JPH04311069A - 高周波用半導体装置 - Google Patents

高周波用半導体装置

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JPH04311069A
JPH04311069A JP3104875A JP10487591A JPH04311069A JP H04311069 A JPH04311069 A JP H04311069A JP 3104875 A JP3104875 A JP 3104875A JP 10487591 A JP10487591 A JP 10487591A JP H04311069 A JPH04311069 A JP H04311069A
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    • H01L2924/10158Shape being other than a cuboid at the passive surface

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体装置、特にバイ
アホールを有する半導体装置における高歩留り及び高信
頼性を図ったものに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は従来の半導体装置のバイアホール
の一例を示す装置断面図である。図において、1は例え
ばGaAsからなる半導体基板でその中央部に基板裏面
からバイアホール4が形成され、そのホール内面及び基
板1裏面にかけてバイアホール・基板裏面メタライズ層
3(第2の電極)が形成され、さらに基板1上部のバイ
アホール3上にはバイアホール上部電極2(第1の電極
)が形成されている。このような構造は集積回路の接地
インダクタンスを小さくできるためMMIC等に用いら
れている。
【0003】次に製造方法について説明する。まず図1
0(a) に示すように厚さ100〜150μmの半導
体基板1の主面に、例えば金等の金属を用いて厚さ2μ
m程度のバイアホール上部電極2を形成する。次に図1
0(b) に示すように、基板1裏面から湿式または乾
式のエッチング手法を用いて、上記上部電極2が露出す
るまで半導体基板1をエッチングしてホール径300〜
400μmのバイアホール4を形成する。引き続いて、
図10(c) に示すように、メッキ下地電極3aをス
パッタ,蒸着,無電解メッキ等の方法により基板1裏面
全体に形成する。そしてバイアホール4及び基板1裏面
をスパッタもくしはメッキ法を用いて金等の金属を用い
て金属層3bを形成し、厚さ5μm程度のバイアホール
・基板裏面メタライズ層3とする(図10(d) )。
【0004】従来のバイアホールは以上のように形成さ
れていたが、図10(b) に示す工程におけるエッチ
ングの際、しばしばオーバーエッチングしてしまうこと
があり、例えば図8に示すように裏面のメタライズした
金属層3がエッチングオーバーした部分から基板表面に
はみ出した部分3aができ、このためコンタクトホール
形成前に基板表面に形成されていたパッシベーション膜
が破壊されたり、またコンタクトホールに隣接して他の
素子が形成されている場合、パッシベーション膜の破壊
の影響がこの素子にも及び素子特性が劣化し、また製造
においても歩留が低下するという問題点があった。
【0005】また、チップをICパッケージ等のマウン
ト材に固定し半田を用いダイボンディングする際には、
バイアホール内に半田が充分に充填されずに空間が生じ
、コンタクトホール上に能動素子を配置して装置を形成
した場合、発熱により内部空間の空気が膨張しホール内
から応力が発生して素子を破壊したり、また空間がある
ため充分な放熱効果が得られないという問題点がある。 さらには図9に示すように、ホール4内の充填された半
田5がバイアホール上部電極2を下方から押し上げ、こ
れを突き破ることがあり、やはり製造歩留の低下を招く
という問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体装置は以
上のように構成されているので、バイアホール形成時の
オーバーエッチングによるメタライズ層のはみ出しの問
題や、ダイボンド時にバイアホール内に充填された半田
がバイアホール上部電極を突き破り、製造歩留の低下を
招くという問題点があった。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになれれたもので、バイアホール形成時にオーバー
エッチングしても歩留りが低下することなく、またダイ
ボンド時に上部電極が破損することのないバイアホール
を有する半導体装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、基板表面側からエッチングして形成した第1のホ
ールと、該第1のホールに形成された上部電極となる第
1の電極と、基板裏面側から上記第1の電極が露出する
まで基板をエッチングして形成した第2のホールと、該
第2のホールに導電性物質を充填して形成した第2の電
極、あるいは第2のホールに導電膜を設けて形成された
第2の電極と、該第2のホール内に充填された熱伝導性
の高い物質からなる充填層とを備え、上記第1の電極と
第2の電極とを、上記第1のホールと第2のホールを介
して電気的に接続したものである。
【0009】
【作用】この発明においては、最初に半導体表面側より
エッチングを行ない第1のホールを設け、さらに第1の
ホール内に上部電極となる第1の電極を形成した後、半
導体裏面側より上記第1の電極が露呈するまでエッチン
グを行ない第2のホールを設けて貫通孔を形成するよう
にしたので、基板裏面側よりのエッチング時にオーバー
エッチングが起こることがない。
【0010】また、第2のホールを導電性物質で充填す
る、あるいは第2のホール内に導電膜を設けるとともに
、その内部を熱伝導性効果の大きい物質で充填する構造
としたので、ホールに十分な強度が得られ、ダイボンド
時に基板裏面側から半田がバイアホール上部電極を突き
抜けることがない。
【0011】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図7ないし図10と同一符号は同一または相当部
分を示し、図1ないし図3において、7は基板1表面よ
り開口した第1のホールであり、該第1のバイアホール
内にはバイアホール上部電極となるメタライズ層8(第
1の電極)が形成されている。また9は基板1裏面より
開口した第2のホールであり、該第2のホール9内には
金属10(第2の電極)が充填されている。
【0012】次に製造方法について説明する。まず、図
5(a) に示すように、例えば厚さ100〜150μ
mのGaAs基板1主面側から、湿式もしくは乾式のエ
ッチングによりホール径15〜20μm,深さ30μm
程度の第1のホール7を形成する。次にこの第1のホー
ル7内にスパッタもしくはメッキ法を用いてバイアホー
ル上部電極となる、例えば厚さ2〜3μmの第1のメタ
ライズ層8を金等の金属を用いて設ける(図5(b) 
)。次に半導体基板1の裏面から湿式もくしは乾式のエ
ッチングにより上記第1のメタライズ層8が露出するま
でエッチングして第2のホール9を形成し、バイアホー
ルとする(図5(c) )。
【0013】このとき従来のバイアホール形成法と違っ
て、図6(a) に示すように、少々のエッチングオー
バーがあった場合にも、第1のメタライズ層8が蓋の役
割を果たし、エッチング液がバイアホール9を抜けて基
板上面を侵すことがなく、また図6(b) に示すよう
にエッチング不足があってもメタライズ層8が露呈して
いれば電気的に接触をとることができるため、いずれの
場合も製品品質に悪影響を与えることがない。
【0014】そして最後に図5(d) に示すように、
第2のホール9内及び基板裏面にメッキ下地電極10a
をスパッタ,蒸着,無電解メッキ等の方法により基板1
裏面全体に形成する。そして最後に図5(e) に示す
ように、第2のホール9の内部に選択メッキ法を用いて
金等の金属で第2のメタライズ金属10bを充填し、第
2のメタライズ層10とする。
【0015】このように本実施例によれば、半導体基板
1表面側からエッチングを行ない第1のホール7を形成
して該ホール7内に第1のメタライズ層(上部電極)8
を設けた後、基板1裏面側から上記第1のメタライズ層
8が露呈するまでエッチングを行ない第2のホール9を
設けてバイアホールを形成し、さらに該第2のホール9
内に選択メッキ法を用いて金属層を充填して第2のメタ
ライズ層10を形成したため、基板1裏面からエッチン
グを行ない第2のホール9を形成するときに、オーバー
エッチングやエッチング不足があっても、第1のメタラ
イズ層8がバイアホール上方の開口を覆うように予め形
成されているため、従来のように第2のホール9内のメ
タライズ層10が基板上面にはみ出すことがない。
【0016】また第2のホール9内に金等の金属を充填
されてなる第2のメタライズ10を有しているため、バ
イアホールの強度が増し、ダイボンド時に半田が上部電
極(第1のメタライズ層)8を突き破り半導体装置表面
にまで出てくるのを防ぐことができる。
【0017】なお、上記実施例では第1のホールと第2
のホールとを一対とするバイアホールの例を示したが、
バイアホールの形状はこれに限られるものではなく、例
えば図2に示すように第1のホール2つに対して、第2
のホール1つを結合させたバイアホールを形成する場合
でもよく、また図3に示すように1つの第1のホールに
3つの第2のホールを結合させてなるバイアホールを形
成する場合においても同様の効果がある。
【0018】また、図4に示すように第2のホール9上
方の半導体基板主面に、ドレイン電極11,ゲート電極
12,ソース電極13を有する電界効果トランジスタ(
FET)を配置してデバイスを形成し、その素子領域両
側にバイアホールがそれぞれ形成される場合でもよく、
またこの構造において、FETの代わりにバイポーラト
ランジスタもしくは微小真空管が配置される場合でもよ
く、このように構成することで素子の放熱効果を高め装
置の信頼性を向上させることができる。
【0019】また、上記説明においてFETの全てソー
ス電極、またはバイポーラトランジスタの全てのエミッ
タ電極、または微小真空管の全てのカソード電極がバイ
アホール上部電極8と直接結合させて電気的に接触をと
ってもよく、この場合、GNDまでの距離を短くするこ
とができ、従って寄生抵抗や寄生インダクタンスを減少
させることができデバイスの高性能化を図ることができ
る。
【0020】さらに図11に示すように第2のホール9
内及び基板1裏面に第2の電極となる金属膜14を形成
した後、ホール9内をダイヤモンド15等の熱伝導性が
高く化学的にも安定な物質をマスクを用いたCVD法を
用いて充填してもよく、また、ホール9内を導電性を有
する金属ペースト等を用いて充填してもよい。さらに図
12に示すように、ホール9内を金属ペーストとダイヤ
モンドの混合体16を用いて充填してもかまわない。
【0021】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る半導体装
置によれば、基板表面側から第1のホールを形成し、該
ホール内に第1の電極を設けた後、基板裏面側から第1
の電極が露呈するまでエッチングを行ない第2のホール
を設けて貫通孔を構成するとともに、第2のホールを金
属で充填したから、あるいは第2のホール内に導電膜を
設けるとともに、その内部を熱伝導性効果の大きい物質
で充填するようにしたから、貫通孔形成時にオーバーエ
ッチングやエッチング不足が生じにくく、これによる製
造誤差を低減することができ、またダイボンド時にハン
ダが基板裏面からバイアホールを経て基板上面の上部電
極である第1の電極を突き破ることがなく、従って製造
歩留りが高く、かつ高信頼性の貫通孔を有する半導体装
置を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による半導体装置を示す
図である。
【図2】本発明の第2の実施例による半導体装置を示す
図である。
【図3】本発明の第3の実施例による半導体装置を示す
図である。
【図4】本発明の第4の実施例による半導体装置を示す
図である。
【図5】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
工程を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施例による半導体装置の製造
工程の主要部の拡大図である。
【図7】従来の半導体装置の装置断面図である。
【図8】従来の半導体装置の問題点を説明するための装
置断面図である。
【図9】従来の半導体装置の他の問題点を説明するため
の装置断面図である。
【図10】従来の半導体装置の製造工程を示す装置断面
図である。
【図11】本発明の第5の実施例による半導体装置を示
す図である。
【図12】本発明の第6の実施例による半導体装置を示
す図である。
【符号の説明】
1    半導体基板 5    半田 6    マウント材 7    第1のホール 8    第1のメタライズ層(第1の電極)9   
 第2のホール 10  第2のメタライズ層(第2の電極)11  F
ETドレイン電極 12  FETゲート電極 13  FETソース電極 14  金属膜(第2の電極) 15  ダイアモンド(充填層) 16  金属とダイアモンドの混合体

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板表面に設けられた第1のホールと
    、該第1のホール内に形成された第1の電極と、基板裏
    面側から上記第1の電極が露呈するまで基板を開口して
    設けられた第2のホールと、該第2のホール内に導電性
    物質を充填して形成された第2の電極とを備え、上記第
    1の電極と第2の電極とを、上記第1のホールと第2の
    ホールを介して電気的に接続したことを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】  基板表面に設けられた第1のホールと
    、該第1のホール内に形成された第1の電極と、基板裏
    面側から上記第1の電極が露呈するまで基板を開口して
    設けられた第2のホールと、該第2のホール内に導電性
    膜を形成して設けられた第2の電極と、該第2のホール
    内に充填された熱伝導性の高い物質からなる充填層とを
    備え、上記第1の電極と第2の電極とを、上記第1のホ
    ールと第2のホールを介して電気的に接続したことを特
    徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】  請求項1記載の半導体装置において、
    上記第2のホールを充填する導電性物質はダイアモンド
    を含むことを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】  請求項2記載の半導体装置において、
    上記熱伝導性の高い物質としてダイアモンドを用いたこ
    とを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】  請求項1または2記載の半導体装置に
    おいて、第2のホールの上方の半導体主面に能動素子を
    配したことを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】  請求項5記載の半導体装置において、
    上記能動素子の主電極を第1の電極に結合したことを特
    徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】  請求項5記載の半導体装置において、
    上記能動素子は電界効果トランジスタ(FET)である
    ことを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】  請求項5記載の半導体装置において、
    上記能動素子はバイポーラトランジスタであることを特
    徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】  請求項5記載の半導体装置において、
    上記能動素子は微小真空管であることを特徴とする半導
    体装置。
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