JP4020367B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板本体の表面の回路形成面から裏面に達する貫通電極を有する半導体装置の製造方法、その半導体装置、およびその半導体装置を組み込んだ電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図63(a)〜図63(g)は貫通電極を有する従来の半導体装置の各製造工程を示すそれぞれの断面図である。
以下、この半導体装置の製造手順について図に基づいて説明する。
先ず、図63(a)に示すように、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部202を複数個配置した基板本体201を製造する。
次に、図63(b)に示すように、シリコンウエハで構成された基板本体201の表面から100μm弱の孔203を複数形成する。
その次に、孔203の内壁面に絶縁膜を形成し、その後電気めっきの陰極となる金属膜を絶縁膜上に堆積する。そして、これを陰極として図62(c)に示すように孔203の内部を金属で埋めて貫通電極204を形成する。
次に、図63(d)に示すように、基板本体201の裏面を貫通電極204の端面が露出するまで削除し、また図62(e)に示すように、基板本体201の裏面を選択的にエッチングする。
その次に、化学蒸着法(CVD)により、図62(f)に示すように、基板本体201の裏面にSiO2で構成された絶縁膜205を堆積する。
その後、写真製版法を用いて絶縁膜205の貫通電極204の部分をエッチング除去することで、図63(g)に示すように貫通電極204が基板本体201を貫通した半導体装置集合体が製造され、最後にこの半導体装置集合体を複数個に分割することで半導体装置が製造される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の貫通電極204を有する半導体装置の製造方法では、貫通電極を形成する前に、エッチング加工をしているが、このようにエッチング加工を用いた場合には、トレンチエッチング加工できる孔203の深さの最大値は100μm程度であり、従って図63(d)に示すように貫通電極204の端面が露出するまで基板本体201の裏面を削除したときには、基板本体201の肉厚は極めて薄くならざるを得ない。
この状態からの後工程では、図63(e)〜図63(g)に示すように、基板本体201の裏面のエッチング処理工程、エッチング処理後の絶縁膜205の形成工程、写真製版法により貫通電極204の部分の絶縁膜205のエッチング除去工程が控えており、極薄化した基板本体201がこれらのハンドリングで破損してしまい、半導体装置の製品歩留まりが良くないという問題点があった。
【0004】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、半製品のハンドリングでの破損を低減させ、貫通電極を有する半導体装置を歩留まり良く、かつ簡単に製造することができる半導体装置、およびその製造方法を得ることを目的とする。
また、その製造方法で得られた半導体装置を組み入れた電子機器を得ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明の半導体装置の製造方法は、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面に支持板を貼り付ける工程と、前記基板本体の回路素子部の周縁部あるいは回路素子部内の所定部分のどちらか少なくとも一方に前記支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面を所定量除去する工程と、前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、前記支持板を除去して複数個の半導体装置に分離する工程とを備えたものである。
【0006】
この発明の半導体装置の製造方法は、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面に第1の支持板を貼り付ける工程と、前記基板本体に前記第1の支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面を所定量除去する工程と、前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、前記半導体基板の回路形成面側に第2の支持板を貼り付ける工程と、前記第1の支持板を除去する工程と、前記貫通電極に触針して回路素子部の回路機能を検査する工程と、第2の支持板を除去することで、複数個の半導体装置に分離する工程とを備えたものである。
【0007】
この発明の半導体装置の製造方法は、支持板に穴部を形成する工程と、この穴部に電極材料を充填して第1の突起電極を形成する工程と、前記支持板の所定位置に第1の突起電極と接続される第1の金属配線パターンを形成する工程と、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面を接着材を用いて前記支持板上に貼り付ける工程と、回路素子部間の基板本体の領域おいて前記第1の金属配線パターンの手前の前記接着材で形成された絶縁層にまで達する第1の溝部を形成し、基板本体を複数の半導体基板に分割する工程と、絶縁材料を用いて、前記半導体基板の表面では前記回路素子部の電極部を除いて絶縁膜を形成し、また前記第1の溝部内の前記絶縁膜に支持板に達する孔を形成する工程と、電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達するように、第2の金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面の絶縁層を除去して第1の金属配線パターンを露出させる工程と、前記孔に金属を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記第2の金属配線パターンの所定箇所に第2の突起電極を設ける工程と、前記第1の溝部に沿って前記支持板に達する第2の溝部を設ける工程と、前記支持板を除去する工程とを備えたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1ないし図10はこの発明の半導体装置の製造方法における各製造工程での図である。
以下、半導体装置100の製造手順について図に基づいて説明する。
先ず、基板本体1の表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部2を複数個配置する(第1の工程)。
次に、図2に示すように、基板本体1の回路形成面と反対側の裏面を所定厚さまで削除する(第2の工程)。
その後、図3に示すように基板本体1の裏面に例えばアルミニウム金属板である支持板3を貼り付ける(第3の工程)。この貼り付けは、基板本体1を陽極、支持板3を陰極として電場を印加する陽極接合により行われる。なお、支持板3を基板本体1の裏面に貼り付ける前に、基板本体1の裏面に酸化膜である酸化シリコンが形成されている。半導体基板の裏面は電気的、化学的に安定化し、半導体装置は電気的な性能や信頼性が向上する。
次に、図4(a)及び図4(b)に示すように、回路素子部2の領域以外の基板本体1の領域おいて第1の支持板3に達する第1の溝部4を例えばダイシングを用いて格子状に形成する(第4の工程)。この結果、基板本体1は複数の半導体基板50に分割される。
【0009】
その次に、図5(a)及び図5(b)に示すように、例えば絶縁材料として感光性ポリイミド樹脂を用いて、半導体基板50の表面では、回路素子部2で電極部5を露出させるようにして絶縁膜6を形成し、また第1の溝部4では支持板3に達する孔7を写真製版法(フォトリソグラフィー)により形成する。なお、感光性ポリイミド樹脂の代わりに感光性ガラスを用いてもよい(第5の工程)。
次に、図6(a)及び図6(b)に示すように、電極部5から孔7の少なくとも内壁の一部に達するように、金属配線パターン8を形成する(第6の工程)。
【0010】
引き続き、図7に示すように、露出した孔7の底面の支持板3を例えばウエットエッチングにより所定量除去する(第7の工程)。
その後、図8に示すように例えばはんだのような導電性金属を、例えば第1の支持板3を陰極として電気めっきによって孔7に金属配線パターン8の表面から突出するように埋め込み、貫通電極10を形成する(第8の工程)。
次に、図9(a)及び図9(b)に示すように、第1の溝部4の中心線上に沿って第1の支持板3に達する第2の溝部9を例えばダイシングソーを用いて格子状に形成する(第9の工程)。
最後に、図10(a)及び図10(b)に示すように、第1の支持板3をウエットエッチングにより除去して、周縁部において表面から裏面に達する貫通電極10を有する複数個の半導体装置100が製造される(第10の工程)。
このようにして製造された半導体装置100は、回路素子部2を一主面上に形成した半導体基板50において、回路形成面からこの回路形成面の反対側の面に達する貫通孔7を有し、この貫通孔7に沿って導電路である、金属配線パターン8および貫通電極10を有し、この導電路8、10の周囲を取り囲む絶縁材料である感光性ポリイミド樹脂を有するものにおいて、隣接する導電路8、10間にはこの絶縁材料以外介在しない。
【0011】
上記の実施の形態の半導体装置の製造方法では、周縁部に貫通電極10を有する半導体装置100を簡単に製造することができる。
また、基板本体1に支持板3を貼り付ける前に、基板本体1の裏面を所定量除去するので、半導体基板50上の孔7をより簡単に形成することができる。
また、基板本体1の裏面に酸化膜である酸化シリコンが形成されているので、半導体基板50の裏面は電気的、化学的に安定化し、半導体装置100は電気的な性能や信頼性が向上する。
また、基板本体1の裏面に支持板3を陽極接合により貼り付けるので、接着剤等の異種材料が介在せず、耐薬品性等の工程中の制約が少なくなる。
【0012】
また、第1の溝部4はダイシングソーを用いて形成されるので、簡単に、かつ能率良く第1の溝部4を形成することができる。
また、回路素子部2間の第1の溝部4内では第1の溝部4に沿って二列に並んだ孔7を形成するので、周縁部の貫通電極10は共通の第1の溝部4で形成されるため、製造工程が簡単で、製造が容易である。
なお、第1の溝部4をリアクティブイオンエッチングによって形成することもできるが、この場合には、より寸法精度の高い第1の溝部4を形成することができる。
【0013】
また、絶縁材料である感光性ポリイミドを用いて、第1の溝部4で支持板3に達する孔7を形成する際に、同時に半導体基板1の表面では絶縁膜6を形成するので、回路素子部2の保護形成膜を形成する工程をわざわざ設ける必要性はない。また、感光性を有しない絶縁材料と比較して工程を簡略化することができる。
また、第2の溝部9もダイシングソーを用いて形成されるので、簡単に、第1の溝部4と同様に、能率良く第2の溝部9を形成することができる。
【0014】
また、この実施の形態では、支持板3は金属板であり、孔7の底面の所定量の除去は腐蝕液を用いたエッチング法で行われており、半導体装置100の裏面から突出した貫通電極を簡単に形成することができる。その金属板はアルミニウム板であり、軽量であり、かつ低コストで得ることができる。
また、支持板3の除去も腐蝕液を用いたエッチング法で行われているので、支持板3を簡単に除去することができる。
【0015】
また、孔7内の金属の埋め込みは、支持板3を陰極として電気めっきを用いて行われているので、無電解めっきと比較して選択成長性が高く、孔7の部分のみの埋め込みが可能となる。また、使用できる材料の選択枝が広い。
【0016】
実施の形態2.
図11ないし図13はこの発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
なお、この実施の形態及び他の各実施の形態については、図1ないし図10と同一及び同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
この実施の形態の製造工程は、上記第1の工程から上記第9の工程までは実施の形態1と同一である。
【0017】
この実施の形態では、図9(a)、図9(b)に示した第9の工程の後に、図11に示すように半導体基板50の回路形成面側に接着剤11を用いて少なくとも接着面側が絶縁体である第2の支持板12を貼り付ける。なお、第2の支持板12の代わりに支持フィルムを貼り付けてもよい。
その後、図12に示すように、支持板3をウエットエッチングにより除去する。
次に、この半導体装置100の中途製品を図13に示すように反転させて貫通電極10にプローブ針13を触針して回路素子部2の回路機能を検査する。
最後に、第2の支持板12を剥離もしくはその他の方法で除去することで、図10に示した半導体装置100が得られる。
【0018】
この発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、第1の支持板3を除去した後も複数の半導体装置100は、第2の支持板12により、個別化せず、それだけハンドリングが容易となり、回路素子部2の機能の検査を容易にすることができる。
【0019】
実施の形態3.
図14ないし図21はこの発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
この実施の形態では、図14に示すように基板本体1の裏面とアルミニウム金属板の第1の支持板3との間に絶縁層14が形成されている。この絶縁層14は、例えばポリイミド前駆体のような接着材料で構成されており、この接着材料を用いて基板本体1の裏面に第1の支持板3を接着させた後、この接着材料を熱硬化させることで形成される。他の製造の各工程は、実施の形態1の各工程と同じであり、この実施の形態では、図21に示すように、半導体基板50の裏面に絶縁層14が形成された半導体装置350が得られる。
【0020】
この実施の形態では、基板本体1の裏面と支持板3との間は接着材料で接着され、接着後には硬化されて絶縁層14となり、支持板3の除去後には半導体基板50の裏面に残留するので、接着材がそのまま半導体装置350の安定した絶縁層を形成することになる。
【0021】
実施の形態4.
図22ないし図28はこの発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
この実施の形態の製造工程は、実施の形態1における第3の工程まで、即ち基板本体1の裏面に第1の支持板3を貼り付ける図3に示した工程までは、実施の形態1と同じである。
この実施の形態では、その次に、図22に示すように、回路素子部2を囲むように支持板3に達する第1の溝部15を例えばダイシングを用いて形成する。
【0022】
その後、図23に示すように、例えば絶縁材料として感光性ポリイミド樹脂を用いて、半導体基板50の表面では、回路素子部2で電極部5を露出させるようにして絶縁膜17を形成し、また第1の溝部15では支持板3に達する孔16をそれぞれ写真製版法(フォトリソグラフィー)により形成する。なお、感光性ポリイミド樹脂の代わりに感光性ガラスを用いてもよい。
次に、図24に示すように、電極部5から孔16の少なくとも内壁の一部に達するように、絶縁膜17上に金属配線パターン8を形成する。
【0023】
引き続き、図25に示すように、露出した孔16の底面の支持板3を例えばウエットエッチングにより所定量除去する。
その後、図26に示すように例えばはんだのような導電性金属を、例えば支持板3を陰極として電気めっきによって孔16に絶縁膜17の表面から突出するように埋め込み、貫通電極10を形成する。
次に、図27に示すように、隣接した第1の溝部15間の中心線に沿って支持板3に達する格子状の第2の溝部9を例えばダイシングソーを用いて形成する。
そして、最後に、図28に示すように、支持板3をウエットエッチングにより除去することで、周縁部に表面から裏面に達する貫通電極10を有する半導体装置300が得られる。
【0024】
この実施の形態によれば、回路素子部2間には二列に延びた第1の溝部15をそれぞれ形成し、各第1の溝部15内に一列に並んだ孔16を形成するので、実施の形態1の半導体装置の製造方法と比較して、第2の溝部9は基板本体1に形成されるので、基板本体1を切断する従来の刃を使用することができる。また、半導体装置300の周縁部は半導体基板50の一部であり、実施の形態1ないし3の半導体装置100,200と比較して剛性が高く、それだけ、周縁部の貫通電極10をより保護することができる。
【0025】
実施の形態5.
図29ないし図40はこの発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
この実施の形態では、先ず、図29に示すようにアルミニウム金属板の支持板20に穴部21を形成する。
次に、図30に示すように、この穴部21に電極材料を充填して第1の突起電極23を形成する。
その後、図31に示すように、支持板20の所定位置に第1の突起電極23と接続された第1の金属配線パターン22を形成する。
次に、図2に示した基板本体1を、図32に示すように、例えばポリイミド樹脂の接着材を用いて第1の金属配線パターン22上に貼り付ける。この接着材は、熱硬化させることで絶縁層24を形成する。
【0026】
次に、図33に示すように、回路素子部1間の基板本体1の領域おいて第1の金属配線パターン22の手前まで達する第1の溝部25を例えばダイシングを用いて格子状に形成する。この溝部25の形成により、基板本体1は複数の半導体基板50に分割される。
【0027】
その次に、図34に示すように、例えば絶縁材料として感光性ポリイミド樹脂を用いて、半導体基板50の表面では、回路素子部2で電極部5を露出させるようにして絶縁膜6を形成し、また第1の溝部25では支持板20に達する孔26を写真製版法(フォトリソグラフィー)により形成する。なお、感光性ポリイミド樹脂の代わりに感光性ガラスを用いてもよい。
次に、図35に示すように、電極部5から孔26の少なくとも内壁の一部に達するように、第2の金属配線パターン27を形成する。
【0028】
引き続き、図36に示すように、孔26の底面の絶縁層24を除去して第1の金属配線パターン27を露出させる。
その後、図37に示すように例えばはんだのような導電性金属を孔26に、例えば支持板20を陰極として電気めっきによって第2の金属配線パターン27の表面から突出するように埋め込み貫通電極30を形成する。
次に、図38に示すように、第2の金属配線パターン27の所定箇所に第2の突起電極28を設ける。
【0029】
その次に、図39示すように、第1の溝部25の中心線に沿って支持板20に達する格子状の第2の溝部29を例えばダイシングソーを用いて形成する。
そして、最後に支持板20をウエットエッチングにより除去することで、表面側では貫通電極30を通じて電気的に接続された第2の突起電極28が設けられ、裏面側では貫通電極30を通じて電気的に接続された第1の突起電極23が設けられた半導体装置400が製造される。
【0030】
この実施の形態では、第1の突起電極23及び第2の突起電極28を有する半導体装置400を簡単に製造することができる。
【0031】
実施の形態6.
図41は実施の形態6の製造方法で製造された半導体装置500であり、この半導体装置500では実施の形態5の第2の突起電極28が削除されている。図42の半導体装置600は実施の形態5の第1の突起電極23が削除された例であり、図43の半導体装置700は半導体基板50の回路形成面上に第2の突起電極28を設け、またその反対面上に第1の突起電極23を設けた例である。
【0032】
実施の形態7.
図44はこの発明の実施の形態7の製造方法で製造された半導体装置800の断面図、図45は図44の要部拡大図である。
この実施の形態では、貫通電極30が埋め込まれた孔26の底面にある絶縁層24を除去して導電路である第1の金属配線パターン22を露出した後に、回路形成面の一部にある電極を孔26の内壁の少なくとも一部分に達するように導電路である第2の金属配線パターン27を形成している。即ち、図43に示した実施の形態6の半導体装置700と比較して、第1の金属配線パターン22を露出する工程と、第2の金属配線パターン27を形成する工程とが入れ替わっている。また、孔26に金属を埋め込み貫通電極30を形成する工程も無い。
なお、図46の半導体装置900は、回路素子部2間には二列に延びた第1の溝部15をそれぞれ形成し、各第1の溝部15内に一列に並んだ孔16を形成して製造された半導体装置900の要部断面図である。
【0033】
なお、上記各実施の形態1〜7の半導体装置の製造方法については、直径がほぼ3〜30nmの金属粒子を界面活性剤で覆い溶液中に分散した独立分散超微粒子を、スピン塗布して半導体基板の表面及び第1の溝部に被着して焼成した後、その焼成部の一部を削除して、電極部を露出させ、また前記第1の溝部では孔を形成するようにしてもよい。この場合には、廃水処理等の環境への影響が少なく、またスピン塗布のため、半導体装置の製造プロセスとの整合性が良い。
【0034】
また、孔内の導電性材料の金属を埋め込み方法として、無電解めっきで行ってもよい。この場合には、埋め込み工程の時間が短く、また簡便である。
また、孔内の導電性材料として、導電性ペーストを用いてもよい。この場合には、埋め込み工程が簡略できる。
また、孔内の導電性材料の埋め込みは、直径がほぼ3〜30nmの金属粒子を界面活性剤で覆い溶液中に分散した独立分散超微粒子をスクリーン印刷し焼成によって行うこともできる。
また、孔内の導電性材料の埋め込みは、ガス中蒸着法により生成した金属超微粒子を、減圧室のステージ上に載置した半導体基板上で、孔に指向したノズルから吹き付けるガスデポジション法により行うこともできる。この場合には、埋め込み工程の時間が短く、また材料を無駄なく使用でき、環境への影響が少ない。
【0035】
また、金属膜を蒸着により半導体基板及び第1の溝部の全面に形成し、この金属膜を陰極として電気めっきにより孔に金属を埋め込んだ後金属配線パターンを形成することもできる。この場合には、孔に金属を埋め込む電気めっきの際に、支持板として金属(導電体)を用いる必要性がない。
また、孔の底面を所定量除去した後、電極部から前記孔の底面まで達する金属配線パターンを形成するようにしてもよい。この場合には、電気的接続の信頼性が向上する。
【0036】
また、回路素子部の内部にリアクティブイオンエッチングにより第1の溝部を設け、突起電極を半導体装置の周縁部以外にも設けるようにしてもよい。
【0037】
実施の形態8.
図47は実施の形態1の製造方法で製造された半導体装置100を複数段に互いに貫通電極10が接続するように積層して構成された電子機器の断面図でり、この実施の形態では、高集積、高機能の電子機器を得ることができる。
【0038】
実施の形態9.
図48は実施の形態1の製造方法で製造された半導体装置100の貫通電極10に例えばチップコンデンサのような受動素子31を搭載した小形の回路基板32を接続して一体化した回路機能を有する電子機器を示した図である。この場合には、従来の所謂ハイブリッドICに比べて小型化することができる。
【0039】
実施の形態10.
図49は実施の形態1の製造方法で製造された半導体装置100の貫通電極10に表裏両面から電子部品35を有する第1の回路基板33、及び電子部品36を有する第2の回路基板34を接続した電子機器を示した図である。この場合には、三次元的な接続構造となり、自由度が高く、高集積な電子機器を得ることができる。
【0040】
実施の形態11.
図50は実施の形態1の製造方法で製造された半導体装置100を回路基板40のコア41に埋め込み、貫通電極10の表裏両面に回路基板40の両面の配線層42を接続した電子機器の部分断面図である。この場合には、三次元的な接続構造となり、高自由度、高集積、小型化された電子機器を得ることができる。また、配線遅延が少なくなるという効果もある。
【0041】
なお、実施の形態8ないし11では、何れも実施の形態1の製造方法で製造された半導体装置100を組み入れた電子機器について説明したが、実施の形態1〜7の製造方法で製造された半導体装置200,300,400,500,600,700,800、および後述する実施の形態12〜18の製造方法で製造される半導体装置にも適用できるのは勿論である。
【0042】
実施の形態12.
図51(a)ないし図51(g)はこの発明の実施の形態12の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【0043】
以下、この半導体装置の製造手順について図に基づいて説明する。
先ず、図51(a)に示すように、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部211を複数個配置した基板本体210を製造する。また、シリコンウエハで構成された支持板基材212を予め用意しておく(第1の工程)。
次に、図51(b)に示すように、シリコンウエハで構成された基板本体210の回路形成面の反対側の裏面を、後工程のトレンチエッチング工程で形成される孔213の深さよりも薄い厚さまで研削する。一方、支持板基材212の表面には例えばAl膜を形成して中間膜214を形成し、さらにその中間膜214の表面に、例えばSiO2またはアルミナで構成された絶縁膜215を形成して支持板217を製造する(第2の工程)。
【0044】
その後、図51(c)に示すように、支持板217と、薄く研磨された基板本体210とを陽極接合する(第3の工程)。このとき、絶縁膜215の表面にはPSG(Phosphosilicate Glass)もしくはBSPSG(Brophosphosilicate Glass)と呼ばれる材料が付着される。このようにすることで、絶縁膜215中には、リン、またはボロンがドープされ、絶縁膜215の表面には電荷が誘起し易くなり、陽極接合が容易となる。また、絶縁膜の表面だけではなく、絶縁膜そのものをこれらの材料で構成することもできる。
なお、先に説明した実施の形態における陽極接合についても、絶縁膜表面または絶縁膜そのものにPSGもしくはBSPSGの材料を用いることができる。
【0045】
次に、図51(d)に示すように、回路素子部211からエッチングによって深さ100μm程度の支持板212に達するエッチング処理を行う(第4の工程)。
その次に、図51(e)に示すように、孔213の内壁面に絶縁膜を形成し、その後電気めっきの陰極となる金属膜を絶縁膜上に堆積する。そして、この金属膜を陰極として電気めっきで孔213の内部に導電性材料からなる貫通電極216を形成する。
その後、図51(f)に示すように、支持板212を除去し、また中間膜214および貫通電極216の端面が同一面になるまで、裏面を削除する(第5の工程)。このとき、貫通電極216の端面は平坦化されている。
【0046】
最後に、図51(g)に示すように、中間膜214をエッチングにより完全に除去して、基板本体210の裏面から貫通電極216が突出した半導体装置集合体を製造し、この半導体装置集合体を複数個に分割して半導体装置を製造する(第6の工程)。この工程では、エッチング処理は、中間膜214のみに行われ、絶縁膜215までは及ばず、結果として、絶縁膜215は基板本体210の裏面に転写されたことになる。また、エッチング処理される、支持板基材212、中間膜214については、エッチングされ易い材料を選択して用いればよい。
【0047】
上記工程で製造された半導体装置では、製造途中において、支持板基材212により基板本体210は支持されており、従来必要とした、薄型化した後の絶縁膜形成とその貫通電極の開口が不要となり、加工精度の要求されない単純な工程(図51(f)、図51(g)参照)のみで基板本体210の裏面から突出した貫通電極216が形成でき、製造工程での基板本体212の破損の発生は低減され、半導体装置の製品歩留まりが向上する。
また、基板本体210の裏面側には、絶縁膜215が設けられているので、裏面側の削除時に、電極材料が基板本体の裏面に残留し、それが基板本体中に拡散し、期待しないエネルギー順位を形成して、半導体装置の特性を劣化させるようなことを防止することができる。
【0048】
また、支持板基材212と基板本体210との接合には陽極接合が用いられており、支持板基材212と基板本体210との間には異種材料が介在しないためエッチングによる孔213の形成が簡単になる。
また、支持板基材212にはSi、中間膜214にはAl、絶縁膜215にはSiO2といった現在の半導体製造工程で一般に用いられ、それだけ加工技術も高度に発達し、確立している材料を使用しているため、製品の歩留まりが向上するとともに、製造コストも低減される。
【0049】
図52は図51に示した方法により製造された半導体装置350の要部断面図である。
基板本体210の孔213は回路形成面に対してほぼ垂直に形成されている。この孔213の垂直壁面には、貫通絶縁膜218が形成されている。この孔213には貫通電極216が貫通しており、この貫通電極216の両端部は突出している。基板本体210の裏面側では、貫通電極216の下端面を除いて絶縁膜215が形成されている。この絶縁膜215と貫通絶縁膜218とは垂直に交差している。
実施の形態12による半導体装置350では、貫通電極216と基板本体210との間では、基板本体210の裏面が露出するようなことはなく、絶縁性に問題がなく、また貫通電極216の端面に絶縁膜215が乗り上げるようなことは無く、貫通電極における接合性に問題が生じない。
また、基板本体210から貫通した複数の貫通電極216の下端面は、基板本体210の回路形成面とほぼ平行で、かつ平坦な面を有しており、さらに基板本体210の絶縁膜215からのそれぞれの貫通電極216の突出量はほぼ等しいので、半導体装置同士を積層して電気的に接合したときの接合性が良い。
【0050】
実施の形態13.
図53(a)ないし図53(g)はこの発明の実施の形態13の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
以下、この半導体装置の製造手順について図に基づいて説明する。
先ず、図53(a)に示すように、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部211を複数個配置した基板本体210を製造する。また、シリコンウエハで構成された支持板基材212の表面にはAl膜で構成された中間膜214を形成する(第1の工程)。
次に、図53(b)に示すように、基板本体210の回路形成面と反対側の裏面を、後工程のトレンチエッチング工程で形成される孔213の深さよりも薄い厚さまで削除する。一方、表面にAl膜の中間膜214が形成された支持板基材212では、その中間膜214の表面に、ポリイミド樹脂で構成され、絶縁膜220となる接着剤を塗布し、支持板221を形成する(第2の工程)。
【0051】
その後、図53(c)に示すように、支持板221上に薄く研磨された基板本体210を上記接着剤を硬化させることで接着する(第3の工程)。
その後、図53(d)〜図53(g)に示す手順で半導体装置は製造されるが、その各工程は、実施の形態12で述べた図51(d)〜図51(g)と同様である。
【0052】
この実施の形態の半導体装置では、接着剤であるポリイミド樹脂前駆体が実施の形態12の半導体装置で用いられた陽極接合の代わりとして使用されている。
陽極接合は技術的に高度でそれだけ工程コストも嵩むことになるが、ポリイミド樹脂を用いることにより、工程コストの低減を図ることができる。
【0053】
実施の形態14.
図54(a)ないし図54(g)はこの発明の実施の形態14の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
この実施の形態では、実施の形態12の半導体装置の製造方法と比較して、中間膜214が形成されていない点、即ち実施の形態12の支持板217は支持板基材212に中間膜214および絶縁膜215が積層されていたのに対して、実施の形態14の支持板230は支持板基材212の上面に絶縁膜215が形成されている点で異なり、その結果図54(b)〜図54(f)の工程が異なる。
なお、この実施の形態でも、基板本体210と支持板基材212との接合は陽極接合であり、また、孔213の内壁面に絶縁膜を形成し、その後電気めっきの陰極となる金属膜を絶縁膜上に堆積し、この金属膜を陰極として電気めっきで孔213の内部に貫通電極216を形成している。
【0054】
この実施の形態では、研削加工の目途となる中間膜214が形成されていないため、基板本体210の裏側の研削加工は、図53(f)に示すように、絶縁膜215層に達しない状態で停止しなければならない。そのため、寸法のみにより研削程度を制御しなければならず、高い研削加工精度が要求されるものの、中間膜214を形成する工程が不要となる点で製造工程が簡単化される。
なお、支持板基材212としてSiウエハの代わりにAlを用いることもできる。これにより、簡単にエッチングでき、実施の形態12の半導体装置と同じ作用、効果を得ることができる。
また、支持板基材212の裏面研削を裏面に貫通電極216が露出しない段階で停止し、その後支持板基材212を完全にエッチング除去して自動的に貫通電極216を基板本体210の裏側から突出させるようにしてもよい。これによれば、研削精度はそれほど高くなくてもよい。
ただし、絶縁膜215からの各貫通電極216の突出量は、図54(d)のトレンチエッチングのエッチング深さとその均一性に大きく依存することになり、各突出量の均一性が劣り、また突出した貫通電極216の端面の平坦性の点でも劣る。
【0055】
なお、支持板が中間膜214および絶縁膜215を共に形成していない支持板基材212のみの場合でも貫通電極を有する半導体装置を製造することができる。
即ち、次の手順で半導体装置を製造することができる。
最初に、支持板基材212の表面に、図51(b)で示された基板本体210の裏面をポリイミド樹脂で接合し、その後ポリイミド樹脂を硬化して絶縁膜を形成する。次に、回路形成面から支持板基材212に達する孔213を形成し、孔213の内側壁に貫通絶縁膜を形成する。その後、孔213内に導電性材料を埋め込み貫通電極216を形成する。次に、支持板基材212を、貫通電極216の端部が突出し、かつ絶縁膜220を残して除去する。こうして、製造された集合体半導体装置を複数に分割すればよい。
【0056】
実施の形態15.
図55(a)ないし図55(g)はこの発明の実施の形態15の半導体装置の各製造工程を示す図である。
この実施の形態では、実施の形態12の半導体装置の製造方法と比較して、埋め込み酸化膜241を有するSOI(Silicon on Insulator)ウエハで基板本体240を構成している点、および貫通電極216を形成する際に、孔213の内壁面に絶縁膜が形成されない点が異なる。
【0057】
この実施の形態では、基板本体240の裏面を、総厚数ミクロン程度の厚さになるまで機械研削、化学的機械研磨、エッチング、あるいはこれらの併用によって加工し、埋め込み酸化膜241の片面を露出させる(図55(b)参照)。
この後、基板本体240と支持板基材212とを陽極接合により接合し(図55(c)参照)、支持板基材212に達する孔213を形成する(図55(d)参照)。
次に、孔213の内壁面に電気めっきの陰極となる金属膜を形成し、電気めっきにより貫通電極216を形成する(図55(e)参照)。
その後、貫通電極216の端面が露出するまで支持板基材212を研削(図55(f)参照)する。
次に、支持板基材212をエッチングにより完全に除去して半導体装置集合体を製造し(図55(g)参照)、この集合体を分割して半導体装置を製造する。
なお、必要に応じて中間膜214等を形成するようにしてもよい。
【0058】
この実施の形態の半導体装置では、基板本体240の埋め込み酸化膜241が、実施の形態12の絶縁膜215に相当するので、支持板基材212には絶縁膜215を形成する工程が下記に述べるように不要であるため、製造工程が簡単になるだけでなく、貫通電極216の絶縁性も向上する。
また、基板本体240はSOIウエハで構成されているので、SOIウエハ自体が従来のウエハと比較して高速動作するため、貫通電極を用いた、素子相互の接続(積層実装)による電送路の短縮と相俟って、より高速動作の電子機器を提供することができる。
【0059】
図56は基板本体210がSiウエハで構成された場合での貫通電極216が形成されたときの図、図57は基板本体240がSOIウエハで構成された場合での貫通電極216が形成されたときの図である。
但し、両図は、基板本体210を用いた場合と、基板本体240を用いた場合の違いを明確に示すための対比図であり、実施の形態12および実施の形態15の半導体装置と構成を異にしている。
図56のものの場合には、基板本体210は導電性を有するため、孔213の内壁面に一旦絶縁膜250を形成した後、電気めっきの陰極となる金属膜251をその上に堆積し、その後孔213の内部に金属を埋め込み、貫通電極216を形成している。
一方、図57のものの場合には、基板本体240はSOIウエハで構成されており、この基板本体240の回路素子部211を含む半導体膜251は極めて薄く、その下層に絶縁膜である埋め込み酸化膜241があり、さらにその下層の支持板基材212は最終的には除去してしまうので、孔213の内壁面の絶縁膜は不要となる。
【0060】
実施の形態16.
図58(a)ないし図58(g)はこの発明の実施の形態16の半導体装置の各製造工程を示す図である。
この実施の形態では、実施の形態15の半導体装置の製造方法と比較して、基板本体260をSOIウエハの代わりに、極薄の半導体層を例えば石英ガラスからなる絶縁基材261に貼った貼り合せ型SOIである点が異なる。
【0061】
この実施の形態の半導体装置では、基板本体260の裏面を機械研削、化学的機械研磨、エッチング、あるいはこれらの併用によって、基板本体260を所定厚さに加工後、実施の形態15と同様の手順に従って、裏面から貫通電極216を突出させる。
このものの場合、エッチングの深さの限界程度まで、絶縁基材261を厚くすることができるので、実施の形態15の半導体装置と比較して、各製造工程での半製品の取り扱いが容易である。
【0062】
実施の形態17.
図59(a)ないし図59(g)はこの発明の実施の形態17の半導体装置の各製造工程を示す図である。
この実施の形態では、実施の形態16の半導体装置の製造方法と比較して、支持板基材270としてSiウエハの代わりにAlを用いた点が異なる。
この実施の形態では、支持板基材270に金属板を用いており、孔213形成後、孔213の内部は電気めっきによって貫通電極216が形成される。孔213の内壁面での絶縁膜、および電気めっきの陰極となる金属膜の形成は不要であり、支持板基材270を陰極として電気めっきで孔213の内部を金属で埋めている。
【0063】
図60は支持板基材212がSiウエハで構成された場合での貫通電極216が形成されたときの図、図61は支持板基材270が金属で構成された場合での貫通電極216が形成されたときの図である。
但し、両図は、支持板基材212を用いた場合と、支持板基材270を用いた場合の違いを明確に示すための対比図であり、実施の形態16および実施の形態17の半導体装置と構成を異にしている。
図60のものの場合には、孔213を含む全面に、一旦電気めっきの陰極となる金属膜251を形成し、孔213以外はめっき成長しないように、フォトレジスト272を形成しなければならないのに対して、図61のものの場合には、金属膜251、フォトレジスト272の形成工程が不要である。
なお、Siウエハの表面に例えばCuで構成された金属からなる中間膜を体積した支持板を形成し、この中間膜に達し、Siウエハに達しない孔を形成することで、中間膜を陰極として電気めっきにより貫通電極を形成するようにしてもよい。
【0064】
実施の形態18.
図62(a)ないし図62(e)はこの発明の実施の形態18の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
以下、この半導体装置の製造手順について図に基づいて説明する。
先ず、図62(a)に示すようにSOIウエハ262に絶縁基材261を貼り合わせて構成された基板本体260の回路形成面に所定機能を有する回路素子部211を形成する(第1の工程)。
次に、図62(b)に示すように、回路素子部211からエッチングによって絶縁基材261に達する深さ100μm程度の孔213を形成する(第2の工程)。
その次に、図62(c)に示すように、電気めっきで孔213の内部に、孔側壁に絶縁膜を形成せずして貫通電極216を形成する(第3の工程)。
その後、図62(d)に示すように、貫通電極216の端面が露出するまで基板本体260の裏面を研削する(第4の工程)。
最後に、図62(e)に示すように、絶縁基材261を所定の厚さまでエッチングにより除去して、基板本体260の裏面から貫通電極216が突出した半導体装置集合体を製造し、この半導体装置集合体を複数個に分割して半導体装置を製造する(第5の工程)。
【0065】
この半導体装置では、支持板基材を用いなくても、貫通電極を有する半導体装置を製造する例である。
なお、上記実施の形態16〜18では、SOIウエハ262に絶縁基材261を貼り合わせて構成された基板本体260を用いて半導体装置を製造した場合について説明したが、TFT基板を用いても同様の効果を得ることができる。
【0066】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の半導体装置の製造方法によれば、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面に支持板を貼り付ける工程と、前記基板本体の回路素子部の周縁部あるいは回路素子部内の所定部分のどちらか少なくとも一方に前記支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面を所定量除去する工程と、前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、前記支持板を除去して複数個の半導体装置に分離する工程とを備えたので、製造途中において基材が薄くなるようなことはなく、ハンドリングが容易となり、貫通電極を有する半導体装置を簡単に製造することができる。
【0067】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、第1の溝部を回路素子部の周縁部に形成し、第2の溝部を第1の溝部の内部に形成したので、機械加工により製造することができる。
【0068】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、基板本体に支持板を貼り付ける前に、基板本体の裏面を所定量除去するので、半導体基板の孔をより簡単に形成することができる。
【0069】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、第1の溝部はダイシングソーを用いて形成されるので、簡単に、かつ能率良く第1の溝部を形成することができる。
【0070】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、第1の溝部はリアクティブイオンエッチングによって形成されるので、寸法精度の高い第1の溝部を形成することができる。
【0071】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、絶縁材料は感光性ポリイミドあるいは感光性ガラスであり、孔は写真製版法(フォトリソグラフィー)により形成されるので、感光性を有しない絶縁材料と比較して工程を簡略化することができる。
【0072】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、第2の溝部はダイシングソーを用いて形成されるので、簡単に、かつ能率良く第2の溝部を形成することができる。
【0073】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、直径がほぼ3〜30nmの金属粒子を界面活性剤で覆い溶液中に分散した独立分散超微粒子を、スピン塗布して半導体基板の表面及び第1の溝部に形成した孔内部に被着して焼成した後、その焼成部の一部を削除して、孔内部を埋め込む金属部分を形成するので、廃水処理等の環境への影響が少なく、またスピン塗布のため、半導体装置の製造プロセスとの整合性が良い。
【0074】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、孔内の導電性材料の埋め込みは、ガス中蒸着法により生成した金属超微粒子を、減圧室のステージ上に載置した半導体基板上で、孔に指向したノズルから吹き付けるガスデポジション法により行われるので、請求項9に係る工程と同様に埋め込み工程の時間が短く、また材料を無駄なく使用でき、環境への影響が少ない。
【0075】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、支持板は金属板であり、孔の底面の所定量の除去は腐蝕液を用いたエッチング法で行われるので、半導体装置の裏面の突起電極を簡単に形成することができる。
【0076】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、孔内の金属の埋め込みは、支持板を陰極として電気めっきを用いて行われるので、無電解めっきと比較して選択成長性が高く、孔部分のみの埋め込みが可能となる。また、使用できる材料の選択枝が広い。
【0077】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面に第1の支持板を貼り付ける工程と、前記基板本体に前記第1の支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面を所定量除去する工程と、前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、前記半導体基板の回路形成面側に第2の支持板を貼り付ける工程と、前記第1の支持板を除去する工程と、前記貫通電極に触針して回路素子部の回路機能を検査する工程と、第2の支持板を除去することで、複数個の半導体装置に分離する工程とを備えたので、第1の支持板を除去した後も複数の半導体装置は、第2の支持板により、個別化せず、それだけハンドリングが容易となり、回路素子部の機能の検査を容易にすることができる。
【0078】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、第1の溝部を回路素子部の周縁部に形成し、第2の溝部を第1の溝部の内部に形成したので、基板本体を切断する従来の刃を使用することができる。
【0079】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、孔の底面を所定量除去した後、電極部から前記孔の底面まで達する金属配線パターンを形成するので、電気的接続の信頼性が向上する。
【0080】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、回路素子部間の第1の溝部内では第1の溝部に沿って二列に並んだ孔を形成し、この二列の孔の間に第2の溝部を形成するので、周縁部の貫通電極は共通の第1の溝部で形成されるため、製造工程が簡単で、製造が容易である。
【0081】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、回路素子部間には二列に延びた第1の溝部をそれぞれ形成し、各第1の溝部内に一列に並んだ孔を形成し、二列に延びた第1の溝部の間に第2の溝部を形成するので、請求項22の半導体装置の製造方法と比較して、第2の溝部の形成は基板本体に設けられるので、基板本体を切断する従来の刃を使用することができる。また、半導体装置の周縁部は半導体基板であり、請求項22の半導体装置と比較して剛性が高く、それだけ、周縁部の貫通電極をより保護することができる。
【0082】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面に支持板を陽極接合により貼り付けるので、接着剤等の異種材料が介在せず、耐薬品性等の工程中の制約が少なくなる。
【0083】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、基板本体の裏面と支持板との間は接着材料で接着され、接着後には硬化されて絶縁層となり、支持板の除去後には半導体基板の裏面に残留するので、接着材がそのままそのまま半導体装置の安定した絶縁層を形成することになる。
【0084】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、支持板を半導体基板の裏面に貼り付ける前に、半導体基板の裏面に酸化膜を形成するので、半導体基板の裏面は電気的、化学的に安定化し、半導体装置は電気的な性能や信頼性が向上する。
【0085】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、回路素子部の内部に第1の溝部を設けるので、貫通電極を半導体装置の周縁部以外にも設けることができる。
【0086】
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、支持板に穴部を形成する工程と、この穴部に電極材料を充填して第1の突起電極を形成する工程と、前記支持板の所定位置に第1の突起電極と接続される第1の金属配線パターンを形成する工程と、表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面を接着材を用いて前記支持板上に貼り付ける工程と、回路素子部間の基板本体の領域おいて前記第1の金属配線パターンの手前の前記接着材で形成された絶縁層にまで達する第1の溝部を形成し、基板本体を複数の半導体基板に分割する工程と、絶縁材料を用いて、前記半導体基板の表面では前記回路素子部の電極部を除いて絶縁膜を形成し、また前記第1の溝部内の前記絶縁膜に支持板に達する孔を形成する工程と、電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達するように、第2の金属配線パターンを形成する工程と、前記孔の底面の絶縁層を除去して第1の金属配線パターンを露出させる工程と、前記孔に金属を埋め込み貫通電極を形成する工程と、前記第2の金属配線パターンの所定箇所に第2の突起電極を設ける工程と、前記第1の溝部に沿って前記支持板に達する第2の溝部を設ける工程と、前記支持板を除去する工程とを備えたので、第1の突起電極及び第2の突起電極を有する半導体装置を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図3】 この発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図4】 図4(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図4(a)は図4(b)のA−A線に沿った断面図である。
【図5】 図5(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図5(a)は図5(b)のB−B線に沿った断面図である。
【図6】 図6(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図6(a)は図6(b)のC−C線に沿った断面図である。
【図7】 この発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図8】 図8(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図8(a)は図8(b)のD−D線に沿った断面図である。
【図9】 図9(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図9(a)は図9(b)のE−E線に沿った断面図である。
【図10】 図10(b)はこの発明の実施の形態1の半導体装置の製造方法における製造途中の平面図、図10(a)は図10(b)のF−F線に沿った断面図である。
【図11】 この発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図12】 この発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図13】 この発明の実施の形態2の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図14】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図15】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図16】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図17】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図18】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図19】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図20】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図21】 この発明の実施の形態3の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図22】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図23】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図24】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図25】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図26】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図27】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図28】 この発明の実施の形態4の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図29】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図30】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図31】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図32】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図33】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図34】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図35】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図36】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図37】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図38】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図39】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図40】 この発明の実施の形態5の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図41】 この発明の実施の形態6の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図42】 この発明の実施の形態6の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図43】 この発明の実施の形態6の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図44】 この発明の実施の形態7の半導体装置の製造方法における製造途中の断面図である。
【図45】 図44の要部拡大図である。
【図46】 半導体装置の製造方法における別の例の製造途中の断面図である。
【図47】 この発明の実施の形態8の電子機器の断面図である。
【図48】 この発明の実施の形態9の電子機器の断面図である。
【図49】 この発明の実施の形態10の電子機器の断面図である。
【図50】 この発明の実施の形態11の電子機器の断面図である。
【図51】 図51(a)〜図51(g)はこの発明の実施の形態12の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図52】 図51の製造方法により製造された半導体装置の要部断面図である。
【図53】 図53(a)〜図53(g)はこの発明の実施の形態13の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図54】 図54(a)〜図54(g)はこの発明の実施の形態14の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図55】 図55(a)〜図55(g)はこの発明の実施の形態15の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図56】 ウエハを用いた基板本体に貫通電極が設けられている様子を示す図である。
【図57】 SOIウエハを用いた基板本体に貫通電極が設けられている様子を示す図である。
【図58】 図58(a)〜図58(g)はこの発明の実施の形態16の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図59】 図59(a)〜図59(g)はこの発明の実施の形態17の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図60】 支持板基材がSiウエハで構成された場合での貫通電極が形成されたときの図である。
【図61】 支持板基材が金属で構成された場合での貫通電極が形成されたときの図である。
【図62】 図62(a)〜図62(g)はこの発明の実施の形態18の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【図63】 従来の半導体装置の製造方法の各工程を示す図である。
【符号の説明】
1 基板本体、2 回路素子部、3 第1の支持板、4,15,25 第1の溝部、6,17 絶縁膜、7,16 孔、8 金属配線パターン、9 第2の溝部、10 貫通電極(突起電極)、11 接着材、12 第2の支持板、13 プローブ、14,17 絶縁層、20 支持板、21 穴部、23 第1の突起電極、22 第1の金属配線パターン、24 絶縁層、27 第2の金属配線パターン、28 第2の突起電極、30 導電部、31 受動素子、32 回路基板、33 第1の回路基板、34 第2の回路基板、35,36 電子部品、40 回路基板、41 コア、50 半導体基板、100,200,300,350,400,500,600,700,800,900 半導体装置、210,240,260 基板本体、212,270 支持板基材、211 回路素子部、213 孔、214 中間膜、215 絶縁膜、217 支持板、 218 貫通絶縁膜、215 絶縁膜、221,230 支持板、241 埋め込み酸化膜、251 金属膜、261 絶縁基材、262 SOIウエハ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a through electrode extending from a circuit forming surface on the surface of a substrate body to the back surface, the semiconductor device, and an electronic apparatus incorporating the semiconductor device.
[0002]
[Prior art]
63 (a) to 63 (g) are cross-sectional views showing respective manufacturing steps of a conventional semiconductor device having a through electrode.
Hereinafter, the manufacturing procedure of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 63A, a
Next, as shown in FIG. 63 (b), a plurality of
Next, an insulating film is formed on the inner wall surface of the
Next, as shown in FIG. 63 (d), the back surface of the
Then, by chemical vapor deposition (CVD), as shown in FIG. 2 An
Thereafter, the through
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the manufacturing method of the semiconductor device having the through
In the subsequent process from this state, as shown in FIGS. 63 (e) to 63 (g), the back surface of the
[0004]
An object of the present invention is to solve such problems, a semiconductor capable of reducing breakage in handling of a semi-finished product and easily manufacturing a semiconductor device having a through electrode with a high yield. An object is to obtain an apparatus and a method for manufacturing the same.
Another object of the present invention is to obtain an electronic device incorporating a semiconductor device obtained by the manufacturing method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of attaching a support plate to a back surface of a substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on a circuit forming surface on the front surface, Forming a first groove that reaches the support plate in at least one of a predetermined portion in a portion or a circuit element portion; Forming an insulating film on the circuit forming surface using an insulating material so as to expose an electrode portion formed in the circuit element portion; and exposing the support plate to the insulating film in the first groove portion Forming a hole to be in front Power saving Forming a metal wiring pattern that reaches at least a part of the inner wall of the hole from the pole, removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, and a conductive material so as to protrude from the circuit forming surface into the hole Forming a through-hole electrode, forming a second groove reaching the support plate at the peripheral edge of the circuit element portion, and removing the support plate and separating the semiconductor device into a plurality of semiconductor devices. It is equipped with.
[0006]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of attaching a first support plate to a back surface of a substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on a front circuit forming surface, Forming a first groove reaching one support plate; Forming an insulating film on the circuit forming surface using an insulating material so as to expose an electrode portion formed in the circuit element portion; and exposing the support plate to the insulating film in the first groove portion Forming a hole to be in front Power saving Forming a metal wiring pattern that reaches at least a part of the inner wall of the hole from the pole, removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, and a conductive material so as to protrude from the circuit forming surface into the hole Forming a through electrode, forming a second groove reaching the support plate at the periphery of the circuit element portion, and attaching a second support plate to the circuit forming surface side of the semiconductor substrate A step of removing the first support plate, a step of inspecting the circuit function of the circuit element portion by touching the through electrode, and removing the second support plate, thereby providing a plurality of semiconductors. And a step of separating into an apparatus.
[0007]
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a hole in the support plate, a step of filling the hole with an electrode material to form a first protruding electrode, and a step at a predetermined position of the support plate. Forming a first metal wiring pattern to be connected to one protruding electrode, and supporting the back surface of the substrate body on which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the front circuit forming surface using an adhesive A step of affixing on the board, and a first groove portion reaching the insulating layer formed of the adhesive before the first metal wiring pattern in the region of the substrate body between the circuit element portions; A step of dividing the main body into a plurality of semiconductor substrates, and using an insulating material, an insulating film is formed on the surface of the semiconductor substrate except for an electrode portion of the circuit element portion, and the first groove portion In the insulating film A step of forming a hole reaching the support plate, a step of forming a second metal wiring pattern so as to reach at least part of the inner wall of the hole from the electrode portion, and removing the insulating layer on the bottom surface of the hole A step of exposing the first metal wiring pattern, a step of embedding metal in the hole to form a through electrode, a step of providing a second protruding electrode at a predetermined position of the second metal wiring pattern, and the first A step of providing a second groove portion that reaches the support plate along the groove portion and a step of removing the support plate.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 10 are diagrams in each manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.
Hereinafter, a manufacturing procedure of the
First, a plurality of
Next, as shown in FIG. 2, the back surface opposite to the circuit forming surface of the
Thereafter, as shown in FIG. 3, a
Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the
[0009]
Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, for example, a photosensitive polyimide resin is used as an insulating material, and the
Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, the
[0010]
Subsequently, as shown in FIG. 7, the
Thereafter, as shown in FIG. 8, for example, a conductive metal such as solder is embedded in the
Next, as shown in FIGS. 9A and 9B, the
Finally, as shown in FIGS. 10A and 10B, the
The
[0011]
In the manufacturing method of the semiconductor device of the above embodiment, the
In addition, since a predetermined amount of the back surface of the
Further, since silicon oxide, which is an oxide film, is formed on the back surface of the
In addition, since the
[0012]
In addition, since the
In addition, since the
In addition, although the
[0013]
In addition, when the
In addition, since the
[0014]
Further, in this embodiment, the
Further, since the
[0015]
Further, since the metal in the
[0016]
11 to 13 are views showing each process of the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention.
In addition, about this embodiment and each other embodiment, it attaches | subjects and demonstrates the same code | symbol about the same and equivalent member and site | part as FIG. 1 thru | or FIG.
The manufacturing process of this embodiment is the same as that of the first embodiment from the first process to the ninth process.
[0017]
In this embodiment, after the ninth step shown in FIGS. 9A and 9B, at least bonding is performed using the adhesive 11 on the circuit forming surface side of the
Thereafter, as shown in FIG. 12, the
Next, the intermediate product of the
Finally, the
[0018]
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention, even after the
[0019]
14 to 21 are views showing each process of the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 14, an insulating
[0020]
In this embodiment, the back surface of the
[0021]
22 to 28 are views showing each process of the semiconductor device manufacturing method according to the fourth embodiment of the present invention.
The manufacturing process of this embodiment is the same as that of the first embodiment until the third process in the first embodiment, that is, the process shown in FIG. 3 in which the
In this embodiment, next, as shown in FIG. 22, the
[0022]
Thereafter, as shown in FIG. 23, for example, a photosensitive polyimide resin is used as an insulating material, and an insulating
Next, as shown in FIG. 24, a
[0023]
Subsequently, as shown in FIG. 25, a predetermined amount of the
Thereafter, as shown in FIG. 26, a conductive metal such as solder is embedded in the
Next, as shown in FIG. 27, a grid-like
Finally, as shown in FIG. 28, the
[0024]
According to this embodiment, the
[0025]
29 to 40 are diagrams showing each step of the semiconductor device manufacturing method according to the fifth embodiment of the present invention.
In this embodiment, first, as shown in FIG. 29, a
Next, as shown in FIG. 30, the
Thereafter, as shown in FIG. 31, a first
Next, as shown in FIG. 32, the
[0026]
Next, as shown in FIG. 33, in the region of the
[0027]
Next, as shown in FIG. 34, for example, a photosensitive polyimide resin is used as an insulating material, and an insulating
Next, as shown in FIG. 35, a second
[0028]
Subsequently, as shown in FIG. 36, the insulating
Thereafter, as shown in FIG. 37, the embedded through
Next, as shown in FIG. 38, a second protruding
[0029]
Next, as shown in FIG. 39, a grid-like
Finally, the
[0030]
In this embodiment, the
[0031]
FIG. 41 shows a
[0032]
44 is a cross-sectional view of a
In this embodiment, the insulating
46, the
[0033]
In addition, about the manufacturing method of the semiconductor device of said each Embodiment 1-7, spin-coat the independent dispersion | distribution ultrafine particle which covered the metal particle with a diameter of about 3-30 nm with surfactant, and disperse | distributed in the solution, and is semiconductor. After depositing and firing on the surface of the substrate and the first groove, a part of the fired part may be deleted to expose the electrode part, and a hole may be formed in the first groove. . In this case, there is little influence on the environment such as wastewater treatment, and the consistency with the semiconductor device manufacturing process is good because of spin coating.
[0034]
Moreover, you may carry out by electroless plating as a filling method of the metal of the electroconductive material in a hole. In this case, the time of the embedding process is short and simple.
Moreover, you may use a conductive paste as a conductive material in a hole. In this case, the embedding process can be simplified.
The conductive material can be embedded in the holes by screen-printing and firing independently dispersed ultrafine particles in which metal particles having a diameter of about 3 to 30 nm are covered with a surfactant and dispersed in a solution.
In addition, the conductive material in the hole is embedded by a gas deposition method in which ultrafine metal particles generated by a gas evaporation method are sprayed from a nozzle directed to the hole on a semiconductor substrate placed on a stage in a decompression chamber. It can also be done. In this case, the time of the embedding process is short, the material can be used without waste, and the influence on the environment is small.
[0035]
Also, a metal wiring pattern can be formed after forming a metal film on the entire surface of the semiconductor substrate and the first groove by vapor deposition, filling the hole in the hole by electroplating using this metal film as a cathode. In this case, there is no need to use a metal (conductor) as a support plate during electroplating in which a metal is embedded in the hole.
Further, after removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, a metal wiring pattern extending from the electrode portion to the bottom surface of the hole may be formed. In this case, the reliability of electrical connection is improved.
[0036]
Further, the first groove portion may be provided by reactive ion etching inside the circuit element portion, and the protruding electrode may be provided in a portion other than the peripheral portion of the semiconductor device.
[0037]
47 is a cross-sectional view of an electronic device configured by stacking the
[0038]
48 has a circuit function in which a
[0039]
49 shows a
[0040]
Embodiment 11 FIG.
FIG. 50 shows a part of an electronic device in which the
[0041]
In the eighth to eleventh embodiments, the electronic apparatus incorporating the
[0042]
51 (a) to 51 (g) are views showing each process of the semiconductor device manufacturing method according to the twelfth embodiment of the present invention.
[0043]
Hereinafter, the manufacturing procedure of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 51A, a
Next, as shown in FIG. 51B, the back surface opposite to the circuit formation surface of the
[0044]
Thereafter, as shown in FIG. 51C, the
Note that PSG or BSPSG material can also be used for the anodic bonding in the above-described embodiment for the insulating film surface or the insulating film itself.
[0045]
Next, as shown in FIG. 51D, an etching process is performed to reach the
Next, as shown in FIG. 51E, an insulating film is formed on the inner wall surface of the
Thereafter, as shown in FIG. 51 (f), the
[0046]
Finally, as shown in FIG. 51 (g), the
[0047]
In the semiconductor device manufactured in the above process, the
In addition, since the insulating
[0048]
In addition, anodic bonding is used for bonding the support
Further, Si is used for the support
[0049]
FIG. 52 is a fragmentary cross-sectional view of the
The
In the
Further, the lower end surfaces of the plurality of through
[0050]
53 (a) to 53 (g) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention.
Hereinafter, the manufacturing procedure of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 53 (a), a
Next, as shown in FIG. 53B, the back surface opposite to the circuit formation surface of the
[0051]
Thereafter, as shown in FIG. 53 (c), the
Thereafter, the semiconductor device is manufactured according to the procedure shown in FIGS. 53D to 53G, and each step is the same as FIGS. 51D to 51G described in the twelfth embodiment. It is.
[0052]
In the semiconductor device of this embodiment, a polyimide resin precursor that is an adhesive is used in place of the anodic bonding used in the semiconductor device of the twelfth embodiment.
Although anodic bonding is technically advanced and increases the process cost, the process cost can be reduced by using a polyimide resin.
[0053]
54 (a) to 54 (g) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the fourteenth embodiment of the present invention.
In this embodiment, compared to the method of manufacturing the semiconductor device of the twelfth embodiment, the
Also in this embodiment, the substrate
[0054]
In this embodiment, since the
Note that Al may be used as the support
Further, the back surface grinding of the support
However, the protruding amount of each through
[0055]
Note that a semiconductor device having a through electrode can be manufactured even when the support plate is only the support
That is, the semiconductor device can be manufactured by the following procedure.
First, the back surface of the substrate
[0056]
55 (a) to 55 (g) are diagrams showing respective manufacturing steps of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention.
In this embodiment, as compared with the semiconductor device manufacturing method of the twelfth embodiment, an SOI (Silicon on Insulator) wafer having a buried
[0057]
In this embodiment, the back surface of the
Thereafter, the substrate
Next, a metal film serving as a cathode for electroplating is formed on the inner wall surface of the
Thereafter, the support
Next, the support
Note that the
[0058]
In the semiconductor device of this embodiment, since the buried
In addition, since the substrate
[0059]
FIG. 56 is a view when the through
However, both figures are contrast diagrams for clearly showing the difference between the case where the substrate
56, since the substrate
On the other hand, in the case of FIG. 57, the
[0060]
58 (a) to 58 (g) are diagrams showing each manufacturing process of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention.
In this embodiment, as compared with the semiconductor device manufacturing method of the fifteenth embodiment, the
[0061]
In the semiconductor device of this embodiment, the back surface of the
In this case, since the insulating
[0062]
FIGS. 59 (a) to 59 (g) are diagrams showing respective manufacturing steps of the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention.
This embodiment differs from the semiconductor device manufacturing method of the sixteenth embodiment in that Al is used instead of the Si wafer as the support
In this embodiment, a metal plate is used for the support
[0063]
FIG. 60 is a view when the through
However, both figures are contrast diagrams for clearly showing the difference between the case where the support
In the case of the one shown in FIG. 60, the
In addition, a support plate in which an intermediate film made of a metal composed of Cu, for example, is formed on the surface of the Si wafer, and a hole that reaches the intermediate film and does not reach the Si wafer is formed, thereby using the intermediate film as a cathode. The through electrode may be formed by electroplating.
[0064]
Embodiment 18 FIG.
62 (a) to 62 (e) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention.
Hereinafter, the manufacturing procedure of the semiconductor device will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 62A, a
Next, as shown in FIG. 62B, a
Next, as shown in FIG. 62C, the through
Thereafter, as shown in FIG. 62 (d), the back surface of the
Finally, as shown in FIG. 62 (e), the insulating
[0065]
This semiconductor device is an example of manufacturing a semiconductor device having a through electrode without using a support plate substrate.
In
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of attaching a support plate to the back surface of the substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the front circuit forming surface, Forming a first groove reaching the support plate in at least one of a peripheral portion of the circuit element portion of the substrate body or a predetermined portion in the circuit element portion; Forming an insulating film on the circuit forming surface using an insulating material so as to expose an electrode portion formed in the circuit element portion; and exposing the support plate to the insulating film in the first groove portion Forming a hole to be in front Power saving Forming a metal wiring pattern that reaches at least a part of the inner wall of the hole from the pole, removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, and a conductive material so as to protrude from the circuit forming surface into the hole Forming a through-hole electrode, forming a second groove reaching the support plate at the peripheral edge of the circuit element portion, and removing the support plate and separating the semiconductor device into a plurality of semiconductor devices. Therefore, the substrate is not thinned during the manufacturing process, handling becomes easy, and a semiconductor device having a through electrode can be easily manufactured.
[0067]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first groove is formed in the peripheral portion of the circuit element portion, and the second groove is formed in the first groove, so that it is manufactured by machining. be able to.
[0068]
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a predetermined amount of the back surface of the substrate body is removed before the support plate is attached to the substrate body, so that the holes of the semiconductor substrate can be formed more easily.
[0069]
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the first groove portion is formed using a dicing saw, the first groove portion can be formed easily and efficiently.
[0070]
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the first groove is formed by reactive ion etching, the first groove with high dimensional accuracy can be formed.
[0071]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the insulating material is photosensitive polyimide or photosensitive glass, and the hole is formed by a photoengraving method (photolithography). In comparison, the process can be simplified.
[0072]
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the second groove portion is formed using a dicing saw, the second groove portion can be formed easily and efficiently.
[0073]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the independently dispersed ultrafine particles in which metal particles having a diameter of about 3 to 30 nm are covered with a surfactant and dispersed in a solution are spin-coated to spin the surface of the semiconductor substrate and After being deposited and fired inside the hole formed in the groove portion of 1, a part of the fired part is deleted to form a metal part that embeds the inside of the hole, so there is little environmental impact such as wastewater treatment, Also, since it is spin-coated, the consistency with the manufacturing process of the semiconductor device is good.
[0074]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the embedding of the conductive material in the hole is performed on the semiconductor substrate in which the ultrafine metal particles generated by the vapor deposition method are placed on the stage of the decompression chamber. Since it is performed by the gas deposition method of blowing from the nozzle directed to the hole, the time of the embedding process is short as in the process according to
[0075]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the support plate is a metal plate, and the predetermined amount of the bottom surface of the hole is removed by an etching method using a corrosive solution. Can be easily formed.
[0076]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the filling of the metal in the hole is performed using electroplating with the support plate as the cathode, the selective growth is high compared to the electroless plating. Only the part can be embedded. In addition, there are wide choices of materials that can be used.
[0077]
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of attaching the first support plate to the back surface of the substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the circuit forming surface on the front surface, and the substrate Forming a first groove in the body reaching the first support plate; Forming an insulating film on the circuit forming surface using an insulating material so as to expose an electrode portion formed in the circuit element portion; and exposing the support plate to the insulating film in the first groove portion Forming a hole to be in front Power saving Forming a metal wiring pattern that reaches at least a part of the inner wall of the hole from the pole, removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, and a conductive material so as to protrude from the circuit forming surface into the hole Forming a through electrode, forming a second groove reaching the support plate at the periphery of the circuit element portion, and attaching a second support plate to the circuit forming surface side of the semiconductor substrate A step of removing the first support plate, a step of inspecting the circuit function of the circuit element portion by touching the through electrode, and removing the second support plate, thereby providing a plurality of semiconductors. And the step of separating the device, the plurality of semiconductor devices are not individually separated by the second support plate even after the first support plate is removed, and the handling of the semiconductor device is facilitated as much as the function of the circuit element unit. The inspection can be facilitated.
[0078]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first groove is formed in the peripheral portion of the circuit element portion, and the second groove is formed in the first groove, so that the substrate body is cut. A conventional blade can be used.
[0079]
In addition, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, after removing a predetermined amount of the bottom surface of the hole, the metal wiring pattern extending from the electrode portion to the bottom surface of the hole is formed, so that the reliability of electrical connection is improved. .
[0080]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the holes arranged in two rows along the first groove portion are formed in the first groove portion between the circuit element portions, and between the two rows of holes. Since the second groove is formed, the through electrode at the peripheral edge is formed by the common first groove, so that the manufacturing process is simple and the manufacturing is easy.
[0081]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the first groove portions extending in two rows are formed between the circuit element portions, and the holes aligned in a row are formed in each first groove portion, Since the second groove portion is formed between the first groove portions extending in two rows, the second groove portion is formed in the substrate body as compared with the semiconductor device manufacturing method of
[0082]
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the support plate is attached to the back surface of the semiconductor substrate by anodic bonding, there are no different materials such as adhesives, and there are restrictions in the process such as chemical resistance. Less.
[0083]
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the back surface of the substrate body and the support plate are bonded with an adhesive material, cured after bonding to become an insulating layer, and after removal of the support plate, the semiconductor substrate Since it remains on the back surface, the adhesive remains as it is to form a stable insulating layer of the semiconductor device.
[0084]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the oxide film is formed on the back surface of the semiconductor substrate before the support plate is attached to the back surface of the semiconductor substrate. As a result, the semiconductor device is improved in electrical performance and reliability.
[0085]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the first groove is provided inside the circuit element portion, the through electrode can be provided in a portion other than the peripheral portion of the semiconductor device.
[0086]
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, a step of forming a hole in the support plate, a step of filling the hole with an electrode material to form a first protruding electrode, Forming a first metal wiring pattern to be connected to the first protruding electrode at a predetermined position, and applying an adhesive to the back surface of the substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the front circuit forming surface; Using the first groove portion reaching the insulating layer formed of the adhesive material in front of the first metal wiring pattern in the region of the substrate body between the circuit element portions. Forming and dividing the substrate body into a plurality of semiconductor substrates, and using an insulating material, forming an insulating film on the surface of the semiconductor substrate, excluding the electrode portion of the circuit element portion, and the first groove portion In the insulating film A step of forming a hole reaching the support plate, a step of forming a second metal wiring pattern so as to reach at least part of the inner wall of the hole from the electrode portion, and removing the insulating layer on the bottom surface of the hole A step of exposing the first metal wiring pattern, a step of embedding metal in the hole to form a through electrode, a step of providing a second protruding electrode at a predetermined position of the second metal wiring pattern, and the first A step of providing a second groove portion that reaches the support plate along the groove portion and a step of removing the support plate, so that the semiconductor device having the first protruding electrode and the second protruding electrode can be easily obtained. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention;
4 (b) is a plan view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 4 (a) is a cross section taken along the line AA in FIG. 4 (b). FIG.
FIG. 5 (b) is a plan view in the middle of manufacturing in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5 (a) is a cross section taken along line BB in FIG. 5 (b). FIG.
6 (b) is a plan view in the middle of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 6 (a) is a cross section taken along the line CC in FIG. 6 (b). FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention;
8B is a plan view in the middle of the manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8A is a cross section taken along the line DD in FIG. 8B; FIG.
FIG. 9 (b) is a plan view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 9 (a) is a cross section taken along line EE in FIG. 9 (b). FIG.
FIG. 10 (b) is a plan view in the middle of manufacturing in the method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 10 (a) is a cross section taken along line FF in FIG. 10 (b). FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention;
FIG. 14 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 15 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 16 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 17 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 18 is a cross-sectional view in the middle of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 19 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 20 is a cross-sectional view in the middle of manufacture in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 21 is a cross-sectional view in the middle of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment of the present invention;
FIG. 22 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 23 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 24 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to
FIG. 25 is a cross sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to
FIG. 26 is a cross sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 28 is a cross sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to
FIG. 29 is a cross-sectional view in the middle of manufacture of the semiconductor device according to
FIG. 30 is a cross-sectional view in the middle of manufacturing in the method for manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 31 is a cross-sectional view in the middle of manufacture of the semiconductor device according to
FIG. 32 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 33 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
34 is a cross sectional view of the semiconductor device according to
FIG. 35 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 36 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 37 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 38 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 39 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 40 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;
FIG. 41 is a cross-sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention;
FIG. 42 is a cross sectional view showing a manufacturing process in the method of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention;
FIG. 43 is a cross-sectional view in the middle of the manufacturing process of the semiconductor device manufacturing method according to the sixth embodiment of the present invention;
FIG. 44 is a cross sectional view of the manufacturing process of the semiconductor device according to
45 is an enlarged view of a main part of FIG. 44. FIG.
FIG. 46 is a cross-sectional view of another example of the semiconductor device manufacturing method in the middle of manufacturing;
47 is a cross-sectional view of an electronic device according to an eighth embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 48 is a cross-sectional view of an electronic device according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 49 is a cross-sectional view of an electronic device according to a tenth embodiment of the present invention.
50 is a cross sectional view of an electronic apparatus according to an eleventh embodiment of the present invention. FIG.
51 (a) to 51 (g) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the twelfth embodiment of the present invention.
52 is a fragmentary cross-sectional view of the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of FIG. 51;
FIGS. 53 (a) to 53 (g) are diagrams showing each step of the manufacturing method of the semiconductor device according to the thirteenth embodiment of the present invention.
54 (a) to 54 (g) are diagrams showing each step of the manufacturing method of the semiconductor device according to
55 (a) to 55 (g) are diagrams showing each step of the manufacturing method of the semiconductor device according to the fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 56 is a diagram showing a state in which a through electrode is provided in a substrate body using a wafer.
FIG. 57 is a diagram showing a state in which a through electrode is provided in a substrate body using an SOI wafer.
58 (a) to 58 (g) are diagrams showing each step of the manufacturing method of the semiconductor device according to the sixteenth embodiment of the present invention.
59 (a) to 59 (g) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 60 is a view when through electrodes are formed in the case where the support plate base material is composed of a Si wafer.
FIG. 61 is a view when through electrodes are formed in the case where the support plate base material is made of metal.
62 (a) to 62 (g) are views showing each process of the manufacturing method of the semiconductor device according to the eighteenth embodiment of the present invention.
FIG. 63 is a diagram showing each step of the conventional method of manufacturing a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (21)
前記基板本体の回路素子部の周縁部あるいは回路素子部内の所定部分のどちらか少なくとも一方に前記支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、
絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、
前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、
前記孔の底面を所定量除去する工程と、
前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、
前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、
前記支持板を除去して複数個の半導体装置に分離する工程と
を備えた半導体装置の製造方法。A step of attaching a support plate to the back surface of the substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the circuit forming surface on the surface;
Forming a first groove that reaches the support plate in at least one of a peripheral portion of the circuit element portion of the substrate body or a predetermined portion in the circuit element portion;
Using an insulating material to form an insulating film on the circuit forming surface so as to expose the electrode portion formed in the circuit element portion; and
Forming a hole through which the support plate is exposed in the insulating film of the first groove portion;
Forming a metal wiring pattern at least reaching a portion of the inner wall of the hole from the front Symbol electrodes portion,
Removing a predetermined amount of the bottom of the hole;
Embedding a conductive material in the hole so as to protrude from the circuit formation surface, and forming a through electrode;
Forming a second groove portion reaching the support plate at a peripheral edge portion of the circuit element portion;
And a step of removing the support plate and separating the semiconductor device into a plurality of semiconductor devices.
前記基板本体に前記第1の支持板に達する第1の溝部を形成する工程と、
絶縁材料を用いて、前記回路素子部に形成された電極部を露出させるようにして前記回路形成面に絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の溝部の前記絶縁膜に前記支持板が露出する孔を形成する工程と、
前記電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達する金属配線パターンを形成する工程と、
前記孔の底面を所定量除去する工程と、
前記孔内に前記回路形成面から突出するように導電性材料を埋め込み貫通電極を形成する工程と、
前記回路素子部の周縁部に前記支持板に達する第2の溝部を形成する工程と、
前記半導体基板の回路形成面側に第2の支持板を貼り付ける工程と、
前記第1の支持板を除去する工程と、
前記貫通電極に触針して回路素子部の回路機能を検査する工程と、
第2の支持板を除去することで、複数個の半導体装置に分離する工程と
を備えた半導体装置の製造方法。A step of attaching a first support plate to the back surface of the substrate body in which a plurality of circuit element portions having a predetermined function are formed on the front circuit forming surface;
Forming a first groove portion reaching the first support plate in the substrate body;
Using an insulating material to form an insulating film on the circuit forming surface so as to expose the electrode portion formed in the circuit element portion; and
Forming a hole through which the support plate is exposed in the insulating film of the first groove portion;
Forming a metal wiring pattern at least reaching a portion of the inner wall of the hole from the front Symbol electrodes portion,
Removing a predetermined amount of the bottom of the hole;
Embedding a conductive material in the hole so as to protrude from the circuit formation surface, and forming a through electrode;
Forming a second groove portion reaching the support plate at a peripheral edge portion of the circuit element portion;
Attaching a second support plate to the circuit forming surface side of the semiconductor substrate;
Removing the first support plate;
A step of inspecting the circuit function of the circuit element unit by contacting the penetrating electrode;
And a step of separating the semiconductor device into a plurality of semiconductor devices by removing the second support plate.
この穴部に電極材料を充填して第1の突起電極を形成する工程と、
前記支持板の所定位置に第1の突起電極と接続される第1の金属配線パターンを形成する工程と、
表面の回路形成面に所定機能を有する回路素子部を複数個形成した基板本体の裏面を接着材を用いて前記支持板上に貼り付ける工程と、
回路素子部間の基板本体の領域おいて前記第1の金属配線パターンの手前の前記接着材で形成された絶縁層にまで達する第1の溝部を形成し、基板本体を複数の半導体基板に分割する工程と、
絶縁材料を用いて、前記半導体基板の表面では前記回路素子部の電極部を除いて絶縁膜を形成し、また前記第1の溝部内の前記絶縁膜に支持板に達する孔を形成する工程と、
電極部から前記孔の少なくとも内壁の一部に達するように、第2の金属配線パターンを形成する工程と、
前記孔の底面の絶縁層を除去して第1の金属配線パターンを露出させる工程と、
前記孔に金属を埋め込み貫通電極を形成する工程と、
前記第2の金属配線パターンの所定箇所に第2の突起電極を設ける工程と、
前記第1の溝部に沿って前記支持板に達する第2の溝部を設ける工程と、
前記支持板を除去する工程と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。Forming a hole in the support plate;
Filling the hole with an electrode material to form a first protruding electrode;
Forming a first metal wiring pattern connected to the first protruding electrode at a predetermined position of the support plate;
A step of pasting the back surface of the substrate body formed with a plurality of circuit element portions having a predetermined function on the front circuit forming surface onto the support plate using an adhesive;
In the region of the substrate body between the circuit element portions, a first groove is formed that reaches the insulating layer formed of the adhesive before the first metal wiring pattern, and the substrate body is divided into a plurality of semiconductor substrates. And a process of
Forming an insulating film on the surface of the semiconductor substrate using an insulating material except for the electrode portion of the circuit element portion, and forming a hole reaching the support plate in the insulating film in the first groove portion; ,
Forming a second metal wiring pattern so as to reach at least part of the inner wall of the hole from the electrode portion;
Removing the insulating layer on the bottom surface of the hole to expose the first metal wiring pattern;
Forming a through electrode by embedding a metal in the hole;
Providing a second protruding electrode at a predetermined location of the second metal wiring pattern;
Providing a second groove that reaches the support plate along the first groove;
The method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the step of removing the support plate.
Priority Applications (6)
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