專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的制造方法。
背景技術(shù)：
人們正在開(kāi)發(fā)三維安裝形態(tài)的半導(dǎo)體裝置。而且已經(jīng)知道為了三維安裝成為可能，在半導(dǎo)體芯片上形成穿透電極。穿透電極是從半導(dǎo)體芯片凸出形成的。在以往所知道的穿透電極的形成方法中，電連接時(shí)的特性優(yōu)越地形成穿透電極的凸出部分是很困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是形成高質(zhì)量的穿透電極。
(1)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括(a)形成有集成電路的半導(dǎo)體基板上，從第一面形成凹部；(b)在上述凹部上設(shè)置導(dǎo)電部；(c)從相反于上述半導(dǎo)體基板的上述第一面的第二面，凸出上述導(dǎo)電部；以及(d)磨削或研磨上述導(dǎo)電部，使其新生面露出為止的工序。根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)槁冻鰧?dǎo)電部的新生面，可以形成電連接時(shí)的特性優(yōu)越的穿透電極。
(2)在該半導(dǎo)體裝置的制造方法中，也可以在上述(a)工序后、(b)工序前，還包括上述凹部的底面和內(nèi)壁面上設(shè)置絕緣層的工序，在上述(b)工序中，在上述絕緣層的內(nèi)側(cè)上設(shè)置導(dǎo)電部。
(3)在該半導(dǎo)體裝置的制造方法中的上述的(c)工序中，也可以被上述絕緣層覆蓋的狀態(tài)，凸出上述導(dǎo)電部，在上述的(d)工序中，磨削或研磨上述絕緣層和上述導(dǎo)電部。
(4)在該半導(dǎo)體裝置的制造方法的在上述的(c)工序中，也可以利用對(duì)上述半導(dǎo)體基板的蝕刻量多于對(duì)上述絕緣層的蝕刻量的蝕刻劑，蝕刻上述半導(dǎo)體基板的第二面的方法，使上述導(dǎo)電部凸出于上述第二面。
(5)在該半導(dǎo)體裝置的制造方法中，也可以上述半導(dǎo)體基板是半導(dǎo)體集成電路基板，還包括形成多個(gè)上述集成電路，分別對(duì)應(yīng)于上述集成電路，形成上述凹部之后切斷上述半導(dǎo)體基板的工序。
(6)在該半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還包括迭加結(jié)束上述(a)～(d)工序的多個(gè)上述半導(dǎo)體基板，并通過(guò)上述導(dǎo)電部，謀求電連接的工序，也是可以的。


圖1A～圖1D是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖2A～圖2D是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖3A～圖2C是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖4是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖5是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖6是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置制造方法的圖。
圖7是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的圖。
圖8是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的電路基板的圖。
圖9是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的電子器械的圖。
圖10是說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的電子器械的圖。
發(fā)明的
具體實(shí)施例方式
下面，結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1A～圖3C是說(shuō)明采用本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。本實(shí)施方式中，使用半導(dǎo)體基板10。圖1A所示的半導(dǎo)體基板10是半導(dǎo)體集成電路基板，也可以是半導(dǎo)體芯片。在半導(dǎo)體基板10上至少形成有一個(gè)(在半導(dǎo)體集成電路基板上有多個(gè)，而在半導(dǎo)體芯片上有一個(gè))集成電路(例如有晶體管或存儲(chǔ)器的電路)。在半導(dǎo)體基板10上形成有多個(gè)電極(例如襯墊)14。每一個(gè)電極14電連接在集成電路12上。每一個(gè)電極14也可以是用鋁形成。電極14的表面形狀沒(méi)有特定的限制，但矩形的多。半導(dǎo)體基板10為半導(dǎo)體集成電路基板時(shí)，在成為多個(gè)半導(dǎo)體芯片的每一個(gè)區(qū)域上，形成兩個(gè)以上的(一組)電極14。
在半導(dǎo)體基板10上形成一層或其以上的鈍化膜16、18。鈍化膜16、18可以由SiO2、SiN、聚酰亞胺樹(shù)脂等來(lái)形成。在圖1A所示的例中，在鈍化膜16上形成有連接電極14、集成電路12和電極的配線(圖中未示)。另外，另一個(gè)鈍化膜18至少避開(kāi)電極14的表面的一部分而形成。鈍化膜18覆蓋電極14的表面而形成之后，蝕刻其一部分而露出電極14的一部分，也是可以的。蝕刻的方法，可以采用干式蝕刻法或濕式蝕刻法。在蝕刻鈍化膜18時(shí)，也可以蝕刻電極14的表面。
在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體基板10上，在其第一面20形成凹部22(參照?qǐng)D1C)。第一面20是形成電極14的一側(cè)(形成集成電路12的一側(cè))的面。凹部22是避開(kāi)集成電路12的元件和配線而形成。如圖1B所示，也可以在電極14上形成通孔24。通孔24的形成中也可以采用蝕刻法(干式蝕刻法或濕式蝕刻法)。也可以利用平板印刷工序來(lái)形成圖案的抗蝕層(未圖示)之后，進(jìn)行蝕刻。在電極14的下面，已經(jīng)形成鈍化膜16時(shí)，在這上也形成通孔26(參照?qǐng)D1C)。由于鈍化膜16，對(duì)電極14的蝕刻被停止時(shí)，為了形成通孔26，也可以利用別的蝕刻劑來(lái)替代用于電極14時(shí)所使用的蝕刻劑。此時(shí)，也可以再度利用平板印刷工序來(lái)形成圖案的保護(hù)層(圖中未示)。
如圖1C所示，為了與通孔24(和通孔26)連通，在半導(dǎo)體基板10形成凹部22。通孔24(和通孔26)和凹部22合在一起形成凹部22，也是可以的。也可以采用蝕刻法(干式蝕刻法或濕式蝕刻法)形成凹部22。利用平板印刷工序來(lái)形成圖案的抗蝕層(圖中未示)之后，進(jìn)行蝕刻，也是可以的。或也可以利用激光(例如CO2激光、YAG激光等)來(lái)形成凹部22。激光也可以適用于通孔24、26的形成。也可以利用一種類的蝕刻或激光來(lái)連續(xù)形成凹部22和通孔24、26。也可以應(yīng)用噴砂加工來(lái)形成凹部22。
如圖1D所示，也可以在凹部22的內(nèi)側(cè)上形成絕緣層28。絕緣層28可以是氧化膜。例如，半導(dǎo)體基板10的基本材質(zhì)為Si時(shí)，絕緣層28也可以是SiO2，也可以是SiN。絕緣層28形成在凹部22的底面。但是，絕緣層28不填埋凹部22。即，由絕緣層28來(lái)形成凹部22。絕緣層28也可以形成在鈍化膜16的通孔26的內(nèi)壁面。絕緣層28也可以形成在鈍化膜18上。
絕緣層28也可以形成在電極14的通孔24的內(nèi)壁面。絕緣層28避開(kāi)電極14的一部分(例如其上表面)而形成。覆蓋電極14的全表面而形成絕緣層28之后，蝕刻(干式蝕刻法或濕式蝕刻法)其一部分而露出電極14的一部分，也是可以的。也可以利用平板印刷工序來(lái)形成圖案的抗蝕層(圖中未示)之后，進(jìn)行蝕刻。
接著，在凹部22(例如絕緣層28的內(nèi)側(cè))上設(shè)置導(dǎo)電部30(參照?qǐng)D2B)。導(dǎo)電部30可以是用Cu或W來(lái)形成。如圖2A所示，也可以在形成導(dǎo)電部30的外層部32之后，形成其中心部34。中心部34可以利用Cu、W或摻雜多晶硅(例如低溫多晶硅)中的任一種來(lái)形成。外層部32可以是至少包含阻擋層。阻擋層是防止中心部34或下面要說(shuō)明的種子層的材料擴(kuò)散在半導(dǎo)體基板10(例如Si)的層。阻擋層可以利用不同于中心部34的材料(例如TiW、TiN)來(lái)形成。利用電解電鍍方法形成中心部34時(shí)，外層部32也可以包含種子層。形成阻擋層之后，形成種子層。種子層是相同于中心部34的材料(例如Cu)來(lái)形成。另外，導(dǎo)電部30(至少其中心部34)也可以利用無(wú)電解電鍍或噴墨方式來(lái)形成。
如圖2B所示，在鈍化膜18上也形成外層部32時(shí)，如圖2C所示，蝕刻外層部32的鈍化膜18上的部分。形成外層部32之后，形成中心部34的方法來(lái)可以設(shè)置導(dǎo)電部30。導(dǎo)電部30的一部分位于半導(dǎo)體基板10的凹部22內(nèi)。因?yàn)榘疾?2的內(nèi)壁面與導(dǎo)電部30之間介入絕緣層28，所以兩者的電連接被切斷。導(dǎo)電部30電連接在電極14。例如，在電極14露出于絕緣層28的部分，可以連接導(dǎo)電部30。導(dǎo)電部30的一部分可以位于鈍化膜18上。導(dǎo)電部30也可以只設(shè)在電極14的區(qū)域內(nèi)。導(dǎo)電部30也可以至少凸出于凹部22上方。例如，也可以導(dǎo)電部30凸出于鈍化膜18。
另外，作為變形例，在鈍化膜18上留下外層部32的狀態(tài)，形成中心部34，也是可以的。此時(shí)，因?yàn)檫B接在中心部34的層也形成在鈍化膜18的上方，所以蝕刻此層。
如圖2D所示，也可以在導(dǎo)電部30上面設(shè)置焊料36。焊料36可以利用焊錫來(lái)形成，形成軟焊料或硬焊料，均可以。利用抗蝕層來(lái)覆蓋導(dǎo)電部30以外的區(qū)域來(lái)形成焊料36，也是可以的。通過(guò)以上的工序，由導(dǎo)電部30或在加上焊料36而可以形成緩沖塊(bump)。
如圖3A所示，在本實(shí)施方式中，至少利用例如機(jī)械研磨·磨削、或化學(xué)研磨·磨削之一的方法，也可以削去半導(dǎo)體基板10的第二面(相反于第一面20的面)38。形成在凹部22的絕緣層28被露出之前為止，進(jìn)行該工序。另外，省略圖3A所示的工序，進(jìn)行下面的圖3B所示的工序，也是可以的。
如圖3B所示，使導(dǎo)電部30凸出于第二面38。例如，蝕刻半導(dǎo)體基板10的第二面38，以露出絕緣層28，。詳細(xì)地，蝕刻半導(dǎo)體基板10的第二面38，以便導(dǎo)電部30(具體來(lái)說(shuō)是其凹部22內(nèi)部分)被絕緣層28覆蓋的狀態(tài)下凸出。對(duì)半導(dǎo)體基板10(例如Si為基本材質(zhì))蝕刻量多于對(duì)絕緣層28(例如SiO2來(lái)形成的)性質(zhì)的蝕刻劑來(lái)進(jìn)行蝕刻，也是可以的。蝕刻劑可以是SF6或CF4或Cl2氣體?？梢允褂酶墒轿g刻裝置來(lái)進(jìn)行蝕刻。或是，氟酸和硝酸的混合液或氟酸、硝酸和醋酸的混合液，也是可以的。
如圖3C所示，磨削或研磨導(dǎo)電部30，使其新生面(只是由構(gòu)成材料形成的面即除去氧化膜或被沉積的有機(jī)物的面)露出為止。磨削可以使用磨石。例如，可以使用100#～4000#程度粒度的磨石，但如果使用1000#～4000#程度粒度的磨石，可以防止絕緣層28的破損。研磨中可以使用研磨布。研磨布可以是絨面型或泡沫聚氨酯類，也可以是無(wú)紡布。在Na、NH4等的堿性陽(yáng)離子溶液中作為研磨粒子分散膠態(tài)硅石的漿料，可以使用于研磨。研磨粒子具有0.03μm～10μm程度的直徑，重量比率10％程度來(lái)分散。漿料也可以包含螯合劑、氨、雙氧水等的添加劑。研磨壓力可以是5g/cm2～1kg/cm2程度。
在凹部22上已形成絕緣層28時(shí)，比導(dǎo)電部30先研磨或磨削絕緣層28。也可以連續(xù)進(jìn)行絕緣層28研磨或磨削和導(dǎo)電部30的研磨或磨削。至少去除形成在凹部22底面的絕緣層28部分。這樣，露出導(dǎo)電部30，還露出其新生面。露出導(dǎo)電部30的新生面而使導(dǎo)電部30的前端部的外周面覆蓋在絕緣層28，也是可以的。也可以使導(dǎo)電部30的中心部34的新生面不露出的樣子露出外層部32(例如阻擋層)的新生面，也可以露出外層部32和中心部34的新生面。
另外，在半導(dǎo)體基板10的第一面20的一側(cè)設(shè)置例如玻璃板、樹(shù)脂層、樹(shù)脂帶等的加強(qiáng)部件(例如粘接劑或粘接板來(lái)粘接)之后，可以進(jìn)行圖3A～3C的至少任一個(gè)工序。
利用以上的工序，可以使導(dǎo)電部30凸出于半導(dǎo)體基板10的第二面38。凸出的導(dǎo)電部30成為凸起電極。導(dǎo)電部30也成為第一面20和第二面38的穿透電極。根據(jù)本實(shí)施方式，因?yàn)槁冻鰧?dǎo)電部30的新生面，可以形成電連接時(shí)的特性優(yōu)越的穿透電極。另外，也可以在新生面被氧化之前(例如露出新生面之后馬上或盡可能地早(例如24小時(shí)之內(nèi)))，電連接導(dǎo)電部30。通過(guò)以上的工序可以制造半導(dǎo)體裝置(具有穿透電極的半導(dǎo)體基板)，其結(jié)構(gòu)是由上述的制造方法可以導(dǎo)致的內(nèi)容。
如圖4所示，也可以半導(dǎo)體基板10為半導(dǎo)體集成電路基板時(shí)，對(duì)應(yīng)于各自的集成電路12(參照?qǐng)D1A)形成凹部22之后，切斷(切割)半導(dǎo)體基板10。切斷可以使用切割機(jī)(切丁機(jī))40或激光(例如CO2激光、YAG激光)。由此，可以制造半導(dǎo)體裝置(具有穿透電極的半導(dǎo)體芯片)，其結(jié)構(gòu)是由上述的制造方法可以導(dǎo)致的內(nèi)容。
半導(dǎo)體裝置的制造方法可以包括迭加具有上述的導(dǎo)電部30的多個(gè)半導(dǎo)體基板10，通過(guò)導(dǎo)電部30電連接各自的半導(dǎo)體基板10的工序。具體地，可以電連接上、下導(dǎo)電部30，也可以連接導(dǎo)電部30和電極14。電連接可以采用焊錫或金屬接合，也可以使用各向異性導(dǎo)電材料(各向異性導(dǎo)電膜或各向異性導(dǎo)電膏)，也可以適用利用絕緣性粘接劑的收縮力的壓接，也可以組合利用這些。
也可以迭加作為半導(dǎo)體芯片的半導(dǎo)體基板10?；蛉鐖D5所示，也可以迭加作為半導(dǎo)體集成電路基板的多個(gè)半導(dǎo)體基板10。此時(shí)，也可以切斷迭加的多個(gè)半導(dǎo)體基板10。或者，如圖6所示，也可以在作為半導(dǎo)體集成電路基板的半導(dǎo)體基板10上，迭加上述的、從半導(dǎo)體基板10切斷的半導(dǎo)體芯片50。此時(shí)，也可以迭加多個(gè)半導(dǎo)體芯片50。
圖7是表示本發(fā)明實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置(迭加型半導(dǎo)體裝置)的圖。迭加型半導(dǎo)體裝置具有多個(gè)從上述的半導(dǎo)體基板10切斷的半導(dǎo)體芯片50。多個(gè)的半導(dǎo)體芯片50是迭加的。可以用焊料36來(lái)接合上、下導(dǎo)電部30之間或?qū)щ姴?0和電極14。也可以在迭加的多個(gè)半導(dǎo)體芯片50中的一個(gè)(例如第二面38方向的最外側(cè)的半導(dǎo)體芯片50)上迭加沒(méi)有穿透電極的半導(dǎo)體芯片60。半導(dǎo)體芯片60的內(nèi)容除了沒(méi)有穿透電極以外，其他相當(dāng)于半導(dǎo)體芯片50。半導(dǎo)體芯片50的導(dǎo)電部30，也可以接合在半導(dǎo)體芯片60的電極64。
也可以在上、下半導(dǎo)體芯片50之間或上、下半導(dǎo)體芯片60、50之間設(shè)置絕緣材料(例如粘接劑·樹(shù)脂·未充滿材料)66。利用絕緣材料66維持或加強(qiáng)導(dǎo)電部30的接合狀態(tài)。
迭加的多個(gè)半導(dǎo)體芯片50可以安裝在配線(電路)基板70上。迭加的多個(gè)半導(dǎo)體芯片50中的最外側(cè)的半導(dǎo)體芯片50也可以安裝在配線基板(例如附加極)70。其安裝上，可以采用倒裝焊接法。此時(shí)，第一面20的方向上具有最外側(cè)(例如最下面)的導(dǎo)電部30的半導(dǎo)體芯片50安裝在配線基板70。例如，可以在配線模72上電連接(例如接合)從導(dǎo)電部30的第一面20的凸出部或電極14。半導(dǎo)體芯片50和配線基板70之間設(shè)置絕緣材料(例如粘接劑·樹(shù)脂·不滿材料)66，也是可以的。利用絕緣材料66維持或加強(qiáng)導(dǎo)電部30或電極14的接合狀態(tài)。
或者，作為沒(méi)有圖示的例子，也可以采用正焊法(face up bonding)把迭加的半導(dǎo)體芯片50安裝在配線基板70。此時(shí)，在配線模72上電連接(接合)導(dǎo)電部30的第二面38的凸出部。配線基板70上，設(shè)有電連接在配線模72的外部接頭(例如焊錫柱)74。或在半導(dǎo)體芯片50上，形成應(yīng)力緩和層，在其上面，從電極14形成配線模，在其上面，形成外部接頭，也是可以的。其他的內(nèi)容可以從上述的制造方法來(lái)導(dǎo)致。
圖8是表示裝有多個(gè)半導(dǎo)體芯片迭加而成的半導(dǎo)體裝置1的電路基板1000。用上述的導(dǎo)電部30來(lái)電連接多個(gè)半導(dǎo)體芯片。作為具有上述的半導(dǎo)體裝置的電子器械，圖9中表示筆記本型個(gè)人電腦2000、圖10中表示手機(jī)3000。
本發(fā)明不限于上述的實(shí)施方式，可以有種種變形。例如，本發(fā)明包括實(shí)質(zhì)上和實(shí)施方式中所說(shuō)明的構(gòu)成相同的構(gòu)成(例如功能、方法和結(jié)果相同的構(gòu)成或目的和結(jié)果相同的構(gòu)成)。另外，本發(fā)明還包括轉(zhuǎn)換實(shí)施方式中所說(shuō)明構(gòu)成中的不是本質(zhì)性的部分。另外，本發(fā)明還包括可以達(dá)到實(shí)施方式中所說(shuō)明的構(gòu)成相同效果或相同目的的構(gòu)成。另外，本發(fā)明還包括在本實(shí)施方式中所說(shuō)明的構(gòu)成上附加已知的技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中包括(a)形成有集成電路的半導(dǎo)體基板上，從第一面形成凹部；(b)在上述凹部上設(shè)置導(dǎo)電部；(c)從相反于上述半導(dǎo)體基板的上述第一面的第二面上凸出上述導(dǎo)電部；以及，(d)磨削或研磨上述導(dǎo)電部，使其新生面露出為止的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在上述(a)工序后、(b)工序前，還包括在上述凹部的底面和內(nèi)壁面上設(shè)置絕緣層的工序，在上述(b)工序中，在上述絕緣層的內(nèi)側(cè)設(shè)置導(dǎo)電部。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在上述的(c)工序中，被上述絕緣層覆蓋的狀態(tài)，使上述導(dǎo)電部凸出，在上述的(d)工序中，磨削或研磨上述的絕緣層和上述的導(dǎo)電部。
4.權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在上述的(c)工序中，利用對(duì)上述半導(dǎo)體基板的蝕刻量多于對(duì)上述絕緣層的蝕刻量的蝕刻劑，進(jìn)行上述半導(dǎo)體基板的第二面的蝕刻的方法，使上述導(dǎo)電部凸出于上述第二面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意1項(xiàng)中所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于上述的半導(dǎo)體基板是半導(dǎo)體集成電路基板，還包括形成多個(gè)上述集成電路，分別對(duì)應(yīng)上述集成電路形成上述凹部，切斷上述半導(dǎo)體基板的工序。
6.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括(a)形成有集成電路的半導(dǎo)體基板上，從第一面形成凹部；(b)在上述凹部上設(shè)置導(dǎo)電部；(c)從相反于上述半導(dǎo)體基板上述第一面的第二面，凸出上述導(dǎo)電部；以及，(d)磨削或研磨上述導(dǎo)電部，使其新生面露出為止和迭加結(jié)束上述(a)～(d)工序的多個(gè)上述半導(dǎo)體基板，并通過(guò)上述導(dǎo)電部謀求電連接的工序。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于形成高質(zhì)量的穿透電極。在已形成集成電路12的半導(dǎo)體基板10上，從第一面20形成凹部22。在凹部22上設(shè)置導(dǎo)電部30。從相反于半導(dǎo)體基板10的第一面20的第二面38上凸出導(dǎo)電部30。磨削或研磨導(dǎo)電部30使其新生面露出為止。
文檔編號(hào)H01L25/07GK1518067SQ20041000155
公開(kāi)日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月15日
發(fā)明者原一巳 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社