(57)【要約】【課題】反応性イオンエッチングにより基板に貫通孔を開ける際、イオン等のエッチング種を逃がすための導電層を形成する。【解決手段】シリコン基板１の一方の面に前記イオンによるエッチングの保護層である酸化膜３ａを形成する。そして、シリコン基板１の他方の面に貫通孔を形成する際にできる余分な空間部分であるノッチの生成を防ぐため、イオンを逃がすための導電層７を形成する。これにより、前記シリコン基板１をエッチングする際、イオンが残留せず適正な貫通孔１７が形成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にエッチング種を反応させエッチングを行い貫通孔を形成する、反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法において、
前記基板の一方の面に、前記エッチング種によるエッチングから基板を保護する保護層を所定の領域に形成する工程と、
前記基板の他方の面の少なくとも貫通孔に係る領域に、エッチングを行う際に生じる前記エッチング種の残留を防ぐ導電層を形成する工程と、
前記基板の一方の面側から前記エッチング種を反応させてエッチングを行い貫通孔を形成する工程と、
を有することを特徴とする反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法。
【請求項２】
前記導電層の材質は金属であるアルミニウム、金、又はニッケルであることを特徴とする請求項１記載のイオンエッチングによる貫通孔の形成方法。
【請求項３】
基板の一方の面にエッチング種によるエッチングから基板を保護する保護層が所定の領域に形成され、前記基板の他方の面の少なくとも貫通孔に係る領域に、エッチングを行う際に生じる前記エッチング種の残留を防ぐ導電層が形成され、前記基板の一方の面側から前記エッチング種を反応させエッチングが行なわれて形成された貫通孔を有することを特徴とする反応性イオンエッチングにより形成された貫通孔を有する基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法及び反応性イオンエッチングにより形成された貫通孔を有する基板に係り、さらに詳細には、シリコンＩＣチップなどを積層する高密度３次元実装あるいは配線に関するものであり、シリコン基板へ貫通孔を形成する際、その貫通孔の品質を改善する方法およびこの方法により形成された貫通孔を有する基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シリコン（Ｓｉ）基板へ貫通孔を形成する方法として、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ、レーザ、マイクロドリル、光アシスト、及び電気化学エッチングなどの形成手法が知られている。このうち、基板全面へ一括して貫通孔が形成できる点、エッチングレートが高速な点からＤｅｅｐ−ＲＩＥが主要な手段として多用されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
上述したように、シリコン基板にＤｅｅｐ−ＲＩＥ法で貫通孔を形成する際、エッチングマスク（エッチングをしないための保護層）として酸化膜が、使用されることが多いが、この酸化膜は通常熱酸化法で形成されるため、図３（ａ）のようにシリコン基板５１の両面に酸化膜５３が形成されている。また、この酸化膜５３はシリコン基板５１が全てエッチングされた際、エッチングのストップ層として機能し、エッチングガスがシリコン基板裏面に回り込まないための役割も果たしている。図３（ａ）の構成のシリコン基板５１をＤｅｅｐ−ＲＩＥ法によってエッチングを行うが、ここでＤｅｅｐ−ＲＩＥ法は反応性イオンエッチングであるため、プラズマを用いてエッチングガス（通常はＳＦ６）をラジカルやイオンに電離すると共に、シリコン基板５３の底部側からはバイアスを印可してイオンを引き込み、垂直性の高いエッチングを実現している。
【０００４】
ところで、上述の方法によれば、基板裏面の酸化膜５３部分に達したエッチング種（特にイオン）は、図３（ｂ）に示すように酸化膜により基板がエッチングステージから絶縁されているため底部の周囲に留まっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−２４４５２７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような反応イオンエッチングは貫通孔の形成方法として優れた手段である。しかし、このエッチング方法では外周部側のエッチングレートが高速で、内周部側のそれは低速であるという面内のエッチングレートの違いが避けられない。
【０００７】
そして、上記のような特徴を持った装置を使用してシリコン基板に貫通孔を形成する際、内周部のエッチングが完了するまで外周部はエッチングを続ける必要があり（オーバーエッチング）、このオーバーエッチングの間、シリコン基板裏面の酸化膜層がエッチングに対する最表面層となり、エッチング種にさらされる。
【０００８】
裏面酸化膜部分に達したエッチング種（特にイオン）は、酸化膜により基板がエッチングステージから絶縁されているため、底部の周囲にとどまってシリコンのエッチングが生じ、さらにその部分にイオンが誘導されることによってシリコン基板がエッチングされ、ノッチと呼ばれる異常エッチングが進むという問題が生じていた。例えば、図３（ｃ）に示すようにイオン６５の残留によりノッチ６７が形成される。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の如き問題に鑑みてなされたものであり請求項１に係る発明は、基板にエッチング種を反応させエッチングを行い貫通孔を形成する、反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法において、
前記基板の一方の面に、前記エッチング種によるエッチングから基板を保護する保護層を所定の領域に形成する工程と、前記基板の他方の面の少なくとも貫通孔に係る領域に、エッチングを行う際に生じる前記エッチング種の残留を防ぐ導電層を形成する工程と、前記基板の一方の面側から前記エッチング種を反応させてエッチングを行い貫通孔を形成する工程とを有する反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法である。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記導電層の材質は金属であるアルミニウム、金、又はニッケルである上記イオンエッチングによる貫通孔の形成方法である。
【００１１】
請求項３に係る発明は、基板の一方の面にエッチング種によるエッチングから基板を保護する保護層が所定の領域に形成され、前記基板の他方の面の少なくとも貫通孔に係る領域に、エッチングを行う際に生じる前記エッチング種の残留を防ぐ導電層が形成され、前記基板の一方の面側から前記エッチング種を反応させエッチングが行なわれて形成された貫通孔を有する反応性イオンエッチングにより形成された貫通孔を有する基板である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳しく説明する。図１（ａ）〜図１（ｄ）及び図２（ａ）〜図２（ｄ）は反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成方法を工程順に示し、基板を貫通孔の延伸方向に切断したときの断面図である。
【００１３】
初めに、図１（ａ）に示すようにシリコン基板１を用意する。次に、図１（ｂ）に示すように、保護層（エッチングマスク）として前記シリコン基板１の一方の面に酸化膜３ａを形成し、前記シリコン基板１の他方の面に酸化膜３ｂを形成する。この酸化膜３ａ、酸化膜３ｂは、例えば熱酸化法により形成されるためシリコン基板１の両面に同時的に形成される。
【００１４】
その後、図１（ｃ）に示すように、酸化膜３ａの不要な部分を、例えばエッチングして酸化膜を取り除いた領域５を形成する。すなわち、後述するように、前記領域５に露出したシリコンにエッチング種（例えば、プラズマを用いてエッチングガス（例えばＳＦ６）をラジカルやイオンに電離したものをいう）が反応しエッチングが行われ貫通孔が形成される。続いて、図１（ｄ）に示すように、酸化膜３ｂを、例えばエッチングによりシリコン基板１から剥離する。
【００１５】
図２を参照する。図２（ａ）に示すように、図１（ｄ）で酸化膜３ｂを剥離した面（他方の面側）へ導電層（例えば、アルミニウム（Ａｌ））７を形成する。例えばスパッタリング法により、導電層７を、例えば５０００（Å）成膜する。これにより、以下に説明するようオーバーエッチング時の帯電を防止することができる。
【００１６】
ここで、前記導電層７は、通常他方の面の全面に形成するが、少なくとも貫通孔に係る領域のみに形成してもよい。例えば、エッチングにより貫通孔が貫通して他方の面に達したときこの貫通した貫通孔の外形を含めば導電層７は大きさ、形状等は特定されない。
【００１７】
次に、図２（ｂ）に示すように、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ法によるシリコンエッチングを行う。ここでＤｅｅｐ−ＲＩＥ法は反応性イオンエッチングであるため、プラズマを用いてエッチングガスをラジカルやイオン１５に電離し矢印１３方向に行う。シリコン基板１の他方の面（底部）側からはバイアスを印可してイオンを引き込み、垂直性の高いエッチングが実現できる。
【００１８】
図２（ｃ）に示すように、シリコン基板１の他方の面（底面）まで到達したとき、この他方の面は導電層７で覆われているため、孔周囲にエッチング種（例えばイオン）がとどまることなくステージ９側から逃げる。
【００１９】
すなわち、イオン１９が矢印ＡＲ１方向に移動したとき、この移動したイオン２１は導電層７を通りステージ９側から逃げる。同様に、イオン２３が矢印ＡＲ２方向に移動したとき、この移動したイオン２５は導電層７を通りステージ９側から逃げる。そして、イオン２７が矢印ＡＲ３方向に移動したとき、この移動したイオン２９は導電層７を通りステージ９側から逃げる。これにより、貫通孔周辺にイオンがとどまらないため、エッチングを行う際に生じる前記イオンの残留により形成される貫通孔の不要な空間部分であるノッチが生成しない。
【００２０】
これにより、図２（ｄ）に示すように、シリコン基板１にノッチが形成されていない適正な貫通孔１７が形成される。
【００２１】
上述では導電層７はアルミニウム（Ａｌ）を想定して説明したが、導電層の材料として、例えば、金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属層でもよい。
【００２２】
また、内周部のシリコン（Ｓｉ）が完全にエッチングされるまで、外周部はオーバーエッチングされるが、この構造を採用することによりノッチの生成が生じないため、プロセスマージンを多く確保することが可能である。
【００２３】
なお、本発明は、上述した実施の態様の例に限定されることなく、適宜の変更を加えることにより、その他の態様で実施できるものである。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のイオンエッチングによる貫通孔の形成方法によれば、基板の裏面の少なくとも貫通孔に係る領域に、エッチングを行う際に生じる前記エッチング種の残留を防ぐ導電層が形成されているため、貫通孔を形成する際、ノッチの生成が抑制できるという効果がある。そして、導電層の材料としてアルミニウム、金、ニッケル等の金属層を使用することにより導電率が向上しノッチが出来にくくなる。また、オーバーエッチングを行ってもノッチが生成されないため、ウェハ外周部と内周部のエッチングレート誤差に起因するプロセスマージンを多めに取ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、反応性イオンエッチングによる貫通孔の形成の断面工程図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１の続きの断面工程図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、及び（ｃ）は従来の技術を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板
３ａ  酸化膜
３ｂ  酸化膜
５  酸化膜の無い貫通孔を形成する部分
７  導電層
９  ステージ
１３  矢印
１５  エッチング種
１７  貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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