半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法
[0001][相關(guān)申請(qǐng)案]
[0002]本申請(qǐng)案享受2014年I月30日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)案號(hào)2014-15988及日本專利申請(qǐng)案號(hào)2014-15829的優(yōu)先權(quán)的利益，并且在本申請(qǐng)案中引用該等日本專利申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本實(shí)施方式通常涉及一種半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]以往有一種技術(shù)，其通過(guò)多段地積層在基板上形成半導(dǎo)體元件或集成電路而成的芯片，來(lái)減小半導(dǎo)體裝置的占有面積。被積層的各芯片彼此是通過(guò)在貫通基板的貫通孔中埋入金屬而成的貫通電極而電連接。
[0005]通常利用電解電鍍而將金屬埋入到貫通孔中。作為該電解電鍍，例如有使金屬?gòu)呢炌椎谋环忾]的底面朝向開(kāi)口逐漸析出的由下而上鍍敷(bottom up plating)、以及使金屬?gòu)呢炌椎膬?nèi)周面整體析出的保形鍍敷(conformal plating)。
[0006]保形鍍敷與由下而上鍍敷相比有能在短時(shí)間內(nèi)完成將金屬埋入貫通孔的優(yōu)點(diǎn)。在該保形鍍敷中，由于電場(chǎng)集中在貫通孔的開(kāi)口端部，所以金屬在開(kāi)口端部的析出速度比在貫通孔的內(nèi)周面快。因此，有在被埋入到貫通孔的金屬的內(nèi)部產(chǎn)生空腔的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種例如提高了貫通電極的導(dǎo)通特性的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0008]根據(jù)本實(shí)施方式，可提供一種半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括貫通孔、銅層、以及金屬部。貫通孔貫通半導(dǎo)體基板的正面及背面。所述銅層形成在所述貫通孔的內(nèi)部。所述金屬部是由銅以外的金屬形成在比所述銅層更靠所述貫通孔的孔芯側(cè)，并且內(nèi)包空腔。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是示意性地表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖視圖。
[0010]圖2A?圖4C是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造步驟的剖視圖。
[0011]圖5是示意性地表示第一實(shí)施方式的變形例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖視圖。
[0012]圖6是示意性地表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖視圖。
[0013]圖7A?圖9C是表示第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造步驟的剖視圖。
[0014]圖10是示意性地表示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)成的剖視圖。
[0015]圖1lA?圖13B是表示第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造步驟的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面，參照隨附附圖，對(duì)實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置以及半導(dǎo)體裝置的制造方法詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。此外，本發(fā)明并不受這些實(shí)施方式限定。
[0017](第一實(shí)施方式)
[0018]圖1是示意性地表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的構(gòu)成的剖視圖。此外，下面，為了方便，有時(shí)將圖示的基板2的上表面稱為正面，將下表面稱為背面。如圖1所示般，半導(dǎo)體裝置I具備貫通電極，該貫通電極貫通由例如Si (硅)等半導(dǎo)體形成的基板2的正面及背面。此外，基板2的正面被絕緣膜6被覆，基板2的背面被絕緣膜3被覆。
[0019]貫通電極包含凸塊10、電極墊4、籽晶膜7、以及金屬部8。凸塊10例如由焊料形成，并且設(shè)置在基板2的正面?zhèn)?。而且，電極墊4例如由硅化物形成，并且設(shè)置在隔著基板2與凸塊10對(duì)向的位置。
[0020]籽晶膜7例如由Cu(銅)形成。該籽晶膜7設(shè)置在被覆貫通基板2的正面及背面的貫通孔5的內(nèi)周面部分的絕緣膜6的表面、電極墊4的正面、以及被覆基板2正面的貫通孔5的開(kāi)口周?chē)糠值慕^緣膜6的表面。
[0021]金屬部8是通過(guò)利用保形鍍敷使金屬在籽晶膜7的表面析出而形成。由此，金屬部8形成在比籽晶膜7更靠貫通孔5的孔芯側(cè)。在保形鍍敷中，金屬?gòu)淖丫?的整個(gè)表面逐漸析出。
[0022]因此，在半導(dǎo)體裝置I中，如圖1所示，貫通孔5的深度方向的尺寸形成為大于與深度方向正交的方向的尺寸。由此，在半導(dǎo)體裝置I中，在利用保形鍍敷形成金屬部8的情況下，貫通孔5的基板2正面?zhèn)鹊拈_(kāi)口被金屬部8確實(shí)地封閉。
[0023]而且，金屬部8在貫通孔5的孔芯側(cè)內(nèi)包空洞9。這樣一來(lái)，半導(dǎo)體裝置I在金屬部8的內(nèi)部具備空腔9，因此在例如進(jìn)行將凸塊10的形狀加工成半球狀的熱處理的情況下，可抑制基板2的破損。
[0024]具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行熱處理的步驟中，存在金屬部8發(fā)生熱膨脹的情況。在該情況下，由金屬部8內(nèi)部的空腔9吸收金屬部8向外部擴(kuò)展的熱膨脹力，而減輕由金屬部8對(duì)基板2施加的力，由此抑制基板2的破損。
[0025]而且，金屬部8是由含有Cu以外的金屬、例如Ni (鎳)、Au (金)、Ag (銀)、Co (鈷)、Pd(鈀)、W(鎢),TadI)、鉑(Pt)、銠(Rh)、銥(Ir)、釕(Ru)、鋨(Os)、錸(Re)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、硼(B)、鉿(Hf)中的至少一種金屬的材料形成。由此，半導(dǎo)體裝置I在進(jìn)行保形鍍敷的步驟中，可抑制金屬部8發(fā)生形狀缺損。
[0026]具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行保形鍍敷的步驟中，有對(duì)金屬部8施加相對(duì)高電壓的情況。在該情況下，如果使用普通的Cu作為貫通電極的材料而形成金屬部8，則由于Cu金屬對(duì)電迀移的耐性相對(duì)低，因此有發(fā)生形狀缺損的擔(dān)憂。
[0027]因此，在半導(dǎo)體裝置I中，金屬部8是由含有對(duì)電迀移的耐性比Cu高的N1、Au、Ag、Co、Pd、W、Ta、Pt、Rh、Ir、Ru、Os、Re、Mo、Nb、B、Hf 中的至少一種金屬的材料形成。
[0028]由此，半導(dǎo)體裝置I在進(jìn)行保形鍍敷的步驟中，可抑制金屬部8發(fā)生形狀缺損。因此，根據(jù)半導(dǎo)體裝置1，可提高貫通電極的導(dǎo)通特性。
[0029]接著，參照?qǐng)D2A?圖4C，對(duì)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖2A?圖4C是表示第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的制造步驟的剖視圖。此處，對(duì)形成半導(dǎo)體裝置I所具備的貫通基板2的正面及背面的貫通電極部分的制造步驟進(jìn)行說(shuō)明。
[0030]在形成半導(dǎo)體裝置I的貫通電極部分的情況下，如圖2A所示，首先，在基板2的背面，通過(guò)例如CVD (Chemical Vapor Deposit1n，化學(xué)氣相沉積法)形成氧化娃膜等絕緣膜3。然后，在絕緣膜3的背面?zhèn)鹊奶囟ㄎ恢茫ㄟ^(guò)對(duì)例如硅化物進(jìn)行圖案化，而在基板2的背面?zhèn)刃纬呻姌O墊4。
[0031]接下來(lái)，通過(guò)對(duì)基板2正面的與電極墊4對(duì)向的位置進(jìn)行RIE (Reactive 1nEtching,反應(yīng)性離子蝕刻)，而如圖2B所示那樣形成貫通基板2的正面及背面的貫通孔5，從而使電極墊4的正面露出。
[0032]此時(shí)，貫通孔是以深度方向的尺寸大于與深度方向正交的方向的尺寸的方式形成。由此，在之后通過(guò)保形鍍敷形成金屬部8的情況下，可利用金屬部8確實(shí)地封閉貫通孔5的基板2正面?zhèn)鹊拈_(kāi)口。
[0033]接下來(lái)，如圖2C所示，通過(guò)例如CVD在露出的電極墊4的正面、貫通孔5的內(nèi)周面、以及基板2的正面形成氧化硅膜等絕緣膜6。然后，如圖3A所示，通過(guò)利用蝕刻選擇性地去除形成在電極墊4正面的絕緣膜6，而使電極墊4的正面再次露出。
[0034]接下來(lái)，如圖3B所示，通過(guò)在露出的電極墊4的正面、被覆貫通孔5的內(nèi)周面的絕緣膜6的表面、以及被覆基板2正面的絕緣膜6的表面形成例如Cu膜，而形成接下來(lái)要進(jìn)行的鍍敷的籽晶膜7。該籽晶膜7是通過(guò)例如真空蒸鍍或?yàn)R鍍而形成。
[0035]然后，如圖3C所示，在被覆基板2正面?zhèn)鹊淖丫?的表面，形成例如樹(shù)脂等抗蝕劑21。然后，通過(guò)對(duì)抗蝕劑21進(jìn)行圖案化，而在抗蝕劑21的與電極墊4對(duì)向的位置形成開(kāi)口。此時(shí)，開(kāi)口是以與基板2的厚度方向正交的截面的尺寸和電極墊4所對(duì)應(yīng)的截面的尺寸變?yōu)榇笾孪嗟鹊姆绞叫纬伞?br>[0036]接下來(lái)，如圖4A所示，對(duì)未被抗蝕劑21被覆的籽晶膜7的表面，進(jìn)行例如保形鍍鎳。由此，在基板2的背面?zhèn)鹊牧硪粋€(gè)開(kāi)口被籽晶膜7封閉的貫通孔5的內(nèi)部，通過(guò)保