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Timestamp: 2018-04-20 07:16:16
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JP5671606B2 - A method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents
JP5671606B2
JP5671606B2 JP2013503609A JP2013503609A JP5671606B2 JP 5671606 B2 JP5671606 B2 JP 5671606B2 JP 2013503609 A JP2013503609 A JP 2013503609A JP 2013503609 A JP2013503609 A JP 2013503609A JP 5671606 B2 JP5671606 B2 JP 5671606B2
JP2013503609A
JPWO2012121344A1 (en )
大場　隆之
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体チップを含む半導体基板上に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, particularly, a semiconductor substrate including a semiconductor chip, by stacking semiconductor chips which is sectioned, and connecting the semiconductor chips of the different layers the signal to be capable of transmitting, is then laminated method of manufacturing a semiconductor device using a dicing the semiconductor chip portion.
近年、半導体応用製品はデジタルカメラや携帯電話などの各種モバイル機器用途等として小型化、薄型化、軽量化が急激に進んでいる。 In recent years, semiconductor application products are smaller, thinner, lighter is progressing rapidly as various mobile equipment applications and the like, such as digital cameras and mobile phones. それに伴い、半導体応用製品に搭載される半導体装置にも小型化、高密度化が要求されており、その要求に応えるべく、例えばウェハ状態の半導体チップに他の半導体チップを直接積層する所謂チップオンウェハ（以降、ＣＯＷという）技術が提案されている。 Along with this, miniaturization in the semiconductor device mounted on the semiconductor applied products have been required higher density, so-called chip-on to be stacked to meet the request, for example, other semiconductor chips on a semiconductor chip in a wafer state directly wafer (hereinafter, COW that) techniques have been proposed.
特開２０１０−２７８２７９号公報 JP 2010-278279 JP
しかしながら、従来のＣＯＷ技術では、アスペクト比が大きい接続孔（ＴＳＶ）を埋設しておきバンプや金属突起を形成して半導体チップ同士を接合したり、半導体チップのデバイス面（半導体集積回路が形成されている面）同士を合わせてから薄型化し接続孔（ＴＳＶ）で接合したりする方法が用いられていた。 However, in the conventional COW techniques, or bonding the semiconductor chips to form a buried to keep bumps or metal projection a large aspect ratio contact hole (TSV), the device surface of the semiconductor chip (semiconductor integrated circuit is formed how or joined by thin connecting hole (TSV) from the combined and are surface) to each other it has been used.
そのため、前者の場合には、半導体チップ同士を接合する際に、双方の半導体チップから露出するビアホールにバンプや金属突起を形成する工程が必要となるため、生産性が低く半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。 Therefore, in the former case, when bonding the semiconductor chips, for forming a via hole on the bumps and metal protrusions exposed from both semiconductor chips are required, the cost of manufacturing productivity of the semiconductor device low there is a problem that rises. 又、後者の場合には、デバイス面を対向させるように半導体チップ同士を接合するため、予め設計された配線デザインが必要となり、接続配線の柔軟性が低く、単純に同様の工程を繰り返すだけでは３個以上の半導体チップを積層することはできない。 Further, in the latter case, for joining the semiconductor chips so as to face the device surface, pre-designed wiring design is required, the flexibility of the connecting wires is low, only repeats simply same process three or more semiconductor chips can not be stacked. すなわち、３個以上の半導体チップを積層するためには特別な工程が必要となるため、生産性が低く半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。 That is, since the special process is required for laminating three or more semiconductor chips, the manufacturing cost of the productivity of the semiconductor device low is disadvantageously increased.
又、前者及び後者の何れの場合にも、深いビアホールを形成する場合には、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなり、又、必要な材料が増えるため、半導体装置の製造コストが上昇するという問題があった。 In the case of any of the former and the latter also in the case of forming a deep via hole, time bore processing and metal filling the via hole is increased, and, because the required material increases, the manufacturing cost of the semiconductor device is increased there has been a problem that is.
又、前者及び後者の何れの場合にも、ビアホールをドライエッチング等で形成する際、ビアホールのサイズや密度で深さが異なりビアホール先端部分の直径が変わる。 In the case of any of the former and the latter also, when forming a via hole by dry etching or the like, changes the diameter of the via hole tip portion different depth size and density of the via hole. その結果、半導体チップを所望の厚さに薄型化したときに露出したビアホールの直径が一様にならないため、電気的接続の際の抵抗値がばらつき信頼性が低下するという問題があった。 As a result, the diameter of the via holes exposed when thinned semiconductor chip to the desired thickness is not uniform, the resistance value at the time of electrical connection variations reliability is lowered.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、信頼性及び生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a method of manufacturing reliability and high productivity manufacturing cost semiconductor device which can reduce the.
上記目的を達成するため、本発明は、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、 主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、前記主面を支持体側に向けて前記支持体に仮固定し、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第１工程と、 前記個片化された半導体チップの前記封止絶縁層から露出する前記主面と反対側の面を、前記半導体基板の主面と対向させ、絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層し、前記支持体を除去する第 To achieve the above object, the present invention is a plurality of semiconductor substrates in which a semiconductor chip is formed with a semiconductor integrated circuit on the main surface side, stacking the semiconductor chips which is sectioned, the semiconductor chips of the different layers signaled connected, a subsequent lamination process for the production of a semiconductor device using a dicing the semiconductor chip portion, the semiconductor chip which is sectioned with a semiconductor integrated circuit on the main surface, the main surface the temporarily fixed to the support toward the support side, a first step of forming a sealing insulating layer for sealing at least a portion of the side surface of the singulated semiconductor chip, which is the diced laminating the major surface opposite to the surface exposed from the sealing insulating layer of the semiconductor chip, the then main surface facing the semiconductor substrate, a semiconductor chip formed on the semiconductor substrate via the insulation layer and, first removing the support 工程と、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成する第３工程と、を有することを特徴とする。 And having a step, a third step of forming a connection part which enables the signal transmission of a semiconductor chips of different layers, the.
本発明によれば、信頼性及び生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供できる。 The present invention can provide a method of manufacturing a semiconductor device capable to reduce the reliability and the productivity is high production cost.
第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to the first embodiment. 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 1). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (Part 2). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 3). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 4). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 5). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 6). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (Part 7). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (Part 8). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (Part 9). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 10). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 11). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 12). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 13). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 14). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 15). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 16). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 17). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１８）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 18). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１９）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 19). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２０）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 20). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 21). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 22). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 23). 第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment (part 24). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment (part 1). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a first modification of the first embodiment (Part 2). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment (part 3). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment (part 4). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment (part 5). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment (part 6). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a first modification of the first embodiment (Part 7). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a first modification of the first embodiment (Part 8). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a first modification of the first embodiment (Part 9). 第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a first modification of the first embodiment (Part 10). 第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a second modification of the first embodiment (part 1). 第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a second modification of the first embodiment (part 2). 第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a second modification of the first embodiment (part 3). 第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a second modification of the first embodiment (part 4). 第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図（その１）である。 Sectional view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment (Part 1). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 1). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 2). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (part 3). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 4). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 5). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 6). 第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment (Part 7). 第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図（その２）である。 Sectional view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment (Part 2). 第３の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to a third embodiment. 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 1). 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 2). 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 3). 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 4). 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 5). 第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the third embodiment (part 6). 第４の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to the fourth embodiment. 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 1). 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 2). 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 3). 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 4). 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 5). 第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment (part 6). 第５の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to a fifth embodiment. 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 1). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 2). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 3). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 4). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 5). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 6). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 7). 第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment (part 8). 第６の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to a sixth embodiment. 第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a seventh embodiment; FIG. 第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to a seventh embodiment; FIG. 第８の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to the eighth embodiment. 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 1). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment; FIG. 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その３）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 3). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その４）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 4). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その５）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 5). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その６）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 6). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その７）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 7). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その８）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 8). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その９）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 9). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１０）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 10). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１１）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 11). 第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図（その１２）である。 Further illustrates the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment (Part 12). 第８の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。 It is a sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the eighth embodiment. 第９の実施の形態に係る半導体装置を例示する部分断面図である。 It is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment. 第９の実施の形態に係る半導体装置を構成する各半導体チップを例示する部分平面図である。 It is a partial plan view illustrating the semiconductor chips constituting the semiconductor device according to a ninth embodiment.
［第１の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to the first embodiment]
始めに、第１の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to the first embodiment. 図１は、第１の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the first embodiment. 図１を参照するに、第１の実施の形態に係る半導体装置１００は、半導体チップ１１０、半導体チップ２１０、半導体チップ３１０、及び半導体チップ４１０が積層された構造を有する。 Referring to FIG. 1, a semiconductor device 100 according to the first embodiment includes a semiconductor chip 110, the semiconductor chip 210, the semiconductor chip 310, and the semiconductor chip 410 are stacked. 半導体チップ２１０〜半導体チップ４１０の各側面は、それぞれ封止絶縁層である樹脂層２５５〜４５５に封止されている。 Each side of the semiconductor chip 210 to the semiconductor chip 410 is sealed in the resin layer 255 to 455 are each sealed insulating layer.
半導体チップ１１０〜４１０は、それぞれ、基板本体１２０〜４２０と、半導体集積回路１３０〜４３０と、電極パッド１５０〜４５０とを有する。 The semiconductor chip 110 to 410 has respectively, a substrate body 120 to 420, the semiconductor integrated circuit 130 to 430, the electrode pads 150 and 450. 基板本体１２０〜４２０は、例えばシリコン等から構成されている。 The substrate body 120 to 420 is constituted of, for example, silicon or the like. 半導体集積回路１３０〜４３０は、例えばシリコン等に拡散層（図示せず）、絶縁層（図示せず）、ビアホール（図示せず）、及び配線層（図示せず）等が形成されたものであり、基板本体１２０〜４２０の一方の面側に設けられている。 The semiconductor integrated circuit 130 to 430, for example a diffusion layer (not shown) such as a silicon, an insulating layer (not shown), via holes (not shown), and the wiring layers in which (not shown) or the like is formed There is provided on one surface side of the substrate main body 120 to 420. 以降、半導体チップ１１０〜４１０において、半導体集積回路１３０〜４３０が設けられている側の面を主面又はデバイス面と称する場合がある。 Thereafter, the semiconductor chip 110 to 410, there is a case where the surface on which the semiconductor integrated circuit 130 to 430 is provided is referred to as a main surface or device surface.
電極パッド１５０〜４５０は、絶縁層（図示せず）を介して半導体集積回路１３０〜４３０上に設けられている。 Electrode pads 150 to 450 are provided on the semiconductor integrated circuit 130 to 430 via an insulating layer (not shown). 電極パッド１５０〜４５０は、半導体集積回路１３０〜４３０に設けられた配線層（図示せず）と電気的に接続されている。 Electrode pads 150 to 450 are electrically connected to the wiring layer provided in the semiconductor integrated circuit 130 to 430 (not shown). 電極パッド１５０〜４５０としては、例えばＴｉ層上にＡｕ層を積層した積層体等を用いることができる。 The electrode pads 150 and 450 may be, for example, and a laminate obtained by stacking Au layer on the Ti layer. 電極パッド１５０〜４５０として、Ｎｉ層上にＡｕ層を積層した積層体、Ｎｉ層上にＰｄ層及びＡｕ層を順次積層した積層体、Ｎｉの代わりにＣｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の高融点金属からなる層を用い、同層上にＣｕ層或いはＡｌ層を積層した積層体或いはダマシン構造状の配線等を用いても構わない。 As the electrode pads 150 to 450, laminate with a Au layer on the Ni layer, the laminate obtained by sequentially laminating a Pd layer and an Au layer on the Ni layer, a high melting point of Co, Ta, Ti, TiN or the like instead of the Ni using a layer made of metal, it may be used a Cu layer or a laminate or a damascene structure shaped wirings by laminating an Al layer on the same layer.
半導体チップ１１０と半導体チップ２１０とは絶縁層である樹脂層１６０を介して接合されており、半導体チップ１１０の電極パッド１５０と半導体チップ２１０の電極パッド２５０とはビアホール２１０ｙに充填された金属層３８０を介して電気的に接続されている。 A semiconductor chip 110 and the semiconductor chip 210 is bonded via the resin layer 160 is an insulating layer, a metal layer 380 filled in the via hole 210y and the electrode pad 250 of the electrode pad 150 and the semiconductor chip 210 of the semiconductor chip 110 It is electrically connected via a. 半導体チップ２１０と半導体チップ３１０とは絶縁層である樹脂層２６０を介して接合されており、半導体チップ２１０の電極パッド２５０と半導体チップ３１０の電極パッド３５０とはビアホール３１０ｙに充填された金属層４８０を介して電気的に接続されている。 Semiconductor chip 210 and the semiconductor chip 310 is bonded via the resin layer 260 is an insulating layer, a metal layer 480 filled in the via hole 310y and the electrode pad 350 of the electrode pad 250 and the semiconductor chip 310 of the semiconductor chip 210 It is electrically connected via a. 半導体チップ３１０と半導体チップ４１０とは絶縁層である樹脂層３６０を介して接合されており、半導体チップ３１０の電極パッド３５０と半導体チップ４１０の電極パッド４５０とはビアホール４１０ｙに充填された金属層５８０を介して電気的に接続されている。 A semiconductor chip 310 and the semiconductor chip 410 is bonded via the resin layer 360 is an insulating layer, a metal layer 580 filled in the via hole 410y and the electrode pad 450 of the electrode pad 350 and the semiconductor chip 410 of the semiconductor chip 310 It is electrically connected via a.
なお、ビアホールは、半導体チップ間（上下に隣接する半導体チップ間には限らない）を接続するために設けられた接続孔であり、内部に金属層や光導波路等が形成されることで半導体チップ間を信号伝達可能に接続する。 Incidentally, the via hole is a connecting hole provided for connecting the semiconductor chip (not necessarily between the semiconductor chips adjacent up and down), the semiconductor chip by a metal layer or an optical waveguide or the like is formed inside during signaled connected to. ビアホール内部に形成された金属層や光導波路等を接続部と称する場合がある。 It may be referred to as a connecting portion of the via hole formed inside the metal layer and an optical waveguide or the like.
半導体チップ４１０の主面上には、絶縁層である開口部４６０ｘを有するソルダーレジスト層４６０が形成されており、開口部４６０ｘ内に露出する電極パッド４５０上には外部接続端子９１０が形成されている。 On the main surface of the semiconductor chip 410 is formed with a solder resist layer 460 having an opening 460x is an insulating layer, on the electrode pad 450 exposed in the opening portion 460x is formed external connection terminals 910 there. 外部接続端子９１０は、半導体装置１００と半導体装置１００の外部に設けられた配線基板等とを電気的に接続するために設けられた端子であり、電極パッド４５０と電気的に接続されている。 The external connection terminal 910 is a terminal which is provided to electrically connect the wiring board or the like provided outside the semiconductor device 100 and the semiconductor device 100 are electrically connected to the electrode pads 450. 外部接続端子９１０としては、はんだボール、Ａｕバンプ、導電性ペースト等を用いることができる。 As the external connection terminal 910, it is possible to use a solder ball, Au bumps, a conductive paste or the like. 外部接続端子９１０として、はんだボールを用いた場合には、外部接続端子９１０の材料としては、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。 As the external connection terminals 910, in the case of using the solder balls, external as the material of the connection terminal 910, for example, an alloy containing Pb, an alloy of Sn and Cu, an alloy of Sn and Ag, the Sn, Ag, and Cu alloy or the like can be used.
［第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment]
続いて、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe steps of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 図２Ａ〜図２Ｘは、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 2A~ Figure 2X is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.
始めに、図２Ａに示す工程では、半導体ウェハをダイシングして個片化した複数の半導体チップ２１０を準備する。 First, in a step shown in FIG. 2A, providing a plurality of semiconductor chips 210 singulation by dicing the semiconductor wafer. 各半導体チップ２１０は薄型化されてなく、その厚さは、例えば６００〜８００μｍ程度とすることができる。 Each semiconductor chip 210 without being thinned, its thickness may be, for example 600~800μm about.
次いで、図２Ｂに示す工程では、支持体９７０を準備し、支持体９７０の一方の面に接着層９６０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2B, to prepare a support 970, to form an adhesive layer 960 on one surface of the support 970. 支持体９７０としては、アライメント時に光が透過する基板を用いることが好ましく、例えば石英ガラスの基板等を用いることができる。 The support 970 can be used it is preferable to use a substrate which transmits light when alignment, for example, a quartz glass substrate. 接着層９６０としては、例えば後述する図２Ｇに示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤（２００℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤）を用いることができる。 As the adhesive layer 960, it is possible to use an adhesive which softens at a temperature for heating in the step shown in FIG. 2G, for example, described below (200 ° C. of about or adhesive which softens at or below). 接着層９６０は、例えばスピンコート法により支持体９７０の一方の面に形成することができる。 The adhesive layer 960 may be formed on one surface of the support 970 for example by spin coating. 接着層９６０は、スピンコート法の代わりに、フィルム状の接着剤を貼り付ける方法等を用いて支持体９７０の一方の面に形成しても構わない。 Adhesive layer 960, in place of spin coating, may be formed on one surface of the support 970 using a method such as pasting a film adhesive.
次いで、図２Ｃに示す工程では、支持体９７０の一方の面に、接着層９６０を介して、各半導体チップ２１０をフェイスダウン状態で接合（仮接着）する。 Then, in steps shown in FIG. 2C, on one surface of the support 970, via an adhesive layer 960, bonded (temporarily bonded) to each semiconductor chip 210 in a face-down state. 各半導体チップ２１０は、後述する図２Ｇに示す工程で積層される半導体基板１１１のデバイスレイアウトに対応する位置に接合する。 Each semiconductor chip 210 is bonded to a position corresponding to the device layout of the semiconductor substrate 111 to be stacked in the step shown in FIG. 2G, which will be described later.
次いで、図２Ｄに示す工程では、接着層９６０上に、各半導体チップ２１０の少なくとも側面の一部を封止する樹脂層２５５を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2D, on the adhesive layer 960, to form a resin layer 255 which seals at least a portion of the side surface of the semiconductor chip 210. なお、この工程では、後述する図２Ｅに示す工程で各半導体チップ２１０を薄型化した後に、各半導体チップ２１０の側面が樹脂層２５５で完全に封止される位置まで、各半導体チップ２１０の側面を封止しておけば十分である。 In this step, after the thinned semiconductor chips 210 in the step shown in FIG. 2E to be described later, to a position where the side surface of the semiconductor chip 210 is completely sealed by the resin layer 255, the side surface of each semiconductor chip 210 the is sufficient if sealed. 但し、各半導体チップ２１０の側面及び背面（デバイスが形成されていない側の面）を樹脂層２５５で封止しても構わない。 However, it may be sealed with a resin layer 255 side and the back of the semiconductor chip 210 (the surface that is not the device is formed). この場合には、後述する図２Ｅに示す工程において、各半導体チップ２１０の側面の一部及び背面を封止する樹脂層２５５を除去すると共に、各半導体チップ２１０を薄型化する。 In this case, in the step shown in FIG. 2E, described later, to remove the resin layer 255 sealing portion and the back side of each semiconductor chip 210, to thin the semiconductor chips 210.
樹脂層２５５の材料としては、例えば主たる組成がベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）である熱硬化性の絶縁性樹脂を用いることができる。 The material of the resin layer 255, it is possible to use a thermosetting insulating resin, for example, primary composition benzocyclobutene (BCB). 又、樹脂層２５５の材料として、主たる組成がエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂である熱硬化性の絶縁性樹脂、及びシリカなどの固形微粉末を添加した絶縁性複合材料等を用いても構わない。 Further, as the material of the resin layer 255, a main composition epoxy resin, acrylic resin, polyimide-based thermosetting insulating resin is a resin, and an insulating composite material and the solid fine powder was added, such as silica or the like using and it may be. 樹脂層２５５は、例えばスピンコート法により接着層９６０上に、例えば主たる組成がベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）である熱硬化性の絶縁性樹脂を塗布した後、或いは塗布後スキージ処理後、所定の硬化温度上に加熱して硬化させることにより形成できる。 Resin layer 255, for example on the adhesive layer 960 by spin coating, for example after the main composition was applied thermosetting insulating resin is a benzocyclobutene (BCB), or after the coating after squeegeeing, predetermined curing It can be formed by heating and curing on temperature. なお、樹脂層２５５は、スピンコート法の代わりに気相成長法を用いて形成しても構わないし、フィルム状の樹脂を貼り付ける方法を用いて形成しても構わない。 The resin layer 255 to may be formed by using a vapor phase growth method instead of the spin coating method, it may be formed by using a method of pasting a film-like resin.
なお、樹脂層２５５は、再配線を行う際にリソグラフィを実施できる程度の平坦な表面を提供する機能、後述する図５に示すような樹脂層２５５を貫通するビアホールを形成する際の加工材料としての機能、個片化の際に半導体チップ２１０をダイサーのダメージから保護する機能、耐湿性を確保する機能等を有する。 The resin layer 255 has a function to provide a flat surface enough to perform the lithography when performing rewiring, as processing materials in forming via holes penetrating the resin layer 255 as shown in FIG. 5 to be described later a function, a function of protecting the semiconductor chip 210 from damage dicer during singulation, the function or the like to secure moisture resistance.
次いで、図２Ｅに示す工程では、樹脂層２５５の不要部分、及び各半導体チップ２１０の背面側の基板本体２２０の一部をグラインダー等で研削し、各半導体チップ２１０を薄型化する。 Then, in steps shown in FIG. 2E, unnecessary portions of the resin layer 255, and a portion of the back side of the substrate main body 220 of the semiconductor chip 210 is ground by a grinder or the like to thin the semiconductor chips 210. これにより、各半導体チップ２１０は薄型化されると共に、薄型化後の各半導体チップ２１０の側面は樹脂層２５５で封止される。 Thus, the semiconductor chip 210 while being thinned, the side surface of the semiconductor chip 210 after thinning is sealed with a resin layer 255. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like. 薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。 The thickness of each semiconductor chip 210 after thinning may be, for example 1μm~100μm about.
薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さを１μｍ以上としなければならない理由は以下のとおりである。 Reason to be not less than 1μm thickness of each semiconductor chip 210 after thinning is as follows. 各半導体チップ２１０の背面で発生した欠陥や汚染がデバイスまで拡散しないためには、薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、最低でも半導体集積回路２３０におけるトランジスタ等のデバイスの素子分離深さ（図示せず）の５倍以上必要であると考えられる。 For defects and contamination occurring in the back of the semiconductor chip 210 is not diffused to the device thickness is the isolation depth of devices such as transistors in the semiconductor integrated circuit 230 at least of the semiconductor chip 210 after thinning considered necessary five times or more (not shown). ここで、半導体集積回路２３０におけるトランジスタ等のデバイスの素子分離深さ（図示せず）は２００〜５００ｎｍ程度である。 Here, the isolation depth of devices such as transistors in the semiconductor integrated circuit 230 (not shown) is about 200 to 500 nm. 従って、薄型化後の各半導体チップ２１０の厚さは、前記素子分離深さの最低値２００ｎｍの５倍である１μｍ以上としなければならない。 Therefore, the thickness of each semiconductor chip 210 after thinning is to be not 1μm or more is five times the minimum 200nm of the device isolation depth.
次いで、図２Ｆに示す工程では、半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2F, and a semiconductor substrate 111, to form the resin layer 160 on the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111. 半導体基板１１１は、複数の半導体チップ１１０と、複数の半導体チップ１１０を分離するスクライブ領域Ｂとを有する。 The semiconductor substrate 111 includes a plurality of semiconductor chips 110, and a scribe region B for separating the plurality of semiconductor chips 110. スクライブ領域ＢにあるＣは、ダイシングブレード等が半導体基板１１１を切断する位置（以下、「切断位置Ｃ」とする）を示している。 C in the scribe region B, the position of a dicing blade or the like to cut the semiconductor substrate 111 (hereinafter called a "cut position C" hereinafter). 半導体基板１１１の直径は、例えば６インチ（約１５０ｍｍ）、８インチ（約２００ｍｍ）、又は１２インチ（約３００ｍｍ）等である。 The diameter of the semiconductor substrate 111, for example, 6 inches (about 150 mm), 8 inches (about 200 mm), or 12 inches (about 300 mm) or the like. 半導体基板１１１の厚さは、例えば０．６２５ｍｍ（直径６インチの場合）、０．７２５ｍｍ（直径８インチの場合）、０．７７５ｍｍ（直径１２インチの場合）等である。 The thickness of the semiconductor substrate 111, for example (in the case of a diameter of 6 inches) 0.625 mm, (the case of a diameter of 8 inches) 0.725 mm, a 0.775 mm (in the case of a diameter of 12 inches) and the like.
前述のように、各半導体チップ１１０は、基板本体１２０と、半導体集積回路１３０と、電極パッド１５０とを有する。 As described above, the semiconductor chip 110 includes a substrate main body 120, a semiconductor integrated circuit 130, the electrode pads 150. 但し、この時点では、各半導体チップ１１０は薄型化されていない。 However, at this time, the semiconductor chip 110 are not thinned. 樹脂層１６０の材料や形成方法については、前述の樹脂層２５５の場合と同様とすることができるため、その説明は省略する。 The material and forming method of the resin layer 160, it is possible the same as the case of the above-described resin layer 255, and a description thereof will be omitted.
図２Ｆに示す工程において、半導体基板１１１の背面１１１ｂ（デバイスが形成されていない側の面）を基準面とし、基準面に対して樹脂層１６０の面１６０ａ（半導体基板１１１の主面１１１ａと接していない側の面）が平行であることが好ましい。 In the step shown in FIG. 2F, the back 111b of the semiconductor substrate 111 (the surface that is not the device is formed) as a reference surface in contact with the main surface 111a of the surface 160a (the semiconductor substrate 111 of the resin layer 160 with respect to the reference plane it is a preferred aspect of the non side) are parallel. 基準面に対して樹脂層１６０の面１６０ａが平行でないと、例えば後述する図２Ｋの工程でビアホール２１０ｙが斜めに形成され、斜めに形成されたビアホール２１０ｙに金属層３８０等が形成されるため、積層された半導体チップ同士の接続信頼性が低下する等の問題が生じ得るからである。 When the surface 160a of the resin layer 160 with respect to the reference plane is not parallel, for example, processes in the via hole 210y of Figure 2K, which will be described later is formed at an angle, the metal layer 380 or the like is formed on the via holes 210y formed obliquely, connection reliability between the stacked semiconductor chips is because problems can arise such as a decrease. なお、この場合の平行とは、基準面に対する樹脂層１６０の面１６０ａの高さＨ１のばらつきが１μｍ以下であることをいう。 Note that this parallel to the case, variation in the height H1 of the surface 160a of the resin layer 160 with respect to the reference plane means that it is 1μm or less. 従って、樹脂層１６０を形成した後、高さＨ１のばらつきを確認する工程を設けることが好ましい。 Thus, after forming the resin layer 160, it is preferable to provide a step of confirming the variations of the height H1. 高さＨ１のばらつきが１μｍを超えている場合には、高さＨ１のばらつきが１μｍ以下となるように樹脂層１６０の面１６０ａを加工する工程を設けることが好ましい。 When the variation in the height H1 is greater than 1μm, it is preferable to provide a step of processing the surface 160a of the resin layer 160 as variations in the height H1 is 1μm or less. 樹脂層１６０の面１６０ａは、例えばＣＭＰ等により加工（研削）することができる。 Surface 160a of the resin layer 160 may be processed (ground) by, for example, CMP or the like.
なお、既に最下層の半導体基板（第１層）上に（ｎ−１）個の半導体チップが積層され、その最上層の半導体チップ（第ｎ層）上に樹脂層を形成する場合には、最下層の半導体基板の背面（デバイスが形成されていない側の面）を基準面とし、基準面に対して樹脂層の上面が平行であることが好ましい。 Incidentally, already stacked lowermost semiconductor substrate (first layer) on the (n-1) pieces of the semiconductor chip, in the case of forming a resin layer on the semiconductor chip of the uppermost layer (the n-th layer), back of the lowermost semiconductor substrate (the surface on the side that is not the device is formed) as a reference plane, it is preferable upper surface of the resin layer is parallel to the reference plane. この場合の平行とは、基準面に対する樹脂層の上面の高さのばらつきが（１×ｎ）μｍ以下であることをいう。 The parallel with the case, variation in the height of the upper surface of the resin layer with respect to the reference plane means that it is (1 × n) μm or less. すなわち、前述のように、１枚の半導体基板上に樹脂層を形成する場合は、基準面に対する樹脂層の上面の高さのばらつきは１×１＝１μｍ以下であることが好ましく、例えば９個の半導体チップを積層した半導体基板上に樹脂層を形成する場合は、基準面（最下層の半導体基板の背面）に対する樹脂層の上面の高さのばらつきは１×１０＝１０μｍ以下であることが好ましい。 That is, as described above, it is preferable that when forming the resin layer, variation in the height of the upper surface of the resin layer with respect to the reference plane is 1 × 1 = 1 [mu] m or less on a single semiconductor substrate, for example, nine that if on a semiconductor substrate formed by stacking the semiconductor chips to form a resin layer, variation in the height of the upper surface of the resin layer to the (back of the lowermost semiconductor substrate) the reference plane is 1 × 10 = 10 [mu] m or less preferable.
次いで、図２Ｇに示す工程では、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、図２Ｅに示す構造体を上下反転させて接合する。 Then, in steps shown in FIG. 2G, the main surface 111a of the semiconductor substrate 111, via a resin layer 160 is joined is turned upside down the structure shown in FIG. 2E. 具体的には、最初に、図２Ｅに示す構造体を、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。 More specifically, first, the structure shown in FIG. 2E, the rear surface of the semiconductor chip 210 is placed in contact with the resin layer 160 formed on the main surface 111a of the semiconductor substrate 111. 各半導体チップ２１０及び半導体基板１１１には位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。 Alignment marks for performing alignment with high accuracy in the semiconductor chip 210 and the semiconductor substrate 111 are formed in advance. 半導体基板１１１に対する図２Ｅに示す構造体の配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。 Arrangement of the structure shown in Figure 2E to the semiconductor substrate 111 can be performed in a known manner with respect to the alignment mark. アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。 Alignment accuracy can be, for example, 2μm or less.
次に、例えば２５０℃で加熱した状態で、図２Ｅに示す構造体を支持体９７０の方向から押圧し、図２Ｅに示す構造体の各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。 Then, for example, while heating at 250 ° C., to press the structure shown in FIG. 2E from the direction of the support 970, and a surface 160a of the back and the resin layer 160 of the semiconductor chip 210 of the structure shown in FIG. 2E to be crimped. これにより、樹脂層１６０は硬化し、図２Ｅに示す構造体は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。 Thus, the resin layer 160 is hardened, the structure shown in FIG. 2E is bonded to the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111. 加熱温度は３００℃以上としてもよいが、２００℃以下とすることが望ましい。 The heating temperature may be 300 ° C. or higher, it is desirable that the 200 ° C. or less. ３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。 Using high temperature such as 300 ° C. When the stress is generated due to the difference in thermal expansion, because the cause of the cracks in the peeling and the semiconductor substrate in accordance with increasing the number of laminated layers.
次いで、図２Ｈに示す工程では、図２Ｇに示す接着層９６０及び支持体９７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 2H, removing the adhesive layer 960 and the support 970 shown in FIG. 2G. 接着層９６０は図２Ｇに示す工程において加熱する温度で軟化する接着剤（２００℃程度又はそれ以下で軟化する接着剤）を用いているため、支持体９７０は、樹脂層１６０を硬化させて図２Ｅに示す構造体を半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合した後、容易に除去できる。 Because the adhesive layer 960 is used an adhesive which softens at a temperature for heating (200 ° C. of about or adhesive which softens at or below) in the process shown in FIG. 2G, the support 970, to cure the resin layer 160 FIG. after joining the structure shown in 2E to the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111 can be easily removed. つまり、図２Ｇに示す工程と図２Ｈに示す工程は一連の工程である。 That is, steps shown in process and Figure 2H shown in FIG. 2G is a series of steps.
次いで、図２Ｉに示す工程では、各半導体チップ２１０の主面及び樹脂層２５５の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2I, a resist film 270 of the light-sensitive so as to cover the upper surface of the principal surface and the resin layer 255 of the semiconductor chip 210. レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを各半導体チップ２１０の主面及び樹脂層２５５の上面に塗布することにより形成する。 Resist film 270 is formed by applying for example a liquid resist on the upper surface of the principal surface and the resin layer 255 of the semiconductor chip 210. レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。 The thickness of the resist film 270 can be, for example, 10μm approximately.
次いで、図２Ｊに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｘを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2J, exposing the resist film 270 shown in FIG. 2I through a predetermined mask, and then by developing the resist film 270 is exposed processed to form an opening 270x in the resist film 270 . なお、説明の便宜上、図２Ｊ〜図２Ｕまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, FIG 2J~ view to 2U is to show an enlarged only a portion of the structure shown in FIG. 2I (electrode pad 150 and the electrode pads 250 near). 図２Ｊにおける１４０及び２４０は、図２Ａ〜図２Ｉでは省略されていた半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０上にそれぞれ設けられている絶縁層である。 140 and 240 in FIG 2J is an insulating layer provided on each of the semiconductor integrated circuit 130 and the semiconductor integrated circuit 230 which has been omitted in FIG 2A~ Figure 2I. 絶縁層１４０及び２４０は、例えばＳｉ ３ Ｎ ４やＳｉＯ ２等から構成されている。 Insulating layer 140 and 240 is composed of for example Si 3 N 4 or SiO 2 or the like. 絶縁層１４０及び２４０の厚さは、それぞれ半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０との電気的絶縁が達成される例えば０．１μｍ〜２．０μｍ程度とすることができる。 The thickness of the insulating layer 140 and 240, respectively may be, for example 0.1μm~2.0μm about the electrical insulation is achieved between the semiconductor integrated circuit 130 and the semiconductor integrated circuit 230.
次いで、図２Ｋに示す工程では、各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2K, forming a via hole 210y to the semiconductor chip 210. ビアホール２１０ｙは、開口部２７０ｘに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体基板１１１の各半導体チップ１１０の電極パッド１５０が露出するように形成する。 Via holes 210y, the semiconductor chip 210 in the portion corresponding to the opening 270x (substrate body 220, a semiconductor integrated circuit 230, the insulating layer 240, and the electrode pad 250) a and the resin layer 160 penetrates, each of the semiconductor chips 110 of the semiconductor substrate 111 electrode pads 150 are formed to expose the. ビアホール２１０ｙは、例えばドライエッチング等により形成することができる。 Via holes 210y may be formed by, for example, dry etching or the like. ビアホール２１０ｙは、例えば平面視円形であり、その直径φ１は、例えば１μｍ〜３０μｍ程度とすることができる。 Hole 210y is, for example, a circular shape in plan view, the diameter φ1 may be, for example 1μm~30μm about. 但し、ビアホール２１０ｙの直径φ１は、アスペクト比（＝深さＤ１／直径φ１）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。 However, the diameter .phi.1 of the via hole 210y is preferably an aspect ratio (= depth D1 / diameter .phi.1) is a value such that 0.5 to 5. ビアホール２１０ｙの直径φ１をアスペクト比（＝深さＤ１／直径φ１）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｙを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｙへの後述する金属層３８０の埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。 By aspect ratio diameter .phi.1 of the via hole 210Y (= depth D1 / diameter .phi.1) is a value such that 0.5 to 5, the improvement of the processing speed of the etching for forming the via hole 210Y (throughput) and, because can be realized embedding ease improvement of the metal layer 380 to be described later via hole 210Y.
次いで、図２Ｌに示す工程では、図２Ｋに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 2L, removing the resist film 270 shown in FIG. 2K. 次いで、図２Ｍに示す工程では、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０の上面及び側面、ビアホール２１０ｙの壁面、ビアホール２１０ｙの底部に露出する電極パッド１５０の上面を覆うように絶縁層２８０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2M, formed the upper surface of the insulating layer 240, the upper and side surfaces of the electrode pads 250, the wall surface of the via hole 210Y, an insulating layer 280 to cover the upper surface of the electrode pad 150 exposed to the bottom of the via hole 210Y . 絶縁層２８０は、例えばプラズマＣＶＤ法等により形成することができる。 Insulating layer 280 can be formed by, for example, a plasma CVD method or the like. 絶縁層２８０の材料としては、例えばＳｉ ３ Ｎ ４やＳｉＯ ２等を用いることができる。 As the material of the insulating layer 280 may be, for example, Si 3 N 4 or SiO 2 or the like. 絶縁層２８０の厚さは、例えば０．１μｍ〜２．０μｍとすることができる。 The thickness of the insulating layer 280 may be, for example 0.1Myuemu～2.0Myuemu.
次いで、図２Ｎに示す工程では、ビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 2N, to remove portions of the insulating layer 280 except for the wall surface of the via hole 210Y. 絶縁層２８０の除去は、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により行うことができる。 Removing the insulating layer 280 can be performed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching). この工程は、フォトマスクを使用せずに絶縁層２８０の所定部分のみを除去する工程であり、セルフアラインプロセスと称される。 This step is a step of removing only a prescribed portion of the insulating layer 280 without using a photomask, it referred to as self-alignment process. セルフアラインプロセスにより、ビアホール２１０ｙと電極パッド２５０とを正確に位置決めすることができる。 The self-alignment process, a via hole 210y and the electrode pad 250 can be accurately positioned. 又、部分的に電極パッドを設けない設計を用いることで、例えば電極パッドのないところはエッチングが進み、更に下層に設けた異なる半導体チップの電極パッドまでエッチングされ、深さの異なるビアホールを形成することができる。 Further, by using a partially designed without the electrode pad, for example, the absence of electrode pads proceeds etching are etched further to the electrode pads of the semiconductor chip different from that provided in the lower layer, to form a different hole depths be able to.
次いで、図２Ｏに示す工程では、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０の上面及び側面、絶縁層２８０の上面及び側面、ビアホール２１０ｙの底部に露出する電極パッド１５０の上面を覆うように金属層２９０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2O, the upper surface of the insulating layer 240, the upper and side surfaces of the electrode pads 250, the upper and side surfaces of the insulating layer 280, a metal to cover the upper surface of the electrode pad 150 exposed to the bottom of the via hole 210y layer 290 to form. 金属層２９０は、例えば無電解めっき法等により形成することができる。 Metal layer 290 can be formed by, for example, an electroless plating method, or the like. 金属層２９０は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成しても構わない。 Metal layer 290, for example, a sputtering method, may be formed by a CVD method or the like. 金属層２９０としては、例えばＴｉ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いることができる。 The metal layer 290 may be, for example, and a laminate obtained by laminating a Cu layer on the Ti layer. 金属層２９０として、例えばＴａ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いても構わない。 As the metal layer 290, for example, it may be used and a laminate obtained by laminating a Cu layer on the Ta layer. 又、埋め込む材料は設計基準を満足する導体でよく、Ｃｕの代わりにＷやＡｌ、又はドープトポリシリコン、或いはカーボンナノチューブ等の炭素材料や導電性ポリマの何れかを用いることができる。 Also, embedding materials can be used either well, instead of W or Al of Cu, or doped polysilicon, or a carbon material such as carbon nanotubes or a conductive polymer in conductive satisfying the design criteria. 又、絶縁層の絶縁性が十分である場合は、バイヤ金属層を用いない埋め込み配線の組み合わせを選ぶことができる。 Further, when the insulating property of the insulating layer is sufficient, it is possible to choose a combination of buried wiring using no buyer metallic layer.
次いで、図２Ｐに示す工程では、ビアホール２１０ｙの内部を除く金属層２９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜３７０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2P, to form a photosensitive resist film 370 so as to cover the upper surface of the metal layer 290, except for the via hole 210Y. レジスト膜３７０は、例えばドライフィルムレジストを金属層２９０の上面に貼付することにより形成することができる。 Resist film 370, for example, a dry film resist can be formed by affixing the upper surface of the metal layer 290. レジスト膜３７０の厚さは、例えば１０μｍとすることができる。 The thickness of the resist film 370 may be, for example 10 [mu] m. 次いで、図２Ｑに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｐに示すレジスト膜３７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜３７０を現像することで、レジスト膜３７０に開口部３７０ｘを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2Q, exposing the resist film 370 shown in FIG. 2P via a predetermined mask, and then by developing the resist film 370 to the exposure process to form an opening 370x in the resist film 370 . 開口部３７０ｘは、ビアホール２１０ｙ及びその周辺部の金属層２９０の上面を露出するように形成される。 Opening 370x is formed to expose the upper surface of the metal layer 290 of the via hole 210y and its peripheral portion. 開口部３７０ｘは、例えば平面視円形であり、その直径φ２は、例えば１μｍ〜３０μｍとすることができる。 Opening 370x is, for example, a circular shape in plan view, the diameter φ2 may be, for example 1 to 30 [mu] m.
次いで、図２Ｒに示す工程では、図２Ｑに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部に金属層３８０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 2R, forming a metal layer 380 to a portion of the inside and the opening 370x of the via hole 210y shown in FIG. 2Q. 金属層３８０は、例えば金属層２９０を給電層とする電解めっき法により、図２Ｑに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部を充填するようにめっき膜を析出成長させることにより形成することができる。 Metal layer 380, for example, by an electrolytic plating method using the metal layer 290 as a feeding layer, forming by a plating film is deposited and grown so as to fill the portion of the interior and an opening 370x of via holes 210y shown in Fig. 2Q can. 金属層３８０を構成するめっき膜としては、例えばＣｕめっき膜を用いることができる。 As the plating film constituting the metal layer 380 may be, for example, Cu plating film. 次いで、図２Ｓに示す工程では、図２Ｒに示すレジスト膜３７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 2S, removing the resist film 370 shown in FIG. 2R.
次いで、図２Ｔに示す工程では、金属層３８０に覆われていない部分の金属層２９０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 2T, removing the metal layer 290 which is not covered with the metal layer 380. 金属層２９０は、例えばウェットエッチング等により除去することができる。 Metal layer 290 can be removed, for example by wet etching or the like. 次いで図２Ｕに示す工程では、電極パッド２５０及び金属層３８０を覆うように金属層３９０を形成する。 In the step shown in FIG. 2U is then formed a metal layer 390 to cover the electrode pads 250 and the metal layer 380. 金属層３９０は、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０を開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０を給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。 Metal layer 390, for example, the electrode pad 250 and the metal layer 380 over the insulating layer 240 to form a resist film having an opening, by means of an electrode pad 250 and the metal layer 380 electrolytic plating method using a power feeding layer, so as to fill the openings a plating film is deposited and grown, it can be formed by removing the subsequent resist film. 金属層３９０としては、例えばＴｉ層上にＡｕ層を積層した積層体等を用いることができる。 The metal layer 390 may be, for example, and a laminate obtained by stacking Au layer on the Ti layer. 金属層３９０として、例えばＮｉ層上にＰｄ層、Ａｕ層を順次積層した積層体、Ｎｉの代わりにＣｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＴｉＮ等の高融点金属からなる層を用い、同層上にＣｕ層或いはＡｌ層を積層した積層体或いはダマシン構造状の配線等を用いても構わない。 As the metal layer 390, for example, Pd layer on the Ni layer, the laminate obtained by sequentially laminating an Au layer, Cu layer Co, Ta, Ti, with a layer made of a refractory metal such as TiN, on the same layer instead of the Ni or laminates obtained by laminating an Al layer or may be used damascene structure shaped wiring, and the like.
次いで、図２Ｖに示す工程では、図２Ｉ〜図２Ｕに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。 Then, in steps shown in FIG 2V, repeating the steps shown in FIG 2I~ Figure 2U, stacking the semiconductor chips 310 and 410. ここでは、半導体基板１１１上に３層の半導体チップ２１０、３１０、及び４１０を積層したが、半導体基板１１１上に積層する半導体チップは１層、２層、又は４層以上であっても構わない。 Here, the semiconductor substrate 111 on the three layers of the semiconductor chips 210, 310, and 410 were stacked, the semiconductor chip is one layer to be stacked on the semiconductor substrate 111, a two-layer, or may be four or more layers . 又、各層に積層する半導体チップは、同一の機能を有するものであっても、異なる機能を有するものであっても構わない。 Further, the semiconductor chip to be stacked each layer, be one having the same function, but may also have a different function.
又、図２Ｖ等では、半導体チップ２１０等を同一形状に描いているが、これには限定されない。 Further, in FIG 2V etc., but it depicts a semiconductor chip 210 and the like in the same shape, not limited thereto. 例えば、図２Ｖにおいて、３つの半導体チップ２１０として各々形状の異なる半導体チップを用いてもよい。 For example, in FIG 2V, may be used, each having different shapes semiconductor chip as three semiconductor chips 210.
次いで、図２Ｗに示す工程では、周知の方法で外部接続端子９１０を形成する。 Then, in steps shown in FIG 2W, to form the external connection terminals 910 in a known manner. 外部接続端子９１０を形成する場合には、金属層３９０として例えばＮｉ層を形成する。 When forming the external connection terminal 910, to form a by a metal layer 390 such as Ni layer. そして、ソルダーレジスト層４６０にＮｉ層を露出する開口部４６０ｘを形成し、更に、開口部４６０ｘ内に露出するＮｉ層上に外部接続端子９１０を形成する。 Then, an opening is formed 460X exposing the Ni layer to the solder resist layer 460, further, to form the external connection terminals 910 on the Ni layer exposed in the opening portion 460X. 外部接続端子９１０は、半導体装置１００と半導体装置１００の外部に設けられた配線基板等とを電気的に接続するために設けられた端子である。 The external connection terminal 910 is a terminal provided for electrically connecting the wiring board or the like provided outside the semiconductor device 100 and the semiconductor device 100. 外部接続端子９１０としては、はんだボール、Ａｕバンプ、導電性ペースト等を用いることができる。 As the external connection terminal 910, it is possible to use a solder ball, Au bumps, a conductive paste or the like. 外部接続端子９１０として、はんだボールを用いた場合には、外部接続端子９１０の材料としては、例えば、Ｐｂを含む合金、ＳｎとＣｕの合金、ＳｎとＡｇの合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。 As the external connection terminals 910, in the case of using the solder balls, external as the material of the connection terminal 910, for example, an alloy containing Pb, an alloy of Sn and Cu, an alloy of Sn and Ag, the Sn, Ag, and Cu alloy or the like can be used.
次いで、図２Ｘに示す工程では、半導体基板１１１の背面をグラインダー等で研削し、半導体基板１１１を薄型化する。 Then, in steps shown in FIG 2X, the back of the semiconductor substrate 111 is ground by a grinder or the like, to thin the semiconductor substrate 111. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like. 薄型化後の半導体基板１１１の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。 The thickness of the semiconductor substrate 111 after thinning may be, for example 1μm~100μm about.
次いで、図２Ｘに示す工程の後、図２Ｘに示す構造体を、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に示す半導体装置１００が製造される。 Then, after the step shown in FIG 2X, the structure shown in FIG 2X, by individual pieces are cut by a dicing blade or the like at the cutting position C, the semiconductor device 100 shown in FIG. 1 is manufactured. なお、半導体チップの積層体を複数有するように切断位置Ｃを設けてもよい。 Incidentally, the cutting position C may be provided having a plurality of laminates of the semiconductor chip. 例えば、機能Ａを有する半導体チップの積層体と、機能Ａとは異なる機能Ｂを有する半導体チップの積層体とを含むように切断位置Ｃを設けてもよい。 For example, a stack of semiconductor chips having the function A, the cutting position C may be provided to include a stack of semiconductor chips having different functions B from the function A. この際、機能Ａを有する半導体チップの積層体の平面形状と、機能Ｂを有する半導体チップの積層体の平面形状とは、同一でなくてもよい。 In this case, the planar shape of the stack of semiconductor chips having the function A, the planar shape of the stack of semiconductor chip having a function B, may not be the same.
このように、第１の実施の形態によれば、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板を準備し、準備した半導体基板の主面上に絶縁層を形成する。 Thus, according to the first embodiment, a semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips having a semiconductor integrated circuit on the main surface is formed, an insulating layer is formed on the main surface of the semiconductor substrate was prepared to. そして、主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、背面を前記絶縁層と対向させ、前記絶縁層を介して半導体基板に形成された半導体チップ上に積層する。 Then, the semiconductor chip which is sectioned with a semiconductor integrated circuit on the main surface, a rear surface is facing the insulating layer is laminated on a semiconductor chip formed on the semiconductor substrate via the insulating layer. そして、個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成し、個片化された半導体チップの電極パッドと半導体基板に形成された半導体チップの電極パッドとをビアホールに充填された金属層を介して電気的に接続する。 Then, a via hole penetrating the semiconductor chip which is sectioned, through the singulated metal layer filled with the electrode pads of the semiconductor chip formed on the electrode pad and the semiconductor substrate of the semiconductor chip to the via hole electrically connected to Te.
このような工程を繰り返すことにより、半導体基板上に複数の半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続することができる。 By repeating such process, stacking a plurality of semiconductor chips on a semiconductor substrate, it is possible to connect the semiconductor chips of the different layers the signal to be capable of transmitting. その結果、半導体チップ同士を接続する際に、ビアホールにバンプを形成する工程が必要なくなるため、生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。 As a result, when connecting the semiconductor chips, since not required a step of forming bumps on the via holes, it is possible to provide a manufacturing method of a semiconductor device capable of reducing the high manufacturing cost productivity.
又、第１の実施の形態によれば、半導体集積回路が形成されている面と、半導体集積回路が形成されていない面とを対向させるように半導体チップ同士を接合するため、単純に同様の工程を繰り返すだけで半導体基板上に２層以上の半導体チップを積層することが可能となり、生産性が高く製造コストの低減を図ることが可能な半導体装置の製造方法を提供することができる。 Further, according to the first embodiment, the surface on which the semiconductor integrated circuit is formed, for joining the semiconductor chips so as to face the surface on which the semiconductor integrated circuit is not formed, as simple as the only the semiconductor substrate repeating the steps it is possible to laminate two or more layers of a semiconductor chip, a method of manufacturing a semiconductor device capable of reducing the high manufacturing cost productivity can be provided.
又、第１の実施の形態によれば、ビアホールは薄型化された半導体チップに形成され、深いビアホールを形成する必要がないため、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなったり、又、必要な材料が増えたりすることがなく、半導体装置の製造コストの上昇を防止することができる。 Further, according to the first embodiment, via holes are formed in the semiconductor chip that is thinner, it is not necessary to form a deep hole, or the time is prolonged hole machining and metal-filled via holes, also, without having to take more necessary materials can be prevented an increase in the manufacturing cost of the semiconductor device.
又、第１の実施の形態によれば、半導体チップを極めて薄型化してからビアホールを形成するため、ビアホールのサイズや密度が異なってもビアホール先端部分の直径が変わる度合いを軽減することが可能となり、電気的接続の際の抵抗値のばらつきを軽減し信頼性を向上することができる。 Further, according to the first embodiment, for forming a via hole from the very thin semiconductor chips, it is possible to reduce the degree of even different sizes and density of via holes varies the diameter of the via hole tip portion to reduce variation in resistance value during the electrical connection can be improved reliability.
又、第１の実施の形態によれば、半導体基板上に個片化された半導体チップを積層するため、異なるデバイスサイズの半導体チップ同士を容易に積層することができる。 Further, according to the first embodiment, for laminating singulated semiconductor chips on a semiconductor substrate, it is possible to easily laminate the semiconductor chips of different device sizes.
第１の実施の形態の変形例１では、予め薄型化した複数の半導体チップを支持体を用いないで半導体基板上に搭載し、半導体基板上で各半導体チップの主面及び側面を樹脂層で封止する例を示す。 In Modification 1 of the first embodiment, equipped with a plurality of semiconductor chips in advance thinned on a semiconductor substrate without using the support, the main surface and side surfaces of each semiconductor chip on a semiconductor substrate with a resin layer an example for sealing. 又、積層された半導体チップの電極間を、第１の実施の形態とは異なる方法で電気的に接続する例を示す。 Further, between the electrodes of the stacked semiconductor chips, an example of electrically connecting a different way from that of the first embodiment. なお、第１の実施の形態の変形例１において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 Incidentally, in the modification 1 of the first embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here.
図３Ａ〜図３Ｊは、第１の実施の形態の変形例１に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 3A~ Figure 3J is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to the first modification of the first embodiment.
始めに、図３Ａに示す工程では、半導体ウェハの背面をグラインダー等で研削して薄型化した後、ダイシングして個片化した複数の半導体チップ２１０を準備する。 First, in a step shown in FIG. 3A, after thinning by grinding with a grinder or the like the back of the semiconductor wafer, providing a plurality of semiconductor chips 210 singulated by dicing. 各半導体チップ２１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。 The thickness of each of the semiconductor chips 210 may be, for example 1μm~100μm about.
次いで、図３Ｂに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様にして、主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成した半導体基板１１１を準備する。 Then, in steps shown in FIG. 3B, in the same manner as in the step shown in FIG. 2F, a semiconductor substrate 111 formed with the resin layer 160 on the main surface 111a side. そして、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、各半導体チップ２１０を接合する。 Then, the main surface 111a of the semiconductor substrate 111, via a resin layer 160, bonding the semiconductor chips 210. 具体的には、最初に、図２Ｇに示す工程と同様にアライメントして、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。 More specifically, first, the alignment in the same manner as in the step shown in FIG. 2G, the back of the semiconductor chip 210 is placed in contact with the resin layer 160 formed on the main surface 111a of the semiconductor substrate 111. 次に、図２Ｇに示す工程と同様に加熱及び押圧し、各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。 Then heated and pressed in the same manner as in the step shown in FIG. 2G, bond the surface 160a of the back and the resin layer 160 of the semiconductor chip 210. これにより、樹脂層１６０は硬化し、各半導体チップ２１０は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。 Thus, the resin layer 160 is hardened, the semiconductor chip 210 is bonded to the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111.
次いで、図３Ｃに示す工程では、図２Ｄに示す工程と同様にして、樹脂層１６０の面１６０ａに、各半導体チップ２１０の主面及び側面を封止する樹脂層２５５を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3C, in the same manner as in the step shown in FIG. 2D, the surface 160a of the resin layer 160, to form a resin layer 255 that seals the main surface and a side surface of the semiconductor chip 210. 次いで、図３Ｄに示す工程では、樹脂層２５５の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3D, to form a photosensitive resist film 270 to cover the upper surface of the resin layer 255. レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを樹脂層２５５の上面に塗布することにより形成する。 Resist film 270, for example, a liquid resist is formed by applying to the upper surface of the resin layer 255. レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。 The thickness of the resist film 270 can be, for example, 10μm approximately.
次いで、図３Ｅに示す工程では、図２Ｊに示す工程と同様にして図３Ｄに示すレジスト膜２７０に開口部を形成し、図２Ｋに示す工程と同様にして各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3E, an opening is formed in the resist film 270 shown in FIG. 3D in the same manner as the step shown in FIG. 2J, forming via holes 210y in the same manner as in the step shown in FIG. 2K to each semiconductor chip 210 to. その後、図２Ｌに示す工程と同様にして図３Ｄに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, to remove the resist film 270 shown in FIG. 3D in the same manner as the step shown in FIG. 2L. なお、説明の便宜上、図３Ｅ〜図３Ｊまでは、図３Ｄに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, FIG 3E~ view to 3J are to be shown in an enlarged only a portion of the structure shown in FIG. 3D (electrode pad 150 and the electrode pads 250 near). 図３Ｅにおける１４０及び２４０は、図３Ａ〜図３Ｄでは省略されていた、半導体集積回路１３０及び半導体集積回路２３０上に設けられている絶縁層である。 140 and 240 in FIG. 3E, were omitted from FIG 3A~ Figure 3D, an insulating layer provided on the semiconductor integrated circuit 130 and the semiconductor integrated circuit 230.
次いで、図３Ｆに示す工程では、図３Ｅに示す樹脂層２５５上にレジスト膜（図示せず）を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3F, a resist film (not shown) on the resin layer 255 shown in FIG. 3E. そして、レジスト膜に開口部（図示せず）を形成し、レジスト膜の開口部内に露出する樹脂層２５５を除去して開口部２５５ｘを形成する。 The opening in the resist film (not shown) is formed, the resin layer 255 exposed in the opening portion of the resist film is removed to form an opening 255X. その後、レジスト膜を除去する。 Thereafter, the resist film is removed. この工程により、開口部２５５ｘ内に電極パッド２５０が露出する。 By this process, the electrode pad 250 is exposed in the opening 255X. 次いで、図３Ｇに示す工程では、図２Ｍに示す工程と同様にして絶縁層２８０を形成し、図２Ｎに示す工程と同様にしてビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 3G, in the same manner as in the step shown in FIG. 2M to form an insulating layer 280, similarly to the step shown in FIG. 2N to remove portions of the insulating layer 280 except for the wall surface of the via hole 210Y. 次いで、図３Ｈに示す工程では、図２Ｏに示す工程と同様にして、金属層２９０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3H, similarly to the step shown in FIG. 2O, to form the metal layer 290.
次いで、図３Ｉに示す工程では、金属層２９０上に金属層３８５を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 3I, a metal layer 385 on the metal layer 290. 金属層３８５は、例えば金属層２９０を給電層とする電解めっき法でめっき膜を析出成長させることにより形成することができる。 Metal layer 385 can be formed, for example, by precipitating growing a plating film of metal layer 290 by electrolytic plating method using a power feeding layer. 金属層３８５を構成するめっき膜としては、例えばＣｕめっき膜を用いることができる。 As the plating film constituting the metal layer 385 may be, for example, Cu plating film. 次いで、図３Ｊに示す工程では、樹脂層２５５上に形成されている金属層２９０及び３８５を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 3J, to remove the metal layer 290 and 385 are formed on the resin layer 255. 金属層２９０及び３８５は、例えばＣＭＰ等により除去することができる。 Metal layers 290 and 385 may be removed, for example, by CMP or the like. 樹脂層２５５の表面と金属層２９０及び３８５の表面とは、略面一となる。 The surface and the metal layer 290 and 385 the surface of the resin layer 255 becomes substantially flush.
次いで、図３Ｊに示す構造体上に樹脂層を形成した後、図３Ａ〜図３Ｊに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。 Then, after forming a resin layer on the structure shown in FIG. 3J, repeating the steps shown in FIG 3A~ Figure 3J, stacking the semiconductor chips 310 and 410. そして、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、ダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に対応する半導体装置が製造される。 Then, after forming the external connection terminals 910 in a known manner similar to the step shown in FIG 2W, by individual pieces are cut by a dicing blade or the like, a semiconductor device corresponding to FIG. 1 is manufactured. なお、図３Ｅ〜図３Ｊに示す工程を、図２Ｊ〜図２Ｕに示す工程に置換してもよい。 Incidentally, the step shown in FIG 3E~ Figure 3J, may be replaced with steps shown in FIG 2J~ Figure 2U.
このように、第１の実施の形態の変形例１によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the first modification of the first embodiment, the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、予め薄型化した複数の半導体チップを半導体基板上に搭載し、半導体基板上で各半導体チップの主面及び側面を樹脂層で封止することにより、支持体を用いる必要がなくなるため、製造工程を簡略化することができる。 That is, in advance a plurality of semiconductor chips thinner mounted on a semiconductor substrate, by sealing the main surface and a side surface with a resin layer of each semiconductor chip on the semiconductor substrate, since it is not necessary to use a support, production step can be simplified.
第１の実施の形態の変形例２では、予め薄型化した複数の半導体チップを支持体を用いないで半導体基板上に搭載し、第１の実施の形態の変形例１とは異なる方法により、半導体基板上で各半導体チップの側面を樹脂層で封止する例を示す。 In Modification 2 of the first embodiment, equipped with a plurality of semiconductor chips in advance thinned on a semiconductor substrate without using the support, by a method different from the first modification of the first embodiment, the side surfaces of each semiconductor chip on a semiconductor substrate showing an example of sealing with a resin layer. なお、第１の実施の形態の変形例２において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 Incidentally, in the second modification of the first embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here.
図４Ａ〜図４Ｄは、第１の実施の形態の変形例２に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 4A~ 4D are diagrams illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to a second modification of the first embodiment.
始めに、図４Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様にして、主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成した半導体基板１１１を準備する。 First, in a step shown in FIG. 4A, in the same manner as in the step shown in FIG. 2F, a semiconductor substrate 111 formed with the resin layer 160 on the main surface 111a side. そして、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、枠部材９９０を接合する。 Then, the main surface 111a of the semiconductor substrate 111, via a resin layer 160 bonds the frame member 990. 枠部材９９０は、例えば、平面形状が円形の部材に、半導体チップ２１０を挿入可能な大きさの開口部９９０ｘを複数個形成したものである。 The frame member 990, for example, the planar shape circular member is obtained by form a plurality of openings 990x of the insertable sized semiconductor chip 210. 枠部材９９０は、半導体チップ２１０と同程度の厚さとされている。 The frame member 990 is a semiconductor chip 210 and the thickness of the same degree. 枠部材９９０としては、例えば、シリコンやガラス等を用いることができる。 The frame member 990, for example, may be a silicon or glass.
次いで、図３Ａと同様の工程を実行後、図４Ｂに示す工程では、半導体基板１１１の主面１１１ａに接合された枠部材９９０の各開口部９９０ｘ内に、樹脂層１６０を介して、それぞれ半導体チップ２１０を接合する。 Then, after executing the same steps as FIG. 3A, in the step shown in FIG. 4B, in each opening 990x of the frame member 990 which is joined to the main surface 111a of the semiconductor substrate 111, via a resin layer 160, a semiconductor respectively bonding the chip 210. 具体的には、最初に、図２Ｇに示す工程と同様にアライメントして、各半導体チップ２１０の背面が、半導体基板１１１の主面１１１ａに形成されている樹脂層１６０と接するように配置する。 More specifically, first, the alignment in the same manner as in the step shown in FIG. 2G, the back of the semiconductor chip 210 is placed in contact with the resin layer 160 formed on the main surface 111a of the semiconductor substrate 111. 次に、図２Ｇに示す工程と同様に加熱及び押圧し、各半導体チップ２１０の背面と樹脂層１６０の面１６０ａとを圧着させる。 Then heated and pressed in the same manner as in the step shown in FIG. 2G, bond the surface 160a of the back and the resin layer 160 of the semiconductor chip 210. これにより、樹脂層１６０は硬化し、各半導体チップ２１０は半導体基板１１１の主面１１１ａ側に接合される。 Thus, the resin layer 160 is hardened, the semiconductor chip 210 is bonded to the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111. 又、各半導体チップ２１０の側面と枠部材９９０の各開口部９９０ｘの側面との間には、平面形状が額縁状である隙間９９０ｙが形成される。 Further, between the side surface of each opening 990x of the side frame member 990 of the semiconductor chip 210, a clearance plane shape is frame-shaped 990y are formed.
次いで、図４Ｃに示す工程では、樹脂層１６０の面１６０ａに、各半導体チップ２１０の側面を封止する樹脂層２５５を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 4C, the surface 160a of the resin layer 160, to form a resin layer 255 for sealing the sides of the semiconductor chip 210. 具体的には、例えば、ディスペンサー等を用いて各隙間９９０ｙに樹脂層２５５となる樹脂を充填し、充填した樹脂をガラス等からなる押圧部材９７５により半導体基板１１１側に押圧しながら所定の温度に加熱して樹脂を硬化させる。 Specifically, for example, in the gaps 990y using a dispenser or the like which a resin of the resin layer 255 is filled, the filled resin by a pressing member 975 made of glass or the like to a predetermined temperature while pressing the semiconductor substrate 111 side heated to cure the resin. その後、押圧部材９７５を取り外す。 Then, remove the pressing member 975.
なお、枠部材９９０を用いずに、隣接する半導体チップ２１０の側面間にディスペンサー等を用いて樹脂を塗布する方法も考えられるが、樹脂層１６０の外縁部に塗布された樹脂がだれて所望の形状の樹脂層が形成できない虞がある。 Incidentally, without using the frame member 990 is considered a method of using a dispenser or the like between the side surfaces of the semiconductor chip 210 adjacent applying a resin, the resin layer 160 outer edge resinous who have desired coating to there is a possibility that the resin layer of the shape can not be formed. そこで、枠部材９９０を用いることが好ましい。 Therefore, it is preferable to use a frame member 990. 但し、開口部９９０ｘを有する枠部材９９０に代えて、樹脂層１６０の面１６０ａの外縁部のみに配置される環状の枠部材を用いても構わない。 However, it may instead to the frame member 990 having an opening 990X, be used an annular frame member which is disposed only on the outer edge surface 160a of the resin layer 160. つまり、全ての半導体チップ２１０を囲むような環状の枠部材を用いても構わない。 In other words, it may be used an annular frame member to surround all of the semiconductor chip 210.
次いで、図４Ｄに示す工程では、各半導体チップ２１０の主面、樹脂層２５５の上面、及び枠部材９９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 4D, the main surface of the semiconductor chip 210, a resist film 270 of the light-sensitive covering the upper surface of the resin layer 255, and the upper surface of the frame member 990. レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを各半導体チップ２１０の主面、樹脂層２５５の上面、及び枠部材９９０の上面に塗布することにより形成する。 Resist film 270 is, for example, the main surface of the liquid resist each semiconductor chip 210 is formed by coating the upper surface of the resin layer 255, and the upper surface of the frame member 990. レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。 The thickness of the resist film 270 can be, for example, 10μm approximately.
次いで、図３Ｅ〜図３Ｊと同様の工程を実行し、更に、図３Ｊに示す構造体上に樹脂層を形成した後、図３Ａ〜図３Ｊに示す工程を繰り返し、半導体チップ３１０及び４１０を積層する。 Then, perform the same steps as FIG 3E~ Figure 3J, further, after forming the resin layer on the structure shown in FIG. 3J, repeating the steps shown in FIG 3A~ Figure 3J, stacking the semiconductor chips 310 and 410 to. そして、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、ダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１に対応する半導体装置が製造される。 Then, after forming the external connection terminals 910 in a known manner similar to the step shown in FIG 2W, by individual pieces are cut by a dicing blade or the like, a semiconductor device corresponding to FIG. 1 is manufactured. なお、図３Ｅ〜図３Ｉに示す工程を、図２Ｊ〜図２Ｕに示す工程に置換してもよい。 Incidentally, the step shown in FIG 3E~ Figure 3I, may be replaced with steps shown in FIG 2J~ Figure 2U.
このように、第１の実施の形態の変形例２によれば、第１の実施の形態及び第１の実施の形態の変形例１と同様の効果を奏する。 Thus, according to the second modification of the first embodiment, the same effects as the first modification of the first embodiment and the first embodiment.
第２の実施の形態では、積層された半導体チップの電極間を、樹脂層に形成した接続孔を介して電気的に接続する例を示す。 In the second embodiment, an example of electrically connecting via the electrodes of the stacked semiconductor chips, formed in resin layer connection hole. なお、第２の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 In the second embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here.
［第２の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to the second embodiment]
始めに、第２の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to the second embodiment. 図５は、第２の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 5 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the second embodiment. 図５を参照するに、第２の実施の形態に係る半導体装置１００Ａは、接続孔であるビアホール２１０ｙが樹脂層２５５を貫通して形成され、半導体チップ２１０の電極パッド２５０と半導体チップ１１０の配線１５５とが、ビアホール２１０ｙ内及び樹脂層２５５上に形成された金属層３８０を介して電気的に接続されている点を除いて、第１の実施の形態に係る半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。 Referring to FIG. 5, the semiconductor device 100A according to the second embodiment, the via hole 210y is connecting hole is formed through the resin layer 255, the wiring of the electrode pad 250 and the semiconductor chip 110 of the semiconductor chip 210 155 and is, except that it is electrically connected via the metal layer 380 formed on the via holes 210y and within the resin layer 255, the semiconductor device 100 according to the first embodiment (see FIG. 1) in the same way as configured. 配線１５５は、例えばＣｕ等からなり、電極パッド１５０と電気的に接続されている。 Wiring 155 is made of, for example, Cu or the like, and is electrically connected to the electrode pads 150.
［第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing the semiconductor device according to Second Embodiment]
続いて、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe a manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment. 図６Ａ〜図６Ｇは、第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 6A~ Figure 6G is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to the second embodiment.
始めに、第１の実施の形態の図２Ａから図２Ｅと同様の工程を実行後、図６Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様に半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。 First, after executing Figure 2E and the same steps from FIG. 2A in the first embodiment, in the step shown in FIG. 6A, is prepared a semiconductor substrate 111 in the same manner as in the step shown in FIG. 2F, the main semiconductor substrate 111 forming the resin layer 160 on the surface 111a side. なお、図６Ａでは、半導体基板１１１において、図２Ｆでは省略されていた配線１５５を図示している点が図２Ｆと相違する。 In FIG. 6A, the semiconductor substrate 111, that illustrates the wire 155 which has been omitted in FIG. 2F is different from the FIG. 2F. 配線１５５は、例えばＣｕ等からなり、電極パッド１５０と電気的に接続されている。 Wiring 155 is made of, for example, Cu or the like, and is electrically connected to the electrode pads 150.
次いで、第１の実施の形態の図２Ｇから図２Ｉと同様の工程を実行後、図６Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｘを形成する。 Then, after executing Figure 2I process similar Figures 2G in the first embodiment, in the step shown in FIG. 6B, exposing the resist film 270 shown in FIG. 2I through a predetermined mask, then the exposure process a resist film 270 is developed to form an opening 270x in the resist film 270. 但し、図２Ｊに示す工程では、開口部２７０ｘは電極パッド２５０上に形成したが、本工程では、半導体基板１１１の配線１５５上に形成する。 However, in the process shown in FIG. 2J, but the opening 270x is formed on the electrode pad 250, in this step, it is formed on the wiring 155 of the semiconductor substrate 111. なお、説明の便宜上、図６Ｂ〜図６Ｇまでは、図６Ａに示す構造体の一部分（電極パッド１５０、配線１５５、及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, to Figure 6B~ FIG. 6G, will be shown in an enlarged structure of a part shown in FIG. 6A (the electrode pads 150, the wiring 155, and the electrode pads 250 near) only.
次いで、図６Ｃに示す工程では、図２Ｋに示す工程と同様にして、各半導体チップ２１０にビアホール２１０ｙを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 6C, in the same manner as in the step shown in FIG. 2K, forming a via hole 210y to the semiconductor chip 210. 但し、本工程では、半導体基板１１１の配線１５５の上面を露出するようにビアホール２１０ｙを形成する。 However, in this step, a via hole 210y so as to expose the upper surface of the wiring 155 of the semiconductor substrate 111. その後、図２Ｌに示す工程と同様にして図６Ｂに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, to remove the resist film 270 shown in FIG. 6B in the same manner as in the step shown in FIG. 2L. 次いで、図６Ｄに示す工程では、図２Ｍに示す工程と同様にして絶縁層２８０を形成し、図２Ｎに示す工程と同様にしてビアホール２１０ｙの壁面を除く部分の絶縁層２８０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 6D, similarly to the step shown in FIG. 2M to form an insulating layer 280, similarly to the step shown in FIG. 2N to remove portions of the insulating layer 280 except for the wall surface of the via hole 210Y.
次いで、図６Ｅに示す工程では、図２Ｏに示す工程と同様にして、金属層２９０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 6E, in the same manner as in the step shown in FIG. 2O, to form the metal layer 290. そして、図２Ｐ及び図２Ｑに示す工程と同様にして、ビアホール２１０ｙ及び電極パッド２５０を含む領域を露出する開口部３７０ｘを有するレジスト膜３７０を形成する。 Then, in the same manner as in the step shown in FIG. 2P and FIG 2Q, a resist film 370 having an opening 370x to expose a region including the via hole 210y and the electrode pads 250. 次いで、図６Ｆに示す工程では、図２Ｒに示す工程と同様にして、図６Ｅに示すビアホール２１０ｙの内部及び開口部３７０ｘの一部に金属層３８０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 6F, in the same manner as in the step shown in FIG. 2R, forming a metal layer 380 to a portion of the inside and the opening 370x of the via hole 210y shown in FIG 6E.
次いで、図６Ｇに示す工程では、図６Ｆに示すレジスト膜３７０を除去した後、図２Ｔに示す工程と同様にして金属層３８０に覆われていない部分の金属層２９０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 6G, after removing the resist film 370 shown in FIG. 6F, to remove the metal layer 290 which is not covered with the metal layer 380 in the same manner as in the step shown in FIG 2T. そして、図２Ｕに示す工程と同様にして、金属層３８０を覆うように金属層３９０を形成する。 Then, in the same manner as in the step shown in FIG 2U, to form the metal layer 390 to cover the metal layer 380. 次いで、図２Ｖ〜図２Ｘと同様な工程を実行し、更に切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図５に示す半導体装置１００Ａが製造される。 Then, run the FIG 2V~ view 2X similar step further by individual pieces are cut by a dicing blade or the like at the cutting position C, the semiconductor device 100A shown in FIG. 5 is manufactured.
なお、図７に示す半導体装置１００Ｂのように、半導体チップ２１０と半導体チップ３１０との間、及び半導体チップ３１０と半導体チップ４１０との間を、図６Ｂ〜図６Ｇと同様の工程を実行して、それぞれ樹脂層３５５及び４５５に形成したビアホール３１０ｙ及び４１０ｙを介して電気的に接続してもよい。 As in the semiconductor device 100B shown in FIG. 7, between the semiconductor chip 210 and the semiconductor chip 310, and between the semiconductor chip 310 and the semiconductor chip 410, by executing the same steps as FIG 6B~ Figure 6G , it may be electrically connected through via holes 310y and 410y, respectively formed on the resin layer 355 and 455. 又、同一の層に、半導体チップを貫通するビアホールと、樹脂層を貫通するビアホールが混在してもよい。 Further, the same layer, the via hole penetrating the semiconductor chip, via hole penetrating the resin layer may be mixed.
このように、第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the second embodiment, the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、積層された半導体チップの電極間を、樹脂層に形成したビアホールを介して電気的に接続することにより、半導体チップ内にビアホールを形成できない場合であっても、半導体チップを迂回して下層の半導体チップと電気的に接続することが可能となり、配線設計の自由度を向上することができる。 That is, between the electrodes of the stacked semiconductor chips, by connecting through a via hole formed in the resin layer electrically, even if it is not possible to form a via hole in a semiconductor chip, bypassing the semiconductor chip underlying that enables a semiconductor chip electrically connected to, it is possible to improve the flexibility of the wiring design.
［第３の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to a third embodiment]
始めに、第３の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to a third embodiment. 図８は、第３の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 8 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a third embodiment. 第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃは、上下に隣接する半導体チップの金属パッド同士を接続するビアホール及び金属層が、１個から４個に変更された点を除いて、第１の実施の形態に係る半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。 The semiconductor device 100C according to the third embodiment, via holes and metal layers connecting metal pads to each other of the semiconductor chip to be vertically adjacent, except that has been changed from one to four, a first embodiment the semiconductor device 100 according to the embodiment (see FIG. 1) and the same configuration.
図８において、２１０ｚ〜４１０ｚはビアホールを、３８０ａ〜５８０ａはビアホール２１０ｚ〜４１０ｚを充填する金属層を示している。 In FIG. 8, 210z~410z the via hole, 380A～580a shows a metal layer to fill the via hole 210Z～410z. ビアホール及び金属層は、各半導体チップの１個の金属パッドに対して４個ずつ設けられている。 Via holes and metal layers, four each provided for one of the metal pads of each semiconductor chip.
このように、１つの金属パッドに対して複数個のビアホール及び金属層を設けることにより、金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。 Thus, by providing a plurality of via holes and metal layers with respect to one metal pads, it is possible to improve the connection reliability of the metal pads together. 又、直下の半導体基板に金属パッドを設計しなければ、一つ以上の下層の半導体基板に対しビアホール及び金属層を設けることができる。 Further, if the metal pad designed semiconductor substrate immediately below, may be to one or more underlying semiconductor substrate provided via holes and metal layers. この方式では、同じ電気信号、或いは異なる電気信号を所望の半導体基板に接続することができる。 In this manner, the same electrical signal or a different electrical signal may be connected to a desired semiconductor substrate. 又、ビアホール径が小さくなるため、ビアホール及び金属層を設ける工程に要する時間を短縮することができる。 Further, since the via hole diameter decreases, it is possible to shorten the time required for the step of providing the via holes and metal layers. なお、１個の金属パッドに対して設けられるビアホール及び金属層の数は、２個、３個又は５個以上であっても構わない。 The number of via holes and metal layers provided for one metal pad, two, but may be three or five or more.
［第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing the semiconductor device according to Third Embodiment]
続いて、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment. 図９Ａ〜図９Ｆは、第３の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 9A~-9F are diagrams illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to a third embodiment. なお、第１の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。 Regarding the portions similar to the manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment, it may be omitted.
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。 First, it performs FIGS 2A~ view 2I similar steps. 次いで、図９Ａ及び図９Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｙを形成する。 Then, in steps shown in FIGS. 9A and 9B, exposing the resist film 270 shown in FIG. 2I through a predetermined mask, and then by developing the resist film 270 to the exposure process, the opening 270y in the resist film 270 to form. 図９Ａは断面図であり、図９Ｂは平面図である。 Figure 9A is a sectional view, FIG. 9B is a plan view. なお、説明の便宜上、図９Ａ〜図９Ｆまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, to Figure 9A~ Figure 9F is to show an enlarged only a portion of the structure shown in FIG. 2I (electrode pad 150 and the electrode pads 250 near).
次いで、図９Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 9C, forming a via hole 210z to the semiconductor chip 210. ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｙに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０が露出するように形成する。 Hole 210z, the semiconductor chip 210 in the portion corresponding to the opening 272y in (substrate body 220, a semiconductor integrated circuit 230, the insulating layer 240, and the electrode pad 250) a and the resin layer 160 through the electrode pads 150 of the semiconductor chip 110 formed so as to expose. ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。 Via holes 210z may be formed by, for example, dry etching or the like. ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。 Hole 210z is, for example, a circular shape in plan view, the diameter φ3 may be, for example 1 m to 10 m. 但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。 However, the diameter .phi.3 of the via hole 210z is preferably an aspect ratio (= depth D2 / diameter .phi.3) is a value such that 0.5 to 5. ビアホール２１０ｚの直径φ３をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ａの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。 By aspect ratio diameter .phi.3 via hole 210z (= depth D2 / diameter .phi.3) is a value such that 0.5 to 5, the improvement of the processing speed of the etching for forming the via hole 210z (throughput) and, because can be realized such improvement of the metal layer embedded ease of 380a to the via hole 210z.
次いで、図９Ｄに示す工程では、図９Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 9D, the resist film is removed 270 shown in FIG. 9C. 次いで、図２Ｍ〜図２Ｓと同様な工程を行い、図９Ｅに示すようにビアホール２１０ｚに金属層３８０ａを充填する。 Next, by Figure 2M~ view 2S similar step, filling the metal layer 380a in the via hole 210z as shown in Figure 9E. 次いで、金属層３８０ａに覆われていない部分の金属層２９０を、例えばウェットエッチング等により除去した後、図９Ｆに示すように、電極パッド２５０及び金属層３８０ａを覆うように金属層３９０を形成する。 Then, a metal layer 290 which is not covered with the metal layer 380a, for example, is removed by wet etching or the like, as shown in FIG. 9F, a metal layer 390 to cover the electrode pads 250 and the metal layer 380a . 金属層３９０は、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０ａを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０ａを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。 Metal layer 390, for example, a resist film for opening the electrode pad 250 and the metal layer 380a on the insulating layer 240 is formed, by means of an electrode pad 250 and the metal layer 380a electrolytic plating method using a power feeding layer, so as to fill the openings a plating film is deposited and grown, it can be formed by removing the subsequent resist film.
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図８に示す半導体装置１００Ｃが製造される。 Thereafter, by repeating the same steps as in the first embodiment, the semiconductor device 100C shown in FIG. 8 is manufactured.
このように、第３の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the third embodiment, the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、ビアホール径が小さくなるため、ビアホール及び金属層を設ける工程に要する時間を短縮することができると共に、１つの金属パッドに対して複数個のビアホール及び金属層を設けることにより金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。 That is, since the via hole diameter becomes smaller, it is possible to shorten the time required for the step of providing the via holes and metal layers, the connection metal pads together by providing a plurality of via holes and metal layers with respect to one metal pads it is possible to improve the reliability.
［第４の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to the fourth embodiment]
始めに、第４の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to the fourth embodiment. 図１０は、第４の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 10 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the fourth embodiment. 第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄは、第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃでは4個のビアホール及び金属層に対して1個設けられていた金属パッドを、１個のビアホール及び金属層に対して1個設けるようにした点を除いて、第３の実施の形態に係る半導体装置１００Ｃと同様に構成される。 The semiconductor device 100D according to the fourth embodiment, the third in the semiconductor device 100C according to the embodiment of the four via holes and one provided by metal pad has the metal layer, and one via hole except that the provided one for the metal layer, and similarly to the semiconductor device 100C according to the third embodiment.
図１０において、１５０ａ及び１５０ｂ〜４５０ａ及び４５０ｂは金属パッドを示している。 In FIG. 10, 150a and 150b~450a and 450b show the metal pad. 金属パッドは、１個のビアホール及び金属層に対して1個設ずつ設けられている。 Metal pads are provided one by one set for one via hole and metal layer.
このように、１つの金属パッドに対して１個のビアホール及び金属層を設けることにより、隣接する金属パッドに同一の信号を割り当てた場合には、第３の実施の形態と同様に金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。 In this way, by providing a single hole and the metal layer with respect to one metal pad, if assigned the same signal to adjacent metal pads, as in the third embodiment the metal pad between it is possible to improve the reliability of connection. 又、隣接する金属パッドに異なる信号を割り当てた場合には、配線設計の自由度を高めることができる。 Also, if you assigned different signals to adjacent metal pads, it is possible to increase the freedom of wiring design.
［第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment]
続いて、第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe a manufacturing process of a semiconductor device according to the fourth embodiment. 図１１Ａ〜図１１Ｆは、第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 11A~ Figure 11F is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment. なお、第１の実施の形態又は第２の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。 Regarding the portions similar to the manufacturing process of a semiconductor device according to the first embodiment or the second embodiment, it may be omitted.
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。 First, it performs FIGS 2A~ view 2I similar steps. 次いで、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｙを形成する。 Then, in steps shown in FIGS. 11A and 11B, exposing the resist film 270 shown in FIG. 2I through a predetermined mask, and then by developing the resist film 270 to the exposure process, the opening 270y in the resist film 270 to form. 図１１Ａは断面図であり、図１１Ｂは平面図である。 Figure 11A is a sectional view, FIG. 11B is a plan view. なお、説明の便宜上、図１１Ａ〜図１１Ｆまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, FIG 11A~ view to 11F is to show an enlarged only a portion of the structure shown in FIG. 2I (electrode pad 150 and the electrode pads 250 near).
次いで、図１１Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 11C, to form a via hole 210z to the semiconductor chip 210. ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｙに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０ａ及び１５０ｂが露出するように形成する。 Hole 210z, the semiconductor chip 210 in the portion corresponding to the opening 272y in (substrate body 220, a semiconductor integrated circuit 230, the insulating layer 240, and the electrode pad 250) a and the resin layer 160 through the electrode pads 150a and the semiconductor chip 110 150b is formed to expose. ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。 Via holes 210z may be formed by, for example, dry etching or the like. ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。 Hole 210z is, for example, a circular shape in plan view, the diameter φ3 may be, for example 1 m to 10 m. 但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。 However, the diameter φ3 of the via hole 210z, the aspect ratio (= depth D2 / diameter .phi.7) we are preferably a value such that 0.5 to 5. ビアホール２１ｚの直径φ７をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ｂの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。 By aspect ratio diameter .phi.7 of the via hole 21z (= depth D2 / diameter .phi.7) is a value such that 0.5 to 5, the improvement of the processing speed of the etching for forming the via hole 210z (throughput) and, because can be realized such improvement of the metal layer embedded ease of 380b of the via hole 210z.
次いで、図１１Ｄに示す工程では、図１１Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 11D, the resist film is removed 270 shown in FIG. 11C. 次いで、図２Ｍ〜図２Ｓと同様な工程を行い、図１１Ｅに示すようにビアホール２１０ｚに金属層３８０ｂを充填する。 Next, by Figure 2M~ view 2S similar step, filling the metal layer 380b in the via hole 210z as shown in Figure 11E. 次いで、金属層３８０ｂに覆われていない部分の金属層２９０を、例えばウェットエッチング等により除去した後、図１１Ｆに示すように、電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを覆うように金属層３９０ａを形成する。 Then, a metal layer 290 which is not covered with the metal layer 380b, for example, is removed by wet etching or the like, as shown in FIG. 11F, a metal layer 390a so as to cover the electrode pads 250 and the metal layer 380b . 金属層３９０ａは、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０及び金属層３８０ｂを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。 Metal layer 390a, for example a resist film for opening the electrode pad 250 and the metal layer 380b on the insulating layer 240 is formed, by means of an electrode pad 250 and the metal layer 380b electrolytic plating method using a power feeding layer, so as to fill the openings a plating film is deposited and grown, it can be formed by removing the subsequent resist film.
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図１０に示す半導体装置１００Ｄが製造される。 Thereafter, by repeating the same steps as in the first embodiment, the semiconductor device 100D shown in FIG. 10 is manufactured.
このように、第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the fourth embodiment, the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、隣接する金属パッドに同一の信号を割り当てた場合には、第３の実施の形態と同様に金属パッド同士の接続信頼性を向上することができる。 That is, when assigning the same signal to adjacent metal pads may be similar to the third embodiment to improve the connection reliability of the metal pads together. 又、隣接する金属パッドに異なる信号を割り当てた場合には、配線設計の自由度を高めることができる。 Also, if you assigned different signals to adjacent metal pads, it is possible to increase the freedom of wiring design.
［第５の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment]
始めに、第５の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to a fifth embodiment. 図１２は、第５の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 12 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a fifth embodiment. 第５の実施の形態に係る半導体装置１００Ｅは、第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄでは全ての半導体チップの全てのビアホールに対応する位置に設けられていた金属パッドを、一部設けないようにし、金属パッドが設けられた半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続している点を除いて、第４の実施の形態に係る半導体装置１００Ｄと同様に構成される。 The semiconductor device 100E according to the fifth embodiment, the metal pads provided at positions corresponding to all of the via hole in the semiconductor device 100D all the semiconductor chip according to the fourth embodiment is not provided part as to the semiconductor chips which metal pads are provided, except that is directly connected with the via hole and a metal layer, and similarly to the semiconductor device 100D according to the fourth embodiment.
このように、金属パッドを一部の半導体チップのみに設けることにより、隣接していない半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続することができるため、配線設計の自由度を高めることができる。 Thus, by providing metal pads only a portion of the semiconductor chip, it is possible to connect the semiconductor chips that are not directly adjacent in the via hole and metal layer, it is possible to increase the freedom of wiring design.
［第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing the semiconductor device according to Fifth Embodiment
続いて、第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment. 図１３Ａ〜図１３Ｈは、第５の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 13A~ Figure 13H is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to a fifth embodiment. なお、第１の実施の形態から第４の実施の形態に係る半導体装置の製造工程と類似する部分に関しては、説明を省略する場合がある。 Regarding the portions similar to the process of manufacturing the semiconductor device according the first embodiment to the fourth embodiment, there may be omitted.
始めに、図２Ａ〜図２Ｉと同様の工程を行う。 First, it performs FIGS 2A~ view 2I similar steps. 次いで、図１３Ａ及び図１３Ｂに示す工程では、所定のマスクを介して図２Ｉに示すレジスト膜２７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜２７０を現像することで、レジスト膜２７０に開口部２７０ｚを形成する。 Then, in steps shown in FIGS. 13A and 13B, exposing the resist film 270 shown in FIG. 2I through a predetermined mask, and then by developing the resist film 270 to the exposure process, the opening 270z to the resist film 270 to form. 図１３Ａは断面図であり、図１３Ｂは平面図である。 Figure 13A is a sectional view, FIG. 13B is a plan view. なお、説明の便宜上、図１３Ａ〜図１３Ｈまでは、図２Ｉに示す構造体の一部分（電極パッド１５０及び電極パッド２５０ｂ近傍）のみを拡大して示すことにする。 For convenience of explanation, to Figure 13A~ FIG. 13H, it will be shown in an enlarged only a portion of the structure shown in FIG. 2I (electrode pad 150 and the electrode pads 250b vicinity).
次いで、図１３Ｃに示す工程では、半導体チップ２１０にビアホール２１０ｚを形成する。 Then, in steps shown in FIG. 13C, to form a via hole 210z to the semiconductor chip 210. ビアホール２１０ｚは、開口部２７０ｚに対応する部分の半導体チップ２１０（基板本体２２０、半導体集積回路２３０、絶縁層２４０、及び電極パッド２５０ｂ）及び樹脂層１６０を貫通し、半導体チップ１１０の電極パッド１５０ａ及び１５０ｂが露出するように形成する。 Hole 210z, the semiconductor chip 210 in the portion corresponding to the opening 270Z (substrate body 220, a semiconductor integrated circuit 230, the insulating layer 240, and the electrode pads 250b) a and the resin layer 160 through the electrode pads 150a and the semiconductor chip 110 150b is formed to expose. ビアホール２１０ｚは、例えばドライエッチング等により形成することができる。 Via holes 210z may be formed by, for example, dry etching or the like. ビアホール２１０ｚは、例えば平面視円形であり、その直径φ３は、例えば１μｍ〜１０μｍとすることができる。 Hole 210z is, for example, a circular shape in plan view, the diameter φ3 may be, for example 1 m to 10 m. 但し、ビアホール２１０ｚの直径φ３は、アスペクト比（＝深さＤ２／直径φ３）が０．５以上５以下となるような値とすることが好ましい。 However, the diameter .phi.3 of the via hole 210z is preferably an aspect ratio (= depth D2 / diameter .phi.3) is a value such that 0.5 to 5. ビアホール２１０ｚの直径φ３をアスペクト比（＝深さＤ２／直径φ７）が０．５以上５以下となるような値とすることにより、ビアホール２１０ｚを形成する際のエッチングの加工速度（スループット）の向上や、ビアホール２１０ｚへの金属層３８０ｂの埋め込みやすさの向上等を実現できるからである。 By aspect ratio diameter φ3 of the via hole 210z (= depth D2 / diameter .phi.7) is a value such that 0.5 to 5, the improvement of the processing speed of the etching for forming the via hole 210z (throughput) and, because can be realized such improvement of the metal layer embedded ease of 380b of the via hole 210z.
次いで、図１３Ｄに示す工程では、図１３Ｃに示すレジスト膜２７０を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 13D, the resist film is removed 270 shown in FIG. 13C. 次いで、図２Ｍ〜図２Ｎと同様な工程を行った後、図１３Ｅに示すように、絶縁層２４０の上面、電極パッド２５０ｂの上面及び側面、絶縁層２８０の上面、ビアホール２１０ｚの底部に露出する電極パッド１５０ａ及び１５０ｂの上面を覆うように金属層２９０を形成する。 Then, by FIGS 2M~ diagram 2N similar process, as shown in FIG. 13E, the upper surface of the insulating layer 240, the upper and side surfaces of the electrode pads 250b, the upper surface of the insulating layer 280 is exposed at the bottom of the via hole 210z so as to cover the upper surface of the electrode pads 150a and 150b to form the metal layer 290. 金属層２９０は、例えば無電解めっき法等により形成することができる。 Metal layer 290 can be formed by, for example, an electroless plating method, or the like. 金属層２９０は、例えばスパッタ法、ＣＶＤ法等を用いて形成しても構わない。 Metal layer 290, for example, a sputtering method, may be formed by a CVD method or the like. 金属層２９０としては、例えばＴｉ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いることができる。 The metal layer 290 may be, for example, and a laminate obtained by laminating a Cu layer on the Ti layer. 金属層２９０として、例えばＴａ層上にＣｕ層を積層した積層体等を用いても構わない。 As the metal layer 290, for example, it may be used and a laminate obtained by laminating a Cu layer on the Ta layer. 又、埋め込む材料は設計基準を満足する導体でよく、Ｃｕの代わりにＷやＡｌ、又はドープトポリシリコン、或いはカーボンナノチューブ等の炭素材料や導電性ポリマの何れかを用いることができる。 Also, embedding materials can be used either well, instead of W or Al of Cu, or doped polysilicon, or a carbon material such as carbon nanotubes or a conductive polymer in conductive satisfying the design criteria. 又、絶縁層の絶縁性が十分である場合は、バイヤ金属層を用いない埋め込み配線の組み合わせを選ぶことができる。 Further, when the insulating property of the insulating layer is sufficient, it is possible to choose a combination of buried wiring using no buyer metallic layer.
次いで図１３Ｆに示す工程では、ビアホール２１０ｚの内部を除く金属層２９０の上面を覆うように感光性のレジスト膜３７０を形成する。 In the step shown in FIG. 13F is then to form a photosensitive resist film 370 so as to cover the upper surface of the metal layer 290, except for the via hole 210z. レジスト膜３７０は、例えばドライフィルムレジストを金属層２９０の上面に貼付することにより形成することができる。 Resist film 370, for example, a dry film resist can be formed by affixing the upper surface of the metal layer 290. レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍとすることができる。 The thickness of the resist film 270 may be, for example 10 [mu] m. その後、所定のマスクを介してレジスト膜３７０を露光し、次いで露光処理されたレジスト膜３７０を現像することで、レジスト膜３７０に開口部３７０ｙを形成する。 Then, exposing the resist film 370 through a predetermined mask, and then by developing the resist film 370 to the exposure process to form an opening 370y in the resist film 370. 開口部３７０ｙは電極パッド２５０ｂが形成されている部分に対応するビアホール２１０ｚ上のみに形成される。 Opening 370y are formed on the via hole 210z corresponding to the portion where the electrode pad 250b is formed only on.
次いで、図２Ｒ〜図２Ｔと同様な工程を行い、図１３Ｇに示すように、金属層３８０ｂに覆われていない部分の金属層２９０を除去する。 Next, by Figure 2R~ view 2T similar process, as shown in FIG. 13G, to remove the metal layer 290 which is not covered with the metal layer 380b. 次いで図１３Ｈに示す工程では、電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを覆うように金属層３９０ａを形成する。 In the step shown in FIG. 13H is then a metal layer 390a so as to cover the electrode pad 250b and the metal layer 380b. 金属層３９０ａは、例えば絶縁層２４０上に電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを開口するレジスト膜を形成し、電極パッド２５０ｂ及び金属層３８０ｂを給電層とする電解めっき法により、開口部を充填するようにめっき膜を析出成長させ、その後レジスト膜を除去することにより形成することができる。 Metal layer 390a, for example a resist film for opening the electrode pad 250b and the metal layers 380b on the insulating layer 240 is formed by an electrode pad 250b and the metal layers 380b electrolytic plating method using a power feeding layer, so as to fill the openings a plating film is deposited and grown, it can be formed by removing the subsequent resist film.
以降、第１の実施の形態と同様の工程を繰り返すことにより、図１２に示す半導体装置１００Ｅが製造される。 Thereafter, by repeating the same steps as in the first embodiment, the semiconductor device 100E shown in FIG. 12 is manufactured. なお、金属層が充填されていないビアホールは、電極パッドを有する半導体チップを積層した後に、第１の実施の形態と同様な方法により充填される。 Incidentally, the via hole metal layer is not filled, after stacking the semiconductor chips having electrode pads, are filled by the same method as the first embodiment.
なお、金属パッドをどの半導体基板のどの位置に設け、どの位置に設けないかは、任意に決定することができ、図１２に例示した態様には限定されない。 Incidentally, provided at any position which the semiconductor substrate a metal pad, is either not provided at any position, it can be arbitrarily determined, but not limited to the illustrated embodiment in FIG. 12.
このように、第５の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the fifth embodiment, the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、全ての半導体チップの全てのビアホールに対応する位置に設けられていた金属パッドを、一部設けないようにすることにより、隣接していない半導体チップ同士をビアホール及び金属層で直接接続することができるため、配線設計の自由度を高めることができる。 That is, all of the metal pads provided at a position corresponding to the via hole of all of the semiconductor chips, by not providing a part, connecting the semiconductor chips which are not directly adjacent in the via holes and metal layers since it is, it is possible to increase the freedom of wiring design.
第１〜第５の実施の形態では、半導体基板上に半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続する半導体装置の製造方法を例示した。 In the first to fifth embodiments, a semiconductor chip is stacked on a semiconductor substrate, and the method for manufacturing the semiconductor device for connecting the semiconductor chips of the different layers the signal to be capable of transmitting. しかしながら、積層する層は半導体チップでなくてもよく、半導体チップを有しない構造層を一部に含んでいても構わない。 However, the layer to be laminated may not be semiconductor chips, it may be included in a portion having no structural layer and the semiconductor chip. そこで、第６の実施の形態では、半導体チップを有しない構造層を含む半導体装置の製造方法を例示する。 Therefore, in the sixth embodiment, illustrating a method for manufacturing a semiconductor device including a structure layer having no semiconductor chips. ここで、構造層とは、シリコン基板、金属層、絶縁層等を含む半導体チップを有しない全ての層を指すものとする。 Here, the structure layer, a silicon substrate, a metal layer, is intended to refer to all layers having no semiconductor chip including an insulating layer, and the like.
［第６の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment]
始めに、第６の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to a sixth embodiment. 図１４は、第６の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 14 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a sixth embodiment. 第６の実施の形態に係る半導体装置１００Ｆは、図１に示す第１の実施の形態に係る半導体装置１００の樹脂層３６０と半導体チップ４１０との間に構造層８１０及び樹脂層８６０を設けた点を除いて、半導体装置１００（図１参照）と同様に構成される。 The semiconductor device 100F according to the sixth embodiment, provided with a structure layer 810 and resin layer 860 between the first semiconductor device resin layer 360 100 according to the embodiment of the semiconductor chip 410 shown in FIG. 1 except for the point, the same structure as the semiconductor device 100 (see FIG. 1).
図１４に示す半導体装置１００Ｆにおいて、構造層８１０は、樹脂層３６０を介して半導体チップ３１０上に積層され、半導体チップ４１０は樹脂層８６０を介して構造層８１０上に積層されている。 In the semiconductor device 100F shown in FIG. 14, the structure layer 810 is stacked on the semiconductor chip 310 through the resin layer 360, the semiconductor chip 410 is stacked on the structure layer 810 through the resin layer 860. 構造層８１０には、半導体チップ３１０と４１０とを電気的に接続するためのビアホール（図示せず）や金属層（図示せず）等が設けられている。 The structural layer 810, a via hole for electrically connecting (not shown) or metal layers (not shown) is provided and a semiconductor chip 310 and 410. 樹脂層８６０としては、樹脂層１６０等と同様の材料を用いることができる。 The resin layer 860 may be formed of the same material and the resin layer 160 and the like.
構造層８１０は、半導体チップを有しないシリコン基板８１０ｃと、絶縁膜８１０ｄと、溝８１０ｘとを有する。 Structure layer 810 includes a silicon substrate 810c having no semiconductor chips, an insulating film 810d, a groove 810x. 溝８１０ｘはシリコン基板８１０ｃの半導体チップ４１０側に設けられ、溝８１０ｘを含むシリコン基板８１０ｃの表面には、例えばＳｉ ３ Ｎ ４やＳｉＯ ２等から構成されている絶縁膜８１０ｄが形成されている。 The groove 810x provided on the semiconductor chip 410 side of the silicon substrate 810c, the surface of the silicon substrate 810c including groove 810x, for example, Si 3 N 4 and the insulating film 810d which is composed of SiO 2 or the like is formed. シリコン基板８１０ｃは、絶縁膜８１０ｄにより、隣接する半導体チップ４１０と絶縁されている。 Silicon substrate 810c is an insulating film 810d, is insulated from the adjacent semiconductor chips 410. 溝８１０ｘには例えば水やエタノール等の冷却媒体が充填されており、溝８１０ｘは冷媒流路として機能する。 The groove 810x is filled with a cooling medium such as water or ethanol, grooves 810x functions as a refrigerant passage. 溝８１０ｘの形状や形成位置は任意で構わない。 Shape and formation positions of the grooves 810x are may be arbitrary.
このように、半導体装置において積層する層は半導体チップには限定されず、半導体チップを有しない構造層を一部に含んでも構わない。 Thus, the layer to be stacked in the semiconductor device is not limited to the semiconductor chip, it may be included in a portion having no structural layer and the semiconductor chip. 半導体装置において積層する構造層に、例えば冷媒流路を有するシリコン基板を含めることにより、半導体チップで発生する熱を放熱する冷却機能を持たせることができる。 The structure layer stacked in a semiconductor device, by including a silicon substrate having, for example, coolant flow path, can have a cooling function for dissipating heat generated by the semiconductor chip. 冷却機能を有する構造層は、特にＣＰＵ等の発熱の大きなデバイスを含む半導体チップに隣接して設けると有効である。 Structure layer having a cooling function is effective especially provided adjacent to the semiconductor chip including a larger device by heat generated by the CPU or the like. なお、半導体装置は、半導体チップを有しない構造層を複数層含んでも構わない。 The semiconductor device may also include multiple layers having no structural layer and the semiconductor chip.
［第６の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment]
続いて、第６の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Subsequently, the described process of manufacturing a semiconductor device according to the sixth embodiment.
始めに、構造層８１０を準備する。 First, to prepare the structure layer 810. 具体的には、シリコン基板８１０ｃを所定の外径に加工し、一方の面に溝８１０ｘを形成する。 Specifically, by processing a silicon substrate 810c to a predetermined outer diameter, a groove 810x on one surface. 溝８１０ｘは、例えばＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）等により形成することができる。 Groove 810x can be formed by, for example, DRIE (Deep Reactive Ion Etching) or the like. そして、溝８１０ｘを含むシリコン基板８１０ｃの表面に絶縁膜８１０ｄを形成する。 Then, an insulating film 810d on the surface of the silicon substrate 810c including groove 810x. 絶縁膜８１０ｄは、例えばプラズマＣＶＤ法等により形成することができる。 Insulating film 810d can be formed by, for example, a plasma CVD method or the like. 以上の工程により、構造層８１０が完成する。 Through the above steps, the structure layer 810 is completed.
次いで、図２Ａ〜図２Ｘと同様の工程により、半導体チップ１１０から半導体チップ３１０、樹脂層３６０、構造層８１０、樹脂層８６０及び半導体チップ４１０を順次積層しビアホールや金属層等を形成することにより、半導体装置１００Ｆが完成する。 Then, through the same process as in FIG 2A~ view 2X, the semiconductor chip 310 from the semiconductor chip 110, a resin layer 360, the structural layer 810 by sequentially laminating a resin layer 860 and the semiconductor chip 410 to form a via hole and a metal layer such as , semiconductor device 100F is completed.
以上、半導体チップを有しないシリコン基板を含む構造層を含む半導体装置の製造方法を例示したが、構造層は半導体チップを有しないシリコン基板以外に、Ｃｕ等の金属層やエポキシ樹脂等の絶縁層を含んでも構わないし、ＭＥＭＳを有する構造であっても構わない。 Has been described by way of method of manufacturing a semiconductor device including a structure layer including silicon substrate having no semiconductor chips, structural layer other than a silicon substrate having no semiconductor chips, a metal layer or an insulating layer such as an epoxy resin such as Cu it may also contain, but may be a structure having a MEMS. ＭＥＭＳの一例としては、圧力センサや加速度センサ等を挙げることができる。 An example of MEMS, mention may be made of a pressure sensor, an acceleration sensor, or the like.
このように、第６の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the sixth embodiment, but the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、半導体装置に半導体チップを有しない構造層を設けることにより、半導体チップで発生する熱を放熱する冷却機能等を実現することができる。 That is, by providing a structure having no layer of a semiconductor chip in the semiconductor device, it is possible to realize a cooling function for radiating heat generated in the semiconductor chip.
第７の実施の形態では、図１に示す半導体装置１００と図７に示す半導体装置１００Ｂとを同時に作製する例を示す。 In the seventh embodiment, an example of manufacturing the semiconductor device 100B shown in the semiconductor device 100 and 7 shown in FIG. 1 at the same time. なお、第７の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 Incidentally, in the seventh embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here. 図１５Ａ及び図１５Ｂは、第７の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 15A and 15B are diagrams illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to a seventh embodiment.
始めに、第１の実施の形態の図２Ａから図２Ｅと同様の工程を実行後、図１５Ａに示す工程では、図２Ｆに示す工程と同様に半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。 First, after executing Figure 2E and the same steps from FIG. 2A in the first embodiment, in the step shown in FIG. 15A, and a semiconductor substrate 111 in the same manner as in the step shown in FIG. 2F, the main semiconductor substrate 111 forming the resin layer 160 on the surface 111a side. なお、図１５Ａでは、半導体基板１１１において、領域Ａには電極パッド１５０と電気的に接続された配線１５５（後述の図１５Ｂで樹脂層に形成された金属層３８０と電気的に接続される部分）が形成されている。 In FIG 15A, the semiconductor substrate 111, is the electrode pads 150 and electrically connected to the wiring 155 (described later in FIG. 15B with a metal layer formed on the resin layer 380 and electrically connected to the region A portion ) are formed.
次いで、第１の実施の形態の図２Ｇから図２Ｉと同様の工程を実行後、領域Ａについては第２の実施の形態の図６Ｂから図６Ｇと同様の工程を実行する。 Then, after executing the first embodiment from Figure 2G similar to Figure 2I steps, for the region A executes FIG 6G similar steps from Figure 6B of the second embodiment. 又、Ａ以外の領域については、第１の実施の形態の図２Ｊから図２Ｖと同様の工程を実行する。 Further, the region other than A executes FIG 2V process similar from Figure 2J of the first embodiment. これにより、図１５Ｂに示す構造体が作製される。 Thereby, the structure shown in FIG. 15B is produced. つまり、領域Ａでは積層された半導体チップの電極間は樹脂層に形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続され、Ａ以外の領域では積層された半導体チップの電極間は半導体チップに形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続される。 That is, between the electrodes of the semiconductor chips stacked in region A is connected electrically via a connection hole formed in the resin layer (via hole), between the electrodes of the semiconductor chips stacked in a region other than A to the semiconductor chip It is electrically connected through the formed contact hole (via hole).
次いで、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成した後、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、領域Ａから図７に示す半導体装置１００Ｂが製造され、Ａ以外の領域から図１に示す半導体装置１００が製造される。 Then, after forming the external connection terminals 910 in a known manner similar to the step shown in FIG 2W, by cut by a dicing blade or the like singulation at the cutting position C, the semiconductor device shown from the area A in FIG. 7 100B is manufactured, the semiconductor device 100 shown from a region other than a in Figure 1 is manufactured.
このように、第７の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the seventh embodiment, the same effects as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、積層された半導体チップの電極間を樹脂層に形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続した半導体装置と、積層された半導体チップの電極間を半導体チップに形成した接続孔（ビアホール）を介して電気的に接続した半導体装置とを同時に作製することが可能となり、製造工程を効率化できる。 That is, the stacked semiconductor device in which electrical connection between the semiconductor chip electrodes through a contact hole formed in the resin layer (via hole), stacked connection hole formed between the semiconductor chip electrodes on the semiconductor chip ( through the via hole) it is possible to produce a semiconductor device which is electrically connected at the same time, can be more efficient manufacturing process.
第８の実施の形態では、複数の半導体チップが形成された半導体基板（ウェハ）を、半導体基板（ウェハ）状態のまま複数個積層し、その後個片化して複数の半導体チップの積層体を複数個作製する（所謂ウェハオンウェハ、以降、ＷＯＷという）。 In the eighth embodiment, a plurality of semiconductor substrate on which a plurality of semiconductor chips are formed (wafer), a plurality laminated remains semiconductor substrate (wafer) state, then singulated to laminate the plurality of semiconductor chips number to prepare (so-called wafer on the wafer, hereinafter referred to as WOW). そして、ＷＯＷ技術で作製した積層体を更に他の半導体基板（ウェハ）に積層後個片化する例を示す。 Then, an example of laminating after individual pieces to still another semiconductor substrate a laminate produced in WOW Technology (wafer). なお、第８の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 Note that in the eighth embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here.
［第８の実施の形態に係る半導体装置の構造］ [Structure of a semiconductor device according to the eighth embodiment]
始めに、第８の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。 First, a description will be given of the structure of a semiconductor device according to the eighth embodiment. 図１６は、第８の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 16 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the eighth embodiment. 図１６を参照するに、第８の実施の形態に係る半導体装置１００Ｇにおいて、半導体チップ１１０上には樹脂層１６０を介して積層体６００が積層されている。 Referring to FIG. 16, in the semiconductor device 100G according to the eighth embodiment, the laminate 600 through the resin layer 160 is laminated on the semiconductor chip 110. 積層体６００の側面は封止絶縁層である樹脂層６５５に封止されている。 Side surface of the stacked body 600 is sealed in the resin layer 655 is a sealing insulating layer.
半導体チップ４１０の電極パッド４５０は、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続されている。 Electrode pads 450 of the semiconductor chip 410 through the metal layer 680 formed on the via holes 600y and within the resin layer 655 through the resin layer 655, and is electrically connected to the wiring 155 of the semiconductor chip 110. 半導体チップ４１０の主面上には、絶縁層である開口部４６０ｘを有するソルダーレジスト層４６０が形成されており、開口部４６０ｘ内に露出する電極パッド４５０上には外部接続端子９１０が形成されている。 On the main surface of the semiconductor chip 410 is formed with a solder resist layer 460 having an opening 460x is an insulating layer, on the electrode pad 450 exposed in the opening portion 460x is formed external connection terminals 910 there.
［第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程］ [Process of manufacturing the semiconductor device according to Eighth Embodiment
続いて、第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程について説明をする。 Following will describe a manufacturing process of a semiconductor device according to the eighth embodiment. 図１７Ａ〜図１７Ｌは、第８の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。 Figure 17A~ Figure 17L is a diagram illustrating the process of manufacturing the semiconductor device according to the eighth embodiment.
始めに、図１７Ａに示す工程では、例えば図２Ｆに示す半導体基板１１１と同様の形態である半導体基板６１１を準備する。 First, in a step shown in FIG. 17A, a semiconductor substrate 611 is the same form as the semiconductor substrate 111 shown in FIG. 2F, for example. 半導体基板６１１は、複数の半導体チップ６１０を有する。 The semiconductor substrate 611 includes a plurality of semiconductor chips 610. 各半導体チップ６１０は、基板本体６２０と、半導体集積回路６３０と、電極パッド６５０とを有する。 Each semiconductor chip 610 includes a substrate main body 620, a semiconductor integrated circuit 630, the electrode pads 650. 本実施の形態では、半導体基板６１１として、８インチ（約２００ｍｍ）のシリコンウェハを用いた場合を例にとり、以下の説明を行う。 In this embodiment, as the semiconductor substrate 611, taking the case of using the 8-inch silicon wafer (approximately 200 mm) as an example, the following description.
次いで、図１７Ｂに示す工程では、図１７Ａに示す半導体基板６１１の外縁部を除去し、面６１１ａに樹脂層６６０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17B, to remove the outer edge portion of the semiconductor substrate 611 shown in FIG. 17A, to form the resin layer 660 to 611a face. 外縁部を除去した後の半導体基板６１１を半導体基板６１１ｃとする。 The semiconductor substrate 611 after removing the outer edge portion and the semiconductor substrate 611c. 外縁部の除去は、例えば外縁部を除去した後の半導体基板６１１ｃが平面視円形となるように、半導体基板６１１の外縁部をグラインダー等を用いて研削する。 Removal of the outer edge portion, for example a semiconductor substrate 611c after removal of the outer edge are formed so that circular shape in plan view, is ground using a grinder or the like outer edge portion of the semiconductor substrate 611. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like.
ここで、ドライポリッシングとは、例えばシリカを含有させた繊維を押し固めて形成した研磨布を用いて表面を削る（磨く）加工方法である。 Here, the dry polishing, for example, (polish) scraping the surface with a polishing cloth formed by compacted fiber which contains silica as a processing method. ウェットエッチングとは、例えばスピンナで半導体基板６１１を回転させながらフッ硝酸等を供給してエッチングを行う加工方法である。 The wet etching, for example, a machining method of performing etching by supplying hydrofluoric nitric acid while rotating the semiconductor substrate 611 with a spinner. 半導体基板６１１ｃを例えば平面視円形とした場合には、半導体基板６１１ｃの平面視円形部分の直径は、例えば１９３．０±０．１ｍｍとすることができる。 In the case where the semiconductor substrate 611c example a circular shape in plan view, the diameter of the circular shape in plan view part of the semiconductor substrate 611c may be, for example 193.0 ± 0.1 mm. この場合、直径８インチ（約２００ｍｍ）であった半導体基板６１１が小径化されて、直径１９３．０±０．１ｍｍの半導体基板６１１ｃになったことになる。 In this case, the semiconductor substrate 611 was a diameter of 8 inches (about 200 mm) is diameter of, became semiconductor substrate 611c having a diameter of 193.0 ± 0.1 mm.
次いで、図１７Ｃに示す工程では、図１７Ａ示す半導体基板６１１と同様の形態である半導体基板２１１を準備する。 Then, in steps shown in FIG. 17C, a semiconductor substrate 211 is the same form as the semiconductor substrate 611 shown FIG 17A. 半導体基板２１１は、複数の半導体チップ２１０を有する。 The semiconductor substrate 211 has a plurality of semiconductor chips 210. 各半導体チップ２１０は、基板本体２２０と、半導体集積回路２３０と、電極パッド２５０とを有する。 Each semiconductor chip 210 includes a substrate main body 220, a semiconductor integrated circuit 230, the electrode pads 250.
そして、準備した半導体基板２１１の面２１１ｂ側（電極パッド２５０が形成されていない側）に凹部２１１ｘを形成する。 Then, to form a recess 211x the surface 211b side of the semiconductor substrate 211 prepared (side where the electrode pad 250 is not formed). 凹部２１１ｘは、例えば半導体基板２１１の外縁部のみを残し、中心部近傍を薄型化するように形成する。 Recess 211x, for example leaving only the outer edge portion of the semiconductor substrate 211 is formed near the center portion so as to thin. 凹部２１１ｘは、例えば半導体基板２１１の面２１１ｂをグラインダー等を用いて研削することにより形成できる。 Recess 211x, for example, a surface 211b of the semiconductor substrate 211 can be formed by grinding using a grinder or the like. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like.
凹部２１１ｘは、例えば平面視円形とすることができるが、他の形状としても構わない。 Recess 211x, for example can be a circular shape in plan view, but may be other shapes. 凹部２１１ｘを例えば平面視円形とした場合には、凹部２１１ｘの平面視円形部分の直径は、例えば１９５．２±０．１ｍｍとすることができる。 In the case where the concave portion 211x for example, a circular shape in plan view, the diameter of the circular shape in plan view part of the recess 211x may be, for example 195.2 ± 0.1 mm. 半導体基板２１１の薄型化された部分の厚さは、例えば３μｍ〜１００μｍ程度とすることができるが、１０μｍ〜５０μｍ程度とすることが好ましい。 The thickness of the thinned portion of the semiconductor substrate 211 is, for example, may be about 3Myuemu～100myuemu, it is preferably about 10 m to 50 m. 機械的振動などによる破壊や半導体チップに対する応力が低減されるからである。 Stress to breaking and the semiconductor chip due to mechanical vibration since being reduced. なお、凹部２１１ｘの側面は、必ずしも底面に対して垂直に形成する必要はない。 Incidentally, the side surface of the recess 211x need not be formed perpendicular to necessarily bottom.
このように、半導体基板２１１の面２１１ｂに、半導体基板２１１の外縁部のみを残し、中心部近傍を薄型化するように凹部２１１ｘを形成することにより、凹部２１１ｘを形成した後の半導体基板２１１は十分な剛性を維持することができる。 Thus, the surface 211b of the semiconductor substrate 211, leaving only the outer edge portion of the semiconductor substrate 211 by forming a recess 211x to thin the vicinity of the center portion, the semiconductor substrate 211 after the formation of the recess 211x in it is possible to maintain sufficient stiffness. 従って、半導体基板２１１を支持する機能を有する支持体を用いる必要はなく、凹部２１１ｘが形成されて薄型化された半導体基板２１１を薄型化前の半導体基板２１１と同等に取り扱うことができる。 Therefore, it is not necessary to use a support having a function of supporting the semiconductor substrate 211, it is possible to handle the semiconductor substrate 211 which is thinner recess 211x is formed equivalent to the thickness of the semiconductor substrate before 211. その結果、半導体基板に支持体を接合及び除去するという、通常の半導体装置におけるウェハプロセスとは異なる工程が必要なくなるため、生産性の向上を図ることができる。 As a result, that bonding and removing the support member to the semiconductor substrate, since the need no longer different steps the wafer process in a normal semiconductor device, it is possible to improve the productivity.
次いで、図１７Ｄに示す工程では、半導体基板２１１の凹部２１１ｘに、半導体基板６１１ｃを接合する。 Then, in steps shown in FIG. 17D, the concave portion 211x of the semiconductor substrate 211, bonding the semiconductor substrate 611c. 最初に、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの底面に、半導体基板６１１ｃの面６１１ａに形成されている樹脂層６６０が接するように半導体基板６１１ｃを配置する。 First, the bottom surface of the recess 211x of the semiconductor substrate 211, a resin layer 660 formed on 611a surface of the semiconductor substrate 611c places the semiconductor substrate 611c in contact. 半導体基板６１１ｃ及び半導体基板２１１の、例えばスクライブ領域Ｂには位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。 The semiconductor substrate 611c and the semiconductor substrate 211, for example, the scribe region B is an alignment mark for performing alignment accuracy is previously formed. 半導体基板６１１ｃの配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。 Arrangement of the semiconductor substrate 611c can be carried out in a known manner with respect to the alignment mark. アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。 Alignment accuracy can be, for example, 2μm or less.
なお、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの側面と、半導体基板６１１ｃの側面との間には一定の隙間が形成される。 Incidentally, a side face of the recess 211x of the semiconductor substrate 211, a constant gap is formed between the side surface of the semiconductor substrate 611c. 半導体基板２１１の凹部２１１ｘ及び半導体基板６１１ｃが、例えばともに平面視円形の場合には、平面視円環状の隙間が形成される。 Recess 211x and the semiconductor substrate 611c of the semiconductor substrate 211 is, for example, both in the case of circular shape in plan view, the gap viewed annular is formed. 続いて、図１７Ｄに示す構造体を例えば２５０℃で加熱した状態で、半導体基板６１１ｃを面６１１ｂの方向から押圧し、半導体基板２１１の凹部２１１ｘの底面に半導体基板６１１ｃの面６１１ａに形成されている樹脂層６６０を圧着させる。 Subsequently, while heating with the structure, for example, 250 ° C. as shown in FIG. 17D, to press the semiconductor substrate 611c in the direction of the plane 611b, is formed on the surface 611a of the semiconductor substrate 611c on the bottom surface of the concave portion 211x of the semiconductor substrate 211 pressure-bonding the resin layer 660 are. これにより、樹脂層６６０は硬化し、半導体基板６１１ｃは半導体基板２１１の凹部２１１ｘに接合される。 Thus, the resin layer 660 is cured, the semiconductor substrate 611c is joined to the concave portion 211x of the semiconductor substrate 211. この加熱には３００℃を用いることもできるが望ましくは２００℃以下である。 This is the heating can also be used 300 ° C. is preferably 200 ° C. or less. ３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。 Using high temperature such as 300 ° C. When the stress is generated due to the difference in thermal expansion, because the cause of the cracks in the peeling and the semiconductor substrate in accordance with increasing the number of laminated layers.
次いで、図１７Ｅに示す工程では、半導体基板２１１の面２１１ａを覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17E, to form a photosensitive resist film 270 so as to cover the surface 211a of the semiconductor substrate 211. レジスト膜２７０は、例えば液状レジストを半導体基板２１１の面２１１ａに塗布することにより形成する。 Resist film 270 is formed, for example, by applying a liquid resist to the surface 211a of the semiconductor substrate 211. レジスト膜２７０の厚さは、例えば１０μｍ程度とすることができる。 The thickness of the resist film 270 can be, for example, 10μm approximately.
次いで、図１７Ｆに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｊから図２Ｕと同様の工程を実行し、各半導体チップ２１０の電極パッド２５０を、ビアホール２１０ｙ内に形成された金属層３８０を介して、各半導体チップ６１０の電極パッド６５０と電気的に接続する。 Then, in steps shown in FIG. 17F, run the Figure 2U process similar from Figure 2J of the first embodiment, the electrode pads 250 of the semiconductor chip 210, a metal layer 380 formed in the via holes 210y through it, electrically connected to the electrode pads 650 of the semiconductor chip 610.
次いで、図１７Ｇに示す工程では、半導体装置２１１の外縁部を除去する。 Then, in steps shown in FIG. 17G, to remove the outer edge portion of the semiconductor device 211. 外縁部を除去した後の半導体基板２１１を半導体基板２１１ｃとする。 The semiconductor substrate 211 after removing the outer edge portion and the semiconductor substrate 211c. 外縁部の除去は、例えば外縁部を除去した後の半導体基板２１１が平面視円形となるように、半導体基板２１１の外縁部をグラインダー等を用いて研削する。 Removal of the outer edge portion, for example, as a semiconductor substrate 211 after removing the outer edge is circular shape in plan view, is ground using a grinder or the like outer edge portion of the semiconductor substrate 211. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like. 外縁部を除去した後の半導体基板２１１ｃを例えば平面視円形とした場合には、半導体基板２１１ｃの平面視円形部分の直径は、例えば半導体基板６１１ｃの平面視円形部分の直径と同様に、１９３．０±０．１ｍｍとすることができる。 In the case where the semiconductor substrate 211c after removing the outer edge portion for example, a circular shape in plan view, the diameter of the circular shape in plan view part of the semiconductor substrate 211c is, for example similar to the diameter of the circular shape in plan view part of the semiconductor substrate 611c, 193. it can be set to 0 ± 0.1mm.
次いで、図１７Ｈに示す工程では、図１７Ｇに示す半導体基板２１１ｃの面２１１ａに樹脂層２６０を形成した後、図１７Ｃ〜図１７Ｇと同様の工程を繰り返して半導体基板２１１上に複数の半導体基板を積層して相互に接続し、その後切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して複数の積層体６００を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17H, after forming the resin layer 260 on the surface 211a of the semiconductor substrate 211c shown in FIG. 17G, a plurality of semiconductor substrates on the semiconductor substrate 211 by repeating FIG 17C~ view 17G similar to step laminated and connected to each other, to be cut by a dicing blade or the like in the subsequent cutting position C forming a plurality of stacked bodies 600. ここまでがＷＯＷの工程である。 Up to this point is a WOW process.
次いで、図１７Ｉに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｂに示す工程と同様に、支持体９７０を準備し、支持体９７０の一方の面に接着層９６０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17I, as in the case of the process shown in FIG. 2B in the first embodiment, to prepare a support 970, to form an adhesive layer 960 on one surface of the support 970. そして、第１の実施の形態の図２Ｃに示す工程と同様に、支持体９７０の一方の面に、接着層９６０を介して、各積層体６００をフェイスダウン状態で接合（仮接着）する。 Then, as in the case of the process shown in Figure 2C of the first embodiment, on one surface of the support 970, via an adhesive layer 960, bonded (temporarily bonded) to each stack 600 in a face-down state. 各積層体６００は、後述する図１７Ｋに示す工程で積層される半導体基板１１１のデバイスレイアウトに対応する位置に接合する。 Each stack 600 is bonded to a position corresponding to the device layout of the semiconductor substrate 111 to be stacked in the step shown in FIG. 17K described below.
次いで、図１７Ｊに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｄに示す工程と同様に、接着層９６０上に、各積層体６００の少なくとも側面の一部を封止する樹脂層６５５を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17 J, similarly to the step shown in FIG. 2D in the first embodiment, on the adhesive layer 960, a resin layer 655 which seals at least a portion of the side surface of the laminated body 600 formed to. そして、第１の実施の形態の図２Ｅに示す工程と同様に、樹脂層６５５の不要部分、及び各積層体６００を構成する各半導体チップ６１０の背面側の基板本体６２０の一部をグラインダー等で研削し、各半導体チップ６１０を薄型化する。 Then, as in the case of the process shown in FIG. 2E of the first embodiment, grinder unnecessary portion of the resin layer 655, and a portion of the back side of the substrate main body 620 of the semiconductor chip 610 constituting the respective laminates 600, etc. in grinding, thinning each semiconductor chip 610. これにより、各半導体チップ６１０は薄型化されると共に、薄型化後の各半導体チップ６１０の側面は樹脂層６５５で封止される。 Thus, the semiconductor chip 610 while being thinned, the side surface of the semiconductor chip 610 after thinning is sealed with a resin layer 655. この際、ドライポリッシングやウェットエッチング等を併用しても構わない。 At this time, it may be used in combination with dry polishing, wet etching, or the like. 薄型化後の各半導体チップ６１０の厚さは、例えば１μｍ〜１００μｍ程度とすることができる。 The thickness of each semiconductor chip 610 after thinning may be, for example 1μm~100μm about.
次いで、図１７Ｋに示す工程では、第１の実施の形態の図２Ｆに示す工程と同様に、半導体基板１１１を準備し、半導体基板１１１の主面１１１ａ側に樹脂層１６０を形成する。 Then, in steps shown in FIG. 17K, as in the case of the process shown in FIG. 2F in the first embodiment, and a semiconductor substrate 111, to form the resin layer 160 on the main surface 111a side of the semiconductor substrate 111. そして、第１の実施の形態の図２Ｇに示す工程と同様に、半導体基板１１１の主面１１１ａに、樹脂層１６０を介して、図１７Ｊに示す構造体を上下反転させて接合する。 Then, as in the case of the process shown in FIG. 2G in the first embodiment, the main surface 111a of the semiconductor substrate 111, via a resin layer 160 is joined is turned upside down the structure shown in FIG. 17 J. そして、第１の実施の形態の図２Ｈに示す工程と同様に、接着層９６０及び支持体９７０を除去する。 Then, as in the case of the process shown in FIG. 2H of the first embodiment, to remove the adhesive layer 960 and the support 970.
次いで、図１７Ｌに示す工程では、第２の実施の形態の図６Ｂ〜図６Ｇに示す工程と同様の工程を実行し、各半導体チップ４１０の電極パッド４５０を、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続する。 Then, in steps shown in FIG. 17L, via holes run the process similar as the process shown in FIG 6B~ Figure 6G of the second embodiment, the electrode pads 450 of the semiconductor chip 410, through the resin layer 655 600Y through the metal layer 680 formed on the inner and the resin layer 655, it is electrically connected to the wiring 155 of the semiconductor chip 110.
次いで、図１７Ｌに示す工程の後、図２Ｗに示す工程と同様に周知の方法で外部接続端子９１０を形成する。 Then, after the step shown in FIG. 17L, to form the external connection terminals 910 in a known manner similar to the step shown in FIG 2W. そして、図１７Ｌに示す構造体を、切断位置Ｃにおいてダイシングブレード等により切断して個片化することにより、図１６に示す半導体装置１００Ｇが製造される。 Then, the structure shown in FIG. 17L, by individual pieces are cut by a dicing blade or the like at the cutting position C, the semiconductor device 100G shown in FIG. 16 is manufactured.
なお、第８の実施の形態において、図１６を図１８に示すように変形してもよい。 Note that in the eighth embodiment may be modified as shown in FIG. 18 to FIG. 16. 図１８は、第８の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。 Figure 18 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the eighth embodiment. 図１８に示す半導体装置１００Ｈには、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚが設けられている。 The semiconductor device 100H shown in FIG. 18, a via hole 600z is provided to penetrate the laminate 600.
半導体チップ４１０の電極パッド４５０の一部は、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙ内及び樹脂層６５５上に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続され、電極パッド４５０の他部は、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚ内に形成された金属層６８０を介して、半導体チップ１１０の配線１５５と電気的に接続されている。 Part of the electrode pads 450 of the semiconductor chip 410 through the metal layer 680 formed on the via holes 600y and within the resin layer 655 through the resin layer 655, are electrically connected to the wiring 155 of the semiconductor chip 110, other portions of the electrode pads 450 through the metal layer 680 formed in the via hole 600z penetrating the laminate 600, are electrically connected to the wiring 155 of the semiconductor chip 110.
図１６や図１８に示すように、ビアホールは樹脂層６５５を貫通するように設けてもよいし、積層体６００を貫通するように設けてもよい。 As shown in FIGS. 16 and 18, via holes may be provided so as to penetrate through the resin layer 655 may be provided so as to penetrate the laminate 600. 例えば、積層体６００を構成する各半導体チップの厚さが１０μｍ程度であれば、積層体６００の厚さは４０μｍ程度となる。 For example, the thickness of each of the semiconductor chips constituting the laminated body 600 be about 10 [mu] m, it is approximately 40μm thickness of the laminate 600. 厚さ数１００μｍ程度の構造体にビアホールを形成する場合とは異なり、厚さ４０μｍ程度の積層体６００を貫通するビアホール６００ｚは容易に形成できる。 Unlike the case of forming via holes in thick structures of several 100 [mu] m, a via hole 600z penetrating a laminate 600 having a thickness of approximately 40μm can be easily formed. ビアホール６００ｚは、例えば、図１７Ｋに示す工程の後に形成できる。 Hole 600z can be formed, for example, after the step shown in FIG. 17K.
なお、樹脂層６５５を貫通するビアホール６００ｙを設けずに、積層体６００を貫通するビアホール６００ｚのみを設ける構造としてもよい。 Incidentally, without providing via holes 600y that penetrates the resin layer 655 may have a structure in which only the hole 600z penetrating the laminate 600.
このように、第８の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に、以下の効果を奏する。 Thus, according to the eighth embodiment, but the same effect as the first embodiment, further, the following advantages. すなわち、第８の実施の形態では積層体６００を形成する工程を有するが、積層体６００を形成する工程では、半導体集積回路が形成されている面と、半導体集積回路が形成されていない面とを対向させるように半導体基板同士を接合するため、単純に同様の工程を繰り返すだけで３個以上の半導体基板を積層することが可能となり、生産性の向上及び製造コストの低減を実現できる。 That is, in the eighth embodiment has a step of forming a laminate 600, in the step of forming a laminated body 600, a surface on which the semiconductor integrated circuit is formed, a surface on which the semiconductor integrated circuit is not formed the order of bonding the semiconductor substrate with each other so as to face, simply just capable of laminating three or more semiconductor substrates and will repeat the same process can be realized reduction of increase in productivity and manufacturing cost. 又、ビアホールは半導体基板の薄型化された部分のみに形成され、深いビアホールを形成する必要がないため、ビアホールの孔加工や金属充填の時間が長くなったり、又、必要な材料が増えたりすることがなく、半導体装置の製造コストの上昇を防止できる。 Also, via holes are formed only in the thinned portion of the semiconductor substrate, it is not necessary to form a deep hole, or the time is prolonged hole machining and metal-filled via holes, also or more necessary materials it is not possible to prevent an increase in manufacturing cost of the semiconductor device. 又、半導体基板を極めて薄型化してからビアホールを形成するため、ビアホールのサイズや密度が異なってもビアホール先端部分の直径が変わる度合いを軽減することが可能となり、電気的接続の際の抵抗値のばらつきを軽減し信頼性を向上できる。 Further, since the extremely thin the semiconductor substrate to form a via hole, it becomes possible to reduce the degree of even different sizes and density of via holes varies the diameter of the via hole tip portion of the resistance value when the electrical connection reduce variation and reliability can be improved.
なお、積層体６００を形成する工程では、凹部２１１ｘを形成せずに半導体基板２１１の面２１１ｂ側全体を薄型化しても構わない。 In the step of forming a laminate 600, it is also possible to thin the whole surface 211b of the semiconductor substrate 211 without forming the recess 211x. この場合には、以下のような製造工程とすることができる。 In this case, it is possible to following manufacturing process.
始めに、半導体基板６１１を準備し、半導体基板６１１の外縁部を除去することなく、半導体基板６１１の面６１１ａに樹脂層６６０を形成する。 First, prepare the semiconductor substrate 611, without removing the outer edge portion of the semiconductor substrate 611, to form the resin layer 660 to 611a surface of the semiconductor substrate 611. 次いで、半導体基板２１１を準備し、半導体基板２１１の面２１１ａに支持体を接合する。 Then, a semiconductor substrate 211, joining the support surface 211a of the semiconductor substrate 211. 支持体としては、例えばガラス基板等を用いることができる。 The support may be used, for example a glass substrate or the like. そして、半導体基板２１１の面２１１ｂ側全体を薄型化する。 The thinner the entire surface 211b side of the semiconductor substrate 211. 支持体は、薄型化されて剛性が低下した半導体基板２１１を支持する機能を有する。 Support has a function of supporting the semiconductor substrate 211 which rigidity is decreased been thinned.
次いで、半導体基板２１１の面２１１ｂに、半導体基板６１１の面６１１ａに形成されている樹脂層６６０が接するように半導体基板６１１を配置する。 Then, the surface 211b of the semiconductor substrate 211, a resin layer 660 formed on 611a surface of the semiconductor substrate 611 to place the semiconductor substrate 611 so as to be in contact. 半導体基板６１１及び薄型化された半導体基板２１１の、例えばスクライブ領域Ｂには位置合わせを精度良く行うためのアライメントマークが予め形成されている。 The semiconductor substrate 611 and the thinned semiconductor substrate 211, for example, the scribe region B is an alignment mark for performing alignment accuracy is previously formed. 半導体基板６１１の配置は、アライメントマークを基準にして周知の方法で行うことができる。 Arrangement of the semiconductor substrate 611 can be performed in a known manner with respect to the alignment mark. アライメントの精度は、例えば２μm以下とすることができる。 Alignment accuracy can be, for example, 2μm or less.
そして、例えば２５０℃で加熱した状態で、半導体基板６１１を面６１１ｂの方向から押圧し、半導体基板２１１の面２１１ｂに半導体基板６１１の面６１１ａに形成されている樹脂層６６０を圧着させる。 Then, for example, while heating at 250 ° C., to press the semiconductor substrate 611 from the direction of the surface 611b, thereby crimping the resin layer 660 formed on 611a surface of the semiconductor substrate 611 on the surface 211b of the semiconductor substrate 211. これにより、樹脂層６６０は硬化し、半導体基板６１１は半導体基板２１１の面２１１ｂ側に接合される。 Thus, the resin layer 660 is cured, the semiconductor substrate 611 is bonded to the surface 211b of the semiconductor substrate 211. この加熱には３００℃を用いることもできるが望ましくは２００℃以下である。 This is the heating can also be used 300 ° C. is preferably 200 ° C. or less. ３００℃のような高温を用いると熱膨張の違いにより応力が発生し、積層数を増やすに従い剥がれや半導体基板の割れの原因になるためである。 Using high temperature such as 300 ° C. When the stress is generated due to the difference in thermal expansion, because the cause of the cracks in the peeling and the semiconductor substrate in accordance with increasing the number of laminated layers. 次いで、支持体を除去した後、半導体基板２１１の面２１１ａを覆うように感光性のレジスト膜２７０を形成に、上記と同様な工程を実行すればよい。 Then, after removing the support to form a photosensitive resist film 270 so as to cover the surface 211a of the semiconductor substrate 211, it may be executed similar to the above steps.
第９の実施の形態では、半導体チップにおける電極パッドやビアホールの設け方の例を示す。 In the ninth embodiment, an example how the provided electrode pads and via holes in a semiconductor chip. なお、第９の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。 Note that in the ninth embodiment, the description of the previously embodiment and the same components as described here.
図１９は、第９の実施の形態に係る半導体装置を例示する部分断面図である。 Figure 19 is a partial cross-sectional view of a semiconductor device according to a ninth embodiment. 図２０は、第９の実施の形態に係る半導体装置を構成する各半導体チップを例示する部分平面図である。 Figure 20 is a partial plan view illustrating the semiconductor chips constituting the semiconductor device according to a ninth embodiment.
図１９及び図２０を参照するに、半導体装置１００Ｉを構成する半導体チップの各々において、異なる層の半導体チップと接続される各配線には、積層される半導体チップ数に対応する数の電極パッドが割り当てられている。 Referring to FIGS. 19 and 20, in each of the semiconductor chips constituting the semiconductor device 100I, each wiring connected to the semiconductor chip of the different layers, the number of electrode pads corresponding to the number of semiconductor chips to be stacked It is allocated. 半導体装置１００Ｉでは、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０の４層が積層されているので、異なる層の半導体チップと接続される各配線には各々４個の電極パッドが割り当てられている。 In the semiconductor device 100I, since four layers of the semiconductor chips 110, 210, 310, and 410 are stacked, each four electrode pads to each wiring connected to the semiconductor chip of the different layers are assigned. 例えば、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０に異なる層の半導体チップと接続される配線が１００本ずつ形成されていれば、半導体チップ１１０、２１０、３１０、及び４１０の各々には４００個ずつの電極パッドが形成される。 For example, the semiconductor chips 110, 210, 310, and long as wiring connected to the semiconductor chip of different layers 410 is formed by 100, by 400 to each of the semiconductor chips 110, 210, 310, and 410 electrode pads are formed.
例えば、半導体チップ１１０の配線１５９には、電極パッド１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、及び１５０ｄの４個が割り当てられている。 For example, the wiring 159 of the semiconductor chip 110, electrode pads 150a, 150b, 150c, and four 150d are assigned. 又、半導体チップ２１０の配線２５９には、電極パッド２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、及び２５０ｄの４個が割り当てられている。 Further, the wiring 259 of the semiconductor chip 210, electrode pads 250a, 250b, 250c, and four 250d are assigned. 又、半導体チップ３１０の配線３５９には、電極パッド３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、及び３５０ｄの４個が割り当てられている。 Further, the wiring 359 of the semiconductor chip 310, electrode pads 350a, 350b, 350c, and four 350d are assigned. 又、半導体チップ４１０の配線４５９には、電極パッド４５０ａ、４５０ｂ、４５０ｃ、及び４５０ｄの４個が割り当てられている。 Further, the wiring 459 of the semiconductor chip 410, electrode pads 450a, 450b, 450c, and four 450d are assigned.
但し、各配線に割り当てられた電極パッドが全て各配線と接続されているわけではなく、必要な部分のみが接続されている。 However, the electrode pads assigned to each wiring not all are connected to the respective wires, only necessary portion is connected. 換言すれば、電極パッドの一部は、何れの配線とも接続されていない。 In other words, part of the electrode pad is not connected to any lines. 図２０の例では、半導体チップ１１０の配線１５９は電極パッド１５０ｃ及び１５０ｄと接続されている。 In the example of FIG. 20, the wiring 159 of the semiconductor chip 110 is connected to the electrode pads 150c and 150d. 又、半導体チップ２１０の配線２５９は電極パッド２５０ａ及び２５０ｂと接続されている。 The wiring 259 of the semiconductor chip 210 is connected to the electrode pads 250a and 250b. 又、半導体チップ３１０の配線３５９は電極パッド３５０ｃ及び３５０ｄと接続されている。 The wiring 359 of the semiconductor chip 310 is connected to the electrode pads 350c and 350d. 又、半導体チップ４１０の配線４５９は電極パッド４５０ａ及び４５０ｂと接続されている。 The wiring 459 of the semiconductor chip 410 is connected to the electrode pads 450a and 450b.
又、隣接する層の対応する位置に配置された電極パッド同士は、何れもビアホール内に形成された金属層を介して接続されている。 Further, the electrode pads to each other arranged in the corresponding position of the adjacent layers are both connected through the metal layer formed in the via hole. その結果、図２０の例では、半導体チップ１１０の配線１５９と半導体チップ３１０の配線３５９とが接続され、半導体チップ２１０の配線２５９と半導体チップ４１０の配線４５９とが接続される。 As a result, in the example of FIG. 20, the wiring 359 of the wiring 159 and the semiconductor chip 310 of the semiconductor chip 110 are connected, the wiring 459 of the wiring 259 and the semiconductor chip 410 of the semiconductor chip 210 is connected. なお、配線と接続されていない電極パッドにも対応するビアホールを設け金属層を形成する理由は、特定の電極パッドに対応するビアホール及び金属層を設ける場合と比較して製造工程が簡略化できること、放熱性を向上できること等である。 The reason why even the electrode pad is not connected to the wiring to form a metal layer is provided corresponding to the via hole, it can be simplified manufacturing process as compared with the case of providing the via holes and metal layers corresponding to the particular electrode pads, , and the like can be improved heat dissipation.
このように、積層された各半導体チップにおいて、異なる層の半導体チップと接続される各配線に、積層される半導体チップ分の電極パッドを割り当て、必要な電極パッドのみを各配線と接続することにより、積層される半導体チップ間で独立した信号の授受が可能となる。 Thus, in each of the semiconductor chips stacked, to each wiring connected to the semiconductor chip of the different layers, assign the semiconductor chips of the electrode pads to be stacked and connected to the respective wires only electrode pads required , it is possible to separate transmission and reception of signals between semiconductor chips to be stacked. なお、第９の実施の形態は、第１〜第８の何れの実施の形態とも組み合わせることができる。 Incidentally, the ninth embodiment may be combined with the first to eighth either embodiment.
以上、本発明の好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 Above with reference to the preferred embodiment and its modified example of the present invention, the present invention is not limited to the embodiment and the modification example described above, without departing from the scope of the present invention, described above it can make various modifications and substitutions to the embodiment.
例えば、各実施の形態では、平面視円形の半導体基板（シリコンウェハ）を用いた場合を例にとり説明を行ったが、半導体基板は平面視円形に限定されず、例えば平面視長方形等のパネル状のものを用いても構わない。 For example, in each embodiment has been described taking the case of using a circular shape in plan view of a semiconductor substrate (silicon wafer) as an example, the semiconductor substrate is not limited to circular shape in plan view, for example, a rectangular shape as viewed in plan such form panels it may also be used as.
又、半導体チップが積層される半導体基板に代えて、半導体チップを有しない構造層を含む基板を用いてもよい。 Further, instead of the semiconductor substrate on which a semiconductor chip is stacked, it may be used a substrate comprising a structure having no layer of a semiconductor chip.
又、半導体集積回路が形成されている基板の材料はシリコンに限定されず、例えばガリウム窒化物やサファイア等を用いても構わない。 Further, the material of the substrate on which the semiconductor integrated circuit is formed is not limited to silicon, it may be used, for example, gallium nitride or sapphire.
又、各実施の形態では、積層された半導体チップ同士をビアホール内に形成された金属層を介して電気信号により接続する例を示したが、積層された半導体チップ同士の接続は電気信号には限定されず、例えば光信号により接続しても構わない。 Further, in the embodiments, the example of connecting the electrical signal to the stacked semiconductor chips through the metal layer formed in the via hole, the connection of the semiconductor chips which are stacked in the electrical signal limited without, for example, it may be connected by an optical signal. この際、ビアホール内には金属層に代えて光導波路を形成すればよい。 In this case, the via hole may be formed an optical waveguide in place of the metal layer.
又、各実施の形態では、半導体チップに電極パッドを形成してからビアホールを形成する例を示したが、ビアホールを形成してから電極パッドを形成しても構わない。 Further, in the embodiments, although an example of forming a via hole after forming the electrode pads on the semiconductor chip, it is also possible to form the electrode pad after forming the via hole. 又、ビアホールを充填した金属層の上面をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等で削る工程（ダマシン工程）を設けても構わない。 Further, it may be provided with a step of grinding the upper surface of the metal layer filled via holes by CMP (Chemical Mechanical Polishing) or the like (damascene process).
又、各実施の形態で説明した電極パッドとビアホールの接続形態は、一つの半導体装置内に混在していても構わない。 The connection form of the electrode pads and the via holes described in the respective embodiments, may coexist in a single semiconductor device.
又、第２の実施の形態から第６の実施の形態に対して、第１の実施の形態の変形例と同様な変形を加えても構わない。 Further, with respect to the sixth embodiment from the second embodiment, it may be added a similar modification to the modification of the first embodiment.
本国際出願は２０１１年３月９日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５５４８６号に基づく優先権を主張するものであり、国際出願第ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／０５５４８６号の全内容を本国際出願に援用する。 The present international application claims priority based on International Application No. PCT / JP2011 / 055486, filed on March 9, 2011, to the present international application the entire contents of International Application No. PCT / JP2011 / 055486 incorporated to.
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ 半導体装置 １１１，２１１，２１１ｃ，６１１，６１１ｃ 半導体基板 １１１ａ 主面 １１１ｂ 背面 １６０ａ 面 １２０，２２０，３２０，４２０，６２０ 基板本体 １３０，２３０，３３０，４３０，６３０ 半導体集積回路 １４０，２４０，２８０ 絶縁層 １５０，１５０ａ，１５０ｂ，２５０，２５０ａ，２５０ｂ，３５０，３５０ａ，３５０ｂ，４５０，４５０ａ，４５０ｂ，６５０ 電極パッド １５５，１５９，２５９，３５９，４５９ 配線 １６０，２５５，２６０，３５５，３６０，４５５，４６０，６６０，６５５，８６０ 樹脂層 ２１０ｙ，２１０ｚ，３１０ｙ，３１０ｚ，４１０ｙ，４１０ｚ，６００ｙ，６００ｚ 100,100A, 100B, 100C, 100D, 100E, 100F, 100G, 100H, 100I semiconductor device 111,211,211c, 611,611c semiconductor substrate 111a main surface 111b back 160a face 120,220,320,420,620 substrate body 130,230,330,430,630 semiconductor integrated circuit 140,240,280 insulating layer 150,150a, 150b, 250,250a, 250b, 350,350a, 350b, 450,450a, 450b, 650 electrode pad 155 and 159, 259,359,459 wiring 160,255,260,355,360,455,460,660,655,860 resin layer 210y, 210z, 310y, 310z, 410y, 410z, 600y, 600z アホール ２１１ｘ 凹部 ２７０，３７０ レジスト膜 ２９０，３８０，３８０ａ，３９０，３９０ａ，３８０ｂ，３８５，４８０，４８０ａ，６８０ 金属層 ２７０ｘ，２７０ｙ，２７０ｚ，３７０ｘ，３７０ｙ，４６０ｘ，９９０ｘ 開口部 ６００ 積層体 ８１０ 構造層 ８１０ｃ シリコン基板 ８１０ｄ 絶縁膜 ８１０ｘ 溝 ９１０ 外部接続端子 ９６０ 接着層 ９７０ 支持体 ９７５ 押圧部材 ９９０ 枠部材 ９９０ｙ 隙間 Ｂ スクライブ領域 Ｃ 切断位置 Ｄ１、Ｄ２ 深さ Ｈ１ 高さ φ１〜φ３ 直径 Via holes 211x recesses 270 and 370 resist film 290,380,380a, 390,390a, 380b, 385,480,480a, 680 metal layers 270x, 270y, 270z, 370x, 370y, 460x, 990x opening 600 stack 810 structure layer 810c silicon substrate 810d insulating film 810x groove 910 external connection terminal 960 adhesive layer 970 support 975 pressing member 990 frame member 990y gap B scribing region C cutting position D1, D2 depth H1 height φ1~φ3 diameter
主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板に、個片化された半導体チップを積層し、異なる層の半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後積層された前記半導体チップ部分を個片化する半導体装置の製造方法であって、 A semiconductor substrate having a plurality of semiconductor chips is formed with a semiconductor integrated circuit on the main surface side, stacking the semiconductor chips which is sectioned, and connecting the semiconductor chips of the different layers the signal to be capable of transmitting, was then laminated a method of manufacturing a semiconductor device singulating the semiconductor chip portion,
主面側に半導体集積回路を有する個片化された半導体チップを、前記主面を支持体側に向けて前記支持体に仮固定し、前記個片化された半導体チップの少なくとも側面の一部を封止する封止絶縁層を形成する第１工程と、 A semiconductor chip which is sectioned with a semiconductor integrated circuit on the main surface, temporarily fixed to the support toward the main surface on the support side, at least a portion of the side surface of the singulated semiconductor chip a first step of forming a sealing insulating layer for sealing,
前記個片化された半導体チップの前記封止絶縁層から露出する前記主面と反対側の面を、前記半導体基板の主面と対向させ、絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層し、前記支持体を除去する第２工程と、 The main surface opposite to the surface exposed from the sealing insulating layer of the singulated semiconductor chip, said by the main surface facing the semiconductor substrate, is formed on the semiconductor substrate via the insulation layer a second step of laminating on a semiconductor chip, removing the support were,
異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成する第３工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a third step of forming a connection part which enables the signal transmission of a semiconductor chips of different layers, the.
前記第３工程では、前記個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成し、 Wherein in the third step, forming a via hole penetrating the singulated semiconductor chip,
前記ビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 It said through hole, a manufacturing method of a semiconductor device according to claim 1, wherein the forming the connection part to enable signal transmission of a semiconductor chips of different layers.
前記第３工程では、前記封止絶縁層を貫通する第２のビアホールを形成し、前記第２のビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 Prior Symbol third step, the second forming a via hole penetrating the sealing insulating layer, through the second via hole to form a connection part that allows signal transmission of a semiconductor chips of different layers the method according to claim 1, wherein a.
前記第３工程では、前記個片化された半導体チップを貫通するビアホールを形成すると共に、前記封止絶縁層を貫通する第２のビアホールを形成し、前記ビアホール及び前記第２のビアホールを介して、異なる層の半導体チップ同士の信号伝達を可能にする接続部を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。 Prior Symbol third step, thereby forming a via hole penetrating the singulated semiconductor chip, the second to form a via hole penetrating the sealing insulating layer, through the via hole and the second via hole Te method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the forming the connection part to enable signal transmission of a semiconductor chips of different layers.
前記第２工程において、前記個片化された半導体チップに代えて、複数の個片化された半導体チップが積層された積層体を、前記主面と反対側の面を前記半導体基板の主面と対向させ、絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層することを特徴とする請求項１ 乃至４の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 In the second step, the place of the singulated semiconductor chip, a plurality of singulated laminate semiconductor chips are stacked, the main surface opposite to the surface of the semiconductor substrate main surface and is opposed, the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the stacking on a semiconductor chip formed on the semiconductor substrate through an insulating layer.
前記第２工程よりも前に、主面側に半導体集積回路を有する複数の半導体チップが形成された半導体基板を積層し、異なる層の前記半導体基板を構成する前記半導体チップ同士を信号伝達可能に接続し、その後前記半導体チップ部分を個片化して前記積層体を形成する第５工程を有することを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。 Before the second step, a semiconductor substrate on which a plurality of semiconductor chips having a semiconductor integrated circuit on the major surface side is formed by stacking the semiconductor chips constituting the semiconductor substrate of the different layers signal communicatively connected, then the method according to claim 5, wherein further comprising a fifth step of the semiconductor chip portion to form the individual pieces to the laminate.
前記第５工程は、 The fifth step,
第１の半導体基板及び第２の半導体基板を準備する工程と、 Preparing a first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate,
前記第２の半導体基板を薄型化する工程と、 A step of thinning the second semiconductor substrate,
薄型化された前記第２の半導体基板の主面と反対側の面を、絶縁層を介して前記第１の半導体基板の主面に固着する工程と、 A step of fixing the surface opposite the thinned main surface of said second semiconductor substrate, the main surface of said first semiconductor substrate via an insulating layer,
薄型化された前記第２の半導体基板に、前記第２の半導体基板の主面から主面と反対側の面に貫通するビアホールを形成する工程と、 Forming a via hole penetrating the second semiconductor substrate which is thinned, the surface opposite from the main surface main surface of the second semiconductor substrate,
前記ビアホールを介して、前記第１の半導体基板の前記半導体チップと前記第２の半導体基板の前記半導体チップとの間の信号伝達を可能にする接続部を形成する工程と、 Forming a connecting portion through the via hole, to allow signal transmission between the semiconductor chip of the semiconductor chip and the second semiconductor substrate of the first semiconductor substrate,
前記半導体チップ部分を個片化する工程と、を有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置の製造方法。 The method of claim 6 semiconductor device, wherein the having the steps of singulating the semiconductor chip portion.
前記第２工程では、それぞれ機能又は形状が異なる半導体チップを、絶縁層を介して前記半導体基板に形成された半導体チップ上に積層することを特徴とする請求項１ 乃至４の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 In the second step, a different semiconductor chip each feature or shape, any one of claims 1 to 4, characterized in that the stacking on a semiconductor chip formed on the semiconductor substrate through an insulating layer the method of manufacturing a semiconductor device.
積層された前記半導体チップの各々において、異なる層の半導体チップと接続される配線の各々には、積層される半導体チップ数に対応する数の電極パッドが割り当てられ、 In each of the stacked semiconductor chip, each of the wiring connected to the semiconductor chip of the different layers, the number of electrode pads corresponding to the number of semiconductor chips to be stacked is allocated,
前記電極パッドの各々は、対応する前記接続部と接続され、 Each of the electrode pads is connected to the connecting portion corresponding,
前記電極パッドの一部は、何れの前記配線とも接続されていないことを特徴とする請求項１ 乃至８の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 The portion of the electrode pad, the method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that with any of the wiring is not connected.
主面側に半導体集積回路を有する個片化された他の半導体チップを準備し、前記主面と反対側の面を第 ２の絶縁層を介して前記個片化された半導体チップ上に積層する第７工程と、 Prepare the other semiconductor chip which is sectioned with a semiconductor integrated circuit on the main surface side, stacking the main surface opposite to the surface on the second through said insulating layer singulated semiconductor chip and a seventh step of,
前記個片化された他の半導体チップと前記個片化された半導体チップとの間の信号伝達を可能にする接続部を形成する第８工程と、を有することを特徴とする請求項１ 乃至９の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 To claim 1, characterized in that it has a, a eighth step of forming a connecting section that allows signal transmission between the other semiconductor chip the singulated singulated semiconductor chips the method of manufacturing a semiconductor device according to one of 9.
前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、前記個片化された他の半導体チップの少なくとも１つを薄型化する第９工程を有することを特徴とする請求項１０記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate, fabrication of the singulated semiconductor chip, the semiconductor device according to claim 10, characterized in that it comprises a ninth step of thinning at least one of said singulated the other semiconductor chip Method.
前記半導体基板は、平面視略円形形状であることを特徴とする請求項１ 乃至１１の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate manufacturing method of a semiconductor device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that a generally circular plan view shape.
前記接続部は、異なる層の半導体チップ同士を電気信号により接続することを特徴とする請求項１ 乃至１２の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 Said connection unit, a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that connected by an electrical signal to the semiconductor chips of different layers.
前記接続部は、異なる層の半導体チップ同士を光信号により接続することを特徴とする請求項１ 乃至１２の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 Said connection unit, a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that connected by an optical signal of the semiconductor chips of different layers.
積層された前記半導体チップの一部に、前記半導体チップと絶縁された、半導体チップを有しない構造層を含むことを特徴とする請求項１ 乃至１４の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 Some of the stacked semiconductor chip, the semiconductor chip and insulated, a method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that it comprises a structure layer having no semiconductor chips .
前記構造層は、基板、金属層又は絶縁層であることを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。 The structural layer, a substrate, a manufacturing method of a semiconductor device according to claim 15, wherein it is a metal layer or an insulating layer.
前記構造層は、前記半導体チップを冷却する機能を有することを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。 The structural layer, The method of claim 15 semiconductor device, wherein a has a function of cooling the semiconductor chip.
前記構造層はＭＥＭＳを有することを特徴とする請求項１５記載の半導体装置の製造方法。 The structural layer The method of claim 15 semiconductor device, wherein it has a MEMS.
前記第９工程において薄型化された部分の前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップの厚さは、前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップのそれぞれが有するデバイスの素子分離深さの５倍以上であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。 Wherein said semiconductor substrate of the thinned portion in the ninth step, the singulated semiconductor chip, or the thickness of the singulated the other semiconductor chip, the semiconductor substrate was the diced semiconductor chip, or the singulated the method according to claim 11, wherein the respective other semiconductor chips is 5 times or more of the isolation depth of the device with.
前記第９工程において薄型化された部分の前記半導体基板、前記個片化された半導体チップ、又は前記個片化された他の半導体チップの厚さは１μｍ以上であることを特徴とする請求項１１記載の半導体装置の製造方法。 Claims, characterized in that said semiconductor substrate thinner portion in the ninth step, the singulated semiconductor chip, or the thickness of the singulated the other semiconductor chip is 1μm or more the method of manufacturing a semiconductor device according 11.
前記第３工程では、アスペクト比が０．５以上５以下であるビアホールを形成し、前記ビアホール内に前記接続部を形成することを特徴とする請求項１ 乃至２０の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。 Wherein in the third step, the aspect ratio of a via hole is formed is 0.5 to 5, the semiconductor of any one of claims 1 to 20, characterized by forming the connecting portion in the via hole manufacturing method of the device.
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