貫通電極を形成した半導体装置及びその製造方法

【課題】貫通孔の絶縁において、出来るだけ低温で処理することを目的としている。
【解決手段】本発明は、半導体基板に形成された貫通孔の内壁に絶縁膜として窒化膜を使用する。この窒化膜は、NとＳｉ又はＡｌを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記貫通孔に触れさせ、該貫通孔表面上に形成される。貫通電極は、絶縁膜を形成した貫通孔にめっき又は金属ナノ粒子の充填により形成される。この形成された貫通電極を、水素を含有する化合物の気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた原子状水素で処理することにより、表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通電極を形成した半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LＳＩチップの高集積化に伴い、パッケージサイズの縮小化も強く要求されており、様々な実装パッケージ構造が提案されている。近年、半導体ベアチップに貫通電極を形成して積層しようとする開発が盛んに行われている。一方、リアルサイズの両面電極パッケージもこれから製品化される可能性が高い。いずれの技術においても、半導体基板への貫通孔の形成とその絶縁方法にはまだ課題が残されている。
【０００３】
現在の貫通孔の絶縁方法は、熱酸化膜やCVD方式が用いられているが、これらは高温で処理されるため半導体の実装プロセスへの適用は困難であった。実装プロセスではLＳＩの配線工程が終了してから処理するため、出来るだけ低温プロセスが要求される。
【０００４】
特許文献１や特許文献２が公知であるが、いずれも熱酸化膜とその低温化が提案されているのみである。
【特許文献１】特開２００３−０８６５９１号公報
【特許文献２】特開２００２−２３７４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る問題点を解決して、貫通孔又はスルーホールの絶縁において、出来るだけ低温で処理することを目的としている。
【０００６】
また、本発明はパッケージサイズの大幅な縮小に必要な新規の貫通電極形成法及びそれによって製造される半導体装置について提案し、半導体のウエハレベル実装もしくは半導体のベアチップ積層構造において、シリコン基板の貫通孔又はスルーホールの周囲には絶縁膜を低温で堆積することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の貫通電極を形成した半導体装置は、半導体基板に形成された貫通孔又はスルーホールの内壁に絶縁膜として窒化膜を使用する。この窒化膜は、NとＳｉ又はＡｌを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記貫通孔又はスルーホールに触れさせ、該貫通孔又はスルーホール表面上に形成される。貫通電極は、絶縁膜を形成した貫通孔又はスルーホールにめっき又は金属ナノ粒子の充填により形成される。この形成された貫通電極を、水素を含有する化合物の気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた原子状水素で処理することにより、表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去を行う。
【０００８】
また、本発明の貫通電極を形成した半導体装置の製造方法は、半導体基板に形成された貫通孔又はスルーホールの内壁に絶縁膜として窒化膜を使用し、この窒化膜が、NとＳｉを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記貫通孔又はスルーホールに触れさせ、該貫通孔又はスルーホール表面上に形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では絶縁膜として窒化膜を用い、その形成には加熱された触媒体上での原料の接触分解反応によって生成された分解種により行うことにより、絶縁膜形成のプロセス温度の低減化（200℃以下）を図ることが可能になる。
【００１０】
これによって、半導体のウエハレベル実装もしくは半導体のベアチップ積層構造において、シリコン基板の貫通孔又はスルーホールの周囲には絶縁膜を低温で堆積することができ、パッケージサイズの大幅な縮小に必要な貫通電極形成を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、例示に基づき本発明を説明する。図１は、本発明を適用することのできる半導体装置を例示する図である。Ｓｉ基板の上面にＬＳＩ形成面がある。このＬＳＩ形成面が位置する側を、上面側と称し、その反対側を裏面側と称している。図１中において、この上面側を、下方向に向けて図示している。ＬＳＩ形成面には、回路（回路素子）が形成されている。
【００１２】
ＬＳＩ形成面を備える半導体基板（Ｓｉ基板）には、Ｓｉ基板を貫通して、上面側と裏面側を接続するＳｉ基板貫通電極が設けられている。この上面側において、ＬＳＩ形成面の上には、多層配線部（ＬＳＩ上面再配線）が形成される。さらに、このＬＳＩ上面再配線上の所定位置に接続するために、そこに柱状のＣｕポスト電極（ＬＳＩ上面ポスト電極）を複数形成する。このポスト電極は、例えば、プラスチックモールドなどによって、表面絶縁層で覆うと共に、その先端には、外部接続用のバンプが設けられる。
【００１３】
一方、図中上側に位置するＳｉ基板の裏面側においては、貫通電極の先端が顔を出すようにＳｉ基板の裏面を研削する。さらに、Ｓｉ基板だけを選択エッチングして、半導体基板の裏面から貫通電極の先端を突出させる。この裏面上に、貫通電極が隠れるまで裏面絶縁層を塗布する。この裏面絶縁層の上に、裏面再配線を実施する。この再配線の上に、保護膜が塗布される。さらに、再配線上のバンプ形成部上の保護膜に開口を設け、ここに、バンプを形成する。
【００１４】
これによって、表面側と裏面側の両面に外部接続用のバンプ電極を備えて、他の半導体装置等と積層して用いることのできる積層型半導体装置が構成される。
【００１５】
次に、このような積層型半導体装置の製造について、図２〜図２０を参照してさらに詳細に説明する。図２は、ＩＣ等を形成した半導体基板（Ｓｉ基板）に貫通電極を形成したウエハプロセス完成断面図−Ｉである。半導体装置の製造においては、図示したように、厚さ数１００μｍの半導体基板を用意した後、この半導体基板の第１の主面（表面）のＬＳＩ形成面に回路（回路素子）を形成する。また、半導体基板の第１の主面上には多層配線部が形成される。図２は、ウエハプロセス中に、半導体基板に高融点金属で貫通電極を形成する場合を示している。
【００１６】
これに対して、図３は、ウエハプロセス完成後に貫通電極を形成するウエハプロセス完成断面図−IIである。図４は、図３に示したウエハプロセス完成後貫通電極を形成するプロセスの詳細を示す図である。図４（ａ）において、半導体基板の第１の主面上には多層配線部が形成され、そこには、貫通電極に接続されるべき最終配線層が存在することが示されている。次に、図４（ｂ）に示すように、半導体基板及び多層配線部には、貫通電極に相当する孔が開けられ、この孔の側面に多層配線に悪影響を与えない程度の低温で絶縁膜が形成される。この本発明の特徴とする絶縁膜の形成の詳細は後述する。次に、図４（ｃ）に示すように、例えば、ナノ金属粒子二度スキージによって、貫通電極の埋め込みがなされる。孔は、例えば、数μｍ〜３０μｍ程度の直径で５〜５０μｍ程度の深さである。次に、図４（ｄ）に示すように、最終配線層上部に、開口が開けられ、この開口を通して、最終配線層と貫通電極が、ナノ金属粒子直描配線される。
【００１７】
つぎに、図５に示すように、半導体基板の第１の主面の所定位置に接続するために、そこに柱状のＣｕポスト電極を複数形成する。つぎに、半導体基板の第１の主面に表面絶縁層を形成する。ポスト電極は表面絶縁層に覆われる。表面絶縁層は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等絶縁性の有機樹脂が使用される。表面絶縁層は、例えば、プラスチックモールドによって形成する。
【００１８】
つぎに、図６に示すように、表面絶縁層の表面を所定厚さ除去する。上下２つの図は、図８に示したＡ−Ａ’及びａ−ａ’ラインで切断した断面図をそれぞれ示している。表面絶縁層の表面を、ポスト電極の先端が露出するように研磨する。研磨量が多ければ、ポスト電極の厚さが短くなり、表面絶縁層の厚さも薄くなる。
【００１９】
図７は、ウエハプロセス完成後、チップ周辺にボンディングパッドを配置した状態で示す平面図であり、さらに、図８は、ウエハ上に再配線後、ボンディングパッドをエリア配置した状態で示す平面図である。
【００２０】
つぎに、図９に示すように、半導体基板の第２の主面（裏面）を研削し、貫通電極の先端が顔を出すようにする。これにより、半導体基板は２５μｍ程度の厚さになる。半導体基板がこのように薄くなっても表面絶縁層が厚く剛性作用が働きウエハ全体の強度が維持できる。これによって半導体基板はハンドリング時にクラックが入ったり、割れたりする損傷が防止できる。
【００２１】
つぎに、図１０に示すように、半導体基板の第２の主面側を所定厚さエッチングする。エッチングはふっ酸系のエッチング液によるウエットエッチングで行い、Ｓｉだけを選択エッチングして、貫通電極はエッチングしない。これにより、厚さ２０μｍ程度の半導体基板の表面から貫通電極の先端が５μｍ程度突出することになる。
【００２２】
つぎに、図１１に示すように、ウエハを上下反転して、半導体基板の第２の主面側のシリコン表面上に裏面絶縁層を形成する。この際、貫通電極が隠れるまで絶縁膜を塗布する。その後、この裏面絶縁層の絶縁膜と、貫通電極（金属ポスト電極）を同時に切削して、ポスト電極を露出させ、絶縁膜との同一平坦化を実現する。裏面絶縁層の厚さは、最低でも電気的絶縁を図ることができる厚さにする。
【００２３】
次に、図１２に示すように、半導体基板の第２の主面（裏面）側の裏面絶縁層の上に、再配線を実施する。図１２は、図１３に示したＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。図１３は、裏面再配線後の配置を示す図である。この再配線の上には、図１２中に拡大図で示すように、例えば、銅配線の上を窒化膜で被覆する。図示したように、貫通電極部とパッド部が配線により接続される。図１４は、ナノ金属粒子を用いてインクジェットで行う裏面の再配線を例示している。半導体装置の製造においては、一般に、面積が広い半導体ウエハが用意され、その後、各処理を経て、最終的には縦横に切断分離して多数の半導体素子（半導体チップ）を形成するが、図１４は、この半導体ウエハの裏面に対して再配線することを示している。このインクジェットによる再配線工程後に、詳細は後述する溶媒除去と低抵抗化処理工程が行われる。次に、図１５に示すように、再配線の上に、絶縁膜又はソルダーレジストが塗布される。
【００２４】
つぎに、図１６及び図１８に示すように、裏面側及び表面側のそれぞれにおいて、バンプを形成する。裏面側においては、再配線上のバンプ形成部上の絶縁膜に開口を設け、ここに、バンプを形成する。図１６は、図１７に示したＣ−Ｃ’ラインで切断した断面図である。裏面側では、パッド部に接続されたバンプが図示されている。図１７は、裏面のバンプ形成後の平面図である。図１８は、図１９に示したＤ−Ｄ’ラインで切断した断面図である。この位置の裏面側では、貫通電極に接続されたバンプが図示されている。図１９は、表面のバンプ形成後の平面図である。表面側及び裏面側それぞれに形成されるバンプは、例えば、半田ボール，金ボール，表面が金メッキされた銅ボール等によるバンプ電極、スクリーン印刷と加熱による突起電極、またはインクジェットによる凸部形成による電極等である。
【００２５】
図２０は、ウエハプロセス完成後貫通電極を形成する図４とは異なる方式のプロセスの詳細を示す図である。図２０（Ａ）には、半導体基板の第１の主面上には多層配線部が形成され、そこには、貫通電極に接続されるべき最終配線層が存在することが示されている。次に、図２０（Ｂ）に示すように、半導体基板及び多層配線部には、貫通電極に相当する孔が開けられ、孔及び多層配線部の表面に、詳細は後述するように、本発明の特徴とする絶縁膜が形成される。次に、図２０（Ｃ）に示すように、レーザ直接開口によって、最終配線との接続部が形成される。次に、図２０（Ｄ）に示すように、ナノ金属粒子スキージによって、貫通電極部と配線部の金属埋め込みが同時に形成される。
【００２６】
次に、図１４を参照して説明したインクジェットによる再配線工程後の溶媒除去と低抵抗化処理工程について、詳細に説明する。インクジェットにより再配線をした結果の銅酸化物および有機溶媒汚染物は、銅配線洗浄装置中で原子状水素もしくはアンモニア分解種で除去する。
【００２７】
銅、銀、金等のナノ金属粒子を有機溶媒中に含有させて、これをプリンターで実用されているインクジェット法で所望のパターンを描く方法が知られている。銀や金のような貴金属はもともと酸化されにくいが、銅の場合は銀や金と比較すると酸化されやすい性質を持っている。そのため、銅配線パターン描画後は、有機溶媒を蒸発させ、さらに銅粒子同士を付着させる熱処理と共に、低抵抗化処理が必要となる。
【００２８】
図２１は、銅配線洗浄装置として用いた処理装置の断面の概略図である。反応室の上面のガス流入口からは、原子状水素もしくはアンモニア分解種の原料として、水素、アンモニア、ヒドラジン等の水素を含んだ原料を、クリーニングガス供給機構を通して送り込む。
【００２９】
反応室外の直下部にはヒータ等の基板加熱機構を設置し、この加熱機構直上の反応室内の試料ステージ上に、試料（基板）が、被着面を上に向けて設置されている。ガス流入口からのガスを拡散させるシャワーヘッドと、試料の中間に、例えばタングステン線からなる触媒体を設置し、該触媒体を触媒体加熱機構により高温に加熱して流入したガスを分解する。ここで酸化物は原子状水素の還元により取り除かれ、有機汚染物は原子状水素と炭素の反応により炭化水素が形成されることで除去できる。原子状水素もしくはアンモニア分解種は加熱触媒による接触分解反応により生成される。
【００３０】
原子状水素もしくはアンモニア分解種の原料としての上述の水素を含む化合物が、窒素も含む化合物、例えば、アンモニア、ヒドラジンを用いることができる。この場合、該化合物気体を加熱された触媒体に接触させることにより原子状水素と同時に原子状窒素が発生し、原子状水素による金属表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去とともに、原子状窒素により金属表面の窒化処理を行うことができる。
【００３１】
触媒体材料としては、上述のタングステン以外にも、タンタル、モリブデン、バナジウム、レニウム、白金、トリウム、ジルコニウム、イットリウム、ハフニウム、パラジウム、イリジウム、ルテニウム、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウム、シリコン、炭素のいずれか１つの材料、これら材料の単体の酸化物、これら材料の単体の窒化物、これら材料（炭素を除く）の単体の炭化物、これらの材料から選択された２種類以上からなる混晶または化合物の酸化物、これらの材料から選択された２種類以上からなる混晶または化合物の窒化物、又は、これらの材料（炭素を除く）から選択された２種類以上からなる混晶または化合物の炭化物の何れか１つを用いることができる。また、触媒体の温度は、例えば、タングステン触媒体の場合は、1000℃から2200℃の温度範囲が適当である。
【００３２】
次に、図４，図２０、さらには図１２を参照して上述した「絶縁膜の形成」について、詳細に説明する。なお、上述の例において、貫通孔は、半導体基板を貫通する孔を例として説明したが、本発明は、多層配線部の上下層間を接続するスルーホールに対しても適用することができる。このような貫通孔表面又はスルーホールに形成される絶縁膜は、高熱伝導性を有することが望ましい。
【００３３】
半導体のウエハレベル実装もしくは半導体のベアチップ積層構造において、シリコン基板の貫通孔の周囲等に形成される絶縁膜は、低温で堆積する必要がある。本発明では絶縁膜として窒化膜を用い、その形成には加熱された触媒体上での原料の接触分解反応によって生成された分解種により行われる。
【００３４】
このような絶縁膜の形成は、図２１を参照して説明した銅配線洗浄装置として用いたのと同様な処理装置を用いて行うことができる。但し、原料として、NとＳｉ又はＡｌを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を、反応室の上面のガス流入口から、原料供給機構を通して送り込む。この原料供給機構は、例えば、ＳｉN系膜を堆積するために用いられるヘキサメチルジシラザンやシラン等を供給するためのものである。また、真空系は、反応残余ガスを排出するためのものである。
【００３５】
これによって、シリコン基板等の基板に形成される貫通電極が貫通する内壁等に絶縁膜として窒化膜を形成することができる。窒化膜は、原料ガスを加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を基板貫通孔に触れさせ、該基板貫通孔表面上に形成される。
【００３６】
ここで、「NとSiを含む化合物」としては、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン、オクタメチルトリシラザン、ヘキサメチルシクロトリシラザン、テトラエチルテトラメチルシクロテトラシラザン、テトラフェニルジメチルジシラザンなどシラザン基を有する化合物を用いることができる。「Ｎと、Ａｌ（アルミニウム）とを含む化合物」としては、アルミニウム窒化物(AlN)を用いることができる。
【００３７】
また、「Nを含む化合物及びSi又はＡｌを含む化合物の混合気体」の窒素含有ガスとして、特にアンモニアが好ましいが、アンモニアガスの他に、例えば、窒素ガス、ヒドラジン、アンモニア、アジ化水素、窒素ハロゲン化物、窒素酸化物と不活性ガスの混合物を用いることも可能である。Si含有ガスとして、シラン、ジシランを用いることができる。また、Ａｌ（アルミニウム）を含む化合物として、ＡｌＣｌ_３（塩化アルミニウム）原料が挙げられる。
【００３８】
この結果として形成される［窒化膜］は、SiCxNｙ薄膜：［但し、SiCxNｙにおいて、ｘ及びｙは、夫々０<X<１、０<ｙ<４/３の範囲で、４ｘ＋３ｙ＝４を満たす数値を表す。］、SiNx薄膜：［但し、SiNxにおいて、xは、０<X<1.33を満たす数値を表す。］、SiON、SiOCN、AlCl_３NH_３（塩化アルミニウムモノアンミン）等である。
【００３９】
図２２は本手法によって得られた薄膜の組成を光電子分光法のSi(2p)スペクトルのピーク分離によって求めたSi-CとSi-N結合の組成とアンモニア流量の関係を示している。薄膜の成膜条件は触媒体温度：1700℃、基板温度：50℃とした。得られた膜はSiCNであり、アンモニア流量を増やすことによってSi-N結合が増えることがわかる。
【００４０】
図２３は本手法によって堆積した膜の段差被覆性を見積もるためにおこなった実験のセットアップの模式図である。それぞれ厚さ700μmのシリコン基板とキャップシリコン基板間に厚さ5μmのステンレス製スペーサーを図のように設置し、上方から薄膜堆積種を輸送できる位置に本構造体を設置した。アンモニア流量を50sccmとした図２２での堆積条件で薄膜堆積を行った。次にスペーサーによる隙間から進入して形成した薄膜を膜厚計により測定し、薄膜の進入長を見積もった。その結果、キャップシリコン基板のエッジから3mmまで薄膜が形成していることがわかった。これより、段差被覆性に優れた膜形成が行えると考えられる。
【００４１】
窒化膜を形成し、さらには、貫通電極を形成した後、詳細は上述した方法により、表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去を行う。即ち、金属ナノ粒子の充填により形成された貫通電極を水素を含有する化合物の気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた原子状水素で処理する。このような銅配線洗浄装置を用いて、試料（基板）として、ナノ銅金属粒子を用いたパターニング配線を形成したシリコンLＳＩウエハを、試料ステージに設置する。そして、ナノ金属粒子を用いたパターニング配線を形成したシリコンLＳＩウエハの汚染を除去するため、水素ガスを流量30sccmで10分間流入し、この処理により、汚染の除去を行う。
【００４２】
半導体装置の製造においては、一般に、面積が広い半導体ウエハが用意され、その後このウエハの第１の主面に所定の回路素子を含む単位回路が形成される。この単位回路はウエハの第１の主面に縦横に整列配置形成される。その後も、ウエハレベルで、上述した貫通電極形成とか絶縁膜の形成を含む各処理を行う。そして、最終的には縦横に切断分離して多数の半導体素子（半導体チップ）を形成することになる。但し、銅配線後の溶媒除去と低抵抗化処理工程は、ウエハレベルで行うことに限定されることなく、切断分離後の半導体チップ単位のパッケージ基板の配線工程にも有効である。
【００４３】
図１に例示の半導体装置は、表面と裏面の両面に外部接続用のバンプを備えるベアチップ積層構造を例として説明した。このような半導体装置は、この上面或いは下面、若しくはその両方に他の半導体装置を積層することが可能となっている。積層すべき半導体装置のアライメントを行って接続部分が重なるようにし、炉体を通して接続部分の突起電極を一時的に加熱溶融して接合させる。この積層固定によって、積層型半導体装置を製造することができる。
【実施例】
【００４４】
図２４は、本発明を、イメージセンサーチップパッケージにおける貫通電極の形成に適用した例を示す断面図である。このようなイメージセンサーチップパッケージは、例えば、画像センサーＬＳＩ、赤外線センサーＬＳＩ、温度センサーＬＳＩ等用のパッケージである。
【００４５】
半導体基板の第１の主面（表面）にはイメージセンサー形成面が形成される。イメージセンサー形成面とは、センサーを構成するCMOS回路素子或いはCCD等の受光素子と、それを制御する制御部が多層配線で形成され、その多層配線部内の所定の配線層が、貫通電極に接続される。半導体基板の第１の主面には、透明絶縁膜が形成される。この透明絶縁膜を通して外部からの光線が、イメージセンサー形成領域の受光素子領域に入射できるように構成されている。
【００４６】
チップ周辺に貫通電極を設け、裏面に再配線をして任意の位置で電極を取り出すことができる。この半導体基板の第２の主面（裏面）では、裏面配線が形成され、かつ、この裏面外表面には、外部接続用のバンプが形成されて、貫通電極に直接接続されるだけでなく、裏面配線上の所望位置に接続される。
【００４７】
このような貫通電極の形成において、上述した手法により貫通孔の内壁に絶縁膜として窒化膜を使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明を適用することのできる半導体装置を例示する図である。
【図２】ＩＣ等を形成した半導体基板（Ｓｉ基板）に貫通電極を形成したウエハプロセス完成断面図−Ｉである。
【図３】ウエハプロセス完成後に貫通電極を形成するウエハプロセス完成断面図−IIである。
【図４】図３に示したウエハプロセス完成後貫通電極を形成するプロセスの詳細を示す図である。
【図５】半導体基板の第１の主面の所定位置に接続するＣｕポスト電極の形成を説明する図である。
【図６】表面絶縁層の表面の除去を説明する図である。
【図７】ウエハプロセス完成後、チップ周辺にボンディングパッドを配置した状態で示す平面図である。
【図８】ウエハ上に再配線後、ボンディングパッドをエリア配置した状態で示す平面図である。
【図９】半導体基板の第２の主面（裏面）の研削を説明する図である。
【図１０】半導体基板の第２の主面側のエッチングを説明する図である。
【図１１】半導体基板の第２の主面側の絶縁層の形成を説明する図である。
【図１２】図１３に示したＢ−Ｂ’ラインで切断した断面図である。
【図１３】裏面再配線後の配置を示す図である。
【図１４】裏面の再配線を、ナノ金属粒子を用いてインクジェットで行う場合を例示する図である。
【図１５】再配線の上に塗布される絶縁膜又はソルダーレジストを説明する図である。
【図１６】図１７に示したＣ−Ｃ’ラインで切断した断面図である。
【図１７】裏面のバンプ形成後の平面図である。
【図１８】図１９に示したＤ−Ｄ’ラインで切断した断面図である。
【図１９】表面のバンプ形成後の平面図である。
【図２０】ウエハプロセス完成後貫通電極を形成する図４とは異なる方式のプロセスの詳細を示す図である。
【図２１】処理装置の断面の概略図である。
【図２２】得られた薄膜の組成を光電子分光法のSi(2p)スペクトルのピーク分離によって求めたSi-CとSi-N結合の組成とアンモニア流量の関係を示す図である。
【図２３】堆積した膜の段差被覆性を見積もるためにおこなった実験のセットアップの模式図である。
【図２４】本発明を、イメージセンサーチップパッケージにおける貫通電極の形成に適用した例を示す断面図である。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置において、
該半導体基板に形成された多層配線のスルーホールの内壁に絶縁膜として窒化膜を使用し、
前記窒化膜が、NとＳｉ又はＡｌとを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記スルーホールに触れさせ、該スルーホール表面上に形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板に貫通電極を形成した半導体装置において、
該半導体基板に形成された貫通孔の内壁に絶縁膜として窒化膜を使用し、
前記窒化膜が、NとＳｉ又はＡｌとを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記貫通孔に触れさせ、該貫通孔表面上に形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記貫通電極が、前記絶縁膜を形成した貫通孔にめっき又は金属ナノ粒子の充填により形成されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属ナノ粒子の充填により形成された貫通電極を、水素を含有する化合物の気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた原子状水素で処理することにより、表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去を行ったことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置
【請求項５】
半導体装置が、ベアチップ積層構造を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体装置が、イメージセンサーチップパッケージであることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体装置の製造方法において、
該半導体基板に形成された多層配線のスルーホールの内壁に絶縁膜として窒化膜を使用し、
前記窒化膜が、NとＳｉ又はＡｌとを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記スルーホールに触れさせ、該スルーホール表面上に形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体基板に貫通電極を形成した半導体装置の製造方法において、
該半導体基板に形成された貫通孔の内壁に絶縁膜として窒化膜を使用し、
前記窒化膜が、NとＳｉ又はＡｌとを含む化合物、又はNを含む化合物及びＳｉ又はＡｌを含む化合物の混合気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた化学種を、前記貫通孔に触れさせ、該貫通孔表面上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９】
前記貫通電極が、前記絶縁膜を形成した貫通孔にめっき又は金属ナノ粒子の充填により形成されることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属ナノ粒子の充填により形成された貫通電極を、水素を含有する化合物の気体を加熱された触媒体に接触させ、接触分解反応により生じた原子状水素で処理することにより、表面酸化膜の還元、及び又は、有機物の除去を行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通電極の形成は、縦横に切断分離して多数の半導体素子を形成する前のウエハレベルで行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体装置の製造方法。

【図１】