JP2005093486A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 一定形状の貫通孔を半導体基板に安定して形成できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。
【解決手段】 シリコン基板1の表面に層間絶縁膜を介して形成されたパッド電極5を当該シリコン基板1の裏面に引き出すために電極37を形成する方法であって、このシリコン基板1の裏面から当該シリコン基板1と層間絶縁膜3とをエッチングしてパッド電極5を底面とする貫通孔Hを形成し、この貫通孔Hのシリコン基板1からなる側壁と、当該シリコン基板1の裏面とに絶縁膜21を形成し、その後、この貫通孔Hを埋め込むように絶縁膜21上に銅等の金属材料を形成すると共に、この金属材料を所定形状に加工してプラグ電極37を形成する。
【選択図】 図1
【解決手段】 シリコン基板1の表面に層間絶縁膜を介して形成されたパッド電極5を当該シリコン基板1の裏面に引き出すために電極37を形成する方法であって、このシリコン基板1の裏面から当該シリコン基板1と層間絶縁膜3とをエッチングしてパッド電極5を底面とする貫通孔Hを形成し、この貫通孔Hのシリコン基板1からなる側壁と、当該シリコン基板1の裏面とに絶縁膜21を形成し、その後、この貫通孔Hを埋め込むように絶縁膜21上に銅等の金属材料を形成すると共に、この金属材料を所定形状に加工してプラグ電極37を形成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関し、特に、半導体基板の表面にあるパッド電極をその裏面に引き出すような貫通電極を備えたICチップの製造方法及びICチップに関するものである。
従来から、電子機器の小型化をより一層進展させる方法の一つとして、トランジスタ等が形成されたベア状態のICチップを三次元に積層実装する(ICチップを積み重ねる)技術が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種の実装技術では、積層されるICチップ間で導通をとる必要があり、シリコン基板の表(おもて)面に形成されたパッド電極上にシリコン基板を貫通してその裏面に至るようなプラグ電極を形成していた。
図9(A)〜図15(B)は、従来例に係るICチップ200の製造方法(その1〜7)を示す工程図である。図9(A)において、201はシリコン(Si)基板、203は層間絶縁膜(SiO2)、205はパッド電極、207はパッシベーション膜、209は第1のレジストマスクである。シリコン基板201には、図示しないトランジスタ等が既に形成されており、このトランジスタのソースまたはドレイン、或いはゲート電極とパッド電極205とが電気的に接続している。以下、この工程図に沿って、上記のプラグ電極を含むICチップ200の製造方法について説明する。
図9(A)において、まず始めに、シリコン基板201の裏面を研磨して、このシリコン基板201の厚さを300[μm]程度に薄く加工する。次に、アルミ等からなるパッド電極205の中心部上に開口部を有する第1のレジストマスク209を形成する。そして、このレジストマスク209をマスクにして、パッド電極205にドライエッチングを施す。これにより、図9(B)に示すように、パッド電極205の中心部に層間絶縁膜203を底面とする開口部211を形成する。この開口部211の形状は平面視で略円形であり、その直径は60〜80[μm]程度である。開口部211を形成した後で、図9(C)に示すように、第1のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図10(A)に示すように、開口部211の底面となる層間絶縁膜203の一部を露出し、その他を覆うような第2のレジストマスク213をシリコン基板201の上方に形成する。そして、このレジストマスク213をマスクにして、層間絶縁膜203にドライエッチングを施す。これにより、図10(B)に示すように、シリコン基板201を底面とする開口部215を形成する。この開口部215を形成した後で、レジストマスク213をアッシングして除去する。
次に、図10(C)に示すように、シリコン基板201の上方全面にシリコン酸化膜217を形成する。このシリコン酸化膜217の厚さは、2[μm]程度である。次に、図11(A)に示すように、開口部215の底面、即ち、シリコン基板201上にあるシリコン酸化膜217の一部を露出し、その他を覆うような第3のレジストマスク219をシリコン酸化膜217上に形成する。
そして、このレジストマスク219をマスクにして、シリコン酸化膜217にドライエッチングを施す。これにより、図11(B)に示すように、シリコン基板201上に開口部を有するハードマスク217´を形成する。このハードマスク217´の開口部の形状は平面視で略円形であり、その直径は20〜50[μm]程度である。このハードマスク217´を形成した後で、レジストマスク219をアッシングして除去する。
次に、図11(C)に示すように、このハードマスク217´をマスクにして、シリコン基板201にドライエッチングを施して、このシリコン基板201に深さが70〜150[μm]程度の開口部221を形成する。このドライエッチングには、SF6、SF6/O2系等のエッチングガスを用いる。このようなエッチング条件によれば、シリコン酸化膜はほとんどエッチングされず、シリコンだけを異方的にエッチングする。この時、図11(C)に示すように、開口部221の側壁の上方にハードマスク217´のひさし223が形成される。
ここで、このひさし223を除去しておかないと、後述する絶縁膜227(図12(C)参照)を開口部221の側壁に正常に形成することができない。そこで、図12(A)に示すように、このハードマスク217´のひさし223と開口部221とを露出し、その他を覆うような第4のレジストマスク225をハードマスク217´上に形成する。この第4のレジストマスク225の開口径は54〜74[μm]程度である。そして、このレジストマスク225をマスクにして、ハードマスク217´のひさし223にドライエッチングを施す。このドライエッチングには、CF4、CHF3、C2F6と、O2、He等などからなる混合ガスを用いる。このようなドライエッチングによって、図12(B)に示すように、ハードマスク217´のひさしを除去する。その後、レジストマスク225をアッシングして除去する。
次に、図12(C)に示すように、シリコン基板201の上方全面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜227を形成する。この絶縁膜227の厚さは、1[μm]程度である。ここで、ハードマスク217´のひさしは上述したドライエッチングによって既に除去されているので、絶縁膜227は開口部221の側壁に正常に形成される。
次に、図13(A)に示すように、パッド電極205の上方の一部を露出し、その他を覆うような第5のレジストマスク229を絶縁膜227上に形成する。そして、図13(B)に示すように、このレジストマスク229をマスクに絶縁膜227と、ハードマスク217´とにドライエッチングを施して、パッド電極205上にプラグ電極との導通をとるための開口部231を形成する。開口部231の形成後、レジストマスク229をアッシングして除去する。
次に、図13(A)に示すように、パッド電極205の上方の一部を露出し、その他を覆うような第5のレジストマスク229を絶縁膜227上に形成する。そして、図13(B)に示すように、このレジストマスク229をマスクに絶縁膜227と、ハードマスク217´とにドライエッチングを施して、パッド電極205上にプラグ電極との導通をとるための開口部231を形成する。開口部231の形成後、レジストマスク229をアッシングして除去する。
次に、図13(C)に示すように、シリコン基板201の上方全面にスパッタリング法を用いて、下地メタル膜233を形成する。次に、図14(A)に示すように、パッド電極205の上方全面を露出し、その他を覆うような第6のレジストマスク235を下地メタル膜233上に形成する。そして、図14(B)に示すように、電界メッキ及び無電界メッキにより、レジストマスク235下から露出した下地メタル膜233上に銅等の金属材料からなる電極237を形成する。電極237を形成した後で、図14(C)に示すように、第6のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図15(A)に示すように、電極237下から露出した下地メタル膜233をドライエッチングして除去する。そして、シリコン基板201の裏面側を研削して、このシリコン基板201の裏面側から電極237の端部を露出させる。さらに、CF4とO2の混合ガスを用いて、シリコン基板201の裏面側をドライエッチングする。このようにして、図15(B)に示すように、シリコン基板201と、このシリコン基板201の裏面に露出した絶縁膜227とを削り、電極237の端部をシリコン基板201の裏面からある程度突出させて、ICチップ200を完成させる。
特開2000−277689号公報
ところで、従来例に係るICチップ200の製造方法によれば、以下に示すような第1、第2の問題点があった。
・第1の問題点
ICチップ200の製造工程では、パッド電極205の中心部に開口部211(図9(B)参照)を形成する前に、このパッド電極205の表面にプローブ針を押し当てて、このICチップ200の電気的特性を検査することが普通である。
・第1の問題点
ICチップ200の製造工程では、パッド電極205の中心部に開口部211(図9(B)参照)を形成する前に、このパッド電極205の表面にプローブ針を押し当てて、このICチップ200の電気的特性を検査することが普通である。
このため、開口部211の形成工程では、パッド電極205の表面にプローブ痕(針当てによるアルミ膜の盛り上がり)が残されている場合が多い。そして、このプローブ痕の影響で、図16(A)に示すように、開口部211を形成した後にはアルミのエッチング残り205aが発生し易いという問題があった。開口部211内にエッチング残り205aが発生してしまうと、層間絶縁膜203に開口部を形成する際に、このエッチング残り205aがマスクとなってしまい、図16(B)に示すように、開口部215内にSiO2等のエッチング残り203aが発生してしまうおそれがある。
また、開口部215内にエッチング残り203aが発生してしまうと、シリコン基板201に開口部を形成する際に、図16(C)に示すように、このエッチング残り203aがマスクとなってしまい、開口部221を正常な形状に形成できないおそれがあった。例えば、図16(C)に示すように、エッチング残り203aがマスクとなって開口部221内に凹凸が形成されてしまうと、電極237(図4B参照)を正常な形状に形成することができないので、ICチップ200の歩留りが低くなってしまう。
・第2の問題点
また、従来例に係るICチップ200の製造方法では、図9(B)に示すように、トランジスタ等の素子に接続するパッド電極205にドライエッチングを施して、その中央部に開口部211を形成していた。
・第2の問題点
また、従来例に係るICチップ200の製造方法では、図9(B)に示すように、トランジスタ等の素子に接続するパッド電極205にドライエッチングを施して、その中央部に開口部211を形成していた。
しかしながら、この開口部211の形成工程では、パッド電極205の表面にプローブ痕が残されている場合が多いので、パッド電極205を過剰にオーバーエッチングして、プローブ痕によるアルミのエッチング残りを完全に除去する必要があった。このため、パッド電極205は長時間にわたってプラズマ雰囲気に晒されてしまい、このパッド電極205につながる素子がプラズマダメージによって破壊されてしまうおそれがあった。例えば、パッド電極205に接続する素子がトランジスタの場合には、トランジスタのゲート絶縁膜に多量の電荷が流れ込んで、ゲート絶縁膜が破壊されてしまうおそれがあった。
そこで、この発明は、このような問題を解決したものであって、一定形状の貫通孔を半導体基板に安定して形成できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体装置の提供を目的とする。
上記した課題を解決するために、本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一方の面に層間絶縁膜を介して形成されたパッド電極を当該半導体基板の他方の面に引き出すための貫通電極を形成する方法であって、前記半導体基板の前記他方の面から当該半導体基板と前記層間絶縁膜とをエッチングして前記パッド電極を底面とする貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔の前記半導体基板からなる側壁と、当該半導体基板の前記他方の面とに絶縁膜を形成する工程と、前記貫通孔を埋め込むように前記絶縁膜上に導電材料を形成し、当該導電材料を所定形状に加工して前記貫通電極を形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
ここで、パッド電極は例えばアルミ等からなるものである。半導体装置の製造工程では貫通電極を形成する前に、通常、パッド電極の表面にプローブ針を押し当てて、当該半導体装置の電気的特性を検査するが、アルミ等からなるパッド電極に対してプローブ針は一般に硬く先鋭である。このため、貫通電極を形成するときには、パッド電極の表面にプローブ痕と呼ばれるアルミ膜の盛り上がりが生じている場合が多い。
本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、上述した第1の半導体装置の製造方法において、前記貫通孔を形成する前に、前記パッド電極を含む前記半導体基板の前記一方の面全体に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
また、本発明に係る第3の半導体装置の製造方法は、上述した第1、第2の半導体装置の製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記パッド電極に対応する位置の前記半導体基板をエッチングして前記層間絶縁膜を底面とする開口部を形成し、前記開口部底面の前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして前記貫通孔を形成する工程であることを特徴とするものである。
また、本発明に係る第3の半導体装置の製造方法は、上述した第1、第2の半導体装置の製造方法において、前記貫通孔を形成する工程は、前記パッド電極に対応する位置の前記半導体基板をエッチングして前記層間絶縁膜を底面とする開口部を形成し、前記開口部底面の前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして前記貫通孔を形成する工程であることを特徴とするものである。
本発明に係る第1〜第3の半導体装置の製造方法によれば、パッド電極に貫通孔を形成していないので、パッド電極の表面に生じたプローブ痕の位置や、大きさ、形状に関係なく、一定形状の貫通孔を半導体基板に安定して形成することができる。従って、貫通電極を所定の形状に再現性良く形成することができる。また、パッド電極に貫通孔を形成していないので、従来方式と比べて、このパッド電極がプラズマ雰囲気に晒される機会を少なくすることができる。これにより、パッド電極につながる素子へのプラズマダメージを低減することができる。
本発明に係る第4の半導体装置の製造方法は、上述した第3の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板はシリコン基板であり、前記貫通孔を形成する工程では、前記シリコン基板の他方の面にシリコン酸化膜からなるマスクパターンを形成し、当該マスクパターンをマスクに前記シリコン基板の他方の面をエッチングして前記開口部を形成することを特徴とするものである。
本発明に係る第4の半導体装置の製造方法によれば、シリコン基板に開口部を形成した後で、シリコン酸化膜からなるマスクパターンをレジストマスクなしにエッチングして除去することが可能である。従来方式と比べて、レジストマスクの形成工程の削減に貢献することが可能である。
本発明に係る第5の半導体装置の製造方法は、請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の半導体装置のうち、一の前記半導体装置の前記一方の面にある前記パッド電極と、他の前記半導体装置の前記他方の面にある前記貫通電極とを接続するように、少なくとも2個以上の前記半導体装置を積み重ねて集積回路を形成することを特徴とするものである。
本発明に係る第5の半導体装置の製造方法は、請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の半導体装置のうち、一の前記半導体装置の前記一方の面にある前記パッド電極と、他の前記半導体装置の前記他方の面にある前記貫通電極とを接続するように、少なくとも2個以上の前記半導体装置を積み重ねて集積回路を形成することを特徴とするものである。
本発明に係る第5の半導体装置の製造方法によれば、上記の第1〜第4の半導体装置の製造方法が応用されるので、パッド電極の表面に生じたプローブ痕の位置や、大きさ、形状に関係なく、一定形状の貫通孔を半導体基板に安定して形成することができる。従って、貫通電極を所定の形状に再現性良く形成することができ、集積回路における配線接続の信頼性向上に貢献することができる。
本発明に係る半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に設けられたパッド電極と、前記パッド電極を底面とするように前記半導体基板と前記層間絶縁膜とに設けられた貫通孔と、前記貫通孔の前記半導体基板からなる側壁と、当該半導体基板の他方の面とに設けられた絶縁膜と、前記貫通孔に埋め込まれ、当該貫通孔から前記半導体基板の前記他方の面の前記絶縁膜上にかけて設けられた貫通電極とを備えたことを特徴とするものである。
本発明に係る半導体装置によれば、従来方式と比べて、パッド電極には貫通孔が設けられていないので、貫通電極の形状均一化に貢献することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置について説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るICチップ100の構成例を示す要部断面図である。図1において、1はシリコン基板、3は層間絶縁膜、5はパッド電極、7はパッシベーション膜、9は開口部、21は絶縁膜、23は下地メタル膜、37は電極、Hは貫通孔である。
図1は、本発明の実施形態に係るICチップ100の構成例を示す要部断面図である。図1において、1はシリコン基板、3は層間絶縁膜、5はパッド電極、7はパッシベーション膜、9は開口部、21は絶縁膜、23は下地メタル膜、37は電極、Hは貫通孔である。
これらの中で、図1に示す層間絶縁膜3は、例えばシリコン酸化膜、またはシリコン窒化膜(Si3N4)等からなるものである。この層間絶縁膜3は、シリコン基板1に設けられたトランジスタ(図示せず)等を覆うように、このシリコン基板1の表(おもて)面に形成されている。
また、パッド電極5は例えばアルミ等からなるものである。このパッド電極5は層間絶縁膜3上に形成されており、シリコン基板1に形成された図示しない素子と電気的に接続している。この素子とは、例えばトランジスタのことであり、パッド電極5はトランジスタのソース、ドレイン、またはゲート電極等と電気的に接続している。
また、パッド電極5は例えばアルミ等からなるものである。このパッド電極5は層間絶縁膜3上に形成されており、シリコン基板1に形成された図示しない素子と電気的に接続している。この素子とは、例えばトランジスタのことであり、パッド電極5はトランジスタのソース、ドレイン、またはゲート電極等と電気的に接続している。
ところで、ICチップ100の製造工程では、電極37を形成する前に、このトランジスタや、このトランジスタを含む回路等の電気的特性や、動作を検査して、不良品の選別を行うことが普通である。この検査工程では、このパッド電極205の表(おもて)面にプローブ針を押し当てて電気信号の送受を行うが、アルミ等からなるパッド電極5に対して、プローブ針は硬く先鋭である。このため、このパッド電極5の表面には、プローブ痕と呼ばれるアルミの盛り上がりが発生している。以下で、この検査のことをプローブ検査という。
また、図1に示すパッシベーション膜7は、例えばシリコン酸化膜、またはシリコン窒化膜、或いはシリコン酸窒化膜(SiON)などからなるものである。このパッシベーション膜7は、ICチップ100を機械的応力や不純物の侵入から保護するための保護膜である。図1に示すように、このパッシベーション膜7には開口部9が形成されており、この開口部9からパッド電極5の表面が露出している。
さらに、貫通孔Hはパッド電極5を底面とするように当該シリコン基板1と層間絶縁膜3とに形成されている。また、絶縁膜21は、この貫通孔Hのシリコン基板1からなる側壁と、このシリコン基板1の裏面とに形成されている。電極37は貫通孔Hに埋め込まれ、この貫通孔Hからシリコン基板1裏面の絶縁膜21上にかけて形成されている。このような構造によって、電極37は、下地メタル膜23を介してパッド電極5と電気的に接続している。
図3(A)〜図8はICチップ100の製造方法を示す工程図(その1〜6)である。この工程図は、ICチップ100の製造工程のうち、シリコン基板1の裏面側にプラグ電極37を形成して、ICチップ100を完成させるまでを示している。図3(A)において、パッシベーション膜7に開口部を形成する工程までは、周知の前工程(wafer process)によるので、その説明は省略する。なお、説明の便宜上から、図3(B)〜図8は、図3(A)に対して上下逆さまとなっている。
図3(A)において、パッシベーション膜7に開口部を形成しパッド電極5上を露出させて、プローブ検査を行った後で、シリコン基板1の裏面を研磨して、このシリコン基板1を少なくとも300[μm]程度の厚さまで薄く加工しておく。次に、このパッド電極5及びパッシベーション膜7を覆うようにシリコン基板1の表面上に表面保護膜11を形成する。この表面保護膜11は、例えばシリコン酸化膜である。また、シリコン酸化膜に限らず、傷がつきにくく、パーティクルが発生しにくく、しかも後工程で剥離しやすい性質を有する絶縁性の膜を表面保護膜11として用いても良い。
次に、図3(B)に示すように、この研磨されたシリコン基板1の裏面全体にシリコン酸化膜13を形成する。このシリコン酸化膜13は、例えばCVD法を用いて2[μm]程度の厚さに形成する。次に、図3(C)に示すように、シリコン基板1裏面のパッド電極5に対応する位置に開口部を有する第1のレジストマスク15を、このシリコン基板1の裏面に形成する。このレジストマスク15の形成は、例えばフォトリソグラフィリソ技術を用いて行う。
次に、図4(A)に示すように、このレジストマスク15をマスクにシリコン酸化膜をエッチングして、シリコン基板1裏面のパッド電極5に対応する位置に開口部17を有するハードマスク13´を形成する。この開口部17からは、シリコン基板1が露出している。このシリコン酸化膜のエッチングは、例えばCF4と、CHF3と、C2F6と、O2と、He等とからなる混合ガスを用いたドライエッチングにより行う。ハードマスク13´を形成した後で、図4(B)に示すように、第1のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図4(C)に示すように、このハードマスク13´をマスクにシリコン基板1をエッチングして、層間絶縁膜3を底面とする開口部19を形成する。このシリコン基板1のエッチングは、例えばSF6、SF6/O2系等のエッチングガスを用いたドライエッチングにより行う。開口部19を形成した後で、図5(A)に示すように、ハードマスクをエッチングして除去する。
このハードマスクの除去は、例えばCF4と、CHF3と、C2F6と、O2と、He等とからなる混合ガスを用いたドライエッチングにより行う。図5(A)に示すように、このハードマスクの除去によって、開口部19から露出した層間絶縁膜3は多少エッチングされて膜減りするが、開口部19以外の領域の層間絶縁膜3はシリコン基板1でマスクされているので、エッチングされずにそのまま残される。
次に、図5(B)に示すように、この開口部19が形成されたシリコン基板1の裏面全体に絶縁膜21を形成する。この絶縁膜21は、例えばシリコン酸化膜であり、CVD法を用いて1[μm]程度の厚さに形成する。次に、図5(C)に示すように、開口部19の底面を露出し、開口部19の側壁と開口部19以外とを覆う第2のレジストマスク25をシリコン基板1の裏面に形成する。この第2のレジストマスク25の形成は、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて行う。
そして、図6(A)に示すように、このレジストマスク25をマスクに層間絶縁膜3をエッチングして、パッド電極5を底面とする開口部27を形成する。この開口部27と開口部19とにより、上述した貫通孔H(図1参照)は構成される。この層間絶縁膜3のエッチングは、例えばCF4と、CHF3と、C2F6と、O2と、He等とからなる混合ガスを用いたドライエッチングにより行う。層間絶縁膜3に開口部27を形成した後で、図5(B)に示すように、第2のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図6(C)に示すように、貫通孔Hが形成されたシリコン基板1の裏面全体に下地メタル膜23を形成する。この下地メタル膜23は、例えばAu、Ti、Ni等であり、スパッタ法を用いて形成する。
次に、図7(A)に示すように、貫通孔Hを含むプラグ電極の形成領域を露出し、他を覆う第3のレジストマスク29を下地メタル膜23上に形成する。このレジストマスク29の形成は、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて行う。そして、図7(B)に示すように、このレジストマスク29下から露出した貫通孔Hを埋め込むように下地メタル膜23上に銅等の金属材料を電界メッキ及び無電界メッキで形成し、電極37を形成する。電極37を形成した後、図7(C)に示すように、第3のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図7(A)に示すように、貫通孔Hを含むプラグ電極の形成領域を露出し、他を覆う第3のレジストマスク29を下地メタル膜23上に形成する。このレジストマスク29の形成は、例えばフォトリソグラフィ技術を用いて行う。そして、図7(B)に示すように、このレジストマスク29下から露出した貫通孔Hを埋め込むように下地メタル膜23上に銅等の金属材料を電界メッキ及び無電界メッキで形成し、電極37を形成する。電極37を形成した後、図7(C)に示すように、第3のレジストマスクをアッシングして除去する。
次に、図8に示すように、電極37下から露出した下地メタル膜23をエッチングして除去する。この下地メタル膜23のエッチングは、例えばBCl3、Cl2等とからなる混合ガスを用いたドライエッチングにより行う。その後、シリコン基板1の表面側にある表面保護膜11をエッチングして除去する。この表面保護膜11のエッチングは、例えば、CF4と、CHF3と、C2F6と、O2と、He等とからなる混合ガスを用いたドライエッチングにより行う。また、表面保護膜11のエッチングは、ドライエッチングに限らず、例えば、フッ化アンモン系によるウエットエッチングでも良い。このようにして、図1に示したICチップ100を完成させる。
また、このICチップ100を三次元に積層実装する工程では、図2に示すように、一のICチップ100の裏面側に露出した電極37と、他のICチップ100の表面側に露出したパッド電極5とを接続するように、これらのICチップ100を積み重ねることで、集積回路装置200を完成させる。
このように、本発明に係るICチップ100の製造方法によれば、パッド電極5に貫通孔を形成する必要がないので、パッド電極5の表面に生じたプローブ痕の位置や、大きさ、形状に関係なく、一定形状の貫通孔Hをシリコン基板1に安定して形成することができる。これにより、電極37を所定の形状に再現性良く形成することができ、ICチップ100の歩留りと信頼性の向上に貢献することができる。
このように、本発明に係るICチップ100の製造方法によれば、パッド電極5に貫通孔を形成する必要がないので、パッド電極5の表面に生じたプローブ痕の位置や、大きさ、形状に関係なく、一定形状の貫通孔Hをシリコン基板1に安定して形成することができる。これにより、電極37を所定の形状に再現性良く形成することができ、ICチップ100の歩留りと信頼性の向上に貢献することができる。
また、パッド電極5に貫通孔を形成する必要がないので、従来例と比べて、パッド電極をプラズマ雰囲気に晒す機会を著しく少なくすることができる。従って、シリコン基板1に形成された図示しないトランジスタ等へのプラズマダメージを軽減することができ、ゲート絶縁膜等の破壊を防ぐことができる。
さらに、このICチップ100の製造方法によれば、従来例と比べて、レジストマスクの形成工程数を削減することができる。具体的には、従来例に係るICチップ200の製造方法ではレジストマスクの形成工程が6工程必要であるのに対して、本発明に係るICチップ100の製造方法ではレジストマスクの形成工程が3工程である。従って、ICチップの製造にかかる手間や、時間を大幅に減らすことができ、ICチップの製造コスト低減に貢献することができる。
さらに、このICチップ100の製造方法によれば、従来例と比べて、レジストマスクの形成工程数を削減することができる。具体的には、従来例に係るICチップ200の製造方法ではレジストマスクの形成工程が6工程必要であるのに対して、本発明に係るICチップ100の製造方法ではレジストマスクの形成工程が3工程である。従って、ICチップの製造にかかる手間や、時間を大幅に減らすことができ、ICチップの製造コスト低減に貢献することができる。
また、従来例に係るICチップ200の製造方法では、図17で示すように、例えば第3のレジストマスク219をマスクにシリコン酸化膜217をエッチングする工程では、レジストマスク219表面の段差(矢印部分)は2.0〜4.0[μm]程度と大きく、貫通孔の最小加工寸法は20〜30[μm]程度と小さい。このため、レジストマスク219の開口領域にはレジスト残り219aが生じてしまう可能性があった。
これに対して、本発明にかかるICチップ100の製造方法では、平坦なシリコン基板1の裏面にレジストマスクを形成するので、従来例と比べて、レジストマスク表面の段差を小さくすることができる。また、プラグ電極には貫通孔を形成しないので、貫通孔の最小加工寸法を例えば60[μm]程度とすることができる。従って、上記のようなレジスト残りの発生を防ぐことができ、工程歩留りを安定化させることができる。
この実施形態では、シリコン基板1が本発明の半導体基板に対応し、このシリコン基板1の表面が本発明の半導体基板の一方の面に対応している。また、シリコン基板1の裏面が本発明の半導体基板の他方の面に対応し、電極37が本発明の貫通電極に対応している。さらに、この電極37を構成する銅等の金属材料が本発明の導電材料に対応している。また、開口部19が本発明の層間絶縁膜を底面とする開口部に対応し、ハードマスク13が本発明のシリコン酸化膜からなるマスクパターンに対応している。
1 シリコン基板、3 層間絶縁膜、5 パッド電極、7 パッシベーション膜、9、17、19、27 開口部、11 表面保護膜、13 シリコン酸化膜、13´ ハードマスク、15、25、29 レジストマスク、21 絶縁膜、23 下地メタル膜、37 電極、H 貫通孔、100 ICチップ、150 集積回路装置
Claims (6)
- 半導体基板の一方の面に層間絶縁膜を介して形成されたパッド電極を当該半導体基板の他方の面に引き出すための貫通電極を形成する方法であって、
前記半導体基板の前記他方の面から当該半導体基板と前記層間絶縁膜とをエッチングして前記パッド電極を底面とする貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔の前記半導体基板からなる側壁と、当該半導体基板の前記他方の面とに絶縁膜を形成する工程と、
前記貫通孔を埋め込むように前記絶縁膜上に導電材料を形成し、当該導電材料を所定形状に加工して前記貫通電極を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記貫通孔を形成する前に、前記パッド電極を含む前記半導体基板の前記一方の面全体に保護膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記貫通孔を形成する工程は、
前記パッド電極に対応する位置の前記半導体基板をエッチングして前記層間絶縁膜を底面とする開口部を形成し、前記開口部底面の前記層間絶縁膜を選択的にエッチングして前記貫通孔を形成する工程であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基板はシリコン基板であり、
前記貫通孔を形成する工程では、
前記シリコン基板の他方の面にシリコン酸化膜からなるマスクパターンを形成し、当該マスクパターンをマスクに前記シリコン基板の他方の面をエッチングして前記開口部を形成することを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 - 請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の半導体装置のうち、一の前記半導体装置の前記一方の面にある前記パッド電極と、他の前記半導体装置の前記他方の面にある前記貫通電極とを接続するように、少なくとも2個以上の前記半導体装置を積み重ねて集積回路を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に設けられたパッド電極と、
前記パッド電極を底面とするように前記半導体基板と前記層間絶縁膜とに設けられた貫通孔と、
前記貫通孔の前記半導体基板からなる側壁と、当該半導体基板の他方の面とに設けられた絶縁膜と、
前記貫通孔に埋め込まれ、当該貫通孔から前記半導体基板の前記他方の面の前記絶縁膜上にかけて設けられた貫通電極とを備えたことを特徴とする半導体装置。
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