JP5108100B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
Y=exp(−DA) 式(1)
なる関係が成り立つ。ここでDは欠陥密度、Aは半導体チップの面積である。式(1)から欠陥密度が一定の場合、半導体チップの面積が増加するに従って歩留りは指数関数的に低下する。CMUTでは、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することに起因した静電力によるメンブレンの振動と、振動による上部電極と下部電極との間の電気容量変化とを利用して、超音波の発信および受信を行う。一般的に、直流電圧と交流電圧とを合せると、上部電極と下部電極との間に印加される電圧は100V以上という高い電圧となるため、上部電極と下部電極との間の絶縁膜(例えば図29で示した第2絶縁膜104および第3絶縁膜106)の欠陥密度に起因した歩留り低下には特に留意する必要がある。
本実施の形態1による半導体装置を図1〜図3を用いて説明する。本実施の形態1では、本発明者によってなされた発明を、その背景となった利用分野であるMEMS技術を用いて製造された容量検出型超音波トランスデューサに適用した場合について説明する。図1(a)、(b)および(c)は容量検出型超音波トランスデューサの全体を示す要部平面図、図2は図1(a)のA−A′線に沿った要部断面図、図3(a)および(b)は容量検出型超音波トランスデューサの一部(接合部分)を拡大して示す要部平面図である。
本実施の形態2による半導体装置(MEMS技術を用いて製造された容量検出型超音波トランスデューサ)は、前述した実施の形態1と同様であり、セルアレイが配置された第1チップと、配線層が形成された第2チップとを積層して形成される合成チップにより構成されるものであるが、第1チップの分割場所が前述した実施の形態1と相違する。
本実施の形態3による半導体装置(MEMS技術を用いて製造された容量検出型超音波トランスデューサ)は、前述した実施の形態1と同様であり、セルアレイが配置された第1チップと、配線層が形成された第2チップとを積層して形成される合成チップにより構成されるものであるが、第1チップの隣接するブロック間にX方向に沿って切り代と同程度の幅の補正領域が配置されている点が前述した実施の形態1と相違する。
本実施の形態4による半導体装置(MEMS技術を用いて製造された超音波トランスデューサ)は、前述した実施の形態1と同様であり、セルアレイが配置された第1チップと、配線層が形成された第2チップとを積層して形成される合成チップにより構成されるものであるが、第1チップのY方向に沿って配置されたブロックBの数が前述した実施の形態1と相違する。
2 第2チップ
3 合成チップ
4 上部電極
4a 導体膜
5 下部電極
5a 導体膜
6 貫通電極
7 配線層
8 バンプ
11 半導体基板
11Sa 第1主面(上面、表面)
11Sb 第2主面(下面、裏面)
12 第1絶縁膜
13 孔
14 酸化シリコン膜
15 導体膜
16 第2絶縁膜
17 犠牲膜パターン
17a 犠牲膜
18 第3絶縁膜
20 第4絶縁膜
21 孔(開口部)
22 空洞部
23 第5絶縁膜
31 半導体基板
31Sa 第1主面(上面、表面)
31Sb 第2主面(下面、裏面)
32 第6絶縁膜
33 導体膜
34 第7絶縁膜
35 第8絶縁膜
36 開口部
37 封止樹脂
41 プローブ
42 プローブケース
43 音響レンズ
44 ケーブル
50 取り出し部
101 半導体基板
102 第1絶縁膜
103 下部電極
104 第2絶縁膜
105 空洞部
106 第3絶縁膜
107 上部電極
108 第4絶縁膜
109 第5絶縁膜
110 半導体チップ
B ブロック
C CMUTセル
CP1,CP2,CP3,CP4 分割チップ
d ピッチ
J 接続部(分割部)
M メンブレン
P1,P2 パッド
R 補正領域
SW 半導体ウエハ
Claims (19)
- 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法;
(a)第1半導体ウエハを用意する工程、
(b)前記第1半導体ウエハの表面に、第1方向および前記第1方向と直交する第2方向に沿って所定数のブロックがそれぞれ配置され、
前記ブロックに、前記第1方向および前記第2方向に沿って上部電極と下部電極とを有する所定数のセルがそれぞれ配置され、
前記第1方向に沿って配置された前記ブロックの複数のセルの前記上部電極が電気的に接続され、
前記第2方向に沿って配置された前記ブロックの複数のセルの前記下部電極が電気的に接続され、
前記第1半導体ウエハの裏面に、前記下部電極と電気的に接続する貫通電極が露出した相対的に面積が小さい複数の第1チップを形成する工程、
(c)複数の前記第1チップの良品または不良品の判定を行う工程、
(d)前記第1半導体ウエハをダイシングして、前記第1半導体ウエハを複数の前記第1チップに個片化する工程、
(e)第2半導体ウエハを用意する工程、
(f)前記第2半導体ウエハの表面に、配線層が形成された相対的に面積が大きい複数の第2チップを形成する工程、
(g)複数の前記第2チップの良品または不良品の判定を行う工程、
(h)前記第2半導体ウエハをダイシングして、前記第2半導体ウエハを複数の前記第2チップに個片化する工程、
(i)隣接する前記第1チップのそれぞれの前記裏面に露出する前記貫通電極を、前記第2チップの前記表面に形成された前記配線層を介して電気的に接続して、良品と判定された前記第2チップの前記表面に良品と判定された複数の前記第1チップを積層する工程。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(i)工程では、複数の前記第1チップは、前記第2方向に沿って隣接して平面的に配置されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(i)工程では、前記第2方向に沿って配置された複数の前記第1チップの前記下部電極が、前記第2方向に沿って電気的に接続されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、
前記セルは、半導体基板と、
前記半導体基板上に第1絶縁膜を介して形成された前記下部電極と、
前記下部電極を覆うように形成された第2絶縁膜と、
前記第2絶縁膜上に、上面から見て、前記下部電極と重なるように形成された空洞部と、
前記空洞部を覆うように形成された第3絶縁膜と、
前記第3絶縁膜上に、上面から見て、前記空洞部と重なるように形成された前記上部電極と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項4記載の半導体装置の製造方法において、前記セルは、超音波の送信または受信の少なくとも一方を行う超音波トランスデューサのアレイを構成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第1チップの前記裏面に露出する前記貫通電極と、前記第2チップの前記表面に形成された前記配線層とはバンプを介して電気的に接続されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(d)工程では、隣接する前記ブロックの間で分離されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(d)工程において、前記ブロック内の前記第1方向に沿って配置された前記セル列の間で分離されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、隣接する前記第1チップの間の幅は、隣接する前記ブロックのピッチの10%以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第2方向に沿って隣接する前記ブロックの間に、隣接する前記第1チップの間の幅と同等の幅を有する補正領域を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記貫通電極は、前記第1チップの前記第2方向の端部に位置する前記ブロックの前記下部電極に接続していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記貫通電極は、前記第1チップの前記第1方向の端部に位置する前記ブロックの前記下部電極に接続していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(d)工程では、前記第2方向に沿って配置する複数の前記第1チップを1つの固まりとして、前記第1半導体ウエハから分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項13記載の半導体装置の製造方法において、1つの固まりとして分離した複数の前記第1チップを、前記第2チップの前記表面に積層することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(d)工程では、レーザー光を用いて前記第1半導体ウエハをダイシングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記セルの前記上部電極の形状は六角形であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項16記載の半導体装置の製造方法において、前記(d)工程では、前記上部電極の前記六角形の形状に沿って分割されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記ブロック内には、前記第1方向に8個、前記第2方向に4個の前記セルが配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項18記載の半導体装置の製造方法において、前記第1チップ内には、前記第1方向に16個、前記第2方向に48個の前記ブロックが配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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