(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体基板における集積回路が形成された第１の面に、第１の樹脂層を形成すること、
（ｂ）前記半導体基板を、前記第１の面とは反対の第２の面からの一部を除去して薄くすることによって、前記第２の面から突出する第２の突出部を有する貫通電極を形成すること、
（ｃ）前記半導体基板の前記第２の面に、前記第２の突出部の表面の少なくとも一部を露出させて第２の樹脂層を形成すること、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記貫通電極は、前記第１の面から突出する第１の突出部を有し、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記第１の突出部よりも低くなるように形成する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法において、
前記貫通電極は、前記第１の面から突出する第１の突出部を有し、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記第１の突出部と同じ高さとなるように形成する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程を、前記半導体基板の前記第１の面側に補強部材を設けた状態で行う半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の樹脂層を、前記第２の突出部よりも低くなるように形成する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板には、複数の前記集積回路が形成され、それぞれの前記集積回路に対応して前記貫通電極を形成し、
前記半導体基板を切断領域に沿って切断することをさらに含む半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記半導体基板の前記切断領域の少なくとも一部を避けて形成する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６又は請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の樹脂層を、前記半導体基板の前記切断領域の少なくとも一部を避けて形成する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）〜（ｃ）工程が終了した複数の前記半導体基板をスタックして、上下の半導体基板を、前記貫通電極を通して電気的に接続することをさらに含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法において、
前記上下の半導体基板の間に、樹脂を充填することをさらに含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の樹脂層並びに前記樹脂は、いずれも同一材料で構成されてなる半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
集積回路が形成された第１の面と、それとは反対の第２の面とを有する半導体基板と、
前記第１の面からの第１の突出部と、前記第２の面からの第２の突出部とを有する貫通電極と、
前記半導体基板の前記第１の面に、前記第１の突出部を避けて形成された第１の樹脂層と、
前記半導体基板の前記第２の面に、前記第２の突出部の表面の少なくとも一部を露出させて形成された第２の樹脂層と、
を含む半導体装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂層は、前記第１の突出部よりも低くなるように形成されてなる半導体装置。
【請求項１４】
請求項１２記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂層は、前記第１の突出部と同じ高さとなるように形成されてなる半導体装置。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４記載のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第２の樹脂層は、前記第２の突出部よりも低くなるように形成されてなる半導体装置。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１５のいずれかに記載の半導体装置において、
前記半導体基板には、複数の前記集積回路が形成され、
前記貫通電極は、それぞれの前記集積回路に対応して形成されてなる半導体装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の半導体装置において、
前記第1及び第２の樹脂層の少なくとも一方は、前記半導体基板の、複数のチップを得るための切断領域の少なくとも一部を避けて形成されてなる半導体装置。
【請求項１８】
スタックされてなる、請求項１２から請求項１７のいずれかに記載の複数の半導体装置を有し、
前記複数の半導体装置のうち上下の半導体装置が、前記貫通電極によって接続されてなる半導体装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の半導体装置において、
前記上下の半導体装置の間に樹脂が充填されてなる半導体装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の半導体装置において、
前記第１及び第２の樹脂層並びに前記樹脂は、いずれも同一材料で構成されてなる半導体装置。
【請求項２１】
請求項１２から請求項２０のいずれかに記載の半導体装置が実装されてなる回路基板。
【請求項２２】
請求項１２から請求項２０のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２７２４２号公報
【０００４】
【発明の背景】
３次元実装形態の半導体装置が開発されている。また、半導体チップに貫通電極を形成し、半導体チップをスタックして上下の貫通電極を接合することが知られている。スタックされた上下の半導体チップの間には、樹脂（アンダーフィル材）が充填されるが、その樹脂の硬化収縮に基づく応力によって、いずれかの半導体チップに反りや割れが生じることがあった。特に、最上段の半導体チップは、その一方の面側（下側）のみに樹脂が設けられるので、樹脂の硬化収縮に基づく応力が偏って加えられ、半導体チップの反りや割れが助長されていた。
【０００５】
本発明の目的は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器について、信頼性の向上を図ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板における集積回路が形成された第１の面に、第１の樹脂層を形成すること、
（ｂ）前記半導体基板を、前記第１の面とは反対の第２の面からの一部を除去して薄くすることによって、前記第２の面から突出する第２の突出部を有する貫通電極を形成すること、
（ｃ）前記半導体基板の前記第２の面に、前記第２の突出部の表面の少なくとも一部を露出させて、第２の樹脂層を形成すること、
を含む。本発明によれば、半導体基板の両方の面に樹脂層を形成する。これによれば、いずれか一方の樹脂層が他方の樹脂層による応力を相殺するように硬化収縮（又は膨張）するので、半導体基板に加えられる応力が緩和され、その反りや割れを防止することができる。
（２）この半導体装置の製造方法において、
前記貫通電極は、前記第１の面から突出する第１の突出部を有し、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記第１の突出部よりも低くなるように形成してもよい。これによれば、第１の樹脂層と第１の突出部との間の段差を小さくすることができる。したがって、半導体基板を水平に保持でき、薄型化工程を安定して行うことができる。
（３）この半導体装置の製造方法において、
前記貫通電極は、前記第１の面から突出する第１の突出部を有し、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記第１の突出部と同じ高さとなるように形成してもよい。これによれば、第１の樹脂層と第１の突出部との間に段差をなくして、第１の面側を平坦にすることができる。したがって、半導体基板を水平に保持でき、薄型化工程を安定して行うことができる。
（４）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程を、前記半導体基板の前記第１の面側に補強部材を設けた状態で行ってもよい。
（５）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の樹脂層を、前記第２の突出部よりも低くなるように形成してもよい。こうすることで、複数の半導体基板をスタックするときに、スタックされた上下の半導体基板の貫通電極同士を確実に接合することができ、電気的接続信頼性が向上する。
（６）この半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板には、複数の前記集積回路が形成され、それぞれの前記集積回路に対応して前記貫通電極を形成し、
前記半導体基板を切断領域に沿って切断することをさらに含んでもよい。
（７）この半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記第１の樹脂層を、前記半導体基板の前記切断領域の少なくとも一部を避けて形成してもよい。こうすることで、半導体基板が切断しやすくなり、チッピングやクラックの発生を防止することができる。また、第１の樹脂層における切断面への露出がなければ（又は露出が少なければ）、第１の樹脂層が第１の面から剥離するのを防止できる。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記（ｃ）工程で、前記第２の樹脂層を、前記半導体基板の前記切断領域の少なくとも一部を避けて形成してもよい。こうすることで、半導体基板が切断しやすくなり、チッピングやクラックの発生を防止することができる。また、第２の樹脂層における切断面への露出がなければ（又は露出が少なければ）、第２の樹脂層が第２の面から剥離するのを防止できる。
（９）この半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）〜（ｃ）工程が終了した複数の前記半導体基板をスタックして、上下の半導体基板を、前記貫通電極を通して電気的に接続することをさらに含んでもよい。
（１０）この半導体装置の製造方法において、
前記上下の半導体基板の間に、樹脂を充填することをさらに含んでもよい。こうすることで、上下の半導体基板の接合状態を維持及び補強することができる。
（１１）この半導体装置の製造方法において、
前記第１及び第２の樹脂層並びに前記樹脂は、いずれも同一材料で構成されていてもよい。こうすることで、異種材料による界面剥離の発生を防止することができる。
（１２）本発明に係る半導体装置は、集積回路が形成された第１の面と、それとは反対の第２の面とを有する半導体基板と、
前記第１の面からの第１の突出部と、前記第２の面からの第２の突出部とを有する貫通電極と、
前記半導体基板の前記第１の面に、前記第１の突出部を避けて形成された第１の樹脂層と、
前記半導体基板の前記第２の面に、前記第２の突出部の少なくとも１部を露出させて形成された第２の樹脂層と、
を含む。本発明によれば、半導体基板の両方の面に樹脂層が形成されている。これによれば、いずれか一方の樹脂層が他方の樹脂層による応力を相殺するように硬化収縮（又は膨張）するので、半導体基板に加えられる応力が緩和され、その反りや割れを防止することができる。
（１３）この半導体装置において、
前記第１の樹脂層は、前記第１の突出部よりも低くなるように形成されていてもよい。
（１４）この半導体装置において、
前記第１の樹脂層は、前記第１の突出部と同じ高さとなるように形成されていてもよい。
（１５）この半導体装置において、
前記第２の樹脂層は、前記第２の突出部よりも低くなるように形成されていてもよい。こうすることで、複数の半導体装置をスタックするときに、スタックされた上下の半導体装置の貫通電極同士を確実に接合することができ、電気的接続信頼性が向上する。
（１６）この半導体装置において、
前記半導体基板には、複数の前記集積回路が形成され、
前記貫通電極は、それぞれの前記集積回路に対応して形成されていてもよい。
（１７）この半導体装置において、
前記第1及び第２の樹脂層の少なくとも一方は、前記半導体基板の、複数のチップを得るための切断領域の少なくとも一部を避けて形成されていてもよい。こうすることで、半導体基板が切断しやすくなり、チッピングやクラックの発生を防止することができる。また、樹脂層における切断面への露出がなければ（又は露出が少なければ）、樹脂層が半導体基板の面から剥離するのを防止できる。
（１８）本発明に係る半導体装置は、スタックされてなる、上記複数の半導体装置を有し、
前記複数の半導体装置のうち上下の半導体装置が、前記貫通電極によって接続されてなる。
（１９）この半導体装置において、
前記上下の半導体装置の間に樹脂が充填されていてもよい。こうすることで、上下の半導体装置の接合状態を維持及び補強することができる。
（２０）この半導体装置において、
前記第１及び第２の樹脂層並びに前記樹脂は、いずれも同一材料で構成されていてもよい。こうすることで、異種材料による界面剥離の発生を防止することができる。
（２１）本発明に係る回路基板には、上記半導体装置が実装されている。
（２２）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００８】
図１（Ａ）〜図８は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図であり、図７及び図８は半導体装置を説明する図でもある。なお、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＩＶＢ−ＩＶＢ線断面図である。本実施の形態では、半導体基板１０を使用する。半導体基板１０には、集積回路（例えばトランジスタやメモリを有する回路）１２の少なくとも一部（一部又は全体）が作り込まれている。半導体基板１０には、複数の集積回路１２のそれぞれの少なくとも一部が作り込まれていてもよいし、１つの集積回路１２の少なくとも一部が作り込まれていてもよい。半導体基板１０には、複数の電極（例えばパッド）１４が形成されている。各電極１４は、集積回路１２に電気的に接続されている。各電極１４は、アルミニウムで形成されていてもよい。電極１４の表面の形状は特に限定されないが矩形であることが多い。
【０００９】
半導体基板１０には、１層又はそれ以上の層のパッシベーション膜１６，１８が形成されている。パッシベーション膜１６，１８は、例えば、ＳｉＯ2、ＳｉＮ、ポリイミド樹脂などで形成することができる。図１（Ａ）に示す例では、パッシベーション膜１６上に、電極１４と、集積回路１２と電極１４を接続する配線（図示せず）とが形成されている。また、他のパッシベーション膜１８が電極１４の表面の少なくとも一部を避けて形成されている。パッシベーション膜１８は、電極１４の表面を覆って形成した後、その一部をエッチングして電極１４の一部を露出させてもよい。エッチングにはドライエッチング及びウェットエッチングのいずれを適用してもよい。パッシベーション膜１８のエッチングのときに、電極１４の表面がエッチングされてもよい。
【００１０】
本実施の形態では、半導体基板１０に、その第１の面２０から凹部２２（図１（Ｃ）参照）を形成する。第１の面２０は、電極１４が形成された側（集積回路１２が形成された側）の面である。凹部２２は、集積回路１２の素子及び配線を避けて形成する。図１（Ｂ）に示すように、電極１４に貫通穴２４を形成してもよい。貫通穴２４の形成には、エッチング（ドライエッチング又はウェットエッチング）を適用してもよい。エッチングは、リソグラフィ工程によってパターニングされたレジスト（図示せず）を形成した後に行ってもよい。電極１４の下にパッシベーション膜１６が形成されている場合、これにも貫通穴２６（図１（Ｃ）参照）を形成する。電極１４のエッチングがパッシベーション膜１６で止まる場合、貫通穴２６の形成には、電極１４のエッチングに使用したエッチャントを別のエッチャントに換えてもよい。その場合、再び、リソグラフィ工程によってパターニングされたレジスト（図示せず）を形成してもよい。
【００１１】
図１（Ｃ）に示すように、貫通穴２４（及び貫通穴２６）と連通するように、半導体基板１０に凹部２２を形成する。貫通穴２４（及び貫通穴２６）と凹部２２を合わせて、凹部ということもできる。凹部２２の形成にも、エッチング（ドライエッチング又はウェットエッチング）を適用することができる。エッチングは、リソグラフィ工程によってパターニングされたレジスト（図示せず）を形成した後に行ってもよい。あるいは、凹部２２の形成に、レーザ（例えばＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ等）を使用してもよい。レーザは、貫通穴２４，２６の形成に適用してもよい。一種類のエッチャント又はレーザによって、凹部２２及び貫通穴２４，２６の形成を連続して行ってもよい。凹部２２の形成には、サンドブラスト加工を適用してもよい。
【００１２】
図１（Ｄ）に示すように、凹部２２の内側に絶縁層２８を形成してもよい。絶縁層２８は、酸化膜であってもよい。例えば、半導体基板１０がＳｉから形成されている場合、絶縁層２８はＳｉＯ2であってもよいしＳｉＮであってもよい。絶縁層２８は、凹部２２の底面に形成する。絶縁層２８は、凹部２２の内壁面に形成する。ただし、絶縁層２８は、凹部２２を埋め込まないように形成する。すなわち、絶縁層２８によって凹部を形成する。絶縁層２８は、パッシベーション膜１６の貫通穴２６の内壁面に形成してもよい。絶縁層２８は、パッシベーション膜１８上に形成してもよい。
【００１３】
絶縁層２８は、電極１４の貫通穴２４の内壁面に形成してもよい。絶縁層２８は、電極１４の一部（例えばその上面）を避けて形成する。電極１４の表面全体を覆って絶縁層２８を形成し、その一部をエッチング（ドライエッチング又はウェットエッチング）して、電極１４の一部を露出させてもよい。エッチングは、リソグラフィ工程によってパターニングされたレジスト（図示せず）を形成した後に行ってもよい。
【００１４】
次に、凹部２２（例えば絶縁層２８の内側）に導電部３０（図２（Ｂ）参照）を設ける。導電部３０は、Ｃｕ又はＷなどで形成してもよい。図２（Ａ）に示すように、導電部３０の外層部３２を形成した後に、その中心部３４を形成してもよい。中心部３４は、Ｃｕ，Ｗ，ドープドポリシリコン（例えば低温ポリシリコン）のいずれかで形成することができる。外層部３２は、少なくともバリア層を含んでもよい。バリア層は、中心部３４又は次に説明するシード層の材料が、半導体基板１０（例えばＳｉ）に拡散することを防止するものである。バリア層は、中心部３４とは異なる材料（例えばＴｉＷ、ＴｉＮ）で形成してもよい。中心部３４を電解メッキで形成する場合、外層部３２は、シード層を含んでもよい。シード層は、バリア層を形成した後に形成する。シード層は、中心部３４と同じ材料（例えばＣｕ）で形成する。なお、導電部３０（少なくともその中心部３４）は、無電解メッキやインクジェット方式によって形成してもよい。
【００１５】
図２（Ｂ）に示すように、外層部３２をパッシベーション膜１８上にも形成した場合、図２（Ｃ）に示すように、外層部３２のパッシベーション膜１８（及び絶縁層２８）上の部分をエッチングする。外層部３２を形成した後、中心部３４を形成することで、導電部３０を設けることができる。導電部３０の一部は、半導体基板１０の凹部２２内に位置する。凹部２２の内壁面と導電部３０との間には絶縁層２８が介在するので、両者の電気的な接続が遮断される。導電部３０は、電極１４と電気的に接続されている。例えば、電極１４の絶縁層２８からの露出部に導電部３０が接触していてもよい。導電部３０の一部は、パッシベーション膜１８上に位置していてもよい。導電部３０は、電極１４の領域内にのみ設けてもよい。導電部３０は、少なくとも凹部２２の上方で突出していてもよい。例えば、導電部３０は、パッシベーション膜１８（及び絶縁層２８）より突出していてもよい。
【００１６】
なお、変形例として、外層部３２をパッシベーション膜１８上に残した状態で、中心部３４を形成してもよい。その場合、中心部３４と連続した層がパッシベーション膜１８の上方にも形成されるので、その層はエッチングする。
【００１７】
図２（Ｄ）に示すように、導電部３０上に、ろう材３６を設けてもよい。詳しくは、導電部３０のうち、第１の面２０から突出する部分の先端面に、ろう材３６を設ける。ろう材３６は、例えばハンダで形成し、軟ろう及び硬ろうのいずれで形成してもよい。ろう材３６は、導電部３０以外の領域をレジストで覆って形成してもよい。
【００１８】
こうして、半導体基板１０の第１の面２０から突出する第１の突出部４１を形成することができる。第１の突出部４１は、導電部３０の一部である。図２（Ｄ）に示す例では、第１の突出部４１は、上述のろう材３６をさらに含む。第１の突出部４１は、周囲のパッシベーション膜１６，１８（及び絶縁層２８）からも突出している。第１の突出部４１は、電極１４の上方に配置されていてもよい。
【００１９】
本実施の形態では、半導体基板１０の薄型化工程（図３（Ａ）参照）前に、第１の面２０（例えばパッシベーション膜１６，１８及び絶縁層２８上）に第１の樹脂層５０を形成する。第１の樹脂層５０は、後述のアンダーフィルに使用される樹脂９０（図８参照）と同一材料（例えばエポキシ系樹脂）で構成されていてもよい。第１の樹脂層５０は、必要量のフィラーを含有していてもよい。第１の樹脂層５０は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。第１の樹脂層５０は、単一層で形成してもよいし、複数層で形成してもよい。第１の樹脂層５０は、応力緩和機能を有していてもよい。第１の樹脂層５０は、遮光性を有していてもよい。第１の樹脂層５０は、スピンコータを使用して形成してもよいし、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ポッティング、印刷方式又はインクジェット方式などを適用して形成してもよい。図２（Ｄ）に示すように、第１の樹脂層５０は、第１の突出部４１を避けて形成してもよい。その場合、第１の樹脂層５０は、インクジェット方式又はマスク処理を行うことによって、第１の突出部４１を避けた領域のみに無駄なく形成してもよい。あるいは、第１の突出部４１を含む領域に樹脂を設けた後、エッチング等によって第１の突出部４１を露出させて、第１の樹脂層５０を形成してもよい。変形例として、第１の樹脂層５０は、第１の突出部４１を覆うように形成してもよい。すなわち、第１の突出部４１が第１の樹脂層５０で覆われた状態で、薄型化工程を行ってもよい。その場合には、第１の突出部４１は、複数の半導体基板１０をスタックする工程時又はその前に、第１の樹脂層５０から露出させる。
【００２０】
第１の樹脂層５０は、半導体基板１０の第１の面２０の全面（ほぼ全面を含む）に形成してもよい。ただし、第１の樹脂層５０は、上述のように第１の突出部４１を避けて形成してもよい。また、第１の樹脂層５０は、半導体基板１０のうち、製品として使用されない不要部分（例えば半導体ウエハの端部）の少なくとも一部を避けて形成してもよい。
【００２１】
あるいは、第１の樹脂層５０は、第１の面２０のうち、集積回路１２（例えば能動素子）の形成された領域（のみ）を覆うように形成してもよい。集積回路１２に対応して複数の電極１４が配置されている場合、複数の電極１４で囲まれたそれぞれの領域（のみ）を覆うように形成してもよい。こうすることで、集積回路１２を外部環境から保護することができ、半導体装置の信頼性向上を図ることができる。
【００２２】
後工程において半導体基板１０（例えば半導体ウエハ）が切断される場合、第１の樹脂層５０を、その切断領域Ｌ（例えばダイシングライン）の少なくとも一部（全部又は一部）を避けて形成してもよい（図４（Ａ）参照）。こうすることで、半導体基板１０が切断しやすくなり、チッピングやクラックの発生を防止することができる。また、第１の樹脂層５０における切断面への露出がなければ（又は露出が少なければ）、第１の樹脂層５０が第１の面２０から剥離するのを防止できるので好ましい。なお、切断領域Ｌのうち、製品として使用されない不要部分（例えば半導体ウエハの端部）を通る領域は、第１の樹脂層５０で覆われていても構わない（図４（Ａ）参照）。なお、図４（Ａ）に示すように、第１の樹脂層５０を複数領域に分割して形成すれば、樹脂の硬化収縮に基づく応力を分散することができるので好ましい。
【００２３】
第１の樹脂層５０を、第１の突出部４１と同じ高さ（ほぼ同じ高さを含む）に形成してもよい。すなわち、第１の樹脂層５０と第１の突出部４１との間に段差をなくして、第１の面２０側を平坦にしてもよい。あるいは、第１の樹脂層５０を、第１の突出部４１よりも低くなるように形成してもよい。すなわち、第１の樹脂層５０と第１の突出部４１との間の段差を小さくしてもよい。なお、第１の樹脂層５０は、その表面が平坦になるように（例えば一定の厚みに）形成してもよい。あるいは、第１の樹脂層５０は、第１の突出部４１から離れるに従って薄くなるように形成しても構わない。
【００２４】
図３（Ａ）に示すように、半導体基板１０を、その第２の面（第１の面２０とは反対側の面）３８からの一部を除去して薄くする。例えば、機械的方法及び化学的方法の少なくとも１つの方法によって削ってもよい。半導体基板１０は、砥石などで表面を研削・研磨してもよいし、エッチング加工を施してもよい。半導体基板１０の除去工程は、複数回に分割して行ってもよい。例えば、１回目の除去工程で凹部２２に形成された絶縁層２８が露出する手前まで研削・研磨し、２回目以降の除去工程で、絶縁層２８が露出させてもよい。
【００２５】
図３（Ａ）に示すように、導電部３０（詳しくはその凹部２２内の部分）が絶縁層２８に覆われた状態で突出するように、半導体基板１０の第２の面３８をエッチングしてもよい。エッチングは、半導体基板（例えばＳｉ）１０に対するエッチング量が絶縁層（例えばＳｉＯ2）２８に対するエッチング量よりも多くなる性質のエッチャントによって行ってもよい。エッチャントは、ＳＦ6又はＣＦ4又はＣｌ2ガスであってもよい。エッチングは、ドライエッチング装置を使用して行ってもよい。あるいは、エッチャントは、フッ酸及び硝酸の混合液あるいはフッ酸、硝酸及び酢酸の混合液であってもよい。
【００２６】
図３（Ａ）に示すように、上述の薄型化工程を、半導体基板１０の第１の面２０側に補強部材５２を設けた状態で行ってもよい。薄型化工程が複数の除去工程を含む場合には、そのうちの少なくとも１回の除去工程（例えば研削・研磨工程）を、補強部材５２を設けた状態で行ってもよい。本実施の形態では、半導体基板１０の第１の面２０側が平坦になっているので、補強部材５２で半導体基板１０を水平に保持でき、薄型化工程（例えば研削・研磨工程）を安定して行うことができる。また、第１の樹脂層５０と第１の突出部４１との間の段差がない（又は段差が小さい）ので、補強部材５２の一部（例えば接着材料（接着テープ又は液状の接着剤））が、第１の突出部４１の周辺に付着して残るのを防止することができる。
【００２７】
図３（Ａ）に示すように、補強部材５２は、屈曲しやすいフレキシブル基板（例えばテープ）であってもよいし、屈曲しにくいリジッド基板（例えばプラスチックプレート、ガラスプレート）であってもよい。補強部材５２は、接着性を有してもよい。接着材料は、接着テープ（例えばＵＶテープ）であってもよいし、液状の接着剤（例えばＵＶ接着剤）であってもよい。フレキシブル基板又はリジッド基板の表面に、液状の接着剤が設けられていてもよい。なお、補強部材５２がフレキシブル基板である場合には、外周端部にリングが設けられることが多い。
【００２８】
こうして、第１の面２０から突出する第１の突出部４１と、第２の面３８から突出する第２の突出部４２と、を有する貫通電極４０を形成することができる。第２の突出部４２は、後述する工程によって、その先端面が露出する。貫通電極４０は、第１及び第２の面２０，３８を貫通する。第１の突出部４１の横幅は、第２の突出部４２の横幅よりも大きくてもよい。
【００２９】
図３（Ｂ）に示すように、半導体基板１０の第２の面３８に第２の樹脂層５４を形成する。第２の樹脂層５４は、補強部材５２を設けた状態で形成してもよい。第２の樹脂層５４は、第１の樹脂層５０と同一（又は類似）の物性（例えば線膨張係数など）を有してもよく、第１の樹脂層５０と同一材料で構成されていてもよい。第２の樹脂層５４は、熱硬化性樹脂であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよい。第２の樹脂層５４は、単一層で形成してもよいし、複数層で形成してもよいし、応力緩和機能を有していてもよい。第２の樹脂層５４は、遮光性を有していてもよい。第２の樹脂層５４の形成方法は、第１の樹脂層５０の形成方法で説明した内容を適用することができる。第２の樹脂層５４は、最終的には、第２の突出部４２を避けて形成する。その詳細も、第１の樹脂層５０の形成方法で説明した通りである。
【００３０】
第２の樹脂層５４は、第２の突出部４２を避けて、半導体基板１０の第２の面３８の全面（ほぼ全面を含む）に形成してもよい。また、第２の樹脂層５４は、半導体基板１０のうち、製品として使用されない不要部分（例えば半導体ウエハの端部）の少なくとも一部を避けて形成してもよい。
【００３１】
第２の樹脂層５４は、第２の面３８のうち、集積回路１２の形成された領域とオーバーラップする領域（のみ）を覆うように形成してもよい。第２の樹脂層５４は、半導体基板１０の切断領域Ｌ（例えばダイシングライン）の少なくとも一部（全部又は一部）を避けて形成してもよい。こうすることで、半導体基板１０が切断しやすくなり、チッピングやクラックの発生を防止することができる。また、第２の樹脂層５４における切断面への露出がなければ（又は露出が少なければ）、第２の樹脂層５４が第２の面３８から剥離するのを防止できるので好ましい。また、第２の樹脂層５４を複数領域に分割して形成してもよい。それらの詳細は、第１の樹脂層５０の内容を適用することができる。
【００３２】
図３（Ｂ）に示すように、第２の樹脂層５４を、第２の突出部４２よりも低くなるように形成してもよい。すなわち、第２の突出部４２が第２の樹脂層５４から突出するように、第２の樹脂層５４を形成してもよい。こうすることで、複数の半導体基板１０をスタックするときに、スタックされた上下の半導体基板１０の貫通電極４０同士を確実に接合することができ、電気的接続信頼性が向上する（図８参照）。変形例として、第２の樹脂層５４を、第２の突出部４２と同じ高さ（ほぼ同じ高さを含む）に形成してもよいし、第２の突出部４２よりも高くなるよう形成してもよい。なお、第２の樹脂層５４は、その表面が平坦になるように（例えば一定の厚みに）形成してもよい。あるいは、第２の樹脂層５４は、第２の突出部４２から離れるに従って薄くなるように形成してもよい。
【００３３】
エッチングによって第２の樹脂層５４を形成するのであれば、第２の突出部４２の先端面を覆うように第２の樹脂層５４を一旦形成し、その後これをエッチングしてもよい。その場合、エッチングを行う前に第２の樹脂層５４を研削又は研磨してもよい。第２の樹脂層５４の研削又は研磨と連続して、あるいはこれとは別に、貫通電極４０を研削又は研磨してもよい。貫通電極４０が絶縁層２８に覆われた状態（図３（Ａ）参照）で第２の樹脂層５４を形成し、絶縁層２８を研削又は研磨して、貫通電極４０を露出させてもよい。
【００３４】
貫通電極４０（詳しくは第２の突出部４２）の新生面を露出させてもよい。例えば、新生面（構成材料のみからなる面、すなわち酸化膜や堆積した有機物が除去された面）が露出するまで、第２の突出部４２を研削又は研磨してもよい。研削には砥石を使用してもよい。例えば、＃１００〜＃４０００程度の粒度の砥石を使用することができるが、＃１０００〜＃４０００程度の粒度の砥石を使用すれば、絶縁層２８の破損を防止することができる。研磨には、研磨布を使用してもよい。研磨布は、スエードタイプ又は発砲ウレタンタイプのものであっても、不織布であってもよい。研磨には、Ｎａ，ＮＨ４などのアルカリ陽イオン溶液中に研磨粒子としてコロイダルシリカを分散させたスラリーを使用してもよい。研磨粒子は、０．０３μｍ〜１０μｍ程度の粒径を有し、１０ｗｔ％程度の比率で分散してもよい。スラリーは、キレート剤、アンモニア、過酸化水素水等の添加剤を含んでもよい。研磨圧力は、５ｇ／ｃｍ２〜１ｋｇ／ｃｍ２程度であってもよい。
【００３５】
絶縁層２８を形成した場合、貫通電極４０よりも先に絶縁層２８を研磨又は研削する。絶縁層２８の研磨又は研削と、貫通電極４０の研磨又は研削を連続的に行ってもよい。絶縁層２８の少なくとも凹部２２の底面に形成された部分を除去する。そして、貫通電極４０を露出させ、さらにその新生面を露出させてもよい。貫通電極４０の新生面を露出させ、貫通電極４０の先端部の外周面が絶縁層２８に覆われていてもよい。貫通電極４０の中心部３４の新生面を露出させないように外層部３２（例えばバリア層）の新生面を露出させてもよいし、外層部３２及び中心部３４の新生面を露出させてもよい。貫通電極４０の新生面を露出させれば、電気的に接続するときの特性に優れた貫通電極を形成することができる。なお、貫通電極４０は、新生面が酸化する前（例えば、新生面が露出した直後又はその後できるだけ早く（例えば２４時間以内））に、電気的に接続してもよい。
【００３６】
以上の工程により、例えば、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する半導体装置（半導体ウエハ７０（図４（Ａ）参照））が得られる。この場合、半導体基板１０には、複数の集積回路１２が形成され、それぞれの集積回路１２に対応して貫通電極４０が形成されている。第１及び第２の樹脂層５０，５４は、両方とも切断領域Ｌの少なくとも一部を避けて形成されていてもよい。あるいは、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する半導体装置（半導体チップ８０（図４（Ｂ）及び図７参照））が得られる。この場合、半導体基板１０には、１つの集積回路１２が形成されている。なお、半導体ウエハ７０及び半導体チップ８０の詳しい構造は、上述した製造方法から導くことができる内容である。
【００３７】
図４（Ｂ）に示すように、半導体ウエハ７０は、切断（例えばダイシング）してもよい。半導体ウエハ７０の切断領域Ｌに沿って切断する。切断には、カッタ（例えばダイサ）６０又はレーザ（例えばＣＯ2レーザ、ＹＡＧレーザ等）を使用してもよい。半導体基板１０の第１の面２０側から切断してもよい。その場合、第２の面３８側に補強部材５６を設けてもよい。こうして、半導体ウエハ７０から、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する複数の半導体チップ８０が得られる（図７参照）。
【００３８】
半導体装置の製造方法は、複数の半導体基板１０をスタックすることを含んでもよい。例えば、図５に示すように、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する複数の半導体ウエハ７０をスタックしてもよい。あるいは、図６に示すように、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する複数の半導体チップ８０をスタックしてもよい。または、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する半導体チップ８０と、貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する複数の半導体ウエハ７０をスタックしてもよい。
【００３９】
スタックされた複数の半導体基板１０のうち、上下の半導体基板１０を、貫通電極４０を通して電気的に接続する。詳しくは、上下の貫通電極４０同士（詳しくは一方の半導体基板の第１の突出部４１及び他方の半導体基板の第２の突出部４２）を電気的に接続してもよい。電気的接続には、ハンダ接合又は金属接合を適用してもよいし、異方性導電材料（異方性導電膜又は異方性導電ペースト等）を使用してもよいし、絶縁性接着剤の収縮力を利用した圧接を適用してもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
【００４０】
図８は、本発明の実施の形態に係る半導体装置（スタック型半導体装置）を示す図である。スタック型半導体装置は、上述した貫通電極４０、第１及び第２の樹脂層５０，５４を有する複数の半導体チップ８０を含む。複数の半導体チップ８０はスタックされている。上下の貫通電極４０同士あるいは貫通電極４０と電極１４は、ろう材３６によって接合されていてもよい。ろう材３６は、一方の半導体チップ８０の第１の突出部４１に設けられ、他方の半導体チップ８０の第２の突出部４２に載るようになっている。半導体チップ８０には、その両方の面（第１及び第２の面２０，３８）に樹脂層（第１又は第２の樹脂層５０，５４）が形成されている。したがって、いずれか一方の樹脂層（例えば第２の樹脂層５４）が他方の樹脂層（例えば第１の樹脂層５０）による応力を相殺するように硬化収縮（又は膨張）するので、半導体チップ８０に加えられる応力が緩和され、その反りや割れを防止することができる。また、ろう材３６が第２の突出部４２の周辺領域に流れ出しても（又は分離して転がっても）、第２の樹脂層５４が形成されているため、半導体チップ８０の第２の面３８（半導体部分）には接触しないようになっている。したがって、ろう材３６によるショート又は電気的不良が防止される。
【００４１】
スタックされた上下の半導体チップ８０の間に、樹脂９０（例えばエポキシ系の樹脂）を充填してもよい。樹脂９０は、アンダーフィル材であり、上下の半導体基板１０の接合状態を維持及び補強することができる。樹脂９０は、上下の半導体チップ８０の間に充填するとともに、複数の半導体チップ８０の側面を覆うように設けてもよい。樹脂９０は、第１及び第２の樹脂層５０，５４の少なくとも一方（好ましくは両方）と同一材料で構成されていてもよい。こうすることで、異種材料による界面剥離の発生を防止することができる。樹脂９０は、ディスペンサ、ニードル等によって、上下の半導体チップ８０の間に注入してもよい。
【００４２】
スタックされた複数の半導体チップ８０のうち１つ（例えば第２の面３８の方向に最も外側の半導体チップ８０）は、第２の突出部４２が第２の樹脂層５８によって覆われていてもよい。第２の突出部４２は、絶縁層２８で覆われていてもよい。本実施の形態によれば、最上段の半導体チップ８０の反りや割れを、特に効果的に防止することができる。
【００４３】
スタックされた複数の半導体チップ８０は、配線基板１００に実装されてもよい。スタックされた複数の半導体チップ８０のうち、最も外側の半導体チップ８０は、配線基板（例えばインターポーザ）１００に実装してもよい。その実装にはフェースダウンボンディングを適用してもよい。その場合、第１の面２０の方向に最も外側（例えば最も下側）の貫通電極４０を有する半導体チップ８０が、配線基板１００に実装される。例えば、貫通電極４０の第１の突出部４１又は電極１４を配線パターン１０２に電気的に接続（例えば接合）してもよい。半導体チップ８０と配線基板１００の間にも、樹脂９０を充填してもよい。
【００４４】
あるいは、図示しない例として、スタックされた複数の半導体チップ８０を、配線基板１００にフェースアップボンディングしてもよい。その場合、貫通電極４０の第２の面３８からの第２の突出部４２を配線パターン１０２に電気的に接続（例えば接合）してもよい。配線基板１００には、配線パターン１０２に電気的に接続された外部端子（例えばハンダボール）１０４が設けられている。あるいは、半導体チップ８０に応力緩和層を形成し、その上に電極１４から配線パターンを形成し、その上に外部端子を形成してもよい。その他の内容は、上述した製造方法から導くことができる。
【００４５】
図９には、複数の半導体チップがスタックされてなる半導体装置１が実装された回路基板１０００が示されている。複数の半導体チップは、上述した貫通電極４０によって電気的に接続されている。上述した半導体装置を有する電子機器として、図１０にはノート型パーソナルコンピュータ２０００が示され、図１１には携帯電話３０００が示されている。
【００４６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図２】  図２（Ａ）〜図２（Ｄ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図３】  図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図４】  図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図５】  図５は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図６】  図６は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図７】  図７は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。
【図８】  図８は、本発明の実施の形態に係る半導体装置を説明する図である。
【図９】  図９は、本発明の実施の形態に係る回路基板を示す図である。
【図１０】  図１０は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【図１１】  図１１は、本発明の実施の形態に係る電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０  半導体基板、  １２  集積回路、  ２０  第１の面、
３８  第２の面、  ４０  貫通電極、  ４１  第１の突出部、
４２  第２の突出部、  ５０  第１の樹脂層、  ５２  補強部材、
５４  第２の樹脂層、  ５８  第２の樹脂層、  ９０  樹脂、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003646720.tif 000008
【図８】
0003646720.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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