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KR101284220B1 - An etching method for through silicon via of acute type semiconductor wafer - Google Patents

An etching method for through silicon via of acute type semiconductor wafer Download PDF

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Publication number
KR101284220B1
KR101284220B1 KR1020120073628A KR20120073628A KR101284220B1 KR 101284220 B1 KR101284220 B1 KR 101284220B1 KR 1020120073628 A KR1020120073628 A KR 1020120073628A KR 20120073628 A KR20120073628 A KR 20120073628A KR 101284220 B1 KR101284220 B1 KR 101284220B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
semiconductor wafer
acute
forming
etching
oxide film
Prior art date
Application number
KR1020120073628A
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Korean (ko)
Inventor
김구성
서상운
Original Assignee
(주) 이피웍스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주) 이피웍스 filed Critical (주) 이피웍스
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Abstract

PURPOSE: A method for etching a through silicon via using an acute type semiconductor wafer is provided to minimize the physical and chemical damage generated in the edge of a semiconductor wafer by using a nitride layer for protecting the edge of the acute type semiconductor wafer. CONSTITUTION: A back grinding process on an acute type semiconductor wafer is performed (S100). An oxidation process is performed on the front surface of an acute semiconductor wafer to form an oxide layer (S200). A nitridation process is performed on the oxide layer to form a nitride layer (S300). The nitride layer and the oxide layer are patterned to form an etch mask pattern (S400). A through via hole is formed in the acute semiconductor wafer by using the etch mask pattern (S500). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S100) Wafer back grounding; (S200) Oxidation process (forming an oxide layer); (S300) Forming a nitride layer; (S400) Forming an etch mask pattern; (S500) Forming a through via hole by a wet etching process

Description

예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아 식각방법{An etching method for through silicon via of acute type semiconductor wafer}An etching method for through silicon via of acute type semiconductor wafer

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인터포저(interposer)로 사용되는 실리콘 소재의 반도체 웨이퍼에 관통 실리콘 비아(TSV: Through Silicon Via, 이하 'TSV')를 형성하기 위한 관통 비아 홀의 식각 방법에 관한 것이다. 상기 인터포저로 사용되는 반도체 웨이퍼는 반도체 소자 제조공정에서 취급되는 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 사용할 수도 있다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, through-through for forming through silicon via (TSV) on a semiconductor wafer made of silicon material used as an interposer. A method of etching via holes. The semiconductor wafer used as the interposer may use a dummy wafer handled in a semiconductor device manufacturing process.

기존에 반도체 칩은 와이어(wire) 혹은 범프(bump)를 통해 반도체 패키지의 기본 프레임인 반도체 패키지용 인쇄회로기판(PCB)과 전기적으로 연결되는 것이 일반적이었다. 하지만 최근 들어 적층형 패키지(stacked package), 멀티칩 패키지(MCP: Multichip Package), SIP(System In Package)와 같은 고성능 반도체 패키지의 개발이 활발해지고 있다. 이에 따라 하나의 반도체 패키지 내부에 더 많은 반도체 칩을 수직 방향으로 탑재하는 3D(three-dimension) 패키징 기술의 개발이 활발해지고 있다. 이때 수직방향으로 탑재된 반도체 칩들은 종래의 와이어 혹은 범프 대신에 TSV를 통해 서로 전기적으로 연결되면서 반도체 패키지용 기판에 탑재된다. 또한 상하간 배치된 반도체 칩 사이에 별도의 TSV를 포함하는 인터포저를 사용하여 반도체 패키지용 기판에 탑재될 수도 있다. 이때, 상기 인터포저는 실리콘 재질일 수 있으며, 내부에 재배치 패턴(RDL: Redistribution line)이 형성된 것일 수 있다.In the past, semiconductor chips were generally electrically connected to a printed circuit board (PCB) for a semiconductor package, which is a basic frame of the semiconductor package, through a wire or a bump. Recently, however, development of high-performance semiconductor packages such as stacked packages, multichip packages (MCPs), and system in packages (SIPs) has been actively developed. Accordingly, the development of three-dimension (3D) packaging technology for mounting more semiconductor chips in a single semiconductor package in a vertical direction has been actively developed. At this time, the semiconductor chips mounted in the vertical direction are mounted on the semiconductor package substrate while being electrically connected to each other through a TSV instead of a conventional wire or bump. In addition, the semiconductor chip may be mounted on a semiconductor package substrate by using an interposer including a separate TSV between the semiconductor chips disposed up and down. In this case, the interposer may be a silicon material, and may have a redistribution line (RDL) formed therein.

이러한 TSV를 통한 반도체 칩의 수직 방향 연결은, 신호의 연결 경로를 짧게 하여 반도체 패키지의 전기적 특성을 개선할 수 있으며, 반도체 패키지의 크기를 줄일 수 있음과 동시에 궁극적으로 반도체 소자의 대역폭(bandwidth)을 증가시킬 수 있는 장점이 있다. 따라서 3D 패키징 기술을 발전시키기 위해서는 안정적인 TSV의 형성 방법이 절실히 필요하다고 할 수 있다.
The vertical connection of the semiconductor chip through the TSV can shorten the signal connection path to improve the electrical characteristics of the semiconductor package, reduce the size of the semiconductor package, and ultimately reduce the bandwidth of the semiconductor device. There is an advantage that can be increased. Therefore, to develop 3D packaging technology, a stable TSV formation method is urgently needed.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는, 관통 실리콘 비아(TSV)를 형성하기 위한 반도체 웨이퍼 식각 공정에서 반도체 웨이퍼의 테두리에서 발생하는 물리적/화학적 손상을 억제할 수 있는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법을 제공하는데 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The technical problem of the present invention is to achieve a through silicon via an acute angle semiconductor wafer capable of suppressing physical / chemical damage occurring at the edge of a semiconductor wafer during a semiconductor wafer etching process for forming a through silicon via (TSV). To provide a via (TSV) etching method.

본 발명의 기술적 사상의 일 양태에 의한 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법은, 테두리의 바닥면과 측면이 예각을 이루는 예각 반도체 웨이퍼를 준비하는 단계와, 상기 예각 반도체 웨이퍼 전면에 산화 공정을 진행하여 산화막을 형성하는 단계와, 상기 예각 반도체 웨이퍼의 테두리를 보호하기 위하여, 상기 산화막이 형성된 상기 예각 반도체 웨이퍼 전면에 상기 산화막에 접하여 질화막을 형성하는 단계와, 상기 질화막 및 산화막을 패터닝(patterning)하여 식각마스크 패턴을 만드는 단계와, 상기 식각마스크 패턴을 이용하여 상기 예각 반도체 웨이퍼에 관통 비아홀을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the inventive concept, a through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer includes preparing an acute angle semiconductor wafer having an acute angle between a bottom surface and a side surface of an edge, Forming an oxide film by performing an oxidation process, forming a nitride film in contact with the oxide film on an entire surface of the acute semiconductor wafer on which the oxide film is formed, to protect an edge of the acute semiconductor wafer, and patterning the nitride film and the oxide film forming an etch mask pattern by patterning and forming a through via hole in the acute semiconductor wafer using the etch mask pattern.

본 발명의 실험적인 실시예에 의하면, 상기 예각을 이루는 반도체 웨이퍼는, 밑면을 원래 두께의 반 이상 백 그라인딩(back grinding)한 것일 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the acute semiconductor wafer may be a back grinding of the bottom surface by more than half of the original thickness.

또한 본 발명의 실험적인 실시예에 의하면, 상기 산화막은, 두께가 1000~3000Å 범위인 것이 적합하고, 상기 질화막은, 두께가 2000~4000Å 범위인 것이 적합하다.According to an experimental embodiment of the present invention, the oxide film preferably has a thickness in the range of 1000 to 3000 GPa, and the nitride film preferably has a thickness in the range of 2000 to 4000 GPa.

이때, 상기 질화막을 형성하는 방법은, 저압 화학기상증착(LPCVD: Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식으로 형성하는 것이 적합하다.In this case, the method of forming the nitride film is preferably formed by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 관통 비아홀을 형성하는 방법은, 포타슘 하이드로옥사이드(KOH) 식각액을 사용한 습식식각으로 형성할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the method of forming the through via hole may be formed by wet etching using potassium hydroxide (KOH) etching solution.

따라서, 상술한 본 발명의 기술적 사상에 의하면, TSV를 형성하기 위해 예각 반도체 웨이퍼에 관통 비아홀을 형성하는 식각공정에서, 산화공정에 의한 산화막을 먼저 형성하고, 상기 산화막 위해 하드마스크로 사용되는 질화막을 형성한다. 이에 따라 식각공정에서 예각 반도체 웨이퍼의 가장자리에서 질화막의 접착력을 강화시켜 이 부분에서 식각시 발생하는 물리적/화학적 손상 문제를 개선할 수 있다.
Therefore, according to the technical idea of the present invention described above, in the etching process of forming the through via hole in the acute-angle semiconductor wafer to form the TSV, an oxide film formed by an oxidation process is first formed, and a nitride film used as a hard mask for the oxide film is formed. Form. Accordingly, in the etching process, the adhesion of the nitride layer may be strengthened at the edge of the acute semiconductor wafer, thereby improving the physical / chemical damage problem during the etching.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법을 설명하기 위한 플로차트(flowchart)이다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
1 is a flowchart illustrating a through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer according to a preferred embodiment of the present invention.
2 to 7 are cross-sectional views illustrating a through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다. In order to fully understand the structure and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms and various modifications may be made. It should be understood, however, that the description of the embodiments is provided to enable the disclosure of the invention to be complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. In the accompanying drawings, the constituent elements are shown enlarged for the sake of convenience of explanation, and the proportions of the constituent elements may be exaggerated or reduced.

제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may only be used for the purpose of distinguishing one element from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are not to be construed as ideal or overly formal in meaning unless expressly defined in the present application .

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the preferred embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법을 설명하기 위한 플로차트(flowchart)이다.1 is a flowchart illustrating a through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 반도체 웨이퍼에 대한 백 그라인딩(back grinding) 공정을 진행(S100)한다. 이때 반도체 웨이퍼는 밑면부터 연마가 진행되어 반도체 웨이퍼의 테두리(edge)의 바닥면과 측면의 각도가 예각(Acute angle)인 '예각 반도체 웨이퍼'가 된다. 이러한, 예각 반도체 웨이퍼는 테두리에서 물리적/화화적 손상의 발생가능성이 상대적으로 높은 것이 일반적인데, 본 발명의 이러한 테두리에서의 물리적/화학적 손상을 억제하는데 효과가 있다. 상기 예각 반도체 웨이퍼는 인터포저용으로 사용되는 것이 적합하며, 반도체 소자 제조공정에서 취급되는 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 재활용(recycle)하여 사용할 수도 있다. 상기 더미 웨이퍼는 반도체 웨이퍼 가공 장비에서 사용되는 보트(boat)와 같이 웨이퍼를 적재장치의 최상부 및 최하부에 놓는 웨이퍼일 수 있다.Referring to FIG. 1, a back grinding process for a semiconductor wafer is performed (S100). At this time, the semiconductor wafer is polished from the bottom, and thus the angle of the bottom surface and the side surface of the edge of the semiconductor wafer is an acute angle (an acute angle). Such acute semiconductor wafers generally have a relatively high probability of physical / chemical damage at the edge, and are effective in suppressing physical / chemical damage at the edge of the present invention. The acute semiconductor wafer is suitably used for an interposer, and may be used by recycling a dummy wafer handled in a semiconductor device manufacturing process. The dummy wafer may be a wafer that places the wafer on the top and bottom of the loading apparatus, such as a boat used in semiconductor wafer processing equipment.

이어서 상기 예각 반도체 웨이퍼에 대한 산화(oxidation) 공정을 진행(S200)한다. 이에 따라 예각 반도체 웨이퍼의 표면에는 산화막이 형성된다. 그 후 상기 산화막 위에 저압화학기상증착(LPCVD)에 의한 질화 공정을 진행하여 질화막을 형성(S300)한다. 즉, 상기 예각 반도체 웨이퍼의 테두리를 보호하기 위하여, 상기 산화막이 형성된 상기 예각 반도체 웨이퍼 전면에 상기 산화막에 접하여 질화막을 형성한다. 계속해서 상기 질화막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하여 하부에 있는 질화막 및 산화막을 식각하여 예각 반도체 웨이퍼에 관통 비아홀을 식각하기 위한 식각마스크 패턴을 형성(S400)한다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴을 제거하고, 상기 식각마스크 패턴을 이용하여 습식식각을 진행하여 예각 반도체 웨이퍼를 관통하는 관통 비아홀을 형성(S500)한다.Subsequently, an oxidation process is performed on the acute semiconductor wafer (S200). As a result, an oxide film is formed on the surface of the acute semiconductor wafer. Thereafter, a nitride film is formed on the oxide film by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) to form a nitride film (S300). That is, in order to protect the edges of the acute semiconductor wafer, a nitride film is formed on the entire surface of the acute semiconductor wafer on which the oxide film is formed in contact with the oxide film. Subsequently, a photoresist pattern is formed on the nitride layer to etch the nitride layer and the oxide layer below to form an etching mask pattern for etching through via holes in the acute semiconductor wafer (S400). Thereafter, the photoresist pattern is removed, and wet etching is performed using the etching mask pattern to form through via holes penetrating the acute semiconductor wafer (S500).

이때, 상기 산화막은 질화막의 결정 구조를 더욱 치밀하게 만들어 질화막에 대한 하드마스크의 기능을 향상시키고, 또한 산화막과 질화막의 복합막으로 이루어진 식각마스크는 예각 반도체 웨이퍼 사이의 접착력을 개선할 수 있다. 따라서 예각 반도체 웨이퍼의 가장자리에서 습식식각 공정에서 발생하는 손상을 억제하는 역할을 수행한다.In this case, the oxide film makes the crystal structure of the nitride film more dense, thereby improving the function of the hard mask on the nitride film, and the etching mask formed of the composite film of the oxide film and the nitride film may improve the adhesion between the acute semiconductor wafer. Therefore, it plays a role of suppressing damage occurring in the wet etching process at the edge of the acute semiconductor wafer.

도 2 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법을 설명하기 위한 단면도들이다.2 to 7 are cross-sectional views illustrating a through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2 및 도 3을 참조하면, 먼저 예각 반도체 웨이퍼(100)를 준비한다. 상기 예각 반도체 웨이퍼(100)는 반도체 패키지의 제조공정에서 반도체 칩들을 상하 방향으로 배치하기 위해 사용되는 인터포저(interposer)용 실리콘웨이퍼일 수 있다. 또한 상기 예각 반도체 웨이퍼(100)의 전면(T)에는 집적회로가 형성될 수도 있고, 형성되지 않을 수도 있다. 일반적으로 실리콘웨이퍼는 제조업자에 의해 가장자리 부분을 둥근 형태로 가공하여 사용자에게 전달된다. 2 and 3, first, an acute semiconductor wafer 100 is prepared. The acute semiconductor wafer 100 may be a silicon wafer for an interposer used to arrange semiconductor chips in a vertical direction in a manufacturing process of a semiconductor package. In addition, an integrated circuit may or may not be formed on the front surface T of the acute semiconductor wafer 100. In general, silicon wafers are rounded off by the manufacturer and delivered to the user.

이어서 상기 예각 반도체 웨이퍼(100)에 대한 백 그라인딩(back grinding) 공정을 진행한다. 도면에서 참조부호 102는 백 그라인딩 공정에 의해 예각 반도체 웨이퍼(100)의 밑면이 제거되는 부분을 가리킨다. 여기서 원래 실리콘웨이퍼 두께의 반 이상을 백 그라인딩하면 테두리의 바닥면(X축)과 측면(Y축)이, 도 3의 104부분과 같이 예각(도3의 θ)을 이루는 예각 반도체 웨이퍼(100)가 된다. Subsequently, a back grinding process is performed on the acute semiconductor wafer 100. In the drawing, reference numeral 102 denotes a portion where the bottom surface of the acute semiconductor wafer 100 is removed by a back grinding process. Here, if more than half of the thickness of the original silicon wafer is back-grinded, the bottom surface (X axis) and the side surface (Y axis) of the edge form an acute angle (θ of FIG. 3) as shown in part 104 of FIG. 3. Becomes

도 4를 참조하면, 상기 예각 반도체 웨이퍼(100)의 전면에 산화 공정을 진행한다. 상기 산화 공정을 열산화 공정을 적용할 수도 있고, 공정 온도를 낮추기 위해 대기압보다 높은 압력에서 산화를 진행하는 고압산화 공정일 수도 있다. 이때 산화 공정에 의해 예각 반도체 웨이퍼(100)의 전면에 성장하는 산화막(106)의 두께는 1000~3000Å 범위인 것이 적합하다. 상기 산화막(106)은, 반응실의 온도를 약 1000℃로 설정하고 예각 반도체 웨이퍼(100)를 투입하고, 수증기 및 질소(N2) 가스를 공급하면서 약 20분의 산화 공정을 진행하면 예각 반도체 웨이퍼(100)의 전 표면에 약 2000Å 두께의 산화막(106)이 형성될 수 있다. 상기 산화막(106)은 외부로부터 오염물이 예각 반도체 웨이퍼(100) 표면을 오염시키는 것을 막아주고, 산화 공정에서 산화막(106)이 실리콘웨이퍼가 있는 아래 방향으로 성장해 감에 따라 새로운 표면 상태를 만들어준다. Referring to FIG. 4, an oxidation process is performed on the entire surface of the acute semiconductor wafer 100. The oxidation process may be a thermal oxidation process, or may be a high pressure oxidation process in which oxidation is performed at a pressure higher than atmospheric pressure in order to lower the process temperature. At this time, the thickness of the oxide film 106 grown on the entire surface of the acute semiconductor wafer 100 by the oxidation process is suitably in the range of 1000 to 3000 kPa. The oxide film 106 is acute semiconductor wafer when the temperature of the reaction chamber is set to about 1000 ° C., the acute semiconductor wafer 100 is introduced, and the oxidation process is performed for about 20 minutes while supplying water vapor and nitrogen (N 2) gas. An oxide film 106 having a thickness of about 2000 μs may be formed on the entire surface of the 100. The oxide film 106 prevents contaminants from contaminating the surface of the acute semiconductor wafer 100 from the outside, and creates a new surface state as the oxide film 106 grows downward with the silicon wafer in the oxidation process.

이러한 표면 상태는, 후속 공정에서 만들어지는 질화막의 결정구조를 더욱 조밀하게 만들어서 예각 반도체 웨이퍼(100)의 테두리에서 손상이 발생하는 것을 억제하는 역할을 수행하게 된다.This surface state serves to suppress the occurrence of damage at the edge of the acute semiconductor wafer 100 by making the crystal structure of the nitride film made in the subsequent process more dense.

도 4를 참조하면, 상기 산화막(106)이 형성된 예각 반도체 웨이퍼(100)에 질화 공정을 진행하여 상기 산화막(106) 위에 하드마스크(hard mask)로 사용되는 질화막(108)을 형성한다. Referring to FIG. 4, a nitriding process is performed on an acute semiconductor wafer 100 on which the oxide film 106 is formed to form a nitride film 108 used as a hard mask on the oxide film 106.

상기 질화공정은, 저압화학기상증착(LPCVD) 공정으로 진행할 수 있다. 구체적으로는, 약 760℃의 온도에서 챔버(chamber)의 압력을 약 100 mTorr로 유지시키면서 사일렌(DCS) 가스와 암모니아(NH3) 가스를 챔버로 100분 정도 흘려준다. 그러면, 유전체로서 기계적 강도가 우수하며, 하드 마스크로 사용이 적절한 3000Å 두께의 질화막(108)을 얻을 수 있다.The nitriding process may be a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) process. Specifically, while the pressure of the chamber (chamber) at a temperature of about 760 ℃ to maintain a pressure of about 100 mTorr, the xylene (DCS) gas and ammonia (NH 3) gas is flowed into the chamber for about 100 minutes. As a result, a nitride film 108 having a thickness of 3000 Å with excellent mechanical strength as a dielectric and suitable for use as a hard mask can be obtained.

이때, 상기 질화막(108)은 산화막을 미리 형성하지 않고 예각 반도체 웨이퍼(100) 위에 직접 형성할 때와 비교하면, 질화막(108) 성장구조가 더욱 조밀하여 후속 공정에서 하드 마스크로 사용될 때, 외부로부터의 오염이나 손상을 효과적으로 억제할 수 있다.In this case, when the nitride film 108 is formed directly on the acute semiconductor wafer 100 without forming an oxide film in advance, when the nitride film 108 grows more densely and is used as a hard mask in a subsequent process, Can effectively suppress contamination or damage.

한편, 상기 질화막(108)은, 저압화학기상증착 공정에서 가장자리에 질화막(108)이 제대로 증착되지 않는 문제점을 해결하기 위해 각각 1500Å의 두께로 2회에 걸쳐 형성할 수도 있다. 이때, 예각 반도체 웨이퍼(100)를 챔버 내에서 돌리면서 형성하는 것이 테두리에서 질화막(108)이 제대로 증착되지 않는 문제점을 해결하는데 유리하다.On the other hand, the nitride film 108, in order to solve the problem that the nitride film 108 is not properly deposited on the edge in the low-pressure chemical vapor deposition process may be formed twice each with a thickness of 1500 kW. At this time, forming the acute-angle semiconductor wafer 100 while turning in the chamber is advantageous to solve the problem that the nitride film 108 is not properly deposited at the edge.

도 6을 참조하면, 상기 질화막(108)이 형성된 예각 반도체 웨이퍼(100)에 포토레지스트 패턴(110)을 형성한다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(110)은 질화막(108)이 형성된 예각 반도체 웨이퍼(100)의 상부 및 하부면에 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(110)은 관통 비아홀이 형성될 유치를 외부로 노출시키는 구조일 수 있다. 이어서 상기 포토레지스트 패턴(110)을 식각 마스크로 하부의 질화막(108) 및 산화막(106)을 식각한다. 이때 상기 질화막(108) 및 산화막(106)은 ICP (Inductively Coupled Plasma) 식각 장비(etcher)와 같은 고성능 플라즈마 식각 장비를 사용하여 일괄적으로 식각할 수 있다. 그 후 에싱(ashing) 공정으로 포토레지스트 패턴(110)을 제거한 후 세정 공정을 진행하면, 예각 반도체 웨이퍼(100) 위에는 산화막(106)과 질화막 (108)의 복합막으로 이루어진 하드마스크(112)가 형성된다.Referring to FIG. 6, a photoresist pattern 110 is formed on an acute semiconductor wafer 100 on which the nitride film 108 is formed. In this case, the photoresist pattern 110 may be formed on upper and lower surfaces of the acute semiconductor wafer 100 on which the nitride film 108 is formed. The photoresist pattern 110 may have a structure that exposes a tooth in which a through via hole is to be formed to the outside. Subsequently, the lower nitride layer 108 and the oxide layer 106 are etched using the photoresist pattern 110 as an etching mask. In this case, the nitride film 108 and the oxide film 106 may be collectively etched using a high performance plasma etching equipment such as an inductively coupled plasma (ICP) etcher. After the removal of the photoresist pattern 110 by an ashing process and the cleaning process, the hard mask 112 including the composite film of the oxide film 106 and the nitride film 108 is formed on the acute semiconductor wafer 100. Is formed.

도 7을 참조하면, 상기 하드마스크(112)가 형성된 예각 반도체 웨이퍼(100)에 습식식각을 진행하여 상기 예각 반도체 웨이퍼(100)를 관통하는 관통 비아 홀(114)을 형성한다. 상기 습식식각은, 33±5 wt% 의 포타슘 하이드로옥사이드(Potassium hydroxide, 이하, 'KOH')가 물과 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)과 혼합된 용액을 식각액으로 사용할 수 있으며, 습식식각이 진행되는 온도는, 80±3℃의 온도 범위에서 진행할 수 있다. 상기 습식식각은, 건식식각과 비교할 때와 비교하여, 비싼 공정장비를 사용하지 않고 비교적 간단한 공정을 통해 관통 비아홀(114)을 형성할 수 있기 때문에 제조비용의 절감이 가능하다. 또한 식각된 표면 상태가 건식식각 때보다 더욱 매끄럽고, 유해한 화학물질을 사용하지 않기 때문에 친환경적인 제조공정이라고 할 수 있다.Referring to FIG. 7, wet etching is performed on the acute semiconductor wafer 100 on which the hard mask 112 is formed to form a through via hole 114 penetrating through the acute semiconductor wafer 100. The wet etching, 33 ± 5 wt% of potassium hydroxide (hereinafter referred to as 'KOH') can be used as an etchant, a solution mixed with water and isopropyl alcohol (isopropyl alcohol), the wet etching is in progress Temperature can advance in the temperature range of 80 +/- 3 degreeC. The wet etching can reduce the manufacturing cost because the through via hole 114 can be formed through a relatively simple process without using expensive process equipment as compared with dry etching. In addition, the etched surface is smoother than dry etching, and it is an environmentally friendly manufacturing process because it does not use harmful chemicals.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속한 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함이 명백하다.
The present invention is not limited to the above embodiments, and it is apparent that many modifications can be made by those skilled in the art within the technical spirit to which the present invention belongs.

100: 예각 반도체 웨이퍼, 102: 연마된 표면,
104: 테두리, 106: 산화막,
108: 질화막, 110: 포토레지스트 패턴,
112: 하드마스크(hard mask), 114: 관통 비아홀.
100: acute semiconductor wafer, 102: polished surface,
104: frame, 106: oxide film,
108: nitride film, 110: photoresist pattern,
112: hard mask, 114: through via hole.

Claims (6)

테두리(edge)의 바닥면과 측면이 예각을 이루는 예각 반도체 웨이퍼를 준비하는 단계;
상기 예각 반도체 웨이퍼 전면에 산화 공정을 진행하여 산화막을 형성하는 단계;
상기 예각 반도체 웨이퍼의 테두리를 보호하기 위하여, 상기 산화막이 형성된 상기 예각 반도체 웨이퍼 전면에 상기 산화막에 접하여 질화막을 형성하는 단계;
상기 질화막 및 산화막을 패터닝하여 식각마스크 패턴을 만드는 단계; 및
상기 식각마스크 패턴을 이용하여 상기 예각 반도체 웨이퍼에 관통 비아홀을 형성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법.
Preparing an acute semiconductor wafer having an acute angle between a bottom surface and a side surface of an edge;
Performing an oxidation process on an entire surface of the acute semiconductor wafer to form an oxide film;
Forming a nitride film in contact with the oxide film on an entire surface of the acute semiconductor wafer on which the oxide film is formed to protect the edges of the acute semiconductor wafer;
Patterning the nitride layer and the oxide layer to form an etch mask pattern; And
And forming a through via hole in the acute semiconductor wafer by using the etching mask pattern.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 산화막은,
두께가 1000~3000Å 범위인 것을 특징으로 하는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법.
The method of claim 1,
The oxide film,
A through-silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer, characterized in that the thickness is in the range of 1000 ~ 3000Å.
제1항에 있어서,
상기 질화막을 형성하는 방법은,
저압 화학기상증착(LPCVD) 방식으로 형성하는 것을 특징으로 하는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법.
The method of claim 1,
The method of forming the nitride film,
A through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer, characterized in that formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD).
제1항에 있어서,
상기 질화막은,
두께가 2000~4000Å 범위인 것을 특징으로 하는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법.
The method of claim 1,
The nitride film,
A through-silicon via (TSV) etching method using an acute-angle semiconductor wafer, characterized in that the thickness is in the range of 2000 ~ 4000Å.
제1항에 있어서,
상기 관통 비아홀을 형성하는 방법은,
포타슘 하이드로옥사이드(KOH) 식각액을 사용한 습식식각으로 형성하는 것을 특징으로 하는 예각 반도체 웨이퍼를 사용한 관통 실리콘 비아(TSV) 식각방법.
The method of claim 1,
The method of forming the through via hole,
A through silicon via (TSV) etching method using an acute angle semiconductor wafer, characterized in that the wet etching using a potassium hydroxide (KOH) etchant.
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