JP2009253236A - Method of manufacturing laminated semiconductor circuit board and laminated semiconductor device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の回路基板を貼り合わせた積層半導体回路基板およびそれを用いた積層半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a laminated semiconductor circuit board obtained by bonding a plurality of circuit boards and a method for manufacturing a laminated semiconductor device using the same.
従来、複数の半導体チップを貼り合わせて製造される積層半導体装置では、積層された半導体チップ間を電気的に接続するために貫通孔を設け、貫通孔にスパッタ法や無電解メッキ法によって導電膜を埋め込んでいた。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a laminated semiconductor device manufactured by bonding a plurality of semiconductor chips, through holes are provided to electrically connect the laminated semiconductor chips, and a conductive film is formed in the through holes by sputtering or electroless plating. Was embedded.
例えば、特許文献1には、接着剤で貼り合わされた複数の半導体チップに設けられた貫通孔の内面に、金の無電解メッキ法によって導電膜を形成する方法が開示されている。
しかしながら、スパッタ法では、貫通孔のアスペクト比(貫通孔の深さ/貫通孔の直径)が大きいため、スパッタされた原子が貫通孔の底部付近まで到達しにくい。このため、貫通孔の底部付近で導電膜の膜厚が薄くなってボイド(空隙)が発生し、断線しやすくなるという問題がある。また、無電解メッキ法によって導電膜を形成する場合、導電膜を形成する下地層の前処理によって導電膜の成長速度が変わったり、メッキされる部分の表面がメッキ液に適した触媒特性を有していなければならないために下地膜が制限されたりする問題がある。さらに、導電膜の成長速度が遅いので、無電解メッキ工程のスループットが遅くなるという問題がある。 However, in the sputtering method, since the aspect ratio of the through hole (depth of the through hole / diameter of the through hole) is large, it is difficult for the sputtered atoms to reach the vicinity of the bottom of the through hole. For this reason, there exists a problem that the film thickness of a electrically conductive film becomes thin near the bottom part of a through-hole, a void (gap | space) generate | occur | produces, and it becomes easy to disconnect. In addition, when the conductive film is formed by electroless plating, the growth rate of the conductive film changes due to the pretreatment of the base layer on which the conductive film is formed, or the surface of the portion to be plated has catalytic characteristics suitable for the plating solution. There is a problem that the base film is limited because it must be done. Furthermore, since the growth rate of the conductive film is slow, there is a problem that the throughput of the electroless plating process is slow.
このため、このような問題のない電解メッキ法によって貫通孔の内面に導電膜(以下、「メッキ導電膜」という)を形成することが考えられる。しかし、電解メッキ法では、メッキ導電膜を形成する箇所に電圧を印加する必要があるため、メッキ導電膜と同じ材質のシード層を形成する必要がある。このシード層は、通常、貫通孔の形成後にスパッタ法によって形成される。しかし、半導体チップを貼り合わせた後にスパッタ法でシード層を形成する場合、貫通孔のアスペクト比が大きいと、その底部付近のシード層の膜厚が薄くなるため、貫通孔内のシード層に十分な電圧を印加することができないという問題がある。 For this reason, it is conceivable to form a conductive film (hereinafter referred to as “plated conductive film”) on the inner surface of the through hole by an electrolytic plating method without such a problem. However, in the electrolytic plating method, since it is necessary to apply a voltage to a place where the plated conductive film is formed, it is necessary to form a seed layer made of the same material as the plated conductive film. This seed layer is usually formed by sputtering after the through holes are formed. However, when the seed layer is formed by sputtering after bonding the semiconductor chips, if the through hole has a large aspect ratio, the thickness of the seed layer near the bottom of the seed layer is reduced. There is a problem that it is impossible to apply an appropriate voltage.
一方、貫通孔の形成前に下層基板の表面にシード層を形成した場合、電解メッキ工程が終了した後に不要なシード層を除去する必要があるが、半導体チップを貼り合わせた後に不要なシード層を除去することは困難である。この場合、各貫通孔に形成されたシード層は互いに接続されたままであるため、積層半導体装置が正常に動作しないという問題がある。 On the other hand, when the seed layer is formed on the surface of the lower substrate before the formation of the through hole, it is necessary to remove the unnecessary seed layer after the electrolytic plating process is completed. It is difficult to remove. In this case, since the seed layers formed in the respective through holes remain connected to each other, there is a problem that the stacked semiconductor device does not operate normally.
そこで、本発明は、複数の回路基板が貼り合わされた積層半導体回路基板の貫通孔に電解メッキによって確実にメッキ導電膜を埋め込むことができるとともに、積層半導体回路基板をダイシングするときに不要なシード層を除去することができる積層半導体回路基板およびそれを用いた積層半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can reliably embed a plated conductive film in a through hole of a laminated semiconductor circuit board on which a plurality of circuit boards are bonded together by electrolytic plating and an unnecessary seed layer when dicing the laminated semiconductor circuit board. It is an object of the present invention to provide a laminated semiconductor circuit board that can remove the substrate and a method of manufacturing a laminated semiconductor device using the same.
第1の発明は、貼り合わされた複数の回路基板間を、前記回路基板に設けられた貫通孔に埋め込まれたメッキ導電膜で接続する積層半導体装置の製造方法であって、
下層基板に少なくとも1つの電極パッドを有する半導体チップを形成するチップ形成工程と、
前記下層基板の前記半導体チップの周囲のスクライブライン上および前記電極パッド上に前記メッキ導電膜と同じ材質のシード層を形成するとともに、前記電極パッド上のシード層を前記スクライブライン上のシード層に接続し、前記スクライブライン上のシード層を互いに接続するように前記シード層を形成するシード層形成工程と、
前記下層基板上に積層される少なくとも1つの前記回路基板からなる上層基板の前記電極パッドに対応する位置に前記貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が前記電極パッド上に位置するように前記下層基板上に前記上層基板を接着することによって積層半導体回路基板を形成する回路基板形成工程と、
前記メッキ導電膜と同じ材質の金属イオンを含む電解質溶液内に前記積層回路基板を浸漬して、前記互いに接続されたスクライブライン上のシード層に外部から負電圧を印加することによって貫通孔に前記メッキ導電膜を埋め込むメッキ工程と、
前記上層基板の表面に前記メッキ導電膜と接続される配線を形成する配線形成工程と、
前記積層半導体回路基板を前記スクライブラインに沿ってダイシングするダイシング工程とを備えることを特徴とする。
1st invention is the manufacturing method of the laminated semiconductor device which connects between the some circuit boards bonded together by the plating electrically conductive film embedded at the through-hole provided in the said circuit board,
A chip forming step of forming a semiconductor chip having at least one electrode pad on a lower substrate;
A seed layer of the same material as the plated conductive film is formed on the scribe line and the electrode pad around the semiconductor chip of the lower layer substrate, and the seed layer on the electrode pad is used as a seed layer on the scribe line. Forming a seed layer so as to connect and connect the seed layers on the scribe line to each other;
Forming the through-hole at a position corresponding to the electrode pad of the upper substrate composed of at least one circuit substrate laminated on the lower substrate;
A circuit board forming step of forming a laminated semiconductor circuit board by adhering the upper substrate to the lower substrate so that the through hole is located on the electrode pad;
The multilayer circuit board is immersed in an electrolyte solution containing metal ions of the same material as the plated conductive film, and a negative voltage is applied to the seed layers on the scribe lines connected to each other to apply the negative voltage to the through holes. A plating process for embedding a plated conductive film;
Forming a wiring connected to the plated conductive film on the surface of the upper substrate;
And a dicing step of dicing the laminated semiconductor circuit board along the scribe line.
第2の発明は、第1の発明において、
前記シード層形成工程において、前記電極パッド上のシード層は前記電極パッドに最も近いスクライブライン上のシード層に接続されることを特徴とする。
According to a second invention, in the first invention,
In the seed layer forming step, the seed layer on the electrode pad is connected to a seed layer on a scribe line closest to the electrode pad.
第3の発明は、第1の発明において、
前記シード層形成工程において、前記シード層を形成するとき同時に、外部から負電圧を与えられる給電部がスクライブライン上のシード層と接続されるように下層基板の端部に形成されることを特徴とする。
According to a third invention, in the first invention,
In the seed layer forming step, at the same time as forming the seed layer, a power feeding portion to which a negative voltage is applied from the outside is formed at an end portion of the lower substrate so as to be connected to the seed layer on the scribe line. And
第4の発明は、第1の発明において、
前記接着工程は、
前記上層基板と下層基板との間にポジ型の感光性接着膜を挟んで所定の温度に加熱しながら加圧する加圧工程と、
前記上層基板をマスクとして前記感光性接着膜を露光・現像することにより、貫通孔の内部の前記感光性接着膜を除去する除去工程を含むことを特徴とする。
According to a fourth invention, in the first invention,
The bonding step includes
A pressurizing step in which a positive photosensitive adhesive film is sandwiched between the upper layer substrate and the lower layer substrate to pressurize while heating to a predetermined temperature;
And removing the photosensitive adhesive film inside the through hole by exposing and developing the photosensitive adhesive film with the upper substrate as a mask.
第5の発明は、第1の発明において、
前記上層基板と下層基板はシリコンウエハであり、前記上層基板の表面および前記貫通孔の内面は絶縁膜によって覆われていることを特徴とする。
According to a fifth invention, in the first invention,
The upper layer substrate and the lower layer substrate are silicon wafers, and a surface of the upper layer substrate and an inner surface of the through hole are covered with an insulating film.
第6の発明は、第1の発明において、
前記配線工程は、前記配線を形成する前に前記メッキ導電膜の表面を不活性原子によってスパッタエッチングにより清浄化する清浄化工程を含むことを特徴とする。
According to a sixth invention, in the first invention,
The wiring step includes a cleaning step of cleaning the surface of the plated conductive film with an inert atom by sputter etching before forming the wiring.
第7の発明は、第1の発明において、
前記配線は、少なくとも前記メッキ導電膜の表面ではバリアメタル層と導電層の2層からなることを特徴とする。
According to a seventh invention, in the first invention,
The wiring is characterized by comprising two layers of a barrier metal layer and a conductive layer at least on the surface of the plated conductive film.
第8の発明は、貼り合わされた複数の回路基板間を、前記回路基板に設けられた貫通孔に埋め込まれたメッキ導電膜で接続する積層半導体回路基板であって、
少なくとも1つの電極パッドを有する半導体チップが形成されるとともに、前記半導体チップの周囲のスクライブライン上および前記電極パッド上に前記メッキ導電膜と同じ材質で形成されたシード層であって、前記スクライブライン上および前記電極パッド上のシード層が互いに接続されるように形成された下層基板と、
前記下層基板の前記電極パッドに対応する位置に前記貫通孔が形成された少なくとも1つの前記回路基板からなる上層基板と、
前記貫通孔が前記電極パッド上に位置するように前記下層基板上に前記上層基板を接着する接着層と、
前記電極パッドを前記上層基板に接続する前記貫通孔に埋め込まれた前記メッキ導電膜と、
前記上層基板の表面に形成され、前記メッキ導電膜と接続される配線とを備えることを特徴とする。
An eighth invention is a laminated semiconductor circuit substrate that connects a plurality of bonded circuit boards with a plated conductive film embedded in a through-hole provided in the circuit board,
A semiconductor chip having at least one electrode pad, and a seed layer formed on the scribe line around the semiconductor chip and on the electrode pad with the same material as the plated conductive film, the scribe line A lower substrate formed so that the seed layers on the upper and the electrode pads are connected to each other;
An upper substrate composed of at least one circuit board in which the through hole is formed at a position corresponding to the electrode pad of the lower substrate;
An adhesive layer that bonds the upper substrate to the lower substrate such that the through hole is located on the electrode pad;
The plated conductive film embedded in the through hole connecting the electrode pad to the upper substrate;
And a wiring formed on a surface of the upper substrate and connected to the plated conductive film.
第9の発明は、第8の発明において、
前記電極パッド上のシード層は前記電極パッドに最も近い前記スクライブライン上のシード層に接続されていることを特徴とする。
In a ninth aspect based on the eighth aspect,
The seed layer on the electrode pad is connected to the seed layer on the scribe line closest to the electrode pad.
第10の発明は、第8の発明において、
前記下層基板の端部に外部から負電圧が与えられる給電部をさらに備え、
スクライブライン上のシード層は互いに接続されて前記給電部に接続されていることを特徴とする。
In a tenth aspect based on the eighth aspect,
It further comprises a power feeding unit to which a negative voltage is applied to the end of the lower layer substrate from the outside,
The seed layers on the scribe line are connected to each other and connected to the power feeding unit.
第1の発明によれば、下層基板の電極パッド上に形成されたシード層がスクライブライン上のシード層に接続された状態で、スクライブライン上に形成されたシード層に負電圧を印加して電解メッキを行えば、貫通孔内のシード層は陰極となる。このため、ボイド等の欠陥が形成されることなく、貫通孔にメッキ導電膜を埋め込むことができる。また、スクライブラインに沿ってダイシングするときに、同時に各電極パッドを接続していたスクライブライン上のシード層が除去される。このため、互いに接続されていた各電極パッド上のシード層は、ダイシング後に互いに分離された孤立パターンになる。したがって、ダイシング後の積層半導体装置では、各電極パッドがシード層を介して短絡することはない。このように、この製造法によれば、積層半導体装置の貫通孔に電解メッキを確実に行うことができるとともに、ダイシング時に不要なシード層を除去することができる。 According to the first invention, a negative voltage is applied to the seed layer formed on the scribe line in a state where the seed layer formed on the electrode pad of the lower layer substrate is connected to the seed layer on the scribe line. When electrolytic plating is performed, the seed layer in the through hole becomes a cathode. Therefore, the plated conductive film can be embedded in the through hole without forming defects such as voids. Further, when dicing along the scribe line, the seed layer on the scribe line to which the electrode pads are connected is removed at the same time. For this reason, the seed layers on the electrode pads connected to each other become isolated patterns separated from each other after dicing. Therefore, in the laminated semiconductor device after dicing, each electrode pad is not short-circuited through the seed layer. Thus, according to this manufacturing method, electrolytic plating can be reliably performed on the through hole of the laminated semiconductor device, and an unnecessary seed layer can be removed during dicing.
第2の発明によれば、電極パッド上のシード層をそれに最も近いスクライブライン上のシード層に接続するので、電極パッド上のシード層とスクライブライン上のシード層とをダイシングによって確実に切断することができる。 According to the second invention, since the seed layer on the electrode pad is connected to the seed layer on the scribe line closest thereto, the seed layer on the electrode pad and the seed layer on the scribe line are surely cut by dicing. be able to.
第3の発明によれば、メッキ工程において外部から与えられる負電圧を下層基板の給電部に印加するだけで、スクライブライン上のシード層を介して、すべての貫通孔の内部のシード層に確実に負電圧を印加することができる。 According to the third aspect of the present invention, the negative voltage given from the outside in the plating process is applied to the power supply part of the lower substrate, and the seed layer inside all the through holes is reliably connected to the seed layer on the scribe line. A negative voltage can be applied to.
第4の発明によれば、上層基板と下層基板とをポジ型の感光性接着層によって接着した後に上層基板上から露光・現像するだけで、貫通孔の内部の感光性接着層を容易に除去して、電極パッドの表面を露出させることができる。 According to the fourth invention, after the upper substrate and the lower substrate are bonded with the positive photosensitive adhesive layer, the photosensitive adhesive layer inside the through hole can be easily removed simply by exposing and developing from the upper substrate. Thus, the surface of the electrode pad can be exposed.
第5の発明によれば、上層基板であるシリコンウエハの表面および貫通孔の内面を絶縁膜で覆うことにより、シリコンウエハの表面に形成される配線、載置されるデバイスまたは貫通孔に埋め込まれたメッキ導電膜がシリコンウエハと接触して短絡することを防止することができる。 According to the fifth invention, by covering the surface of the silicon wafer as the upper layer substrate and the inner surface of the through hole with the insulating film, the wiring formed on the surface of the silicon wafer, the device to be mounted, or the through hole is embedded. It is possible to prevent the plated conductive film from coming into contact with the silicon wafer and short-circuiting.
第6の発明によれば、メッキ導電膜の表面を不活性原子によるスパッタエッチングを行うことによって、その表面に形成される配線との間でオーミック接触を保つことができる。 According to the sixth invention, by performing sputter etching on the surface of the plated conductive film with inert atoms, it is possible to maintain ohmic contact with the wiring formed on the surface.
第7の発明によれば、メッキ導電膜と導電層との間にバリアメタル層が形成されているので、メッキ導電膜を構成する原子と導電層を構成する原子とが相互に拡散することを防止することができる。 According to the seventh invention, since the barrier metal layer is formed between the plated conductive film and the conductive layer, the atoms constituting the plated conductive film and the atoms constituting the conductive layer are diffused to each other. Can be prevented.
<1.積層半導体回路基板>
図1は、本発明の一実施形態に係る積層半導体回路基板の下層基板として用いられるシリコンウエハ100(「下層ウエハ100」ともいう)を示す図であり、図2は図1に示すシリコンウエハ100の拡大図である。図1に示すように、下層基板となるシリコンウエハ100には、複数の半導体チップ110がX方向およびY方向にマトリクス状に配列されており、各半導体チップ110間のX方向およびY方向に形成されたスクライブライン150a、150b上には、それぞれパターニングされたシード層120a、120bが各半導体チップ110を取り囲むように形成されている。これらのシード層120a、120bは、互いに接続されて下層ウエハ100の左右に設けられた給電部140に接続されている。また、各半導体チップ110は、後述するように、シード層130によってそれぞれY方向のシード層120bに接続されている。なお、以下の説明では、X方向のスクライブライン150a上に形成されたシード層120aをX方向のシード層といい、Y方向のスクライブライン150b上に形成されたシード層120bをY方向のシード層ということがある。
<1. Multilayer Semiconductor Circuit Board>
FIG. 1 is a view showing a silicon wafer 100 (also referred to as “
図2を参照して、各半導体チップ110の左右(X方向)の端部に沿って縦方向(Y方向)に3個ずつ電極パッド160が形成されている。各電極パッド160は、パターニングされたシード層130によって、最も近いY方向のシード層120bに最短距離で接続されている。この結果、すべての半導体チップ110の電極パッド160は、Y方向のシード層120bおよびX方向のシード層120aを介して互いに接続されているとともに、左右の給電部140にも接続されている。従って、給電部140に所定の電圧を印加すれば、印加された電圧はすべての半導体チップ110の電極パッド160に与えられる。
Referring to FIG. 2, three
図3は、本発明の一実施形態に係る積層半導体回路基板の上層基板として用いられるシリコンウエハ200(「上層ウエハ200」ともいう)を示す図であり、図4は図3に示すシリコンウエハ200の拡大図である。図3に示すように、上層基板となるシリコンウエハ200には、後述するように貫通孔210が形成されている。また、上層ウエハ200の左右の端部に、給電部に対応させてそれぞれ切欠き220が設けられている。この切欠き220は、電解メッキ工程でメッキ導電膜を形成するときに、給電部140に電圧を印加する端子を接続しやすくするために設けられたものである。なお、この実施形態では、上層ウエハ200の大きさは、下層ウエハ100の大きさと同じとする。
FIG. 3 is a diagram showing a silicon wafer 200 (also referred to as “
図4に示すように、上層ウエハ200には、下層ウエハ100の各半導体チップ110の左右(X方向)の端部に沿って縦方向(Y方向)に3個ずつ形成された電極パッド160にそれぞれ対応する位置に貫通孔210が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
図5は、上層ウエハ200と下層ウエハ100を貼り合わせた積層半導体回路基板300の断面を示す断面図である。図5からわかるように、上層ウエハ200と下層ウエハ100は、上層ウエハ200の各貫通孔210が下層ウエハ100の各電極パッド160上に位置する状態で感光性接着樹脂170によって接着されている。この状態で電解メッキを施すことにより、貫通孔210は、その底部のシード層130から上層ウエハ200の表面までメッキ導電膜180で埋め込まれる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a cross section of the laminated
また、下層ウエハ100に形成された各半導体チップ110のチップ端部に電極パッド160が形成されている。電極パッド160上およびスクライブライン150a、150b上にはシード層130、120a、120bが形成され、各電極パッド160上のシード層130は最も近いスクライブライン150b上のシード層120bに接続されている。上層ウエハ200上には、メッキ導電膜180の表面の表面にオーミック接触によって接続された、バリアメタル層230とアルミニウム層240が積層された配線250が形成され、配線250は上層ウエハ200上に載置されたデバイス260に接続されている。この結果、下層ウエハ100の半導体チップ110は、貫通孔210内のメッキ導電膜180を介して上層のデバイス260に接続される。なお、デバイス260としては、個別半導体、LSI(Large Scale Integration:集積回路)、発光素子などが含まれる。
In addition,
図6は、積層半導体回路基板300をダイシングした後の下層ウエハ100の状態を示す拡大図である。X方向およびY方向のスクライブライン150a、150bに沿ってダイシングすることにより、各半導体チップ110を分離すると、各電極パッド160上のシード層130は、互いに切り離されて、それぞれ電極パッド160の周囲にのみ残存する孤立したパターンとなる。このため、半導体チップ110の電極パッド160に電源電圧や入力信号を与えても、シード層130を介して電極パッド160間が短絡することはない。
FIG. 6 is an enlarged view showing a state of the
<2.積層半導体装置の製造方法>
次に、積層半導体回路装置の製造方法について説明する。図7〜図10は、上層ウエハ200と下層ウエハ100の半導体チップ110を貼り合わせた積層半導体装置の製造方法を示す断面図である。図7〜図10を参照して、積層半導体装置の製造方法について説明する。
<2. Manufacturing method of laminated semiconductor device>
Next, a manufacturing method of the laminated semiconductor circuit device will be described. 7 to 10 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a laminated semiconductor device in which the
まず下層ウエハ100の製造方法について説明する。図7(A)に示すように、下層ウエハ100の表面に半導体チップ110をマトリクス状に形成する。形成された各半導体チップ110の表面にはシリコン窒化膜等からなる図示しない保護膜(パッシベーション膜)が形成されている。次に、後述する上層ウエハ200の表面に形成される配線250に半導体チップ110を電気的に接続するための電極パッド160が露出されるように、保護膜に開口部が形成される。この電極パッド160は、アルミニウムまたはアルミニウムにシリコン、銅等を加えた合金からなる。ここまでの工程は、広く知られたLSIの製造プロセスと同じであるため、製造プロセスの詳細な説明を省略する。
First, a method for manufacturing the
そして、下層ウエハ100の表面に、膜厚100〜500nm程度のバリア層(図示しない)および膜厚100〜500nm程度のシード層120を、スパッタ法によって順次形成する。バリア層は、チタン(Ti)、チタン/タングステン(TiW)、クロム(Cr)等からなり、メッキ導電膜180を構成する原子と電極パッド160のアルミニウム原子とが相互に拡散するのを防止する。また、シード層120は、電解メッキ法によって形成されるメッキ導電膜180のシード層となるので、メッキ導電膜180と同じ材質によって形成される必要がある。このため、電解メッキによって形成されるメッキ導電膜180が銅の場合はシード層120も銅によって形成され、メッキ導電膜180が金の場合はシード層120も金によって形成される。なお、シード層120は、蒸着法によって形成してもよい。
Then, a barrier layer (not shown) having a thickness of about 100 to 500 nm and a
次に、図7(B)に示すように、シード層120の上面にフォトレジストを塗布した後、露光・現像して、シード層を残す部分にレジストパターン10を形成する。そして、レジストパターン10をマスクにして、不要なシード層120をエッチングにより除去する。シード層120のエッチングは、シード層120が銅の場合は、硫酸と過酸化水素水との混合液に浸漬することによって行われ、シード層120が金の場合は、王水、またはヨウ化カリウムとヨウ素との混合液に浸漬することによって行われる。不要なシード層120を除去した後、さらにレジストパターン10を除去する。その結果、各電極パッド160上およびスクライブライン150a、150b上にパターニングされたシード層130、120a、120bが形成され、各電極パッド160上のシード層130は、最も近いスクライブライン150b上のシード層120bに接続される。すなわち、図2を参照して既述したように、パターニングされたシード層120a、120b、130は、各半導体チップ110の周囲のスクライブライン150a、150b上に形成されるとともに、半導体チップ110の各電極パッド160上にも形成される。そして、各電極パッド160上のシード層130は、それぞれ最も近いY方向のシード層120bに接続されるように形成される。
Next, as shown in FIG. 7B, a photoresist is applied to the upper surface of the
次に、上層ウエハ200の製造方法について説明する。図3および図4を参照して説明したように、下層ウエハ100の各電極パッド160に対応する上層ウエハ200の位置に貫通孔210をそれぞれ形成する。貫通孔210は、貫通孔210を形成する位置にレーザ光を照射することによって形成される。なお、レーザ光を照射する代わりに、上層ウエハ200上にフォトレジストを塗布して、貫通孔の形成位置に開口部を有するレジストパターン(図示しない)を形成した後、このレジストパターンをマスクとして、水酸化カリウム等のアルカリ水溶液に浸漬したり、または四フッ素化炭素ガスを用いてプラズマエッチングしたりして貫通孔210を形成してもよい。
Next, a method for manufacturing the
次に、貫通孔210が形成された上層ウエハ200を酸化して、少なくとも上層ウエハ200の表面および貫通孔210の内面にシリコン酸化膜(図示しない)を形成する。このシリコン酸化膜は、上層ウエハ200に載置されるデバイス260、上層ウエハ200上に形成される配線250、貫通孔内のメッキ導電膜180をそれぞれ上層ウエハ200と電気的に絶縁するためのものである。なお、シリコン酸化膜の代わりに、シリコン窒化膜等の絶縁膜を形成してもよい。
Next, the
次に、図7(C)に示すように、ドライフィルムと呼ばれる感光性接着樹脂170を下層ウエハ100上に載せて、150℃〜250℃程度に加熱する。
Next, as shown in FIG. 7C, a photosensitive
図8(A)に示すように、感光性接着樹脂170の上に、貫通孔210が下層ウエハ100の対応する電極パッド160上に位置するように上層ウエハ200を載せる。そして、所定の圧力を加えて上層ウエハ200を下層ウエハ100に押しつけて上層ウエハ200と下層ウエハ100とを貼り合わせた後、上層ウエハ200をマスクにして露光する。感光性接着樹脂170は、ポジ型フォトフォトレジストを主成分としているので、露光・現像されると、貫通孔210内の感光性接着樹脂170が現像液に溶解して除去される。このため、図8(B)に示すように、貫通孔210内の電極パッド160上に形成されたシード層130が露出される。
As shown in FIG. 8A, the
次に、電解メッキ法によって貫通孔210にメッキ導電膜180を形成する。電解メッキ法では、上層および下層ウエハ100、200を貼り合わせた積層半導体回路基板300と、メッキ導電膜180と同じ材質からなる金属板とをメッキ液に浸漬し、下層ウエハ100の給電部140に負電圧を、金属板に正電圧を印加する。メッキ導電膜180として銅膜を形成する場合は、メッキ液として硫酸銅水溶液、シアン化銅水溶液等を使用し、金属板として銅板を使用する。また、メッキ導電膜180として金膜を形成する場合は、メッキ液として亜硫酸金水溶液やシアン化金水溶液等を使用し、金属板として金板を使用する。
Next, a plated
その結果、図9(A)に示すように、貫通孔210にシード層130から上層ウエハ200の表面に向かってメッキ導電膜180が形成される。このメッキ導電膜180は、上層ウエハ200の表面よりも約1mm程度高くなるように形成されることが望ましい。この場合、メッキ導電膜180の先端はマッシュルーム状になるので、メッキ導電膜180は、後の工程で上層ウエハ200上に形成される配線250に接続されやすくなる。
As a result, as shown in FIG. 9A, a plated
次に、図9(B)に示すように、メッキ導電膜180の表面をアルゴン(Ar)ガスによってスパッタエッチングした後、上層ウエハ200の表面にチタン(Ti)、チタン/タングステン(TiW)、クロム(Cr)等のバリアメタル層230をスパッタ法によって形成し、さらにその上にアルミニウム層240をスパッタ法によって形成する。そして、アルミニウム層240上にフォトレジストを塗布し、露光・現像することによって、配線250となるアルミニウム層240上にのみレジストパターン20を形成する。
Next, as shown in FIG. 9B, after the surface of the plated
そして、図10(A)に示すように、レジストパターン20をマスクにして、プラズマエッチング法によりアルミニウム層240、バリアメタル層230の順にエッチングし、アルミニウム層240、バリアメタル層230のパターニングを行う。この結果、上層ウエハ200上に、バリアメタル層230とアルミニウム層240とからなる、メッキ導電膜180に接続された配線250が形成される。形成された配線250上の所定の位置にデバイス260を半田付けする。
Then, as shown in FIG. 10A, using the resist
なお、メッキ導電膜180の表面をアルゴンガス等の不活性ガスによってスパッタエッチングして清浄化するのは、メッキ導電膜180とバリアメタル層230とのオーミック接触を確保するためである。また、メッキ導電膜180とアルミニウム層240との間にバリアメタル層230を形成するのは、アルミニウム原子と、メッキ導電膜の銅原子または金原子とが相互に拡散して合金化しないようにするためである。したがって、バリアメタル層230は少なくともメッキ導電膜180の表面に形成されていればよい。
The reason why the surface of the plated
次に、図10(B)に示すように、下層ウエハ100の裏面に粘着テープ400に貼り、ダイシングソーでX方向およびY方向のスクライブライン150a、150bに沿って上層ウエハ200および下層ウエハ100を切断する。そして、切断された半導体チップ110を粘着テープ400から剥離しやすくするために、互いに所定の間隔だけ分離されるように粘着テープ400を延伸させた後、半導体チップ110を1つずつコレットで吸着して粘着テープ400から剥離する。
Next, as shown in FIG. 10B, the
<3.効果>
本発明の積層半導体回路基板300を製造するとき、各電極パッド160上に形成されたシード層130がスクライブライン150b上に形成されたY方向のシード層120bを介して互いに接続されているので、電解メッキ工程において貫通孔210内のシード層130に確実に給電することができる。このため、ボイド等の欠陥を生じさせることなく、貫通孔210にメッキ導電膜180を埋め込むことができる。
<3. Effect>
When the laminated
また、積層半導体回路基板300をダイシングするときに、スクライブライン150a、150b上に形成されたシード層120a、120bも同時に除去され、また各電極パッド160上のシード層130は、ダイシングによって互いに分離された孤立パターンになる。このため、各電極パッド160はシード層130を介して短絡することはなく、半導体チップは正常に動作する。
Further, when dicing the laminated
<4.変形例>
積層半導体回路基板300は、2枚のシリコンウエハ100、200を貼り合わせたものに限定されず、3枚またはそれ以上の回路基板を貼りあわせたものであってもよい。
<4. Modification>
The laminated
また、上層ウエハ200にデバイス260を載置する代わりに、上層ウエハ200にも半導体チップを形成しておき、下層ウエハ100の半導体チップ110をメッキ導電膜180と配線250を介して上層ウエハ200の半導体チップに接続してもよい。
Further, instead of placing the
上層ウエハ200は、下層ウエハ100よりも小さくても、下層ウエハ100上のすべての電極パッド160上に対応する貫通孔210を形成できる大きさであればよい。この場合、下層ウエハ100の給電部140が上層ウエハ200によって覆われなければ、上層ウエハ200に切欠き220を設ける必要はない。
Even if the
上層ウエハ200として、シリコンウエハの代わりに、石英基板を使用してもよい。石英基板を用いた場合には、石英基板自体が絶縁基板であるため、その表面に酸化膜等の絶縁膜を形成する必要はない。
As the
また、上述の実施形態では、電極パッド160上に形成されたシード層130はすべてY方向のシード層120bに接続されるとした。しかし、電極パッド160をX方向のスクライブライン150aに沿って配置し、シード層130を、X方向のシード層120aにのみ接続されるようにしてもよい。また、電極パッド160をX方向とY方向のスクライブライン150a、150bに沿って配置し、X方向とY方向のシード層120a、120bに接続されるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
100…シリコンウエハ(下層ウエハ)
110…半導体チップ
120a、120b、130…シード層
140…給電部
150a、150b…スクライブライン
160…電極パッド
170…感光性接着樹脂
180…メッキ導電膜
200…シリコンウエハ(上層ウエハ)
210…貫通孔
230…バリアメタル層
240…アルミニウム層
250…配線
100: Silicon wafer (lower layer wafer)
DESCRIPTION OF
210 ... through
Claims (10)
下層基板に少なくとも1つの電極パッドを有する半導体チップを形成するチップ形成工程と、
前記下層基板の前記半導体チップの周囲のスクライブライン上および前記電極パッド上に前記メッキ導電膜と同じ材質のシード層を形成するとともに、前記電極パッド上のシード層を前記スクライブライン上のシード層に接続し、前記スクライブライン上のシード層を互いに接続するように前記シード層を形成するシード層形成工程と、
前記下層基板上に積層される少なくとも1つの前記回路基板からなる上層基板の前記電極パッドに対応する位置に前記貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔が前記電極パッド上に位置するように前記下層基板上に前記上層基板を接着することによって積層半導体回路基板を形成する回路基板形成工程と、
前記メッキ導電膜と同じ材質の金属イオンを含む電解質溶液内に前記積層回路基板を浸漬して、前記互いに接続されたスクライブライン上のシード層に外部から負電圧を印加することによって貫通孔に前記メッキ導電膜を埋め込むメッキ工程と、
前記上層基板の表面に前記メッキ導電膜と接続される配線を形成する配線形成工程と、
前記積層半導体回路基板を前記スクライブラインに沿ってダイシングするダイシング工程とを備えることを特徴とする、積層半導体装置の製造方法。 A method for manufacturing a laminated semiconductor device, wherein a plurality of bonded circuit boards are connected by a plated conductive film embedded in a through hole provided in the circuit board,
A chip forming step of forming a semiconductor chip having at least one electrode pad on a lower substrate;
A seed layer of the same material as the plated conductive film is formed on the scribe line and the electrode pad around the semiconductor chip of the lower layer substrate, and the seed layer on the electrode pad is used as a seed layer on the scribe line. Forming a seed layer so as to connect and connect the seed layers on the scribe line to each other;
Forming the through-hole at a position corresponding to the electrode pad of the upper substrate composed of at least one circuit substrate laminated on the lower substrate;
A circuit board forming step of forming a laminated semiconductor circuit board by adhering the upper substrate to the lower substrate so that the through hole is located on the electrode pad;
The multilayer circuit board is immersed in an electrolyte solution containing metal ions of the same material as the plated conductive film, and a negative voltage is applied to the seed layers on the scribe lines connected to each other to apply the negative voltage to the through holes. A plating process for embedding a plated conductive film;
Forming a wiring connected to the plated conductive film on the surface of the upper substrate;
And a dicing step of dicing the laminated semiconductor circuit board along the scribe line.
前記上層基板と下層基板との間にポジ型の感光性接着膜を挟んで所定の温度に加熱しながら加圧する加圧工程と、
前記上層基板をマスクとして前記感光性接着膜を露光・現像することにより、貫通孔の内部の前記感光性接着膜を除去する除去工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の積層半導体装置の製造方法。 The bonding step includes
A pressurizing step in which a positive photosensitive adhesive film is sandwiched between the upper layer substrate and the lower layer substrate to pressurize while heating to a predetermined temperature;
2. The stacked semiconductor according to claim 1, further comprising a removing step of removing the photosensitive adhesive film inside the through hole by exposing and developing the photosensitive adhesive film using the upper substrate as a mask. Device manufacturing method.
少なくとも1つの電極パッドを有する半導体チップが形成されるとともに、前記半導体チップの周囲のスクライブライン上および前記電極パッド上に前記メッキ導電膜と同じ材質で形成されたシード層であって、前記スクライブライン上および前記電極パッド上のシード層が互いに接続されるように形成された下層基板と、
前記下層基板の前記電極パッドに対応する位置に前記貫通孔が形成された少なくとも1つの前記回路基板からなる上層基板と、
前記貫通孔が前記電極パッド上に位置するように前記下層基板上に前記上層基板を接着する接着層と、
前記電極パッドを前記上層基板に接続する前記貫通孔に埋め込まれた前記メッキ導電膜と、
前記上層基板の表面に形成され、前記メッキ導電膜と接続される配線とを備えることを特徴とする、積層半導体回路基板。 A laminated semiconductor circuit board that connects a plurality of bonded circuit boards with a plated conductive film embedded in a through-hole provided in the circuit board,
A semiconductor chip having at least one electrode pad, and a seed layer formed on the scribe line around the semiconductor chip and on the electrode pad with the same material as the plated conductive film, the scribe line A lower substrate formed so that the seed layers on the upper and the electrode pads are connected to each other;
An upper substrate composed of at least one circuit board in which the through hole is formed at a position corresponding to the electrode pad of the lower substrate;
An adhesive layer that bonds the upper substrate to the lower substrate such that the through hole is located on the electrode pad;
The plated conductive film embedded in the through hole connecting the electrode pad to the upper substrate;
A laminated semiconductor circuit board, comprising: a wiring formed on a surface of the upper substrate and connected to the plating conductive film.
スクライブライン上のシード層は互いに接続されて前記給電部に接続されていることを特徴とする、請求項8に記載の積層半導体回路基板。 It further comprises a power feeding unit to which a negative voltage is applied to the end of the lower layer substrate from the outside,
9. The laminated semiconductor circuit board according to claim 8, wherein the seed layers on the scribe line are connected to each other and connected to the power feeding unit.
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