JP2014011309A - Semiconductor device and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
【課題】TSVと裏面バンプ電極とを同一工程により有効に半導体基板に一体形成埋設する。
【解決手段】半導体基板1の裏面1r上には、例えば窒化シリコン等の裏面保護膜5が形成されている。TSVと裏面バンプ電極とが例えば銅のような誘電体により一体的に形成された裏面バンプ電極/TSV87が、そのTSV部分とバンプ電極の一部分とが埋没するように、シード層を介して基板1に対して配設されている。言い換えれば、裏面バンプ電極/TSV87が埋設される孔は、TSVに対応するTSV用貫通孔と、バンプ電極の一部分に対応した、TSV用貫通孔に連続する円筒状段部(基板リセス部)とで構成されている。なお、かかる孔のTSV用貫通孔部分の側壁は、絶縁膜で覆われ、TSV側壁絶縁リング61が形成されている。また、裏面バンプ電極/TSV87のバンプ電極部分の表面には、はんだ81がめっきで形成されている。
【選択図】図1A TSV and a back bump electrode are effectively integrally formed and embedded in a semiconductor substrate by the same process.
On a back surface 1r of a semiconductor substrate 1, a back surface protection film 5 such as silicon nitride is formed. The back surface bump electrode / TSV 87 in which the TSV and the back surface bump electrode are integrally formed of a dielectric material such as copper is embedded through the seed layer so that the TSV portion and a part of the bump electrode are buried. Are arranged. In other words, the hole in which the back surface bump electrode / TSV 87 is embedded includes a TSV through hole corresponding to the TSV, and a cylindrical step portion (substrate recess portion) continuous with the TSV through hole corresponding to a part of the bump electrode. It consists of The side wall of the TSV through hole portion of the hole is covered with an insulating film, and a TSV side wall insulating ring 61 is formed. Solder 81 is formed by plating on the surface of the bump electrode portion of the back bump electrode / TSV87.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
複数の半導体チップ(半導体装置)を積層して高機能を実現した半導体装置では、半導体チップを貫通するようにして設けられた貫通電極(Through Silicon Via:TSV)と、バンプ電極とによって上下の半導体チップを電気的に接続する構造がある。 In a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips (semiconductor devices) are stacked to realize high functionality, upper and lower semiconductors are formed by through electrodes (Through Silicon Via: TSV) provided so as to penetrate the semiconductor chips and bump electrodes. There is a structure for electrically connecting chips.
ここで、ビアラスト(Via Last)方式(回路素子〜多層配線〜おもて面バンプ形成後に基板裏面からTSVを形成する方式)に基づく各半導体チップの製造においても、おもて面バンプ電極、TSV、および裏面バンプ電極は、それぞれ別工程で形成されることが一般的である(例えば、特許文献1における、上部端子9、貫通電極15、および下部電極26を参照のこと)。 Here, even in the manufacture of each semiconductor chip based on the via last method (circuit element—multilayer wiring—a method in which TSV is formed from the back surface of the substrate after forming the front surface bump), the front surface bump electrode, TSV In general, the back bump electrodes are formed in separate steps (see, for example, the upper terminal 9, the through electrode 15, and the lower electrode 26 in Patent Document 1).
しかしながら、TSVと裏面バンプ電極とは、同一工程において一体的に形成できれば、製造工程を短縮できて好適である。 However, if the TSV and the back bump electrode can be integrally formed in the same process, it is preferable because the manufacturing process can be shortened.
本発明の半導体装置は、主面に回路素子を備えた半導体基板と、前記半導体基板の裏面側のバンプ電極と貫通電極とが一体成型された裏面バンプ電極/貫通電極であって、前記半導体基板に対して、前記貫通電極の部分と、前記バンプ電極の部分の一部分が埋設された裏面バンプ電極/貫通電極と、を備えることを要旨とする。 The semiconductor device of the present invention is a backside bump electrode / through electrode in which a semiconductor substrate having a circuit element on a main surface, and a bump electrode and a through electrode on the back side of the semiconductor substrate are integrally molded, On the other hand, the gist of the present invention includes a through-electrode portion and a back-surface bump electrode / through-electrode in which a part of the bump electrode portion is embedded.
本発明の半導体装置によれば、裏面バンプ電極/貫通電極のうちの裏面バンプ電極部分の一部を半導体基板に埋め込む構造としているので、裏面バンプ電極部分の大きさを確保したまま、貫通電極部分の径を小さくして微細化したとしても、組み立て工程における裏面バンプ電極部分の機械的強度を確保できる。特に、露出しているシード層を除去すべく、ウェットエッチングを施す際にも、裏面バンプ電極部分へのアンダーカットを防ぐことができる。 According to the semiconductor device of the present invention, since a part of the back bump electrode portion of the back bump electrode / through electrode is embedded in the semiconductor substrate, the through electrode portion is maintained while ensuring the size of the back bump electrode portion. Even if the diameter is reduced and miniaturized, the mechanical strength of the back bump electrode portion in the assembly process can be ensured. In particular, even when wet etching is performed to remove the exposed seed layer, undercutting to the back bump electrode portion can be prevented.
以下、本発明を適用した半導体装置及びその製造方法の一例について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
Hereinafter, an example of a semiconductor device to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same will be described in detail with reference to the drawings.
In addition, in the drawings used in the following description, in order to make the features easy to understand, there are cases where the portions that become the features are enlarged for the sake of convenience, and the dimensional ratios of the respective components are not always the same as the actual ones. Absent. In addition, the materials, dimensions, and the like exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited thereto, and can be appropriately modified and implemented without departing from the scope of the invention. .
図1は、本発明の一実施形態における半導体装置の構成を説明するための図であり、同図(b)は、基板主面側を示す図であり、同図(a)は、同図(b)に示したA1−A1部分の断面図である。 FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a diagram showing a substrate main surface side, and FIG. It is sectional drawing of the A1-A1 part shown to (b).
まず、図1(b)に示すように、この半導体装置500には、中央に縦断的に形成された貫通電極(以下、「TSV」(Through Silicon Via)と称す)領域(またはバンプ電極領域)と、その左右に広がる素子領域がある。
First, as shown in FIG. 1B, the
図1(a)の断面図を参照して、この半導体装置500は、概して、半導体基板1に第1〜第5層間絶縁膜2a〜2eが積層された構造となっている。第1〜第5層間絶縁膜2a〜2eの各々の層間には、配線層23aおよび上層配線23bが形成され、それらはビアプラグ24を介して電気的に接続されている。なお、形成される配線層23aには、少なくとも図1(b)に示すTSV領域に円形に形成されるものがあり、それらは、後述のTSV用貫通孔THに対応するものである。
Referring to the cross-sectional view of FIG. 1A, the
半導体基板1の主面1f、つまり回路形成面、の素子領域には、ゲート電極/ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン(S/D)領域等からなる回路素子21が形成されている。
A
第5層間絶縁膜2eの素子領域上に、樹脂層であるパッシベーション膜(ポリイミド)4が形成されている。また、第5層間絶縁膜2eのTSV領域上には、第5層間絶縁膜2e内に形成された上層配線23bとシード層32を介して接続される複数のおもて面バンプ電極(例えば銅製)3が形成されている。おもて面バンプ電極3の上面には、その酸化を防止するため、金膜等の保護膜31が形成されている。
A passivation film (polyimide) 4 that is a resin layer is formed on the element region of the fifth interlayer
一方、半導体基板1の厚さは、例えば約40μmである。半導体基板1の裏面1r上には、例えば窒化シリコン等の裏面保護膜5が形成されている。また、TSVと裏面バンプ電極とが例えば銅のような誘電体により一体的に形成された裏面バンプ電極/TSV87が、そのTSV部分とバンプ電極の一部分とが埋没するように、シード層71を介して基板1に対して配設されている。言い換えれば、裏面バンプ電極/TSV87が埋設される孔は、TSVに対応するTSV用貫通孔と、バンプ電極の一部分に対応した、TSV用貫通孔に連続する円筒状段部(基板リセス部)とで構成されている。なお、かかる孔のTSV用貫通孔部分の側壁及び円筒状断部から裏面保護膜5上にわたって絶縁膜で覆われており、上記TSV用貫通孔部分の側壁にはTSV側壁絶縁リング61が形成されている。また、裏面バンプ電極/TSV87のバンプ電極部分の表面には、はんだ(SnAg合金)81がめっきで形成されている。
On the other hand, the thickness of the
図2は、図1に示した半導体装置を複数積層した場合の積層構造を示す図である。
同図を参照すると、パッケージ基板501の一方の面上に複数の半導体装置500a〜500eが積層された構造となっている。ここで、半導体装置500a〜500dがコアチップとして機能し、半導体装置500eがインターフェースチップとして機能している。各半導体装置500a〜500eは、上下のそれらと、おもて面バンプ電極3および裏面バンプ電極/TSV87を介して電気的に接続されて積層構造となっている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a stacked structure when a plurality of the semiconductor devices illustrated in FIG. 1 are stacked.
Referring to the drawing, a plurality of
また、各半導体装置500a〜500eは、モールドレジン502に覆われ、内部の空隙がアンダーフィル503で満たされることにより、モールドレジン502内に封入されている。また、パッケージ基板501の他方の面には、複数のはんだボール504が形成されており、スルーホール505および再配線506を介して、半導体装置500eのおもて面バンプ電極3に電気的に接続されている。
Further, each of the
ここで、半導体装置500aは、積層構造の最上段の半導体装置であるため、半導体装置500bの端子から供給される信号や電源を自装置の端子を介して自装置の内部に取り込むことができればよく、半導体装置500bの端子から供給された信号を、更に他の半導体装置に供給する必要がない。従って、最上段の半導体装置500aは裏面バンプ電極/TSV87を有していなくても良い。このように、半導体装置500aに裏面バンプ電極/TSV87を形成しない場合、裏面バンプ電極/TSV87を形成し易くするためのチップ薄板化が必要なくなるため、半導体装置500aは、半導体装置500b〜500dに比べ厚くすることができる。その結果、積層構造の製造時において、例えば半導体装置を積層するときの熱応力による半導体装置の変形を抑制することができるなど、歩留まりを向上させることができる。
Here, since the
なお、図2においては、4枚の半導体装置500a〜500dを積層した構造を例に挙げたが、本発明は、半導体装置の積層枚数が2枚以上の積層構造に適用できるものであり、このように半導体装置の積層枚数が4枚以外の積層構造においても、上記の構成を適用することができる。即ち、このような積層構造において、最上段に積層された半導体装置に貫通電極および端子を形成せず、最上段に積層された半導体装置の厚さを、積層構造を構成する他の半導体装置よりも厚くするという構成を適用することができる。
In FIG. 2, a structure in which four
また、同種の半導体装置は全て同様の構成にするという観点では、最上段の半導体装置も下段のものと同様に裏面バンプ電極/TSVを有していても良く、このような積層構造に本願発明を適用しても、同様に効果的である。 Further, from the standpoint that all the same type of semiconductor devices have the same configuration, the uppermost semiconductor device may have the back bump electrode / TSV like the lower one, and the present invention has such a laminated structure. Is effective as well.
次に、図1に示された本発明の一実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。図3〜図13は、その製造方法を順に説明するための図であり、図1(b)のA1−A1部分における断面図である。 Next, a method for manufacturing the semiconductor device in one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described. 3-13 is a figure for demonstrating the manufacturing method in order, and is sectional drawing in the A1-A1 part of FIG.1 (b).
そこで、まず、図3に示された状態にまで製造するためには、半導体基板1の主面1f、つまり回路形成面側に、ゲート電極/ゲート絶縁膜、ソース/ドレイン(S/D)領域等からなる回路素子21を形成しつつ、その主面1fに第1層間絶縁膜2aを積層する。次に、第1層間絶縁膜2a上には、フォトレジスト(PR)をマスクとしたドライエッチングにより、アルミニウム等の配線層23aが形成される。
Therefore, first, in order to manufacture to the state shown in FIG. 3, the gate electrode / gate insulating film and the source / drain (S / D) region are formed on the
次に、第1層間絶縁膜2aに、更に第2〜第5層間絶縁膜2b〜2eを積層する。各第2〜第5層間絶縁膜2b〜2eには、それぞれ上層配線(例えば、アルミニウム、銅等)23bが形成されており、それらと配線層23aとは、ビアプラグ24により電気的に導通している。次に、第5層間絶縁膜2e上に、樹脂層であるパッシベーション膜(ポリイミド)4を形成する。また、第5層間絶縁膜2eにパッド開口を形成する。
Next, second to fifth
図4を参照して、次に、第5層間絶縁膜2e上と、その開口の上層配線23b上、およびパッシベーション膜4上に、スパッタリングによりシード層32を形成する。次に、そのシード層32上にフォトレジスト膜PRを形成する。次に、フォトリソグラフィ法により、パターンPTを形成する。
Referring to FIG. 4, next,
図5を参照して、次に、後のめっき液に対するフォトレジストPR孔内の濡れ性の向上等のために、O2プラズマ処理を行う。そして、電気めっきなどの公知の方法により、シード層32を介して第5層間絶縁膜2e内に形成された上層配線23bと接続されるおもて面バンプ電極(例えば銅製)3を形成する。なお、おもて面バンプ電極3の上面には、その酸化を防止するため、金膜等の保護膜31を形成する。
Referring to FIG. 5, next, O 2 plasma treatment is performed to improve the wettability in the photoresist PR hole with respect to the subsequent plating solution. Then, a front surface bump electrode (for example, made of copper) 3 connected to the
図6を参照して、次に、フォトレジストPRを除去し、更に、ウェットエッチングにより、露出しているシード層32を除去する。
Referring to FIG. 6, next, the photoresist PR is removed, and further, the exposed
以降、半導体基板1の裏面1rに対する加工工程である。ここで、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態においては、後述のように、TSVと裏面バンプ電極とを一体形成するものであるが、そのとき特に特別な工夫を施している。
Hereinafter, it is a processing step for the
つまり、図2に示した半導体装置の積層構造を形成する際のバンプ重ね合わせ精度の観点から、バンプ電極の径は、10μm程度は必要である一方で、集積度の観点からはTSV用貫通孔は可能な限り微細化することが望ましい。 That is, from the viewpoint of bump overlay accuracy when forming the stacked structure of the semiconductor device shown in FIG. 2, the diameter of the bump electrode needs to be about 10 μm, but from the viewpoint of integration, the through hole for TSV It is desirable to make them as fine as possible.
このとき、裏面バンプ電極/TSVにおいて、裏面バンプ電極とTSVの境界線を基板1の裏面1r(正確には、シード層)と面一となる構成とすると、言い換えれば、裏面バンプ電極部分が基板1の裏面1rにおいて全体が露出しているような構成とすると、TSV部分の径と、バンプ電極部分の径の違いから、後工程の組み立てによる裏面バンプ電極/TSVのネッキング強度が不足し、非常に脆いバンプ電極が形成されてしまうことになる。特に、裏面バンプ電極/TSVの形成後における露呈部分のシード層除去のウェットエッチング時に、バンプ電極と基板1の裏面1rとの接合部分のシード層部分にアンダーカットが入りやすいという弱点が生ずる。
At this time, in the back surface bump electrode / TSV, when the boundary line between the back surface bump electrode and the TSV is flush with the
かかる観点から、本発明の半導体装置の製造方法の一実施形態における基板の裏面側の加工は、具体的に以下のように行う。 From this point of view, the processing on the back side of the substrate in one embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is specifically performed as follows.
すなわち、図7を参照して、半導体基板1の裏面1rを研削(Back Grind)することにより、半導体基板1の厚さを、例えば約40μmにする。次に、半導体基板1の裏面1r上に、例えば窒化シリコン等の裏面保護膜5を形成し、更に、その上に、後述の裏面バンプ電極/TSV87のバンプ電極部分に対応する穴(バンプ電極用穴)を形成するためのパターンPT−Bを有するフォトレジスト(第一フォトレジスト)PRを形成する。そして、当該フォトレジストPRをマスクとして、ドライエッチングにより、複数のバンプ電極用穴BHを形成する。
That is, referring to FIG. 7, the
図8を参照して、次に、当該フォトレジストPRを除去する。
図9を参照して、次に、後述の裏面バンプ電極/TSV87のTSV部分に対応するTSV用貫通孔を形成するためのパターンPT−Tを有するフォトレジスト(第二フォトレジスト)PRを形成する。そして、当該フォトレジストPRをマスクとして、ドライエッチングにより、複数のTSV用貫通孔THを形成する。
Referring to FIG. 8, next, the photoresist PR is removed.
Referring to FIG. 9, next, a photoresist PR (second photoresist) PR having a pattern PT-T for forming a TSV through hole corresponding to a TSV portion of a back bump electrode /
図10を参照して、次に、当該フォトレジストPRを除去すると、TSVおよびバンプ電極に対応する空間を形成するダマシン形状となる。その後、残存した裏面保護膜5の表面と、バンプ電極用穴BHおよびTSV用貫通孔THに渡って、絶縁膜60を形成する。この絶縁膜60は、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはそれらの積層膜で構成できる。このとき、絶縁膜60は、バンプ電極用穴BHについては、円筒状段部(基板リセス部)の側面と底面とが、TSV用貫通孔THについては、その側面と底面とが覆われるように形成する。
Referring to FIG. 10, next, when the photoresist PR is removed, a damascene shape is formed in which spaces corresponding to TSVs and bump electrodes are formed. Thereafter, the insulating
例えば、アスペクト比(Aspect Ratio)が約5のTSV用貫通孔の場合、成膜温度200℃以下の低温CVD(LT−CVD)プロセスによって、絶縁膜60を形成することにより、バンプ電極用穴BHの円筒状断部の底面における絶縁膜60の膜厚は、裏面保護膜5の表面上での膜厚を100%とした場合の90%以上が確保される。これに対して、TSV用貫通孔THの底面における絶縁膜60の膜厚は、裏面保護膜5の表面上での膜厚を100%とした場合の、約20〜30%程度となる。
For example, in the case of a TSV through hole having an aspect ratio of about 5, by forming the insulating
図11を参照して、次に、異方性エッチングにより、TSV用貫通孔THの底面の絶縁膜を除去する(エッチバック)。これにより、TSV用貫通孔THの側面にTSV側壁絶縁リング61が形成される。なお、TSV側壁絶縁リング61は、上述した絶縁膜60の膜厚分布を利用してTSV用貫通孔THの側面から、バンプ電極用穴BHの面上(円筒状段部の側面及び底面)及び裏面保護膜5上にわたって連続するように形成することが可能である。
Referring to FIG. 11, next, the insulating film on the bottom surface of TSV through hole TH is removed by anisotropic etching (etch back). Thereby, the TSV side
図12を参照して、次に、裏面の露呈している全面にわたって、シード層71の薄膜を形成する。なお、シード層71は、チタン、窒化チタン、タンタル、窒化タンタル、またはそれらの積層膜で構成されるが、必ずしも必要なものではない。
Referring to FIG. 12, next, a thin film of
図13を参照して、次に、バンプ電極用穴BHおよびTSV用貫通孔THの部分も含めて、シード層71上にフォトレジスト(第三フォトレジスト)PRを形成した後、フォトリソグラフィ法により、裏面バンプ電極/TSV87を一体成型するためのパターンPTを形成する。
Referring to FIG. 13, next, after a photoresist (third photoresist) PR is formed on the
図14を参照して、次に、バンプ電極用穴BHと、TSV用貫通孔THと、上記パターンPTにより形成された孔の部分に、電気めっきなどの公知の方法により、裏面バンプ電極/TSV87(例えば銅製)を一体成型する。なお、裏面バンプ電極/TSV87の表面には、その酸化を防止するため、金膜等の保護膜81を形成する。
Referring to FIG. 14, the bump electrode hole BH, the TSV through hole TH, and the hole formed by the pattern PT are formed on the back bump electrode / TSV87 by a known method such as electroplating. (For example, copper) is integrally molded. A
図15を参照して、次に、フォトレジストPRを除去し、更に、ウェットエッチングにより、露出しているシード層71を除去する。
Referring to FIG. 15, next, the photoresist PR is removed, and the exposed
以降は、公知のダイシング、チップマウント、組み立て等の工程を経て、図2に示す構造となる。 Thereafter, the structure shown in FIG. 2 is obtained through processes such as known dicing, chip mounting, and assembly.
以上のように、本発明の一実施形態における半導体装置およびその製造方法によれば、裏面バンプ電極/TSV87のうちの裏面バンプ電極部分の一部を基板1に埋め込む構造としているので、裏面バンプ電極部分の大きさを確保したまま、TSV部分の径を小さくして微細化したとしても、組み立て工程における裏面バンプ電極部分の機械的強度を確保できる。特に、露出しているシード層71を除去すべく、ウェットエッチングを施す際にも、裏面バンプ電極部分へのアンダーカットを防ぐことができる。
As described above, according to the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, the back bump electrode portion of the back bump electrode /
(変形例)
本発明の半導体装置の製造方法の他の実施形態について、図16〜図18を参照して以下に説明する。上述したように、本発明の一実施形態である半導体装置の製造方法では、図8に示すように、フォトレジストPRを除去する。
本発明の他の実施形態である半導体装置の製造方法によれば、図16を参照して、次に、残存した裏面保護膜5の表面と、バンプ電極用穴BHに渡って、絶縁膜51を形成する。このとき、絶縁膜51は、バンプ電極用穴BHの側面及び底面が全面にわたって覆われるように形成する。なお、絶縁膜51としては、上述した絶縁膜60と同じ膜を用いることが好ましい。
(Modification)
Another embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described below with reference to FIGS. As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the photoresist PR is removed as shown in FIG.
According to the method for manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention, referring to FIG. 16, next, the insulating
図17を参照して、次に、裏面バンプ電極/TSV87のTSV部分に対応するTSV用貫通孔を形成するためのパターンPT−Tを有するフォトレジスト(第二フォトレジスト)PRを形成する。そして、当該フォトレジストPRをマスクとして、ドライエッチングにより、複数のTSV用貫通孔THを形成する。このように、絶縁膜51ごとTSV用貫通孔THを形成することにより、バンプ電極用穴BH内に絶縁膜51を残すことができる。
Referring to FIG. 17, next, a photoresist PR (second photoresist) PR having a pattern PT-T for forming a TSV through hole corresponding to the TSV portion of the back surface bump electrode / TSV87 is formed. Then, a plurality of TSV through holes TH are formed by dry etching using the photoresist PR as a mask. Thus, by forming the TSV through hole TH together with the insulating
図18を参照して、次に、上記フォトレジストPRを除去すると、TSVおよびバンプ電極に対応する空間を形成するダマシン形状となる。その後、裏面保護膜5上及びバンプ電極用穴BH内に残存した絶縁膜51の表面と、TSV用貫通孔THとに渡って、絶縁膜を形成する。なお、この絶縁膜は、上述した絶縁膜60と同じ膜を用いることが好ましい。このとき、TSV用貫通孔THについては、その側面と底面とが覆われるように形成する。次に、異方性エッチングにより、裏面保護膜5上と、バンプ電極用穴BHの面上と、TSV用貫通孔THの底面の絶縁膜を除去する(エッチバック)。これにより、TSV用貫通孔THの側面にTSV側壁絶縁リング62が形成される。そして、裏面の露呈している全面にわたって、シード層71の薄膜を形成する。
以降は、上述の実施形態の製造方法の図13以降の工程と同一である。
Next, referring to FIG. 18, when the photoresist PR is removed, a damascene shape is formed in which spaces corresponding to the TSVs and the bump electrodes are formed. Thereafter, an insulating film is formed across the surface of the insulating
The subsequent steps are the same as the steps after FIG.
なお、上述した一の実施形態及び他の実施形態においては、裏面バンプ電極/TSV87におけるバンプ電極部分とTSV部分の断面が共に円形であるような形状の裏面バンプ電極/TSV87で説明しているが、これに限られることなく、バンプ電極部分とTSV部分の形状は、強度の観点やデザインの観点から、各種を採用できる。このとき、バンプ電極部分の形状とTSV部分の形状を一致させる必要もない。図19(旧・図14)は、バンプ電極部分とTSV部分の形状のバリエーションの例を示す図である。同図(a)は、バンプ電極部分の形状が円柱であり、TSV部分がそれぞれ円柱と四角柱の場合を示す図である。また、同図(b)は、バンプ電極部分の形状が四角柱であり、TSV部分がそれぞれ円柱と四角柱の場合を示す図である。また、同図(c)は、バンプ電極部分の形状が六角柱であり、TSV部分がそれぞれ円柱と四角柱の場合を示す図である。
In the above-described one embodiment and the other embodiments, the back bump electrode /
また、上述した一の実施形態及び他の実施形態においては、バンプ電極の数が、半導体基板の長手方向に垂直な方向ついて、3列のものを示して説明しているが、これに限られることはない。また、図2に示した複数の半導体装置の積層構造において、基板の主面および裏面にバンプ電極を有する構造であれば、本願発明を適用して効果的であり、コアチップを構成する半導体装置の積層の向き(フェースダウンかフェースアップか)、また、最上の半導体装置のTSV有無などの点で、同図の構造に限定されない。 In the above-described one embodiment and other embodiments, the number of bump electrodes is described by showing three rows in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the semiconductor substrate. However, the present invention is not limited to this. There is nothing. Further, in the stacked structure of a plurality of semiconductor devices shown in FIG. 2, if the structure has bump electrodes on the main surface and the back surface of the substrate, it is effective to apply the present invention and the semiconductor device constituting the core chip is effective. The structure is not limited to the structure shown in the figure in terms of the stacking direction (face-down or face-up) and the presence or absence of TSV of the uppermost semiconductor device.
本発明は、TSVと裏面バンプ電極を、同一工程において、一度の電気めっき法により一体的に形成することによるビアラスト方式を前提とした半導体装置に適用可能である。 The present invention can be applied to a semiconductor device based on a via last method in which TSV and a back bump electrode are integrally formed by a single electroplating method in the same process.
1・・・半導体基板
2・・・層間絶縁膜
21・・・回路素子
3・・・おもて面バンプ電極
31・・・保護膜
32・・・シード層
4・・・パッシベーション膜
5・・・裏面保護膜
61・・・TSV側壁絶縁リング
71・・・シード層
81・・・保護膜
87・・・裏面バンプ電極/貫通電極
500・・・半導体装置
PT・・・パターン
PR・・・フォトレジスト
TH・・・TSV用貫通孔
BH・・・バンプ電極用穴
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記半導体基板の裏面側のバンプ電極と貫通電極とが一体成型された裏面バンプ電極/貫通電極であって、前記半導体基板に対して、前記貫通電極の部分と、前記バンプ電極の部分の一部分が埋設された裏面バンプ電極/貫通電極と、
を備えることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate with circuit elements on the main surface;
A back surface bump electrode / through electrode in which a bump electrode and a through electrode on the back surface side of the semiconductor substrate are integrally molded, wherein the through electrode portion and a part of the bump electrode portion are part of the semiconductor substrate. Buried back bump electrode / through electrode,
A semiconductor device comprising:
前記第一フォトレジストをマスクとして、ドライエッチングにより、バンプ電極用穴を形成する工程と、
前記第一フォトレジストを前記半導体基板から除去する工程と、
前記裏面バンプ電極/貫通電極の貫通電極部分に対応する貫通電極用貫通孔を形成するためのパターンを有する第二フォトレジストを、前記裏面側に形成する工程と、
前記第二フォトレジストをマスクとして、ドライエッチングにより、貫通電極用貫通孔を形成する工程と、
前記第二フォトレジストを前記半導体基板から除去する工程と、
前記バンプ電極用穴、前記貫通電極用貫通孔、および前記半導体基板の残りの裏面に渡って、シード層を形成する工程と、
前記バンプ電極用穴に対応する孔のパターンを有する第三フォトレジストを、前記裏面側に形成する工程と、
バンプ電極用穴と、貫通電極用貫通孔と、前記第三フォトレジストの孔の側壁とに、電気めっきにより、裏面バンプ電極/貫通電極を一体成型する工程と、
前記第三フォトレジストを前記半導体基板から除去する工程と、
ウェットエッチングにより、露出している前記シード層を除去する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Forming a first photoresist having a pattern for forming a hole corresponding to the bump electrode portion of the back bump electrode / through electrode on the back side of the semiconductor substrate having a circuit element on the main surface;
Using the first photoresist as a mask, forming a bump electrode hole by dry etching;
Removing the first photoresist from the semiconductor substrate;
Forming a second photoresist having a pattern for forming a through hole for a through electrode corresponding to a through electrode portion of the back bump electrode / through electrode on the back side;
Using the second photoresist as a mask, forming a through hole for the through electrode by dry etching;
Removing the second photoresist from the semiconductor substrate;
Forming a seed layer over the bump electrode hole, the through electrode through hole, and the remaining back surface of the semiconductor substrate;
Forming a third photoresist having a pattern of holes corresponding to the bump electrode holes on the back surface;
A step of integrally molding a back bump electrode / through electrode by electroplating on a hole for a bump electrode, a through hole for a through electrode, and a sidewall of the hole of the third photoresist;
Removing the third photoresist from the semiconductor substrate;
Removing the exposed seed layer by wet etching;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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- 2012-06-29 JP JP2012147011A patent/JP2014011309A/en active Pending
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