(57)【要約】【課題】電極パッドと貫通電極との接続面積を確保しつつ、下地膜が確実に形成される半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板および電子機器を提供する。【解決手段】半導体基板１０の能動面１０ａ側に設けられた第一絶縁膜２２と、第一絶縁膜２２上に設けられた電極パッド１２と、電極パッド１２の形成位置に対応し、半導体基板１０および第一絶縁膜２２に形成された貫通孔Ｈ３と、貫通孔Ｈ３の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜２３と、第二絶縁膜２３と電極パッド１２とを覆うように設けられた下地膜２４と、下地膜２４の内側で、貫通孔Ｈ３に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極３０と、を具備した半導体装置１００において、貫通孔Ｈ３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２３ａに、第二絶縁膜２３がフィレット状に形成されている【選択図】図１
2008091628.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置において、
前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に、前記第二絶縁膜がフィレット状に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置の製造方法において、
前記貫通孔の側面および前記電極パッドの裏面に前記第二絶縁膜を形成する工程と、
前記貫通孔の開口径よりも小さい開口部を前記貫通孔の中央部に有するレジスト層を、前記基板の裏面上に形成する工程と、
前記開口部が形成された前記レジスト層をマスクとして用いて前記第二絶縁膜をエッチングすることにより、前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に前記第二絶縁膜をフィレット状に残した状態で、前記貫通孔の中央部に前記電極パッドを露出させる工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第二絶縁膜を形成する工程において、前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に前記第二絶縁膜をフィレット状に形成することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第二絶縁膜をエッチングする工程は、ドライエッチングを用いることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置において、
前記貫通孔の側面と前記第一絶縁膜の裏面との角部に、前記基板がフィレット状に張り出し形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置の製造方法において、
前記貫通孔の側面と前記第一絶縁膜の裏面との角部に前記基板をフィレット状に残しつつ、前記基板の裏面側から前記第一絶縁膜の裏面まで前記貫通孔を形成する工程と、
フィレット状の前記基板を残した状態で、前記第一絶縁膜をエッチングし、前記電極パッドを露出させる工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１または請求項５に記載の半導体装置が実装されていることを特徴とする回路基板。
【請求項８】
請求項１または請求項５に記載の半導体装置を備えた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、半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）などの携帯型の電子機器では、小型化や軽量化への要求に伴い、内部に設けられている半導体装置などの各種電子部品の小型化が図られている。このような背景の下に、例えば複数の半導体チップ（半導体装置）を厚さ方向に積層することで、半導体チップの実装密度を高める三次元実装技術が提案されている。
このような三次元実装に用いられる半導体チップは、例えばチップ基板（半導体基板）に貫通孔を設け、貫通孔内に埋め込まれた貫通電極によって、チップ基板の両面側が導通可能となっている。
【０００３】
また、近年は、裏面側にランドが形成された半導体チップの提供が望まれている。そこで、従来と異なり、チップ基板の裏面側から貫通孔を形成し、この貫通孔に導電材料を埋め込むことで、貫通電極と裏面側のランドとを同時に形成する方法が考えられる。この方法では、チップ基板上に第一絶縁膜を介して電極パッドを形成し、この電極パッドの形成位置に対応するチップ基板の裏面側から電極パッドに向けて貫通孔を形成する。貫通孔が形成された後に、貫通孔を覆うように第二絶縁膜を設ける。その後、電極パッドと貫通孔に埋め込まれる導電材料からなる貫通電極とを導通させるために第二絶縁膜を除去するというものである。
【０００４】
それに対して従来は、複数のフォトダイオード素子を基部の一面側に有するフォトダイオードアレイにテーパ角度が５０〜６０度で形成された貫通孔を設け、フォトダイオード素子と電極とを電気的に接続する貫通電極が形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−５７５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載の貫通孔の形状では、貫通電極の先端に形成されているコンタクトの形状が小さくなり、導通性能を確保しづらいという問題があった。
【０００６】
そこで、円柱状の貫通電極を形成することが考えられる。この場合、図１５（ａ）に示すように、円柱状の貫通孔Ｈ３を形成することになる。しかしながら、電極パッド１２上の第二絶縁膜２３を貫通孔Ｈ３の形状に沿って直線的にエッチングすると、図１５（ｂ）に示すように、その後工程であるバリア層およびシード層からなる下地膜２４の形成工程において、貫通孔Ｈ３の側面に形成されている第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面との角部２４ｃにおいて、下地膜２４が形成されにくくなるという問題があった。これは、下地膜２４はスパッタにより形成されるが、電極パッド１２の裏面中央部は様々な方向からの粒子が届くため下地膜２４が形成されやすいが、第二絶縁膜２３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２４ｃはスパッタでは一定方向からの粒子しか届かず、下地膜２４が形成されにくいためである。下地膜２４が薄く形成されるとバリア性能が確保できずに、貫通電極を構成するＣｕの拡散を防止することができずにシリコンからなる基板に影響を与え、正常に機能しなくなる虞がある。更に、シード層が薄く形成されると、貫通電極をメッキ処理により形成する際に電極の役割をするシード層が角部２４ｃで導通が確保されなくなり、電極パッド１２の裏面中央部付近のメッキが成長しづらくなり、ボイド（気泡）ができる虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の事情を鑑みてなされたものであり、電極パッドと貫通電極との接続面積を確保しつつ、下地膜が確実に形成される半導体装置、半導体装置の製造方法、回路基板および電子機器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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明の半導体装置は、基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置において、前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に、前記第二絶縁膜がフィレット状に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このように構成することで、第二絶縁膜の表面がフィレット状に形成されるため、貫通孔内で第二絶縁膜と電極パッドとを覆うように設けられる下地膜が、第二絶縁膜に対して付きまわりを良くすることができ、略均一の厚みで形成される。したがって、貫通孔の側面と電極パッドの裏面との角部においても下地膜の性能を確保することができる。
また、貫通電極と電極パッドとの接続面積は、第二絶縁膜がフィレット状に形成された角部を除いては貫通孔と略同一の面積を確保することができるため、基板の能動面側と裏面側とを良好に導通することができる効果がある。
【００１０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置の製造方法において、前記貫通孔の側面および前記電極パッドの裏面に前記第二絶縁膜を形成する工程と、前記貫通孔の開口径よりも小さい開口部を前記貫通孔の中央部に有するレジスト層を、前記基板の裏面上に形成する工程と、前記開口部が形成された前記レジスト層をマスクとして用いて前記第二絶縁膜をエッチングすることにより、前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に前記第二絶縁膜をフィレット状に残した状態で、前記貫通孔の中央部に前記電極パッドを露出させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
このように構成することで、貫通孔を覆うレジスト層をマスクとして用いて電極パッドの裏面中央部を覆う第二絶縁膜のみを選択的にエッチングすることができるため、貫通孔の側面と電極パッドの裏面との角部に第二絶縁膜をフィレット状に残すことができる。したがって、この後工程で貫通孔内に第二絶縁膜と電極パッドとを覆うように設けられる下地膜が、第二絶縁膜に対して付きまわりを良くすることができ、略均一の厚みで形成されるため、貫通孔の側面と電極パッドの裏面との角部においても下地膜の性能を確保することができる。
また、貫通電極と電極パッドとの接続面積は、第二絶縁膜がフィレット状に形成された角部を除いては貫通孔と略同一の面積を確保することができるため、基板の能動面側と裏面側とを良好に導通することができる効果がある。
【００１２】
更に、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第二絶縁膜を形成する工程において、前記貫通孔の側面と前記電極パッドの裏面との角部に前記第二絶縁膜をフィレット状に形成することを特徴とする。
このように構成することで、第二絶縁膜を形成すると同時に角部をフィレット状に形成することができるため、簡便な方法で所望の形状を形成することができる効果がある。
【００１３】
そして、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第二絶縁膜をエッチングする工程は、ドライエッチングを用いることを特徴とする。
このように構成することで、貫通孔の側面に形成されている第二絶縁膜が除去されることなく、貫通孔の中央部、つまり電極パッドの裏面中央部のみを確実に除去することができるため、その後の工程にも影響を与えることなく基板の能動面側と裏面側とを良好に導通することができる効果がある。
【００１４】
次に、本発明の半導体装置は、基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置において、前記貫通孔の側面と前記第一絶縁膜の裏面との角部に、前記基板がフィレット状に張り出し形成されていることを特徴とする。
【００１５】
このように構成することで、基板に貫通孔を形成する際に、角部における基板の表面がフィレット状に張り出し形成されるため、その上面に形成される第二絶縁膜の表面も角部においてフィレット状に形成されるため、貫通孔内で第二絶縁膜と電極パッドとを覆うように設けられる下地膜が、第二絶縁膜に対して付きまわりを良くすることができ、略均一の厚みで形成される。したがって、貫通孔の側面と第一絶縁膜の裏面との角部においても下地膜の性能を確保することができる。
また、貫通電極と電極パッドとの接続面積は、基板がフィレット状に形成された角部を除いては貫通孔と略同一の面積を確保することができるため、基板の能動面側と裏面側とを良好に導通することができる効果がある。
【００１６】
次に、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の能動面側に設けられた第一絶縁膜と、該第一絶縁膜上に設けられた電極パッドと、該電極パッドの形成位置に対応し、前記基板および前記第一絶縁膜に形成された貫通孔と、該貫通孔の少なくとも側面に設けられた第二絶縁膜と、該第二絶縁膜と前記電極パッドとを覆うように設けられた下地膜と、該下地膜の内側で、前記貫通孔に埋め込まれた導電材料からなる貫通電極と、を具備した半導体装置の製造方法において、前記貫通孔の側面と前記第一絶縁膜の裏面との角部に前記基板をフィレット状に残しつつ、前記基板の裏面側から前記第一絶縁膜の裏面まで前記貫通孔を形成する工程と、フィレット状の前記基板を残した状態で、前記第一絶縁膜をエッチングし、前記電極パッドを露出させる工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このように構成することで、基板に貫通孔を形成する工程において、貫通孔の側面と第一絶縁膜の裏面との角部の形状をフィレット状に残しつつエッチングし、次工程でフィレット状の角部を残した状態で第一絶縁膜を更にエッチングして電極パッドを露出させることとなり、その上面に形成される第二絶縁膜の表面も角部においてフィレット状に形成される。よって、貫通孔内で第二絶縁膜と電極パッドとを覆うように設けられる下地膜が、第二絶縁膜に対して付きまわりを良くすることができ、略均一の厚みで形成される。したがって、貫通孔の側面と第一絶縁膜の裏面との角部においても下地膜の性能を確保することができる。
また、貫通電極と電極パッドとの接続面積は、基板がフィレット状に形成された角部を除いては貫通孔と略同一の面積を確保することができるため、基板の能動面側と裏面側とを良好に導通することができる効果がある。
【００１８】
そして、本発明の回路基板は、上述した半導体装置が実装されていることを特徴とする。
この構成によれば、電気的および機械的な実装信頼性の高い回路基板を提供することができる効果がある。
【００１９】
そして、本発明の電子機器は、上述した半導体装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、導通性能が向上した信頼性の高い電子機器を提供することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（第一実施形態）
［半導体装置］
次に、本発明の半導体装置の第一実施形態について図１、図２を用いて説明する。ここで、図１は半導体装置１００の構成を示す図である。
なお、本実施形態においては、図２に示すように同一のシリコンウエハ（基板）５００上に半導体装置１００を複数一括して形成しておき、その後ダイシング（切断）して個片化することにより、半導体装置１００を得るようにしているが、図１では説明を簡単にするため、単純化して一つの半導体装置１００のみを示している。
【００２１】
また、シリコンウエハからなる半導体基板（基板）１０の一方の面上に図示しないトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路などを公知の方法によって形成することとなる。本実施形態において、これら集積回路などを形成する面を半導体基板１０における能動面１０ａとし、能動面１０ａの反対側の面を裏面１０ｂとする。
【００２２】
図１に示すように、半導体装置１００は、厚みが１００μｍ程度のシリコンからなる半導体基板１０に形成された貫通孔Ｈ３内に、第二絶縁膜２３および下地膜２４を介して埋め込まれた導電材料からなる貫通電極３０と、半導体基板１０の能動面１０ａ側に設けられ、貫通電極３０に導通する電極パッド１２とを備えたものである。
【００２３】
ここで、電極パッド１２は、例えばＡｌからなるものを用いているが、電極パッド１２は複数の層が積層されてなるものであってもよく、電極パッド１２に必要とされる電気的特性、物理的特性および化学的特性に応じて適宜変更が可能である。そして、電極パッド１２は上述した集積回路に接続されるように構成されている。
【００２４】
第二絶縁膜２３は、貫通孔Ｈ３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２３ａがフィレット状に形成されている。
また、第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面とを覆うように形成されている下地膜２４は、バリア層２４ａとシード層２４ｂとで構成されている。バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、貫通孔Ｈ３内においては第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面とを覆うように形成され、半導体基板１０の裏面１０ｂ側にも延設されている。また、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、角部２３ａにおいても他の領域と略均等の厚さでそれぞれの層が形成されている。
ここで、バリア層２４ａは、後述する貫通電極３０の構成材料が半導体基板１０に拡散するのを防止するものであり、ＴｉＷ（チタンタングステン）やＴｉＮ（チタンナイトライド）、ＴａＮ（タンタルナイトライド）などからなる。また、バリア層２４ａは、スパッタにより形成される。一方、シード層２４ｂは、貫通電極３０をメッキ処理によって形成する際の電極になるものであり、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇなどからなる。
【００２５】
また、電極パッド１２と半導体基板１０との間には第一絶縁膜２２が介在しているが、貫通孔Ｈ３が形成されている領域の第一絶縁膜２２は除去され、電極パッド１２と貫通電極３０とは、下地膜２４を介して導通可能に構成されている。この第一絶縁膜２２は、ＳｉＯ２などからなるもので、貫通電極３０と半導体基板１０との間の電流リークの発生、および酸素や水分などによる浸食などを防止するためのものである。
【００２６】
また、貫通電極３０を構成する導電材料としては、例えばＣｕ（銅）からなるものを用いているが、Ｗ（タングステン）などの電気抵抗の低いものを好適に採用できる。
そして、貫通電極３０と電極パッド１２とは、下地膜２４を介して電気的に接続される。貫通電極３０と電極パッド１２との接続面積は、第二絶縁膜２３が角部２３ａにおいて若干張り出しているものの、略円筒形状の貫通孔Ｈ３と略同一の面積が確保されている。
また、半導体装置１００には、半導体基板１０の裏面１０ｂ側に貫通電極３０と同一工程により形成されたランド１３を備えている。ここで、ランド１３は必要に応じて形成されるものであり、形成されないこともある。
そして、貫通電極３０およびランド１３上にははんだ層３１を形成する。ここで、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、貫通電極３０とランド１３より露出している部分は除去されている。
【００２７】
本実施形態によれば、半導体装置１００は貫通孔Ｈ３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２３ａにおいて第二絶縁膜２３が表面フィレット状に形成されているため、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂの付きまわりがよくなり、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂの厚みを略均一に、かつ所望の厚みを貫通孔Ｈ３内全面に亘って確実に形成することができる。したがって、バリア層２４ａにより、Ｃｕからなる貫通電極３０が基板１０へ拡散されるのを防止することができるため、半導体装置１００を正常に機能させることができる。また、シード層２４ｂにより、貫通電極３０をメッキ処理にて形成する際に、貫通孔Ｈ３内が略均一に導通されることとなり、メッキが成長しやすくなり、貫通電極３０が貫通孔Ｈ３内に確実に充填される。
また、貫通電極３０と電極パッド１２との接続面積は、第二絶縁膜２３が角部２３ａにおいて若干張り出しているものの、貫通孔Ｈ３と略同一の面積が確保されているため、良好な導通性能を確保することができ、信頼性が高いものとなっている。
【００２８】
［半導体装置の製造方法］
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第一実施形態について図２〜図６を用いて説明する。ここで、図３〜図６は半導体装置１００の製造工程を示す図である。なお、本実施形態においては、説明を簡単にするため、単純化して一つの半導体装置１００を形成する工程のみを示している。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０ａ側に第一絶縁膜２２を略全面に亘って形成し、第一絶縁膜２２を介して半導体基板１０上に電極パッド１２を所定の位置に形成する。
半導体基板１０上に電極パッド１２を形成した後、図示しないが、電極パッド１２が形成された半導体基板１０の能動面１０ａ側を、接着剤を介して、ガラス基板などからなる支持部材に支持する。これにより、半導体基板１０を裏面１０ｂ側から後述するように薄型加工する際に、半導体基板１０に割れなどが発生するのを防止することができる。
【００３０】
ここで接着剤としては、熱硬化性接着剤や光硬化性接着剤などの硬化性接着剤を使用するのが望ましい。これにより、半導体基板１０の能動面１０ａにおける凹凸を吸収しつつ、支持部材を強固に装着することができる。さらに、接着剤として紫外線硬化性接着剤などの光硬化性接着剤を使用した場合には、上述したように支持部材としてガラスなどの透光性材料を採用するのが好ましい。この場合、支持部材の外側から光を照射することによって、簡単に接着剤を硬化させることができる。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１０を支持部材に貼り付けた状態で、半導体基板１０の裏面１０ｂ側から、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）を行うことにより、半導体基板１０を１００μｍ程度の厚みまで研磨する。なお、以下の製造工程においても、図示しないが半導体基板１０を支持部材にて保持した状態で行っている。
【００３２】
図３（ｃ）に示すように、半導体基板１０を所定の厚みに形成した後、裏面１０ｂ側の半導体基板１０と第一絶縁膜２２との界面まで貫通孔Ｈ３を形成する。
その具体的な手順は、半導体基板１０の裏面１０ｂの全面にレジストなどを塗布して、貫通孔Ｈ３の形状をパターニングする。次に、パターニングされたレジストをマスクとして、半導体基板１０にドライエッチングを行う。なお、このようなドライエッチングとしては、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）などを採用することができる。その後、レジストを剥離すれば、半導体基板１０の裏面１０ｂ側に貫通孔Ｈ３を形成できる。
【００３３】
次に、図４（ｄ）では、貫通孔Ｈ３の底部に露出し、電極パッド１２上を覆っている第一絶縁膜２２を同じくドライエッチングにより除去する。
次に、図４（ｅ）に示すように、半導体基板１０の裏面１０ｂ上および貫通孔Ｈ３の側面および底面に第二絶縁膜２３を形成する。この第二絶縁膜２３を形成する方法としては、例えばＣＶＤ法などが採用できる。本実施形態において、ＣＶＤ法を採用することで、第二絶縁膜２３が流動性をもって形成され、貫通孔Ｈ３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２３ａにおいて表面張力が働くことにより、角部２３ａがフィレット状に成形される。また、ＣＶＤ法に代えて、ゾルゲル法を用いても同様に角部２３ａがフィレット状に成形される。
【００３４】
次に、図４（ｆ）に示すように、貫通孔Ｈ３を覆うようにして半導体基板１０の裏面１０ｂ側にスピンコート法によりレジスト層３２を設け、そのレジスト層３２を加熱処理する。本実施形態で採用するレジスト材料は高粘度のものであるため、貫通孔Ｈ３を跨ぐようにレジスト層３２を形成することができる。
レジスト層３２の加熱処理方法としては、例えばホットプレートまたは温風循環式オーブンなどを用いて行うことができる。ホットプレートを使用した場合の条件は、例えば、１００℃で３〜５分程度の加熱処理を行っている。また、温風循環式オーブンの場合は、９０℃で３０分程度の加熱処理を行っている。
【００３５】
図５（ｇ）に示すように、レジスト層３２に対し加熱処理を行うと、貫通孔Ｈ３を覆うようにしてレジスト層３２が設けられているので、貫通孔Ｈ３内の気体が膨張し、貫通孔Ｈ３を覆うレジスト層３２は中央部が盛り上がったドーム形状となる。
【００３６】
図５（ｈ）に示すように、貫通孔Ｈ３を覆うドーム形状のレジスト層３２に対してフォトリソグラフィにより開口部ＳＨのパターニングを行う。本実施形態において、開口部ＳＨの径は、貫通孔Ｈ３の開口径の７０％程度とする。ここで、上述したようにレジスト層３２に形成されている開口部ＳＨは貫通孔Ｈ３の開口径よりも小さくなっているので、レジスト層３２は平面視した状態で貫通孔Ｈ３の側面を庇状に遮った状態となる。
レジスト層３２に開口部ＳＨを形成した後、開口部ＳＨが形成されたレジスト層３２をマスクとして用いて、貫通孔Ｈ３の底面に露出し、電極パッド１２上を覆っている第二絶縁膜２３をドライエッチングにより除去する。
【００３７】
次に、図５（ｉ）に示すように、第二絶縁膜２３をエッチングにより除去した後、レジスト層３２を剥離する。
第二絶縁膜２３をドライエッチングにより除去する際に、レジスト層３２により貫通孔Ｈ３の側面の第二絶縁膜２３がエッチングされるのを確実に防止することができる。しかも、開口部ＳＨの大きさ及びエッチングレートを調整することで、電極パッド１２の裏面と貫通孔Ｈ３の側面との角部２３ａに第二絶縁膜２３の表面がフィレット状をなして残存するように、貫通孔Ｈ３の底面における第二絶縁膜２３の中央部のみを選択的に除去することができる。
そして、電極パッド１２の裏面１２ａが貫通孔Ｈ３に露出している。裏面１２ａの周縁は、角部２３ａにおいて第二絶縁膜２３が若干張り出したように形成されているが、後述する貫通電極３０との接続面積としては十分確保されている。
【００３８】
図６（ｊ）に示すように、露出した電極パッド１２の裏面１２ａと、残された第二絶縁膜２３の表面に、下地膜２４を形成する。この下地膜２４は、第二絶縁膜２３および電極パッド１２の裏面１２ａに形成されたバリア層２４ａと、バリア層２４ａの表面に形成されたシード層２４ｂとで構成されている。下地膜２４はスパッタにより形成される。本実施形態において、第二絶縁膜２３の角部２３ａが表面フィレット状に形成されているため、スパッタにより下地膜２４を形成する際に、付きまわりを良くすることができる。すなわち、下地膜２４が角部２３ａなどにおいて局部的に薄く形成されることなく、略均等な厚さで、かつ所望の厚さで形成される。
【００３９】
図６（ｋ）に示すように、貫通孔Ｈ３内にメッキ処理により導電材料を埋め込むことで貫通電極３０を形成する。このメッキ処理で貫通電極３０を形成する際に、貫通孔Ｈ３の角部２３ａはフィレット状に形成されているので、メッキ液が循環しやすくなっている。また下地膜２４が略均等な厚さで形成されているため、メッキが成長しやすく、処理時間を短くすることができる。
また、他のデバイスなどを実装する際の機械的な接続部として用いられるランド１３を半導体基板１０の裏面１０ｂ側に形成するようにしてもよい。
【００４０】
そして、図２に示すように、半導体基板１０に貫通電極３０を形成した後、ダイシング装置２１０によってシリコンウエハ（基板）５００を半導体装置１００ごとにダイシング（切断）し、個片化した後、各半導体装置１００を図示しない支持部材から剥離する。
【００４１】
本実施形態の半導体装置１００の製造方法によれば、貫通孔Ｈ３の中央部上に貫通孔Ｈ３の開口径よりも小さい開口部ＳＨを有したドーム形状のレジスト層３２をマスクとして電極パッド１２上を覆う第二絶縁膜２３に対しドライエッチングを行っているので、貫通孔Ｈ３の側面を覆う第二絶縁膜２３に影響を与えることなく、かつ、貫通孔Ｈ３の側面と電極パッド１２の裏面との角部２３ａに第二絶縁膜２３の表面がフィレット状をなして残存するように、第二絶縁膜２３を選択的に除去できる。
したがって、その後工程で形成するバリア層２４ａとシード層２４ｂとで構成される下地膜２４が、容易に、かつ、適正で略均一な厚みをもって形成されるため、貫通電極３０の構成材料が半導体基板１０に拡散するのを確実に防止できると共に、貫通電極３０の形成工程であるメッキ処理時にシード層２４ｂ全体に電気を供給することができるため、メッキが成長しやすくなる。
【００４２】
また、電極パッド１２の裏面１２ａは、角部２３ａにおいて第二絶縁膜２３が若干張り出したように形成されているが、貫通電極３０との接続面積としては貫通孔Ｈ３が略円筒状に形成されているため、十分確保されている。結果として、貫通電極３０は、半導体基板１０の能動面１０ａ側と裏面１０ｂ側とを良好に導通可能に構成される。
【００４３】
なお、レジスト層３２に開口部ＳＨを形成する際にフォトリソグラフィを用いていたが、代わりにエッチングを用いてもよい。
まず、貫通孔Ｈ３上を覆うドーム形状のレジスト層３２に対し、例えばＯ２プラズマなどのドライエッチングを行っている。このとき、上述したようにドーム形状のレジスト層３２は、膨張した気体により中央部が盛り上がった状態となっているので、このレジスト層３２の中央部における膜厚は他の部分に比べて薄くなっている。
したがって、Ｏ２プラズマを照射することにより膜厚の薄いドーム形状の中央部のみを選択的に除去することができ、貫通孔Ｈ３の中央部上のレジスト層３２に貫通孔Ｈ３の開口径よりも小さい開口部ＳＨが形成される。
【００４４】
更に、第二絶縁膜２３をエッチングする工程では、高粘度のレジスト材料ではなく、一般的な低粘度のレジスト材料を用いても良い。その場合は、貫通孔Ｈ３内にレジストを充填した後に、露光および現像してレジストをパターニングし、第二絶縁膜２３をエッチングすることとなる。
【００４５】
（第二実施形態）
［半導体装置］
次に、本発明の半導体装置の第二実施形態について図７を用いて説明する。ここで、図７は半導体装置２００の構成を示す図である。本実施形態において、第一実施形態と異なるところは、半導体基板１０における貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃがフィレット状に形成されている点である。
なお、本実施形態においては、説明を簡単にするため、単純化して一つの半導体装置２００のみを示している。また、本実施形態において第一実施形態と同様の構成の部分については、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。    
【００４６】
図７に示すように、半導体装置２００は、シリコンからなる半導体基板１０に形成された貫通孔Ｈ３内に、第二絶縁膜２３および下地膜２４を介して埋め込まれた導電材料からなる貫通電極３０と、半導体基板１０の能動面１０ａ側に設けられ、貫通電極３０に導通する電極パッド１２とを備えたものである。
【００４７】
ここで、電極パッド１２は、例えばＡｌからなるものを用いている。そして、電極パッド１２は上述した集積回路に接続されるように構成されている。
半導体基板１０は、貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃがフィレット状に形成されている。貫通孔Ｈ３の側面に形成されている第二絶縁膜２３は、半導体基板１０の表面形状に沿って形成され、電極パッド１２の裏面周縁部まで延設されている。
【００４８】
また、第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面とを覆うように形成されている下地膜２４は、バリア層２４ａとシード層２４ｂとで構成されている。バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、貫通孔Ｈ３内においては第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面とを覆うように形成され、基板１０の裏面１０ｂ側にも延設されている。また、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、角部１０ｃにおいても他の領域と略均等の厚さでそれぞれの層が形成されている。
【００４９】
また、電極パッド１２と半導体基板１０との間には第一絶縁膜２２が介在しているが、貫通孔Ｈ３が形成されている領域の第一絶縁膜２２は除去され、電極パッド１２と貫通電極３０とは、下地膜２４を介して導通可能に構成されている。この第一絶縁膜２２は、ＳｉＯ２などからなるもので、貫通電極３０と半導体基板１０との間の電流リークの発生、および酸素や水分などによる浸食などを防止するためのものである。
【００５０】
また、貫通電極３０を構成する導電材料としては、例えばＣｕ（銅）からなるものを用いている。
そして、貫通電極３０と電極パッド１２とは、下地膜２４を介して電気的に接続される。貫通電極３０と電極パッド１２との接続面積は、半導体基板１０が角部１０ｃにおいて若干張り出しているものの、略円筒形状の貫通孔Ｈ３と略同一の面積が確保されている。
また、半導体装置２００には、半導体基板１０の裏面１０ｂ側に貫通電極３０と同一工程により形成されたランド１３を備えている。ここで、ランド１３は必要に応じて形成されるものであり、形成されないこともある。
そして、貫通電極３０およびランド１３上にははんだ層３１を形成する。ここで、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂは、貫通電極３０とランド１３より露出している部分は除去されている。
【００５１】
本実施形態によれば、半導体装置２００は貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃにおいて半導体基板１０が表面フィレット状に形成されているため、第二絶縁膜２３も同様に表面フィレット状に形成される。そして、第二絶縁膜２３を覆うように形成されるバリア層２４ａおよびシード層２４ｂの付きまわりがよくなり、バリア層２４ａおよびシード層２４ｂの厚みを略均一に、かつ所望の厚みを貫通孔Ｈ３内全面に亘って確実に形成することができる。したがって、バリア層２４ａにより、Ｃｕからなる貫通電極３０が基板１０へ拡散されるのを防止することができるため、半導体装置２００を正常に機能させることができる。また、シード層２４ｂにより、貫通電極３０をメッキ処理にて形成する際に、貫通孔Ｈ３内が略均一に導通されることとなり、メッキが成長しやすくなり、貫通電極３０が貫通孔Ｈ３内に確実に充填される。
また、貫通電極３０と電極パッド１２との接続面積は、半導体基板１０が角部１０ｃにおいて若干張り出しているものの、貫通孔Ｈ３と略同一の面積が確保されているため、良好な導通性能を確保することができ、信頼性が高いものとなっている。
【００５２】
［半導体装置の製造方法］
次に、本発明の半導体装置の製造方法の第二実施形態について図８〜図１２を用いて説明する。ここで、図８〜図１１は半導体装置２００の製造工程を示す図である。なお、本実施形態において、第一実施形態と同様の構成の部分については、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施形態では、第一実施形態と同様に、単純化して一つの半導体装置２００を形成する工程のみを示している。
【００５３】
図８（ａ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０ａ側に第一絶縁膜２２を略全面に亘って形成し、第一絶縁膜２２を介して半導体基板１０上の所定の位置に電極パッド１２を形成する。
半導体基板１０上に電極パッド１２を形成した後、図示しないが、電極パッド１２が形成された半導体基板１０の能動面１０ａ側を、接着剤を介して、ガラス基板などからなる支持部材に支持する。
【００５４】
図８（ｂ）に示すように、半導体基板１０を支持部材に貼り付けた状態で、半導体基板１０の裏面１０ｂ側から、半導体基板１０を１００μｍ程度の厚みまで研磨する。
【００５５】
図９（ｃ）に示すように、半導体基板１０を所定の厚みに形成した後、裏面１０ｂ側から、半導体基板１０と第一絶縁膜２２との界面まで貫通孔Ｈ３を形成する。貫通孔Ｈ３を形成する際に、半導体基板１０における貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃが、フィレット状になるように半導体基板１０を選択的にエッチングする。
【００５６】
その具体的な方法は、図１２（ａ）に示すように、半導体基板１０の裏面１０ｂの全面にレジストなどを塗布して、貫通孔Ｈ３の形状をパターニングする。次に、パターニングされたレジストをマスク７１として、半導体基板１０にドライエッチングを行う。このようなドライエッチングにおいては、エッチングを行う領域の周縁部より中央部の方がエッチングレートは早くなる。そうすると、半導体基板１０は、破線のように中央部から早く除去される。ここで、エッチング時間を調整することにより、半導体基板１０の角部１０ｃにフィレット形状を残すことができる。なお、エッチング時間を十分に取ると、角部１０ｃにフィレット形状は形成されずに、直線的にエッチングされることとなる。
【００５７】
また、別の方法として、図１２（ｂ）に示すように、マスク７３の断面形状を先端部がフィレット状になるような形状とした後に、ドライエッチングを行うことで、図９（ｃ）に示す貫通孔Ｈ３を半導体基板１０に形成することができる。その後、レジストを剥離すれば、半導体基板１０の裏面１０ｂ側に貫通孔Ｈ３が形成される。
【００５８】
次に、図９（ｄ）に戻り、貫通孔Ｈ３の底部に露出し、電極パッド１２上を覆っている第一絶縁膜２２を同じくドライエッチングにより除去する。このとき、第一絶縁膜２２の角部にフィレット形状を若干残すようにエッチングしてもよい。
次に、図９（ｅ）に示すように、半導体基板１０の裏面１０ｂ上および貫通孔Ｈ３の側面および底面に第二絶縁膜２３を形成する。この第二絶縁膜２３を形成する方法としては、例えばＣＶＤ法などが採用できる。また、ＣＶＤ法に代えて、ゾルゲル法を用いてもよい。
【００５９】
次に、図１０（ｆ）に示すように、貫通孔Ｈ３を覆うようにして半導体基板１０の裏面１０ｂ側にレジスト層３２を設け、そのレジスト層３２を加熱処理する。本実施形態で採用するレジスト材料は高粘度のものであるため、貫通孔Ｈ３を跨ぐようにレジスト層３２を形成することができる。
【００６０】
図１０（ｇ）に示すように、レジスト層３２に対し加熱処理を行うと、貫通孔Ｈ３を覆うようにしてレジスト層３２が設けられているので、貫通孔Ｈ３内の気体が膨張し、貫通孔Ｈ３を覆うレジスト層３２は中央部が盛り上がったドーム形状となる。
【００６１】
図１０（ｈ）に示すように、貫通孔Ｈ３を覆うドーム形状のレジスト層３２に対してフォトリソグラフィにより開口部ＳＨのパターニングを行う。開口部ＳＨの径は、貫通孔Ｈ３の開口径の７０％程度とする。ここで、上述したようにレジスト層３２に形成されている開口部ＳＨは貫通孔Ｈ３の開口径よりも小さくなっているので、レジスト層３２は平面視した状態で貫通孔Ｈ３の側面を庇状に遮った状態となる。
レジスト層３２に開口部ＳＨを形成した後、開口部ＳＨが形成されたレジスト層３２をマスクとして用いて、貫通孔Ｈ３の底面に露出し、電極パッド１２上を覆っている第二絶縁膜２３をドライエッチングにより除去する。
【００６２】
図１１（ｉ）に示すように、第二絶縁膜２３をエッチングにより除去した後、レジスト層３２を剥離する。
第二絶縁膜２３をドライエッチングにより除去する際に、レジスト層３２により貫通孔Ｈ３の側面の第二絶縁膜２３がエッチングされるのを確実に防止することができる。しかも、開口部ＳＨの大きさおよびエッチングレートを調整することで、貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃに第二絶縁膜２３の表面がフィレット状をなして残存するように、貫通孔Ｈ３の底面における第二絶縁膜２３の中央部のみを選択的に除去することができる。
そして、電極パッド１２の裏面１２ａが貫通孔Ｈ３に露出している。裏面１２ａは、角部１０ｃにおいて半導体基板１０が若干張り出したように形成されているが、後述する貫通電極３０との接続面積としては十分確保されている。ここで、第二絶縁膜２３と電極パッド１２の裏面との角部にフィレット形状を残すようにエッチングしてもよい。
【００６３】
図１１（ｊ）に示すように、露出した電極パッド１２の裏面１２ａと、残された第二絶縁膜２３の表面に、下地膜２４を形成する。この下地膜２４は、第二絶縁膜２３などの表面に形成されたバリア層２４ａと、バリア層２４ａの表面に形成されたシード層２４ｂとによって構成されている。下地膜２４はスパッタにより形成される。本実施形態において、半導体基板１０の角部１０ｃが表面フィレット状に形成されているため、スパッタにより下地膜２４を形成する際に付きまわりを良くすることができる。すなわち、下地膜２４が角部１０ｃなどにおいて局部的に薄く形成されることなく、略均等な厚さで形成される。
【００６４】
図１１（ｋ）に示すように、貫通孔Ｈ３内にメッキ処理により導電材料を埋め込むことで貫通電極３０を形成する。このメッキ処理において貫通電極３０を形成する際に、半導体基板１０の角部１０ｃはフィレット状に形成されているので、メッキ液が循環しやすくなっている。また下地膜２４が略均等な厚さで形成されているため、メッキが成長しやすく、処理時間を短くすることができる。
また、他のデバイスなどを実装する際の機械的な接続部として用いられるランド１３を半導体基板１０の裏面１０ｂ側に形成するようにしてもよい。
【００６５】
そして、図２に示すように、半導体基板１０に貫通電極３０を形成した後、ダイシング装置２１０によってシリコンウエハ（基板）５００を半導体装置２００ごとにダイシング（切断）し、個片化した後、各半導体装置２００を図示しない支持部材から剥離する。
【００６６】
本実施形態の半導体装置２００の製造方法によれば、半導体基板１０の裏面１０ｂから貫通孔Ｈ３を形成する際に、エッチング時間を調整することにより、貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃがフィレット状に形成されるようにすることができるため、半導体基板１０を覆うように形成される第二絶縁膜２３の角部１０ｃにおける表面形状もフィレット状に形成される。したがって、一般的なエッチング方法でエッチング時間を若干早めに終了させれば、自然に所望のフィレット形状が得られるため、製造方法を複雑化させることなく実現することができる。
【００６７】
また、貫通孔Ｈ３の中央部上に貫通孔Ｈ３の開口径よりも小さい開口部を有したドーム形状のレジスト層３２をマスクとして電極パッド１２上を覆う第二絶縁膜２３に対しドライエッチングを行っているので、貫通孔Ｈ３の側面を覆う第二絶縁膜２３に影響を与えることなく、かつ、貫通孔Ｈ３の側面と第一絶縁膜２２の裏面との角部１０ｃに第二絶縁膜２３の表面がフィレット状をなして残存するように、第二絶縁膜２３を選択的に除去できる。
したがって、その後工程で形成するバリア層２４ａとシード層２４ｂとで構成される下地膜２４が、容易に、かつ、適正で略均一な厚みをもって形成されるため、貫通電極３０の構成材料が半導体基板１０に拡散するのを確実に防止できると共に、貫通電極３０の形成工程であるメッキ処理時にシード層２４ｂ全体に電気を供給することができるため、メッキが成長しやすくなる。
【００６８】
また、電極パッド１２の裏面１２ａは、角部１０ｃにおいて半導体基板１０が若干張り出したように形成されているが、貫通電極３０との接続面積としては貫通孔Ｈ３が略円筒状に形成されているため、十分確保されている。結果として、貫通電極３０は、半導体基板１０の能動面１０ａ側と裏面１０ｂ側とを良好に導通可能に構成される。
【００６９】
［回路基板］
図１３は、回路基板の斜視図である。図１３に示すように、半導体基板１０を積層して形成された半導体装置３００が、回路基板１０００に実装されている。具体的には、半導体装置３００における最下層の半導体基板１０に形成された電極が、回路基板１０００の表面に形成された電極パッドに対して、リフローやＦＣＢ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）などを行うことにより実装されている。なお、回路基板１０００との間に異方導電性フィルムなどを挟み込んで、半導体装置３００を実装してもよい。
本実施形態によれば、電気的および機械的な実装信頼性の高い回路基板を提供することができる
【００７０】
［電子機器］
次に、上述した半導体装置を備えた電子機器の例について、図１４を用いて説明する。
図１４は、携帯電話の斜視図である。上述した半導体装置は、携帯電話４００の筐体内部に配置されている。
本実施形態によれば、導通性能が向上した信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【００７１】
なお、上述した半導体装置は、携帯電話以外にも種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）およびエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型またはモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置などの電子機器に適用することが可能である。
【００７２】
尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な形状、材料や層構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第一実施形態の半導体装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるダイシング工程を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態における半導体装置の製造工程を説明する図である。
【図４】図３の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図５】図４の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図６】図５の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図７】本発明の第二実施形態の半導体装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の第二実施形態における半導体装置の製造工程を説明する図である。
【図９】図８の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図１０】図９の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図１１】図１０の半導体装置の製造工程の続きを説明する図である。
【図１２】同第二実施形態における半導体基板のエッチング法を説明する図である。
【図１３】本発明の実施形態における回路基板の斜視図である。
【図１４】同実施形態における電子機器の一例である携帯電話機の斜視図である。
【図１５】従来の半導体装置における下地膜の形成状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０…半導体基板（基板）  １０ａ…能動面  １０ｂ…裏面  １０ｃ…角部  １２…電極パッド  ２２…第一絶縁膜  ２３…第二絶縁膜  ２３ａ…角部  ２４…下地膜  ３０…貫通電極  ３１…はんだ層  ３２…レジスト層  １００，２００，３００…半導体装置  ４００…携帯電話（電子機器）  １０００…回路基板  Ｈ３…貫通孔  ＳＨ…開口部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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