JP2010186870A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気的に浮遊した電極パッドを備える半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including an electrically floating electrode pad.
電子機器の小型化に伴い、搭載される半導体デバイスも小型化、高集積化される必要がある。1990年代後半にはWafer Level Chip Scale Package(ウェハレベルCSP)の実用化の検討が始まっている。このウェハレベルCSPは、リード線を配したフリップチップ方式であり、半導体チップ表面を下向きにしてバンプにより基板と接合させている。 Along with miniaturization of electronic equipment, semiconductor devices to be mounted need to be miniaturized and highly integrated. In the second half of the 1990s, the practical application of Wafer Level Chip Scale Package (wafer level CSP) has begun. The wafer level CSP is a flip chip type in which lead wires are arranged, and the semiconductor chip surface is faced downward and bonded to the substrate by bumps.
また、1990年代後半から、複数の半導体チップを三次元的に積層し、大幅な小型化を実現できる積層型パッケージ(マルチチップパッケージ)の開発も行われており、貫通電極を用いたパッケージが提案されている(例えば、特許文献1参照)。光学素子でウェハレベルCSPの検討が始まるのは2000年前後からである。非特許文献1には、小柳らによるガラス+接着層+イメージセンサ+貫通電極の構造と実際に作成した断面写真が記載されている。
In addition, since the late 1990s, development of stacked packages (multi-chip packages) has been underway, in which a plurality of semiconductor chips can be stacked three-dimensionally to achieve significant downsizing, and a package using through electrodes has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). The study of wafer level CSP for optical elements begins around 2000. Non-Patent
ところで、光学素子でウェハレベルCSPを作成する場合、まずウェハ状態で光学素子を作成し、ダイソート(Die Sort)テストによりチップ毎の良否を判定する。この時、光学素子の最上層に存在する電極パッドにダイソートテスタの針が当たり、必ず電極パッドに跡が残る。この電極パッドの跡の断面を観察すると、電極パッドは大きく凹状にえぐれている。電極パッドが一層のみの場合、この電極パッドをダイソートテストと異方性エッチングのストッパーの両方に利用すると、ダイソートテストで傷が付き薄くなった部分がストッパーとして機能せずに、異方性エッチングが電極パッドを突き破ってしまうという不都合が生じる。これを回避するためには、ダイソートテストで使用する電極パッドと異方性エッチングのストッパーとして使用する電極パッドとを別にする必要がある。 By the way, when a wafer level CSP is created by an optical element, the optical element is first created in a wafer state, and the quality of each chip is determined by a die sort test. At this time, the needle of the die sort tester hits the electrode pad existing in the uppermost layer of the optical element, and a mark always remains on the electrode pad. When the cross section of the trace of the electrode pad is observed, the electrode pad is greatly recessed. When there is only one electrode pad, if this electrode pad is used for both the die sort test and the stopper for anisotropic etching, the part that is scratched and thinned by the die sort test does not function as a stopper, and is anisotropic. There arises a disadvantage that the etching breaks through the electrode pad. In order to avoid this, it is necessary to separate the electrode pad used in the die sort test and the electrode pad used as a stopper for anisotropic etching.
この電極パッドには、例えばアルミニウム(Al)が用いられる。Alは空気中に放置すると水分と反応して腐食と呼ばれる酸化を起こす可能性がある。最上層のダイソートテストで使用する電極パッドは遮蔽物がないので、例え空気中に放置することで異常が起こっても簡単に発見することができる。しかし、貫通電極のストッパーとなる電極パッドはダイソートテストで使用する電極パッドに隠れて直接見ることができない。このため、例えば貫通孔形成後、電極パッドが空気中の水分と反応して異常が発生しても、貫通電極を形成した後では簡単に異常を発見することができない。 For example, aluminum (Al) is used for this electrode pad. If Al is left in the air, it may react with moisture to cause oxidation called corrosion. The electrode pad used in the uppermost die sort test has no shielding, so it can be easily detected even if an abnormality occurs by leaving it in the air. However, the electrode pad serving as a stopper for the through electrode cannot be seen directly behind the electrode pad used in the die sort test. For this reason, for example, even if the electrode pad reacts with moisture in the air after the through hole is formed and an abnormality occurs, the abnormality cannot be easily found after the through electrode is formed.
本発明は、電極パッドの異常を容易に発見することが可能な半導体装置を提供する。 The present invention provides a semiconductor device capable of easily detecting an abnormality of an electrode pad.
本発明の一態様による半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板の第1領域における第1表面から前記第1表面に対向する第2表面まで空けられた第1貫通孔内に形成された第1貫通電極と、前記半導体基板の前記第1表面において、前記第1貫通電極に接して形成された第1電極パッドと、前記第1電極パッドと離間して形成され、前記第1電極パッドと対向する第2電極パッドと、前記半導体基板の前記第2表面上に形成され、前記第1貫通電極と電気的に接続された外部端子と、前記半導体基板の前記第1表面において、前記半導体基板の前記第1領域と異なる第2領域における前記第1表面から前記第2表面まで空けられた第2貫通孔上に形成され、電気的に浮遊した第3電極パッドと、を具備する。 A semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a semiconductor substrate and a first through hole formed in the first through hole formed from the first surface in the first region of the semiconductor substrate to the second surface opposite to the first surface. 1 through electrode, a first electrode pad formed on and in contact with the first through electrode on the first surface of the semiconductor substrate, and spaced apart from the first electrode pad, and the first electrode pad An opposing second electrode pad; an external terminal formed on the second surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the first through electrode; and the semiconductor substrate on the first surface of the semiconductor substrate. A third electrode pad that is formed on a second through hole that is formed from the first surface to the second surface in a second region different from the first region, and is electrically floating.
本発明によれば、電極パッドの異常を容易に発見することが可能な半導体装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which can discover abnormality of an electrode pad easily can be provided.
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description, common parts are denoted by common reference symbols throughout the drawings.
[1]カメラモジュール
ここでは、本発明の各実施形態に係る半導体装置として、ガラス基板と撮像素子及び貫通電極を有するシリコン基板とを備えるカメラモジュールを例に取る。
[1] Camera Module Here, as a semiconductor device according to each embodiment of the present invention, a camera module including a glass substrate and a silicon substrate having an imaging element and a through electrode is taken as an example.
[1−1]カメラモジュールの構造
まず、本発明の各実施形態に係るカメラモジュールの構造について説明する。図1は、本発明の各実施形態に係るカメラモジュールの構成を示す断面図である。
[1-1] Structure of Camera Module First, the structure of the camera module according to each embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a camera module according to each embodiment of the present invention.
図1に示すように、カメラモジュールは、シリコン基板(撮像素子チップ)10、ガラス基板(カバーガラス)23、ハンダボール27、赤外線カットガラス(IRカットガラス)40、赤外線カットフィルム(IRCF)41、遮光兼電磁シールド70、撮像レンズ50、レンズホルダー60を備えている。 As shown in FIG. 1, the camera module includes a silicon substrate (imaging device chip) 10, a glass substrate (cover glass) 23, a solder ball 27, an infrared cut glass (IR cut glass) 40, an infrared cut film (IRCF) 41, A light shielding / electromagnetic shield 70, an imaging lens 50, and a lens holder 60 are provided.
シリコン基板10内には、撮像素子及び貫通電極(図示せず)が形成されている。このシリコン基板10の第1表面上に、接着剤33を介してガラス基板23が形成されている。このガラス基板23上に接着剤34を介してIRカットガラス40が形成され、このIRカットガラス40上にIRCF41が形成されている。このIRCF41上に、接着剤35を介して撮像レンズ50を含むレンズホルダー60が被せられている。これらを接着することによりカメラモジュールが構成されている。
An imaging element and a through electrode (not shown) are formed in the
また、シリコン基板10の第1表面に対向する第2表面上に、外部端子、例えばハンダボール27が形成されている。シリコン基板10及びガラス基板23の周囲に遮光兼電磁シールド70が配置され、この遮光兼電磁シールド70は接着剤36でレンズホルダー60と接着されている。
An external terminal, for example, a solder ball 27 is formed on the second surface opposite to the first surface of the
[1−2]カメラモジュールの製造方法
次に、本発明の各実施形態に係るカメラモジュールの製造方法について簡単に説明する。図2は、図1のカメラモジュールの製造方法を示すプロセスフローである。
[1-2] Camera Module Manufacturing Method Next, a camera module manufacturing method according to each embodiment of the present invention will be briefly described. FIG. 2 is a process flow showing a manufacturing method of the camera module of FIG.
まず、ウェハレベルのシリコン基板(シリコンウェハ)10に固体撮像デバイス(図示せず)が形成される(ステップS1)。すなわち、シリコン基板10の第1表面上に、フォトダイオード及びトランジスタを含む撮像素子が形成される。さらに、シリコン基板10の第1表面上に、内部電極(図示せず)、層間絶縁膜(図示せず)、素子面電極(図示せず)、カラーフィルタ(図示せず)及びマイクロレンズ(図示せず)が形成される。
First, a solid-state imaging device (not shown) is formed on a wafer level silicon substrate (silicon wafer) 10 (step S1). That is, an image pickup device including a photodiode and a transistor is formed on the first surface of the
次に、撮像素子を含む各チップに対してダイソートテストが行われ、各チップが正常に動作するか否かが検査される(ステップS2)。このダイソートテストでは、素子面電極にテスターの針が当てられる。 Next, a die sort test is performed on each chip including the image sensor to check whether each chip operates normally (step S2). In this die sort test, a tester needle is applied to the element surface electrode.
次に、シリコン基板10の第1表面上に、スピンコート法又はラミネート法により接着剤33が形成される(ステップS3)。接着剤33は、接着機能と共に、リソグラフィによってパターニングできる機能及びパターニング形状を保つ機能を有している。この接着剤33は、リソグラフィにより撮像素子上は抜くように、すなわち形成されないようにパターニングが行われる。
Next, the adhesive 33 is formed on the first surface of the
次に、接着剤33が付いたシリコン基板10の第1表面を、ガラス基板23と貼り合わせる(ステップS4)。
Next, the first surface of the
次に、バックグラインド等により、シリコン基板10が第2表面側から削られ薄くなる(ステップS5)。このとき、バックグラインド後のシリコン基板10の第2表面には、凹凸が数μm〜10μm削じょう痕が残っている。このため、次のリソグラフィとRIEの工程において、リソグラフィ不良、RIE不良が起こる恐れがある。従って、CMP(Chemical Mechanical Polish)やウェットエッチングなどにより、シリコン基板10の第2表面を平坦化することが望ましい。
Next, the
次に、RIEによりシリコン基板10の第2表面から第1表面まで貫通孔(図示せず)が形成される。(ステップS6)
次に、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などにより、シリコン基板10の第2表面及び貫通孔内に絶縁膜が形成される(ステップS7)。その後、貫通孔内底部の絶縁膜の一部がエッチングされ、内部電極が露出される(ステップS8)。
Next, through holes (not shown) are formed from the second surface to the first surface of the
Next, an insulating film is formed on the second surface and the through hole of the
次に、絶縁膜上及び露出された内部電極上に、スパッタ法によりメタルシード層が形成される。その後、このメタルシード層が電界めっき等によりメッキされることで貫通電極が形成される(ステップS9)。 Next, a metal seed layer is formed on the insulating film and the exposed internal electrode by sputtering. Thereafter, the metal seed layer is plated by electroplating or the like to form a through electrode (step S9).
次に、シリコン基板10の第2表面の全面に、スピンコート法などによりソルダーレジストが形成される。次に、リソグラフィにより、ハンダボール27を載せる領域のソルダーレジストが開口される(ステップS10)。その後、導通チェックが行われ(ステップS11)、ソルダーレジストの開口部分の貫通電極上にハンダボールが載せられる(ステップS12)。
Next, a solder resist is formed on the entire second surface of the
最後に、シリコン基板10及びガラス基板23がダイシングにより個片化され(ステップS13)、ピックアップ(ステップS14)、レンズ50の搭載(ステップS15)、及び画像チェック(レンズ調整)(ステップS16)が行われる。以上により、カメラモジュールが梱包され(ステップS17)、カメラモジュールの製造が終了する。
Finally, the
[2]第1の実施形態
第1の実施形態は、カメラモジュールの製造工程におけるシリコンウェハにおいて、撮像素子チップ内に電気的に浮遊する一層のみの電極パッドを設ける領域が形成される例である。以下に、第1の実施形態に係る半導体装置について説明する。
[2] First Embodiment The first embodiment is an example in which a region in which only one electrode pad that is electrically floating is provided in an imaging element chip is formed in a silicon wafer in the manufacturing process of a camera module. . The semiconductor device according to the first embodiment will be described below.
[2−1]シリコン基板の構造
以下に、カメラモジュールにおけるシリコン基板の構造について説明する。図3は、本実施形態におけるウェハレベルCMOSセンサのシリコン基板の一部をガラス基板側から見た平面図である。ここで、後述するガラス基板、接着剤及びカラーフィルタ/マイクロレンズ層は図示していない。図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図5は、図3のV−V線に沿った断面図である。図6及び図7は、図3のVI−VI線に沿った断面図である。
[2-1] Structure of Silicon Substrate The structure of the silicon substrate in the camera module will be described below. FIG. 3 is a plan view of a part of the silicon substrate of the wafer level CMOS sensor in this embodiment as viewed from the glass substrate side. Here, a glass substrate, an adhesive, and a color filter / microlens layer to be described later are not shown. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 6 and 7 are cross-sectional views taken along line VI-VI in FIG.
まず、図3を用いて、シリコン基板の平面構造について説明する。図3に示すように、撮像素子チップ1は、ダイシングライン2により区画されて形成されている。この撮像素子チップ1には、画素部3、電極パッド4及び5が備えられている。
First, the planar structure of the silicon substrate will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the image
画素部3は、撮像素子チップ1の中央部に形成されている。電極パッド4及び5は、撮像素子チップ1の端部にX方向に複数形成されている。ここで、図3において実線で示す電極パッド4は、画素部3の信号を外部に取り出すためのパッドであり、後述する素子面電極29と内部電極28との二層の電極パッドを有している。この電極パッド4が設けられた領域を、以下、二層電極パッド領域(1)及び(3)と示す。一方、図3において破線で示す電極パッド5は、電極パッドの異常を発見するためのダミーパッドであり、後述する内部電極28のみの一層の電極パッドを有している。この電極パッド5が設けられた領域を、以下、ダミー電極パッド領域(2)と示す。電極パッド5は、撮像素子チップ1内に複数形成された電極パッド4の隙間に形成されている。
The
次に、図4を用いて、X方向に沿った断面構造について説明する。図4に示すように、シリコン基板10には、それぞれ第1表面から第2表面まで貫通孔80が設けられている。この貫通孔80の内面上及びシリコン基板10の第2表面上には、絶縁膜24が形成されている。この絶縁膜24上には、貫通電極25が形成されている。この貫通電極25は、貫通孔80毎にシリコン基板10の第2表面上で分断されて不連続である。貫通電極25上及び絶縁膜24上には、保護膜、例えばソルダーレジスト26が形成されている。このソルダーレジスト26は、例えばフェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂又はアミン系樹脂などで構成される。
Next, a cross-sectional structure along the X direction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the
シリコン基板10の第1表面上には、第1層間絶縁膜13が形成されている。この第1層間絶縁膜13は、例えばシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜などで構成される。また、貫通孔80に形成された貫通電極25は、シリコン基板10の第1表面を貫通し、シリコン基板10の第1表面から突出している。この貫通電極25上には、貫通電極25に電気的に接続された内部電極28が形成されている。この内部電極28上には、第1層間絶縁膜13が形成されている。この第1層間絶縁膜13上には、第2層間絶縁膜17が部分的に形成されている。この第2層間絶縁膜17上には、カラーフィルタ/マイクロレンズ層21が形成されている。これら第2層間絶縁膜17及びカラーフィルタ/マイクロレンズ層21は、内部電極28の中央部上で開口され、パッド開口部32が形成されている。カラーフィルタ/マイクロレンズ層21上及びパッド開口部32上には、接着剤33を介してガラス基板23が形成されている。
A first
ここで、本実施形態では、二層電極パッド領域(1)及び(3)においては、内部電極28の上方に素子面電極29が形成され、ダミー電極パッド領域(2)においては、内部電極28の上方に素子面電極29が存在しない。これにより、ガラス基板23、接着剤33及び第1層間絶縁膜13を介して、ダミー電極パッド領域(2)の内部電極28を観察することができる。二層電極パッド領域(1)及び(3)における素子面電極29は、内部電極28と離間して、この内部電極28と対向して配置される。この素子面電極29は、カラーフィルタ/マイクロレンズ層21のパッド開口部32から露出され、ダイソートテストに用いられる。
Here, in the present embodiment, in the two-layer electrode pad regions (1) and (3), the
尚、ダミー電極パッド領域(2)においては、パッド開口部32が形成されず、第2層間絶縁膜17及びカラーフィルタ/マイクロレンズ層21が第1層間絶縁膜13上で連続して形成されてもよい。この場合であっても、ガラス基板23側から内部電極28を観察することができる。また、ダミー電極パッド領域(2)においては、少なくとも内部電極28が形成されればよく、この内部電極28に接続する貫通電極25が形成されなくてもよい。
In the dummy electrode pad region (2), the
次に、図5を用いて、二層電極パッド領域(1)のX方向に直交するY方向に沿った断面構造について説明する。図5に示すように、カメラモジュールは、撮像素子12が形成された撮像画素部と、この撮像画素部から出力された信号を処理する周辺回路部とを有する。
Next, a cross-sectional structure along the Y direction orthogonal to the X direction of the two-layer electrode pad region (1) will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the camera module includes an imaging pixel unit in which the
カメラモジュールの撮像画素部において、シリコン基板10の第1表面には、素子分離絶縁層としてのSTI(Shallow Trench Isolation)11と、STI11により区画された素子領域が配置されている。この素子領域には、フォトダイオード及びトランジスタを含む撮像素子12が形成されている。この撮像素子12が形成された第1表面上には、第1層間絶縁膜13が形成されている。この第1層間絶縁膜13中には、配線14が形成されている。また、第1層間絶縁膜13上にはパッシベーション膜15が形成され、このパッシベーション膜15上にはベース層16が形成されている。パッシベーション膜15及び/又はベース層16は、図4の第2層間絶縁膜17に対応する。ベース層16上には、撮像素子12に対応するようにカラーフィルタ18がそれぞれ配置されている。このカラーフィルタ18上には、オーバーコート19が形成されている。このオーバーコート19上には、撮像素子12及びカラーフィルタ18に対応するようにマイクロレンズ20がそれぞれ形成され、撮像素子12が存在しない領域のオーバーコート19上には、スチレン系樹脂層31が形成されている。カラーフィルタ18、オーバーコート19、マイクロレンズ20及び/又はスチレン系樹脂層31は、図4のカラーフィルタ/マイクロレンズ層21に対応する。マイクロレンズ20上は空洞22となり、この空洞22上にはガラス基板23が配置されている。
In the imaging pixel portion of the camera module, an STI (Shallow Trench Isolation) 11 as an element isolation insulating layer and an element region partitioned by the STI 11 are arranged on the first surface of the
ここで、STI11は例えばシリコン酸化膜で構成される。また、配線14は例えばアルミニウム(Al)で構成され、カラーフィルタ18は例えばアクリル樹脂で構成され、マイクロレンズ20は例えばスチレン系樹脂などで構成される。
Here, the STI 11 is made of, for example, a silicon oxide film. The
カメラモジュールの周辺回路部において、シリコン基板10には第1表面から第2表面まで貫通孔80が設けられ、この貫通孔80の内面上及びシリコン基板10の第2表面上には絶縁膜24が形成されている。絶縁膜24上には貫通電極25が形成され、この貫通電極25上に保護膜、例えばソルダーレジスト26が形成されている。さらに、貫通電極25上のソルダーレジスト26の一部が開口され、貫通電極25が露出されている。この露出された貫通電極25に外部端子、例えばハンダボール27が接続されている。
In the peripheral circuit portion of the camera module, a through
また、シリコン基板10の第1表面上には、第1層間絶縁膜13が形成されている。貫通孔80に形成された貫通電極25はシリコン基板10の第1表面から突出しており、この貫通電極25上には内部電極28が形成されている。この内部電極28は、撮像素子12あるいは周辺回路部に形成された周辺回路(図示せず)に電気的に接続されている。これにより、貫通電極25は、ハンダボール27と撮像素子12及び周辺回路とを電気的に接続している。
A first
さらに、内部電極28上には、第1層間絶縁膜13を介して素子面電極29が形成されている。内部電極28と素子面電極29間の第1層間絶縁膜13中には、これら電極間を電気的に接続するコンタクトプラグ30が形成されている。素子面電極29は、コンタクトプラグ30、内部電極28を介して、電圧の印加及び信号の読み出しなどに使用される。特に、ダイソートテスト時に、素子面電極29に針が当てられる。
Further, an
また、素子面電極29上の端部には、パッシベーション膜15が形成されている。このパッシベーション膜15上にはベース層16が形成され、このベース層16上にはオーバーコート19が形成されている。このオーバーコート19上には、スチレン系樹脂層31が形成されている。これらパッシベーション膜15、ベース層16、オーバーコート19及びスチレン系樹脂層31は、素子面電極29の中央部上で開口され、パッド開口部32が形成されている。
A
スチレン系樹脂層31上及び素子面電極29上には、接着剤33を介してガラス基板23が形成されている。尚、接着剤33はパターニングされており、撮像素子12上及びマイクロレンズ20上には配置されていない。
A
また、コンタクトプラグ30は、シリコン基板10面に垂直な方向でパッド開口部32又は貫通孔80と重ならない位置に配置されている。これにより、内部電極28と素子面電極29間の全体にわたってコンタクトプラグ30が形成されないため、これら電極間が強固になることはない。従って、素子面電極29又は内部電極28の一部がシリコン基板10の内部に入り込み、カメラモジュールを破壊してしまう不具合や、針を離すときに素子面電極29や内部電極28がシリコン基板10から剥離してしまうといった不具合を低減することができる。
The contact plug 30 is disposed at a position that does not overlap the
尚、ここでは、電極パッド(内部電極28、素子面電極29)が2個配置された例を示したが、電極パッドは少なくとも2個以上配置されていればよい。例えば、内部電極28と素子面電極29間の第1層間絶縁膜13内に、1個又は複数個の電極パッドが配置されていてもよい。これにより、ダイソートテストで素子面電極29が破損した場合でも、シリコン基板10に貫通孔80を形成する際の異方性エッチングにおいて、内部電極28をエッチングストッパーとして使用することができる。
Here, an example is shown in which two electrode pads (
また、第1層間絶縁膜13内に配線14が3層形成された例を示しているが、これに限らない。
Further, although an example in which three layers of
さらに、素子面電極29上のパッド開口部32では、パッシベーション膜15の開口端と、ベース層16、オーバーコート19、及びスチレン系樹脂層31の開口端との位置が異なり段差が付いているが、これらの開口端の位置が一致するように形成されていてもよい。また、オーバーコート19の開口端と、スチレン系樹脂層31の開口端との位置に段差があってもよいし、段差がなくてもよい。
Further, in the
次に、図6及び図7を用いて、ダミー電極パッド領域(2)のY方向に沿った断面構造について説明する。図6に示すように、二層電極パッド領域(1)に対し、ダミー電極パッド領域(2)においては、内部電極28上に素子面電極29及びコンタクトプラグ30が存在しない。また、貫通電極25上のソルダーレジスト26は開口されず、ハンダボール27が形成されていない。このため、貫通電極25及び内部電極28は電気的に浮遊状態である。すなわち、ダミー電極パッド領域(2)における内部電極28及び貫通電極25は、デバイスとしての機能を有しない。
Next, a cross-sectional structure along the Y direction of the dummy electrode pad region (2) will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, the
また、図7に示すように、パッド開口部32が形成されず、パッシベーション膜15、ベース層16、オーバーコート19及びスチレン系樹脂層31が第1層間絶縁膜13上で連続に形成されてもよい。
In addition, as shown in FIG. 7, even if the
尚、図3乃至図7に示すシリコン基板10の第1表面上の各部材は、上述した図2のステップS1における固体撮像デバイスの製造プロセスにおいて形成される。このとき、二層電極パッド領域(1)及び(3)、ダミー電極パッド領域(2)の各部は同時に形成されるが、素子面電極29の形成は二層電極パッド領域(1)及び(3)のみで行われる。また、上述した図2のステップS2におけるダイソートテストは、二層電極パッド領域(1)及び(3)の素子面電極29にのみ行われる。これは、上述したように、ダミー電極パッド領域(2)の内部電極28はデバイスとしての機能を有しないため、ダイソートテストを行う必要がないからである。
Each member on the first surface of the
[2−2]貫通電極の製造方法
次に、カメラモジュールにおける二層電極パッド領域及びダミー電極パッド領域の貫通電極の製造工程について詳説する(図2のステップS6乃至ステップS9)。図8乃至図14は、二層電極パッド領域(1)及びダミー電極パッド領域(2)における貫通電極の製造工程の断面図を示す。ここで、それぞれの工程において、二層電極パッド領域(1)及びダミー電極パッド領域(2)における貫通電極は、同時に形成される。尚、各図において、上述したシリコン基板10の第1表面は下側に位置し、第2表面は上側に位置する。
[2-2] Manufacturing Method of Through Electrode Next, a manufacturing process of the through electrode in the two-layer electrode pad region and the dummy electrode pad region in the camera module will be described in detail (Step S6 to Step S9 in FIG. 2). 8 to 14 are cross-sectional views showing a manufacturing process of the through electrode in the two-layer electrode pad region (1) and the dummy electrode pad region (2). Here, in each step, the through electrodes in the two-layer electrode pad region (1) and the dummy electrode pad region (2) are formed simultaneously. In each figure, the first surface of the
最初に、図8に示すように、シリコン基板10の第2表面から第1表面まで貫通孔80が形成される。この貫通孔80は、以下のように形成される。
First, as shown in FIG. 8, a through
まず、シリコン基板10の第2表面上に、レジスト(図示せず)が塗布される。次に、パッド開口部(図4乃至図7のパッド開口部32)と対応する位置のレジストがリソグラフィにより開口され、シリコン基板10の第2表面の一部が露出される。このとき、シリコン基板10の第1表面上にある合わせマーク(図示せず)に対して、シリコン基板10の第2表面の開口の合わせを行うことになるので、両面アライナ、両面ステッパなどの手段を用いるとよい。
First, a resist (not shown) is applied on the second surface of the
次に、パターニングしたレジストをマスクとして、RIEによりシリコン基板10がエッチングされていく。このとき、シリコン基板10のRIE時のストッパーになるのは、第1層間絶縁膜13の中でシリコン基板10に直接接している層又はシリコン基板10上に形成されたゲート絶縁膜などである。次に、アッシングとウェット洗浄によりレジストが除去される。このようにして、シリコン基板10に貫通孔80が形成される(図2のステップS6)。
Next, the
尚、好ましくは、シリコン基板10のRIE後又はレジスト除去後に、HF系のウェット洗浄によりRIE残渣の除去が行われることが望ましい。また、RIEで形成されるシリコン基板10の貫通孔80の形状は、第2表面から第1表面に行くに従って、徐々に狭くなっていくテーパー形状が望ましい。もし、ノッチングやボーイング形状が生じて逆向きのテーパーが形成されると、後に形成されるCVDによる絶縁膜の形成不良やスパッタによるメタルシード層の形成不良を発生させる原因となる。
Preferably, after the RIE of the
次に、図9に示すように、CVD法により、シリコン基板10における貫通孔80内及び第2表面上に絶縁膜24が形成される。この絶縁膜24は、例えばシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜又はシリコン窒化膜で構成される(図2のステップS7)。
Next, as shown in FIG. 9, the insulating
次に、図10に示すように、絶縁膜24上にレジスト100が塗布される。このレジストは、シリコン基板10における貫通孔80内及び第2表面上の絶縁膜24上全面に形成される。
Next, as shown in FIG. 10, a resist 100 is applied on the insulating
次に、図11に示すように、リソグラフィによりレジスト100がパターニングされる。これにより、貫通孔80の底部(シリコン基板10の第1表面側)までレジスト100が開口され、貫通孔80の底部における絶縁膜24が露出される。
Next, as shown in FIG. 11, the resist 100 is patterned by lithography. As a result, the resist 100 is opened to the bottom of the through hole 80 (on the first surface side of the silicon substrate 10), and the insulating
次に、図12に示すように、レジスト100をマスクとして絶縁膜24及び第1層間絶縁膜13のRIEが行われる(図2のステップS8)。このとき、絶縁膜24及び第1層間絶縁膜13のRIE時のストッパーとなるのは、内部電極28である。この工程により、内部電極28の一部が露出される。
Next, as shown in FIG. 12, RIE of the insulating
次に、図13に示すように、アッシングとウェット洗浄によりレジスト100が除去される。このとき、内部電極28の表面が数nm〜数十nm程度酸化されている可能性があるので、アルカリ系のウェットエッチングにより若干エッチングされることが望ましい。
Next, as shown in FIG. 13, the resist 100 is removed by ashing and wet cleaning. At this time, since the surface of the
次に、図14に示すように、絶縁膜24上及び内部電極28上に貫通電極25が形成される。この貫通電極25は、以下のように形成される。
Next, as shown in FIG. 14, the through
まず、逆スパッタにより内部電極28上の酸化層が除去されることが望ましい。次に、スパッタ法により、例えばTi、Cuなどのメタルシード層が形成される。次に、シリコン基板10の第2表面上に、レジスト(図示せず)が塗布される。次に、貫通電極25が形成されない部分のみにレジストが残されるように、リソグラフィによりパターニングが行われる。次に、電界めっき等によりメタルシード層にメッキが行われ、貫通電極25が形成される。その後、ウェットエッチングなどによりレジストが除去される。続いて、ウェット洗浄などにより、メッキされていないメタルシード層のエッチングが行われる。このようにして、絶縁膜24上に貫通電極25が形成される(図2のステップS9)。尚、ダミー電極パッド領域(2)においては、貫通電極25は形成されなくてもよい。
First, it is desirable to remove the oxide layer on the
ところで、内部電極28(例えばAl)は、空気中に放置すると水分と反応して腐食してしまう。この腐食を防止するために、内部電極28が露出された後の放置時間を一定時間内に管理することが望ましい。例えば、RIEによる絶縁膜24及び第1層間絶縁膜13の除去工程により内部電極28が露出された後、好ましくは3時間以内、長くても24時間以内でスパッタ法によるメタルシード層の形成工程が行われることが望ましい。
By the way, the internal electrode 28 (for example, Al) reacts with moisture and corrodes when left in the air. In order to prevent this corrosion, it is desirable to manage the standing time after the
[2−3]効果
上記第1の実施形態によれば、カメラモジュールの製造工程におけるシリコンウェハにおいて、撮像素子チップ1内の貫通電極25上に電気的に浮遊した内部電極28のみを有するダミー電極パッド領域(2)が設けられる。このダミー電極パッド領域(2)における内部電極28上には、二層電極パッド領域(1)及び(3)における素子面電極29のような遮蔽物が存在しない。これにより、ダミー電極パッド領域(2)における内部電極28は、ガラス基板23等を介して容易に観察することができる。すなわち、製造途中において内部電極28が露出され(図12、図2のステップS8)、空気中に放置されることにより腐食などの異常が起こった場合に、貫通電極25が形成された後であっても(図14、図2のステップS9)、ガラス基板23側から容易にその異常を発見することが可能である。従って、ダミー電極パッド領域(2)の内部電極28で異常が発見されることにより、その付近一帯における二層電極パッド領域(1)及び(3)の内部電極28でも異常が発生していると判断することができる。
[2-3] Effect According to the first embodiment, in the silicon wafer in the manufacturing process of the camera module, the dummy electrode having only the
[3]第2の実施形態
第1の実施形態では、シリコンウェハにおいて、撮像素子チップ内にダミー電極パッド領域が形成された。これに対し、第2の実施形態では、シリコンウェハにおいて、ダイシングライン上にダミー電極パッド領域が形成される例である。尚、ここでは、上記第1の実施形態と同様の点については説明を省略し、異なる点について詳説する。
[3] Second Embodiment In the first embodiment, the dummy electrode pad region is formed in the imaging device chip in the silicon wafer. On the other hand, the second embodiment is an example in which a dummy electrode pad region is formed on a dicing line in a silicon wafer. Here, the description of the same points as in the first embodiment will be omitted, and different points will be described in detail.
[3−1]貫通電極の構造
図15は、本実施形態におけるウェハレベルCMOSセンサのシリコン基板の一部をガラス基板側から見た平面図である。図16は、図15のXVI−XVI線に沿った断面図である。
[3-1] Structure of Through Electrode FIG. 15 is a plan view of a part of the silicon substrate of the wafer level CMOS sensor in this embodiment as viewed from the glass substrate side. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI of FIG.
図15に示すように、撮像素子チップ1は、ダイシングライン2により区画されて形成されている。この撮像素子チップ1には、画素部3及び電極パッド4を有する二層電極パッド領域(1)が備えられている。また、ダイシングライン2には、電極パッド5を有するダミー電極パッド領域(4)が備えられている。
As shown in FIG. 15, the
二層電極パッド領域(1)は、撮像素子チップ1内の端部にX方向に沿って隙間なく複数形成されている。ダミー電極パッド領域(4)は、ダイシングライン2上に孤立して形成されている。尚、ダミー電極パッド領域(4)は、ダイシングライン2上であれば、どこに形成されてもよい。
A plurality of two-layer electrode pad regions (1) are formed at the end in the
図16に示すように、ダミー電極パッド領域(4)の断面において、第2の実施形態は、第1の実施形態におけるダミー電極パッド領域(2)と同様の構造を有する。すなわち、内部電極28上に素子面電極29及びコンタクトプラグ30が存在せず、ハンダボール27と接続していない。このため、貫通電極25及び内部電極28は電気的に浮遊状態であり、ダミー電極パッド領域(4)における内部電極28及び貫通電極25はデバイスとしての機能を有しない。
As shown in FIG. 16, in the cross section of the dummy electrode pad region (4), the second embodiment has the same structure as the dummy electrode pad region (2) in the first embodiment. That is, the
[3−2]効果
上記第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
[3-2] Effects According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
さらに、第2の実施形態では、ダミー電極パッド領域5がシリコンウェハにおけるダイシングライン2上に形成される。これにより、撮像素子チップ1内が二層電極パッド領域(1)で埋まっていたとしても、ダイシングライン2上のダミー電極パッド領域(4)により内部電極28の異常を容易に発見することが可能である。
Furthermore, in the second embodiment, the dummy
[4]第3の実施形態
第2の実施形態では、シリコンウェハにおいて、ダイシングライン上に1個のダミー電極パッド領域が形成された。これに対し、第3の実施形態では、ダイシングライン上に複数個の隣接したダミー電極パッド領域が形成される例である。尚、ここでは、上記第1及び第2の実施形態と同様の点については説明を省略し、異なる点について詳説する。
[4] Third Embodiment In the second embodiment, one dummy electrode pad region is formed on a dicing line in a silicon wafer. In contrast, the third embodiment is an example in which a plurality of adjacent dummy electrode pad regions are formed on a dicing line. Here, the description of the same points as in the first and second embodiments will be omitted, and different points will be described in detail.
[4−1]貫通電極の構造
図17は、本実施形態におけるウェハレベルCMOSセンサのシリコン基板の一部をガラス基板側から見た平面図である。図18は、図17のXVIII−XVIII線に沿った断面図である。
[4-1] Structure of Through Electrode FIG. 17 is a plan view of a part of the silicon substrate of the wafer level CMOS sensor in this embodiment as viewed from the glass substrate side. 18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
図17に示すように、ダミー電極パッド領域(5)乃至(7)は、ダイシングライン2上に複数個隣接して形成されている。尚、ダミー電極パッド領域(5)乃至(7)は、ダイシングライン2上で複数個あれば、どこに形成されてもよく、隙間を設けて形成されてもよい。
As shown in FIG. 17, a plurality of dummy electrode pad regions (5) to (7) are formed adjacent to each other on the
図18に示すように、ダミー電極パッド領域(5)乃至(7)の断面において、第3の実施形態は、第2の実施形態におけるダミー電極パッド領域(4)と同様の構造を有する。また、ダミー電極パッド領域(5)乃至(7)は、隣接して形成されている。 As shown in FIG. 18, in the cross section of the dummy electrode pad regions (5) to (7), the third embodiment has the same structure as the dummy electrode pad region (4) in the second embodiment. The dummy electrode pad regions (5) to (7) are formed adjacent to each other.
[4−2]効果
上記第3の実施形態によれば、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
[4-2] Effects According to the third embodiment, the same effects as in the second embodiment can be obtained.
さらに、第3の実施形態では、ダミー電極パッド領域(5)乃至(7)がダイシングライン2上に複数個隣接して形成される。これにより、1個のダミー電極パッド領域(5)乃至(7)が形成される第2の実施形態よりも、内部電極28に異常が発生したときの発見が容易になる。
Furthermore, in the third embodiment, a plurality of dummy electrode pad regions (5) to (7) are formed adjacent to each other on the
その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention when it is practiced. Furthermore, the above embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be obtained as an invention.
1…撮像素子チップ、2…ダイシングライン、3…画素部、4,5…電極パッド、10…シリコン基板、11…STI、12…撮像素子、13…第1層間絶縁膜、14…配線、15…パッシベーション膜、16…ベース層、17…第2層間絶縁膜、18…カラーフィルタ、19…オーバーコート、20…マイクロレンズ、21…カラーフィルタ/マイクロレンズ層、22…空洞、23…ガラス基板、24…絶縁膜、25…貫通電極、26…ソルダーレジスト、27…ハンダボール、28…内部電極、29…素子面電極、30…コンタクトプラグ、31…スチレン系樹脂層、32…パッド開口部、33,34,35,36…接着剤、40…IRカットガラス、41…IRCF、50…撮像レンズ、60…レンズホルダー、70…遮光兼電磁シールド、80…貫通孔、100…レジスト。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記半導体基板の第1領域における第1表面から前記第1表面に対向する第2表面まで空けられた第1貫通孔内に形成された第1貫通電極と、
前記半導体基板の前記第1表面において、前記第1貫通電極に接して形成された第1電極パッドと、
前記第1電極パッドと離間して形成され、前記第1電極パッドと対向する第2電極パッドと、
前記半導体基板の前記第2表面上に形成され、前記第1貫通電極と電気的に接続された外部端子と、
前記半導体基板の前記第1表面において、前記半導体基板の前記第1領域と異なる第2領域における前記第1表面から前記第2表面まで空けられた第2貫通孔上に形成され、電気的に浮遊した第3電極パッドと、
を具備することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate;
A first through electrode formed in a first through hole opened from a first surface in the first region of the semiconductor substrate to a second surface facing the first surface;
A first electrode pad formed in contact with the first through electrode on the first surface of the semiconductor substrate;
A second electrode pad formed spaced apart from the first electrode pad and facing the first electrode pad;
An external terminal formed on the second surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the first through electrode;
The first surface of the semiconductor substrate is formed on a second through-hole formed from the first surface to the second surface in a second region different from the first region of the semiconductor substrate, and is electrically floating A third electrode pad,
A semiconductor device comprising:
前記撮像素子に対応して配置され、前記第2電極パッドを露出するカラーフィルタと、
前記撮像素子に対応して前記カラーフィルタ上に配置されたマイクロレンズと、
前記マイクロレンズ、前記第2電極パッド及び前記第3電極パッドの上方に設けられた支持ガラスと、
をさらに具備することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の半導体装置。 An image sensor formed on the first surface of the semiconductor substrate and connected to the external terminal via the first electrode pad and the first through electrode;
A color filter disposed corresponding to the image sensor and exposing the second electrode pad;
A microlens disposed on the color filter corresponding to the image sensor;
A supporting glass provided above the microlens, the second electrode pad, and the third electrode pad;
The semiconductor device according to claim 1, further comprising:
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