JP5876893B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、CMOSセンサ、CCDセンサなどの画像センサ用半導体装置パッケージや照度センサ、UVセンサなどの各種センサ用半導体装置パッケージ、半導体チップ積層(メモリ、メモリ+ロジック)パッケージなどの半導体装置及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor device package for image sensors such as a CMOS sensor and a CCD sensor, a semiconductor device package for various sensors such as an illuminance sensor and a UV sensor, a semiconductor device such as a semiconductor chip stacked (memory, memory + logic) package, and its manufacture. Regarding the method.

近年、CSP(チップサイズパッケージ)と呼ばれ、半導体基板の裏面側から貫通ビア(貫通口)を形成して、半導体基板表面に形成されたパッド電極を露出させ、当該ビアホールにより露出されたパッド電極から配線を形成して導通を取り、半導体基板裏面側に外部端子を設けた半導体装置が提案されている(例えば特許文献1)。   In recent years, it is called CSP (chip size package), a through via (through hole) is formed from the back side of a semiconductor substrate, a pad electrode formed on the surface of the semiconductor substrate is exposed, and the pad electrode exposed by the via hole is exposed. A semiconductor device has been proposed in which a wiring is formed from an electrical connection to provide electrical continuity and an external terminal is provided on the back side of the semiconductor substrate (for example, Patent Document 1).

このような半導体装置では、一般的に半導体基板表面には、パッシベーション膜(絶縁層)で覆われている。パッシベーション膜は、パッド電極も覆って形成さているが、電気特性検査や他の電気的接続形成のために電極層の一部を露出するように除去され、開口部が形成されている。   In such a semiconductor device, the surface of the semiconductor substrate is generally covered with a passivation film (insulating layer). The passivation film is also formed so as to cover the pad electrode, but is removed so as to expose a part of the electrode layer for electrical characteristic inspection and other electrical connection formation, and an opening is formed.

特開2006−128171JP 2006-128171 A

しかしながら、上記従来の半導体装置では、パッド電極の厚みが非常に薄いため(例えば1〜3μm)、応力に対して弱く、半導体装置に対し物理的な衝撃などの力が加わったとき、貫通ビアの周囲でパッド電極にクラックが発生し、電気特性が得られなくなるといった問題があった。   However, in the above conventional semiconductor device, since the pad electrode is very thin (for example, 1 to 3 μm), it is weak against stress, and when a force such as a physical impact is applied to the semiconductor device, the through via There was a problem that the pad electrode cracked around and the electrical characteristics could not be obtained.

そこで、本発明の課題は、半導体基板に設けられる貫通口により露出された半導体基板の第1主面に設けられた導電層のクラック発生を抑制した半導体装置及びその製造方法を提供することである。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor device that suppresses the occurrence of cracks in a conductive layer provided on a first main surface of a semiconductor substrate exposed by a through hole provided in the semiconductor substrate, and a method for manufacturing the same. .

上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
第1の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の第1主面と前記第1主面上に形成された導電層とを被覆し前記導電層の一部を露出させる第1開口部を有する絶縁層を備え、前記第1開口部により露出された前記導電層に接して前記半導体基板の第1主面に形成された半導体回路の特性検査がなされた前記半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の第2主面と、前記半導体基板の第2主面より前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記第1開口部に対応する領域を接することなく内包する領域を露出する第2開口部を有する貫通口の内壁とに形成され、前記第2開口部を介して前記導電層に電気的に接続する配線層を形成する配線層形成工程と、
を含むことを特徴とする。
The above problem is solved by the following means. That is,
A method for manufacturing a semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes:
An insulating layer having a first opening that covers the first main surface of the semiconductor substrate and the conductive layer formed on the first main surface and exposes a part of the conductive layer is provided. Preparing the semiconductor substrate in contact with the exposed conductive layer and subjected to a characteristic inspection of a semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A second opening that exposes a second main surface of the semiconductor substrate and a region that penetrates the semiconductor substrate in a thickness direction from the second main surface of the semiconductor substrate without contacting a region corresponding to the first opening. A wiring layer forming step of forming a wiring layer formed on the inner wall of the through-hole having a portion and electrically connected to the conductive layer through the second opening;
It is characterized by including.

第2の本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の第1主面と前記第1主面上に形成された一つのパッド導電層とを被覆し前記一つのパッド導電層の一部を露出させる第1開口部を有する絶縁層を備え、前記第1開口部により露出された前記一つのパッド導電層に接して前記半導体基板の第1主面に形成された半導体回路の特性検査がなされた前記半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の第2主面と、前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記半導体基板の第2主面の前記第1開口部に対応する第1領域とは離間した第2領域に第2開口部を備える貫通口の内壁とに形成され、前記第2開口部を介して前記一つのパッド導電層に電気的に接続する配線層を形成する配線層形成工程と、
を含むことを特徴とする。
A method for manufacturing a semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes:
An insulating layer having a first opening covering a first main surface of a semiconductor substrate and one pad conductive layer formed on the first main surface and exposing a part of the one pad conductive layer; Preparing the semiconductor substrate that is in contact with the one pad conductive layer exposed by the first opening and subjected to a characteristic inspection of a semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A second opening is formed in the second main surface of the semiconductor substrate and a second region penetrating the semiconductor substrate in a thickness direction and spaced apart from a first region corresponding to the first opening of the second main surface of the semiconductor substrate. A wiring layer forming step of forming a wiring layer formed on the inner wall of the through-hole including a portion and electrically connected to the one pad conductive layer through the second opening;
It is characterized by including.

第1の本発明の半導体装置は、
半導体基板の第1主面に形成された半導体回路と、
半導体基板の第1主面と前記半導体基板の第1主面上に形成された一つのパッド導電層とを被覆し、前記一つのパッド導電層の一部を露出させる前記半導体回路の特性評価用の第1開口部を有する絶縁層と、
前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記半導体基板の第2主面の前記第1開口部に対応する第1領域とは離間した第2領域に第2開口部を備える貫通口と、
前記貫通口の内壁と前記半導体基板の第2主面に形成され、前記第2開口部を介して前記一つのパッド導電層に電気的に接続される配線層と、
を備えることを特徴とする。
The semiconductor device of the first aspect of the present invention is
A semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
For evaluating the characteristics of the semiconductor circuit, covering a first main surface of a semiconductor substrate and one pad conductive layer formed on the first main surface of the semiconductor substrate and exposing a part of the one pad conductive layer An insulating layer having a first opening of
A through-hole provided with a second opening in a second region that penetrates the semiconductor substrate in a thickness direction and is spaced apart from a first region corresponding to the first opening of the second main surface of the semiconductor substrate;
A wiring layer formed on the inner wall of the through-hole and the second main surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the one pad conductive layer through the second opening;
It is characterized by providing.

本発明によれば、半導体基板に設けられる貫通口により露出された半導体基板の第1主面に設けられた導電層のクラック発生を抑制した半導体装置及びその製造方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the semiconductor device which suppressed the crack generation of the conductive layer provided in the 1st main surface of the semiconductor substrate exposed by the through-hole provided in the semiconductor substrate, and its manufacturing method can be provided.

第1実施形態に係る半導体装置の概略平面図である、1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a first embodiment. 図1のA−A概略断面図である。It is an AA schematic sectional drawing of FIG. 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程において、シリコンウエハー(シリコン基板)にパッド電極を配設した様子を示す概略斜視図である。In the manufacturing process of the semiconductor device concerning a 1st embodiment, it is a schematic perspective view showing signs that a pad electrode was arranged on a silicon wafer (silicon substrate). 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程において、シリコンウエハー(シリコン基板)に開口部を有するパッシベーション膜を配設した様子を示す概略斜視図である。In the manufacturing process of the semiconductor device concerning a 1st embodiment, it is a schematic perspective view showing signs that a passivation film which has an opening is arranged on a silicon wafer (silicon substrate). 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程において、シリコンウエハー(シリコン基板)に貫通ビアを配設した様子を示す概略斜視図である。In the manufacturing process of the semiconductor device concerning a 1st embodiment, it is a schematic perspective view showing signs that a penetration via was arranged in a silicon wafer (silicon substrate). 第1実施形態に係る半導体装置の概略平面図である、1 is a schematic plan view of a semiconductor device according to a first embodiment. 図7のA−A概略断面図である。It is an AA schematic sectional drawing of FIG. 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。It is process drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程において、シリコンウエハー(シリコン基板)に開口部を有するパッシベーション膜を配設した様子を示す概略斜視図である。In the manufacturing process of the semiconductor device concerning a 1st embodiment, it is a schematic perspective view showing signs that a passivation film which has an opening is arranged on a silicon wafer (silicon substrate). 第1実施形態に係る半導体装置の製造工程において、シリコンウエハー(シリコン基板)に貫通ビアを配設した様子を示す概略斜視図である。In the manufacturing process of the semiconductor device concerning a 1st embodiment, it is a schematic perspective view showing signs that a penetration via was arranged in a silicon wafer (silicon substrate).

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, what has the substantially same function is attached | subjected and demonstrated through the whole figure, and the description may be abbreviate | omitted depending on the case.

(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係る半導体装置の概略平面図である、図2は、図1のA−A概略断面図である。図3は、第1実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic plan view of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 3 is a process diagram showing the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment.

第1実施形態に係る半導体装置100は、例えば、CSP(チップサイズパッケージ)の半導体装置である。   The semiconductor device 100 according to the first embodiment is, for example, a CSP (chip size package) semiconductor device.

第1実施形態に係る半導体装置100は、図1及び図2示すように、シリコン基板10(半導体基板)を備えている。そして、シリコン基板10の第1主面中央部には、半導体回路12(半導体素子)が配設されている。この半導体回路12は、例えば、センサ素子回路(画像センサ(例えばCMOSセンサ、CCDセンサなど)、その他センサ(照度センサ、UVセンサなど))、メモリ回路、ロジック回路などの半導体回路である。   The semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a silicon substrate 10 (semiconductor substrate) as shown in FIGS. A semiconductor circuit 12 (semiconductor element) is disposed at the center of the first main surface of the silicon substrate 10. The semiconductor circuit 12 is a semiconductor circuit such as a sensor element circuit (image sensor (for example, CMOS sensor, CCD sensor, etc.), other sensor (illuminance sensor, UV sensor, etc.)), memory circuit, and logic circuit.

シリコン基板10の第1主面端部には、パッド電極14(電極層)が配設さされている。パッド電極14は、例えば、アルミ電極などが適用され、例えば、半導体回路12と電気的に接続されている(図示せず)。本実施形態では、パッド電極14は、例えば、シリコン基板10の第1主面の対向する2辺の各々に沿って、5個づつ配設されている。なお、本実施形態では、図面上、シリコン基板10の第1主面上に直接、パッド電極14を配設しているが、通常、パッド電極14は、シリコン酸化膜などの絶縁膜を介してシリコン基板10の第1主面上に配設されている。   A pad electrode 14 (electrode layer) is disposed at the end of the first main surface of the silicon substrate 10. The pad electrode 14 is, for example, an aluminum electrode, and is electrically connected to the semiconductor circuit 12 (not shown), for example. In the present embodiment, for example, five pad electrodes 14 are arranged along each of two opposing sides of the first main surface of the silicon substrate 10. In the present embodiment, the pad electrode 14 is disposed directly on the first main surface of the silicon substrate 10 in the drawing. Usually, the pad electrode 14 is interposed via an insulating film such as a silicon oxide film. It is disposed on the first main surface of the silicon substrate 10.

シリコン基板10の第1主面全面には、半導体回路12及びパッド電極14を覆ってパッシベーション膜16(絶縁層)が配設されている。このパッシベーション膜16には、例えば、窒化ケイ素膜などが適用される。そして、パッシベーション膜16には、パッド電極14の一部(本実施形態では中央部)を露出する開口部16Aが設けられている。当該開口部16Aは、電気特性検査や他の電気的接続形成のためにパッド電極14の一部を露出するためのものであるが、本実施形態では、電気特性検査のために設けたものである。   A passivation film 16 (insulating layer) is disposed on the entire first main surface of the silicon substrate 10 so as to cover the semiconductor circuit 12 and the pad electrode 14. For example, a silicon nitride film is applied to the passivation film 16. The passivation film 16 is provided with an opening 16A that exposes a part of the pad electrode 14 (in this embodiment, the central portion). The opening 16A is for exposing a part of the pad electrode 14 for electrical characteristic inspection or other electrical connection formation. In the present embodiment, the opening 16A is provided for electrical characteristic inspection. is there.

シリコン基板10の第1主面上には、半導体装置100を保護するためのガラス基板18(保護基板)が配設されている。ガラス基板18は、接着膜20を介してパッシベーション膜16上に貼り合せて配設されている。   A glass substrate 18 (protective substrate) for protecting the semiconductor device 100 is disposed on the first main surface of the silicon substrate 10. The glass substrate 18 is disposed on the passivation film 16 with the adhesive film 20 interposed therebetween.

一方、シリコン基板の第2主面には、その厚み方向に貫く貫通ビア22(貫通口)が配設されている。この貫通ビア22は、パッド電極14の一部(本実施形態では中央部)をシリコン基板の第2主面側に露出するように形成されてる。本実施形態では、貫通ビア22は、パッド電極14の配設位置に応じて、例えば、シリコン基板10の第2主面の対向する2辺の各々に沿って、5個づつ配設されている。   On the other hand, a through via 22 (through hole) penetrating in the thickness direction is disposed on the second main surface of the silicon substrate. The through via 22 is formed so as to expose a part of the pad electrode 14 (a central portion in the present embodiment) to the second main surface side of the silicon substrate. In the present embodiment, five through vias 22 are arranged along each of two opposing sides of the second main surface of the silicon substrate 10 according to the arrangement position of the pad electrode 14, for example. .

そして、貫通ビア22は、その開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)よりも大きく、且つその開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)よりも外側に位置して配設されている。言い換えれば、パッシベーション膜16の開口部16Aは、その開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)が貫通ビア22の開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)よりも小さく、且つその開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)が貫通ビア22の開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)よりも内側に位置して配設されている。   The through-via 22 has an opening diameter (opening diameter at a position in contact with the pad electrode 14) larger than an opening diameter of the opening 16A of the passivation film 16 (opening diameter at a position in contact with the pad electrode 14). The edge (opening edge at a position in contact with the pad electrode 14) is disposed outside the opening edge of the opening 16A of the passivation film 16 (opening edge at the position in contact with the pad electrode 14). In other words, the opening 16A of the passivation film 16 has an opening diameter (opening diameter at a position in contact with the pad electrode 14) smaller than an opening diameter of the through via 22 (opening diameter at a position in contact with the pad electrode 14). The opening edge (opening edge at a position in contact with the pad electrode 14) is disposed inside the opening edge (opening edge at the position in contact with the pad electrode 14) of the through via 22.

ここで、開口径とは、最大径のことを意味する。そして、貫通ビアの開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)と、パッシベーション膜16の開口部16Aの開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)との差は、例えば10μm以上であることがよい。   Here, the opening diameter means the maximum diameter. The difference between the opening diameter of the through via (the opening diameter at the position in contact with the pad electrode 14) and the opening diameter of the opening 16A of the passivation film 16 (the opening diameter at the position in contact with the pad electrode 14) is, for example, 10 μm or more. There should be.

また、シリコン基板10の第2主面には、前記貫通ビア22に埋め込んで露出されたパッド電極14と導通を図ると共に、当該第2主面上に引き回わされた配線24(例えば銅線など)が配設されている。配線24の一部上には、外部端子26(例えば半田ボールなど)が配設されている。図示しないが、貫通ビア22側壁及びシリコン基板10第2主面上では絶縁膜(例えばシリコン酸化膜など)及びバリアメタル膜(例えばTi膜など)などを介して貫通ビア22側壁、シリコン基板10第2主面上に配設されている。   Further, the second main surface of the silicon substrate 10 is electrically connected to the pad electrode 14 embedded and exposed in the through via 22, and the wiring 24 (for example, a copper wire) routed on the second main surface. Etc.) are arranged. An external terminal 26 (for example, a solder ball) is disposed on a part of the wiring 24. Although not shown, the sidewalls of the through vias 22 and the silicon substrate 10 are formed on the sidewalls of the through vias 22 and the second main surface of the silicon substrate 10 via an insulating film (for example, a silicon oxide film) and a barrier metal film (for example, a Ti film). 2 is disposed on the main surface.

なお、本実施形態では、配線24は、貫通ビア22に埋め込んでパッド電極14と導通を図っているが、配線24は貫通ビア22に埋め込む必要なく、貫通ビア22により露出されたパッド電極14表面から、貫通ビア22側壁を通じ、シリコン基板10の第2主面上に延在していればよい。   In the present embodiment, the wiring 24 is embedded in the through via 22 so as to be electrically connected to the pad electrode 14. However, the wiring 24 does not need to be embedded in the through via 22 and the surface of the pad electrode 14 exposed by the through via 22 is used. To the second main surface of the silicon substrate 10 through the side wall of the through via 22.

また、シリコン基板の第2主面全面には、外部端子26との接続部を除いて配線24表面を覆って、保護膜28(例えばソルダーレジスト膜など)が配設されている。   A protective film 28 (for example, a solder resist film) is disposed on the entire second main surface of the silicon substrate so as to cover the surface of the wiring 24 except for a connection portion with the external terminal 26.

以下、上記構成の本実施形態に係る半導体装置100の製造方法について説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the present embodiment having the above-described configuration will be described.

まず、図3(A)に示すように、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の第1主面に、複数個の素子領域に区分し、当該領域ごとに、半導体プロセスにより半導体回路12を形成する。そして、レジストの塗布・露光・エッチングによりマスクを形成した後、スパッタ、メッキ等によりアルミからなるパッド電極14を形成する(図4参照)。   First, as shown in FIG. 3A, a first main surface of a silicon wafer 10A (silicon substrate 10) is divided into a plurality of element regions, and a semiconductor circuit 12 is formed in each region by a semiconductor process. . Then, after a mask is formed by resist application, exposure, and etching, a pad electrode 14 made of aluminum is formed by sputtering, plating, or the like (see FIG. 4).

次に、図3(B)に示すように、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の第1主面上に、半導体回路12及びパッド電極14を覆うように、窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜16を形成すると共に、当該パッシベーション膜16にパッド電極14の一部を露出する開口部16Aを形成する(図5参照)。パッシベーション膜16は、例えば、窒化シリコン膜をプラズマを用いた化学的気相堆積法(Plasma assisted chemicalvapor deposition:P−CVD)でSiH4、NH3及びN2を原料ガスとして用いて形成する。そして、パッシベーション膜16の開口部16Aは、例えば、パッシベーション膜16上にレジストの塗布・露光・エッチングによりマスクを形成した後、パッシベーション膜16をエッチングして形成する。 Next, as shown in FIG. 3B, a passivation film 16 made of a silicon nitride film is formed on the first main surface of the silicon wafer 10 </ b> A (silicon substrate 10) so as to cover the semiconductor circuit 12 and the pad electrode 14. At the same time, an opening 16A exposing a part of the pad electrode 14 is formed in the passivation film 16 (see FIG. 5). The passivation film 16 is formed using, for example, a silicon nitride film by plasma-assisted chemical vapor deposition (P-CVD) using SiH 4 , NH 3, and N 2 as a source gas. The opening 16A of the passivation film 16 is formed by, for example, forming a mask on the passivation film 16 by applying, exposing, and etching a resist, and then etching the passivation film 16.

ここで、パッシベーション膜16を形成したシリコンウエハー10Aは、例えば、センサウエハー、メモリウエハーなどと呼ばれ、この状態でパッケージング工程を行うために出荷や別ラインに運ばれることが多い。このため、出荷や、別ラインに運ばれる前や、別ラインで後工程(パッケージング工程)を行う前に、パッシベーション膜16に設けた開口部16Aにより露出されたパッド電極14を通じて、電気特性検査が行われる。したがって、このパッド電極14を露出するための開口部16Aは、製造過程上重要なものである。   Here, the silicon wafer 10A on which the passivation film 16 is formed is called, for example, a sensor wafer, a memory wafer or the like, and is often shipped or transported to another line in order to perform a packaging process in this state. For this reason, before shipping, transporting to another line, or before performing a post-process (packaging process) on another line, electrical characteristic inspection is performed through the pad electrode 14 exposed through the opening 16A provided in the passivation film 16. Is done. Therefore, the opening 16A for exposing the pad electrode 14 is important in the manufacturing process.

次に、図3(C)に示すように、シリコンウエハー10Aに配設したパッシベーション膜16上に接着膜20を、スピンコート法などを利用して塗布した後、ガラス基板18を貼り付ける。このガラス基板18を貼り付ける工程は、パッシベーション膜16形成後、後述する個片化の前であれば、いつ行ってもよい。   Next, as shown in FIG. 3C, an adhesive film 20 is applied on the passivation film 16 disposed on the silicon wafer 10A using a spin coating method or the like, and then a glass substrate 18 is attached. The step of attaching the glass substrate 18 may be performed at any time after the formation of the passivation film 16 and before the individualization described later.

次に、図3(D)に示すように、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の第2主面を切削(バイト、砥石、バフ等)して、例えば、100μm程度になるまでシリコンウエハー10A(シリコン基板10)の薄化を行う。   Next, as shown in FIG. 3D, the second main surface of the silicon wafer 10A (silicon substrate 10) is cut (a bite, a grindstone, a buff, etc.) and, for example, the silicon wafer 10A ( The silicon substrate 10) is thinned.

次に、図3(E)に示すように、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の第2主面に対して、ドライエッチング加工や、ウエットエッチング加工、レーザ加工を利用して、パッド電極14が露出するまで切削を行い、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の厚み方向に貫通した貫通ビア22を形成する(図6参照)。この貫通ビア22により、パッド電極14が露出される。   Next, as shown in FIG. 3E, the pad electrode 14 is formed on the second main surface of the silicon wafer 10A (silicon substrate 10) by using dry etching processing, wet etching processing, or laser processing. Cutting is performed until it is exposed, and a through via 22 penetrating in the thickness direction of the silicon wafer 10A (silicon substrate 10) is formed (see FIG. 6). The pad electrode 14 is exposed by the through via 22.

次に、図3(F)に示すように、レジストの塗布・露光・エッチングによりマスクを形成した後、スパッタ、メッキ等により銅配線からなる配線24を、貫通ビア22に埋め込むと共に、シリコンウエハー10A(シリコン基板10)の第2主面に引き回して形成する。その後、スピンコート法などを利用して、ソルダーレジスト膜などの保護膜28を形成した後、配線24の一部を露出するための開口部を形成し、当該開口部において露出する配線24上に半田ボールなどの外部端子26を形成する。   Next, as shown in FIG. 3F, after a mask is formed by resist application, exposure, and etching, a wiring 24 made of copper wiring is embedded in the through via 22 by sputtering, plating, etc., and the silicon wafer 10A. It is formed by drawing around the second main surface of (silicon substrate 10). Thereafter, a protective film 28 such as a solder resist film is formed by using a spin coating method or the like, an opening for exposing a part of the wiring 24 is formed, and the wiring 24 exposed in the opening is formed. External terminals 26 such as solder balls are formed.

そして、図3(G)に示すように、ダイシングなどにより、個片化を行い、CSP(チップサイズパッケージ)の半導体装置100が得られる。   Then, as shown in FIG. 3G, CSP (chip size package) semiconductor device 100 is obtained by dividing into pieces by dicing or the like.

以上説明した、本実施形態に係る半導体装置100では、貫通ビア22の開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口径(パッド電極14と接する個所の開口径)よりも大きく、且つ貫通ビア22の開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)よりも外側に位置して配設されている。   In the semiconductor device 100 according to the present embodiment described above, the opening diameter of the through via 22 (opening diameter at a position in contact with the pad electrode 14) is the opening diameter of the opening 16A in the passivation film 16 (at the position in contact with the pad electrode 14). Larger than the opening diameter), and the opening edge of the through via 22 (the opening edge in contact with the pad electrode 14) is outside the opening edge of the opening 16A in the passivation film 16 (the opening edge in contact with the pad electrode 14). It is located and located.

このため、パッド電極14は、貫通ビア22の開口縁内側周辺がパッシベーション膜16により保持或いは支持されつつ、貫通ビア22により露出されていることから、パッド電極14は、例えば、その製造過程において生じる衝撃などに起因する応力によりクラック発生が抑制される。   For this reason, since the pad electrode 14 is exposed by the through via 22 while the inner periphery of the opening edge of the through via 22 is held or supported by the passivation film 16, the pad electrode 14 is generated in the manufacturing process thereof, for example. The occurrence of cracks is suppressed by stress resulting from impact or the like.

(第2実施形態)
図7は、第2実施形態に係る半導体装置の概略平面図である、図8は、図7のA−A概略断面図である。図9は、第2実施形態に係る半導体装置の製造工程を示す工程図である。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic plan view of the semiconductor device according to the second embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. FIG. 9 is a process diagram showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment.

第2実施形態に係る半導体装置101では、貫通ビア22は、その開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)とは重ならない位置に配設されている。言い換えれば、パッシベーション膜16の開口部16Aは、その開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)が貫通ビア22の開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)とは重ならない位置に配設されている。   In the semiconductor device 101 according to the second embodiment, the through-via 22 has an opening edge (an opening edge in contact with the pad electrode 14) of the opening 16A of the passivation film 16 (an opening in contact with the pad electrode 14). It is disposed at a position that does not overlap with the edge. In other words, the opening 16A of the passivation film 16 is located at a position where the opening edge (the opening edge in contact with the pad electrode 14) does not overlap the opening edge of the through via 22 (the opening edge in contact with the pad electrode 14). It is arranged.

具体的には、例えば、貫通ビア22は、パッド電極14の一端部側が露出するように偏在させて配設させている。一方、パッシベーション膜16の開口部16Aは、パッド電極14の他端部側が露出するように偏在させて配設させている。ここで、貫通ビア22の開口縁とパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁とは、パッド電極14厚み方向に同一平面上に投影したときに重ならないことを意味する。また、貫通ビア22の開口縁とパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁との距離(両者をパッド電極14厚み方向に同一平面上に投影したときの最短距離)は、例えば10μm以上であることがよい。   Specifically, for example, the through vias 22 are arranged so as to be unevenly distributed so that one end of the pad electrode 14 is exposed. On the other hand, the opening portion 16A of the passivation film 16 is arranged to be unevenly distributed so that the other end portion side of the pad electrode 14 is exposed. Here, the opening edge of the through via 22 and the opening edge of the opening 16A of the passivation film 16 do not overlap when projected onto the same plane in the thickness direction of the pad electrode 14. The distance between the opening edge of the through via 22 and the opening edge of the opening 16A of the passivation film 16 (the shortest distance when both are projected on the same plane in the thickness direction of the pad electrode 14) is, for example, 10 μm or more. Is good.

これら以外は、第1実施形態と同様な構成であるので、説明を省略する。   Except for these, the configuration is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

以下、本実施形態に係る半導体装置101の製造方法について説明する。
まず、図9(B)において、パッシベーション膜16の開口部16Aを、パッド電極14の他端部側が露出するように偏在させて配設する(図10参照)。そして、図9(E)において、貫通ビア22を、その開口縁がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)とは重ならない位置となるように、パッド電極14の一端部側が露出するように偏在させて配設する(図11参照)。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 101 according to the present embodiment will be described.
First, in FIG. 9B, the opening 16A of the passivation film 16 is arranged unevenly so that the other end side of the pad electrode 14 is exposed (see FIG. 10). In FIG. 9E, the through via 22 is padded so that the opening edge thereof does not overlap the opening edge of the opening 16A of the passivation film 16 (the opening edge in contact with the pad electrode 14). The electrode 14 is arranged so as to be unevenly distributed so that one end portion side is exposed (see FIG. 11).

これら以外は、第1実施形態と同様な工程であるので、説明を省略する。   Since the other steps are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

以上説明した、本実施形態に係る半導体装置101では、貫通ビア22の開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)がパッシベーション膜16の開口部16Aの開口縁(パッド電極14と接する個所の開口縁)とは重ならない位置に配設されている。   In the semiconductor device 101 according to the present embodiment described above, the opening edge of the through via 22 (the opening edge in contact with the pad electrode 14) is the opening edge of the opening 16A in the passivation film 16 (the portion in contact with the pad electrode 14). (Opening edge) is arranged at a position that does not overlap.

このため、パッド電極14は、貫通ビア22の開口縁内側全てがパッシベーション膜16に保持或いは支持されつつ、貫通ビア22により露出されていることから、パッド電極14は、例えば、その製造過程において生じる衝撃などに起因する応力によりクラック発生が抑制される。   For this reason, since the pad electrode 14 is exposed by the through via 22 while all the inner side of the opening edge of the through via 22 is held or supported by the passivation film 16, the pad electrode 14 is generated in the manufacturing process, for example. The occurrence of cracks is suppressed by stress resulting from impact or the like.

上記いずれの実施形態に係る半導体装置においては、貫通ビア22とパッシベーション膜16の開口部16Aの形状や位置関係を工夫することで、クラック発生が抑制される。したがって、追加操作(工程)や特別な工程を行う必要がなく、製造工程数を増加させることなく簡易に半導体装置が作製され、しいては低コスト化が実現される。これに対し、従来(例えば、特開2006−128171公報)では、貫通ビアに露出されるパッド電極は、その貫通ビア22に露出される領域において、これに接続される配線層により保持或いは支持されているが、当該配線層を別途形成しなければならず、製造工程数の低減化、低コスト化は難しい。この点において、上記いずれの実施形態に係る半導体装置は、上述のように、製造工程数を増加させることなく、低コストで、パッド電極のクラック発生が抑制される。   In the semiconductor device according to any of the above embodiments, the occurrence of cracks is suppressed by devising the shape and positional relationship between the through via 22 and the opening 16A of the passivation film 16. Accordingly, there is no need to perform additional operations (processes) or special processes, and a semiconductor device can be easily manufactured without increasing the number of manufacturing processes, and cost reduction can be realized. On the other hand, in the related art (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-128171), the pad electrode exposed to the through via is held or supported by the wiring layer connected thereto in the region exposed to the through via 22. However, the wiring layer must be formed separately, and it is difficult to reduce the number of manufacturing steps and reduce the cost. In this regard, in the semiconductor device according to any of the above embodiments, as described above, the occurrence of cracks in the pad electrode is suppressed at a low cost without increasing the number of manufacturing steps.

上記いずれの実施形態に係る半導体装置は、CMOSセンサ、CCDセンサなどの画像センサ用半導体装置パッケージや照度センサ、UVセンサなどの各種センサ用半導体装置パッケージ、半導体チップ積層(メモリ、メモリ+ロジック)パッケージなどに適用される。   The semiconductor device according to any of the above embodiments includes a semiconductor device package for image sensors such as a CMOS sensor and a CCD sensor, a semiconductor device package for various sensors such as an illuminance sensor and a UV sensor, and a semiconductor chip stacked (memory, memory + logic) package. Applicable to etc.

なお、上記いずれの実施形態においても、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。   In any of the above-described embodiments, it is needless to say that the present invention is not construed in a limited manner and can be realized within the range satisfying the requirements of the present invention.

10 シリコン基板
10A シリコンウエハー
12 半導体回路
14 パッド電極
16 パッシベーション膜
16A 開口部
18 ガラス基板
20 接着膜
22 貫通ビア
24 配線
26 外部端子
28 保護膜
100、101 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Silicon substrate 10A Silicon wafer 12 Semiconductor circuit 14 Pad electrode 16 Passivation film 16A Opening part 18 Glass substrate 20 Adhesive film 22 Through-via 24 Wiring 26 External terminal 28 Protective film 100, 101 Semiconductor device

Claims (7)

半導体基板の第1主面と前記第1主面上に形成された導電層とを被覆し前記導電層の一部を露出させる第1開口部を有する絶縁層を備え、前記第1開口部により露出された前記導電層に接して前記半導体基板の第1主面に形成された半導体回路の特性検査がなされた前記半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の第2主面と、前記半導体基板の第2主面より前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記第1開口部に対応する領域を接することなく内包する領域を露出する第2開口部を有する貫通口の内壁とに形成され、前記第2開口部を介して前記導電層に電気的に接続する配線層を形成する配線層形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An insulating layer having a first opening that covers the first main surface of the semiconductor substrate and the conductive layer formed on the first main surface and exposes a part of the conductive layer is provided. Preparing the semiconductor substrate in contact with the exposed conductive layer and subjected to a characteristic inspection of a semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A second opening that exposes a second main surface of the semiconductor substrate and a region that penetrates the semiconductor substrate in a thickness direction from the second main surface of the semiconductor substrate without contacting a region corresponding to the first opening. A wiring layer forming step of forming a wiring layer formed on the inner wall of the through-hole having a portion and electrically connected to the conductive layer through the second opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
半導体基板の第1主面と前記第1主面上に形成された一つのパッド導電層とを被覆し前記一つのパッド導電層の一部を露出させる第1開口部を有する絶縁層を備え、前記第1開口部により露出された前記一つのパッド導電層に接して前記半導体基板の第1主面に形成された半導体回路の特性検査がなされた前記半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の第2主面と、前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記半導体基板の第2主面の前記第1開口部に対応する第1領域とは離間した第2領域に第2開口部を備える貫通口の内壁とに形成され、前記第2開口部を介して前記一つのパッド導電層に電気的に接続する配線層を形成する配線層形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
An insulating layer having a first opening covering a first main surface of a semiconductor substrate and one pad conductive layer formed on the first main surface and exposing a part of the one pad conductive layer; Preparing the semiconductor substrate that is in contact with the one pad conductive layer exposed by the first opening and subjected to a characteristic inspection of a semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
A second opening is formed in the second main surface of the semiconductor substrate and a second region penetrating the semiconductor substrate in a thickness direction and spaced apart from a first region corresponding to the first opening of the second main surface of the semiconductor substrate. A wiring layer forming step of forming a wiring layer formed on the inner wall of the through-hole including a portion and electrically connected to the one pad conductive layer through the second opening;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記絶縁層は、パッシベーション膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is a passivation film. 前記第1領域と前記第2領域とは10μm以上離間していることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the first region and the second region are separated from each other by 10 μm or more. 半導体基板の第1主面に形成された半導体回路と、
半導体基板の第1主面と前記半導体基板の第1主面上に形成された一つのパッド導電層とを被覆し、前記一つのパッド導電層の一部を露出させる前記半導体回路の特性評価用の第1開口部を有する絶縁層と、
前記半導体基板を厚さ方向に貫き前記半導体基板の第2主面の前記第1開口部に対応する第1領域とは離間した第2領域に第2開口部を備える貫通口と、
前記貫通口の内壁と前記半導体基板の第2主面に形成され、前記第2開口部を介して前記一つのパッド導電層に電気的に接続される配線層と、
を備えることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor circuit formed on the first main surface of the semiconductor substrate;
For evaluating the characteristics of the semiconductor circuit, covering a first main surface of a semiconductor substrate and one pad conductive layer formed on the first main surface of the semiconductor substrate and exposing a part of the one pad conductive layer An insulating layer having a first opening of
A through-hole provided with a second opening in a second region that penetrates the semiconductor substrate in a thickness direction and is spaced apart from a first region corresponding to the first opening of the second main surface of the semiconductor substrate;
A wiring layer formed on the inner wall of the through-hole and the second main surface of the semiconductor substrate and electrically connected to the one pad conductive layer through the second opening;
A semiconductor device comprising:
前記絶縁層は、パッシベーション膜であることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the insulating layer is a passivation film. 前記第1領域と前記第2領域とは10μm以上離間していることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。   The semiconductor device according to claim 5, wherein the first region and the second region are separated by 10 μm or more.
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