JP2011253944A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device which suppresses an increase in manufacturing cost.SOLUTION: The semiconductor device 1 includes a semiconductor substrate 10, a dielectric film 22, a rewiring part 24, an upper electrode 25, an insulation film 26 and an external connection terminal 28. The semiconductor substrate 10 on which circuits are formed has a lower electrode 15, an upper electrode pad 16 and connection pads 17, 18 on a top face respectively connected to the circuits. The dielectric film 22 covers the lower electrode 15 and has openings reaching top faces of the upper electrode pad 16 and connection pads 17, 18. The rewiring part 24 is electrically connected with some of the connection pads 17, 18. The upper electrode 25 is disposed facing a top face of the lower electrode 15 via the dielectric film 22, connected with the upper electrode pad 16 and includes the rewiring part 24. The insulation film 26 covers the dielectric film 22, the wiring part 24 and the upper electrode 25. The external connection terminal 28 penetrates the insulation film 26 and is connected to the rewiring part 24 and exposed on a top face of the insulation film 16.

Description

本発明の実施形態は、半導体装置及びその製造方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

半導体集積回路等からなる半導体装置は、高集積化、小型化、薄型化と同様に、低コスト化等が求められている。   A semiconductor device including a semiconductor integrated circuit or the like is required to be reduced in cost as well as high integration, miniaturization, and thinning.

半導体装置は、高集積化・小型化等を求めて、例えば、CoC(Chip on Chip)という積層形態が図られる。CoCは、完成した半導体チップの表面に別の半導体チップ、例えば、メモリとロジック等のように機能の異なる2つの半導体チップが互いに電気的に接続されて固定される。接続された半導体チップは、例えば、大きい方の半導体チップのサイズとほぼ等しいCSP(Chip size package)に組み立てられて、より高機能の半導体装置となり、実装基板に実装される。2つの半導体チップを互いに電気的に接続するために、すなわち、両者の接続位置を合わせるために、少なくとも一方の半導体チップの表面に再配線が施されて接続パッドの位置等が調整される。   In order to achieve high integration, miniaturization, and the like, a semiconductor device has a stacked form of, for example, CoC (Chip on Chip). In CoC, another semiconductor chip, for example, two semiconductor chips having different functions such as a memory and a logic are electrically connected and fixed to the surface of the completed semiconductor chip. The connected semiconductor chips are assembled into, for example, a CSP (Chip size package) that is substantially equal to the size of the larger semiconductor chip to form a higher-performance semiconductor device and mounted on a mounting substrate. In order to electrically connect the two semiconductor chips to each other, that is, to match the connection positions of the two semiconductor chips, rewiring is performed on the surface of at least one of the semiconductor chips to adjust the position of the connection pads.

また、半導体装置は、小型化・薄型化等を求めて、半導体チップの表面に再配線が施され、再配線に外部接続端子が接続されて、ウェハレベルCSP(WLCSP、WCSP)とすることが可能である。WLCSPの再配線は、再配線基板としてのインタポーザの代わりに、半導体チップの表面に形成される。つまり、WLCSPは、外部接続端子を別の半導体チップ接続用に用いることが可能なので、上述のCoCを構成する少なくとも一方の半導体チップを形成する技術として利用することが可能である。   Further, in order to reduce the size and thickness of the semiconductor device, rewiring is performed on the surface of the semiconductor chip, and an external connection terminal is connected to the rewiring to obtain a wafer level CSP (WLCSP, WCSP). Is possible. WLCSP rewiring is formed on the surface of a semiconductor chip instead of an interposer as a rewiring substrate. That is, since the WLCSP can use the external connection terminal for connecting another semiconductor chip, it can be used as a technique for forming at least one semiconductor chip constituting the above-mentioned CoC.

半導体チップは、回路に必要なキャパシタをチップ内、すなわち層間絶縁膜内またはシリコン基板内に設けることが多い。また、高周波回路、例えばPLL(Phase Locked Loop)、VCO(Voltage Controlled Oscillator)等においては、キャパシタをパッケージの外に配置して接続する場合も多い。必要なキャパシタは、半導体チップ内も含めてパッケージ内に取り込むことができれば、半導体装置は、小型化・薄型化等が可能となる。ただし、コストは可能な限り抑える必要がある。   In many semiconductor chips, capacitors necessary for a circuit are provided in the chip, that is, in an interlayer insulating film or a silicon substrate. In a high-frequency circuit such as a PLL (Phase Locked Loop), a VCO (Voltage Controlled Oscillator), etc., a capacitor is often arranged outside the package and connected. If the necessary capacitors can be taken into the package including the semiconductor chip, the semiconductor device can be reduced in size and thickness. However, costs should be kept as low as possible.

特開2005−108929号公報JP 2005-108929 A

本発明は、製造コストの増加を抑制可能な半導体装置及びその製造方法を提供する。   The present invention provides a semiconductor device capable of suppressing an increase in manufacturing cost and a manufacturing method thereof.

本発明の実施形態の半導体装置は、半導体装置は、半導体基板部、誘電体膜、再配線、上部電極、絶縁膜、及び外部接続端子を有する。前記半導体基板部は、回路が形成され、前記回路にそれぞれ接続される第1乃至第3の接続パッドを上面に有する。前記誘電体膜は、少なくとも前記第1の接続パッドを被い、前記第2及び第3の接続パッドの上面に達する開口部を有する。前記再配線は、少なくとも一部の前記第3の接続パッドに電気的に接続される。前記上部電極は、前記誘電体膜を介して前記第1の接続パッドの上面に対向して配置され、前記第2の接続パッドに接続され、前記再配線と同じ構成を含む。前記絶縁膜は、前記誘電体膜、前記再配線、及び前記上部電極を被う。前記外部接続端子は、前記絶縁膜を貫通し前記再配線に接続され、前記絶縁膜の上面から露出する。   The semiconductor device according to the embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate portion, a dielectric film, a rewiring, an upper electrode, an insulating film, and an external connection terminal. The semiconductor substrate portion is formed with a circuit and has first to third connection pads connected to the circuit on the upper surface. The dielectric film has an opening that covers at least the first connection pad and reaches the upper surfaces of the second and third connection pads. The rewiring is electrically connected to at least a part of the third connection pads. The upper electrode is disposed to face the upper surface of the first connection pad via the dielectric film, is connected to the second connection pad, and includes the same configuration as the rewiring. The insulating film covers the dielectric film, the rewiring, and the upper electrode. The external connection terminal penetrates the insulating film, is connected to the rewiring, and is exposed from the upper surface of the insulating film.

本発明の実施形態の半導体装置の製造方法は、回路が形成され、前記回路にそれぞれ接続される第1乃至第3の接続パッドを表面に有する半導体基板部の表面を被うように誘電体膜を形成する工程と、前記第2及び第3の接続パッドの上面に達する開口を前記誘電体膜に形成する工程と、前記第2及び第3の接続パッドの上面、及び前記誘電体膜を被うように第1のバリアメタルを形成する工程とを備えている。半導体装置の製造方法は、また、前記第1及び第2の接続パッド上、一部の前記第3の接続パッド上、前記第1の接続パッドと第2の接続パッドとを接続する領域、及び前記第1乃至第3の接続パッド間を接続する領域に前記バリアメタルが露出するようにパターニングされた第1のフォトレジストを、前記第1のバリアメタルの上に形成し、露出した前記第1のバリアメタルの上に再配線を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト及び前記第1のフォトレジストの下の前記第1のバリアメタルを除去する工程と、前記誘電体膜、前記再配線、及び前記第3の接続パッドを被うように絶縁膜を形成する工程を備えている。半導体装置の製造方法は、また、前記絶縁膜に開口を設けて、前記第3の接続パッド上の前記再配線及び前記第3の接続パッドを選択的に露出する工程と、前記再配線、前記第3の接続パッド、及び前記絶縁膜を被うように第2のバリアメタルを形成する工程と、前記第2のバリアメタルを被うように、選択的に開口を有する第2のフォトレジストを形成し、露出した前記第2のバリアメタル上に外部端子メタルを形成する工程と、前記第2のフォトレジスト及び前記第2のフォトレジストの下の前記第2のバリアメタルを除去する工程とを備えている。   In the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, a dielectric film is formed so as to cover a surface of a semiconductor substrate portion having a circuit formed thereon and first to third connection pads connected to the circuit on the surface. Forming an opening reaching the upper surfaces of the second and third connection pads in the dielectric film, covering the upper surfaces of the second and third connection pads, and the dielectric film. A step of forming a first barrier metal. The method for manufacturing a semiconductor device may also include a region on the first and second connection pads, a part of the third connection pad, a region connecting the first connection pad and the second connection pad, and A first photoresist patterned so as to expose the barrier metal in a region connecting the first to third connection pads is formed on the first barrier metal, and the exposed first first metal is exposed. Forming a rewiring on the barrier metal, removing the first photoresist and the first barrier metal under the first photoresist, the dielectric film, and the rewiring And a step of forming an insulating film so as to cover the third connection pad. The method of manufacturing a semiconductor device also includes a step of providing an opening in the insulating film to selectively expose the rewiring and the third connection pad on the third connection pad, the rewiring, A step of forming a second barrier metal so as to cover the third connection pad and the insulating film; and a second photoresist having an opening selectively so as to cover the second barrier metal. Forming and exposing an external terminal metal on the exposed second barrier metal, and removing the second photoresist and the second barrier metal under the second photoresist. I have.

本発明の実施形態に係る半導体装置を模式的に示す断面図。1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る半導体装置の図2に続く製造方法を模式的に示す断面図。Sectional drawing which shows typically the manufacturing method following FIG. 2 of the semiconductor device which concerns on embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下に示す図では、同一の構成要素には同一の符号を付す。シリコン基板の表面に対して、再配線層がある方向を上とする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure shown below, the same code | symbol is attached | subjected to the same component. The direction in which the rewiring layer is present is on the upper side of the surface of the silicon substrate.

(実施形態)
本発明の実施形態に係る半導体装置及びその製造方法について、図1乃至図3を参照しながら説明する。
(Embodiment)
A semiconductor device and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1に示すように、半導体装置1は、概略的に、半導体基板部10及びその上部表面(上面ともいう)に設けられた再配線部20で構成される。半導体基板部10は、シリコン基板11、シリコン基板11の上面に設けられた層間絶縁膜13、層間絶縁膜13の中に埋め込まれるように配された多層配線14、並びに層間絶縁膜13の上面に設けられた第1の接続パッドである下部電極15、第2の接続パッドである上部電極パッド16、及び第3の接続パッドである接続パッド17、18を有している。   As shown in FIG. 1, the semiconductor device 1 schematically includes a semiconductor substrate unit 10 and a rewiring unit 20 provided on an upper surface (also referred to as an upper surface). The semiconductor substrate unit 10 includes a silicon substrate 11, an interlayer insulating film 13 provided on the upper surface of the silicon substrate 11, a multilayer wiring 14 disposed so as to be embedded in the interlayer insulating film 13, and an upper surface of the interlayer insulating film 13. A lower electrode 15 as a first connection pad, an upper electrode pad 16 as a second connection pad, and connection pads 17 and 18 as third connection pads are provided.

再配線部20は、層間絶縁膜13、下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18の上面にある誘電体膜22、誘電体膜22の上面または誘電体膜22を貫通して設けられた引出電極であるバリアメタル23及び再配線24、誘電体膜22、バリアメタル23の側面、及び再配線24を被う絶縁膜26、絶縁膜26を貫通して再配線24に接続するバリアメタル27及び外部接続端子28を有している。下部電極15、下部電極15上の誘電体膜22、並びに下部電極15に対向し、上部電極パッド16に接続されたバリアメタル23及び再配線24からなる上部電極25は、MIM(Metal Insulator Metal)型のキャパシタ21を構成している。   The rewiring unit 20 penetrates through the interlayer insulating film 13, the lower electrode 15, the upper electrode pad 16, and the dielectric film 22 on the upper surface of the connection pads 17 and 18, the upper surface of the dielectric film 22, or the dielectric film 22. The barrier metal 23 and the rewiring 24 which are provided lead electrodes, the dielectric film 22, the side surface of the barrier metal 23, the insulating film 26 covering the rewiring 24, and the insulating film 26 are connected to the rewiring 24. A barrier metal 27 and an external connection terminal 28 are provided. The lower electrode 15, the dielectric film 22 on the lower electrode 15, and the upper electrode 25 made up of the barrier metal 23 and the rewiring 24 facing the lower electrode 15 and connected to the upper electrode pad 16 are MIM (Metal Insulator Metal). A type capacitor 21 is formed.

半導体基板部10は、シリコン基板11の表面領域に、機能に適する複数のトランジスタ等(図示略)が配設され、シリコン基板11の表面上部に、通常、複数層からなる多層配線14、及び層間絶縁膜13が設けられた集積回路を有している。ここで、上下の多層配線14を接続するプラグも多層配線14に含める。半導体基板部10は、表面にパシベーション膜(図示略)または表面保護膜(図示略)が形成されれば、信頼性を確保可能な集積回路である。半導体基板部10は、パシベーション膜または表面保護膜を除いて周知の半導体プロセスを経て作製される。なお、半導体基板部10は、層間絶縁膜13の上端内側にパシベーション膜または表面保護膜に相当する膜を有する構成とすることは可能である。   In the semiconductor substrate portion 10, a plurality of transistors and the like (not shown) suitable for the function are disposed on the surface region of the silicon substrate 11, and usually a multilayer wiring 14 composed of a plurality of layers and an interlayer between the upper surface of the silicon substrate 11. It has an integrated circuit provided with an insulating film 13. Here, a plug for connecting the upper and lower multilayer wirings 14 is also included in the multilayer wiring 14. The semiconductor substrate unit 10 is an integrated circuit that can ensure reliability if a passivation film (not shown) or a surface protective film (not shown) is formed on the surface. The semiconductor substrate portion 10 is manufactured through a known semiconductor process except for the passivation film or the surface protective film. The semiconductor substrate portion 10 can be configured to have a film corresponding to a passivation film or a surface protective film inside the upper end of the interlayer insulating film 13.

下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18は、半導体基板部10を外部接続するための端子となっている。下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする金属からなる。プラグを含む多層配線14は、銅または銅を主成分とする金属であるが、他にタングステン、アルミニウム、または、これらを主成分とする金属等を使用することが可能である。   The lower electrode 15, the upper electrode pad 16, and the connection pads 17 and 18 are terminals for externally connecting the semiconductor substrate unit 10. The lower electrode 15, the upper electrode pad 16, and the connection pads 17 and 18 are made of, for example, aluminum or a metal mainly composed of aluminum. The multilayer wiring 14 including the plug is made of copper or a metal containing copper as a main component, but tungsten, aluminum, a metal containing these as a main component, or the like can also be used.

再配線部20において、誘電体膜22は、MIM型のキャパシタ21の電荷蓄積のための誘電体であると共に、絶縁膜として機能する。キャパシタ21の容量を適する値とし、必要な絶縁を確保するために、材料、膜厚等が決められる。誘電体膜22は、例えば、シリコン窒化膜であるが、他にシリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜、アルミニウム酸化膜、タンタル酸化膜、チタン酸化膜、チタン酸バリウム膜等、または、これらの積層膜等の中から、比誘電率が適当なものを選択可能である。誘電体膜22は、下部電極15及び上部電極25の間で、ほぼ一定の膜厚を有する。   In the rewiring unit 20, the dielectric film 22 is a dielectric for accumulating charges in the MIM type capacitor 21 and functions as an insulating film. In order to set the capacitance of the capacitor 21 to a suitable value and to ensure necessary insulation, the material, film thickness, and the like are determined. The dielectric film 22 is, for example, a silicon nitride film, but in addition, a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, an aluminum oxide film, a tantalum oxide film, a titanium oxide film, a barium titanate film, or a laminated film thereof From the above, it is possible to select an appropriate dielectric constant. The dielectric film 22 has a substantially constant film thickness between the lower electrode 15 and the upper electrode 25.

バリアメタル23は、チタンからなるが、チタン、窒化チタン、タンタル、及びこれらの積層膜としてもよい。再配線24は、キャパシタ21の上部電極の他に、例えば、接続パッド17と外部接続端子28とを上下方向に接続、下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18間の接続、並びに、下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17と外部接続端子28とを接続する。再配線24は、電解メッキまたは無電解メッキ法等により形成された銅である。再配線24は、他に、アルミニウム、金等を使用することが可能である。   The barrier metal 23 is made of titanium, but may be titanium, titanium nitride, tantalum, or a laminated film thereof. In addition to the upper electrode of the capacitor 21, the rewiring 24 connects, for example, the connection pad 17 and the external connection terminal 28 in the vertical direction, the connection between the lower electrode 15, the upper electrode pad 16, and the connection pads 17, 18. In addition, the lower electrode 15, the upper electrode pad 16, the connection pad 17 and the external connection terminal 28 are connected. The rewiring 24 is copper formed by electrolytic plating or electroless plating. In addition, the rewiring 24 can use aluminum, gold, or the like.

バリアメタル27は、バリアメタル23と同様な材料の膜である。外部接続端子28は、上端部がバンプ状に形成されたスズ−銅半田である。外部接続端子28は、接続法によって、スズ−銅半田の他、スズ−金半田、金等を使用することは可能である。外部接続端子28は、バリアメタル27と再配線24との間に上下方向に伸びた柱状の銅等を介在させる、または、外部接続端子28の下端部を柱状の銅等で構成し、上端部にバンプ状の半田を有することは可能である。外部接続端子28は、接続用に表面が露出したパッドとすることは可能で、そのときのパッドは、例えば銅等とすることが可能である。   The barrier metal 27 is a film made of the same material as the barrier metal 23. The external connection terminal 28 is a tin-copper solder having an upper end formed in a bump shape. As the external connection terminal 28, it is possible to use tin-gold solder, gold or the like in addition to tin-copper solder depending on the connection method. The external connection terminal 28 includes columnar copper or the like extending in the vertical direction between the barrier metal 27 and the rewiring 24, or the lower end portion of the external connection terminal 28 is made of columnar copper or the like, and the upper end portion It is possible to have bump-shaped solder on the surface. The external connection terminal 28 can be a pad whose surface is exposed for connection, and the pad at that time can be, for example, copper or the like.

絶縁膜26はポリイミド膜であるが、他にエポキシ膜、フェノール系樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、または、これらを含む積層膜等で構成される。絶縁膜26は、上面をソルダレジスト膜(図示略)で形成することは可能である。   The insulating film 26 is a polyimide film, but is composed of an epoxy film, a phenolic resin film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film including these. The upper surface of the insulating film 26 can be formed of a solder resist film (not shown).

接続パッド18の上面は、一部がバリアメタル23及び再配線24に接続され、絶縁膜26が除去されて一部が露出している。接続パッド18は、外部との接続、例えばワイヤボンディング等が可能である。   A part of the upper surface of the connection pad 18 is connected to the barrier metal 23 and the rewiring 24, and the insulating film 26 is removed and a part is exposed. The connection pad 18 can be connected to the outside, for example, wire bonding.

次に、半導体装置1の製造方法について説明する。図2(a)に示すように、上端部にTEOS(Tetraethoxysilane)系のシリコン酸化膜からなる層間絶縁膜13、層間絶縁膜13の上に、アルミニウムからなる下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18が設けられた半導体基板部10が用意される。半導体基板部10は、ウェハ状態である。半導体基板部10は、再配線部20が形成された後、個片化されて半導体装置1となる。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described. As shown in FIG. 2 (a), an interlayer insulating film 13 made of a TEOS (Tetraethoxysilane) -based silicon oxide film is formed on the upper end, a lower electrode 15 made of aluminum, an upper electrode pad 16 on the interlayer insulating film 13, and The semiconductor substrate portion 10 provided with the connection pads 17 and 18 is prepared. The semiconductor substrate unit 10 is in a wafer state. After the rewiring unit 20 is formed, the semiconductor substrate unit 10 is separated into the semiconductor device 1.

図2(b)に示すように、層間絶縁膜13、下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18を被うように、シリコン窒化膜からなる誘電体膜22が、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法により形成される。   As shown in FIG. 2B, a dielectric film 22 made of a silicon nitride film is formed by, for example, CVD so as to cover the interlayer insulating film 13, the lower electrode 15, the upper electrode pad 16, and the connection pads 17 and 18. It is formed by (Chemical Vapor Deposition) method.

図2(c)に示すように、電気的接続が必要な上部電極パッド16、接続パッド17、18上の誘電体膜22に、フォトリソグラフィ技術を用いて開口30が形成される。   As shown in FIG. 2C, an opening 30 is formed in the dielectric film 22 on the upper electrode pad 16 and the connection pads 17 and 18 that require electrical connection by using a photolithography technique.

図2(d)に示すように、誘電体膜22及び開口30を被うように、チタンまたは窒化チタンからなるバリアメタル23が、例えば、スパッタリング法により形成される。   As shown in FIG. 2D, a barrier metal 23 made of titanium or titanium nitride is formed by, for example, a sputtering method so as to cover the dielectric film 22 and the opening 30.

図2(e)に示すように、バリアメタル23の上に再配線24を必要とする下部電極15、上部電極パッド16、及び接続パッド17、18の上方、及びパッド間を接続する領域等に、開口32を有するようにパターニングされたフォトレジスト31を、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。   As shown in FIG. 2 (e), on the barrier metal 23, the lower electrode 15, which requires the rewiring 24, the upper electrode pad 16, and the connection pads 17, 18 and the region connecting the pads, etc. A photoresist 31 patterned so as to have the opening 32 is formed by using a photolithography technique.

図2(f)に示すように、開口32のバリアメタル23上に銅からなる再配線24を、電解または無電解メッキ法により形成する。   As shown in FIG. 2F, a rewiring 24 made of copper is formed on the barrier metal 23 in the opening 32 by electrolytic or electroless plating.

図2(g)に示すように、フォトレジスト31を剥離剤等を用いて除去する。フォトレジスト31はドライエッチング(アッシング)法により除去することも可能である。   As shown in FIG. 2G, the photoresist 31 is removed using a release agent or the like. The photoresist 31 can also be removed by a dry etching (ashing) method.

図3(a)に示すように、再配線24をマスクとして、再配線24下部を除くバリアメタル23をRIE(Reactive Ion Etching)法により除去する。バリアメタル23及び再配線24は、上部電極パッド16に接続して下部電極15及び上部電極パッド16を連続して被うように形成される。バリアメタル23及び再配線24は、接続パッド17、18にそれぞれ接続して少なくとも一部を被っている。   As shown in FIG. 3A, using the rewiring 24 as a mask, the barrier metal 23 excluding the lower portion of the rewiring 24 is removed by RIE (Reactive Ion Etching). The barrier metal 23 and the rewiring 24 are formed so as to be connected to the upper electrode pad 16 and continuously cover the lower electrode 15 and the upper electrode pad 16. The barrier metal 23 and the rewiring 24 are connected to the connection pads 17 and 18 respectively and cover at least a part thereof.

図3(b)に示すように、誘電体膜22及び再配線24を被うように、感光性ポリイミドからなる絶縁膜26が塗布される。なお、絶縁膜26は、非感光性でもよく、その場合、パターニング用のフォトレジスト等を併用する。   As shown in FIG. 3B, an insulating film 26 made of photosensitive polyimide is applied so as to cover the dielectric film 22 and the rewiring 24. The insulating film 26 may be non-photosensitive, and in that case, a patterning photoresist or the like is used in combination.

図3(c)に示すように、絶縁膜26は、フォトリソグラフィ法により、外部接続が必要な接続パッド17上の再配線24の上面及び接続パッド18の上面に達する開口を有するようにパターニングされ、その後、絶縁膜26上にバリアメタル27が形成される。バリアメタル27は、バリアメタル23と同様な材料及び方法で形成される。   As shown in FIG. 3C, the insulating film 26 is patterned by photolithography so as to have an opening reaching the upper surface of the rewiring 24 on the connection pad 17 and the upper surface of the connection pad 18 that require external connection. Thereafter, a barrier metal 27 is formed on the insulating film 26. The barrier metal 27 is formed by the same material and method as the barrier metal 23.

図3(d)に示すように、バリアメタル27を被うようにフォトレジスト33が形成され、接続パッド17上のバリアメタル27の上面に達する開口を有するようにパターニングされる。その後、半田からなる外部接続端子28が電解または無電解メッキ法により形成される。   As shown in FIG. 3D, a photoresist 33 is formed so as to cover the barrier metal 27 and patterned so as to have an opening reaching the upper surface of the barrier metal 27 on the connection pad 17. Thereafter, external connection terminals 28 made of solder are formed by electrolytic or electroless plating.

図1に示すように、フォトレジスト33が除去され、外部接続端子28の下部を除いて、バリアメタル27が除去されて、半導体装置1となる領域が配列されたウェハが形成される。その後、図示を省略するダイシング等を行って、半導体装置1が完成する。半導体装置1の上面は、接続パッド17に接続されたバンプ状の外部接続端子28、絶縁膜26、及び接続パッド18の一部が露出している。   As shown in FIG. 1, the photoresist 33 is removed, the barrier metal 27 is removed except for the lower portion of the external connection terminal 28, and a wafer in which regions to be the semiconductor device 1 are arranged is formed. Thereafter, dicing or the like not shown is performed to complete the semiconductor device 1. On the upper surface of the semiconductor device 1, bump-like external connection terminals 28 connected to the connection pads 17, the insulating film 26, and a part of the connection pads 18 are exposed.

上述したように、半導体装置1は、対をなす一方の電極として半導体基板部10の最上部の下部電極15、他方の電極として下部電極15に対向する再配線部20のバリアメタル23及び再配線24からなる上部電極25を有している。下部電極15と上部電極25との間には、誘電体膜22が配されて、MIM型のキャパシタ21が構成されている。   As described above, the semiconductor device 1 includes the barrier metal 23 and the rewiring of the rewiring portion 20 facing the lower electrode 15 as the other electrode and the uppermost lower electrode 15 of the semiconductor substrate portion 10 as a pair of electrodes. The upper electrode 25 is composed of 24. A dielectric film 22 is disposed between the lower electrode 15 and the upper electrode 25 to constitute an MIM type capacitor 21.

キャパシタ21は、半導体基板部10の中、例えば、層間絶縁膜13及び多層配線14の領域に設けられてはいない。従って、半導体基板部10の中に設ける場合に必要とされる下部電極、上部電極、または誘電体膜のいずれかを形成するための露光用のマスク等を必要としない。   The capacitor 21 is not provided in the semiconductor substrate unit 10, for example, in the region of the interlayer insulating film 13 and the multilayer wiring 14. Therefore, an exposure mask or the like for forming any one of the lower electrode, the upper electrode, and the dielectric film, which is required when the semiconductor substrate unit 10 is provided, is not required.

キャパシタ21は、下部電極15が半導体基板部10の最上部の接続パッド17、18と同様な導電体で形成されているので、下部電極15を形成するための特別な露光用のマスク等を必要としない。上部電極25がバリアメタル23及び再配線24で形成されているので、上部電極25を形成するための特別な露光用のマスク等を必要としない。ただし、誘電体膜22を形成する工程は必要となるが、キャパシタ21の誘電体膜22を形成するための露光用のマスクを必要としない。   The capacitor 21 requires a special exposure mask for forming the lower electrode 15 because the lower electrode 15 is formed of the same conductor as the uppermost connection pads 17 and 18 of the semiconductor substrate portion 10. And not. Since the upper electrode 25 is formed of the barrier metal 23 and the rewiring 24, a special exposure mask or the like for forming the upper electrode 25 is not required. However, although the step of forming the dielectric film 22 is required, an exposure mask for forming the dielectric film 22 of the capacitor 21 is not required.

その結果、半導体装置1は、WLCSPに類する構成を有し、より小型化・薄型化を図ると同時に、キャパシタ21を半導体基板部10の中から再配線部20との境界部に移すことが可能である。また、半導体装置1は、CoCのように、複数の半導体装置を1つのパッケージに収納する場合に新たに必要となるキャパシタを半導体基板部10と再配線部20との境界部に形成することが可能である。また、パッケージの外部に設けることが必要であったキャパシタを、半導体基板部10と再配線部20との境界部に、すなわちパッケージの中に取り込むことが可能である。キャパシタ21は、半導体基板部10と再配線部20との境界部に、キャパシタ21形成用に追加の露光用のマスクを用いることなく形成可能なので、製造コストの増加を抑制することが可能である。   As a result, the semiconductor device 1 has a configuration similar to that of the WLCSP, and at the same time, the capacitor 21 can be moved from the semiconductor substrate portion 10 to the boundary portion with the rewiring portion 20. It is. Further, in the semiconductor device 1, a capacitor that is newly required when a plurality of semiconductor devices are housed in one package, such as CoC, may be formed at the boundary between the semiconductor substrate unit 10 and the rewiring unit 20. Is possible. Further, it is possible to take in the capacitor, which was required to be provided outside the package, at the boundary between the semiconductor substrate unit 10 and the rewiring unit 20, that is, into the package. Since the capacitor 21 can be formed at the boundary between the semiconductor substrate unit 10 and the rewiring unit 20 without using an additional exposure mask for forming the capacitor 21, an increase in manufacturing cost can be suppressed. .

以上において実施形態を述べたが、この実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここにおいて述べた新規な半導体装置及びその製造方法は、種々の他の形態に具体化されても良いし、さらに、本発明の精神から逸脱することなくここにおいて述べた半導体装置及びその製造方法の形態における種々の省略、置き換え及び変更を行っても良い。付随する請求項及びそれらの均等物又は均等方法は、本発明の範囲及び精神に入るようにそのような形態若しくは変形を含むことを意図している。   Although the embodiment has been described above, this embodiment is merely shown as an example and is not intended to limit the scope of the present invention. Indeed, the novel semiconductor device described herein and its manufacturing method may be embodied in various other forms, and further, without departing from the spirit of the present invention, the semiconductor device described herein and its manufacture. Various omissions, substitutions and changes in the form of the method may be made. The appended claims and their equivalents or equivalent methods are intended to include such forms or modifications as fall within the scope and spirit of the present invention.

例えば、実施形態では、半導体装置は、半導体基板部と再配線部との境界部に、キャパシタが形成され、同時に、他のパッド等に接続して外部接続端子として半田バンプ等が形成される例を示したが、半田バンプは、必ずしも半導体装置に同時に形成される必要はない。つまり、半導体装置は接続用のパッドのみを有し、半田バンプは、例えば、接続する相手側に形成されていてもよい。もちろん、半導体装置及び接続する相手側の両方に半田バンプを有し、半田バンプ同士を接続することは可能である。   For example, in the embodiment, in the semiconductor device, a capacitor is formed at the boundary between the semiconductor substrate portion and the rewiring portion, and at the same time, a solder bump or the like is formed as an external connection terminal by connecting to another pad or the like. However, the solder bumps are not necessarily formed on the semiconductor device at the same time. That is, the semiconductor device may have only the connection pads, and the solder bumps may be formed on the other side to be connected, for example. Of course, it is possible to have solder bumps on both the semiconductor device and the other side to be connected, and to connect the solder bumps.

また、実施形態では、半導体装置はシリコン基板を使用する例を示したが、GaAs、GaN、InP、及びSiC等の化合物半導体基板を使用することは可能である。シリコン基板及び化合物半導体基板は、薄膜であっても差し支えない。   In the embodiment, an example in which a silicon substrate is used as the semiconductor device has been described. However, it is possible to use a compound semiconductor substrate such as GaAs, GaN, InP, and SiC. The silicon substrate and the compound semiconductor substrate may be thin films.

本発明は、以下の付記に記載されるような構成が考えられる。
(付記1) 回路が形成され、前記回路にそれぞれ接続される第1乃至第3の接続パッドを上面に有する半導体基板部と、少なくとも前記第1の接続パッドを被い、前記第2及び第3の接続パッドの上面に達する開口部を有する誘電体膜と、少なくとも一部の前記第3の接続パッドに電気的に接続される再配線と、前記誘電体膜を介して前記第1の接続パッドの上面に対向して配置され、前記第2の接続パッドに接続され、前記再配線と同じ構成を含む上部電極と、前記誘電体膜、前記再配線、及び前記上部電極を被う絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通し前記再配線に接続され、前記絶縁膜の上面から露出する外部接続端子とを備えている半導体装置。
The present invention can be configured as described in the following supplementary notes.
(Supplementary note 1) A circuit board is formed, and a semiconductor substrate portion having first to third connection pads connected to the circuit on its upper surface, covering at least the first connection pad, and the second and third connections. A dielectric film having an opening reaching the upper surface of the connection pad, a rewiring electrically connected to at least a part of the third connection pad, and the first connection pad via the dielectric film An upper electrode disposed opposite to the upper surface of the substrate and connected to the second connection pad and including the same configuration as the rewiring; an insulating film covering the dielectric film, the rewiring, and the upper electrode; A semiconductor device comprising: an external connection terminal penetrating the insulating film and connected to the rewiring and exposed from an upper surface of the insulating film.

(付記2) 前記誘電体膜は、シリコン、アルミニウム、チタン、及びタンタルの酸化膜、シリコン窒化膜、並びにこれらを積層した膜である付記1に記載の半導体装置
(付記3) 前記絶縁膜は、ポリイミド膜、フェノール系樹脂膜、エポキシ膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、及びシリコン酸窒化膜の内の1つ又はこれらの複合膜である付記1に記載の半導体装置。
(Appendix 2) The semiconductor device according to appendix 1, wherein the dielectric film is an oxide film of silicon, aluminum, titanium, and tantalum, a silicon nitride film, and a film obtained by stacking these films (Appendix 3). The semiconductor device according to appendix 1, which is one of a polyimide film, a phenol resin film, an epoxy film, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film or a composite film thereof.

(付記4) 前記再配線は、銅、アルミニウム、金、及びこれらを主成分とする金属を主とする付記1に記載の半導体装置。 (Additional remark 4) The said rewiring is a semiconductor device of Additional remark 1 which mainly has copper, aluminum, gold | metal | money, and the metal which has these as a main component.

(付記5) 前記第1の接続パッド、前記誘電体膜、前記第1の接続パッドに対向する前記再配線は、MIM型のキャパシタを構成する付記1に記載の半導体装置。 (Supplementary note 5) The semiconductor device according to supplementary note 1, wherein the rewiring facing the first connection pad, the dielectric film, and the first connection pad constitutes an MIM type capacitor.

1 半導体装置
10 半導体基板部
11 シリコン基板
13 層間絶縁膜
14 多層配線
15 下部電極
16 上部電極パッド
17、18 接続パッド
20 再配線部
21 キャパシタ
22 誘電体膜
23、27 バリアメタル
24 再配線
25 上部電極
26 絶縁膜
28 外部接続端子
30、32、34 開口
31、33 フォトレジスト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor device 10 Semiconductor substrate part 11 Silicon substrate 13 Interlayer insulation film 14 Multilayer wiring 15 Lower electrode 16 Upper electrode pad 17, 18 Connection pad 20 Rewiring part 21 Capacitor 22 Dielectric film 23, 27 Barrier metal 24 Rewiring 25 Upper electrode 26 Insulating film 28 External connection terminals 30, 32, 34 Openings 31, 33 Photoresist

Claims (5)

回路が形成され、前記回路にそれぞれ接続される第1乃至第3の接続パッドを上面に有する半導体基板部と、
少なくとも前記第1の接続パッドを被い、前記第2及び第3の接続パッドの上面に達する開口部を有する誘電体膜と、
少なくとも一部の前記第3の接続パッドに電気的に接続される再配線と、
前記誘電体膜を介して前記第1の接続パッドの上面に対向して配置され、前記第2の接続パッドに接続され、前記再配線と同じ構成を含む上部電極と、
前記誘電体膜、前記再配線、及び前記上部電極を被う絶縁膜と、
前記絶縁膜を貫通し前記再配線に接続され、前記絶縁膜の上面から露出する外部接続端子と、
を備えていることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate portion having a circuit formed thereon and first to third connection pads respectively connected to the circuit;
A dielectric film covering at least the first connection pad and having an opening reaching the upper surfaces of the second and third connection pads;
Rewiring electrically connected to at least some of the third connection pads;
An upper electrode disposed opposite to the upper surface of the first connection pad via the dielectric film, connected to the second connection pad, and having the same configuration as the rewiring;
An insulating film covering the dielectric film, the rewiring, and the upper electrode;
An external connection terminal that penetrates through the insulating film and is connected to the rewiring and exposed from the upper surface of the insulating film;
A semiconductor device comprising:
前記外部接続端子は、前記絶縁膜から突出する先端部にバンプ状の半田を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 1, wherein the external connection terminal has bump-shaped solder at a tip portion protruding from the insulating film. 回路が形成され、前記回路にそれぞれ接続される第1乃至第3の接続パッドを表面に有する半導体基板部の表面を被うように誘電体膜を形成する工程と、
前記第2及び第3の接続パッドの上面に達する開口を前記誘電体膜に形成する工程と、
前記第2及び第3の接続パッドの上面、及び前記誘電体膜を被うように第1のバリアメタルを形成する工程と、
前記第1及び第2の接続パッド上、一部の前記第3の接続パッド上、前記第1の接続パッドと第2の接続パッドとを接続する領域、及び前記第1乃至第3の接続パッド間を接続する領域に前記バリアメタルが露出するようにパターニングされた第1のフォトレジストを、前記第1のバリアメタルの上に形成し、露出した前記第1のバリアメタルの上に再配線を形成する工程と、
前記第1のフォトレジスト及び前記第1のフォトレジストの下の前記第1のバリアメタルを除去する工程と、
前記誘電体膜、前記再配線、及び前記第3の接続パッドを被うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜に開口を設けて、前記第3の接続パッド上の前記再配線及び前記第3の接続パッドを選択的に露出する工程と、
前記再配線、前記第3の接続パッド、及び前記絶縁膜を被うように第2のバリアメタルを形成する工程と、
前記第2のバリアメタルを被うように、選択的に開口を有する第2のフォトレジストを形成し、露出した前記第2のバリアメタル上に外部端子メタルを形成する工程と、
前記第2のフォトレジスト及び前記第2のフォトレジストの下の前記第2のバリアメタルを除去する工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a dielectric film so as to cover a surface of the semiconductor substrate portion having a circuit formed and having first to third connection pads respectively connected to the circuit;
Forming an opening in the dielectric film reaching the top surfaces of the second and third connection pads;
Forming a first barrier metal so as to cover the top surfaces of the second and third connection pads and the dielectric film;
On the first and second connection pads, on a part of the third connection pads, a region connecting the first connection pads and the second connection pads, and the first to third connection pads A first photoresist patterned so as to expose the barrier metal in a region connecting the two is formed on the first barrier metal, and rewiring is formed on the exposed first barrier metal. Forming, and
Removing the first photoresist and the first barrier metal under the first photoresist;
Forming an insulating film so as to cover the dielectric film, the rewiring, and the third connection pad;
Providing an opening in the insulating film to selectively expose the rewiring and the third connection pad on the third connection pad;
Forming a second barrier metal so as to cover the rewiring, the third connection pad, and the insulating film;
Forming a second photoresist having an opening selectively so as to cover the second barrier metal, and forming an external terminal metal on the exposed second barrier metal;
Removing the second photoresist and the second barrier metal under the second photoresist;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記再配線は、メッキ法にて形成されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the rewiring is formed by a plating method. 前記外部端子メタルは、メッキ法にて形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the external terminal metal is formed by a plating method.
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