JPS63157439A - Multilayer interconnection structure in through hole - Google Patents

Multilayer interconnection structure in through hole

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JPS63157439A
JPS63157439A JP30445486A JP30445486A JPS63157439A JP S63157439 A JPS63157439 A JP S63157439A JP 30445486 A JP30445486 A JP 30445486A JP 30445486 A JP30445486 A JP 30445486A JP S63157439 A JPS63157439 A JP S63157439A
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JP
Japan
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hole
wiring
holes
multilayer
semiconductor device
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JP30445486A
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Japanese (ja)
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Hitoshi Hasegawa
長谷川 斉
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the number of necessary through holes, eliminate the limitation of a through hole diameter, and manufacture excellently a mutilayer interconnection structure, by applying a multilayer structure to the wiring of through holes. CONSTITUTION:Wiring in the through hole 21 of a P-Si substrate 20 is formed as a multilayer structure wherein the respective wiring layers 24, 26 and 20 are stacked via the respective insulative layers 24, 2b and 28. On extending parts 26a, 26b, 28a and 28b to a rear surface 23, connection parts 35-38 to other wirings are formed so as to reach the surface 22 of the multilayer interconnections 24, 26 and 28. The wiring of through hole 21 is formed as a multilayer structure, and the number of necessary through holes 21 is reduced. Thereby the limitation of the diameter of through hole 21 is eliminated, and the multilayer interconnection structure is excellently manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】 (概要〕 本発明はスルーホール内の多層配線構造において、スル
ーホール内の配線を多層構造として、スルーホールの数
を少なくすること及び基板表面の微細配線を可能とした
ものである。
[Detailed Description of the Invention] (Summary) The present invention provides a multilayer wiring structure in a through hole, in which the wiring in the through hole is made into a multilayer structure, thereby reducing the number of through holes and enabling fine wiring on the surface of the substrate. It is something.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明はスルーホールの内の多層配線構造に関する。 The present invention relates to a multilayer wiring structure within a through hole.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

本発明者は先に、第4図に示すように、半導体マザーチ
ップ1上に複数の半導体ディバイスチップ2.3.4を
積層してなるv4造の半導体装置を提案し゛た、この半
導体ディバイスチップ2(3゜4)は、この上側に積層
された半導体ディバイスチップとこの下側の半導体ディ
バイスチップとの間の電気的接続をとるため及び半導体
ディバイスチップ自体内の半導体ディバイス部5との電
気的接続をとるため、内部配線を有している。内部配線
は基板のスルーホール−個所につき一配線である。第1
図中、6.7.8はスルーホール、9゜10.11は夫
々スルーホール6.7.8内の一層構造の内部配線であ
る。
The present inventor has previously proposed a semiconductor device of the V4 structure, in which a plurality of semiconductor device chips 2.3.4 are stacked on a semiconductor mother chip 1, as shown in FIG. 2 (3° 4) is for electrical connection between the semiconductor device chip stacked on the upper side and the semiconductor device chip on the lower side, and for electrical connection with the semiconductor device section 5 within the semiconductor device chip itself. It has internal wiring for making connections. The internal wiring is one wiring per through hole on the board. 1st
In the figure, 6.7.8 is a through hole, and 9° and 10.11 are internal wirings of a single layer structure within the through hole 6.7.8, respectively.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

このため、半導体ディバイスチップ2 (3,4>には
、上記の電気的接続に必要とされる数と同数のスルーホ
ールを形成することになる。このスルーホールは例えば
エツチングにより形成される。
Therefore, the same number of through holes as those required for the above-mentioned electrical connections are formed in the semiconductor device chip 2 (3, 4>). These through holes are formed, for example, by etching.

こ)で特に半導体ディバイスチップの基板が400〜5
00μと厚い場合には、スルーホールの径を小とし、隣
り合うスルーホールの間の間隔を狭くづることが特に困
難となる。
In this case, especially the substrate of semiconductor device chip is 400 to 5
When the thickness is 00 μm, it is particularly difficult to reduce the diameter of the through holes and narrow the distance between adjacent through holes.

このように、スルーホールの数が多いこと、及びスルー
ホールの間隔が広いことにより、半導体ディバイスチッ
プ2 (3,4)の表面の配線を微細とすることが出来
ないという問題点があった。
As described above, due to the large number of through holes and the wide spacing between the through holes, there was a problem in that the wiring on the surface of the semiconductor device chip 2 (3, 4) could not be made fine.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明のスルーホール内の多層配線構造は、基板のスル
ーホール内の配線を複数の配msの夫々が絶縁層を介し
て積層された多層構造とし、且つ上記各配線層の上記基
板の表面及び裏面上への延在部に、他の配線との接続部
を設けてなる。
The multilayer wiring structure in the through hole of the present invention has a multilayer structure in which the wiring in the through hole of the substrate is laminated with each of a plurality of wiring layers via an insulating layer, and the surface of the substrate of each wiring layer and A connecting portion with other wiring is provided on the extending portion onto the back surface.

〔作用〕[Effect]

スルーホール内の配線を多層構造としたことにより、ス
ルーホールについては必要とされる数が減り、径につい
ての制限も緩和され、スルーホールが形成し易くなる。
By forming the wiring inside the through hole into a multilayer structure, the number of through holes required is reduced, restrictions on the diameter are relaxed, and through holes are easier to form.

各配I!i1層の基板の表裏面上への延在部に他の配線
との接続部を設けたことにより、接続部を密接して配す
ることが可能となり、表裏面の配線層の微細化が可能と
なる。
Each distribution I! By providing connection parts with other wiring on the extensions to the front and back surfaces of the i1 layer board, it is possible to place the connection parts closely together, making it possible to miniaturize the wiring layers on the front and back sides. becomes.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明のスルーホール内の多層配線構造の一実
施例を示し、第2図(A)乃至(G)は多層配線構造の
製造工程を示し、第3図は第1図のスルーホール内の多
層配線構造を適用した半導体ディバイスチップ(半導体
装置)を示す。
FIG. 1 shows an embodiment of the multilayer wiring structure in the through hole of the present invention, FIGS. 2(A) to (G) show the manufacturing process of the multilayer wiring structure, and FIG. This figure shows a semiconductor device chip (semiconductor device) to which a multilayer wiring structure in holes is applied.

第1図の多層配線構造を、その製造工程に沿って説明す
る。
The multilayer wiring structure shown in FIG. 1 will be explained along with its manufacturing process.

まず、第2図<A)に示すように厚さtが300〜50
0μのo−8i基板20にスルーホール21を例えばエ
ツチングにより形成する。配線を多層構造とする関係で
、スルーホール21の数は少なくてよく、例えば一つで
もよく、またスルーホール21の径dは大ぎくてもよく
、スルーホール21は容易に形成される。なお、基板2
0には半導体ディバイス部(図示せず)が形成されてい
る。
First, as shown in Fig. 2<A), the thickness t is 300 to 50.
A through hole 21 is formed in the O-8i substrate 20 of 0 μm by etching, for example. Since the wiring has a multilayer structure, the number of through holes 21 may be small, for example, one, and the diameter d of the through hole 21 may be large, so that the through hole 21 can be easily formed. In addition, the board 2
A semiconductor device portion (not shown) is formed in the portion 0.

次、第2図(B)に示すように、スルーホール21の内
周面及び基板20の表面22及び裏面23のうちスルー
ホール21の開口近傍部にn+拡散層24を形成する。
Next, as shown in FIG. 2(B), an n+ diffusion layer 24 is formed on the inner peripheral surface of the through hole 21 and on the front surface 22 and back surface 23 of the substrate 20 near the opening of the through hole 21.

これが第1配線層を構成する。This constitutes the first wiring layer.

次いで、熱酸化を行って、第2図(C)に示すように、
第1絶縁層としての5iOz膜25を、スルーホール2
1の内周面及び基板20の表裏面をカバーするように形
成する。
Next, thermal oxidation is performed, as shown in FIG. 2(C),
The 5iOz film 25 as the first insulating layer is inserted into the through hole 2.
1 and the front and back surfaces of the substrate 20.

次いで、CVDを行なって、第2図(D)に示すように
、S!02j025上にドープトポリシリコンを被着さ
せ、第2配線層としてのドープトポリシリコン126を
、スルーホール21の内周面及び基板20の表裏面に形
成する。
Next, CVD is performed, and as shown in FIG. 2(D), S! Doped polysilicon is deposited on 02j025, and doped polysilicon 126 as a second wiring layer is formed on the inner peripheral surface of the through hole 21 and on the front and back surfaces of the substrate 20.

次いで、熱酸化を行なって、上記膜26の表面全体に、
即ちスルーホール内周面及び基板の上下面に一1第2図
(E)に示すように、第2絶縁層としての5fO2膜2
7を形成する。これにより、ドープトポリシリコン膜2
6が上下より5iOz1025.27により挾まれた状
態となる。
Next, thermal oxidation is performed to coat the entire surface of the film 26.
That is, as shown in FIG. 2(E), a 5fO2 film 2 is formed as a second insulating layer on the inner peripheral surface of the through hole and on the upper and lower surfaces of the substrate.
form 7. As a result, the doped polysilicon film 2
6 is sandwiched between 5iOz1025.27 from above and below.

次いで、再びCVDを行なって、第2図(F)に示すよ
うに、5tO2膜27上にドープトポリシリコンを被着
させ、第3配線層としてのドープトポリシリコン膜28
を、スルーホール21の内周面及び基板の表裏面に形成
する。
Next, CVD is performed again to deposit doped polysilicon on the 5tO2 film 27 and form a doped polysilicon film 28 as a third wiring layer, as shown in FIG.
are formed on the inner peripheral surface of the through hole 21 and on the front and back surfaces of the substrate.

こ1で、膜形成方法として、拡散、熱酸化及びCVDを
用いているため、第2図(A)に示すようにスルーホー
ル21の長さ之(基板20の厚さtl、:′:!iしい
)が長くとも、前記(D拡rllFFM 24 及UF
l!25〜28は共にスルーホール21の内周面にも確
実に形成される。
In this case, since diffusion, thermal oxidation, and CVD are used as the film forming method, the length of the through hole 21 (thickness tl of the substrate 20, :':!) as shown in FIG. 2(A). Even if the length of the
l! 25 to 28 are also reliably formed on the inner peripheral surface of the through hole 21.

次いで第2図(G)に示すように、スルーホールの部分
を△U(又はP b/S n )によりメッキし、最終
配線層としてのAu層2つを形成する。
Next, as shown in FIG. 2(G), the through hole portions are plated with ΔU (or P b /S n ) to form two Au layers as final wiring layers.

次に、第1図に示すように、基板の表面22及び裏面2
3のうちスルーホール21の開口の近傍の所定の個所を
選択的にエツチングしてコンタクトホール31〜34を
形成し、接続部としてのパッド35〜38を形成し、パ
ッド35〜38及びAu層29の上下端部29a、29
bを除いて、PSG製の絶縁層39.40を形成する。
Next, as shown in FIG.
3, contact holes 31 to 34 are formed by selectively etching predetermined locations near the openings of through holes 21, pads 35 to 38 as connection parts are formed, and pads 35 to 38 and the Au layer 29 are formed. Upper and lower ends 29a, 29 of
Insulating layers 39 and 40 made of PSG are formed except for b.

パッド35.36は夫々ドープトポリシリコンIE12
6.28の基板表面22側への延在部26a。
Pads 35 and 36 are each doped polysilicon IE12.
6.28 extending portion 26a toward the substrate surface 22 side.

28aに設けである。別のパッド37.38は夫々ドー
プトポリシリコン126.28の基板裏面23側への延
在部26b、28bに設けである。
It is provided at 28a. Other pads 37 and 38 are provided on extending portions 26b and 28b of doped polysilicon 126 and 28 toward substrate back surface 23, respectively.

基板20の表面のパッド35と裏面のパッド37とがド
ープトポリシリコン膜26により結線されている。パッ
ド36とパッド38とは、別のドープトポリシリコンm
28により結線されている。上端部29aと下端部29
bとは、スルーホール21内のALIvA29自体によ
り電気的に接続°されている。
A pad 35 on the front surface of the substrate 20 and a pad 37 on the back surface are connected by a doped polysilicon film 26. Pad 36 and pad 38 are made of different doped polysilicon m.
28. Upper end 29a and lower end 29
b is electrically connected to ALIvA 29 itself within the through hole 21.

更には、第1図中、二点鎖線で示すように、基板20の
表面22側に表面配線41をその一端がパッド35.3
6及び端部29a等と接続され、他端が基板20上の半
導体ディバイス部(図示せず)と接続されるようにして
形成する。表面配線41の一部の他端にはチップ積層用
のバンプ(図示せず)が形成される。同じく、基板2o
の裏面23側にも、表面配線42をその一端がパッド3
7.38及び端部29b等と接続されるようにして形成
する。他端にはチップ積層用のバンプ(図示せず)が形
成される。
Furthermore, as shown by the two-dot chain line in FIG.
6 and an end portion 29a, etc., and the other end is connected to a semiconductor device portion (not shown) on the substrate 20. A bump (not shown) for chip stacking is formed at the other end of a portion of the surface wiring 41. Similarly, board 2o
The surface wiring 42 is also connected to the back surface 23 side, one end of which is connected to the pad 3.
7.38, end portion 29b, etc. A bump (not shown) for chip stacking is formed at the other end.

こ)で、パッド35〜38、上下端部29a。), the pads 35 to 38, and the upper and lower ends 29a.

29bは比較的自由度をもって近接して配されており、
表面配線41及び裏面配線42は共に微細に形成される
29b are arranged close to each other with a relatively degree of freedom,
Both the front wiring 41 and the back wiring 42 are formed finely.

特にパッド35〜38についてみると、これが接続され
る相手との関係で接続がし易い位置に配することが出来
、表面配線41及び裏面配線42をバターニングがし易
い構造とし得る。
Particularly regarding the pads 35 to 38, they can be placed at positions where connection is easy in relation to the other party to which they are connected, and the front wiring 41 and the back wiring 42 can be structured to be easy to pattern.

以上により、内部配線を多層構造としてなる第3図中−
の半導体ディバイスチップ50が得られる。
As a result of the above, the internal wiring has a multilayer structure as shown in Figure 3.
A semiconductor device chip 50 is obtained.

この半導体ディバイスチップ50は、第3図に示すよう
に半導体マザーチップ51上にバンプ52.53を利用
して実装される。更にチップ50と略同じ構造の半導体
ディバイスチップ54゜55がチップ50上に積層して
実装され、三層構造の半導体装置56が19られる。
This semiconductor device chip 50 is mounted on a semiconductor mother chip 51 using bumps 52 and 53, as shown in FIG. Furthermore, semiconductor device chips 54 and 55 having substantially the same structure as the chip 50 are stacked and mounted on the chip 50, thereby forming a three-layered semiconductor device 56.

なお、第2図(C)、(E)に示す熱酸化による5IO
z膜27の代りに、CVDによる5isN4膜としても
よい。また、第2図(D)。
In addition, 5IO by thermal oxidation shown in FIGS. 2(C) and (E)
Instead of the z film 27, a 5isN4 film formed by CVD may be used. Also, FIG. 2(D).

(F)に示すドープトポリシリコン膜26.28の代わ
りに、CVDによるタングステンシリサイドなどのシリ
サイド膜としてもよい。またAUU2O5代わりにPb
/5nliWとしてもよく、この場合にはりフローによ
り平坦化を行なってもよい。
Instead of the doped polysilicon films 26 and 28 shown in (F), a silicide film such as tungsten silicide formed by CVD may be used. Also, Pb instead of AUU2O5
/5nliW, and in this case, flattening may be performed by beam flow.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、スルーホール内の配線が多層構造であ
るため、従来の様に単層fS造である場合に比べて、ス
ルーホールの数を少なくすることが出来、スルーホール
の径の制限が緩和され、スルルーホールを容易に形成す
ることが出来、しかも複数の接続部が近接して配される
ため、表面に微細な配線を形成することが出来、例えば
多層に積重して実装される半導体ディバイスチップに適
用して有効である。
According to the present invention, since the wiring inside the through hole has a multilayer structure, the number of through holes can be reduced compared to the conventional single layer fS structure, and the diameter of the through hole can be limited. It is possible to easily form through-holes, and since multiple connection parts are placed close together, it is possible to form fine wiring on the surface. It is effective when applied to semiconductor device chips.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のスルーホール内の多層配線構造の一実
施例を示す図、 第2図(A)乃至(G)はスルーホール内の多層配線構
造の製造工程を示す図、 第3図は第1図のスルーボール内の多層配線構造を内部
配線として適用してなる半導体ifを示す図、 第4図は内部配線が単層構造である半導体装置を示す図
である。 図において、 2oはp−8i基板、 21はスルーホール、 22は表面、 23は裏面、 24はn+拡散層、 25.27はSiO2膜、 26.28はドープトポリシリコン膜、26a、26b
、28a、 2sbは延在部、29はAu層、 31〜34はコンタクトボール、 35〜38はパッド、 39.40は絶縁層、 4゛1は表面配8層、 42は衷面配IIA層、 50.54.55は半導体ディバイスチップ、56は半
導体装置である。 第2図(1〕
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the multilayer wiring structure in the through hole of the present invention, FIGS. 2(A) to (G) are diagrams showing the manufacturing process of the multilayer wiring structure in the through hole, and FIG. 3 4 is a diagram showing a semiconductor device in which the multilayer wiring structure in the through ball of FIG. 1 is applied as internal wiring, and FIG. 4 is a diagram showing a semiconductor device in which the internal wiring has a single layer structure. In the figure, 2o is a p-8i substrate, 21 is a through hole, 22 is a front surface, 23 is a back surface, 24 is an n+ diffusion layer, 25.27 is a SiO2 film, 26.28 is a doped polysilicon film, 26a, 26b
, 28a, 2sb are extension parts, 29 is an Au layer, 31 to 34 are contact balls, 35 to 38 are pads, 39.40 are insulating layers, 4゛1 is a surface layer 8 layer, 42 is a back layer IIA layer , 50, 54, and 55 are semiconductor device chips, and 56 is a semiconductor device. Figure 2 (1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  基板(20)のスルーホール(21)内の配線を複数
の配線層(24,26,28)の夫々が絶縁層(25,
27)を介して積層された多層構造とし、且つ上記各配
線層の上記基板の表面(22)及び裏面(23)上への
延在部(26a,26b,28a,28b)に、他の配
線との接続部(35〜38)を設けてなるスルーホール
内の多層配線構造。
Each of the plurality of wiring layers (24, 26, 28) connects the wiring in the through hole (21) of the substrate (20) with an insulating layer (25,
27), and other wirings are formed in the extending portions (26a, 26b, 28a, 28b) of each wiring layer onto the front surface (22) and back surface (23) of the substrate. A multilayer wiring structure inside a through hole, which is provided with connection parts (35 to 38).
JP30445486A 1986-12-20 1986-12-20 Multilayer interconnection structure in through hole Pending JPS63157439A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005533587A (en) * 2002-07-26 2005-11-10 ディテクション、テクノロジー、オサケ、ユキチュア Semiconductor structure for image detector
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