JP5352131B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
即ち、本発明の目的は、保護部材を形成した後でも半導体基板に形成された貫通配線の導通を確認することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
〔第1の実施形態〕
図1(A)は本発明の第1の実施形態における半導体装置100の上面透視図であり、図1(B)は図1(A)中のX−X’断面図であり、図1(C)は、図1(A)中のY−Y’断面図である。
また、前記受光部形成面には、図1(C)のように、受光部105とは電気的に接続されていない電極108が形成されており、この電極108はアルミニウム等からなる配線130にて少なくとも2つが電気的に接続されている。
このように、半導体基板120には、図1(A)のように、前記受光部形成面に電極106、108が形成されており、受光部(図1では不図示)の外周縁部近傍に位置している。
この貫通配線111には、裏面側で外部端子104と接続するために配線が引き出されており、保護膜112で被覆されている。また、保護膜112は、外部端子104の表面を露出するように形成されている。
他方、貫通配線113は、貫通配線111と同様に、半導体基板120の表面と裏面とを貫通している配線であり、半導体基板120の裏面に位置する外部端子(不図示)と接続されている。
この接続部102には、半導体基板120の受光部形成面側から見たときに、半導体基板120の外周縁部に位置する。すなわち、接続部102は受光部105を囲うように形成されていることになる。そして、本発明の半導体装置100は、半導体基板120上に接続部102を介して光透過性の保護部材101が設けられている。なお、センサの種類(例えばUVセンサなど)によっては、受光部全面に形成したままでも良い。
この保護部材101は、受光部形成領域を外部から保護するという機能を有するが、これに加え、外部から受ける光を受光部に伝える機能をも必要とする。例えば、受光部に要求される光が可視光である場合には、保護部材101は、可視光を透過させる機能を有することが必要である。保護部材101には、可視光のみを選択的に透過させるために、その表面に紫外光や赤外光をカットするコーティングが施されていてもよい。すなわち、保護部材101は、受光部が要求する特定の波長の光を透過させるフィルター機能を有していてもよい。以上のように、保護部材101の材料は、ガラスに限定されるものではなく、上述の機能を備えていれば、例えばプラスティック等の材料でもよい。
このテスト用電極108は、図1(C)のように、半導体基板120の受光部形成面から受光部形成面とは反対側の面を貫通する貫通配線113を介して、外部端子(図1(C)では不図示)を電気的に接続するものである。この貫通配線113は、図1(B)に示す受光部105に接続された電極106と外部端子104とを電気的に接続する貫通配線111と同時に形成されるものである。従って、図1(C)に示す貫通配線113の導通を検査することにより、図1(B)に示す貫通配線111の導通を検査したものとみなすことができる。
これらの貫通配線111、113は、半導体基板120の裏面に設けられている外部端子(不図示)と接続されており、保護部材101を設けた後であっても半導体基板120の裏面に露出している。すなわち、半導体ウエハから個片化した後の最終製品の状態で、貫通配線の導通を検査することができる。
テスト用電極108の数は、1つの半導体装置に少なくとも2つを備えていればよく、図1(A)のように、2つの角部に合計で4つ形成されていてもよい。
本発明の第2の実施形態における半導体装置200は、図2のように、配線230、及び電極208が、電極208側から見たときに、4つの角部近傍領域250に位置する構造を有していることが好ましい。すなわち、テスト用電極208を8つ備える構造となる。
このように、配線230や配線208が4つの角部近傍領域250に位置すると、仮に貫通配線(不図示)の導通不良が発生していたとしても、半導体装置250の導通不良が発生している位置を容易に見極めることができる。
本発明の第1の実施形態における半導体装置の製造方法は、保護部材を設けた後においても貫通配線の導通を検査することが可能な半導体装置を、従来と同様の工程数にて製造することが可能である点が特徴である。
テスト用電極は、受光部と電気的に接続されていないが、受光部と電気的に接続している電極と同じ方法で同時に形成することができる。また、テスト用電極と電気的に接続されている貫通配線も、受光部と電気的に接続されている電極に接続されている貫通配線を形成する工程にて同時に形成することができる。すなわち、貫通配線の導通を検査するための機能を、受光部に接続されている電極、及び貫通配線のそれぞれを形成する工程にて同時に形成することができる。従って、工程数が増加することなく、保護部材を形成した後においても貫通配線の導通検査を行うことが可能な半導体装置を製造することができる。
以下に、図1に示す半導体装置100の製造方法を、図3〜図5の工程断面図及び上面概略図に沿って説明する。なお、図3、4の工程断面図は、図1のX−X’の断面における工程断面図を表す。
[第1工程]
まず、図3(A)のように、半導体ウエハ120を準備する。この半導体ウエハ120は、センサ素子等からなる受光部105及び受光部105を制御し受光部105から出力される電気信号を処理する回路素子(不図示)が形成された受光部形成領域(以下、適宜、「表面」と称する)と、この表面の反対側の面(以下、適宜、「裏面」と称する)とを有する。また、図5のように、半導体ウエハ120の表面には、受光部形成領域140と、受光部形成領域140とを区画する格子状の区画領域150と、を有する。図3(A)に示すように、受光部形成領域140は、センサ素子(例えばイメージセンサ素子)からなる受光部105と、電極106が形成された領域である。また、受光部形成領域140には、受光部105と電気的に接続されている電極106の他に、受光部105と電気的に接続されていないテスト用電極(不図示)も電極105と同様に形成されている。このテスト用電極は、少なくとも2つが配線により電気的に接続されている必要があるため、それぞれの電極を配線により接続する。この配線を形成するには、スパッタおよびホトリソグラフィ技術により、容易に形成することができる。このように配線を形成したテスト用電極は、図1(C)のような断面構造を有することになる。
次に、図3(B)のように、受光部105の位置する領域を避けて接続部102を形成する。そして、半導体ウエハ102上に接続部102を介して、保護部材101を接着する。接続部102はエポキシ樹脂等の接着樹脂からなり、半導体ウエハ120の全面に形成した後、フォトリソ等によりパターニングして受光部形成領域140を形成してもよく、印刷等によりパターニングしてもよい。なお、センサの種類(例えばUVセンサなど)によっては、受光部全面に形成したままでも良い。
また、接続部102は前記接着樹脂以外にも、接着フィルムにて形成してもよい。
一方、半導体ウエハ120に接着樹脂又はフィルムを形成する方法の他に、保護部材101の半導体ウエハ120と対向する面に、前述と同様にして樹脂や接着フィルムからなる接続部102を形成した後に、半導体ウエハ120に接着する方法も挙げられる。
これらの保護部材形成方法の中で、保護部材を貼り合わせる際の位置合わせ精度等の観点から、半導体ウエハ120に樹脂やフィルムを形成した後に、保護部材101を載置、接着する方法が好ましい。
このようにして保護部材101を形成することにより、受光部105、及び電極106は封止されることになる。
そして、図3(C)のように、半導体ウエハ120の裏面を所定の厚さに削り、半導体ウエハ120を薄型化する。その後、図3(D)のように、半導体ウエハ120の表面側に形成された電極106の、半導体ウエハ120側の面が露出するように、ドライエッチング、ウエットエッチング、又はレーザーなどの加工方法により半導体ウエハ120を加工し、貫通孔160を形成する。その後、貫通孔160の側壁及び半導体ウエハ120の裏面上に図示しない保護膜を形成する。続いて、図3(E)のように、電極106の裏面から貫通孔160の側壁及び半導体ウエハ120の裏面上に延在する貫通配線111をスパッタ、又はメッキなどで形成する。電極106は、半導体ウエハ120の表面側に形成された図示しない配線によって、回路素子(不図示)もしくは受光部105に電気的に接続されているので、この時点で、貫通配線111は、回路素子(不図示)もしくは受光部105に電気的に接続される。
そして、図4(F)のように、半導体ウエハ120の貫通配線111形成面側にソルダーレジスト等の保護膜112を形成する。その後、貫通配線111の所定領域上に位置する保護膜112に図示しない開口部を形成する。次に、図4(G)のように、保護膜112に形成された図示しない開口部に配線111と電気的に接続するように外部端子104を設ける。
最後に、図4(H)のように、図3(A)で示した区画領域150に沿うように、保護部材101、接続部102、及び半導体ウエハ120を裁断して、半導体装置100を製造することができる。
第2の実施形態における半導体装置の製造方法は、図2のように、第1工程において、テスト用電極208を4つの角部近傍領域に設けること以外は、第1の実施形態における半導体装置の製造方法と同様にして製造することができる。
本発明では、テスト用電極208の数が倍になったとしても、テスト用電極208を受光部に接続されている電極206と同時に形成することができるため、工程数が増加せずにテスト用電極を多数形成することが可能となる。
本発明の第1の実施形態における半導体装置の検査方法は、前述の第1、及び第2の実施形態における半導体装置を検査する方法に関するものである。すなわち、半導体ウエハを裁断して得られた、保護部材が形成された後の最終製品としての半導体装置において、当該半導体装置が有する貫通配線の導通を検査することができる。
具体的には、半導体基板の受光部が形成されている面に、受光部と電気的に接続されていないテスト用電極を少なくとも2つ設け、それらを互いに電気的に接続させる。そして、これらのテスト用電極と電気的に接続した、前記半導体基板の受光部が形成された面と、それとは反対側の面と、を貫通する貫通配線を設ける。この貫通配線は、受光部形成面とは反対側の面に位置する外部電極と接続されているため、保護部材が形成された後であっても、例えばテスター等で導通の良否を検査することができる。
本発明の第2の実施形態における半導体装置の検査方法は、保護部材を形成した後、裁断前の半導体ウエハの状態にて貫通配線の導通を検査することができる検査方法である。
具体的には、図6(A)のように、受光部(不図示)が形成された複数の受光部形成領域340と、受光部形成領域340を区画する格子状の区画領域350を備えた半導体装置を準備する。そして、区画領域350のいずれかの箇所に、受光部(不図示)とは電気的に接続されていない少なくとも2つのテスト用電極308を形成し、それらを配線330にて接続する。これらのテスト用電極308は、受光部(不図示)と電気的に接続されている電極(不図示)の形成と同時に形成することができる。そして、半導体ウエハ320に、区画領域350に位置する接続部302を介して、半導体ウエハ320の全面を覆うように、光透過性の保護部材301を設ける。
その後、電極308と電気的に接続された貫通配線313を、電極308が形成された面とそれとは反対側の面とを貫通するように形成する。そして、電極308が形成された面とは反対側の面における貫通配線313の端部が露出するように保護膜312を形成する。
貫通配線313は、受光部(不図示)に接続された貫通配線(不図示)と同時に形成するため、貫通配線313の導通を検査することにより、前記受光部(不図示)に接続された貫通配線の導通を検査したものとみなすことができる。また、後述するように、導通検査を終了した後に半導体ウエハ320を裁断するため、導通検査で不良が発生した半導体装置については、瞬時に選別、廃棄することもできる。
この領域は、4つの受光部形成領域340に囲まれているため、このテスト用電極と接続されている貫通配線の導通検査を行うことにより、4つの受光部形成領域340に形成された貫通配線を同時に検査したものとすることができる点で好ましい。
図6(A)では、テスト用電極308の形成位置である接点近傍領域380、及び中心近傍領域390が、図6(B)のように、4つの受光部形成領域380に囲まれた、区画領域350の交差点近傍領域であることを示している。このような位置にあると、5箇所の前記交差点近傍領域を構成する20箇所の受光部形成領域340における貫通配線313を検査したものとみなすことができる。更には、半導体ウエハ320のどの位置に貫通配線の導通不良が発生しているかを認識することができるため、半導体ウエハ320の不良が発生する傾向を見極めることができる。
この態様では、貫通配線の不良が発生した場合に、半導体ウエハ320中の不良が発生する傾向を精度よく見極めることができるため、その後に製造する半導体ウエハの不良を即時に解消することができる。すなわち、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
なお、この態様では、テスト用電極308を区画領域350の前記交差点近傍領域の数の2倍形成する必要があるため、製造時間の増加が懸念される。しかしながら、前述のように、テスト用電極308は、受光部に接続されている電極と同時に形成するため、電極308を接続する配線330を設けること以外、従来と同じ工程数にて製造することができるため、製造時間が大幅に増加することはない。
101、301 保護部材
102、302 接続部
104、304 外部端子
106、206 電極
108、208、308 電極(テスト用電極)
112、312 保護膜
111、113、313 貫通配線
120、320 半導体基板(半導体ウエハ)
130、230、330 配線
140、340 受光部形成領域(表面)
150、350 区画領域
160 貫通孔
250 角部近傍領域
360、370 半導体ウエハの中心を通過する2つの直行する線
380 半導体ウエハの中心を通過する2つの直行する線と半導体ウエハの外周縁部との接点近傍領域
390 半導体ウエハの中心近傍領域
Claims (7)
- 受光部が形成された複数の受光部形成領域と、該受光部形成領域を区画する格子状の区画領域と、を有する半導体ウエハの該受光部形成領域に、該受光部と電気的に接続された受光部接続電極、及び該受光部と電気的に接続されてなく、少なくとも2つが互いに電気的に接続されたテスト用電極を同時に形成する第1工程と、
光透過性の保護部材を、前記受光部が封止されるように接続部を介して設ける第2工程と、
前記受光部接続電極及び前記テスト用電極が露出するように、前記半導体ウエハに前記受光部形成領域を有する面と前記受光部形成領域とは反対側の面を貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に前記受光部接続電極と電気的に接続する受光部接続貫通配線及び前記テスト用電極と電気的に接続するテスト用貫通配線を同時に形成する第3工程と、
前記区画領域に沿うように、前記半導体ウエハ及び前記光透過性の保護部材を裁断する第4工程と、
をこの順に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1工程は、前記テスト用電極を、前記受光部接続電極よりも前記受光部形成領域の角部に近い領域に形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3工程の後であって且つ前記第4工程の前、又は前記第4工程の後に、前記テスト用貫通配線が電気的に導通しているか否かを検査する検査工程を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。
- 受光部が形成された複数の受光部形成領域と、該受光部形成領域を区画する格子状の区画領域と、を有する半導体ウエハの該受光部形成領域に、該受光部と電気的に接続された受光部接続電極を形成すると同時に、前記区画領域に、前記受光部と電気的に接続されてなく、少なくとも2つが互いに電気的に接続されたテスト用電極を形成する第1工程と、
前記受光部が封止されるように、接続部を介して光透過性の保護部材を設ける第2工程と、
前記受光部接続電極及び前記テスト用電極が露出するように、前記半導体ウエハに前記区画領域を有する面と前記区画領域の反対側の面とを貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に前記受光部接続電極と電気的に接続する受光部接続貫通配線及び前記テスト用電極と電気的に接続されたテスト用貫通配線を同時に形成する第3工程と、
前記テスト用貫通配線が電気的に導通しているか否かを検査する検査工程と、
前記区画領域に沿うように、前記半導体ウエハ及び前記光透過性の保護部材を裁断する第4工程と、
をこの順に有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1工程は、前記テスト用電極を、前記区画領域であって且つ4つの受光部形成領域に囲まれた領域に設けることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程は、前記テスト用電極を、前記半導体ウエハの中心を通過する2本の直行する区画領域であって且つ4つの受光部形成領域に囲まれた領域のうち、前記半導体ウエハの外周縁部に最も近い領域、及び半導体ウエハの中心の領域に設けることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1工程は、前記テスト用電極を、前記区画領域であって且つ4つの受光部形成領域に囲まれたすべての領域に設けることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
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