JP2003197855A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
ばらつきを小さくする。 【解決手段】Si基板10の表面にメタルプラグ15c
(チップスループラグ)およびメタルプラグ15d(検
出部)を埋込み形成する。このとき、メタルプラグ15
dはメタルプラグ15cよりも深く形成する。次に、メ
タルプラグ15dが露出するまで、Si基板10の裏面
を砥石により機械的に研削する。その後、CMPにより
Si基板10を裏面から薄くし、メタルプラグ15cを
基板10の裏面から突出させる。
Description
ループラグを用いた半導体装置およびその製造方法に関
する。
の性能を図ったマルチチップ半導体装置が注目されてい
る。その一つにチップ直接積層型のマルチチップ半導体
装置がある。この種のマルチチップ半導体装置において
は、チップを貫通するプラグ(チップスループラグ)を
用いて、チップ同士の電気的な接続がなされている。
ば図10に示すように、Si基板(Siウェハ)81の
表面にメタルプラグ82を埋込み形成し(図10
(a))、次にSi基板81の裏面を、研削速度が速
い、砥石による機械研磨でメタルプラグ82が露出する
手前まで削っておき(図10(b))、その後メタルプ
ラグ82が基板裏面から数μm突出するまで、ウエット
エッチングもしくはドライエッチング、またはCMP
(Chemical Mechanical Polishing)でSi基板81を
裏面から薄くする(図10(c))。
する前に、メタルプラグ82が埋め込まれるトレンチの
内壁を絶縁膜等によって被覆するが、ここでは説明を簡
単にするために、絶縁膜等は省略してある。
グの形成方法には以下のような問題がある。まず、図1
1に示すように、ウェハ工程で作られるメタルプラグ8
2の長さは、仕上がり予定値に対して誤差を含むが、メ
タルプラグ82は外から見えないため、メタルプラグ8
2の長さを測定することはできない。図11は、メタル
プラグ82の長さが仕上がり予定値よりも長くなった誤
差が生じた例を示している。
面研削工程においては、図12に示すように、Si基板
81上に研削用テープ83を貼り付け、研削用テープ8
3上に研削テーブル84を貼り付けた状態で、Si基板
81の裏面を削る。このとき、砥石による裏面研削量を
モニターするために、接触式の厚さモニターを用い、S
i基板81および研削用テープ83の合計膜厚を測定す
る。
きが大きいため(例えば±10μm)、砥石による裏面
研削量にはばらつきが生じる。したがって、図10
(c)のエッチング工程またはCMP工程において、エ
ッチング量または研磨量が正確にコントロールされたと
しても、メタルプラグ82の突出量にばらつきが生じ、
メタルプラグ82の形状にばらつきが生じる。
グ82の形状によって変化する。そのため、メタルプラ
グ82の突出量がばらつき、メタルプラグ82の形状に
ばらつきが生じると、以降のアセンブリ工程は大きな影
響を受ける。これは、接続不良、信頼性低下の原因とな
り、歩留まりの低下を招く。
から薄くする方法でコスト的に有利なものとしては、例
えば図13に示すダミー基板(ダミーウェハ)を用いる
方法がある。この方法は、図13(a)に示すように、
Si基板81を研削用テープ85によりダミー基板(仮
固定基板)86に固定してから、図13(b)に示すよ
うに、Si基板81の裏面から基板厚を薄くするという
ものである。仮固定基板としてダミー基板86を用いる
ことで、コストを下げることが可能となる。
板86を合わせずれなく貼り合わせた場合を示している
が、実際には、Si基板81とダミー基板86とが同径
であるため、図13(c)に示すように、合わせずれが
生じてしまう。
を薄くする工程で、ダミー基板86のエッジ部下のSi
基板81の箇所87に大きな荷重がかかり、Si基板8
1が割れるという問題が生じる。これは、歩留まりの低
下を招く。また、研削用テープ85を用いているので、
図12の方法と同様に、裏面研削量のばらつきの問題が
ある。
ップ直接積層型のマルチチップ半導体装置は、チップを
貫通するチップスループラグが必要である。従来のチッ
プスループラグの形成方法は、チップ裏面を機械的に研
削し、チップをある程度薄くする工程と、その後エッチ
ング等によってチップ裏面からチップスループラグを突
出させる工程を含む。しかし、前者の工程で研削量には
ばらつきが生じ、その結果としてチップ裏面からのチッ
プスループラグの突出量がばらつくという問題があっ
た。
ので、その目的とするところは、基板を貫通するプラグ
の突出量のばらつきを小さくできる半導体装置およびそ
の製造方法を提供することにある。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば下
記の通りである。
発明に係る半導体装置は、第1の基板と、前記第1の基
板を貫通する第1のプラグと、前記第1の基板を貫通す
る第2のプラグと、前記第1の基板と対向配置され、前
記第1のプラグを介して前記第1の基板内の素子と電気
的に接続され、かつ前記第2のプラグを介して前記第1
の基板内の素子と電気的に接続されていない第2の基板
と備えていることを特徴とする。
係る半導体装置の製造方法により、基板を貫通するプラ
グの突出量のばらつきを小さくできるようになる。
板の表面に第1の溝および該第1の溝よりも深い第2の
溝を形成し、少なくとも前記第1の溝内に第1のプラグ
を埋込み形成する工程と、前記第2の溝の底面が露出す
るまで、前記基板の裏面から該基板を研磨する工程(第
1の基板薄膜化工程)と、前記第2の溝の底面が露出し
た前記基板の裏面を後退させ、前記第1のプラグを前記
基板の裏面から露出させる工程(第2の基板薄膜化工
程)とを有することを特徴とする。
式の厚さモニターを用い、基板と研削用テープとの合計
膜厚を測定することは不要である。必要なことは、第2
の溝の底面が露出するまで、基板の裏面から該基板を研
磨することである。これは、例えば基板の裏面をモニタ
しながら、基板の裏面から該基板を研磨することによ
り、ばらつき無く行える。
の裏面から該基板を所定量よりも多く薄くするが、上記
所定量は実施の形態で詳説するように容易に求まる。ま
た、上記第2の基板薄膜化工程は、例えばエッチングや
CMPを用いることで、ばらつき無く行える。
膜化工程は、ばらつき無く行えるので、第1のプラグの
突出量のばらつきを小さくできるようになる。
は、基板の表面に溝を形成し、該溝内にプラグを形成す
るとともに、前記基板のエッジ部の前記表面の少なくと
も一部分を、前記溝の深さよりも深く除去し、肉薄部を
形成する工程と、前記肉薄部が消滅するまで、前記基板
の裏面から該基板を研磨する工程と、前記肉薄部が消滅
した前記基板の裏面を後退させ、前記プラグを前記基板
の裏面から突出させる工程とを有することを特徴とす
る。
の半導体装置の製造方法と同様に、接触式の厚さモニタ
ーを用い、基板と研削用テープとの合計膜厚を測定する
ことは不要である。また、薄肉部が消滅するまで、基板
の裏面から該基板を研磨することは、基板の裏面から薄
肉部をモニタすることにより、ばらつき無く行える。さ
らに、基板の裏面から該基板を所定量よりも多く薄くす
ることも、先の半導体装置の製造方法と同様に、ばらつ
き無く行える。したがって、プラグの突出量のばらつき
を小さくできるようになる。
な特徴は、本明細書の記載および添付図面によって明ら
かになるであろう。
の実施形態を説明する。
の実施形態に係るチップ直接積層型のマルチチップ半導
体装置を示す断面図である。
3つのチップ11 ,12 ,13 が積層された構成となっ
ている。各チップ11 ,12 ,13 は、それぞれ、大き
く分けて、表面に素子が集積形成されたSi基板10
と、集積形成された素子を覆う絶縁膜11と、集積形成
された素子を所定の関係に接続するための多層配線層1
6と、チップ同士を電気的に接続するためのチップスル
ープラグとしてのメタルプラグ15cと、Si基板10
の裏面研削時に検出部として利用されたメタルプラグ1
5dとから構成されている。メタルプラグ15dはチッ
プ同士の電気的な接続には利用されていない。メタルプ
ラグ15dを備えていることが従来のマルチチップ半導
体装置との構造上の相違点である。
縁膜と、この第1の層間絶縁膜および絶縁膜11に開孔
された第1の接続孔を介して素子に接続する第1の配線
層と、第1の層間絶縁膜上に形成され、第1の配線層を
覆う第2の層間絶縁膜と、この第2の層間絶縁膜に開孔
された第2の接続孔を介して第1の配線層と接続する第
2の配線層とを有する。3層以上の多層配線層であって
も良い。
に形成され、メタルプラグ15dはさらにその外側に形
成されている。また、メタルプラグ15c,15dとこ
れらが埋め込まれた貫通孔との間には絶縁膜14が設け
られている。
それぞれメタルプラグ15cおよびメタルプラグ15d
であるが、絶縁膜14もチップスループラグおよび検出
部を構成するものである。
Cuの拡散を防止する膜(バリアメタル膜)も貫通孔の
内壁に形成する。この場合、バリアメタル膜もチップス
ループラグおよび検出部を構成するものとなる。
線層16には、それぞれ、パッド17が設けられてい
る。Si基板10の裏面は絶縁膜18で被覆されてい
る。
バンプ19を介して、チップ12 の多層配線層16に設
けられたパッド17に電気的に接続している。これによ
り、チップ11 はチップ12 と電気的に接続することに
なる。なお、半田バンプ19以外のバンプを用いても良
い。
は、半田バンプ19を介して、チップ13 の多層配線層
16に設けられたパッド17に電気的に接続し、チップ
12はチップ13 と電気的に接続している。このように
してチップ11 ,12 ,13間は電気的に接続されるこ
とになる。
説明したが、4個以上のチップも同様にして接続でき
る。また、メタルプラグ15cを有するチップの全てが
必ずしもメタルプラグ15cを介して接続する必要はな
い。すなわち、放熱性の改善の目的のみでメタルプラグ
15cを形成したチップがあっても良い。
置の製造方法について、図2および図3を用いて説明す
る。
0〜700μm程度のSi基板10を用意する。このS
i基板10は素子形成後のものであり、その表面は絶縁
膜11で覆われている。この絶縁膜11の材料には、窒
化シリコンのようにSiO2とエッチング選択比が取れ
るものが選ばれている。
からなる厚さ1μmのマスクパターン12を絶縁膜11
上に形成した後、マスクパターン12をマスクにして、
エッチングガスがF系ガスのRIEプロセスにより、絶
縁膜11およびSi基板10をエッチングし、絶縁膜1
1を貫通し、かつSi基板10を貫通しないトレンチ1
3c,13dを形成する。
ある。トレンチ13dの深さはトレンチ13cのそれよ
りも深い。トレンチ13dをトレンチ13cよりも深く
形成するには、トレンチ13dの開口径や開口形状を変
えるだけで実現できる。トレンチの開口径や開口形状に
よってエッチング速度が異なるためである。
レンチ13dの開口径をトレンチ13cの開口径よりも
広くし、トレンチ13dの開口面積をトレンチ13cの
開口面積よりも大きくすることにより、マイクロローデ
ィング効果によって、トレンチ13dの深さをトレンチ
13cの深さよりも深くできる。
例えば、予め行った実験結果から見積もることができ
る。上記例のように開口径の違いによって深さを変える
場合であれば、開口径が広いほどエッチングレートは速
くなる。そのため、複数の異なる開口径についてエッチ
ングレートを実験により取得しておけば、補間等の計算
によって任意の開口径におけるエッチングレートが求ま
る。したがって、トレンチ13c,13dの深さの絶対
値はエッチング時間(エッチング条件)によって変わる
が、互いのエッチング時間が同じであれば、開口径が異
なるトレンチ13c,13dの深さの差は分かる。
工程で形成したがそれぞれ別の工程で形成しても良い。
ただし、トレンチ13c,13dの深さの差をほぼ一定
にする観点からは、トレンチ13c,13dを同じ工程
で形成することが好ましい。
に生じたSi基板10の欠陥を回復するためのアニール
を行い、その後、図2(c)に示すように、トレンチ1
3c,13dの内壁を被覆するように全面に絶縁膜14
を堆積する。絶縁膜14は、例えばLPCVD法を用い
て順次堆積したSiO2 膜/Si3 N4 膜の積層膜であ
る。絶縁膜14は単層でも良い。
ラグ15c,15dとなる金属膜15をトレンチ13
c,13dから溢れる厚さに全面に形成して、トレンチ
13c,13dを金属膜15で埋め込む。
膜、Mo膜、Ni膜、Ti膜、Cu膜またはこれらの金
属シリサイド膜があげられる。また、金属膜15の形成
方法としては、例えばCVD法、スパッタ法またはメッ
キ法があげられる。
MP法またはエッチバック法を用いて、絶縁膜11の表
面が露出するまで、金属膜15、絶縁膜14を後退さ
せ、メタルプラグ15c,15dを形成する。この後、
多層配線層16を形成する。
層16の表面に溝を形成し、この溝の底面にパッド17
を露出させる。
ラグ15dが露出するまで、Si基板10の裏面を砥石
による機械研磨により研削する。具体的には、Si基板
10の裏面を例えば画像認識によりin−situでモ
ニタしながら、Si基板10の裏面を砥石による機械研
磨により研削し、モニタによってメタルプラグ15dの
露出を検出したら、Si基板10の裏面の研削を停止す
ることにより、図3(g)に示した構造が得られる。
い、Si基板10と研削用テープとの合計膜厚を測定す
ることは不要である。必要なことは、メタルプラグ15
dが露出するまで、Si基板10を裏面から薄くするこ
とである。これは、上述したように、Si基板10の裏
面をモニタしながら、基板10を裏面から研削すること
により、ばらつき無く行える。
時点を砥石による裏面研削の終了時点としたが、メタル
プラグ15d下の絶縁膜14が露出した時点を終了時点
とする方法もある。
ラグ15c下の絶縁膜14が除去され、メタルプラグ1
5c,15dが基板裏面から数μm突出するまで、CM
Pおよびエッチングを用いてSi基板10を裏面から薄
くする。具体的には、メタルプラグ15c,15dが露
出し、メタルプラグ15c,15dを含む基板裏面が平
坦になるまでCMPを行い、その後基板裏面(Si)を
ウエットエッチングまたはドライエッチングにより選択
的に後退させ、メタルプラグ15c,15dを基板裏面
から数μm突出させる。
述したように例えば開口径の違いから見積もることが可
能であり、トレンチ13dの深さ−トレンチ13cの深
さに対応した基板厚(所定量)だけ、Si基板10を裏
面から薄くすることにより、メタルプラグ15cは露出
する。したがって、メタルプラグ15c,15dの突出
量を数μmにするには、上記所定量よりもさらに数μm
基板厚を薄くすれば良いことになる。これは、上記のよ
うにCMPおよびエッチングを用いることで、ばらつき
なく行える。
グ15cの長さが同じになっている理由は、CMPを用
いた場合、プラグ15dとプラグ15cの長さが一致す
るまで研磨が進んだ後は、プラグ15dとプラグ15c
は同じ量だけ研磨されるからである。
しも基板裏面から突出させる必要はなく、CMPでメタ
ルプラグ15c,15dを含む基板裏面を平坦にするだ
けでも良い。
ッチングを用いた場合、プラグ15dとプラグ15cは
同じ量だけエッチングされるので、プラグ15dはプラ
グ15cよりも長くなる。プラグ15dとプラグ15c
の長さの差が許容範囲内であれば、CMPの代わりに、
ウエットエッチングまたはドライエッチングを用いても
良い。
プラグ15c,15dの突出量のばらつきを十分に小さ
くでき、メタルプラグ15c,15dの形状のばらつき
を十分に小さくできるようになる。さらに、突出量や形
状のばらつきを十分に小さくできることから、これらの
ばらつきに起因するアセンブリ工程における問題、例え
ば接続不良、信頼性低下、歩留まりの低下を解決でき
る。
基板裏面をin−situでモニタしながら、エッチン
グまたはCMPを行い、モニタによってメタルプラグの
露出を検出した後、さらにエッチングまたはCMPで基
板裏面を数μm薄くすることによっても、図10(b)
の工程で接触式の厚さモニタを用いた砥石による裏面研
削量のモニタを不要化してばらつきの問題を解決するこ
とは一見可能である。
ることなく砥石による機械研磨を進めると、メタルプラ
グが露出する手前で研削を停止することができず、図1
0(b)の工程において、突出量が一切コントロールさ
れることなくメタルプラグが突出してしまうという恐れ
がある。
が突出してしまうことを恐れ、砥石による機械的研磨を
早く停止しすぎると、その後のエッチング等は砥石によ
る機械研磨に比べてレートが2桁ほど遅いため、図10
(c)の工程における時間がかかりすぎ、生産性が悪く
なる。したがって、レートの早い砥石による機械研磨の
際の裏面研削量をコントロール可能な本実施形態の方法
が有効である。
から突出したメタルプラグ15c,15dを覆うよう
に、SiO2 膜等の絶縁膜18を例えばプラズマCVD
法を用いてSi基板10の裏面に形成する。
ラグ15c,15dが露出するまで、CMP法を用いて
絶縁膜18を研磨する。その後、パッド17上に半田バ
ンプ19を形成する。
11 ,12 ,13 を形成し、その後チップ11 とチップ
12 およびチップ12 とチップ13 をそれぞれ接続する
ことにより、図1に示したマルチチップ半導体装置が得
られる。
覆う必要がない場合には、図3(h)の工程後、上記チ
ップ同士を接続する工程に進む。
5dの材料として、チップスループラグであるメタルプ
ラグ15cと同じ材料を使用したが、異なる材料を使用
しても良い。例えば、SiO2 等の絶縁材料、ポリシリ
コン等の半導体材料を用いても良い。さらに、検出部と
して、内部が充填されていないトレンチ13dを利用し
ても良い。
開口径をトレンチ13cの開口径よりも小さくすること
により、トレンチ13dの内部を絶縁材料(絶縁膜)で
容易に埋め込むことが可能となる。ただし、トレンチ1
3dの開口面積はトレンチ13cの開口面積よりも広く
し、トレンチ13dがトレンチ13cよりも深くなるよ
うにする。これは、例えば図2(b)のトレンチ13d
の紙面に垂直方向の寸法を長くすることにより可能であ
る。
10の基板厚を薄くする工程はウェハごと行っても良い
し、またはチップ単位で行っても良い。さらに、先ダイ
シングと呼ばれるプロセスを用い、ウェハ上の各チップ
の周囲に溝を予め形成し、ウェハを薄くする工程中で、
ウェハをチップに分離する方法を用いても良い。
の実施形態に係るマルチチップ半導体装置を構成するチ
ップの製造工程を示す断面図である。図4(a)は図2
(e)に相当し、図4(b)は図3(g)に相当する。
ここでは、簡単のために、Si基板10とメタルプラグ
15c,15dとしか示していない。また、図1〜図3
と対応する部分には図1〜図3と同一符号を付してあ
り、詳細な説明は省略する。同様に、図5以降の図にお
いても、前出した図と同一符号は相当部分を示してあ
り、詳細な説明は省略する。
は、図4(a)に示すように、検出部として、深さの異
なる複数のメタルプラグ15dを形成することにある。
メタルプラグ15dをメタルプラグ15cよりも深くす
る場合と同様に、深さの異なる複数のメタルプラグ15
dを形成するには、これらが埋め込まれるトレンチの開
口径や開口面積を変えるだけで実現できる。図4では、
右から順番にメタルプラグ15dの長さが長くなってい
るが、どのような順番で配列されていても良い。
10の裏面を砥石により機械的に研削する。その後、S
i基板10の裏面に露出しているメタルプラグ15cの
数を検出し、研削後のSi基板10の厚さを見積もる。
これにより、メタルプラグ15cを露出するために、次
工程のエッチングまたはCMPで、残りどれだけSi基
板10を薄くしなければならないかを、正確に求めるこ
とが可能となる。
順に110μm、115μm、120μmだとすると、
図4(b)では2個のメタルプラグ15dが露出してい
るので、研削後のSi基板10の厚さは110μmより
厚く120μm以下となる。
100μmであるならば、Si基板10の裏面をエッチ
ングまたはCMPし、Si基板10を15μm(所定
量)薄くすることにより、メタルプラグ15cは露出す
る(図4(c))。そして、メタルプラグ15c,15
dの基板裏面からの突出量を数μmにするならば、さら
に数μmSi基板10を薄くすれば良い。
に露出しているメタルプラグ15cの数の検出を、図4
(b)のSi基板10の研削工程の後に行うことが可能
となる。すなわち、図4(b)のSi基板10の研削工
程において、Si基板10の裏面をin−situでモ
ニタする必要がないという効果が得られる。さらに、深
さの異なるメタルプラグ15dの数を増やすことによ
り、より正確な見積もりが可能となる。
メタルプラグ15dの数を検出する方法としては、例え
ば、画像認識を用いる方法、メタルプラグ15dの材料
を化学的に分析する方法、研削時のトルクを管理する方
法などがあげられる。
けるメタルプラグ15c,15dの配置例の平面図を示
す。図5(a)はメタルプラグ15dが一つの場合の配
置例を示しており、図1の断面図は図5(a)の矢視A
−A’断面図に相当する。図5(b)は2個のメタルプ
ラグ15cのそれぞれの外側にメタルプラグ15dを設
けた配置例を示している。
(四隅)にそれぞれ複数のメタルプラグ15dを設けた
配置例を示している。上記複数のメタルプラグ15d
は、製造途中では、例えば第2の実施形態と同様に深さ
が異なるものである。四隅の全てに設ける必要は必ずし
も必要ではなく、一箇所でも構わない場合もある。
は薄いので、時にチップのコーナー部でチップがめくれ
易い。図5(c)に示すように、4つのコーナー部にそ
れぞれ複数のメタルプラグ15dを設けると、チップの
コーナー部での反りが緩和され、めくれを防止できるよ
うになる。なお、図5(a)や図5(b)に示される場
合でも、基板を貫通するプラグの数を増やしたことで、
チップの反りは緩和される。
の裏面で露出しているので、メタルプラグ15dをチッ
プの裏面ボンディング時の位置合わせマークに利用する
ことが可能である。本実施形態も第1の実施形態と同様
に種々の変形例が可能である。例えば、メタルプラグ1
5dの代わりにトレンチを用いることが可能である。
5cの数が3個以上の配置例を示しており、それぞれは
図5(b)、図5(c)に相当するものである。
の実施形態に係るマルチチップ半導体装置を構成するチ
ップの製造工程を示す断面図である。
Si基板10のエッジ部に、Si基板10の厚みの検出
に利用する薄肉部20を形成し、薄肉部20をモニター
することにより、機械研磨の終点を検出する例である。
薄肉部20の平面形状は、例えばリング状である。
メタルプラグ15cが埋め込まれるトレンチをエッチン
グにより形成するときに、Si基板10のエッジ部もエ
ッチングして、薄肉部20を形成する方法がある。この
とき、薄肉部20の表面が上記トレンチの底よりも下に
なるようにする。上記エッチングは例えばレジストパタ
ーンをマスクに用いて行う。また、メタルプラグ15c
の形成が終了した後、Si基板10のエッジ部をエッチ
ングし、薄肉部20を形成する方法もある。なお、簡単
のために、多層配線層等は省略してあり、Si基板10
とメタルプラグ15c,15dとしか示していない。
表面側を除去して得られるものである。そのため、本実
施形態は、チップ内にメタルプラグ15dを形成する第
1および第2の実施形態に比べて、コスト的に有利であ
る。
10の表面側に研削用テープ21を貼り付け、研削用テ
ープ21上に研削テーブル22を貼り付ける。
10の裏面を砥石により機械的に研削する。このとき、
画像認識モニター23により薄肉部20を観察し、薄肉
部20がなくなった時点を研削の終点とする。
Si基板10と研削用テープ21との合計膜厚を測定す
ることは不要である。上記の如きに薄肉部20が消滅す
るまで、Si基板10をその裏面から薄くすることは、
画像認識モニター23により薄肉部20をモニターしな
がら、Si基板10を研削することにより、ばらつきな
く行える。
での距離とメタルプラグ15cが埋め込まれるトレンチ
の深さとの差は、第1の実施形態のトレンチ13c,1
3dの深さの差の場合と同様の理由により、互いのエッ
チング時間が同じであれば、ほぼ一定となる。
面までの距離と、メタルプラグ15cが埋め込まれるト
レンチの深さとの差(所定量)だけSi基板10を裏面
から薄くすれば、メタルプラグ15cは露出する。よっ
て、メタルプラグ15cの基板裏面からの突出量を数μ
mにするには、上記所定量よりもさらに数μm基板厚を
薄くすれば良いことになる。これは、エッチングまたは
CMPを用いることによりばらつきなく行える。ただし
ここでは、メタルプラグ15cの長さの仕上がり予定面
および予め求めておいた基板表面から薄肉部20の上面
までの距離に基づいて、エッチングまたはCMPによる
基板のエッチング量または研磨量を決定しても良い。
プラグ15cの突出量のばらつきを十分に小さくでき、
メタルプラグ15cの形状のばらつきを十分に小さくで
きるようになる。さらに、突出量や形状のばらつきを十
分に小さくできることから、これらのばらつきに起因す
るアセンブリ工程における問題、例えば接続不良、信頼
性低下、歩留まりの低下を解決できる。
研削、およびSi基板10のエッチングまたはCMPに
よる裏面加工を、Si基板10を研削テーブル22に仮
固定して行う方法について説明したが、製造コストを下
げるという観点からは、Si基板10と同径、同材料の
基板(ダミー基板)を用いると良い。Si基板10がS
iウェハである場合はダミーSiウェハとなる。
7(b)に相当する断面図である。Si基板10は研削
用テープ21を介してダミー基板24と仮固定される。
Si基板10のエッジ部には薄肉部20がある。その結
果、Si基板10の接着面25の径はダミー基板24の
接着面26の径よりも短くなる。そのため、Si基板1
0とダミー基板24との間に合わせずれが生じても、S
i基板10の接着面25はダミー基板24の接着面26
内に収まり、これによりSi基板10を裏面から薄くす
る工程における、Si基板10の割れの問題を解決でき
るようになる。
ために、Si基板10のエッジ部に形成した薄肉部20
を利用したが、図9に示すように、Si基板10のエッ
ジ部に形成したトレンチ27を利用しても良い。トレン
チ27はメタルプラグ15cが埋め込まれるトレンチよ
りも深い。トレンチ27の平面形状は、例えばリング状
である。
i基板10の裏面研削時に、Si基板10のエッジ部が
薄くなることで生じ得るチッピングを防止できることが
あげられる。
チとトレンチ27とを同じ工程で形成した場合に、トレ
ンチ27内にメタルプラグ15cが埋め込まれないよう
にするには、例えば、メタルプラグ15cをメッキ法に
より形成する。このとき、トレンチ27内にシードとな
る金属薄膜が形成されないようにする。これは、例えば
トレンチ27をマスクした状態で、金属薄膜の成膜を行
うことで実現できる。
チ27として、先ダイシングに用いるトレンチを利用す
ることが可能である。これは、例えば先ダイシングに用
いるトレンチをRIEにより形成し、トレンチの深さを
正確に制御することで可能となる。この場合、チップ厚
検出用のトレンチ27を新たに形成する必要がないの
で、ウェハの回路面積率を高めることができるようにな
る。
るものではない。例えば、上記実施形態では、基板とし
てSi基板を用いたが、SOI基板、歪みSi基板、あ
るいはSOI基板と歪みSi基板を組み合わせた基板を
用いても良い。また、基板の材料はSiに限定されず、
SiGeでも良い。
は、NAND型EEPROM、NOR型EEPROM、
DRAM等の半導体メモリのチップを積層したマルチチ
ップ半導体装置や、半導体メモリとCPUとから構成さ
れた情報処理を行うチップを積層したマルチチップ半導
体装置があげられる。
ルチチップ半導体装置には限定されず、例えば、チップ
を積層しないで、基板上に1個または2個以上のチップ
を搭載した半導体装置にも適用できる。また、本発明
は、インターポーザを含む半導体装置にも適用できる。
この場合、第1の基板はインターポーザ、第2の基板は
インターポーザ上に搭載されたチップとなり、さらにイ
ンターポーザ(第1の基板)を介してチップ(第2の基
板)に接続する第3の基板も存在する。
の発明が含まれており、開示される複数の構成要件にお
ける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得
る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つか
の構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課
題の欄で述べた課題を解決できる場合には、この構成要
件が削除された構成が発明として抽出され得る。
で、種々変形して実施できる。
板を貫通する接続用のプラグの突出量のばらつきを小さ
くできるようになる。
導体装置を示す断面図
導体装置の製造工程を示す図
程を示す図
導体装置を構成するチップの製造工程を示す断面図
タルプラグ(検出部)の配置例を示す平面図
びメタルプラグ(検出部)の配置例を示す平面図
導体装置を構成するチップの製造工程を示す断面図
ミー基板を用いた変形例を説明するための断面図
を用いた変形例を説明するための断面図
断面図
点を説明するための断面図
程のうち、砥石による裏面研削工程の詳細を説明するた
めの断面図
示す断面図
ラグ) 15d…メタルプラグ(検出部;第2のプラグ) 16…多層配線層 17…パッド 18…絶縁膜 19…半田バンプ 20…薄肉部 21…研削用テープ 22…研削テーブル 23…画像認識モニター 24…ダミー基板 25…Si基板の接着面 26…ダミー基板の接着面 27…トレンチ
Claims (12)
- 【請求項1】第1の基板と、前記第1の基板を貫通する
第1のプラグと、 前記第1の基板を貫通する第2のプラグと、 前記第1の基板と対向配置され、前記第1のプラグを介
して前記第1の基板内の素子と電気的に接続され、かつ
前記第2のプラグを介して前記第1の基板内の素子と電
気的に接続されていない第2の基板とを具備してなるこ
とを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記第2のプラグは、前記第1のプラグと
同じ材料で形成されてい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】前記第2のプラグは、半導体または絶縁体
で形成されてい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4】前記第1および第2の基板はチップである
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項5】差替前記第1の基板はチップ、前記第2の
基板は前記チップを搭載する基板であることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。 - 【請求項6】前記第1の基板の隅に前記第2のプラグが
設けられてい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7】基板の表面に第1の溝および該第1の溝よ
りも深い第2の溝を形成し、少なくとも前記第1の溝内
に第1のプラグを形成する工程と、前記第2の溝の底面
が露出するまで、前記基板の裏面から該基板を研磨する
工程と、 前記第2の溝の底面が露出した前記基板の裏面を後退さ
せ、前記第1のプラグを前記基板の裏面から露出させる
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項8】前記基板の裏面をモニターしながら、前記
第2の溝の底面を検出するまで前記基板の裏面から該基
板を研磨することを特徴とする請求項7に記載の半導体
装置の製造方法。 - 【請求項9】前記第2の溝の底面が露出した前記基板の
裏面を、前記第2の溝の深さと前記第1の溝の深さとの
差に対応した基板厚以上後退させることを特徴とする請
求項8に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項10】前記第2の溝を深さを変えて複数形成す
るとともに、前記複数の第2の溝のうち、少なくとも最
も深い第2の溝の底面が露出するまで前記基板の裏面か
ら該基板を研磨することを特徴とする請求項7に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】基板の表面に溝を形成し、該溝内にプラ
グを形成するとともに、前記基板のエッジ部の前記表面
の少なくとも一部分を、前記溝の深さよりも深く除去
し、肉薄部を形成する工程と、 前記肉薄部が消滅するまで、前記基板の裏面から該基板
を研磨する工程と、前記肉薄部が消滅した前記基板の裏
面を後退させ、前記プラグを前記基板の裏面から突出さ
せる工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項12】前記肉薄部が消滅した前記基板の裏面
を、前記基板の裏面からの前記薄肉部の上面までの距離
と前記溝の深さとの差に対応した基板厚以上後退させる
ことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造
方法。
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