(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上面に設けられ、前記半導体基板に設けられた集積回路と接続された接続電極と、
少なくとも前記集積回路の一部を形成する配線層と、
前記半導体基板、前記接続電極及び前記配線層を貫通する貫通電極と、
前記半導体基板と前記貫通電極との間に設けられた絶縁部と、
を具備し、
前記貫通電極は一体として形成され、前記半導体基板、前記接続電極及び前記配線層の上面から装置外部に突出し、前記接続電極を貫通する領域において前記接続電極と接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記半導体基板には、前記半導体基板を貫通する第１貫通孔と、前記第１貫通孔の内側において前記絶縁部を上下方向に貫通する第２貫通孔が設けられ、
前記絶縁部は、前記第１貫通孔の内側に設けられ、
前記貫通電極は、前記第２貫通孔の内側に設けら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】
前記絶縁部は、前記第１貫通孔を埋めて設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１貫通孔は前記半導体基板の上面から下面に向かってテーパ状に形成され、
前記第２貫通孔は前記半導体基板の下面から上面に向かってテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記貫通電極は、前記半導体基板の下面から上面に向かってテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁部は、前記第１貫通孔の内面に膜状に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記貫通電極の上面に設けられた第１接合バンプ、または前記貫通電極の下面に設けられた第２接合バンプのうち、少なくとも１つを具備することを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項８】
接続電極が設けられた半導体基板の上面に、支持体基材及び支持体接着剤からなる第１支持体を、該支持体接着剤を下面にして貼り付ける工程と、
前記半導体基板を貫通する第１貫通孔を形成する工程と、
前記第１貫通孔の内側に絶縁部を形成する工程と、
前記第１貫通孔の内側において前記絶縁部及び前記接続電極を上下方向に貫通し、さらに前記支持体接着剤を貫通する第２貫通孔を形成する工程と、
前記第２貫通孔の内側における、前記半導体基板、前記接続電極、及び前記支持体接着剤に対応する領域に、貫通電極を一体として形成する工程と、
を具備し、
前記第１支持体は、前記支持体基材と前記支持体接着剤との間にストッパー層が設けられ、
前記第２貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の下面から前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を貫通し、前記ストッパー層に至る前記第２貫通孔を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２貫通孔の内側における、前記支持体接着剤に対応する領域に、第１接合バンプを形成する工程を具備することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板の下面に第２支持体を貼り付ける工程と、
前記支持体接着剤及び前記支持体基材を除去した後、前記貫通電極の下面に第２接合バンプを形成する工程と、
を具備し、
前記第２貫通孔を形成する工程は、前記第１貫通孔の内側に、前記第２支持体、前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を貫通する前記第２貫通孔を形成することを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記貫通電極を形成する工程は、前記第２支持体をマスクとして前記貫通電極を形成し、
前記第２接合バンプを形成する工程は、前記第２支持体をマスクとして前記第２接合バンプを形成することを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板及びその上面に設けられた配線層を貫通する第１貫通孔を形成する工程と、
前記配線層が設けられた前記半導体基板の上面に、支持体基材及び支持体接着剤からなる第１支持体を、該支持体接着剤を下面にして貼り付ける工程と、
前記配線層が貫通された領域に、接続電極を形成する工程と、
前記第１貫通孔の内側に絶縁部を形成する工程と、
前記絶縁部及び前記接続電極を貫通し、さらに前記支持体接着剤を貫通する第２貫通孔を形成する工程と、
前記第２貫通孔の内側における、前記半導体基板、前記接続電極、及び前記支持体接着剤に対応する領域に、貫通電極を一体として形成する工程と、
を具備し、
前記第１貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の上面から下面に向かって前記半導体基板を除去し、
前記第２貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の下面から上面に向かって前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１から７のうちいずれか１項に記載の半導体装置が複数積層され、
前記複数の半導体装置のうち上下の半導体装置が、前記貫通電極により接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１４】
前記複数の半導体装置における前記貫通電極は、接合バンプを介して接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関し、特に半導体基板を貫通する貫通電極を備えた半導体装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型化・高機能化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置の実装密度を高めるための開発が行われている。高密度実装技術の一つとして、複数の半導体チップを積み重ねたスタック構造の半導体装置が数多く開発されている。
【０００３】
特許文献１及び特許文献２には、半導体チップに貫通孔を設け、その貫通孔の内側に半導体チップと絶縁部材で隔てられた貫通電極を設けた半導体装置が示されている。これらの半導体装置は、半導体チップの接続電極に設けられた半田ボールにより、他の半導体装置または中継基板と電気的に接続することができる。
【特許文献１】特開２００２−５０７３８号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２に記載の半導体装置では、半導体チップの上面と下面の配線を接続する貫通電極を形成する工程と、半導体チップを他の半導体装置又は中継基板と接続するための半田ボールを形成する工程とを、別々に行っていた。このため、製造工程が複雑化し、コストが高くなるという課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、貫通電極を備えた半導体装置において、製造工程を単純化した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】
【０００６】
本発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上面に設けられ、前記半導体基板に設けられた集積回路と接続された接続電極と、前記半導体基板及び前記接続電極を貫通する貫通電極と、前記半導体基板と前記貫通電極との間に設けられた絶縁部と、を具備し、前記貫通電極は一体として形成され、前記半導体基板及び前記接続電極の上面から外部に突出し、前記接続電極を貫通する領域において前記接続電極と接続されていることを特徴とする半導体装置である。本発明によれば、貫通電極が接続電極と接続され、さらに半導体基板及び接続電極の上面から突出しているため、貫通電極により他の半導体装置または中継基板と容易に接続を行うことができる。また、貫通電極は一体として形成されているため、半導体装置の製造工程を単純化し、コストを低減することができる。
【０００７】
上記構成において、前記半導体基板には、前記半導体基板を貫通する第１貫通孔と、前記第１貫通孔の内側において前記絶縁部を上下方向に貫通する第２貫通孔が設けられ、前記絶縁部は、前記第１貫通孔の内側に設けられ、前記貫通電極は、前記第２貫通孔の内側に設けられている構成とすることができる。
【０００８】
上記構成において、前記絶縁部は、前記第１貫通孔を埋めて設けられている構成とすることができる。この構成によれば、第１貫通孔の内側において、半導体基板と貫通電極とを効果的に絶縁することができる。
【０００９】
上記構成において、前記第１貫通孔は前記半導体基板の上面から下面に向かってテーパ状に形成され、前記第２貫通孔は前記半導体基板の下面から上面に向かってテーパ状に形成されている構成とすることができる。この構成によれば、第１貫通孔の内側において、半導体基板と貫通電極とをさらに効果的に絶縁することができる。
【００１０】
上記構成において、前記貫通電極は、前記半導体基板の下面から上面に向かってテーパ状に形成されている構成とすることができる。
【００１１】
上記構成において、前記絶縁部は、前記第１貫通孔の内面に膜状に設けられている構成とすることができる。この構成によれば、絶縁部を薄い膜状に形成することができる。
【００１２】
上記構成において、前記貫通電極の上面に設けられた第１接合バンプ、または前記貫通電極の下面に設けられた第２接合バンプのうち、少なくとも１つを具備する構成とすることができる。この構成によれば、第１接合バンプまたは第２接合バンプにより、貫通電極を他の半導体装置または中継基板とさらに容易に接続することができる。
【００１３】
本発明は、接続電極が設けられた半導体基板の上面に、支持体基材及び支持体接着剤からなる第１支持体を、支持体接着剤を下面にして貼り付ける工程と、前記半導体基板を貫通する第１貫通孔を形成する工程と、前記第１貫通孔の内側に絶縁部を形成する工程と、前記第１貫通孔の内側において前記絶縁部及び前記接続電極を上下方向に貫通し、さらに前記支持体接着剤を貫通する第２貫通孔を形成する工程と、
前記第２貫通孔の内側における、前記半導体基板、前記接続電極、及び前記支持体接着剤に対応する領域に、貫通電極を一体として形成する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法である。本発明によれば、半導体基板及び接続電極の上面から突出し、接続電極と接続された貫通電極を１つの工程で製造することができるため、製造工程を単純化し、コストを削減することができる。
【００１４】
上記構成において、前記第１支持体は、前記支持体基材と前記支持体接着剤との間にストッパー層が設けられ、前記第２貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の下面から前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を貫通し、前記ストッパー層に至る前記第２貫通孔を形成する構成とすることができる。この構成によれば、第２貫通孔を形成する工程において、ストッパー層がエッチングを抑制する役割を果たすため、支持体基材がオーバーエッチングされることを抑制することができる。
【００１５】
上記構成において、前記第２貫通孔の内側における、前記支持体接着剤に対応する領域に、第１接合バンプを形成する工程を具備する構成とすることができる。この構成によれば、新たにマスクを形成することなく、貫通電極の上面に第１接合バンプを形成することができるため、製造コストを削減することができる。
【００１６】
上記構成において、前記半導体基板の下面に第２支持体を貼り付ける工程と、前記支持体接着剤及び前記支持体基材を除去した後、前記貫通電極の下面に第２接合バンプを形成する工程と、を具備し、前記第２貫通孔を形成する工程は、前記第１貫通孔の内側に、前記第２支持体、前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を貫通する前記第２貫通孔を形成する構成とすることができる。この構成によれば、貫通電極の下面に第２接合バンプを形成することができる。
【００１７】
上記構成において、前記貫通電極を形成する工程は、前記第２支持体をマスクとして前記貫通電極を形成し、前記第２接合バンプを形成する工程は、前記第２支持体をマスクとして前記第２接合バンプを形成する構成とすることができる。この構成によれば、第２支持体をマスクとして貫通電極及び第２接合バンプを形成するため、製造工程を単純化し、製造コストを削減することができる。
【００１８】
上記構成において、前記第１貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の上面から下面に向かって前記半導体基板を除去し、前記第２貫通孔を形成する工程は、前記半導体基板の下面から上面に向かって前記絶縁部、前記接続電極、及び前記支持体接着剤を除去する構成とすることができる。この構成によれば、第２貫通孔を形成する際に、絶縁部の側面が誤って削られることを抑制できるため、第１貫通孔の内側において、半導体基板が貫通電極と導通することを抑制することができる。
【００１９】
上記構成において、請求項１から７のうちいずれか１項に記載の半導体装置が複数積層され、前記複数の半導体装置のうち上下の半導体装置が、前記貫通電極により接続されている構成とすることができる。この構成によれば、貫通電極により上下の半導体装置を接続することができるため、半導体装置を容易に積層することができる。
【００２０】
上記構成において、前記複数の半導体装置における前記貫通電極は、接合バンプを介して接続されている構成とすることができる。この構成によれば、接合バンプにより貫通電極同士をさらに確実に接続することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、半導体基板及び接続電極の上面から突出した貫通電極により、他の半導体装置または中継基板と接続を行うことができる。また、貫通電極は一体として形成されているため、半導体装置の製造工程を単純化し、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用い本発明に係る実施例について説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１（ａ）〜図１（ｅ）を用い、実施例１に係る半導体装置の製造方法について説明する。図１（ａ）〜図１（ｅ）は実施例１に係る半導体装置において、貫通電極付近を拡大した断面図である。図１(ａ)を参照に、例えばシリコンからなる半導体基板１４の上面に、例えば銅またはアルミからなる配線１３と、例えば酸化シリコンからなる絶縁層１５により形成される配線層１６が設けられている。配線層１６のうち、後の工程で貫通電極２０（不図示、図１（ｅ）参照）が形成される領域は接続電極１２となっている。接続電極１２は、後述する貫通電極２０（図２参照）と直接接続を行うための電極である。配線層１６は半導体基板１４に形成された集積回路（例えば、トランジスタやメモリを有する回路）の一部であり、接続電極１２は集積回路と電気的に接続されている。
【００２４】
図１（ａ）を参照に、例えばポリエステルからなる支持体基材４０に、例えばアクリル系接着剤からなる支持体接着剤４２が塗布された第１支持体４３を、支持体接着剤４２が設けられた面を下にして、半導体基板１４の上面に貼り付ける。第１支持体４３は、後の工程において貫通孔を形成する際に、半導体基板１４及び配線層１６を支持するためのものであり、同様の機能を持つものであれば他の部材を用いてもよい。また、後述する工程において貫通電極を半導体基板１４の上面から突出して形成するために、支持体接着剤４２は所定の厚み(例えば、２０μｍ)を有するものを用いる。
【００２５】
図１（ｂ）を参照に、半導体基板１４に第１貫通孔３２を形成する。第１貫通孔３２は少なくとも半導体基板１４を貫通するよう形成する。第１貫通孔３２の断面形状（半導体基板１４の上面と平行な方向の断面形状）は任意であるが、後述する工程において、第１貫通孔３２の内部に貫通電極を形成することができる大きさ（例えば、直径４０μｍの円形）となるよう形成する。図示されるように第１貫通孔３２は配線層１６と接触する領域まで形成してもよいし、配線層１６を貫通するように形成してもよい。第１貫通孔３２は、例えば半導体基板１４の下面から、例えばレーザー照射またはドライエッチングにより半導体基板１４を除去することで形成する。また、半導体基板１４の下面を研削し、所定の厚さまで薄くしてから第１貫通孔３２を形成してもよい。実施例１では、半導体基板１４及び配線層１６を合わせた厚さは５０μｍである。
【００２６】
図１（ｃ）を参照に、第１貫通孔３２の内側及び半導体基板１４の下面に絶縁部３０を形成する。絶縁部３０は、後述する工程で形成される貫通電極２０（不図示、図１（ｅ）参照）と半導体基板１４とを電気的に絶縁するためのもので、例えば樹脂、酸化膜、窒化膜などの部材を用いる。絶縁部３０は、少なくとも第１貫通孔３２の内面全体に形成する。絶縁部３０は、例えば化学気相成長法（ＣＶＤ法）により、第１貫通孔３２の内壁に膜状に薄く形成してもよい(図１（ｃ）参照)。また、例えば液状の絶縁部材を塗布（例えば、スピンコート）することにより形成してもよい。また、第１貫通孔３２全体を埋めるように形成してもよい。
【００２７】
図１（ｄ）を参照に、第１貫通孔３２の内側に、絶縁部３０及び接続電極１２を上下方向に貫通し、さらに支持体接着剤４２を貫通する第２貫通孔３４を形成する。図１（ｃ）のように絶縁部３０を膜状に形成した場合は、第１貫通孔３２の上面に形成された絶縁部３０をエッチングし、第１貫通孔３２の内側における絶縁部３０が形成されていない空洞部分と、図１（ｄ）において新たに形成された空洞部分を合わせて第２貫通孔３４とする。第２貫通孔３４は、半導体基板１４の下面から、少なくとも半導体基板１４、接続電極１２、及び支持体接着剤４２を貫通し、支持体基材４０に到達するように形成する。第２貫通孔３４の断面形状は任意であるが、第１貫通孔３２より小さくなるように形成する。また、図示されるように第２貫通孔３４は支持体基板４０と接触する領域まで形成されることが望ましいが、多少は支持体基板４０を侵食しても構わない。第２貫通孔３４は、半導体基板１４の下面から、例えばレーザー照射またはドライエッチングを行い、絶縁部３０、接続電極１２、及び支持体接着剤４２を除去することにより形成する。
【００２８】
図１（ｅ）を参照に、第２貫通孔３４の内側に貫通電極２０を形成し、接続電極１２と電気的に接続する。貫通電極２０は、第２貫通孔３４の内側において、少なくとも半導体基板１４、接続電極１２、及び支持体接着剤４２に対応する領域に一体として形成する。図示されるように、貫通電極２０と接続電極１２とは、貫通電極２０が接続電極１２を貫通する部分において電気的に接続される。貫通電極２０には、例えば銅などの導電性の高い部材を用いることが望ましい。貫通電極２０は、例えば第２貫通孔３４の下面から銅ペースト２２を埋め込むことにより形成する。また、貫通電極２０は例えばめっき法により形成することもできる。
【００２９】
貫通電極２０を形成した後、図２を参照に、支持体基材４０及び支持体接着剤４２を除去する。これにより、貫通電極２０の上面は半導体基板１４及び接続電極１２の上面から外部に突出し、バンプ２１となる。以上の工程により、実施例１に係る半導体装置１００が完成する。
【００３０】
図２は実施例１に係る半導体装置１００の断面図である。半導体基板１４の上面には接続電極１２が設けられ、集積回路の一部である配線層１６と電気的に接続されている。半導体基板１４には、半導体基板１４及び接続電極１２を貫通する貫通電極２０が設けられている。貫通電極２０は一体として形成されており、半導体基板１４の下面から半導体基板１４及び接続電極１２を上下方向に貫通し、半導体基板１４及び接続電極１２の上面から外部に突出している。また、貫通電極２０は、接続電極１２を貫通する領域１９において接続電極１２と接触し、電気的に接続されている。半導体基板１４と貫通電極２０との間、及び半導体基板１４の下面には、例えば絶縁性の樹脂からなる絶縁部３０が設けられている。
【００３１】
図２を参照に、半導体装置１００の構成についてさらに詳しく説明する。実施例１に係る半導体装置１００には、半導体基板１４を貫通する第１貫通孔３２が設けられている。第１貫通孔３２の内側には絶縁部３０が設けられるとともに、絶縁部３０を上下方向に貫通する第２貫通孔３４が設けられている。絶縁部３０は、図示するように膜状に設けられていてもよいが、後述するように第１貫通孔３２を埋めて設けられていてもよい。貫通電極２０は、第２貫通孔３４の内側に設けられている。
【００３２】
実施例１に係る半導体装置１００では、貫通電極２０の上面が半導体基板１４及び接続電極１２の上面から外部に突出し、バンプ２１が形成されている。これにより、半導体装置１００と他の半導体装置とを、バンプ２１を介して電気的に接続することができる。貫通電極２０は半導体装置１００の上面から突出しているため、他の半導体装置または中継基板上の電極に対し容易に接触を行うことができる。また、接触面に凹凸がある場合であっても、例えばバンプ２１がつぶれることにより、接続面における高さのばらつきを吸収することができるため、半導体装置１００を他の半導体装置または中継基板と安定して接続することができる。
【００３３】
貫通電極２０は、他の半導体装置又は中継基板上の電極と電気的に接続できるように、少なくとも半導体装置１００の上面から外部に突出していれば、他の構成であってもよい。例えば、半導体基板１４及び配線層１６(接続電極１２)の上面が絶縁性樹脂で覆われており、貫通電極２０はその絶縁性樹脂の上面から突出している構成としてもよい。
【００３４】
また実施例１では、貫通電極２０を形成するための第２貫通孔３４の形成時に、絶縁部３０及び接続電極１２のみならず支持体接着剤４２までエッチングを行う。これにより、貫通電極２０の形成と同時に第２貫通孔３４のうち支持体接着剤４２に対応する領域にバンプ２１が形成される。さらに、貫通電極２０が接続電極１２を貫通する領域において、貫通電極２０と接続電極１２とが電気的に接合される。このように、貫通電極２０とバンプ２１の形成及び貫通電極２０と接続電極１２の接続を１つの工程で行うため、製造工程を単純化することができる。また、支持体基材４０及び支持体接着剤４２を利用する方法は、バンプ２１を形成するためのマスクを形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３５】
実施例１では、配線１３が接続電極１２を兼ねる例について説明したが、接続電極１２の構成はこれに限定されるものではない。例えば後述する実施例５のように、接続電極１２は配線１３とは別に形成してもよい。
【実施例２】
【００３６】
実施例２は、貫通電極の上面に、例えば半田からなる接合バンプを設けた例である。図３は実施例２に係る半導体装置の製造方法を示した図であり、実施例１における図１（ｅ）に対応する。図３以前の製造工程は実施例１と共通であるため、説明を省略する。図３を参照に、第２貫通孔３４の上方における支持体接着剤４２に対応する領域に、例えば半田ペーストからなる接合ペースト２６を埋め込む。接合ペースト２６が固化し、第１接合バンプ２４が形成されたら、続いて第２貫通孔３４に銅ペースト２２を埋め込む。その後、支持体基材４０及び支持体接着剤４２を除去することにより、実施例２に係る半導体装置１０２が完成する。
【００３７】
図４は実施例２に係る半導体装置１０２の構成を示した断面図である。貫通電極２０の上面に、第１接合バンプ２４が設けられている。第１接合バンプ２４の平面形状の大きさは、貫通電極２０の平面形状の大きさと同じか、またはそれより小さいことが望ましい。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００３８】
実施例２に係る半導体装置１０２によれば、貫通電極２０の上面に第１接合バンプ２４が設けられている。第１接合バンプ２４は貫通電極２０の融点よりも低い温度で溶融し、他の半導体装置または中継基板における電極と機械的及び電気的に接続を行うことができる。これにより、貫通電極２０のみで接続を行う場合に比べて、接続面での安定性を向上させることができる。
【００３９】
また実施例２では、貫通電極２０を形成するための第２貫通孔３４を利用して第１接合バンプ２４を形成している。このため、第１接合バンプ２４を形成するためのマスクを別途形成する必要がなく、製造工程を単純化し、コストを削減することができる。
【００４０】
第１接合バンプ２４には、例えば錫銀系や錫銀銅系の半田を用いる。また、実施例２では第２貫通孔３４に接合ペースト２６を埋め込むことにより第１接合バンプ２４を形成したが、第１接合バンプ２４はめっき法により形成してもよい。
【実施例３】
【００４１】
実施例３は、実施例１に係る半導体装置１００の製造工程においてストッパー層付きの支持体を用いた例である。図５（ａ）〜図５（ｅ）は実施例３に係る半導体装置の製造方法を示した図であり、実施例１における図１（ａ）〜図１（ｅ）に対応する。実施例１と共通の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図５（ａ）を参照に、支持体基材４０と支持体接着剤４２との間にストッパー層４４が設けられた第１支持体４３ａを、支持体接着剤４２を下面にして半導体基板１４の上面に貼り付ける。ストッパー層４４は、後述する第２貫通孔３４を形成する工程において、エッチングをストップするための層である。ストッパー層４４には、レーザー照射またはドライエッチングによりエッチングされにくい部材（例えば、銅からなる金属層）を用いる。
【００４３】
図５（ｂ）を参照に、第１貫通孔３２を形成する。次に図５（ｃ）を参照に、第１貫通孔３２の内側に絶縁部３０を形成する。以上の工程は実施例１と共通である。
【００４４】
図５（ｄ）を参照に、第１貫通孔３２の内側に、絶縁部３０、接続電極１２、及び支持体接着剤４２を貫通し、ストッパー層４４に至る第２貫通孔３４を設ける。第２貫通孔３４は実施例１の場合と同じく、レーザー照射又はドライエッチングにより形成する。ストッパー層４４はエッチングされにくい物質で構成されているため、エッチングはストッパー層４４で止められる。これにより、第２貫通孔３４はストッパー層４４を貫通せず、半導体基板１４の下面からストッパー層４４の下面まで形成される。
【００４５】
図５（ｅ）を参照に、実施例１の場合と同じく、第２貫通孔３４に銅ペースト２２を流し込むことにより、貫通電極２０を形成する。その後、支持体基材４０、支持体接着剤４２、及びストッパー層４４からなる第１支持体４３ａを除去することにより、実施例３に係る半導体装置が完成する。実施例３に係る半導体装置の構成は実施例１に係る半導体装置１００（図２）と同じである。
【００４６】
実施例３では、支持体基材４０と支持体接着剤４２の間にストッパー層４４が設けられた第１支持体４３ａを使用している。これにより、第２貫通孔３４を形成するためのエッチングを、ストッパー層４４においてストップすることができる。これにより、エッチングを行う際に支持体基材４０が侵食されることを抑制することができ、第２貫通孔３４の形成を安定して行うことができる。また、貫通電極２０におけるバンプ２１の高さを、所定の高さに揃えることができる。
【実施例４】
【００４７】
実施例４は貫通電極２０の下面に接合バンプを設けた例である。図６（ａ）から図６（ｆ）は実施例４に係る半導体装置１０４の製造方法を示した図である。実施例１から実施例３と共通の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４８】
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例３における図５（ａ）及び図５（ｂ）と共通である。これにより、半導体基板１４の上面にストッパー層４４を含む第１支持体４３ａが貼り付けられ、半導体基板に第１貫通孔３２が形成される。
【００４９】
図６（ｃ）を参照に、第１貫通孔３２の内側及び半導体基板１４の下面に絶縁部３０を形成する。その後、半導体基板１４の下面に、絶縁部３０を介して、例えばポリイミドテープからなる第２支持体３６を貼り付ける。第２支持体３６は、後述する第２接合バンプ形成工程において、第１支持体４３ａに代わって半導体基板１４を支持するためのものである。第２支持体３６には、接合バンプを形成する際の温度（例えば２３０℃）に耐えることができる部材を用いる。
【００５０】
図６（ｄ）を参照に、第２支持体３６、絶縁部３０、接続電極１２、及び支持体接着剤４２を貫通する第２貫通孔３４を形成する。図示するように、支持体接着剤４２における第２貫通孔３４の大きさと、第２支持体３６における第２貫通孔３４の大きさが異なるように第２貫通孔３４を形成してもよい。
【００５１】
図６（ｅ）を参照に、第２支持体３６をマスクにして、銅ペースト２２を第２貫通孔３４に埋め込み、貫通電極２０を形成する。第２支持体３６が存在するため、半導体基板１４の下面において銅ペースト２２と絶縁部３０が接触することが抑制される。
【００５２】
図６（ｆ）を参照に、支持体基材４０、支持体接着剤４２、及びストッパー層４４からなる第１支持体４３ａを除去する。これらの部材は接合バンプ形成時の温度（例えば、２３０℃）に耐えられないためである。このとき、第２支持体３６が半導体基板１４を支持するため、半導体基板１４の割れを抑制することができる。その後、第２支持体３６をマスクにして、貫通電極２０の下面に第２接合バンプ２８を形成する。第２接合バンプ２８は、例えば半導体基板１４の下面に接合ペースト２６を印刷し、２３０℃で５分間リフローを行うことにより形成することができる。その後、第２支持体３６を剥がし、第２支持体３６の下面に付着した銅ペースト２２及び接合ペースト２６を同時に除去する。これにより、実施例４に係る半導体装置１０４が完成する。
【００５３】
図７は実施例４に係る半導体装置１０４の構成を示した断面図である。貫通電極２０の下面に、第２接合バンプ２８が設けられている。第２接合バンプ２８の平面形状の大きさは、貫通電極２０の平面形状の大きさより小さい。その他の構成は実施例１（図２）と同じであり、説明を省略する。
【００５４】
実施例４に係る半導体装置１０４によれば、貫通電極２０の下面に第２接合バンプ２８が設けられている。これにより、第２接合バンプ２８を用いて、半導体装置１０４を他の半導体装置または中継基板に容易に接続することができる。
【００５５】
また、実施例４では第２支持体３６をマスクにして銅ペースト２２の埋め込み及び貫通電極２０の形成を行っている。銅ペースト２２が半導体基板１４の下面に設けられた絶縁部３０に付着しないように貫通電極２０を形成する他の方法としては、フォトマスクを用いる方法があるが、第２支持体３６をマスクとして用いる方法はそれよりも安価であるため、コストを低減することができる。
【００５６】
さらに、実施例４では第２支持体３６をマスクにして第２接合バンプ２８の形成を行っている。これにより、第２接合バンプ２８を形成するためのマスクを別途形成する必要がなく、製造工程を単純化し、コストを低減することができる。
【実施例５】
【００５７】
実施例５は貫通孔の形成工程を工夫した例である。図８（ａ）〜図８（ｅ）は実施例５に係る半導体装置１０５の製造工程を示した図である。実施例１から実施例４と共通の構成については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図８（ａ）を参照に、半導体基板１４の上面に配線層１６が設けられている。半導体基板１４の上面から下面に向かって、配線層１６及び半導体基板１４を貫通する第１貫通孔３２ａを形成する。第１貫通孔３２ａは、半導体基板１４の下面に近づくに従って小さくなるテーパ状に形成する。第１貫通孔３２ａの形成は、例えばレーザー照射やドライエッチングにより行うことができる。
【００５９】
図８（ｂ）を参照に、支持体基材４０及び支持体接着剤４２からなる第１支持体４３を、半導体基板１４の上面に貼り付ける。その後、図８（ａ）において配線層１６が切断された領域に、例えば半田からなる薄い接合層２９（接続電極１２）を形成する。これにより、切断された配線１３が再び接続され、接続電極１２が形成される。
【００６０】
図８（ｃ）を参照に、第１貫通孔３２ａの内側及び半導体基板１４の下面に、絶縁部３０を形成する。絶縁部３０は、実施例１から実施例４とは異なり、第１貫通孔３２ａの内部を埋めるように形成する。絶縁部３０には、例えば有機系の絶縁性樹脂を用いる。
【００６１】
図８（ｄ）を参照に、半導体基板１４の下面から上面に向かって絶縁部３０、接合層２９（接続電極１２）、及び支持体接着剤４２を除去することにより、第２貫通孔３４ａを形成する。第２貫通孔３４ａは、半導体基板１４の下面から上面に向かって小さくなるテーパ状に形成する。第２貫通孔３４ａは、半導体基板１４の下面から、レーザー照射またはドライエッチングにより形成する。すなわち、第１貫通孔３２ａと第２貫通孔３４ａはそれぞれ反対方向から形成する。
【００６２】
図８（ｅ）を参照に、第２貫通孔３４ａに銅ペースト２２を埋め込み、貫通電極２０ａを形成する。その後、支持体基材４０及び支持体接着剤４２からなる第１支持体４３を除去する。以上の工程により、実施例５に係る半導体装置１０５が完成する。
【００６３】
図９は実施例５に係る半導体装置１０５の構成を示した断面図である。第１貫通孔３２ａは半導体基板１４の上面から下面に向かってテーパ状に形成されており、第２貫通孔３４ａは半導体基板１４の下面から上面に向かってテーパ状に形成されている。第２貫通孔３４ａには貫通電極２０ａが設けられ、接合層２９を介して接続電極１２と接続されている。貫通電極２０ａは、第２貫通孔３４ａと同じく下面から上面に向かってテーパ状に形成されている。また、絶縁部３０は第１貫通孔３２ａを埋めて設けられている。その他の構成は実施例１と同じであり、説明を省略する。
【００６４】
図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、実施例５に対する比較例に係る半導体装置の製造工程の一部を示したもので、図９（ａ）〜図９（ｄ）に対応する。図１０（ａ）を参照に、比較例に係る半導体装置では、半導体基板１４の下面からエッチングを行い、第１貫通孔３２ｂを形成する。次に図１０（ｂ）を参照に、第１支持体４３を貼付け、接合層２９及び絶縁部３０を形成する。その後、図１０（ｃ）を参照に、半導体基板１４の下面から再びエッチングを行い、第２貫通孔３４ｂを形成する。
【００６５】
図１０（ｃ）を参照に、比較例では第１貫通孔３２ｂと第２貫通孔３４ｂを形成するためのエッチングを、共に下方向から行っている。一般的に、レーザー照射またはドライエッチングにより貫通孔を形成する場合、貫通孔はエッチングを開始する面から遠ざかるに従って細くなるテーパ状に形成される傾向がある。図１０（ｃ）では、第１貫通孔３２ｂ及び第２貫通孔３４ｂは、共に下から上に向かって細くなるテーパ状に形成されやすい。そのため、第１貫通孔３２ｂの側面に設けられた絶縁部３０が、第２貫通孔３４ｂを形成する際のエッチングにより削られ、半導体基板１４が露出してしまう場合がある。例えば、図１０（ｃ）は第２貫通孔３４ｂを形成する際のレーザー照射の軸が、右方向にずれることにより絶縁部３０がオーバーエッチングされ、半導体基板１４が領域１７において外部に露出した状態である。このような現象は、特に第１貫通孔３２ｂと第２貫通孔３４ｂの径の大きさが近い場合に生じやすい。半導体基板１４が第１貫通孔３２の側面に設けられた絶縁部３０から外部に露出すると、その後の貫通電極２０を形成する工程において銅ペースト２２を埋め込む際に、銅ペースト２２と半導体基板１４が接触し、貫通電極２０と半導体基板１４とが導通してしまう。
【００６６】
実施例５に係る半導体装置１０５の製造工程では、第１貫通孔３２ａを上面から下面に向かって形成し、第２貫通孔３４ｂを下面から上面に向かって形成している。その結果、第１貫通孔３２ａは上から下に向かって細くなるテーパ状に形成され、第２貫通孔３４ａは下から上に向かって細くなるテーパ状に形成される。これにより、第２貫通孔３４ａを形成する際に、第１貫通孔３２ａの側面に設けられた絶縁部３０がエッチングにより削られることを抑制することができる。このように、第２貫通孔３４ａを形成する際のエッチングを、第１貫通孔３２ａを形成する際のエッチングと反対方向から行うことにより、貫通電極２０と半導体基板１４とを効果的に絶縁することができる。
【００６７】
また、半導体基板１４の下面からエッチングを行う際は、赤外線透視や下面からの位置合わせのための特殊な装置が必要であるが、第１貫通孔３２ａを形成する際のエッチングは半導体基板１４の上面から行うため、このような装置を用いることなく容易に位置合わせを行うことができる。また、第２貫通孔３４ａを形成するためのエッチングの位置合わせも、第１貫通孔３２ａを基準に容易に行うことができる。さらに、第２貫通孔３４ａを形成後、絶縁部３０が破壊されているか否かの検査も容易に行うことができる。
【実施例６】
【００６８】
実施例６は実施例１に係る半導体装置１００を、中継基板上に積層した例である。図１１は実施例６に係る半導体装置１０６の構成を示した断面図である。例えばシリコン系樹脂からなる中継基板５０上に、半導体装置１００が、配線層１６の設けられた面を下にして積層されている。上下の半導体装置１００同士は、半導体装置１００に設けられた複数の貫通電極２０により電気的に接続されている。中継基板５０の下面には、パッド電極と半田ボールからなる外部接続端子５６が設けられている。
【００６９】
図１２は図１１における貫通電極部分を拡大した断面図である。中継基板５０及び外部接続端子５６の縮尺は図１１と同じに示してある。貫通電極２０ａにおけるバンプ２１ａは、中継基板５０の上面に設けられた電極５２と接続されている。半導体装置１００ａと中継基板５０との間の空間にはアンダーフィル剤５４ａが充填されている。アンダーフィル剤５４ａは、半導体装置１００ａを中継基板５０上に安定して固定するためのものであり、例えば有機系の絶縁性樹脂を用いる。
【００７０】
半導体装置１００ａの上には、半導体装置１００ｂが配線層１６ｂの設けられた面を下にして実装されている。貫通電極２０ｂにおけるバンプ２１ｂは、半導体装置１００ａの貫通電極２０ａと接続されている。半導体装置１００ｂと半導体装置１００ａの間には、アンダーフィル剤５４ｂが充填されている。以上のように、中継基板５０の上面に、複数の半導体装置１００ａ及び１００ｂが、配線層１６が設けられた面を下にして積層されている。
【００７１】
実施例６に係る半導体装置１０６によれば、貫通電極２０におけるバンプ２１を、他の貫通電極２０におけるバンプ形成面の反対側と接続することで、上下の半導体装置を貫通電極２０を介して接続することができる。また、複数の半導体装置１００を中継基板５０上に積層して実装することができる。これにより、半導体装置の実装密度を高めることができる。また、バンプ２１は半導体装置１００の外部に突出しているため、実装面が平坦でない場合であっても、バンプ２１が実装面の凹凸を吸収することにより半導体装置１００を安定して実装することができる。
【００７２】
実施例６では、実施例１に係る半導体装置１００を中継基板５０上に積層したが、実施例２〜実施例５に係る半導体装置１０２〜１０５を積層してもよい。また、これらの半導体装置を組み合わせて積層してもよい。
【００７３】
図１３は実施例４に係る半導体装置１０４を、中継基板５０上に複数積層した例である。貫通電極２０に第２接合バンプ２８が設けられている他は、図１２と同じ構成である。貫通電極２０におけるバンプ２１は、他の貫通電極に設けられた第２接合バンプ２８と接続される。第２接合バンプ２８を介して貫通電極２０同士を接続することで、接続の安定性を向上させることができる。
【００７４】
図１４は実施例５に係る半導体装置１０５を、中継基板５０上に複数積層した例である。第１貫通孔３２が上から下に向かって小さくなるテーパ状に形成され、第２貫通孔３４が下から上に向かって小さくなるテーパ状に形成されている他は、図１２と同じ構成である。これによれば、第２貫通孔３４を第１貫通孔３２の対側からエッチングすることにより形成するため、第１貫通孔３２の内部において、貫通電極２０と半導体基板１４の導通が生じにくく、半導体装置の歩止まりを向上させることができる。
【００７５】
図１２から図１４において、中継基板５０上に積層された半導体装置の数は２つであったが、３つ以上の半導体装置を積層してもよい。また、半導体装置１００〜１０５を実装するための実装部として中継基板５０を例に説明したが、実装部は半導体装置１００〜１０５を実装する機能を持つものであれば、他の部材であってもよい。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｅ）は実施例１に係る半導体装置の製造方法を示した図である。
【図２】図２は実施例１に係る半導体装置の構成を示した断面図である。
【図３】図３は実施例２に係る半導体装置の製造方法を示した図である。
【図４】図４は実施例２に係る半導体装置の構成を示した断面図である。
【図５】図５（ａ）〜図５（ｅ）は実施例３に係る半導体装置の製造方法を示した図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｆ）は実施例４に係る半導体装置の製造方法を示した図である。
【図７】図７は実施例４に係る半導体装置の構成を示した断面図である。
【図８】図８（ａ）〜図８（ｅ）は実施例５に係る半導体装置の製造方法を示した図である
【図９】図９は実施例５に係る半導体装置の構成を示した断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は実施例５の比較例に係る半導体装置の製造方法を示した図である。
【図１１】図１１は実施例６に係る半導体装置の構成を示した断面図である。
【図１２】図１２は図１１の一部を拡大した断面図である。
【図１３】図１３は実施例６に係る他の半導体装置の構成を示した断面図（その１）である。
【図１４】図１４は実施例６に係る他の半導体装置の構成を示した断面図（その２）である。
【符号の説明】
【００７８】
１０          半導体チップ
１２          接続電極
１３          配線
１４          半導体基板
１５          絶縁層
１６          配線層
２０          貫通電極
２１          バンプ
２２          銅ペースト
２４          第１接合バンプ
２６          接合ペースト
２８          第２接合バンプ
２９          接合層
３０          絶縁部
３２          第１貫通孔
３４          第２貫通孔
３６          第２支持体
４０          支持体基材
４２          支持体接着剤
４３          第１支持体
４４          ストッパー層
５０          中継基板
５２          電極
５４          アンダーフィル剤
５６          外部接続端子
１００        半導体装置
【図１】
0005302522.tif 000002
【図２】
0005302522.tif 000003
【図３】
0005302522.tif 000004
【図４】
0005302522.tif 000005
【図５】
0005302522.tif 000006
【図６】
0005302522.tif 000007
【図７】
0005302522.tif 000008
【図８】
0005302522.tif 000009
【図９】
0005302522.tif 000010
【図１０】
0005302522.tif 000011
【図１１】
0005302522.tif 000012
【図１２】
0005302522.tif 000013
【図１３】
0005302522.tif 000014
【図１４】
0005302522.tif 000015