KR20060098432A - Semiconductor device, method of manufacturing same, identification label and information carrier - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 장치에 관한 것으로, 이 장치는 제 1 측면 및 반대편에 제 2 측면을 가지며,The present invention relates to a semiconductor device, which device has a first side and a second side opposite,
반도체 층 및 전기 절연층을 포함하고, 장치의 제 1 측면에 존재하는 기판과;A substrate comprising a semiconductor layer and an electrical insulation layer, the substrate being on a first side of the device;
반도체 층 내에서 또한/또는 그 위에 형성되고 배선 구조에서의 원하는 패턴에 따라 상호 연결되는 복수의 반도체 장치들을 구비한 집적 회로와;An integrated circuit having a plurality of semiconductor devices formed in and / or on the semiconductor layer and interconnected according to a desired pattern in the wiring structure;
장치의 제 1 측면 위에 존재하는 제 1 접촉면과;A first contact surface present on the first side of the device;
장치의 제 2 측면 위에 존재하고, 배선 구조에 연결되는 제 2 접촉면을 포함하는 반도체 장치에 관한 것이다.A semiconductor device is provided on a second side of a device and includes a second contact surface connected to a wiring structure.
또한 본 발명은 그러한 반도체 장치를 제조하는 방법에 관한 것이기도 하다. The invention also relates to a method of manufacturing such a semiconductor device.
더 나아가 본 발명은 그러한 반도체 장치를 포함하는 식별 라벨(identification label)과 정보 전달 매체(information carrier)에 관한 것이다. The invention further relates to an identification label and an information carrier comprising such a semiconductor device.
그러한 반도체 장치는 WO-A 02/075647에 공지되어 있다. 공지된 장치는 그 반대면 위에 전기적으로 전도되는 접촉면을 구비한 집적 회로이다. 이 집적 회로는 - 종래의 기술에 따를 경우 - 그 표면에 전기 절연층이 존재하는 실리콘 기판층에 형성되었다. 이 절연층은 일반적으로 열산화막층(thermal oxide layer)이다. 이러한 구조는 식별 라벨에 있어 조립이 간단한 장점을 가지고 있다. : 제 1 및 제 2 측면을 교환할 수 있다. Such semiconductor devices are known from WO-A 02/075647. Known devices are integrated circuits with contact surfaces electrically conducting on the opposite side. This integrated circuit-according to the prior art-was formed on a silicon substrate layer having an electrical insulation layer on its surface. This insulating layer is generally a thermal oxide layer. This structure has the advantage of simple assembly in the identification label. : 1st and 2nd side are interchangeable.
공지된 장치의 단점은 금속 스프립(strip)에의 조립에는 덜 적합하다는 것이다. 그러한 금속 스프립은 장치의 제 1 및 제 2 측면뿐 만 아니라 옆면까지도 도포하게 된다. 이것은 기판에 있는 반도체 소자에 있어, 누설 전류 및 기생 효과를 초래할 수 있으며, 특히 고주파 영역에서 그러하다. A disadvantage of the known device is that it is less suitable for assembly on metal strips. Such metal sprips will be applied to the side as well as the first and second sides of the device. This can lead to leakage currents and parasitic effects in semiconductor devices on the substrate, especially in the high frequency range.
따라서 발명의 제 1 목표는 서두에서 언급한 것과 같이 금속 스프립에 조립하는 동안 기생효과에 덜 민감한 형태의 반도체 장치를 제공하는 것이다. Accordingly, a first object of the invention is to provide a semiconductor device of a type that is less susceptible to parasitic effects during assembly to metal sprips as mentioned at the outset.
이러한 목표는 다음과 같이 구현될 수 있다.This goal can be implemented as follows.
제 2 측면 위의 집적 회로를 덮고 또한 비활성 영역에 그 집적 회로 주위 횡방향으로 확장된 전기 절연 지지층(supporting layer)이 존재하고, 이 지지층을 통하여 제 2 접촉면을 배선 구조(interconnect structure)와 연결시키기 위한 수직 연결선(vertical interconnect)이 존재하게 된다. There is an electrically insulating support layer covering the integrated circuit on the second side and extending laterally around the integrated circuit in the inactive area, through which the second contact surface is connected with the interconnect structure. There will be a vertical interconnect.
비활성 영역에 반도체층이 존재하기 않게 하기 위해서 횡방향으로 부분적으로 제거되며,Partially removed laterally to prevent the semiconductor layer from being present in the inactive region,
제 1 접촉면은 수직 연결선을 통하여 배선 구조에 연결된다. The first contact surface is connected to the wiring structure through the vertical connecting line.
발명 장치 내 집적 회로는 사실상 캡슐에 싸여진 섬(island)으로서, 즉 수직 연결선을 제외하고는 적어도 많은 부분이 전기적으로 절연되어 있다. 이러한 섬과 유사한 구조(island-like structure) 및 수직 연결선으로 인하여, 반도체 기판이나 옆면의 어떠한 연결선도 어떠한 금속 포일(metal foil)과 접촉하게 될 위험은 없다. 따라서 이러한 방법으로 기능의 저하 혹은 심지어 생산의 저하까지도 초래할 수 있는, 제어할 수 없고 바람직하지 않은 효과를 방지할 수 있다.The integrated circuit in the inventive device is in fact an encapsulated island, ie at least much of it is electrically isolated except for the vertical connection. Due to these island-like structures and vertical leads, there is no risk that any leads on the semiconductor substrate or sides will come into contact with any metal foil. In this way it is possible to prevent uncontrollable and undesirable effects, which can lead to a decrease in function or even a decrease in production.
장치의 비활성 영역이란 집적 회로가 형성되는 활성 영역 주위의 횡방향 영역이다. 비활성 영역과 활성 영역은 장치의 전 표면을 상호 보완적으로 채우고 있다. 그러나 활성 영역 및 비활성 영역 사이의 중간 영역을 배제하는 것은 아니다. 따라서 비활성 영역은 가장자리 부분이다. 이미 언급한대로, 본 발명의 목적은 라미네이션(lamination)이 구현되는 동안 어떠한 회로 단락(short-circuitry)도 일어나지 않도록 방지하는 것이다.The inactive area of the device is the transverse area around the active area where the integrated circuit is formed. Inactive and active regions complement the entire surface of the device. However, it does not exclude the intermediate region between the active and inactive regions. The inactive area is therefore the edge part. As already mentioned, it is an object of the present invention to prevent any short-circuitry from occurring while lamination is implemented.
발명 장치의 장점은 장치의 안정성을 훼손하지 않고 기판의 두께를 감소시킬 수 있다는 것이다. 사실 지지층은 반도체 기판으로부터 지지 기능을 떠맡은 것이다. 지지층을 자유롭게 선택할 수 있기 때문에, 이것이 장치를 전체적으로 구부러지게 할 수 있고 또는 심지어 완전히 유연하게 할 수도 있다.An advantage of the inventive device is that the thickness of the substrate can be reduced without compromising the stability of the device. In fact, the support layer assumes the support function from the semiconductor substrate. Since the support layer can be freely selected, this can bend the device as a whole or even make it completely flexible.
또 다른 장점은, 두께가 얇아지는 결과로서, 장치는 완전히 혹은 상당하게 투명해질 수 있다. 이러한 특징은 안전 기능이 가능하다는 점에서 유리하다. Another advantage is that as a result of thinning, the device can be completely or significantly transparent. This feature is advantageous in that safety functions are possible.
기판의 반도체 층을 특정 섬으로 한정하는 것의 장점은 개개의 장치들이 각각 용이하게 분리될 수 있다는 것이다. 어떠한 세라믹 재료나 금속이 반드시 절단되어야할 필요는 없다. The advantage of confining the semiconductor layer of the substrate to a particular island is that the individual devices can each easily be separated. It is not necessary for any ceramic material or metal to be cut.
적절한 실시예에서, 제 1 접촉면에 대한 수직 연결선은 비활성 영역에 존재하며, 제 1 접촉면은 전기 전도층에서 형성된다. 분리된 층에 있는 제 1 접촉면의 존재는, 기판의 제 2 측면위의 고농도 도핑 영역을 대신하여, 접촉면으로부터 실제 회로까지의 저항을 감소시킨다. 더 나아가 기판 및 이웃하는 반도체 소자를 통한 수직 연결선간의 바람직하지 못한 상호 작용의 위험을 감소시킨다. In a suitable embodiment, the vertical connection to the first contact surface is in the inactive region, the first contact surface being formed in the electrically conductive layer. The presence of the first contact surface in the separated layer reduces the resistance from the contact surface to the actual circuit in place of the heavily doped region on the second side of the substrate. Furthermore, the risk of undesirable interactions between the vertical connection lines through the substrate and the neighboring semiconductor elements is reduced.
바람직한 실시예에서, 절연층은 비활성 영역에 존재하기 위하여 횡방향으로 실질적으로 연속적으로 되어 있다. 특히, 이 절연층은 한쪽 면에서 반대쪽 면으로 장치의 전체를 통하여 연장되어 있다. 이러한 연속적인 존재(continuous presence)는 장치의 안정성에 유익할 뿐만 아니라 공정 중의 효과적인 방지막 - 예를 들어 식각중단층-으로도 유용하다. 제 1 측면으로부터의 공정과 제 2 측면으로부터의 공정 모두에 사용할 수 있다는 점에서 그 유효성이 크다. 더욱이 산화막 또는 우선적으로 산화막을 포함하는 절연층은, 유기물층에 대해서 적절한 접착력을 가진다. In a preferred embodiment, the insulating layer is substantially continuous in the transverse direction to be in the inactive region. In particular, this insulating layer extends through the whole of the device from one side to the other side. This continuous presence not only benefits the stability of the device but also serves as an effective barrier in the process, for example as an etch stop. The effectiveness is great in that it can be used for both the process from the first side and the process from the second side. Furthermore, the oxide film or the insulating layer containing an oxide film preferentially has an adhesive force with respect to an organic substance layer.
본 발명의 반도체 장치는 적어도 2개의 기술로 제공될 수 있다. 제 1 기술에 있어서는, 단결정 반도체 기판이 활용되며, 그것의 제 2 측면에 구성 요소가 형성되고 열산화막이 제공된다. 기판을 얇게 하는 동안, 반도체 소자의 활성 영역은 식각 수단(습식 또는 건식)에 대해서 하드 마스크(hard mask)에 의해 보호된다. 결과적으로 장치는 그것의 제 1면에 탁상(mesa)을 구비하게 된다.The semiconductor device of the present invention can be provided by at least two techniques. In the first technique, a single crystal semiconductor substrate is utilized, and components are formed on the second side thereof and a thermal oxide film is provided. While thinning the substrate, the active region of the semiconductor device is protected by a hard mask against etching means (wet or dry). As a result, the device has a mesa on its first side.
제 2 기술에 있어서는, 매설 산화막(buried oxide layer)을 가진 기판이 활용된다. 그러한 기판으로 널리 알려진 예는 실리콘-온-인슐레이트(SOI) 기판이다. SOI 기판의 사용은 결과물인 장치를 단지 구부러지게 할 뿐만 아니라, 완전하게 유연하게 할 수도 있다. 이것은 특히 집적 회로의 존재를 우선적으로 비밀로 해야하는 식별 라벨에 있어 장점이 된다. 이 경우, 전기 절연층은 기판의 제 2 측면에 존재하며, 수직 연결선이 그것을 통하여 연결된다. 전기 절연층인 산화층 대신 또는 그에 더해서, 보호막(passivation layer)이 존재할 수 있으며, 질화막, 특히 LPCVD에 의해서 제조된 질화막이 그 예이다. 이 층은 기판의 제거 후 주변 환경으로부터 장치쪽으로 물을 포함한 불순물이 확산되는 것을 방지한다. 이러한 SOI 기판의 기반층(base layer)은 지지하는 것에만 의미가 있으므로, 원하는 유연성을 얻기 위해서는 그것이 제거되야한다는 것이 능숙한 기술자에게는 명백할 것이다. In the second technique, a substrate having a buried oxide layer is utilized. A well known example of such a substrate is a silicon-on-insulated (SOI) substrate. The use of SOI substrates can not only bend the resulting device, but can also be completely flexible. This is particularly advantageous for identification labels where the existence of an integrated circuit must be kept confidential first. In this case, the electrical insulation layer is present on the second side of the substrate, and vertical connecting lines are connected therethrough. Instead of or in addition to the oxide layer, which is an electrically insulating layer, a passivation layer may be present, for example a nitride film, in particular a nitride film produced by LPCVD. This layer prevents the diffusion of impurities, including water, from the surrounding environment towards the device after removal of the substrate. Since the base layer of such an SOI substrate is only meant to be supported, it will be apparent to the skilled artisan that it must be removed to obtain the desired flexibility.
바람직한 실시예에서는 제 1 및 제 2 비아 패드를 구비한 배선 구조가 비활성 영역에 존재하고, 그 패드에 제 1 및 제 2 수직 연결선이 각각 존재한다. 반도체 소자가 있는 활성 영역의 외부에 수직 연결선이 제공되기 때문에, 화학적 오염 및 기생하는 전기적 상호 작용은 방지되거나 최소한 상당 양을 감소시킬 수 있다. 더욱이 많은 수의 연질의 박막층이 적층된 다층 박막에서 실제로 있는, 압력차나 열팽창의 차이의 결과로서 발생되는 어떠한 쪼개짐(cracking)도, 만약 수직 연결선이 활성 영역 외부에서 형성된다면 점 더 용이하게 방지된다. 특히 제 2 비아 패드는 집적 회로에서의 다른 패턴과 비교하여 큰 크기를 가지고 있다. 지지층의 두께와 이 지지층을 통한 식각 단계의 결과로서, 예를 들어 약 10 X 10 마이트로메터나 혹은 그 이상이 될 수도 있다. In a preferred embodiment, the wiring structure with the first and second via pads is present in the non-active area and the first and second vertical connecting lines are present in the pads, respectively. Since vertical connections are provided outside of the active region in which the semiconductor device is located, chemical contamination and parasitic electrical interactions can be prevented or at least reduced significantly. Moreover, any cracking that occurs as a result of pressure differences or differences in thermal expansion, which is actually present in multilayer thin films in which a large number of soft thin films are laminated, is more easily prevented if vertical leads are formed outside the active area. In particular, the second via pad has a large size compared to other patterns in integrated circuits. As a result of the thickness of the support layer and the etching step through the support layer, for example, it may be about 10 × 10 mitrometers or more.
기판의 일부분인 전기 절연층 위에 비아 패드가 형성되는 것이 매우 바람직하다. 이러한 형태는 안정성에 유리하다. 더 바람직한 실시예에서는, 비아 패드와 수직 연결선은 알루미늄과 같이 연성(ductility)이 좋은 재료를 포함한다. 전기 절연층은 우선적으로 산화물을 포함한다. It is highly desirable that via pads be formed over an electrically insulating layer that is part of the substrate. This form is advantageous for stability. In a more preferred embodiment, the via pad and the vertical connection line comprise a material with good ductility, such as aluminum. The electrical insulation layer preferentially comprises an oxide.
지지층은 바람직하게는 유기 물질을 포함한다. 그러한 재료는 감광성이 있는 것으로 선택될 수 있다. 더 나아가 요구되는 지지를 제공하나 이럼에도 불구하고 유연성이 나쁘지 않은 정도로 큰 두께, 예를 들어 5에서 20 마이크론의 범위에 있는 두께를 가질 수 있다. 또한 낮은 유전 상수를 가질 수 있다. 이것은 제 1 및 제 2 접촉면간의 기생 정전 용량을 제한한다. 반대로, 유전 상수가 수정되어 증가하는 것이 바람직할 수도 있다. 그 결과물인 기생 캐패시터는 쌍극 안테나와의 조합에 특히 적합한 동조 캐패시터(tuning capacitor)로서 사용될 수 있다. The support layer preferably comprises an organic material. Such materials may be chosen to be photosensitive. Furthermore, it can have a thickness in the range of 5 to 20 microns to provide the required support but nevertheless not so badly flexible. It may also have a low dielectric constant. This limits the parasitic capacitance between the first and second contact surfaces. Conversely, it may be desirable for the dielectric constant to be modified to increase. The resulting parasitic capacitor can be used as a tuning capacitor which is particularly suitable for combination with dipole antennas.
또 다른 바람직한 실시예에서, 지지층은 장치의 제 1 측면에도 역시 존재한다. 따라서 장치는 양 면에 그러한 지지층에 의해 둘러 쌓여지게 된다. 이것은 굽힘 특성의 관점에서 상당한 장점이 있다. 장치는 탄성 응력에 대해서보다는 압축 응력에 대해서 더욱 민감한 것으로 알려져 있다. 압축 응력은 반도체층 및/또는 배선 구조에서 미세 균열을 야기할 수 있다. 제 1 측면에도 역시 지지층을 공급함으로써, 압축 응력이 이 지지층에서 이완될 수 있다. 명백해 질 것처럼, 지지층은 게다가 충분한 탄성을 가지고 있어야 한다. In another preferred embodiment, the support layer is also present on the first side of the device. The device is thus enclosed by such a support layer on both sides. This has a significant advantage in terms of bending properties. The device is known to be more sensitive to compressive stress than to elastic stress. Compressive stress can cause micro cracks in the semiconductor layer and / or interconnect structure. By also supplying a support layer to the first side, the compressive stress can be relaxed in this support layer. As will be apparent, the support layer must also have sufficient elasticity.
발명 장치는 무선 통신을 위한 안테나를 더 포함하는 식별 라벨에서 적합하게 집적될 수 있다. 로지스틱스 또는 안전 분야에서의 제품에 사용되는 식별 라벨 다음으로 그러한 식별 라벨은 안전 서류나 그러한 서류를 포함하는 문서, 예를 들어 은행권, 여권 또는 그 외 티켓이 될 수 있다. 당 기술분야에서 잘 알려진 것과 같이, 은행권에 있는 집적 회로를 은행권에 존재하는 시큐어러티 트래드(security tread)에 부착시키는 것이 바람직한 것처럼 보인다. 시큐어러티 트래드는 필요한 어떠한 변조를 위한 쌍극 안테나로서 사용될 수 있다. 조립의 용이성 및 그것의 유연성 관점에서 발명 장치는 이러한 목적에 매우 잘 부합한다. 더욱이 제 1 및 제 2 접촉면간의 기생 캐패시터는 원하는 주파수를 위한 동조 캐패시터로 기능하도록 설계될 수 있다. The inventive device may suitably be integrated in an identification label further comprising an antenna for wireless communication. Identification Labels Used in Logistics or Products in the Safety Field Next such identification labels may be safety documents or documents containing such documents, for example, banknotes, passports or other tickets. As is well known in the art, it appears desirable to attach an integrated circuit in a banknote to a security tread present in the banknote. Security tread can be used as a dipole antenna for any modulation required. In view of the ease of assembly and its flexibility, the inventive device fits very well for this purpose. Furthermore, the parasitic capacitor between the first and second contact surfaces can be designed to function as a tuning capacitor for the desired frequency.
다른쪽으로는 발명 장치는 DVD, CD, 또는 스마트 카드와 같은 정보 전달 매체를 포함하는 다른 장치에서 집적될 수 있다.On the other hand, the inventive device can be integrated in other devices, including information transfer media such as DVDs, CDs, or smart cards.
발명 장치와 안테나와의 결합은, 예를 들어 이방적으로 전도하는 아교(conduction glue)와 함께 DC 결합이 될 뿐만 아니라 접촉면이 안테나와 함께 캐패시터의 전극을 이룬다는 점에서는 용량적(capacitively)이어서 양쪽 모두 구현될 수도 있다. 조립 전에 반도체 장치에 아교가 제공된다는 점에서 장점이 될 수 있다. 특히 적합한 아교는 열을 가할 때 접착력이 증가되는 형태의 것이다. The coupling between the inventive device and the antenna is capacitively in that, for example, it is not only DC coupled with anisotropically conducting glue, but also the contact surface forms the electrode of the capacitor together with the antenna. All may be implemented. This may be an advantage in that the glue is provided in the semiconductor device prior to assembly. Particularly suitable glues are those in which the adhesion increases when heat is applied.
발명의 두 번째 목적은 이 발명의 반도체 장치를 점 더 안정적인 방법으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다. A second object of the invention is to provide a method of manufacturing the semiconductor device of the invention in a more stable manner.
이 목적은 This purpose is
반도체 층과 전기 절연층을 가진 기판, 활성화 영역에서 횡방향으로 실질적으로 외부 영역에 존재하는 제 1 및 제 2 비아 패드를 포함하는 배선 구조에서, 원하는 패턴에 따라 상호 연결되고, 활성화 영역에 형성된 복수의 반도체 소자를 구비한 집적 회로를 제공하는 단계;In a wiring structure comprising a substrate having a semiconductor layer and an electrically insulating layer, the first and second via pads being substantially in the outer region transversely in the activation region, a plurality of interconnections formed in the activation region and interconnected according to a desired pattern. Providing an integrated circuit having a semiconductor device;
제 2 측면 위에 전기 절연 물질인 지지층을 적용하고 지지층에 제 2 비아 패드에 대응되는 접촉창을 제공하는 단계;Applying a support layer of electrically insulating material over the second side and providing a contact window corresponding to the second via pad to the support layer;
제 2 측면 위에 있는 원하는 패턴에 전기 전도체 물질을 적용하고, 그와 함께 제 2 접촉면 및 제 2 수직 연결선을 상기 접촉면과 제 2 비아 패드 사이에 연결하는 단계;Applying an electrical conductor material to a desired pattern over a second side, and connecting a second contact surface and a second vertical connection line between the contact surface and the second via pad;
기판의 제 2 측면 위에 제거 가능한 부착 수단을 가진 캐리어(carrier)를 부착하는 단계;Attaching a carrier with removable attachment means on the second side of the substrate;
최소한 활성화 영역의 측면 외각에 둘러쌓인 비활성 영역에는 기판의 절연층이 노출될 수 있도록 제 1 측면으로부터 기판을 얇게하는 단계;Thinning the substrate from the first side such that the insulating layer of the substrate is exposed at least in the inactive region surrounded by the side shell of the activation region;
제 1 측면에 위에, 최소한 절연층을 통하여 연장되는 제 1 수직 연결선을 통해 제 1 비아 패드에 연결되는, 제 1 접촉면을 형성하는 단계;Forming a first contact surface on the first side, the first contact surface being connected to the first via pad at least through a first vertical connection line extending through the insulating layer;
이렇게 얻어진 반도체 장치를 캐리어로부터 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 얻어진다.The semiconductor device thus obtained is obtained by a method comprising the step of removing from the carrier.
발명에 따른 이 방법은 EP-A 1,256,983에 공지된 것과 유사한 반도체 장치가 결과적으로 되나, 배면과 전면 양쪽에 접촉을 가진다는 점에서 명백한 장점을 가지고 있다. This method according to the invention results in a semiconductor device similar to that known in EP-A 1,256,983, but has the obvious advantage in that it has contact on both the back and front surfaces.
특히 SOI 형태의 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 절연층은 기판에 매설된다. 기판은 저면층(base layer)과 반도체 층을 포함하며, 저면층은 얇게 하는 공정에서 제거되며, 반도체 소자는 그 반도체층 내에서 또한 그 표면 위에 형성된다. It is particularly preferable to use substrates in the form of SOI. In this case, the insulating layer is embedded in the substrate. The substrate includes a base layer and a semiconductor layer, wherein the bottom layer is removed in a thinning process, and the semiconductor device is formed in and on the surface of the semiconductor layer.
제 1 수직 연결선은 집적 회로의 한 부분으로 제공되거나 얇게 하는 공정의 완료된 후에 제공될 수 있다. 이 제 1 수직 연결선은 예를 들어 집적 회로의 한 부분으로서, 공정 전에 제공되는 것이 바람직하다. 이것은 서술된 방법 단계들 중 어떠한 것도 고 해상도를 요구하는 것이 없다는 점에 유리하다. The first vertical lead may be provided as part of the integrated circuit or after completion of the thinning process. This first vertical lead is preferably provided before the process, for example as part of an integrated circuit. This is advantageous in that none of the described method steps require high resolution.
그러한 낮은 해상도의 패턴닝은 조립 공장에서 할 수 있으며 이것은 반도체 웨이퍼 공장에서 보다 일반적으로 싸게 행해진다. 원한다면, 패턴닝된 지지층도 장치를 조립 공장에 전달하기 전에 역시 제공될 수 있다.Such low resolution patterning can be done in an assembly shop, which is generally cheaper than in a semiconductor wafer factory. If desired, a patterned support layer may also be provided before delivery of the device to the assembly plant.
당 기술 분야에서 잘 알려진 것과 같이, 복수의 반도체 장치가 한번의 실행으로 제공되는 것이 더욱 유리하다. 캐리어로부터 장치의 제거를 개선하기 위하여, 웨이퍼의 가장자리에서 지지층이 제거되고 대신 접착제가 제공되는 것이 바람직하다.As is well known in the art, it is more advantageous for a plurality of semiconductor devices to be provided in one run. In order to improve the removal of the device from the carrier, it is preferred that the support layer is removed at the edge of the wafer and an adhesive is provided instead.
본 방법의 이러한 점 및 다른 점에 있어, 본 발명의 반도체 장치 및 식별 라벨을 도면을 참조하면서 더 설명하고자 한다. In this and other aspects of the method, the semiconductor device and the identification label of the present invention will be further described with reference to the drawings.
도 1 내지 7은 방법의 제 1 실시예에 있어서 몇 가지 단계의 단면도를 보여 준다.1 to 7 show cross-sectional views of several steps in a first embodiment of the method.
도 8은 제 1 실시예에 있어서의 반도체 장치의 개략적인 단면도를 보여준다.8 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with the first embodiment.
도 9 내지 14는 방법의 제 2 실시예에서의 몇 가지 단계의 단면도를 보여준다.9-14 show cross-sectional views of several steps in a second embodiment of the method.
도 15는 제 2 실시예에 있어서의 반도체 장치의 개략적인 단면도를 보여준다.15 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device in accordance with the second embodiment.
도 16은 도 15의 상세도이다.16 is a detailed view of FIG. 15.
도 17은 식별 라벨에서 반도체 장치의 집적의 개략적인 단면도를 보여준다. 17 shows a schematic cross-sectional view of the integration of a semiconductor device in an identification label.
도면은 실제 규격대로 그리지 않았으며, 동일한 인용 번호는 동일한 부분 또는 유사한 부분을 인용한다. The drawings are not drawn to actual dimensions, and like reference numerals refer to like or similar parts.
도 1에서 7까지는 발명에 따라 반도체 장치를 제작하는 방법의 제 1 실시예와 관련되어 있다. 그 결과의 장치가 도 8에 보여 진다.1 to 7 relate to a first embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the invention. The resulting device is shown in FIG.
발명의 제 1 방법에서, 절연층(11)이 매설된 기판(10)이 활용된다. 매설층(11)은 전형적으로 산화층이나, 바람직하게는 일반적으로 에피택시로 성장한 반도체 재료의 반도체층 및 그 위에 제공된 집적 회로(20)의 화학적 보호의 개선을 위한 질화막도 포함된다. 매설층(11)의 반대면에 저면층이 있다. 이 경우 저면층과 반도체층 모두의 반도체 재료는 실리콘이다. 집적 회로(20)는 활성화 영역에 있는 복수의 반도체 소자(표시하지 않았음.)를 포함한다. 소자는 배선 구조에서(특정하 여 표시하지 않았음) 원하는 패턴에 따라서 상호 연결되어 있다. 구조는 제 1 비아 패드(21), 제 2 비아 패드(22)를 포함하며, 패드(21), (22)는 활성화 영역의 횡방향으로 실질적으로 외부에 있는 (B)영역에 존재한다. 비아 패드는 연성(ductility)의 관점에서 Al층으로 형성하는 것이 바람직하다. 그러나 Cu, Ni. Ag 또는 전도성 접착풀(paste)도 대용으로 사용될 수 있다. In the first method of the invention, the
도 2는 전기적 절연물인 지지층(12)를 제 2 측면(2)에 도포해온 결과를 보여준다. 이 경우는 전형적으로 10에서 20um의 두께를 가진 폴리이미드가 활용된다. 예를 들어 스핀 코팅에 의해 폴리이미드를 도포하기 전에, 표면을 세정하고 접착력을 향상시키기 위하여 선도층(primer layer)이 제공되어 왔다. 폴리이미드의 적용 후, 처음에는 125℃로 가열하고 그 후 200℃로 가열한다. 다음 포토레지스트가 적용되고, 적정한 광원에 노출된 후 현상된다. 현상은 제 2 비아 패드(22)에 노출되는 접촉창(13)을 생성하기 위하여 폴리이미드 층을 구조화하는 것을 포함한다. 폴리이미드 지지층(12)은 전형적으로 6 인치 웨이퍼인 기판의 가장자리 영역(C)에서 역시 제거된다. 기판의 가장자리 영역에서의 지지층(13)의 제거는 수율에 유익한 효과를 가진다. 2 shows the result of applying the supporting
도 3은 기판(10)의 제 2 측면(2) 위에 전기 전도층이 형성되어진 후의 결과를 보여준다. 전기 전도층은 제 2 접촉면(31)과 이 접촉면(31) 및 제 2 비아 패드(22)간의 제 2 수직 연결선(32)을 포함하는 패턴에 적용된다. 바람직하게는 전기적 전도층은 Al을 포함한다. 이것은 제 2 비아 패드(22)로서 Al의 사용과 결합되어 양호한 전기적 연결을 제공하며, 라벨에 장치의 라미네이션 하는 동안 어떠한 포일의 굽힘이나 힘을 견딜 수 있는데 필요한 유연성을 가지게 된다. 3 shows the result after the electrically conductive layer is formed on the
도 4는 제거 가능한 부착 수단(41)을 가진 캐리어(40)에 부착된 후의 기판(1)을 보여준다. 이 경우 이 수단(41)는 접착층이며, UV-방사로 조사(irradiation)시 제거 가능하다. 따라서 캐리어(40)은 투명하며, 이 예에 있어서는 유리층이다. 산화층은 지지층과 제 2 접촉면(31) 및 연결선(32) 위에 적용하는 것이 바람직하다. 이것에 관하여 유리한 점은 역시 수율 향상이다. 원한다면, 이 층은 원하는 패턴에 따라서 제공 가능하다. 그에 따라 가장자리 영역(C)는 선도층 역할을 한다. 이에 따라 가장자리 영역(C)에서는 접착제(41)와 지지층(12)간에 접착력이 좋고, 그 외 영역에서는 접착력이 상당히 약한 결과를 보인다. 4 shows the
도 5는 기판(10)이 제 1 측면으로부터 얇게 된 후의 결과를 보여준다. 이렇게 얇게 하는 것은 일반적으로 연마와 계속적인 KOH에 의한 식각에 의하여 얻어진다. 얇게 하는 것은 기판(10)의 저면층이 제거될 때까지 계속된다. 매설층(11)은 여기서 식각중단층으로의 역할을 한다. 5 shows the result after the
도 6은 접촉창(14)을 형성하기 위하여 매설된 산화층을 패턴닝한 후의 결과를 보여준다. 6 shows the result after patterning the embedded oxide layer to form the
도 7은 금속층을 더 도포하여 제 1 수직 연결선(34)과 제 1 접촉면(33)을 형성하였을 때의 결과를 보여준다. 더해진 금속층은 예를 들어 Al 또는 Cu를 포함한다. Cu의 경우, 매설층은 반도체층의 어떠한 오염도 방지하기 위하여 확산방지막이 적용될 수도 있다. 캐리어(40)의 제거 후 개별적인 장치(100)는 분리될 수 있다. FIG. 7 shows the result when the metal layer is further applied to form the first vertical connecting
도 8은 제 1 실시예에서의 발명 장치(100)을 보여준다. 장치(100)는 제 1 접 촉면 (33)과 제 2 접촉면(31)을 포함함을 물론, 집적 회로(20)도 포함한다. 집적 회로는 접촉면(31,33)과의 연결을 형성하기 위한 수직 연결선(32,34)를 가지고 있다. 장치(100)은 활성 영역 (A)와 비활성 영역(B)를 가지고 있다. 이것은 지지층(12)에 의해 지지된다. 기판(1)의 반도체 층은 활성 영역에만 존재한다. 이 경우에 있어, 기판의 남아 있는 부분은 오직 활성 영역의 에피텍셜하게 성장한 반도체층과 전기 절연층(11)뿐이다. 반도체 층 및 저면층의 어떤 부분도 비활성 영역에서 존재하지 않기 때문에, 장치(100)의 옆면(101)을 통하여 원하지 않은 어떠한 전기적 접촉도 형성되는 것이 방지된다. 여기서 지지층(12)은 전형적으로 약 5-15um의 두께를 가지며, 바람직하게는 10um이며, 접촉면(31,33)은 0.2-1.5um, 바람직하게는 1.0um의 두께를 가진다. 8 shows the
도 9 내지 14는 이 방법 발명의 제 2 실시예를 보여준다. 이 방법은 제 1 방법에서의 단계와 동일한 수의 단계를 포함한다. 그러나 주된 차이는 기판(10)이다. 이 예에서 기판은 어떠한 매설된 산화막도 없는 단결정 또는 다결정 실리콘이다. 산화층(11)은 기판(10)의 제 2면에 존재하며, 집적 회로(20)내에서 반도체 소자의 게이트 산화층으로서 동시에 사용된다. 반도체 소자는 기판(10) 위에 공지의 방법, 즉 요구되는 농도로 선택된 물질을 이온 주입함에 의해 형성된다. 또한 주입된 것은 제 1 측면(1)쪽으로 기판 (10)의 부분을 통하여 확장된 웰(well)을 형성한다. 이 웰의 위쪽에서 산화층(11)이 패턴닝되고 전기적 연결이 형성된다. 이것은 공정의 나중 단계에서 제공되는 제 1 접촉면에 대한 제 1 연결선(34)을 포함한다. 연결선(34)에 더해서 제 1 비아 패드(21)와 제 2 비아 패드(22)가 형성된다. 이러한 비 아 패드(21), (22)은 활성화 영역(A)의 외부에 위치하며, 반드시 그럴 필요는 없으나 아마도 부분적으로 비활성영역(B)에 있을 수도 있다. 9-14 show a second embodiment of this method invention. This method includes the same number of steps as the steps in the first method. However, the main difference is the
도 10은 지지층을 횡방향 영역(C)로부터 제거하고 제 2 비아 패드(22)에 대한 접촉창을 형성하기 위하여 유연한 지지층(13)이 적용되고, 경화 처리되고, 바람직한 방법으로 패턴닝된 결과를 보여준다. 10 shows the result of applying, curing, and patterning the
도 11은 제 2 측면에 있는 지지층(12)의 상부에 원하는 패턴으로 전기 전도체를 적용하고 그에 따라서 제 2 접촉면(31) 및 제 2 접촉 패드(22)에 연결된 수직 연결선(32)이 형성된 결과를 보여준다.FIG. 11 shows the result of applying the electrical conductor in the desired pattern on top of the
도 12는 구조가 접착제(41)에 의하여 캐리어(40)에 부착된 결과를 보여준다. 12 shows the result of the structure being attached to the
도 13은 기판(10)이 제 1 측면(1)으로 부터 얇게 된 후 식각 마스크(33)가 적용된 결과를 보여준다. 식각 마스크는 전기적 전도체로 구성되어 있고 실질적으로 제 1 접촉면으로서 기능하게 될 것이다. 여기서는 제 1 접촉 패드(21)에의 접촉이 기판(10)을 통하는 웰을 통하여 형성되며, 그것은 수직 연결선(34)의 일부분이다. 이것은 도 16에 점 더 상세하게 보여지는 바, 그것은 기판(10), 집적 회로 요소(20) 및 기판(10)을 통하여 웰(34B)와 금속 트레이스(34A)에 의하여 형성되는 수직 연결선(34)을 보여준다. FIG. 13 shows the result of the
도 14는 기판(10)이 제 1 측면으로부터 식각되어, 이러한 방법에 의해 메사(50)가 형성된 후의 결과를 보여준다. 메사(50)는 더 나아가 비활성 영역(B)을 형성하며, 이것은 메사의 외부에 있으며, 반도체 기판(10)이 존재하지 않는다. 비아(34)가 메사(50)의 외부에 존재할 수도 있다. 이 경우 비아(34)는 메사를 형성하고 난 후 원하는 패턴에 따라서 전기 전도층이 기판의 제 1 측면(1)에 제공되는 식으로 형성된다. 14 shows the result after the
도 15는 결과물인, 활성 영역(A) 및 비활성 영역(B)를 가지고 있는 반도체 장치(100)를 보여준다. 이 경우 비활성 영역(B)과 활성 영역(A)사이에 여분의 영역이 있는 점이 주목해야 한다. 장치(100)는 접촉면(31,33)을 집적 회로 (20)에 연결시키기 위한 제 1 및 제 2 접촉면(31,33) 및 수직 연결선(32,34)를 포함한다. FIG. 15 shows a
도 17은 발명의 반도체 장치(100)을 라벨(200)에 집적하는 방법을 보여준다. 라벨(200)은 제 1 포일(211)과 제 2 포일(212)를 라미네이팅(laminating)함으로써 제조된다. 포일은 롤(300)에서 제공되며, 라미네이팅 프로세스는 휠(310)을 통하여 구현된다. 포일(211,212)은 각각 복수의 전도 패턴(201,202)을 가지고 있으며, 그것들은 예를 들어 쌍극자 안테나와 같은 안테나로서 작용할 수 있다. 이 방법에서 반도체 장치(100)은 포일 사이에 제공된다. 접착제는 부착을 향상시키기 위하여 반도체 장치(100) 또는 포일(201,202)위에 존재할 수 있다. 반도체 장치(100)는 포일 위에서 특별한 방향이 없이 제공된다. 비활성 영역에서는 반도체 기판(10)이 없으므로, 전도 패턴(201,202)중의 하나와 전기적으로 접촉됨으로 인하여 장치의 제 1 접촉면 및 제 2 접촉면 양 쪽와 연결되거나, 또는 반도체 기판을 통한 상호작용으로 인하여 실질적인 기생 정전 용량이 있을 위험이 없다. 포일 (201,202)에서의 패턴은 더 나아가 시큐어러티 트래드(security tread)가 되도록 설계될 수도 있다. 17 shows a method of integrating the
발명 장치의 또 다른 장점은, 여기서의 활성 영역은 라벨에 라미네이션 하는 동안에 힘에 대해서 보호받고 있다는 점이다. 이 라미네이션 중에는, 수직 연결선 이 있는 금속 영역에 가장 큰 힘이 가해진다. 그러나 이것은 활성 영역(A)의 외부에 있으며, 어떠한 힘도 지지층에서 점 더 야기된다. 이 지지층은 장치의 측면 쪽으로 자유 표면을 기지고 있으므로, 그러한 힘을 이완시킬 수 있다. 또한 V-형태의 제 2 수직 연결선은 라미네이션하는 동안의 압력 효과를 감소시키는 것처럼 보인다. Another advantage of the inventive device is that the active area here is protected against force during lamination to the label. During this lamination, the greatest force is applied to the metal area with the vertical connection line. However, it is outside of the active area A, and any force is caused further in the support layer. This support layer is based on the free surface towards the side of the device and can thus relax such forces. The V-shaped second vertical connection also appears to reduce the pressure effect during lamination.
요약하여, 반도체 장치(100)는 집적 회로(20)와 제 1 및 제 2 접촉면(31, 33)으로 구성되어 있다. 이런 것들은 수직 연결선(32,34)에 의해서 집적 회로에 연결되어 있다. 이 집적 회로는 기판의 반도체층에 존재한다. 이 기판은 비활성 영역에는 존재하지 않는다. 이것은 장치(100)의 측면(101)에서 전도 물질이나 반도체 기판의 어떤 부분도 노출되지 않는다는 사실의 원인이 된다. 두 개의 금속 포일사이에서 장치를 식별 라벨로 라미네이션(lamination)하는 동안, 회로 장치(100)의 측면(101)에서의 원하지 않은 접촉으로 인한 단락의 위험은, 따라서 방지된다.In summary, the
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Legal Events
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