前記導電部は、III族またはV族の元素を含む、
請求項乃至11のいずれか一に記載の貫通電極基板の製造方法。
The conductive portion contains a Group III or Group V element.
The method for manufacturing a through silicon via substrate according to any one of claims 8 to 11.
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