KR101474586B1 - 배면 재분배 층들을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

배면 재분배 층들을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 배면 재분배 층을 구비하는 반도체 장치 및 그러한 층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 일 실시예는 그 안에 형성된 비아(54)를 포함하는 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 기판은 전면 및 배면을 구비한다. 이 실시예는 기판의 배면 상에 트렌치를 형성하는 단계, 트렌치 내에 절연성 재료(110)를 배치하는 단계, 및 트렌치 내의 절연성 재료 위에 트레이스(130)를 형성하는 단계를 포함한다.

Description

배면 재분배 층들을 갖는 반도체 장치 및 그 제조 방법{SEMICONDUCTOR DEVICE HAVING BACKSIDE REDISTRIBUTION LAYERS AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명의 실시예들은 일반적으로 반도체 장치의 분야에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예들은 배면 재분배 층을 갖는 반도체 장치들의 제조에 관한 것이다.
마이크로프로세서 제어 회로들은 다양한 응용에 사용된다. 그러한 응용들은 개인용 컴퓨터, 셀룰러 전화, 디지털 카메라, 제어 시스템, 및 다양한 다른 소비자 제품을 포함한다. 개인용 컴퓨터, 디지털 카메라 등은 일반적으로 시스템에 대한 상이한 기능들을 처리하는 마이크로프로세서들과 같은 다양한 컴포넌트를 포함한다. 이러한 컴포넌트들을 결합함으로써, 다양한 소비자 제품들 및 시스템들은 특정 요구를 충족시키도록 설계될 수 있다. 마이크로프로세서들은 본질적으로, 소프트웨어 프로그램들의 제어하에 특정 기능들을 수행하는 범용 장치들이다. 소프트웨어 프로그램들은 일반적으로, 마이크로프로세서 및/또는 다른 주변 장치들에 결합되는 하나 이상의 메모리 장치에 저장된다.
마이크로프로세서 및 메모리 장치와 같은 전자 컴포넌트들은 종종 반도체 기판 상에 제조되는 다수의 집적 회로를 포함한다. 이러한 집적 회로들의 다양한 구조 또는 피처(feature)는 적층, 도핑 및 패터닝을 포함하는, 이 분야에 공지된 다양한 제조 프로세스를 통해 기판 상에 제조될 수 있다. 분명히, 각각의 피처의 크기는 주어진 크기의 기판 상에 형성될 수 있는 피처들의 수에 직접 영향을 미친다. 따라서, 기판의 주어진 영역에 형성될 수 있는 요소들의 수를 증가시키기 위하여 그러한 피처들의 크기를 줄이는 것이 일반적으로 바람직하다. 마찬가지로, 예를 들어 기판의 배면을 이용함으로써 기판 상의 이용 가능 공간을 효율적으로 이용하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서 기반 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 제조와 관련된 방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른, 특히 기판에 형성된 비아를 구비하는 장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치의 기판 및 비아를 더 상세히 도시하는 도 3의 장치의 일부의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 정렬 마크의 에칭, 기판의 박화(thinning) 및 패시베이션 층의 추가를 따르는 도 4의 장치의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 패시베이션 층의 부분들의 제거를 나타내는 도 5의 장치의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6의 장치의 배면에 형성된 트렌치들을 나타내는 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 7의 장치의 트렌치들 내에 그리고 배면을 따라 배치된 절연층을 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른, 트렌치들 밖의 절연층의 부분들이 제거된 도 8의 장치를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 9의 장치에 대한 하나 이상의 금속층의 추가를 일반적으로 나타내는 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 10의 장치 상에 퇴적된 금속층들로부터 형성된 트레이스들을 일반적으로 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 11의 장치 상에 형성된 추가 패시베이션 층을 나타내는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 12의 장치 상의 UBM(under-bump-metallurgy) 피처들의 형성을 나타내는 부분 단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시예들을 이용할 수 있는 집적 회로 장치들을 포함하는 전자 시스템의 블록도이다. 참조 번호 10에 의해 일반적으로 지시되는 전자 장치 또는 시스템은 컴퓨터, 디지털 카메라, 셀룰러 전화, 퍼스널 오거나이저 등과 같은 임의의 다양한 타입일 수 있다. 통상적인 프로세서 기반 장치에서는, 마이크로프로세서와 같은 프로세서(12)가 시스템 기능들 및 요청들의 동작을 제어한다.
시스템(10)이 수행하는 기능들에 따라서 다양한 장치들이 프로세서(12)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 사용자로부터 입력을 수신하기 위하여 입력 장치(14)가 프로세서(12)에 결합될 수 있다. 입력 장치(14)는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있으며, 버튼, 스위치, 키보드, 라이트 펜, 마우스, 디지타이저, 음성 인식 시스템, 또는 임의의 다양한 다른 입력 장치를 포함할 수 있다. 사용자에게 정보를 제공하기 위하여 오디오 또는 비디오 디스플레이(16)도 프로세서(12)에 결합될 수 있다. 디스플레이(16)는 예를 들어 LCD 디스플레이, CRT 디스플레이 또는 LED를 포함할 수 있다. 또한, 시스템(10)은 예를 들어 배터리 또는 배터리들, 배터리 리셉터, AC 전력 어댑터 또는 DC 전력 어댑터를 포함할 수 있는 전원(18)을 포함할 수 있다. 전원(18)은 시스템(10)의 하나 이상의 컴포넌트에 전력을 제공할 수 있다.
무선 통신 능력을 제공하기 위하여 RF 서브시스템/기저대역 프로세서(20)가 프로세서(12)에 결합될 수 있다. RF 서브시스템/기저대역 프로세서(20)는 RF 수신기 및 RF 송신기(도시되지 않음)에 결합되는 안테나를 포함할 수 있다. 또한, 통신 포트(22)가 전자 시스템(10)과 주변 장치(24) 사이에 통신 인터페이스를 제공하도록 적응될 수 있다. 주변 장치(24)는 도킹 스테이션, 확장 베이 또는 다른 외부 컴포넌트를 포함할 수 있다.
프로세서(12)는 그의 동작을 촉진하기 위하여 다양한 타입의 메모리 장치에 결합될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(12)는 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 또는 이들 양자를 포함할 수 있는 메모리(26)에 접속될 수 있다. 메모리(26)의 휘발성 메모리는 정적 랜덤 액세스 메모리("SRAM"), 동적 랜덤 액세스 메모리("DRAM"), 제1, 제2 또는 제3 세대 더블 데이터 레이트 메모리(각각 "DDR1", "DDR2" 또는 "DDR3") 등과 같은 다양한 메모리 타입을 포함할 수 있다. 메모리(26)의 비휘발성 메모리는 예를 들어 전기적으로 프로그래밍 가능한 판독 전용 메모리("EPROM") 또는 플래시 메모리와 같은 다양한 타입의 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 비휘발성 메모리는 테이프 또는 디스크 드라이브 메모리와 같은 대용량 메모리를 포함할 수 있다.
시스템(10)은 다수의 반도체 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(12) 및 메모리(26) 외에도, 시스템(10)은 또한 디지털 이미징 기능을 제공하기 위하여 프로세서(12)에 결합되는 이미지 센서 또는 이미저(28)를 포함할 수 있다. 이미저(28)는 광량자들에 의해 충돌되고 그러한 충돌을 광전 효과를 통해 전류로 변환하도록 구성되는 수광기들 또는 픽셀 셀들의 어레이를 구비하는 전하 결합 소자(CCD) 센서 또는 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 센서를 포함할 수 있다. 이미저(28)가 회로 보드 등을 통해 프로세서(12)로부터 원격적으로 결합될 수 있지만, 이미저(28) 및 프로세서(12)는 예를 들어 공통 기판 상에 일체로 형성될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로세서(12), 메모리(26) 및/또는 이미저(28)와 같은 반도체 장치를 제조하기 위한 방법(30)이 도 2에 일반적으로 제공된다. 구체적으로, 방법(30)은 도 3-13과 관련하여 후술하는 다수의 단계 32-40를 포함한다. 예를 들어, 방법(30)은 도 3-7과 관련하여 일반적으로 설명되는 바와 같이 기판을 제공하는 단계(32) 및 기판에 트렌치들 또는 리세스들을 형성하는 단계(34)를 포함한다. 방법(30)은 또한 도 8 및 9와 관련하여 일반적으로 후술하는 바와 같이 트렌치들 내에 절연 재료를 배치하는 단계(36)를 포함한다. 또한, 방법(30)은 도 10 및 11과 관련하여 설명되는 바와 같이 절연 재료로 채워진 트렌치들 위에 트레이스들을 형성하는 단계(38)를 포함한다. 또한, 방법(30)은 도 12-13과 관련하여 설명되는 바와 같이 기판의 배면 상의 트레이스들 위에 패시베이션 층 및/또는 결합 피처들을 제공하는 단계(40)를 포함한다. 이해하듯이, 방법(30)의 이러한 단계들 중 하나 이상은 반응기 또는 처리 챔버 내에서 수행될 수 있으며, 따라서 이들 단계가 수행되는 환경은 조절될 수 있다.
이제 단계 32를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미저 어레이 또는 프로세서 패키지와 같은 장치(50)가 도 3 및 4에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 장치(50)는 기판(52), 하나 이상의 TWI(through-wafer interconnect) 또는 비아(54) 및 집적 회로 다이(56)를 포함한다. 기판(52)은 전면(58) 및 배면(60)을 포함한다. 전면(58)은 배면(60)에 앞서 처리되므로 전면(58)으로서 정의될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 비아들(54)은 기판(52)의 전면(58)에 형성되며, 이 분야에 공지된 임의의 다양한 절차를 이용하여 기판(52) 내에 처리될 수 있다. 예를 들어, 비아들(54)은 표준 에칭 절차에서 포토레지스트를 이용하여 형성될 수 있다. 집적 회로 다이(56)는 기판(52)의 전면(58)에 배치되며, 장치(50)의 기능에 따라서, 다양한 타입의 장치(예를 들어, 메모리 칩, 마이크로프로세서 또는 관리 회로)를 포함할 수 있다. 효율을 위해, 본 기술은 웨이퍼 레벨 프로세스로서 구현될 수 있는데, 이러한 프로세스에서 기판(52)은 이미지 센서 또는 프로세서와 같은 다양한 피처들이 상부에 형성되는 다양한 다이 영역을 구비하며, 따라서 그러한 장치들(50)의 동시적인 대량 생산을 용이하게 하는 반도체 웨이퍼이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 기판(52)은 본 기술에 따른 개별 반도체 다이와 같은 다른 구조들로 구성될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 비아(54)는 측벽 패시베이션 층(62)(예를 들어, 유전성 재료), 장벽(64)(예를 들어, 도전성 재료), 본드 패드들(66) 및 도전성 비아 충전물(68)을 포함할 수 있다. 측벽 패시베이션 층(62)은 장벽(64)과 기판(52)의 다른 부분들을 적어도 부분적으로 절연한다. 측벽 패시베이션 층(62) 및/또는 장벽(64)은 펄스 퇴적 층 프로세스, 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 프로세스 또는 임의의 다른 적절한 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 장벽(64)은 팔라듐, 구리-니켈 합금 등과 같은 금속을 포함할 수 있다. 장벽(64)은 장벽(64)과 집적 회로(56)와 같은 기판(52)의 다른 피처들 사이의 전기적 통신을 용이하게 하기 위해 본드 패드들(66)과 접촉하도록 배치된다. 또한, 일 실시예에서, 비아(54)의 나머지는 장벽(64) 내에 배치될 수 있는 비아 충전물(68)을 포함한다. 비아 충전물(68)은 폴리머 및/또는 솔더와 같은 충전 재료를 포함할 수 있다.
비아(54)의 형성 후에, 기판(52)의 배면(60)은 도 5에 도시된 바와 같이 비아(54)에 인접하는 배면 패시베이션 층(70)을 포함하도록 변경될 수 있다. 이러한 변경은 기판(52)의 일부를 에칭 또는 연마하여 제거하고, 그 위에 배면 패시베이션 층(70)을 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 배면 패시베이션 층(70)은 측벽 패시베이션 층(62)에 사용된 것과 동일한 재료를 포함할 수 있으며, 임의의 다양한 공지 절차에 의해 형성될 수 있다. 배면 패시베이션 층(70)은 관련 비아(54)를 노출시키는 윈도우(72)를 포함한다. 이해하듯이, 도 5에는 도시되지 않았지만, 배면 패시베이션 층(70)은 복수의 비아(54)를 노출시키기 위해 다수의 그러한 윈도우(72)를 포함할 수 있다. 배면 패시베이션 층(70) 및 윈도우(72)는 임의의 적절한 프로세스를 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 배면 패시베이션 층(70)은 기판(52)에 스핀 온되고 패터닝되어 윈도우(72)를 형성한다. 또한, 일 실시예에서, 윈도우(72)의 패터닝은 패시베이션 층(70)에 포토레지스트 층을 도포하고, 포토레지스트 층을 노광 및 현상하고, 포토레지스트 층 내의 개구를 통해 윈도우(72)를 에칭하고, 포토레지스트 층을 벗겨내는 것 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 윈도우(72)의 형성은 배면 패시베이션 층(70)을 연마 및/또는 폴리싱하여 비아(54)를 노출시키는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 단계 32는 또한 도 5에 더 도시된 바와 같이 기판(52)의 배면(60) 상에 소정의 피처들(예를 들어, 그루브들 또는 트레이스들)의 포함을 용이하게 하기 위한 배면 정렬 마크들(74)을 제공하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 배면 정렬 마크들(74)과 다른 기판 피처들(예를 들어, 비아들(54))의 상대적 배치를 이용하여, 기판(52)의 배면(60) 상에 피처들을 정확히 배치할 수 있다. 예컨대, 배면 정렬 마크들(74)은 기판(52)의 배면(60) 상의 포토레지스트의 정렬 및 노출을 용이하게 하여, 비아들(54)을 기판(52)의 다른 영역들에 네트워킹하는 트레이스들을 생성하기 위한 층 패턴을 생성할 수 있다. 배면 정렬 마크들(74)은 도 5에 도시된 바와 같이 비아들(54)과 동일한 깊이까지 기판(52) 내로 에칭되는 특정 단면 형상(예컨대, 별 또는 십자가)을 갖는 구멍들을 포함할 수 있다. 배면 정렬 마크들(74)을 형성하는 구멍들의 형상은 이들이 다른 기판 피처들과 쉽게 구별되게 할 수 있다. 다른 실시예들에서, 배면 정렬 마크들(74)은 레이저 마크들을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서는, 배면 정렬 마크들(74)을 포함하는 대신에, 다른 정렬 절차들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 프론트 투 백 룩킹 스텝퍼(front-to-back looking stepper), 적외선 광을 구비한 조명, 패터닝 등을 이용하여, 기판(52) 상의 퇴적, 기판(52)의 에칭 등을 준비하기 위해 기판(52)을 적절히 정렬할 수 있다.
이제, 방법(30)의 단계 34를 참조하면, 기판(52) 상의 배면 재분배 층의 형성이 기판 내의 트렌치 형성으로부터 시작될 수 있다. 기판(52)에 트렌치를 형성하는 프로세스는 배면 패시베이션 층(70)의 부분들을 먼저 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 장치(50)의 하면 또는 배면(60)은 포토레지스트(80)로 코팅될 수 있으며, 이 포토레지스트는 패턴을 갖도록 노광되고 현상될 수 있으며, 따라서 배면 패시베이션 층(70)의 부분들은 에칭에 대해 커버되지 않는 상태로 남게 된다. 도 6에 도시된 실시예에서, 배면 패시베이션 층(70)의 선택된 부분들이 에칭되어 제거되었으며, 포토레지스트(80)는 배면 패시베이션 층(70)의 보호된 부분들 상에 남는다. 패시베이션 층(70)의 에칭된 영역들은 에칭을 위해 기판(52)의 부분들을 드러내거나 노출시킨다. 일부 실시예들은 배면 패시베이션 층(70)을 포함하지 않는다는 점에 유의해야 한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 기판(52)의 노출된 영역들을 (예를 들어, 습식 또는 건식 에칭 프로세스를 통해) 제거하여, 기판(52)의 배면(60) 내에 트렌치들(90)을 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 배면 패시베이션 층(70)을 에칭하는 데 사용된 것과 동일한 포토레지스트(80)를 사용하여, 기판(52) 내에 트렌치들(90)을 에칭할 수 있다. 그러나, 기판(52)을 에칭하는 데 사용되는 케미컬들이 포토레지스트(80)에 적합하지 않은 경우, 포토레지스트(80)는 제거될 수 있다. 사실상, 트렌치들(90)을 형성하기 위한 절차에 따라, 포토레지스트(80)가 다른 포토레지스트로 대체될 수 있거나, 배면 패시베이션 층(예를 들어, 유리)(70)의 나머지 부분들이 에칭 절차 동안 트렌치들(90)의 크기 및 형상을 정의하는 데 사용될 수 있다. 기판(52)이 실리콘으로 제조된 일 실시예에서, 트렌치들(90)은 실리콘에 대해 매우 선택적인 케미컬(예를 들어, RIE SFG 플라즈마, 습식 KOH 또는 TMAH)을 이용하여 기판(52) 내에 에칭될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서는, NH4OH를 사용하여 실리콘 기판(52)을 선택적으로 에칭하여, 트렌치들(90)을 형성한다. 그러나, 이해할 수 있듯이, 다른 재료들 및/또는 프로세스들도 또는 대신에 사용하여 기판(52)을 박화하고 그리고/또는 기판(52) 내에 트렌치들(90)을 형성할 수 있다.
이제, 단계 36을 참조하면, 본 실시예들에 따르면, 트렌치들(90)이 형성되면, 도 8에 도시된 바와 같이 기판(52)의 배면(60) 상에 절연층(100)이 배치될 수 있다. 절연층(100)은 트렌치들(90)을 채우고, 기판(52)의 배면(60)을 코팅한다. 절연층(100)은 절연성 폴리머(예를 들어, PBO)로 형성될 수 있으며, 임의 수의 공지된 절차를 통해 적용될 수 있다. 예를 들어, 절연층(100)은 스핀 코팅, 3D 기록, 스크린 프린팅, 디스펜싱 등을 통해 적용될 수 있다. 절연층(100)이 기판(52)의 배면(60) 상에 그리고 트렌치들(90) 내에 배치되면, 절연층은 화학 및/또는 기계적 평탄화를 이용하여 접지 및 평탄화될 수 있으며, 따라서 도 9에 도시된 바와 같이 트렌치들(90)을 채우는 부분을 제외하고, 실질적으로 모든 절연층(100)이 제거된다.
트렌치들(90)을 채우는 절연층(100)의 나머지 부분들은 패시베이션 채널들(110)로서 지칭될 수 있다. 패시베이션 채널들(110)이 형성되면, 방법(30)의 단계 38이 개시될 수 있으며, 이 단계에서 패시베이션 채널들 위에 도전성 트레이스들이 배치된다. 트레이스들은 다양한 공지된 방법을 이용하여 패시베이션 채널들 위에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 단계 38은 기판(52)의 배면(60) 위에 재분배 금속(예를 들어, 금속)을 배치하여 도전층 층(120)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 스퍼터링, 대기압 화학 기상 증착(APCVD) 프로세스 또는 다른 유사한 프로세스들을 통해 기판(52)의 배면(60) 위에 재분배 금속을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.
도전성 층(120)은 레지스트 및 에치 단계들과 같은 다양한 단계들을 통해 패터닝되어 원하는 구조를 형성할 수 있다. 구체적으로, 도전성 층(120)은 도 11에 도시된 바와 같이 패시베이션 채널(110) 위에 배치되는 트레이스들(130)을 형성하도록 선택적으로 제거될 수 있다. 일부 실시예들에서는, 에칭 프로세스에서 포토레지스트를 이용하여 트레이스들(130)의 크기 및 위치를 정의할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서는, 포토레지스트 층이 도전성 층(120) 위에 배치되고, 도전성 층(120)의 소정 부분들을 노출시키도록 현상될 수 있으며, 이어서 습식 및/또는 건식 에치 프로세스를 통해 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 도전성 층(120)의 노출된 부분들은 HNO3, HF 및 H2O를 사용하는 습식 에치 프로세스를 통해 에칭될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트레이스들(130)을 형성하기 위한 프로세스는 도 11에 도시된 바와 같이 패시베이션 채널들(110)의 에지들과 트레이스들(130)의 에지들 사이에 버퍼 존(132)을 형성하여, 추가적인 보호 수단을 제공할 수 있다. 또한, 트레이스들(130) 중 하나 이상은 비아(54)와 직접 접촉할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도전성 층(120)은 상이한 재료들 및/또는 상이한 수의 층들 또는 하위 층들로 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 실제로, 도전성 층(120)은 단일 층의 도전성 재료 또는 복수의 하위 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도전성 층(120)은 구리, 탄탈륨 질화물, 알루미늄, 티타늄 등의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 각각의 층은 전술한 바와 같이 원하는 패턴으로 분리되어 적용되고 에칭되어, 트레이스들(130)을 형성할 수 있다.
패시베이션 채널들(110) 위에 트레이스들(130)을 배치하는 것은 트레이스들(130)이 기판(52)과 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 패시베이션 채널들(110)은 기판(52)을 형성하는 재료(예를 들어, 실리콘)로부터 트레이스들(130)의 도전성 재료를 절연할 수 있다. 따라서, 패시베이션 채널들(110)은 이러한 피처들을 사용하는 장치에서 전류 누설 등을 방지할 수 있다. 전통적인 전면 응용들에서, 패시베이션 채널들(110)에 의해 제공되는 이러한 기능들은 비교적 많이 팽창되는 폴리머(예를 들어, PB0)의 패시베이션 층을 패시베이션 채널들(110)과 같은 정해진 영역들로 한정하지 않고 전면(58) 상에 간단히 적용함으로써 제공될 수 있다. 이것은 특히 전면 응용들에 대한 기능적인 접근법일 수 있지만, 이제 그러한 절차는 배면 응용들에 대해서는 바람직하지 않을 수 있다.
절연성 패시베이션 층을 형성하기 위해 전통적인 전면 응용들에 사용되는 재료의 높은 경화 온도 및 큰 팽창으로 인해, 절연성 패시베이션 층의 형성의 결과로서 기판(52) 상에 스트레스가 가해질 수 있다. 이것은 일반적으로 전면 응용들에서는 문제가 되지 않는데, 이는 전면 응용들에서는 기판이 일반적으로 스트레스로 인한 뒤틀림에 저항할 수 있을 만큼 충분히 두껍기 때문이다. 그러나, 기판은 일반적으로 전면 응용들에서보다 배면 응용들에서 더 얇으므로, 배면 응용들은 절연성 재료의 전체 층에 의해 가해지는 압력으로부터의 뒤틀림에 대해 전면 응용들보다 민감할 수 있다. 특히, 이러한 문제들을 고려할 때, 본 실시예들은 절연성 재료를 트렌치들(90)에 의해 정의되는 영역들로 제한함으로써 뒤틀림을 유발하는 스트레스를 줄이거나 실질적으로 제거한다. 즉, 절연성 층(100)이 적용되면, 패시베이션 채널들(90) 밖의 부분은 실질적으로 제거된다. 또한, 본 실시예들은 많이 팽창되는 폴리머들 대신에 HD Microsystems 2611과 같은 팽창이 적은 폴리머를 사용함으로써 절연성 재료와 관련된 스트레스를 제한할 수 있다. 기판(52)은 기판(52)의 배면(60) 상에 절연성 층(100)을 퇴적하는 동안 지지될 수 있으며, 따라서 프로세스의 그 부분 동안에는 관련 스트레스들이 문제가 되지 않는다.
도전성 층(120)을 패터닝하여 패시베이션 채널들(110) 위에 트레이스들(130)을 제공한 후에, 도 12에 제공되는 바와 같이, 그 위에 위치하는 모든 피처들을 포함하는 기판(52)의 배면(60) 상에는 일반적으로 패시베이션 층(140)이 배치될 수 있다. 패시베이션 층(140)은 트레이스들(130)의 표면(144)을 노출시키는 윈도우(142)를 포함할 수 있다. 또한, 패시베이션 층(140) 및 윈도우(142)는 패시베이션 층(70)과 관련하여 전술한 것들을 포함하는 임의의 적절한 프로세스들을 통해 형성될 수 있다. 따라서, 방법(30)의 단계 40을 통해 형성되는 재분배 층은 일반적으로 도전성 층(120)으로부터 형성된 트레이스들(130), 패시베이션 층들(70, 140) 및 패시베이션 채널들(110)을 포함한다. 일부 실시예들의 재분배 층은 추가 요소들 또는 층들을 포함할 수 있지만, 다른 실시예들의 재분배 층(140)은 트레이스들(130), 패시베이션 층들(70, 140) 및 패시베이션 채널들(110)로 구성되거나, 필수적으로 구성된다.
마지막으로, 방법(30)의 단계 40과 관련하여, 도 13에 일반적으로 도시된 바와 같이, 장치(50) 상에 UBM 피처들이 형성될 수 있다. 현재 도시된 실시예에서, 도전성 트레이스(130)의 노출된 표면(144)은 접촉 범프(150)와 직접 결합된다. 다른 실시예들에서, 트레이스(130)는 접촉 범프(150)를 받기 전에 하나 이상의 재료(예를 들어, 니켈 또는 금)로 (예를 들어, 무전해 퇴적 프로세스 또는 침수 도금 프로세스를 통해) 도금될 수 있다. 임의의 원하는 도금 후에, 접촉 범프(150)는 표면(144)에 직접 또는 하나 이상의 도금 층을 통해 결합될 수 있다. 접촉 범프(150)는 솔더와 같은 임의의 적절한 도전성 재료로 형성될 수 있다. 특히, 접촉 범프(150)는 장치(50)의 다른 회로에 대한 직접 결합을 용이하게 한다. 일부 실시예들에서, 접촉 범프(150)의 제공은 추가적인 개재 기판들 또는 와이어 본딩을 필요로 하지 않고 기판(52)의 회로 보드에 대한 직접 결합을 가능하게 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 접촉 범프(150)는 장치(50)가 회로 보드의 소켓 내에 직접 수납되는 것을 가능하게 하여, 이미지 센서 또는 이미저와 같은 기판(52)의 피처들과 장치(50) 외부의 다양한 회로 및 피처 사이의 전기적 통신을 가능하게 할 수 있다.
본 발명은 다양한 변형들 및 대안 형태들이 가능할 수 있지만, 특정 실시예들이 도면들 내에 예시적으로 도시되었고, 본 명세서에 상세히 설명되었다. 그러나, 본 발명은 개시되는 특정 형태로 한정되는 것을 의도하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은 아래에 첨부된 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 모든 변형, 균등물 및 대안을 커버한다.

Claims (21)

  1. 전면(58) 및 배면(60)을 구비하고, 비아(via)(54)가 형성된 기판(52)을 제공(32)하는 단계;
    상기 기판(52)의 배면(60) 상에 트렌치(90)를 형성(34)하는 단계;
    절연성 재료(100)가 상기 트렌치(90)를 채우고 상기 배면(60)을 코팅하도록 상기 기판(52)의 배면(60) 상에 상기 절연성 재료(100)를 배치(36)하는 단계;
    상기 트렌치(90) 내에 있지 않은 상기 절연성 재료(100)를 제거하여 상기 절연성 재료로 채워진 상기 트렌치(90)를 남기는 단계; 및
    상기 트렌치(90) 내의 절연성 재료(100) 위에 트레이스(130)를 형성(38)하는 단계
    를 포함하는 방법(30).
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판(52)을 제공(32)하는 단계는 반도체 웨이퍼를 제공하는 단계를 포함하는 방법(30).
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판(52)을 제공(32)하는 단계는 이미지 센서를 제공하는 단계를 포함하는 방법(30).
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 트레이스(130)를 형성(38)하는 단계는 상기 기판(52)의 배면(60) 위에 금속층(120)을 배치하고, 상기 트렌치(90) 내에 배치된 절연성 재료(100) 위에 배치되지 않은 모든 금속층(120)을 제거하는 단계를 포함하는 방법(30).
  6. 제1항에 있어서, 상기 트레이스(130)의 적어도 일면 상에 상기 절연성 재료(100)를 노출시키기 위해 상기 트레이스(130)를 형성하는 금속의 일부를 제거함으로써 상기 트레이스(130)의 에지와 상기 절연성 재료(100)의 에지 사이에 버퍼 존(buffer zone)(132)을 생성하는 단계를 포함하는 방법(30).
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판(52)의 배면(60)의 일부를 제거하여 상기 비아(54)의 한쪽 단부를 노출시키는 단계를 포함하는 방법(30).
  8. 제1항에 있어서, 상기 기판(52)에 집적 회로 다이를 부착하는 단계를 포함하는 방법(30).
  9. 제1항에 있어서, 상기 트레이스(130) 위에 패시베이션 층(140)을 배치(40)하는 단계를 포함하는 방법(30).
  10. 제1항에 있어서, 상기 트레이스(130) 상에 접촉 범프들(150)을 형성(40)하는 단계를 포함하는 방법(30).
  11. 제1항에 있어서, 상기 기판(52)을 시스템 보드에 부착하는 단계를 포함하는 방법(30).
  12. 전면(58) 및 배면(60)을 포함하는 기판(52)을 처리하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기판을 처리하는 단계는,
    상기 기판(52)의 배면(60) 내에 패시베이션 채널(110)을 배치하는 단계 - 상기 기판(52)의 배면(60) 내에 상기 패시베이션 채널(110)을 배치하는 단계는 절연성 재료로 채워진 트렌치(90)를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 기판(52)의 전면(58)은 적어도 하나의 비아(54)를 포함하도록 이미 처리되어 있음 -; 및
    상기 패시베이션 채널(110) 위에 트레이스(130)를 배치하는 단계
    를 포함하는 방법(30).
  13. 제12항에 있어서, 상기 패시베이션 채널(110) 위에 상기 트레이스(130)를 배치하는 단계는, 상기 패시베이션 채널(110)의 에지들과 상기 트레이스(130)의 에지들 사이에 버퍼 존(132)을 형성하는 단계를 포함하는 방법(30).
  14. 기판(52)의 제1 면(58) 상에 배치된 집적 회로;
    상기 기판(52)의 상기 제1 면(58)을 통해 상기 기판(52)의 배면(60)까지 형성된 비아(54); 및
    상기 기판(52)의 배면(60) 내의 리세스 내에 배치되고, 상기 리세스의 에지까지 상기 리세스를 채우는 절연성 재료(100)
    를 포함하고,
    상기 절연성 재료(100)는 상기 기판(52)의 배면(58) 상에 형성된 트레이스(130)에 의해 적어도 부분적으로 커버되고, 상기 리세스는 트렌치(90)의 경계들 내에 상기 절연성 재료(100)를 포함하는 상기 트렌치(90)를 포함하는 전자 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 트레이스(130)는, 버퍼 존(132)이 상기 트레이스(130)의 에지와 상기 절연성 재료(100)의 에지 사이에 형성되도록 상기 절연성 재료(100)의 경계들 내에 위치하는 전자 시스템.
  16. 기판(52);
    상기 기판(52)의 일면 내의 가늘고 긴 리세스(90);
    상기 가늘고 긴 리세스(90)가 절연체(100)로 채워지도록 상기 가늘고 긴 리세스(90) 내에 배치된 절연체(100); 및
    도전성 층(120)이 상기 가늘고 긴 리세스(90)에 의해 정의된 경계들 내에 남고, 상기 절연체(100)의 일부분들이 상기 도전성 층(120)에 의해 커버되지 않도록 상기 절연체(100) 위에 배치된 도전성 층(120)
    을 포함하는 반도체 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기판(52)을 통해 형성된 비아(54)를 포함하는 반도체 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 도전성 층(120)은 트레이스(130)를 포함하는 반도체 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 가늘고 긴 리세스(90)에 대향하여 상기 기판(52)의 일면에 결합된 집적 회로를 포함하는 반도체 장치.
  20. 전면(58) 및 배면(60)을 포함하는 기판(52);
    상기 기판(52)의 배면(60) 상에 형성된 트렌치(90) - 상기 트렌치(90)는 가늘고 긴 경로를 포함함 -;
    절연 재료(100)가 상기 트렌치(90)의 에지까지 상기 트렌치(90)를 채우도록 상기 트렌치(90) 내에 배치되고 상기 트렌치(90)에 의해 포함되는 절연 재료(100); 및
    상기 절연 재료(100)를 적어도 부분적으로 커버하는 트레이스(130)
    를 포함하고,
    상기 트레이스(130)는 상기 트렌치(90)의 경계들 내에서 상기 가늘고 긴 경로 상에 형성되는 도전성 재료를 포함하는 전자 시스템.
  21. 삭제
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