(57)【要約】【課題】深孔を穿孔したときに生じるオーバーハングを除去することができるとともに、その深孔が形成された基板表面への所定形状のレジスト形成等の困難な工程を省略することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、回路基板及び電子機器を提供する。【解決手段】基板１０上に絶縁膜（酸化膜）１２を形成し、絶縁膜１２上に電極パッド１６を形成し、電極パッド１６の一部と絶縁膜１２と基板１０を穿孔して孔部Ｈ３を形成する第１工程と、第１工程で穿孔する際に形成される絶縁膜１２のオーバーハング部分のみを除去する第２工程と、電極パッド１６上及び孔部Ｈ３の内壁に絶縁膜を形成する第３工程と、基板１０の表面全体に対して異方性エッチングを施し絶縁膜を除去して電極パッド１６を露出させる第４工程と、孔部Ｈ３の内部及び電極パッド１６をメッキして接続部を形成する第５工程とを含む。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に酸化膜を形成し、該酸化膜上に電極を形成し、該電極の一部を開口するとともに、開口した該電極直下の酸化膜及び基板を穿孔して孔を形成する第１工程と、
前記第１工程において穿孔する際に形成される前記酸化膜のオーバーハング部分のみを除去する第２工程と、
前記電極上及び前記孔の内壁に絶縁膜を形成する第３工程と、
前記基板上方から該基板の表面全体に対して異方性エッチングを施し、該基板に対してほぼ平行な面に形成された前記絶縁膜を除去して前記電極を露出させる第４工程と、
前記孔の内部及び前記第４工程で露出した前記電極をメッキして接続部を形成する第５工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板は、シリコンからなり、
前記酸化膜は、ＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１工程の穿孔は、レジストマスクを用いて行い、
前記第２工程のオーバーハング部分の除去は、前記第１工程で用いられたレジストマスクを用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レジストマスクは、有機物からなることを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１工程の穿孔は、メタルマスクを用いて行うことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程のオーバーハング部分の除去は、ウェットエッチングによって行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程のオーバーハング部分の除去は、ドライエッチングによって行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第４工程は、前記基板表面にレジストが形成されていない状態で前記異方性エッチングを施すことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第４工程における異方性エッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁膜は、オゾンプラズマを用いた化学気相成長法により形成されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０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された半導体装置を少なくとも１つ含む半導体装置を積層し、上下の半導体装置に形成されている前記電極部を電気的に接続する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１乃至１１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されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置を実装することを特徴とする回路基板。
【請求項１４】
請求項１２記載の半導体装置を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法、半導体装置、回路基板及び電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主として携帯電話機、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ（Personal data assistance）などの携帯性を有する電子機器は、小型化及び軽量化のために、内部に設けられている半導体チップなどの各種の電子部品の小型化が図られており、さらにその電子部品を実装するスペースも極めて制限されている。このため、例えば半導体チップにおいては、そのパッケージング方法が工夫され、現在ではＣＳＰ（Chip Scale Package）といわれる超小型のパッケージングが案出されている。このＣＳＰ技術を用いて製造された半導体チップは、実装面積が半導体チップの面積と同程度でよいため、高密度実装を図ることができる。
【０００３】
また、上記電子機器は、今後益々小型化及び多機能化が求められることが予想されており、半導体チップの実装密度をさらに高める必要がある。かかる背景の下、三次元実装技術が案出されてきた。この三次元実装技術は、同様の機能を有する半導体チップ同士又は異なる機能を有する半導体チップ同士を積層し、各半導体チップ間を配線接続することで、半導体チップの高密度実装を図る技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１７０９１９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の三次元実装技術においては、各半導体チップ間を配線接続する技術が極めて重要になる。なぜならば、複数の半導体チップからなる半導体装置が所期の機能を発揮するには設計通り配線がなされていることが必要条件であることはもちろんのこと、半導体チップ間の接続を強固にして半導体装置の堅牢性を確保する必要があるからである。
【０００６】
三次元実装技術に用いられる半導体チップは、例えばその表面と裏面とに形成された電極と、半導体チップの表面と裏面とを貫通する貫通孔とを有し、この貫通孔の中に設けられた導電部材からなる接続部を介してそれらの電極同士が電気的に接続された電極構造を有する。そして、このような電極構造を有する半導体チップを積層すると、ある半導体チップの裏面に形成された電極が他の半導体チップの表面に形成された電極と接続され、これにより各半導体チップ間が配線接続される。
【０００７】
しかしながら、各半導体チップに対して、上記の電極構造を形成するには、貫通穴が形成された基板表面に対して所定形状のレジストによるマスクを形成し、酸化膜のエッチング等の処理を行う工程が必要となる場合がある。かかる場合に、例えば貫通穴に蓋をするようにレジストを形成しなければならないといった状況が生じ、レジストの形成自体が困難になるという問題がある。また、貫通穴内部にレジストを形成した場合には、貫通穴内部に形成されたレジストが残渣となって歩留まりの低下を引き起こす虞があるという問題もある。更には、上記の電極構造を形成するには、レジストのパターニング、エッチング処理又は薄膜形成処理、及びレジストの剥離を繰り返さなければならず、多くの工程を必要とするため、製造効率が悪くコストが上昇してしまうという問題があった。
【０００８】
また、上記の電極構造を形成する方法としては、例えば、レジストによるマスクを形成する代わりに、ＳｉＯ２などからなるハードマスクを形成して、ドライエッチングにより酸化膜のエッチング及び貫通孔となる深孔の穿孔等の処理を行う方法が考えられる。しかしながら、かかるハードマスクを用いてシリコンなどからなる基板に穿孔を行った場合、ハードマスクの下にドライエッチングガスが入り込んで、その部分のシリコンがエッチングされてしまうことにより、かかるハードマスクの下にオーバーハングが形成されてしまう。このオーバーハングが存在すると、穿孔後におけるその孔の側面についての絶縁膜形成及びバリアシード形成の工程において、オーバーハングの下で断線が生じてしまう。したがって、ＳｉＯ２などからなるハードマスクを用いてドライエッチングにより深孔の穿孔等の処理を行うと、半導体チップ間における接続の信頼性が低下してしまうという問題点が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、深孔を穿孔したときに生じるオーバーハングを除去することができるとともに、その深孔が形成された基板表面への所定形状のレジスト形成等の困難な工程を省略することができる半導体装置の製造方法、半導体装置、回路基板及び電子機器に関するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に酸化膜を形成し、該酸化膜上に電極を形成し、該電極の一部を開口するとともに、開口した該電極直下の酸化膜及び基板を穿孔して孔を形成する第１工程と、前記第１工程において穿孔する際に形成される前記酸化膜のオーバーハング部分のみを除去する第２工程と、前記電極上及び前記孔の内壁に絶縁膜を形成する第３工程と、前記基板上方から該基板の表面全体に対して異方性エッチングを施し、該基板に対してほぼ平行な面に形成された前記絶縁膜を除去して前記電極を露出させる第４工程と、前記孔の内部及び前記第４工程で露出した前記電極をメッキして接続部を形成する第５工程とを含むことを特徴とする。
本発明によれば、第２工程において酸化膜のオーバーハング部分を除去するので、かかるオーバーハング部分を残した場合に当該部分で生じる断線を回避することができる。オーバーハング部分の除去を行わない場合は、例えば、第３工程及び第４における孔の内壁などへの絶縁膜の形成、並びに、第５工程におけるメッキ処理の前工程である孔の内壁などへのバリアシードの形成において断線してしまう。このような断線を本発明は回避することができる。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記基板がシリコンからなり、前記酸化膜がＳｉＯ２からなることが好ましい。
本発明によれば、シリコン基板上に簡易にＳｉＯ２からなる酸化膜を設けることができるので、その酸化膜上に形成した電極とシリコン基板との絶縁を簡易に行うことができ、製造コストを低減化することができる。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第１工程の穿孔がレジストマスクを用いて行われ、前記第２工程のオーバーハング部分の除去が前記第１工程で用いられたレジストマスクを用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、第１工程における穿孔で用いたレジストマスクを、第２工程におけるオーバーハング部分を除去するときのマスクとして使用するので、第４工程における異方性エッチングによる絶縁膜のエッチバックが可能となる。これにより、本発明によれば、第３工程及び第４工程においてレジストパターニングプロセスが不要となるので、孔の中にレジスト残渣などの不純物が入ることによる不具合の発生を低減することができる。また、本発明によれば、フォトリソ工程を低減することができるので、製造コストの削減及びスループットの向上を実現することができる。
【００１３】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記レジストマスクが有機物からなることが好ましい。
本発明によれば、レジストマスクをフォトリソ工程などによって簡易に形成することができるので、さらなる製造コストの低減化及びスループットの向上化を実現することができる。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第１工程の穿孔がメタルマスクを用いて行われることが好ましい。
本発明によれば、さらにフォトリソ工程を低減することができるので、孔の中にレジスト残渣などの不純物が入ることによる不具合の発生をさらに低減することができるとともに、さらなる製造コストの削減及びスループットの向上を実現することができる。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第２工程のオーバーハング部分の除去をウェットエッチングによって行うことが好ましい。
本発明によれば、例えば、ＢＨＦ（フッ化アンモニウム含有フッ酸）などを用いて、オーバーハング部分の酸化膜（ＳｉＯ２など）をウェットエッチングすることができる。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第２工程のオーバーハング部分の除去をドライエッチングによって行うことが好ましい。
本発明によれば、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）又はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）などによるドライエッチングによって、オーバーハング部分の酸化膜（ＳｉＯ２など）を除去することができる。
【００１７】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第４工程において、前記基板表面にレジストが形成されていない状態で前記異方性エッチングを施すことが好ましい。
本発明によれば、電極上及び孔の内壁に絶縁膜を形成する第３工程及び絶縁膜について異方性エッチングを施す第４工程において、基板の表面にレジストを形成する必要がなく、また、レジストマスクの形成は第１工程以前に行うので、孔が形成された基板に所定形状のレジストを形成するという困難な工程が不要となり、製造工程を簡略化することができるとともに、工程数を低減することができる。したがって、本発明によれば、製造コストを低減することができる。また、本発明によれば、孔内においてレジストの残渣が生じないので、第２工程以後にレジストを形成した場合よりも、製造歩留まりを向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記第４工程における異方性エッチングがドライエッチングであることが好ましい。
本発明によれば、異方性エッチングをドライエッチングによって行うので、エッチングの選択比を良好に確保することができる。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記絶縁膜がオゾンプラズマを用いた化学気相成長法により形成されることが好ましい。
本発明によれば、電流リークの発生、酸素及び水分などによる浸食を防止する絶縁膜を、オゾンプラズマを用いた化学気相成長法によって簡易に設けることができる。
【００２０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、前記半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を少なくとも１つ含む半導体装置を積層し、上下の半導体装置に形成されている前記電極部を電気的に接続する工程を有することが好ましい。
本発明によれば、例えば、上記半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置を積層したときに、貫通電極とした接続部と電極によって各半導体基板間を配線接続することができ、配線接続の信頼性が高く、製造コストを低減化することができる三次元実装基板を提供することができる。
【００２１】
また、本発明の半導体装置は、前記半導体装置の製造方法を用いて製造されたことを特徴とする。
本発明によれば、例えば、複数の前記半導体基板を積層し、各半導体基板間を前記接続部と電極で配線接続して三次元実装した半導体装置を形成したときに、配線接続の信頼性を高くすることができ、かつ製造コストを低減化することができる。
【００２２】
また、本発明の回路基板は、前記半導体装置を実装することを特徴とする。
本発明によれば、実装密度が高く、配線接続の信頼性が高く、製造コストが低い回路基板を提供することができる。
【００２３】
また、本発明の電子機器は、前記半導体装置を有することを特徴とする。
本発明によれば、コンパクト化することができ、素子の高密度化により動作速度が速く、不具合の発生率が低く、コストパフォーマンスの高い電子機器を提供することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。本半導体装置の製造方法は、例えば複数の半導体基板（半導体チップ）を積層して三次元実装するときに各半導体基板間を配線接続する接続部及び電極を設ける場合に好適である。
【００２５】
また、本半導体装置の製造方法は、基板上に酸化膜を形成し、その酸化膜上に電極を形成し、その電極の一部を開口するとともに、開口した電極直下の酸化膜及び基板を穿孔して孔を形成する第１工程と、第１工程において穿孔する際に形成される酸化膜のオーバーハング部分のみを除去する第２工程と、電極上及び孔の内壁に絶縁膜を形成する第３工程と、基板上方からその基板の表面全体に対して異方性エッチングを施し、基板に対してほぼ平行な面に形成されている前記絶縁膜を除去して電極を露出させる第４工程と、孔の内部及び第４工程で露出した電極をメッキして接続部を形成する第５工程とを含むものである。以下に、各工程について詳細に説明する。
【００２６】
（第１工程）
第１工程は、基板上に酸化膜を形成し、その酸化膜上に電極を形成し、その電極の一部を開口するとともに、開口した電極直下の酸化膜及び基板を穿孔して孔を形成する工程である。図１〜図３は第１工程の一例を示す図である。
なお、本実施形態においては、シリコンウェハ等の半導体基板に対して各種処理を行う場合を例に挙げて説明するが、多数の半導体チップが形成されている状態の半導体基板そのものに対して処理を行うのではなく、個々の半導体チップに対して以下に示す処理を行ってもよい。なお、半導体チップの場合には、一般的には直方体（立方体を含む）であるが、その形状は限定されず、球状であってもよい。
【００２７】
まず、処理対処の半導体基板の構成について説明する。図１（ａ）は、処理対処の半導体基板の構成を示す断面図である。図１（ａ）において、図示しないトランジスタ、メモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路が形成されたＳｉ等の基板１０の表面には、絶縁膜１２が形成されている。この絶縁膜１２は、例えば基板１０の基本的な材料であるＳｉ（シリコン）の酸化膜（ＳｉＯ2）で形成されている。
【００２８】
絶縁膜１２上には、硼燐珪酸ガラス（以下、ＢＰＳＧという）からなる層間絶縁膜１４が形成されている。層間絶縁膜１４上には、図示しない箇所で基板１０に形成された集積回路と電気的に接続された本発明にいう電極としての電極パッド１６が形成されている。この電極パッド１６は、Ｔｉ（チタン）からなる第１層１６ａ、ＴｉＮ（窒化チタン）からなる第２層１６ｂ、ＡｌＣｕ（アルミニウム／銅）からなる第３層１６ｃ、及びＴｉＮからなる第４層（キャップ層）１６ｄを順に積層して形成されている。
【００２９】
電極パッド１６は、例えばスパッタリングにより第１層１６ａ〜第４層１６ｄからなる積層構造を層間絶縁膜１４上の全面に形成し、レジスト等を用いて所定の形状（例えば、円形形状）にパターニングすることにより形成される。なお、本実施形態では、電極パッド１６が上記の積層構造により形成されている場合を例に挙げて説明する。しかしながら、電極パッド１６はこの構造に制限される訳ではなく、集積回路の電極として一般に用いられるＡｌのみで形成されていてもよいが、電気抵抗の低い銅を用いて形成することが好ましい。また、電極パッド１６は、上記の構成に限られず、必要とされる電気的特性、物理的特性、及び化学的特性に応じて適宜変更してもよい。
【００３０】
また、電極パッド１６は、基板１０に複数形成された半導体チップの面の少なくとも１辺（多くの場合、２辺又は４辺）に沿って並んで形成される。また、この電極パッド１６は、各半導体チップの面の辺に沿って形成される場合と、中央部に並んで形成される場合がある。なお、電極パッド１６の下方には電子回路が形成されていない点に注意されたい。上記層間絶縁膜１４上には電極パッド１６を覆うように、パッシベーション膜１８が形成されている。このパッシベーション膜１８は、ＳｉＯ2（酸化珪素）、ＳｉＮ（窒化珪素）、ポリイミド樹脂等により形成することができる。なお、パッシベーション膜１８の厚みは、例えば１μｍ程度である。
【００３１】
次に、以上の構成の半導体基板に対して行う各工程を順次説明する。まず、スピンコート法、ディッピング法、スプレーコート法等の方法によりレジスト（図示省略）をパッシベーション膜１８上の全面に塗布する。このレジストは、電極パッド１６上を覆っているパッシベーション膜１８を開口するためのマスクとして用いるものであり、フォトレジスト、電子線レジスト、Ｘ線レジストの何れであってもよく、ポジ型又はネガ型の何れであってもよい。
【００３２】
パッシベーション膜１８上にレジストを塗布すると、プリベークを行った後で、所定のパターンが形成されたマスクを用いて露光処理及び現像処理を行い、レジストを所定形状にパターニングする。なお、レジストの形状は、電極パッド１６の開口形状及び基板１０に形成する孔（深孔、開口部）の断面形状に応じて設定される。
【００３３】
レジストのパターニングが終了すると、ポストベークを行った後で、図１（ｂ）に示すように、電極パッド１６を覆うパッシベーション膜１８の一部をエッチングして開口部Ｈ１を形成する。なお、本実施形態では、パッシベーション膜１８とともに電極パッド１６の一部をなす第４層１６ｄもエッチングしている。開口部Ｈ１は、例えば１００μｍ程度の径に形成される。図１（ｂ）は、パッシベーション膜１８を開口して開口部Ｈ１を形成した状態を示す断面図である。
【００３４】
なお、エッチングにはドライエッチングを適用することが好ましい。ドライエッチングは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）であってもよい。また、エッチングとしてウェットエッチングを適用してもよい。パッシベーション膜１８に開口部Ｈ１を形成した後で、パッシベーション膜１８上のレジストを剥離液により剥離する。
【００３５】
以上の工程が終了すると、開口部Ｈ１が形成されたパッシベーション膜１８上の全面にレジスト（図示省略）を塗布して、開口部Ｈ１に露出している電極パッド１６上を開口した形状にレジストをパターニングしてポストベークを行った後、ドライエッチングにより電極パッド１６を開口する。図１（ｃ）は、電極パッド１６を開口して開口部Ｈ２を形成した状態を示す断面図である。
【００３６】
図１（ｃ）に示すように、本実施形態では、電極パッド１６に形成される開口部Ｈ２の径は、パッシベーション膜１８に形成された開口部Ｈ１の径よりも小さい径（例えば６０μｍ程度）に設定されている。なお、電極パッド１６を開口するときに用いるドライエッチングとしてはＲＩＥを用いることができる。電極パッド１６に開口部Ｈ２を形成すると、剥離液によりレジストを剥離して、次工程に進む。
【００３７】
以上の工程が終了すると、開口部Ｈ２に露出している層間絶縁膜１４、電極パッド１６、及び電極パッド１６の上方のパッシベーション膜１８上にレジスト２０を形成する。図２（ａ）は、層間絶縁膜１４、電極パッド１６及び電極パッド１６の上方のパッシベーション膜１８上にレジスト２０を形成した状態を示す断面図である。
【００３８】
このレジスト２０は、後述する基板１０を穿孔する際のドライエッチングのためのマスクの役割りをするとともに、第２工程におけるオーバーハング部分を除去するためのマスクとしても用いるものであり、フォトレジスト、電子線レジスト、Ｘ線レジストの何れであってもよく、ポジ型又はネガ型の何れであってもよい。なお、レジスト２０としては有機物からなるものが好ましい。
【００３９】
続いて、レジスト２０についてフォトリソ工程など施して所定の形状にパターニングして（図示せず）、ポストベークを行った後、ドライエッチングにより、層間絶縁膜１４及び絶縁膜１２の一部をエッチングして、図２（ｂ）に示すように、基板１０を露出させる。図２（ｂ）は、層間絶縁膜１４及び絶縁膜１２の一部をエッチングして、基板１０の一部を露出させた状態を示す断面図である。
【００４０】
以上の工程が終了すると、レジスト２０をマスクとして、図３に示すように、基板１０を高速ドライエッチングで穿孔する。なお、ここでは、ドライエッチングとして、ＲＩＥやＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）を用いることができる。
【００４１】
図３は、基板１０を穿孔して孔部Ｈ３を形成した状態を示す断面図である。図３に示すように、基板１０に形成される孔部Ｈ３の径は、電極パッド１６に形成される開口部１６の径よりも小さい径（例えば５０μｍ程度）に形成される。なお、孔部Ｈ３の深さは、最終的に形成する半導体基板（半導体チップ）の厚みに応じて適宜設定される。
これらにより、開口部Ｈ１，Ｈ２及び孔部Ｈ３からなる孔が半導体基板に設けられ第１工程が終了する。次いで、以下の第２工程を行う。
【００４２】
（第２工程）
第２工程は、上記第１工程において孔部Ｈ３を設けるための穿孔する際に形成される絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４からなる酸化膜のオーバーハング部分を除去する工程である。図３〜図５は第２工程の一例を示す図である。
【００４３】
図３に示すように、第１工程で形成された孔部Ｈ３の側壁の領域Ａには、垂直な側壁からの凸部であるオーバーハング部分が形成されている。オーバーハング部分の凸部は、例えば孔部Ｈ３の側壁から２．５μｍ〜３．０μｍ程度だけ凸出したものである。
【００４４】
このオーバーハング部分は、レジスト２０をマスクとして基板１０のシリコンをドライエッチングしたときに、ドライエッチングガスが絶縁膜１２の下に入り込んで、その部分のシリコン（基板１０）がエッチングされることによって生じてしまうものである。
【００４５】
このオーバーハングを残したままとすると、その後の工程における孔部Ｈ３の側壁についての絶縁膜（ＳｉＯ２など）形成時に、オーバーハング付近に絶縁膜が形成しないので、リークがおきてしまう。その後の工程における孔部Ｈ３の側壁についてのバリアシードなどの形成において、そのオーバーハングの下で断線が生じてしまう。そこで、オーバーハング部分のみを除去する必要がある。
【００４６】
オーバーハングを除去するために、上記第１工程における孔部Ｈ３を形成するときにマスクとして用いたレジスト２０を再びマスクとして用いて、オーバーハング部分のみをエッチングする。
ここで、オーバーハング部分のエッチングは、ウェットエッチングによって行うことが好ましい。例えば、ＢＨＦ（フッ化アンモニウム含有フッ酸）などを用いて、オーバーハング部分の酸化膜（絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４）をウェットエッチングする。ここで、エッチングレートは、例えば１２００［Å／ｍｉｎ］とする。なお、オーバーハング部分のエッチングは、ドライエッチングによって行ってもよい。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）又はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）などによるドライエッチングによって、オーバーハング部分の酸化膜を除去する。
【００４７】
図４は、オーバーハング部分の酸化膜（絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４）を除去した状態を示す断面図である。図４に示すように、オーバーハング部分のみが除去されたので、孔部Ｈ３の側壁全体が１つの垂直面となる。
次いで、剥離液によりレジスト２０を剥離する。図５はレジスト２０を剥離した状態を示す断面図である。これらにより、オーバーハング部分を除去する第２工程が終了する。次いで、以下の第３工程を行う。
【００４８】
（第３工程）
第３工程は、電極パッド１６上並びに、開口部Ｈ１，Ｈ２及び孔部Ｈ３からなる孔の内壁に絶縁膜２２を形成する工程である。図６は第３工程の一例を示す図であり、パッシベーション膜１８と電極パッド１６の上方並びに孔部Ｈ３などの内壁及び底面に絶縁膜２２を形成した状態を示す断面図である。絶縁膜２２は、電流リークの発生、酸素及び水分等による浸食等を防止するために設けるものである。そして、絶縁膜２２は、例えばＳｉＯ２膜からなるものとする。絶縁膜２２は、ＰＥ−ＣＶＥ又はオゾンプラズマを用いたオゾンＣＶＤ等の化学気相成長法を用いて形成する。これらにより絶縁膜２２を形成する第３工程が終了する。次いで、以下の第４工程を行う。
【００４９】
（第４工程）
第４工程は、基板１０の上方から基板１０の表面全体に対して異方性エッチングを施し、基板１０に対してほぼ平行な面に形成された絶縁膜２２を除去して電極パッド１６を露出させる工程である。
この工程は、電極パッド１６の上方に形成されている絶縁膜２２を除去して電極パッド１６の一部を露出させるものである。なお、ここで、絶縁層２２に対して施す異方性エッチングは、ＲＩＥ等のドライエッチングを用いることが好適である。異方性エッチングをドライエッチングによって行うことで、エッチングの選択比を良好に確保することができる。
【００５０】
図７は、絶縁層２２に対して異方性エッチングを施した後の状態を示す断面図である。ＲＩＥ等によるドライエッチング（異方性）はレジストが塗布されていない半導体基板の全面に対して行われる。
ドライエッチングにより半導体基板に入射する反応性ガスは基板１０の表面（又は、絶縁膜１２、層間絶縁膜１４、パッシベーション膜１８等の接合面）に対してほぼ垂直に入射するため、反応性ガスの入射方向におけるエッチングが促進される。よって、基板１０の表面（又は、絶縁膜１２、層間絶縁膜１４、パッシベーション膜１８等の接合面）に対してほぼ平行な面に形成された絶縁層２２が多くエッチングされることになる。
【００５１】
その結果、図７に示すように、パッシベーション膜１８及び電極パッド１６の上面にあった絶縁層２２が除去されて、電極パッド１６の一部が露出するとともに、孔部Ｈ３の底面にあった絶縁膜２２も除去される。また、図７の領域Ｂにおいては、層間絶縁膜１４の上の絶縁膜２２が異方性エッチングによって除去されているが、基板１０のシリコンの上には絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４が残っているので、基板１０のシリコンが孔部Ｈ３に露出することはない。
したがって、本実施形態によれば、異方性エッチングによって基板１０のシリコンが露出してしまうことを防ぐことがことができ、リークの発生を防止することができる。これらにより、異方性エッチングにより電極パッド１６の一部を露出させる第４工程が終了する。次いで以下の第５工程を行う。
【００５２】
（第５工程）
第５工程は、開口部Ｈ１，Ｈ２及び孔部Ｈ３からなる孔の内部、並びに第４工程で露出した電極パッド１６をメッキして接続部２６を形成する工程である。
メッキの前処理として、孔部Ｈ３の底面、絶縁膜２２の内壁及び上部、並びにパッシベーション膜１８の上に下地膜２４を形成する工程が行われる。下地膜２４は、バリア層（バリヤメタル）及びシード層（シード電極）からなる。まずバリア層を形成し、その後、バリア層上にシード層を形成することで下地膜２４が成膜される。ここで、バリア層は、例えばＴｉＷあるいはＴｉＮから形成され、シード層はＣｕ、Ａｕ又はＰｔのいずれかから形成される。これらは、例えばＩＭＰ（イオンメタルプラズマ）法、又は、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等のＰＶＤ（Phisical Vapor Deposition）法、又はＣＶＤ法を用いて形成される。例えば、バリア層は膜厚０．１μｍ程度のＴｉＷ、シード層は膜厚は０．４μｍ程度のＣｕとすることが好ましい。
【００５３】
下地膜２４の形成が終了すると、次に、電気化学プレーティング （ＥＣＰ）法を用いて、下地膜２４の内部、すなわち開口部Ｈ１，Ｈ２及び孔部Ｈ３からなる孔の内部と、電極パッド１６及びパッシベーション膜１８の上部に、メッキ処理を施す。これにより、孔部Ｈ３内部等を銅で埋め込むとともに、電極パッド１６上に突出した形状の、接続部２６を形成する。図８は、接続部２６を形成した状態を示す断面図である。このようにして、接続パッド１６と電気的に接続され、基板１０の表面側の外部電極となる接続部２６が形成される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、第１工程における穿孔で用いたレジスト２０を、第２工程におけるオーバーハング部分を除去するときのマスクとしても使用するので、第４工程において異方性エッチングをおこなっても基板１０のシリコンが露出せず、第４工程における異方性エッチングによる絶縁膜２２のエッチバックが可能となる。
【００５５】
これにより、本実施形態によれば、第３工程及び第４工程においてレジストパターニングプロセスが不要となるので、孔の中にレジスト残渣などの不純物が入ることによる不具合の発生を低減することができる。また、本実施形態によれば、フォトリソ工程を低減することができるので、製造コストの削減及びスループットの向上を実現することができる。
【００５６】
以上説明した実施形態に示した工程を経て製造された半導体装置は、例えば基板１０の裏面（底面）側を研磨して削り、接続部２６の底端部を基板１０の中から露出させることで、接続部２６を貫通電極とすることができる。また、露出した接続部２６と電気的に接続された電極が形成される。そして、貫通電極とした接続部２６を有する基板１０を少なくとも１つ含む複数の半導体装置を積層し、接続部２６と電極によって半導体装置間を配線接続する。これにより、高密度実装が可能であって、配線接続の信頼性が高く、製造コストを低減化することができる三次元実装型（スタックド型）の半導体装置が製造される。
【００５７】
なお、半導体装置を積層するには、上下に配置された半導体装置の電極を、ハンダ等のロウ材によって電気的な導通を取りつつ、接合するようにしてもよい。また、半導体装置を接合するためだけの接着材を用いてもよい。この接着剤は、液状又はゲル状の接着剤であってもよいし、シート状の接着シートであってもよい。接着剤は、エポキシ樹脂を主な材料とするものであってもよく、絶縁性のものであってもよい。
【００５８】
また、接着剤により半導体装置同士を接合するだけではなく、電気的な導通を取る場合には、導電性物質を含んだ接着剤を用いてもよい。この導電性物質は、例えば、ロウ材、ハンダ等の粒子で構成され、それらが接着材料中に分散している。こうすることで、被接続体同士の接合時に、その粒子が接合のロウとして働き、接合性をさらに著しく向上することができる。
【００５９】
接着剤は、導電粒子が分散された異方性導電接着剤（ＡＣＡ）、例えば異方性導電膜（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）であってもよい。異方性導電接着剤は、バインダに導電粒子（フィラー）が分散されたもので、分散剤が添加される場合もある。異方性導電接着剤のバインダとして、熱硬化性の接着剤が使用されることが多い。その場合には、配線パターンと電極との間に、導電粒子が介在して両者間の電気的な接続が図られる。
【００６０】
また、半導体装置に形成された電極間の電気的な接続には、Ａｕ−Ａｕ、Ａｕ−Ｓｎ、ハンダ等による金属接合を適用してもよい。例えば、電極にこれらの材料を設け、熱のみ、超音波振動のみ、又は超音波振動及び熱等を印加して両者を接合する。両者が接合されると、振動や熱によって電極に設けられた材料が拡散して金属接合が形成される。
【００６１】
以上のように積層されて形成される三次元実装型の半導体装置の最も下（又は最も上）に位置する半導体装置の電極には、外部端子が設けられる。この外部端子はハンダ又は金属等で形成することができるが、必ずしもこれらに制限される訳ではなく、導電性の部材で形成すればよい。また、ハンダボールは必ずしも必要ではなく、半導体装置を基板上に実装して、半導体モジュールを構成してもよい。さらに、ハンダボールを形成せず、マザーボード実装時にマザーボード側に塗布されるハンダクリームを利用し、その溶融時の表面張力で電気的接続部を形成してもよい。
【００６２】
（ハードマスクを用いた方法）
次に、上記実施形態の効果を説明するために、基板１０に孔部Ｈ３を穿孔するとき、レジスト２０によるマスクではなく、ＳｉＯ２などからなるハードマスクを用いる例（以下、対比例という）について説明する。
【００６３】
上記実施形態において図１に示す開口部Ｈ１、Ｈ２を形成する工程は、本対比例においても同様に行う。開口部Ｈ１、Ｈ２を形成した後、図９（ａ）に示すように、層間絶縁膜１４、電極パッド１６及び電極パッド１６の上方のパッシベーション膜１８上にＳｉＯ２などからなるハードマスク３０を形成する。このハードマスク３０は、上記実施形態のレジスト２０に対応するものである。
【００６４】
次いで、ハードマスク３０について所定の形状にパターニングし、そのハードマスク３０をマスクとしてドライエッチングすることで、層間絶縁膜１４及び絶縁膜１２の一部をエッチングして、図９（ｂ）に示すように、基板１０を露出させる。
【００６５】
次いで、ハードマスク３０をマスクとして、図１０に示すように、基板１０を高速ドライエッチングで穿孔する。図１０は、基板１０を穿孔して孔部Ｈ３を形成した状態を示す断面図である。図１０に示すように、孔部Ｈ３の側壁の領域Ｃには、垂直な側壁からの凸部であるオーバーハング部分が形成されている。オーバーハング部分の凸部は、例えば孔部Ｈ３の側壁から２．５μｍ〜３．０μｍ程度だけ凸出したものである。このオーバーハング部分は、ハードマスク３０をマスクとして基板１０のシリコンをドライエッチングしたときに、ドライエッチングガスが絶縁膜１２の下に入り込んで、その部分のシリコン（基板１０）がエッチングされることによって生じてしまうものである。
【００６６】
このオーバーハングを残したままとすると、上記実施形態でも述べたように、リークがおきてしまうとともに、断線が生じてしまう。そこで、オーバーハング部分のみを除去する必要がある。オーバーハングを除去するためには、孔部Ｈ３を形成するときに用いたハードマスク３０を除去する工程が必要となる。図１１はハードマスク３０とオーバーハングを除去した状態を示す断面図である。
【００６７】
次いで、電極パッド１６上並びに、開口部Ｈ１，Ｈ２及び孔部Ｈ３からなる孔の内壁に絶縁膜２２を形成する。図１２は絶縁膜２２を形成した状態を示す断面図である。
【００６８】
次いで、基板１０の上方から基板１０の表面全体に対して異方性エッチングを施し、基板１０に対してほぼ平行な面に形成された絶縁膜２２を除去して電極パッド１６を露出させる。図１３は、絶縁層２２に対して異方性エッチングを施した後の状態を示す断面図である。この異方性エッチングの結果、図１３に示すように、パッシベーション膜１８及び電極パッド１６の上面にあった絶縁層２２が除去されて、電極パッド１６の一部が露出するとともに、孔部Ｈ３の底面にあった絶縁膜２２も除去される。
【００６９】
また、図１３の領域Ｄにおいては、基板１０の上面にあった絶縁層２２がエッチングされることで、基板１０（シリコン）が孔部Ｈ３に露出している。このように基板１０のシリコンが剥き出しになってしまうと、その剥き出し部分において断線などが生じてしまい、図８に示すような上記実施形態の下地膜２４及び接続部２６を正常に形成することができない。
【００７０】
一方、上記の本発明に係る実施形態によれば、図７の領域Ｂに示すように、層間絶縁膜１４の上の絶縁膜２２が異方性エッチングによって除去されているが、基板１０のシリコンの上には絶縁膜１２及び層間絶縁膜１４が残っているので、基板１０のシリコンが孔部Ｈ３に露出することはない。
【００７１】
したがって、本発明に係る実施形態によれば、第１工程における穿孔で用いたレジスト２０を、第２工程におけるオーバーハング部分を除去するときのマスクとして使用するので、第４工程における異方性エッチングによる絶縁膜２２のエッチバックが可能となる。これにより、本発明に係る実施形態によれば、第３工程及び第４工程においてレジストパターニングプロセスが不要となるので、孔の中にレジスト残渣などの不純物が入ることによる不具合の発生を低減することができる。また、本発明によれば、フォトリソ工程を低減することができるので、製造コストの削減及びスループットの向上を実現することができる。
【００７２】
（電子機器等）
上記実施形態の製造方法を用いて製造された半導体装置を備えた回路基板及び電子機器の例について説明する。
図１４は本発明の一実施形態による回路基板の概略構成を示す斜視図である。図１４に示すように、本発明の一実施形態による半導体装置の製造方法により製造された半導体装置１０１が回路基板１００上に搭載されている。回路基板１００には例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板１００には例えば銅等からなる配線パターンが所望の回路となるように形成されており、それらの配線パターンと半導体装置１０１の配線パターンとが機械的に接続され、又は、上述した異方性導電膜を用いて電気的な導通がとられている。
【００７３】
また、本発明の実施形態による半導体装置を有する電子機器として、図１５にはノート型パーソナルコンピュータ２００、図１６には携帯電話３００を示す。半導体装置又は上記の回路基板は各電子機器の筐体内部に配置される。
【００７４】
また、電子機器は、上記のノート型コンピュータ及び携帯電話に限られる訳ではなく、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）及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又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等の電子機器に適用することが可能である。
【００７５】
なお、上述した実施形態の「半導体チップ」を「電子素子」に置き換えて、電子部品を製造することもできる。このような電子素子を使用して製造される電子部品として、例えば、光素子、抵抗器、コンデンサ、コイル、発振器、フィルタ、温度センサ、サーミスタ、バリスタ、ボリューム又はヒューズなどを挙げることができる。
【００７６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、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り、実施形態で挙げた具体的な材料や層構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図２】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図３】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図５】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図６】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図７】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図８】実施形態に係る半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図９】他の方法での半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図１０】他の方法での半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図１１】他の方法での半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図１２】他の方法での半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図１３】他の方法での半導体基板製造工程の一例を示す工程図である。
【図１４】実施形態に係る回路基板の概略構成を示す斜視図である。
【図１５】実施形態に係る電子機器の一例を示す図である。
【図１６】実施形態に係る電子機器の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０  基板（シリコン）、１２  絶縁膜（酸化膜）、１４  層間絶縁膜、１６電極パッド（電極）、２０  レジスト、２２  絶縁膜、２４  下地膜、２６  接続部、３０  ハードマスク、Ｈ１  開口部、Ｈ２  開口部、Ｈ３  孔部（孔）
【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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【図１６】
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