(57)【要約】【課題】クラックを抑制しつつ十分な密着力を実現することができる半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体装置１０では、第１の絶縁層３０が、最上層３２と、張出部３５において第２の配線層２６と接するＳｉＯ２層３１とを含んでいる。第１の絶縁層３０の最下層３１を構成するＳｉＯ２は、最上層３２を構成するＳｉＮよりも第２の配線層２６に対する密着力が低く、第１の絶縁層３０の最下層３１と第２の配線層２６との界面Ｅ１の密着力は比較的小さくなっているため、界面Ｅ１は応力緩和に寄与する。一方、第２の配線層２６に接する領域における第２の絶縁層４０の第１層４１の表面層４３を構成するＳｉＮは、第１の絶縁層３０の最下層３１を構成するＳｉＯ２よりも第２の配線層２６に対する密着力が高く、第２の絶縁層４０と第２の配線層２６との界面Ｅ２では実用上十分な密着力が実現されている。【選択図】図２
2019160912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、該第１の主面とは反対側に第２の主面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板を厚さ方向に沿って貫通する貫通孔と、
前記第１の主面における前記貫通孔の周縁と前記貫通孔の側面とを連続的に覆うとともに、前記貫通孔の下端において前記貫通孔の内側に張り出した張出部を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上に設けられ、前記第１の主面から前記貫通孔を介して前記第２の主面まで延びる第１の配線層と、
前記第２の主面における前記貫通孔の周縁を覆う第２の絶縁層と、
前記第２の主面上において、前記第１の絶縁層の張出部、前記第２の絶縁層および前記貫通孔を覆い、前記貫通孔から前記第２の主面に露出する前記第１の配線層と電気的に接続された第２の配線層と
を備え、
前記第１の絶縁層が、最上層に位置する第１層と、最下層に位置するとともに前記張出部において前記第２の配線層と接する第２層とを含み、
前記第１の絶縁層の前記第２層が、前記第１層を構成する材料よりも前記第２の配線層に対する密着力が低い材料で構成されており、
前記第２の配線層に接する領域における前記第２の絶縁層が、前記第１の絶縁層の前記第２層を構成する材料よりも前記第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成されている、半導体装置。
【請求項２】
前記第２の配線層に接する領域における前記第２の絶縁層が、複数層で構成されており、前記第２の配線層に接し、かつ、前記第１の絶縁層の前記第２層を構成する材料よりも前記第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成された接触層を含む、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の絶縁層の第１層と前記第２の絶縁層の接触層とが同一材料で構成されている、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁層が前記第２の配線層に接する領域より、前記第２の絶縁層が前記第２の配線層に接する領域のほうが広い、請求項１〜３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
第１の主面と、該第１の主面とは反対側に第２の主面とを有する半導体基板の前記第２の主面を覆う第２の絶縁層で覆う工程と、
前記第２の主面に、第２の絶縁層を介して第２の配線層を形成する工程と、
前記第２の配線層が形成された領域に、前記半導体基板を厚さ方向に沿って貫通する貫通孔を前記第１の主面側から形成して、前記第２の配線層を露出させる工程と、
前記第１の主面における前記貫通孔の周縁と前記貫通孔の側面と前記貫通孔から露出した前記第２の配線層とを、最上層に位置する第１層と最下層に位置する第２層とを含む第１の絶縁層で連続的に覆う工程と、
前記貫通孔から露出した前記第２の配線層を覆う部分の前記第１の絶縁層を部分的に除去して、前記第１の絶縁層から前記第２の配線層を露出させるとともに前記貫通孔の内側に張り出した張出部を形成する工程と、
前記第１の絶縁層上に、前記第１の主面から前記貫通孔を介して前記第２の主面上に設けられた前記第２の配線層まで延びて、前記第２の配線層と電気的に接続される第１の配線層を形成する工程と
を含み、
前記第１の絶縁層の前記第２層が、前記第１層を構成する材料よりも前記第２の配線層に対する密着力が低い材料で構成されており、
前記第２の配線層に接する領域における前記第２の絶縁層が、前記第１の絶縁層の前記第２層を構成する材料よりも前記第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成されている、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置として、Ｓｉ等で構成された半導体基板を含み、かつ、基板の表裏面にそれぞれ設けられた配線を貫通配線によって接続する構成を有する半導体装置が知られている。たとえば下記特許文献１には、基板の厚さ方向に沿って延びる貫通孔が設けられ、かつ、該貫通孔が貫通配線で充たされた構成を有する半導体装置が開示されている。特許文献１に開示された半導体装置において、基板の表裏面および貫通孔の側面はそれぞれ絶縁層で覆われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２３８６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術に係る半導体装置において、以下に示すような問題があった。すなわち、基板下面に設けられた配線（パッド電極）と該配線に直接接する基板下面の絶縁層との界面におけるクラック発生および密着力について十分に検討されていなかった。発明者らは、鋭意研究の末、基板下面の配線と絶縁層との界面においてクラックを抑制しつつ実用上十分な密着力を実現することができる技術を新たに見出した。
【０００５】
本発明は、クラックを抑制しつつ十分な密着力を実現することができる半導体装置およびその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】
【０００６】
本発明の一形態に係る半導体装置は、第１の主面と、該第１の主面とは反対側に第２の主面とを有する半導体基板と、半導体基板を厚さ方向に沿って貫通する貫通孔と、第１の主面における貫通孔の周縁と貫通孔の側面とを連続的に覆うとともに、貫通孔の下端において貫通孔の内側に張り出した張出部を有する第１の絶縁層と、第１の絶縁層上に設けられ、第１の主面から貫通孔を介して第２の主面まで延びる第１の配線層と、第２の主面における貫通孔の周縁を覆う第２の絶縁層と、第２の主面上において、第１の絶縁層の張出部、第２の絶縁層および貫通孔を覆い、貫通孔から第２の主面に露出する第１の配線層と電気的に接続された第２の配線層とを備え、第１の絶縁層が、最上層に位置する第１層と、最下層に位置するとともに張出部において第２の配線層と接する第２層とを含み、第１の絶縁層の第２層が、第１層を構成する材料よりも第２の配線層に対する密着力が低い材料で構成されており、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層が、第１の絶縁層の第２層を構成する材料よりも第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成されている。
【０００７】
上記半導体装置においては、第１の絶縁層の張出部において第２の配線層と接する第１の絶縁層の第２層が、第１の絶縁層の第１層を構成する材料よりも密着力が低い材料で構成されているため、第１の絶縁層の第２層と第２の配線層との界面の密着力は比較的小さく、該界面が応力緩和に寄与する。一方、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層は、第１の絶縁層の第２層を構成する材料よりも密着力が高い材料で構成されているため、第２の絶縁層と第２の配線層との界面では実用上十分な密着力が実現されている。
【０００８】
他の形態に係る半導体装置は、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層が、複数層で構成されており、第２の配線層に接し、かつ、第１の絶縁層の第２層を構成する材料よりも第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成された接触層を含む。この場合、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層が複数層で構成されている場合であっても、第２の絶縁層と第２の配線層との界面で実用上十分な密着力が実現される。
【０００９】
他の形態に係る半導体装置は、第１の絶縁層の第１層と第２の絶縁層の接触層とが同一材料で構成されている。
【００１０】
他の形態に係る半導体装置は、第１の絶縁層が第２の配線層に接する領域より、第２の絶縁層が第２の配線層に接する領域のほうが広い。この場合、第２の絶縁層と第２の配線層との界面で密着力の向上が図られる。
【００１１】
本発明の一形態に係る半導体装置の製造方法は、第１の主面と、該第１の主面とは反対側に第２の主面とを有する半導体基板の第２の主面を覆う第２の絶縁層で覆う工程と、第２の主面に、第２の絶縁層を介して第２の配線層を形成する工程と、第２の配線層が形成された領域に、半導体基板を厚さ方向に沿って貫通する貫通孔を第１の主面側から形成して、第２の配線層を露出させる工程と、第１の主面における貫通孔の周縁と貫通孔の側面と貫通孔から露出した第２の配線層とを、最上層に位置する第１層と最下層に位置する第２層とを含む第１の絶縁層で連続的に覆う工程と、貫通孔から露出した第２の配線層を覆う部分の第１の絶縁層を部分的に除去して、第１の絶縁層から第２の配線層を露出させるとともに貫通孔の内側に張り出した張出部を形成する工程と、第１の絶縁層上に、第１の主面から貫通孔を介して第２の主面上に設けられた第２の配線層まで延びて、第２の配線層と電気的に接続される第１の配線層を形成する工程とを含み、第１の絶縁層の第２層が、第１層を構成する材料よりも第２の配線層に対する密着力が低い材料で構成されており、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層が、第１の絶縁層の第２層を構成する材料よりも第２の配線層に対する密着力が高い材料で構成されている。
【００１２】
上記製造方法により得られる半導体装置おいては、第１の絶縁層の張出部において、第１の絶縁層の第２層が第２の配線層と接する。第１の絶縁層の第２層は、第１の絶縁層の第１層を構成する材料よりも密着力が低い材料で構成されているため、第１の絶縁層の第２層と第２の配線層との界面の密着力は比較的小さく、該界面が応力緩和に寄与する。一方、第２の配線層に接する領域における第２の絶縁層は、第１の絶縁層の第２層を構成する材料よりも密着力が高い材料で構成されているため、第２の絶縁層と第２の配線層との界面では実用上十分な密着力が実現される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クラックを抑制しつつ十分な密着力を実現することができる半導体装置およびその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。
【図２】図１に示した半導体装置の要部拡大図である。
【図３】図１に示した半導体装置の製造方法の各工程を示した図である。
【図４】図１に示した半導体装置の製造方法の各工程を示した図である。
【図５】図１に示した半導体装置の製造方法の各工程を示した図である。
【図６】図１に示した半導体装置の製造方法の各工程を示した図である。
【図７】異なる態様の半導体装置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る半導体装置１０は、半導体基板２０を備えて構成されている。
【００１７】
半導体基板２０は、半導体材料で構成されており、本実施形態ではＳｉで構成されている。半導体基板２０は、平板状を呈し、互いに平行な一対の主面２０ａ、２０ｂを有する。以下、説明の便宜上、一方の主面を第１の主面２０ａ（図１における上面）と称し、他方の主面を第２の主面２０ｂ（図１における下面）と称す。半導体基板２０の厚さは、たとえば２００μｍ以下であり、本実施形態では１００μｍである。
【００１８】
半導体基板２０には、厚さ方向に沿って貫通する貫通孔２２が設けられている。図１では、１つの貫通孔２２のみが示されているが、半導体基板２０には複数の貫通孔２２が設けられている。貫通孔２２は、第１の主面２０ａにおける開口径Ｄ１が、第２の主面２０ｂにおける開口径Ｄ２よりも大きくなるように設けられている。より具体的には、貫通孔２２は、第１の主面２０ａから第２の主面２０ｂに向けて漸次縮径しており、第１の主面２０ａにおいて最大径、第２の主面２０ｂにおいて最小径となっている。その結果、貫通孔２２の側面２０ｃは、半導体基板２０の厚さ方向に対して所定角度だけ傾斜している。貫通孔２２の側面２０ｃの傾斜角θは、たとえば７〜１５度である。
【００１９】
半導体基板２０には、また、第１の絶縁層３０および第２の絶縁層４０が設けられている。
【００２０】
第１の絶縁層３０は、第１の主面２０ａにおける貫通孔２２の周縁と、貫通孔２２の側面２０ｃとを連続的に覆っている。第１の絶縁層３０は、絶縁性を有する材料で構成されており、ＳｉＯ２やＳｉＮで構成することができる。本実施形態では、第１の絶縁層３０は、２層構造を有し、半導体基板２０に近い方から最下層３１、最上層３２の順に並んでいる。最下層３１は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉＯ２で構成されている。最上層３２は、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ等の窒化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉ３Ｎ４で構成されている。第１の絶縁層３０を構成する各層の厚さは、第１の主面２０ａ上において、たとえば、最下層３１の厚さは５μｍ、最上層３２の厚さは１〜２μｍである。貫通孔の側面２０ｃを覆う部分の第１の絶縁層３０の厚さは、貫通孔２２の下方に向かうに従って薄くなっている。第１の絶縁層３０は貫通孔２２の下端において最も薄くなるが、最薄部分であっても絶縁層として十分機能するように、第１の絶縁層３０が決定される。
【００２１】
第２の絶縁層４０は、第２の主面２０ｂにおける貫通孔２２の周縁を覆っている。第２の絶縁層４０も、第１の絶縁層３０同様、絶縁性を有する材料で構成されており、ＳｉＯ２やＳｉＮで構成することができる。本実施形態では、図２に示すように、第２の絶縁層４０は、第１層４１と第２層４４とを含んで構成されている。第２の絶縁層４０の第１層４１は、貫通孔２２の縁まで延びており、半導体基板２０に近い方からベース層４２、表面層４３（接触層）順に並ぶ２層構造を有する。ベース層４２は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉＯ２で構成されている。表面層４３は、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ等の窒化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉ３Ｎ４で構成されている。第２の絶縁層４０の第２層４４は、後述する第２の配線層２６の表面に沿って延びており、半導体基板２０に近い方からベース層４５、表面層４６の順に並ぶ２層構造を有する。ベース層４５は、ＳｉＮ、ＴａＮ、ＴｉＮ等の窒化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉ３Ｎ４で構成されている。表面層４６は、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３等の酸化物で構成することができ、本実施形態ではＳｉＯ２で構成されている。第２の主面２０ｂ上において、たとえば、ベース層４２の厚さは１μｍ、表面層４３の厚さは０．１５μｍ、ベース層４５の厚さは０．１５μｍ、表面層４６の厚さは３μｍである。
【００２２】
半導体基板２０には、さらに、第１の配線層２４および第２の配線層２６が設けられている。
【００２３】
第１の配線層２４は、第１の絶縁層３０上に設けられている。第１の配線層２４は、第１の絶縁層３０を介して、第１の主面２０ａおよび貫通孔２２の側面２０ｃを覆っている。第１の配線層２４は、第１の主面２０ａから貫通孔２２を介して第２の主面２０ｂまで延びており、貫通孔２２から第２の主面２０ｂに露出している。第１の配線層２４は、たとえば金属材料で構成されており、ＣｕやＣｒ等が採用され得る。
【００２４】
第２の配線層２６は、第２の主面２０ｂ上において第２の絶縁層４０の第１層４１および貫通孔２２を覆っている。そして、第２の配線層２６は、貫通孔２２から第２の主面２０ｂに露出する第１の配線層２４と電気的に接続されている。第２の配線層２６は、たとえば金属材料で構成されており、ＣｕやＣｒ等が採用され得る。
【００２５】
続いて、半導体基板２０の第２の主面２０ｂおよび貫通孔２２の側面２０ｃにおける被覆状態について、図２を参照しつつ説明する。
【００２６】
図２に示すように、第１の絶縁層３０は、側面２０ｃに沿って貫通孔２２の下端まで延び、下端において貫通孔２２の内側に張り出す張出部３５を有している。張出部３５は、第２の主面２０ｂに対して平行に延びるようにして貫通孔２２の内側に張り出している。張出部３５においては、最下層３１が下側に位置しており、最下層３１と第２の配線層２６とが界面Ｅ１において接している。
【００２７】
第２の絶縁層４０の第１層４１は、半導体基板２０と第２の配線層２６との間に介在する形で貫通孔２２の縁まで延び、貫通孔２２の縁の位置において第１の絶縁層３０に当接した状態で終端している。第２の配線層２６に接する領域における第２の絶縁層４０の第１層４１では、表面層４３と第２の配線層２６とが界面Ｅ２において接している。
【００２８】
第２の絶縁層４０の第２層４４は、第２の配線層２６が形成されていない領域においては第１層４１と重なっており、その領域では第２の絶縁層４０は４層構造を有する。第２層４４は、第２の配線層２６が形成された領域では、第２の配線層２６の表面に沿って延びる。第２層４４は、第２の配線層２６の側面と、第２の配線層２６の下面の一部とを連続的に覆っている。第２層４４には、第２の配線層２６の下面が第２層４４から部分的に露出するように開口部４４ａが設けられている。第２層４４の開口部４４ａにより露出された領域の第２の配線層２６には、たとえば、半導体装置１０を実装基板に搭載するためのバンプ端子が設けられる。
【００２９】
次に、上述した半導体装置１０を製造するための手順について、図３〜６を参照しつつ説明する。
【００３０】
半導体装置１０を製造する際には、図３（ａ）に示すように、まず、半導体基板２０の主面２０ｂ（第２の主面）上に、第２の絶縁層４０の第１層４１およびシード層５０を順次形成し、主面２０ｂを第１層４１で覆う。第１層４１はＣＶＤを用いて形成することができる。シード層５０はスパッタリングまたは無電解めっきを用いて形成することができる。次に、図３（ｂ）に示すように、第２の配線層２６が形成されない領域にレジスト５１を設け、シード層５０を用いた電解めっきによりめっき層５２を形成する。そして、図３（ｃ）に示すように、レジスト５１と、レジスト５１の下側のシード層５０とを除去する。それにより、主面２０ｂに、第１層４１を介して、シード層５０とめっき層５２とで構成された第２の配線層２６が形成される。続いて、図３（ｄ）に示すように、第１層４１と、第１層４１上に形成された第２の配線層２６とを一体的に覆うように、第２層４４を形成する。第２層４４はＣＶＤを用いて形成することができる。
【００３１】
さらに、図４（ａ）に示すように、第２層４４の開口部４４ａに対応する領域が空いたレジスト５３が形成される。そして、図４（ｂ）に示すように、レジスト５３を用いてエッチング（ドライエッチング）して、第２層４４に開口部４４ａを設ける。その結果、第２の配線層２６の一部の領域が第２層４４から露出する。第２層４４から露出した部分の第２の配線層２６に、必要に応じて、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕ等をめっきすることができる。次に、図４（ｃ）に示すように、半導体基板２０に第２の配線層２６側から支持基板５４を貼り付ける。支持基板５４の貼り付けには接着材５５が用いられる。支持基板５４には、高い剛性を有する基板を採用することができ、たとえばガラスウェハが用いられる。その後、図４（ｄ）に示すように、半導体基板２０の露出面（第２の配線層２６側とは反対側の面）を研磨して、半導体基板２０を１００μｍ程度まで薄くする。この研磨により、半導体基板２０の第１の主面２０ａが形成される。なお、図４（ｄ）では、図４（ｃ）の半導体基板２０の表裏を反転して示している。
【００３２】
次に、図５（ａ）に示すように、半導体基板２０の主面２０ａ上に、貫通孔２２が形成される領域が空いたレジスト５６が形成される。続いて、図５（ｂ）に示すように、レジスト５６を用いて第１の主面２０ａ側からエッチング（ＤＲＩＥ）して、半導体基板２０に貫通孔２２を設ける。このとき、第１の主面２０ａにおける開口径Ｄ１が、第２の主面２０ｂにおける開口径Ｄ２よりも大きい貫通孔２２を形成する。開口径Ｄ１、Ｄ２が異なる貫通孔は、複数のエッチング条件に分けてＤＲＩＥをおこなうことで容易に形成することができる。たとえば、第１のエッチング条件として、ＳＦ６と、ＣＦ４と、Ｏ２との混合ガスを用いて主に幅方向（面内方向）に開口を広げるエッチング条件を準備し、第２のエッチング条件としてＳＦ６とＯ２との混合ガスを用いて主に深さ方向（面直方向）に開口を広げるエッチング条件を準備して、ＤＲＩＥにおいて第１のエッチング条件の後に第２のエッチング条件をおこなうことで、開口径Ｄ１が開口径Ｄ２よりも大きくなる。レジスト５６の開口の位置および寸法は、第２の配線層２６が形成された領域に貫通孔２２が設けられるように調整されている。
【００３３】
また、図５（ｃ）に示すように、貫通孔２２の底面に位置する第２の絶縁層４０の第１層４１を除去する。第１層４１の除去は、レジスト５６を剥離した後、レジスト５６とは別の図示しないレジストを用いたエッチング（ドライエッチング）によりおこなうことができる。または、第１の主面２０ａ上のレジスト５６を剥離せずに、レジスト５６を用いて貫通孔２２の底面に位置する第１層４１をエッチング除去し、その後にレジスト５６を剥離する手順でも、図５（ｃ）に示すものと同様の構造を得ることができる。このとき、第２の絶縁層４０の第１層４１は、第２の主面２０ｂにおいて貫通孔２２の周縁を覆い、貫通孔２２の領域には開口が形成されている。さらに、図５（ｄ）に示すように、半導体基板２０の第１の主面２０ａに第１の絶縁層３０を形成する。このとき、第１の絶縁層３０は、貫通孔２２の側面および底面にも形成されており、第１の主面２０ａにおける貫通孔２２の周縁と貫通孔２２の側面２０ｃとを連続的に覆っている。また、第１の絶縁層３０は、貫通孔２２を介して第２の配線層２６まで達しており、貫通孔２２から露出した第２の配線層２６も覆う。そして、図５（ｅ）に示すように、貫通孔２２の底面に対応する領域が空いたレジスト５７が形成される。第１の絶縁層３０の張出部３５が形成されるように、レジスト５７の開口は貫通孔２２の底面領域より小さくなるように調整されている。
【００３４】
次に、図６（ａ）に示すように、レジスト５７を用いて第１の主面２０ａ側からエッチング（ドライエッチング）して、第２の配線層２６上に位置する第１の絶縁層３０を部分的に除去し、第１の絶縁層３０から第２の配線層２６を露出させる。このとき、第２の配線層２６上に位置する第１の絶縁層３０の外周部分が残存して、張出部３５が形成される。そして、図６（ｂ）に示すように、第１の絶縁層３０を介して第１の主面２０ａ、貫通孔２２の側面２０ｃおよび第２の配線層２６を覆い、かつ、貫通孔２２を介して第２の配線層２６まで達するシード層５８を形成する。シード層５８はスパッタリングまたは無電解めっきを用いて形成することができる。次に、図６（ｃ）に示すように、第１の配線層２４が形成されない領域にレジスト５９を設け、シード層５８を用いた電解めっきによりめっき層６０を形成する。そして、図６（ｄ）に示すように、レジスト５９と、レジスト５９の下側のシード層５８とを除去する。それにより、シード層５８とめっき層６０とで構成された第１の配線層２４が形成される。このとき、第１の配線層２４は、第１の絶縁層３０上において、第１の主面２０ａから貫通孔２２を介して第２の主面２０ｂまで延びている。また、貫通孔２２から第２の主面２０ｂに露出した第１の配線層２４が、第２の配線層２６と電気的に接続される。
【００３５】
最後に、接着材５５とともに支持基板５４を除去することで、図１に示した半導体装置１０が得られる。
【００３６】
以上において説明した半導体装置１０では、第１の絶縁層３０が、最上層３２と、張出部３５において第２の配線層２６と接する最下層３１とを含んでいる。第１の絶縁層３０の最下層３１を構成するＳｉＯ２は、最上層３２を構成するＳｉ３Ｎ４よりも第２の配線層２６に対する密着力が低く、第１の絶縁層３０の最下層３１と第２の配線層２６との界面Ｅ１の密着力は比較的小さくなっているため、界面Ｅ１は応力緩和に寄与する。特に、貫通孔２２の縁周辺は応力が集中しやすくクラックが生じやすい箇所であるため、第１の絶縁層３０の張出部３５が貫通孔２２の縁周辺に位置することで、クラックが効果的に抑制される。一方、半導体基板２０と第２の配線層２６との間に介在する形で第２の配線層２６に接する領域における第２の絶縁層４０の第１層４１は、ベース層４２と表面層４３の２層で構成されており、第２の配線層２６に接する表面層４３を構成するＳｉ３Ｎ４は、第１の絶縁層３０の最下層３１を構成するＳｉＯ２よりも第２の配線層２６に対する密着力が高い。そのため、第２の絶縁層４０と第２の配線層２６との界面Ｅ２では実用上十分な密着力が実現されている。
【００３７】
すなわち、半導体装置１０では、第１の絶縁層３０の最下層３１と第２の配線層２６との界面Ｅ１における緩い密着と、第２の絶縁層４０と第２の配線層２６との界面Ｅ２ではきつい密着とで、密着力に強弱を設け、クラックを抑制しつつ十分な密着力を実現している。
【００３８】
従来技術に係る半導体装置では、基板下面を覆う絶縁層のみが基板下面の配線に接し、該絶縁層は単層（すなわち、単一材料）で構成されていた。そのため、絶縁層は、基板下面の配線に対する密着力に強弱を設けることができず、絶縁層の密着力を一様に高くするか一様に低くするかを選択せざるを得なかった。絶縁層の密着力を一様に高くした場合には、基板下面の配線と絶縁層との間において応力集中が生じやすくなり、その結果、基板下面の配線と絶縁層との界面にクラックが生じやすくなる。反対に、絶縁層の密着力を一様に低くした場合には、基板下面の配線と絶縁層との間の密着力が十分に確保することが困難になる。
【００３９】
半導体装置１０では、界面Ｅ１の寸法と界面Ｅ２の寸法と割合を調整することで、クラック抑制と密着力とのバランスを調整することができる。本実施形態では、界面Ｅ１の寸法より界面Ｅ２の寸法のほうが大きく設計されているため高い密着力を得ることができる。界面Ｅ１の寸法に対する界面Ｅ２の寸法の割合を高めるために、図７に示す張出部３５Ａのような構成にすることもできる。張出部３５Ａは、貫通孔２２の内側に張り出した第２の絶縁層４０の第１層４１と、張り出した部分の第１層４１を覆う第１の絶縁層３０とにより構成されている。このように第２の絶縁層４０の第１層４１が貫通孔２２の内側に張り出すことで、界面Ｅ２の寸法が有意に大きくなり、密着力のさらなる向上を図ることができる。
【００４０】
また、本実施形態では、第１の絶縁層３０の最上層３２は、第２の絶縁層４０の第１層４１の表面層４３と同一材料（すなわち、Ｓｉ３Ｎ４）で構成されており、最下層３１を構成するＳｉＯ２よりも第１の配線層２４に対する密着力が高い材料で構成されている。第１の配線層２４に接する第１の絶縁層３０の最上層３２により、第１の絶縁層３０と第１の配線層２４との間の高い密着力が実現されている。
【００４１】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されず、種々の変更を行うことができる。たとえば、第１の絶縁層は、最上層と最下層の間に中間層を配置して、３層以上で構成することができる。第２の絶縁層を構成する層の数は、適宜増減することができる。半導体基板に形成される貫通孔の数も、適宜増減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０…半導体装置、２０…半導体基板、２０ａ、２０ｂ…主面、２２…貫通孔、２４…第１の配線層、２６…第２の配線層、３０…第１の絶縁層、３１…最下層、３２…最上層、３５、３５Ａ…張出部、４０…第２の絶縁層、４１…第１層、４２…ベース層、４３…表面層、４４…第２層、４５…ベース層、４６…表面層。
【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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