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JP6026756B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description

本発明は、半導体基板に貫通する貫通孔を形成する半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device in which a through hole penetrating a semiconductor substrate is formed.

近年の通信技術の高速化・大容量化に対応し、従来より用いられてきたGaAs系材料の代わりにInP系材料を用いて作製された、高速動作可能なトランジスタなどの半導体装置への期待が増大している。このような半導体装置において、ミリ波帯などの高い周波数帯で十分な性能を引き出すためには、グランド強化、半導体装置の放熱性向上、および基板への実装容易化などを可能とする貫通孔(貫通ビア)形成技術が重要になる。   In response to the recent increase in communication technology speed and capacity, there are expectations for semiconductor devices such as transistors that can be operated at high speed using InP materials instead of GaAs materials that have been used in the past. It is increasing. In such a semiconductor device, in order to bring out sufficient performance in a high frequency band such as a millimeter wave band, a through-hole that enables ground reinforcement, improved heat dissipation of the semiconductor device, and easy mounting on a substrate ( Through via) formation technology becomes important.

このビア技術を実現するためには、厚さ50〜100μm程度に薄層化された半導体装置の基板(例えばInP基板)に、貫通ビアを形成するエッチング技術と、形成した貫通ビア内に配線となる金属を形成(堆積)する技術が重要となる。ここで、厚さ50〜100μm程度に薄層化されたInP基板は非常に脆弱なため、ガラスなどの支持基板に接着剤を用いて貼り付けて各プロセスを行うようにしている。このような用途に用いられる接着剤の耐熱性は、一般に200℃以下と低い。このため、プロセスマージンを考えると、上述した貫通ビアの形成プロセスで加わる熱負荷は、180℃以下が望ましい。   In order to realize this via technology, an etching technology for forming a through via in a substrate (for example, an InP substrate) of a semiconductor device thinned to a thickness of about 50 to 100 μm, and a wiring in the formed through via The technology for forming (depositing) the metal becomes important. Here, since the InP substrate thinned to a thickness of about 50 to 100 μm is very fragile, each process is performed by being attached to a supporting substrate such as glass using an adhesive. The heat resistance of adhesives used for such applications is generally as low as 200 ° C. or lower. For this reason, considering the process margin, the thermal load applied in the above-described through via formation process is desirably 180 ° C. or less.

貫通ビアの形成過程で加わる熱負荷は、貫通ビア形成のためのエッチング処理、金属の堆積処理などで加わることになる。この中で、金属の堆積処理は、スパッタ法およびめっき法などを用いれば、上述した温度上限を超えることなく行える。また、エッチング処理をウエットエッチング法により行えば、室温(23℃)程度で実施できる。例えば、InP基板の場合であれば、ウエットエッチング法により室温程度でエッチング処理が可能である。   The thermal load applied in the formation process of the through via is applied by an etching process for forming the through via or a metal deposition process. Among these, the metal deposition process can be performed without exceeding the above-described upper temperature limit by using a sputtering method, a plating method, or the like. Further, if the etching process is performed by a wet etching method, it can be performed at about room temperature (23 ° C.). For example, in the case of an InP substrate, etching can be performed at about room temperature by a wet etching method.

しかしながら、よく知られているように、ウエットエッチング法では、エッチングが基板の平面方向に進んでしまうサイドエッチングの量が多い。また、InPなどの結晶基板は、GaAsと比較して結晶の面方向によるエッチング速度の異方性が強いため、実用的な寸法のビアホール形成が困難である。   However, as is well known, in the wet etching method, the amount of side etching in which etching proceeds in the plane direction of the substrate is large. In addition, since a crystal substrate such as InP has a higher etching rate anisotropy depending on the crystal plane direction than GaAs, it is difficult to form a via hole having a practical size.

これに対し、ドライエッチング法では、よく知られているように、異方性エッチングが可能であり、サイドエッチング量の低減が可能である。また、ドライエッチング法によれば、結晶異方性も問題とならない。しかしながら、例えばInPのドライエッチングを可能とする塩素ガスを用いる場合、InPと塩素ガスの反応生成物である塩化インジウムの蒸気圧が低いため、適当なエッチング速度を得るためには200℃以上の温度が必要とされる。このため、適当なエッチング速度を得るためには、上述した接着剤の耐熱温度上限を超えてしまう。一方、接着剤の耐熱温度上限を超えない200℃以下の低温では、十分なエッチング速度が得られないという問題がある。   On the other hand, as is well known, the dry etching method can perform anisotropic etching and reduce the amount of side etching. Further, according to the dry etching method, crystal anisotropy is not a problem. However, for example, when chlorine gas that enables dry etching of InP is used, the vapor pressure of indium chloride, which is a reaction product of InP and chlorine gas, is low. Is needed. For this reason, in order to obtain an appropriate etching rate, the upper limit temperature limit of the adhesive described above is exceeded. On the other hand, there is a problem that a sufficient etching rate cannot be obtained at a low temperature of 200 ° C. or less that does not exceed the upper limit of the heat resistance temperature of the adhesive.

上述した塩素ガスを用いたドライエッチングの問題に対し、ヨウ化水素ガス、臭化水素ガス、あるいはこれらを含む混合ガスを用い、より低い温度(100℃程度)で、In基板などのドライエッチングができるようにする技術が提案されている(非特許文献1参照)。   In response to the above-mentioned problem of dry etching using chlorine gas, dry etching of an In substrate or the like can be performed at a lower temperature (about 100 ° C.) using hydrogen iodide gas, hydrogen bromide gas, or a mixed gas containing these gases. A technique for making it possible has been proposed (see Non-Patent Document 1).

K.Kotani et.al. , "High Etch Rate and Low Temperature InP Backside Via Etching Using HI-based Inductively Coupled Plasma", 2004 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials Conference proceedings, 16th IPRM, pp.717-720, 2004.K. Kotani et.al., "High Etch Rate and Low Temperature InP Backside Via Etching Using HI-based Inductively Coupled Plasma", 2004 International Conference on Indium Phosphide and Related Materials Conference proceedings, 16th IPRM, pp.717-720, 2004 .

しかしながら、ドライエッチングでは、形成しようとする貫通ビアの径によってエッチングレートが異なるという問題がある。例えば、臭化水素を用いたドライエッチングにより、温度条件100℃でInP基板に貫通ビアを形成する場合、貫通ビアの径によってエッチングレートが異なり、図2に示すように、径が小さくなるほどエッチングレートが遅くなる。この現象は、貫通ビア径が小さいほど貫通ビア内の反応生成物が気化しにくくなり、レートが低下するために発生するものと考えられる。   However, dry etching has a problem that the etching rate varies depending on the diameter of the through via to be formed. For example, when a through via is formed on an InP substrate at a temperature condition of 100 ° C. by dry etching using hydrogen bromide, the etching rate varies depending on the diameter of the through via. As shown in FIG. Becomes slower. This phenomenon is considered to occur because the reaction product in the through via becomes harder to vaporize and the rate decreases as the through via diameter decreases.

ここで、貫通ビアの形成では、基板の一方の面(表面)に形成してある配線が、エッチング領域に露出する状態となるが、例えば、ヨウ化水素ガスおよび臭化水素ガスを用いるドライエッチングでは、これら配線もエッチングされる。これに対し、配線に到達するまでのエッチング時間が、各貫通ビアにおいて同一であれば、上述した配線のエッチング量は、各貫通ビアの部分で共通であり、エッチング時間を調整することで容易に制御できる。   Here, in the formation of the through via, the wiring formed on one surface (front surface) of the substrate is exposed to the etching region. For example, dry etching using hydrogen iodide gas and hydrogen bromide gas is performed. Then, these wirings are also etched. On the other hand, if the etching time until reaching the wiring is the same in each through via, the etching amount of the wiring described above is common to each through via portion, and it is easy to adjust the etching time. Can be controlled.

ところが、一般には、貫通ビアの径は共通ではなく、各々異なっている。このため、前述したように径に対応してエッチング速度が異なり、貫通ビア毎に到達した配線部分のエッチング量が異なることになる。例えば、エッチング時間を最小径の貫通ビアの処理時間に共通させると、より大きい径の貫通ビアではオーバーエッチング状態となる。このような状態で、種々の径の貫通ビアを同時に形成する場合、エッチング時間を最小径にあわせると、大きい径では、既に形成してある配線がより長時間エッチングされることになり、場合によっては配線を貫通するという問題があった。   However, in general, the diameters of the through vias are not common and are different from each other. For this reason, as described above, the etching rate differs according to the diameter, and the etching amount of the wiring portion that reaches each through via differs. For example, if the etching time is shared with the processing time of the through-via having the smallest diameter, an over-etching state occurs in the through-via having a larger diameter. In such a state, when forming through vias of various diameters at the same time, if the etching time is adjusted to the minimum diameter, the wiring already formed is etched for a longer time with a large diameter. Had the problem of penetrating the wiring.

これを解決する方法として、配線の膜厚を厚くする方法が考えられるが、配線形成の長時間化を招き、また、コストの上昇を招くことになる。特に、配線材料としてAuが使用される場合、コストの上昇は顕著である。また、配線が厚くなると配線の凹凸が大きくなるため、加工が難しくなるという問題もある。これに対し、同じ寸法の径の貫通ビア毎に形成する方法も考えられるが、貫通ビアの形成工程が非常に多くなり、生産性の低下を招き、また、製造コストの上昇も招く。   As a method for solving this, a method of increasing the film thickness of the wiring is conceivable. However, it takes a long time to form the wiring and increases the cost. In particular, when Au is used as the wiring material, the increase in cost is significant. Moreover, since the unevenness of the wiring increases as the wiring becomes thicker, there is a problem that processing becomes difficult. On the other hand, a method of forming each through via having the same size diameter is also conceivable, but the number of through via forming steps becomes very large, resulting in a decrease in productivity and an increase in manufacturing cost.

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、工程の増大やコストの上昇を招くことなく、孔径が異なる複数の貫通孔を半導体基板に形成できるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and allows a plurality of through-holes having different hole diameters to be formed in a semiconductor substrate without increasing the number of steps and increasing the cost. With the goal.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、InPからなる半導体基板の表面に絶縁材料からなるエッチング停止層を形成する工程と、エッチング停止層の上に第1表面配線および第2表面配線を形成する工程と、半導体基板の裏面側に、孔径の異なる第1表面配線に到達する第1貫通孔および第2表面配線に到達する第2貫通孔を形成するためのマスクパターンを形成する工程と、マスクパターンをマスクとし、ヨウ化水素ガス,臭化水素ガス,またはこれらの混合ガスを用いたドライエッチングにより半導体基板を選択的にエッチングして第1貫通孔および第2貫通孔をエッチング停止層まで到達する状態に形成する工程と、エッチング停止層を選択的にエッチングし、第1貫通孔および第2貫通孔を第1表面配線および第2表面配線まで到達する状態に形成する工程と、第1貫通孔内に第1貫通配線を形成し、第2貫通孔内に第2貫通配線を形成し、第1貫通配線に接続する第1裏面配線、および第2貫通配線に接続する第2裏面配線を半導体基板の裏面に形成する工程とを少なくとも備える。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming an etching stop layer made of an insulating material on a surface of a semiconductor substrate made of InP, and forming a first surface wiring and a second surface wiring on the etching stop layer. Forming a mask pattern for forming a first through hole reaching the first surface wiring having a different hole diameter and a second through hole reaching the second surface wiring on the back surface side of the semiconductor substrate; and a mask Using the pattern as a mask, the semiconductor substrate is selectively etched by dry etching using hydrogen iodide gas, hydrogen bromide gas, or a mixed gas thereof to reach the first through hole and the second through hole to the etching stop layer. And the etching stop layer are selectively etched, and the first through hole and the second through hole reach the first surface wiring and the second surface wiring. A first back wiring connected to the first through wiring, a step of forming the first through wiring, forming a first through wiring in the first through hole, forming a second through wiring in the second through hole, And forming a second back surface wiring connected to the two through wirings on the back surface of the semiconductor substrate.

上記半導体装置の製造方法において、第1表面配線および第2表面配線を形成した後、半導体基板の表面側に支持基板を貼り付ける工程と、支持基板を貼り付けた後、半導体基板を裏面側より研削して薄くする工程とを備え、半導体基板を薄くした後で、マスクパターンを形成すればよい。なお、支持基板の貼り付けは、0〜180℃の温度範囲で行えばよい。   In the semiconductor device manufacturing method, after forming the first surface wiring and the second surface wiring, a step of attaching a support substrate to the front surface side of the semiconductor substrate, and after attaching the support substrate, the semiconductor substrate from the back side A mask pattern may be formed after the semiconductor substrate is thinned. Note that the support substrate may be attached in a temperature range of 0 to 180 ° C.

また、エッチング停止層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンから構成することができる。また、マスクパターンは、少なくとも有機絶縁材料から構成し、有機絶縁材料は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール、アリーレンエーテル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、および芳香族炭化水素系ポリマーの中より選択されたものであればよい。   The etching stop layer can be made of silicon oxide or silicon oxynitride. The mask pattern is composed of at least an organic insulating material, and the organic insulating material is selected from polyimide, benzocyclobutene, polybenzoxazole, arylene ether-based polymer, siloxane-based polymer, and aromatic hydrocarbon-based polymer. Anything can be used.

また、第1貫通配線,第2貫通配線,第1裏面配線,および第2裏面配線の形成は、スパッタリング法によりシード層を形成し、シード層の上にめっき法により金属を堆積することで行い、シード層の形成は、0.05Pa以上0.2Pa以下の低圧力、かつ0.1W/cm2以上2W/cm2以下の低放電パワー密度のスパッタ条件で行うとよい。なお、第1貫通配線,第2貫通配線,第1裏面配線,および第2裏面配線の形成は、選択めっき用レジストパターンを用いためっき法により金属を堆積することで行い、選択めっき用レジストパターンは、ネガタイプのフォトレジストをスプレイコート法で塗布することで形成するとよい。 The first through wiring, the second through wiring, the first back wiring, and the second back wiring are formed by forming a seed layer by a sputtering method and depositing a metal on the seed layer by a plating method. The seed layer is preferably formed under sputtering conditions with a low pressure of 0.05 Pa or more and 0.2 Pa or less and a low discharge power density of 0.1 W / cm 2 or more and 2 W / cm 2 or less. The first through wiring, the second through wiring, the first back wiring, and the second back wiring are formed by depositing a metal by a plating method using a selective plating resist pattern, and a selective plating resist pattern. Is preferably formed by applying a negative type photoresist by a spray coating method.

以上説明したことにより、本発明によれば、工程の増大やコストの上昇を招くことなく、孔径が異なる複数の貫通孔を半導体基板に形成できるようになるという優れた効果が得られる。   As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that a plurality of through holes having different hole diameters can be formed in a semiconductor substrate without causing an increase in process and cost.

図1Aは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for describing a method for manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention. 図1Bは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining the method of manufacturing a semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Cは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1C is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining the method of manufacturing a semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Dは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1D is a cross sectional view schematically showing a state in each step for describing the method for manufacturing the semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Eは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1E is a cross sectional view schematically showing a state in each step for describing the method for manufacturing the semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Fは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1F is a cross sectional view schematically showing a state in each step for describing the method for manufacturing the semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Gは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1G is a cross sectional view schematically showing a state in each step for describing the method for manufacturing the semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Hは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1H is a cross sectional view schematically showing a state in each step for describing the method for manufacturing the semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図1Iは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1I is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining a method for manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention. 図1Jは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。FIG. 1J is a cross-sectional view schematically showing a state in each step for explaining the method for manufacturing a semiconductor device in the embodiment of the present invention. 図2は、貫通ビアの径とエッチングレートとの関係を示す相関図である。FIG. 2 is a correlation diagram showing the relationship between the diameter of the through via and the etching rate.

以下、本発明の実施の形態について図1A〜図1Jを参照して説明する。図1A〜図1Jは、本発明の実施の形態における半導体装置の製造方法を説明するための各工程における状態を模式的に示す断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1A to 1J. 1A to 1J are cross-sectional views schematically showing states in respective steps for explaining a method for manufacturing a semiconductor device in an embodiment of the present invention.

まず、図1Aに示すように、半導体基板101の表面に絶縁材料からなるエッチング停止層102を形成し、また、エッチング停止層102の上に第1表面配線103aおよび第2表面配線103bを形成する。半導体基板101は、例えば、鉄をドープすることで高抵抗とされたInPの基板である。エッチング停止層102は、例えば、酸化シリコンから構成すればよく、スパッタ法により形成すればよい。エッチング停止層102は、層厚0.3μm程度とすればよい。   First, as shown in FIG. 1A, an etching stop layer 102 made of an insulating material is formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and a first surface wiring 103a and a second surface wiring 103b are formed on the etching stop layer 102. . The semiconductor substrate 101 is, for example, an InP substrate whose resistance is increased by doping iron. The etching stop layer 102 may be made of, for example, silicon oxide, and may be formed by a sputtering method. The etching stopper layer 102 may be about 0.3 μm thick.

また、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bは、堆積した金属膜を公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで形成すればよい。例えば、蒸着法,スパッタ法,およびめっき法などにより、チタン(Ti),白金(Pt),および金(Au)などの金属膜を形成(堆積)し、この金属膜をパターニングすることで、厚さ1μm程度の第1表面配線103aおよび第2表面配線103bとすればよい。例えば、半導体基板101の表面上には、トランジスタなどの素子(不図示)が形成され、これらのいずれかの素子に、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bが接続している。また、エッチング停止層102は、例えば、上記素子を覆って形成されている層間絶縁層(不図示)の上に形成されている。   Further, the first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b may be formed by patterning the deposited metal film by a known lithography technique and etching technique. For example, a metal film such as titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) is formed (deposited) by vapor deposition, sputtering, plating, or the like, and the metal film is patterned to obtain a thickness. The first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b may be about 1 μm. For example, elements (not shown) such as transistors are formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and the first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b are connected to any of these elements. The etching stopper layer 102 is formed on, for example, an interlayer insulating layer (not shown) formed so as to cover the element.

次に、図1Bに示すように、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bの周辺部を被覆する保護層104を形成する。保護層104は、例えば、SiNから構成すればよい。例えば、CVD法により堆積したSiN膜を、公知のリソグラフィー技術およびエッチング技術によりパターニングすることで、保護層104を形成すればよい。   Next, as shown in FIG. 1B, a protective layer 104 that covers the periphery of the first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b is formed. The protective layer 104 may be made of SiN, for example. For example, the protective layer 104 may be formed by patterning a SiN film deposited by a CVD method using a known lithography technique and etching technique.

次に、図1Cに示すように、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bを形成した半導体基板101の表面側に、接着層105を用いて支持基板106を貼り付ける。支持基板106は、例えばガラス基板であればよい。この後、半導体基板101を、裏面側より研削して薄くする。例えば、100μm程度の厚さにすればよい。なお、最終製品の用途や仕様、半導体基板101の当初の板厚によっては当該研削工程を行う必要がない場合もある。   Next, as illustrated in FIG. 1C, a support substrate 106 is attached to the surface side of the semiconductor substrate 101 on which the first surface wiring 103 a and the second surface wiring 103 b are formed using an adhesive layer 105. The support substrate 106 may be a glass substrate, for example. Thereafter, the semiconductor substrate 101 is ground and thinned from the back side. For example, the thickness may be about 100 μm. Note that the grinding process may not be necessary depending on the use and specifications of the final product and the initial thickness of the semiconductor substrate 101.

次に、図1Dに示すように、半導体基板101の裏面に、第1絶縁層107および第2絶縁層108を形成する。また、第2絶縁層108に開口部108a,開口部108bを形成し、第1絶縁層107に開口部107a,開口部107bを形成する。開口部108a,開口部107aは、第1表面配線103aに到達する第1貫通孔となる部分に対応して配置し、開口部108b,開口部107bは、第2表面配線103bに到達する第2貫通孔となる部分に対応して配置する。開口部108a,開口部107aは、第1表面配線103aに到達する第1貫通孔を形成するために用いられるものであり、例えば、直径100μm程度に形成する。また、開口部108b,開口部107bは、第2表面配線103bに到達する第2貫通孔を形成するために用いられるものであり、例えば直径50μm程度に形成する。   Next, as illustrated in FIG. 1D, the first insulating layer 107 and the second insulating layer 108 are formed on the back surface of the semiconductor substrate 101. In addition, an opening 108 a and an opening 108 b are formed in the second insulating layer 108, and an opening 107 a and an opening 107 b are formed in the first insulating layer 107. The opening 108a and the opening 107a are arranged corresponding to a portion serving as the first through hole reaching the first surface wiring 103a, and the opening 108b and the opening 107b are the second reaching the second surface wiring 103b. It arrange | positions corresponding to the part used as a through-hole. The opening 108a and the opening 107a are used to form a first through hole that reaches the first surface wiring 103a, and are formed to have a diameter of about 100 μm, for example. The opening 108b and the opening 107b are used to form a second through hole that reaches the second surface wiring 103b, and have a diameter of, for example, about 50 μm.

言い換えると、開口部107a,開口部107bを形成した第1絶縁層107と、開口部108a,開口部108bを形成した第2絶縁層108とにより、第1表面配線103aに到達する第1貫通孔および第2表面配線103bに到達する第2貫通孔を形成するためのマスクパターンが構成されている。   In other words, the first through-hole reaching the first surface wiring 103a is formed by the first insulating layer 107 in which the opening 107a and the opening 107b are formed and the second insulating layer 108 in which the opening 108a and the opening 108b are formed. And the mask pattern for forming the 2nd through-hole which reaches the 2nd surface wiring 103b is constituted.

第1絶縁層107は、例えば、スパッタ法により堆積した酸化シリコンから構成し、層厚0.2μm程度に形成すればよい。また、第2絶縁層108は、スピンコート法により形成した有機絶縁材料の膜から構成すればよく、有機絶縁材料としては、感光性を有するポリベンゾオキサゾールを用いればよい。この有機絶縁材料は、例えば、厚さ15μm程度に塗布し、第2絶縁層108とすればよい。   The first insulating layer 107 is made of, for example, silicon oxide deposited by a sputtering method, and may be formed with a layer thickness of about 0.2 μm. The second insulating layer 108 may be formed of a film of an organic insulating material formed by a spin coating method. As the organic insulating material, photosensitive polybenzoxazole may be used. For example, the organic insulating material may be applied to a thickness of about 15 μm to form the second insulating layer 108.

上述した感光性を有する有機絶縁材料からなる第2絶縁層108を、公知のフォトリソグラフィー技術によりパターニングすることで、開口部108a,開口部108bが形成できる。なお、パターニングにより開口部108a,開口部108bを形成した後、180℃・1時間の処理条件により、第2絶縁層108を熱硬化処理する。このようにして形成した開口部108a,開口部108bを形成した第2絶縁層108をマスクとし、第1絶縁層107を選択的にエッチングすれば、開口部107a,開口部107bが形成できる。例えば、C26ガスを用いたRIE法により第1絶縁層107を選択的にエッチングすればよい。 The opening 108a and the opening 108b can be formed by patterning the second insulating layer 108 made of the photosensitive organic insulating material described above by a known photolithography technique. Note that after forming the opening 108a and the opening 108b by patterning, the second insulating layer 108 is heat-cured under a processing condition of 180 ° C. for 1 hour. The opening 107a and the opening 107b can be formed by selectively etching the first insulating layer 107 using the second insulating layer 108 formed with the opening 108a and the opening 108b as a mask. For example, the first insulating layer 107 may be selectively etched by the RIE method using C 2 F 6 gas.

半導体基板101を選択的にエッチングするためのマスクパターンとしては、第2絶縁層108のみでもよいが、一般に、有機絶縁材料とInPなどの化合物半導体とは密着性があまりよくない。このため、有機絶縁材料の層を半導体基板101に直接接して形成すると、剥離しやすい状態となる。これに対し、第1絶縁層107は、半導体基板101および第2絶縁層108の両者に対して高い密着性が得られるので、上述したように、第1絶縁層107を設けることで、第2絶縁層108の剥離が抑制できるようになる。このように、第1絶縁層107は、密着性向上のために形成するものであり、一様な膜となる厚さに形成すればよく、前述したように、層厚0.2μm程度に形成すればよい。   As a mask pattern for selectively etching the semiconductor substrate 101, only the second insulating layer 108 may be used. However, in general, the adhesion between the organic insulating material and a compound semiconductor such as InP is not so good. For this reason, when the layer of the organic insulating material is formed in direct contact with the semiconductor substrate 101, the layer is easily peeled off. On the other hand, since the first insulating layer 107 has high adhesion to both the semiconductor substrate 101 and the second insulating layer 108, the second insulating layer 107 is provided by providing the first insulating layer 107 as described above. Separation of the insulating layer 108 can be suppressed. As described above, the first insulating layer 107 is formed to improve adhesion, and may be formed to a uniform thickness. As described above, the first insulating layer 107 is formed to have a layer thickness of about 0.2 μm. do it.

次に、開口部107a,開口部107bを形成した第1絶縁層107、および開口部108a,開口部108bを形成した第2絶縁層108をマスクパターンとして半導体基板101を選択的にエッチングし、図1Eに示すように、第1基板貫通孔101aおよび第2基板貫通孔101bを、エッチング停止層102まで到達する状態に形成する。   Next, the semiconductor substrate 101 is selectively etched using the first insulating layer 107 in which the opening 107a and the opening 107b are formed and the second insulating layer 108 in which the opening 108a and the opening 108b are formed as a mask pattern. As shown to 1E, the 1st board | substrate through-hole 101a and the 2nd board | substrate through-hole 101b are formed in the state which reaches | attains the etching stop layer 102. FIG.

例えば、温度条件を100℃程度とし、臭化水素ガスを用いた反応性イオンエッチング法により、半導体基板101を選択的にエッチングすればよい。このエッチングにより、半導体基板101に、直径100μmの第1基板貫通孔101aと、直径50μmの第2基板貫通孔101bが形成できる。ここで、エッチング時間は、孔径の小さい第2基板貫通孔101bが形成できる時間とすればよい。この処理時間では、孔径の大きい第1基板貫通孔101aの形成においては、いわゆるオーバーエッチングとなる。しかしながら、エッチング停止層102を備えているので、上述したエッチングは、エッチング停止層102により停止される。第1基板貫通孔101aが形成されても、このエッチングが行われる領域には、第1表面配線103aが触れることがない。このため、第1基板貫通孔101aが形成されている領域の第1表面配線103aがエッチングされることがない。   For example, the semiconductor substrate 101 may be selectively etched by a reactive ion etching method using hydrogen bromide gas at a temperature condition of about 100 ° C. By this etching, a first substrate through hole 101a having a diameter of 100 μm and a second substrate through hole 101b having a diameter of 50 μm can be formed in the semiconductor substrate 101. Here, the etching time may be a time during which the second substrate through hole 101b having a small hole diameter can be formed. In this processing time, in the formation of the first substrate through hole 101a having a large hole diameter, so-called over-etching is performed. However, since the etching stop layer 102 is provided, the above-described etching is stopped by the etching stop layer 102. Even if the first substrate through hole 101a is formed, the first surface wiring 103a does not touch the region where this etching is performed. Therefore, the first surface wiring 103a in the region where the first substrate through hole 101a is formed is not etched.

次に、上述した第1基板貫通孔101aおよび第2基板貫通孔101bの形成に続いて、開口部107a,開口部107bを形成した第1絶縁層107、および開口部108a,開口部108bを形成した第2絶縁層108をマスクパターンとし、エッチング停止層102を選択的にエッチングし、図1Fに示すように、第2絶縁層108に、第1開口部102a,第2開口部102bを形成する。例えば、C26ガスを用いたRIE法によりエッチング停止層102を選択的にエッチングすればよい。このエッチングでは、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bが、エッチング領域に晒されることになる。しかしながら、上記エッチングによれば、選択的にエッチング停止層102がエッチングされ、第1表面配線103aおよび第2表面配線103bは、ほとんどエッチングされることがない。 Next, following the formation of the first substrate through hole 101a and the second substrate through hole 101b described above, the first insulating layer 107 in which the opening 107a and the opening 107b are formed, and the opening 108a and the opening 108b are formed. Using the second insulating layer 108 as a mask pattern, the etching stop layer 102 is selectively etched to form a first opening 102a and a second opening 102b in the second insulating layer 108 as shown in FIG. 1F. . For example, the etching stop layer 102 may be selectively etched by the RIE method using C 2 F 6 gas. In this etching, the first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b are exposed to the etching region. However, according to the above etching, the etching stop layer 102 is selectively etched, and the first surface wiring 103a and the second surface wiring 103b are hardly etched.

このように、第1開口部102a,第2開口部102bを形成することで、まず、第1基板貫通孔101aおよび第1開口部102aから構成されて、半導体基板101の裏面側より第1表面配線103aに到達する第1貫通孔109aが形成された状態となる。また、第2基板貫通孔101bおよび第2開口部102bから構成されて、半導体基板101の裏面側より第2表面配線103bに到達する第2貫通孔109bが形成された状態となる。なお、上述した貫通孔を形成するためのマスクとして用いた第1絶縁層107および第2絶縁層108は、公知の半導体装置における層間絶縁層に用いられている材料から構成されており、このまま残した状態として問題がなく、除去する必要はない。   In this manner, by forming the first opening 102a and the second opening 102b, first, the first surface is formed from the first substrate through-hole 101a and the first opening 102a, and the first surface from the back side of the semiconductor substrate 101. The first through hole 109a reaching the wiring 103a is formed. In addition, the second through hole 109b, which is configured by the second substrate through hole 101b and the second opening 102b and reaches the second surface wiring 103b from the back surface side of the semiconductor substrate 101, is formed. The first insulating layer 107 and the second insulating layer 108 used as masks for forming the above-described through holes are made of a material used for an interlayer insulating layer in a known semiconductor device, and are left as they are. There is no problem with the condition, and there is no need to remove it.

次に、図1Gに示すように、第1貫通孔109aおよび第2貫通孔109bの底面および側壁を含めた第2絶縁層108の表面に、シード層110を形成する。例えば、WおよびAuをスパッタ法により堆積することで、シード層110を形成すればよい。W層は、Au層と半導体基板101の部分との密着性を向上させるために用いる。Au層は層厚1〜2μm程度に形成すればよい。   Next, as shown in FIG. 1G, a seed layer 110 is formed on the surface of the second insulating layer 108 including the bottom and side walls of the first through hole 109a and the second through hole 109b. For example, the seed layer 110 may be formed by depositing W and Au by sputtering. The W layer is used to improve the adhesion between the Au layer and the semiconductor substrate 101. The Au layer may be formed to a thickness of about 1 to 2 μm.

ここで、貫通孔の底部および側壁に、シード層110が形成されていることが重要となる。このために、スパッタ法による金属粒子が貫通孔の底部にまで到達するとともに、貫通孔の側壁にもスパッタ法による金属粒が付着する条件で、上述した金属の堆積を行えばよい。具体的には、スパッタ成膜時の圧力を0.1Pa程度とし、スパッタ成膜時のパワー密度を1W/cm2程度とすればよい。これらの条件でスパッタ成膜を行えば、貫通孔の底部および側壁に、シード層110が形成できる。 Here, it is important that the seed layer 110 is formed on the bottom and the side wall of the through hole. For this reason, the metal deposition described above may be performed under the condition that the metal particles by the sputtering method reach the bottom of the through hole and the metal particles by the sputtering method adhere to the side wall of the through hole. Specifically, the pressure at the time of sputtering film formation may be about 0.1 Pa, and the power density at the time of sputtering film formation may be about 1 W / cm 2 . If sputter deposition is performed under these conditions, the seed layer 110 can be formed on the bottom and side walls of the through hole.

一般に、貫通孔内にめっき用シード層をスパッタ法で堆積する場合、孔側壁にもメタルを堆積する必要があるため、横方向成分が多くなる高圧力(例えば、1Pa)をスパッタ条件としている。しかしながら、貫通孔の深さが50μm以上になると、垂直方向成分が少ないため、貫通孔底までスパッタメタルが到達しないという問題がある。これを解決するために、バイアス付きスパッタ法が提案されているが、一般のスパッタ装置に比べバイアス付きスパッタ装置は高価である。   In general, when a plating seed layer is deposited in a through hole by sputtering, it is necessary to deposit metal on the side wall of the hole, and therefore, a high pressure (for example, 1 Pa) at which a lateral component increases is set as a sputtering condition. However, when the depth of the through hole is 50 μm or more, there is a problem that the sputter metal does not reach the bottom of the through hole because the vertical component is small. In order to solve this, a biased sputtering method has been proposed, but a biased sputtering apparatus is more expensive than a general sputtering apparatus.

これらに対し、上述したように、0.05〜0.2Paの範囲でスパッタ成膜時の圧力を低くし、加えて、スパッタ成膜時のパワー密度を0.1W/cm2〜0.2W/cm2の範囲で適宜に設定することで、貫通孔の底部および側壁に、金属の層が形成できる。スパッタ成膜時の圧力を低くすることで、スパッタ粒子の平均自由行程が長くなり、スパッタ粒子が深い貫通孔の底部にまで届くようになる。また、パワー密度をあまり高くしない条件とすることで、一部のスパッタ粒子が、側壁にも付着する状態とすることができる。 On the other hand, as described above, the pressure during sputtering film formation is lowered in the range of 0.05 to 0.2 Pa, and in addition, the power density during sputtering film formation is 0.1 W / cm 2 to 0.2 W. By appropriately setting within the range of / cm 2 , a metal layer can be formed on the bottom and side walls of the through hole. By lowering the pressure at the time of sputtering film formation, the mean free path of the sputtered particles becomes longer and the sputtered particles reach the bottom of the deep through hole. Further, by setting the power density not to be so high, a part of the sputtered particles can be attached to the side wall.

次に、図1Hに示すように、選択めっき用レジストパターン111を形成する。例えば、スプレイコート法を用い、ネガタイプのフォトレジストを厚さ10μm程度に塗布して塗布膜を形成する。次いで、形成した塗布膜を、公知のフォトリソグラフィー技術によりパターニングすることで、選択めっき用レジストパターン111を形成すればよい。   Next, as shown in FIG. 1H, a selective plating resist pattern 111 is formed. For example, using a spray coating method, a negative type photoresist is applied to a thickness of about 10 μm to form a coating film. Next, the selective coating resist pattern 111 may be formed by patterning the formed coating film by a known photolithography technique.

ここで、このようなレジストパターンの形成時に、通常のスピンコート法で液体のレジスト材料を塗布すると、深さ100μmの貫通孔がレジストで満たされてしまう。このような状態では、フォトリソグラフィーの現像時に、貫通穴内のレジストが現像しきれずに残留する現象が発生しやすい。レジストが残留すれば、めっきの不良を起こし、断線などの問題を引き起こす。これを解決するために、ドライフィルムレジストが提案されているが、基板にドライフィルムレジストを貼り付ける際にエアーボイドが発生しやすく、パターン欠陥の発生原因となる問題がある。   Here, when such a resist pattern is formed, if a liquid resist material is applied by a normal spin coating method, a through hole having a depth of 100 μm is filled with the resist. In such a state, at the time of development by photolithography, a phenomenon in which the resist in the through hole cannot be completely developed and remains is likely to occur. If the resist remains, it causes plating failure and causes problems such as disconnection. In order to solve this problem, a dry film resist has been proposed. However, when the dry film resist is applied to the substrate, air voids are likely to be generated, which causes a pattern defect.

これらの膜形成技術に対し、スプレイコート法を用いることで、貫通穴内をレジストで充填することなく塗布膜が形成できるので、現像時の貫通穴内におけるレジストの残留が抑制できるようになる。また、ネガタイプのレジストを用いているので、未露光部分が現像により溶解して除去されるようになる。この結果、露光不足が発生しても、現像による除去対象の貫通孔部分においては、現像における溶解不足などが発生することがなく、この点においても、現像時の貫通穴内におけるレジストの残留が抑制できるようになる。   By using a spray coating method for these film formation techniques, a coating film can be formed without filling the through hole with a resist, and therefore, resist residue in the through hole during development can be suppressed. Further, since a negative type resist is used, the unexposed portion is dissolved and removed by development. As a result, even if underexposure occurs, there is no shortage of dissolution during development in the through-hole portion to be removed by development, and in this respect as well, resist residue in the through-hole during development is suppressed. become able to.

以上のように選択めっき用レジストパターン111を形成したら、これにより覆われていない露出しているシード層110の上にAuを選択的にめっきすることで、第1貫通孔109aに第1貫通配線112aを形成し、第2貫通孔109bに第2貫通配線112bを形成する。同時に、第1貫通配線112aに連続する第1裏面配線113aを形成し、第2貫通配線112bに連続する第2裏面配線113bを形成する。第1貫通配線112aは、第1貫通孔109a内で第1表面配線103aに接続し、第2貫通配線112bは、第2貫通孔109b内で第2表面配線103bに接続する。   When the selective plating resist pattern 111 is formed as described above, Au is selectively plated on the exposed seed layer 110 that is not covered thereby, so that the first through wiring 109a is formed in the first through hole 109a. 112a is formed, and the second through wiring 112b is formed in the second through hole 109b. At the same time, the first back surface wiring 113a continuous to the first through wiring 112a is formed, and the second back surface wiring 113b continuous to the second through wiring 112b is formed. The first through wiring 112a is connected to the first surface wiring 103a in the first through hole 109a, and the second through wiring 112b is connected to the second surface wiring 103b in the second through hole 109b.

次に、選択めっき用レジストパターン111を除去した後、図1Iに示すように、第1裏面配線113aおよび第2裏面配線113bをマスクとしシード層110を選択的にエッチング除去し、第1貫通孔109a形成領域のシード層110aと、第2貫通孔109b形成領域のシード層110bとに分離する。   Next, after removing the selective plating resist pattern 111, as shown in FIG. 1I, the seed layer 110 is selectively removed by etching using the first back surface wiring 113a and the second back surface wiring 113b as a mask. The seed layer 110a in the 109a formation region and the seed layer 110b in the second through-hole 109b formation region are separated.

最後に、接着層105を除去して支持基板106を剥離すれば、図1Jに示すように、半導体基板101の表面に形成された表面配線と半導体基板101の裏面に形成された裏面配線とが、各貫通孔に形成された貫通配線により接続された状態が得られる。第1表面配線103aは、孔径がより大きい第1貫通孔109aに形成された第1貫通配線112aにより第1裏面配線113aに接続する。また、第2表面配線103bは、孔径がより小さい第2貫通孔109bに形成された第2貫通配線112bにより第2裏面配線113bに接続する。   Finally, if the adhesive layer 105 is removed and the support substrate 106 is peeled off, the surface wiring formed on the surface of the semiconductor substrate 101 and the back wiring formed on the back surface of the semiconductor substrate 101 are formed as shown in FIG. 1J. Thus, the connected state is obtained by the through wiring formed in each through hole. The first front surface wiring 103a is connected to the first back surface wiring 113a by a first through wiring 112a formed in the first through hole 109a having a larger hole diameter. The second front surface wiring 103b is connected to the second back surface wiring 113b by the second through wiring 112b formed in the second through hole 109b having a smaller hole diameter.

以上に説明したように、本発明によれば、半導体基板の表面に絶縁材料からなるエッチング停止層を介して表面配線層を形成してから、半導体基板に貫通孔を形成するようにしたので、異なる孔径の複数の貫通孔を同時に形成することが容易であり、貫通孔を有する半導体装置の生産性と設計自由度を向上させることができる。この結果、本発明によれば、工程の増大やコストの上昇を招くことなく、孔径が異なる複数の貫通孔を半導体基板に形成できるようになる。   As described above, according to the present invention, since the surface wiring layer is formed on the surface of the semiconductor substrate via the etching stop layer made of an insulating material, the through hole is formed in the semiconductor substrate. It is easy to form a plurality of through holes having different hole diameters at the same time, and the productivity and design flexibility of a semiconductor device having a through hole can be improved. As a result, according to the present invention, a plurality of through holes having different hole diameters can be formed in the semiconductor substrate without increasing the number of steps and increasing the cost.

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述では、エッチング停止層および第1絶縁層を、酸化シリコンから構成したが、これに限るものではなく、例えば、酸窒化シリコンなどのシリコンと酸素を含む無機絶縁材料から構成してもよい。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above description, the etching stop layer and the first insulating layer are made of silicon oxide. However, the present invention is not limited to this. For example, the etching stop layer and the first insulating layer may be made of an inorganic insulating material containing silicon and oxygen such as silicon oxynitride. .

また、上述した実施の形態では、臭化水素ガスを用いたInPからなる半導体基板のドライエッチングにおいて、温度条件を100℃としたが、これに限るものではなく、温度条件は0℃〜180℃の範囲とすればよい。この温度条件は、半導体基板に貫通孔を形成する工程で、既に形成されている接着層などの最も耐熱温度が低い有機材料からなる層の耐熱温度に合わせて適宜に設定すればよい。なお、この温度条件は、貫通孔形成工程に限るものではなく、支持基板を貼り付けた後の工程に関するものであり、支持基板を貼り付けた後の工程が、0〜180℃の温度範囲で行われるようにすればよい。   In the above-described embodiment, the temperature condition is 100 ° C. in the dry etching of the semiconductor substrate made of InP using hydrogen bromide gas. However, the temperature condition is not limited to this, and the temperature condition is 0 ° C. to 180 ° C. It may be in the range. This temperature condition may be set appropriately in accordance with the heat resistance temperature of the layer made of an organic material having the lowest heat resistance temperature, such as an adhesive layer already formed in the step of forming the through hole in the semiconductor substrate. Note that this temperature condition is not limited to the through-hole forming step, but relates to the step after the support substrate is pasted, and the step after the support substrate is pasted is in the temperature range of 0 to 180 ° C. It should be done.

また、上述した実施の形態では、InPからなる半導体基板のドライエッチングを、臭化水素ガスを用いて行う例を示したが、これに限るものではなく、ヨウ化水素ガスまたはヨウ化水素ガスと臭化水素ガスの混合ガスを用いてもよく、また、ヨウ化水素または臭化水素を主ガスとし、アルゴン,ヘリウム,窒素または酸素を添加した混合ガスを用いるようにしてもよい。   In the above-described embodiment, an example in which dry etching of a semiconductor substrate made of InP is performed using hydrogen bromide gas is not limited to this, but hydrogen iodide gas or hydrogen iodide gas is used. A mixed gas of hydrogen bromide gas may be used, or a mixed gas containing hydrogen iodide or hydrogen bromide as a main gas and added with argon, helium, nitrogen or oxygen may be used.

また、上述した実施の形態では、有機絶縁材料として、ポリベンゾオキサゾールを用いたが、これに限るものではなく、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、アリーレンエーテル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、または芳香族炭化水素系ポリマーなどの有機絶縁材料を用いることができる。これらの有機絶縁材料は、感光性でも非感光性でも問題無く、ヨウ化水素ガスまたは臭化水素ガスを用いたInP基板のドライエッチング工程における温度条件以上の耐熱温度を有していればよい。   In the above-described embodiment, polybenzoxazole is used as the organic insulating material. However, the present invention is not limited to this, and polyimide, benzocyclobutene, arylene ether-based polymer, siloxane-based polymer, or aromatic hydrocarbon-based material is used. An organic insulating material such as a polymer can be used. These organic insulating materials may be photosensitive or non-photosensitive, and may have a heat resistance temperature equal to or higher than the temperature condition in the dry etching process of the InP substrate using hydrogen iodide gas or hydrogen bromide gas.

また、上述した実施の形態では、例えば、第2絶縁層に感光性有機絶縁材料を用いたが、これに限るものではなく、第2絶縁層を非感光性材料から構成してもよい。この場合、フォトレジストをマスクに用いたRIE法を用い、第2絶縁層をパターニングして開口部を形成してもよい。また、貫通配線は、貫通穴内を充填した状態に形成してもよい。また、上述した実施の形態では、半導体基板としてInP基板を用いる場合を例に説明したが、これに限るものではなく、本発明は、GaN基板など他の半導体基板に対しても適用可能であることは言うまでもない。   In the above-described embodiment, for example, the photosensitive organic insulating material is used for the second insulating layer. However, the present invention is not limited to this, and the second insulating layer may be made of a non-photosensitive material. In this case, the opening may be formed by patterning the second insulating layer using an RIE method using a photoresist as a mask. Further, the through wiring may be formed in a state in which the inside of the through hole is filled. In the above-described embodiment, the case where an InP substrate is used as a semiconductor substrate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to other semiconductor substrates such as a GaN substrate. Needless to say.

101…半導体基板、101a…第1基板貫通孔、101b…第2基板貫通孔、102…エッチング停止層、103a…第1表面配線、103b…第2表面配線、104…保護層、105…接着層、106…支持基板、107…第1絶縁層、107a,107b…開口部、108a,108b…開口部、109a…第1貫通孔、110,110a,110b…シード層、111…選択めっき用レジストパターン、112a…第1貫通配線、112b…第2貫通配線、113a…第1裏面配線、113b…第2裏面配線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Semiconductor substrate, 101a ... 1st substrate through-hole, 101b ... 2nd substrate through-hole, 102 ... Etching stop layer, 103a ... 1st surface wiring, 103b ... 2nd surface wiring, 104 ... Protective layer, 105 ... Adhesion layer , 106 ... support substrate, 107 ... first insulating layer, 107a, 107b ... opening, 108a, 108b ... opening, 109a ... first through hole, 110, 110a, 110b ... seed layer, 111 ... resist pattern for selective plating 112a, first through wiring, 112b, second through wiring, 113a, first back wiring, 113b, second back wiring.

Claims (7)

InPからなる半導体基板の表面に絶縁材料からなるエッチング停止層を形成する工程と、
前記エッチング停止層の上に第1表面配線および第2表面配線を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面側に、孔径の異なる前記第1表面配線に到達する第1貫通孔および前記第2表面配線に到達する第2貫通孔を形成するためのマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンをマスクとし、ヨウ化水素ガス,臭化水素ガス,またはこれらの混合ガスを用いたドライエッチングにより前記半導体基板を選択的にエッチングして前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を前記エッチング停止層まで到達する状態に形成する工程と、
前記エッチング停止層を選択的にエッチングし、前記第1貫通孔および前記第2貫通孔を前記第1表面配線および前記第2表面配線まで到達する状態に形成する工程と、
前記第1貫通孔内に第1貫通配線を形成し、前記第2貫通孔内に第2貫通配線を形成し、前記第1貫通配線に接続する第1裏面配線、および前記第2貫通配線に接続する第2裏面配線を前記半導体基板の裏面に形成する工程と
を少なくとも備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming an etching stop layer made of an insulating material on the surface of a semiconductor substrate made of InP;
Forming a first surface wiring and a second surface wiring on the etching stop layer;
Forming a mask pattern for forming a first through hole reaching the first surface wiring having a different hole diameter and a second through hole reaching the second surface wiring on the back surface side of the semiconductor substrate;
Using the mask pattern as a mask, the semiconductor substrate is selectively etched by dry etching using hydrogen iodide gas, hydrogen bromide gas, or a mixed gas thereof to form the first through hole and the second through hole. Forming to reach the etching stop layer; and
Selectively etching the etch stop layer to form the first through hole and the second through hole in a state of reaching the first surface wiring and the second surface wiring;
A first through wiring is formed in the first through hole, a second through wiring is formed in the second through hole, a first back surface wiring connected to the first through wiring, and a second through wiring And forming a second back surface wiring to be connected to the back surface of the semiconductor substrate.
請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1表面配線および前記第2表面配線を形成した後、前記半導体基板の表面側に支持基板を貼り付ける工程と、
前記支持基板を貼り付けた後、前記半導体基板を裏面側より研削して薄くする工程と
を備え、
前記半導体基板を薄くした後で、前記マスクパターンを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
After forming the first surface wiring and the second surface wiring, attaching a support substrate to the surface side of the semiconductor substrate;
After pasting the support substrate, comprising the step of grinding and thinning the semiconductor substrate from the back side,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the mask pattern is formed after the semiconductor substrate is thinned.
請求項2記載の半導体装置の製造方法において、
前記支持基板を貼り付けた後の工程は、0〜180℃の温度範囲で行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the step after attaching the support substrate is performed in a temperature range of 0 to 180 ° C.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記エッチング停止層は、酸化シリコンまたは酸窒化シリコンから構成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-3,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the etching stop layer is made of silicon oxide or silicon oxynitride.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記マスクパターンは、少なくとも有機絶縁材料から構成し、
前記有機絶縁材料は、ポリイミド、ベンゾシクロブテン、ポリベンゾオキサゾール、アリーレンエーテル系ポリマー、シロキサン系ポリマー、および芳香族炭化水素系ポリマーの中より選択されたものであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device given in any 1 paragraph of Claims 1-4,
The mask pattern is composed of at least an organic insulating material,
The organic insulating material is selected from polyimide, benzocyclobutene, polybenzoxazole, arylene ether-based polymer, siloxane-based polymer, and aromatic hydrocarbon-based polymer. Method.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1貫通配線,前記第2貫通配線,前記第1裏面配線,および前記第2裏面配線の形成は、スパッタリング法によりシード層を形成し、前記シード層の上にメッキ法により金属を堆積することで行い、
前記シード層の形成は、0.05Pa以上0.2Pa以下の低圧力、かつ0.1W/cm2以上2W/cm2以下の低放電パワー密度のスパッタ条件で行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
The first through wiring, the second through wiring, the first back surface wiring, and the second back surface wiring are formed by forming a seed layer by a sputtering method and depositing a metal on the seed layer by a plating method. To do
The seed layer is formed under sputtering conditions with a low pressure of 0.05 Pa or more and 0.2 Pa or less and a low discharge power density of 0.1 W / cm 2 or more and 2 W / cm 2 or less. .
請求項6記載の半導体装置の製造方法において、
前記第1貫通配線,前記第2貫通配線,前記第1裏面配線,および前記第2裏面配線の形成は、選択めっき用レジストパターンを用いたメッキ法により金属を堆積することで行い、 前記選択めっき用レジストパターンは、ネガタイプのフォトレジストをスプレイコート法で塗布することで形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6.
The first through wiring, the second through wiring, the first back surface wiring, and the second back surface wiring are formed by depositing a metal by a plating method using a selective plating resist pattern. The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the resist pattern is formed by applying a negative type photoresist by a spray coating method.
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