專利名稱：半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，特別是涉及在半導(dǎo)體襯底上形成通孔而構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，作為具有和半導(dǎo)體芯片的外形尺寸大致相同尺寸的芯片尺寸封裝之一種，可知有BGA(Ball Grip Array)型半導(dǎo)體裝置。該BGA型半導(dǎo)體裝置中，在封裝的一主面上格子狀排列多個由焊錫等金屬部件構(gòu)成的球狀端子，并將其與在封裝的另一面上形成的半導(dǎo)體芯片電連接。
而且，在將該BGA型半導(dǎo)體裝置裝入電子設(shè)備時，通過將各球狀端子壓裝在印刷線路板上的配線圖案上，將半導(dǎo)體芯片和搭載在印刷線路板上的外部電路電連接。
這種BGA型半導(dǎo)體裝置與具有向側(cè)部突出的引腳的SOP(Small OutlinePackage)或QFP(Quad Flat Packagae)等其它類型的芯片尺寸封裝相比，可設(shè)置多個球狀端子，而且具有可小型化的優(yōu)點(diǎn)。BGA型半導(dǎo)體裝置具有作為例如搭載于手機(jī)上的數(shù)字相機(jī)的圖像傳感器芯片的用途。在該例中，在半導(dǎo)體芯片的一主面上或兩主面上粘接例如由玻璃構(gòu)成的支承襯底。另外，關(guān)聯(lián)的技術(shù)文獻(xiàn)可列舉以下的專利文獻(xiàn)1。
其次，參照


在半導(dǎo)體芯片上粘接一張支承襯底而構(gòu)成的現(xiàn)有例的GBA型半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
圖5～圖7是可應(yīng)用于圖像傳感器芯片的現(xiàn)有例的BGA型半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖。首先，如圖5所示，在半導(dǎo)體襯底30上的表面上介由絕緣膜例如氧化膜31形成由鋁層或鋁合金層構(gòu)成的焊盤電極層34。然后在含有焊盤電極層34的半導(dǎo)體襯底30的表面上介由樹脂層35粘接由例如玻璃構(gòu)成的支承襯底36。
其次，如圖6所示，在與焊盤電極層34對應(yīng)的半導(dǎo)體襯底30的背面形成具有開口部的抗蝕劑層37，以該抗蝕劑層為掩模對半導(dǎo)體襯底30進(jìn)行干蝕刻，形成從半導(dǎo)體襯底30的背面到達(dá)焊盤電極層34的通孔38。在此，在利用所述蝕刻形成的通孔38底部的焊盤電極層34的一部分上形成在進(jìn)行蝕刻時生成的鋁氧化物50(例如Al2O3化合物)。
然后，如圖7所示，在包括通孔30內(nèi)的半導(dǎo)體襯底30的背面形成阻擋層39。進(jìn)而在阻擋層39上形成鍍敷用籽晶層40，并在該籽晶層40上進(jìn)行鍍敷處理，形成由例如銅(Cu)構(gòu)成的再配線層41。進(jìn)而在再配線層41上形成保護(hù)層(未圖示)，并在保護(hù)層的規(guī)定位置設(shè)置開口，形成與再配線層41接觸的球狀端子42。
然后，圖中未圖示，切斷半導(dǎo)體襯底及層積在半導(dǎo)體襯底上的所述各層，分離成各個半導(dǎo)體芯片。這樣，形成焊盤電極層34和球狀端子42電連接的BGA型半導(dǎo)體裝置。
專利文獻(xiàn)1專利公表2002-512436號公報但是，由于在通過所述蝕刻形成通孔38時，在其底部形成的鋁氧化物50形成在焊盤電極層34的一部分上，故焊盤電極層34和再配線層41之間的電阻形成了高電阻。另外，由于鋁氧化物50使焊盤電極層34相對于再配線層41的被覆性劣化，故容易使再配線層41產(chǎn)生斷線等損害。因此，產(chǎn)生了半導(dǎo)體裝置的特性劣化這樣的問題。
對此，雖可考慮利用再次蝕刻等將該鋁氧化物50除去，但這種情況下由于蝕刻工序增加，而產(chǎn)生了使制造工序煩雜化這樣的問題。
因此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，其可不增加蝕刻工序，最大限度地抑制電氣特性的劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置是鑒于所述問題而開發(fā)的，其特征在于，包括焊盤電極層，其形成在半導(dǎo)體芯片表面，且層積第一阻擋層和鋁層或鋁合金層而形成；支承體，其粘接在半導(dǎo)體芯片的表面；通孔，其從半導(dǎo)體芯片的背面到達(dá)第一阻擋層；再配線層，其形成在包括通孔內(nèi)的半導(dǎo)體芯片的背面，且與第一阻擋層連接。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的特征在于，在所述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，再配線層完全或不完全埋入通孔內(nèi)。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的特征在于，所述再配線層通過鍍敷處理或噴濺處理形成。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的特征在于，在再配線層上形成有導(dǎo)電端子。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的特征在于，在包括通孔內(nèi)的半導(dǎo)體芯片的背面和再配線層之間形成有第二阻擋層。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，其包括準(zhǔn)備具有層積第一阻擋層和鋁層或鋁合金層而構(gòu)成的焊盤電極層的半導(dǎo)體襯底，并在半導(dǎo)體襯底的表面粘接支承體的工序；在半導(dǎo)體襯底上形成從半導(dǎo)體襯底的背面到第一阻擋層的通孔的工序；在包括通孔內(nèi)的半導(dǎo)體襯底背面形成與第一阻擋層連接的再配線層的工序。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，在所述形成再配線層的工序中，再配線層完全或不完全埋入通孔內(nèi)。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，在形成再配線層的工序中，所述再配線層通過鍍敷處理或噴濺處理形成。
本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，在所述工序的基礎(chǔ)上，具有在再配線層上形成導(dǎo)電端子的工序。
另外，本發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，在所述工序的基礎(chǔ)上，具有在包括通孔內(nèi)的半導(dǎo)體襯底的背面和再配線層之間形成第二阻擋層的工序。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，通過層積鋁層或鋁合金層和第一阻擋層，形成焊盤電極層。由此，可避免在通過蝕刻形成通孔時，如目前那樣在位于通孔底部的焊盤電極層上形成鋁氧化物的情況。因此，可焊盤電極層和再配線層之間不會形成高電阻，可最大限度地抑制再配線層上產(chǎn)生斷線等損傷。其結(jié)果可最大限度地抑制由于所述通孔的形成而引起的半導(dǎo)體裝置的電氣特性劣化。另外，不需要用于除去鋁氧化物的蝕刻工序。

圖1是說明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的剖面圖；圖2是說明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的剖面圖；圖3是說明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的剖面圖；圖4是說明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖5是說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；
圖6是說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖；圖7是說明現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
其次，參照

本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)。圖4表示在本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中、存在后述的焊盤電極層的區(qū)域的剖面，表示分離成各個半導(dǎo)體芯片之前的狀態(tài)。
如圖4所示，在由Si構(gòu)成的半導(dǎo)體襯底10(之后進(jìn)行分離，分離成各半導(dǎo)體芯片)的表面上形成焊盤電極層14，該焊盤電極層14是介由絕緣膜例如氧化膜11在第一阻擋層12上層積鋁層13(或鋁合金層)而構(gòu)成的。即，第一阻擋層12作為靠近半導(dǎo)體襯底10的層而形成。
另外，在半導(dǎo)體襯底10上形成有未圖示的電路，焊盤電極層14與所述電路電連接。所述未圖示的電路作為例如CCD(Charge Coupled Device)圖像傳感器而形成。此時，由于需要作為CCD圖像(影像)基準(zhǔn)點(diǎn)的光學(xué)暗區(qū)，故構(gòu)成焊盤電極層14的鋁層13優(yōu)選使用由可遮蔽光(紅外線)的純鋁構(gòu)成，也可以是Al-Cu層?；騼?yōu)選使用除含有透過紅外線的硅(Si)的合金(例如Al-Si，Al-Si-Cu等)之外的金屬。
另外，第一阻擋層12優(yōu)選例如氮化鈦(TiN)層?；蛑灰歉呷埸c(diǎn)金屬層或其化合物層，則第一阻擋層12也可以由氮化鈦層之外的金屬構(gòu)成，也可以采用鉭(Ta)層、鈦鎢(TiW)層、氮化鉭(TaN)層等。
然后，在半導(dǎo)體底10的表面上介由樹脂層15(作為粘接劑起作用)粘接由可透過例如規(guī)定波長帶的光的玻璃構(gòu)成的支承襯底16。在半導(dǎo)體襯底10中、存在焊盤電極層14的區(qū)域，形成從半導(dǎo)體襯底10的背面到達(dá)焊盤電極層14的第一阻擋層12的通孔18。然后，在包括該通孔18內(nèi)的半導(dǎo)體襯底10的背面上介由為絕緣從通孔18露出的半導(dǎo)體襯底10側(cè)壁而形成的絕緣層形成第二阻擋層19將其覆蓋。該第二阻擋層19優(yōu)選使用例如氮化鈦層?；虻诙钃鯇?9也可以與第一阻擋層相同，由氮化鈦層之外的金屬構(gòu)成。
然后，在第二阻擋層19上形成鍍敷用籽晶層20和通過鍍敷處理成膜的再配線層21。進(jìn)而在再配線層21上形成保護(hù)層(未圖示)，在保護(hù)層的規(guī)定位置設(shè)置開口，形成與再配線21接觸的球狀端子22。即，該球狀端子22介由再配線層21、籽晶層22、第二阻擋層19與焊盤電極層14電連接。
其次，參照

上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法。圖1～圖4是顯示本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的剖面圖。圖1～圖4表示焊盤電極層14存在的區(qū)域的剖面，表示分離成各個半導(dǎo)體芯片之前的狀態(tài)。
首先，如圖1所示，在形成未圖示的電路的半導(dǎo)體襯底10(之后分離，形成各半導(dǎo)體芯片)的表面上介由絕緣層、例如氧化膜11形成在第一阻擋層12上層積鋁層13或鋁合金層而構(gòu)成的焊盤電極層14。即，第一阻擋層12作為靠近半導(dǎo)體芯片10側(cè)的層而形成。
在此，在所述未圖示的電路為例如CCD圖像傳感器時，構(gòu)成焊盤電極層14的鋁層13最好由純鋁構(gòu)成。而且，鋁層13的厚度優(yōu)選可遮蔽光(紅外線)的厚度(例如2μm)。另外，第一阻擋層12優(yōu)選例如氮化鈦(TiN)層，在本實(shí)施例中使用250℃設(shè)定溫度的噴濺裝置噴濺形成氮化鈦(TiN)層?；蛉缜八?，第一阻擋層12如使用高熔點(diǎn)金屬或其化合物，則也可以使用除氮化鈦之外的金屬構(gòu)成。
然后，在半導(dǎo)體襯底10的表面上介由樹脂層15(作為粘接劑起作用)粘接例如由玻璃構(gòu)成的支承襯底16。
其次，如圖2所示，在半導(dǎo)體襯底10的背面上形成在焊盤電極層14存在的位置的一部分上開口的抗蝕劑層17。然后，以抗蝕劑層17為掩模，對半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行蝕刻，形成從半導(dǎo)體襯底10的背面到達(dá)焊盤電極層14的第一阻擋層12的通孔18。此時的蝕刻在半導(dǎo)體襯底10由硅(Si)構(gòu)成時，優(yōu)選使用包括例如SF6、O2或C2F4、C4F8或CHF3等CF系氣體的蝕刻氣體通過干蝕刻進(jìn)行。
在此，由于位于通孔18底部的焊盤電極層14的面構(gòu)成第一阻擋層12，故所述蝕刻不波及到鋁層13。因此，不會形成顯示現(xiàn)有例的半導(dǎo)體裝置的圖6中可看到的鋁氧化物50(例如Al2O3化合物)等氧化物。
其次，在除去抗蝕劑層17后，如圖3所示，在包括通孔18內(nèi)的半導(dǎo)體襯底10的背面上覆蓋它們形成由氧化膜等構(gòu)成的絕緣層，在除去第一阻擋層12上的絕緣層之后，在整個面上形成第二阻擋層19。該第二阻擋層19優(yōu)選例如氮化鈦層，在本實(shí)施例中，在200℃以下的CVD裝置內(nèi)利用CVD法形成氮化鈦層?；蛉缜八?，第二阻擋層19如使用高熔點(diǎn)金屬或其化合物，則也可以使用氮化鈦層之外的金屬構(gòu)成。另外，在第二阻擋層19形成前或形成后，也可以在半導(dǎo)體襯底10或第二阻擋層19上形成用于緩和向球狀端子22施加的力的未圖示的緩沖部件。在此，由于在蝕刻除去第一阻擋層12上的絕緣膜(例如氧化膜)時，鋁層13不會從第一阻擋層12露出，故不形成鋁氧化物。
其次，如圖4所示，在第二阻擋層19上的整個面上形成再配線層21。此時，首先，在第二阻擋層19上的整個面上通過電鍍形成例如由銅(Cu)構(gòu)成的鍍敷用籽晶層20，然后，通過對該籽晶層20進(jìn)行無電解鍍敷，形成例如由銅(Cu)構(gòu)成的再配線層21。在此，再配線層21不完全埋入通孔18內(nèi)?；蛟倥渚€層21也可以完全埋入通孔18內(nèi)而形成。
另外，在再配線層21上形成保護(hù)層(未圖示)，通過在保護(hù)層的規(guī)定位置設(shè)置開口后采用網(wǎng)印法印刷焊錫并使其回流，在所述開口上形成球狀端子22。然后，通過沿切割線路切斷半導(dǎo)體襯底10及層積在其上的各層，完成各個半導(dǎo)體芯片，即本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，這一點(diǎn)未圖示。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，在半導(dǎo)體襯底10的表面形成焊盤電極層14，焊盤電極層14是在第一阻擋層12(例如由氮化鈦層構(gòu)成)上層積鋁層13或鋁合金層而構(gòu)成的。
由此，在通過蝕刻形成通孔18時，由于第一阻擋層12的存在可避免在位于通孔18底部的焊盤電極層14上形成鋁氧化物。因此，可最大限度地避免在焊盤電極層14和再配線層21之間形成高電阻。另外，可最大限度地抑制再配線層21上產(chǎn)生斷線等損傷。其結(jié)果可最大限度地抑制所述通孔18的形成而引起的半導(dǎo)體裝置特性的劣化。另外，由于不必除去鋁氧化物50，故不必增加蝕刻工序。
另外，在本實(shí)施例中，在包括通孔18的半導(dǎo)體襯底10的背面形成第二阻擋層19，但本發(fā)明不限于此。即，在本發(fā)明中，也可以在包括通孔18的半導(dǎo)體襯底10的背面不形成第二阻擋層19，而介由所述絕緣層形成再配線層21。
在本實(shí)施例中，通過鍍敷處理形成再配線層21，但本發(fā)明不限于此。即，在本發(fā)明中，也可以不形成鍍敷用籽晶層20，而通過鍍敷處理之外的方法形成再配線層21，例如也可以噴濺例如鋁(Al)等金屬而形成。
本發(fā)明適用于形成有球狀端子22的半導(dǎo)體裝置中，但本發(fā)明不限于此，即，只要是形成有貫通半導(dǎo)體襯底的通孔，則本發(fā)明也適用于未形成球狀端子的半導(dǎo)體裝置。例如也適用于LGA(Land Grid Array)型半導(dǎo)體裝置。
換句話說，在本發(fā)明中，由于在形成通孔18側(cè)的鋁層13上形成第一阻擋層12，故可抑制進(jìn)行通孔開口時的蝕刻處理時因超量蝕刻而蝕刻鋁層13的表面的現(xiàn)象。因此，可不必考慮超量蝕刻消除的量而增加鋁層13的膜厚。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括焊盤電極層，其在半導(dǎo)體芯片表面形成，且層積第一阻擋層和鋁層或鋁合金層而形成；支承體，其粘接在所述半導(dǎo)體芯片的表面；通孔，其從所述半導(dǎo)體芯片的背面到達(dá)所述第一阻擋層；再配線層，其形成在包括所述通孔內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的背面，且與所述第一阻擋層連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述再配線層完全埋入所述通孔內(nèi)而形成。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述再配線層形成為不完全埋入所述通孔內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1、2、3中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述再配線層利用鍍敷處理或噴濺處理形成。
5.如權(quán)利要求1、2、3、4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在所述再配線層上形成有導(dǎo)電端子。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4、5中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第一阻擋層包括氮化鈦層、鈦鎢層、氮化鉭層、高熔點(diǎn)金屬層及其化合物層中的任意一種。
7.如權(quán)利要求1、2、3、4、5、6中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在包括所述通孔內(nèi)的所述半導(dǎo)體芯片的背面和所述再配線層之間形成有第二阻擋層。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述第二阻擋層包括氮化鈦層、鈦鎢層、氮化鉭層、高熔點(diǎn)金屬層及其化合物層中的任意一種。
9.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括準(zhǔn)備具有層積第一阻擋層和鋁層或鋁合金層而構(gòu)成的焊盤電極層的半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底的表面粘接支承體的工序；在所述半導(dǎo)體襯底上形成從該半導(dǎo)體襯底的背面到所述第一阻擋層的通孔的工序；在包括所述通孔內(nèi)的所述半導(dǎo)體襯底背面形成與所述第一阻擋層連接的再配線層的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述再配線層的工序中，所述再配線層完全埋入所述通孔內(nèi)而形成。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述再配線層的工序中，所述再配線層不完全埋入所述通孔內(nèi)。
12.如權(quán)利要求9、10、11中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，在形成所述再配線層的工序中，所述再配線層利用鍍敷處理或噴濺處理形成。
13.如權(quán)利要求9、10、11、12中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括在所述再配線層上形成導(dǎo)電端子的工序。
14.如權(quán)利要求9、10、11、12、13中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述第一阻擋層包括氮化鈦層、鈦鎢層、氮化鉭層、高熔點(diǎn)金屬層及其化合物層中的任意一種。
15.如權(quán)利要求9、10、11、12、13、14中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，還具有在包括所述通孔內(nèi)的所述半導(dǎo)體的背面和所述再配線層之間形成第二阻擋層的工序。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，第二阻擋層包括氮化鈦層、鈦鎢層、氮化鉭層、高熔點(diǎn)金屬層及其化合物層中的任意一種。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，可在抑制蝕刻工序增加的同時，最大限度地抑制半導(dǎo)體裝置的電氣特性的劣化。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置在半導(dǎo)體襯底(10)的表面形成層積第一阻擋層(12)和鋁層而構(gòu)成的焊盤電極層14。另外，在半導(dǎo)體襯底(10)的表面粘接支承襯底(16)。在半導(dǎo)體襯底(10)的背面、及從半導(dǎo)體襯底10的背面到第一阻擋層(12)的通孔(18)內(nèi)形成第二阻擋層(19)。進(jìn)而完全或不完全埋入通孔(18)內(nèi)而形成再配線層(21)。在再配線層(21)上形成球狀端子(22)。
文檔編號H01L21/60GK1658385SQ200510009350
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者龜山工次郎, 鈴木彰, 岡山芳央 申請人:三洋電機(jī)株式會社