JP4085972B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
電極34を形成するには、まず半導体基板の能動面10aから内部にかけて凹部を形成し、その内部に絶縁膜を形成し、さらにその内側に導電材料を充填する。このとき、電極34の先端部は、半導体基板の内部に配置されている。そこで、電極34の先端部を半導体基板の裏面10bから露出させる必要がある。
また、信頼性の高い半導体装置、回路基板および電子機器の提供を目的とする。
この構成によれば、上下に積層された半導体装置の電極を接合する際に、電極の先端面に加えて側面にも接合部材を収容することが可能になる。これにより、機械的および電気的な接合信頼性を向上させることができる。
この構成によれば、上下に積層された半導体装置の電極を接合する際に、電極の先端面に加えて側面にも接合部材を収容することが可能になる。これにより、機械的および電気的な接合信頼性を向上させることができる。
この構成によれば、第1弾性部材を介して半導体基板または研磨手段を支持するので、半導体基板または研磨手段が波打つように自在に変形する。これにより、半導体基板から突出する電極の先端部全体に研磨手段を当接させて研磨することが可能になる。したがって、電極の先端面とともに電極の先端部における側面を露出させることができる。
この構成によれば、研磨手段を第2弾性部材により構成するので、半導体基板から突出する電極の先端部全体に研磨手段を当接させて研磨することが可能になる。したがって、電極の先端面とともに電極の先端部における側面を露出させることができる。
この構成によれば、半導体装置を積層する際に電極間の接合部材が変形しても、その接合部材と半導体基板の裏面との短絡を防止することが可能となる。したがって、信号線とグランドとの短絡を防止することができる。
この構成によれば、製造プロセスを簡略化することが可能になり、製造コストを低減することができる。
この構成によれば、半導体装置の電極が酸化されて濡れ性が低下するのを防止することができる。したがって、半導体装置の形成から長時間の経過後に当該半導体装置を積層する場合でも、電極相互の接合が可能になるので、電極相互の導通不良を回避することができる。
この構成によれば、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
この構成によれば、高密度実装された小型の半導体装置の信頼性を向上させることができる。
この構成によれば、信頼性の高い回路基板を提供することができる。
この構成によれば、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
最初に、本発明に係る半導体装置の第1実施形態である半導体チップにつき、図1を用いて説明する。
図1は本実施形態に係る半導体チップの電極部分の側面断面図である。本実施形態に係る半導体チップ2は、集積回路が形成された半導体基板10と、半導体基板10の能動面10aから半導体基板10の裏面10bにかけて形成された貫通孔H4の内部に、第1の絶縁層である絶縁膜22を介して形成された電極34と、半導体基板10の裏面10bに形成された第2の絶縁層である絶縁膜26とを有するものである。
図1に示す半導体チップ2では、Si(ケイ素)等からなる半導体基板10の能動面10aに、トランジスタ、メモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路(図示省略)が形成されている。その半導体基板10の能動面10aには、SiO2(酸化ケイ素)等からなる絶縁膜12が形成されている。さらに、その絶縁膜12の表面には、硼燐珪酸ガラス(以下、BPSGという)等からなる層間絶縁膜14が形成されている。
本実施形態に係る半導体チップ2は、以上のように構成されている。
そして、電極キャップ38を形成した場合には、電極キャップ38の先端面37aとともに、電極キャップ38の先端部における側面37bを露出させる。
次に、本実施形態に係る半導体チップの製造方法につき、図3〜図12を用いて説明する。図3〜図7は、本実施形態に係る半導体チップの製造方法の説明図である。本実施形態に係る半導体チップの製造方法は、半導体基板10の能動面から内部にかけて凹部H0を形成する工程と、凹部H0の内面に絶縁膜22を形成する工程と、絶縁膜22の内側に第1導電材料を充填して電極34を形成する工程と、半導体基板10の裏面10bをエッチングして絶縁膜22の先端部を露出させる工程と、絶縁膜22の先端部を研磨して電極34の先端部における先端面37aおよび側面37bを露出させる工程とを有するものである。なお以下には、半導体基板における多数の半導体チップ形成領域に対して同時に処理を行う場合を例にして説明するが、個々の半導体チップに対して以下に示す処理を行ってもよい。
以上により、図1に示す状態となり、本実施形態に係る半導体チップ2が完成する。
ここで、電極34の先端部を露出させる方法について説明する。本実施形態では、電極34の先端部に配置された絶縁膜22を研磨することによって、電極34の先端部を露出させる。
図8は、電極先端部の露出方法の説明図である。なお図8(a)は、図6(a)の電極34の先端部周辺における拡大図である。図8(a)に示すように、半導体基板10の内部に配置された電極34の先端部を、半導体基板10の裏面10bから露出させる。まず、図8(b)に示すように、半導体基板10の裏面10bをエッチングして、電極34の先端部に配置された絶縁膜22を露出させる。このエッチングには、ウエットエッチングまたはドライエッチングのいずれを用いてもよい。なお、基板10の裏面10bをグラインダ等により粗研磨した後に、エッチングを行って絶縁膜22を露出させるようにすれば、製造時間を短縮することができる。また、基板10の裏面10bをブラスト処理することにより、絶縁膜22を露出させてもよい。
次に、本発明の第2実施形態に係る半導体チップの製造方法につき、図13を用いて説明する。
図13は、第2実施形態の研磨装置の説明図である。第2実施形態に係る半導体チップの製造方法は、研磨布93の表面に起毛94を配置して、電極34の先端部に配置された絶縁膜22を研磨することにより、電極34の先端面とともに電極34の先端部における側面を露出させるものである。なお、第1実施形態の半導体チップの製造方法と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
以上のように形成した半導体チップを積層して、3次元実装された半導体装置を形成する。図15は、実施形態に係る半導体チップを積層した状態の側面断面図であり、図16は図15のA部における拡大図である。各半導体チップ2a,2bは、下層の半導体チップ2bにおける電極34のポスト部の上面に、上層の半導体チップ2aにおける電極34のプラグ部の下端面が位置するように配置する。そして、図16に示すように、ハンダ層40を介することにより、各半導体チップ2a,2bにおける電極34を相互に接合する。具体的には、リフローによりハンダ層40を溶解させつつ、各半導体チップ2a,2bを相互に加圧する。これにより、ハンダ層40と電極34との接合部にハンダ合金が形成されて、両者が機械的および電気的に接合される。以上により、各半導体チップ2a,2bが配線接続される。なお、必要に応じて、積層した各半導体チップ相互の隙間にアンダーフィルを充填する。
以上のように積層形成された半導体装置を回路基板に実装するため、再配線を行うのが望ましい。まず、再配線について簡単に説明する。図17は、半導体チップの再配線の説明図である。図17(a)に示す半導体チップ61の表面には、その対辺に沿って複数の電極62が形成されているので、隣接する電極相互のピッチが狭くなっている。このような半導体チップ61を回路基板に実装すると、隣接する電極相互が短絡するおそれがある。そこで、電極相互のピッチを広げるため、半導体チップ61の対辺に沿って形成された複数の電極62を中央部に引き出す再配線が行われている。
図19は、回路基板の斜視図である。図19では、半導体チップを積層して形成した半導体装置1が、回路基板1000に実装されている。具体的には、半導体装置1における最下層の半導体チップに形成されたバンプが、回路基板1000の表面に形成された電極パッドに対して、リフローやFCB(Flip Chip Bonding)等を行うことにより実装されている。なお、回路基板との間に異方導電性フィルム等を挟み込んで、半導体装置1を実装してもよい。
次に、上述した半導体装置を備えた電子機器の例について、図20を用いて説明する。図20は、携帯電話の斜視図である。上述した半導体装置は、携帯電話300の筐体内部に配置されている。
Claims (8)
- 半導体基板を貫通する電極を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板から突出した前記電極の先端部を研磨することにより、前記電極の先端面とともに前記電極の先端部における側面を露出させ、
前記研磨は、前記電極の先端部に対して研磨手段を当接させることによって行い、
前記半導体基板または前記研磨手段は、第1弾性部材を介して支持することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板を貫通する電極を有する半導体装置の製造方法であって、
集積回路が形成された前記半導体基板の能動面から内部にかけて凹部を形成する工程と、
前記凹部の内面に第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層の内側に導電材料を充填して前記電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面を除去して、前記電極の先端部に配置された第1絶縁層を露出させる工程と、
前記第1絶縁層を研磨して、前記電極の先端面とともに前記電極の先端部における側面を露出させる工程と、を有し、
前記研磨は、前記電極の先端部に対して研磨手段を当接させることによって行い、
前記半導体基板または前記研磨手段は、第1弾性部材を介して支持することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板を貫通する電極を有する半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板から突出した前記電極の先端部を研磨することにより、前記電極の先端面とともに前記電極の先端部における側面を露出させ、
前記研磨は、第2弾性部材からなる研磨手段を前記電極の先端部に当接させることによって行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 半導体基板を貫通する電極を有する半導体装置の製造方法であって、
集積回路が形成された前記半導体基板の能動面から内部にかけて凹部を形成する工程と、
前記凹部の内面に第1絶縁層を形成する工程と、
前記第1絶縁層の内側に導電材料を充填して前記電極を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面を除去して、前記電極の先端部に配置された第1絶縁層を露出させる工程と、
前記第1絶縁層を研磨して、前記電極の先端面とともに前記電極の先端部における側面を露出させる工程と、を有し、
前記研磨は、第2弾性部材からなる研磨手段を前記電極の先端部に当接させることによって行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2弾性部材は、研磨布の表面に配置された起毛であることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基板の裏面に、第2絶縁層を形成する工程を有することを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記研磨により、前記電極の先端部に形成された前記第2絶縁層を除去することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電極の先端部に、前記電極の構成材料より酸化されにくい導電材料からなる電極キャップを形成し、
前記研磨により、前記電極キャップの先端面とともに前記電極キャップの先端部における側面を露出させることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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