JP6364762B2 - Manufacturing method of electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、電子デバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an electronic device.
シリコン基板を貫通させるビア、即ちTSV(Through Silicon Via)を有するTSVチップを介して、論理回路IC、メモリ素子のような半導体素子を接続する半導体装置が使用されている。 2. Description of the Related Art A semiconductor device is used in which a semiconductor element such as a logic circuit IC or a memory element is connected through a TSV chip having a via penetrating a silicon substrate, that is, a TSV (Through Silicon Via).
TSVチップの形成方法として、シリコン基板にヴィアホールを形成し、その中に金属を形成した後に、シリコンウェハ上の金属を除去し、ヴィアホール内に残された金属をヴィアとして使用することが知られている。また、複数のヴィア(貫通プラグ)のそれぞれの一端部の周囲に空洞を設ける構造が知られている。また、空洞に樹脂を充填することにより、ヴィアを補強する構造も知られている。 As a method of forming a TSV chip, it is known that a via hole is formed in a silicon substrate, a metal is formed therein, the metal on the silicon wafer is removed, and the metal remaining in the via hole is used as a via. It has been. Also, a structure is known in which a cavity is provided around one end of each of a plurality of vias (through plugs). Also known is a structure that reinforces the via by filling the cavity with resin.
TSVチップの他の形成方法として、例えば次のような方法が知られている。まず、シリコン基板に凹部を設け、凹部内に絶縁膜を埋設した後に、絶縁膜の中に複数のスルーホールを形成する。その後に、複数のスルーホール内に導電膜を埋め込み、さらに、複数のホールから突出して絶縁膜上に形成された導電膜を研磨などにより除去し、これにより複数のホール内に残された導電膜を柱状の貫通プラグとする。さらに、シリコン基板の裏面を研磨して貫通プラグの下端を露出させるとともにそれらの厚さを調整する方法が知られている。 As another method for forming a TSV chip, for example, the following method is known. First, a recess is provided in a silicon substrate, and after an insulating film is embedded in the recess, a plurality of through holes are formed in the insulating film. Thereafter, the conductive film is embedded in the plurality of through holes, and the conductive film formed on the insulating film protruding from the plurality of holes is removed by polishing or the like, whereby the conductive film left in the plurality of holes Is a columnar through plug. Furthermore, a method of polishing the back surface of the silicon substrate to expose the lower end of the through plug and adjusting the thickness thereof is known.
貫通プラグを貫通させるシリコン基板は、導電性があり薄い酸化膜を介して貫通プラグと接しているため、貫通プラグを流れる信号の高速伝送特性が悪い。また、上記のように複数の貫通プラグのそれぞれの一端部の周囲に空洞を形成する構造では、貫通プラグの間にシリコン基板が存在するので高速伝送特性をさらに改善する必要がある。また、シリコン基板の代わりにモールド樹脂に貫通プラグを形成することにより、貫通プラグの相互間の導電性を下げることも可能である。また、半導体含有基板の代わりに絶縁性のガラス基板を使用することも考えられる。 Since the silicon substrate that penetrates the through plug is in contact with the through plug through the conductive and thin oxide film, the high-speed transmission characteristic of the signal flowing through the through plug is poor. Further, in the structure in which a cavity is formed around one end of each of the plurality of through plugs as described above, since the silicon substrate exists between the through plugs, it is necessary to further improve the high-speed transmission characteristics. Further, by forming through plugs in the mold resin instead of the silicon substrate, it is possible to lower the conductivity between the through plugs. It is also conceivable to use an insulating glass substrate instead of the semiconductor-containing substrate.
しかし、モールド樹脂、ガラスなどの絶縁基板は、加工技術が十分成熟していないため、シリコン基板に比べ、貫通プラグの密度を高くすることが難しい。また、それらの絶縁基板はシリコン基板に比べて脆いので、基板の両面を研磨する際にかかる応力により損傷を受け、歩留りが低下するおそれがある。 However, an insulating substrate such as mold resin or glass is not sufficiently matured, so it is difficult to increase the density of the through plugs compared to a silicon substrate. In addition, since these insulating substrates are more fragile than silicon substrates, they may be damaged by stress applied when both surfaces of the substrate are polished, leading to a decrease in yield.
本発明の目的は、伝送特性が高く、高密度なヴィアを有する電子デバイスの製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electronic device having high transmission characteristics and high density vias.
本実施形態の1つの観点によれば、複数のヴィアが厚さ方向に貫通して形成された半導体基板の第1面側をエッチングすることにより、前記複数のヴィア相互間を空洞化する第1凹部を形成する工程と、前記半導体基板に形成された前記第1凹部に第1埋込絶縁膜を埋め込む工程と、前記第1埋込絶縁膜の露出面を研削して前記複数のヴィアの第1端面を露出する工程と、前記半導体基板の第2面側をエッチングすることにより、前記複数のヴィア相互間を空洞化する第2凹部を前記第1凹部と反対側に形成するとともに、前記第1凹部と前記第2凹部を囲む形状に前記半導体基板を残す工程と、前記第2凹部に第2埋込絶縁膜を埋め込む工程と、前記第2埋込絶縁膜の露出面を研削して前記複数のヴィアの第2端面を露出する工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法が提供される。
発明の目的および利点は、請求の範囲に具体的に記載された構成要素および組み合わせによって実現され達成される。前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は、典型例および説明のためのものであって、本発明を限定するためのものではない、と理解されるものである。
According to one aspect of this embodiment, by etching the first surface side of the semiconductor substrate which is formed through a plurality of vias is in the thickness direction, you hollowing between the plurality of vias each other first a step that form a recess, said burying the first buried insulating film before Symbol first recess formed in the semiconductor substrate, and grinding the exposed surface of the first buried insulating layer of the plurality via Forming a second recess that cavitates the plurality of vias on the side opposite to the first recess by exposing the first end surface of the semiconductor substrate and etching the second surface side of the semiconductor substrate. Leaving the semiconductor substrate in a shape surrounding the first recess and the second recess, embedding a second buried insulating film in the second recess, and grinding an exposed surface of the second buried insulating film. have a, a step of exposing the second end surface of said plurality of vias Te The method of manufacturing an electronic device, characterized in Rukoto is provided.
The objects and advantages of the invention will be realized and attained by means of the elements and combinations particularly pointed out in the appended claims. It is to be understood that the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are not restrictive of the invention.
本実施形態によれば、高速伝送特性を有するヴィアを高密度に形成することができる。 According to this embodiment, vias having high-speed transmission characteristics can be formed with high density.
以下に、図面を参照して実施形態を説明する。図面において、同様の構成要素には同じ参照番号が付されている。 Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the drawings, similar components are given the same reference numerals.
(第1の実施の形態)
図1(a)は、第1実施形態に係る電子デバイスの製造に使用される半導体ウエハの一例を示す平面図、図1(b)は図1(a)の部分拡大平面図、図1(c)は図1(b)の部分拡大平面図である。また、図2、図3は、本実施形態に係る半導体装置の形成工程を例示する断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a plan view showing an example of a semiconductor wafer used for manufacturing an electronic device according to the first embodiment, FIG. 1B is a partially enlarged plan view of FIG. c) is a partially enlarged plan view of FIG. 2 and 3 are cross-sectional views illustrating the process for forming the semiconductor device according to this embodiment.
まず、図1(a)に例示するように、単結晶の半導体ウエハであるシリコンウェハ1の平面には、ダイシングライン2を介して複数のヴィア形成領域3が縦横に区画されている。ヴィア形成領域3の平面は、例えば1辺が約1cm前後の大きさの四角形に設定されている。
First, as illustrated in FIG. 1A, a plurality of
ビア形成領域3のそれぞれには、図1(b)、(c)に例示するように、縦横に複数のヴィアホール4が厚さ方向に貫通して形成され、ヴィアホール4の中には導電材から形成される導電性のヴィア(貫通プラグ)5が埋め込まれている。各ヴィア5は、直径が例えば約50μmであり、ピッチが例えば約50μm〜200μmとなるように形成されている。ヴィアホール4の内面とヴィア5の間には、絶縁膜として例えば酸化シリコン膜6が形成されている。
As shown in FIGS. 1B and 1C, a plurality of via holes 4 are formed vertically and horizontally in each
ヴィアホール4、ヴィア5及び酸化シリコン膜6の形成方法は、特に限定されるものでない。例えば、複数のホールを有するマスクをシリコン基板1の第1面(図中上側)に形成した後にマスクのホールを通してシリコン基板1をエッチングしてヴィアホール4を形成する方法がある。シリコン基板1のエッチングは、例えば、Br2やHBrなどのBr含有ガスや塩素系ガスを使用する反応性イオンエッチング(RIE)法により行われ、これにより形成されるヴィアホール4は形成当初にシリコン基板1を貫通させない深さとしてもよい。
The formation method of the via hole 4, the
酸化シリコン膜6は、例えば、シリコン基板1をヴィアホール4の内面から熱酸化することにより形成してもよいし、CVDで形成してもよい。また、ヴィアホール4のうち酸化シリコン膜6で囲まれた空間では、導電材、例えば銅やタングステンが埋め込まれることにより、導電性のヴィア5が形成される。導電材を埋込む方法として、スパッタとめっきを併用する方法やCVD法などを採用する。また、シリコン基板1の第1面に形成された不要な導電材等は、例えば化学機械研磨(CMP)法により除去される。さらに、シリコン基板1の第2面はCMP法により研磨され、これによりヴィア6の端面を露出させ、併せてシリコン基板1を目標の厚さ、例えば400μm〜600μm程度の厚さになるように調整する。以上により、シリコン基板1のヴィア形成領域3のそれぞれにTSV構造が形成される。
The
複数のヴィア5が貫通されたシリコン基板1のうちヴィア形成領域3とその周辺は図2(a)に例示するような断面構造となり、シリコン基板1の第1面と第2面には酸化シリコン膜11が形成されている。
Of the
次に、図2(b)に例示するように、シリコン基板1の第1面上の酸化シリコン膜11とヴィア5の第1端面をCMP法により研磨して平坦化した後に、第1面上に絶縁膜12として酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を順に形成する。酸化シリコン膜と窒化シリコン膜は、例えばCVD法により形成される。その後に、絶縁膜12の上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施し、レジストパターン13を形成する。レジストパターン13は、ヴィア形成領域3のそれぞれにおいて複数のヴィア5の集合領域の全体を露出させる開口部13aを有するとともに、ヴィア形成領域3の周縁部とその周囲のダイシングライン2を覆う平面形状を有している。
Next, as illustrated in FIG. 2B, the
次に、図2(c)に例示するように、レジストパターン13の開口部13aから露出した絶縁膜12をエッチングして開口部12aを形成する。この場合、窒化シリコン膜のエッチングは、レジストパターン13の開口部13aを通して例えば熱リン酸により行われる。これにより窒化シリコン膜に形成された開口を通してさらに酸化シリコン膜を例えば緩衝フッ酸によりエッチングする。
Next, as illustrated in FIG. 2C, the insulating film 12 exposed from the
次に、図2(d)に例示するように、レジストパターン13、絶縁膜12をマスクにしてシリコン基板1をエッチングし、ヴィア形成領域3内に凹部1uを形成する。これにより、凹部1u内では、ヴィア5の相互間のシリコンが除去されて空洞が形成され、酸化シリコン膜6に包まれた複数のヴィア5の第1端部が現れる。シリコン基板1のエッチングは、例えば塩素系ガスを使用するRIE法のようなドライエッチング、或いはKOH、水酸化テトラメチルアンモ二ウム(TMAH)等を使用するウエットエッチングによって行われる。そのエッチングは、ドライエッチングとウエットエッチングの組み合わせによって行われてもよい。
Next, as illustrated in FIG. 2D, the
次に、シリコン基板1上の残存したレジストパターン13を除去する。この場合、絶縁膜12の窒化シリコン膜を熱リン酸により除去してもよいし、残してもよい。さらに、図3(a)に例示するように、シリコン基板1の第1面側の凹部1u内に埋込絶縁膜14を形成し、これによりヴィア5及び酸化シリコン膜6を覆う。埋込絶縁膜14として、例えばポリイミドや有機SOGのようなlow-kの有機絶縁膜、或いは酸化シリコン膜のような無機絶縁膜を形成する。また、絶縁膜14の形成方法として、塗布方法、CVD法などが採用される。
Next, the remaining resist
さらに、埋込絶縁膜14を例えばCMP法により研磨してシリコン基板1の第1面上から除去し、併せてヴィア5の第1端面を露出させ、さらに埋込絶縁膜14を平坦化する。シリコン基板1上に絶縁膜12の窒化シリコン膜が残されている場合には、窒化シリコン膜も研磨により除去する。この研磨の際に、ヴィア5の根本、即ち第2端部はシリコン基板1により支持されるので、ヴィア5の第1端部が研磨時に受ける応力に対する剛性が高くなる。これによりヴィア5同士の間の埋込絶縁膜14の第1面側が研磨により損傷しにくくなる。なお、ホール4内面の絶縁膜6として、例えば、シリコン基板1の熱酸化により酸化シリコン膜を形成すると、CVD法により形成される酸化シリコン膜よりも質量密度及び硬度が高くなる。
Further, the buried insulating
次に、ダイシングソー(不図示)を使用し、シリコン基板1をダイシングライン2に沿って切断し、図3(b)に例示するようにヴィア形成領域3をチップ状に分割し、貫通ヴィアチップ15を形成する。
Next, using a dicing saw (not shown), the
この後に、図3(c)に例示するように、貫通ヴィアチップ15の第1面を除いた側面及び第2面を絶縁性封止樹脂膜16、例えばエポキシ樹脂に埋め込む。絶縁性封止樹脂膜16は、後述するように貫通ヴィアチップ15とともに半導体チップを封止する。なお、絶縁性封止樹脂膜16は、例えば射出成形装置を用いて成形される。
Thereafter, as illustrated in FIG. 3C, the side surface and the second surface excluding the first surface of the through via
さらに、図3(d)に示すように、絶縁性封止樹脂膜16を裏面、即ち第2面側からCMP法等により研削する。さらに、露出したシリコン基板1の第2面上の酸化シリコン膜11を研削し、続いて、シリコン基板1、ヴィア5等を下面から研削して絶縁性封止樹脂膜16の第2面を露出させる。これにより、シリコン基板1は環状に残り、さらにその外周が絶縁性封止樹脂膜16に覆われた構造を有する電子デバイス10が形成される。
Further, as shown in FIG. 3D, the insulating sealing
上記実施形態では、シリコン基板1を貫通する複数のヴィア5を形成した後、シリコン基板1のヴィア形成領域3の周縁部を残してその内部に凹部1uを形成し、これにより複数のヴィア5の第1端部面とその周囲の酸化シリコン膜6を露出している。さらに、凹部1u内に埋込絶縁膜14を形成した後にヴィア5の第1端面を露出させ、ついでシリコン基板1をヴィア形成領域3毎に分割して貫通ヴィアチップ15を形成している。また、貫通ヴィアチップ15の第2面と側面を絶縁性封止樹脂膜16で覆った後に、絶縁性封止樹脂膜16を第2面側から研磨し、さらに貫通ヴィアチップ15のシリコン基板1を研削、除去して電子デバイス10を形成している。電子デバイス10では、複数のヴィア5の相互間を埋める埋込絶縁膜14の外周面をシリコン基板1により環状に囲んだ構造を有し、さらに埋込絶縁膜14を貫通する複数のヴィア5の第1端面と第2端面が埋込絶縁膜14から露出される。
In the above embodiment, after the plurality of
これにより、シリコン基板1と同様な密度でヴィア5を絶縁膜内に形成でき、ヴィア5を通る信号の高速伝送特性を良好にすることができる。また、図3(a)に示したように、シリコン基板1より脆い樹脂材料などで形成された埋込絶縁膜14を外側から研削する際に、ヴィア5の根本、即ち第2端部がシリコン基板1に強固に固定されているので、研削時の衝撃に強くなり、埋込絶縁膜14に損傷が生じにくくなる。また、絶縁性封止樹脂膜16、シリコン基板1及びヴィア5を研磨して埋込絶縁膜14の第2面を露出させる場合に、埋込絶縁膜14が露出する寸前までヴィア5がシリコン基板1により支持されている。従って、埋込絶縁膜14は、研磨時に損傷を受けにくくなる。絶縁性封止樹脂膜16とシリコン基板1を研削する際に、図4に例示するように、シリコン基板1を例えば数μm程度に薄く残しても、高速伝送特性を殆ど劣化させることはない。なお、研削後の埋込絶縁膜14の周囲に残される環状のシリコン基板1は、不純物を含有させることにより電気シールドとして使用してもよい。
As a result, the
ところで、貫通ヴィアチップ15を絶縁性封止樹脂膜16に埋め込む場合には、図5(a)に例示するように、絶縁性封止樹脂膜16中に半導体チップ17a、17bを上面が露出するように埋め込んで疑似ウエハ化してもよい。そして、図5(b)に例示するように、絶縁性封止樹脂膜16とシリコン基板1を下面(第2面)側から例えばグラインド法やCMP法により研削して埋込絶縁膜14の第2面を露出させ、電子デバイス10とてもよい。なお、半導体チップ17a、17bの中には半導体回路が形成され、それらの上面には半導体回路に接続される電極パッド18a、18bが形成されている。
When the through via
この構造では、半導体チップ17a、17bの上面の電極パッド18a、18bとヴィア5の上端面を金ワイヤ(不図示)によりボンディングして電気的に接続してもよいし、感光性絶縁膜を用い、再配線層を形成してもよい。これにより、半導体チップ17a、17b内の半導体回路の電気接続をヴィア5を介して下側に引き出すことができる。
In this structure, the
ところで、半導体チップ17a、17bを貫通ヴィアチップ15に搭載して半導体装置を形成してもよい。この場合、半導体チップ17a、17bの電極パッド18a、18bは、はんだバンプ(不図示)等を介して貫通ビアチップ15のヴィア5の第1端面に接続される。
By the way, the semiconductor device may be formed by mounting the semiconductor chips 17 a and 17 b on the through via
ところで、電子デバイス10の形成工程では、図6(a)に例示するように、貫通ヴィアチップ15の第1面と側面を絶縁性封止樹脂膜16により覆ってもよい。この場合には、図6(b)に例示するように、第1面側で絶縁性封止樹脂膜16を研削し、貫通ヴィアチップ15の周縁部のシリコン基板1とヴィア5の第1端面を露出させる。その後、図6(c)に例示するように、酸化シリコン膜11、シリコン基板1及びヴィア5の第2面側を研削し、図3(d)と同じ構造を形成する。このような方法でも、上記と同様に、絶縁膜14内に形成される複数のヴィア5の密度を高くすることができ、貫通ヴィアチップ15の周囲を環状のシリコン基板1、絶縁性封止樹脂膜16で囲んでもよい。
Incidentally, in the step of forming the
(第2の実施の形態)
図7は、本発明の第2実施形態に係る電子デバイスの形成方法を示す断面図である。なお、図7では、シリコン基板1の第2面を上向きに記載している。
まず、上記の図2に示したと同様に、複数のヴィア5が貫通されたシリコン基板1の第1面側に凹部1uを形成した後に、凹部1u内に埋込絶縁膜14を埋め込み、さらに埋込絶縁膜14を研削してシリコン基板1の第1面側を露出させる。なお、本実施形態では、第1実施形態で説明した埋込絶縁膜14を第1の埋込絶縁膜とする。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method for forming an electronic device according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, the second surface of the
First, as shown in FIG. 2 above, after forming the
次に、図7(a)に例示するように、シリコン基板1の第2面上の酸化シリコン膜11を例えばフッ酸等により除去する。その後に、シリコン基板1の第2面の上に絶縁膜22を形成する。絶縁膜22として、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜をCVD法により順に形成する。さらに、絶縁膜22の上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施すことによりレジストパターン23を形成する。レジストパターン23では、シリコン基板1内の凹部1uと反対側の位置に開口部23aが形成されている。
Next, as illustrated in FIG. 7A, the
次に、図7(b)に例示するように、レジストパターン23の開口部23aを通して絶縁膜22をエッチングして開口部22aを形成する。絶縁膜22のうち窒化シリコン膜を例えばRIE法によりエッチングし、酸化シリコン膜を例えば緩衝フッ酸によりエッチングする。その後、図7(c)に例示するように、パターニングされた絶縁膜22とレジストパターン23をマスクにし、開口部22a、23aを通してシリコン基板1を第2面側からエッチングして凹部1uの底部のシリコンを除去して開口部となる凹部1aを形成する。シリコン基板1のエッチング方法としては、第1実施形態に示したドライエッチング法、ウエットエッチング法が採用される。これにより、シリコン基板1の第2面側から第1の埋込絶縁膜14を露出させる。その後に、レジストパターン23と絶縁膜22を順に除去する。
Next, as illustrated in FIG. 7B, the insulating
次に、シリコン基板1の第2面側の凹部1a内の空洞に第2の埋込絶縁膜24を埋め込む。第2の埋込絶縁膜24は、第1実施形態に示した埋込絶縁膜14と同様な材料、方法により形成される。その後に、図8(a)に例示するように、第2の埋込絶縁膜24をCMPなどで研削し、シリコン基板1の第2面を露出させるとともに、ヴィア5の第2端面を露出させ、さらにそれらの面を平坦化する。
Next, the second buried insulating
次に、ダイシングソー(不図示)を使用し、シリコン基板1をダイシングライン2に沿って切断し、図8(b)に例示するようにヴィア形成領域3をチップ状に分割し、貫通ヴィアチップ25を形成する。なお、図8(b)〜(d)は、シリコン基板1の第1面が上向きに記載されている。
Next, using a dicing saw (not shown), the
この後に、図8(c)に例示するように、貫通ヴィアチップ25の第1面を除いた側面及び第2面を絶縁性封止樹脂膜16内に埋め込む。なお、絶縁性封止樹脂膜16は、例えばエポキシ樹脂等から形成される。
Thereafter, as illustrated in FIG. 8C, the side surface and the second surface excluding the first surface of the through via
さらに、図8(d)に示すように、絶縁性封止樹脂膜16を第2面側からCMP法等により研削し、第2の埋込絶縁膜24を露出させる。これにより、複数のヴィア5が貫通した第1、第2の埋込絶縁膜14、24を側面からシリコン基板1と絶縁性封止樹脂膜16により囲繞した構造を有する電子デバイスが完成する。なお、絶縁性封止樹脂膜16には、図5に示した半導体チップ17a、17bが埋め込まれてもよい。
Further, as shown in FIG. 8D, the insulating sealing
本実施形態では、シリコン基板1を貫通する複数のヴィア5を形成した後、シリコン基板1のヴィア形成領域3の第1面側に凹部1uを形成し、これにより複数のヴィア5のうち第1端部の周囲を纏めて露出している。さらに、凹部1u内に第1の埋込絶縁膜14を埋め込み、さらにヴィア5の第1端面を露出させた後に、シリコン基板1のうち凹部1uと反対側に残された部分を除去し、シリコン基板1のヴィア形成領域3に開口部となる凹部1aを形成している。その後、シリコン基板1の第2面側から凹部1a内の空間に第2の埋込絶縁膜24を埋め込み、さらにシリコン基板1をヴィア形成領域3毎に分割して貫通ヴィアチップ25を形成している。また、貫通ヴィアチップ25の第2面と側周を絶縁性封止樹脂膜16に埋め込んだ後に、絶縁性封止樹脂膜16を第2面側から研磨して電子デバイス20を形成している。電子デバイス20は、その側面を絶縁性封止樹脂16により囲まれた構造を有し、さらに第1、第2の絶縁膜14、24をヴィア5が貫通する構造を有している。
In the present embodiment, after forming a plurality of
これにより、第1、第2の埋込絶縁膜14、24内で複数のヴィア5が貫通する貫通ヴィアチップ25では、第1実施形態と同様に、シリコン基板1に形成可能な密度で複数のヴィア5を形成することができる。このような高密度のヴィア5は、シリコンより低誘電率の埋込絶縁膜14、24内に形成されているので、ヴィア5を通る信号の高速伝送特性を良好にすることができる。また、環状のリコン基板1によってヴィア5を囲む電気シールドとして使用することができる。
Thus, in the through via
しかも、ヴィア5の第1端部の周囲の凹部1uに埋め込まれる第1の埋込絶縁膜14の露出面を研磨する際に、シリコン基板1でヴィア5の根本を支持している。このため、研削により損傷を受けやすい樹脂材等から第1埋込絶縁膜14を形成する場合には、第1の埋込絶縁膜14がヴィア5により補強された状態となるので、第1の埋込絶縁膜14が研削時に損傷を生じにくくなる。
Moreover, the base of the via 5 is supported by the
ところで、第1実施形態の図3(c)に示したと同様にヴィア5が貫通したシリコン基板1の第1面に凹部1uを形成し、第1埋込絶縁膜14で埋め込んだ後に、シリコン基板1をヴィア形成領域3毎に分割し、その分割後に図9に示す方法で第2の埋込絶縁膜24を埋め込んでもよい。
By the way, as shown in FIG. 3C of the first embodiment, a
即ち、図3(c)と同様な構造を形成した後、シリコン基板1の第2面側の絶縁性封止樹脂膜16及び酸化シリコン膜11を研削、エッチング等により除去して図9(a)に示すようにシリコン基板1を露出させる。その後に、絶縁性封止樹脂膜16及びシリコン基板1の第2面側にフォトレジストなどのマスク19を形成する。マスクは、凹部1uと反対側に開口部が形成されている。さらに、図9(b)に例示するように、凹部1uと反対側の領域のシリコン基板1をエッチングにより除去して開口部となる凹部1aを形成する。その後に、第1面側の凹部1u内の第1の埋込絶縁膜14と反対側の凹部1aの空洞内に第2の埋込絶縁膜24を埋め込み、さらに図9(c)に例示するように、第2の埋込絶縁膜24を研削してヴィア5の第2端を露出させ、電子デバイス20とする。
That is, after forming a structure similar to that shown in FIG. 3C, the insulating sealing
このような方法によっても、上記と同様に、基板状の埋込絶縁膜14、24を貫通するヴィア5の密度を高くすることなどが可能になる。なお、図6(a)、(b)に示すように、絶縁性封止樹脂16で貫通ヴィアチップ15の第1面を覆った後に、第1面側の絶縁性樹脂膜16を研削し、さらに第2面側の酸化シリコン膜11、シリコン基板1を研削、エッチングして図9(b)に示す構造を形成してもよい。
This method also makes it possible to increase the density of the
本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体チップ17a、17bを貫通ヴィア基板25の周囲の絶縁性封止樹脂膜16内に埋め込んで半導体装置を形成してもよい。また、半導体チップ17a、17bを貫通ヴィア基板25に搭載して半導体装置としてもよい。
In the present embodiment, the semiconductor device may be formed by embedding the semiconductor chips 17 a and 17 b in the insulating sealing
(第3の実施の形態)
図10、図11は、本発明の第3実施形態に掛かる電子デバイスの形成方法を示す断面図である。なお、図10(a)、(b)、図11(c)、(d)は、シリコン基板1の第1面を上側に向けた状態を示し、図10(c)、(d)、図11(a)、(b)は、第2面を上側に向けた状態を示している。
(Third embodiment)
10 and 11 are cross-sectional views illustrating a method for forming an electronic device according to a third embodiment of the present invention. 10 (a), 10 (b), 11 (c), and 10 (d) show a state in which the first surface of the
まず、第1実施形態に記載の方法に従って図2(d)に示す構造を形成する。即ち、複数のヴィア5が貫通したシリコン基板1のヴィア形成領域3内に凹部1uを形成する。その後に、図10(a)に例示するように、シリコン基板1の第1面と凹部1uの内面とヴィア5の上面と絶縁膜6の上に、被覆用無機絶縁膜31として例えば窒化シリコン膜を例えば約数十nm〜数μmの厚さに形成する。
First, the structure shown in FIG. 2D is formed according to the method described in the first embodiment. That is, the
次に、図10(b)に示す構造を形成する。即ち、被覆用無機絶縁膜31の上に第1の埋込絶縁膜14を形成し、これにより凹部1u内に第1の埋込絶縁膜14を充填し、ヴィア5を覆う。その後、第1の埋込絶縁膜14と被覆用無機絶縁膜31をCMP法などにより研磨し、シリコン基板1の第1面上とヴィア5の第1端面を露出させる。
Next, the structure shown in FIG. 10B is formed. That is, the first buried insulating
次に、図10(c)に例示するように、シリコン基板1の第2面上の酸化シリコ膜11をフッ酸等により除去した後に、第2面の上に絶縁膜32を形成する。絶縁膜32として、例えば、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜をCVD法により順に形成する。さらに、絶縁膜32の上にフォトレジストを塗布し、これに露光、現像等を施すことによりレジストパターン33を形成する。レジストパターン33は、シリコン基板1の第2面側で凹部1uと反対の位置に開口部33aを有している。
Next, as illustrated in FIG. 10C, after removing the
次に、図10(d)に例示する構造を形成するまでの工程を説明する。まず、レジストパターン33の開口部33aを通して絶縁膜32をエッチングして開口部32aを形成する。開口部32aの形成方法は、例えば、第2実施形態の図7(b)に示した絶縁膜22での開口部22aの形成と同様な方法が採用される。
Next, steps required until a structure illustrated in FIG. First, the insulating
その後、パターニングされた絶縁膜32とレジストパターン33をマスクにし、開口部32a、33aを通してシリコン基板1をエッチングして凹部1uの底部を除去して開口部となる凹部1aを形成し、被覆用無機絶縁膜31の第2面を露出する。シリコン基板1のエッチング方法としては、第1実施形態に示したドライエッチング法、ウエットエッチング法が採用される。この場合、シリコン基板1の第2面側から露出する被覆用無機絶縁膜31をエッチングストップ層として機能させてもよい。その後に、レジストパターン33と絶縁膜32を順に除去する。
Thereafter, using the patterned insulating
次に、図11(a)に例示するように、シリコン基板1の第2面の上と第2面側の凹部1a内に第2の埋込絶縁膜34を形成し、第2の埋込絶縁膜34によりヴィア5を埋め込む。第2の埋込絶縁膜34は、第1実施形態に示した埋込絶縁膜14と同様な材料、方法により形成される。その後に、図1に示したダイシングライン2に沿ってシリコン基板1を切断し、図11(b)に例示するようにヴィア形成領域3をチップ状に分割し、貫通ヴィアチップ35を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 11A, a second buried insulating
この後に、図11(c)に例示するように、貫通ヴィアチップ35の第1の埋込絶縁膜14とヴィア5の第1端面を露出させ、シリコン基板1の側面と第2の埋込絶縁膜3の露出面を絶縁性封止樹脂膜16内に埋め込む。
Thereafter, as illustrated in FIG. 11C, the first embedded insulating
次に、図11(d)に示すように、絶縁性封止樹脂膜16を第2面側から例えばCMP法等により研削し、第2の埋込絶縁膜34を露出させる。さらに、第2の埋込絶縁膜34をCMP法等により研削し、ヴィア5の第2端面を露出させ、さらに第1、第2の埋込絶縁膜14、34、シリコン基板1等を所望の厚さにする。これにより、複数のヴィア5が貫通した第1、第2の埋込絶縁膜14、34を側面から環状のシリコン基板1で囲んだ構造を有する電子デバイス30が形成される。
Next, as shown in FIG. 11D, the insulating sealing
ところで、電子デバイス30の形成方法として、図12、図13に例示する方法を採用してもよい。まず、図10(d)に示した構造を形成した後に、図12(a)に例示するように、ヴィア形成領域3をチップ状に分割し、貫通ヴィアチップ35を形成する。
By the way, as a method for forming the
この後に、図12(b)に例示するように、貫通ヴィアチップ35の第1面を除いた側面及び第2面を絶縁性封止樹脂膜16内に埋め込む。次に、図12(c)に示すように、絶縁性封止樹脂膜16をその下面からCMP法等により研削し、続いて酸化シリコン膜11を研削し、ヴィア5の第2端面を研磨する。
Thereafter, as illustrated in FIG. 12B, the side surface and the second surface excluding the first surface of the through via
次に、チップ状のシリコン基板1第2面の周縁部をレジストなどのマスク(不図示)で覆い、マスクの1つの開口部から複数のヴィア5を露出させる。さらに、そのマスクの開口部から露出した酸化シリコン膜11とシリコン基板1をエッチングにより除去して第1面側の凹部1u8と反対側に開口部となる凹部1aを形成する。シリコン基板1は、第1実施形態に示したエッチング法、例えばウエットエッチング法によりエッチングする。これにより、図12(d)に示すように、凹部1aを通して被覆用無機絶縁膜31とヴィア5の第2端部を露出させる。これにより、シリコン基板1は複数のヴィア5の集合の周囲で環状に残される。
Next, the peripheral portion of the second surface of the chip-
次に、図13(a)に示すように、シリコン基板1、被覆用無機絶縁膜31及び絶縁性封止絶縁膜16の第2面の上に第2の埋込絶縁膜34を形成し、第2面側の凹部1aを埋め込む。第2の埋込絶縁膜34は、第1実施形態に示した埋込絶縁膜14と同様な材料、同様な方法により形成される。
Next, as shown in FIG. 13A, a second embedded insulating
次に、図13(b)に示すように、シリコン基板1の第2面側から第2の埋込絶縁膜34をCMP法などにより研削して封止絶縁膜16とシリコン基板1を露出させ、電子デバイス30を形成する。
Next, as shown in FIG. 13B, the second buried insulating
本実施形態では、シリコン基板1を貫通する複数のヴィア5を形成した後、シリコン基板1のヴィア形成領域3でその周縁部を残して凹部1uを形成し、1つの凹部1uから複数のヴィア5の第1端及びその周囲を露出している。さらに、第1の埋込絶縁膜14を凹部1u内に埋め込む前に、凹部1u内面とヴィア5の回りに被覆絶縁膜31を形成している。さらに、被覆絶縁膜31と第1の埋込絶縁膜14を研削することにより、ヴィア5の第1端面を露出させた後に、シリコン基板1の第1面側の凹部1uの底に残されたシリコンを除去し、シリコン基板1の第2面側に凹部1aを形成している。凹部1uの底のシリコン基板1を除去する工程では、被覆絶縁膜31をエッチストップ層として機能させてもよく、これにより第1の埋込絶縁膜14の損傷を防止することができる。
In this embodiment, after a plurality of
これにより、互いに重なる第1、第2の埋込絶縁膜14、34内で複数のヴィア5が貫通する構造では、シリコン基板1で形成可能な密度に等しい複数のヴィア5を形成することができる。従って、ヴィア5を通る信号の高速伝送特性を良好にすることができる。また、ヴィア5が貫通する第1、第2の埋込絶縁膜14、34と被覆絶縁膜31は、積層構造となるので、それらの絶縁材料を異ならせて誘電率の調整を行うことができる。
Accordingly, in the structure in which the plurality of
しかも、ヴィア5の第1端部の周囲に埋め込まれる第1の埋込絶縁膜14の露出面を研磨する際に、シリコン基板1でヴィア5の根本を支持したので、第1の埋込絶縁膜14の研磨時に受ける応力に対する剛性が高くなり、損傷しにくくなる。
In addition, when the exposed surface of the first buried insulating
本実施形態では、第1実施形態と同様に、半導体チップ17a、17bを絶縁性封止樹脂膜16内に埋め込んだ構造の電子デバイス30を形成してもよい。また、第1実施形態と同様に、半導体チップ17a、17bを貫通ヴィアチップ35上に搭載して電子デバイス30である半導体装置を形成してもよい。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the
ところで、第2、第3本実施形態では、図14に例示するように、シリコン基板1の凹部1uに埋め込まれた第1の埋込絶縁膜14の背面側のシリコン基板1を後退させる際に、シリコン1dを薄く残し、第2面側に凹部1aを形成してもよい。この場合には、第2の埋込絶縁膜24、34を凹部1aに埋め込む。
By the way, in the second and third embodiments, as illustrated in FIG. 14, when the
ところで、上記の第1〜第3の実施形態において、ヴィア5の外周面を覆う酸化シリコン膜6は、露出された状態で除去されてもよい。また、シリコン基板1にはn型又はp型の不純物が含有されてもよいし、されなくてもよい。また、埋込絶縁膜14、24、34はそれぞれ材料の異なる絶縁膜の積層構造であってもよい。
By the way, in said 1st-3rd embodiment, the
ここで挙げた全ての例および条件的表現は、発明者が技術促進に貢献した発明および概念を読者が理解するのを助けるためのものであり、ここで具体的に挙げたそのような例および条件に限定することなく解釈され、また、明細書におけるそのような例の編成は本発明の優劣を示すこととは関係ない。本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それに対して種々の変更、置換および変形を施すことができると理解される。 All examples and conditional expressions given here are intended to help the reader understand the inventions and concepts that have contributed to the promotion of technology, such examples and It is interpreted without being limited to the conditions, and the organization of such examples in the specification is not related to showing the superiority or inferiority of the present invention. While embodiments of the present invention have been described in detail, it will be understood that various changes, substitutions and variations can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.
次に、本発明の実施形態について付記する。
(付記1)複数のヴィアが厚さ方向に貫通して形成された半導体基板をエッチングすることにより、前記複数のヴィア相互間を空洞化する第1面側の第1凹部と第2面側の第2凹部の少なくとも一方を形成する工程と、前記半導体基板に形成された方の前記第1凹部と前記第2凹部に、埋込絶縁膜を埋め込む工程と、前記埋込絶縁膜の露出面を研削して前記複数のヴィアの端面を露出する工程と、を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
(付記2)前記半導体基板の前記第1凹部内に前記埋込絶縁膜を埋め込んだ後に、前記埋込絶縁膜を研削することにより前記複数のヴィアの前記端面を露出する工程と、前記半導体基板を前記第2面側から後退させることにより前記埋込絶縁膜の底面を露出させる工程と、ことを特徴とする付記1に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記3)前記半導体基板の前記第2面側の後退は前記複数のヴィアとともに行われ、前記第2面が平坦化されることを特徴とする付記2に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記4)前記埋込絶縁膜から前記複数のヴィアの前記端面を露出させた後、前記埋込絶縁膜の前記底面を露出させる前に、前記埋込絶縁膜を囲む形状に前記半導体基板(1)をチップ化する工程を有することを特徴とする付記3に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記5)チップ化された前記半導体基板における前記第2面と前記埋込絶縁膜の露出面のいずれか一方と側面を封止絶縁膜に埋め込む工程と、前記半導体基板の前記第2面側を研削する前に、前記封止絶縁膜を研削することにより、前記半導体基板の側面を除いて前記埋込絶縁膜と前記半導体基板の双方を露出する工程と、を有することを特徴とする付記4に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記6)前記第1凹部と反対側の領域の前記半導体基板を後退させることにより、前記第2凹を形成する工程を有することを特徴とする付記2又は付記5に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記7)前記半導体基板に形成された前記第2凹部内に前記埋込絶縁膜を形成した後に、前記埋込絶縁膜を囲む含む形状に前記半導体基板をチップ化する工程を有することを特徴とする付記6に記載の電子デバイスの製造方法。
(付記8)チップ化された半導体基板の周囲と前記第2面側の前記埋込絶縁膜を封止絶縁膜に埋め込む工程と、前記封止絶縁膜と前記第2面側の前記埋込絶縁膜を連続して研削し、前記ヴィアの前記端面を露出させるとともに、前記埋込絶縁膜を前記半導体基板の周囲に残す工程と、を有することを特徴とする付記7に記載の電子デバイス装置の製造方法。
(付記9)前記埋込絶縁は有機材、無機材の少なくとも一方から形成されることを特徴とする付記1乃至付記8のいずれか1つに記載の電子デバイスの製造方法。
(付記10)有機材により前記埋込絶縁膜を前記第1凹部内に形成する前に、前記第1凹部の内面に無機絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする付記1乃至付記8のいずれか1つに記載の電子デバイスの製造方法。
(付記11)前記封止絶縁膜には、半導体回路チップが埋め込まれていることを特徴とする付記5又は付記8に記載の電子デバイス
Next, an embodiment of the present invention will be additionally described.
(Additional remark 1) By etching the semiconductor substrate in which a plurality of vias are formed penetrating in the thickness direction, the first concave portion on the first surface side and the second surface side on which the plurality of vias are hollowed out are etched. Forming at least one of the second recesses, embedding a buried insulating film in the first and second recesses formed on the semiconductor substrate, and exposing an exposed surface of the buried insulating film. And a step of grinding to expose end surfaces of the plurality of vias.
(Appendix 2) Step of exposing the end faces of the plurality of vias by grinding the buried insulating film after the buried insulating film is buried in the first recess of the semiconductor substrate, and the
(Supplementary note 3) The method of manufacturing an electronic device according to
(Appendix 4) After exposing the end surfaces of the plurality of vias from the buried insulating film and before exposing the bottom surface of the buried insulating film, the semiconductor substrate ( 4. The method of manufacturing an electronic device according to
(Supplementary Note 5) A step of embedding any one of the second surface and the exposed surface of the embedded insulating film and a side surface of the semiconductor substrate formed into a chip into a sealing insulating film, and the second surface side of the semiconductor substrate And the step of exposing both the buried insulating film and the semiconductor substrate except for the side surfaces of the semiconductor substrate by grinding the sealing insulating film before grinding the sealing insulating film. 5. A method for producing an electronic device according to 4.
(Supplementary note 6) The manufacturing of an electronic device according to
(Additional remark 7) It has the process of forming the said semiconductor substrate into the shape which includes the said embedded insulating film after forming the said embedded insulating film in the said 2nd recessed part formed in the said semiconductor substrate. The manufacturing method of the electronic device of
(Supplementary Note 8) A step of embedding the buried insulating film on the periphery of the chip-shaped semiconductor substrate and on the second surface side in a sealing insulating film, and the buried insulating material on the sealing insulating film and the second surface side And a step of grinding the film continuously to expose the end face of the via and leaving the buried insulating film around the semiconductor substrate. Production method.
(Supplementary note 9) The method for manufacturing an electronic device according to any one of
(Additional remark 10) Before forming the said embedded insulating film in an said 1st recessed part with an organic material, it has the process of forming an inorganic insulating film in the inner surface of the said 1st recessed part, The
(Supplementary Note 11) The electronic device according to
1 シリコン基板
2 ダイシングライン
3 ヴィア形成領域
4 ヴィアホール
5 ヴィア
6 絶縁膜
9 半導体装置
10、20、30 TSV基板
11 酸化シリコン膜
12 絶縁膜
13 レジストパターン
14、24、34 埋込絶縁膜
15、25、35 貫通ヴィアチップ
16 絶縁性封止樹脂膜
17a、17b 半導体チップ
18a、18b 電極
22、32 絶縁膜
23、33 レジストパターン
31 被覆絶縁膜
DESCRIPTION OF
15, 25, 35 Through-via
Claims (5)
前記半導体基板に形成された前記第1凹部に第1埋込絶縁膜を埋め込む工程と、
前記第1埋込絶縁膜の露出面を研削して前記複数のヴィアの第1端面を露出する工程と、
前記半導体基板の第2面側をエッチングすることにより、前記複数のヴィア相互間を空洞化する第2凹部を前記第1凹部と反対側に形成するとともに、前記第1凹部と前記第2凹部を囲む形状に前記半導体基板を残す工程と、
前記第2凹部に第2埋込絶縁膜を埋め込む工程と、
前記第2埋込絶縁膜の露出面を研削して前記複数のヴィアの第2端面を露出する工程と、
を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。 Etching a first surface side of a semiconductor substrate formed with a plurality of vias penetrating in the thickness direction, thereby forming a first recess that cavitates the plurality of vias;
Burying a first buried insulating film in the first recess formed in the semiconductor substrate;
Grinding an exposed surface of the first buried insulating film to expose first end surfaces of the plurality of vias;
By etching the second surface side of the semiconductor substrate, a second recess that cavitates the plurality of vias is formed on the side opposite to the first recess, and the first recess and the second recess are formed. Leaving the semiconductor substrate in a surrounding shape;
Burying a second buried insulating film in the second recess;
Grinding an exposed surface of the second buried insulating film to expose second end surfaces of the plurality of vias;
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