(57)【要約】【課題】  不良の発生が少なく、しかも、迅速かつ簡易に貫通配線を形成できる半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】  半導体基板１の表面に、第１貫通穴８ａを有する第１マスク部材８と、第２貫通穴９ａを有する第２マスク部材９とを順次積層する。第１貫通穴８ａの内側面と、第２貫通穴９ａの内側面との間に段部を有する。第１貫通穴８ａおよび第２貫通穴９ａを通して、半導体基板１の表面に非貫通穴３を形成し、この非貫通穴３の内側面と、第１貫通穴８ａの内側面と、第２貫通穴９ａの内側面とに、絶縁膜４を形成するための樹脂材料を塗布する。樹脂材料の液溜が段部に形成されるので、この段部に近接する非貫通穴３の開口近傍に、従来のような絶縁膜４の途切れが生じることを防止できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の主面上に、貫通穴を有するマスクを形成する工程と、
上記マスクの貫通穴を通して、上記基板に、上記主面の略鉛直方向に向かう非貫通穴を形成する工程と、
少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面に、絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも上記基板の非貫通穴の内側に、導電体を形成する工程と、
上記マスクを除去する工程と
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
上記マスクの貫通穴の内側面に、段部が形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記マスクの貫通穴は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記段部の輪郭の少なくとも一部が、上記貫通穴の開口の輪郭よりも内側に位置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
上記マスクの貫通穴の内側面に、複数の上記段部が形成されており、
上記複数の段部は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記基板から遠い程、輪郭が外側に位置することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体装置の製造方法において、
上記マスクの複数の段部の少なくとも１つは、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記マスクの貫通穴の中心から遠ざかる方向に延びる切り欠きを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記マスクは複数の膜で形成されており、
上記複数の膜が互いに隣り合う境界に、上記複数の段部が各々形成されている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に記載の半導体装置の製造方法において、
少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面および上記マスクの貫通穴の内側面に形成された絶縁膜を、上記基板の主面の法線方向に向く力が作用する状態で固化する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板の主面上に、貫通穴を有する電極パッドと、この電極パッド上に位置して上記電極パッドの貫通穴に連なる貫通穴を有するマスクとを形成する工程と、
上記マスクの貫通穴および上記電極パッドの貫通穴を通して、上記基板に非貫通穴を形成する工程と、
上記基板の非貫通穴の内側面と、上記電極パッドの貫通穴の内側面とに絶縁膜を形成する工程と、
上記基板の非貫通穴の内側および上記電極パッドの貫通穴の内側に、導電体を形成する工程と、
上記マスクを除去する工程と
を備えることを特徴とす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、貫通配線を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯情報機器に代表される電子機器の小形化および軽量化の要求に伴って、半導体装置の小形化および高密度化が図られている。この目的のために、複数の半導体装置を積層した積層型半導体モジュールが提案されている。
【０００３】
上記積層型半導体モジュールとしては、図１２Ａの断面図に示すようなものがある。図１２Ｂは、図１２Ａの半導体モジュール１２４の一部を示す斜視図である。この半導体モジュール１２４は、半導体基板１０１に素子が形成されてなる複数の半導体装置１２２を、配線基板１２３上に積み重ねて形成している。上記配線基板１２３および複数の半導体装置１２２，１２２，・・・は、バンプ１１７で互いに電気的に接続している。上記各半導体装置１２２は、上記半導体基板１０１を貫通する導電体からなる貫通配線１１１を備え、この貫通配線１１１は、側壁絶縁膜１０４によって上記半導体基板１０１と絶縁されて、上記半導体基板１０１の表面配線と裏面配線とを接続している。
【０００４】
上記貫通配線１１１を形成する方法としては、従来、以下のようなものが提案されている（例えば特許文献１：特開平１０−２２３８３３号公報参照）。まず、半導体基板１０１の表面に非貫通穴を形成し、この非貫通穴の内側面に絶縁膜を形成する。次に、上記絶縁膜が形成された非貫通穴の内側に導電性ペーストを充填し、この導電性ペーストを焼結等によって硬化して、導電体を形成する。その後、上記半導体基板１０１の裏面を研磨などにより後退させて、上記導電体を上記半導体基板１０１の裏面側に露出させる。
【０００５】
上記非貫通穴の内側面の絶縁膜は、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜であり、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition；化学蒸着法）によって成膜している。
【０００６】
また、他の従来技術では、非貫通穴の内側面に絶縁膜を形成する方法として、ポリイミドなどの絶縁性樹脂を上記非貫通穴に充填した後、この非貫通穴の中心近傍に相当する上記絶縁性樹脂の部分を、レーザやＲＩＥ（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング）等で除去する方法が開示されている（例えば特許文献２：特開２００２−５０７３８号公報参照）。
【０００７】
しかしながら、上記ＣＶＤで絶縁膜を形成する方法は、絶縁膜の成膜速度が遅いという問題がある。また、上記非貫通穴に充填した絶縁性樹脂の中心部分を除去する方法は、レーザで上記中心部分を除去する場合は、上記非貫通穴の数だけレーザ照射を行なう必要があり、手間がかかるという問題がある。また、ＲＩＥで上記絶縁性樹脂の中心部分を除去する場合は、上記絶縁性樹脂の材料に対して選択比の大きい銅や白金などの金属でエッチングマスクを形成する必要があり、コスト上昇を招くという問題がある。
【０００８】
このような問題を防止するため、固化後に非貫通穴が完全に埋まらない程度の量の絶縁性樹脂材料を、印刷法等で非貫通穴の内側面に配置する方法が考えられる。この方法によれば、上記樹脂の固化後に中心部分の除去を行うことなく、導電体を形成する工程を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、上記絶縁性樹脂材料を印刷法等で配置する方法は、絶縁膜の形成が不良になり易いという問題がある。例えば、図１３Ａに示すように、半導体基板１０１の表面に略正方形の開口を有すると共にテーパ形状を有する非貫通穴１０３の内側面に、絶縁性樹脂材料を印刷法で配置した場合、固化後の絶縁性樹脂１１０が非貫通穴１０３の開口よりも底側に形成されることがある。図１３Ｂは、上記絶縁性樹脂１１０を抜き出して示した斜視図である。上記絶縁性樹脂１１０の表面は、上記非貫通穴３の底の略中央に相当する部分が最も低く、この部分から上記非貫通穴３の側壁に近づくにつれて高くなる。上記絶縁性樹脂１１０の表面が側壁に接する位置は、上記側壁と側壁とが互いに接する谷において、最も高くなる。このような形状の絶縁性樹脂１１０が形成された非貫通穴１０３の内側に導電体を形成すると、この導電体は、上記非貫通穴１０３の開口近傍で半導体基板１０１に接することになる。このような導電体を貫通配線として用いると、この貫通配線から半導体基板１０１にリーク電流が流れるという問題がある。つまり、印刷法等で絶縁性樹脂を形成する方法は、貫通配線の形成が不良になる場合が多いという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２２３８３３号公報
【特許文献２】特開２００２−５０７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、不良の発生が少なく、しかも、迅速かつ簡易に貫通配線を形成できる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の半導体装置の製造方法は、
基板の主面上に、貫通穴を有するマスクを形成する工程と、
上記マスクの貫通穴を通して、上記基板に、上記主面の略鉛直方向に向かう非貫通穴を形成する工程と、
少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面に、絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも上記基板の非貫通穴の内側に、導電体を形成する工程と、
上記マスクを除去する工程と
を備えることを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、上記基板の主面上に、貫通穴を有するマスクを形成し、このマスクの貫通穴を通して、上記基板に、上記主面の略鉛直方向に向かう非貫通穴を形成する。少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面に、絶縁膜を形成する。この絶縁膜は、上記マスクの存在により、上記基板の非貫通穴の内側面に、途切れや欠け等の不良を殆ど生じることなく形成される。例えば、上記マスクをフォトレジスト等の樹脂で形成し、上記絶縁膜を絶縁性樹脂で形成する場合、上記マスクの上記絶縁性樹脂に対する濡れ性によって、絶縁膜が、上記マスクに近接する非貫通穴の開口近傍から、上記非貫通穴の底に亘って、途切れ等を生じることなく概略均一な厚さに配置される。上記絶縁膜を形成した後、少なくとも上記基板の非貫通穴の内側に導電体を形成する。そして、上記マスクを除去する。上記マスクの上方に絶縁膜および導電体の部分が位置する場合は、この絶縁膜および導電体の部分も上記マスクと共に除去される。こうして、上記基板の非貫通穴の内側に、上記絶縁膜によって基板と確実に絶縁された導電体を得ることができる。上記導電体を用いることにより、基板に対するリーク電流が生じない良好な特性の貫通配線を得ることができる。
【００１３】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記マスクの貫通穴の内側面に、段部が形成されている。
【００１４】
上記実施形態によれば、上記マスクの貫通穴の内側面に形成された段部の存在により、上記貫通穴の内側面において、上記絶縁膜の途切れや欠け等の不良の発生が防止される。例えば、上記絶縁膜を絶縁性樹脂で形成する場合、上記マスクの段部に上記絶縁性樹脂が集まるので、上記貫通穴の内側面において、上記マスクに隣接する開口近傍から底に亘って、概略均一な厚みを有するように上記絶縁性樹脂を配置できる。したがって、概略均一な厚みの絶縁層を得ることができる。
【００１５】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記マスクの貫通穴は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記段部の輪郭の少なくとも一部が、上記貫通穴の開口の輪郭よりも内側に位置する。
【００１６】
上記実施形態によれば、上記マスクの貫通穴は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記段部の輪郭の少なくとも一部が、上記貫通穴の開口の輪郭よりも内側に位置する。これにより、上記マスクの貫通穴の段部に、上記絶縁膜の材料を効果的に集めることができるので、上記マスクに近接する上記基板の非貫通穴の開口近傍において、絶縁膜の途切れ等の不良の発生を効果的に防止することができる。
【００１７】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記マスクの貫通穴の内側面に、複数の上記段部が形成されており、
上記複数の段部は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記基板から遠い程、輪郭が外側に位置する。
【００１８】
上記実施形態によれば、上記マスクの貫通穴の内側面に、複数の段部が形成されており、この複数の段部は、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記基板から遠い程、輪郭が外側に位置する。したがって、上記複数の段部に保持される絶縁膜の材料が増大するので、上記基板の非貫通穴の内側面に形成する絶縁膜の途切れ等を、効果的に防止できる。
【００１９】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記マスクの複数の段部の少なくとも１つは、上記マスクに関して上記基板と反対側から見て、上記マスクの貫通穴の中心から遠ざかる方向に延びる切り欠きを有する。
【００２０】
上記実施形態によれば、上記切り欠きを有する段部に集まる絶縁膜の材料が増大する。したがって、上記基板の非貫通穴の内側面に形成する絶縁膜の途切れ等を、効果的に防止できる。
【００２１】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、上記マスクは複数の膜で形成されており、
上記複数の膜が互いに隣り合う境界に、上記複数の段部が各々形成されている。
【００２２】
上記実施形態によれば、例えば、互いに異なる寸法の開口を有する複数の膜を順次積層して上記マスクを形成することにより、上記複数の膜が互いに隣り合う境界に、複数の段部を容易に形成できる。このマスクの貫通穴を通して基板に非貫通穴を形成し、この非貫通穴の内側面に絶縁膜を形成することにより、不良が殆ど無い絶縁膜を簡易に得ることができる。
【００２３】
一実施形態の半導体装置の製造方法は、少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面および上記マスクの貫通穴の内側面に形成された絶縁膜を、上記基板の主面の法線方向に向く力が作用する状態で固化する工程を備える。
【００２４】
上記実施形態によれば、上記絶縁膜を、上記基板の主面の法線方向に向く力が作用する状態で固化することによって、上記基板の非貫通穴の底に偏ることなく、上記基板の非貫通穴の底から開口に亘って略均一に形成することができる。なお、「絶縁膜を固化する」とは、絶縁膜を形成するために流動性を有する材料を用いた場合において、上記非貫通穴に配置された後に流動性を失うことをいう。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板の主面上に、貫通穴を有する電極パッドと、この電極パッド上に位置して上記電極パッドの貫通穴に連なる貫通穴を有するマスクとを形成する工程と、
上記マスクの貫通穴および上記電極パッドの貫通穴を通して、上記基板に非貫通穴を形成する工程と、
上記基板の非貫通穴の内側面と、上記電極パッドの貫通穴の内側面とに絶縁膜を形成する工程と、
上記基板の非貫通穴の内側および上記電極パッドの貫通穴の内側に、導電体を形成する工程と、
上記マスクを除去する工程と
を備えることを特徴としている。
【００２６】
上記構成によれば、上記基板の主面上に、貫通穴を有する電極パッドと、この電極パッドの貫通穴に連なる貫通穴を有するマスクとを形成する。このマスクは、上記電極パッド上のみに形成してもよく、また、上記基板の主面と電極パッドとの両方の上に形成してもよい。なお、上記マスクの貫通穴の形成後に、上記電極パッドに貫通穴を形成してもよい。上記マスクの貫通穴および上記電極パッドの貫通穴を通して、上記基板に非貫通穴を形成する。続いて、上記基板の非貫通穴の内側面と、上記電極パッドの貫通穴の内側面とに絶縁膜を形成する。この絶縁膜は、上記マスクの存在により、上記基板の非貫通穴の内側面に、途切れや欠け等の不良を殆ど生じることなく形成される。上記絶縁膜を形成した後、上記基板の非貫通穴の内側および上記電極パッドの貫通穴の内側に、導電体を形成する。この後、上記マスクを除去する。上記マスク上に、絶縁膜および導電体の部分が位置する場合、上記マスクを除去することによって、上記絶縁膜および導電体の部分も除去される。こうして、上記基板の非貫通穴の内側に、上記絶縁膜によって基板と確実に絶縁された導電体を得ることができる。上記導電体を用いることにより、基板に対するリーク電流が生じない良好な特性の貫通配線を得ることができる。
【００２７】
また、上記マスク上に、絶縁膜および導電体の部分が位置する場合、上記マスクを除去することによって、上記絶縁膜および導電体の部分も除去されるので、上記導電体の上記基板の主面側の端を、上記電極パッドの表面と略同じ高さにできる。したがって、上記導電体の端と上記電極パッドとを、キャップ配線等で接続する場合、このキャップ配線に生じる段差を少なくして、上記キャップ配線の断線を効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法は、基板の主面上に、貫通穴を有するマスクを形成する工程と、上記マスクの貫通穴を通して、上記基板に、上記主面の略鉛直方向に向かう非貫通穴を形成する工程と、少なくとも上記基板の非貫通穴の内側面および上記マスクの貫通穴の内側面に、絶縁膜を形成する工程と、少なくとも上記基板の非貫通穴の内側に、導電体を形成する工程と、上記マスクを除去する工程とを備えるので、上記マスクの存在により、上記基板の非貫通穴の内側面に、途切れや欠け等の不良が殆ど無い絶縁膜を形成できる。したがって、上記導電体を上記基板に接することなく形成することができるので、上記導電体を用いることにより、基板に対するリーク電流が生じない良好な特性の貫通配線を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の半導体装置の製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３０】
図１Ａ，ＢおよびＣは、本発明の実施形態の半導体装置の製造方法により、半導体装置を製造する工程を示す図である。
【００３１】
図１Ａは、シリコンからなる半導体基板１上に、Ａｌからなる電極パッド５と、シリコン酸化物からなる表面絶縁膜２と、上記電極パッド５および表面絶縁膜２上に位置する第１マスク部材８とを形成した様子を示す図である。上記半導体基板１上には、図示しない素子が形成されている。上記電極パッド５および上記第１マスク部材８には、互いに連通する貫通穴５ａ，８ａが各々形成されている。
【００３２】
上記第１マスク部材８は、フォトレジストをスピンコート法によって塗布し、塗布、露光、プリベーク、現像、ポストベークの工程を経て、図２Ａに示すような正方形の貫通穴（以下、第１貫通穴という）８ａを所定位置に有するように形成する。上記第１マスク部材８は約１０μｍの厚さを有し、上記貫通穴の開口の１辺は、約８０μｍである。
【００３３】
続いて、図１Ｂに示すように、上記第１マスク部材８の上に、約１０μｍの厚さを有する第２マスク部材９を形成する。この第２マスク部材９は、上記第１マスク部材８の貫通穴８ａに連なる貫通穴（以下、第２貫通穴という）９ａを有し、この第２貫通穴９ａの輪郭は、平面において、上記貫通穴８ａの輪郭よりも外側に位置する。すなわち、平面において、上記第２貫通穴９ａの開口の内側に、上記第１貫通穴８ａの開口が位置する。上記第１マスク部材８および第２マスク部材９によって本発明のマスクを構成し、上記第１貫通穴８ａと第２貫通穴９ａとで本発明のマスクの貫通穴を構成している。上記第２貫通穴９ａの開口の内側に、上記第１貫通穴８ａの開口が位置することによって、貫通穴の内側面に段部を形成している。上記第２貫通穴９ａは、図２Ｂの斜視図に示すように、平面において、略正方形の各辺の中央部近傍に正三角形の切り込み１３を設けたような形状をしている。すなわち、上記第２貫通穴９ａの中心から遠ざかる方向に延びる切り欠きを有する。上記第２貫通穴９ａの寸法は、上記正方形の辺に相当する部分の長さが１００μｍであり、上記正三角形の辺に相当する部分の長さが３０μｍである。上記第２マスク部材９は、フォトレジストをスピンコート法によって塗布し、塗布、露光、プリベーク、現像、ポストベークの工程を経て、所定位置に上記第２貫通穴９ａを形成する。
【００３４】
この後、図１Ｃに示すように、上記第１および第２マスク部材８，９の第１および第２貫通穴９ａ，８ａを通して、上記半導体基板１の主面（表面）に、この主面の鉛直方向に向かう非貫通穴３を形成する。この非貫通穴はＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により形成し、１辺が約８０μｍの略正方形の開口と、１辺が約６５μｍの略正方形の底面と、約１１０μｍの深さとを有する四角錐台形状を有する。上記ＲＩＥを行う際、上記第１マスク部材８および第２マスク部材９の表面も僅かにエッチングされる。特に、上記第１および第２貫通穴８ａ，９ａの開口近傍では、この開口に連なる上側面および側面からエッチングが進むので、上記上側面と側面とを接続する部分は丸みを帯びる。上記ＲＩＥは、エッチングガスとしてＳＦ６を用いると共に、側壁にエッチング保護膜を形成するために、デポジションガスとしてＯ２を混入するのが好ましい。なお、Ｏ２の代わりに、ＣＦ４やＣ４Ｆ８等のフッ化炭素ガスをデポジションガスとして用いてもよい。
【００３５】
図３Ａ，ＢおよびＣは、図１Ｃに続いて、非貫通穴３の内部に樹脂材料１０で絶縁膜４を形成する工程を示す断面図である。
【００３６】
図１Ｃに続いて、図３Ａに示すように、印刷法によって、非貫通穴３の内部に樹脂材料１０を塗布する。印刷に用いたメタルマスク（図示せず）の開口の形状は、１辺が１３０μｍの正方形である。上記樹脂材料１０は、未硬化のエポキシに希釈剤を加えたものである。上記希釈剤は、樹脂材料１０の硬化後の体積に対して３〜５倍に相当する体積だけ加えた。
【００３７】
次に、図３Ｂに示すように、上記半導体基板１の上下方向の向きを逆にして、上記樹脂材料１０に、図３Ａまでの工程におけるのとは逆向きの重力を作用させる。この状態で、上記樹脂材料１０を９０℃で乾燥し、さらに、１３０℃から１５０℃の温度で約１時間に亘ってステップキュアする。これにより、上記希釈剤が揮発して、樹脂材料１０の体積が減少して膜状に硬化して、絶縁膜４が形成される。上記樹脂材料１０に、上記逆向きの重力を作用させることにより、上記基板の非貫通穴３の底に溜まっていた樹脂材料１０ａが非貫通穴３の開口側に移動するので、上記非貫通穴３の底付近の絶縁膜４の厚みの増大を防止し、上記非貫通穴３の開口近傍に形成される絶縁膜４の厚みの減少を防止することができる。したがって、上記非貫通穴３の内側に形成する絶縁膜４を、この非貫通穴３の内側に亘って概略均一の厚みに形成することができる。
【００３８】
また、上記第１貫通穴８ａに連なる上側面、すなわち、貫通穴の段部が、上記第２貫通穴９ａの側面に接続する部分の近傍では、上記第１マスク部材８と第２マスク部材９とに対する樹脂材料１０の濡れ力によって、樹脂材料の液溜まり１０ｂが生じる。この液溜まり１０ｂによって、非貫通穴３の開口付近に位置する樹脂材料１０ｃに、マスク側に引き寄せられる方向の表面張力が働く。これによって、上記非貫通穴３の開口付近の樹脂材料１０ｃの厚みが減少することを防止できる。また、上記非貫通穴３の底に溜まった樹脂材料１０ａによって、樹脂材料が非貫通穴３の開口付近から底に向かって流動しても、上記液溜まり１０ｂから樹脂材料が供給されるので、上記非貫通穴３の開口近傍において樹脂材料１０が途切れてしまうのを防止できる。
【００３９】
また、上記第１および第２貫通穴８ａ，９ｂの開口の縁は、エッチングによって丸みを帯びているので、角を有するよりも、樹脂材料１０の表面張力が小さい。したがって、上記開口の縁で樹脂材料１０が途切れることを防止できる。
【００４０】
以上の工程により、図３Ｃに示すように、上記半導体基板１の非貫通穴３の内側に、この非貫通穴３の開口近傍において途切れ等の不良の無い絶縁膜４を形成することができる。
【００４１】
図４Ａ，ＢおよびＣは、上記マスクの貫通穴に樹脂材料が付着する様子を説明する平面図である。
【００４２】
図４Ａに示すように、平面において、第１貫通穴８ａの開口は、第２貫通穴９ａの開口の内側に位置する。上記第１貫通穴８ａの内側に樹脂材料１０が付着すると、図４Ｂに示すように、断面略正方形の第１貫通穴８ａの内側面を構成する４つの面の各々の接続部、つまり、隅部では、上記樹脂材料１０に生じる表面張力が小さいので、上記樹脂材料１０が付着する量が比較的多い。一方、上記第１貫通穴８ａの内側面の４つの隅部以外の部分では、表面張力により、上記樹脂材料１０が付着する量が比較的少ない。
【００４３】
上記第２貫通穴９ａでは、図４Ｃに示すように、この第２貫通穴９ａは平面において略正方形の各辺の中央部近傍に正三角形の切り込み１３を設けたような形状を有する。したがって、上記正方形の四隅と、上記切り込み１３の先端とに相当する部分の内側面に、比較的多くの樹脂材料１０が付着する。この部分に付着した樹脂材料１０が、この第２貫通穴９ａの内側面の他の部分に供給されるので、この第２貫通穴９ａの内側面では、樹脂材料１０の付着量が少なくなって途切れ等の不良が生じることが効果的に防止される。
【００４４】
図５は、図３Ｃに示した工程に続いて、上記非貫通穴３内に導電ペーストを印刷法によって充填し、乾燥、硬化させて導電体６を形成した状態を示す断面図である。上記導電ペーストは、約５μｍの直径を有する銀粒子と、バインダとしてのエポキシとを含む。また、上記導電ペーストは、グリコール系の希釈剤を含んでいるので、印刷後に例えば９０℃の温度の下で３０分間乾燥すると、上記導電ペーストの表面は、第２マスク部材９の表面の位置よりも低くなる。上記導電ペーストを乾燥させた後、１８０℃の温度の下で１時間保持して硬化させることにより、導電体６を形成した。
【００４５】
この後、図６Ａ，ＢおよびＣに示すように、第２マスク部材９および第１マスク部材８を除去する。
【００４６】
まず、図６Ａのように、半導体基板１の非貫通穴３を形成した側と反対側の面（裏面）を、保護シート３１を介して支持部材３２に貼り付ける。そして、上記半導体基板１の非貫通穴３を形成した側から、研磨によって、第２マスク部材９と、この第２マスク部材９に接する第１マスク部材８の一部を除去する。また、上記研磨によって、上記絶縁膜４および導電体６の部分であって、上記半導体基板１の主面から突出した部分の先端部分を除去する。これにより、図６Ｂに示すように、上記絶縁膜４および導電体６の先端を、上記半導体基板１の表面絶縁膜２の突出部と略同じ高さにした。このとき、上記絶縁膜４および導電体６の先端が、可能な限り、電極パッド５の表面の高さと略等しい高さになるまで研磨しておくことが好ましい。導電体６および絶縁膜４の先端が、上記電極パッド５から大きく突出していると、後述するキャップ配線１２によって電極パッド５と導電体６との導通を得た場合、このキャップ配線１２に段差が生じて、断線しやすくなるからである。
【００４７】
上記第２マスク部材９等を研磨で除去した後、上記第１マスク部材８の残りの部分を剥離して、図６Ｃに示すように、導電体６および絶縁膜４の先端と、電極パッド５の表面とを露出させる。
【００４８】
引き続いて、図７Ａ，ＢおよびＣに示すように、上記導電体６と電極パッド５を電気的に接続するキャップ配線１２を形成する工程を行う。
【００４９】
まず、図７Ａに示すように、上記半導体基板１の主面側に露出する各部を覆うように、スパッタでＡｌ膜３３を形成する。このとき、上記電極パッド５および導電体６もＡｌ膜３３で覆われる。
【００５０】
次に、図７Ｂに示すように、上記Ａｌ膜３３の表面に、上記電極パッド５の略全てに相当する領域を覆うように、Ａｌエッチングマスク３４を形成する。そして、Ａｌエッチャントにより、上記Ａｌエッチングマスク３４を配置していない領域のＡｌ膜３３をエッチングすることにより、図７Ｃに示すようなキャップ配線１２を形成する。なお、上記Ａｌエッチングマスク３４は除去しなくてもよい。
【００５１】
図８Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは、上記導電体６を用いて貫通配線１１を形成する工程を説明する図である。
【００５２】
まず、図８Ａに示すように、上記半導体基板１の主面側に、保護シート３６を介して支持部材３７を貼り付ける。
【００５３】
次に、図８Ｂに示すように、上記半導体基板１の裏面部分を研削する。このとき、導電体６が露出しないように、上記半導体基板１の厚さが１１０〜１２０μｍとなるように研削する。
【００５４】
引き続き、上記半導体基板１の裏面部分をＲＩＥによってエッチングし、図８Ｃに示すように、導電体６と絶縁膜４とを半導体基板１の裏面から突出させる。このとき、ＲＩＥに用いるエッチングガスは、半導体基板１を形成するシリコンと、絶縁膜４を形成するエポキシ樹脂材料との間で選択比が大きいものが好ましい。
【００５５】
次に、Ｏ２プラズマエッチングで半導体基板１の裏面から突出した絶縁膜４の部分を除去して、図８Ｄに示すように導電体６を露出させて、貫通配線１１が完成する。
【００５６】
図９Ａ，ＢおよびＣは、上記半導体基板１の裏面に裏面配線１５を形成し、バンプ１７を形成する工程を説明する断面図である。
【００５７】
まず、上記貫通配線１１が形成された半導体基板１の裏面を、図９Ａに示すように裏面絶縁膜１６で被覆する。この裏面絶縁膜１６はポリイミドからなり、上記半導体基板１の裏面に材料を配置し、露光、現像することにより、上記貫通配線１１の先端部分以外の部分を覆う形状に形成する。
【００５８】
次に、銅メッキにより、上記裏面絶縁膜１６の表面に、上記貫通配線１１の先端部分に接続する裏面配線１５を形成し、図９Ｂに示すように、上記裏面配線１５の表面の一部と裏面絶縁膜１６の表面に、ポリイミドからなる裏面保護膜１８を形成する。これにより、上記裏面保護膜１８の所定位置に形成した開口から、裏面配線１５が露出する。
【００５９】
続いて、図９Ｃに示すように、ＳｎＡｇＣｕ合金からなるはんだボールを、上記裏面保護膜１８の開口から一部が露出した裏面配線１５に配置し、リフローして、バンプ１７を形成する。
【００６０】
以上の工程を行った後、上記半導体基板１の表面の保護シート３６を除去し、上記半導体基板１をダイシングして、図１０に示すような半導体装置２２が完成する。また、上記半導体装置２２と同様の工程で複数の半導体装置を製造し、この複数の半導体装置を積層し、バンプ１７で互いに接続することにより、半導体モジュールを得ることができる。この半導体モジュールは、図１２Ａで示した従来の半導体モジュール１２４と同様の外観を有するが、本実施形態の半導体装置を用いることにより、半導体基板１に対する貫通配線１１からのリーク電流を効果的に防止することができるので、従来の半導体モジュール１２４よりも、高い信頼性を有する。
【００６１】
図１１Ａ乃至Ｆは、本発明の他の実施形態の半導体装置の製造方法において、マスクの貫通穴が有する形状を示す平面図である。半導体基板の非貫通穴の内側面に絶縁膜を形成する際に、平面において図１１Ａ乃至Ｆに示すような形状を有するマスクの貫通穴を用いることにより、上記絶縁膜の不良を効果的に防止することができる。
【００６２】
図１１Ａ乃至Ｅのマスクの貫通穴は、図１Ｂに示した実施形態のマスクと同様に、マスクを２層のマスク部材で形成し、この２層の各マスク部材に、互いに連通する第１貫通穴と第２貫通穴とを各々形成して貫通穴を構成している。図１１Ｆのマスクの貫通穴は、マスクを３層のマスク部材で形成し、この３層の各マスク部材に、互いに連通する第１乃至第３貫通穴を形成して構成するものである。
【００６３】
図１１Ａに示すマスクの貫通穴では、第１貫通穴４８は矩形状を有し、第２貫通穴４９は、上記第１貫通穴４８よりも寸法が多少大きい矩形の各辺の中央に、五角形の切り込み部４９ａを各々配置したような形状を有する。このマスクの貫通穴は、上記第２貫通穴４９が五角形の切り込み部４９ａを有することにより、この第２貫通穴４９の側面と、上記第１貫通穴４８の側面に連なる上側面との間に、図２Ｂの第１および第２貫通穴８ａ，９ａよりも多くの樹脂材料を保持することができる。したがって、上記マスクの貫通穴に近接する半導体基板の開口近傍において、途切れ等の不良の無い絶縁膜を得ることができる。
【００６４】
図１１Ｂでは、第１貫通穴５８は矩形状を有し、第２貫通穴５９は、上記第１貫通穴５８よりも寸法が多少大きい矩形の各辺の中央に、貫通穴の中心から遠ざかるにつれて幅方向に広がる台形状の切り込み部５９ａを各々配置したような形状を有する。上記切り込み部５９ａの形状は扇状でもよい。上記切り込み部５９ａの形状を台形状や扇状にすることによって、図１１Ａにおけるよりも、さらに多くの樹脂材料を貫通穴の内側面に保持することができる。なお、上記切り込み部５９ａを構成する辺に、さらに、切り込み部を設けてもよい。これにより、平面において、切り込み部全体の面積に対して、この切り込み部を画定する辺の長さの割合を増大できるので、流動性が大きい樹脂材料を効果的に保持することができる。
【００６５】
図１１Ｃでは、第１貫通穴６８は矩形状を有し、第２貫通穴６９は、上記第１貫通穴６８よりも寸法が多少大きい矩形の各辺に、貫通穴の中心から遠ざかる方向に延びる三角形の切り込み部６９ａを３個ずつ配置したような形状を有する。上記３個の切り込み部６９ａは、上記矩形の辺における中央の切り込み部６９ａを、この中央の切り込み部６９ａの両側の切り込み部６９ａよりも大きく形成している。このように、各切り込み部６９ａの寸法を異ならせることによって、上記切り込み部６９ａの配置位置に応じて異なる適切量の樹脂材料を保持することができる。また、複数個の切り込み部６９ａを設けることにより、平面において、切り込み部６９ａ全体の面積に対して、この切り込み部６９ａを画定する辺の長さの割合を増大できるので、流動性が大きい樹脂材料を効果的に保持することができる。なお、上記矩形の辺に設ける切り込み部６９ａの個数は、３個に限られない。
【００６６】
図１１Ｄでは、第１貫通穴７８は円形であり、第２貫通穴７９は、平面において、上記第１貫通穴７８の外側に、貫通穴から遠ざかる方向に延びる三角形の切り込み部７９ａを均等間隔で１６個並べたような形状を有する。上記切り込み部７９ａは、三角形以外の例えば半円形でもよい。また、上記貫通穴７９の平面における形状のうち、角状の部分を弧状にしてもよい。また、上記切込み部７９ａを配置する個数は、１６個に限られない。
【００６７】
図１１Ｅでは、第１貫通穴８８は正六角形であり、第２貫通穴は、上記第１貫通穴８８と同心に配置され、上記第１貫通穴８８の外接円の径よりも多少大きい径を有する円形である。上記第２貫通穴は、平面において切り込みは有しないが、上記第１貫通穴８８と第２貫通穴８９との間の距離が、上記第１貫通穴８８の周方向において変化する。具体的には、上記第１貫通穴８８の六角形の頂点から第２貫通穴８９の内側面までの距離よりも、上記第１貫通穴８８の六角形の辺の中央から第２貫通穴８９の内側面までの距離の方が大きい。このマスクの貫通穴に保持される樹脂材料の量は、上記第１貫通穴８８と第２貫通穴８９との間の距離に概略比例するので、上記第１貫通穴８８の六角形の辺の中央において、第１貫通穴８８の六角形の頂点におけるよりも多くの樹脂材料を保持することができる。
【００６８】
図１１Ｆでは、第１貫通穴９７、第２貫通穴９８および第３貫通穴９９は、この順に大きい径を有する円形であり、互いに同心に形成している。上記第１貫通穴９７の縁に連なる上側面と、上記第２貫通穴９７の縁に連なる上側面とで２つの段部を有するので、この段部に各々樹脂材料が保持されるから、貫通穴全体が保持できる樹脂材料の量を増大することができる。
【００６９】
上記実施形態において、半導体基板１の非貫通穴３および第１マスク部材８の貫通穴８ａは、断面において、半導体基板１の裏面側に向かうにつれて狭まるテーパ形状であったが、半導体基板１の裏面側に向かうにつれて広がる逆テーパ形状でもよい。また、深さ方向において幅が変わらない鉛直壁を有していてもよい。
【００７０】
また、上記実施形態では、樹脂材料１０を印刷法によって非貫通穴３内に供給したが、回転塗布、噴霧、インクジェット方式あるいは電着などの他の方法を用いてもよい。
【００７１】
また、上記実施形態では、樹脂材料１０を固化する際に、半導体基板１の向きを上下逆にして、上記樹脂材料１０に、半導体基板１の非貫通穴３の開口側に向かう重力を作用させたが、他の方法によって樹脂材料１０に非貫通穴３の開口側方向の力を作用させてもよい。例えば、半導体基板１の裏面側下方に配置した回転軸周りに半導体基板１を回転させて、上記半導体基板１表面の樹脂材料１０に、非貫通穴３の開口側方向の遠心力を作用させてもよい。また、上記非貫通穴３の開口側方向の力のみではなく、開口方向の力と、底方向の力とを交互に作用させてもよい。例えば、上記半導体基板１を厚み方向に振動させて、上記樹脂材料１０を、上記非貫通穴３の内側面において概略上下方向に往復移動させながら固化してもよい。
【００７２】
また、上記実施形態において、第１マスク部材８と第２マスク部材９との２つの膜からなるマスクを用いたが、１つの膜でマスクを構成してもよい。上記マスクの材料として、絶縁樹脂１０の濡れ性が良好な材料を用いることにより、上記マスクの貫通穴の内側面に上記絶縁樹脂１０を十分に付着させることができるので、このマスクの貫通穴近傍に位置する半導体基板の非貫通穴３の開口近傍に、途切れや欠けの無い絶縁膜４を形成することができる。また、上記マスクの内側面には、段部を設けなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１Ａ】本発明の実施形態の半導体装置の製造方法において、半導体基板上に、電極パッド、表面絶縁膜および第１マスク部材を形成する工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】第１マスク部材の上に、第２マスク部材を形成す工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】半導体基板の主面に非貫通穴を形成する工程を示す断面図である。
【図２Ａ】第１マスク部材の貫通穴の形状を示す斜視図である。
【図２Ｂ】第１マスク部材と第２マスク部材の貫通穴の形状を示す斜視図である。
【図３Ａ】図１Ｃに続いて、非貫通穴の内部に樹脂材料を塗布する工程を示す断面図である。
【図３Ｂ】樹脂材料に、図３Ａまでの工程におけるのとは逆向きの重力を作用させる工程を示す断面図である。
【図３Ｃ】非貫通穴内に絶縁膜を形成した様子を示す断面図である。
【図４Ａ】第１マスク部材の貫通穴の開口と、第２マスク部材の貫通穴の開口との形状を示す平面図である。
【図４Ｂ】第１マスク部材の貫通穴に樹脂材料が付着する様子を示す平面図である。
【図４Ｃ】第２マスク部材の貫通穴に樹脂材料が付着する様子を示す平面図である。
【図５】図３Ｃの工程に続いて、非貫通穴内に導電体を形成する工程を示す断面図である。
【図６Ａ】半導体基板の裏面を支持部材に貼り付ける工程を示す断面図である。
【図６Ｂ】第２マスク部材と、第１マスク部材の一部と、絶縁膜および導電体の先端部分とを除去する工程を示す断面図である。
【図６Ｃ】第１マスク部材の残りの部分を剥離する工程を示す断面図である。
【図７Ａ】半導体基板の主面側にＡｌ膜を形成する工程を示す断面図である。
【図７Ｂ】Ａｌ膜の表面にＡｌエッチングマスクを形成する工程を示す断面図である。
【図７Ｃ】キャップ配線を形成する工程を示す断面図である。
【図８Ａ】半導体基板の主面側に支持部材を貼り付ける工程を示す断面図である。
【図８Ｂ】半導体基板の裏面部分を研削する工程を示す断面図である。
【図８Ｃ】半導体基板の裏面から、導電体と絶縁膜とを突出させる工程を示す断面図である。
【図８Ｄ】半導体基板の裏面に、導電体を露出させる工程を示す図である。
【図９Ａ】半導体基板の裏面を、裏面絶縁膜で被覆する工程を示す図である。
【図９Ｂ】裏面配線の表面の一部と裏面絶縁膜の表面に、裏面保護膜を形成する工程を示す図である。
【図９Ｃ】半導体基板の裏面にバンプを形成する工程を示す図である。
【図１０】半導体装置を示す図である。
【図１１Ａ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１１Ｂ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１１Ｃ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１１Ｄ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１１Ｅ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１１Ｆ】他の実施形態におけるマスクの貫通穴を示す平面図である。
【図１２Ａ】従来の半導体装置を用いた積層型半導体モジュールを示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａの半導体モジュールの一部を示す斜視図である。
【図１３Ａ】従来の半導体装置の製造方法によって、非貫通穴内に形成した絶縁性樹脂を示す図である。
【図１３Ｂ】絶縁性樹脂を抜き出して示した斜視図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  半導体基板
２  表面絶縁膜
３  非貫通穴
４  絶縁膜
５  電極パッド
６  導電体
８  第１マスク部材
８ａ  第１貫通穴
９  第２マスク部材
９ａ  第２貫通穴
【図１Ａ】
2005302981.tif 000003
【図１Ｂ】
2005302981.tif 000004
【図１Ｃ】
2005302981.tif 000005
【図２Ａ】
2005302981.tif 000006
【図２Ｂ】
2005302981.tif 000007
【図３Ａ】
2005302981.tif 000008
【図３Ｂ】
2005302981.tif 000009
【図３Ｃ】
2005302981.tif 000010
【図４Ａ】
2005302981.tif 000011
【図４Ｂ】
2005302981.tif 000012
【図４Ｃ】
2005302981.tif 000013
【図５】
2005302981.tif 000014
【図６Ａ】
2005302981.tif 000015
【図６Ｂ】
2005302981.tif 000016
【図６Ｃ】
2005302981.tif 000017
【図７Ａ】
2005302981.tif 000018
【図７Ｂ】
2005302981.tif 000019
【図７Ｃ】
2005302981.tif 000020
【図８Ａ】
2005302981.tif 000021
【図８Ｂ】
2005302981.tif 000022
【図８Ｃ】
2005302981.tif 000023
【図８Ｄ】
2005302981.tif 000024
【図９Ａ】
2005302981.tif 000025
【図９Ｂ】
2005302981.tif 000026
【図９Ｃ】
2005302981.tif 000027
【図１０】
2005302981.tif 000028
【図１１Ａ】
2005302981.tif 000029
【図１１Ｂ】
2005302981.tif 000030
【図１１Ｃ】
2005302981.tif 000031
【図１１Ｄ】
2005302981.tif 000032
【図１１Ｅ】
2005302981.tif 000033
【図１１Ｆ】
2005302981.tif 000034
【図１２Ａ】
2005302981.tif 000035
【図１２Ｂ】
2005302981.tif 000036
【図１３Ａ】
2005302981.tif 000037
【図１３Ｂ】
2005302981.tif 000038