JP2007088171A - Semiconductor device and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which is made to be thinner by performing mounting and laminating on a circuit substrate in the single body state of an electric circuit. <P>SOLUTION: The semiconductor device is obtained by combining, on a silicon wafer 7, the circuit substrate 5 with not less than two unit semiconductor devices 1, where an electric circuit 2 by the thin film growth of metal and silicon crystal is arranged at the side of an isolation layer 8 with electrodes 3, 4 are at the opposite side of the isolation layer 8 via the isolation layer 8. One of the unit semiconductor devices 1 is joined by facing-down with the circuit substrate 5 by the electrode 4 at the opposite side of the isolation layer 8. When the unit semiconductor device 1 joined by facing-down with the circuit substrate 5 is adopted as the lowest layer, the upper layer side unit semiconductor device 1 is joined by facing-down with the exposure surface of the electric circuit part 2, where the side of the isolation layer 8 is removed in the lower layer side unit semiconductor device 1. Then the plurality of unit semiconductor devices 1 are laminated on the circuit substrate 5. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体装置とその製造方法、詳しくは、シリコンウエハー上に金属・シリコン結晶の薄膜成長による電子回路を形成した半導体構造を持ち、あるいはそれを利用した半導体装置とその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a semiconductor structure in which an electronic circuit is formed on a silicon wafer by thin film growth of a metal / silicon crystal or a manufacturing method using the same. is there.

近年、携帯電話用のシステムLSIやメモリーカードなどの信号処理の半導体装置に見られるように、高性能化、高機能化に伴い素子数が多くなり、携帯電話などの小型化の上で半導体装置を実装するスペースが問題になっている。   In recent years, as seen in signal processing semiconductor devices such as system LSIs and memory cards for mobile phones, the number of elements has increased along with higher performance and higher functionality. The space to implement is a problem.

従来、このような電子機器の高機能、高性能化および小型化を実現するために、ICチップなどを回路基板に直接実装するいわゆるフリップチップ実装が一般化し、それによる積層パッケージ化がなされている。   Conventionally, so-called flip chip mounting, in which an IC chip or the like is directly mounted on a circuit board, has been generalized in order to realize high functionality, high performance, and downsizing of such electronic devices, and a stacked package has been made thereby. .

例えば、システムLSIやメモリーなどの半導体装置の積層パッケージには図11に示すようなパッケージ オン パッケージ(POP)がある。このPOPはシリコン基板のベース部aと電気回路部bとからなる通常の単位半導体装置cをマザーボード用の回路基板dの上にインターポーザ用の回路基板eを介し積層している。インターポーザ用の回路基板eに単位半導体装置cを相互の電極f、g間で接合して実装しておき、この単位半導体装置cを実装したインターポーザ用の回路基板eとマザーボード用の回路基板dとを相互の電極j、k間で銅ボールlを介し半田接合し、インターポーザ用の回路基板eどうしを相互の電極j、j間で銅ボールlを介し半田接合している。   For example, a stacked package of a semiconductor device such as a system LSI or a memory includes a package on package (POP) as shown in FIG. In this POP, a normal unit semiconductor device c composed of a base part a and an electric circuit part b of a silicon substrate is laminated on a circuit board d for a mother board via a circuit board e for an interposer. A unit semiconductor device c is mounted on the interposer circuit board e by bonding between the electrodes f and g, and the interposer circuit board e and the motherboard circuit board d on which the unit semiconductor device c is mounted. Are solder-bonded between the mutual electrodes j and k via the copper balls l, and the interposer circuit board e is solder-bonded between the mutual electrodes j and j via the copper balls l.

ここで、単位半導体装置cの電極fは、例えばアルミ電極上にワイヤボンディングによる突起を形成したもので、インターポーザ用の回路基板eの金メッキした銅の電極gと接触させて金属間接合することにより実装している。この単位半導体装置cとインターポーザ用の回路基板eとの電極f、gどうしの金属間接合は例えば、電極gの表面の汚染物をプラズマにより除去し、超音波エネルギーを印加しながら圧接することで、それぞれの金上の汚染物が除去されることで達成され、この接合部まわりをエポキシ樹脂hにより封止することで接合の信頼性を高めている。   Here, the electrode f of the unit semiconductor device c is formed by, for example, forming a protrusion by wire bonding on an aluminum electrode, and is brought into contact with a gold-plated copper electrode g of a circuit board e for an interposer to be bonded between metals. Implemented. For example, the metal-to-metal bonding between the electrodes f and g of the unit semiconductor device c and the circuit board e for interposer is performed by removing contaminants on the surface of the electrode g using plasma and applying pressure while applying ultrasonic energy. This is achieved by removing contaminants on each gold, and the reliability of the joint is enhanced by sealing the periphery of the joint with an epoxy resin h.

また、マザーボード用の回路基板dとインターポーザ用の回路基板eとの電極f、gどうし、インターポーザ用の回路基板e間の電極j、kどうし、の銅ボールlを介した半田接合は、それぞれの半田接合部の銅ボールlを、その上側となるインターポーザ用の回路基板eの電極jの側に、印刷付与した高融点のクリーム半田mを介し、このクリーム半田mの250〜270℃ピークの加熱炉でのリフローを伴い予め接合しておき、この予め接合した半田ボールlを、この半田ボールlと対向するマザーボード用の回路基板dおよびインターポーザ用の回路基板e側の電極j、kに対し、それらに予め印刷しておいた低融点のクリーム半田nを介し、前記の場合よりもピーク温度の低い加熱路でのクリーム半田nだけのリフローを伴い接合することで達成される。   Also, solder bonding of the electrodes f and g between the circuit board d for the motherboard and the circuit board e for the interposer, and the electrodes j and k between the circuit boards e for the interposer via the copper balls l is performed respectively. The solder solder joint copper ball l is heated on the upper side of the electrode j of the circuit board e for interposer via the high melting point cream solder m provided with printing, and the cream solder m is heated at a peak of 250 to 270 ° C. Pre-joined with reflow in the furnace, this pre-joined solder ball l is connected to the circuit board d for the motherboard and the electrode j, k on the side of the circuit board e for the interposer facing the solder ball l. Join them with reflow of only the cream solder n in the heating path whose peak temperature is lower than the above case, through the low melting point cream solder n printed in advance on them. It is achieved by.

また、マザーボード用の回路基板dとインターポーザ用の回路基板e、インターボーザ用の回路基板eどうし、の電気的な接合を、それらの間に介在させている絶縁層の貫通孔、いわゆるビアホールに充填したビアポストを通じて行う方法や、導電性接着剤で接合する積層方法も知られている(例えば、特許文献1参照。)。   Also, the electrical connection between the circuit board d for the motherboard, the circuit board e for the interposer, and the circuit board e for the interposer is filled in the through-holes of the insulating layer interposed between them, so-called via holes. There are also known a method of performing via via posts and a lamination method of bonding with a conductive adhesive (for example, see Patent Document 1).

一方、高速かつ低消費電力の半導体装置を形成するための基板として歪みシリコン層を有する基板があり、既に提案されているものでは、シリコン基板中に大量の酸素イオンを打ち込みシリコン基板中に埋め込み酸化膜を形成する方法ではシリコン基板中に多数の結晶欠陥が生じ、シリコン基板中に形成される酸化膜の品質が十分でないという問題があることに対し、シリコン基板上に分離層を形成して、その上に順にシリコン層、SiGe層、シリコン層、絶縁層を形成して第1の基板を作製し、この第1の基板をその絶縁層側で第2の基板に貼り合わせて一体にした後、これを分離層の部分で2枚に分離して第2の基板側の露出層となったシリコン層に、その下のSiGe層中のSiGeを水素アニールにより拡散させて、第2の基板側の絶縁層の上にSiGe層を有し、その上に歪みシリコン層を有した歪みSOI基板を歩留まりおよび品質よく得られるようにした技術が知られ(例えば、特許文献2参照。)、特許文献2は、また、前記歪みシリコン層上に回路素子を形成する回路素子工程を有した半導体部材の製造方法を開示している。   On the other hand, there is a substrate having a strained silicon layer as a substrate for forming a semiconductor device with high speed and low power consumption. In the proposed one, a large amount of oxygen ions are implanted into the silicon substrate and buried in the silicon substrate. In the method of forming a film, a large number of crystal defects are generated in the silicon substrate, and there is a problem that the quality of the oxide film formed in the silicon substrate is not sufficient, whereas a separation layer is formed on the silicon substrate, A silicon layer, a SiGe layer, a silicon layer, and an insulating layer are formed thereon in order to produce a first substrate, and the first substrate is bonded to the second substrate on the insulating layer side to be integrated. Then, the SiGe in the SiGe layer below is diffused by hydrogen annealing into the silicon layer which is separated into two at the separation layer and becomes the exposed layer on the second substrate side, and the second substrate side A technique is known in which a strained SOI substrate having a SiGe layer on an insulating layer and a strained silicon layer thereon can be obtained with good yield and quality (see, for example, Patent Document 2). Also discloses a method of manufacturing a semiconductor member having a circuit element step of forming a circuit element on the strained silicon layer.

ところで、特許文献2は、製造して得られた半導体部材を積層する技術につき特に開示していないが、従来からのインターポーザ用の回路基板を用いて、それらの間に配置した銅ボールやビアポスト、導電性接着剤を介し接合する積層方式を選択し適用するしかない。
特開2003−218273号公報(図4参照) 特開2002−305293号公報
By the way, Patent Document 2 does not particularly disclose a technique for laminating semiconductor members obtained by manufacturing, but using conventional circuit boards for interposers, copper balls and via posts disposed between them, There is no choice but to select and apply a laminating method for joining via conductive adhesive.
JP 2003-218273 A (see FIG. 4) JP 2002-305293 A

しかし、前記従来のような半導体装置では、単位半導体装置をインターポーザ用の回路基板に実装したものを、銅ボール、ビアポスト、導電性接着剤を介し接合して積層する多段構造であるために、実際に信号処理をする単位半導体装置の電気回路に対し、配線および接合部が多くなり、パッケージの積層かさが高くなる。図11の従来例のように単位半導体装置を4段に積層するには0.9mm程度の厚みが必要になり、携帯電話やメモリーカードなどの一層の小型化の上で問題になっている。   However, since the conventional semiconductor device has a multi-stage structure in which a unit semiconductor device mounted on a circuit board for an interposer is joined and laminated via a copper ball, a via post, and a conductive adhesive, In addition, the number of wirings and junctions is increased with respect to the electric circuit of the unit semiconductor device that performs signal processing, and the package stacking height increases. In order to stack unit semiconductor devices in four stages as in the conventional example of FIG. 11, a thickness of about 0.9 mm is required, which is a problem for further miniaturization of cellular phones and memory cards.

本発明の目的は、電気回路部単体の状態で回路基板に実装および積層できる一層の薄型化に好適な半導体装置、および電気回路部単体の状態で回路基板に実装し、ないしは実装および積層し、一層薄型化した半導体装置と、それらの製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is a semiconductor device suitable for further thinning that can be mounted and stacked on a circuit board in a state of a single electric circuit part, and mounted on a circuit board in a state of a single electric circuit part, or mounted and stacked, It is an object of the present invention to provide a semiconductor device with a thinner thickness and a manufacturing method thereof.

上記の目的を達成するために、本発明の半導体装置は、シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を設けたことを1つの特徴としている。   In order to achieve the above object, the semiconductor device of the present invention is provided with an electric circuit portion on a silicon wafer through a thin film growth of a metal / silicon crystal through a separation layer for mutual insulation and post-separation. Is one of the features.

このような構成では、シリコンウエハーはその上の分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による電気回路部を形成して半導体装置を製造するための基板であった上に、形成している電気回路部を電気的、機械的に安全に取り扱う基板として働いて、電気回路部を持った半導体装置の製造はもとより、製造後の半導体装置単位の回路基板へのダウンフェースでの電極間の直接の接合を伴う実装や積層が確実に達成されるようにしながら、積層状態では下層側となる単位半導体装置の分離層側が除去されていることにより下層側の単位半導体装置を電気回路部単体の状態として上層側の単位半導体装置を基板の介在なく積層した積層構造が得られる。また、半導体装置が回路基板に実装されただけか、積層した最上層に位置されるかで、背面が露出したままとなっても、分離層およびシリコンウエハーが被覆した状態にしておくことで保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。   In such a configuration, the silicon wafer is formed on the substrate for manufacturing the semiconductor device by forming the electric circuit portion by the thin film growth method of the metal / silicon crystal through the separation layer on the silicon wafer. It works as a substrate that safely and electrically handles the electrical circuit part that is being used, not only for the manufacture of semiconductor devices with the electrical circuit part, but also between the electrodes at the down face to the circuit board of the semiconductor device unit after manufacture While ensuring that mounting and stacking with direct bonding are achieved, the separation layer side of the unit semiconductor device on the lower layer side is removed in the stacked state, so that the unit semiconductor device on the lower layer side can be As a state, a stacked structure is obtained in which unit semiconductor devices on the upper layer side are stacked without a substrate. Whether the semiconductor device is just mounted on the circuit board or positioned on the uppermost layer of the stack and the back surface remains exposed, it is protected by keeping the isolation layer and silicon wafer covered However, if it is removed, the joint with the other can be made bulky.

このような半導体装置は、シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長による電子回路を電極を含んで形成する工程と、を備えたことを1つの特徴とする半導体装置の製造方法によって、電気回路部の多層薄膜構造化を簡易に図り提供することができる。   Such a semiconductor device includes a step of forming a separation layer on a silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and an electronic circuit formed by metal / silicon crystal thin film growth on the separation layer including electrodes. By the method for manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the step of:

本発明の半導体装置は、また、シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を、前記分離層側および反分離層側の少なくとも反分離層側に電極を有して設けられた単位半導体装置と、回路基板との組合わせよりなり、単位半導体装置が前記分離層の側とは反対の側の電極で回路基板にフェイスダウン接合されていることを別の特徴としている。   The semiconductor device of the present invention also has an electric circuit portion formed by metal / silicon crystal thin film growth on the silicon wafer via a separation layer for mutual insulation and post-separation. A unit semiconductor device provided with an electrode on at least the anti-separation layer side and a circuit board, and the unit semiconductor device faces the circuit board with an electrode on the side opposite to the separation layer side. Another feature is that it is joined down.

このような構成では、シリコンウエハー上に分離層を介し電気回路部を形成した単位半導体装置を、回路基板に実装した半導体装置とするのに、単位半導体装置の電気回路部をそれを形成する基板となったシリコンウエハー側で機械的、電気的安全を図って取り扱い、電気回路部の反分離層側にある電極を利用して、回路基板に対し直接にフェイスダウン接合することができるし、実装後の単位半導体装置の電気回路部は、背部に電極を有して他との接合のために分離層側が除去されるまでシリコンウエハーおよび分離層によって機械的、電気的に保護することができる。   In such a configuration, the unit semiconductor device in which the electric circuit portion is formed on the silicon wafer via the separation layer is used as the semiconductor device mounted on the circuit board, and the electric circuit portion of the unit semiconductor device is formed on the substrate on which the unit circuit is formed. The silicon wafer side can be handled with mechanical and electrical safety, and the electrodes on the anti-separation layer side of the electric circuit part can be used to directly face-down to the circuit board. The electric circuit portion of the later unit semiconductor device can be mechanically and electrically protected by the silicon wafer and the separation layer until the separation layer side is removed for bonding with the other, having an electrode on the back.

このような半導体装置は、シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長により分離層側および反分離層側の電極を含み、少なくとも反分離層側の電極が表面から突出した電子回路を形成して単位半導体装置を得る工程と、この単位半導体装置の反分離層側の電極で回路基板にフェイスダウン接合する工程と、を備えたことを別の特徴とする半導体装置の製造方法によって、電気回路部の多層薄膜構造化を簡易に図り提供することができる。   Such a semiconductor device includes a step of forming a separation layer on a silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and a separation layer side and an anti-separation layer side by thin film growth of a metal / silicon crystal on the separation layer. Forming a unit semiconductor device by forming an electronic circuit in which at least the electrode on the side of the anti-separation layer protrudes from the surface, and face-down bonding to the circuit board with the electrode on the side of the anti-separation layer of the unit semiconductor device By the method for manufacturing a semiconductor device having another feature that the process is provided, the multilayer structure of the electric circuit portion can be easily achieved.

この場合、単位半導体装置の電気回路部に有した少なくとも反分離層側の電極が表面から突出していることで、前記回路基板との直接の接合が、接合部まわりの相互間にギャップを有して達成され、電気回路部の他との接触防止や絶縁が図れて好的である。   In this case, since at least the electrode on the side of the anti-separation layer of the electric circuit portion of the unit semiconductor device protrudes from the surface, the direct bonding with the circuit board has a gap between the surroundings of the bonding portion. It is preferable to achieve contact prevention and insulation with the rest of the electric circuit portion.

本発明の半導体装置は、また、シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を、前記分離層側および反分離層側に有した電極の少なくとも反分離層側の電極が電気回路部から突出するようにして、設けられた2つ以上の単位半導体装置と、回路基板と、からなり、単位半導体装置の1つが前記分離層の側とは反対の側の電極で回路基板にフェイスダウン接合され、この回路基板にフェイスダウン接合された単位半導体装置を最下層として、下層側の単位半導体装置の分離層側が除去された電気回路部露出面に上層側の単位半導体装置がフェイスダウン接合され、回路基板上に単位半導体装置が複数積層されていることを他の特徴としている。   The semiconductor device of the present invention also has an electric circuit portion formed by metal / silicon crystal thin film growth on the silicon wafer via a separation layer for mutual insulation and post-separation. And at least a unit semiconductor device provided so that at least the electrode on the side opposite to the separation layer protrudes from the electric circuit portion, and a circuit board. Electricity that is face-down bonded to the circuit board with the electrode opposite to the layer side, and the unit semiconductor device face-down bonded to the circuit board is the bottom layer, and the separation layer side of the lower unit semiconductor device is removed Another feature is that the upper unit semiconductor device is face-down bonded to the exposed surface of the circuit portion, and a plurality of unit semiconductor devices are stacked on the circuit board.

このような構成では、各単位半導体装置においてシリコンウエハーは、その上の分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による電気回路部を形成して半導体装置を製造するための基板、および半導体装置に形している電気回路部を電気的、機械的に安全に取り扱う基板として働き、電気回路部を持った単位半導体装置の製造、およびこの単位半導体装置の電気回路部に有する電極を利用した回路基板への直接の実装や積層を容易かつ確実に達成されるようにしながら、積層時に下層側となる単位半導体装置の分離層側を除去することで下層側の単位半導体装置を電気回路部単体の状態として上層側の単位半導体装置を基板の介在なく積層した積層構造となる。また、半導体装置が回路基板に実装しただけで、また積層した最上層に位置して、背面が露出したままとなっても、分離層およびシリコンウエハーが被覆した状態としておくことで保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。しかも、電気回路部の少なくとも反分離層側の電極が電気回路部から突出していることにより、前記回路基板や単位半導体装置との直接の接合が、接合部まわりの相互間にギャップを有して達成され、電気回路部の他との接触防止や絶縁が図れて好的である。   In such a configuration, in each unit semiconductor device, a silicon wafer is formed on a substrate for manufacturing a semiconductor device by forming an electric circuit portion by a metal / silicon crystal thin film growth method via a separation layer thereon, and a semiconductor It works as a substrate that safely and electrically handles the electrical circuit part formed in the device, manufactures a unit semiconductor device having the electrical circuit part, and utilizes the electrodes included in the electrical circuit part of the unit semiconductor device While the direct mounting on the circuit board and the stacking can be easily and reliably achieved, the unit semiconductor device on the lower layer side is removed by removing the separation layer side of the unit semiconductor device on the lower layer side when stacking. In this state, the unit semiconductor device on the upper layer side is laminated without interposing the substrate. In addition, even if the semiconductor device is mounted on a circuit board, or even if it is located on the uppermost laminated layer and the back surface is exposed, it can be protected by being covered with the separation layer and the silicon wafer. If it is removed, joining with others can be made bulky. In addition, since at least the electrode on the anti-separation layer side of the electric circuit portion protrudes from the electric circuit portion, direct bonding with the circuit board and the unit semiconductor device has a gap between the surroundings of the bonding portion. This is preferable because it is possible to prevent or insulate the electrical circuit unit from other parts.

このような半導体装置は、シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に薄膜成長による電子回路を分離層側および反分離層側の電極を含み、少なくとも反分離層側の電極が表面に突出した電子回路を形成して単位半導体装置を得る工程と、この単位半導体装置の反分離層側の電極で回路基板にフェイスダウン接合する工程と、この回路基板にフェイスダウン接合した単位半導体装置を最下層として、下層側の単位半導体装置の分離層側を除去して露出させた回路層に上層側の単位半導体装置を反分離層側の電極でフェイスダウン接合することを1回以上行い、回路基板上に単位半導体装置を複数積層する工程と、を備えたことを他の特徴とする半導体装置の製造方法によって、電気回路部の多層薄膜構造化を簡易に図り提供することができる。   Such a semiconductor device includes a step of forming a separation layer on a silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and an electronic circuit formed by thin film growth on the separation layer and electrodes on the separation layer side and the anti-separation layer side. Forming a unit semiconductor device by forming an electronic circuit in which at least the electrode on the side of the anti-separation layer protrudes from the surface, and a step of face-down bonding to the circuit board with the electrode on the side of the anti-separation layer of the unit semiconductor device; The unit semiconductor device face-down bonded to this circuit board is used as the lowermost layer, and the separation layer side of the lower unit semiconductor device is removed to expose the upper unit semiconductor device on the anti-separation layer side electrode. A step of performing face-down bonding at least once, and a step of stacking a plurality of unit semiconductor devices on a circuit board. It can be provided achieving multi-layered film structure of easily.

フェイスダウン接合された単位半導体装置の露出背面が、分離層側が除去されている、さらなる構成では、他との電気的な接続や単位半導体装置を積層するのにそのまま実行でき好適である。   In the further structure in which the exposed back surface of the unit semiconductor device that is face-down bonded is removed from the separation layer side, it can be carried out as it is for electrical connection with other layers and stacking of the unit semiconductor devices.

この場合、最終に積層した単位半導体装置の分離層側を分離層の一部を残して除去する工程を備えた半導体装置の製造方法によれば、回路基板に最終に積層した最上層の単位半導体装置の背部の分離層側を除去して積層構造の半導体装置の余分な厚みをなくしながら、残した分離層の一部で最上層の単位半導体装置の電気回路部の背部を機械的、電気的に保護することができる。   In this case, according to the method for manufacturing a semiconductor device including the step of removing the separation layer side of the unit semiconductor device finally stacked, leaving a part of the separation layer, the uppermost unit semiconductor layer finally stacked on the circuit board While removing the separation layer side of the back of the device to eliminate the excessive thickness of the semiconductor device having the stacked structure, the back of the electrical circuit portion of the uppermost unit semiconductor device is mechanically and electrically connected to a part of the remaining separation layer. Can be protected.

本発明のそれ以上の特徴および作用は、以下に続く詳細な説明および図面の記載から明らかになる。本発明の各特徴は可能な限りにおいてそれ単独で、あるいは種々な組み合わせで複合して用いることができる。   Further features and actions of the present invention will become apparent from the detailed description and drawings that follow. Each feature of the present invention can be used alone or in combination in various combinations as much as possible.

本発明の1つの特徴の半導体装置とその製造方法によれば、電気回路部がシリコンウエハー上での金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による多層薄膜構造をなしたかさ低いものとなり、しかも、単位半導体装置としてシリコンウエハー部にて機械的、電気的な安全を図って取り扱い、ダウンフェースでも電極間の直接の接合を伴い回路基板に容易かつ確実に実装や積層した各種半導体装置が得られる。   According to the semiconductor device and its manufacturing method of one aspect of the present invention, the electric circuit portion has a multi-layered thin film structure formed by a metal / silicon crystal thin film growth method on a silicon wafer, and the unit semiconductor As a device, various semiconductor devices can be obtained which are handled and secured on a silicon wafer portion with mechanical and electrical safety, and which are easily and surely mounted and stacked on a circuit board with direct bonding between electrodes even at the down face.

特に、回路基板への積層状態では下層側となる単位半導体装置の分離層側が除去されて電気回路部単体の状態となるので、従来に比し大幅にかさ低いものとなるので、高性能化、高機能化する携帯電話やメモリカードの一層の小型化ができる。   In particular, in the stacked state on the circuit board, the separation layer side of the unit semiconductor device which is the lower layer side is removed and it becomes a state of the electric circuit unit alone, so it becomes significantly lower than before, so high performance, Mobile phones and memory cards with higher functionality can be further miniaturized.

また、実装し、あるいは積層して単位半導体装置の背面が露出したままでも、分離層、シリコンウエハーの被覆状態をたもっていることにより、機械的にも電気的に保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。製造方法によれば、さらに、電気回路部の多層薄膜構造化を簡易に図り低コストで提供できる。   In addition, even if the back surface of the unit semiconductor device is exposed after mounting or stacking, it is mechanically and electrically protected by removing the separation layer and the silicon wafer, so that it can be removed. Bonding with others can be done low. According to the manufacturing method, a multilayer thin film structure of the electric circuit portion can be easily achieved and provided at a low cost.

本発明の別の特徴の半導体装置とその製造方法によれば、特に、かさ低い多層薄膜構造の電気回路部を持った単位半導体装置が、その電気回路部の反分離層側にある電極を利用したフェイスダウンでの直接接合を伴ない回路基板に簡単かつかさ低く実装し、電気回路部の背部はシリコンウエハーおよび分離層によって機械的、電気的に保護できるものとして安価に提供することができる。   According to another aspect of the present invention, a semiconductor device and a manufacturing method thereof, in particular, a unit semiconductor device having an electric circuit portion having a bulky thin film structure uses an electrode on the side opposite to the electric circuit portion. It can be mounted on a circuit board with direct face-down direct bonding, and can be provided inexpensively as it can be protected mechanically and electrically by a silicon wafer and a separation layer.

単位半導体装置の電気回路部に有した少なくとも反分離層側の電極が表面から突出していると、回路基板や単位半導体装置どうしが、接合部まわりの相互間にギャップを有した直接接合状態を得て、電気回路部の他との接触防止や絶縁が図れて、接合が失敗無く簡単に行える。   If at least the electrode on the anti-separation layer side of the electric circuit portion of the unit semiconductor device protrudes from the surface, the circuit board and the unit semiconductor devices obtain a direct bonding state with a gap between the bonding portions. Therefore, it is possible to prevent contact and insulation with the rest of the electric circuit section, and to easily perform the joining without failure.

単位半導体装置を回路基板にフェイスダウンで実装し、積層するのに、回路基板にフェイスダウン接合された単位半導体装置を最下層として、下層側の単位半導体装置の分離層側が除去された電気回路部露出面に上層側の単位半導体装置がフェイスダウン接合することを繰り返した構成にて、回路基板上に単位半導体装置を2つ以上の必要な数だけかさ低く積層することができる。   An electrical circuit unit in which a unit semiconductor device is mounted face-down on a circuit board and stacked, and the unit semiconductor device face-down bonded to the circuit board is used as a lowermost layer, and the separation layer side of the lower unit semiconductor device is removed With a configuration in which the upper-layer unit semiconductor device is repeatedly face-down bonded to the exposed surface, two or more unit semiconductor devices can be stacked as low as necessary on the circuit board.

この場合、最終に積層した単位半導体装置の分離層側を分離層の一部を残して除去すると、積層構造の半導体装置の余分な厚みをなくしながら、残した分離層の一部で最上層の単位半導体装置の電気回路部の背部を機械的、電気的に保護することができる。   In this case, if the separation layer side of the finally stacked unit semiconductor device is removed leaving a part of the separation layer, the excess thickness of the semiconductor device having the stacked structure is eliminated, and the remaining part of the separation layer is the uppermost layer. The back part of the electric circuit part of the unit semiconductor device can be protected mechanically and electrically.

以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置とその製造方法につき、図を参照しながら詳細に説明し、本発明の理解に供する。なお、以下に示す実施の形態は本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。   Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings for understanding of the present invention. The following embodiments are specific examples of the present invention and do not limit the technical scope of the present invention.

本実施の形態の半導体装置は、図5(b)に示し、図6(a)で取り扱われているような単体の半導体装置1、図6(b)に示すような回路基板5に単位半導体装置1を実装した半導体装置11、図1に示すような回路基板5に複数の単位半導体装置1を積層した半導体装置21の各場合を示している。これらが得られる製造工程から見ると、図5(b)、図6(a)に示す半導体装置1は金属・シリコン結晶の薄膜成長工程にて得られる一次半導体装置であり、図6(b)に示す半導体装置11は一次半導体装置を単位半導体装置1として回路基板5に実装する工程で得られる二次半導体装置であり、図1に示す半導体装置21は二次半導体装置である半導体装置11の単位半導体装置1に他の単位半導体装置1を積層して得られる三次半導体装置、の関係にあるといえる。   The semiconductor device according to the present embodiment is shown in FIG. 5B, and is a single semiconductor device 1 as handled in FIG. 6A, and a circuit board 5 as shown in FIG. Each case shows a semiconductor device 11 on which the device 1 is mounted and a semiconductor device 21 in which a plurality of unit semiconductor devices 1 are stacked on a circuit board 5 as shown in FIG. From the viewpoint of the manufacturing process in which these are obtained, the semiconductor device 1 shown in FIGS. 5B and 6A is a primary semiconductor device obtained in a thin film growth process of a metal / silicon crystal, and FIG. The semiconductor device 11 shown in FIG. 1 is a secondary semiconductor device obtained in the process of mounting the primary semiconductor device as the unit semiconductor device 1 on the circuit board 5, and the semiconductor device 21 shown in FIG. 1 is a secondary semiconductor device of the semiconductor device 11. It can be said that there is a relationship with a tertiary semiconductor device obtained by stacking another unit semiconductor device 1 on the unit semiconductor device 1.

図5(b)、図6(a)に示す単位半導体装置1は、シリコンウエハー7上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部2を設けたもので、図2〜図5に示す工程によって製造される。図2(a)の工程では、ベース部としてのシリコンウエハー7の上に分離層8を形成している。分離層8を形成する方法は、特許文献2に開示されているようなSOI(シリコン オン インシュレータ)技術によるのが一般的である。しかし、これに限られることはない。形成する分離層8は事後の分離を容易にするためにシリコンウエハー7の陽極化成により、多孔質構造として、脆弱性を高めている。図2(b)の工程では、分離層8の上にスパッタ(SPUTTER)法を用いて金属の薄膜成長を図って電極3を形成している。この電極3の金属としては本実施の形態の場合、銅を用いた。   The unit semiconductor device 1 shown in FIGS. 5 (b) and 6 (a) has an electric circuit formed on a silicon wafer 7 by a thin film growth of a metal / silicon crystal through a separation layer 8 for mutual insulation and post-separation. A portion 2 is provided, which is manufactured by the steps shown in FIGS. In the process of FIG. 2A, the separation layer 8 is formed on the silicon wafer 7 as the base portion. A method of forming the separation layer 8 is generally based on SOI (silicon on insulator) technology as disclosed in Patent Document 2. However, it is not limited to this. The separation layer 8 to be formed is highly brittle as a porous structure by anodizing the silicon wafer 7 in order to facilitate subsequent separation. In the step of FIG. 2B, the electrode 3 is formed on the separation layer 8 by sputtering a metal thin film using a sputter (SPUTTER) method. In the case of the present embodiment, copper was used as the metal of the electrode 3.

ここでのスパッタリングには、図9に示すようなスパッタ装置を用いて行った。これにつき説明すると、反応室30にそのガス導入口31からArガスを、5SCCM流してその一部をガス排気口32を通じ排気しながら、反応室30内の真空度を0.7Paに保った状態として、下部開口上に絶縁リング33を介して設置され冷却路36を有した電極34に、下部開口を通じ外部の直流電源35から1000Wの高周波を印加し、反応室30内に上部の対向電極38との間でプラズマを発生させる。プラズマ中のArガスが電極34に照射されてその上の銅のターゲット37がスパッタされる。このスパッタによって対向電極38上のシリコンウエハー7の表面の分離層8に銅のスパッタ粒子が堆積し薄膜成長する。スパッタ時間を10分間程度として図2(b)に示すような1μm程度の厚みの電極3を形成する。   Sputtering here was performed using a sputtering apparatus as shown in FIG. Explaining this, a state in which the degree of vacuum in the reaction chamber 30 is maintained at 0.7 Pa while Ar gas is supplied to the reaction chamber 30 from the gas inlet 31 through 5 SCCM and a part thereof is exhausted through the gas exhaust port 32. As described above, a high frequency of 1000 W is applied from the external DC power source 35 through the lower opening to the electrode 34 that is installed on the lower opening through the insulating ring 33 and has the cooling path 36, and the upper counter electrode 38 in the reaction chamber 30. Plasma is generated between them. Ar gas in the plasma is irradiated onto the electrode 34 and the copper target 37 thereon is sputtered. By this sputtering, sputtered copper particles are deposited on the separation layer 8 on the surface of the silicon wafer 7 on the counter electrode 38 to grow a thin film. The electrode 3 having a thickness of about 1 μm as shown in FIG. 2B is formed with a sputtering time of about 10 minutes.

図2(c)の工程では、分離層8上にスパッタ法にて均一に形成した電極3につき、図に示すような所定のパターンにするため、フォトリソグラフィー法(レジスト塗布する工程と、塗布したレジスト層に露光マスクを介して露光した後、現像により露光部分を除去する)によりエッチングする。このような工程でその時々に必要な分離層8側の電極や電気回路の形状を作り出す。   In the step of FIG. 2C, the electrode 3 uniformly formed on the separation layer 8 by the sputtering method is applied with a photolithography method (resist coating step and coating) in order to obtain a predetermined pattern as shown in the drawing. After the resist layer is exposed through an exposure mask, the exposed portion is removed by development). By such a process, the shape of the electrode and the electric circuit on the side of the separation layer 8 necessary at that time is created.

ここでのエッチングには、図10に概略を示すエッチング装置を用いた。これにつき説明すると、反応室40内にそのガス導入口41から、SiCl2ガスを25SCCM、Cl2ガスを40SCCM流して、その一部をガス排気口42を通じ排気しながら、反応室40内の真空度を4Paに保った状態で、下部開口上に絶縁リング43を介して設置され200℃以下に昇温を抑える冷却路47を有した高周波電極44に、下部開口を通じ外部の高周波電源46から400Wの高周波を印加し、反応室40内に上部の対向電極45との間でプラズマを発生させる。プラズマが発生した状態で電極3が15分処理される。プラズマにさらされた銅膜3の面上には、プラズマ中に存在する塩素イオンが照射されエッチングされ図2(c)に示すような所定のパターンとなる。 For the etching here, an etching apparatus schematically shown in FIG. 10 was used. To illustrate per thereto, from the gas inlet 41 into the reaction chamber 40, 25 SCCM of SiCl 2 gas, flowing 40SCCM Cl 2 gas, while a part was evacuated through the gas outlet 42, a vacuum in the reaction chamber 40 With the temperature maintained at 4 Pa, the high-frequency electrode 44 having a cooling path 47 that is installed on the lower opening via the insulating ring 43 and suppresses the temperature rise to 200 ° C. or less is connected to 400 W from the external high-frequency power source 46 through the lower opening. To generate plasma between the upper counter electrode 45 and the reaction chamber 40. The electrode 3 is processed for 15 minutes in a state where plasma is generated. On the surface of the copper film 3 exposed to plasma, chlorine ions existing in the plasma are irradiated and etched to form a predetermined pattern as shown in FIG.

図3(a)の工程では、図2(c)でパターン化された電極3を担持した分離層8の上に、CVD法を用いてシリコン結晶の薄膜成長による多結晶シリコン層9を形成する。ここで、CVD法とは、減圧中に反応ガスを導入し、加熱して反応ガスを熱分解して膜を形成する。その膜形成条件としては、SiH4ガスを用いて加熱温度600℃、圧力200Paで処理する。 In the step of FIG. 3A, a polycrystalline silicon layer 9 is formed on the separation layer 8 carrying the electrode 3 patterned in FIG. 2C by CVD using a thin film growth of a silicon crystal. . Here, the CVD method is a method in which a reaction gas is introduced during decompression and heated to thermally decompose the reaction gas to form a film. As the film forming conditions, SiH 4 gas is used and the heating temperature is 600 ° C. and the pressure is 200 Pa.

図3(b)の工程では、多結晶シリコン層9をレーザーアニール法によりアニール処理し、単結晶シリコン層9aに変化させる。レーザーはエキシマレーザー(XeCl)を用い、200Wの出力でアニール処理を行った。   In the step of FIG. 3B, the polycrystalline silicon layer 9 is annealed by a laser annealing method to be changed to a single crystalline silicon layer 9a. An excimer laser (XeCl) was used as the laser, and annealing treatment was performed at an output of 200 W.

図3(c)の工程では、単結晶シリコン層9aに、既述したフォトリソグラフィ法やイオン注入法などのプロセスを用い、トランジスタや電気配線などを薄膜成長により作り、電気回路層2aを形成する。フォトリソグラフィ法でのエッチングには、既述した図10に示すエッチング装置を用いて行う。しかし、単結晶シリコン層9aの場合は、C48ガスをSCCM、SF6ガスを100SCCM流し、真空度を0.5Pa、高周波電力を400W、加熱はしない条件にてエッチング処理を行う。 In the step of FIG. 3 (c), a process such as the photolithography method or the ion implantation method described above is used for the single crystal silicon layer 9a, and a transistor, an electric wiring, or the like is formed by thin film growth to form the electric circuit layer 2a. . Etching by the photolithography method is performed using the etching apparatus shown in FIG. However, in the case of single-crystal silicon layer 9a, C 4 F 8 gas flow 100 SCCM SCCM, the SF 6 gas is performed 0.5 Pa, an RF power 400W, an etching treatment under the conditions are not heated vacuum.

図4(a)の工程では、図2(b)(c)の工程と同じ方法により、銅膜3aを薄膜成長により形成して電極や配線のパターンを形成する。   In the step of FIG. 4A, the copper film 3a is formed by thin film growth by the same method as the steps of FIGS. 2B and 2C to form electrodes and wiring patterns.

図4(b)の工程では、単位半導体装置1内部の電気回路を薄膜成長により積層するために、図4(a)の工程で単結晶シリコン化および胴膜3aがパターニングされた薄膜の上に、図3(a)と同じ熱CVD法で、多結晶シリコン層9bを形成する。   In the process of FIG. 4B, in order to stack the electric circuit inside the unit semiconductor device 1 by thin film growth, the single crystal siliconization and the body film 3a are patterned on the thin film patterned in the process of FIG. The polycrystalline silicon layer 9b is formed by the same thermal CVD method as in FIG.

図4(c)の工程では、積層された多結晶シリコン層9bを図3(b)の工程と同じく単結晶化し、図3(c)の工程と同じくトランジスタや配線などの電気回路層2aを金属・シリコン結晶の薄膜成長によって形成する。   In the step of FIG. 4C, the stacked polycrystalline silicon layer 9b is single-crystallized in the same manner as in the step of FIG. 3B, and the electric circuit layer 2a such as a transistor or a wiring is formed in the same manner as in the step of FIG. It is formed by thin film growth of metal / silicon crystals.

以上の結果、図4(c)に示すようにシリコンウエハー7の上の分離層8の表面に2段の電気回路層2a、2aが形成される。   As a result, as shown in FIG. 4C, two-stage electric circuit layers 2a and 2a are formed on the surface of the separation layer 8 on the silicon wafer 7.

さらに、図5(a)の工程では、図4(b)、図4(c)の工程を複数回繰り返し、電気回路層2aを所定数まで多層形成した単位半導体装置1とする。   Further, in the step of FIG. 5A, the steps of FIG. 4B and FIG. 4C are repeated a plurality of times to obtain the unit semiconductor device 1 in which the electric circuit layer 2a is formed in multiple layers up to a predetermined number.

最後に、図5(b)に示す工程では、既述したスパッタ法やリソグラフィ法を用いて、アルミや銅などからなる電極4を最上層の電気回路層2aの表面に所定量突出するよう金属の薄膜成長によって形成した単位半導体装置1とする。電極4は金属メッキ法により表面にニッケルや金の層を持ったものとすることもできる。   Finally, in the step shown in FIG. 5B, a metal is used to project a predetermined amount of the electrode 4 made of aluminum, copper, or the like on the surface of the uppermost electric circuit layer 2a by using the above-described sputtering method or lithography method. The unit semiconductor device 1 is formed by thin film growth. The electrode 4 may have a nickel or gold layer on the surface by a metal plating method.

このようにして、単位半導体装置1は電気回路部2の多層薄膜構造化を簡易に図ってかさ低く、歩留まりもよく、低コストで提供できる。また、このような単位半導体装置1は、シリコンウエハー7上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部2を設けたものとなる。ここに、シリコンウエハー7はその上の分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による電気回路部2を形成して単位半導体装置1を製造するための基板であった上に、形成している電気回路部2を電気的、機械的に安全に取り扱う基板として働いて、電気回路部2を持った単位半導体装置1の製造はもとより、製造後の単位半導体装置1単位での、図6(b)に示すような回路基板5へのダウンフェースでの電極4、6間、電極4、3間の直接の接合を伴う実装や積層が確実に達成されるようにしながら、図1、図8(b)(c)に示すような積層状態では下層側となる単位半導体装置1の分離層側が除去されていることにより下層側の単位半導体装置1を電気回路部2単体の状態として上層側の単位半導体装置1をインターボーダ用の回路基板の介在なく積層した積層構造が得られることになる。また、単位半導体装置1が回路基板5に実装されただけか、積層した最上層に位置されるかで、背面が露出したままとなっても、分離層8やシリコンウエハー7が被覆した状態にしておくことで、他との電気的な接合を図るまで保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。   In this way, the unit semiconductor device 1 can be provided in a low-cost, low-yield, low-yield structure with a simple multilayered thin-film structure of the electric circuit section 2. In addition, such a unit semiconductor device 1 is provided with an electric circuit section 2 by thin film growth of a metal / silicon crystal on a silicon wafer 7 via a separation layer 8 for mutual insulation and post-separation. . Here, the silicon wafer 7 is a substrate for manufacturing the unit semiconductor device 1 by forming the electric circuit portion 2 by the metal / silicon crystal thin film growth technique through the separation layer 8 on the silicon wafer 7. The electric circuit unit 2 is used as a substrate for safely and electrically handling the electric circuit unit 2, and the unit semiconductor device 1 having the electric circuit unit 2 is manufactured as well as the unit semiconductor device 1 unit after manufacturing. While ensuring that the mounting and lamination with direct bonding between the electrodes 4 and 6 and the electrodes 4 and 3 in the down face to the circuit board 5 as shown in FIG. In the stacked state as shown in FIGS. 8B and 8C, the unit semiconductor device 1 on the lower layer side is removed so that the unit semiconductor device 1 on the lower layer side is in the state of the electric circuit unit 2 alone. Unit semiconductor device 1 on the side Layered structure interposed without lamination of the circuit board for Da will be obtained. Moreover, even if the unit semiconductor device 1 is only mounted on the circuit board 5 or positioned on the uppermost stacked layer, the separation layer 8 or the silicon wafer 7 is covered even if the back surface remains exposed. By doing so, it is protected until electrical connection with others is achieved, and if it is removed, the connection with others can be made bulky.

以上から、電気回路部2がシリコンウエハー7上での金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による多層薄膜構造をなしたかさ低いものとなり、しかも、単位半導体装置1としてシリコンウエハー7部にて機械的、電気的な安全を図って取り扱い、ダウンフェースでも電極4、6、電極4、3間の直接の接合を伴い回路基板5に容易かつ確実に実装や積層した各種半導体装置11、21が得られる。   From the above, the electric circuit unit 2 has a low-profile multi-layered thin film structure formed by a metal / silicon crystal thin film growth method on the silicon wafer 7, and the unit semiconductor device 1 is mechanically coupled to the silicon wafer 7 unit. Various semiconductor devices 11 and 21 that are handled and stacked on the circuit board 5 easily and reliably with direct bonding between the electrodes 4 and 6 and the electrodes 4 and 3 even in the down face can be obtained.

特に、回路基板5への積層状態では図1、図8(b)(c)に見られるように下層側となる単位半導体装置1のそれぞれは、分離層8側が除去されて電気回路部2単体の状態となるので、従来に比し大幅にかさ低いものとなるので、高性能化、高機能化する携帯電話やメモリカードの一層の小型化ができる。   In particular, in the stacked state on the circuit board 5, as shown in FIGS. 1, 8B and 8C, each of the unit semiconductor devices 1 on the lower layer side has the separation layer 8 side removed, and the electric circuit unit 2 alone Therefore, the cellular phone and memory card with higher performance and higher functionality can be further miniaturized.

また、実装し、あるいは積層して単位半導体装置1の背面が露出したままでも、分離層8やシリコンウエハー7による被覆状態を保っておくことにより、機械的にも電気的に保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。   Moreover, even if the back surface of the unit semiconductor device 1 is exposed after being mounted or stacked, by keeping the covering state with the separation layer 8 or the silicon wafer 7, it is mechanically and electrically protected, If it is removed, bonding with others can be made bulky.

特に、電極4が最表層の電気回路層2aから、つまり電気回路部2から突出した外部電極となっていることにより、他との電気的接合が既述のように直接図れる。具体的には、回路基板5や下層単位半導体装置1との直接の接合が、相互の電極4、6間、電極4、3間にて接合部まわりの相互間にギャップGを有して達成され、電気回路部2の他との接触防止や絶縁が図れて好的である。接合部まわりは必要に応じて絶縁樹脂によって封止するのが好適である。   In particular, since the electrode 4 is an external electrode protruding from the outermost electric circuit layer 2a, that is, from the electric circuit portion 2, electrical connection with the other can be achieved directly as described above. Specifically, direct bonding with the circuit board 5 and the lower layer unit semiconductor device 1 is achieved with the gap G between the electrodes 4 and 6 and between the electrodes 4 and 3 and around the bonding portion. Therefore, it is preferable to prevent contact and insulation with the rest of the electric circuit portion 2. It is preferable to seal the periphery of the joint with an insulating resin as necessary.

次に、単位半導体装置1を、携帯電話やメモリカードなどの製品の回路基板5上に実装した半導体装置11を製造する工程につき図6を参照して説明する。   Next, a process of manufacturing the semiconductor device 11 in which the unit semiconductor device 1 is mounted on a circuit board 5 of a product such as a mobile phone or a memory card will be described with reference to FIG.

まず、図6(a)の工程では、単位半導体装置1をそのシリコンウエハー7と分離層8とがなすベース部17にて図示しない実装ヘッドに有する実装ツール12により吸引穴13を通じ吸引して吸着、保持し、機械的、電気的な安全を確保して取り扱い、実装を行なう。一方、実装対象となる回路基板5は減圧炉10の中に置く。実装ツール12は吸着した単位半導体装置1を減圧炉10内の回路基板5に対し位置合わせして、相互の電極4、6を対向させ、鉛直方向に一定の距離を置いておく、この状態で減圧炉10内の空気を所定の圧力、例えば20Paになるまで排出する。次に、減圧炉10内に高周波電力13.5MHzを図示しない電極間に印加し、プラズマを発生させる。このときのプラズマのイオン照射により、電極4、6の表面に付着している汚染物や酸化膜などの金属間接合を阻害する物質を除去する。   First, in the process of FIG. 6A, the unit semiconductor device 1 is sucked and sucked through the suction hole 13 by the mounting tool 12 provided in the mounting head (not shown) at the base portion 17 formed by the silicon wafer 7 and the separation layer 8. , Hold, handle and mount with mechanical and electrical safety. On the other hand, the circuit board 5 to be mounted is placed in the decompression furnace 10. The mounting tool 12 positions the adsorbed unit semiconductor device 1 with respect to the circuit board 5 in the decompression furnace 10, makes the electrodes 4 and 6 face each other, and keeps a certain distance in the vertical direction. The air in the decompression furnace 10 is discharged until a predetermined pressure, for example, 20 Pa is reached. Next, high-frequency power 13.5 MHz is applied between the electrodes (not shown) in the vacuum furnace 10 to generate plasma. At this time, by plasma ion irradiation, contaminants adhering to the surfaces of the electrodes 4 and 6 and substances that inhibit intermetallic bonding such as oxide films are removed.

その後、電界と磁界の印加を止め、減圧炉10内に空気をリークし、通常の大気圧に戻した状態から1分以内に、実装ツール12を下降させて電極4、6どうしを接触させることにより、電極4、6を金属接合させてフェイスダウン実装を終え、図6(b)に示すような半導体装置11を得る。この金属間接合の際に、それを補助するためのエネルギーとして、加圧のほか、実装ツール12に超音波を与えたり、加熱することがある。   Thereafter, the application of the electric field and the magnetic field is stopped, the air leaks into the decompression furnace 10, and the mounting tool 12 is lowered to bring the electrodes 4 and 6 into contact with each other within 1 minute after returning to the normal atmospheric pressure. Thus, the electrodes 4 and 6 are metal-bonded to complete the face-down mounting, and the semiconductor device 11 as shown in FIG. 6B is obtained. In addition to pressurization, the mounting tool 12 may be given an ultrasonic wave or heated as energy for assisting the metal-to-metal bonding.

ここで、電極4、6間の金属接合は、銅と銅、金と金、アルミとアルミなどの同種の金属結合が望ましい。しかし、これに限られることはなく、アルミと金、銅と金などの異種金属結合とすることもできる。   Here, the metal bonding between the electrodes 4 and 6 is preferably the same type of metal bonding such as copper and copper, gold and gold, aluminum and aluminum. However, the present invention is not limited to this, and a dissimilar metal bond such as aluminum and gold or copper and gold can also be used.

以上のようにして、シリコンウエハー7上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部2を、前記分離層8側および反分離層8側の少なくとも反分離層8側に電極4を有して設けられた単位半導体装置1と、回路基板5との組合わせよりなり、単位半導体装置1が前記分離層8の側とは反対の側の電極4で回路基板5にフェイスダウン接合された半導体装置11を提供することができる。このような半導体装置11によれば、シリコンウエハー7上に分離層8を介し電気回路部2を形成した単位半導体装置1を、回路基板5に実装した半導体装置11とするのに、単位半導体装置1の電気回路部2をそれを形成するベース部17となったシリコンウエハー7側で既述のように機械的、電気的安全を図って取り扱い、電気回路部2の反分離層8側にある電極4を利用して、回路基板5に対し直接にフェイスダウン接合することができるし、実装後の単位半導体装置1の電気回路部2は、背部に電極3を有していて他との接合のために分離層側が除去されるまでシリコンウエハー7や分離層8によって機械的、電気的に保護することができる。   As described above, the electric circuit section 2 formed by metal / silicon crystal thin film growth is formed on the silicon wafer 7 via the separation layer 8 for mutual insulation and post-separation. 8 is a combination of a unit semiconductor device 1 provided with an electrode 4 on at least the anti-separation layer 8 side and a circuit board 5, and the unit semiconductor device 1 is opposite to the separation layer 8 side. A semiconductor device 11 face-down bonded to the circuit board 5 by the side electrode 4 can be provided. According to such a semiconductor device 11, the unit semiconductor device 1 in which the unit semiconductor device 1 in which the electric circuit portion 2 is formed on the silicon wafer 7 via the separation layer 8 is used as the semiconductor device 11 mounted on the circuit substrate 5. 1 is handled on the side of the silicon wafer 7 that forms the base portion 17 that forms the electrical circuit portion 2 with the mechanical and electrical safety as described above, and is on the side of the anti-separation layer 8 of the electrical circuit portion 2. The electrode 4 can be directly face-down bonded to the circuit board 5, and the electric circuit portion 2 of the unit semiconductor device 1 after mounting has the electrode 3 on the back and is bonded to the other. Therefore, the silicon wafer 7 and the separation layer 8 can be mechanically and electrically protected until the separation layer side is removed.

最後に、図6(b)に示す半導体装置11に対して、さらに単位半導体装置1を積層して実装し、図1、図8(b)(c)に示すような半導体装置21を製造する場合につき、図7、図8を参照しながら説明する。   Finally, the unit semiconductor device 1 is further stacked and mounted on the semiconductor device 11 shown in FIG. 6B, and the semiconductor device 21 shown in FIGS. 1, 8B, and 8C is manufactured. The case will be described with reference to FIGS.

図7(a)の工程では、回路基板5に実装された単位半導体装置1の分離層8側を除去する。つまり、単位半導体装置1の電気回路部2とベース部17とを、図7(b)に示すように分離層8の部分で分離する。具体的には、図7(a)に示すように分離層8に対してウォータージェットヘッド14により微少な研磨材を混合した液体15を側方からジェット噴射させて、分離層8を物理的に破壊する。これにより、ベース部17は分離層8の破壊を伴い図7(b)に示すように電気回路部2から分離され、除去される。このとき、電気回路部2の背面には分離層8の一部が残留している。つまり分離層残留部8aが付着したままになる。これは、そのまま放置すると電気回路部2の背面の保護層となるので、電気回路部2の背面で他との電気接合を図るまでは残したままにするのが好適である。   7A, the separation layer 8 side of the unit semiconductor device 1 mounted on the circuit board 5 is removed. That is, the electric circuit portion 2 and the base portion 17 of the unit semiconductor device 1 are separated at the portion of the separation layer 8 as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 7A, the separation layer 8 is physically jetted from the side by jetting a liquid 15 in which a minute abrasive is mixed with the water jet head 14 onto the separation layer 8. Destroy. As a result, the base portion 17 is separated from the electric circuit portion 2 and removed as shown in FIG. At this time, a part of the separation layer 8 remains on the back surface of the electric circuit portion 2. That is, the separation layer residual portion 8a remains attached. If this is left as it is, it becomes a protective layer on the back surface of the electric circuit portion 2, so that it is preferable to leave it on the back surface of the electric circuit portion 2 until electrical connection with the other is achieved.

本例では、次の単位半導体装置1を接合していく積層を図るためにそれを除去する。この除去は例えばドライエッチング法によって行う。ドライエッチングには図10のエッチング装置を用い、反応室40内にエッチングガス、例えばCF4ガスを導入し、プラズマを発生させ、分離層残留部8aにプラズマ中のフッ素系のラジカルによる化学反応により除去する。エッチングレートを適切に管理すれば、分離層残留部8aのみを除去し電気回路部2の電極3を図7(c)に示すように露出させられる。ここで、電極3は電気回路部2が薄膜成長によって形成される際に電気回路部2との電気的な接続がなされており、これも電気回路部2から突出した突出電極とされたものでもよい。 In this example, the unit semiconductor device 1 is removed in order to form a stack for joining. This removal is performed by, for example, a dry etching method. For the dry etching, the etching apparatus of FIG. 10 is used, an etching gas such as CF 4 gas is introduced into the reaction chamber 40, plasma is generated, and the separation layer remaining portion 8a is subjected to a chemical reaction by fluorine-based radicals in the plasma. Remove. If the etching rate is appropriately managed, only the separation layer residual portion 8a is removed, and the electrode 3 of the electric circuit portion 2 can be exposed as shown in FIG. 7C. Here, the electrode 3 is electrically connected to the electric circuit portion 2 when the electric circuit portion 2 is formed by thin film growth, and this is also a protruding electrode protruding from the electric circuit portion 2. Good.

次に、図8(a)の工程では、図6(a)の場合同様の減圧炉10において、回路基板5に実装され分離層8側が除去され電気回路部2単体となっている第1の単位半導体装置1に対して、第2の単位半導体装置1を積層、実装する。具体的には、第1の単位半導体装置1の電気回路部2の背面に露出している電極3に対して第2の単位半導体装置1の電極4を対向させ、図6(a)の場合と同様の操作にて付着異物や酸化膜などを除去してから、電極4、3間を金属接合させることにより実装を終え、図1、図8(b)に示すように第2の半導体装置1の分離層8側を除去し、分離層残留部8aを除去し、第2の半導体装置1の電気回路部2の背面、特に電極3を露出させる。   Next, in the process of FIG. 8A, in the same pressure reduction furnace 10 as in FIG. 6A, the first electric circuit unit 2 is mounted on the circuit board 5 and the separation layer 8 side is removed to form the first electric circuit unit 2. The second unit semiconductor device 1 is stacked and mounted on the unit semiconductor device 1. Specifically, in the case of FIG. 6A, the electrode 4 of the second unit semiconductor device 1 is opposed to the electrode 3 exposed on the back surface of the electric circuit section 2 of the first unit semiconductor device 1. After removing the adhering foreign matter and oxide film by the same operation as in Fig. 1, the mounting is finished by metal bonding between the electrodes 4 and 3, and the second semiconductor device as shown in Figs. The first separation layer 8 side is removed, the separation layer remaining portion 8a is removed, and the back surface of the electric circuit portion 2 of the second semiconductor device 1, particularly the electrode 3 is exposed.

以上のような積層操作を繰り返せば、図8(c)に例示するように、回路基板5上に必要数、予定数の単位半導体装置1を積層した半導体装置21が得られる。   By repeating the stacking operation as described above, as illustrated in FIG. 8C, the semiconductor device 21 in which the required number and the predetermined number of unit semiconductor devices 1 are stacked on the circuit board 5 is obtained.

以上のようにして、シリコンウエハー7上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部2を、前記分離層8側および反分離層側に有した電極3、4の少なくとも反分離層側の電極4が電気回路部2から突出するようにして、設けられた2つ以上の単位半導体装置1と、回路基板5と、からなり、単位半導体装置1の1つが前記分離層8の側とは反対の側の電極4で回路基板5にフェイスダウン接合され、この回路基板5にフェイスダウン接合された単位半導体装置1を最下層として、下層側の単位半導体装置1の分離層8側が除去された電気回路部2露出面に上層側の単位半導体装置1がフェイスダウン接合され、回路基板5上に単位半導体装置1が複数積層された積層構造の半導体装置21を提供することができる。   As described above, the electric circuit section 2 formed by metal / silicon crystal thin film growth is formed on the silicon wafer 7 via the separation layer 8 for mutual insulation and post-separation. 2 or more unit semiconductor devices 1 provided so that at least the electrode 4 on the side opposite to the separation layer of the electrodes 3 and 4 provided on the side protrudes from the electric circuit portion 2, and a circuit board 5, One of the unit semiconductor devices 1 is face-down bonded to the circuit board 5 with the electrode 4 on the side opposite to the separation layer 8 side, and the unit semiconductor device 1 face-down bonded to the circuit board 5 is used as the lowermost layer. A stack in which a plurality of unit semiconductor devices 1 are stacked on a circuit board 5 by face-down bonding the upper layer unit semiconductor device 1 to the exposed surface of the electric circuit portion 2 from which the separation layer 8 side of the lower unit semiconductor device 1 is removed. Structure semiconductor It is possible to provide a location 21.

このような半導体装置21によれば、各単位半導体装置1においてシリコンウエハー7は、その上の分離層8を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長手法による電気回路部2を形成して単位半導体装置1を製造するための基板、ベース部17、および単位半導体装置1に形している電気回路部2を電気的、機械的に安全に取り扱う基板、ベース部17として働き、電気回路部2を持った単位半導体装置1の製造、およびこの単位半導体装置1の電気回路部2に有する電極4、6間での金属接合を伴なう回路基板5への直接の実装や電極4、3間の金属接合を伴なう積層を容易かつ確実に達成されるようにしながら、積層時に下層側となる単位半導体装置1の分離層8側を除去することで下層側の単位半導体装置1を電気回路部2単体の状態として上層側の単位半導体装置1をインターポーザ用の回路基板の介在なく積層した積層構造となる。また、単位半導体装置1が回路基板5に実装しただけで、また積層した最上層に位置して、背面が露出したままとなっても、分離層8やシリコンウエハー7が被覆したままの状態にしておくと保護されるし、除去すれば他との接合がかさ低く行える。具体例を挙げると、電気回路部2単体となった1つの単位半導体装置1の厚みは電気回路部2の電気回路層2aの積層数によって異なるものの、本例の場合0.01mmとなり、図8(c)に示す4段の積層構造であっても、その積層部の厚みはm0.04mmである。しかも、電気回路部2の少なくとも反分離層8側の電極3が電気回路部2から突出していることにより、前記回路基板5や単位半導体装置1との電極4、6間、電極4、3間での直接の接合が、接合部まわりの相互間にギャップGを有して達成され、電気回路部の他との接触防止や絶縁が図れて好的である。   According to such a semiconductor device 21, in each unit semiconductor device 1, the silicon wafer 7 forms the electric circuit portion 2 by the metal / silicon crystal thin film growth method via the separation layer 8 thereabove to form the unit semiconductor device. 1, the base part 17, and the electric circuit part 2 formed in the unit semiconductor device 1, which serves as an electric and mechanically safe substrate and base part 17, and has the electric circuit part 2 The manufacturing of the unit semiconductor device 1 and the direct mounting on the circuit board 5 with the metal bonding between the electrodes 4 and 6 of the electric circuit section 2 of the unit semiconductor device 1 and the metal between the electrodes 4 and 3 While making it possible to easily and reliably achieve lamination with bonding, the unit semiconductor device 1 on the lower layer side is removed from the electric circuit portion 2 by removing the separation layer 8 side of the unit semiconductor device 1 that is on the lower layer side during lamination. Stand alone and The unit semiconductor device 1 of the upper layer becomes a layered structure interposed without lamination of the circuit board for interposer Te. In addition, even when the unit semiconductor device 1 is mounted on the circuit board 5 and is located on the uppermost layer that is stacked, the separation layer 8 and the silicon wafer 7 remain covered even if the back surface is exposed. If you remove it, it will be protected. To give a specific example, the thickness of one unit semiconductor device 1 that is a single electric circuit unit 2 varies depending on the number of electric circuit layers 2a of the electric circuit unit 2, but is 0.01 mm in this example. Even in the four-stage laminated structure shown in (c), the thickness of the laminated part is m0.04 mm. Moreover, since at least the electrode 3 on the anti-separation layer 8 side of the electric circuit portion 2 protrudes from the electric circuit portion 2, the electrodes 4 and 6 between the circuit substrate 5 and the unit semiconductor device 1, and between the electrodes 4 and 3. In this case, the direct bonding is achieved with the gap G between the joints, and it is preferable to prevent contact and insulation with the rest of the electric circuit part.

なお、銅膜3のスパッタ法で形成した膜形成条件は、一例であり、特に限定されるものではない。銅膜3はスパッタ法で形成したが、これに代えてCVD法で形成することもできる。   In addition, the film formation conditions formed by the sputtering method of the copper film 3 are an example, and are not specifically limited. Although the copper film 3 is formed by the sputtering method, it can be formed by the CVD method instead.

また、図10で説明した銅膜3のエッチング条件は、一例であり、特に限定されるものでない。   Moreover, the etching conditions of the copper film 3 demonstrated in FIG. 10 are examples, and are not specifically limited.

さらに、多結晶シリコン層9を形成するためにCVD法を用いた場合の条件を既述したが、一例であり、限定されるものではない。   Furthermore, the conditions for using the CVD method to form the polycrystalline silicon layer 9 have been described above, but this is merely an example and is not limited.

また、図3(c)の説明で既述した単結晶シリコン層9aのエッチング条件は、一例であり、特に限定されるものではない。   Further, the etching conditions for the single crystal silicon layer 9a already described in the description of FIG. 3C are merely examples, and are not particularly limited.

本発明は電気回路部を持った単位半導体装置、これを回路基板に実装し、また積層した半導体装置に実用して、そのかさを低くし、高性能化、多機能化する携帯電話やメモリカードの一層の薄型化に貢献することができ、一例として1/25程度となる。   The present invention relates to a unit semiconductor device having an electric circuit part, a cell phone and a memory card that are mounted on a circuit board and are practically used as a stacked semiconductor device to reduce the bulk, increase performance, and increase functionality. The thickness can be reduced to about 1/25 as an example.

本発明の実施の形態に係る積層タイプの半導体装置の1つの例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one example of the lamination type semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 図1の半導体装置で積層する単位半導体装置の製造工程の第1段階を(a)〜(c)に分けて示す工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating a first stage of a manufacturing process of a unit semiconductor device stacked in the semiconductor device of FIG. 1 divided into (a) to (c). 単位半導体装置の図2に続く製造工程の第2段階を(a)〜(c)に分けて示す工程図である。FIG. 3 is a process diagram showing a second stage of the manufacturing process of the unit semiconductor device subsequent to FIG. 2 divided into (a) to (c). 単位半導体装置の図3に続く製造工程の第3段階を(a)〜(c)に分けて示す工程図である。FIG. 11 is a process diagram illustrating a third stage of the manufacturing process subsequent to FIG. 3 of the unit semiconductor device, which is divided into (a) to (c). 単位半導体装置の図4に続く製造工程の第4段階を(a)(b)に分けて示す工程図である。FIG. 5A is a process diagram showing a fourth stage of the manufacturing process subsequent to FIG. 4 of the unit semiconductor device, which is divided into (a) and (b). 図5(b)のように製造された単位半導体装置を回路基板に実装した状態の半導体装置を製造する製造工程の第1段階を(a)(b)に分けて示す工程図である。FIG. 6A is a process diagram showing a first stage of a manufacturing process for manufacturing a semiconductor device in a state where the unit semiconductor device manufactured as shown in FIG. 5B is mounted on a circuit board, divided into (a) and (b). 図6に続く半導体装置の製造工程の後段を(a)〜(c)に分けて示す工程図である。FIG. 7 is a process diagram illustrating the latter stage of the semiconductor device manufacturing process following FIG. 6 by dividing the process into (a) to (c). 図1のような積層タイプの半導体装置の図6、図7の工程に続く製造工程を(a)〜(c)に分けて示す工程図である。FIG. 8 is a process diagram illustrating a manufacturing process subsequent to the processes of FIGS. 6 and 7 of the stacked type semiconductor device as illustrated in FIG. 1 in (a) to (c). 本発明の半導体装置の製造に用いるスパッタ装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the sputtering device used for manufacture of the semiconductor device of this invention. 本発明の半導体装置の製造に用いるエッチング装置の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the etching apparatus used for manufacture of the semiconductor device of this invention. 従来の積層タイプの半導体装置例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional lamination type semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

1、11、21 半導体装置
2 電気回路部
3、4、6 電極
5 回路基板
7 シリコンウエハー
8 分離層
9 多結晶シリコン層
9a 単結晶シリコン層
12 実装ツール
13 吸引穴
14 ウォータージェットヘッド
15 研磨材混入の水
17 ベース部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11, 21 Semiconductor device 2 Electric circuit part 3, 4, 6 Electrode 5 Circuit board 7 Silicon wafer 8 Separation layer 9 Polycrystalline silicon layer 9a Monocrystalline silicon layer 12 Mounting tool 13 Suction hole 14 Water jet head 15 Abrasive material mixture No water 17 base part

Claims (10)

シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を設けたことを特徴とする半導体装置。 A semiconductor device comprising an electric circuit portion formed by thin film growth of a metal / silicon crystal on a silicon wafer through a separation layer for mutual insulation and post-separation. シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を、前記分離層側および反分離層側の少なくとも反分離層側に電極を有して設けられた単位半導体装置と、回路基板との組合わせよりなり、単位半導体装置が前記分離層の側とは反対の側の電極で回路基板にフェイスダウン接合されていることを特徴とする半導体装置。 On the silicon wafer, through an isolation layer for mutual insulation and post-separation, an electric circuit part by metal / silicon crystal thin film growth is provided with electrodes on at least the anti-separation layer side of the isolation layer side and the anti-separation layer side. The unit semiconductor device comprises a combination of a unit semiconductor device provided and a circuit board, and the unit semiconductor device is face-down bonded to the circuit board with an electrode on the side opposite to the separation layer side. Semiconductor device. シリコンウエハー上に、相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を介し、金属・シリコン結晶の薄膜成長による電気回路部を、前記分離層側および反分離層側に有した電極の少なくとも反分離層側の電極が電気回路部から突出するようにして、設けられた2つ以上の単位半導体装置と、回路基板との組合せよりなり、単位半導体装置の1つが前記分離層の側とは反対の側の電極で回路基板にフェイスダウン接合され、この回路基板にフェイスダウン接合された単位半導体装置を最下層として、下層側の単位半導体装置の分離層側が除去された電気回路部露出面に上層側の単位半導体装置がフェイスダウン接合され、回路基板上に単位半導体装置が複数積層されていることを特徴とする半導体装置。 At least an anti-separation layer of an electrode having an electric circuit portion on the silicon layer and an anti-separation layer side by means of a thin film growth of a metal / silicon crystal through a separation layer for mutual insulation and post-separation A combination of two or more unit semiconductor devices provided so that the electrode on the side protrudes from the electric circuit section and a circuit board, and one of the unit semiconductor devices is on the side opposite to the separation layer side The unit semiconductor device face-down bonded to the circuit board with the electrodes of the upper layer side is formed on the exposed surface of the electric circuit portion from which the separation layer side of the lower unit semiconductor device is removed with the unit semiconductor device face-down bonded to the circuit board as the lowermost layer. A semiconductor device, wherein unit semiconductor devices are face-down bonded, and a plurality of unit semiconductor devices are stacked on a circuit board. フェイスダウン接合された単位半導体装置の露出背面は、分離層側が除去されている請求項2、3のいずれか1項に記載の半導体装置。 4. The semiconductor device according to claim 2, wherein the separation layer side is removed from the exposed back surface of the unit semiconductor device that is face-down bonded. 5. シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長による電子回路を電極を含んで形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of forming a separation layer on the silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and a step of forming an electronic circuit including an electrode on the separation layer by thin film growth of a metal / silicon crystal. A method for manufacturing a semiconductor device. シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長により分離層側および反分離層側の少なくとも反分離層側に電極を有した電子回路を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a separation layer on the silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and growing a metal / silicon crystal thin film on the separation layer to at least the anti-separation layer side and the anti-separation layer side And a step of forming an electronic circuit having an electrode. シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長により分離層側および反分離層側の電極を含み、少なくとも反分離層側の電極が表面から突出した電子回路を形成して単位半導体装置を得る工程と、この単位半導体装置の反分離層側の電極で回路基板にフェイスダウン接合する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a separation layer on the silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and including electrodes on the separation layer side and the anti-separation layer side by thin film growth of a metal / silicon crystal on the separation layer; A step of forming a unit semiconductor device by forming an electronic circuit in which an electrode on the separation layer side protrudes from the surface, and a step of face-down bonding to a circuit board with an electrode on the side opposite to the separation layer of the unit semiconductor device. A method of manufacturing a semiconductor device. シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に金属・シリコン結晶の薄膜成長により分離層側および反分離層側の電極を含み、少なくとも反分離層側の電極が表面に突出した電子回路を形成して単位半導体装置を得る工程と、この単位半導体装置の反分離層側の電極で回路基板にフェイスダウン接合する工程と、この接合後の単位半導体装置の分離層側を分離層の一部を残して除去する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a separation layer on the silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and including electrodes on the separation layer side and the anti-separation layer side by thin film growth of a metal / silicon crystal on the separation layer; A step of forming a unit semiconductor device by forming an electronic circuit in which an electrode on the separation layer side protrudes on the surface, a step of face-down bonding to a circuit board with an electrode on the side opposite to the separation layer of the unit semiconductor device, And a step of removing the separation layer side of the unit semiconductor device leaving a part of the separation layer. シリコンウエハー上に相互の絶縁と事後分離とを図る分離層を形成する工程と、この分離層の上に薄膜成長による電子回路を分離層側および反分離層側の電極を含み、少なくとも反分離層側の電極が表面に突出した電子回路を形成して単位半導体装置を得る工程と、この単位半導体装置の反分離層側の電極で回路基板にフェイスダウン接合する工程と、この回路基板にフェイスダウン接合した単位半導体装置を最下層として、下層側の単位半導体装置の分離層側を除去して露出させた回路層に上層側の単位半導体装置を反分離層側の電極でフェイスダウン接合することを1回以上行い、回路基板上に単位半導体装置を複数積層する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A step of forming a separation layer on the silicon wafer for mutual insulation and post-separation, and an electronic circuit formed by thin film growth on the separation layer including electrodes on the separation layer side and the anti-separation layer side, and at least the anti-separation layer Forming an electronic circuit with a side electrode protruding on the surface to obtain a unit semiconductor device, a step of face-down bonding to the circuit board with an electrode on the anti-separation layer side of the unit semiconductor device, and face down to the circuit board The unit semiconductor device joined is the bottom layer, and the unit semiconductor device on the upper layer side is face-down bonded to the circuit layer exposed by removing the separation layer side of the lower unit semiconductor device with the electrode on the anti-separation layer side. And a step of stacking a plurality of unit semiconductor devices on a circuit board at least once, and a method for manufacturing a semiconductor device. 最終に積層した単位半導体装置の分離層側を分離層の一部を残して除去する工程を備えた請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, further comprising a step of removing the separation layer side of the unit semiconductor device finally stacked, leaving a part of the separation layer.
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