JP2001068513A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板側面に露出する側面電極の機械的安定性
を確保できる半導体装置を提供する。 【解決手段】 ＬＳＩチップ１の側面には絶縁膜３を介
して側面電極２が形成されている。上記側面電極２の近
傍の基板内側には貫通電極５が形成されている。ＬＳＩ
チップ１の表面と裏面には側面電極２と貫通電極５とを
接続する接続配線６が形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、側面に電極を有す
るＬＳＩチップ等の半導体装置に関し、特にその側面電
極どうしが位置合わせされて複数の半導体装置が接続さ
れた半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩチップ等の半導体装置の電極は、
従来、その半導体装置の主面に形成されていた。これ
は、半導体装置が写真製版技術を応用して製造されるた
め、主面上であれば、プロセスの増加を伴わず、同じ工
程で形成でき、製造上好都合であるからである。

【０００３】ところで、近年ＬＳＩ等の半導体装置の動
作速度、信号伝送の高速化に伴い、半導体装置間等の配
線による信号の遅れが顕著になってきている。そこで、
配線長さを短くして、信号の遅れを回避するためにする
ために、半導体装置の電極を直接実装基板に接続するい
わゆるフリップチップ実装とよばれる半導体装置の実装
形態が用いられるようになってきている。

【０００４】しかしながら、フリップチップ実装により
実装したとしても、半導体装置間は一旦実装基板を介し
て電気的に接続されるため、配線長さがある程度は長く
なってしまう。

【０００５】この問題を解決できる、即ち、配線長さを
短くできる手法としては、半導体装置側面に電極を形成
して、複数の半導体装置を上下方向に積層する手法が知
られている（特開平６−５６６５号公報）。

【０００６】図８は、上述したような側面に電極の形成
された半導体装置の一例を示す断面模式図である。図８
において１０１は回路等の形成されたＬＳＩチップであ
り、１０３はそのＬＳＩチップ１０１上及びその側面に
形成された絶縁膜である。１０２は側面電極であり、Ｌ
ＳＩチップ１０１の側面の絶縁膜１０３上、及び、その
上下の面にも一部回り込むように形成されている。ま
た、側面電極１０２は、ＬＳＩチップ１０１の主面にお
いて少なくともＬＳＩチップ１０１の信号電極（図示せ
ず）に直接接続している。１０４は、ＬＳＩチップ１０
１の保護膜であり、ＬＳＩチップ１０１の上下の面を覆
い、横方向においては側面電極１０２を覆わないように
形成されている。

【０００７】上述の特開平６−５６６５号公報では、例
えば図８のような半導体装置を複数縦方向（厚み方向）
に積層して、側面に接続金属棒を設けることで電気的接
続を行っているので、それらの間の配線長さを短くし、
さらに半導体装置の小型化を実現できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような半導体装置では、側面電極１０２及びその直
下の絶縁膜１０３は、側面電極１０２と下地の絶縁膜１
０３の界面での密着力、及び、下地の絶縁膜１０３とＬ
ＳＩチップ１０１との界面での密着力でのみ保持され
る。このため、側面電極に対して力が作用すると、側面
電極１０２（または、側面電極１０２及び絶縁膜１０
３）が容易に剥離してしまうという問題がある。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであって、側面電極を有する半導体装置におい
てその側面電極の安定性を確保できる半導体装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
基板側面に露出し、該基板を厚み方向に貫通する複数の
側面電極と、各側面電極に対応して、その基板内側に形
成されており、前記基板を厚み方向に貫通する複数の貫
通電極と、前記基板の表裏両面において、各側面電極と
それに対応する貫通電極とを接続する接続配線と、を有
することを特徴とする。

【００１１】また、基板側面に露出し、該基板を厚み方
向に貫通する複数の側面電極を備えてなる半導体装置に
おいて、前記側面電極は、基板側面に垂直な方向におい
て断面積が変化していることを特徴とする。

【００１２】さらに、上述した半導体装置が、複数個、
前記側面電極を介してその側面の方向に接続されている
ことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態の
半導体装置の主要部の構成を示す断面模式図である。図
２はその半導体装置の主要部の平面図である。なお、こ
こでは半導体装置としてＬＳＩを例にとって説明する。
但し、ＬＳＩにおけるトランジスタ等により構成される
回路については説明を省略する。

【００１４】図１，２において、１はＬＳＩチップであ
り、３はそのＬＳＩチップを覆う絶縁膜である。２はＬ
ＳＩチップ側面を厚み方向に貫いて形成された側面電極
である。５はその側面電極２近傍で且つＬＳＩチップ１
の内方において形成された貫通電極である。６は上記側
面電極と上記貫通電極とを接続する接続用配線である。

【００１５】このような構成では、側面電極２は接続用
配線６を介して貫通電極５と接続されている。したがっ
て、側面電極２に対して外部から等の力が作用したとし
ても、その力は、側面電極２に平行する貫通電極５に伝
わり、貫通電極５のアンカー効果により、効率的にＬＳ
Ｉチップ１に分散する。即ち、側面電極２の機械的強度
を絶縁膜３との密着性のみならず、ＬＳＩチップ１によ
っても補償する。このため、側面電極２の機械的強度が
向上させることができる。

【００１６】次に、上述のような半導体装置の製造方法
を説明する。

【００１７】図３は、その製造方法を説明するフロー図
である。図４、図５はその製造時における各工程を説明
する断面図である。

【００１８】まず、基板（ここではＳｉ）１０の表面に
ハードマスク１４をスパッタなどで形成する。ハードマ
スク１４にはＳｉＮなどを用いることができる（工程
１）。次に、ハードマスク１４をパターニング（ホトレ
ジストの塗布・露光・現像、エッチング、レジスト除
去）して（工程２〜４）、貫通穴１２およびチップ側面
に電極を形成する部分のハードマスク１４を除去する。
図４（ａ）はハードマスク１４をパターニングするため
のレジスト１１を現像した（工程２終了）段階での断面
を示している。

【００１９】続いて、Ｓｉ基板１０をドライエッチング
して深い穴１２，１２’を開ける（工程５）。このと
き、穴１２，１２’はＳｉ基板１０を貫通してしまわな
いように、すなわち、裏面に若干の厚みを有するように
形成する。図４（ｂ）はＳｉエッチング完了（工程５終
了）段階での断面図である。その後、ハードマスク１４
を除去する（工程６）。

【００２０】ここでのドライエッチングにはＲＩＥ（反
応性イオンエッチング）法などが利用できるが、ドライ
エッチングの代わりにレーザーにより加工を行っても構
わない。レーザー加工法を用いる場合は、ハードマスク
１４は不良であるので、工程１〜工程４、工程６は行な
わない。レーザーはＣＯ₂レーザーやＹＡＧレーザーを
用いてＳｉ自体を加熱・蒸発させて行なうこともでき
る。また、エキシマレーザーを用いて、Ｓｉを分解して
加工することもできる。

【００２１】次に、絶縁膜（ＮＳＧ膜）１３を全面に堆
積させて（工程７）、図１における絶縁膜３を形成す
る。即ち、ＮＳＧ膜１３をパターニングしＬＳＩの内部
の回路とのコンタクトを形成する（工程８〜工程１０
（ホトレジストの塗布・露光・現像、エッチング、レジ
スト除去））。図４（ｃ）はＮＳＧ膜１３のパターニン
グが終了（工程１０の終了）した段階での断面図であ
る。

【００２２】続いて、バリアメタル膜をスパッタで形成
し（工程１２）、めっき下地膜をスパッタで形成し（工
程１３）、電解めっきを行なう（工程１４）。めっき膜
１５は電気抵抗の低いＣｕめっきがよい。図４（ｄ）は
電解めっき終了（工程１４終了）段階での断面図であ
る。

【００２３】電解めっき後は、貫通穴１２の部分が若干
平坦性に劣るため、機械化学的研磨によりめっき膜１５
の平坦化を行なう（工程１５）。図４（ｅ）はめっき膜
１５の平坦化を行なった（工程１５終了）段階での断面
図である。

【００２４】次に、めっき膜１５をパターニングし（工
程１６〜１８（ホトレジストの塗布・露光・現像、エッ
チング、レジスト除去））、ウエハー表面の工程を終え
る。図４（ｆ）は工程１８終了段階での断面図である。

【００２５】続いて、ウエハー裏面のプロセスを行う。
まず、研磨して貫通穴１２に埋め込まれたメッキ膜（貫
通電極２’，５）を裏面に露出することから始まる（工
程１９）。裏面の研磨は、従来の砥粒を用いた機械研磨
法でもよいが、ＥＤＴＡなどのＳｉエッチャントを併用
する機械化学的研磨法を用いた方が研磨厚の制御、研磨
面の平坦性で有利である。図５（ａ）は裏面研磨を行っ
た（工程１９終了）段階での断面図である。

【００２６】次に、裏面全体にＮＳＧ膜１６を形成する
（工程２０）。これはＳｉ裏面と裏面の配線パターンと
の絶縁を保つために形成するものである。図５（ｂ）は
ＮＳＧ膜１６を形成した（工程２０終了）段階での断面
図である。

【００２７】続いて、ＮＳＧ膜１６をパターニングし貫
通電極２’，５を露出させる（工程２１〜工程２３（ホ
トレジストの塗布・露光・現像、エッチング、レジスト
除去））。図５（ｃ）はＮＳＧ膜１６のパターニングが
終了（工程２３終了）した段階での断面図である。

【００２８】バリアメタル（工程２４）、めっき下地膜
（工程２５）をスパッタし、電解めっきを行い（工程２
６）、めっき膜のパターニング（工程２６〜２８（ホト
レジストの塗布・露光・現像、エッチング、レジスト除
去））を行ない図１における接続用配線６を形成する。
図５（ｄ）は裏面のめっき配線（接続用配線）６をパタ
ーニングした後（工程２８終了）段階での断面図であ
る。

【００２９】次に、Ｓｉ基板１０を各ＬＳＩチップ毎に
分割するときに、貫通電極２を半分に分割する（工程２
９）。これにより、貫通電極２’は図１における側面電
極２となる。図５（ｅ）はチップ分割工程を示してい
る。

【００３０】以上の製造工程により、図１に示した半導
体装置を製造できる。なお、ここでは図１における保護
膜４の製造工程については省略したが、保護膜４の形成
は一般的な方法により行える。また、ここ（図４，５）
では、１つの半導体装置についての製造工程について示
したが、上述の製造方法によれば、１枚のＳｉ基板から
複数個の半導体装置を一括して製造することが可能であ
る。

【００３１】また、図１の半導体装置では側面電極２と
貫通電極５と接続用配線６によって、側面に露出する電
極の機械的安定性を向上させたが、これに限るものでは
なく、側面に露出する電極を、その側面に垂直な方向に
断面積の変化する形状としても良い。例えば、図６（平
面図）に示すような貫通電極２”を側面電極としてもよ
い。この構成であっても、貫通電極（側面電極）２”は
側面に垂直な方向の力に対して強くなる。

【００３２】以上説明した本発明の半導体装置によれ
ば、従来例で示したように側面電極同士を縦方向（厚み
方向）に位置合わせして接合することで、配線長さが短
く、且つ、小型の半導体装置を構成できる。

【００３３】また、図１や図６の半導体装置では側面に
垂直な方向に対して機械的強度が強いため、複数個の半
導体装置を、側面電極同士が横方向に接合するように、
配列する（図７参照）ことも可能であり、この場合も半
導体装置間の配線長さを短くできるという効果を得るこ
とができる。図７の半導体装置は、ＬＳＩチップ１，２
１における側面電極２，２２を位置合わせし、半田３０
等を介して接続することで形成できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、側面に露出する側面電
極の機械的強度を向上させることができ、側面電極を縦
方向（厚み方向）に積層して電気的接続を行う半導体装
置、もしくは、横方向に配列して電気的接続を行う半導
体装置の信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の一実施の形態を示す断面
図である。

【図２】図１の半導体装置の平面図である。

【図３】図１の半導体装置の製造方法を説明するフロー
図である。

【図４】図１の半導体装置の製造工程を説明する工程図
である。

【図５】図４に続く工程図である。

【図６】本発明の半導体装置の他の例を示す平面図であ
る。

【図７】図１の半導体装置を横方向に配列した様子を示
す図である。

【図８】従来の半導体装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ＬＳＩチップ ２、２” 側面電極 ３ 絶縁膜 ４ 保護膜 ５ 貫通電極 ６ 接続用配線 １０ Ｓｉ基板 １１ レジスト １２、１２’ 穴 １３、１６ 絶縁膜 １４ ハードマスク １５ めっき膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板側面に露出し、該基板を厚み方向に
   貫通する複数の側面電極と、 各側面電極に対応して、その基板内側に形成されてお
   り、前記基板を厚み方向に貫通する複数の貫通電極と、 前記基板の表裏両面において、各側面電極とそれに対応
   する貫通電極とを接続する接続配線と、を有することを
   特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 基板側面に露出し、該基板を厚み方向に
   貫通する複数の側面電極を備えてなる半導体装置におい
   て、 前記側面電極は、基板側面に垂直な方向において断面積
   が変化していることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の半導体
   装置が、複数個、前記側面電極を介してその側面の方向
   に接続されていることを特徴とする半導体装置。