(57)【要約】【課題】  後工程での熱処理により空洞内が膨張し、保護層が破裂するといった不具合の発生を抑止する。【解決手段】  本発明の半導体装置は、半導体基板１上に形成されたパッド電極３にコンタクトするように基板裏面から開口６が形成され、この開口６を介して前記パッド電極３に再配線層１０が形成されて成るものにおいて、前記開口６を完全に埋め込まない程度に再配線層１０が形成され、前記開口６を含まない前記基板裏面上に保護層１１が形成されていることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたパッド電極にコンタクトするように基板裏面から開口が形成され、この開口を介して前記パッド電極に配線層が形成されて成る半導体装置において、前記開口を完全に埋め込まない程度に配線層が形成され、前記開口を含まない前記基板裏面上に保護層が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記保護層に形成された開口部を介して露出した前記配線層上に導電電極が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
半導体基板上に形成されたパッド電極にコンタクトするように基板裏面からエッチングして開口を形成し、この開口を介して前記パッド電極に接続された配線層を形成する半導体装置の製造方法において、前記開口を完全に埋め込まない程度に配線層を形成する工程と、前記開口を含まない前記基板裏面上に保護層を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記保護層に開口部を形成して露出させた配線層上に導電電極を形成する工程を具備することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板上に形成されたパッド電極にコンタクトするように基板裏面からエッチングして開口を形成し、この開口を介して前記パッド電極に接続された配線を形成する半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、三次元実装技術として、また新たなパッケージ技術として、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）が注目されている。ＣＳＰとは、半導体チップの外形寸法と略同サイズの外形寸法を有する小型パッケージをいう。
【０００３】
従来より、ＣＳＰの一種として、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型の半導体装置が知られている。このＢＧＡ型の半導体装置は、半田等の金属部材からなるボール状の導電端子をパッケージの一主面上に格子状に複数配列し、パッケージの他の面上に搭載される半導体チップと電気的に接続したものである。
【０００４】
そして、このＢＧＡ型の半導体装置を電子機器に組み込む際には、各導電端子をプリント基板上の配線パターンに圧着することで、半導体チップとプリント基板上に搭載される外部回路とを電気的に接続している。
【０００５】
このようなＢＧＡ型の半導体装置は、側部に突出したリードピンを有するＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の他のＣＳＰ型の半導体装置に比べて、多数の導電端子を設けることが出来、しかも小型化できるという長所を有する。このＢＧＡ型の半導体装置は、例えば携帯電話機に搭載されるデジタルカメラのイメージセンサチップとしての用途がある。この一例として、半導体チップの一主面上もしくは両主面上に、例えばガラスから成る支持体が接着されるものがある。尚、関連する技術文献として、以下の特許文献１が挙げられる。
【０００６】
次に、半導体チップに１枚の支持体が接着された場合のＢＧＡ型の半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。
【０００７】
図５乃至図７は、イメージセンサチップに適用可能な従来例に係るＢＧＡ型の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【０００８】
最初に図５に示すように半導体基板３０上の表面に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等から成る絶縁層３１を介してアルミニウムを主成分とする金属層から成るパッド電極３２を形成する。そして、パッド電極３２を含む半導体基板３０上にエポキシ樹脂層から成る接着剤３３を介して、例えばガラスから成る支持体３４を接着する。
【０００９】
次に、図６に示すようにパッド電極３２に対応する半導体基板３０の裏面に開口部を有したレジスト層３５を形成し、これをマスクにして例えばＳＦ６とＯ２をエッチングガスとしたプラズマエッチングを半導体基板３０に対して行い、更に絶縁層３１をエッチングして半導体基板３０の裏面からパッド電極３２に到達するビアホール３６を形成する。
【００１０】
そして、図７に示すように、ビアホール３６内を含む半導体基板３０の裏面に少なくともパッド電極３２の表面が露出された絶縁層（図示せず）を介してバリア層３７を形成する。さらに、バリア層３７上に、メッキ用のシード層３８を形成し、そのシード層３８上でメッキ処理を行って、例えば銅（Ｃｕ）から成る再配線層３９を形成する。さらに、再配線層３９上に保護層４０を形成し、保護層の所定位置に開口を設けて再配線層３９とコンタクトするボール状端子４１を形成する。
【００１１】
その後、図示しないが、半導体基板及びそれに積層された上記各層を切断して、個々の半導体チップに分離する。こうして、パッド電極３２とボール状端子４１とが電気的に接続されたＢＧＡ型の半導体装置が形成される。
【特許文献１】特許公表２００２−５１２４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、図７に示すように再配線層３９がビアホール３６を完全に埋め込まないように形成し、その上方を保護層４０で覆うことになり、この再配線層３９と保護層４０によりビアホール３６部分に空洞４２ができている。
【００１３】
そのため、後工程での熱処理により空洞内が膨張して、保護層４０が破裂するといった不具合があった。
【００１４】
そこで、上記不具合が発生しない半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の半導体装置は、半導体基板上に形成されたパッド電極にコンタクトするように基板裏面から開口が形成され、この開口を介して前記パッド電極に配線層が形成されて成るものにおいて、前記開口を完全に埋め込まない程度に配線層が形成され、前記開口を含まない前記基板裏面上に保護層が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
また、前記保護層に形成された開口部を介して露出させた配線層上に導電電極が形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
そして、その製造方法は、前記開口を完全に埋め込まない程度に配線層を形成する工程と、前記開口を含まない前記基板裏面上に保護層を形成する工程とを具備することを特徴とする。
【００１８】
また、前記保護層に開口部を形成して露出させた配線層上に導電電極を形成する工程を具備することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、開口を覆わないように保護層を形成することにより、保護層の破裂を防止できる。また、開口上が保護層で覆われていないので、開口内に形成した配線層が露出するので放熱性が良くなり、特にパワー系の半導体チップに適用することで更に有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明による半導体装置の製造方法を、図１乃至図４を参照しながら説明する。
【００２１】
最初に、図１に示すようにシリコンウエハから成る半導体基板１上の表面に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜等から成る絶縁層２を介してアルミニウムを主成分とする金属層から成るパッド電極３を形成する。そして、パッド電極３を含む半導体基板１上にエポキシ樹脂層から成る接着剤４を介して、例えばガラス基板から成る支持体５を接着する。尚、本実施形態のシリコンウエハは個々のシリコンチップに分割された後は、例えばＣＣＤ（Ｃａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ・チップとなる。そのため、外部からの光をシリコンチップの表面のＣＣＤデバイスで受光する必要があり、支持体５はガラス基板のような透明基板、もしくは半透明基板を用いる必要がある。また、前記支持体５は、シリコンチップが受光や発光するものでない場合には、不透明基板であっても良い。また、支持体５は、ガラス基板等の板材に限らず、テープ状のものであっても構わない。また、パッド電極３はアルミニウム以外の金属、例えば銅（Ｃｕ）や銅合金等でも良い。
【００２２】
次に、図２に示すようにパッド電極３に対応する半導体基板１の裏面に開口部を有したレジスト層（図示せず）を形成し、これをマスクにして少なくともＳＦ６とＯ２をエッチングガスとしてプラズマエッチングを半導体基板１に対して行い、更に絶縁層２をエッチングして半導体基板１の裏面からパッド電極３に到達する開口６を形成する。
【００２３】
続いて、図３に示すように開口６内を含む半導体基板１の裏面にシリコン酸化膜等から成る絶縁層７を形成し、パッド電極３上の絶縁層７を除去した後に、全面にバリア層８を形成する。このバリア層８は、例えばチタンナイトライド（ＴｉＮ）層であることが好ましい。もしくはバリア層８は、ＴｉＷ，Ｔａ，ＴａＮ等の高融点金属及びその化合物であればチタンナイトライド層以外の金属から成るものであってもよい。
【００２４】
さらに、前記バリア層８上にメッキ用のシード層９（例えば、Ｃｕ層）を形成し、そのシード層９上でメッキ処理を行って、例えば銅（Ｃｕ）から成る再配線層１０を形成する。
【００２５】
また、図４に示すように再配線層１０上に保護層１１を形成し、保護層１１の所定位置に開口部１２を設け、その再配線層１０が露出した部分に例えば、Ｎｉ層１３、Ａｕ層１４を形成した後に、前記Ｎｉ層１３、Ａｕ層１４を介して再配線層１０とコンタクトする導電端子としてのボール状端子１５をスクリーン印刷法を用いて形成する。
【００２６】
その後、図示しないが、半導体基板及びそれに積層された上記各層を切断して、個々の半導体チップに分離する。こうして、パッド電極３とボール状端子１５とが電気的に接続されたＢＧＡ型の半導体装置が形成される。
【００２７】
尚、本実施形態では、再配線層１０はメッキ処理により形成されるものとしたが、本発明はこれに制限されるものではなく、例えばメッキ用のシード層９を形成しないで、メッキ処理以外の方法により再配線層１０が形成されるものであってもよい。例えば、アルミニウムやその合金から成る層をスパッタ形成するものでもよい。
【００２８】
また、本実施形態はボール状端子１５が形成された半導体装置に適用されるものとして説明しているが、本発明これに制限されるものではなく、例えば半導体基板を貫通するビアホールが形成されるものであれば、ボール状端子が形成されない半導体装置にも適用できるもので、例えばＬＧＡ（Ｌａｎｄ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型の半導体装置にも適用される。
【００２９】
ここで、前述したように再配線層１０が開口６を完全に埋め込まないように形成し、その上方を保護層１１で覆わないように形成しているため、従来のように再配線層１０と保護層１１により空洞４２ができないので、後工程での熱処理により空洞内が膨張し、保護層１１が破裂するといった不具合の発生が抑止できる。
【００３０】
このように本発明では、開口６を覆わないように保護層１１を形成することにより、保護層１１の破裂を防止できる。また、開口６上が保護層で覆われていないので、開口内に形成した再配線層が露出するので放熱性が良くなり、特にパワー系の半導体チップに適用することで更に有効である。
【００３１】
また、本発明の半導体装置では、開口６部分の再配線層１０が露出しているため、例えば支持体５側に凸型の電極部が設けられた構造のものであれば、この凸部に前記開口６部分の再配線層１０側である凹部を嵌め合わせるように構成することで、当該半導体装置が積層された積層構造の半導体装置を構成することができる。尚、支持体５は省略しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図５】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    半導体基板
２    絶縁層
３    パッド電極
４    接着剤
５    支持体
６    開口
７    絶縁層
８    バリア層
９    シード層
１０  再配線層
１１  保護層
１２  開口部
１３  Ｎｉ層
１４  Ａｕ層
１５  ボール状端子
【図１】
2005277173.tif 000003
【図２】
2005277173.tif 000004
【図３】
2005277173.tif 000005
【図４】
2005277173.tif 000006
【図５】
2005277173.tif 000007
【図６】
2005277173.tif 000008
【図７】
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