(57)【要約】  【課題】  簡便に貫通電極を製造することができる製造方法を提供する。  【解決手段】  基板からなる貫通電極を周囲の基板から絶縁する分離領域を形成する際、分離領域形成予定領域に複数の貫通孔を形成して熱酸化することで、貫通孔の内部を酸化物で充填するとともに、貫通電極間に残した基板の一部を絶縁化する。さらに貫通孔の端部に延長部を形成し、確実に貫通電極間に残した基板の一部絶縁化する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を貫通する分離領域を備え、該分離領域で囲まれた前記基板の一部が貫通電極となる電子デバイスの製造方法において、
前記基板を用意する工程と、
前記分離領域形成予定領域に、前記基板の一部を残して分離した複数の貫通孔を形成する工程と、
少なくとも前記貫通孔内および隣接する前記貫通孔間に残る前記基板の一部を熱酸化して、前記基板の酸化物を含む絶縁材料により前記貫通孔を充填するとともに、前記貫通孔間に残る基板の一部を酸化し、前記分離領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の電子デバイスの製造方法において、
前記貫通孔の端部に延長部を付加し、該延長部を隣接する貫通孔あるいは隣接する貫通孔の延長部に対向配置するように、前記複数の貫通孔を形成する工程と、
前記延長部と前記隣接する貫通孔あるいは隣接する貫通孔の延長部との間に残る前記基板の一部を熱酸化し、前記分離領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２いずれか記載の電子デバイスの製造方法において、
前記基板はシリコンからなることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通電極を備えた電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化が進み、搭載される電子デバイスについても小型化、薄型化が望まれている。電子デバイスを小型化する一つの方法として、シリコン基板を貫通するＴＳＶ（Through Silicon Via）と呼ばれる貫通電極によって電子デバイスの電気的な接続を形成する方法が提案されている。
【０００３】
従来の貫通電極について説明する。図５は従来の貫通電極の断面図で、基板２１を貫通するように形成された貫通孔２２の内壁面は絶縁膜２３により被覆され、基板２１と絶縁分離されている。貫通孔２２内には、メッキ法等を用いて形成された銅などの金属２４が埋め込まれており、この金属２４が貫通電極となり表面側電極２５と裏面側電極２６とが接続する構造となっている。このような貫通電極は、貫通孔２２内に金属２４を充填する必要があるため、貫通孔の径を小さくしたアスペクト比の大きな貫通電極を形成することは難しく、電子デバイスの小型化には限界があった。
【０００４】
そこで、アスペクト比の大きな貫通電極を形成する別の例について説明する。この種の貫通電極は、次のように形成される。まず、シリコンからなる基板２１を用意し、貫通電極形成予定領域を取り囲むように、例えば平面形状が円形のトレンチ溝２７を形成する（図６）。このトレンチ溝２７は、シリコン基板２１を貫通しておらず、トレンチ溝２７の下部に残るシリコン基板２１により、トレンチ溝２７で囲まれたシリコン基板２１ａを支持する構造となっている。
【０００５】
その後、このトレンチ溝２７を絶縁材料で充填するため、熱酸化を行う。この熱酸化によりトレンチ溝２７の内壁面に露出するシリコンが酸化され、トレンチ溝２７は絶縁材料のシリコン酸化膜２８で充填される（図７）。トレンチ溝２１で囲まれたシリコン基板の一部は、このシリコン酸化膜２８によっても支持される構造となる。トレンチ溝２７内に充填される絶縁材料は、シリコン酸化膜に加えて、例えばＣＶＤ法により形成する絶縁材料であっても良い。
【０００６】
シリコン基板２１の裏面側を研磨し、トレンチ溝２７の裏面側を露出させる。シリコン酸化膜２８で囲まれたシリコン基板２１ａの表面側および裏面側に図示しない表面側電極と裏面側電極を形成することで貫通電極として利用することが可能となる（図８）（特許文献２参照）。このような構造の貫通電極は、貫通孔に金属を充填する必要がないので、アスペクト比の大きな貫通電極を形成することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１１９７５０号公報
【特許文献２】特許第４９４４６０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上説明したように、シリコン基板の一部を貫通電極として利用することでアスペクト比の大きな貫通電極を形成することが可能となる。しかしながら、このように深いトレンチ溝２７を酸化する場合、表面側はシリコン酸化膜２８が十分に充填されているものの、トレンチ溝２７の底面付近はシリコン酸化膜２８の厚さが薄くなり空洞が残ってしまう。このような状態で、シリコン基板２１の裏面側を研磨すると、分離されたシリコン基板２１ａに応力が加わり、シリコン酸化膜２８が破損し、絶縁不良が発生するという問題があった。また、研磨工程を必要とするため、製造コストの増加につながってしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解消し、簡便に貫通電極を製造することができる製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、基板を貫通する分離領域を備え、該分離領域で囲まれた前記基板の一部が貫通電極となる電子デバイスの製造方法において、前記基板を用意する工程と、前記分離領域形成予定領域に、前記基板の一部を残して分離した複数の貫通孔を形成する工程と、少なくとも前記貫通孔内および隣接する前記貫通孔間に残る前記基板の一部を熱酸化して、前記基板の酸化物を含む絶縁材料により前記貫通孔を充填するとともに、前記貫通孔間に残る基板の一部を酸化し、前記分離領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本願請求項２に係る発明は、請求項１記載の電子デバイスの製造方法において、前記貫通孔の端部に延長部を付加し、該延長部を隣接する貫通孔あるいは隣接する貫通孔の延長部に対向配置するように、前記複数の貫通孔を形成する工程と、前記延長部と前記隣接する貫通孔あるいは隣接する貫通孔の延長部との間に残る前記基板の一部を熱酸化し、前記分離領域を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１２】
本願請求項３に係る発明は、請求項１または２いずれか記載の電子デバイスの製造方法において、前記基板はシリコンからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によれば、分離領域を形成する際、基板の一部を残して分離した複数の貫通孔を形成することで、トレンチ溝ではなく貫通孔としても、貫通電極となる基板を支持することが可能となる。そのため、基板の表面側と裏面側の両方の開口から貫通孔内を熱酸化することができ、基板の表面側と裏面側から熱酸化が進み、貫通孔内を厚い酸化物で充填できる。その結果、貫通電極と周囲の基板との間に十分な絶縁性を確保することが可能となる。
【００１４】
また、隣接する貫通孔の間に残る基板は、通常の熱酸化による簡便に絶縁化でき、貫通電極と周囲の基板との間の絶縁性が十分に確保できる。
【００１５】
また本発明の製造方法によれば、貫通孔の端部に延長部を備える構造とし、隣接する貫通孔あるいは隣接する貫通孔の延長部に対向するように配置して熱酸化することで、この間の基板を確実に酸化物に変えることができ、貫通電極と周囲の基板との間の分離領域を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施例の製造方法の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施例の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施例の製造方法の説明図である。
【図５】従来の貫通電極の説明図である。
【図６】従来の別の貫通電極の製造方法の説明図である。
【図７】従来の別の貫通電極の製造方法の説明図である。
【図８】従来の別の貫通電極の製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る電子デバイスの製造方法は、基板からなる貫通電極を周囲の基板から絶縁する分離領域を形成する際、分離領域形成予定領域に複数の貫通孔を形成して熱酸化することで、貫通孔の内部を酸化物で充填するとともに、貫通電極間に残した基板の一部を絶縁化することを特徴とする。さらに貫通孔の端部に延長部を形成し、確実に貫通電極間に残した基板の一部絶縁化することを特徴としている。以下、実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
本発明の第１の実施例について説明する。まず、厚さ４２０μｍ、抵抗率０．００１〜０．０１Ω・ｃｍの低抵抗単結晶シリコンからなる基板１を用意する。表面に図示しない分離領域形成予定領域を開口するエッチングマスクを形成し、基板１を深くエッチングし分離領域となる貫通孔２を形成する（図１）。
【００１９】
ここで本発明では、図２に模式的に示すように、分離領域形成予定領域を分割するように複数の貫通孔２を形成する。図２において、（ａ）は分離領域が円形で、貫通孔２が４個に分離されている場合、（ｂ）は分離領域が長方形で、貫通孔２が４個に分離されている場合を示している。貫通孔２が分離されているため、貫通孔２で囲まれた領域の基板１ａは、貫通孔２の外側の基板１と４か所の基板１ｂを介して一体となり支持されており、図１の図面下方へ基板１ａが離脱しない構造となっている。
【００２０】
その後、従来例で説明したように、貫通孔２の表面側および裏面側が開口した状態で熱酸化を行う。この熱酸化により貫通孔２内はシリコン酸化膜で充填される。また本発明では、貫通孔２と隣接する別の貫通孔２との間に残る基板１ｂも同時に酸化され、連続する分離領域３が形成される。この分離領域３で囲まれた基板が貫通電極となる（図３）。なお、貫通孔２内に充填する絶縁材料は、基板の酸化物のみである必要はなく、例えばＣＶＤ法により別の絶縁材料を埋め込む工程を追加しても何ら問題はない。
【００２１】
貫通電極には、通常の電子デバイスの製造工程に従い、図示しない表面側電極と裏面側電極を形成することで、所望の電子デバイスを形成することができる。
【００２２】
以上説明したように本発明は、基板１ｂを残し貫通孔２を形成し、その後、熱酸化により連続する分離領域３を形成する方法であるから、基板１の研磨を必要とせず、基板のエッチング工程と、熱酸化工程のみで、先に説明した図８に相当する形状を簡便に形成することが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。先に説明した第１の実施例では、図３に示すように、隣接する貫通孔２の間に残る基板（図２の基板１ｂ）は、貫通孔２の端部から酸化物の生成が進行し、一体となるためくびれが生じる場合がある。この部分は、基板１の酸化物からなり、貫通孔２の幅より狭い場合でも絶縁性には何ら問題とはならない。しかしながら、酸化物の間に基板の一部が残ってしまうと絶縁性を確保できない。そこで、基板１ｂの絶縁性を確保するため、隣接する貫通孔２の対向幅を増やす方法を採用することとした。
【００２４】
具体的には図４に示すように、貫通孔２の端部に延長部５を形成し、基板１ｂの熱酸化により形成される酸化物の間に隙間が生じないようにする。延長部５は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、貫通孔２の端部それぞれに延長部５を設け、延長部５と隣接する延長部５が対向するように配置する。また図４（ｄ）に示すように、隣接する貫通孔２の一方の貫通孔２の端部のみに延長部５を設け、この延長部５を延長部のない貫通孔２に対向するように配置してもよい。このように構成することで、基板１ｂの幅（貫通孔２が対向する幅）が広くなり、基板１ｂを確実に酸化膜で埋めることが可能となる。
【００２５】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。たとえば、貫通孔２の配置や数、延長部の形状等は種々変更可能である。また、本発明の貫通電極は、表面に集積回路を備えた基板上に形成される貫通電極に限らず、半導体基板の一部を除去してキャビティ部を形成し、このキャビティ部に別の半導体装置を収容することができる構造の半導体装置の蓋部として用いることも可能である。さらにまた、使用する基板は、シリコンに限定されるものはないが、通常の電子デバイスの製造工程を適用できる点で、シリコンが好ましい。
【符号の説明】
【００２６】
１：基板、２：貫通孔、３：分離領域、４：貫通電極、５：延長部
２１：基板、２２：貫通孔、２３：絶縁膜、２４：金属、２５：表面側電極、２６：裏面側電極、２７：トレンチ溝、２８：シリコン酸化膜
【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】
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【図８】
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