(57)【要約】【課題】貫通電極と半導体基板との間でリーク電流が発生することを抑制することができる半導体装置、半導体装置の製造方法、貫通電極、貫通電極の製造方法、発振器、及び電子機器を提供する。【解決手段】半導体装置は、半導体基板と、半導体基板の第一の面に形成された第一の導電膜と、第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜と、半導体基板に形成された貫通孔に配設されており、当該貫通孔に倣う形状を有し、第一の導電膜と第二の導電膜とに接続された貫通電極と、を有し、貫通孔は、第一の面及び第二の面に略垂直な側壁部と、側壁部と第一の面又は第二の面とを接続するそれぞれ１以上の接続壁とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の第一の面に形成された第一の導電膜と、
前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜と、
前記半導体基板に形成された貫通孔に配設されており、当該貫通孔に倣う形状を有し、前記第一の導電膜と前記第二の導電膜とに接続された貫通電極と、を備え、
前記貫通孔は、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁部と、前記側壁部と前記第一の面又は前記第二の面とを接続するそれぞれ１以上の接続壁とを備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線の両方又はいずれか一方で形成されており、前記直線又は前記曲線が相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度、及び前記第一の面又は前記第二の面と前記接続壁とが相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度が、鈍角であることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線、又は曲線で形成されており、前記直線と前記曲線と、前記曲線と前記曲線と、又は前記第一の面又は前記第二の面と前記曲線とは、その接続部において互いに接していることを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記接続壁と前記貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体基板と前記貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記半導体基板と、前記第一の導電膜又は前記第二の導電膜の少なくとも一方との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
第一の面に第一の導電膜が形成された半導体基板に、前記第一の面に略平行な第二の面に形成される第二の導電膜と前記第一の導電膜とを接続する貫通電極と、前記第二の導電膜と、を形成する半導体装置の製造方法であって、
前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁と、前記第二の面に開口する第二開口端と、前記第一の導電膜で塞がれた状態で前記第一の導電膜に臨む第一開口端とを有する第一貫通孔を形成する第一貫通孔形成工程と、
前記第一開口端における前記側壁と前記第一の面とを接続する第一接続壁を形成する第一接続壁形成工程と、
前記第二開口端における前記側壁と前記第二の面とを接続する第二接続壁を形成する第二接続壁形成工程と、
前記第一貫通孔形成工程と、前記第一接続壁形成工程と、前記第二接続壁形成工程とを実施することによって形成された貫通孔に導電性を有する材料を付着させて前記貫通電極を形成する電極形成工程と、
前記第二の面における所定の領域に導電性を有する材料を付着させて前記第二の導電膜を形成する導電膜形成工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第一貫通孔形成工程は、
前記第二の面に、前記第一貫通孔の形成位置を規定するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンによって規定されるエッチング部を異方性エッチングによって除去して、前記第一の導電膜に至る前記第一貫通孔を形成する、エッチング工程とを含むことを特徴とする、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第一接続壁形成工程は、前記第一貫通孔が形成された状態からさらに異方性エッチングを実施するオーバーエッチング工程であることを特徴とする、請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第二接続壁形成工程は、
前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程と、
前記第二の面をエッチングする全面エッチング工程とを含むことを特徴とする、請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第二接続壁形成工程は、前記レジストパターンを用いて等方性エッチングを実施する等方エッチング工程であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記電極形成工程に先んじて、前記第一接続壁及び前記第二接続壁の少なくとも一方の上に樹脂材料からなる膜を形成する樹脂膜形成工程をさらに有することを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記電極形成工程に先んじて、前記第一貫通孔の前記側壁の上に樹脂材料からなる膜を形成する側壁膜形成工程をさらに有することを特徴とする、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記導電膜形成工程は、前記第二の面における少なくとも前記第二の導電膜が形成される領域に樹脂材料からなる膜を形成する第二樹脂膜形成工程と、
前記第二樹脂膜形成工程において形成された前記膜の上に前記第二の導電膜を形成する第二導電膜形成工程と、を有することを特徴とする、請求項７乃至１３のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
半導体基板に形成された貫通孔に配設されており、前記半導体基板の第一の面に形成された第一の導電膜と、前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜とに接続されている貫通電極であって、
前記貫通孔に倣う形状を有し、
前記貫通孔は、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁部と、前記側壁部と前記第一の面又は前記第二の面とを接続するそれぞれ１以上の接続壁とを備えることを特徴とする貫通電極。
【請求項１６】
前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線の両方又はいずれか一方で形成されており、前記直線又は前記曲線が相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度、及び前記第一の面又は前記第二の面と前記接続壁とが相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度が鈍角であることを特徴とする、請求項１５に記載の貫通電極。
【請求項１７】
前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線、又は曲線で形成されており、前記直線と前記曲線と、前記曲線と前記曲線と、又は前記第一の面又は前記第二の面と前記曲線とは、その接続部において互いに接していることを特徴とする、請求項１５に記載の貫通電極。
【請求項１８】
第一の面に第一の導電膜が形成された半導体基板に、前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜と前記第一の導電膜とを接続する貫通電極を形成する貫通電極の製造方法であって、
前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁と、前記第二の面に開口する第二開口端と、前記第一の導電膜で塞がれた状態で前記第一の導電膜に臨む第一開口端とを有する第一貫通孔を形成する第一貫通孔形成工程と、
前記第一開口端における前記側壁と前記第一の面とを接続する第一接続壁を形成する第一接続壁形成工程と、
前記第二開口端における前記側壁と前記第二の面とを接続する第二接続壁を形成する第二接続壁形成工程と、
前記第一貫通孔形成工程と、前記第一接続壁形成工程と、前記第二接続壁形成工程とを実施することによって形成された貫通孔に導電性を有する材料を付着させて貫通電極を形成する電極形成工程と、を有することを特徴とする貫通電極の製造方法。
【請求項１９】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置、請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造した半導体装置、請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の貫通電極を備える半導体装置、又は、請求項１８に記載の貫通電極の製造方法を用いて製造した貫通電極を備える半導体装置、を備えることを特徴とする発振器。
【請求項２０】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体装置、請求項７乃至１４のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造した半導体装置、請求項１５乃至１７のいずれか一項に記載の貫通電極を備える半導体装置、又は、請求項１８に記載の貫通電極の製造方法を用いて製造した貫通電極を備える半導体装置、を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板の異なる面に形成された電極どうしを接続する貫通電極を備える半導体装置、当該半導体装置の製造方法、半導体基板の異なる面に形成された電極どうしを接続する貫通電極、当該貫通電極の製造方法、及びこれらの半導体装置などを備える発振器、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機やノート型パーソナルコンピューターなどの電子機器は、携帯性のさらなる向上を求められており、小型・軽量化が要求されている。この要求に応えるために、電子機器が備える半導体装置などの各種の電子部品の小型化が図られている。
特許文献１には、半導体基板に形成された溝（孔）に導電部を形成することによって、小型化した半導体チップと略同等の平面サイズの半導体装置を実現する半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子部品が開示されている。
特許文献２には、貫通電極の中央部分を両端側より細くすることで、大きなボンディング力に耐えられる貫通電極を備える半導体装置およびその製造方法が開示されている。
特許文献３には、貫通電極が形成されるビアホールにおける、貫通電極が接続されるパッド電極側の開口端の径をパット電極より大きくし、その他の部分の径はパット電極より小さくすることで、貫通電極が接続されるパッド電極が変形することによって半導体装置の信頼性が低下することを防止する半導体装置及びその製造方法が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３４４７３７号公報
【特許文献２】特開２００１−４４１９７号公報
【特許文献３】特開２００６−１２８１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体基板は、当該基板上に形成された回路に対して一定の電位となっており、回路と導通している貫通電極とは電位差があるため、貫通電極と半導体基板との間でリーク電流が発生する。リーク電流が発生すると、回路の特性が設定された特性とは異なるものとなるという不具合が生ずる。当該リーク電流を防止するために、貫通電極や貫通電極に接続された電極と、基板との間には、絶縁膜が形成されている。
しかしながら、半導体基板の角部には電荷が集中することに起因して、半導体基板の角部と対向する電極との間ではリーク電流が発生し易いという課題があった。貫通電極が配設される貫通孔の開口部では、貫通孔の壁と半導体基板面とが角を構成するため、当該角の部分と、対向する貫通電極及び貫通電極が接続された電極との間でリーク電流が発生する可能性が高くなるという課題があった。
また、貫通孔の壁及び半導体基板面を覆う状態で形成される絶縁膜は、突出する角部においては、略平な面上に比べて、厚さが薄くなることに起因して、当該部分では絶縁機能が低下するという課題があった。このことによっても、半導体基板の角の部分と、対向する貫通電極及び貫通電極が接続された電極との間でリーク電流が発生する可能性が高くなるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第一の面に形成された第一の導電膜と、前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜と、前記半導体基板に形成された貫通孔に配設されており、当該貫通孔に倣う形状を有し、前記第一の導電膜と前記第二の導電膜とに接続された貫通電極と、を備え、前記貫通孔は、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁部と、前記側壁部と前記第一の面又は前記第二の面とを接続するそれぞれ１以上の接続壁とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この半導体装置によれば、貫通孔の側壁は、接続壁を介して半導体基板の第一の面又は第二の面と接続されている。このため、側壁が第一の面又は第二の面と直接接続されている構成に比べて、それぞれの壁又は面間の接続部における、壁又は面が形成する半導体基板側の角度が大きくなる。貫通電極や第一の導電膜や第二の導電膜に対して突出する角部の角度が大きくなることで、当該部分への電荷の集中を抑制することができる。また、側壁、接続壁、第一の面、及び第二の面に形成される絶縁膜が、当該角部分において、薄くなることを抑制することができる。これらにより、貫通電極と第一の導電膜や第二の導電膜との接続部分の近傍でリーク電流が発生し易くなることを抑制することができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる半導体装置は、前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線の両方又はいずれか一方で形成されており、前記直線又は前記曲線が相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度、及び前記第一の面又は前記第二の面と前記接続壁とが相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度が、鈍角であることが好ましい。
【０００９】
この半導体装置によれば、接続壁の接続部において形成する半導体基板側の角度が鈍角である。当該角度が鋭い角度である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる半導体装置は、前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線、又は曲線で形成されており、前記直線と前記曲線と、前記曲線と前記曲線と、又は前記第一の面又は前記第二の面と前記曲線とは、その接続部において互いに接していることが好ましい。
【００１１】
この半導体装置によれば、接続壁の接続部において、直線と曲線と、又は曲線と曲線と、は互いに接している。これによって、当該接続部においては角の部分が存在しないため、角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる半導体装置は、前記接続壁と前記貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることが好ましい。
【００１３】
この半導体装置によれば、接続壁と貫通電極との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、接続壁と貫通電極を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、接続壁と貫通電極とをより確実に絶縁することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる半導体装置は、前記半導体基板と前記貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることが好ましい。
【００１５】
この半導体装置によれば、半導体基板と貫通電極との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、半導体基板と貫通電極を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、半導体基板と貫通電極とをより確実に絶縁することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる半導体装置は、前記半導体基板と、前記第一の導電膜又は前記第二の導電膜の少なくとも一方との間に樹脂材料からなる膜が形成されていることが好ましい。
【００１７】
この半導体装置によれば、半導体基板と第一の導電膜又は第二の導電膜との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、半導体基板と第一の導電膜又は第二の導電膜を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、半導体基板と第一の導電膜又は第二の導電膜とをより確実に絶縁することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかる半導体装置の製造方法は、第一の面に第一の導電膜が形成された半導体基板に、前記第一の面に略平行な第二の面に形成される第二の導電膜と前記第一の導電膜とを接続する貫通電極と、前記第二の導電膜と、を形成する半導体装置の製造方法であって、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁と、前記第二の面に開口する第二開口端と、前記第一の導電膜で塞がれた状態で前記第一の導電膜に臨む第一開口端とを有する第一貫通孔を形成する第一貫通孔形成工程と、前記第一開口端における前記側壁と前記第一の面とを接続する第一接続壁を形成する第一接続壁形成工程と、前記第二開口端における前記側壁と前記第二の面とを接続する第二接続壁を形成する第二接続壁形成工程と、前記第一貫通孔形成工程と、前記第一接続壁形成工程と、前記第二接続壁形成工程とを実施することによって形成された貫通孔に導電性を有する材料を付着させて前記貫通電極を形成する電極形成工程と、前記第二の面における所定の領域に導電性を有する材料を付着させて前記第二の導電膜を形成する導電膜形成工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
この半導体装置の製造方法によれば、第一接続壁形成工程及び第二接続壁形成工程を実施することによって第一貫通孔の側壁は、第一接続壁又は第二接続壁を介して半導体基板の第一の面又は第二の面と接続されている。このため、側壁が第一の面又は第二の面と直接接続されている構成に比べて、それぞれの壁又は面間の接続部における、壁又は面が形成する半導体基板側の角度が大きくなる。貫通電極や第一の導電膜や第二の導電膜に対して半導体基板側が突出する角部の角度が大きくなることで、当該部分への電荷の集中を抑制することができる。また、側壁、接続壁、第一の面、及び第二の面に形成される絶縁膜が、当該角部分において、薄くなることを抑制することができる。これらにより、貫通電極と第一の導電膜や第二の導電膜との接続部分の近傍でリーク電流が発生し易くなることを抑制することができる。
【００２０】
［適用例８］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記第一貫通孔形成工程が、前記第二の面に、前記第一貫通孔の形成位置を規定するレジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、前記レジストパターンによって規定されるエッチング部を異方性エッチングによって除去して、前記第一の導電膜に至る前記第一貫通孔を形成する、エッチング工程とを含むことが好ましい。
【００２１】
この半導体装置の製造方法によれば、異方性エッチングを実施することによって、第二の面に平行な断面における断面形状がレジストパターンによって規定された形状であって、第二の面に略垂直な側壁を有する第一貫通孔を形成することができる。
【００２２】
［適用例９］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記第一接続壁形成工程が、前記第一貫通孔が形成された状態からさらに異方性エッチングを実施するオーバーエッチング工程であることが好ましい。
【００２３】
この半導体装置の製造方法によれば、第一貫通孔が形成された状態からさらに異方エッチングが実施される。第一貫通孔の先端の第一開口端は第一の導電膜によって塞がれた状態である。第一の導電膜は半導体基板をエッチングする方法ではエッチングされないため、第一開口端において、第一貫通孔の側壁と第一の面との角部がエッチングされる。これにより、第一開口端における側壁と第一の面とを接続する第一接続壁を形成することができる。
【００２４】
［適用例１０］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記第二接続壁形成工程が、前記レジストパターンを除去するレジスト除去工程と、前記第二の面をエッチングする全面エッチング工程とを含むことが好ましい。
【００２５】
この半導体装置の製造方法によれば、第二の面に第二開口端が形成された状態で、第二の面がエッチングされる。第二の面には第二開口端が開口しているため、第二開口端近くの側壁も側壁に垂直な方向にエッチングされる。第二開口端における第二の面と側壁との角部は、第二の面側と側壁側との両方からエッチングされるため、角部が取り去られて、第二接続壁を形成することができる。
【００２６】
［適用例１１］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記第二接続壁形成工程が、前記レジストパターンを用いて等方性エッチングを実施する等方エッチング工程であることが好ましい。
【００２７】
この半導体装置の製造方法によれば、第一貫通孔を形成するためのレジストパターンが形成されている状態で等方性エッチングを実施するため、半導体基板は、レジストパターンの開口、すなわち第二開口端に対して、各方向において略等速度でエッチングされる。これにより、第一貫通孔の側壁における第二開口端の近くの部分がエッチングされるため、第二開口端における第二の面と側壁との角部が取り除かれて、第二接続壁を形成することができる。
【００２８】
［適用例１２］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記電極形成工程に先んじて、前記第一接続壁及び前記第二接続壁の少なくとも一方の上に樹脂材料からなる膜を形成する樹脂膜形成工程をさらに有することが好ましい。
【００２９】
この半導体装置の製造方法によれば、樹脂膜形成工程によって、接続壁と貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成される。接続壁と貫通電極との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、接続壁と貫通電極を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、接続壁と貫通電極とをより確実に絶縁することができる。
【００３０】
［適用例１３］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記電極形成工程に先んじて、前記第一貫通孔の前記側壁の上に樹脂材料からなる膜を形成する側壁膜形成工程をさらに有することが好ましい。
【００３１】
この半導体装置の製造方法によれば、側壁膜形成工程によって、第一貫通孔の側壁と貫通電極との間に樹脂材料からなる膜が形成される。側壁と貫通電極との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、側壁と貫通電極を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、側壁と貫通電極とをより確実に絶縁することができる。
【００３２】
［適用例１４］上記適用例にかかる半導体装置の製造方法は、前記導電膜形成工程が、前記第二の面における少なくとも前記第二の導電膜が形成される領域に樹脂材料からなる膜を形成する第二樹脂膜形成工程と、前記第二樹脂膜形成工程において形成された前記膜の上に前記第二の導電膜を形成する第二導電膜形成工程と、を有することが好ましい。
【００３３】
この半導体装置の製造方法によれば、第二樹脂膜形成工程によって、半導体基板と第二の導電膜との間に樹脂材料からなる膜が形成される。半導体基板と第二の導電膜との間に形成された樹脂材料からなる膜によって、半導体基板と第二の導電膜を電気的に絶縁することができる。また、樹脂材料は、酸化膜などに比べて、膜厚を厚くすることが容易であるため、絶縁膜の厚さを厚くして、半導体基板と第二の導電膜とをより確実に絶縁することができる。
【００３４】
［適用例１５］本適用例にかかる貫通電極は、半導体基板に形成された貫通孔に配設されており、前記半導体基板の第一の面に形成された第一の導電膜と、前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜とに接続されている貫通電極であって、前記貫通孔に倣う形状を有し、前記貫通孔は、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁部と、前記側壁部と前記第一の面又は前記第二の面とを接続するそれぞれ１以上の接続壁とを備えることを特徴とする。
【００３５】
この貫通電極によれば、貫通孔の側壁は、接続壁を介して半導体基板の第一の面又は第二の面と接続されている。このため、側壁が第一の面又は第二の面と直接接続されている構成に比べて、それぞれの壁又は面間の接続部における、壁又は面が形成する半導体基板側の角度が大きくなる。貫通電極や第一の導電膜や第二の導電膜に対して突出する角部の角度が大きくなることで、当該部分への電荷の集中を抑制することができる。また、側壁、接続壁、第一の面、及び第二の面に形成される絶縁膜が、当該角部分において、薄くなることを抑制することができる。貫通電極は貫通孔に倣う形状に形成されている。これらにより、貫通電極と第一の導電膜や第二の導電膜との接続部分の近傍でリーク電流が発生し易くなることを抑制することができる。
【００３６】
［適用例１６］上記適用例にかかる貫通電極は、前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁が、直線及び曲線の両方又はいずれか一方で形成されており、前記直線又は前記曲線が相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度、及び前記第一の面又は前記第二の面と前記接続壁とが相互の接続部において形成する前記半導体基板側の角度が鈍角であることが好ましい。
【００３７】
この貫通電極によれば、接続壁の接続部において形成する半導体基板側の角度が鈍角であり、貫通電極は貫通孔に倣う形状に形成されている。これにより、接続壁の接続部において形成する半導体基板側の角度が鋭い角度である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。
【００３８】
［適用例１７］上記適用例にかかる貫通電極は、前記第一の面及び前記第二の面に垂直な断面において、前記接続壁は、直線及び曲線、又は曲線で形成されており、前記直線と前記曲線と、前記曲線と前記曲線と、又は前記第一の面又は前記第二の面と前記曲線とは、その接続部において互いに接していることが好ましい。
【００３９】
この貫通電極によれば、接続壁の接続部において、直線と曲線と、又は曲線と曲線と、は互いに接している。これによって、当該接続部においては角の部分が存在しないため、接続部が角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。
【００４０】
［適用例１８］本適用例にかかる貫通電極の製造方法は、第一の面に第一の導電膜が形成された半導体基板に、前記第一の面に略平行な第二の面に形成された第二の導電膜と前記第一の導電膜とを接続する貫通電極を形成する貫通電極の製造方法であって、前記第一の面及び前記第二の面に略垂直な側壁と、前記第二の面に開口する第二開口端と、前記第一の導電膜で塞がれた状態で前記第一の導電膜に臨む第一開口端とを有する第一貫通孔を形成する第一貫通孔形成工程と、前記第一開口端における前記側壁と前記第一の面とを接続する第一接続壁を形成する第一接続壁形成工程と、前記第二開口端における前記側壁と前記第二の面とを接続する第二接続壁を形成する第二接続壁形成工程と、前記第一貫通孔形成工程と、前記第一接続壁形成工程と、前記第二接続壁形成工程とを実施することによって形成された貫通孔に導電性を有する材料を付着させて貫通電極を形成する電極形成工程と、を有することを特徴とする。
【００４１】
この貫通電極の製造方法によれば、第一接続壁形成工程及び第二接続壁形成工程を実施することによって第一貫通孔の側壁は、第一接続壁又は第二接続壁を介して半導体基板の第一の面又は第二の面と接続されている。このため、側壁が第一の面又は第二の面と直接接続されている構成に比べて、それぞれの壁又は面間の接続部における、壁又は面が形成する半導体基板側の角度が大きくなる。貫通電極や第一の導電膜や第二の導電膜に対して半導体基板側が突出する角部の角度が大きくなることで、当該部分への電荷の集中を抑制することができる。また、側壁、接続壁、第一の面、及び第二の面に形成される絶縁膜が、当該角部分において、薄くなることを抑制することができる。これらにより、貫通電極と第一の導電膜や第二の導電膜との接続部分の近傍でリーク電流が発生し易くなることを抑制することができる。
【００４２】
［適用例１９］本適用例にかかる発振器は、上記適用例にかかる半導体装置、上記適用例にかかる半導体装置の製造方法を用いて製造した半導体装置、上記適用例にかかる貫通電極を備える半導体装置、又は上記適用例にかかる貫通電極の製造方法を用いて製造した貫通電極を備える半導体装置、を備えることを特徴とする。
【００４３】
この発振器によれば、貫通電極などの配線と半導体基板との間のリーク電流が発生し難い半導体装置を備えることによって、リーク電流が発生することによって回路の特性が損なわれることを抑制できる発振器を実現することができる。
【００４４】
［適用例２０］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例にかかる半導体装置、上記適用例にかかる半導体装置の製造方法を用いて製造した半導体装置、上記適用例にかかる貫通電極を備える半導体装置、又は上記適用例にかかる貫通電極の製造方法を用いて製造した貫通電極を備える半導体装置、を備えることを特徴とする。
【００４５】
この電子機器によれば、貫通電極などの配線と半導体基板との間のリーク電流が発生し難い半導体装置を備えることによって、リーク電流が発生することによって回路の特性が損なわれることを抑制できる電子機器を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、半導体装置、半導体装置の製造方法、貫通電極、貫通電極の製造方法、発振器、及び電子機器の一実施形態について図面を参照して、説明する。実施形態は、発振器としての圧電発振器が備える半導体装置、当該半導体装置が備える半導体基板、及び当該半導体基板に形成された貫通電極の構成、並びに当該貫通電極を形成する製造過程を例に説明する。
【００４７】
＜圧電発振器及び半導体装置＞
最初に、圧電発振器及び圧電発振器が備える半導体装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の圧電発振器の構成を概略して示す分解斜視図である。
図１に示すように、圧電発振器１は、半導体装置１００と、圧電振動子２００とを備えている。半導体装置１００は、シリコン等からなる半導体基板１１０を基体としている。本実施形態の半導体基板１１０は平面視略長方形のものであり、その集積回路形成面１１０ａに図示略の集積回路（駆動手段）が設けられている。また集積回路を覆って内部配線等を有する配線集積層１４０が設けられている。集積回路形成面１１０ａは、電極端子３１０を有する実装基板３００に実装される側の面である。
【００４８】
部材の相対位置を説明し易くするために、図１に示したＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸を設定する。ＸＹＺ軸座標系は、直交座標系である。半導体基板１１０を平面視した長辺方向がＸ次軸方向であり、短辺方向がＹ軸方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交する方向がＺ軸方向である。半導体基板１１０における集積回路形成面１１０ａ側が、Ｚ軸方向の負方向である。
【００４９】
貫通電極１６１は、半導体基板１１０に形成された貫通孔１２１（図２及び図３参照）に配設されている。貫通孔１２１は、半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａから、半導体基板１１０における集積回路形成面１１０ａの反対面である裏面１１０ｂに貫通しており、貫通孔１２１の両端は、それぞれの面に開口している。裏面１１０ｂに配設された樹脂膜１２０の上には、裏面電極１６２が設けられている。貫通電極１６１と裏面電極１６２とは一体に形成されており、電気的に接続されている。
【００５０】
圧電振動子２００は、水晶振動片等の圧電振動片２２０を内部に収容したものである。圧電振動子２００の半導体装置１００側（Ｚ軸方向の負方向側）には、電極層２１０が設けられている。電極層２１０は、裏面電極１６２と導通する電極膜を有しており、電極膜は圧電振動片２２０と電気的に接続されている。
【００５１】
圧電発振器１のより詳細な構成について、図２を参照して説明する。図２は、圧電発振器の貫通電極を含む断面における断面図であり、図１にＡ−Ａ’で示した断面における断面図である。
図２に示すように、半導体装置１００と圧電振動子２００とは、接着剤等からなる充填材４１０で接合されて一体となっている。
【００５２】
半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａには、集積回路形成面１１０ａを覆う下地層１４１が設けられている。下地層１４１は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯ2）やシリコン窒化物（Ｓｉ3Ｎ4）等の絶縁性材料からなっている。半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａ側の表層や下地層１４１の表面等には、例えばトランジスターやメモリー素子等を有する集積回路（図示省略）が形成されている。この集積回路は、例えば発振回路の一部を構成するものや、圧電振動片２２０を駆動する駆動回路等である。
【００５３】
また、下地層１４１の貫通孔１２１に臨む部分は開口しており、貫通電極１６１は、下地層１４１を貫通している。下地層１４１の開口と開口周辺の下地層１４１とを覆って電極１４２が設けられている。貫通電極１６１は電極１４２と導通接触している。電極１４２は、例えばチタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、あるいはこれらを含む合金等からなっている。
【００５４】
下地層１４１の表面における電極１４２が形成されていない領域には、絶縁膜１４３が設けられている。絶縁膜１４３から露出した電極１４２及びその周辺の絶縁膜１４３を覆って内部配線１４４が設けられている。内部配線１４４は、電極１４２と導通接触している。また、絶縁膜１４３の所定の部分を覆って内部配線１４５が設けられている。内部配線１４４及び内部配線１４５は、絶縁膜１４３の表面に引き回されて、上述した集積回路と電気的に接続されている。
【００５５】
絶縁膜１４３及び内部配線１４４、内部配線１４５を覆って層間絶縁膜１４６が設けられている。層間絶縁膜１４６には、内部配線１４４の中の内部配線１４４ｂ、又は内部配線１４５をそれぞれ露出させる開口が設けられている。それぞれの開口の内壁と開口周辺を覆って内部配線１４７ａ、及び内部配線１４７ｂが設けられており、内部配線１４４ｂ及び内部配線１４５はそれぞれ内部配線１４７ｂ又は内部配線１４７ａと導通接触している。
【００５６】
内部配線１４７ａ、内部配線１４７ｂ、及び層間絶縁膜１４６を覆って絶縁性の保護膜１４８が設けられている。保護膜１４８には、内部配線１４７ａ又は内部配線１４７ｂをそれぞれ露出させる開口が設けられている。開口に露出した内部配線１４７ａ、又は内部配線１４７ｂにそれぞれ導通接触させて、バンプ１４９ａ、及びバンプ１４９ｂが設けられている。バンプ１４９ａ、及びバンプ１４９ｂは、実装基板３００の電極端子３１０に接続される外部接続端子である。バンプ１４９ａ、及びバンプ１４９ｂは、例えば印刷法によるハンダコートや、保護膜１４８に露出した部分の内部配線１４７ａ、又は内部配線１４７ｂに析出させためっき等からなっている。めっき用の金属には、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ａｇ等を用いることが好ましい。
【００５７】
以上のように、集積回路は、内部配線１４４ｂ、及び内部配線１４７ｂを介してバンプ１４９ｂと電気的に接続されている。集積回路は、また、内部配線１４４ａ、電極１４２、貫通電極１６１を介して裏面１１０ｂ側と電気的に接続されると共に、内部配線１４５、及び内部配線１４７ａを介してバンプ１４９ａと電気的に接続されている。
【００５８】
上述したように、貫通電極１６１は、半導体基板１１０に形成された貫通孔１２１の内側に設けられている。貫通孔１２１は、断面形状が略円形であり、円筒形状の内側に中実構造の貫通電極１６１が設けられている。貫通孔１２１と貫通電極１６１との間には、裏面１１０ｂに配設された樹脂膜１２０と一体に形成された絶縁性の樹脂膜１２０が設けられており、当該樹脂膜１２０によって、貫通電極１６１と半導体基板１１０とが絶縁されている。
【００５９】
樹脂膜１２０は、例えばポリイミド系樹脂やエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂等の樹脂材料からなっている。樹脂膜１２０の形成方法としては、スピンコート法や液滴吐出法等の塗布法で液状の樹脂材料を成膜した後これを固化する方法や、樹脂フィルム等をラミネートする方法等が挙げられる。樹脂膜の膜厚が１０μｍ以上になっていれば、貫通電極１６１と半導体基板１１０とが絶縁材を挟んで対向することによって形成される寄生容量を十分に小さくすることができる。本実施形態の樹脂膜１２０は、ポリイミド系樹脂からなり厚みが２０μｍ程度のものである。ポリイミド系樹脂は、耐熱性や機械強度等に優れており電子機器に用いられる樹脂材料として実績があるので、これを用いることにより高信頼性とすることができる。
【００６０】
樹脂膜１２０における所定の領域を覆って、裏面電極１６２が設けられている。本実施形態の裏面電極１６２は、Ｙ方向に長手の平面視略長方形の形状であり、２個の裏面電極１６２が互いに離間してＸ方向に並んでいる。裏面電極１６２は、貫通電極１６１を介して、集積回路形成面１１０ａに形成された集積回路と電気的に接続されている。
【００６１】
裏面電極１６２の端部とこれらの間の樹脂膜１２０とを覆って絶縁部１６５が設けられている。本実施形態の絶縁部１６５は、樹脂膜１２０と同様に絶縁性の樹脂材料からなっている。絶縁部１６５を設けることにより、裏面電極１６２の間に短絡を生じることが防止されている。
【００６２】
圧電振動子２００は、平面視した半導体装置１００に略全体が重なり合うように配置されている。圧電振動子２００は、支持基板２３０と封止部材２４０との間に封止された圧電振動片２２０を有している。また、圧電振動片２２０と電気的に接続された引出し配線２５０を有している。引出し配線２５０は電極膜２６０と電気的に接続されている。
【００６３】
支持基板２３０は、例えばセラミックスや、ガラス、石英などで形成されている。封止部材２４０も、例えばセラミックスや、ガラス、石英などの材料が用いられる。支持基板２３０や封止部材２４０には凹部が形成されており、支持基板２３０及び封止部材２４０は凹部を内側にして貼り合わされている。この凹部は、圧電振動片２２０を収容するとともにその周囲を密封する収容室２３５となっている。
【００６４】
本実施形態の圧電振動片２２０は、基部から２つの腕部が同一方向に並列して延びる音叉型の平面形状を有した薄板状の水晶片からなるものである。この基部は、支持基板２３０及び封止部材２４０に挟持されて片持ち状に支持されている。また、収容室２３５は、腕部の運動を阻害しない空間を確保できる大きさを有している。
【００６５】
引出し配線２５０は、封止部材２４０の側面に設けられており、半導体装置１００と対向する面に設けられた電極膜２６０と導通している。電極膜２６０は、それぞれハンダ部４２０を介して、裏面電極１６２と電気的に接続されている。
【００６６】
上述したように、半導体装置１００と圧電振動子２００とは、充填材４１０で接合されている。充填材４１０は、例えばエポキシ樹脂、アクリル系樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂などの樹脂材料からなっている。充填材４１０により圧電振動子２００と半導体装置１００との間が封止されていることで、ここに水分などの不純物が入り込むことを防止している。
【００６７】
以上のような構成の圧電発振器１において、実装基板３００の電極端子３１０からバンプ１４９に供給される電気信号は、半導体装置１００の集積回路によって適宜処理されると共に、貫通電極１６１等を介して半導体装置１００の裏面１１０ｂ側と受渡しされる。また、この電気信号は、半導体装置１００の裏面電極１６２と圧電振動子２００との間で受渡しされる。
【００６８】
＜貫通電極の構成＞
次に、半導体装置１００における貫通電極１６１及び貫通電極１６１の周辺のより詳細な構成を、図３を参照して説明する。図３は、貫通電極及び貫通電極の周辺の構成を示す断面図である。
【００６９】
上述したように、貫通電極１６１は、半導体基板１１０に形成された貫通孔１２１に配設されている。貫通孔１２１は、半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａから裏面１１０ｂに貫通しており、貫通孔１２１の両端は、それぞれの面に開口している。
図３に示すように、貫通孔１２１は、円筒部１２１ａと接続部１２１ｂと接続部１２１ｃとで構成されている。円筒部１２１ａは、集積回路形成面１１０ａ及び裏面１１０ｂに略垂直な円筒状の側壁１１２ａに囲まれた部分である。接続部１２１ｂは、側壁１１２ａと裏面１１０ｂとを接続する接続壁１１２ｂに周囲を囲まれた部分である。接続部１２１ｃは、側壁１１２ａと集積回路形成面１１０ａとを接続する接続壁１１２ｃに周囲を囲まれた部分及び下地層１４１に形成された開口部である。
【００７０】
上述したように、半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａには、下地層１４１が形成されており、下地層１４１の上に集積回路が形成されている。集積回路と内部配線１４４を介して接続された電極１４２が、貫通孔１２１の集積回路形成面１１０ａ側の開口である接続部１２１ｃを覆う位置に形成されている。
下地層１４１の開口の内壁、接続壁１１２ｃと側壁１１２ａと接続壁１１２ｂ、及び裏面１１０ｂは、樹脂膜１２０に覆われている。樹脂膜１２０の上には、導電性を有する材料で形成されたバリア膜１１８とシード膜１１９とが積層されて形成されており、シード膜１１９の上に貫通電極１６１及び裏面電極１６２が形成されている。裏面１１０ｂ上のバリア膜１１８及びシード膜１１９は、裏面電極１６２を形成する位置に形成されている。
【００７１】
貫通電極１６１は、貫通孔１２１の内壁に形成されたシード膜１１９の上に形成された導電材料が中実棒状の電極となっている。貫通電極１６１は、貫通孔１２１の円筒部１２１ａと接続部１２１ｂと接続部１２１ｃとのそれぞれの内部に形成された、真直部１６１ａと、接続部１６１ｂと、接続部１６１ｃとで構成されている。貫通電極１６１の裏面１１０ｂ側は、接続部１６１ｂの端が、裏面電極１６２に接続されている。貫通電極１６１の集積回路形成面１１０ａ側は、接続部１６１ｃの端側が、電極１４２に臨む位置に形成された下地層１４１の開口に嵌入しており、接続部１６１ｃの端が電極１４２に接続されている。裏面電極１６２と電極１４２とは、貫通電極１６１を介して接続されている。
より厳密には、電極１４２と貫通電極１６１とは、バリア膜１１８及びシード膜１１９を介して接続されている。この場合、貫通電極１６１と、電極１４２と貫通電極１６１との間に介在するバリア膜１１８及びシード膜１１９とが、貫通電極に相当する。
【００７２】
＜貫通電極の形成＞
次に、貫通電極１６１を形成する工程について、図４、図５、及び図６を参照して説明する。図４は、貫通電極を形成する工程を示すフローチャートであり、図５及び図６は、貫通電極を形成する各工程における、貫通孔などの部分の断面図である。
【００７３】
貫通電極１６１などは、分割されることによって半導体基板１１０となる多数のチップからなるウェハー１１０Ａの状態の半導体基板１１０において形成される。
最初に、図４のステップＳ２１では、図５（ａ）に示したように、ウェハー１１０Ａにおける、集積回路及び電極１４２などが形成された半導体基板１１０の集積回路形成面１１０ａ側の外面に相当する面に、補強ガラス基板５０を貼り付ける。図５に示したウェハー１１０Ａは、集積回路形成面１１０ａ上に、下地層１４１及び電極１４２が形成された状態であり、補強ガラス基板５０は、接着材層５１を介して、下地層１４１及び電極１４２の上に接着される。
集積回路形成面１１０ａが、第一の面に相当し、裏面１１０ｂが、第二の面に相当する。電極１４２が、第一の導電膜に相当し、裏面電極１６２が、第二の導電膜に相当する。
【００７４】
次に、図４のステップＳ２２では、図５（ｂ）に示したように、ウェハー１１０Ａを裏面１１０ｂ側から研削することによって、ウェハー１１０Ａを所定の厚さまで薄くする。ウェハー１１０Ａを所定の厚さまで研削して、裏面１１０ｂが形成される。所定の厚さは、例えば１００μｍである。研削された裏面１１０ｂの表面は、シリコンの破砕層が形成されるため、好ましくは、破砕層を取り除く処理を実施する。破砕層を取り除く処理としては、ドライエッチングやスピンエッチングやポリッシュなどを実施する。
【００７５】
次に、図４のステップＳ２３では、図５（ｃ）に示したように、裏面１１０ｂの上に、貫通孔１２１を形成する位置に開口が形成されたレジスト膜５２を形成する。
【００７６】
次に、図４のステップＳ２４では、図５（ｄ）に示したように、半導体基板１１０に、レジスト膜５２の開口部から下地層１４１に達する、略円筒形状のストレートビア２１ａ１を形成する。ストレートビア２１ａ１は、例えば、レジスト膜５２をレジスト膜として、半導体基板１１０を異方エッチングすることで形成する。ストレートビア２１ａ１が、第一貫通孔に相当する。
【００７７】
次に、図４のステップＳ２５では、図５（ｅ）に示したように、ストレートビア２１ａ１の側壁と集積回路形成面１１０ａとの角部に接続壁１１２ｃを形成して、接続部２１ｃを形成する。接続壁１１２ｃは、例えば、ストレートビア２１ａ１が形成された状態で、さらに半導体基板１１０の異方エッチングを継続することによって、ストレートビア２１ａ１の先端部分で側壁がエッチングされることを利用することで形成する。ストレートビア２１ａ１の先端側の側壁がエッチングされて接続部２１ｃが形成された状態において、ストレートビア２１ａ１のエッチングされずに残った部分をストレートビア２１ａ２と表記する。接続壁１１２ｃが、第一接続壁に相当する。
【００７８】
次に、図４のステップＳ２６では、図５（ｆ）に示したように、レジスト膜５２を除去する。
次に、図４のステップＳ２７では、図６（ｇ）に示したように、ストレートビア２１ａ２の側壁と裏面１１０ｂの表面との角部に接続壁１１２ｂを形成して、接続部１２１ｂを形成する。接続壁１１２ｂは、例えば、レジスト膜５２が除去された裏面１１０ｂの全面を異方エッチングすることによって形成する。裏面１１０ｂの表面、及び裏面１１０ｂに開口したストレートビア２１ａ２の側壁における開口近くの部分がエッチングされることによって、ストレートビア２１ａ２の側壁と裏面１１０ｂの表面との角部が取り除かれて、接続壁１１２ｂ（接続部２１ｂ）が形成される。ストレートビア２１ａ２の裏面１１０ｂ側の側壁がエッチングされて、接続部２１ｂが形成されると共に、円筒部１２１ａが形成される。接続壁１１２ｂが、第二接続壁に相当する。
【００７９】
次に、図４のステップＳ２８では、下地層１４１における接続部２１ｃと電極１４２の間の、概ね円筒部１２１ａに臨む部分を除去する。図６（ｈ）に示したように、下地層１４１に開口部が形成されて、接続壁１１２ｃに周囲を囲まれた部分及び下地層１４１に形成された開口部からなる接続部１２１ｃが形成される。接続部１２１ｃが形成されて、円筒部１２１ａと接続部１２１ｂと接続部１２１ｃとで構成される貫通孔１２１が完成する。
【００８０】
次に、図４のステップＳ２９では、裏面１１０ｂの表面、及び貫通孔１２１の全面に樹脂膜１２０を形成する。樹脂膜１２０を形成する方法としては、スピンコーティング法やスプレイコーティング法や印刷法などを用いることができる。樹脂膜１２０は、貫通孔１２１の壁面では数μｍ程度、裏面１１０ｂの表面では５μｍ以上の膜厚の膜を形成する。電極と半導体基板１１０の間に形成される寄生容量を低減するためには、樹脂膜１２０の膜厚は、１０μｍ以上にすることが望ましい。
次に、ステップＳ３０では、さらに、図６（ｉ）に示したように、貫通孔１２１の全面に形成された樹脂膜１２０における、電極１４２に臨む部分を除去する。
【００８１】
次に、図４のステップＳ３１では、図６（ｊ）に示したように、樹脂膜１２０の上にバリア膜１１８を形成する。バリア膜１１８は、電極を構成する銅などがシリコン基板である半導体基板１１０に拡散することを抑制するためのものである。バリア膜１１８の材料としては、チタン（Ｔｉ）やチタンとタングステンの合金（Ｔｉ−Ｗ）や窒化チタン（ＴｉＮ）を用いることができる。バリア膜１１８は、スパッタリング法や、化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて形成することができる。バリア膜１１８は、例えば１００ｎｍの膜厚に形成する。
なお、電極１４２には、酸化膜が自然に形成される可能性があるため、バリア膜１１８を形成する前に、当該自然酸化膜を除去するための逆スパッタ処理を実施してもよい。逆スパッタ処理の処理量は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ2）換算で３００ｎｍである。
【００８２】
次に、図４のステップＳ３２では、図６（ｊ）に示したように、バリア膜１１８の上にシード膜１１９を形成する。シード膜１１９は、電極をめっき処理で形成する際に、銅などが付着し易くするためのものである。シード膜１１９の材料としては、例えば銅を用いることができる。シード膜１１９は、スパッタリング法や、化学蒸着（ＣＶＤ）法を用いて形成することができる。シード膜１１９は、例えば３００ｎｍの膜厚に形成する。
【００８３】
次に、図４のステップＳ３３では、裏面電極１６２の部分が開口しためっき用のレジスト膜を形成する。裏面電極１６２は貫通孔１２１の開口を覆う状態で形成されるため、貫通孔１２１の開口もレジスト膜の開口に臨んでいる。
次に、ステップＳ３４では、貫通電極１６１及び裏面電極１６２をめっき処理で形成する。めっき処理を実施することにより、レジスト膜の開口部において、裏面１１０ｂ及び貫通孔１２１の内壁に形成されたシード膜１１９の上に銅などの導電性材料が鍍金される。図６（ｋ）に示すように、貫通孔１２１の内側では、中実棒状の貫通電極１６１が形成される。貫通電極１６１は、裏面電極１６２と一体に形成されると共に、電極１４２と直接又はバリア膜１１８及びシード膜１１９を介して接続されている。これにより、裏面電極１６２と電極１４２とは、貫通電極１６１を介して接続されている。裏面電極１６２は、例えば数μｍの膜厚に形成する。
【００８４】
次に、図４のステップＳ３５では、めっき用のレジスト膜を剥離する。さらに、貫通電極１６１や裏面電極１６２を形成した部分以外の余分なバリア膜１１８及びシード膜１１９を除去する。
次に、ステップＳ３６では、ソルダーレジスト膜を形成する。ソルダーレジスト膜は、圧電振動子２００と半導体装置１００との短絡を防止するためのものであり、短絡が生ずる可能性がある部分に形成する。ソルダーレジスト膜は、１０μｍから２０μｍ程の膜厚に形成する。
【００８５】
次に、図４のステップＳ３７では、図６（ｌ）に示したように、補強ガラス基板５０を剥離する。ステップＳ３７を実施して、貫通電極１６１を形成する工程を終了する。
なお、本実施形態においては、電極１４２が形成された状態の半導体基板１１０（ウェハー１１０Ａ）に貫通電極１６１を形成したが、半導体装置１００の他の構成をさらに形成した状態の半導体基板１１０（ウェハー１１０Ａ）について、貫通電極１６１を形成する工程を実施してもよい。例えば、上述した絶縁膜１４３、内部配線１４４、内部配線１４５、層間絶縁膜１４６、内部配線１４７ａ、内部配線１４７ｂ、保護膜１４８などをさらに形成した状態の半導体基板１１０（ウェハー１１０Ａ）について、貫通電極１６１を形成する工程を実施してもよい。
【００８６】
＜貫通電極の他の形成方法＞
次に、貫通電極を形成する工程であって、貫通電極１６１を形成する工程とは異なる他の工程とについて、図７及び図８を参照して説明する。図７は、貫通電極を形成する工程を示すフローチャートであり、図８は、貫通電極を形成する各工程における、貫通孔などの部分の断面図である。本工程によって形成する貫通電極を、貫通電極１６１と区別するために貫通電極１８１と表記する。
【００８７】
図７に示したステップＳ４１からステップＳ４５は、図４を参照して説明したステップＳ２１からステップＳ２５と同じ工程である。
ステップＳ４５を実施して、図８（ａ）に示したように、接続部２１ｃ及びストレートビア２１ａ２が形成されている。
【００８８】
ステップＳ４５の次に、図７のステップＳ４６では、上述したストレートビア２１ａ１を形成するために用いたレジスト膜５２を用いて、等方エッチングを実施する。半導体基板１１０のシリコンが、レジスト膜５２の開口に対して、各方向において略等速度でエッチングされる。ストレートビア２１ａ２の側壁における開口近くの部分がエッチングされることによって、ストレートビア２１ａ２の側壁と裏面１１０ｂの表面との角部が取り除かれて、図８（ｂ）に示したように、接続壁１８４ｂ（接続部１８２ｂ）が形成される。ストレートビア２１ａ２の裏面１１０ｂ側の側壁がエッチングされて、接続部１８２ｂが形成されると共に、円筒部１２１ａが形成される。
【００８９】
次に、図７のステップＳ４７では、レジスト膜５２を除去する。
次に、ステップＳ４８では、上述した図４のステップＳ２８と同様に、下地層１４１における接続部２１ｃと電極１４２の間の、概ね円筒部１２１ａに臨む部分を除去する。図８（ｃ）に示したように、下地層１４１に開口部が形成されて、接続壁１１２ｃに周囲を囲まれた部分及び下地層１４１に形成された開口部からなる接続部１２１ｃが形成される。接続部１２１ｃが形成されて、円筒部１２１ａと接続部１８２ｂと接続部１２１ｃとで構成される貫通孔１８６が完成する。
【００９０】
ステップＳ４８の次の、図７に示したステップＳ４９からステップＳ５７は、図４を参照して説明したステップＳ２９からステップＳ３７と同じ工程である。
ステップＳ５７を実施して、図８（ｄ）に示すように、貫通電極１６１と実質的に同等な貫通電極１８１が形成される。ステップＳ５７を実施して、貫通電極１８１を形成する工程を終了する。
【００９１】
＜角部の形状例＞
次に、半導体基板の面と貫通孔の壁面とが形成する角部の形状例について、図９を参照して説明する。図９は、半導体基板の面と貫通孔の壁面とが形成する角部の形状例を示す断面図である。
【００９２】
図９（ａ）に示す角部は、裏面１１０ｂと貫通孔の側壁２７３とが接続壁２７２で接続されている。図９（ａ）に示すように、接続壁２７２の断面形状は、略円弧形状である。接続壁２７２は、裏面１１０ｂ及び側壁２７３にそれぞれ接する状態で接続されている。
裏面１１０ｂと接続壁２７２と側壁２７３とに沿う形状で樹脂膜２８２が形成されている。図示省略したバリア膜及びシード膜を挟んで、樹脂膜２８２に沿う外形形状で、貫通電極２６２が裏面電極１６２と一体に形成されている。
上述した、図４のステップＳ２７のように、裏面１１０ｂの全面を異方エッチングする場合には、裏面１１０ｂの表面、及び裏面１１０ｂに開口したストレートビア２１ａ２の側壁における開口近くの部分がエッチングされる。これにより、ストレートビア２１ａ２の側壁と裏面１１０ｂの表面との角部が取り除かれて、接続壁１１２ｂが形成される。突出した角部はエッチングされ易いため、接続壁１１２ｂは、接続壁２７２のような形状になる可能性が高い。
【００９３】
図９（ｂ）に示す角部は、裏面１１０ｂと貫通孔の側壁２７５とが接続壁２７４で接続されている。図９（ｂ）に示すように、接続壁２７４の断面形状は、なだらかな曲線形状である。接続壁２７４は、裏面１１０ｂ及び側壁２７５にそれぞれ接する状態で接続されている。
裏面１１０ｂと接続壁２７４と側壁２７５とに沿う形状で樹脂膜２８４が形成されている。図示省略したバリア膜及びシード膜を挟んで、樹脂膜２８４に沿う外形形状で、貫通電極２６４が裏面電極１６２と一体に形成されている。
上述した、図４のステップＳ２５のように、ストレートビア２１ａ１の先端が電極１４２に到達した状態で、さらに半導体基板１１０の異方エッチングを継続する場合には、ストレートビア２１ａ１の先端部分で、側壁がエッチングされる。これにより、電極１４２に近い側壁が取り除かれて、接続壁１１２ｃが形成される。エッチングは電極１４２に沿うように側壁を取り除くため、電極１４２に近い側壁がより多く取り除かれて、接続壁１１２ｃは、接続壁２７４のような形状になる可能性が高い。
【００９４】
図９（ｃ）に示す角部は、裏面１１０ｂと貫通孔の側壁２７７とが接続壁２７６で接続されている。図９（ｃ）に示すように、接続壁２７６の断面形状は、半導体基板１１０側に凸のなだらかな曲線形状であり、両端は、それぞれ裏面１１０ｂ又は側壁２７７と、円弧状の曲線を介して接続されている。
裏面１１０ｂと接続壁２７６と側壁２７７とに沿う形状で樹脂膜２８６が形成されている。図示省略したバリア膜及びシード膜を挟んで、樹脂膜２８６に沿う外形形状で、貫通電極２６６が裏面電極１６２と一体に形成されている。
上述した図７のステップＳ４６のように、ストレートビア２１ａ１を形成するために用いたレジスト膜５２を用いて、等方エッチングを実施する場合には、半導体基板１１０のシリコンが、レジスト膜５２の開口に対して、各方向において略等速度でエッチングされる。これにより、ストレートビア２１ａ２の側壁と裏面１１０ｂの表面との角部が取り除かれて、接続壁１８４ｂが形成される。接続壁１８４ｂは、レジスト膜５２の開口に対して、各方向において略等速度でエッチングされるため、半導体基板１１０側に凸のなだらかな曲線形状になる可能性が高い。また、突出した角部はエッチングされ易いため、接続壁１８４ｂと裏面１１０ｂ又は側壁２７７との接続部は角が丸められる可能性が高い。このため、接続壁１８４ｂは、接続壁２７６のような形状になる可能性が高い。
【００９５】
図９（ｄ）に示す角部は、裏面１１０ｂと貫通孔の側壁２７９とが接続壁２７８で接続されている。図９（ｄ）に示すように、接続壁２７８の断面形状は、複数の（図９（ｄ）では３本）の略真直ぐな線が貫通電極２６８側に膨出する状態で連なった形状なっている。両端は、それぞれ裏面１１０ｂ又は側壁２７９と、互いになす角度が鈍角となる状態で接続されている。
裏面１１０ｂと接続壁２７８と側壁２７９とに沿う形状で樹脂膜２８８が形成されている。図示省略したバリア膜及びシード膜を挟んで、樹脂膜２８８に沿う外形形状で、貫通電極２６８が裏面電極１６２と一体に形成されている。
【００９６】
以下、実施形態による効果を記載する。本実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）貫通電極１６１は、半導体基板１１０に形成された貫通孔１２１に配設されている。貫通孔１２１は、円筒部１２１ａと接続部１２１ｂと接続部１２１ｃとで構成されている。
接続部１２１ｂは、側壁１１２ａと裏面１１０ｂとを接続する接続壁１１２ｂに周囲を囲まれた部分である。接続壁１１２ｂが形成されていることで、側壁１１２ａと裏面１１０ｂとが直接接続されている構成における側壁１１２ａと裏面１１０ｂとが形成する接続部の角度に比べて、側壁１１２ａと接続壁１１２ｂとが形成する接続部の角度、及び裏面１１０ｂと接続壁１１２ｂとが形成する接続部の角度を大きくすることができる。
接続部１２１ｃは、側壁１１２ａと集積回路形成面１１０ａとを接続する接続壁１１２ｃに周囲を囲まれた部分である。接続壁１１２ｃが形成されていることで、側壁１１２ａと集積回路形成面１１０ａとが直接接続されている構成における側壁１１２ａと集積回路形成面１１０ａとが形成する接続部の角度に比べて、側壁１１２ａと接続壁１１２ｃとが形成する接続部の角度、及び集積回路形成面１１０ａと接続壁１１２ｃとが形成する接続部の角度を大きくすることができる。
【００９７】
（２）接続壁２７２の断面形状は、略円弧形状であり、接続壁２７２は、裏面１１０ｂ及び側壁２７３にそれぞれ接する状態で接続されているため、接続壁２７２を介した裏面１１０ｂと側壁２７３との接続部においては角の部分が存在しない。このため、接続部が尖った角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。また、角部において樹脂膜２８２が薄くなることを抑制することができる。
【００９８】
（３）接続壁２７４の断面形状は、なだらかな曲線形状であり、接続壁２７４は、裏面１１０ｂ及び側壁２７５にそれぞれ接する状態で接続されているため、接続壁２７４を介した裏面１１０ｂと側壁２７５との接続部においては角の部分が存在しない。このため、接続部が尖った角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。また、角部において樹脂膜２８４が薄くなることを抑制することができる。
【００９９】
（４）接続壁２７６の断面形状は、半導体基板１１０側に凸のなだらかな曲線形状であり、両端は、それぞれ裏面１１０ｂ又は側壁２７７と、円弧状の曲線を介して接続されているため、接続壁２７６を介した裏面１１０ｂと側壁２７７との接続部においては角の部分が存在しない。このため、接続部が尖った角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。また、角部において樹脂膜２８６が薄くなることを抑制することができる。
【０１００】
（５）接続壁２７８の断面形状は、３本の略真直ぐな線が貫通電極２６８側に膨出する状態で連なった形状であり、両端は、それぞれ裏面１１０ｂ又は側壁２７９と、互いになす角度が鈍角となる状態で接続されているため、接続壁２７８を介した裏面１１０ｂと側壁２７９との接続部においては、尖った角の部分が存在しない。このため、接続部が尖った角である場合に比べて、接続部に電荷が集中することを抑制することができる。また、角部において樹脂膜２８８が薄くなることを抑制することができる。
【０１０１】
以上、添付図面を参照しながら好適な実施形態について説明したが、好適な実施形態は、前記実施形態に限らない。実施形態は、要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であり、以下のように実施することもできる。
【０１０２】
（変形例１）前記実施形態においては、貫通電極１６１などは、中実の棒形状をしていたが、貫通電極が棒形状であることも、中実であることも必須ではない。貫通電極は、例えば導電材料を貫通孔の壁面に膜状に付着させて形成してもよい。この場合、貫通電極は、中空の円筒形状ことが好ましい。
【０１０３】
（変形例２）前記実施形態においては、ウェハー１１０Ａは、集積回路形成面１１０ａ上に、絶縁層としての下地層１４１が形成されており、下地層１４１の上に電極１４２が形成されていた。集積回路形成面１１０ａに形成される絶縁層が下地層１４１のようなシリコン酸化物などからなる絶縁層であることは必須ではない。集積回路形成面１１０ａ上に、樹脂膜１２０のような樹脂材料から成る絶縁膜を形成し、その上に電極１４２を形成する構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】圧電発振器の構成を概略して示す分解斜視図。
【図２】圧電発振器の貫通電極を含む断面における断面図。
【図３】貫通電極及び貫通電極の周辺の構成を示す断面図。
【図４】貫通電極を形成する工程を示すフローチャート。
【図５】貫通電極を形成する各工程における、貫通孔などの部分の断面図。
【図６】貫通電極を形成する各工程における、貫通孔などの部分の断面図。
【図７】貫通電極を形成する工程を示すフローチャート。
【図８】貫通電極を形成する各工程における、貫通孔などの部分の断面図。
【図９】半導体基板の面と貫通孔の壁面とが形成する角部の形状例を示す断面図。
【符号の説明】
【０１０５】
１…圧電発振器、２１ａ…ストレートビア、２１ｂ…接続部、２１ｃ…接続部、１００…半導体装置、１１０…半導体基板、１１０ａ…集積回路形成面、１１０ｂ…裏面、１１２ａ…側壁、１１２ｂ，１１２ｃ…接続壁、１２０…樹脂膜、１２１…貫通孔、１２１ａ…円筒部、１２１ｂ…接続部、１２１ｃ…接続部、１４１…下地層、１４２…電極、１６１…貫通電極、１６１ａ…真直部、１６１ｂ，１６１ｃ…接続部、１６２…裏面電極、１８１…貫通電極、１８２ｂ…接続部、１８４ｂ…接続壁、１８６…貫通孔、２６２，２６４，２６６，２６８…貫通電極、２７２，２７４，２７６，２７８…接続壁、２７３，２７５，２７７，２７９…側壁、２８２，２８４，２８６，２８８…樹脂膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010177237.tif 000009
【図８】
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【図９】
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