JP2006222138A - Method for forming through-electrode - Google Patents

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Masanao Kamakura
將有 鎌倉
Kaoru Tone
薫 戸根
Takashi Saijo
隆司 西條
Akira Tomoida
亮 友井田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for forming a through-electrode by which an yield can be improved and a formation step is simplified. <P>SOLUTION: The method is used to form a through-electrode penetrating in the direction the thickness of a semiconductor substrate. The method includes: a first step wherein a first insulating film 2a is formed on the front surface of a semiconductor substrate 1, a second insulating film 2b is formed on the rear surface of the semiconductor substrate 1, and a first etching stop layer 3 made of a conductive member such as a metallic layer or the like having an etching rate different from that of the semiconductor substrate 1 is formed on the second insulating film 2b; a second step wherein the formation objective portion of the through-electrode 7 is etched up to the first etching stop layer 3 to form a recessed part 4; and a third step wherein the first etching stop layer 3 is used as a seed layer, and the recessed part 4 is plated by using bottom-up growth so as to form the through-electrode 7. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えば、3次元実装等に用いる半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法に関するものである。   The present invention relates to a method for forming a through electrode penetrating in the thickness direction of a semiconductor substrate used for, for example, three-dimensional mounting.

従来の貫通電極の形成方法としては、図4に示すような半導体基板100の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法があり、図4(a)に示すように、半導体基板100にエッチング加工等により凹部101を形成し、凹部101の内壁や半導体基板100表裏面に絶縁層102を形成した後、図4(b)、(c)、(d)に示すように、絶縁層102上に例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法やスパッタ法で金属薄膜103を堆積させ、金属薄膜103をシード層として一般的にコンフォーマル成長と呼ばれるメッキ方法で凹部101に配線材料104を充填し、図4(e)に示すように、最後に、不要箇所の配線材料104を除去し、CMP(Chemical Mechanical Planarization)等によって半導体基板100を研磨して貫通電極105を露出させる方法を挙げることができる。   As a conventional through electrode forming method, there is a through electrode forming method penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate 100 as shown in FIG. 4, and as shown in FIG. After forming the recess 101 and forming the insulating layer 102 on the inner wall of the recess 101 and the front and back surfaces of the semiconductor substrate 100, as shown in FIGS. 4B, 4C, and 4D, for example, on the insulating layer 102 A metal thin film 103 is deposited by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a sputtering method. The metal thin film 103 is used as a seed layer to fill the recess 101 with a wiring material 104 by a plating method generally called conformal growth. Finally, the wiring material 104 in unnecessary portions is removed and the semiconductor substrate 100 is polished by CMP (Chemical Mechanical Planarization) or the like to expose the through electrode 105 as shown in FIG. The method can be mentioned.

このような貫通電極の形成方法においては、凹部101が高アスペクト比(深さが開口に対して大きい)であったり、凹部101の開口部側が底部側よりも狭まっているような場合、凹部101の開口部側が先に塞がってしまい、メッキが充填されない空隙が存在する可能性があった。   In such a through electrode forming method, when the recess 101 has a high aspect ratio (depth is larger than the opening) or the opening side of the recess 101 is narrower than the bottom side, the recess 101 There was a possibility that the opening side was closed first, and there was a gap that was not filled with plating.

そこで、このような空隙の生成という問題点を解決した貫通電極の形成方法として、図5(a)に示すように、金属等の導電層202が表面に形成された基板203を、図5(b)に示すように、エッチング加工等により貫通孔201を形成した半導体基板200に接合や貼り合わせ等で一体化し(図5(c))、貫通孔201の底部側から半導体基板200の厚み方向へ、導電層202をシード層としてボトムアップ成長と呼ばれるメッキ方法で貫通孔201に配線材料204を充填し、図5(d)に示すように、不要部分の配線材料204を除去し、図5(e)に示すように、何らかの方法で半導体基板200から導電層202、基板203剥離して貫通電極205を形成する方法を挙げることができる(例えば、非特許文献1参照。)。
N T Nguyen et al,「Through-wafer copper electroplating for three-dimensional interconnects」,Journal of Micromechanics and Microengineering, (UK) ,2002,12,p.395-399
Therefore, as a through electrode forming method that solves such a problem of void formation, as shown in FIG. 5A, a substrate 203 having a conductive layer 202 made of metal or the like formed on its surface is used as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the semiconductor substrate 200 in which the through hole 201 is formed by etching or the like is integrated by bonding or bonding (FIG. 5C), and the thickness direction of the semiconductor substrate 200 is from the bottom side of the through hole 201. The conductive material 202 is used as a seed layer to fill the through hole 201 with the wiring material 204 by a plating method called bottom-up growth, and the unnecessary wiring material 204 is removed as shown in FIG. As shown to (e), the conductive layer 202 and the board | substrate 203 can be peeled from the semiconductor substrate 200 by a certain method, and the method of forming the penetration electrode 205 can be mentioned (for example, refer nonpatent literature 1).
NT Nguyen et al, `` Through-wafer copper electroplating for three-dimensional interconnects '', Journal of Micromechanics and Microengineering, (UK), 2002,12, p.395-399

ところが、上述のようなボトムアップ成長と呼ばれるメッキ方法を用いた貫通電極の形成方法では、メッキ後、何らかの方法で半導体基板200から導電層202、基板203を剥離する必要があるため、結果的に工程が煩雑になるという問題点があった。   However, in the through electrode forming method using the plating method called bottom-up growth as described above, it is necessary to peel the conductive layer 202 and the substrate 203 from the semiconductor substrate 200 by some method after plating. There was a problem that the process became complicated.

また、半導体基板200は、導電層202が表面に形成された基板203と貼り合わせ等の処理で一体化されるため、半導体基板200と導電層202との界面に空隙が発生してメッキが入り込む可能性があった。   In addition, since the semiconductor substrate 200 is integrated with the substrate 203 on which the conductive layer 202 is formed by a process such as bonding, a gap is generated at the interface between the semiconductor substrate 200 and the conductive layer 202, and plating enters. There was a possibility.

本発明は上記問題点を改善するためになされたものであり、歩留まりをよくするとともに形成工程を簡略化した貫通電極の形成方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made to improve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method of forming a through electrode that improves the yield and simplifies the forming process.

上述の目的を達成するために、本発明の請求項1に係る貫通電極の形成方法は、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、前記半導体基板の表面に第1絶縁膜を形成し、前記半導体基板の裏面に第2絶縁膜を形成し、前記半導体基板とはエッチングレートの異なる導電性部材からなる第1エッチングストップ層を前記第2絶縁膜に形成する第1工程と、貫通電極の形成対象箇所に対して、前記第1エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、前記第1エッチングストップ層をシード層として用い、前記凹部に対してボトムアップ成長を用いたメッキにより電極を形成する第3工程と、を含んでいる。   In order to achieve the above-described object, a method for forming a through electrode according to claim 1 of the present invention is the method for forming a through electrode penetrating in the thickness direction of a semiconductor substrate, wherein the first insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate. Forming a second insulating film on the back surface of the semiconductor substrate, and forming a first etching stop layer made of a conductive member having an etching rate different from that of the semiconductor substrate on the second insulating film; A second step of forming a recess by etching up to the first etching stop layer with respect to a formation target of the through electrode, and using the first etching stop layer as a seed layer, bottom-up growth is performed on the recess. And a third step of forming electrodes by the plating used.

また、本発明の請求項2に係る貫通電極の形成方法は、半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、前記半導体基板の表面に第1絶縁膜を形成し、前記半導体基板の裏面に第2絶縁膜を形成し、前記半導体基板とはエッチングレートの異なる導電性部材からなる第1エッチングストップ層を前記第2絶縁膜に形成した後、前記第1エッチングストップ層にレジスト膜からなる第2エッチングストップ層を形成する第1工程と、貫通電極の形成対象箇所に対して、前記第2エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、前記第1エッチングストップ層をシード層として用い、前記凹部に対してボトムアップ成長を用いたメッキにより電極を形成する第3工程と、を含んでいる。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for forming a through electrode, wherein the first insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the through electrode penetrates in the thickness direction of the semiconductor substrate. A second insulating film is formed on the back surface, a first etching stop layer made of a conductive member having an etching rate different from that of the semiconductor substrate is formed on the second insulating film, and then a resist film is formed on the first etching stop layer. A second step of forming a second etching stop layer, a second step of forming a recess by etching up to the second etching stop layer with respect to a formation target portion of the through electrode, and the first etching stop layer And a third step of forming an electrode by plating using bottom-up growth on the concave portion as a seed layer.

また、本発明の請求項3に係る貫通電極の形成方法は、請求項1又は請求項2に記載の貫通電極の形成方法において、前記第2工程は、RIEを用いてエッチングする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a through electrode forming method according to the first or second aspect, wherein the second step is performed using RIE.

また、本発明の請求項4に係る貫通電極の形成方法は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の貫通電極の形成方法において、前記第1工程は、CVDを用いて前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を形成する。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a through electrode forming method according to any one of the first to third aspects, wherein the first step uses CVD. An insulating film and the second insulating film are formed.

また、本発明の請求項5に係る貫通電極の形成方法は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の貫通電極の形成方法において、前記第1工程は、熱酸化を用いて前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を形成し、前記1エッチングストップ層を高融点金属にて形成する。   A through electrode forming method according to claim 5 of the present invention is the through electrode forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the first step uses thermal oxidation. One insulating film and the second insulating film are formed, and the one etching stop layer is formed of a refractory metal.

このような構成の貫通電極の形成方法は、導電性部材からなる第1エッチングストップ層をそのままメッキ用のシード層として利用することで、貫通電極の形成工程が簡略化できる。   In the method of forming a through electrode having such a configuration, the first etching stop layer made of a conductive member is used as it is as a seed layer for plating, whereby the through electrode forming process can be simplified.

また、このような構成の貫通電極の形成方法は、第1エッチングストップ層又は第2エッチングストップ層をシード層とすることで、不要な箇所にメッキされることがないため、歩留まりをよくすることができる。   In addition, the method of forming the through electrode having such a configuration improves the yield because the first etching stop layer or the second etching stop layer is used as a seed layer so that unnecessary portions are not plated. Can do.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the structure which attached | subjected the same code | symbol shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
本発明の第1実施形態を図1に基づいて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体基板に貫通する貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming a through electrode penetrating a semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.

例えば、シリコン基板を用いた半導体基板1の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法を図1に基づいて説明する。   For example, a method of forming a through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate 1 using a silicon substrate will be described with reference to FIG.

まず、図1(a)に示すように、例えば熱酸化法やCVD法によって、半導体基板1の厚み方向に対する表面側に第1絶縁膜2aを、裏面側に第2絶縁膜2bを形成する。次に、図1(b)に示すように、第2絶縁膜2bの裏面側全面に、例えばスパッタ法や真空蒸着法によって、半導体基板1とはエッチングレートの異なる金属層を第1エッチングストップ層3として形成する。なお、第1エッチングストップ層3のエッチングレートは、半導体基板1のエッチングレートに比べ非常に遅いものであればよい。   First, as shown in FIG. 1A, the first insulating film 2a is formed on the front surface side with respect to the thickness direction of the semiconductor substrate 1 and the second insulating film 2b is formed on the back surface side by, for example, thermal oxidation or CVD. Next, as shown in FIG. 1B, a metal layer having an etching rate different from that of the semiconductor substrate 1 is formed on the entire back surface of the second insulating film 2b by, for example, sputtering or vacuum deposition. 3 is formed. The etching rate of the first etching stop layer 3 only needs to be very slow as compared with the etching rate of the semiconductor substrate 1.

そして、第1絶縁膜2a側から後述の貫通電極7を形成したい所定の領域をパターニング除去して開口させて後、図1(c)に示すように、例えばRIE(反応性イオンエッチング、Reactive Ion Etching)によって半導体基板1の深さ方向に第1エッチングストップ層3までエッチングして凹部4を形成する。   Then, a predetermined region in which a later-described through electrode 7 to be described later is to be formed is removed by patterning and opened from the first insulating film 2a side, and then, for example, RIE (reactive ion etching, reactive ion etching) is performed as shown in FIG. Etching) etches the first etching stop layer 3 in the depth direction of the semiconductor substrate 1 to form the recess 4.

前述のように、第1エッチングストップ層3である金属層は、半導体基板1とはエッチングレートが異なり、エッチングレートが非常に遅いため、エッチングのストップ層として利用する。   As described above, the metal layer that is the first etching stop layer 3 has an etching rate different from that of the semiconductor substrate 1 and has a very low etching rate, and thus is used as an etching stop layer.

なお、貫通電極7は、電極配線として使用する場合、配線間の絶縁性を確保する必要があるため、図1(d)に示すように、凹部4の内壁にも、例えば熱酸化法やCVD法を用いて第3絶縁膜5を形成する。   Note that when the through electrode 7 is used as an electrode wiring, it is necessary to ensure insulation between the wirings. Therefore, as shown in FIG. The third insulating film 5 is formed using a method.

凹部4の内壁に熱酸化法を用いて第3絶縁膜5を形成する場合、第1エッチングストップ層3である金属層に、少なくとも熱酸化法を用いて第3絶縁膜5を形成して融解しないような高融点金属を使用すれば、第1エッチングストップ層3が例えば1000℃を超える高温でも溶解することはない。但し、この高融点金属は、高温の雰囲気中で酸化皮膜を作りにくいものが好ましい。なお、この場合、第1エッチングストップ層3の表層にも酸化被膜等の絶縁層(不図示)が形成される可能性があるが、この場合は、エッチング等によりこの絶縁層を除去して第1エッチングストップ層3である金属層の表面が露出するようにする。   When the third insulating film 5 is formed on the inner wall of the recess 4 using the thermal oxidation method, the third insulating film 5 is formed on the metal layer as the first etching stop layer 3 using at least the thermal oxidation method and melted. If such a high melting point metal is used, the first etching stop layer 3 is not dissolved even at a high temperature exceeding 1000 ° C., for example. However, it is preferable that the refractory metal is difficult to form an oxide film in a high temperature atmosphere. In this case, an insulating layer (not shown) such as an oxide film may be formed on the surface layer of the first etching stop layer 3. In this case, the insulating layer is removed by etching or the like. The surface of the metal layer which is the 1 etching stop layer 3 is exposed.

また、熱酸化法より低温で成膜可能なCVD法を用いて凹部4の内壁に第3絶縁膜5を形成する場合、第1エッチングストップ層3の表層へ酸化被膜等の形成を避けることができる。なお、熱酸化法を用いて形成した酸化膜は、CVD法を用いて形成した酸化膜よりも緻密で絶縁性が優れている。   Further, when the third insulating film 5 is formed on the inner wall of the recess 4 by using the CVD method capable of forming at a lower temperature than the thermal oxidation method, it is possible to avoid the formation of an oxide film or the like on the surface layer of the first etching stop layer 3. it can. Note that an oxide film formed using a thermal oxidation method is denser and has better insulating properties than an oxide film formed using a CVD method.

そして、次に、図1(e)に示すように、第1エッチングストップ層3である金属層の表面をメッキ用のシード層としてボトムアップ成長と呼ばれるメッキ方法で銅等の配線材料6を凹部4に充填する。ここで、銅は、低抵抗でありメッキしやすい材料である。ここで、メッキのボトムアップ成長とは、半導体基板1の底部側から厚み方向にメッキを成長させていくことを意味する。   Then, as shown in FIG. 1E, the wiring material 6 such as copper is recessed by a plating method called bottom-up growth using the surface of the metal layer as the first etching stop layer 3 as a seed layer for plating. 4 is filled. Here, copper is a low resistance and easy to plate material. Here, the bottom-up growth of plating means that the plating is grown in the thickness direction from the bottom side of the semiconductor substrate 1.

そして、最後に、表裏面の不要な部分(第1エッチングストップ層3や配線材料6の不要部分)を除去することで、貫通電極7が形成される。   Finally, unnecessary portions on the front and back surfaces (unnecessary portions of the first etching stop layer 3 and the wiring material 6) are removed, whereby the through electrodes 7 are formed.

なお、貫通電極7の表面7aは、その平坦性が必要な場合、CMP等の工程で研磨処理を施せばよい。   Note that the surface 7a of the through electrode 7 may be polished by a process such as CMP when flatness is required.

第1実施形態に係る貫通電極の形成方法は、第1エッチングストップ層3である金属層をそのままメッキ用のシード層として利用することで、貫通電極7の形成工程が簡略化できる。   The formation method of the penetration electrode 7 can simplify the formation method of the penetration electrode concerning a 1st embodiment by using the metal layer which is the 1st etching stop layer 3 as a seed layer for plating as it is.

また、第1実施形態に係る貫通電極の形成方法は、第1エッチングストップ層3である金属層を貫通電極7の裏面7bとしてそのまま利用することができる。なお、第1エッチングストップ層3である金属層を例えばスパッタ法や真空蒸着法にて形成すれば、貫通電極7の裏面7bの平坦性を良好に形成することができる。   Further, in the method for forming the through electrode according to the first embodiment, the metal layer that is the first etching stop layer 3 can be used as it is as the back surface 7 b of the through electrode 7. In addition, if the metal layer which is the 1st etching stop layer 3 is formed, for example by a sputtering method or a vacuum evaporation method, the flatness of the back surface 7b of the penetration electrode 7 can be formed favorably.

また、第1エッチングストップ層3は、例えばスパッタ法や真空蒸着法にて第2絶縁膜2bに対して形成するため、お互いの界面で空隙が発生することはない。また、貫通電極7が形成される際に、第1エッチングストップ層3をシード層とすることで、背景技術に記載したような空隙が存在しないので、凹部4からはみ出し不要な箇所にメッキされることがなく、歩留まりをよくすることができる。   Further, since the first etching stop layer 3 is formed on the second insulating film 2b by, for example, a sputtering method or a vacuum evaporation method, no void is generated at the interface between them. Further, when the through electrode 7 is formed, the first etching stop layer 3 is used as a seed layer, so that there is no void as described in the background art, so that a portion that does not protrude from the recess 4 is plated. And yield can be improved.

(第2実施形態)
次に、他の実施形態を、本発明の第2実施形態として図2及び図3に基づいて説明する。図2は、本発明の第2実施形態に係る半導体基板に貫通する貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。また、図3は、本発明の第2実施形態の変形形態にて形成した半導体基板に貫通する貫通電極を示す概略断面図である。
(Second Embodiment)
Next, another embodiment will be described based on FIGS. 2 and 3 as a second embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a method for forming a through electrode penetrating a semiconductor substrate according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a through electrode penetrating a semiconductor substrate formed in a modification of the second embodiment of the present invention.

ここで、第2実施形態においては、第1実施形態の図1(a)、(b)の説明箇所と同様にして、半導体基板1の表裏面にそれぞれ第1絶縁膜2a、第2絶縁膜2b及び第1エッチングストップ層3を形成し、その後、図2(b)に示すように、第1エッチングストップ層3の裏面側全面にレジストを第2エッチングストップ層8として形成する。なお、第2エッチングストップ層8であるレジストのエッチングレートは、第1エッチングストップ層3である金属層のエッチングレートに比べ非常に遅いものであればよい。   Here, in the second embodiment, the first insulating film 2a and the second insulating film are respectively formed on the front and back surfaces of the semiconductor substrate 1 in the same manner as the description of FIGS. 1A and 1B of the first embodiment. 2b and the first etching stop layer 3 are formed, and then a resist is formed as a second etching stop layer 8 on the entire back surface side of the first etching stop layer 3 as shown in FIG. Note that the etching rate of the resist that is the second etching stop layer 8 may be very slow as compared with the etching rate of the metal layer that is the first etching stop layer 3.

次に、図2(c)に示すように、例えばRIEによって半導体基板1の深さ方向に第1エッチングストップ層3までエッチングして凹部4(4a)を形成する。   Next, as shown in FIG. 2C, the recess 4 (4a) is formed by etching to the first etching stop layer 3 in the depth direction of the semiconductor substrate 1, for example, by RIE.

第1実施形態と同様に、貫通電極7は、電極配線として使用する場合では、配線間の絶縁を確保する必要があるため、図2(d)に示すように、凹部4(4a)の内壁にも第3絶縁膜5を形成する。   As in the first embodiment, when the through electrode 7 is used as an electrode wiring, it is necessary to ensure insulation between the wirings. Therefore, as shown in FIG. 2D, the inner wall of the recess 4 (4a) Also, the third insulating film 5 is formed.

そして、図2(e)に示すように、例えばRIEによって半導体基板1の深さ方向に第2エッチングストップ層8までエッチングして凹部4(4b)を形成する。   Then, as shown in FIG. 2E, the concave portion 4 (4b) is formed by etching to the second etching stop layer 8 in the depth direction of the semiconductor substrate 1 by, for example, RIE.

そして、次に、図2(f)、(g)に示すように、第1エッチングストップ層3である金属層の内壁をメッキ用のシード層として配線材料6を凹部4に充填する。詳細には、図2(f)に示すように配線材料6が形成されて後、図2(g)に示すように配線材料6が途中からボトムアップ成長する。最後に、図2(h)に示すように、最も裏面側に設けた第2エッチングストップ層8であるレジストを削除し、他の表裏面の不要な部分を除去することで、貫通電極7が形成される。なお、貫通電極7の表面7aの平坦性が必要な場合、表面7aは、CMP等の工程で研磨処理を施せばよい。   Then, as shown in FIGS. 2F and 2G, the wiring material 6 is filled in the recess 4 using the inner wall of the metal layer as the first etching stop layer 3 as a seed layer for plating. Specifically, after the wiring material 6 is formed as shown in FIG. 2 (f), the wiring material 6 bottom-up grows in the middle as shown in FIG. 2 (g). Finally, as shown in FIG. 2 (h), by removing the resist which is the second etching stop layer 8 provided on the most back surface side and removing unnecessary portions on the other front and back surfaces, the through electrode 7 is formed. It is formed. In addition, when the flatness of the surface 7a of the penetration electrode 7 is required, the surface 7a may be polished by a process such as CMP.

第2実施形態に係る貫通電極の形成方法は、第1実施形態と同様に、第1エッチングストップ層3である金属層をそのままメッキ用のシード層として利用することで、貫通電極7の形成工程が簡略化できる。   The through electrode forming method according to the second embodiment uses the metal layer that is the first etching stop layer 3 as it is as a seed layer for plating as in the first embodiment, thereby forming the through electrode 7. Can be simplified.

また、第2実施形態に係る貫通電極の形成方法は、第1エッチングストップ層3である金属層を貫通電極7の裏面7bの一部としてそのまま利用することができるので、この金属層を例えばスパッタ法や真空蒸着法にて形成すれば、この裏面7bの一部の平坦性を良好に形成する。また、裏面7bの中央部7b−1は、第2エッチングストップ層3であるレジストに対してメッキ充填で形成されるため、中央部7b−1が良好な平坦性を備える。従って、第2実施形態に係る貫通電極の形成方法は、貫通電極7の裏面7bの平坦性を良好に形成することができる。   Further, in the method for forming the through electrode according to the second embodiment, the metal layer that is the first etching stop layer 3 can be used as it is as a part of the back surface 7b of the through electrode 7, so that the metal layer is sputtered, for example. If formed by a method or a vacuum vapor deposition method, the flatness of a part of the back surface 7b is formed satisfactorily. Moreover, since the center part 7b-1 of the back surface 7b is formed by plating filling the resist that is the second etching stop layer 3, the center part 7b-1 has good flatness. Therefore, the through electrode forming method according to the second embodiment can satisfactorily form the flatness of the back surface 7 b of the through electrode 7.

また、貫通電極7が形成される際に、第2エッチングストップ層8をシード層とすることで、背景技術に記載したような空隙が存在しないので、凹部4からはみ出し不要な箇所にメッキされることがなく、歩留まりをよくすることができる。   Further, when the through electrode 7 is formed, the second etching stop layer 8 is used as a seed layer, so that there is no void as described in the background art, so that a portion that does not protrude from the recess 4 is plated. And yield can be improved.

なお、第2実施形態においては、第1エッチングストップ層3である金属層を半導体基板1の表面側からエッチングしているが、凹部4が深い等の理由により半導体基板1の表面側からエッチングするのが困難である場合、第2実施形態の変形形態として、半導体基板1の裏面側から第2エッチングストップ層8であるレジストのパターニングを行い、半導体基板1の裏面側からエッチングを行ってもよい(図3参照)。この場合、メッキを行うと図3に示すように、レジスト開口部分にもメッキが成長する可能性があるため、裏面7bの平坦性が必要な際は、適宜研磨処理を施せばよい。   In the second embodiment, the metal layer that is the first etching stop layer 3 is etched from the surface side of the semiconductor substrate 1. However, the metal layer is etched from the surface side of the semiconductor substrate 1 because the recess 4 is deep. If this is difficult, as a modification of the second embodiment, the resist that is the second etching stop layer 8 may be patterned from the back surface side of the semiconductor substrate 1 and the etching may be performed from the back surface side of the semiconductor substrate 1. (See FIG. 3). In this case, as shown in FIG. 3, when plating is performed, there is a possibility that the plating also grows at the opening portion of the resist. Therefore, when flatness of the back surface 7b is necessary, a polishing process may be appropriately performed.

ここで、第1実施形態及び第2実施形態においては、導電性部材である第1エッチングストップ層3は、金属層を用いているが、例えば不純物を高濃度に含んだ状態にすることによって導電性を備えたドープドポリシリコンであってもよい。   Here, in the first embodiment and the second embodiment, the first etching stop layer 3 which is a conductive member uses a metal layer. However, the first etching stop layer 3 is made conductive by, for example, containing impurities in a high concentration. It may be doped polysilicon having the property.

本発明の第1実施形態に係る貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the formation method of the penetration electrode which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the formation method of the penetration electrode which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態の変形形態にて形成した貫通電極を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the penetration electrode formed in the modification of 2nd Embodiment of this invention. 従来例の貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the formation method of the penetration electrode of a prior art example. 従来例の他の貫通電極の形成方法を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the formation method of the other penetration electrode of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体基板
2a 第1絶縁膜
2b 第2絶縁膜
3 第1エッチングストップ層
4 凹部
5 第3絶縁膜
6 配線材料
7 貫通電極
8 第2エッチングストップ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2a 1st insulating film 2b 2nd insulating film 3 1st etching stop layer 4 Recessed part 5 3rd insulating film 6 Wiring material 7 Through electrode 8 2nd etching stop layer

Claims (5)

半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、
前記半導体基板の表面に第1絶縁膜を形成し、前記半導体基板の裏面に第2絶縁膜を形成し、前記半導体基板とはエッチングレートの異なる導電性部材からなる第1エッチングストップ層を前記第2絶縁膜に形成する第1工程と、
貫通電極の形成対象箇所に対して、前記第1エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、
前記第1エッチングストップ層をシード層として用い、前記凹部に対してボトムアップ成長を用いたメッキにより電極を形成する第3工程と、
を含むことを特徴とする貫通電極の形成方法。
In the formation method of the through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate,
A first insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate, a second insulating film is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a first etching stop layer made of a conductive member having an etching rate different from that of the semiconductor substrate is formed on the first substrate. A first step of forming two insulating films;
A second step of forming a recess by etching up to the first etching stop layer with respect to the formation target portion of the through electrode;
A third step of forming an electrode by plating using bottom-up growth on the concave portion, using the first etching stop layer as a seed layer;
A method of forming a through electrode comprising the steps of:
半導体基板の厚み方向に貫通する貫通電極の形成方法において、
前記半導体基板の表面に第1絶縁膜を形成し、前記半導体基板の裏面に第2絶縁膜を形成し、前記半導体基板とはエッチングレートの異なる導電性部材からなる第1エッチングストップ層を前記第2絶縁膜に形成した後、前記第1エッチングストップ層にレジスト膜からなる第2エッチングストップ層を形成する第1工程と、
貫通電極の形成対象箇所に対して、前記第2エッチングストップ層までエッチングして凹部を形成する第2工程と、
前記第1エッチングストップ層をシード層として用い、前記凹部に対してボトムアップ成長を用いたメッキにより電極を形成する第3工程と、
を含むことを特徴とする貫通電極の形成方法。
In the formation method of the through electrode penetrating in the thickness direction of the semiconductor substrate,
A first insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate, a second insulating film is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a first etching stop layer made of a conductive member having an etching rate different from that of the semiconductor substrate is formed on the first substrate. A first step of forming a second etching stop layer made of a resist film on the first etching stop layer after being formed into two insulating films;
A second step of forming a recess by etching up to the second etching stop layer with respect to the formation target portion of the through electrode;
A third step of forming an electrode by plating using bottom-up growth on the concave portion, using the first etching stop layer as a seed layer;
A method of forming a through electrode comprising the steps of:
前記第2工程は、RIEを用いてエッチングする請求項1又は請求項2に記載の貫通電極の形成方法。   The method of forming a through electrode according to claim 1, wherein the second step performs etching using RIE. 前記第1工程は、CVDを用いて前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を形成する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の貫通電極の形成方法。   4. The through electrode forming method according to claim 1, wherein the first step forms the first insulating film and the second insulating film using CVD. 5. 前記第1工程は、熱酸化を用いて前記第1絶縁膜及び前記第2絶縁膜を形成し、前記1エッチングストップ層を高融点金属にて形成する請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の貫通電極の形成方法。   4. The method according to claim 1, wherein in the first step, the first insulating film and the second insulating film are formed using thermal oxidation, and the first etching stop layer is formed of a refractory metal. The formation method of the penetration electrode of description.
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