半導体装置および半導体装置の製造方法
【課題】貫通電極とパッド電極との接続信頼性を高める。
【解決手段】一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極とを含む半導体装置。
【解決手段】一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極とを含む半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元実装技術として、半導体基板に貫通電極を形成する技術が一般的に知られている。貫通電極は、半導体基板に貫通孔を形成し、貫通孔に貫通電極を設けることで形成される。また、貫通電極と半導体基板との間には、絶縁性を確保するために、シリコン酸化膜を設けることが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術では貫通電極と半導体基板の貫通孔との間にシリコン酸化膜を形成しているが、このシリコン酸化膜の代わりに樹脂を用いることも考えられる。この場合、半導体装置に熱変化、特に冷却されて低温となった場合に、樹脂は半導体基板および貫通電極と比べて大きく収縮する。樹脂の収縮によって、貫通電極に負荷が掛かってしまう。その結果、貫通電極と面接続している配線との間の接続面を剥離する方向に負荷が発生する。最悪の場合には接続面の剥離、すなわち電気的な導通が取れなくなってしまう。しかし、樹脂はコスト削減には有効であり、上記の課題解決が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００６】
〔適用例１〕本適用例の半導体装置は、一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極とを含むことを特徴とする。
【０００７】
上述の適用例によれば、配線層に接続され、第１凹部内と樹脂膜を介して貫通孔内とに設けられた貫通電極を含む。このため、半導体装置に熱ストレスがかかり、貫通電極と第１配線層との接続面の周辺に位置する樹脂膜の熱収縮による変形（変位）が生じても、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑制することができる。その結果、貫通電極と配線層との接続信頼性を高めることができる。
【０００８】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記配線層は、さらに、第２凹部を有し、前記貫通電極は、前記第１凹部と、前記第２凹部と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔とに設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上述の適用例によれば、貫通電極は第１凹部と、第２凹部と、樹脂膜を介して貫通孔内とに設けられている。そのため、貫通電極と配線層との接続面の剥離を、より抑制することができる。
【００１０】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜と、を有し、前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接していることを特徴とする。
【００１１】
上述の適用例によれば、第１凹部に設けられた貫通電極の一部が金属膜と直接接している。そのため、貫通電極と配線層との接続信頼性をより高めることができる。
【００１２】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記金属膜は、Ａｌ膜を有し、前記半導体基板は、シリコン基板であり、前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕであることを特徴とする。
【００１３】
〔適用例５〕本適用例の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一方の面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に配線層を形成する工程と、前記半導体基板に第１貫通孔を形成する工程と、前記絶縁膜に第２貫通孔を形成する工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とで構成される貫通孔によって露出する前記配線層に、第１開口を有するマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて、前記配線層に第１凹部を形成する工程と、前記マスクを除去する工程と、前記貫通孔の側壁に、平面視において前記第１凹部と重なる接続孔を有する樹脂膜を形成する工程と、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに、貫通電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、第１凹部内の樹脂膜を介して、貫通孔内とに貫通電極を形成する工程を含む。このため、半導体装置に熱ストレスがかかり、樹脂膜の熱収縮による変形（変位）が生じても、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑制することができる。その結果、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑止できるため、貫通電極と配線層との接続信頼性を高めることができる。
【００１５】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記樹脂膜に前記マスクを形成する工程において、さらに、前記マスクに第２開口部が形成され、前記配線層に前記第１凹部を形成する工程において、前記マスクを用いて、さらに、前記配線層に第２凹部が形成され、前記貫通電極を形成する工程において、前記貫通電極は、前記第１凹部内と、前記第２凹部内と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに形成されることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、貫通電極は第１凹部内と、第２凹部内と、樹脂膜を介して貫通孔とに形成される。そのため、貫通電極と配線層との接続面の剥離を、より抑制することができる。
【００１７】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜とを有し、前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接していることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、貫通電極は、配線層に有する凹部の底部に露出した金属膜と直接接するように形成されるため、貫通電極と配線層との接続信頼性をより高めることができる。
【００１９】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記配線層は、Ａｌ膜を有し、前記半導体基板は、シリコン基板であり、前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態を示す概略断面図。
【図２】実施形態における凹部平面視形状の実施例を示す。
【図３】実施形態のフローチャートを示す。
【図４】実施形態における貫通電極接合部形成工程のフローチャートを示す。
【図５】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図６】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図７】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図８】変形例を示す断面図。
【図９】変形例における凹部平面視形状の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２２】
（実施形態）
図１は、本実施形態における半導体装置の概要を示す部分断面図を示す。本実施形態の半導体装置１００は、半導体基板１０（以下、基板１０という）を有する。基板１０としては、シリコン基板などが用いられる。また、基板１０は、一方の面１０ａ（以下、表面１０ａという）と、一方の面１０ａと対向する他方の面１０ｂ（以下、裏面１０ｂ）とを有し、表面１０ａには、図示しないが、トランジスター等の素子が形成されている。
【００２３】
基板１０の表面１０ａ上には、絶縁膜２０が形成されている。絶縁膜２０は、無機膜、例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜などが用いられる。
【００２４】
基板１０には、基板１０を貫通する第１貫通孔が形成されている。また、絶縁膜２０には、絶縁膜２０を貫通する第２貫通孔が形成されている。即ち、基板１０および絶縁膜２０には、第１貫通孔および第２貫通孔から構成される貫通孔１０ｃが形成されている。
【００２５】
貫通孔１０ｃの内壁と、基板１０の裏面１０ｂ上とには、樹脂膜５０が形成されている。樹脂膜５０には、第１配線層３１と後述する貫通電極４０との電気的接続を行うために、接続孔５０ａが形成されている。樹脂膜５０としては、エポキシ樹脂、ポリイミドなどが用いられる。
【００２６】
絶縁膜２０上には、貫通孔１０ｃに対応する位置に第１配線層３１が設けられている。第１配線層３１は、平面視において接続孔５０ａと重なる位置に複数の凹部３１ａが形成されている。平面視とは、半導体基板の裏面１０ｂの法線方向から見る場合をいう。なお、凹部３１ａは、後述する第１配線層エッチング工程によって形成される形状であり、図示されているように、凹部３１ａの側面と底面とが垂直になっているような形状に限定されない。例えば、凹部３１ａは、一部に曲面等を有する形状であってもよい。また、凹部３１ａの側面は、凹部３１ａの底面に対して垂直でなくても良い。例えば、凹部３１ａの側面は、凹部３１ａの底面に対して傾斜していても良い。また、凹部３１ａの幅ｗは特に限定されず、凹部３１ａ内に貫通電極４０を形成することができる幅であれば良い。
【００２７】
第１配線層３１の膜厚は、例えば、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲とすることができる。凹部３１ａの深さとしては、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることができる。また、第１配線層３１は、単層の金属層であっても良いし、複数の金属層であってもよい。単層の金属層である場合は、ＡｌやＣｕなどが用いられる。複数の金属層である場合は、例えば、基板１０に近い側から第１バリア膜、金属膜、第２バリア膜の順に積層した積層膜が用いられる。第１バリア膜としては、例えば、基板１０に近い側からＴｉ、ＴｉＮ、Ｔｉの順に積層した積層膜が用いられ、金属膜としては、例えば、Ａｌ膜が用いられ、第２バリア膜としては、例えば、基板１０に近い側からＴｉ、ＴｉＮの順に積層した積層膜が用いられる。
【００２８】
第１配線層３１上には、第１プラグ６１を介して第２配線層３２が形成されている。第２配線層３２上には、第２プラグ６２を介して、第３配線層３３が形成されている。
【００２９】
第１配線層３１と第２配線層３２との間には、第１層間絶縁膜７１が形成されている。第２配線層３２と第３配線層３３との間には第２層間絶縁膜７２が形成されている。第３配線層３３上には、保護膜７３が形成されている。保護膜７３には開口部が形成され、開口部によって露出された第３配線層３３は、パッド電極として機能する。
【００３０】
第２配線層３２および第３配線層３３として用いられる金属層の構成や材料は、第１配線層３１と同様である。第１プラグ６１および第２プラグ６２としては、Ｗ膜が用いられる。または、ＴｉやＴｉＮなどのバリア膜とＷ膜との積層膜が用いられる。第１層間絶縁膜７１や第２層間絶縁膜７２として、シリコン酸化膜などの絶縁膜が用いられる。保護膜７３として、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜やポリイミド膜などの絶縁膜が用いられる。
【００３１】
貫通孔１０ｃ内には、樹脂膜５０を介して貫通電極４０が形成されている。また、貫通電極４０は、複数の凹部３１ａ内にも形成されている。さらに、貫通電極４０は、接続孔５０ａを介して第１配線層３１の凹部３１ａを含む面と接続されている。また、貫通電極４０は、基板１０の裏面１０ｂ上に形成された樹脂膜５０の一部の上にも、形成されている。
【００３２】
貫通電極の材料として、例えば、ＣｕやＡｕなどが用いられる。また、樹脂膜５０と貫通電極４０との間には、貫通電極４０の材料が基板１０に拡散することを防止する目的でバリア層を設けても良い。バリア層としてはＴｉＷ（チタンタングステン）膜を形成するのが好ましい。
【００３３】
また、上述の凹部３１ａの平面視の形状は、図２のような形状とすることができる。図２（ａ）は凹部３１ａの平面視の形状が長方形の場合、図２（ｂ）は凹部３１ａの平面視の形状が格子状の場合、図２（ｃ）は凹部３１ａの平面視の形状が円形の場合、を示している。なお、図２（ａ）において、凹部３１ａが３つ形成されているが、これに限定されず、例えば、凹部３１ａが２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。図２（ｃ）においても、図示された凹部３１ａの数に限定されない。
【００３４】
次に、上述の半導体装置の製造方法について説明する。図３および図４は、本実施形態の半導体装置の製造方法のフローチャートを示す。図５、図６、図７および図８は、各製造工程における半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００３５】
まず、図５（ａ）の通り、基板１０の表面１０ａに、絶縁膜２０、第１配線層３１、第１層間絶縁膜７１、第１プラグ６１、第２配線層３２、第２層間絶縁膜７２、第２プラグ６２、第３配線層３３、保護膜７３を形成する。図示しないが、基板１０の表面１０ａには、トランジスター等の素子が形成されている。また、これらは、通常の半導体プロセスを用いて形成される。
【００３６】
〔基板貫通孔形成工程〕
まず、基板１０に貫通電極形成のための貫通孔を形成する基板貫通孔形成工程（Ｓ１０１）を実施する。図５（ｂ）は貫通孔を形成するための準備工程として、基板１０を薄型化する工程を示す。
【００３７】
基板１０の表面１０ａ側に、サポートガラス２００を接着剤３００により接着固定する。サポートガラス２００は、基板１０の裏面１０ｂを研磨などの方法により、基板１０の厚みを約１００μｍまで薄型化するための、図示しない研磨装置への固定部および加工時の強度確保のバックアップの機能を担う。
【００３８】
また、接着剤３００は特に限定されないが、上述の薄型化加工に対して十分な接着強度を有し、後述する最終工程でサポートガラス２００から基板１０を容易に剥離することができるものであることが要求される。
【００３９】
サポートガラス２００が接着された基板１０を、図５（ｃ）に示すように、裏面１０ｂにフォトレジストによりマスク４００を形成する。マスク４００には基板１０の貫通孔形成部に対応する開口部４００ａが設けられている。この開口部４００ａからドライエッチングにより、基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）が形成され、基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の底部には絶縁膜２０が露出する。
【００４０】
基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の形成のドライエッチングは、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が好適である。更にはＩＣＰ−ＲＩＥがより好適である。また、ボッシュプロセスによる形成も可能である。
【００４１】
〔絶縁膜除去工程〕
次に、露出した絶縁膜２０に対して、絶縁膜２０の貫通孔１０ｃ（第２貫通孔）を形成する絶縁膜除去工程（Ｓ１０２）に移行する。絶縁膜としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いることができる。本実施形態では絶縁膜２０として、シリコン酸化膜が用いられている。
【００４２】
基板１０の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の底部に露出した絶縁膜２０を、ドライエッチングにより、図６（ｄ）に示すように絶縁膜２０に最も近い第１配線層３１が露出するまで絶縁膜２０を除去する。エッチングにはフッ素系ガス、例えばＣ2Ｆ6、ＣＦ4、ＣＨＦ3などを用いる。絶縁膜２０の除去により、基板１０と絶縁膜２０とを貫通する貫通孔１０ｃが形成される。
【００４３】
〔第１配線層凹部形成工程〕
次に絶縁膜除去工程（Ｓ１０２）によって貫通孔１０ｃから露出した第１配線層３１に、凹部３１ａを形成する第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）に移行する。図４は、第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）で行われる個々の工程のフローチャートである。
【００４４】
（第１配線層エッチングマスク形成工程）
第１配線層エッチングマスク形成工程（Ｓ１０３ａ）では、図６（ｅ）に示すように、貫通孔１０ｃによって露出する配線層に、開口５００ａを有するエッチングマスク５００を形成する。開口５００ａを有するエッチングマスク５００は、例えば、レジスト剤を塗布およびベークしてレジスト層を形成し、レジスト層を露光および現像することにより形成される。
【００４５】
（第１配線層エッチング工程）
第１配線層エッチング工程（Ｓ１０３ｂ）では、図６（ｆ）に示すようにエッチングマスク５００の開口５００ａに露出した第１配線層３１を、エッチングにより食刻し凹部３１ａを形成する。
【００４６】
凹部３１ａは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの深さでエッチングされる。また、第１配線層３１の膜厚３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で形成される。
【００４７】
第１配線層３１のエッチングには、例えばＣｌ2ガスあるいはＢＣｌ3ガスを用いてドライエッチングにより好適に凹部３１ａを形成することができる。
【００４８】
（エッチングマスク除去工程）
エッチングマスク５００として塗布したレジスト剤を除去するエッチングマスク除去工程（Ｓ１０３ｃ）に移行し、第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）が終了する。
【００４９】
〔樹脂膜形成工程〕
次に、樹脂膜形成工程（Ｓ１０４）に移行する。樹脂膜形成工程（Ｓ１０４）では、図７（ｇ）に示すように、基板１０の裏面１０ｂから基板１０の貫通孔１０ｃの内壁を介して第１配線層３１に至り、且つ、平面視において凹部３１ａと重なる接続孔５０ａを有する樹脂膜５０が形成される。接続孔５０ａを有する樹脂膜５０は、まず、基板１０の裏面１０ｂから基板１０の貫通孔１０ｃの内壁を介して第１配線層３１に至るように樹脂を形成し、次にフォトリソグラフィー等の方法により、第１配線層３１に形成された凹部３１ａが露出するように樹脂に接続孔５０ａを形成することで、形成される。
【００５０】
樹脂膜５０は、感光性の樹脂材料を印刷法、スピンコーティング法、あるいはスプレーコーティング法などにより２μｍ〜５μｍ程度に成膜される。なお基板１０の裏面１０ｂには寄生容量を低減するために５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上に成膜する。
【００５１】
〔貫通電極形成工程〕
次に、第１配線層３１の凹部内に形成され、且つ、貫通孔１０ｃ内に樹脂膜５０を介して第１配線層３１から基板１０の裏面１０ｂに至る貫通電極を形成する貫通電極形成工程（Ｓ１０５）に移行する。貫通電極形成工程（Ｓ１０５）では、図７（ｈ）に示すように、第１配線層３１の絶縁膜２０側から基板１０の裏面１０ｂまでの貫通孔に電極材料として、例えばＣｕをめっき法などにより充填形成し、貫通電極４０を形成する。このとき、貫通電極４０と樹脂膜５０との間に、基板１０のシリコンへの電極材料の拡散を防止するバリア層を設けても良い。バリア層としては、例えばＴｉＷをスパッタリングもしくはＣＶＤにより３００ｎｍ程度の膜厚で成膜すればよい。
【００５２】
貫通電極４０の第１配線層３１との接続部Ｍは、第１配線層３１に形成された凹部３１ａに食い込むように形成される。これにより貫通電極４０と第１配線層３１との接合面積を大幅に増やすことができる。したがって、貫通電極４０と第１配線層３１との接合強度を高くすることができ、接合部Ｍの接合信頼性を高めることができる。
【００５３】
更に、上述の実施形態のように樹脂膜５０が感光性樹脂であることから、温度変化による膨張・収縮が大きく、貫通電極４０と第１配線層３１との接合部Ｍに剪断方向、すなわち貫通電極４０の貫通方向に直交する方向に応力負荷がかかり、接合部Ｍに損傷を与える虞がある。しかし、貫通電極４０と第１配線層３１は接合部Ｍの特に凹部３１ａにおいて剪断方向に対して直交する方向に噛合った形態に構成されているため、剪断方向の応力負荷に対して強く固定されるため、高い信頼性を維持することができる。
【００５４】
上述の貫通電極形成工程（Ｓ１０５）において、貫通電極４０の形成と同時に基板１０の裏面１０ｂ側の樹脂膜５０ｂ上に配線層を形成することもできる。その場合には、配線形成用のレジストを、導電体の形成後で貫通電極４０の形成前に裏面１０ｂ側の樹脂膜５０ｂ上に形成する。
【００５５】
次に、サポートガラス２００を、接着剤３００と共に剥離し、貫通電極を備える半導体装置１００が完成する。
【００５６】
上記の半導体装置１００においては、貫通電極４０と第１配線層３１の電気的接続面は、樹脂膜５０の接続孔５０ａが形成される範囲内で、第１配線層３１の凹部３１ａに形成されている。つまり、貫通電極４０と第１配線層３１との電気的接続面の周辺には樹脂膜５０は形成されていない。このため、半導体装置１００に熱ストレスがかかったとしても、貫通電極４０と第１配線層３１の接続面の周辺には樹脂膜５０が配置されていないことで、樹脂膜５０の熱収縮が貫通電極４０と第１配線層３１の接続面には影響しない。その結果、貫通電極４０と第１配線層３１との接続面の剥離を抑制できるため、貫通電極４０と第１配線層３１との接続信頼性を高めることができる。
【００５７】
なお、上記の半導体装置においては、基板１０から見て第１層目の第１配線層３１に、貫通電極４０が接続される凹部３１ａの底部が形成される形態について説明したが、これに限定されることなく、第２層目など、他の層の配線層に貫通電極接続される凹部３１ａの底部が形成される形態であっても良い。
【００５８】
また、上記の貫通電極は、素子が形成されていない基板に対しても適用することができる。この場合、その基板は、他の装置同士の電気的接続をとるための中継基板として用いることができる。
【００５９】
（変形例）
上述の第１実施形態で説明した、第１配線層３１に形成される凹部３１ａは、図１に示す複数の凹部を形成する構成に限定されず、図８に示すように一つの凹部３１ｂより構成しても良い。この場合、凹部３１ｂの平面視の形状は限定されない。例えば図９に示すように、（ａ）の円形、（ｂ）の矩形、（ｃ）の多角形、（ｄ）の歯車状などが適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…半導体基板（基板）、２０…絶縁膜、３１…第１配線層、３２…第２配線層、３３…第３配線層、４０…貫通電極、５０…樹脂膜、６１…第１プラグ、６２…第２プラグ、７１…第１層間絶縁膜、７２…第２層間絶縁膜、７３…保護膜、１００…半導体装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元実装技術として、半導体基板に貫通電極を形成する技術が一般的に知られている。貫通電極は、半導体基板に貫通孔を形成し、貫通孔に貫通電極を設けることで形成される。また、貫通電極と半導体基板との間には、絶縁性を確保するために、シリコン酸化膜を設けることが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１２８３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来技術では貫通電極と半導体基板の貫通孔との間にシリコン酸化膜を形成しているが、このシリコン酸化膜の代わりに樹脂を用いることも考えられる。この場合、半導体装置に熱変化、特に冷却されて低温となった場合に、樹脂は半導体基板および貫通電極と比べて大きく収縮する。樹脂の収縮によって、貫通電極に負荷が掛かってしまう。その結果、貫通電極と面接続している配線との間の接続面を剥離する方向に負荷が発生する。最悪の場合には接続面の剥離、すなわち電気的な導通が取れなくなってしまう。しかし、樹脂はコスト削減には有効であり、上記の課題解決が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、少なくとも上述の課題の一つを解決するように、下記の形態または適用例として実現され得る。
【０００６】
〔適用例１〕本適用例の半導体装置は、一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極とを含むことを特徴とする。
【０００７】
上述の適用例によれば、配線層に接続され、第１凹部内と樹脂膜を介して貫通孔内とに設けられた貫通電極を含む。このため、半導体装置に熱ストレスがかかり、貫通電極と第１配線層との接続面の周辺に位置する樹脂膜の熱収縮による変形（変位）が生じても、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑制することができる。その結果、貫通電極と配線層との接続信頼性を高めることができる。
【０００８】
〔適用例２〕上述の適用例において、前記配線層は、さらに、第２凹部を有し、前記貫通電極は、前記第１凹部と、前記第２凹部と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔とに設けられていることを特徴とする。
【０００９】
上述の適用例によれば、貫通電極は第１凹部と、第２凹部と、樹脂膜を介して貫通孔内とに設けられている。そのため、貫通電極と配線層との接続面の剥離を、より抑制することができる。
【００１０】
〔適用例３〕上述の適用例において、前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜と、を有し、前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接していることを特徴とする。
【００１１】
上述の適用例によれば、第１凹部に設けられた貫通電極の一部が金属膜と直接接している。そのため、貫通電極と配線層との接続信頼性をより高めることができる。
【００１２】
〔適用例４〕上述の適用例において、前記金属膜は、Ａｌ膜を有し、前記半導体基板は、シリコン基板であり、前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕであることを特徴とする。
【００１３】
〔適用例５〕本適用例の半導体装置の製造方法は、半導体基板の一方の面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上に配線層を形成する工程と、前記半導体基板に第１貫通孔を形成する工程と、前記絶縁膜に第２貫通孔を形成する工程と、前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とで構成される貫通孔によって露出する前記配線層に、第１開口を有するマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて、前記配線層に第１凹部を形成する工程と、前記マスクを除去する工程と、前記貫通孔の側壁に、平面視において前記第１凹部と重なる接続孔を有する樹脂膜を形成する工程と、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに、貫通電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
上述の適用例によれば、第１凹部内の樹脂膜を介して、貫通孔内とに貫通電極を形成する工程を含む。このため、半導体装置に熱ストレスがかかり、樹脂膜の熱収縮による変形（変位）が生じても、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑制することができる。その結果、貫通電極と配線層との接続面の剥離を抑止できるため、貫通電極と配線層との接続信頼性を高めることができる。
【００１５】
〔適用例６〕上述の適用例において、前記樹脂膜に前記マスクを形成する工程において、さらに、前記マスクに第２開口部が形成され、前記配線層に前記第１凹部を形成する工程において、前記マスクを用いて、さらに、前記配線層に第２凹部が形成され、前記貫通電極を形成する工程において、前記貫通電極は、前記第１凹部内と、前記第２凹部内と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに形成されることを特徴とする。
【００１６】
上述の適用例によれば、貫通電極は第１凹部内と、第２凹部内と、樹脂膜を介して貫通孔とに形成される。そのため、貫通電極と配線層との接続面の剥離を、より抑制することができる。
【００１７】
〔適用例７〕上述の適用例において、前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜とを有し、前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接していることを特徴とする。
【００１８】
上述の適用例によれば、貫通電極は、配線層に有する凹部の底部に露出した金属膜と直接接するように形成されるため、貫通電極と配線層との接続信頼性をより高めることができる。
【００１９】
〔適用例８〕上述の適用例において、前記配線層は、Ａｌ膜を有し、前記半導体基板は、シリコン基板であり、前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕであることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態を示す概略断面図。
【図２】実施形態における凹部平面視形状の実施例を示す。
【図３】実施形態のフローチャートを示す。
【図４】実施形態における貫通電極接合部形成工程のフローチャートを示す。
【図５】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図６】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図７】実施形態の製造工程を示す概略断面図。
【図８】変形例を示す断面図。
【図９】変形例における凹部平面視形状の実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明に係る実施形態を説明する。
【００２２】
（実施形態）
図１は、本実施形態における半導体装置の概要を示す部分断面図を示す。本実施形態の半導体装置１００は、半導体基板１０（以下、基板１０という）を有する。基板１０としては、シリコン基板などが用いられる。また、基板１０は、一方の面１０ａ（以下、表面１０ａという）と、一方の面１０ａと対向する他方の面１０ｂ（以下、裏面１０ｂ）とを有し、表面１０ａには、図示しないが、トランジスター等の素子が形成されている。
【００２３】
基板１０の表面１０ａ上には、絶縁膜２０が形成されている。絶縁膜２０は、無機膜、例えばシリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜などが用いられる。
【００２４】
基板１０には、基板１０を貫通する第１貫通孔が形成されている。また、絶縁膜２０には、絶縁膜２０を貫通する第２貫通孔が形成されている。即ち、基板１０および絶縁膜２０には、第１貫通孔および第２貫通孔から構成される貫通孔１０ｃが形成されている。
【００２５】
貫通孔１０ｃの内壁と、基板１０の裏面１０ｂ上とには、樹脂膜５０が形成されている。樹脂膜５０には、第１配線層３１と後述する貫通電極４０との電気的接続を行うために、接続孔５０ａが形成されている。樹脂膜５０としては、エポキシ樹脂、ポリイミドなどが用いられる。
【００２６】
絶縁膜２０上には、貫通孔１０ｃに対応する位置に第１配線層３１が設けられている。第１配線層３１は、平面視において接続孔５０ａと重なる位置に複数の凹部３１ａが形成されている。平面視とは、半導体基板の裏面１０ｂの法線方向から見る場合をいう。なお、凹部３１ａは、後述する第１配線層エッチング工程によって形成される形状であり、図示されているように、凹部３１ａの側面と底面とが垂直になっているような形状に限定されない。例えば、凹部３１ａは、一部に曲面等を有する形状であってもよい。また、凹部３１ａの側面は、凹部３１ａの底面に対して垂直でなくても良い。例えば、凹部３１ａの側面は、凹部３１ａの底面に対して傾斜していても良い。また、凹部３１ａの幅ｗは特に限定されず、凹部３１ａ内に貫通電極４０を形成することができる幅であれば良い。
【００２７】
第１配線層３１の膜厚は、例えば、３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲とすることができる。凹部３１ａの深さとしては、例えば、１００ｎｍ〜２００ｎｍの範囲とすることができる。また、第１配線層３１は、単層の金属層であっても良いし、複数の金属層であってもよい。単層の金属層である場合は、ＡｌやＣｕなどが用いられる。複数の金属層である場合は、例えば、基板１０に近い側から第１バリア膜、金属膜、第２バリア膜の順に積層した積層膜が用いられる。第１バリア膜としては、例えば、基板１０に近い側からＴｉ、ＴｉＮ、Ｔｉの順に積層した積層膜が用いられ、金属膜としては、例えば、Ａｌ膜が用いられ、第２バリア膜としては、例えば、基板１０に近い側からＴｉ、ＴｉＮの順に積層した積層膜が用いられる。
【００２８】
第１配線層３１上には、第１プラグ６１を介して第２配線層３２が形成されている。第２配線層３２上には、第２プラグ６２を介して、第３配線層３３が形成されている。
【００２９】
第１配線層３１と第２配線層３２との間には、第１層間絶縁膜７１が形成されている。第２配線層３２と第３配線層３３との間には第２層間絶縁膜７２が形成されている。第３配線層３３上には、保護膜７３が形成されている。保護膜７３には開口部が形成され、開口部によって露出された第３配線層３３は、パッド電極として機能する。
【００３０】
第２配線層３２および第３配線層３３として用いられる金属層の構成や材料は、第１配線層３１と同様である。第１プラグ６１および第２プラグ６２としては、Ｗ膜が用いられる。または、ＴｉやＴｉＮなどのバリア膜とＷ膜との積層膜が用いられる。第１層間絶縁膜７１や第２層間絶縁膜７２として、シリコン酸化膜などの絶縁膜が用いられる。保護膜７３として、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜やポリイミド膜などの絶縁膜が用いられる。
【００３１】
貫通孔１０ｃ内には、樹脂膜５０を介して貫通電極４０が形成されている。また、貫通電極４０は、複数の凹部３１ａ内にも形成されている。さらに、貫通電極４０は、接続孔５０ａを介して第１配線層３１の凹部３１ａを含む面と接続されている。また、貫通電極４０は、基板１０の裏面１０ｂ上に形成された樹脂膜５０の一部の上にも、形成されている。
【００３２】
貫通電極の材料として、例えば、ＣｕやＡｕなどが用いられる。また、樹脂膜５０と貫通電極４０との間には、貫通電極４０の材料が基板１０に拡散することを防止する目的でバリア層を設けても良い。バリア層としてはＴｉＷ（チタンタングステン）膜を形成するのが好ましい。
【００３３】
また、上述の凹部３１ａの平面視の形状は、図２のような形状とすることができる。図２（ａ）は凹部３１ａの平面視の形状が長方形の場合、図２（ｂ）は凹部３１ａの平面視の形状が格子状の場合、図２（ｃ）は凹部３１ａの平面視の形状が円形の場合、を示している。なお、図２（ａ）において、凹部３１ａが３つ形成されているが、これに限定されず、例えば、凹部３１ａが２つであっても良いし、４つ以上であっても良い。図２（ｃ）においても、図示された凹部３１ａの数に限定されない。
【００３４】
次に、上述の半導体装置の製造方法について説明する。図３および図４は、本実施形態の半導体装置の製造方法のフローチャートを示す。図５、図６、図７および図８は、各製造工程における半導体装置の製造方法を示す概略断面図である。
【００３５】
まず、図５（ａ）の通り、基板１０の表面１０ａに、絶縁膜２０、第１配線層３１、第１層間絶縁膜７１、第１プラグ６１、第２配線層３２、第２層間絶縁膜７２、第２プラグ６２、第３配線層３３、保護膜７３を形成する。図示しないが、基板１０の表面１０ａには、トランジスター等の素子が形成されている。また、これらは、通常の半導体プロセスを用いて形成される。
【００３６】
〔基板貫通孔形成工程〕
まず、基板１０に貫通電極形成のための貫通孔を形成する基板貫通孔形成工程（Ｓ１０１）を実施する。図５（ｂ）は貫通孔を形成するための準備工程として、基板１０を薄型化する工程を示す。
【００３７】
基板１０の表面１０ａ側に、サポートガラス２００を接着剤３００により接着固定する。サポートガラス２００は、基板１０の裏面１０ｂを研磨などの方法により、基板１０の厚みを約１００μｍまで薄型化するための、図示しない研磨装置への固定部および加工時の強度確保のバックアップの機能を担う。
【００３８】
また、接着剤３００は特に限定されないが、上述の薄型化加工に対して十分な接着強度を有し、後述する最終工程でサポートガラス２００から基板１０を容易に剥離することができるものであることが要求される。
【００３９】
サポートガラス２００が接着された基板１０を、図５（ｃ）に示すように、裏面１０ｂにフォトレジストによりマスク４００を形成する。マスク４００には基板１０の貫通孔形成部に対応する開口部４００ａが設けられている。この開口部４００ａからドライエッチングにより、基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）が形成され、基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の底部には絶縁膜２０が露出する。
【００４０】
基板の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の形成のドライエッチングは、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）が好適である。更にはＩＣＰ−ＲＩＥがより好適である。また、ボッシュプロセスによる形成も可能である。
【００４１】
〔絶縁膜除去工程〕
次に、露出した絶縁膜２０に対して、絶縁膜２０の貫通孔１０ｃ（第２貫通孔）を形成する絶縁膜除去工程（Ｓ１０２）に移行する。絶縁膜としてシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いることができる。本実施形態では絶縁膜２０として、シリコン酸化膜が用いられている。
【００４２】
基板１０の貫通孔１０ｃ（第１貫通孔）の底部に露出した絶縁膜２０を、ドライエッチングにより、図６（ｄ）に示すように絶縁膜２０に最も近い第１配線層３１が露出するまで絶縁膜２０を除去する。エッチングにはフッ素系ガス、例えばＣ2Ｆ6、ＣＦ4、ＣＨＦ3などを用いる。絶縁膜２０の除去により、基板１０と絶縁膜２０とを貫通する貫通孔１０ｃが形成される。
【００４３】
〔第１配線層凹部形成工程〕
次に絶縁膜除去工程（Ｓ１０２）によって貫通孔１０ｃから露出した第１配線層３１に、凹部３１ａを形成する第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）に移行する。図４は、第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）で行われる個々の工程のフローチャートである。
【００４４】
（第１配線層エッチングマスク形成工程）
第１配線層エッチングマスク形成工程（Ｓ１０３ａ）では、図６（ｅ）に示すように、貫通孔１０ｃによって露出する配線層に、開口５００ａを有するエッチングマスク５００を形成する。開口５００ａを有するエッチングマスク５００は、例えば、レジスト剤を塗布およびベークしてレジスト層を形成し、レジスト層を露光および現像することにより形成される。
【００４５】
（第１配線層エッチング工程）
第１配線層エッチング工程（Ｓ１０３ｂ）では、図６（ｆ）に示すようにエッチングマスク５００の開口５００ａに露出した第１配線層３１を、エッチングにより食刻し凹部３１ａを形成する。
【００４６】
凹部３１ａは、１００ｎｍ〜２００ｎｍの深さでエッチングされる。また、第１配線層３１の膜厚３００ｎｍ〜１５００ｎｍの範囲内で形成される。
【００４７】
第１配線層３１のエッチングには、例えばＣｌ2ガスあるいはＢＣｌ3ガスを用いてドライエッチングにより好適に凹部３１ａを形成することができる。
【００４８】
（エッチングマスク除去工程）
エッチングマスク５００として塗布したレジスト剤を除去するエッチングマスク除去工程（Ｓ１０３ｃ）に移行し、第１配線層凹部形成工程（Ｓ１０３）が終了する。
【００４９】
〔樹脂膜形成工程〕
次に、樹脂膜形成工程（Ｓ１０４）に移行する。樹脂膜形成工程（Ｓ１０４）では、図７（ｇ）に示すように、基板１０の裏面１０ｂから基板１０の貫通孔１０ｃの内壁を介して第１配線層３１に至り、且つ、平面視において凹部３１ａと重なる接続孔５０ａを有する樹脂膜５０が形成される。接続孔５０ａを有する樹脂膜５０は、まず、基板１０の裏面１０ｂから基板１０の貫通孔１０ｃの内壁を介して第１配線層３１に至るように樹脂を形成し、次にフォトリソグラフィー等の方法により、第１配線層３１に形成された凹部３１ａが露出するように樹脂に接続孔５０ａを形成することで、形成される。
【００５０】
樹脂膜５０は、感光性の樹脂材料を印刷法、スピンコーティング法、あるいはスプレーコーティング法などにより２μｍ〜５μｍ程度に成膜される。なお基板１０の裏面１０ｂには寄生容量を低減するために５μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上に成膜する。
【００５１】
〔貫通電極形成工程〕
次に、第１配線層３１の凹部内に形成され、且つ、貫通孔１０ｃ内に樹脂膜５０を介して第１配線層３１から基板１０の裏面１０ｂに至る貫通電極を形成する貫通電極形成工程（Ｓ１０５）に移行する。貫通電極形成工程（Ｓ１０５）では、図７（ｈ）に示すように、第１配線層３１の絶縁膜２０側から基板１０の裏面１０ｂまでの貫通孔に電極材料として、例えばＣｕをめっき法などにより充填形成し、貫通電極４０を形成する。このとき、貫通電極４０と樹脂膜５０との間に、基板１０のシリコンへの電極材料の拡散を防止するバリア層を設けても良い。バリア層としては、例えばＴｉＷをスパッタリングもしくはＣＶＤにより３００ｎｍ程度の膜厚で成膜すればよい。
【００５２】
貫通電極４０の第１配線層３１との接続部Ｍは、第１配線層３１に形成された凹部３１ａに食い込むように形成される。これにより貫通電極４０と第１配線層３１との接合面積を大幅に増やすことができる。したがって、貫通電極４０と第１配線層３１との接合強度を高くすることができ、接合部Ｍの接合信頼性を高めることができる。
【００５３】
更に、上述の実施形態のように樹脂膜５０が感光性樹脂であることから、温度変化による膨張・収縮が大きく、貫通電極４０と第１配線層３１との接合部Ｍに剪断方向、すなわち貫通電極４０の貫通方向に直交する方向に応力負荷がかかり、接合部Ｍに損傷を与える虞がある。しかし、貫通電極４０と第１配線層３１は接合部Ｍの特に凹部３１ａにおいて剪断方向に対して直交する方向に噛合った形態に構成されているため、剪断方向の応力負荷に対して強く固定されるため、高い信頼性を維持することができる。
【００５４】
上述の貫通電極形成工程（Ｓ１０５）において、貫通電極４０の形成と同時に基板１０の裏面１０ｂ側の樹脂膜５０ｂ上に配線層を形成することもできる。その場合には、配線形成用のレジストを、導電体の形成後で貫通電極４０の形成前に裏面１０ｂ側の樹脂膜５０ｂ上に形成する。
【００５５】
次に、サポートガラス２００を、接着剤３００と共に剥離し、貫通電極を備える半導体装置１００が完成する。
【００５６】
上記の半導体装置１００においては、貫通電極４０と第１配線層３１の電気的接続面は、樹脂膜５０の接続孔５０ａが形成される範囲内で、第１配線層３１の凹部３１ａに形成されている。つまり、貫通電極４０と第１配線層３１との電気的接続面の周辺には樹脂膜５０は形成されていない。このため、半導体装置１００に熱ストレスがかかったとしても、貫通電極４０と第１配線層３１の接続面の周辺には樹脂膜５０が配置されていないことで、樹脂膜５０の熱収縮が貫通電極４０と第１配線層３１の接続面には影響しない。その結果、貫通電極４０と第１配線層３１との接続面の剥離を抑制できるため、貫通電極４０と第１配線層３１との接続信頼性を高めることができる。
【００５７】
なお、上記の半導体装置においては、基板１０から見て第１層目の第１配線層３１に、貫通電極４０が接続される凹部３１ａの底部が形成される形態について説明したが、これに限定されることなく、第２層目など、他の層の配線層に貫通電極接続される凹部３１ａの底部が形成される形態であっても良い。
【００５８】
また、上記の貫通電極は、素子が形成されていない基板に対しても適用することができる。この場合、その基板は、他の装置同士の電気的接続をとるための中継基板として用いることができる。
【００５９】
（変形例）
上述の第１実施形態で説明した、第１配線層３１に形成される凹部３１ａは、図１に示す複数の凹部を形成する構成に限定されず、図８に示すように一つの凹部３１ｂより構成しても良い。この場合、凹部３１ｂの平面視の形状は限定されない。例えば図９に示すように、（ａ）の円形、（ｂ）の矩形、（ｃ）の多角形、（ｄ）の歯車状などが適用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１０…半導体基板（基板）、２０…絶縁膜、３１…第１配線層、３２…第２配線層、３３…第３配線層、４０…貫通電極、５０…樹脂膜、６１…第１プラグ、６２…第２プラグ、７１…第１層間絶縁膜、７２…第２層間絶縁膜、７３…保護膜、１００…半導体装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、
前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、
前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記配線層は、さらに、第２凹部を有し、
前記貫通電極は、前記第１凹部と、前記第２凹部と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔とに設けられている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜と、を有し、
前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接している、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記金属膜は、Ａｌ膜を有し、
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、
前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕである、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体基板の一方の面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に配線層を形成する工程と、
前記半導体基板に第１貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁膜に第２貫通孔を形成する工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とで構成される貫通孔によって露出する前記配線層に、第１開口を有するマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、前記配線層に第１凹部を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記貫通孔の側壁に、平面視において前記第１凹部と重なる接続孔を有する樹脂膜を形成する工程と、
前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに、貫通電極を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記樹脂膜に前記マスクを形成する工程において、さらに、前記マスクに第２開口部が形成され、
前記配線層に前記第１凹部を形成する工程において、前記マスクを用いて、さらに、前記配線層に第２凹部が形成され、
前記貫通電極を形成する工程において、前記貫通電極は、前記第１凹部内と、前記第２凹部内と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに形成される、
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５において、
前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜とを有し、
前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接している、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項において、
前記配線層は、Ａｌ膜を有し、
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、
前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕである、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
一方の面と、前記一方の面と対向する他方の面とを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記一方の面に設けられた絶縁膜と、
前記半導体基板と前記絶縁膜とを貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の内壁に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に接続孔を有する樹脂膜と、
前記絶縁膜上に設けられ、平面視において前記貫通孔と重なる位置に第１凹部を有する配線層と、
前記配線層に接続され、前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに設けられた貫通電極と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記配線層は、さらに、第２凹部を有し、
前記貫通電極は、前記第１凹部と、前記第２凹部と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔とに設けられている、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１において、
前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜と、を有し、
前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接している、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項において、
前記金属膜は、Ａｌ膜を有し、
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、
前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕである、
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体基板の一方の面に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に配線層を形成する工程と、
前記半導体基板に第１貫通孔を形成する工程と、
前記絶縁膜に第２貫通孔を形成する工程と、
前記第１貫通孔と前記第２貫通孔とで構成される貫通孔によって露出する前記配線層に、第１開口を有するマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、前記配線層に第１凹部を形成する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記貫通孔の側壁に、平面視において前記第１凹部と重なる接続孔を有する樹脂膜を形成する工程と、
前記第１凹部内と前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに、貫通電極を形成する工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記樹脂膜に前記マスクを形成する工程において、さらに、前記マスクに第２開口部が形成され、
前記配線層に前記第１凹部を形成する工程において、前記マスクを用いて、さらに、前記配線層に第２凹部が形成され、
前記貫通電極を形成する工程において、前記貫通電極は、前記第１凹部内と、前記第２凹部内と、前記樹脂膜を介して前記貫通孔内とに形成される、
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５において、
前記配線層は、前記絶縁膜上に形成された第１バリア膜と、前記第１バリア膜上に形成された金属膜と、前記金属膜上に形成された第２バリア膜とを有し、
前記第１凹部に設けられた前記貫通電極の一部は、前記金属膜と直接接している、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか１項において、
前記配線層は、Ａｌ膜を有し、
前記半導体基板は、シリコン基板であり、
前記樹脂膜は、エポキシ樹脂またはポリイミドであり、
前記貫通電極は、ＣｕまたはＡｕである、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１１９４３２（Ｐ２０１１−１１９４３２Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７５２２３（Ｐ２００９−２７５２２３）
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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