基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法

2023-06-24 11:37:06

專利名稱：基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法
技術領域：
本發明涉及一種具備貫通電極的基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法。
背景技術：
在三維安裝的封裝件中，通過使多個晶片(帶有元件的基板)垂直地堆疊，形成為一個封裝件，能夠減小佔用面積。因此，進行了以下處理通過利用了垂直地貫通矽晶片或者晶粒之類的晶片的導通孔(via hole)而形成的貫通電極進行晶片或者晶粒之間在垂直方向上的電連接。具備這種貫通電極的晶片構成為包括半導體基板和形成在半導體基板上的貫通 電極。在這種晶片中，半導體基板相對於形成在半導體基板上的電路具有一定的電位，而貫通電極與電路導通，進而與貫通電極具有電勢差，因而有時在貫通電極與半導體基板之間產生洩漏電流。因此，在專利文獻I中，為了防止洩漏電流，在貫通電極(或者與貫通電極連接的電極)與基板之間形成有樹脂絕緣層。現有技術文獻專利文獻專利文獻I日本專利特開2010-177237號公報

發明內容
發明要解決的問題然而，在使用樹脂絕緣層形成微細且高縱橫比的貫通電極時，不能夠形成足夠厚度的樹脂絕緣層，存在絕緣性能下降的問題。本發明著眼於上述問題而完成，將提供一種具有貫通電極的帶元件基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法作為目的，而該貫通電極微細且縱橫比高，具備絕緣特性優良的絕緣膜。用於解決問題的手段本發明通過採用如下的應用例，能夠達到上述目的的至少一部分。[應用例I]一種帶元件基板，其特徵在於，具有襯底基板，形成有在一個面和另一個面上開口的導通孔；第一絕緣層，包括形成在所述襯底基板的一個面與所述導通孔內的面上的熱氧化層；導電體，由所述第一絕緣層包圍，設置在所述導通孔內；布線層，與所述導電體連接，經由所述第一絕緣層而設置在所述襯底基板的一個面上；以及元件電路，與所述布線層電連接，其中，所述第一絕緣層在所述襯底基板的一個面上的厚度與所述第一絕緣層在所述導通孔內的面上的厚度相同。通過採用這種構成，能夠通過熱氧化形成覆蓋從襯底基板的一個面到導通孔內的面的緻密且壁厚均勻的絕緣膜，進而能夠得到在易於發生洩漏電流的襯底基板的一個面與導通孔內的面所形成的角部(導通孔角部分)處的絕緣特性良好的帶元件基板。[應用例2]—種應用例I中所述的帶元件基板，其特徵在於，所述帶元件基板具有與所述第一絕緣層連接、設在所述襯底基板的另一個面上的第二絕緣層。通過該構成，襯底基板的另一個面與導通孔內的面所形成的角部處的絕緣特性也能夠保持良好。[應用例3]—種應用例I或2中所述的帶元件基板，其特徵在於，所述導電體包括向所述襯底基板的另一個面突出的突起部。通過該構成，容易垂直地層疊帶元件基板，三維層疊封裝件的製造變得容易。[應用例4]一種貫通電極形成方法，其特徵在於，包括導通孔形成工序，從襯底基板的一個面形成導通孔；熱氧化工序，在所述襯底基板的一個面與所述導通孔內的面上通過熱氧化形成熱氧化絕緣層；元件電路形成工序，在所述熱氧化工序後，在所述襯底基板的一個面上形成具有導電部的元件電路；以及導電體形成工序，在所述元件電路形成工序後，在所述導通孔內以嵌入方式形成導電體。通過上述構成，不會產生遷移問題，能夠形成微細且縱橫比高、具備絕緣特性優良的絕緣膜的貫通電極。[應用例5]—種應用例4中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述熱氧化工序與所述元件電路形成工序之間包括向所述導通孔內嵌入臨時嵌入材料的嵌入工序，在所述元件電路形成工序與所述導電體形成工序之間包括去除所述臨時嵌入材料的去除工序。通過上述構成，即使預先形成導通孔，也能夠有效地防止由於導通孔空洞部的殘留氣體在元件形成工序中膨脹而引起元件電路對襯底基板的附著力下降。[應用例6]—種應用例4或5中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述元件電路形成工序與所述導電體形成工序之間包括磨削所述襯底基板的另一個面、在所述襯底基板的另一個面上設置與所述熱氧化絕緣層連接的第二絕緣層的工序。在這種構成中，能夠有效地抑制在襯底基板的另一個面與導通孔內的面所形成的角部處產生洩漏電流。[應用例7]—種應用例6中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導電體形成工序之後包括在所述襯底基板的另一個面上形成與所述導電體連接的端子的工序。在這種構成中，能夠在襯底基板的另一個面上進行外部連接。[應用例8]—種應用例7中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在磨削所述襯底基板的另一個面之前，將支撐部件粘貼在所述襯底基板的一個面上。由此能夠確保對薄板化的襯底基板的加工性。 [應用例9]一種應用例8中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述端子形成後去除被粘貼在所述襯底基板的一個面上的所述支撐部件。由此不會使支撐基板帶入到下一個工序。[應用例10]—種應用例4中所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導通孔形成工序中，形成貫通了所述襯底基板的導通孔。在這種構成中，由於即使預先形成導通孔，氣體也不會殘留在空洞部中，因而不需使用臨時嵌入材料，進而使工序縮短化。[應用例11]一種應用例4至10中任意一項所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導電體形成工序中，通過電鍍形成所述導電體。
由此，能夠容易地向微細且縱橫比高的導通孔內嵌入導電體，可以不使用昂貴的CVD等裝置。[應用例12]—種紅外線傳感器,具有襯底基板，形成有在一個面和另一個面上開口的導通孔；第一絕緣層，包括形成在所述襯底基板的一個面與所述導通孔內的面上的熱氧化層；導電體，由所述第一絕緣層包圍，設置在所述導通孔內；布線層，與所述導電體連接，經由所述第一絕緣層而設置在所述襯底基板的一個面上；以及紅外線檢測元件，與所述布線層電連接，其中，所述第一絕緣層在所述襯底基板的一個面上的厚度與所述第一絕緣層在所述導通孔內的面上的厚度相同。通過採用這種構成，能夠通過熱氧化形成覆蓋從襯底基板的一個面到導通孔內的面的緻密且壁厚均勻的絕緣膜，進而能夠得到在易於發生洩漏電流的、襯底基板的一個面與導通孔內的面所形成的角部(導通孔角部分)處的絕緣特性良好的帶元件基板。而且，由於能夠形成微細且高縱橫比的貫通電極，因而能夠高密度地設置紅外線檢測元件。發明效果 根據本發明的構成，由於使構成貫通電極的導通孔以及絕緣層的形成與由導電體構成的嵌入電極的形成在元件電路形成前後的分離的工序中製作，因而具有微細、高縱橫t匕、多過孔(via)的貫通電極結構的帶有元件電路的基板結構體的製作變得容易。具體而言，能夠在元件電路形成前形成符合微細、高縱橫比的貫通電極的絕緣特性好的熱氧化絕緣膜，能夠不產生遷移問題而在元件電路形成後通過電鍍嵌入導電體，進而能夠使用容易的裝置或者工藝方法。


圖I是示意性示出根據本發明的帶元件基板的主要部分的截面圖。圖2是示出根據本發明的帶元件基板的貫通電極形成方法的基本工序的流程圖。圖3是示出根據第一實施方式的帶元件基板的貫通電極形成方法的工序的流程圖。圖4是示出根據第二實施方式的帶元件基板的貫通電極形成方法的工序的流程圖。圖5是根據本發明的紅外線傳感器的一個單元的紅外線檢測元件的截面圖。圖6A、圖6B是示出二維配置紅外線檢測元件而形成的紅外線傳感器的構成示例的圖。
具體實施例方式下面，將參照附圖詳細地說明根據本發明的帶元件基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法的具體實施方式
。此外，下述的實施方式是一個示例，在不脫離本發明的主旨的範圍內，能夠得到各種變形構成。圖I是根據實施方式的帶元件基板10的截面圖。如該圖所示，在該帶元件基板10上，設置有通過使其沿厚度方向貫通襯底基板12而形成的貫通電極14。在襯底基板12的作為該貫通電極14的一端側的表面側上，設置有經由布線層16而與所述貫通電極14連接的元件電路18。另一方面，貫通電極14的另一端側從襯底基板12的背面突出，在此形成外部電極端子20，以形成突起電極21。由此，能夠使該帶元件基板10垂直地堆疊在另外的晶片上，進而能夠製作佔用面積少的一個封裝件。更具體而言，按如下方式構成。首先，作為襯底基板12，在本實施方式中使用了 Si半導體基板。貫通電極14從Si襯底基板12的背面到達形成在作為元件電路18的形成面的襯底基板12的表面上的布線層16，進而將該布線層16與形成在Si襯底基板12的背面上的外部電極端子20進行了電連接。另外，在所述布線層16上，形成有通過絕緣膜22而相互間隔的元件電路18。布線層16通過形成在位於其間的布線間絕緣膜22上的過孔布線24而與元件電路18進行了電連接。此外，布線層16 也可以為層疊多個金屬層而形成的層。貫通電極14的形成在Si襯底基板12上的導通孔(襯底基板貫通孔)26的內壁由SiO2等無機材料的第一絕緣層28覆蓋。該第一絕緣層28是在約1000°C的溫度環境下，通過熱氧化形成的，存在於所述Si襯底基板12與元件電路18 (具體而言，布線層16)之間，連續地到達導通孔26內壁面。由於是通過熱氧化而進行絕緣膜形成的，因而對於所述Si襯底基板12的元件電路18形成面以及導通孔26的內壁面，以緻密且厚度均等的方式一體地形成。該第一絕緣層28的厚度形成為導通孔26的直徑的大約5 10%，如果導通孔直徑大約為20 ym，則以形成為壁厚大約I 2 的方式成膜。由此，導通孔26的布線層16 —側的角部分由緻密且厚壁的第一絕緣層28覆蓋，因而易於產生絕緣破壞的角部分處的絕緣特性得以提高，進而對洩漏電流具有高的抑制效果。並且，在元件電路18的面對導通孔26的開口的布線層16以及第一絕緣層28的內壁上形成有TiW等金屬膜(以下稱作阻擋層32)，作為防止形成在其內周中的嵌入導電體30向Si基板擴散的阻擋層和附著層。在阻擋層32的內壁上，以嵌入方式形成有Cu、Ni、Au等導電體30。嵌入導電體30可以完全地填充在由阻擋層包圍的孔空間內。另外，也可以沿孔空間的內壁覆蓋為膜狀。在該情況下，最好在導體膜的內側的孔部中嵌入樹脂等第三絕緣物以用於強化。另外，為了使背面側過孔角部(via corner)絕緣，在與Si襯底基板12的元件電路18形成面相反一側的背面上，由樹脂或者Si02、SiN等無機材料構成的第二絕緣層34以與第一絕緣層28連續的方式形成。並且，在第二絕緣層34的外表面部上，所述嵌入導電體30向所述襯底基板12的背面側突出，形成有與該突出部連接的外部電極端子20，從而形成為突起電極21。由此,背面側過孔角部(via corner)與表面側過孔角部同樣，由第一絕緣層28與第二絕緣層34可靠地覆蓋，易於發生絕緣破壞的角部處的絕緣特性提高，從而對洩漏電流具有聞的抑制效果。此外，在該實施方式中，如圖I所示，列舉了貫通電極14形成為筆直電極的示例，但也可以為將導通孔26形成為錐形狀的錐形狀貫通電極。圖2示出了用於製作上述帶元件基板10的基本過程。即，在元件電路18形成之前，在Si襯底基板12上形成導通孔26 (工序I)，然後，通過對Si襯底基板12進行熱氧化，預先形成絕緣膜(第一絕緣層28)。此時，在導通孔26內沒有設置嵌入導電體30。然後，在導通孔26的開口側形成元件電路18 (工序4)，但是，如果導通孔26保持為空洞而層疊形成元件電路18，則氣氛氣體就會充滿被密閉的空洞，元件電路18對Si襯底基板12的附著力有可能下降，因而，預先在導通孔26內填充臨時嵌入材料36 (工序3)。在元件電路18形成之後，磨削與該元件電路18的形成面相反一側的Si襯底基板12的背面側而使其薄化(工序5)，再去除導通孔26中的臨時嵌入材料36而使襯底背面側開口(工序6)。然後，在Si襯底基板12的背面側上形成絕緣膜(第二絕緣層34)(工序7)。最後，使導電材料(導電體30)嵌入到先前製作好的導通孔26中(工序8)。即，在元件電路18形成之前，預先形成導通孔26和第一絕緣層28，在元件電路18形成之後，再使導電體30以嵌入方式形成在導通孔26的內部。這樣，通過在元件電路18形成之前利用熱氧化在導通孔26內形成絕緣膜(第一絕緣層28)，能夠均勻地形成在以前的技術中難以實現的、非常緻密且絕緣性高的膜。另外，如果是元件電路18形成之後，則能夠不產生遷移問題，作為嵌入導電體30，通過電鍍來嵌A Cu等導電材料。導電體30的嵌入處理只要是將與元件電路18的形成面相反一側的襯底基板12的背面薄化，再從背面嵌入就可以。不論哪一工序，都不使用CVD這樣的昂貴裝置，通過廉價的設備就能夠完成。通過如此地將絕緣膜(第一絕緣層28)的形成與導電體30的嵌入在分開的工序中進行，能夠形成微細且縱橫比高的貫通電極。圖5是示出構成本發明的紅外線傳感器的紅外線檢測元件的截面圖。紅外線傳感器300通過排列多個包括紅外線檢測元件220的傳感器單元而構成。此外，關於紅外線傳感器300的詳細構成，將在後面說明。如圖5所示，紅外線傳感器300具有紅外線檢測元件220和搭載有紅外線檢測元件220的Si襯底基板12。在Si襯底基板12上，形成有導通孔26，在襯底基板12的一個面與導通孔26內的面上，通過熱氧化而形成有第一絕緣層28。另外，在Si襯底基板12的 另一個面上設置有第二絕緣層34。然後，由設置在導通孔內的導電體構成了貫通電極14。紅外線檢測元件220經由包括熱氧化層的第一絕緣層28而搭載在Si襯底基板的一個面上，包括電容器230。電容器230包括熱電體232、與熱電體232的下面連接的第一電極(下部電極)234以及與熱電體232的上面連接的第二電極(上部電極)236，根據溫度不同，極化量變化。在電容器230的表面上設置有層間絕緣膜260。在層間絕緣膜260上，形成有通到第一電極234的第一接觸孔252和通到第二電極236的第二接觸孔254。在層間絕緣膜260的表面上,設置有第一、第二電極布線層222、224，第一電極布線層222通過第一接觸孔252而與第一電極連接。同樣，第二電極布線層224通過第二接觸孔254而與第二電極連接。貫通電極14與第一、第二電極布線層222、224中的一方連接。在Si襯底基板12的另一個面上，該貫通電極14與後述的行選擇電路(行驅動器)或者與經由列線讀取來自檢測器的數據的讀取電路連接。圖6是示出本發明的紅外線傳感器的構成示例的圖。如圖6A所示，該紅外線傳感器300包括傳感器陣列310、行選擇電路(行驅動器)320以及讀取電路330。另外，能夠包括A/D轉換部340、控制電路350。通過使用該傳感器，能夠實現用於例如夜視設備等的紅外線照相機等。在傳感器陣列310中，沿兩個軸方向排列(配置)多個傳感器單元。另外，設有多條行線(字線、掃描線)和多條列線(數據線)。此外，行線和列線其中一方的條數可以為I條。在例如行線為I條時，在圖6A中，在沿著行線的方向(橫向)上排列多個傳感器單元。另一方面，在列線為I條時，在沿著列線的方向(縱向)上排列多個傳感器單元。如圖6B所示，傳感器陣列310的各傳感器單元被配置(形成)在對應於各行線與各列線的交叉位置的地方。例如圖6B的傳感器單元被配置在對應於行線WLl與列線DLl的交叉位置的地方。其他傳感器單元也是同樣的。行選擇電路320與一條或多條行線連接。於是，進行各行線的選擇動作。例如，如果以圖6B這樣的QVGA(320X240像素)的傳感器陣列310 (焦點面陣列)為例，則進行依次選擇(掃描)行線WL0、WL1、WL2、……、WL239的動作。即，將選擇這些行線的信號(字選擇信號)輸出至傳感器陣列310。
讀取電路330與一條或多條列線連接。於是，進行各列線的讀取動作。如果以QVGA的傳感器陣列3 10為例，則進行讀取來自列線DL0、DL1、DL2、……、DL319的檢測信號(檢測電流、檢測電荷)的動作。A/D轉換部340進行將在讀取電路330中取得的檢測電壓(測定電壓、到達電壓)A/D轉換為數字數據的處理。然後，輸出A/D轉換後的數字數據D0UT。具體而言，在A/D轉換部340中，對應於多條列線的各列線來設置各A/D轉換器。於是，各A/D轉換器在所對應的各列線中進行由讀取電路330取得的檢測電壓的A/D轉換處理。此外，可以對應於多條列線而設置I個A/D轉換器，使用該I個A/D轉換器對多條列線的檢測電壓分時地進行A/D轉換。控制電路350(定時生成電路)生成各種控制信號，並輸出至行選擇電路320、讀取電路330、A/D轉換部340。生成並輸出例如充電或者放電(復位)的控制信號。或者，生成並輸出控制各電路的定時的信號。根據本發明的紅外線傳感器，通過熱氧化而在Si襯底基板12的一個面上以及導通孔26內的面上形成絕緣層(第一絕緣層28)，能夠均勻地形成非常緻密且絕緣性高的膜。另外，由於能夠形成微細且高縱橫比的貫通電極，因而能夠高密度地設置紅外線檢測元件。因此，能夠實現高解析度的紅外線照相機等。[實施例I]圖3示出根據本發明的帶元件基板的貫通電極形成方法的實施例I的處理。作為襯底基板12，在該實施例中，使用了 Si半導體基板。從Si襯底基板12的表面側向背面側進行蝕刻，形成到達Si襯底基板12的任意地方的導通孔26。作為方法，具有RIE、ICP等幹蝕刻法、雷射形成法。如果以幹蝕刻為例，則能夠採用在交替地重複進行蝕刻、沉積的同時、進行挖掘的Bosch工藝。作為該種情況的氣體，在蝕刻時使用SF6、O2，在沉積時使用C4F8、02。作為方法，用抗蝕劑等覆蓋保護除了想要開孔的部分以外的部分，在幹蝕刻處理之後，去除抗蝕劑等覆蓋膜。
在本實施方式中，為了微細、高縱橫比、用於多個過孔，導通孔26形成為直徑1011111至2011111的筆直形狀。導通孔的深度為70至IOOii m，縱橫比確保為5至7。導通孔26的排列既可以為陣列狀(矩陣)，也可以為外圍排列。節距以15至30 形成。在面陣列的情況下，形成為7萬過孔至33萬過孔/晶片。〈第3工序導通孔內、基板表面的絕緣>用第一絕緣層28覆蓋導通孔26的側壁、Si襯底基板12的整個表面。雖然採用CVD法能夠形成Si02、SiN等的無機膜，但充分利用元件電路18形成前的優點，進行了加工容易且裝置廉價的熱氧化法SiO2膜的形成。通過在1000°C以上加熱數個小時，形成0. 5 ii m至3 y m左右的膜厚。熱氧化膜與採用CVD法形成的膜相比，非常地緻密，因而絕緣特性也
非常高。〈第4工序嵌入材料(犧牲層)的臨時嵌入> 向側壁被絕緣的導通孔26內嵌入臨時嵌入材料36。如果導通孔26內一直為空洞，則在元件電路形成工序中的熱處理中，空洞內的空氣會膨脹，元件電路18對襯底基板12的附著性存在下降的可能性。嵌入材料選擇熱擴散少、與絕緣膜的相容性好的材料。本次使用了多晶矽。多晶矽向過孔內的嵌入性較好。〈第5工序元件電路形成>在Si襯底基板12的形成有導通孔26的表面側上形成元件電路18。元件既可以是集成電路，也可以是傳感器電路。本次形成了紅外線檢測元件，紅外線檢測元件包括熱電體、與熱電體的上面連接的上部電極以及與熱電體的下面連接的下部電極。在該紅外線檢測元件的製造工序中需要700°C以上的加熱。如果採用先過孔(via-first)工藝方法在元件形成前將嵌入導電體30嵌入到導通孔內，則導電材料必須難以由於700°C以上的熱而引起擴散，並且不會汙染紅外線檢測元件。另外，一般而言，雖然可以使用鎢等高熔點材料，但對於第二工序中的Si導通孔的形狀，採用CVD法嵌入是非常困難的。即使能夠也需要專用的裝置，成本上升不可避免。〈第6工序支撐基板的粘貼>經由粘合劑等將玻璃支撐晶圓38粘貼在Si襯底基板12的兀件電路18的形成面上。該玻璃支撐晶圓38是通過強化被加工得較薄的Si襯底基板12來防止在其後的薄化加工以後的工序流動中破裂、確保流動性的部件。玻璃由於可能在後續工序中伴隨加熱，因而最好是與Si襯底基板12線膨脹係數接近的材料。例如，能夠使用耐熱玻璃、石英玻璃等。〈第7工序晶圓的薄化>通過對Si襯底基板12的背面(與元件電路18的形成面相反的面)進行背面磨削(back grind),薄壁化至例如50至100 ii m厚左右。對於背面磨削後的面,可以通過例如幹蝕刻、旋轉蝕刻、拋光等方法，去除由於背面磨削形成的Si的破碎層。本次進行了薄化到過孔的表面稍微露出的程度。〈第8工序去除嵌入材料(犧牲層)>對於在第4工序中填充到導通孔26中的臨時嵌入材料36，去除從元件電路18的形成面的反面(Si襯底基板12的背面)一側突出的導通孔內的嵌入材料。可以進行化學法或者物理法去除。通過去除犧牲層，在導通孔26的底部上，露出作為元件電路18的導電部的布線層16。
〈第9工序形成第二絕緣層〉在與元件電路18的形成面相反的面(Si襯底基板12的背面)的被薄化的面上設置第二絕緣層34。作為該第二絕緣層34，既可以通過CVD法形成Si02、SiN等無機膜而構成，也可以是樹脂材料。樹脂材料的成膜通過旋轉塗布法、噴霧塗布法、印刷法等進行。膜厚在孔側壁上形成為0. 3至3 y m，在晶圓背面上形成為3 y m以上。以降低寄生電容的觀點來看，晶圓背面上的膜厚最好為5 以上。本次通過CVD法設置了 SiO2。由於在該第二絕緣層34形成之後，在導通孔底部的元件電路18的導電部(布線層16)上也有可能形成了絕緣膜，因而用抗蝕劑保護被薄化的面，再通過幹蝕刻去除。裝置使用氧化膜蝕刻機，作為處理氣體，使用C2F6、CF4, CHF30此外，第9工序可以比第8工序先進行。〈第10工序形成阻擋層(附著層)、籽晶層>在面對導通孔26的開口的元件電路18的布線層16以及第一絕緣層28的內壁上，形成阻擋層32，其防止形成在其內周的嵌入導電體30向Si襯底基板擴散。作為阻擋層，可使用Ti、TiW、TiN等。然後，形成用於後續電鍍工序的籽晶層。籽晶層材料可使用例如Cu。 這些工序可採用濺射法、CVD法形成。膜厚例如為TiW為10至lOOnm，Cu為10至300nm。此外，從去除形成在元件電路18的導電部(布線層16)上的自然氧化膜這一目的來看，可以在阻擋膜形成前進行反濺射。反濺射的處理量例如以SiO2換算相當於300nm的蝕刻。〈第11工序形成矽貫通電極、再配置布線、背面端子>在嚮導通孔26填充嵌入導電體30時，在襯底基板12的背面側上形成電鍍用抗蝕齊U。該抗蝕劑使得貫通電極部或者用於與形成在貫通電極部和背面上的再配置布線、外部元件連接的端子部形成開口。向貫通孔內進行電鍍填充，接著，進行襯底基板背面的外部電極端子20的電鍍。此外，雖然示出了通過一系列的電鍍工序進行導通孔26的填孔以及背面端子的形成、再配置布線的形成的例子，但它們也可以通過分開的工序來形成。本次在貫通電極部上部形成外部電極端子20。外部電極端子20的厚度例如只要為6iim厚就可以。在該實施例中，雖然使用了 Cu,但最表面也可以層疊SnAg等低熔點金屬或者Au等貴金屬。〈第12工序對阻擋層(附著層)、籽晶層進行蝕刻>在嚮導通孔26內進行電鍍填充、襯底基板背面的外部電極端子20的電鍍結束之後，剝離剩餘的電鍍抗蝕劑，將端子作為掩模，通過蝕刻去除底層金屬(例如TiW、Cu)。〈第13工序剝離玻璃支撐件>最後,剝離支撐著Si基板的玻璃支撐晶圓38。對具有使用以上處理製作的微細、高縱橫比、多過孔的貫通電極結構的結構體通過溫度循環試驗來進行可靠性測試，結果未發現由元件電路導電部與貫通電極之間或者絕緣膜部分上的剝離等引起的不良。[實施例2]圖4示出根據本發明的帶元件基板的貫通電極形成方法的實施例2的處理。基本上與實施例I相同，但一部分處理不同。即，在實施例I的第二工序中的用於形成導通孔的Si蝕刻之後(工序2-1)，從背面側也進行Si蝕刻，以製作沿厚度方向貫通Si襯底基板12的貫通孔(工序2-2)。其後經過大致相同的工序。由於預先設置貫通孔，因而能夠防止由於在元件電路形成工序中的溫度使得導通孔內的空氣使元件電路對Si襯底基板12的附著力下降。因而，能夠省略嚮導通孔26內填充臨時嵌入材料36的工序(實施例I的工序4)以及臨時嵌入材料36的去除工序(實施例I的工序8)。此外，在該圖4的工序圖中，關於晶圓的薄化，另外描述了在Si襯底基板12的背面側進行基板蝕刻工序(工序7-1)以及第一絕緣層28的平滑化(工序7-2)。關於其他的工序，在與實施例I相同的工序上標有相同的工序編號((D (13))。對具有使用以上處理製作的微細、高縱橫比、多過孔的貫通電極結構的結構體通過溫度循環試驗來進行可靠性測試，結果未發現由元件電路導電部與貫通電極之間或者絕緣膜部分上的剝離等引起的不良。產業上的可利用性本發明可用於紅外線照相機、石英晶體振蕩器封裝件等的製造技術。 符號說明10帶元件基板 12襯底基板 14貫通電極16布線層18元件電路 20外部電極端子21突起電極22絕緣膜 24過孔布線26導通孔(襯底基板貫通孔)28第一絕緣層30嵌入導電體 32阻擋層 34第二絕緣層36臨時嵌入材料 38玻璃支撐晶圓
權利要求
1.一種基板，其特徵在於，具有 襯底基板，形成有在一個面和另一個面上開口的導通孔； 第一絕緣層，包括形成在所述襯底基板的所述一個面以及所述導通孔內的面上的熱氧化層； 導電體，由所述第一絕緣層包圍，設置在所述導通孔內；以及 布線層，與所述導電體連接，經由所述第一絕緣層而設置在所述襯底基板的所述一個面上， 其中，所述第一絕緣層在所述襯底基板的所述一個面上的厚度與所述第一絕緣層在所述導通孔內的面上的厚度相同。
2.根據權利要求I所述的基板，其特徵在於，所述基板具有與所述第一絕緣層連接並且設置在所述襯底基板的所述另一個面上的第二絕緣層。
3.根據權利要求I或2所述的基板，其特徵在於，所述導電體包括在所述襯底基板的所述另一個面上突出的突起部。
4.一種貫通電極形成方法，其特徵在於，包括 導通孔形成工序，從襯底基板的一個面形成導通孔； 熱氧化工序，在所述襯底基板的所述一個面以及所述導通孔內的面上通過熱氧化形成熱氧化層； 元件電路形成工序，在所述熱氧化工序之後，在所述襯底基板的所述一個面上形成具有導電部的元件電路；以及 導電體形成工序，在所述元件電路形成工序之後，在所述導通孔內以嵌入方式形成導電體。
5.根據權利要求4所述的貫通電極形成方法，其特徵在於， 在所述熱氧化工序與所述元件電路形成工序之間，包括向所述導通孔內嵌入臨時嵌入材料的工序， 在所述元件電路形成工序與所述導電體形成工序之間，包括去除所述臨時嵌入材料的工序。
6.根據權利要求4所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述元件電路形成工序與所述導電體形成工序之間，包括磨削所述襯底基板的另一個面、在所述襯底基板的所述另一個面上設置與所述熱氧化層連接的絕緣層的工序。
7.根據權利要求6所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導電體形成工序之後，包括在所述襯底基板的所述另一個面上形成與所述導電體連接的端子的工序。
8.根據權利要求7所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在磨削所述襯底基板的所述另一個面之前，將支撐部件粘貼在所述襯底基板的所述一個面上。
9.根據權利要求8所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述端子形成後，去除被粘貼在所述襯底基板的所述一個面上的所述支撐部件。
10.根據權利要求4所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導通孔形成工序中，形成貫通了所述襯底基板的導通孔。
11.根據權利要求4至10中任一項所述的貫通電極形成方法，其特徵在於，在所述導電體形成工序中，通過電鍍形成所述導電體。
12.—種紅外線傳感器，其特徵在於，具有 襯底基板，形成有在一個面和另一個面上開口的導通孔； 第一絕緣層，包括形成在所述襯底基板的所述一個面以及所述導通孔內的面上的熱氧化層； 導電體，由所述第一絕緣層包圍，設置在所述導通孔內； 布線層，與所述導電體連接，經由所述第一絕緣層而設置在所述襯底基板的所述一個面上；以及 紅外線檢測元件，與所述布線層電連接， 其中，所述第一絕緣層在所述襯底基板的所述一個面上的厚度與所述第一絕緣層在所述導通孔內的面上的厚度相同。
13.根據權利要求I所述的基板，其特徵在於，所述襯底基板為矽基板，所述熱氧化層為矽氧化層。
14.根據權利要求12所述的紅外線傳感器，其特徵在於，所述襯底基板為矽基板，所述熱氧化層為矽氧化層。
15.根據權利要求I所述的基板，其特徵在於，所述基板包括與所述布線層電連接的元件電路。
16.根據權利要求12所述的紅外線傳感器，其特徵在於，所述紅外線傳感器包括與所述布線層電連接的元件電路。
17.—種基板，其特徵在於，具有 襯底基板，具有一個面與另一個面； 導電體，設置在所述襯底基板內，將所述襯底基板的所述一個面與所述另一個面進行電連接； 熱氧化層，形成在所述襯底基板的所述一個面上，且形成在所述襯底基板與所述導電體之間；以及 布線層，與所述導電體連接，經由所述熱氧化層而設置在所述襯底基板的所述一個面上， 其中，所述熱氧化層在所述襯底基板的所述一個面上的厚度和所述熱氧化層在所述襯底基板與所述導電體之間的厚度相同。
18.根據權利要求17所述的基板，其特徵在於，所述基板具有與所述熱氧化層連接並且設置在所述襯底基板的所述另一個面上的絕緣層。
19.根據權利要求17所述的基板，其特徵在於，所述導電體包括從所述襯底基板的所述另一個面突出的突起部。
20.根據權利要求17所述的基板，其特徵在於，所述襯底基板為矽基板，所述熱氧化層為矽氧化層。
21.—種紅外線傳感器，其特徵在於，具有 襯底基板，具有一個面與另一個面； 導電體，設置在所述襯底基板內，將所述襯底基板的所述一個面與所述另一個面進行電連接； 熱氧化層，形成在所述襯底基板的所述一個面上，且形成在所述襯底基板與所述導電體之間； 布線層，與所述導電體連接，經由所述熱氧化層而設置在所述襯底基板的所述一個面上；以及 紅外線檢測元件，與所述布線層電連接， 其中，所述熱氧化層在所述襯底基板的所述一個面上的厚度和所述熱氧化層在所述襯底基板與所述導電體之間的厚度相同。
22.根據權利要求21所述的紅外線傳感器，其特徵在於，所述紅外線傳感器具有與所述熱氧化層連接並且設置在所述襯底基板的所述另一個面上的絕緣層。
23.根據權利要求21所述的紅外線傳感器，其特徵在於，所述導電體包括從所述襯底基板的所述另一個面突出的突起部。
24.根據權利要求21所述的紅外線傳感器，其特徵在於，所述襯底基板為矽基板，所述熱氧化層為矽氧化層。
全文摘要
本發明提供了一種基板、紅外線傳感器以及貫通電極形成方法。在元件電路形成前的襯底基板上形成導通孔，在所述襯底基板的元件電路形成面與所述導通孔的內面上進行熱氧化以形成熱氧化層。在所述熱氧化工序之後，在所述襯底基板上形成具有導電部的元件電路，然後，在所述導通孔內以嵌入方式形成導電體。
文檔編號H05K1/02GK102686018SQ20121007082
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月16日 優先權日2011年3月17日
發明者依田剛, 橋元伸晃 申請人:精工愛普生株式會社