JP6360299B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP6360299B2
JP6360299B2 JP2013263014A JP2013263014A JP6360299B2 JP 6360299 B2 JP6360299 B2 JP 6360299B2 JP 2013263014 A JP2013263014 A JP 2013263014A JP 2013263014 A JP2013263014 A JP 2013263014A JP 6360299 B2 JP6360299 B2 JP 6360299B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
crystal defect
semiconductor
back side
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2013263014A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015119111A (en
Inventor
大場 隆之
隆之 大場
永ソク 金
永ソク 金
荒井 一尚
一尚 荒井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Institute of Technology NUC
Original Assignee
Tokyo Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Institute of Technology NUC filed Critical Tokyo Institute of Technology NUC
Priority to JP2013263014A priority Critical patent/JP6360299B2/en
Publication of JP2015119111A publication Critical patent/JP2015119111A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6360299B2 publication Critical patent/JP6360299B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector

Description

本発明は、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 and a manufacturing method thereof.

近年、半導体応用製品はスマートフォン等の各種モバイル機器用途等として小型化、薄型化、軽量化が急激に進んでいる。又、それに伴い、半導体応用製品に搭載される半導体装置にも小型化、高密度化が要求されている。そこで、その要求に応えるべく、例えば複数の半導体チップが形成された半導体基板(ウェハ)を、半導体基板(ウェハ)状態のまま接着層を介して複数個積層するウェハオンウェハ(以降、WOWという)構造の半導体装置の製造方法が提案されている。そして、積層される半導体基板をより薄化することが求められている。   In recent years, semiconductor application products have been rapidly reduced in size, thickness and weight for various mobile devices such as smartphones. Along with this, semiconductor devices mounted on semiconductor application products are also required to be downsized and densified. Therefore, in order to meet the demand, for example, a wafer-on-wafer (hereinafter referred to as WOW) in which a plurality of semiconductor substrates (wafers) on which a plurality of semiconductor chips are formed are stacked in a semiconductor substrate (wafer) state via an adhesive layer. A method of manufacturing a semiconductor device having a structure has been proposed. Further, there is a demand for further thinning the stacked semiconductor substrates.

特開2008−153499号公報JP 2008-153499 A

しかしながら、半導体基板をより薄化すると2つの問題が懸念される。第1は、半導体基板のハンドリングが困難で割れ易くなること、すなわち、抗折強度が低下する問題である。第2は、半導体基板の背面からの金属汚染に対して弱くなること、すなわち、ゲッタリング性が低下する問題である。   However, if the semiconductor substrate is made thinner, two problems are concerned. The first problem is that the semiconductor substrate is difficult to handle and easily cracked, that is, the bending strength is reduced. The second problem is that it becomes weak against metal contamination from the back surface of the semiconductor substrate, that is, the gettering property is lowered.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、抗折強度を確保すると共にゲッタリング性を向上可能な半導体装置の製造方法等を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device and the like that can ensure bending strength and improve gettering properties.

本半導体装置の製造方法は、複数の半導体チップが形成された半導体基板を複数枚積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、半導体チップが積層された部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、複数の半導体チップを有する半導体基板であって土台となる土台基板と、複数の半導体チップを有する半導体基板であって前記土台基板上に積層される積層基板と、を準備する工程と、前記積層基板の背面側を薄化する工程と、薄化された前記積層基板の背面側に結晶欠陥層を形成する工程と、前記土台基板の主面に、前記結晶欠陥層が形成された前記積層基板の背面を固着し、前記土台基板の背面側を薄化し、薄化された前記土台基板の背面側に結晶欠陥層を形成する工程と、を有し、前記積層基板の背面側に前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の厚さ方向の外側に破砕層が形成され、内側に前記破砕層よりも厚い歪み層が形成され、前記土台基板の背面側に前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記土台基板の厚さ方向の外側に破砕層が形成され、内側に前記破砕層よりも厚い歪み層が形成されることを要件とする。
In this method of manufacturing a semiconductor device, a plurality of semiconductor substrates on which a plurality of semiconductor chips are formed are stacked, semiconductor chips of different layers are connected so as to be able to transmit signals, and a portion where the semiconductor chips are stacked is separated into pieces. A method of manufacturing a semiconductor device, which is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips and serving as a base, a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips and stacked on the base substrate, A step of thinning the back side of the laminated substrate, a step of forming a crystal defect layer on the back side of the thinned laminated substrate, and the crystal defect on the main surface of the base substrate fixing a rear surface of the laminated substrate layer is formed, the turned into the back side of the base substrate thin, having a step of forming a crystal defect layer on the back side of the base substrate which is thinned, wherein the laminate wherein the rear side of the substrate In the step of forming a crystal defect layer, crushed layer is formed on the outside of the thinned thickness direction of the multilayer substrate, the crushing layer thicker strained layer than is formed inside, on the back side of the base substrate The step of forming the crystal defect layer requires that a crushed layer is formed on the outer side of the thinned base substrate in the thickness direction, and a strained layer thicker than the crushed layer is formed on the inner side .

開示の技術によれば、抗折強度を確保すると共にゲッタリング性を向上可能な半導体装置の製造方法等を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device and the like that can ensure bending strength and improve gettering performance.

本実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the semiconductor device which concerns on this Embodiment. ゲッタリング能力と抗折強度との関係を例示する図である。It is a figure which illustrates the relationship between gettering capability and bending strength. 半導体基板の背面側に部分的に結晶欠陥層を形成する例を示す図である。It is a figure which shows the example which forms a crystal defect layer partially in the back side of a semiconductor substrate. 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その1)である。FIG. 6 is a first diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 10 is a second diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その3)である。FIG. 10 is a diagram (No. 3) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その4)である。FIG. 10 is a diagram (No. 4) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その5)である。FIG. 10 is a diagram (No. 5) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その6)である。FIG. 10 is a diagram (No. 6) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment; 本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その7)である。FIG. 10 is a diagram (No. 7) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the embodiment;

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

[本実施の形態に係る半導体装置の構造]
まず、本実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図1は、本実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。なお、図1(b)は、図1(a)の結晶欠陥層19を拡大して示している。図1を参照するに、本実施の形態に係る半導体装置10は、複数の半導体チップ110が接着層16を介して主面を同一方向に向けて積層され、異なる層の半導体チップ110同士が貫通電極17により信号伝達可能に接続された構造を有する。
[Structure of Semiconductor Device According to this Embodiment]
First, the structure of the semiconductor device according to this embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to this embodiment. FIG. 1B shows an enlarged view of the crystal defect layer 19 shown in FIG. Referring to FIG. 1, in a semiconductor device 10 according to the present embodiment, a plurality of semiconductor chips 110 are stacked with an adhesive layer 16 facing the main surface in the same direction, and semiconductor chips 110 of different layers penetrate each other. The electrodes 17 are connected so as to be able to transmit signals.

各々の半導体チップ110は、基板本体12と、半導体集積回路13と、電極パッド15と、結晶欠陥層19とを有する。基板本体12は、例えばシリコン等から構成されている。半導体集積回路13は、例えばシリコン等に拡散層(図示せず)、絶縁層(図示せず)、ビアホール(図示せず)、及び配線層(図示せず)等が形成されたものであり、基板本体12の一方の面側に設けられている。   Each semiconductor chip 110 includes a substrate body 12, a semiconductor integrated circuit 13, an electrode pad 15, and a crystal defect layer 19. The substrate body 12 is made of, for example, silicon. The semiconductor integrated circuit 13 is formed by forming a diffusion layer (not shown), an insulating layer (not shown), a via hole (not shown), a wiring layer (not shown), etc. in silicon or the like, for example. It is provided on one surface side of the substrate body 12.

なお、半導体チップ110等において、半導体集積回路13が設けられている側の面を主面と称する場合がある。又、主面の反対側の面を背面と称する場合がある。又、平面視とは対象物を半導体チップ110等の主面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を半導体チップ110等の主面の法線方向から視た形状を指すものとする。   In the semiconductor chip 110 or the like, the surface on which the semiconductor integrated circuit 13 is provided may be referred to as a main surface. Further, the surface opposite to the main surface may be referred to as the back surface. The planar view refers to viewing the object from the normal direction of the main surface of the semiconductor chip 110 and the like, and the planar shape refers to the shape of the object viewed from the normal direction of the main surface of the semiconductor chip 110 and the like. Shall point to.

電極パッド15は、絶縁層(図示せず)を介して半導体集積回路13上に設けられている。電極パッド15は、半導体集積回路13に設けられた配線層(図示せず)と電気的に接続されている。電極パッド15としては、例えばTi層上にAu層を積層した積層体等を用いることができる。電極パッド15として、Ni層上にAu層を積層した積層体、Ni層上にPd層及びAu層を順次積層した積層体、Niの代わりにCo、Ta、Ti、TiN等の高融点金属からなる層を用い、同層上にCu層或いはAl層を積層した積層体或いはダマシン構造状の配線等を用いても構わない。   The electrode pad 15 is provided on the semiconductor integrated circuit 13 via an insulating layer (not shown). The electrode pad 15 is electrically connected to a wiring layer (not shown) provided in the semiconductor integrated circuit 13. As the electrode pad 15, for example, a laminated body in which an Au layer is laminated on a Ti layer can be used. As the electrode pad 15, a laminate in which an Au layer is laminated on a Ni layer, a laminate in which a Pd layer and an Au layer are sequentially laminated on a Ni layer, and a high melting point metal such as Co, Ta, Ti, TiN instead of Ni A layered body in which a Cu layer or an Al layer is stacked on the same layer, a damascene structure wiring, or the like may be used.

結晶欠陥層19は、基板本体12の背面側に形成された金属不純物を捕捉するための層であり、破砕層19aと歪み層19bとを有する。破砕層19aは、非晶質領域や多結晶質領域、微細な亀裂が集合した領域等を含む層である。歪み層19bは、結晶性が壊れた層、すなわち格子定数が基板本体12を構成する材料の公称格子定数と実質的に異なる層である。歪み層19bでは、基板本体12の背面からの深さが深くなるにつれて歪が小さくなり、ある深さになると歪がなくなる。   The crystal defect layer 19 is a layer for capturing metal impurities formed on the back side of the substrate body 12, and includes a crushed layer 19a and a strained layer 19b. The crushed layer 19a is a layer including an amorphous region, a polycrystalline region, a region where fine cracks are gathered, and the like. The strained layer 19b is a layer with broken crystallinity, that is, a layer whose lattice constant is substantially different from the nominal lattice constant of the material constituting the substrate body 12. In the strained layer 19b, the strain decreases as the depth from the back surface of the substrate body 12 increases, and the strain disappears at a certain depth.

破砕層19aの厚さは、例えば、0.05μm〜数μm程度とすることができる。歪み層19bの厚さは、例えば、数μm〜10μm程度とすることができる。基板本体12の背面側に結晶欠陥層19を形成することにより、半導体チップ110が背面側から金属不純物により汚染されるおそれを低減できる。すなわち、ゲッタリング能力を向上できる。   The thickness of the crush layer 19a can be, for example, about 0.05 μm to several μm. The thickness of the strained layer 19b can be, for example, about several μm to 10 μm. By forming the crystal defect layer 19 on the back side of the substrate body 12, the possibility that the semiconductor chip 110 is contaminated with metal impurities from the back side can be reduced. That is, gettering ability can be improved.

ところで、図2に示すように、結晶欠陥層の厚さを厚くしてゲッタリング能力を高めると抗折強度が低下し、反対に、抗折強度を高めるとゲッタリング能力が低下する。従って、両者を両立させることは困難である。本実施の形態では、図3に示すように、基板本体12の背面側の外縁部を除く領域に結晶欠陥層19を形成している。   By the way, as shown in FIG. 2, when the thickness of the crystal defect layer is increased to increase the gettering ability, the bending strength is lowered. On the other hand, when the bending strength is increased, the gettering ability is lowered. Therefore, it is difficult to make both compatible. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the crystal defect layer 19 is formed in a region excluding the outer edge portion on the back side of the substrate body 12.

このように、基板本体12の背面側に部分的に結晶欠陥層19を形成することで、抗折強度を確保しつつゲッタリング能力を向上できる。なお、部分的に結晶欠陥層19を形成する領域は任意でよく、基板本体12の背面側の外縁部を除く領域には限定されない。又、半導体チップ110が比較的厚く、抗折強度を確保し易い場合には、基板本体12の背面側の全領域に結晶欠陥層19を形成してもよい。   Thus, by forming the crystal defect layer 19 partially on the back side of the substrate body 12, the gettering ability can be improved while ensuring the bending strength. In addition, the area | region which forms the crystal defect layer 19 partially may be arbitrary, and is not limited to the area | region except the outer edge part of the back side of the board | substrate body 12. FIG. Further, when the semiconductor chip 110 is relatively thick and it is easy to ensure the bending strength, the crystal defect layer 19 may be formed in the entire region on the back side of the substrate body 12.

図1に戻り、上下に隣接する半導体チップ110は絶縁層である接着層16を介して接合されており、各々の半導体チップ110の電極パッド15同士はCu等からなる貫通電極17を介して電気的に接続されている。接着層16の材料としては、例えば主たる組成がベンゾシクロブテンである熱硬化性の絶縁性樹脂(例えば、ジビニルシロキサンベンゾシクロブテン:DVS−BCB)を用いることができる。又、接着層16の材料として、主たる組成がエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂である熱硬化性の絶縁性樹脂、及びシリカ等の固形微粉末を添加した絶縁性複合材料等を用いても構わない。   Returning to FIG. 1, the semiconductor chips 110 that are vertically adjacent to each other are bonded together via an adhesive layer 16 that is an insulating layer. Connected. As the material of the adhesive layer 16, for example, a thermosetting insulating resin whose main composition is benzocyclobutene (for example, divinylsiloxane benzocyclobutene: DVS-BCB) can be used. Further, as the material of the adhesive layer 16, a thermosetting insulating resin whose main composition is an epoxy resin, an acrylic resin, a polyimide resin, an insulating composite material to which a solid fine powder such as silica is added, and the like are used. It doesn't matter.

[本実施の形態に係る半導体装置の製造工程]
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。図4A〜図4Gは、本実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。
[Manufacturing Process of Semiconductor Device According to this Embodiment]
Next, a manufacturing process of the semiconductor device according to the present embodiment will be described. 4A to 4G are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to this embodiment.

まず、図4A(a)に示す工程では、複数の半導体チップ110が形成された薄化されていない半導体基板11(ウェハ)を準備する。図4A(a)に示す工程で準備する半導体基板11は、複数の半導体チップを有する半導体基板であって積層体(半導体装置10)において土台基板上に積層される積層基板となる。半導体基板11は、例えば円形であり、その直径は、例えば6インチ(約150mm)、8インチ(約200mm)、12インチ(約300mm)等である。半導体基板11の厚さは、例えば0.625mm(6インチの場合)、0.725mm(8インチの場合)、0.775mm(12インチの場合)等である。半導体基板11は、基板本体12と、半導体集積回路13と、電極パッド15とを有する。   First, in the step shown in FIG. 4A (a), an unthinned semiconductor substrate 11 (wafer) on which a plurality of semiconductor chips 110 are formed is prepared. The semiconductor substrate 11 prepared in the step shown in FIG. 4A (a) is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips, and is a stacked substrate that is stacked on a base substrate in the stacked body (semiconductor device 10). The semiconductor substrate 11 is circular, for example, and its diameter is, for example, 6 inches (about 150 mm), 8 inches (about 200 mm), 12 inches (about 300 mm), or the like. The thickness of the semiconductor substrate 11 is, for example, 0.625 mm (in the case of 6 inches), 0.725 mm (in the case of 8 inches), 0.775 mm (in the case of 12 inches), or the like. The semiconductor substrate 11 includes a substrate body 12, a semiconductor integrated circuit 13, and electrode pads 15.

Cは、ダイシングブレード等が半導体基板11を切断して個片化する位置(以下、「切断位置C」とする)を示している。すなわち、切断位置Cにより分離された各領域は、最終的に個片化されて1つの半導体チップ110(図1参照)となるチップ領域である。なお、切断位置Cの近傍はスクライブ領域となる。   C indicates a position where the dicing blade or the like cuts the semiconductor substrate 11 into pieces (hereinafter referred to as “cutting position C”). That is, each region separated by the cutting position C is a chip region that is finally separated into one semiconductor chip 110 (see FIG. 1). The vicinity of the cutting position C is a scribe area.

次に、図4A(b)に示す工程では、支持体510を準備し、支持体510の一方の面に接着層520を形成する。そして、図4A(a)に示す半導体基板11の外縁部の不要部分をグラインダー等を用いて除去して上下反転させ、支持体510の一方の面に接着層520を介してフェイスダウン状態で接合(仮固定)する。   Next, in the step shown in FIG. 4A (b), a support 510 is prepared, and an adhesive layer 520 is formed on one surface of the support 510. Then, unnecessary portions of the outer edge portion of the semiconductor substrate 11 shown in FIG. 4A are removed using a grinder or the like and turned upside down, and bonded to one surface of the support 510 in a face-down state via the adhesive layer 520. (Temporarily fixed).

支持体510としては、アライメント時に光が透過する基板を用いることが好ましく、例えば石英ガラスの基板等を用いることができる。接着層520としては、例えば後述する図4C(b)に示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤(200℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤)を用いることができる。接着層520は、例えばスピンコート法により支持体510の一方の面に形成できる。接着層520は、スピンコート法の代わりに、フィルム状の接着剤を貼り付ける方法等を用いて支持体510の一方の面に形成しても構わない。   As the support 510, it is preferable to use a substrate that transmits light during alignment. For example, a quartz glass substrate or the like can be used. As the adhesive layer 520, for example, an adhesive that softens at a heating temperature (an adhesive that softens at about 200 ° C. or lower) in a step shown in FIG. 4C (b) described later can be used. The adhesive layer 520 can be formed on one surface of the support 510 by, for example, spin coating. The adhesive layer 520 may be formed on one surface of the support 510 by using a method of attaching a film adhesive instead of the spin coating method.

次に、図4B(a)に示す工程では、半導体基板11の背面側の基板本体12の一部をグラインダー等で研削し、半導体基板11を薄化する。薄化後の半導体基板11の厚さは、例えば2μm〜100μm程度とすることができるが、50μm以下であることが好ましく、3μm〜10μm程度とすることが更に好ましい。基板体積を小さくすると貫通電極(TSV)の加工時間が大幅に短縮され、薄化でアスペクト比が緩和され埋め込み性やカバレッジが改善されるからである。   Next, in the step shown in FIG. 4B (a), a part of the substrate body 12 on the back side of the semiconductor substrate 11 is ground with a grinder or the like to thin the semiconductor substrate 11. The thickness of the thinned semiconductor substrate 11 can be, for example, about 2 μm to 100 μm, preferably 50 μm or less, and more preferably about 3 μm to 10 μm. This is because when the substrate volume is reduced, the processing time of the through electrode (TSV) is significantly shortened, and the aspect ratio is relaxed by thinning, and the embedding property and coverage are improved.

次に、図4B(b)に示す工程では、薄化された半導体基板11の背面側に結晶欠陥層19を形成する。具体的は、例えば、半導体基板11の背面全体を覆うように感光性のレジスト膜を形成し、レジスト膜を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜を現像することで、半導体基板11の背面の各チップ領域の外縁部を被覆する格子状のレジスト膜を形成する。例えば、半導体基板11のスクライブ領域に沿って、スクライブ領域よりも幅広の格子状のレジスト膜を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 4B (b), a crystal defect layer 19 is formed on the back side of the thinned semiconductor substrate 11. Specifically, for example, a photosensitive resist film is formed so as to cover the entire back surface of the semiconductor substrate 11, the resist film is exposed, and then the exposed resist film is developed, whereby the back surface of the semiconductor substrate 11 is developed. A lattice-like resist film that covers the outer edge of each chip region is formed. For example, a lattice-like resist film wider than the scribe region is formed along the scribe region of the semiconductor substrate 11.

そして、レジスト膜をマスクとして半導体基板11の背面側にサンドブラストにより結晶欠陥層19を形成する。半導体基板11の背面の各チップ領域には、例えば図3に示したように外縁部を除く領域に結晶欠陥層19が形成される。図3の外縁部の結晶欠陥層19が形成されていない領域が、レジスト膜でマスクされた領域に相当する。なお、結晶欠陥層19は、図1(b)に示したように、厚さ方向の外側に破砕層19aが形成され、内側に歪み層19bが形成された構造となる。   Then, a crystal defect layer 19 is formed by sandblasting on the back side of the semiconductor substrate 11 using the resist film as a mask. In each chip region on the back surface of the semiconductor substrate 11, for example, as shown in FIG. 3, a crystal defect layer 19 is formed in a region excluding the outer edge portion. A region where the crystal defect layer 19 at the outer edge portion in FIG. 3 is not formed corresponds to a region masked with a resist film. As shown in FIG. 1B, the crystal defect layer 19 has a structure in which a crushed layer 19a is formed on the outer side in the thickness direction and a strained layer 19b is formed on the inner side.

なお、サンドブラストに代えて、薄化された半導体基板11の背面側にレーザ照射により結晶欠陥層19を形成してもよい。結晶欠陥層19の形成には、例えば、エキシマレーザ等を用いることができる。この場合には、レーザ照射装置を照射対象物上で移動させることにより任意の位置にレーザ光を照射可能である(任意の位置を描画できる)ため、サンドブラストの場合に形成したマスクとなるレジスト膜は不要である。つまり、マスクの無い状態で、例えば、図3の外縁部を除く領域にレーザ光を照射して結晶欠陥層19を形成できる。   Instead of sandblasting, the crystal defect layer 19 may be formed on the back side of the thinned semiconductor substrate 11 by laser irradiation. For example, an excimer laser or the like can be used to form the crystal defect layer 19. In this case, it is possible to irradiate a laser beam at an arbitrary position by moving the laser irradiation device on the irradiation target (it is possible to draw an arbitrary position), so that a resist film serving as a mask formed in the case of sandblasting Is unnecessary. In other words, for example, the crystal defect layer 19 can be formed by irradiating a region other than the outer edge portion of FIG.

又、薄化された半導体基板11の背面側にラップ(ラッピング)により結晶欠陥層19を形成してもよい。但し、ラップでは部分的に結晶欠陥層19を形成することが困難であるため、ラップを用いる場合には、薄化された半導体基板11の背面全体に結晶欠陥層19を形成することが好ましい。   Further, the crystal defect layer 19 may be formed on the back side of the thinned semiconductor substrate 11 by lapping (lapping). However, since it is difficult to partially form the crystal defect layer 19 with wrapping, it is preferable to form the crystal defect layer 19 over the entire back surface of the thinned semiconductor substrate 11 when using wrapping.

次に、図4C(a)に示す工程では、図4A(a)と同様の薄化されていない半導体基板11を準備する。図4C(a)に示す工程で準備する半導体基板11は、複数の半導体チップを有する半導体基板であって積層体において土台となる土台基板となる。そして、準備した半導体基板11の主面に、半硬化状態の接着層16を形成する。具体的には、例えばスピンコート法により半導体基板11上に、例えば熱硬化性の絶縁性樹脂を塗布した後、或いは塗布後スキージ処理した後、所定の温度以上に加熱することで半硬化状態にし、半導体基板11の主面に半硬化状態の接着層16を形成する。なお、接着層16は、スピンコート法の代わりに気相成長法を用いて形成しても構わないし、半硬化状態のフィルム状の熱硬化性の絶縁性樹脂を貼付する方法を用いて形成しても構わない。なお、接着層16として好適な材料は前述の通りである。   Next, in the step shown in FIG. 4C (a), a non-thinned semiconductor substrate 11 similar to that shown in FIG. 4A (a) is prepared. The semiconductor substrate 11 prepared in the step shown in FIG. 4C (a) is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips and serves as a base substrate that serves as a base in the stacked body. Then, a semi-cured adhesive layer 16 is formed on the main surface of the prepared semiconductor substrate 11. Specifically, for example, after applying, for example, a thermosetting insulating resin on the semiconductor substrate 11 by spin coating, or after applying squeegee treatment, the semiconductor substrate 11 is heated to a predetermined temperature or higher to be in a semi-cured state. The semi-cured adhesive layer 16 is formed on the main surface of the semiconductor substrate 11. The adhesive layer 16 may be formed using a vapor phase growth method instead of the spin coating method, or may be formed using a method of attaching a semi-cured film-like thermosetting insulating resin. It doesn't matter. Note that suitable materials for the adhesive layer 16 are as described above.

次に、図4C(b)に示す工程では、半導体基板11(土台基板)の主面に、結晶欠陥層19が形成された半導体基板11(積層基板)の背面を固着する。具体的には、図4B(b)に示す構造体を上下反転させ、支持体510に仮接着された半導体基板11を、土台となる半導体基板11の主面に、接着層16を介して、フェイスアップ状態で積層する。半導体基板11と半導体基板11との位置決めは、予め形成されたアライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。アライメントの精度は、例えば2μm以下とすることができる。 Then, in the process shown in FIG. 4C (b), the main surface of the semiconductor substrate 11 1 (base substrate) to secure the back surface of the semiconductor substrate 11 2 crystal defect layer 19 2 is formed (laminated substrate). Specifically, the structure shown in FIG. 4B (b) is turned upside down, temporarily adhered to the semiconductor substrate 11 2 to the support 510, the main surface of the semiconductor substrate 11 1 serving as a base, an adhesive layer 16 1 And laminated in a face-up state. Positioning the semiconductor substrate 11 1 and the semiconductor substrate 11 2 may be carried out in a known manner with respect to the alignment marks formed in advance. The alignment accuracy can be set to 2 μm or less, for example.

そして、例えば250℃で加熱した状態で、図4C(b)に示す構造体を支持体510の方向から半導体基板11側に押圧し、半導体基板11の背面と接着層16とを圧着させる。これにより、接着層16は硬化し、半導体基板11の背面側は半導体基板11の主面側に接合される。なお、加熱温度は300℃以上としてもよいが、200℃以下とすることが望ましい。300℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。 Then, for example, while heating at 250 ° C., and pressed from a direction in the semiconductor substrate 11 1 side of the support 510 the structure shown in FIG. 4C (b), crimped and back of the semiconductor substrate 11 2 and the adhesive layer 16 1 Let Thus, the adhesive layer 16 1 is cured, the back side of the semiconductor substrate 11 2 is joined to the main surface side of the semiconductor substrate 11 1. In addition, although heating temperature is good also as 300 degreeC or more, it is desirable to set it as 200 degrees C or less. This is because when a high temperature such as 300 ° C. is used, stress is generated due to a difference in thermal expansion, and peeling or a crack of the semiconductor substrate is caused as the number of stacked layers is increased.

なお、図4C(b)では(以降の図も同様)、各層の半導体基板11を区別するため、便宜上、各層の半導体基板11を半導体基板11(nは何層目に積層されるかを示す自然数)と表示している。例えば、半導体基板11は土台となる1層目の半導体基板11を示し、半導体基板11は半導体基板11上に積層される2層目の半導体基板11を示す。基板本体12、半導体集積回路13、電極パッド15、接着層16、及び結晶欠陥層19についても同様である。 In FIG. 4C (b) (the same applies to the following figures), in order to distinguish the semiconductor substrate 11 of each layer, for convenience, the semiconductor substrate 11 of each layer is shown as a semiconductor substrate 11 n (where n is stacked). Natural number). For example, the semiconductor substrate 11 1 denotes a semiconductor substrate 11 of the first layer functioning as a base, the semiconductor substrate 11. 2 shows a semiconductor substrate 11 of the second layer laminated on the semiconductor substrate 11 1. The same applies to the substrate body 12, the semiconductor integrated circuit 13, the electrode pad 15, the adhesive layer 16, and the crystal defect layer 19.

次に、図4D(a)に示す工程では、図4C(b)に示す支持体510及び接着層520を除去する。前述のように、接着層520として、図4C(b)に示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤(200℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤)を用いると好適である。接着層16を硬化させて半導体基板11の主面側に半導体基板11の背面側を接合した後、支持体510を容易に除去できるからである。なお、この場合、図4C(b)に示す工程と図4D(a)に示す工程は一連の工程となる。 Next, in the step shown in FIG. 4D (a), the support 510 and the adhesive layer 520 shown in FIG. 4C (b) are removed. As described above, as the adhesive layer 520, it is preferable to use an adhesive that softens at a heating temperature in the process shown in FIG. 4C (b) (an adhesive that softens at about 200 ° C. or lower). After bonding the back side of the semiconductor substrate 11 2 to the adhesive layer 16 1 and cured main surface of the semiconductor substrate 11 1, because the support 510 can be easily removed. In this case, the step shown in FIG. 4C (b) and the step shown in FIG. 4D (a) are a series of steps.

次に、図4D(b)に示す工程では、半導体基板11の電極パッド15と半導体基板11の電極パッド15とを、貫通電極17を介して接続する。図4D(b)に示す工程の詳細を図4E及び図4Fを用いて説明する。なお、説明の便宜上、図4E及び図4Fでは、図4D(b)に示す構造体の一部分(電極パッド15近傍)のみを拡大して示す。 Then, in the process shown in FIG. 4D (b), the electrode pads 15 and second semiconductor substrate 11 first electrode pad 15 1 and the semiconductor substrate 11 2 are connected via the through electrode 17. Details of the process shown in FIG. 4D (b) will be described with reference to FIGS. 4E and 4F. 4E and 4F, only a part of the structure shown in FIG. 4D (b) (near the electrode pad 15) is shown in an enlarged manner for convenience of explanation.

まず、図4E(a)に示す工程では、半導体基板11の主面を覆うように感光性のレジスト膜530を形成し、レジスト膜530を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜530を現像することで、レジスト膜530に開口部530xを形成する。レジスト膜530は、例えば液状レジストを半導体基板11の主面に塗布することにより形成する。レジスト膜530の厚さは、例えば10μm程度とすることができる。なお、14は、図4A(a)〜図4D(b)では図示が省略されていた絶縁層である。絶縁層14は、例えばSi、SiO、SiON等から構成されている。絶縁層14の厚さは、半導体集積回路13との電気的絶縁が達成される例えば0.1μm〜2.0μm程度とすることができる。 In the step shown in FIG. 4E (a), to form a photosensitive resist film 530 so as to cover the main surface of the semiconductor substrate 11 2, exposing the resist film 530, and then developing the resist film 530 exposure process Thus, an opening 530x is formed in the resist film 530. Resist film 530 is formed, for example, by applying a liquid resist to the semiconductor substrate 11 and second major surface. The thickness of the resist film 530 can be about 10 μm, for example. Reference numeral 14 denotes an insulating layer which is not shown in FIGS. 4A (a) to 4D (b). The insulating layer 14 is made of, for example, Si 3 N 4 , SiO 2 , SiON or the like. The thickness of the insulating layer 14 can be set to, for example, about 0.1 μm to 2.0 μm so that electrical insulation from the semiconductor integrated circuit 13 is achieved.

次に、図4E(b)に示す工程では、レジスト膜530をマスクとして開口部530x内に露出する所定の部位を例えばドライエッチング等により除去し、半導体基板11の電極パッド15の表面を露出するビアホール18を形成する。ビアホール18は、例えば平面形状が円形であり、その直径は、例えば1μm〜30μm程度とすることができる。 Then, in the process shown in FIG. 4E (b), the resist film 530 is removed by a predetermined portion exposed in the opening portion 530x for example, dry etching or the like as a mask, the electrode pads 15 1 on the surface of the semiconductor substrate 11 1 An exposed via hole 18 is formed. The via hole 18 has a circular planar shape, for example, and can have a diameter of about 1 μm to 30 μm, for example.

但し、ビアホール18の直径は、アスペクト比(深さと直径との比)が0.5以上5以下となるような値とすることが好ましい。アスペクト比が0.5以上5以下となるような値とすることにより、ビアホール18を形成する際のエッチングの加工速度(スループット)の向上や、ビアホール18への後述する金属層の埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。   However, the diameter of the via hole 18 is preferably set to such a value that the aspect ratio (ratio of depth to diameter) is 0.5 or more and 5 or less. By setting the aspect ratio to a value not less than 0.5 and not more than 5, the etching processing speed (throughput) when forming the via hole 18 is improved, and the metal layer described later is easily embedded in the via hole 18. This is because improvement can be realized.

次に、図4E(c)に示す工程では、図4E(b)に示すレジスト膜530を除去し、ビアホール18内及び半導体基板11上に絶縁膜51を連続的に形成する。絶縁膜51は、例えばプラズマCVD法等により形成できる。絶縁膜51の材料としては、例えばSi、SiO、SiON等を用いることができる。絶縁膜51の厚さは、例えば0.1μm〜2.0μm程度とすることができる。 Then, in the process shown in FIG. 4E (c), removing the resist film 530 shown in FIG. 4E (b), to continuously form an insulating film 51 on the via hole 18 and the semiconductor substrate 11 2. The insulating film 51 can be formed by, for example, a plasma CVD method. As the material of the insulating film 51, for example, Si 3 N 4 , SiO 2 , SiON, or the like can be used. The thickness of the insulating film 51 can be, for example, about 0.1 μm to 2.0 μm.

次に、図4E(d)に示す工程では、ビアホール18の壁面(側壁)を除く部分の絶縁膜51を除去する。絶縁膜51の除去は、例えばRIE(Reactive Ion Etching)により行うことができる。この工程は、フォトマスクを使用せずに絶縁膜51の所定部分のみを除去する工程であり、セルフアラインプロセスと称される。セルフアラインプロセスにより、ビアホール18と半導体基板11の電極パッド15及び半導体基板11の電極パッド15とを正確に位置決めできる。又、部分的に電極パッドを設けない設計を用いることで、例えば電極パッドの無いところはエッチングが進み、更に下層に設けた異なる半導体基板の電極パッドまでエッチングされ深さの異なるビアホールを形成できる。 Next, in the step shown in FIG. 4E (d), the insulating film 51 in a portion excluding the wall surface (side wall) of the via hole 18 is removed. The insulating film 51 can be removed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching). This step is a step of removing only a predetermined portion of the insulating film 51 without using a photomask, and is called a self-alignment process. The self-alignment process, a via hole 18 and the electrode pads 15 and second semiconductor substrate 11 first electrode pads 15 1 and the semiconductor substrate 11 2 can be accurately positioned. Further, by using a design in which electrode pads are not partially provided, for example, etching proceeds where there are no electrode pads, and further, via holes of different semiconductor substrates provided in lower layers are etched to form via holes having different depths.

次に、図4F(a)に示す工程では、ビアホール18内及び半導体基板11上に金属層52を形成する。金属層52は、例えば無電解めっき法等により形成できる。金属層52は、例えばスパッタ法、CVD法等を用いて形成しても構わない。金属層52としては、例えばTi層上にCu層を積層した積層体等を用いることができる。金属層52として、例えばTa層上にCu層を積層した積層体等を用いても構わない。又、埋め込む材料は設計基準を満足する導体でよく、Cuの代わりにWやAl、又はドープトポリシリコン、或いはカーボンナノチューブ等の炭素材料や導電性ポリマの何れかを用いることができる。又、絶縁層の絶縁性が十分である場合は、バリヤ金属層を用いない埋め込み配線の組み合わせを選ぶことができる。 Then, in the process shown in FIG. 4F (a), to form the metal layer 52 on the via hole 18 and the semiconductor substrate 11 2. The metal layer 52 can be formed by, for example, an electroless plating method. The metal layer 52 may be formed using, for example, a sputtering method, a CVD method, or the like. As the metal layer 52, for example, a laminated body in which a Cu layer is laminated on a Ti layer can be used. As the metal layer 52, for example, a stacked body in which a Cu layer is stacked on a Ta layer may be used. Further, the material to be embedded may be a conductor that satisfies the design criteria, and W, Al, doped polysilicon, a carbon material such as carbon nanotube, or a conductive polymer can be used instead of Cu. If the insulating layer has sufficient insulation, a combination of embedded wirings that do not use a barrier metal layer can be selected.

次に、図4F(b)に示す工程では、半導体基板11上に感光性のレジスト膜540を形成し、レジスト膜540を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜540を現像することで、レジスト膜540にビアホール18内及びその周辺部を露出する開口部540xを形成する。そして、開口部540x内にビアホール18を充填する金属層53を形成する。金属層53は、例えば金属層52を給電層とする電解めっき法により形成できる。金属層53を構成するめっき膜としては、例えばCuめっき膜を用いることができる。なお、開口部540xは、例えば平面形状が円形であり、その直径は、例えば1μm〜30μm程度とすることができる。 Then, in the process shown in FIG. 4F (b), by the photosensitive resist film 540 is formed on the semiconductor substrate 11 2, exposing the resist film 540, and then developing the resist film 540 exposure process, An opening 540x is formed in the resist film 540 to expose the inside of the via hole 18 and its peripheral portion. Then, a metal layer 53 that fills the via hole 18 is formed in the opening 540x. The metal layer 53 can be formed by, for example, an electrolytic plating method using the metal layer 52 as a power feeding layer. As the plating film constituting the metal layer 53, for example, a Cu plating film can be used. The opening 540x has, for example, a circular planar shape, and a diameter of about 1 μm to 30 μm, for example.

次に、図4F(c)に示す工程では、レジスト膜540を除去し、更に、金属層53に覆われていない部分の金属層52を除去する。金属層52は、例えばウェットエッチング等により除去できる。   Next, in the step shown in FIG. 4F (c), the resist film 540 is removed, and further, the portion of the metal layer 52 not covered with the metal layer 53 is removed. The metal layer 52 can be removed by wet etching, for example.

次に、図4F(d)に示す工程では、半導体基板11の電極パッド15の外縁部及び金属層53を覆うように金属層54を形成する。金属層54は、例えば半導体基板11の電極パッド15の外縁部及び金属層53を開口するレジスト膜を形成し、電極パッド15及び金属層53を給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させすることにより形成できる。その後、レジスト膜を除去する。金属層54としては、例えばTi層上にAu層を積層した積層体等を用いることができる。金属層54として、例えばNi層上にPd層、Au層を順次積層した積層体、Niの代わりにCo、Ta等の高融点金属からなる層を用い、同層上にCu層或いはAl層を積層した積層体等を用いても構わない。 Then, in the process shown in FIG. 4F (d), to form the metal layer 54 to cover the outer edge portion and the metal layer 53 of the semiconductor substrate 11 and second electrode pads 15 2. Metal layer 54, for example, a resist film is formed for opening the outer portion and the metal layer 53 of the semiconductor substrate 11 and second electrode pads 15 2, the electrode pads 15 2 and the metal layer 53 electrolytic plating method using as a power supply layer, the opening It can be formed by depositing and growing a plating film so as to fill the portion. Thereafter, the resist film is removed. As the metal layer 54, for example, a laminated body in which an Au layer is laminated on a Ti layer can be used. As the metal layer 54, for example, a stacked body in which a Pd layer and an Au layer are sequentially stacked on a Ni layer, a layer made of a refractory metal such as Co or Ta is used instead of Ni, and a Cu layer or an Al layer is formed on the same layer. You may use the laminated body etc. which were laminated | stacked.

このようにして、図4E及び図4Fに示す工程により、金属層52、53、及び54を有する貫通電極17が形成され、半導体基板11の電極パッド15と半導体基板11の電極パッド15とが貫通電極17を介して接続される。なお、図4E及び図4Fに示す工程は一例であり、例えば、ビアホールを充填した金属層の上面をCMP(Chemical Mechanical Polishing)等で削る工程(ダマシン工程)により貫通電極17を形成しても構わない。 In this way, the steps shown in FIGS. 4E and 4F, it is formed through electrode 17 with metal layers 52 and 53, and 54, the semiconductor substrate 11 first electrode pad 15 1 and the electrode pads 15 of the semiconductor substrate 11 2 2 is connected through the through electrode 17. The process shown in FIGS. 4E and 4F is an example. For example, the through electrode 17 may be formed by a process (damascene process) in which the upper surface of the metal layer filled with the via hole is cut by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like. Absent.

次に、図4G(a)に示す工程では、接着層を介して更に半導体基板を積層する。具体的には、半導体基板11の主面に接着層16を形成した後、図4A(a)〜図4D(a)と同様にして、半導体基板11上に半導体基板11を積層する。そして、図4D(b)と同様にして半導体基板11の電極パッド15と半導体基板11の電極パッド15とを貫通電極17を介して接続する。更に、半導体基板11の主面に接着層16を形成した後、図4A(a)〜図4D(a)と同様にして、半導体基板11上に半導体基板11を積層する。そして、図4D(b)と同様にして半導体基板11の電極パッド15と半導体基板11の電極パッド15とを貫通電極17を介して接続する。以降、必要な数だけ半導体基板を積層する。 Next, in the step shown in FIG. 4G (a), a semiconductor substrate is further laminated through an adhesive layer. Specifically, laminated after forming the adhesive layer 16 2 on the main surface of the semiconductor substrate 11 2, in the same manner as in FIG. 4A (a) ~ FIG 4D (a), the semiconductor substrate 11 3 on the semiconductor substrate 11 2 To do. Then, to connect via the electrode pads 15 2 and the semiconductor substrate 11 3 of the electrode pads 15 3 and the through electrodes 17 of the semiconductor substrate 11 2 in the same manner as in FIG. 4D (b). Further, after forming the adhesive layer 16 3 on the main surface of the semiconductor substrate 11 3, as in FIG. 4A (a) ~ FIG 4D (a), stacking the semiconductor substrate 11 4 on the semiconductor substrate 11 3. Then, to connect through the semiconductor substrate 11 3 of the electrode pads 15 3 and the semiconductor substrate 11 fourth electrode pads 15 4 and the through electrode 17 in the same manner as in FIG. 4D (b). Thereafter, as many semiconductor substrates as necessary are stacked.

次に、図4G(b)に示す工程では、半導体基板11の背面側の基板本体12の一部をグラインダー等で研削し、半導体基板11を積層された半導体基板11〜半導体基板11と同程度に薄化する。そして、図4B(b)に示す工程と同様にして、薄化された半導体基板11の背面側に結晶欠陥層19を形成する。その後、ダイシングブレード等により切断位置Cで切断して個片化することで、図1に示す半導体装置10が複数個作製される。 Then, in the process shown in FIG. 4G (b), a part of the semiconductor substrate 11 1 of the rear side of the substrate main body 12 1 is ground by a grinder or the like, the semiconductor substrate 11 2 to the semiconductor substrate which are laminated semiconductor substrate 11 1 11 4 thinned to the same extent. Then, a crystal defect layer 19 1 is formed on the back side of the thinned semiconductor substrate 11 1 in the same manner as in the step shown in FIG. 4B (b). Thereafter, the semiconductor device 10 shown in FIG. 1 is manufactured by cutting into pieces by cutting at a cutting position C with a dicing blade or the like.

このように、本実施の形態では、薄化された半導体基板(積層基板)の背面側に結晶欠陥層を形成することにより、ゲッタリング能力を向上できる。半導体基板(積層基板)が比較的厚く、抗折強度を確保し易い場合に有効である。   Thus, in this embodiment mode, the gettering ability can be improved by forming the crystal defect layer on the back side of the thinned semiconductor substrate (laminated substrate). This is effective when the semiconductor substrate (laminated substrate) is relatively thick and it is easy to ensure the bending strength.

又、半導体基板(積層基板)が比較的薄い場合には、薄化された半導体基板(積層基板)の背面側に部分的に結晶欠陥層を形成することにより、抗折強度を確保しつつゲッタリング能力を向上できる。   In addition, when the semiconductor substrate (laminated substrate) is relatively thin, a crystal defect layer is partially formed on the back side of the thinned semiconductor substrate (laminated substrate), so that the getter strength is ensured while ensuring the bending strength. Ring ability can be improved.

又、部分的な結晶欠陥層の形成にサンドブラストやレーザ照射等の方法を用いることで、低コストでゲッタリング能力の向上を実現できる。   Further, by using a method such as sandblasting or laser irradiation for forming a partial crystal defect layer, it is possible to improve the gettering ability at a low cost.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.

例えば、上記実施の形態では、平面視円形の半導体基板(シリコンウェハ)を用いた場合を例にとり説明を行ったが、半導体基板は平面視円形に限定されず、例えば平面視長方形等のパネル状のものを用いても構わない。   For example, in the above embodiment, the case where a semiconductor substrate (silicon wafer) having a circular shape in plan view is used has been described as an example. However, the semiconductor substrate is not limited to a circular shape in plan view. You may use.

又、半導体チップを有する半導体基板に代えて、半導体チップを有しない構造層を含む基板を一部に積層してもよい。   Further, instead of a semiconductor substrate having a semiconductor chip, a substrate including a structural layer not having a semiconductor chip may be partially laminated.

又、半導体基板の材料はシリコンに限定されず、例えばゲルマニウムやサファイア等を用いても構わない。   Further, the material of the semiconductor substrate is not limited to silicon, and for example, germanium or sapphire may be used.

又、上記実施の形態では、積層された半導体チップ同士をビアホール内に形成された金属層を介して電気信号により接続する例を示したが、積層された半導体チップ同士の接続は電気信号には限定されず、例えば光信号により接続しても構わない。この際、ビアホール内には金属層に代えて光導波路を形成すればよい。   In the above embodiment, the example in which the stacked semiconductor chips are connected to each other by the electrical signal through the metal layer formed in the via hole is shown. It is not limited, For example, you may connect by an optical signal. At this time, an optical waveguide may be formed in the via hole instead of the metal layer.

10 半導体装置
11 半導体基板(ウェハ)
12 基板本体
13 半導体集積回路
14 絶縁層
15 電極パッド
16、520 接着層
17 貫通電極
18 ビアホール
19 結晶欠陥層
19a 破砕層
19b 歪み層
51 絶縁膜
52、53、54 金属層
110 半導体チップ
510 支持体
530、540 レジスト膜
530x、540x 開口部
10 Semiconductor Device 11 Semiconductor Substrate (Wafer)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Substrate body 13 Semiconductor integrated circuit 14 Insulating layer 15 Electrode pad 16, 520 Adhesive layer 17 Through electrode 18 Via hole 19 Crystal defect layer 19a Shatter layer 19b Strain layer
51 Insulating film 52, 53, 54 Metal layer 110 Semiconductor chip 510 Support body 530, 540 Resist film 530x, 540x Opening

Claims (9)

複数の半導体チップが形成された半導体基板を複数枚積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、半導体チップが積層された部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、
複数の半導体チップを有する半導体基板であって土台となる土台基板と、複数の半導体チップを有する半導体基板であって前記土台基板上に積層される積層基板と、を準備する工程と、
前記積層基板の背面側を薄化する工程と、
薄化された前記積層基板の背面側に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記土台基板の主面に、前記結晶欠陥層が形成された前記積層基板の背面を固着し、前記土台基板の背面側を薄化し、薄化された前記土台基板の背面側に結晶欠陥層を形成する工程と、を有し、
前記積層基板の背面側に前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の厚さ方向の外側に破砕層が形成され、内側に前記破砕層よりも厚い歪み層が形成され、前記土台基板の背面側に前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記土台基板の厚さ方向の外側に破砕層が形成され、内側に前記破砕層よりも厚い歪み層が形成される、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor substrates on which a plurality of semiconductor chips are formed are stacked, semiconductor chips of different layers are connected so as to be able to transmit signals, and a portion where the semiconductor chips are stacked is separated into pieces. ,
Preparing a base substrate that is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips, and a laminated substrate that is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips and is stacked on the base substrate;
Thinning the back side of the laminated substrate;
Forming a crystal defect layer on the back side of the thinned laminated substrate;
The back surface of the multilayer substrate on which the crystal defect layer is formed is fixed to the main surface of the base substrate, the back surface side of the base substrate is thinned , and the crystal defect layer is formed on the back surface side of the thinned base substrate. Forming , and
In the step of forming the crystal defect layer on the back side of the multilayer substrate, a crushed layer is formed outside the thinned multilayer substrate in the thickness direction, and a strain layer thicker than the crushed layer is formed inside. In the step of forming the crystal defect layer on the back side of the base substrate, a crushed layer is formed on the outer side in the thickness direction of the thinned base substrate, and a strain layer thicker than the crushed layer is formed on the inner side. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の背面側に部分的に結晶欠陥層を形成する請求項1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 in the step of forming the crystal defect layer, the crystal defect layer is partially formed on a back side of the thinned laminated substrate. 前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の背面側にサンドブラストにより結晶欠陥層を形成する請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the crystal defect layer, the crystal defect layer is formed by sandblasting on the back side of the thinned laminated substrate. 前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の背面側にレーザ照射により結晶欠陥層を形成する請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the crystal defect layer, the crystal defect layer is formed on the back side of the thinned laminated substrate by laser irradiation. 前記結晶欠陥層を形成する工程では、薄化された前記積層基板の背面側にラップにより結晶欠陥層を形成する請求項1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 in the step of forming the crystal defect layer, the crystal defect layer is formed by wrapping on the back side of the thinned laminated substrate. 前記積層基板の背面側を薄化する工程、前記結晶欠陥層を形成する工程、及び前記積層基板の背面を固着する工程は、
支持体を準備し、主面を前記支持体側に向けて前記積層基板を前記支持体に仮固定し、
前記支持体に仮固定された前記積層基板の背面側を薄化し、
前記支持体に仮固定された薄化された前記積層基板の背面側に結晶欠陥層を形成し、
前記土台基板の主面に、前記支持体に仮固定された前記結晶欠陥層が形成された前記積層基板の背面を固着し、
前記支持体を除去する工程を含む請求項1乃至5の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
The step of thinning the back side of the multilayer substrate, the step of forming the crystal defect layer, and the step of fixing the back surface of the multilayer substrate are:
Preparing a support, temporarily fixing the laminated substrate to the support with the main surface facing the support,
Thinning the back side of the laminated substrate temporarily fixed to the support,
Forming a crystal defect layer on the back side of the thinned laminated substrate temporarily fixed to the support;
The main surface of the base substrate is fixed to the back surface of the multilayer substrate on which the crystal defect layer temporarily fixed to the support is formed,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising a step of removing the support.
前記積層基板の背面を固着する工程よりも後に、
複数の半導体チップを有する半導体基板であって前記土台基板上に積層される他の積層基板を準備する工程と、
前記他の積層基板の背面側を薄化する工程と、
薄化された前記他の積層基板の背面側に結晶欠陥層を形成する工程と、
前記積層基板の主面に、前記結晶欠陥層が形成された前記他の積層基板の背面を固着する工程と、を有する請求項1乃至6の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
After the step of fixing the back surface of the laminated substrate,
A step of preparing another laminated substrate that is a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips and is laminated on the base substrate;
Thinning the back side of the other multilayer substrate;
Forming a crystal defect layer on the back side of the thinned other laminated substrate;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising: adhering a back surface of the other multilayer substrate on which the crystal defect layer is formed to a main surface of the multilayer substrate.
主面を同一方向に向けて積層された複数の半導体チップ及び土台基板と、
各層の半導体チップ及び土台基板を接続する貫通電極と、を有し、
各層の半導体チップ及び土台基板の背面側には結晶欠陥層が形成され、
前記結晶欠陥層は、前記半導体チップまたは前記土台基板の厚さ方向の外側に形成された破砕層と、内側に形成された前記破砕層よりも厚い歪み層と、を含む半導体装置。
A plurality of semiconductor chips and base substrates laminated with their main surfaces facing in the same direction;
A through electrode connecting the semiconductor chip and the base substrate of each layer, and
A crystal defect layer is formed on the back side of the semiconductor chip and the base substrate of each layer,
The said crystal defect layer is a semiconductor device containing the crushing layer formed in the outer side of the thickness direction of the said semiconductor chip or the said base substrate , and the distortion layer thicker than the said crushing layer formed inside.
前記結晶欠陥層は、各層の半導体チップの背面側に部分的に形成されている請求項8記
載の半導体装置。
The semiconductor device according to claim 8, wherein the crystal defect layer is partially formed on a back side of a semiconductor chip of each layer.
JP2013263014A 2013-12-19 2013-12-19 Semiconductor device and manufacturing method thereof Active JP6360299B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013263014A JP6360299B2 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013263014A JP6360299B2 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015119111A JP2015119111A (en) 2015-06-25
JP6360299B2 true JP6360299B2 (en) 2018-07-18

Family

ID=53531576

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013263014A Active JP6360299B2 (en) 2013-12-19 2013-12-19 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6360299B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6925902B2 (en) * 2017-07-28 2021-08-25 浜松ホトニクス株式会社 Manufacturing method of laminated element

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS566432A (en) * 1979-06-27 1981-01-23 Sony Corp Treatment of semiconductor substrate
US6214704B1 (en) * 1998-12-16 2001-04-10 Memc Electronic Materials, Inc. Method of processing semiconductor wafers to build in back surface damage
JP4860113B2 (en) * 2003-12-26 2012-01-25 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JPWO2006008824A1 (en) * 2004-07-16 2008-05-01 株式会社ルネサステクノロジ Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JP2007109838A (en) * 2005-10-13 2007-04-26 Disco Abrasive Syst Ltd Device and its manufacturing method
JP2007165706A (en) * 2005-12-15 2007-06-28 Renesas Technology Corp Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device
JP5693961B2 (en) * 2008-09-18 2015-04-01 国立大学法人 東京大学 Manufacturing method of semiconductor device
JP2011003576A (en) * 2009-06-16 2011-01-06 Sumco Corp Method of manufacturing semiconductor device
WO2012120659A1 (en) * 2011-03-09 2012-09-13 国立大学法人東京大学 Method for manufacturing semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015119111A (en) 2015-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI564992B (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100665449B1 (en) Method for manufacturing semiconductor device, semiconductor device, stacked semiconductor device, circuit board, and electronic instrument
JP6393036B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4056854B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR100786740B1 (en) Manufacturing method for a semiconductor device, semiconductor device, circuit substrate and electronic device
US8497534B2 (en) Chip package with heavily doped regions and fabrication method thereof
JP2007311385A (en) Process for fabricating semiconductor device, and semiconductor device
JP6440291B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8338904B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP6485897B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
KR20070113991A (en) Substrate treating method and method of manufacturing semiconductor apparatus
US9240398B2 (en) Method for producing image pickup apparatus and method for producing semiconductor apparatus
TW200531228A (en) Semiconductor device and method for producing the same
JP2009181981A (en) Manufacturing process of semiconductor device, and the semiconductor device
KR20160059738A (en) Pre-package and manufacturing method of semiconductor package using the same
JP2009032929A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP6341554B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
WO2021012377A1 (en) Encapsulation method and encapsulation structure for bulk acoustic resonator
JP2008130704A (en) Method of manufacturing semiconductor device
KR20090131258A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP6360299B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2009064914A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
TW201935612A (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP5671606B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP5181544B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161118

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170830

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171020

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180227

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180510

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20180522

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180612

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180622

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6360299

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250