JP2004289131A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に半導体基板の主表面上に絶縁膜を介してヒューズ素子を備えた半導体装置及びその製造方法に関するものである。本発明が適用される半導体装置としては、例えばチップサイズパッケージ(Chip Size Package)を挙げることができる。チップサイズパッケージはCSPとも呼ばれ、チップサイズと同等か、わずかに大きいパッケージの総称であり、高密度実装を目的としたパッケージである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device including a fuse element on a main surface of a semiconductor substrate via an insulating film and a manufacturing method thereof. An example of the semiconductor device to which the present invention is applied is a chip size package. The chip size package is also called CSP, and is a generic name for packages that are equal to or slightly larger than the chip size, and is a package intended for high-density mounting.
従来、半導体パッケージ分野では、一般にBGA(Ball Grid Array)と呼ばれ、平面状に配列された複数の半田ボールをもつ構造や、ファインピッチBGAと呼ばれ、BGAのボールピッチをさらに狭ピッチにしてパッケージ外形がチップサイズに近くなった構造等が知られている。
また、最近では、ウェハレベルCSPがある(例えば特許文献1参照。)。ウェハレベルCSPは、基本的には、ダイシング前にアレイ状のパッドを作り込むCSPである。
Conventionally, in the semiconductor package field, generally referred to as BGA (Ball Grid Array), a structure having a plurality of solder balls arranged in a plane, or as a fine pitch BGA, the ball pitch of the BGA is further narrowed. A structure in which the package outer shape is close to the chip size is known.
Recently, there is a wafer level CSP (see, for example, Patent Document 1). The wafer level CSP is basically a CSP that creates an array of pads before dicing.
また、例えば電源IC(集積回路)などのアナログICを備えた半導体装置において、抵抗値を調整するためにポリシリコン膜からなるヒューズ素子を備えているものがある。このようなヒューズ素子は、レーザートリミング工程において、トリミング窓開口部を介してレーザー照射されることによって切断される(例えば特許文献2参照。)。一般に、トリミング窓開口部は半導体基板の主表面上の絶縁膜に形成されている。 Also, some semiconductor devices including analog ICs such as power supply ICs (integrated circuits) include a fuse element made of a polysilicon film for adjusting the resistance value. Such a fuse element is cut by laser irradiation through a trimming window opening in a laser trimming process (see, for example, Patent Document 2). In general, the trimming window opening is formed in an insulating film on the main surface of a semiconductor substrate.
図33は従来のウェハレベルCSPにおけるヒューズ素子部分を示す断面図であり、(A)はレーザートリミング前の状態、(B)はレーザートリミング後の状態、(C)は樹脂封止後の状態を示す。図34は従来のウェハレベルCSPにおけるヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図である。図35はレーザートリミング工程を含む従来のウェハレベルCSPの製造工程の一部を示すフローチャートである。以下、レーザートリミング工程を含む従来のウェハレベルCSPの製造方法を図33から図35を参照して説明する。 FIG. 33 is a cross-sectional view showing a fuse element portion in a conventional wafer level CSP, where (A) shows a state before laser trimming, (B) shows a state after laser trimming, and (C) shows a state after resin sealing. Show. FIG. 34 is a sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion in a conventional wafer level CSP. FIG. 35 is a flowchart showing a part of a conventional wafer level CSP manufacturing process including a laser trimming process. Hereinafter, a conventional wafer level CSP manufacturing method including a laser trimming process will be described with reference to FIGS.
シリコン基板1の主表面1a上に下地絶縁膜3を形成し、下地絶縁膜3上にポリシリコン膜からなるヒューズ素子7、及びゲート電極や抵抗体などのポリシリコン膜5を形成する。シリコン基板1上全面に例えばBPSG(borophosphosilicate glass)膜からなる層間絶縁膜9を形成し、層間絶縁膜9に接続孔11を形成した後、層間絶縁膜9上及び接続孔11内に例えばAl(アルミニウム)からなる金属配線層13及び金属電極パッド15を形成する。その後、例えば下層がPSG(phosphosilicate glass)膜17、上層がSiN(silicon nitride)膜19からなるパッシベーション膜を形成し、さらにその上にポリイミド膜21を形成する。ヒューズ素子7上の絶縁膜にレーザートリミングを行なうためのトリミング窓開口部85を形成し、金属電極パッド15上の絶縁膜に後で形成する金属配線層との電気的接続を取るためのパッド開口部23を形成する。これにより、ヒューズ素子7の上の絶縁膜9が薄く残された状態、例えば0.2〜0.6μm(マイクロメートル)になる(図33(A)及び図35(ステップS61)参照)。
A base
金属電極パッド15を介してウェハテストを行なう(図35(ステップS62)参照)。アナログICの高精度化を行なうために、ウェハテスト結果に応じてレーザートリミング処理を行ない、ヒューズ素子7を切断する(ヒューズカット、図33(B)及び図35(ステップS63)参照)。図34には切断後のヒューズ素子7を示している。
A wafer test is performed through metal electrode pad 15 (see FIG. 35 (step S62)). In order to increase the accuracy of the analog IC, a laser trimming process is performed according to the wafer test result, and the
レーザートリミング工程後、シリコン基板1上全面にCr(クロム)からなるバリアメタル層(図示は省略)及びCu(銅)からなるメッキ用電極層をスパッタ法により形成する。このバリアメタル層は、Cuからなる金属配線層と金属電極パッド15との間に介在してCuとAlが相互に侵入することを防止するためのものである。メッキ用電極層上の所定の領域にフォトレジストパターンを形成し、電解メッキによりCuからなる第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27を形成する。第2金属配線層25上及び第2金属電極パッド27上にバリアメタル層33を形成する。第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27は再配線層とも呼ばれる(図35(ステップS64)参照)。
After the laser trimming process, a barrier metal layer (not shown) made of Cr (chromium) and a plating electrode layer made of Cu (copper) are formed on the entire surface of the
フォトレジストパターンを除去した後、第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27をマスクにして、不必要なメッキ用電極層及びバリアメタル層をウェットエッチングにより除去する。半導体基板上1上全面にポリイミド膜29を形成し(ポリイミドコート、図33(C)及び図35(ステップS65)参照)、第2金属電極パッド27上に第2パッド開口部31を形成する(ボール装着部開口、図35(ステップS66)参照)。第2金属電極パッド27にSMT(表面実装技術)を用いて例えば半田からなる外部接続端子35を機械的に固着する(ボールマウント、図34及び図35(ステップS67)参照)。外部接続端子35について、クリーム半田をスクリーン印刷法で印刷した後、熱処理を施すことにより形成する場合もある。
After removing the photoresist pattern, unnecessary plating electrode layers and barrier metal layers are removed by wet etching using the second
ウェハテスト後、シリコン基板1の裏面1bを研磨し(図35(ステップS68)参照)、シリコン基板1をスクライブ工程でチップに分割して、ウェハレベルCSPを完成する(図35(ステップS69)参照)。
After the wafer test, the
図36を用いて従来技術の半導体装置の製造方法における半導体ウェハ(以下シリコンウェハとも称す)の個片化について説明する。以下、図面において、シリコンウェハには半導体基板と同じ符号を付す。このような製造方法は例えば特許文献1に記載されている。
36, the individualization of a semiconductor wafer (hereinafter also referred to as a silicon wafer) in the conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described. Hereinafter, in the drawings, the silicon wafer is given the same reference numeral as the semiconductor substrate. Such a manufacturing method is described in
(1)一表面上に半導体素子が形成され、さらにその上層に電極パッドを含む金属配線層(図示は省略)が形成されたシリコンウェハ1上に、電気メッキ等により、銅からなる配線を形成する。この銅配線はシリコンウェハ1上に形成された電極パッドに電気的に接続されている。シリコンウェハ1の銅配線形成面とは反対側の面(裏面)に紫外線硬化型ダイシングテープ87を貼り付けた後、高速回転させた外周刃(ダイシングソー)によってシリコンウェハ1の表面に溝89を形成する。溝89は個々のチップ(半導体装置)の周辺部となる部分に形成される。溝89の形成に用いられるダイシングソーの刃厚は35〜150μmである。溝89の幅はこの刃厚よりも1〜5μmだけ大きく形成され、その深さは例えば10μm以上である。溝89の深さを10μm以上にすることにより、刃の先端の形状にあまり依存せずに、安定した幅で溝89を形成することが可能となる((a)参照)。
(1) A wiring made of copper is formed by electroplating or the like on a
(2)シリコンウェハ1の表面に対して樹脂91を充填する。この時に充填する樹脂91は溝89にも入り込む。樹脂91に覆われている銅配線の一部が露出するまで、研磨刃によって樹脂の表面を研磨した後、露出した銅配線上に半田ボール等による外部接続端子35を形成する。その後、高速回転するダイシングソーによって、溝89上に形成された樹脂91に溝93を形成する((b)参照)。
(2) Fill the surface of the
(3)高速回転するダイシングソーによって、溝93に対応する領域のシリコンウェハ1を切断してシリコンウェハ1を個々のチップ95に分割する。この切断時に用いるダイシングソーは溝93を形成するときに用いたダイシングソーに比べて刃厚が薄いものを用いて、溝53を溝93よりも細い幅で形成する((c)参照)。
(4)紫外線を照射してダイシングテープ87を硬化させた後、ピックアップニードル49を用いて個片化されたチップ95を押し上げ、取り出す((d)参照)。
(4) After the
例えば抵抗値の調整をヒューズ素子の切断によって行なうアナログICにおいて、従来技術のようにアセンブリ工程完了前にトリミングを行なうと、膜応力の変化などに起因してアセンブリ工程完了後に抵抗値が変動し、電気特性の精度が低下するという問題があった。 For example, in an analog IC that adjusts the resistance value by cutting the fuse element, if trimming is performed before the assembly process is completed as in the prior art, the resistance value fluctuates after the assembly process is completed due to changes in film stress, etc. There was a problem that the accuracy of the electrical characteristics was lowered.
さらに、ウェハレベルCSPの製造方法において、顧客の要求に合わせてレーザートリミング処理を行なう場合、レーザートリミング後にアセンブリ工程を行なうため、受注から発送までの工期が長くかかるという問題があった。 Further, in the manufacturing method of the wafer level CSP, when the laser trimming process is performed according to the customer's request, the assembly process is performed after the laser trimming.
そこで本発明は、アセンブリ工程完了後にレーザートリミング処理を行なうことができる半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of performing a laser trimming process after the assembly process is completed, and a manufacturing method thereof.
本発明の半導体装置は、半導体基板の主表面上に絶縁膜を介してヒューズ素子を備えたものであって、上記半導体基板に、上記ヒューズ素子の形成位置に対応してトリミング窓開口部が形成されているものである。ここで、半導体基板の主表面とは、MOSトランジスタなどの半導体素子が形成される半導体基板の一表面をいう。 The semiconductor device of the present invention is provided with a fuse element on the main surface of a semiconductor substrate through an insulating film, and a trimming window opening is formed in the semiconductor substrate corresponding to the position where the fuse element is formed. It is what has been. Here, the main surface of the semiconductor substrate refers to one surface of a semiconductor substrate on which a semiconductor element such as a MOS transistor is formed.
本発明の半導体装置において、切断前の上記ヒューズ素子と上記トリミング窓開口部の間に上記絶縁膜が残存していることが好ましい。 In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the insulating film remains between the fuse element before cutting and the trimming window opening.
さらに、本発明の半導体装置において、上記トリミング窓開口部は上記半導体基板の裏面側から封止されていることが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, the trimming window opening is preferably sealed from the back side of the semiconductor substrate.
さらに、上記半導体基板は、トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されていることが好ましい。
上記半導体基板は、シリコンの結晶面異方性エッチングによって上記トリミング窓開口部近傍領域に形成された凹部により、上記トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されている例を挙げることができる。
その場合、上記半導体基板は、上記凹部の底部の形成領域にホウ素が導入されていることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the semiconductor substrate is formed so that the thickness in the vicinity of the trimming window opening is thinner than in other regions.
An example in which the semiconductor substrate is formed with a thickness near the trimming window opening thinner than other areas due to a recess formed in the area near the trimming window opening by silicon crystal plane anisotropic etching. Can be mentioned.
In that case, it is preferable that boron is introduced into the formation region of the bottom of the recess in the semiconductor substrate.
また、上記半導体基板は、シリコン基板の主表面側にエピタキシャル成長層が形成されているものであり、トリミング窓開口部近傍領域の上記シリコン基板に開口部が形成されており、その開口部の形成領域の上記エピタキシャル成長層に上記トリミング窓開口部が形成されている例を挙げることができる。
その場合、上記シリコン基板に形成された上記開口部はシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されたものである例を挙げることができる。
また、上記エピタキシャル成長層に形成された上記トリミング窓開口部はシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されたものである例を挙げることができる。
Further, the semiconductor substrate has an epitaxial growth layer formed on the main surface side of the silicon substrate, and an opening is formed in the silicon substrate in the vicinity of the trimming window opening. An example in which the trimming window opening is formed in the epitaxial growth layer.
In that case, an example can be given in which the opening formed in the silicon substrate is formed by crystal plane anisotropic etching of silicon.
Further, an example in which the trimming window opening formed in the epitaxial growth layer is formed by crystal plane anisotropic etching of silicon can be given.
また、本発明の半導体装置において、半導体装置の形成形状の角部分に丸みが形成されていることが好ましい。 Further, in the semiconductor device of the present invention, it is preferable that roundness is formed at corner portions of the formed shape of the semiconductor device.
さらに、本発明の半導体装置において、チップの形成形状の角部分に丸みが形成されている場合、複数の上記角部分の1つは、他の角部分とは異なる大きさで丸みが形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, when the corner portion of the chip formation shape is rounded, one of the plurality of corner portions is rounded with a size different from that of the other corner portions. Preferably it is.
さらに、本発明の半導体装置において、半導体装置の少なくとも一側面に凹凸形状からなるバーコードが形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a barcode having an uneven shape is formed on at least one side surface of the semiconductor device.
さらに、本発明の半導体装置において、上記半導体基板の裏面に1又は複数の凹部からなるマーキングが形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a marking made of one or a plurality of recesses is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
さらに、本発明の半導体装置において、上記半導体基板の裏面にレーザー照射によりマーキングが形成されていることが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device of the present invention, it is preferable that a marking is formed on the back surface of the semiconductor substrate by laser irradiation.
本発明の半導体装置が適用される半導体装置の一例として、2個以上の抵抗による分割によって電圧出力を得、ヒューズ素子の切断によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置を挙げることができる。上記分割抵抗回路の形成領域において、本発明の半導体装置を構成する上記ヒューズ素子及び上記トリミング窓開口部を備えている。 As an example of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, a semiconductor device having a divided resistor circuit capable of obtaining a voltage output by dividing by two or more resistors and adjusting the voltage output by cutting a fuse element can be cited. it can. In the region where the divided resistor circuit is formed, the fuse element and the trimming window opening constituting the semiconductor device of the present invention are provided.
本発明の半導体装置が適用される半導体装置の他の例として、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置を挙げることができる。上記分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する分割抵抗回路を備えている。 As another example of the semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, a divided resistor circuit for dividing an input voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, and the division A semiconductor device including a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparing the divided voltage from the resistor circuit with the reference voltage from the reference voltage generation circuit can be given. As the divided resistor circuit, a divided resistor circuit constituting the semiconductor device of the present invention is provided.
本発明の半導体装置が適用される半導体装置のさらに他の例として、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置を挙げることができる。上記分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する分割抵抗回路を備えている。 As still another example of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, an output driver for controlling the output of the input voltage, a divided resistor circuit for dividing the output voltage and supplying the divided voltage, and a reference voltage A reference voltage generation circuit for supplying, and a comparison circuit for comparing the divided voltage from the division resistor circuit and the reference voltage from the reference voltage generation circuit and controlling the operation of the output driver according to the comparison result A semiconductor device provided with a constant voltage generation circuit can be given. As the divided resistor circuit, a divided resistor circuit constituting the semiconductor device of the present invention is provided.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の主表面上に絶縁膜を介してヒューズ素子を備えた半導体装置の製造方法であって、上記ヒューズ素子形成後のウェハ状の半導体基板の裏面側から、上記ヒューズ素子の形成領域に対応して、トリミング窓開口部を形成する工程を含む。 A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device having a fuse element on a main surface of a semiconductor substrate with an insulating film interposed therebetween, and the back side of the wafer-like semiconductor substrate after the formation of the fuse element. And a step of forming a trimming window opening corresponding to the formation region of the fuse element.
本発明の半導体装置の製造方法において、上記トリミング窓開口部を形成する方法として例えば異方性エッチングを挙げることができる。
その場合、上記絶縁膜をエッチングストッパ層として用いることが好ましい。
In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, for example, anisotropic etching can be given as a method for forming the trimming window opening.
In that case, the insulating film is preferably used as an etching stopper layer.
さらに、本発明の半導体装置の製造方法において、異方性エッチングを用いて、上記トリミング窓開口部の形成と同時に、ウェハ状の半導体基板を個片化することが好ましい。 Furthermore, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that the wafer-like semiconductor substrate is separated into pieces simultaneously with the formation of the trimming window opening by using anisotropic etching.
さらに、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体基板の主表面側の半導体ウェハの表面にテープ材料を貼り付けた後、半導体ウェハの裏面を研磨し、半導体ウェハを上記テープ材料に貼り付けた状態で、上記トリミング窓開口部を形成することが好ましい。 Furthermore, in the semiconductor device manufacturing method of the present invention, after the tape material is attached to the surface of the semiconductor wafer on the main surface side of the semiconductor substrate, the back surface of the semiconductor wafer is polished, and the semiconductor wafer is attached to the tape material. In the state, it is preferable to form the trimming window opening.
また、上記トリミング窓開口部を形成する前に、トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記半導体基板の厚みを他の領域に比べて薄くする工程を含むようにしてもよい。 In addition, before the trimming window opening is formed, a step of reducing the thickness of the semiconductor substrate in the vicinity of the trimming window opening formation planned region as compared with other regions may be included.
上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄くする方法として、上記半導体基板としてシリコン基板を用い、シリコンの結晶面異方性エッチングにより、上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記シリコン基板に凹部を形成する例を挙げることができる。 As a method of reducing the thickness of the region near the region where the trimming window opening is to be formed as compared with other regions, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, and the trimming window opening is formed by crystal plane anisotropic etching of silicon. An example of forming a recess in the silicon substrate in the vicinity of the planned area can be given.
上記凹部を形成する場合、上記凹部を形成する前に、上記シリコン基板に対して、上記凹部の底部に対応する領域に主表面側からホウ素を導入する工程を含むことが好ましい。 When forming the recess, it is preferable to include a step of introducing boron from the main surface side into the region corresponding to the bottom of the recess before the recess is formed.
上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄くする他の方法として、上記半導体基板として、シリコン基板の主表面側に、少なくともトリミング窓開口部形成予定領域近傍でシリコン酸化膜を介してエピタキシャル成長層が形成されているものを用い、上記シリコン酸化膜をエッチングストッパ層にしてトリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記シリコン基板に開口部を形成する例を挙げることができる。 As another method of reducing the thickness of the region near the trimming window opening formation planned region as compared with other regions, the semiconductor substrate is formed on the main surface side of the silicon substrate at least near the trimming window opening formation planned region. An example in which an epitaxial growth layer is formed through a silicon oxide film and the silicon oxide film is used as an etching stopper layer to form an opening in the silicon substrate in the vicinity of the region where the trimming window opening is to be formed will be described. be able to.
その場合、シリコンの結晶面異方性エッチングにより上記シリコン基板への上記開口部の形成を行なうことが好ましい。 In that case, it is preferable to form the opening in the silicon substrate by anisotropic crystal plane etching of silicon.
さらに、主表面側にシリコン酸化膜及びエピタキシャル層が形成されている上記半導体基板として、上記シリコン酸化膜のトリミング窓開口部形成領域に対応する領域に開口部が形成されているものを用い、シリコンの結晶面異方性エッチングにより、上記シリコン基板への上記開口部の形成及び上記エピタキシャル成長層への上記トリミング窓開口部の形成を連続して行なう例を挙げることができる。 Further, as the semiconductor substrate in which the silicon oxide film and the epitaxial layer are formed on the main surface side, a silicon substrate having an opening formed in a region corresponding to the trimming window opening forming region of the silicon oxide film is used. An example can be given in which the formation of the opening in the silicon substrate and the formation of the trimming window opening in the epitaxial growth layer are successively performed by the crystal plane anisotropic etching.
さらに、上記トリミング窓開口部を介して上記ヒューズ素子にレーザー照射を行なう際に、上記半導体基板の裏面にレーザー照射によるマーキングを形成する工程を含むことが好ましい。 Furthermore, it is preferable to include a step of forming a mark by laser irradiation on the back surface of the semiconductor substrate when the fuse element is irradiated with laser through the trimming window opening.
さらに、本発明の半導体装置の製造方法において、上記トリミング窓開口部を封止する工程を含むことが好ましい。
上記トリミング窓開口部を封止する手段の一例として、上記トリミング窓開口部に樹脂材料を充填することを挙げることができる。
Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention preferably includes a step of sealing the trimming window opening.
An example of means for sealing the trimming window opening is to fill the trimming window opening with a resin material.
請求項1に記載された本発明の半導体装置では、トリミング窓開口部は、従来技術のように半導体基板の主表面上の絶縁膜に形成されているのではなく、半導体基板に形成されている。
請求項18及び19に記載された本発明の半導体装置の製造方法では、ヒューズ素子形成後のウェハ状の半導体基板の裏面側からトリミング窓開口部を形成する。
したがって、半導体基板の主表面上に形成される最終保護膜を形成した後、すなわちアセンブリ工程完了後に、レーザートリミング処理を行なうことができる。これにより、例えば抵抗値の調整をヒューズ素子の切断によって行なうアナログICにおいて、最終保護膜形成に起因するトリミング処理後の抵抗値変動をなくすことができ、電気特性の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。
In the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, the trimming window opening is not formed in the insulating film on the main surface of the semiconductor substrate as in the prior art, but is formed in the semiconductor substrate. .
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the trimming window opening is formed from the back side of the wafer-like semiconductor substrate after the fuse element is formed.
Therefore, the laser trimming process can be performed after the final protective film formed on the main surface of the semiconductor substrate is formed, that is, after the assembly process is completed. As a result, for example, in an analog IC that adjusts the resistance value by cutting the fuse element, it is possible to eliminate the resistance value variation after the trimming process due to the formation of the final protective film, and to improve the accuracy of the electrical characteristics. Furthermore, when trimming is performed in accordance with the customer's request, the work period from order receipt to shipping can be shortened.
請求項2に記載された半導体装置では、切断前の上記ヒューズ素子と上記トリミング窓開口部の間に上記絶縁膜が残存しているようにしたので、吸湿や酸化などによるヒューズ素子形成領域周辺の腐食を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
In the semiconductor device according to
請求項3に記載された半導体装置では、上記トリミング窓開口部は上記半導体基板の裏面側から封止されているようにしたので、切断後のヒューズ素子において異物混入によるショートを防止することができ、さらに、吸湿や酸化などによるヒューズ素子形成領域周辺の腐食を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。 In the semiconductor device according to the third aspect, since the trimming window opening is sealed from the back side of the semiconductor substrate, it is possible to prevent a short circuit due to foreign matter contamination in the cut fuse element. Furthermore, corrosion around the fuse element formation region due to moisture absorption or oxidation can be prevented, and reliability can be improved.
請求項4に記載された半導体装置では、上記半導体基板は、トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているようにしたので、トリミング窓開口部を形成する際に半導体基板の厚みに起因するトリミング窓開口部とヒューズ素子の位置ずれを防止することができ、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。さらに、トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されていることにより、トリミング窓開口部に充填された封止材が半導体基板の裏面から突出している状態をなくすことができ、封止材が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
In the semiconductor device according to
請求項5に記載された半導体装置では、上記半導体基板は、シリコンの結晶面異方性エッチングによって上記トリミング窓開口部近傍領域に形成された凹部により、上記トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているようにしたので、シリコンの結晶面異方性エッチングによって、トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄くされているようにすることができる。
6. The semiconductor device according to
請求項6に記載された半導体装置では、請求項5に記載された半導体装置において、上記半導体基板は、上記凹部の底部の形成領域にホウ素が導入されているようにしたので、シリコンの結晶面異方性エッチングによって凹部を形成する際に、ホウ素が導入されている領域をエッチングストッパ領域とすることができる。したがって、シリコン基板においてホウ素を導入する領域の厚みを制御することにより、トリミング窓開口部が形成される領域の半導体基板の厚みの制御性を向上させることができ、トリミング窓開口部のオーバーエッチ及びアンダーエッチを防止することができる。 According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fifth aspect, since the semiconductor substrate is configured such that boron is introduced into the formation region of the bottom of the concave portion. When the recess is formed by anisotropic etching, a region into which boron is introduced can be used as an etching stopper region. Therefore, by controlling the thickness of the region into which boron is introduced in the silicon substrate, the controllability of the thickness of the semiconductor substrate in the region where the trimming window opening is formed can be improved. Underetching can be prevented.
請求項7に記載された半導体装置では、請求項4に記載された半導体装置において、上記半導体基板は、シリコン基板の主表面側にエピタキシャル成長層が形成されているものであり、トリミング窓開口部近傍領域の上記シリコン基板に開口部が形成されており、その開口部の形成領域の上記エピタキシャル成長層に上記トリミング窓開口部が形成されているようにし、請求項8に記載された半導体装置ではシリコンの結晶面異方性エッチングによって上記シリコン基板に上記開口部が形成されているようにしたので、シリコンの結晶面異方性エッチングによって、トリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄くされているようにすることができる。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the fourth aspect, the semiconductor substrate has an epitaxial growth layer formed on the main surface side of the silicon substrate, and is in the vicinity of the trimming window opening. 9. The semiconductor device according to
請求項9に記載された半導体装置では、上記エピタキシャル成長層に形成された上記トリミング窓開口部はシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されているようにしたので、結晶面異方性エッチングによって、シリコン基板への開口部の形成とエピタキシャル成長層へのトリミング窓開口部の形成を連続して行なうことができる。
In the semiconductor device according to
請求項10に記載された半導体装置では、半導体装置の形成形状の角部分に丸みが形成されているようにしたので、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
In the semiconductor device according to
請求項11に記載された半導体装置では、チップの形成形状の角部分に丸みが形成されている場合、複数の上記角部分の1つは、他の角部分とは異なる大きさで丸みが形成されているようにしたので、角部分の丸みの大きさから特定の角部分を認識することができるようになり、チップの向き、例えば1ピンの位置を認識することができる。
In the semiconductor device according to
請求項12に記載された半導体装置では、半導体装置の少なくとも一側面に凹凸形状からなるバーコードが形成されているようにしたので、側面に設けられた凹凸形状からなるバーコードに例えばロット情報や製品情報などの情報を記録することができ、バーコードによりチップ認識をすることができるようになる。 In the semiconductor device according to claim 12, since the barcode having the uneven shape is formed on at least one side surface of the semiconductor device, the barcode having the uneven shape provided on the side surface, for example, lot information or Information such as product information can be recorded, and chip recognition can be performed using a barcode.
請求項13に記載された半導体装置では、上記半導体基板の裏面に1又は複数の凹部からなるマーキングが形成されているようにしたので、複数の凹部からなるマーキングに例えばロット情報や製品情報などの情報を記録することができ、マーキングによりチップ認識をすることができるようになる。
In the semiconductor device according to
請求項14に記載された半導体装置では、上記半導体基板の裏面にレーザー照射によりマーキングが形成されているようにしたので、レーザー照射によるマーキングに例えばロット情報や製品情報などの情報を記録することができ、マーキングによりチップ認識をすることができるようになる。 In the semiconductor device according to claim 14, since the marking is formed on the back surface of the semiconductor substrate by laser irradiation, information such as lot information and product information can be recorded on the marking by laser irradiation. It is possible to recognize the chip by marking.
請求項15に記載された半導体装置では、本発明の半導体装置が適用される半導体装置の一例としての、2個以上の抵抗による分割によって電圧出力を得、ヒューズ素子の切断によって電圧出力を調整できる分割抵抗回路を備えた半導体装置の上記分割抵抗回路の形成領域において、本発明の半導体装置を構成する上記ヒューズ素子及び上記トリミング窓開口部を備えているようにしたので、上述のように、本発明の半導体装置によればトリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができるので、分割抵抗回路の出力電圧の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。
In the semiconductor device according to
請求項16に記載された半導体装置では、本発明の半導体装置が適用される半導体装置の他の例としての、入力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較するための比較回路をもつ電圧検出回路を備えた半導体装置の上記分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する分割抵抗回路を備えているようにしたので、上述のように、本発明の半導体装置によればトリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができ、分割抵抗回路の出力電圧の精度を向上させることができるので、電圧検出回路の電圧検出能力の精度を向上させることができる。 According to another aspect of the semiconductor device of the present invention, as another example of a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, a divided resistor circuit for dividing an input voltage and supplying a divided voltage, and a reference voltage are provided. The divided resistor circuit of the semiconductor device including a reference voltage generating circuit for supplying, and a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparing the divided voltage from the divided resistor circuit and the reference voltage from the reference voltage generating circuit As described above, according to the semiconductor device of the present invention, it is possible to eliminate the fluctuation of the resistance value after the trimming process, and the divided resistor circuit. Since the accuracy of the output voltage of the circuit can be improved, the accuracy of the voltage detection capability of the voltage detection circuit can be improved.
請求項17に記載された半導体装置では、本発明の半導体装置が適用される半導体装置のさらに他の例としての、入力電圧の出力を制御する出力ドライバと、出力電圧を分割して分割電圧を供給するための分割抵抗回路と、基準電圧を供給するための基準電圧発生回路と、上記分割抵抗回路からの分割電圧と上記基準電圧発生回路からの基準電圧を比較し、比較結果に応じて上記出力ドライバの動作を制御するための比較回路をもつ定電圧発生回路を備えた半導体装置の上記分割抵抗回路として本発明の半導体装置を構成する分割抵抗回路を備えているようにしたので、上述のように、本発明の半導体装置によればトリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができ、分割抵抗回路の出力電圧の精度を向上させることができるので、定電圧発生回路の出力電圧の安定性を向上させることができる。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device to which the semiconductor device of the present invention is applied, an output driver for controlling the output of the input voltage, and the divided voltage by dividing the output voltage. A divided resistor circuit for supplying, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, a divided voltage from the divided resistor circuit, and a reference voltage from the reference voltage generating circuit are compared, and the reference voltage is output according to a comparison result. Since the divided resistor circuit constituting the semiconductor device of the present invention is provided as the divided resistor circuit of the semiconductor device having the constant voltage generating circuit having the comparison circuit for controlling the operation of the output driver, the above-described divided resistor circuit is provided. As described above, according to the semiconductor device of the present invention, the fluctuation of the resistance value after the trimming process can be eliminated, and the accuracy of the output voltage of the divided resistor circuit can be improved. It is possible to improve the stability of the output voltage of the live circuit.
また、半導体装置の製造方法において、トリミング窓開口部の形成領域において、安定にかつ精度良くレーザートリミングを行なうためと、半導体装置の信頼性の観点から、トリミング窓開口部の底部とヒューズ素子との間に適当な膜厚の絶縁膜を残存させることが要求される。一般に、半導体回路の集積度が増し、多層配線になると、ヒューズ素子の開口部のヒューズ素子のポリシリコン上の絶縁膜の膜厚を安定して形成することは困難になり、ヒューズ素子上の絶縁膜の残存膜厚の制御が困難であるという問題があった。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor device, in order to perform laser trimming stably and accurately in the region where the trimming window opening is formed, and from the viewpoint of the reliability of the semiconductor device, the bottom of the trimming window opening and the fuse element It is required to leave an insulating film having an appropriate thickness in between. In general, when the degree of integration of a semiconductor circuit increases and a multilayer wiring is formed, it becomes difficult to stably form the film thickness of the insulating film on the polysilicon of the fuse element in the opening of the fuse element. There is a problem that it is difficult to control the remaining film thickness of the film.
請求項20に記載された半導体装置の製造方法では、上記絶縁膜をエッチングストッパ層として用いるようにしたので、半導体基板に形成されたトリミング窓開口部の底部と、ヒューズ素子との間に絶縁膜の膜厚を安定させて残存させることができる。これにより、多層配線化に対してもトリミング処理を安定した精度で実施することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to
ダイシングソーを用いてシリコンウェハからここのチップを切り出す従来の半導体装置の製造方法では、ダイシングを行なった場合、図37に示すように、シリコン基板1の裏面側のチッピング(チップ欠け)やクラック(亀裂)が大きくなり、チップの抗折応力の低下を招くという問題があった。また、ウェハレベルのCSPではチップ裏面に刻字され、チップ裏面は実装時に表面側となるため、チッピングは外観上の問題ともなり得る。 In the conventional method of manufacturing a semiconductor device in which a chip here is cut out from a silicon wafer using a dicing saw, when dicing is performed, as shown in FIG. There has been a problem that the crack) is increased and the bending stress of the chip is lowered. Further, in the wafer level CSP, the chip back surface is engraved on the back surface of the chip, and the back surface of the chip becomes the front surface side when mounted.
請求項21に記載された半導体装置の製造方法では、異方性エッチングを用いて上記トリミング窓開口部の形成と同時にウェハ状の半導体基板を個片化するようにしたので、切り出したチップ(半導体装置)のチッピングやクラックの発生を防止することができる。
さらに、従来のチップの個片化ではダイシング技術で縦横方向に切り出していたためチップの形状は長方形であったが、本発明の半導体装置の製造方法によればチップの個片化をエッチングで行なうことによりチップの形成形状を任意の形に加工することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to
Further, in the conventional chip singulation, the shape of the chip was rectangular because it was cut out in the vertical and horizontal directions by dicing technology, but according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, chip singulation is performed by etching. Thus, the chip shape can be processed into an arbitrary shape.
請求項22に記載された半導体装置の製造方法では、半導体基板の主表面側の半導体ウェハの表面にテープ材料を貼り付けた後、半導体ウェハの裏面を研磨し、半導体ウェハを上記テープ材料に貼り付けた状態で、上記トリミング窓開口部を形成するようにしたので、研磨後の薄くなった半導体ウェハはテープ材料で支持されるため、搬送しやすくなり、チップの厚みを薄く仕上げることができる。さらに、トリミング窓開口部の形成と同時に半導体ウェハを個片化する場合は、従来技術で使用していたダイシングテープが不要となるため、製造工程での廃棄物の削減を図ることができる。
23. The method of manufacturing a semiconductor device according to
請求項23に記載された半導体装置の製造方法では、上記トリミング窓開口部を形成する前に、トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記半導体基板の厚みを他の領域に比べて薄くする工程を含むようにしたので、トリミング窓開口部を形成する際に半導体基板の厚みに起因するトリミング窓開口部とヒューズ素子の位置ずれを防止することができる。これにより、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。さらに、トリミング窓開口部近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄く形成することにより、後工程でトリミング窓開口部に充填された封止材が半導体基板の裏面から突出している状態をなくすことができ、封止材が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
In the method for manufacturing a semiconductor device according to
請求項24に記載された半導体装置の製造方法では、上記半導体基板としてシリコン基板を用い、シリコンの結晶面異方性エッチングにより、上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記シリコン基板に凹部を形成して上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄くするようにしたので、凹部の深さ、すなわちトリミング窓開口部形成予定領域のシリコン基板の厚みに関して良好な制御性をもって、トリミング窓開口部近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄く形成することができる。 25. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 24, wherein a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, and a recess is formed in the silicon substrate in a region in the vicinity of the region where the trimming window opening is to be formed by silicon crystal plane anisotropic etching. Since the thickness of the region near the trimming window opening formation planned region is made thinner than other regions, the depth of the recess, that is, the thickness of the silicon substrate in the trimming window opening formation planned region is as follows. With good controllability, the area near the trimming window opening can be formed thinner than other areas.
請求項25に記載された半導体装置の製造方法では、請求項20に記載された製造方法において、上記凹部を形成する前に、上記シリコン基板に対して、上記凹部の底部に対応する領域に主表面側からホウ素を導入する工程を含むようにしたので、ホウ素が導入された領域をエッチングストッパ領域とすることができ、凹部の深さ、すなわちトリミング窓開口部形成予定領域のシリコン基板の厚みの制御性を向上させることができる。
A method of manufacturing a semiconductor device according to
請求項26に記載された半導体装置の製造方法では、請求項19に記載された製造方法において、上記半導体基板として、シリコン基板の主表面側に、少なくともトリミング窓開口部形成予定領域近傍でシリコン酸化膜を介してエピタキシャル成長層が形成されているものを用い、上記シリコン酸化膜をエッチングストッパ層にしてトリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の上記シリコン基板に開口部を形成して、上記トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域の厚みを他の領域に比べて薄くするようにしたので、エピタキシャル成長層の厚みを制御することにより、トリミング窓開口部形成予定領域のシリコン基板の厚みの制御性を向上させることができる。
27. The method of manufacturing a semiconductor device according to
請求項27に記載された半導体装置の製造方法では、請求項22に記載された製造方法において、シリコンの結晶面異方性エッチングにより上記シリコン基板への上記開口部の形成を行なうようにしたので、上記シリコン基板に上記開口部を形成する際のオーバーエッチ及びアンダーエッチを防止することができる。 In a method of manufacturing a semiconductor device according to a twenty-seventh aspect, in the manufacturing method according to the twenty-second aspect, the opening is formed in the silicon substrate by crystal plane anisotropic etching of silicon. Overetching and underetching when the opening is formed in the silicon substrate can be prevented.
請求項28に記載された半導体装置の製造方法では、請求項23に記載された製造方法において、上記半導体基板として上記シリコン酸化膜のトリミング窓開口部形成領域に対応する領域に開口部が形成されているものを用い、シリコンの結晶面異方性エッチングにより、上記シリコン基板への上記開口部の形成及び上記エピタキシャル成長層への上記トリミング窓開口部の形成を連続して行なうようにしたので、シリコン基板への開口部の形成とエピタキシャル成長層へのトリミング窓開口部の形成を別工程で行なう場合に比べて製造工程を短縮できる。 In a method of manufacturing a semiconductor device according to a twenty-eighth aspect, in the manufacturing method according to the twenty-third aspect, an opening is formed in a region corresponding to a trimming window opening forming region of the silicon oxide film as the semiconductor substrate. Since the silicon crystal plane is anisotropically etched, the opening in the silicon substrate and the trimming window opening in the epitaxial growth layer are continuously formed. The manufacturing process can be shortened compared with the case where the formation of the opening in the substrate and the formation of the trimming window opening in the epitaxial growth layer are performed in separate processes.
請求項29に記載された半導体装置の製造方法では、上記トリミング窓開口部を介して上記ヒューズ素子にレーザー照射を行なう際に、上記半導体基板の裏面にレーザー照射によるマーキングを形成する工程を含むようにしたので、レーザー照射によるヒューズ素子の切断工程において、例えばロット情報や製品情報などの情報を記録したマーキングを形成することができ、製造時間を短縮することができる。
30. The method of manufacturing a semiconductor device according to
請求項30に記載された半導体装置の製造方法では、上記トリミング窓開口部を封止する工程を含むようにし、例えば、請求項31に記載された半導体装置の製造方法では、上記トリミング窓開口部を封止する手段の一例として、上記トリミング窓開口部に樹脂材料を充填するようにしたので、切断後のヒューズ素子において異物混入によるショートを防止することができ、さらに、吸湿や酸化などによるヒューズ素子形成領域周辺の腐食を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。 A method of manufacturing a semiconductor device according to a thirty-third aspect includes a step of sealing the trimming window opening. For example, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the thirty-first aspect, the trimming window opening As an example of the means for sealing, the trimming window opening is filled with a resin material, so that it is possible to prevent a short circuit due to foreign matter mixing in the cut fuse element, and further, a fuse due to moisture absorption or oxidation Corrosion around the element formation region can be prevented, and reliability can be improved.
図1は、半導体装置の一実施例を示す図であり、(A)はヒューズ素子を切断していない部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図、(B)はヒューズ素子を切断した部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図を示す。 1A and 1B are diagrams showing an embodiment of a semiconductor device, in which FIG. 1A is a cross-sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion where a fuse element is not cut, and FIG. Sectional drawing which shows the fuse element and metal electrode pad part of a part is shown.
厚みが50〜200μmのシリコン基板(半導体基板)1上に、例えばシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜3が形成されている。下地絶縁膜3の膜厚は例えば0.5〜0.8μmである。下地絶縁膜3上にゲート電極や抵抗体などのポリシリコン膜5と、ポリシリコン膜からなるヒューズ素子7が形成されている。ポリシリコン膜5及びヒューズ素子7の形成領域を含むシリコン基板1上全面に例えばBPSG膜からなる層間絶縁膜9が形成されている。層間絶縁膜9にはポリシリコン膜5に対応して接続孔11が形成され、ヒューズ素子7に対応して接続孔(図示は省略)が形成されている。
A
層間絶縁膜9上及び接続孔11内に例えばAl−Si合金(Si:1w%(質量パーセント))からなる金属配線層13及び金属電極パッド15が形成されている。図1(B)では、ヒューズ素子7は切断されている。図1(A)及び(B)にはそれぞれ1つずつしかヒューズ素子7を示していないが、シリコン基板1の他の領域に複数のヒューズ素子7が形成されている。
A
層間絶縁膜9上に例えば下層が0.4μmの膜厚をもつPSG膜17、上層が1.2μmの膜厚をもつSiN膜19からなるパッシベーション膜が形成されている。さらにその上に例えば5.3μmの膜厚をもつポリイミド膜21が形成されている。ポリイミド膜21に替えて、例えばポリベンゾオキサゾール(スミレジンCRC−8300(住友ベークライト株式会社の製品))からなる膜を用いてもよい。
PSG膜17、SiN膜19及びポリイミド膜21には、金属電極パッド15に対応してパッド開口部23が形成されている。
On the
In the
ポリイミド膜21上及びパッド開口部23内に、例えばAl−Si合金(Si:1w%)からなる第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27が形成されている。第2金属配線層25上及び第2金属電極パッド27上に、例えば下層から順にTi層/Ni層/Ag層(膜厚:0.1μm/0.4μm/0.1μm)からなるバリアメタル層33が形成されている。
A second
第2金属配線層25上を含むポリイミド膜21上に、例えば25μmの膜厚をもつポリイミド膜29が形成されている。ポリイミド膜29は最終保護膜を構成する。ポリイミド膜29に替えて、例えばポリベンゾオキサゾール(スミレジンCRC−8300(住友ベークライト株式会社の製品))からなる膜を用いてもよい。
A
ポリイミド膜29には第2金属電極パッド27に対応して第2パッド開口部31が形成されている。第2金属電極パッド27上にバリアメタル層33を介して、例えば半田からなる外部接続端子35が形成されている。外部接続端子35はその先端部分がポリイミド膜29の表面から突出して設けられている。
A second pad opening 31 is formed in the
シリコン基板1には、ヒューズ素子7の形成領域に対応して、裏面1bから主表面1aに貫通して、トリミング窓開口部37が形成されている。
切断されていないヒューズ素子7に対応するトリミング窓開口部37の底部と、ヒューズ素子7との間には下地酸化膜3が残存している(図1(A)参照)。切断されているヒューズ素子7に対応する位置の下地酸化膜3は、ヒューズ素子7の切断時に同時に除去され、存在していない(図1(B)参照)。
A trimming
The
トリミング窓開口部37内には、封止樹脂39が充填されている。封止樹脂39の材料としては、例えばエポキシ樹脂(CEL−C−3140(日立化成工業株式会社製))などを挙げることができる。
A sealing
図2は半導体装置の製造方法の一実施例を示すフローチャートである。図3から図5はその工程断面図である。以下、図面において、シリコンウェハには半導体基板と同じ符号を付す。 FIG. 2 is a flowchart showing an embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device. 3 to 5 are sectional views of the steps. Hereinafter, in the drawings, the silicon wafer is given the same reference numeral as the semiconductor substrate.
(1)シリコンウェハ1の主表面1a上に下地絶縁膜3を形成する。下地絶縁膜3上にポリシリコン膜5及びヒューズ素子7を形成する。下地絶縁膜3上に層間絶縁層9としてのBPSG膜を形成する。層間絶縁層9に接続孔11を形成するとともに、シリコンウェハからチップを分割するための分離領域上の層間絶縁層9及び下地絶縁膜3を選択的に除去する。
(1) A
シリコンウェハ1上全面に、例えばスパッタ法により、Al−Si合金(Si:1w%)を3μmの膜厚に堆積して金属材料層を形成し、写真製版技術及びエッチング技術により、金属材料層をパターニングして金属配線層13及び金属電極パッド15を形成する。
A metal material layer is formed on the entire surface of the
例えばCVD(化学的気相成長)法により、シリコンウェハ1上全面に、PSG膜17を0.4μmの膜厚で形成し、さらにその上にSiN膜19を1.2μmの膜厚で形成してパッシベーション膜を形成する。さらにその上に、例えばポジ型感光性ポリイミド材料層を回転塗布により5.3μmの膜厚に形成する。露光及び現像処理により、金属電極パッド15と分離領域に対応してポジ型感光性ポリイミド材料層に開口部を形成する。その後、320℃のポリイミド硬化処理を行なってポリイミド膜21を形成する。
For example, a
ポリイミド膜21をマスクにして、SiN膜19及びPSG膜17をエッチングし、金属電極パッド15上のPSG膜17、SiN膜19及びポリイミド膜21にパッド開口部23を形成し、分離領域のPSG膜17、SiN膜19を除去する(図2(ステップS1)及び図3(a)参照)。
Using the
(2)ポリイミド膜21上及びパッド開口部23内に第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27を形成する。第2金属配線層25上面及び第2金属電極パッド27上面にバリアメタル層33を形成する(図2(ステップS2)及び図3(b)参照)。
(2) A second
第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27の材料は、例えばアルミニウム合金層(Al−Si合金(Si:1w%)、Al−Si−Cu合金(Si:1w%、Cu:0.5w%)やAl−Cu(Cu:1w%)、Al−Cu(Cu:2w%)など)や銅を挙げることができる。
The material of the second
第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27の材料にAl−Si合金(Si:1w%)を使用する場合、スパッタリング法によってAl−Si合金(Si:1w%)からなるアルミニウム合金層を3μmの厚みに成膜し、さらにその上にTi層/Ni層/Ag層(膜厚:0.1μm/0.4μm/0.1μm)からなるバリアメタル層33をスパッタリング法又は蒸着法によって成膜する。レシスト塗布、写真製版法による露光及び現像により配線パターンに対応したレジストパターンを形成する。ウェットエッチングによりバリアメタル層33を選択的に除去し、さらにドライエッチングによりアルミニウム合金層を選択的に除去して第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27を完成させる。エッチング後、レジストパターンをプラズマアッシャーで除去する。バリアメタル層33は他の金属材料であってもよく、例えばTi層/Ni層/Au層、Ni層/Pd層/Au層、などを挙げることができる。
When an Al—Si alloy (Si: 1 w%) is used as the material for the second
第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27の材料に銅を使用する場合、スパッタリング法により、銅のマイグレーション防止と密着力向上のためのクロムを0.1μmの膜厚で、銅を0.5μmの膜厚で順次成膜する。レシスト塗布、写真製版法による露光及び現像により配線パターンに対応したレジストパターンを形成する。電解メッキ法により、銅配線を5μmの膜厚に成膜し、さらにその上にニッケルを3μm、パラジウムを0.5μm、金を1μmの膜厚で順次成膜してバリアメタル層33を形成する。アッシャーでレジストパターンを除去した後、銅配線が形成されていない部分のクロム及び銅をウェットエッチングで除去し、第2金属配線層25及び第2金属電極パッド27を完成させる。
When copper is used for the material of the second
(3)スピンコート法により、例えばネガ型感光性ポリイミド材料層を25μmの膜厚で塗布形成する(図2(ステップS3)参照)。 (3) For example, a negative photosensitive polyimide material layer is applied and formed with a film thickness of 25 μm by spin coating (see FIG. 2 (step S3)).
(4)第2パッド開口部形成領域及び分離領域に対応して遮光部をもつレチクルを用いて露光処理を施して、第2パッド開口部形成領域及び分離領域を除くネガ型感光性ポリイミド材料層に光照射する。現像処理を施して、ネガ型感光性ポリイミド材料層に第2金属電極パッド27の形成領域に対応して第2パッド開口部31を形成し、分離領域のネガ型感光性ポリイミド材料層を除去する。その後、320℃のポリイミド硬化処理を施してポリイミド膜29を形成する(図2(ステップS4)及び図3(c)参照)。
(4) A negative photosensitive polyimide material layer excluding the second pad opening formation region and the separation region by performing an exposure process using a reticle having a light shielding portion corresponding to the second pad opening formation region and the separation region. Irradiate light. A development process is performed to form a second pad opening 31 corresponding to the formation region of the second
(5)スクリーン印刷法により、第2パッド開口部31の位置に対応して、クリーム半田を300μmの厚みに成膜した後、赤外線リフロー炉を用いた加熱溶融法により温度260℃で10秒間加熱して外部接続端子35を形成する。その後、スクリーン印刷法で用いたフラックスを専用洗浄液で除去し、水洗、乾燥させる(図2(ステップ5)及び図3(d)参照)。
(5) After the cream solder is deposited to a thickness of 300 μm corresponding to the position of the second pad opening 31 by the screen printing method, it is heated for 10 seconds at a temperature of 260 ° C. by a heat melting method using an infrared reflow furnace. Thus, the
続きの工程を図4及び図5を参照して説明する。図4及び図5では、上記の工程(1)から工程(5)で形成した絶縁層及び金属配線層の図示は省略し、シリコンウェハ1として一体化して示している。また、分離領域に対応してポリイミド膜29に設けられた溝の図示は省略している。
The subsequent steps will be described with reference to FIGS. 4 and 5, the insulating layer and the metal wiring layer formed in the above steps (1) to (5) are not shown, and are shown as an
(6)外部接続端子35にテストピン36を接触させてウェハテストを行なう。これにより、チップごとに切断するヒューズ素子を決定し、チップごとにデータ保存する(図2(ステップS6)及び図4(e)参照)。
(6) A wafer test is performed by bringing the test pins 36 into contact with the
(7)外部接続端子35が形成されている側のシリコンウェハ1の表面1aにグラインド研磨時の表面保護テープ(例えばPET(poly ethylene terephthalate)やポリオレフィンなどを基材としたもの)41を貼り付ける。ここで、表面保護テープ41は、例えば紫外線を照射することにより硬化して粘着力が無くなるものを使用する(図4(f)参照)。
シリコンウェハ1の裏面1bをグラインド研磨して、シリコンウェハ1の厚みを例えば50〜200μmにする(図2(ステップ7)及び図4(g)参照)。
(7) A surface protection tape (for example, based on PET (polyethylene terephthalate) or polyolefin) 41 is affixed to the
The
(8)シリコンウェハ1の裏面1bを研磨した後、表面保護テープ41を剥がさずに残した状態で、裏面1b上にフォトレジスト43をスピンコートにより塗布する(図4(h)参照)。
IRアライナのIR赤外線透過式の位置合わせ機能又は画像認識による表裏位置合わせ機能を使用してシリコンウェハ1のトリミング窓開口部形成領域及び分離領域と位置合わせを行ない、フォトレジスト43を露光及び現像して、図6にも示すように、トリミング窓開口部形成領域に対応して開口部45を形成し、分離領域に対応してフォトレジスト43に開口部47を形成する(図5(i)参照)。開口部45の寸法は例えば5×5μmであり、開口部47の幅寸法は例えば1〜10μmである。フォトレジスト43には、上面側から見て、チップ形成領域形状に対応して角部分に丸みが設けられている(図6参照)。
(8) After polishing the
Using the IR aligner IR infrared transmission type alignment function or the front and back alignment function by image recognition, alignment with the trimming window opening forming region and the separation region of the
表面保護テープ41を残した状態で、例えば、シリコンウェハ1を裏面1bがプラズマ室に向くようにして、陽極結合方式の平行平板型ドライエッチング装置(ICP(Inductive Coupled Plasma)エッチャ)を用いてシリコンウェハ1のエッチングを行なう。SF6(六弗化硫黄)とC4F8(パーフルオロシクロブタン)をそれぞれ110cc、100ccの割合で混合した反応ガスを導入口から流入させ、反応室内を2.1Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5.5秒間印加して、露出した被加工部のシリコンとプラズマ内に残存するラジカルや反応ガスイオンとの間に物理化学的反応等を起こさせることでシリコンウェハ1の被加工部からシリコンを除去する。次に、SF6を止め、C4F8を190cc流し、反応室内を1.6Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5秒間印加して、シリコンの除去された溝又はホールの側壁部に反応生成物を付着させる。これらの5.5秒と5.0秒のステップ繰り返し、反応生成物が溝又はホールの側壁部のエッチングマスクとなりながら、異方的にエッチングが進行する。
With the
このプラズマエッチング処理では、トリミング窓開口部形成領域においては下地酸化膜3がエッチングストッパ層として機能し、分離領域においては表面保護テープ41でエッチングが停止する。これにより、ヒューズ素子の形成領域に対応してトリミング窓開口部37が形成され、シリコンウェハ1が個々のチップ4に分割される(図2(ステップS8)及び図5(j)参照)。
In this plasma etching process, the
アッシャーにより、フォトレジスト43の除去を行なう(図5(k)参照)。図7に、トリミング窓開口部37が形成され、シリコンウェハ1が個々のチップ4に分割された状態を拡大して示す断面図を示す。
The
(9)上記工程(6)でのウェハテスト結果に基づいて、所定のヒューズ素子にIRアライナを利用してレーザー照射を行なってトリミング処理を行なう(図2(ステップS9)参照)。図8に、ヒューズ素子7が切断された状態の断面図を拡大して示す。このとき、裏面1bにチップ識別用のレーザーマーキングを行なう。レーザーマーキングではIRアライナを利用し、各チップ形成領域に対応して裏面1bに印字(図示は省略)を設ける。
(9) Based on the wafer test result in the above step (6), a predetermined fuse element is irradiated with laser using an IR aligner to perform a trimming process (see FIG. 2 (step S9)). FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a state where the
(10)レーザートリミング処理後のシリコンウェハ1のトリミング窓開口部37内に、封止樹脂39を充填する(図2(ステップS10)及び図5(l)参照)。
図1及び図5(l)において、封止樹脂39はトリミング窓開口部37の底部(シリコンウェハ1の主表面1a側)まで充填されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともトリミング窓開口部37の裏面1b側の部分が封止されている状態であればよい。
(10) The sealing
1 and 5L, the sealing
(11)シリコンウェハ1の主表面1a側に紫外線照射機で紫外線照射し、表面保護テープ41の粘着力をなくす。ピックアップニードル49でチップ4を押し上げ、個片化したチップ4の取り出しを行なう(図2(ステップS11)及び図5(m)参照)。
(11) The
この実施例では、トリミング窓開口部37の形成について、半導体基板の主表面上の絶縁膜に形成するのではなく、最終保護膜であるポリイミド膜29を形成した後(工程(4)参照)、すなわちアセンブリ工程完了後に、シリコンウェハ1の裏面1b側からトリミング窓開口部37を形成する(工程(8)参照)。そして、トリミング窓開口部37を介してレーザートリミング処理(工程(9)参照)を行なっているので、従来技術のようにはトリミング処理後に最終保護膜を形成する工程はなく、例えば抵抗値の調整をヒューズ素子の切断によって行なうアナログICにおいて、トリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができ、電気特性の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。
In this embodiment, the trimming
さらに、この実施例では、上記工程(8)において、トリミング窓開口部37を形成する際に下地絶縁膜3をエッチングストッパ層として用いているので(図7参照)、トリミング窓開口部37の底部とヒューズ素子7との間に絶縁膜の膜厚を安定させて残存させることができる。これにより、多層配線化に対してもトリミング処理を安定した精度で実施することができる。
Further, in this embodiment, since the
さらに、この実施例では、上記工程(7)において、シリコンウェハ1の表面1aに表面保護テープ41を貼り付けた後、シリコンウェハ1の裏面1bを研磨し、上記工程(8)において、シリコンウェハ1を表面保護テープ41に貼り付けた状態で、トリミング窓開口部37を形成しているので、研磨後の薄くなったシリコンウェハ1は表面保護テープ41で支持されるため、搬送しやすくなり、チップ4の厚みを薄く仕上げることができる。
Furthermore, in this embodiment, after the surface
さらに、この実施例では、上記工程(8)において、トリミング窓開口部37の形成と同時に、シリコンウェハ1を個片化しているので、切り出したチップ4のチッピングやクラックの発生を防止することができる。さらに、従来技術で使用していたダイシングテープが不要となるため、製造工程での廃棄物の削減を図ることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
さらに、従来のチップの個片化ではダイシング技術で縦横方向に切り出していたためチップの形状は長方形であったが、この実施例によれば、チップ4の個片化をエッチングで行なうことによりチップ4の形成形状を任意の形に加工することができる。
Further, in the conventional chip singulation, the shape of the chip was rectangular because it was cut out in the vertical and horizontal directions by the dicing technique, but according to this embodiment, the
図9は取り出したチップ4を示す平面図であり、(A)は上面を示し、(B)は裏面を示す。
取り出したチップ4の外形を形成するシリコン基板1及びポリイミド膜29の形成形状は、その角部分30が丸みをもって形成されている。これにより、チップの搬送時などにおけるチッピングやクラックの発生を防止することができ、外観不良の低減及び信頼性の向上を図ることができる。
FIG. 9 is a plan view showing the
As for the formation shape of the
また、チップ4の裏面1bには、上記工程(9)で、レーザートリミング処理と同時に、レーザー照射により刻印したレーザーマーキング51が形成されている((B)参照)。レーザーマーキング51には例えばロット情報や製品情報などの情報が記録されている。レーザートリミング処理と同時にレーザーマーキング51を印字することにより、製造時間を短縮することができる。
On the
さらに、この実施例では、封止樹脂39によりトリミング窓開口部37を封止しているので、切断後のヒューズ素子7(図1(B)参照)において異物混入によるショートを防止することができ、さらに、吸湿や酸化などによるヒューズ素子形成領域周辺の腐食を防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
Further, in this embodiment, since the trimming
図10は、半導体装置の他の実施例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。図1及び図9と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
シリコン基板1の表面1bに、凹部からなるドット53が複数形成されており、ドット53によりマーキングが形成されている。
10A and 10B are diagrams showing another embodiment of the semiconductor device, where FIG. 10A is a plan view and FIG. 10B is a side view. The same parts as those in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
A plurality of
図11は、半導体装置の製造方法の他の実施例の一部を示す工程断面図である。この実施例は図10に示したチップを製作するものである。工程(1)から工程(7)までは図2から図5を参照して説明した実施例とほぼ同じなので説明を省略する。以下、この実施例を工程(8)から説明する。 FIG. 11 is a process cross-sectional view showing a part of another embodiment of the semiconductor device manufacturing method. In this embodiment, the chip shown in FIG. 10 is manufactured. Step (1) to step (7) are substantially the same as the embodiment described with reference to FIGS. Hereinafter, this embodiment will be described from step (8).
(8)裏面1bにフォトレジスト43を形成したシリコンウェハ1について、IRアライナを使用してシリコンウェハ1のトリミング窓開口部形成領域及び分離領域と位置合わせを行ない、フォトレジスト43を露光及び現像して、トリミング窓開口部形成領域に対応して開口部(図示は省略)を形成し、フォトレジスト43に分離領域に対応して開口部47を形成し、マーキング用のドット53(図10参照)に対応して開口部55を形成する(図11(i)参照)。各開口部55の大きさは、例えば写真製版の解像限界の大きさで形成する。また、フォトレジスト43には、上面側から見て、チップ形成領域形状に対応して角部分に丸みが設けられている。
(8) The
(9)表面保護テープ41を残した状態で、図5(j)を参照して説明した上記工程(8)と同様にしてシリコンウェハ1のエッチングを行なう。これにより、トリミング窓開口部(図示は省略)が形成され、開口部47に対応する分離領域のシリコンウェハ1が選択的に除去されてシリコンウェハ1が個々のチップ4に分割されるとともに、開口部55に対応してシリコンウェハ1の裏面1bに凹部からなるドット53が形成される。開口部55の寸法は小さいので、トリミング窓開口部に対応する開口部及び分離領域に対応する開口部55に対応する領域のシリコンウェハ1のエッチングレートは開口部47に対応する領域に比べて遅くなり、ドット53はシリコンウェハ1を貫通しない(図11(j)参照)。
(9) With the
(10)アッシャーにより、フォトレジスト43の除去を行なう。
図4(e)を参照して説明した上記工程(6)でのウェハテスト結果に基づいて、所定のヒューズ素子にIRアライナを利用してレーザー照射を行なってトリミング処理を行なう。このとき、裏面1bに、トリミング窓開口部(図示は省略)及び凹部53とは異なる領域にレーザーマーキングを行なってもよい。
レーザートリミング処理後のシリコンウェハ1のトリミング窓開口部内に、封止樹脂(図示は省略)を充填する。(図11(k)参照)。
(10) The
Based on the wafer test result in the step (6) described with reference to FIG. 4E, a predetermined fuse element is irradiated with laser using an IR aligner to perform a trimming process. At this time, laser marking may be performed on a region different from the trimming window opening (not shown) and the
A sealing resin (not shown) is filled in the opening portion of the trimming window of the
(11)シリコンウェハ1の主表面1a側に紫外線照射機で紫外線照射し、表面保護テープ41の粘着力をなくす。ピックアップニードル49でチップ4を押し上げ、個片化したチップ4の取り出しを行なう(図11(l)参照)。
(11) The
このように、チップ4の形成領域内にマーキング形成用の開口部55をもつフォトレジスト43をマスクにして、トリミング窓開口部の形成及びチップ4の切出しを行なうことにより、トリミング窓開口部の形成及びチップ4の切出しと同時に、例えばロット情報や製品情報などの情報をドット53からなるマーキングに記録することができ、マーキング用の印字工程をなくすことができる。
In this way, the trimming window opening is formed and the
図12は、半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。図1及び図9と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。 12A and 12B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, where FIG. 12A is a plan view and FIG. 12B is a side view. The same parts as those in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
チップ4の一側面に、凹凸形状からなるバーコード57が形成されている。バーコード57には、例えばロット情報や製品情報などの情報が記録されている。
On one side surface of the
このチップを製作するための、半導体装置の製造方法の他の実施例は、図2から図5を参照して説明した実施例とほぼ同じである。異なる点は、図5(i)を参照して説明した上記工程(8)において、フォトレジスト43に、開口部45,47に加えて、バーコード57に対応する凹凸形状を形成する点である。その後、バーコード57に対応する凹凸形状をもつフォトレジスト43をマスクにしてシリコンウェハ1を選択的に除去することにより、トリミング窓開口部37の形成及びチップ4の切出しと同時に、チップ4の一側面に凹凸形状からなるバーコード57を形成することができる。また、図2ステップS9を参照して説明した上記工程(9)におけるレーザートリミング処理工程において、シリコンウェハ1の裏面1bへのチップ識別用のレーザーマーキングは行なってもよいし、行なわなくてもよい。
Other embodiments of the semiconductor device manufacturing method for manufacturing this chip are substantially the same as the embodiments described with reference to FIGS. The difference is that, in the step (8) described with reference to FIG. 5 (i), in addition to the
図13は、半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)は平面図、(B)は側面図である。図1及び図9と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。 13A and 13B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, where FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a side view. The same parts as those in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
外部接続端子35の1つである1ピンの位置に最も近い角部分30aは、他の3つの角部分30bに比べて丸みの大きさが大きく形成されている。これにより、角部分30a,30bの大きさから1ピンの位置を認識することができる。
The
このチップを製作するための、半導体装置の製造方法の他の実施例は、図2から図5を参照して説明した実施例とほぼ同じである。異なる点は、図5(i)を参照して説明した上記工程(8)において、フォトレジスト43に開口部45,47を形成する際に、角部分30aに対応する領域のフォトレジスト43の角部分が角部分30bに対応する領域のフォトレジスト43の角部分よりも丸みの大きさが大きくなるように、開口部47を形成する点である。その後、角部分の丸みの大きさが異なるフォトレジスト43をマスクにしてシリコンウェハ1を選択的に除去することにより、トリミング窓開口部37の形成及びチップ4の切出しと同時に、角部分30aの丸みの大きさが他の3つの角部分30bに比べて大きく形成されたチップ4を形成することができる。また、図2ステップS9を参照して説明した上記工程(9)におけるレーザートリミング処理工程において、シリコンウェハ1の裏面1bへのチップ識別用のレーザーマーキングは行なってもよいし、行なわなくてもよい。
Other embodiments of the semiconductor device manufacturing method for manufacturing this chip are substantially the same as the embodiments described with reference to FIGS. The difference is that when the
上記の実施例では、本発明の半導体装置をウェハレベルCSPに適用しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体基板の主表面上に絶縁膜を介してヒューズ素子を備えた半導体装置であれば、どのような半導体装置にも適用することができる。 In the above embodiment, the semiconductor device of the present invention is applied to the wafer level CSP. However, the present invention is not limited to this, and a fuse element is provided on the main surface of the semiconductor substrate via an insulating film. The present invention can be applied to any semiconductor device as long as it is a semiconductor device.
また、上記の実施例では、トリミング窓開口部37を封止樹脂39により封止しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の方法、例えばシリコン基板1の裏面1bに絶縁膜を形成する等により、トリミング窓開口部37を封止するようにしてもよい。
In the above embodiment, the trimming
本発明が適用される、レーザートリミングにより電気的特性が調整されるアナログ回路を含む半導体装置の例として、例えば定電圧発生回路を備えた半導体装置や電圧検出回路を備えた半導体装置を挙げることができる。 As an example of a semiconductor device including an analog circuit whose electrical characteristics are adjusted by laser trimming to which the present invention is applied, for example, a semiconductor device including a constant voltage generation circuit and a semiconductor device including a voltage detection circuit can be cited. it can.
図14は定電圧発生回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
直流電源59からの電源を負荷61に安定して供給すべく、定電圧発生回路63が設けられている。定電圧発生回路63は、直流電源59が接続される入力端子(Vbat)65、基準電圧発生回路(Vref)67、演算増幅器69、出力ドライバを構成するPチャネル型MOSトランジスタ(以下、PMOSと略記する)71、分割抵抗R1,R2及び出力端子(Vout)73を備えている。
FIG. 14 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device provided with a constant voltage generating circuit.
A constant
定電圧発生回路63の演算増幅器69では、出力端子がPMOS71のゲート電極に接続され、反転入力端子に基準電圧発生回路67から基準電圧Vrefが印加され、非反転入力端子に出力電圧Voutを抵抗R1とR2で分割した電圧が印加され、抵抗R1,R2の分割電圧が基準電圧Vrefに等しくなるように制御される。
In the
図15は、電圧検出回路を備えた半導体装置の一実施例を示す回路図である。
69は演算増幅器で、その反転入力端子に基準電圧発生回路67が接続され、基準電圧Vrefが印加される。入力端子(Vsens)77から入力される測定すべき端子の電圧が分割抵抗R1とR2によって分割されて演算増幅器69の非反転入力端子に入力される。演算増幅器69の出力は出力端子79を介して外部に出力される。
FIG. 15 is a circuit diagram showing an embodiment of a semiconductor device provided with a voltage detection circuit.
電圧検出回路75において、測定すべき端子の電圧が高く、分割抵抗R1とR2により分割された電圧が基準電圧Vrefよりも高いときは演算増幅器69の出力がHレベルを維持し、測定すべき端子の電圧が降下してきて分割抵抗R1とR2により分割された電圧が基準電圧Vref以下になってくると演算増幅器69の出力がLレベルになる。
In the
一般に、図14に示した定電圧発生回路や図15に示した電圧検出回路では、製造プロセスのバラツキに起因して基準電圧発生回路からの基準電圧Vrefが変動するので、その変動に対応すべく、分割抵抗としてヒューズ素子の切断により抵抗値を調整可能な抵抗回路(分割抵抗回路と称す)を用いて、分割抵抗の抵抗値を調整している。 In general, in the constant voltage generation circuit shown in FIG. 14 and the voltage detection circuit shown in FIG. 15, the reference voltage Vref from the reference voltage generation circuit fluctuates due to variations in the manufacturing process. The resistance value of the divided resistor is adjusted using a resistance circuit (referred to as a divided resistor circuit) whose resistance value can be adjusted by cutting the fuse element as the divided resistor.
図16は、本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部が適用される分割抵抗回路の一例を示す回路図である。図17及び図18は、その分割抵抗回路のレイアウト例を示すレイアウト図であり、図17はヒューズ素子部分のレイアウト例を示し、図18は設定抵抗素子部分のレイアウト例を示す。 FIG. 16 is a circuit diagram showing an example of a divided resistor circuit to which the fuse element and the trimming window opening of the present invention are applied. 17 and 18 are layout diagrams showing a layout example of the divided resistor circuit. FIG. 17 shows a layout example of the fuse element portion, and FIG. 18 shows a layout example of the set resistor element portion.
図16に示すように、抵抗素子Rbottom、m+1個(mは正の整数)の設定抵抗素子RT0,RT1,…,RTm、抵抗素子Rtopが直列に接続されている。設定抵抗素子RT0,RT1,…,RTmには、各設定抵抗素子に対応してヒューズ素子RL0,RL1,…,RLmが並列に接続されている。 As shown in FIG. 16, resistance elements Rbottom, m + 1 (m is a positive integer) setting resistance elements RT0, RT1,..., RTm, and resistance element Rtop are connected in series. .., RTm are connected in parallel with fuse elements RL0, RL1,..., RLm corresponding to the respective setting resistance elements.
図17に示すように、ヒューズ素子RL0,RL1,…,RLmは、例えばシート抵抗が20Ω〜40Ωのポリシリコン膜により形成されている。これらのヒューズ素子は図1のヒューズ素子7に対応している。図16での図示は省略しているが、各ヒューズ素子の形成領域に対応して、半導体基板にトリミング窓開口部37(図1参照)が形成されている。
As shown in FIG. 17, the fuse elements RL0, RL1,..., RLm are formed of, for example, a polysilicon film having a sheet resistance of 20Ω to 40Ω. These fuse elements correspond to the
設定抵抗素子RT0,RT1,…,RTmの値は抵抗素子Rbottom側から順に二進数的に増加するよう設定されている。すなわち、設定抵抗素子RTnの抵抗値は、設定抵抗素子RT0の抵抗値を単位値とし、その単位値の2n倍である。
例えば、図18に示すように、同じ素材、同じ向き及び同じ寸法で形成された複数のポリシリコンパターン81を用い、設定抵抗素子RT0を1本のポリシリコンパターン81を単位抵抗値とし、設定抵抗素子RTnを2n本のポリシリコンパターン81により構成する。ポリシリコンパターン81は、例えばP型不純物又はN型不純物が注入されて100Ω〜10kΩのシート抵抗をもつ高抵抗ポリシリコン膜により形成される。
The values of the set resistor elements RT0, RT1,..., RTm are set so as to increase in binary numbers in order from the resistor element Rbottom side. That is, the resistance value of the set resistance element RTn is 2 n times the unit value, where the resistance value of the set resistance element RT0 is a unit value.
For example, as shown in FIG. 18, a plurality of
図17及び図18において、符号A−A間、符号B−B間、符号C−C間、符号D−D、符号E−E、符号F−F及び符号G−G間はそれぞれメタル配線83により電気的に接続されている。メタル配線83は、例えばアルミニウム98.5%、シリコン1%、銅0.5%を含む合金により形成され、そのシート抵抗は0.04Ω〜0.1Ωである。
In FIGS. 17 and 18, the
このように、抵抗対の比の精度が重視される分割抵抗回路では、製造工程での作り込み精度を上げるために、一対の設定抵抗素子及びヒューズ素子からなる単位抵抗が直列に接続されて梯子状に配置されている。
このような分割抵抗回路では、任意のヒューズ素子RL0,RL1,…,RLmをレーザービームで切断することにより、所望の直列抵抗値を得ることができる。
As described above, in the divided resistor circuit in which the accuracy of the ratio of the resistance pair is important, in order to increase the accuracy of manufacturing in the manufacturing process, a unit resistor composed of a pair of setting resistor elements and a fuse element is connected in series to form a ladder. Arranged in a shape.
In such a divided resistance circuit, a desired series resistance value can be obtained by cutting arbitrary fuse elements RL0, RL1,..., RLm with a laser beam.
図16に示した分割抵抗回路を図14に示した定電圧発生回路の分割抵抗R1,R2に適用する場合、例えば抵抗素子Rbottom端を接地し、抵抗素子Rtop端をPMOS71のドレインに接続する。さらに、抵抗素子Rbottom、RT0間の端子NodeL、又は抵抗素子Rtop、RTm間の端子NodeMを演算増幅器69の非反転入力端子に接続する。
When the divided resistor circuit shown in FIG. 16 is applied to the divided resistors R1 and R2 of the constant voltage generating circuit shown in FIG. 14, for example, the resistor element Rbottom end is grounded and the resistor element Rtop end is connected to the drain of the
また、図16に示した分割抵抗回路を図15に示した電圧検出回路の分割抵抗R1,R2に適用する場合、例えば抵抗素子Rbottom端を接地し、抵抗素子Rtop端を入力端子77に接続する。さらに、抵抗素子Rbottom、RT0間の端子NodeL、又は抵抗素子Rtop、RTm間の端子NodeMを演算増幅器69の非反転入力端子に接続する。
Further, when the divided resistor circuit shown in FIG. 16 is applied to the divided resistors R1 and R2 of the voltage detection circuit shown in FIG. 15, for example, the resistor element Rbottom end is grounded and the resistor element Rtop end is connected to the
本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部を適用した分割抵抗回路においては、アセンブリ工程完了後にレーザートリミング処理を行なうことができ、従来技術のようにはトリミング処理後にアセンブリ工程が行なわれることはないので、分割抵抗回路の出力電圧の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。 In the divided resistor circuit to which the fuse element and the trimming window opening of the present invention are applied, the laser trimming process can be performed after the assembly process is completed, and the assembly process is not performed after the trimming process as in the prior art. The accuracy of the output voltage of the divided resistor circuit can be improved. Furthermore, when trimming is performed in accordance with the customer's request, the work period from order receipt to shipping can be shortened.
さらに、図14に示した、本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部を適用した分割抵抗回路を備えていている定電圧発生回路63では、分割抵抗回路を構成する分割抵抗R1,R2の出力電圧の精度を向上させることができるので、定電圧発生回路63の出力電圧の安定性を向上させることができる。
Further, in the constant
さらに、図15に示した、本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部を適用した分割抵抗回路を備えていている電圧検出回路75では、分割抵抗回路を構成する分割抵抗R1,R2の出力電圧の精度を向上させることができるので、電圧検出回路75の電圧検出能力の精度を向上させることができる。
Further, in the
ただし、本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部を適用した分割抵抗回路が適用される半導体装置は、定電圧発生回路を備えた半導体装置及び電圧検出回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、分割抵抗回路を備えた半導体装置であれば適用することができる。 However, the semiconductor device to which the divided resistor circuit to which the fuse element and the trimming window opening of the present invention are applied is applied is not limited to a semiconductor device having a constant voltage generation circuit and a semiconductor device having a voltage detection circuit. However, any semiconductor device provided with a divided resistor circuit can be applied.
また、本発明のヒューズ素子及びトリミング窓開口部が適用される半導体装置は分割抵抗回路を備えた半導体装置に限定されるものではなく、ヒューズ素子及びトリミング窓開口部を備えた半導体装置であれば、本発明を適用することができる。 Further, the semiconductor device to which the fuse element and the trimming window opening of the present invention are applied is not limited to the semiconductor device provided with the dividing resistor circuit, and any semiconductor device provided with the fuse element and the trimming window opening may be used. The present invention can be applied.
図19は、半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)はヒューズ素子を切断していない部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図、(B)はヒューズ素子を切断した部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図を示す。図20はこの実施例の全体を示す平面図であり、(A)は上面を示し、(B)は裏面を示す。図1及び図9と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。 19A and 19B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, in which FIG. 19A is a cross-sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion where the fuse element is not cut, and FIG. 19B is a diagram showing the fuse element. Sectional drawing which shows the fuse element and metal electrode pad part of the cut | disconnected part is shown. FIG. 20 is a plan view showing the entirety of this embodiment, where (A) shows the top surface and (B) shows the back surface. Parts having the same role as in FIGS. 1 and 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
この実施例において、シリコン基板1の厚みは例えば400μmであり、シリコン基板1の主表面1a及び裏面1bは(100)面である。
この実施例が図1及び図9に示した実施例と異なる点について説明する。
シリコン基板1の裏面1bのトリミング窓開口部37の近傍領域にテーパ形状の凹部101が形成されており、シリコン基板1のトリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されている。凹部101はアルカリ水溶液を用いたシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されたものである。図20(B)に示すように、凹部101は複数のトリミング窓開口部37で共通に形成されている。ただし、トリミング窓開口部37ごとに凹部101が設けられていてもよい。
In this embodiment, the thickness of the
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIGS. 1 and 9 will be described.
A
凹部101の底部に対応するシリコン基板1の領域にホウ素が高濃度に、例えば主表面1a側の表面濃度が7×1019/cm3で導入されてホウ素高濃度領域103(シボで示す部分参照)が形成されている。
例えば、凹部101の深さは350μmであり、凹部101の底部のシリコン基板1の厚み、すなわちホウ素高濃度領域103の厚みは5〜10μmである。
Boron is introduced into the region of the
For example, the depth of the
トリミング窓開口部37は、凹部101の底部、すなわちシリコン基板1のホウ素高濃度領域103に設けられている。トリミング窓開口部37内に充填された封止樹脂39の凹部101側の端部は凹部101内に設けられており、凹部101の底部から突出しているが、シリコン基板1の裏面1bからは突出していない。
The trimming
この実施例では、シリコン基板1は、凹部101によってトリミング窓開口部37近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているので、トリミング窓開口部37を形成する際にシリコン基板1の厚みに起因するトリミング窓開口部37とヒューズ素子7の位置ずれを防止することができ、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。
さらに、凹部101によってトリミング窓開口部37の近傍領域のシリコン基板1の厚みが他の領域に比べて薄くなっているので、トリミング窓開口部37に充填された封止材39がシリコン基板1の裏面1bから突出している状態をなくすことができ、封止材39が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
In this embodiment, the
Further, since the thickness of the
図21は半導体装置の製造方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。図22及び23はその製造工程の一部を示す工程断面図である。この実施例は図19及び図20に示した半導体装置の実施例を製造するためのものである。図22は、複数のチップ形成領域について、シリコンウェハのトリミング窓開口部形成領域に対応する領域に凹部を形成する工程を示し、図23はトリミング窓開口部を形成する工程を示している。 FIG. 21 is a flowchart showing still another embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device. 22 and 23 are process sectional views showing a part of the manufacturing process. This embodiment is for manufacturing the embodiment of the semiconductor device shown in FIGS. FIG. 22 shows a step of forming a recess in a region corresponding to the trimming window opening forming region of the silicon wafer for a plurality of chip forming regions, and FIG. 23 shows a step of forming the trimming window opening.
(1)例えば膜厚が400μmのシリコンウェハ1に熱酸化処理を施して、主表面1a及び裏面1bに膜厚は0.5μmのシリコン酸化膜105a及び105bを形成する。写真製版技術により、シリコン酸化膜105a及び105bの上にフォトレジスト107a及び107bを形成する。主表面1a側のフォトレジスト107aには、後工程で裏面1bに形成するテーパ形状の凹部の底部に対応する領域に対応して開口部が形成されている。裏面1b側のフォトレジスト107bには開口部は形成されておらず、シリコン酸化膜105bはフォトレジスト107bに完全に覆われている。(図22(a)参照)。
(1) For example, the
(2)エッチング技術により、フォトレジスト107aをマスクにして主表面1a側のシリコン酸化膜105aを選択的に除去して、後工程で裏面1bに形成するテーパ形状の凹部の底部に対応する領域に対応して開口部を形成する。フォトレジスト107a,107bを除去する。シリコンウェハ1にシリコン酸化膜105aに設けられた開口部を介してホウ素の導入を行なう。ホウ素導入処理方法は、例えば、シリコンウェハ1を石英管中に石英ホルダーにより固定し、窒素ガスをキャリアとしてBBr3をバブリングした蒸気を酸素ガスとともに石英管中に導入する。1100〜1150℃の温度条件にて所定時間だけ加熱処理を行なった後、シリコンウェハ1をフッ酸系エッチング液にてライトエッチングし、次いで酸素ガス中でドライブインを行なう。これにより、後工程で裏面1bに形成するテーパ形状の凹部の底部に対応する領域のシリコンウェハ1にホウ素が導入され、ホウ素高濃度領域103を形成する。ホウ素高濃度領域103は、例えば主表面1a側の表面濃度が7×1019/cm3であり、拡散深さは5〜10μmである(図22(b)参照)。
(2) The
(3)CVD法により主表面1a上にシリコン窒化膜を形成してシリコン酸化膜105aの開口部を埋めた後、写真製版技術及びエッチング技術により、裏面1b側のシリコン酸化膜105bにテーパ形状の凹部形成予定領域に対応して開口部を形成する(図22(c)参照)。図22(c)ではシリコン酸化膜105aとシリコン窒化膜を一体化して符号105aで示している。
(3) After the silicon nitride film is formed on the
(4)KOH(水酸化カリウム)水溶液を用いて、シリコンウェハ1に対して結晶面異方性エッチングを行なう。シリコンウェハ1のエッチングは、シリコン酸化膜105bの開口部形成領域において、裏面1bから(111)面結晶方位に沿って進行し、ホウ素高濃度領域103で停止する。これにより、シリコンウェハ1の裏面1bにテーパ形状の凹部101を形成する。その後、上記工程(3)で形成したシリコン窒化膜を除去するための窒化膜除去処理と、シリコン酸化膜105a,105bを除去するための酸化膜除去処理を行ない、次にRCA洗浄によりカリウムを除去する(図21(ステップS21)及び図22(d)参照)。
(4) Crystal plane anisotropic etching is performed on the
このように、凹部101の形成に際して、シリコンの結晶面異方性エッチングを用い、さらに予め所望の深さに形成したホウ素高濃度領域103をエッチングストッパ領域として用いることにより、凹部101の深さ、すなわちトリミング窓開口部形成予定領域のシリコンウェハ1の厚みの制御性を向上させることができる。
As described above, when the
(5)図3(a)を参照して説明した上記工程(1)と同様にして、裏面1bに凹部101が形成されているシリコンウェハ1の主表面1a上に下地絶縁膜3、ポリシリコン膜5、ヒューズ素子7、層間絶縁層9、接続孔11、金属配線層13、金属電極パッド15、PSG膜17、SiN膜19、ポリイミド膜21及びパッド開口部23を形成する(図21(ステップS22)参照)。
(5) In the same manner as in step (1) described with reference to FIG. 3A, the
(6)図3(b)及び(c)を参照して説明した上記工程(2)及び(3)と同様にして、第2金属配線層25、第2金属電極パッド27及びバリアメタル層33を形成し(図21(ステップS23)参照)、ネガ型感光性ポリイミド材料層を25μmの膜厚で塗布形成し(図21(ステップS24)参照)、第2パッド開口部31及び分離領域に対応する溝をもつポリイミド膜29を形成する(図21(ステップS25)参照)。
(6) The second
続きの工程を図23を参照して説明する。図23では、上記の工程(5)及び(6)で形成した絶縁層及び金属配線層の図示は省略し、シリコンウェハ1として一体化して示している。また、分離領域に対応してポリイミド膜29に設けられた溝及びホウ素高濃度領域103の図示は省略している。
The subsequent steps will be described with reference to FIG. In FIG. 23, illustration of the insulating layer and the metal wiring layer formed in the above steps (5) and (6) is omitted, and the
(7)シリコンウェハ1の裏面1b上にフォトレジスト43をスピンコートにより塗布する。IRアライナのIR赤外線透過式の位置合わせ機能又は画像認識による表裏位置合わせ機能を使用してシリコンウェハ1のトリミング窓開口部形成領域と位置合わせを行ない、フォトレジスト43を露光及び現像して、凹部101形成領域内で、かつトリミング窓開口部形成領域に対応して開口部45を形成する(図23(e)参照)。開口部45の寸法は例えば5×5μmである。
(7) A
(8)例えば、シリコンウェハ1を裏面1bがプラズマ室に向くようにして、ICPエッチャを用いてシリコンウェハ1のエッチングを行なう。SF6とC4F8をそれぞれ110cc、100ccの割合で混合した反応ガスを導入口から流入させ、反応室内を2.1Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5.5秒間印加して、露出した被加工部のシリコンとプラズマ内に残存するラジカルや反応ガスイオンとの間に物理化学的反応等を起こさせることでシリコンウェハ1の被加工部からシリコンを除去する。次に、SF6を止め、C4F8を190cc流し、反応室内を1.6Paの圧力に保持し、コイルに600Wの高周波電力を5秒間印加して、シリコンの除去された溝又はホールの側壁部に反応生成物を付着させる。これらの5.5秒と5.0秒のステップ繰り返し、反応生成物が溝又はホールの側壁部のエッチングマスクとなりながら、異方的にエッチングが進行する。
(8) For example, the
このプラズマエッチング処理では、トリミング窓開口部形成領域において下地酸化膜3がエッチングストッパ層として機能し、エッチングが停止する。これにより、シリコンウェハ1(ホウ素高濃度領域103)にヒューズ素子7の形成領域に対応してトリミング窓開口部37が形成される(図21(ステップS26)及び図23(f)参照)。その後、アッシャーにより、フォトレジスト43の除去を行なう(図23(g)参照)。図24に、シリコンウェハ1のホウ素高濃度領域103にトリミング窓開口部37が形成された状態を拡大して示す断面図を示す。
In this plasma etching process, the
このトリミング窓開口部形成工程において、シリコンウェハ1はトリミング窓開口部形成領域の近傍領域に凹部101が形成されて他の領域よりも厚みが薄くされているので、トリミング窓開口部37を形成する際にシリコンウェハ1の厚みに起因するトリミング窓開口部37とヒューズ素子7の位置ずれを防止することができる。これにより、後工程でのレーザー照射によるヒューズ素子7の切断時にヒューズ素子7を確実に切断できるようになる。
In this trimming window opening forming step, the
(9)図3(d)を参照して説明した上記工程(4)と同様にして、外部接続端子35を形成し(図21(ステップ27)参照)、図4(e)を参照して説明した上記工程(5)と同様にして、ウェハテストを行なう(図21(ステップS28)参照)。
(9) The
(10)上記工程(9)でのウェハテスト結果に基づいて、所定のヒューズ素子にIRアライナを利用してレーザー照射を行なってトリミング処理を行なう(図21(ステップS29)参照)。図25に、ヒューズ素子7が切断された状態の断面図を拡大して示す。このとき、裏面1bにチップ識別用のレーザーマーキングを行なう。レーザーマーキングではIRアライナを利用し、各チップ形成領域に対応して裏面1bに印字(図示は省略)を設ける。
(10) Based on the wafer test result in the step (9), a predetermined fuse element is irradiated with laser using an IR aligner to perform trimming processing (see FIG. 21 (step S29)). FIG. 25 is an enlarged sectional view showing a state where the
(11)レーザートリミング処理後のシリコンウェハ1のトリミング窓開口部37内に、封止樹脂39を充填する(図21(ステップS30)参照)。
図19において、封止樹脂39はトリミング窓開口部37の底部(シリコンウェハ1の主表面1a側)まで充填されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともトリミング窓開口部37の裏面1b側の部分が封止されている状態であればよい。また、トリミング窓開口部37ごとに封止するのではなく、例えば凹部101に封止材を充填することにより、複数のトリミング窓開口部37で一括して封止するようにしてもよい。
(11) The sealing
In FIG. 19, the sealing
(12)シリコンウェハ1の主表面1a側にダイシングテープを貼り付け、ダイシング技術によりチップの個片化を行なう(図21(ステップS31)参照)。ここで、チップの個片化はドライエッチング技術を用いて行なってもよいし、ダイシングソーを用いて行なってもよい。ここではドライエッチング技術を用いてチップの個片化を行ない、チップ4の角部分に丸みを設けるようにした(図20参照)。
(12) A dicing tape is attached to the
また、ドライエッチング技術を用いてチップの個片化を行なう場合、チップの個片化と同時に、図10及び図11を参照して説明した実施例と同様にチップの個片化と同時に裏面1bに凹部からなるドットによりマーキングを形成するようにしてもよいし、図12を参照して説明した実施例と同様にチップ4の一側面に凹凸形状からなるバーコード57を形成してもよいし、図12を参照して説明した実施例と同様にチップ4の角部分の丸みの大きさを異ならせて1ピンの位置を認識できるようにしてもよい。
Further, when the chip is separated using the dry etching technique, the
(13)シリコンウェハ1のダイシングテープの粘着力をなくした後、ピックアップニードルでチップを押し上げ、個片化したチップの取り出しを行なう(図21(ステップS31)参照)。
(13) After eliminating the adhesive force of the dicing tape of the
この実施例では、トリミング窓開口部37の形成について、半導体基板の主表面上の絶縁膜に形成するのではなく、最終保護膜であるポリイミド膜29を形成した後(工程(5)参照)、シリコンウェハ1の裏面1b側からトリミング窓開口部37を形成する(工程(8)参照)。そして、トリミング窓開口部37を介してレーザートリミング処理(工程(10)参照)を行なっているので、従来技術のようにはトリミング処理後に最終保護膜を形成する工程はなく、例えば抵抗値の調整をヒューズ素子の切断によって行なうアナログICにおいて、トリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができ、電気特性の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。
In this embodiment, the trimming
図26は、半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)はヒューズ素子を切断していない部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図、(B)はヒューズ素子を切断した部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図を示す。図19と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。 26A and 26B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, in which FIG. 26A is a cross-sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion where the fuse element is not cut, and FIG. Sectional drawing which shows the fuse element and metal electrode pad part of the cut | disconnected part is shown. Portions having the same role as in FIG. 19 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例が図19に示した実施例と異なる点について説明する。
この実施例では、図19に示したシリコン基板1に代えて、シリコン基板111の主表面側にエピタキシャル成長層113が形成されている半導体基板109を用いている。例えば、シリコン基板111の厚みは400μmであり、エピタキシャル成長層113の厚みは5〜10μmである。半導体基板109の主表面109a及び裏面109bは(100)面である。
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 19 will be described.
In this embodiment, a
シリコン基板111のトリミング窓開口部117の近傍領域にテーパ形状の開口部115が形成されており、シリコン基板109のトリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されている。開口部115の形成領域のエピタキシャル成長層113の所定の領域にテーパ形状のトリミング窓開口部117が形成されている。開口部115及びトリミング窓開口部117はアルカリ水溶液を用いたシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されたものである。
A
開口部115の周囲のシリコン基板111、エピタキシャル成長層113界面近傍にシリコン酸化膜119が残存している。シリコン酸化膜119の膜厚は例えば0.5μmである。シリコン酸化膜119は、開口部115及びトリミング窓開口部117を結晶面異方性エッチングによって形成する際に、エッチングストッパ層かつトリミング窓開口部の形成領域を画定するためのマスクとして用いられるシリコン酸化膜の一部が残存しているものである。
A
上述のように、トリミング窓開口部117は、開口部115の底部、すなわちエピタキシャル成長層113に設けられている。トリミング窓開口部117内に充填された封止樹脂39の開口部115側の端部は開口部115内に設けられており、開口部115の底部から突出しているが、半導体基板109の裏面109bからは突出していない。
As described above, the trimming
この実施例では、半導体基板109は、シリコン基板111に設けられた開口部115によってトリミング窓開口部117近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているので、トリミング窓開口部117を形成する際に半導体基板109の厚みに起因するトリミング窓開口部117とヒューズ素子7の位置ずれを防止することができ、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。
In this embodiment, the
さらに、開口部115によってトリミング窓開口部117の近傍領域の半導体基板109の厚みが他の領域に比べて薄くなっているので、トリミング窓開口部117に充填された封止材39が半導体基板109の裏面109bから突出している状態をなくすことができ、封止材39が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
Further, since the thickness of the
図27は半導体装置の製造方法のさらに他の実施例を示すフローチャートである。図28はその製造工程の一部を示す工程断面図である。この実施例は図26に示した半導体装置の実施例を製造するためのものである。図26は、複数のチップ形成領域について、シリコン基板とエピタキシャル成長層からなる半導体ウェハに開口部及びトリミング窓開口部を形成する工程を示している。図28において、半導体ウェハには半導体基板109と同じ符号を付す。
FIG. 27 is a flowchart showing still another embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device. FIG. 28 is a process sectional view showing a part of the manufacturing process. This embodiment is for manufacturing the embodiment of the semiconductor device shown in FIG. FIG. 26 shows a process of forming openings and trimming window openings in a semiconductor wafer composed of a silicon substrate and an epitaxial growth layer for a plurality of chip formation regions. In FIG. 28, the same reference numerals as those of the
(1)例えば膜厚が400μmで表面及び裏面が(100)面のシリコン基板111の表面にシリコン酸化膜を0.5μmの膜厚に形成し、そのシリコン酸化膜を写真製版技術とエッチング技術によりパターニングして、トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域を覆い、かつトリミング窓開口部形成予定領域に対応して開口部をもつシリコン酸化膜119を形成する。CVD法により、シリコン酸化膜119が形成されているシリコン基板111表面にシリコンをエピタキシャル成長させてエピタキシャル成長層113を5〜10μmの膜厚に形成する。これにより、シリコン基板111とエピタキシャル成長層113からなる半導体ウェハ109を形成する。半導体ウェハ109について、エピタキシャル層113側の面を主表面109aとし、シリコン基板111側の面を裏面109bとする。主表面109a及び裏面109bはシリコンの(100)面である(図28(a)参照)。
(1) For example, a silicon oxide film is formed to a thickness of 0.5 μm on the surface of the
(2)エピタキシャル成長層113上に下地絶縁膜3を形成した後、下地絶縁膜3上及び半導体ウェハ109の裏面109bにポリシリコン膜121a,121bを形成する。ポリシリコン膜121aは後工程でヒューズ素子やポリシリコン配線を形成するためのものである。ポリシリコン膜121a,121b表面にCVD法によりマスク用のシリコン酸化膜123a,123bを形成する。写真製版技術及びエッチング技術により、裏面109b側のシリコン酸化膜123bにトリミング窓形成予定領域の近傍領域に形成する開口部の形成予定領域に対応して開口部を形成する(図28(b)参照)。
(2) After forming the
(3)KOH水溶液を用いて、半導体ウェハ109に対して結晶面異方性エッチングを行なう。半導体ウェハ109のエッチングは、シリコン酸化膜123bの開口部形成領域において、裏面109bから(111)面結晶方位に沿って進行し、シリコン基板111にテーパ形状の開口部115が形成される。さらに、シリコン酸化膜119の開口部形成領域において、エピタキシャル成長層113の結晶面異方性エッチングが(111)面結晶方位に沿って進行し、トリミング窓開口部117が形成される。エッチングは、開口部115の形成領域ではシリコン酸化膜119で停止し、トリミング窓開口部117の形成領域ではシリコン酸化膜119で停止する。このようにして、開口部115とトリミング窓開口部117を連続して形成する(図27(ステップS41)及び図28(c)参照)。
このように、開口部115とトリミング窓開口部117を連続して形成することにより、製造工程の短縮を図ることができる。
(3) Crystal plane anisotropic etching is performed on the
Thus, the manufacturing process can be shortened by continuously forming the
(4)写真製版技術及びエッチング技術により、ポリシリコン膜121a上のシリコン酸化膜123aをポリシリコン膜からなる抵抗体の形成予定領域に残存させるように選択的に除去する。このとき、ヒューズ素子7の形成予定領域のシリコン酸化膜123aは除去される。残存しているシリコン酸化膜123aをマスクにしてリンの堆積及び熱拡散処理によりポリシリコン膜121aの所定の領域にリンを高濃度に導入してポリシリコン膜121aを低抵抗化した領域と高抵抗の領域とに作り分ける(図28(d)参照)。
(4) The
(5)シリコン酸化膜123a,123bを除去する。このとき、開口部115の周囲のシリコン基板111、エピタキシャル成長層113界面のシリコン酸化膜119は残存している(図28(e)参照)
(5) The
(6)図3(a)から(d)を参照して説明した上記工程(1)から(4)と同様にして、裏面109bに開口部115が形成されている半導体ウェハ109の主表面109a上に下地絶縁膜3、ポリシリコン膜5、ヒューズ素子7、層間絶縁層9、接続孔11、金属配線層13、金属電極パッド15、PSG膜17、SiN膜19、ポリイミド膜21、パッド開口部23、第2金属配線層25、第2金属電極パッド27、ポリイミド膜29、第2パッド開口部31、バリアメタル層33及び外部接続端子35を形成する(図27(ステップS42)参照)。
(6) The
(7)図4(e)を参照して説明した上記工程(5)と同様にして、ウェハテストを行ない(図27(ステップS43)参照)、そのウェハテスト結果に基づいて、所定のヒューズ素子にIRアライナを利用してレーザー照射を行なってトリミング処理を行なう(図27(ステップS44)参照)。このとき、裏面109bにチップ識別用のレーザーマーキングを行なう。レーザーマーキングではIRアライナを利用し、各チップ形成領域に対応して裏面109bに印字(図示は省略)を設ける。
(7) A wafer test is performed in the same manner as in step (5) described with reference to FIG. 4E (see FIG. 27 (step S43)). Based on the wafer test result, a predetermined fuse element is obtained. Then, laser irradiation is performed using an IR aligner to perform trimming processing (see FIG. 27 (step S44)). At this time, laser marking for chip identification is performed on the
(8)レーザートリミング処理後の半導体ウェハ109のトリミング窓開口部117内に、封止樹脂39を充填する(図27(ステップS45)参照)。
図26において、封止樹脂39はトリミング窓開口部117の底部(半導体ウェハ109の主表面109a側)まで充填されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくともトリミング窓開口部117の裏面109b側の部分が封止されている状態であればよい。また、トリミング窓開口部117ごとに封止するのではなく、例えば開口部115に封止材を充填することにより、複数のトリミング窓開口部117で一括して封止するようにしてもよい。
(8) The sealing
In FIG. 26, the sealing
(9)半導体ウェハ109の主表面109a側にダイシングテープを貼り付け、ダイシング技術によりチップの個片化を行なう(図27(ステップS46)参照)。ここで、チップの個片化はドライエッチング技術を用いて行なってもよいし、ダイシングソーを用いて行なってもよい。ここではドライエッチング技術を用いてチップの個片化を行ない、チップの角部分に丸みを設けるようにした。また、ドライエッチング技術を用いてチップの個片化を行なう場合、チップの個片化と同時に、図10及び図11を参照して説明した実施例と同様にチップの個片化と同時に裏面109bに凹部からなるドットによりマーキングを形成するようにしてもよいし、図12を参照して説明した実施例と同様にチップ4の一側面に凹凸形状からなるバーコード57を形成してもよいし、図12を参照して説明した実施例と同様にチップ4の角部分の丸みの大きさを異ならせて1ピンの位置を認識できるようにしてもよい。
(9) A dicing tape is affixed to the
(10)半導体ウェハ109のダイシングテープの粘着力をなくした後、ピックアップニードルでチップを押し上げ、個片化したチップの取り出しを行なう(図27(ステップS47)参照)。
(10) After eliminating the adhesive force of the dicing tape of the
この実施例では、トリミング窓開口部117の形成について、半導体基板の主表面上の絶縁膜に形成するのではなく、半導体ウェハ109の裏面109b側からトリミング窓開口部117を形成する(工程(3)参照)。そして、トリミング窓開口部117を介してレーザートリミング処理(工程(10)参照)を行なっているので、従来技術のようにはトリミング処理後に最終保護膜を形成する工程はなく、例えば抵抗値の調整をヒューズ素子の切断によって行なうアナログICにおいて、トリミング処理後の抵抗値の変動をなくすことができ、電気特性の精度を向上させることができる。さらに、顧客の要求に合わせてトリミング処理を行なう場合に、受注から発送までの工期を短縮することができる。
In this embodiment, the trimming
この実施例では、主表面109a及び裏面109bが(100)面の半導体ウェハ109を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、表面及び裏面が(110)面のシリコン基板の表面に、トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域を覆い、かつトリミング窓開口部形成予定領域に対応して開口部をもつシリコン酸化膜を形成し、そのシリコン酸化膜が形成されているシリコン基板表面にエピタキシャル成長層を形成した半導体ウェハを用いてもよい。この半導体ウェハでは主表面(エピタキシャル成長層側)及び裏面(シリコン基板側)はシリコンの(110)面である。
In this embodiment, the
そのような半導体ウェハを用いて、図27及び図28を参照して説明した製造方法の実施例と同様の工程により、半導体装置を製造するようにすれば、シリコン基板に形成するトリミング窓開口部近傍領域の開口部、及びエピタキシャル成長層に形成するトリミング窓開口部について、それらの開口部の側面を半導体ウェハの裏面に対して垂直な方向に形成することができる。このような半導体ウェハを用いて製造した半導体装置の実施例を図29に示す。 If a semiconductor device is manufactured using such a semiconductor wafer by the same process as the embodiment of the manufacturing method described with reference to FIGS. 27 and 28, a trimming window opening formed in the silicon substrate About the opening part of the vicinity area | region and the trimming window opening part formed in an epitaxial growth layer, the side surface of these opening parts can be formed in the direction perpendicular | vertical with respect to the back surface of a semiconductor wafer. An embodiment of a semiconductor device manufactured using such a semiconductor wafer is shown in FIG.
図29は半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)はヒューズ素子を切断していない部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図、(B)はヒューズ素子を切断した部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図を示す。図26と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。 29A and 29B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, in which FIG. 29A is a cross-sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion of a portion where the fuse element is not cut, and FIG. 29B is a cut view of the fuse element. Sectional drawing which shows the fuse element and metal electrode pad part of the part which carried out is shown. Portions having the same role as in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例が図26に示した実施例と異なる点について説明する。
この実施例では、図26に示した半導体基板109に代えて、シリコン基板127の主表面側にエピタキシャル成長層129が形成されている半導体基板125を用いている。例えば、シリコン基板127の厚みは400μmであり、エピタキシャル成長層129の厚みは5〜10μmである。半導体基板125の主表面125a及び裏面125bは(110)面である。
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 26 will be described.
In this embodiment, a
シリコン基板127のトリミング窓開口部133の近傍領域に開口部131が形成されており、シリコン基板127のトリミング窓開口部近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されている。開口部131の形成領域のエピタキシャル成長層129の所定の領域にトリミング窓開口部133が形成されている。開口部131及びトリミング窓開口部133はアルカリ水溶液を用いたシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成されたものであり、半導体基板125の裏面125b((110)面)に対して垂直な方向に形成されている。図では1つのトリミング窓開口部133のみを示しているが、上記の他の実施例と同様に、複数のトリミング窓開口部133が形成されている。
An
この実施例では、開口部131及びトリミング窓開口部133は半導体基板125の裏面125bに対して垂直な方向に形成されているので、隣り合うトリミング窓開口部113の間隔を狭くすることができ、チップ面積を小さくすることができる。
In this embodiment, since the
さらに、トリミング窓開口部133内に充填された封止樹脂39の開口部131側の端部は開口部131内に設けられており、開口部131の底部から突出しているが、シリコン基板125の裏面125bからは突出していないので、封止材39が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
Further, the end of the sealing
さらに、半導体基板125は、シリコン基板127に設けられた開口部131によってトリミング窓開口部133近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているので、トリミング窓開口部133を形成する際に半導体基板125の厚みに起因するトリミング窓開口部133とヒューズ素子7の位置ずれを防止することができ、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。
Furthermore, since the
図29に示した半導体装置を製造するための製造方法の実施例は、図27及び図28を参照して説明した製造方法の実施例と同様の工程により実現することができる。 The embodiment of the manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 29 can be realized by the same process as the embodiment of the manufacturing method described with reference to FIGS.
また、図27及び図28を参照して説明した実施例では、トリミング窓開口部形成予定領域の近傍領域に配置され、かつトリミング窓開口部形成予定領域に対応して開口部をもつシリコン酸化膜119をシリコン基板111とエピタキシャル成長層113の間に備えた半導体ウェハ109を用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、シリコン基板111上全面にシリコン酸化膜が形成され、さらにその上にエピタキシャル成長層が形成されているSOI(Silicon On Insulator)基板を用いてもよい。SOI基板を用いて製造した半導体装置の実施例を図30に示す。
In the embodiment described with reference to FIGS. 27 and 28, the silicon oxide film is disposed in the vicinity of the trimming window opening formation planned area and has an opening corresponding to the trimming window opening formation planned area. Although the
For example, an SOI (Silicon On Insulator) substrate in which a silicon oxide film is formed on the entire surface of the
図30は半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)はヒューズ素子を切断していない部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図、(B)はヒューズ素子を切断した部分のヒューズ素子及び金属電極パッド部分を示す断面図を示す。図26と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。 30A and 30B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, in which FIG. 30A is a cross-sectional view showing a fuse element and a metal electrode pad portion where the fuse element is not cut, and FIG. Sectional drawing which shows the fuse element and metal electrode pad part of the part which carried out is shown. Portions having the same role as in FIG. 26 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例が図26に示した実施例と異なる点について説明する。
この実施例では、図26に示した半導体基板109に代えて、シリコン基板111の主表面側にシリコン酸化膜137を介してエピタキシャル成長層113が形成されているSOI基板135を用いている。例えば、シリコン基板111の厚みは400μmであり、シリコン酸化膜137の厚みは0.5μmであり、エピタキシャル成長層113の厚みは5〜10μmである。半導体基板135の主表面135a及び裏面135bは例えば(100)面である。
The difference between this embodiment and the embodiment shown in FIG. 26 will be described.
In this embodiment, instead of the
シリコン基板111に、アルカリ水溶液を用いたシリコンの結晶面異方性エッチングによって形成された開口部115が形成されている。開口部115の底部のシリコン酸化膜137は除去されており、開口部115の形成領域のエピタキシャル成長層113の所定の領域にトリミング窓開口部139が形成されている。トリミング窓開口部139は例えばドライエッチング技術により形成されたものである。図では1つのトリミング窓開口部139のみを示しているが、上記の他の実施例と同様に、複数のトリミング窓開口部139が形成されている。
An
この実施例では、半導体基板135は、シリコン基板111に設けられた開口部115によってトリミング窓開口部139近傍領域の厚みが他の領域に比べて薄く形成されているので、トリミング窓開口部139を形成する際に半導体基板135の厚みに起因するトリミング窓開口部139とヒューズ素子7の位置ずれを防止することができ、レーザー照射によるヒューズ素子の切断時にヒューズ素子を確実に切断できるようになる。
In this embodiment, the
さらに、トリミング窓開口部139内に充填された封止樹脂39の開口部115側の端部は開口部115内に設けられており、開口部115の底部から突出しているが、シリコン基板135の裏面135bからは突出していないので、封止材39が機械的に剥がれるのを防止して、信頼性の向上を図ることができる。
Further, the end portion on the
図30に示した半導体装置を製造するための製造方法の実施例は、図21から図23を参照して説明した製造方法の実施例と同様の工程により実現することができる。その実施例では、シリコン基板111に開口部115を形成する際に、シリコン酸化膜137がエッチングストッパ層として機能する。
The embodiment of the manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 30 can be realized by the same process as the embodiment of the manufacturing method described with reference to FIGS. In that embodiment, when the
上記で説明した製造方法の実施例では、シリコンの結晶面異方性エッチング液としてKOH水溶液を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)やエチレンジアミンピロカテコール液(EDP)など、他のアルカリ水溶液を用いてシリコンの結晶面異方性エッチングを行なうようにしてもよい。
また、図21から図23を参照して説明した製造方法の実施例において、主表面及び裏面が(110)面のシリコンウェハを用いて凹部101をシリコンウェハの裏面に対して垂直な方向に形成するようにしてもよい。
また、図19から図30を参照して説明した半導体装置は、図14から図18に示した実施例に適用できることは言うまでもない。
In the embodiment of the manufacturing method described above, a KOH aqueous solution is used as the silicon crystal plane anisotropic etching solution. However, the present invention is not limited to this. For example, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) Alternatively, the silicon crystal plane anisotropic etching may be performed using another alkaline aqueous solution such as ethylenediamine pyrocatechol liquid (EDP).
Further, in the embodiment of the manufacturing method described with reference to FIGS. 21 to 23, the
Needless to say, the semiconductor device described with reference to FIGS. 19 to 30 can be applied to the embodiments shown in FIGS.
また、トリミング開口部について、ウェハの厚みが厚いとエッチング装置のアスペクト比能力が足りずにトリミング窓開口部の平面寸法及びトリミング窓開口部の間隔を大きくせざるを得ない場合や、レーザートリミング装置のレーザースポット領域の大きさが大きく、トリミング開口部の密度を緻密にできない場合などが考えられる。このような場合、ヒューズ素子及びトリミング窓開口部のレイアウトを工夫することが好ましい。 As for the trimming opening, if the wafer thickness is thick, the aspect ratio capability of the etching apparatus is insufficient, and the plane dimension of the trimming window opening and the interval between the trimming window openings must be increased. It is conceivable that the size of the laser spot area is large and the density of the trimming opening cannot be made dense. In such a case, it is preferable to devise the layout of the fuse element and the trimming window opening.
図31は半導体装置のさらに他の実施例を示す図であり、(A)は上面を示す平面図、(B)はヒューズ素子とトリミング窓開口部のレイアウト例を示すレイアウト図である。図20と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。 31A and 31B are diagrams showing still another embodiment of the semiconductor device, in which FIG. 31A is a plan view showing the upper surface, and FIG. 31B is a layout diagram showing a layout example of fuse elements and trimming window openings. Portions having the same role as in FIG. 20 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この実施例が図20に示した実施例と異なる点は、ヒューズ素子7は正六角形の頂点と中心にあたる位置に配置され、ヒューズ素子7の配置に合わせてトリミング窓開口部37も正六角形の頂点と中心にあたる位置に配置されていることである。これにより、トリミング窓開口部37の配置領域の面積を最小にすることができる。
このようなヒューズ素子及びトリミング窓開口部の配置は上述したすべての実施例に適用することができる。
This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 20 in that the
Such an arrangement of the fuse element and the trimming window opening can be applied to all the embodiments described above.
また、本発明においては、ヒューズ素子を切断する際にウェハの裏面側からレーザーを照射するので、ヒューズ素子の上層に金属配線パターンや金属電極パッドを配置することができる。この特徴を利用して、ヒューズ素子又はヒューズ素子近傍の層間絶縁膜上に1層又は複数層の金属配線パターンや金属電極パッドを配置するようにしてもよい。これにより、金属配線パターンや金属電極パッドのレイアウトの自由性を向上させることができる。また、金属配線パターンや金属電極パッドを配置できる領域を大きくすることができるので、チップ面積の縮小化にも寄与することができる。 In the present invention, since the laser is irradiated from the back side of the wafer when the fuse element is cut, a metal wiring pattern or a metal electrode pad can be arranged on the upper layer of the fuse element. Using this feature, one or more layers of metal wiring patterns or metal electrode pads may be arranged on the fuse element or an interlayer insulating film near the fuse element. Thereby, the freedom of a layout of a metal wiring pattern or a metal electrode pad can be improved. In addition, since the area where the metal wiring pattern and the metal electrode pad can be arranged can be increased, it is possible to contribute to the reduction of the chip area.
ヒューズ素子の上層に金属配線パターンや金属電極パッドを配置した場合、その金属配線パターンや金属電極パッドがヒューズ素子へのレーザー照射の際に損傷するのを防止すべく、ヒューズ素子の上層にレーザー反射用金属パターンを配置することが好ましい。 When a metal wiring pattern or metal electrode pad is placed in the upper layer of the fuse element, laser reflection is applied to the upper layer of the fuse element to prevent the metal wiring pattern or metal electrode pad from being damaged during laser irradiation of the fuse element. It is preferable to arrange a metal pattern for use.
図32は半導体装置のさらに他の実施例を示す断面図である。図30と同じ役割を果たす部分には同じ符号を付し、それらの部分の詳細な説明は省略する。
この実施例が図30に示した実施例と異なる点は、ヒューズ素子7の上層にダミーパターンからなるレーザー反射用金属パターン141が形成されていることである。レーザー反射用金属パターン141は金属配線層13及び金属電極パッド15と同じ金属材料により層間絶縁膜9上に形成されており、金属配線層13及び金属電極パッド15とは電気的に絶縁されている。
FIG. 32 is a sectional view showing still another embodiment of the semiconductor device. Portions having the same role as in FIG. 30 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
This embodiment is different from the embodiment shown in FIG. 30 in that a
この実施例ではヒューズ素子7を切断すべく、SOI基板135の裏面109b側からヒューズ素子7にレーザー照射を行なっても、照射されたレーザー光はレーザー反射用金属パターン141によって反射され、レーザー反射用金属パターン141よりも上層側へ照射されることはない。これにより、図32では図示はしていないが、レーザー反射用金属パターン141よりも上層側に金属配線パターンや金属電極パッドを配置することができる。
In this embodiment, even if laser irradiation is performed on the
図32に示した実施例では、レーザー反射用金属パターン141は金属配線層13及び金属電極パッド15とは電気的に絶縁されているが、レーザー反射用金属パターン141は信号配線用の金属配線パターンである金属配線層13及び金属電極パッド15と電気的に接続されていてもよい。
In the embodiment shown in FIG. 32, the laser reflecting
また、ヒューズ素子7へのレーザー照射の際にレーザー反射用金属パターン141が加熱しすぎるのを防止するために、レーザー反射用金属パターン141上に放熱用の接続孔及び金属パターンを設け、最上層の放熱用金属パターン上の絶縁膜に開口部を設けて、レーザー反射用金属パターン141で発生した熱を放熱用の接続孔及び金属パターンを介して放熱できる構造を備えていてもよい。この放熱用の接続孔及び金属パターンは信号配線用の接続孔及び金属パターンであってもよいし、信号配線用ではないダミーパターンであってもよい。例えば、図32に示した実施例において、レーザー反射用金属パターン141と金属配線層13が連続して形成されているようにすれば、レーザー反射用金属パターン141で発生した熱を金属配線層13、金属電極パッド15、パッド開口部23、第2金属配線層25、第2金属電極パッド27、バリアメタル層33及び外部接続端子35を介してチップ外へ放熱することができる。
なお、ヒューズ素子の上層にレーザー反射用金属パターンを配置する構成は上述したすべての実施例に適用することができる。
Further, in order to prevent the laser reflecting
The configuration in which the metal pattern for laser reflection is arranged on the upper layer of the fuse element can be applied to all the embodiments described above.
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、寸法、形状、材料、配置などは一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。 The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and the dimensions, shape, material, arrangement, etc. are only examples, and are within the scope of the present invention described in the claims. Various changes can be made.
1 シリコン基板(シリコンウェハ)
1a シリコン基板(シリコンウェハ)の主表面
1b シリコン基板(シリコンウェハ)の裏面
3 下地絶縁膜
5 ポリシリコン膜
7 ヒューズ素子
9 層間絶縁膜
11 接続孔
13 金属配線層
15 金属電極パッド
17 PSG膜
19 SiN膜
21,29 ポリイミド膜
23 パッド開口部
25 第2金属配線層
27 第2金属電極パッド
31 パッド開口部
33 バリアメタル層
35 外部接続端子
37 トリミング窓開口部
39 封止樹脂
101 凹部
103 ホウ素高濃度領域
105a,105b シリコン酸化膜
107a,107b フォトレジスト
109 半導体基板(半導体ウェハ)
109a 半導体基板(半導体ウェハ)の主表面
109b 半導体基板(半導体ウェハ)の裏面
111 シリコン基板
113 エピタキシャル成長層
115 開口部
117 トリミング窓開口部
119 シリコン酸化膜
121a,121b ポリシリコン膜
123a,123b シリコン酸化膜
125 半導体基板(半導体ウェハ)
125a 半導体基板(半導体ウェハ)の主表面
125b 半導体基板(半導体ウェハ)の裏面
127 シリコン基板
129 エピタキシャル成長層
131 開口部
133 トリミング窓開口部
135 SOI基板
137 シリコン酸化膜
139 トリミング窓開口部
141 レーザー反射用金属パターン
1 Silicon substrate (silicon wafer)
DESCRIPTION OF
Claims (31)
前記半導体基板に、前記ヒューズ素子の形成位置に対応してトリミング窓開口部が形成されていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device provided with a fuse element via an insulating film on the main surface of a semiconductor substrate,
A trimming window opening is formed in the semiconductor substrate corresponding to a position where the fuse element is formed.
前記分割抵抗回路の形成領域において、請求項1から14のいずれかに記載の前記ヒューズ素子及び前記トリミング窓開口部を備えていることを特徴とする半導体装置。 In a semiconductor device having a divided resistor circuit capable of obtaining a voltage output by dividing by two or more resistors and adjusting the voltage output by cutting a fuse element,
15. A semiconductor device comprising the fuse element according to claim 1 and the trimming window opening in a region where the divided resistor circuit is formed.
前記分割抵抗回路として請求項15に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。 A divided resistor circuit for dividing the input voltage to supply a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, a divided voltage from the divided resistor circuit, and a reference voltage from the reference voltage generating circuit In a semiconductor device including a voltage detection circuit having a comparison circuit for comparison,
A semiconductor device comprising the divided resistor circuit according to claim 15 as the divided resistor circuit.
前記分割抵抗回路として請求項15に記載の分割抵抗回路を備えていることを特徴とする半導体装置。 An output driver for controlling the output of the input voltage, a divided resistor circuit for dividing the output voltage and supplying a divided voltage, a reference voltage generating circuit for supplying a reference voltage, and a divided voltage from the divided resistor circuit In a semiconductor device including a constant voltage generation circuit having a comparison circuit for comparing the reference voltage from the reference voltage generation circuit and controlling the operation of the output driver according to the comparison result,
A semiconductor device comprising the divided resistor circuit according to claim 15 as the divided resistor circuit.
前記ヒューズ素子形成後のウェハ状の半導体基板の裏面側から、前記ヒューズ素子の形成領域に対応して、トリミング窓開口部を形成する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 In a manufacturing method of a semiconductor device provided with a fuse element via an insulating film on a main surface of a semiconductor substrate,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming a trimming window opening corresponding to a region where the fuse element is formed from the back side of the wafer-like semiconductor substrate after the fuse element is formed.
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