JP2001053218A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
の電極のサイズ小さくできると共に、電極間のピッチを
狭くでき、多数の信号入出力が要求される場合にも充分
に対応できる半導体装置を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】半導体基板11に形成された貫通孔12内
に、この半導体基板の裏面側に突出された絶縁膜13を
形成するとともに、この貫通孔内に半導体基板の裏面側
で且つ前記絶縁膜よりも突出された突起部14Aを有す
る電極14を埋め込み形成したことを特徴としている。
半導体基板の裏面側に突出した導電性電極材料をバンプ
の一部として利用することができるので、電極のサイズ
小さくできると共に、電極間のピッチを狭くでき、多数
の信号入出力が要求される場合にも対応できる。
Description
貫通する電極を有する半導体装置及びその製造方法に関
し、例えば大きな記憶容量を得るために複数のメモリチ
ップを積層して実装する技術に関する。
っては、素子の微細化による高集積化、記憶容量の大容
量化、高機能化、動作速度の高速化等の様々な要求がな
されている。これらの要求の中でも、特に記憶容量の増
大に対する要求が高いが、必ずしも素子の微細化に製造
技術が対応できていない。
て、複数のメモリチップを積層して実装することによ
り、見かけ上の記憶容量を増大させる技術が提案されて
いる。
は、例えばメモリチップに貫通孔を形成し、この貫通孔
の側壁に絶縁膜を形成した後、貫通孔内に導電性電極材
料を埋め込んで電極を形成している。そして、上記電極
上にメッキなどでバンプを形成し、このバンプを介在し
て複数のメモリチップの電極間を接続することにより、
見かけ上の記憶容量を増大させている。
(a)に示すように、半導体基板(シリコン基板)31
の貫通孔30内に、絶縁膜32を介在して導電性電極材
料を埋め込んで電極33を形成し、この電極33上にア
ルミニウム等からなるパッド34を形成した後、全面を
パッシベーション膜35で覆う。次に、上記パッド34
上のパッシベーション膜35をエッチングなどで選択的
に除去して、パッド34の表面を露出させる。引き続
き、図4(b)に示すように全面にバリアメタル層36
を形成した後、図4(c)に示すようにパッド34上以
外の部分をフォトレジスト37でマスクする。その後、
図4(d)に示すように露出されているバリアメタル層
36上にメッキを行い、メッキ層(バンプ)38を形成
する。次に、図4(e)に示すようにレジスト37を除
去する。そして、図4(f)に示すようにウェットエッ
チングを行って、パッシベーション膜35上に残存され
ているバリアメタル層36を除去する。
造方法では、図4(f)に示したバリアメタル層36の
除去工程において、バンプ38の端部下の領域39A,
39Bがオーバーエッチングされる。このため、充分な
信頼性を確保するためにはバンプサイズを小さくでき
ず、隣接する各バンプ38間にも一定の距離が必要とな
り、ピッチは20μm程度までしか詰められない。この
結果、サイズの小さなチップでは、高機能化されて多数
の入出力信号が必要となっている半導体記憶装置等に適
用するのが難しくなっている。
ップの裏面を研削及び研磨してチップ厚を薄くする場
合、ウェーハを薄くしてからバンプ38の形成を行う必
要があるため、搬送中やバンプ形成のためのメッキ時
に、ウェーハにクラックが入ったり割れたりする恐れが
ある。経験値では、ウェーハ厚の最小値をtmin、ウ
ェーハ径をdとすると、tmin=d/1000程度ま
でが限界である。
導体装置及びその製造方法では、バンプサイズを充分小
さくできず、バンプ間のピッチも詰められないという問
題があった。
してチップ厚を薄くする場合、搬送中やバンプ形成のた
めのメッキ時にウェーハにクラックが入ったり割れたり
するという問題があった。
れたもので、その目的とするところは、複数の半導体チ
ップを積み重ねて実装するための電極のサイズ小さくで
きると共に、電極間のピッチを狭くでき、多数の信号入
出力が要求される場合にも充分に対応できる半導体装置
を提供することにある。
ッキ時にウェーハにクラックが入ったり割れたりするの
を防止できる半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
分割工程と貫通孔への導電性電極材料の埋め込みによる
電極の形成工程とを同時にでき、製造工程の簡単化が図
れる半導体装置の製造方法を提供することにある。
は、貫通孔を有する半導体基板と、前記貫通孔内の前記
半導体基板に形成され、前記半導体基板の裏面側に突出
された絶縁膜と、前記貫通孔内に埋め込み形成され、前
記半導体基板の裏面側で且つ前記絶縁膜よりも突出され
た突起部を有する電極とを具備することを特徴としてい
る。
を備えている。
形成される接合材料層を更に具備する。
電極が前記接合材料層を介在して電気的に接続されるよ
うに複数の半導体基板を積み重ねる。
ターポーザ上に実装される。
は、半導体基板の主表面に所定の深さの開孔を形成する
工程と、前記開孔の内壁に絶縁膜を形成する工程と、前
記開孔内を導電性電極材料で埋め込む工程と、前記半導
体基板の裏面を前記開孔の底部に達しないように機械的
に研削する工程と、前記半導体基板の裏面を前記開孔の
底部より浅い位置までエッチングして、前記導電性電極
材料を前記半導体基板の裏面から突出させ、前記半導体
基板を貫通し、且つ裏面側に突起部を有する電極を形成
する工程とを具備することを特徴としている。
な特徴を備えている。
程の後に、前記半導体基板の主表面側の前記導電性電極
材料上に、接合材料層を形成する工程を更に具備する。
達しないように機械的に研削する工程の前に、前記半導
体基板の主表面側から最終的なチップ厚よりも深いダイ
シング溝を形成する工程を更に具備する。
裏面側に突出した導電性電極材料をバンプとして利用す
ることができるので、バンプ間のピッチを狭くして、多
数の信号入出力が要求される場合にも対応できる。
械的な研削及び研磨によって効率よくウェーハを薄くで
き、エッチングによって電極を突出させることができ
る。
に形成するので、搬送中や接合材料層の形成のためのメ
ッキ時にウェーハにクラックが入ったり割れたりするの
を防止できる。
シング溝を形成しておけば、ウェーハの分割工程と貫通
孔への電極材料の埋め込みによる電極の形成工程とを同
時にでき、製造工程の簡単化が図れる。
いて図面を参照して説明する。図1(a),(b)は、
この発明の第1の実施の形態に係る半導体装置について
説明するためのもので、(a)図はチップの平面図、
(b)図は(a)図のX−X’線に沿った断面図であ
る。また、図2(a),(b)は上記図1(a),
(b)に示した半導体装置を実装した状態を示すもの
で、(a)図は斜視図、(b)図は断面図である。
板(例えば半導体メモリチップ)11には、四辺に沿っ
て貫通孔12,12,…が形成されている。これらの貫
通孔12,12,…内の半導体基板11表面には酸化シ
リコン等の絶縁膜13が形成されており、この絶縁膜1
3は半導体基板11の裏面側に突出している。また、上
記貫通孔12内には、上記絶縁膜13が介在されること
により、上記半導体基板11と絶縁された状態で銅(C
u)やタングステン(W)等の導電性の材料からなる電
極14が設けられている。この電極14は、基板11の
裏面側で且つ上記絶縁膜13よりも突出した突起部14
Aを有する。そして、上記電極14における基板11の
主表面側には、接合材料層18が形成されている。
(a),(b)に示すように、複数個が積み重ねられて
インターポーザ15上に搭載される。この際、半導体メ
モリチップ11−1における電極14の突起部14A
は、インターポーザ15上に実装され、電気的に接続さ
れる。上記半導体メモリチップ11−2における電極1
4の突起部14Aは、上記半導体メモリチップ11−1
における電極14上の接合材料層18上に実装され、電
気的に接続される。上記半導体メモリチップ11−3,
11−4も同様に、半導体メモリチップ11−2,11
−3上にそれぞれ実装され、電気的に接続される。
記半導体メモリチップ11−1〜11−4に隣接して、
ロジックチップ16が実装されている。上記各半導体メ
モリチップ11−1〜11−4とロジックチップ16
は、上記インターポーザ15の裏面側に形成された半田
ボール17,17,…と電気的に接続されている。
の裏面側に突出した電極14の突起部14Aを、従来の
バンプと同様に用いることができるので、電極14のサ
イズを小さくし、且つ電極14間のピッチを狭くして、
多数の信号入出力が要求される場合にも充分に対応でき
る。
したCuやW以外にも、これらを含む合金や、Al、M
o、ポリシリコン、Au、あるいはこれらを含む合金等
を用いることができる。また、上記接合材料層18とし
ては、Au、Pb/Sn、Sn、Au/Sn、Sn/I
n、Sn/Bi等を用いることができる。
いて説明する。図3(a)乃至(c)はそれぞれ、上記
半導体装置における電極14とその近傍を拡大して製造
工程順に示している。
板11の主表面に所定の深さの開孔21を形成し、この
開孔21の内壁に熱酸化やCVD法により、酸化シリコ
ン等の絶縁膜13を形成する。その後、CVD法により
全面に導電性電極材料14を形成し、開孔21内をこの
電極材料14で埋め込む。次に、基板11上の絶縁膜1
3と導電性電極材料14を除去する。引き続き、基板1
1の主表面側の上記電極材料14上に、接合材料層18
を形成する。
11の主表面側から、この基板(チップ)11の最終的
な厚さよりも深いダイシング溝22を形成した後、上記
基板11の裏面を上記開孔21の底部及び上記ダイシン
グ溝22の底部に達しない深さまで機械的に研削する。
板11の裏面を開孔21の底部より浅い位置までエッチ
ングして、電極材料14を半導体基板11の裏面から突
出させる。これによって、基板11を貫通し、裏面側に
突起部14Aを有する電極14を形成する。この際、絶
縁膜13が基板11の裏面側に突出される。また、この
エッチング工程によって、上記ダイシング溝22に沿っ
てチップが分割される。
削及び研磨によって効率よくウェーハを薄くでき、エッ
チングによって電極14を突出させることができる。
る前に形成するので、搬送中や接合材料層の形成のため
のメッキ時にウェーハにクラックが入ったり割れたりす
るのを防止できる。
シング溝22を形成しておくので、ウェーハの分割工程
と貫通孔への電極材料の埋め込み工程とを同時にでき、
製造工程の簡単化が図れる。
μm以下までバンプ間のピッチを詰めることができ、バ
ンプ間のピッチを狭くして、多数の信号入出力が要求さ
れる場合にも容易に対応できる。
ば、複数の半導体チップを積み重ねて実装するための電
極のサイズ小さくできると共に、電極間のピッチを狭く
でき、多数の信号入出力が要求される場合にも充分に対
応できる半導体装置が得られる。
ックが入ったり割れたりするのを防止できる半導体装置
の製造方法が得られる。
電性電極材料の埋め込みによる電極の形成工程とを同時
にでき、製造工程の簡単化が図れる半導体装置の製造方
法が得られる。
について説明するための平面図及び断面図。
斜視図及び断面図。
の製造方法について説明するためのもので、半導体装置
における電極とその近傍を拡大して製造工程順に示す断
面図。
明するためのもので、バンプの形成工程を順次示す断面
図。
チップ)、 12…貫通孔、 13…絶縁膜、 14…電極、 14A…突起部、 15…インターポーザ、 16…ロジックチップ、 17…半田ボール、 18…接合材料層、 21…開孔、 22…ダイシング溝。
Claims (7)
- 【請求項1】 貫通孔を有する半導体基板と、 前記貫通孔内の前記半導体基板に形成され、前記半導体
基板の裏面側に突出された絶縁膜と、 前記貫通孔内に埋め込み形成され、前記半導体基板の裏
面側で且つ前記絶縁膜よりも突出された突起部を有する
電極とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記半導体基板の主表面側の前記電極上
に形成される接合材料層を更に具備することを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記半導体基板の主表面側と裏面側の前
記電極が前記接合材料層を介在して電気的に接続される
ように複数の半導体基板を積み重ねることを特徴とする
請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記積み重ねた複数の半導体基板は、イ
ンターポーザ上に実装されることを特徴とする請求項3
に記載の半導体装置。 - 【請求項5】 半導体基板の主表面に所定の深さの開孔
を形成する工程と、 前記開孔の内壁に絶縁膜を形成する工程と、 前記開孔内を導電性電極材料で埋め込む工程と、 前記半導体基板の裏面を前記開孔の底部に達しないよう
に機械的に研削する工程と、 前記半導体基板の裏面を前記開孔の底部より浅い位置ま
でエッチングして、前記導電性電極材料を前記半導体基
板の裏面から突出させ、前記半導体基板を貫通し、且つ
裏面側に突起部を有する電極を形成する工程とを具備す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記開孔内を導電性電極材料で埋め込む
工程の後に、前記半導体基板の主表面側の前記導電性電
極材料上に、接合材料層を形成する工程を更に具備する
ことを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記半導体基板の裏面を前記開孔の底部
に達しないように機械的に研削する工程の前に、前記半
導体基板の主表面側から最終的なチップ厚よりも深いダ
イシング溝を形成する工程を更に具備することを特徴と
する請求項5または6に記載の半導体装置の製造方法。
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