JP4845368B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、特に、貫通電極を有する半導体装置及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device having a through electrode and a manufacturing method thereof.
近年、三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、CSP(Chip Size Package)が注目されている。CSPとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。 In recent years, CSP (Chip Size Package) has attracted attention as a three-dimensional mounting technique and a new packaging technique. The CSP refers to a small package having an outer dimension substantially the same as the outer dimension of a semiconductor chip.
従来より、CSPの一種として、貫通電極を有したBGA型の半導体装置が知られている。このBGA型の半導体装置は、半導体基板を貫通してパッド電極と接続された貫通電極を有する。また、当該半導体装置は、当該裏面上に半田等の金属部材から成るボール状の導電端子が格子状に複数配列されたものである。 Conventionally, a BGA type semiconductor device having a through electrode is known as a kind of CSP. This BGA type semiconductor device has a through electrode that penetrates through a semiconductor substrate and is connected to a pad electrode. In addition, the semiconductor device has a plurality of ball-shaped conductive terminals made of a metal member such as solder arranged in a lattice pattern on the back surface.
そして、この半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子を回路基板(例えばプリント基板)上の配線パターンに接続している。このようなBGA型の半導体装置は、側部に突出したリードピンを有するSOP(Small Outline Package)やQFP(Quad Flat Package)等の他のCSP型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有する。 When the semiconductor device is incorporated into an electronic device, each conductive terminal is connected to a wiring pattern on a circuit board (for example, a printed board). Such a BGA type semiconductor device is provided with a larger number of conductive terminals than other CSP type semiconductor devices such as SOP (Small Outline Package) and QFP (Quad Flat Package) having lead pins protruding from the side. It has the advantage that it can be reduced in size.
次に、従来例に係る貫通電極を有したBGA型の半導体装置の製造方法の概略を説明する。最初に、第1の絶縁膜を介してパッド電極が形成された半導体基板の表面に、樹脂層を介して支持体を接着する。なお、支持体は、必要に応じて接着されればよく、必ずしも接着される必要はない。 Next, an outline of a method for manufacturing a BGA type semiconductor device having a through electrode according to a conventional example will be described. First, a support is bonded to the surface of the semiconductor substrate on which the pad electrode is formed via the first insulating film via a resin layer. In addition, a support body should just be adhere | attached as needed, and does not necessarily need to be adhere | attached.
次に、半導体基板の裏面からパッド電極に到達するビアホールを、当該半導体基板のエッチングにより形成する。さらに、ビアホール内を含む半導体基板の裏面上に、当該ビアホールの底部でパッド電極を露出する第2の絶縁膜を形成する。 Next, a via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor substrate is formed by etching the semiconductor substrate. Further, a second insulating film exposing the pad electrode at the bottom of the via hole is formed on the back surface of the semiconductor substrate including the inside of the via hole.
さらに、ビアホール内の第2の絶縁膜上に、当該底部で露出されたパッド電極と電気的に接続された貫通電極を形成する。また、同時に、上記貫通電極と接続した配線層を半導体基板の裏面の第2の絶縁膜上に形成する。そして、上記配線層上を含む半導体基板の裏面上に保護層を形成する。さらに、上記保護層の一部を開口して上記配線層の一部を露出し、その配線層上に導電端子を形成してもよい。その後、半導体基板をダイシングにより複数の半導体チップに切断分離する。 Further, a through electrode electrically connected to the pad electrode exposed at the bottom is formed on the second insulating film in the via hole. At the same time, a wiring layer connected to the through electrode is formed on the second insulating film on the back surface of the semiconductor substrate. Then, a protective layer is formed on the back surface of the semiconductor substrate including the wiring layer. Further, a part of the protective layer may be opened to expose a part of the wiring layer, and a conductive terminal may be formed on the wiring layer. Thereafter, the semiconductor substrate is cut and separated into a plurality of semiconductor chips by dicing.
なお、関連した技術文献としては、例えば以下の特許文献が挙げられる。
次に、上述した従来例に係る半導体装置の製造方法の一部の工程を、図面を参照して説明する。図14及び図15は、従来例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。 Next, some steps of the above-described conventional semiconductor device manufacturing method will be described with reference to the drawings. 1 4 and 1 5 are sectional views showing a manufacturing method of a semiconductor device according to a conventional example.
従来例に係る半導体装置では、図14に示すように、いわゆる前工程によって、半導体基板50の表面に絶縁膜51を介してパッド電極52が形成されている。また、その後の工程において、パッド電極52が形成された半導体基板50の表面上には、樹脂層55を介して支持体56が接着されている。ここで、パッド電極52には、その成膜時に加わる熱応力(残留応力または真性応力という)が蓄積されているものと発明者は考察する。
In the semiconductor device of conventional example, as shown in FIG. 1 4, by a so-called pre-process, the
しかしながら、図15に示すように、レジスト層60をマスクとして半導体基板50をエッチングして、当該半導体基板50を貫通するビアホール57を形成すると、当該底部のパッド電極52は、本来ならば水平の状態に保たれているべきところが、ビアホール57の空間内に押し出されて湾曲するように変形してしまうことがあった。
However, as shown in FIG. 15, when the
このパッド電極52の変形は、前工程でパッド電極52が成膜される際に当該パッド電極52に蓄積された上記応力が、熱サイクルテスト時等の熱的な負荷によってそれまでの均衡を失い、ビアホール57の底部のパッド電極52から集中的に開放されようとして起こると考えられる。また、パッド電極52は、絶縁膜51をエッチングした後にも湾曲することがあった。
The deformation of the
また、ビアホール57内の底部でパッド電極52に接続される例えば銅(Cu)から成る不図示の貫通電極が形成された後に、パッド電極52は、その貫通電極により半導体基板50の裏面側に引っ張られるようにして湾曲して変形する。このときの変形は、貫通電極を形成する際に当該貫通電極に蓄積された残留応力と、パッド電極12に蓄積された応力との関係により起こると考えられる。
Further, after a through electrode (not shown) made of, for example, copper (Cu) connected to the
さらに、上述したようなパッド電極52の変形により、当該パッド電極52に金属疲労を起因とする損傷や断線が生じる場合があった。そのため、変形したパッド電極52上を含むビアホール57内に、例えば銅(Cu)から成る不図示の貫通電極が形成された後では、当該貫通電極とビアホール57内で露出するパッド電極との間に、接続不良が生じる場合があった。即ち、上記パッド電極52の変形により、貫通電極を有する半導体装置の信頼性が低下するという問題が生じていた。結果として、貫通電極を有する半導体装置の信頼性及び歩留まりが低下していた。そこで本発明は、貫通電極を有する半導体装置及びその製造方法において、当該半導体装置の信頼性及び歩留まりの向上を図る。
Furthermore, the
本発明の半導体装置及びその製造方法は、上記課題に鑑みて為されたものであり、以下の特徴を有するものである。即ち、本発明の半導体装置は、半導体チップと、半導体チップの表面上に形成されたパッド電極と、パッド電極上に形成された高融点金属層と、パッド電極及び高融点金属層上を覆うようにして半導体チップの表面上に形成されたパッシベーション層と、半導体チップの裏面から当該パッド電極に到達するビアホールと、ビアホール内に形成され、かつ当該ビアホールの底部のパッド電極と電気的に接続された貫通電極と、を備えることを特徴とする。また、パッシベーション層上に、樹脂層を介して接着された支持体を備えてもよい。ここで、高融点金属層は、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金のうちいずれか1つを含むものである。 The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention have been made in view of the above problems, and have the following characteristics. That is, the semiconductor device of the present invention covers the semiconductor chip, the pad electrode formed on the surface of the semiconductor chip, the refractory metal layer formed on the pad electrode, and the pad electrode and the refractory metal layer. The passivation layer formed on the front surface of the semiconductor chip , the via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor chip , and formed in the via hole and electrically connected to the pad electrode at the bottom of the via hole And a through electrode. Moreover, you may provide the support body adhere | attached through the resin layer on the passivation layer. Here, the refractory metal layer includes any one of titanium, a titanium alloy, tantalum, and a tantalum alloy.
また、本発明の半導体装置は、上記構成に加えて、貫通電極と電気的に接続されて半導体チップの裏面上に延びる配線層と、配線層を含む半導体チップ上に、当該配線層の一部上を露出するように形成された保護層と、を備えることを特徴とする。さらに、本発明の半導体装置は、上記配線層の一部上に導電端子を備えてもよい。 In addition to the above configuration, the semiconductor device of the present invention includes a wiring layer electrically connected to the through electrode and extending on the back surface of the semiconductor chip, and a part of the wiring layer on the semiconductor chip including the wiring layer. And a protective layer formed to expose the top. Furthermore, the semiconductor device of the present invention may include a conductive terminal on a part of the wiring layer.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面上に形成されたパッド電極上に、高融点金属層を形成する工程と、パッド電極及び高融点金属層上を含む半導体基板の表面上に、パッシベーション層を形成する工程と、半導体基板の裏面から当該パッド電極に到達するビアホールを形成する工程と、ビアホール内に、当該底部で前記パッド電極と電気的に接続された貫通電極を形成する工程と、半導体基板を複数の半導体チップに切断分離する工程と、を有することを特徴とする。また、パッシベーション層上に、樹脂層を介して支持体を形成する工程を有してもよい。ここで、高融点金属層は、チタン、チタン合金、タンタル、タンタル合金のうちいずれか1つを含むものである。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a refractory metal layer on a pad electrode formed on the surface of a semiconductor substrate, and a surface of the semiconductor substrate including the pad electrode and the refractory metal layer. On top, a step of forming a passivation layer, a step of forming a via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor substrate , and a through electrode electrically connected to the pad electrode at the bottom are formed in the via hole And a step of cutting and separating the semiconductor substrate into a plurality of semiconductor chips. Moreover, you may have the process of forming a support body through a resin layer on a passivation layer. Here, the refractory metal layer includes any one of titanium, a titanium alloy, tantalum, and a tantalum alloy.
また、本発明の半導体装置の製造方法は、上記工程に加えて、電気的に接続されて半導体基板の裏面上に延びる配線層を形成する工程と、配線層を含む半導体基板上に、当該配線層の一部上を露出するようにして保護層を形成する工程と、を有することを特徴とする。さらに、本発明の半導体装置の製造方法は、上記配線層の一部上に導電端子を形成する工程を有してもよい。 In addition to the above steps, the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of forming a wiring layer that is electrically connected and extends on the back surface of the semiconductor substrate, and the wiring on the semiconductor substrate including the wiring layer. And a step of forming a protective layer so as to expose a part of the layer. Furthermore, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention may include a step of forming a conductive terminal on a part of the wiring layer.
本発明によれば、パッド電極上に形成された高融点金属層が、それらを覆うパッシベーション層と、パッド電極とを接着する機能を有している。そのため、パッド電極は、上記高融点金属層を介することにより、パッシベーション層から剥がれにくくなると共に、従来例に比して、半導体チップ(半導体基板)の表面に水平な状態で保持され易くなる。即ち、従来例にみられたような、ビアホールの底部で露出するパッド電極の変形を、極力抑止することができる。 According to the present invention, the refractory metal layer formed on the pad electrode has a function of bonding the passivation layer covering them and the pad electrode. Therefore, the pad electrode is less likely to be peeled off from the passivation layer through the refractory metal layer, and is more easily held in a horizontal state on the surface of the semiconductor chip (semiconductor substrate) as compared with the conventional example. That is, the deformation of the pad electrode exposed at the bottom of the via hole as seen in the conventional example can be suppressed as much as possible.
また、ビアホールの底部で露出するパッド電極の変形を極力抑止することができるため、当該パッド電極と接続される貫通電極との接続不良が抑止され、貫通電極とパッド電極との接続に係る信頼性が向上する。結果として、貫通電極を有する半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。 In addition, since the deformation of the pad electrode exposed at the bottom of the via hole can be suppressed as much as possible, connection failure between the through electrode connected to the pad electrode is suppressed, and the reliability related to the connection between the through electrode and the pad electrode is suppressed. Will improve. As a result, the reliability and yield of a semiconductor device having a through electrode can be improved.
次に、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。図1乃至図12は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。なお、図1乃至図12は、半導体基板のうち、不図示のダイシングラインの近傍を示している。 Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 12 are cross-sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor device according to this embodiment. 1 to 12 show the vicinity of a dicing line (not shown) in the semiconductor substrate.
最初に、図1に示すように、表面に不図示の電子デバイスが形成された半導体基板10を準備する。ここで、不図示の電子デバイスは、例えば、CCD(Charge Coupled Device)や赤外線センサ等の受光素子、もしくは発光素子であるものとする。もしくは、不図示の電子デバイスは、上記受光素子や発光素子以外の電子デバイスであってもよい。また、半導体基板10は、例えばシリコン基板から成るものとするが、その他の材質の基板であってもよい。また、半導体基板10は、好ましくは約130μmの膜厚を有している。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、不図示の電子デバイスを含む半導体基板10の表面上に、層間絶縁膜として第1の絶縁膜11を形成する。第1の絶縁膜11は、例えば、P−TEOS膜やBPSG膜等から成る。また、第1の絶縁膜11は、好ましくはCVD法により、約0.8μmの膜厚を有して形成される。
Next, a first insulating
次に、半導体基板10の表面の第1の絶縁膜11上に、不図示の電子デバイスと接続された外部接続用電極であるパッド電極12を形成する。パッド電極12は、例えばアルミニウム(Al)から成り、好ましくは約1μm〜2μmの膜厚を有して形成される。このとき、パッド電極12は水平状態を保って成膜されるが、その成膜時の条件に応じて所定の大きさの応力がパッド電極12に蓄積される。
Next, a
次に、図2に示すように、パッド電極12上に、高融点金属層13を形成する。この高融点金属層13は、後述する第1の保護層であるパッシベーション層14と、パッド電極12とを接着する機能を有している。
Next, as shown in FIG. 2, a
高融点金属層13は、チタン(Ti)、チタン合金、タンタル(Ta)、タンタル合金のうちいずれか1つを含む金属から成る。高融点金属層13を構成する上記チタン合金は、例えば、チタンナイトライド(TiN)やチタンタングステン(TiW)等であってもよい。また、上記タンタル合金は、例えば、タンタルナイトライド(TaN)やタンタルタングステン(TaW)であってもよい。もしくは、高融点金属層13は、上記金属の積層構造から成る。もしくは、高融点金属層13は、後述するパッシベーション層14と、パッド電極12とを接着する機能を有したものであれば、上記以外の金属から成るものであってもよい。
The
ここで、高融点金属層13が、チタン(Ti)から成る場合、その膜厚は、約10nm〜15nmであることが好ましい。また、このときの高融点金属層13の成膜方法としては、スパッタ法を用いることが好ましい。また、高融点金属層13が、チタンナイトライド(TiN)から成る場合、その膜厚は、約140nm〜150nmであることが好ましい。また、このときの高融点金属層13の成膜方法としては、スパッタ法を用いることが好ましい。
Here, when the
次に、図3に示すように、半導体基板10の表面上、即ち、パッド電極12及び高融点金属層13上、及び第1の絶縁膜11上に、これらを覆うようにして、第1の保護層であるパッシベーション層14を形成する。パッシベーション層14は、例えばシリコン酸化膜(SiO2膜)もしくはシリコン窒化膜(SiN膜)から成り、例えばプラズマCVD法によって形成される。パッシベーション層14は、好ましくは約1μm〜2μmの膜厚を有して形成される。
Next, as shown in FIG. 3, on the surface of the
ここで、パッシベーション層14に覆われる高融点金属層13は、パッシベーション層14とパッド電極12とを接着している。そのため、パッド電極12が、パッシベーション層14から剥がれにくくなると共に、従来例に比して、半導体基板10の表面に水平な状態で保持され易くなる。
Here, the
なお、上述した高融点金属層13は、その硬さが、パッシベーション層14の硬さよりも大きく、かつパッド電極12の硬さよりも小さいという関係を満たしていることが好ましい。この硬さの関係により、高融点金属層13を介したパッド電極12とパッシベーション層14との密着性を高めることができる。
The
次に、図4に示すように、半導体基板10の表面に、樹脂層15を介して支持体16を接着する。ここで、不図示の電子デバイスが受光素子や発光素子である場合、支持体16は、例えばガラスのような透明もしくは半透明の性状を有した材料により接着されている。不図示の電子デバイスが受光素子や発光素子ではない場合、支持体16は、透明もしくは半透明の性状を有さない材料により形成されるものであってもよい。また、支持体16はテープ状のものであってもよい。この支持体16は、後の工程において除去されるものであってもよい。もしくは、支持体16は、除去されずに残されてもよい。もしくは、支持体16の接着は省略されてもよい。
Next, as shown in FIG. 4, a
次に、図5に示すように、半導体基板10の裏面上に、第1のレジスト層41を選択的に形成する。即ち、第1のレジスト層41は、半導体基板10の裏面上のうち、パッド電極12に対応する位置に開口部を有している。
Next, as shown in FIG. 5, a first resist
次に、この第1のレジスト層41をマスクとして、好ましくはドライエッチング法により、半導体基板10をエッチングする。このとき、例えば、エッチングガスとしては、SF6やO2やC4F8等を含むガスを用いる。そして、エッチングガスとしてSF6やO2を用いた場合には、そのエッチング条件として、例えば、そのパワーは約1.5KWのパワーで、ガス流量は300/30sccmで、圧力は25Paであることが好ましい。
Next, using the first resist
こうして、上記エッチングにより、パッド電極12上で半導体基板10の裏面から当該表面に貫通するビアホールが形成される。ビアホール17の底部では、第1の絶縁膜11が露出されている。このとき、ビアホール17の底部の第1の絶縁膜11に接するパッド電極12は、高融点金属層13を介してパッシベーション層14に接着されて半導体基板10の表面に水平な状態で保持される。そのため、従来例にみられたように、パッド電極52が第1の絶縁膜11を介してビアホール1の空間と対峙する場合においても、パッド電極12がビアホール17の空間に押し出されるように湾曲して変形することが極力抑止される。そのため、パッド電極12に金属疲労を起因とする損傷や断線が生じることを極力抑止することができる。
Thus, a via hole penetrating from the back surface of the
次に、図6に示すように、第1のレジスト層41をマスクとして、ビアホール17の底部で露出する第1の絶縁膜11の一部を選択的に除去する。これにより、ビアホール17の底部でパッド電極12の一部が露出される。その後、第1のレジスト層41を除去する。
Next, as shown in FIG. 6, a part of the first insulating
次に、図7に示すように、ビアホール17内を含む半導体基板10の裏面上に、第2の絶縁膜18を形成する。第2の絶縁膜18は、例えばシリコン酸化膜(SiO2膜)もしくはシリコン窒化膜(SiN膜)から成り、例えばプラズマCVD法によって形成される。また、第2の絶縁膜18は、好ましくは約1μm〜2μmの膜厚を有して形成される。
Next, as shown in FIG. 7, a second insulating
次に、図8に示すように、半導体基板10の裏面側から、好ましくは異方性のドライエッチングにより、第2の絶縁膜18のエッチングを行う。ここで、ビアホール17の底部の第2の絶縁膜18は、当該ビアホール17の深さに応じて、半導体基板10の裏面上の第2の絶縁膜18よりも薄く形成される。そのため、上記エッチングにより、ビアホール17の底部では、第2の絶縁膜18が除去されてパッド電極12の一部が露出されるが、半導体基板10の裏面上及びビアホール17の側壁では、第2の絶縁膜18が残存する。
Next, as shown in FIG. 8, the second insulating
次に、図9に示すように、ビアホール17内及び半導体基板10の裏面の第2の絶縁膜18上に、バリアメタル層19を形成する。バリアメタル層19は、例えばチタンタングステン(TiW)層、チタンナイトライド(TiN)層、もしくはタンタルナイトライド(TaN)層等の金属層から成る。
Next, as shown in FIG. 9, a
バリアシード層19は、例えば、スパッタ法、CVD法、無電解メッキ法、もしくはその他の成膜方法によって形成される。このバリアメタル層19上には不図示のシード層が形成される。このシード層は、後述する配線層21をメッキ形成するための電極となるものであり、例えば銅(Cu)等の金属から成る。
The
なお、ビアホール17の側壁の第2の絶縁膜18がシリコン窒化膜(SiN膜)により形成されている場合には、当該シリコン窒化膜(SiN膜)が銅拡散に対するバリアとなるため、バリアメタル層19は省略してもよい。
In the case where the second insulating
次に、半導体基板10の裏面上に形成されたバリアメタル層19及びシード層を被覆するように配線形成層20Aを形成する。ここで、前記配線形成層20Aは、例えば電解メッキ法により、例えば銅(Cu)から成る金属層である。
Next, a
次に、図10に示すように、前記配線形成層20A上の所定の領域に第2のレジスト層42を形成する。そして、前記第2のレジスト層42をマスクとして、前記配線形成層20Aをパターニングして貫通電極20、及びこの貫通電極20と連続し、電気的に接続された配線層21を形成する。メッキ膜厚は、貫通電極20がビアホール16内に不完全に埋め込まれるような厚さに調整される。もしくは、貫通電極20は、ビアホール17内に完全に埋め込まれるように形成されてもよい。なお、前記第2のレジスト層42を形成する上記所定の領域とは、ビアホール17の形成領域を除く領域であり、かつ後述する所定のパターンを有した配線層21を形成しない半導体基板10の裏面上の領域である。
Next, as shown in FIG. 10, a second resist layer 42 is formed in a predetermined region on the
ここで、貫通電極20は、シード層及びバリアメタル層19を介して、ビアホール17の底部で露出するパッド電極12と電気的に接続されて形成される。また、貫通電極20と連続する配線層21は、シード層及びバリアメタル層19を介して、半導体基板10の裏面上に所定のパターンを有して形成される。続いて、前記第2のレジスト層42を除去した後に、前記配線層21及びシード層をマスクとして、前記バリアメタル層19をパターニング除去する。
Here, the through
なお、上述した貫通電極20と配線層21は、それぞれ別工程によって形成されてもよい。また、貫通電極20及び配線層21の形成は、上述したような銅(Cu)を用いた電解メッキ法によらず、その他の金属及び成膜方法によって形成されてもよい。例えば、貫通電極20及び配線層21は、アルミニウム(Al)もしくはアルミニウム合金等から成り、例えば、スパッタ法により形成されてもよい。この場合、ビアホール17を含む半導体基板10の裏面上に不図示のバリアメタル層を形成した後、ビアホール17の形成領域を除く当該バリアメタル層上の所定の領域に不図示のレジスト層を形成する。そして、当該レジスト層をマスクとして上記金属から成る貫通電極及び配線層をスパッタ法により形成すればよい。もしくは、貫通電極20及び配線層21は、CVD法により形成されてもよい。
The through
次に、図11に示すように、ビアホール17内を含む半導体基板10の裏面上、即ち、バリアシード層19上、貫通電極20上及び配線層21上に、これらを覆うようにして、第2の保護層であるソルダーレジスト層22を形成する。ソルダーレジスト層22は、例えばレジスト材料等から成る。ソルダーレジスト層22のうち配線層21に対応する位置には開口部が設けられる。そして、当該開口部で露出する配線層21上に、例えばハンダ等の金属から成るボール状の導電端子23が形成される。
Next, as shown in FIG. 11, on the back surface of the
次に、図12に示すように、不図示のダイシングラインに沿って当該半導体基板10をダイシングする。これにより、貫通電極20を有した半導体置チップ10Aから成る複数の半導体装置が完成する。
Next, as shown in FIG. 12, the
上述したように、本実施形態の半導体装置及びその製造方法によれば、ビアホール17の底部のパッド電極12は、高融点金属層13により、パッシベーション層14に接着されて半導体チップ10Aの表面に水平な状態で保持される。そのため、従来例にみられたように、パッド電極12がビアホール17の空間に押し出されるように湾曲して変形することが極力抑止されると共に、パッド電極12に金属疲労を起因とする損傷や断線が生じることを極力抑止することができる。
As described above, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof of the present embodiment, the
また、ビアホール17の底部のパッド電極12の変形が極力抑止されるため、当該パッド電極12と接続される貫通電極20との接続不良が抑止され、貫通電極20とパッド電極12との接続に係る信頼性が向上する。結果として、貫通電極20を有する半導体装置の信頼性及び歩留まりを向上することができる。
Further, since the deformation of the
なお、上述した実施形態は、導電端子23の形成に制限されない。即ち、貫通電極20及び配線層21と、不図示の回路基板との電気的な接続が可能であれば、導電端子23は必ずしも形成される必要は無い。例えば、半導体装置がLGA(Land Grip Array)型の半導体装置である場合、ソルダーレジスト層22から局所的に露出する配線層21の一部上に、導電端子23を形成する必要はない。
The embodiment described above is not limited to the formation of the
また、上述した実施形態は、配線層21の形成に制限されない。即ち、貫通電極20がビアホール17に完全に埋め込まれて形成される場合、配線層21は必ずしも形成される必要は無い。例えば、当該貫通電極20は、配線層21及び導電端子23を介さずに不図示の回路基板と直接接続されてもよい。もしくは、貫通電極20は、ビアホール17の開口部で露出する当該貫通電極20上に導電端子23を備え、配線層21を介さずに、当該導電端子23を介して不図示の回路基板と接続されてもよい。
Further, the above-described embodiment is not limited to the formation of the
また、上述した実施形態は、ビアホール17の底部の開口径が、パッド電極12の平面的な幅よりも広くなるように形成される場合についても適用される。この場合の本実施形態に係る半導体装置を図13に示す。
The above-described embodiment is also applied to a case where the opening diameter at the bottom of the via
そのような半導体装置の製造工程において、上述したような形状を有したビアホール17Aの形成工程は、半導体基板1を所定の条件によりオーバーエッチングすることにより行われる。この工程により、当該ビアホール17Aの底部で第1の絶縁膜11に隣接するパッド電極12の全面(ビアホール17Aと対向する側の面)が、第1の絶縁膜11を介して、ビアホール17Aの空間に対峙する。このように、パッド電極12に対峙するビアホール17Aの空間の面積は、図12に示した半導体装置のパッド電極12に対峙するビアホール17の空間の面積に比して大きい。そのため、パッド電極12の成膜時に当該パッド電極12に蓄積された応力が、ビアホール17Aの底部において効率よく開放される。従って、パッド電極12がビアホール17Aの空間に押し出されるように湾曲して変形することが、より確実に抑止される。
In the manufacturing process of such a semiconductor device, the formation process of the via
さらに、ビアホール17Aの開口端部がパッド電極12上にないため、この開口端部を支点としたパッド電極12の変形が防止できる。そのため、パッド電極12に金属疲労を起因とする損傷や断線が生じることを極力抑止することができる。
Furthermore, since the opening end portion of the via
Claims (16)
前記半導体チップの表面上に形成されたパッド電極と、
前記パッド電極上に形成された高融点金属層と、
前記パッド電極及び前記高融点金属層上を覆うようにして前記半導体チップの表面上に形成されたパッシベーション層と、
前記半導体チップの裏面から当該パッド電極に到達するビアホールと、
前記ビアホール内に形成され、かつ当該ビアホールの底部のパッド電極と電気的に接続された貫通電極と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip;
Pad electrodes formed on the surface of the semiconductor chip;
A refractory metal layer formed on the pad electrode;
A passivation layer formed on the surface of the semiconductor chip so as to cover the pad electrode and the refractory metal layer;
A via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor chip;
A semiconductor device comprising: a through electrode formed in the via hole and electrically connected to a pad electrode at the bottom of the via hole.
前記半導体チップの表面上に形成されたパッド電極と、
前記パッド電極上に形成された高融点金属層と、
前記パッド電極及び前記高融点金属層上を覆うようにして前記半導体チップの表面上に形成されたパッシベーション層と、
前記パッシベーション層が形成された前記半導体チップ上に接着された支持体と、
前記半導体チップの裏面から当該パッド電極に到達するビアホールと、
前記ビアホール内に形成され、かつ当該ビアホールの底部のパッド電極と電気的に接続された貫通電極と、を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor chip;
Pad electrodes formed on the surface of the semiconductor chip;
A refractory metal layer formed on the pad electrode;
A passivation layer formed on the surface of the semiconductor chip so as to cover the pad electrode and the refractory metal layer;
A support bonded on the semiconductor chip on which the passivation layer is formed;
A via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor chip;
A semiconductor device comprising: a through electrode formed in the via hole and electrically connected to a pad electrode at the bottom of the via hole.
前記配線層を含む半導体チップ上に、当該配線層の一部上を露出するように形成された保護層と、を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の半導体装置。 A wiring layer electrically connected to the through electrode and extending on the back surface of the semiconductor chip;
On a semiconductor chip comprising the wiring layer, a semiconductor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises a protective layer formed so as to expose the on portion of the wiring layer apparatus.
前記パッド電極及び前記高融点金属層上を含む半導体基板の表面上に、パッシベーション層を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面から当該パッド電極に到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内に、当該底部で前記パッド電極と電気的に接続された貫通電極を形成する工程と、
前記半導体基板を複数の半導体チップに切断分離する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a refractory metal layer on the pad electrode formed on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a passivation layer on the surface of the semiconductor substrate including the pad electrode and the refractory metal layer;
Forming a via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor substrate;
Forming a through electrode electrically connected to the pad electrode at the bottom in the via hole;
And a step of cutting and separating the semiconductor substrate into a plurality of semiconductor chips.
前記パッド電極及び前記高融点金属層上を含む半導体基板の表面上に、パッシベーション層を形成する工程と、
前記パッシベーション層が形成された前記半導体基板上に支持体を接着する工程と、
前記半導体基板の裏面から当該パッド電極に到達するビアホールを形成する工程と、
前記ビアホール内に、当該底部で前記パッド電極と電気的に接続された貫通電極を形成する工程と、
前記半導体基板を複数の半導体チップに切断分離する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a refractory metal layer on the pad electrode formed on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a passivation layer on the surface of the semiconductor substrate including the pad electrode and the refractory metal layer;
Bonding a support on the semiconductor substrate on which the passivation layer is formed;
Forming a via hole reaching the pad electrode from the back surface of the semiconductor substrate;
Forming a through electrode electrically connected to the pad electrode at the bottom in the via hole;
And a step of cutting and separating the semiconductor substrate into a plurality of semiconductor chips.
前記配線層を含む半導体基板上に、当該配線層の一部上を露出するようにして保護層を形成する工程と、を有することを特徴とする請求項9乃至請求項13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 Forming a wiring layer electrically connected to the through electrode and extending on the back surface of the semiconductor substrate;
On the semiconductor substrate including the wiring layer, according to any one of claims 9 to 13, characterized in that it comprises a step of forming a protective layer so as to expose a portion on the wiring layer Semiconductor device manufacturing method.
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