專(zhuān)利名稱(chēng)：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，尤其涉及一種使在半導(dǎo)體基板上形成的焊盤(pán)電極露出的通孔從該半導(dǎo)體基板的背面形成的技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為三維安裝技術(shù)，并且作為新的封裝技術(shù)，CSP(Chip SizePackage)受到注目。所謂CSP是外形尺寸與半導(dǎo)體芯片的外形尺寸具有大致相同尺寸的小型封裝。
以往，作為CSP的一種，公知的是BGA(Ball Grid Array)型半導(dǎo)體裝置。該BGA型半導(dǎo)體裝置，是將多個(gè)由焊錫等金屬材料構(gòu)成的球狀導(dǎo)電端子以格子狀排列在封裝的一個(gè)主面上，來(lái)與搭載在封裝其他面上的半導(dǎo)體芯片電氣連接。
而且，在將該BGA型半導(dǎo)體裝置組裝到電子設(shè)備中時(shí)，通過(guò)在印刷基板的配線圖案上安裝各導(dǎo)電端子，來(lái)與半導(dǎo)體芯片和搭載于印刷基板上的外部電路電氣連接。
這樣的BGA型半導(dǎo)體裝置，與具有向側(cè)部突出的引腳的SOP(SmallOutline Package)和QFP(Quad Flat Package)等其它CSP型半導(dǎo)體裝置相比，可設(shè)置多個(gè)導(dǎo)電端子，而且，具有可小型化的優(yōu)點(diǎn)。該BGA型半導(dǎo)體裝置，例如具有作為便攜電話機(jī)所搭載的數(shù)字照相機(jī)的圖像傳感器的用途。
圖14是以往的BGA型半導(dǎo)體裝置的概要構(gòu)成圖，圖14(A)是該BGA型半導(dǎo)體裝置表面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。另外，圖14(B)是該BGA型半導(dǎo)體裝置背面?zhèn)鹊牧Ⅲw圖。
該BGA型半導(dǎo)體裝置101，其半導(dǎo)體芯片104通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂層105a、105b被密封在第1和第2玻璃基板102、103之間。在第2玻璃基板103的1個(gè)主面上，即BGA型半導(dǎo)體裝置101的背面上，以格子狀配置有多個(gè)導(dǎo)電端子106。該導(dǎo)電端子106，通過(guò)第2配線110與半導(dǎo)體芯片104連接。在多個(gè)第2配線110上，連接著從各個(gè)半導(dǎo)體芯片104的內(nèi)部引出的鋁配線，從而實(shí)現(xiàn)各導(dǎo)電端子106和半導(dǎo)體芯片104之間的電氣連接。
參照?qǐng)D15，對(duì)該BGA型半導(dǎo)體裝置101的截面構(gòu)造進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。圖15表示沿切割線，分割成每個(gè)芯片的BGA型半導(dǎo)體裝置101的剖視圖。
在配置于半導(dǎo)體芯片104的表面的絕緣層108上，設(shè)置有第1配線107。該半導(dǎo)體芯片104，通過(guò)樹(shù)脂層105a與第1玻璃基板102連接。而且，該半導(dǎo)體芯片104的背面通過(guò)樹(shù)脂層105b與第2玻璃基板103連接。
另外，第1配線107的一端與第2配線110連接。該第2配線110，從第1配線107的一端延伸在第2玻璃基板103的表面。而且，在延至第2玻璃基板103上的第2配線110上，形成有球狀的導(dǎo)電端子106。
上述技術(shù)記載于以下的專(zhuān)利文獻(xiàn)1中。
(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)專(zhuān)利公表2002-512436號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容但是，在上述半導(dǎo)體裝置101中，由于第1配線107和第2配線110的接觸面積非常小，所以會(huì)有在該接觸部分?jǐn)嗑€的危險(xiǎn)。而且，在第2配線110的階梯覆蓋上，也存在問(wèn)題。因此，本發(fā)明謀求提高半導(dǎo)體裝置及其制造方法的可靠性。
因此，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，具有半導(dǎo)體基板，具有從其背面貫通到表面并成為通孔的一部分的第1開(kāi)口部分；第1絕緣層，在上述半導(dǎo)體基板的表面形成，具有與上述半導(dǎo)體基板的第1開(kāi)口部分連接，并成為上述通孔的一部分的第2開(kāi)口部分；焊盤(pán)電極，以覆蓋上述第2開(kāi)口部分的方式被配置在上述第1絕緣層上，其特征在于上述第1開(kāi)口部分，以接近上述焊盤(pán)電極部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板背面的部分寬的方式形成，上述第2開(kāi)口部分，以接近上述焊盤(pán)電極部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板的表面之部分窄的方式形成。
而且，其特征在于上述第1開(kāi)口部分的底部的上述半導(dǎo)體基板表面的開(kāi)口徑，比上述焊盤(pán)電極的平面寬度寬。
而且，其特征在于在上述通孔的側(cè)壁上形成有第2絕緣層或?qū)щ妼印?br> 進(jìn)而，其特征在于在上述通孔的側(cè)壁上形成有第2絕緣層，上述第2絕緣層的端部其膜厚朝向上述通孔的中心方向變薄。而且，其特征在于在所述半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)刃纬捎兄误w。
而且，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于具有準(zhǔn)備通過(guò)第1絕緣層在表面形成有焊盤(pán)電極的半導(dǎo)體基板，通過(guò)從上述半導(dǎo)體基板的背面沿表面方向除去上述半導(dǎo)體基板，來(lái)使上述第1絕緣層一部分露出，從而形成成為通孔的一部分的第1開(kāi)口部分的工序；和通過(guò)除去上述露出的上述第1絕緣層，在上述第1絕緣層形成連接到上述第1開(kāi)口部分并成為上述通孔的一部分的第2開(kāi)口部分的工序。在形成上述第1開(kāi)口部分的工序中，是以接近上述第1絕緣層部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板背面的部分寬的方式進(jìn)行上述半導(dǎo)體基板的除去；在形成上述第2開(kāi)口部分的工序中，是以接近上述焊盤(pán)電極部分的開(kāi)口徑比上述第2開(kāi)口部分接近上述半導(dǎo)體基板的表面之部分窄的方式進(jìn)行上述第1絕緣層的除去。
而且，其特征在于在形成上述第1開(kāi)口部分的工序中，是以上述第1開(kāi)口部分底部的上述半導(dǎo)體基板表面的開(kāi)口徑，比上述焊盤(pán)電極的平面寬度大的方式進(jìn)行上述半導(dǎo)體基板的除去。
而且，其特征在于，具有在上述通孔的側(cè)壁上形成第2絕緣層的工序；和在上述第2絕緣層上形成導(dǎo)電層的工序。
而且，其特征在于在上述通孔的側(cè)壁上形成上述第2絕緣層的工序，是將上述第2絕緣層的端部，以其膜厚朝向上述通孔的中心方向變薄的方式進(jìn)行。
而且，其特征在于在上述通孔的側(cè)壁上形成第2絕緣層的工序，具有在包含上述通孔的半導(dǎo)體基板上形成第2絕緣層之后，將在上述半導(dǎo)體基板上形成的抗蝕層作為掩模，來(lái)除去上述焊盤(pán)電極上的第2絕緣層的工序。
而且，其特征在于，具有在上述通孔的側(cè)壁上形成上述第2絕緣層的工序，具有在包含上述通孔的半導(dǎo)體基板上形成第2絕緣層之后，通過(guò)不以抗蝕層用作掩模的蝕刻，來(lái)除去上述焊盤(pán)電極上的第2絕緣層的工序。
而且，其特征在于具有形成連接上述導(dǎo)電層的球狀端子的工序。而且，其特征在于具有將上述半導(dǎo)體基板分割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片的工序。而且，其特征在于具有在前述半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)刃纬芍误w的工序。
(發(fā)明效果)根據(jù)本發(fā)明，由于通過(guò)通孔，形成從半導(dǎo)體芯片的焊盤(pán)電極到其導(dǎo)電端子的配線，所以可以防止上述配線的斷線和階梯覆蓋的劣化。由此，可以得到可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
而且，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在具有以從半導(dǎo)體基板的背面到達(dá)焊盤(pán)電極的表面的方式形成的通孔中，形成接近上述焊盤(pán)電極部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板背面部分的開(kāi)口徑寬的第1開(kāi)口部分，并且，形成與上述第1開(kāi)口部分連接，并以接近上述焊盤(pán)電極部分的開(kāi)口徑比相對(duì)第1絕緣層接近上述半導(dǎo)體基板的表面部分窄的方式形成第2開(kāi)口部分，例如，與第1絕緣層的開(kāi)口徑橫跨該第1絕緣層的整個(gè)膜厚并且膜厚相同的半導(dǎo)體裝置相比，在上述通孔的側(cè)壁上形成的第2絕緣層或?qū)щ妼油ㄟ^(guò)該開(kāi)口徑變大的部分卡住，來(lái)形成難以從半導(dǎo)體基板剝離的構(gòu)造，從而提高焊盤(pán)電極和導(dǎo)電層的電氣及機(jī)械的結(jié)合性。
并且，通過(guò)在焊盤(pán)電極表面上形成的通孔的開(kāi)口徑變大，即使在之后填充導(dǎo)電層，也可以實(shí)現(xiàn)緩和應(yīng)力。
而且，當(dāng)具有在焊盤(pán)電極上的第1絕緣層上設(shè)置錐狀(越向焊盤(pán)電極側(cè)其開(kāi)口徑越窄的形狀)的第2開(kāi)口部分之后，在包含該第2開(kāi)口部分的半導(dǎo)體基板上覆蓋第2絕緣層，并在該第2絕緣層上形成第3開(kāi)口部分，來(lái)使焊盤(pán)電極露出的工序的情況下，在上述第1絕緣層形成的錐狀被反映，使得第2絕緣層的端部以朝向通孔的中心方向其膜厚變薄的方式形成。因此，可以光滑地形成通孔的內(nèi)壁，從而可以使之后形成的各層的覆蓋性提高。
而且，在使第1開(kāi)口部分底部的上述半導(dǎo)體基板表面的開(kāi)口徑比焊盤(pán)電極的平面寬度寬的情況下，可以更有效地釋放焊盤(pán)電極蓄積的應(yīng)力(在該焊盤(pán)電極成膜時(shí)蓄積的應(yīng)力)。因此，可防止在形成到達(dá)第1絕緣層的第1開(kāi)口部分時(shí)，或在除去第1絕緣層使焊盤(pán)電極露出時(shí)的焊盤(pán)電極的變形。而且，可以膜質(zhì)良好地形成在該焊盤(pán)電極上形成的各層，來(lái)抑制配線的接觸不良，從而提高半導(dǎo)體裝置的可靠性。


圖1是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖2是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖3是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖4是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖5是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖6是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖7是表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖8是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖10是表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的剖視圖。
圖11是表示本發(fā)明第1及第2實(shí)施方式的焊盤(pán)電極和第1開(kāi)口部分底部的開(kāi)口徑的位置關(guān)系圖。
圖12是本發(fā)明第1實(shí)施方式的參考圖。
圖13是表示以往半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖14是表示以往半導(dǎo)體裝置的立體15是表示以往半導(dǎo)體裝置的剖視圖。
圖中1-半導(dǎo)體基板；2-第1絕緣層；3、3a、3b-焊盤(pán)電極；4-粘結(jié)層；5-支撐體；6-抗蝕層；7A-第1開(kāi)口部分；7B-第2開(kāi)口部分；8-通孔；9、9A-第2絕緣層；10-阻擋層；11-籽晶層；12-配線層；13-球狀端子；14-第1開(kāi)口部分；20-第1絕緣層；21-第2絕緣層；22-阻擋層；23-籽晶層；24-配線層。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)D1至圖7，說(shuō)明本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的第1實(shí)施方式。圖1到圖7是表示可應(yīng)用于圖像傳感器芯片的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的剖視圖。
首先，如圖1所示，在半導(dǎo)體基板1的表面，例如，通過(guò)由硅氧化膜或硅氮化膜等構(gòu)成的第1絕緣層2，形成由鋁層、鋁合金層或銅等構(gòu)成的焊盤(pán)電極3。另外，焊盤(pán)電極3與半導(dǎo)體芯片內(nèi)的電路元件連接。而且，在包含被由硅氧化膜或硅氮化膜等構(gòu)成的鈍化膜覆蓋的焊盤(pán)電極3的半導(dǎo)體基板1上，通過(guò)由環(huán)氧樹(shù)脂等構(gòu)成的粘接劑4，粘結(jié)例如玻璃基板、硅基板、塑料基板等的支撐體5。另外代替上述玻璃基板、硅基板、塑料基板等，也可使膠帶狀的保護(hù)材料粘接到半導(dǎo)體基板1上，還可將兩面粘接膠帶等用作支持材料。
然后，如圖2所示，在與焊盤(pán)電極3對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體基板1的背面形成具有開(kāi)口部分的抗蝕層6，將其作為掩模，對(duì)半導(dǎo)體基板1進(jìn)行干蝕刻，形成從半導(dǎo)體基板1的背面到焊盤(pán)電極3上的第1絕緣層2的第1開(kāi)口部分7A。在該蝕刻工序中，使用了至少包含SF6及O2、或C2F4、C4F8、CHF3等那樣的CF(氟化碳)系氣體的蝕刻氣體，蝕刻由Si構(gòu)成的半導(dǎo)體基板1。此時(shí)，若在第1絕緣層2上進(jìn)行半導(dǎo)體基板1的覆蓋蝕刻，則接近焊盤(pán)電極3部分的開(kāi)口徑比接近半導(dǎo)體基板1背面部分的開(kāi)口徑寬，形成杯狀橫向擴(kuò)展的第1開(kāi)口部分7A(K1＜K2)。
接著，如圖3所示，將上述抗蝕層6作為掩模，通過(guò)采用CF4、CHF3等那樣的CF(氟化碳)系的蝕刻氣體，除去上述焊盤(pán)電極3上的第1絕緣層2，來(lái)形成使焊盤(pán)電極3露出的第2開(kāi)口部分7B。另外，該第2開(kāi)口部分7B與上述第1開(kāi)口部分7A連接，形成在上述第1絕緣層2上，形成為接近上述焊盤(pán)電極3的部分開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板1表面的部分窄。即，按照第2開(kāi)口部分7B朝向半導(dǎo)體基板1的表面，構(gòu)成為開(kāi)口徑變寬的錐狀(K3＞K4)。此時(shí)，在上述第1絕緣層2的蝕刻工序中，由于第1開(kāi)口部分7A其接近焊盤(pán)電極3部分的開(kāi)口徑比接近半導(dǎo)體基板1背面部分的開(kāi)口徑寬，形成為橫向擴(kuò)展的杯狀，所以，從第1開(kāi)口部分7A上部較窄的開(kāi)口部分侵入的蝕刻氣體的大部分，會(huì)從垂直方向接觸焊盤(pán)電極3上部的第1絕緣層2，蝕刻氣體的一部分沿著第1開(kāi)口部分7A的側(cè)壁形狀，從傾斜方向接觸第1絕緣層2。因此，如圖3所示，在第1絕緣層2的側(cè)壁形狀變?yōu)槠溟_(kāi)口部分的上方變寬的錐狀狀態(tài)下，焊盤(pán)電極3露出。這里，由第1開(kāi)口部分7A和第2開(kāi)口部分7B構(gòu)成通孔8。
而且，由于即使上述第1開(kāi)口部分7A的底部變寬，上述抗蝕層6和開(kāi)口部分7A的上部側(cè)壁也會(huì)變?yōu)檠谀?，使得?絕緣層2用的蝕刻氣體在橫向難以擴(kuò)散，因此上述焊盤(pán)電極3上的第1絕緣層2的上部開(kāi)口徑K3，是與第1開(kāi)口部分7A上部的開(kāi)口徑K1大致同等的開(kāi)口徑。另外，按照蝕刻條件也有如下情況，即維持K3＞K4的關(guān)系，同時(shí)開(kāi)口徑K4是與開(kāi)口徑K1大致相同的開(kāi)口徑。
此外，在本工序中，也可以是不將上述抗蝕層6作為掩模的蝕刻工序，該情況下，在除去抗蝕層6后，以半導(dǎo)體基板1作為掩模，除去焊盤(pán)電極3上的第1絕緣層2。
下面，如圖4所示，在包含通孔8內(nèi)的半導(dǎo)體基板1的背面，形成由硅氧化膜或硅氮化膜等構(gòu)成的第2絕緣層9，如圖5所示，除去焊盤(pán)電極3上的第2絕緣層9，在通孔8的側(cè)壁部和半導(dǎo)體基板1的背面上形成形成第2絕緣層9A。此時(shí)，在焊盤(pán)電極3上的第1絕緣層2上設(shè)置錐狀的第2開(kāi)口部分7B之后，在包含該第2開(kāi)口部分7B的半導(dǎo)體基板上覆蓋第2絕緣層9，并將該第2絕緣層9一部分蝕刻，再次使焊盤(pán)電極3露出。為方便起見(jiàn)，將在通孔8中第1絕緣層2上形成第2絕緣層9A的端部X區(qū)域稱(chēng)為第3開(kāi)口部分。另外，雖然在圖5中，第2絕緣層9A的端部X覆蓋第1絕緣層2中錐狀部分的一部分，并露出其它的部位，但是通過(guò)改變蝕刻條件，也可以覆蓋整個(gè)第1絕緣層2的方式形成第2絕緣層9A。
由于通過(guò)采用這樣的工序過(guò)程，在第1絕緣層2上形成的第2開(kāi)口部分7B的側(cè)壁的錐狀反映在第2絕緣層9A的端部X的形狀上，所以，第2絕緣層9A的端部X形成為朝向通孔8的中心方向其膜厚變薄。而且，由于第2絕緣層9A的端部X沿其傾斜覆蓋第1絕緣層2，所以如圖5所示，第3開(kāi)口部分8A附近無(wú)棱角，形成為彎曲光滑的錐狀。因此，可光滑地形成通孔8的整個(gè)內(nèi)壁，從而可提高在此之后形成的阻擋層10、籽晶層11、配線層12各層的覆蓋性。反之，如圖12所示的參考圖，當(dāng)在第1絕緣層20的側(cè)壁存在非錐狀的拐角部的情況下，在上述拐角部處的第2絕緣層21、阻擋層22、籽晶層23、配線層24等各層會(huì)產(chǎn)生覆蓋性差的區(qū)域Z。而且，電場(chǎng)集中在這樣的拐角部，使得耐壓性變差，會(huì)有產(chǎn)生泄漏等問(wèn)題的危險(xiǎn)。
另外，本實(shí)施方式的工序過(guò)程，在半導(dǎo)體基板1上形成第1開(kāi)口部分7A之后，在包含該第1開(kāi)口部分7A內(nèi)的第1絕緣層2上及半導(dǎo)體基板1上形成第2絕緣層9，與通過(guò)1次蝕刻除去第1絕緣層2和第2絕緣層9，來(lái)使焊盤(pán)電極3露出的工序過(guò)程相比，可使通孔8的側(cè)壁中的第3開(kāi)口部分8A附近的形狀變?yōu)楦饣腻F狀。在本實(shí)施方式的工序過(guò)程中，是因?yàn)榈?絕緣層2的側(cè)壁的錐狀被反映在第2絕緣層9A端部X的形狀上。這樣，在本實(shí)施方式中，優(yōu)選采用使之后形成的阻擋層10、籽晶層11、配線層12等各層的覆蓋性提高，從而能夠制造可靠性高的半導(dǎo)體裝置的工序過(guò)程。
接著，如圖6所示，在包含通孔8內(nèi)的半導(dǎo)體基板1的背面形成阻擋層10。該阻擋層10優(yōu)選是例如氮化鈦(TiN)層，若是鈦(Ti)和鉭(Ta)等高融點(diǎn)金屬或其化合物的鎢化鈦(TiW)層、氮化鉭(TaN)層等，則也可由氮化鈦層以外的金屬構(gòu)成。
而且，形成上述第2絕緣層9A的工序，也可以在包含上述通孔8內(nèi)的半導(dǎo)體基板1上形成第2絕緣層9之后，在上述半導(dǎo)體基板1上形成抗蝕層(省略圖示)，并將該抗蝕層作為掩模，來(lái)除去上述焊盤(pán)電極3上的第2絕緣層9，并且，還可以是不將上述抗蝕層作為掩模的蝕刻工序。
另外，在不將上述抗蝕層作為掩模而進(jìn)行蝕刻的情況下，是利用通孔8上的第2絕緣層9的覆蓋性。即在圖4中，為方便起見(jiàn)，以在通孔8上形成的第2絕緣層9的膜厚變?yōu)槠骄姆绞竭M(jìn)行了圖示，但是，實(shí)際形成的第2絕緣層9的膜厚與通孔8底部的第2絕緣層9相比，具有在半導(dǎo)體基板1上形成的第2絕緣層9的膜厚變厚的覆蓋性，若舉一個(gè)例子，則半導(dǎo)體基板1上的第2絕緣層9的膜厚有時(shí)為通孔8底部的第2絕緣層9的膜厚的2倍。因此，通過(guò)利用該特性，即使不在半導(dǎo)體基板1上形成抗蝕層，也可在完全除去半導(dǎo)體基板1上的第2絕緣層9之前，完全除去焊盤(pán)電極3上的第2絕緣層9。
而且，此時(shí)，優(yōu)選利用在通孔8上形成的第2絕緣層9的蝕刻特性。即，具有，與在上述半導(dǎo)體基板1上形成的第2絕緣層9的蝕刻率相比，在通孔8底部形成的第2絕緣層9的蝕刻率低的特性，如果舉一個(gè)例子，則半導(dǎo)體基板1上的第2絕緣層9的蝕刻率，有時(shí)會(huì)比通孔8底部的第2絕緣層9的蝕刻率要高1.5倍之多。因此，通過(guò)利用上述第2絕緣層9的覆蓋性和第2絕緣層9的蝕刻特性?xún)煞矫?，?lái)提高制造工序的可靠性。
并且，如圖7所示，在阻擋層10上形成有電鍍用的籽晶層11(例如，Cu層)，在該籽晶層11上進(jìn)行電鍍處理，來(lái)形成例如由銅(Cu)構(gòu)成的配線層12。其結(jié)果，配線層12與焊盤(pán)電極3電氣連接，并且通過(guò)通孔8延伸在半導(dǎo)體基板1的背面上。另外，該配線層12也可以通過(guò)圖案形成，還可以不通過(guò)圖案形成。并且，在配線層12上形成保護(hù)層(未圖示)，并在保護(hù)層的所定位置設(shè)置開(kāi)口。而且，在該開(kāi)口處露出的配線層12上形成例如由鎳和金構(gòu)成的金屬層(不圖示)之后，網(wǎng)版印刷焊錫，并通過(guò)利用熱處理使該焊錫回流，來(lái)形成作為導(dǎo)電端子(電極連接部)的球狀端子13。另外，根據(jù)安裝方式，也有不將球狀端子13形成為導(dǎo)電端子的情況。在該情況下，配線層12或鎳和金等金屬層(不圖示)呈被露出的狀態(tài)，使得這些層在安裝時(shí)成為導(dǎo)電端子。
另外，這里作為上述阻擋層10和籽晶層11的形成方法，可以使用MOCVD法來(lái)形成，但此時(shí)存在成本變高這一問(wèn)題。因此，通過(guò)采用比其更低成本的長(zhǎng)距離拋鍍法等指向性噴濺法，與通常的噴濺法相比，可提高覆蓋性。通過(guò)采用該指向性噴濺法，即使對(duì)例如傾斜角不滿(mǎn)90度，或縱橫比為3以上的通孔也具有良好的覆蓋性，從而可形成上述阻擋層10和籽晶層11。
之后，雖然沒(méi)有圖示，但是，沿著規(guī)定的切斷線來(lái)分割半導(dǎo)體基板和層疊在其上的上述各層，分離為各個(gè)半導(dǎo)體芯片。另外，分離各個(gè)半導(dǎo)體芯片的方法有切割法、蝕刻法、激光切割法等。這樣，形成與焊盤(pán)電極3和球狀端子13電氣連接的BGA型半導(dǎo)體裝置。
這樣，在本發(fā)明中，通過(guò)利用在開(kāi)口底部向橫方向進(jìn)行蝕刻而產(chǎn)生的槽口形狀，使得在上述通孔8的側(cè)壁形成的第2絕緣層9A和阻擋層10、籽晶層11、配線層12，利用其開(kāi)口徑變寬的部分將自身卡住，從而形成不易從半導(dǎo)體基板1剝離的構(gòu)造。進(jìn)一步可以說(shuō)，提高了焊盤(pán)電極3和籽晶層11、配線層12等的接合性。
并且，通過(guò)使焊盤(pán)電極3露出的通孔8的開(kāi)口徑變寬，即使之后填充籽晶層11、配線層12等，也可實(shí)現(xiàn)緩和應(yīng)力、提高可靠性。
而且，同樣地，通過(guò)以和上述第1開(kāi)口部分7A連接，并且相對(duì)上述第1絕緣層2，接近上述焊盤(pán)電極3部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板1的表面的部分窄的方式形成第2開(kāi)口部分7B，例如，與在第1絕緣層2A上形成的開(kāi)口部分的開(kāi)口徑橫跨該第1絕緣層2A膜厚整體并厚度均等的半導(dǎo)體裝置相比，由于可抑制拐角部的應(yīng)力集中，所以可進(jìn)一步緩和應(yīng)力。
而且，如圖13所示，如果通孔的側(cè)壁形成為光滑并正放的錐體形狀或底部為收邊的形狀，則在通孔58A的側(cè)壁形成絕緣層59A，并蝕刻除去通孔底部的絕緣層時(shí)，覆蓋在成為通孔底部的傾斜部分的絕緣層59A被蝕刻除去(圖13的A部分)，使得在該部分的絕緣性降低，而在本發(fā)明的通孔形狀中，就沒(méi)有這樣的蝕刻消除，從而可抑制短路不良。
而且，根據(jù)本發(fā)明，由于通過(guò)通孔形成從半導(dǎo)體芯片的焊盤(pán)電極到其導(dǎo)電端子為止的配線，所以，可防止上述配線的斷線和階梯覆蓋的劣化。由此，可得到可靠性高的半導(dǎo)體裝置。
下面，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在上述第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置及其制造方法中，當(dāng)形成通孔時(shí)，即當(dāng)形成第1及第2開(kāi)口部分時(shí)，本來(lái)應(yīng)該保持為水平狀態(tài)的焊盤(pán)電極被擠出到通孔8側(cè)的空間，變?yōu)閺澢鸂睢?br> 該焊盤(pán)電極的變形，被認(rèn)為是在以前工序中進(jìn)行焊盤(pán)電極成膜時(shí)，蓄積在該焊盤(pán)電極中的熱應(yīng)力(也可稱(chēng)殘留應(yīng)力或真性應(yīng)力)因熱循環(huán)測(cè)試等的熱載荷而失去原有的均衡，從焊盤(pán)電極集中釋放而引起。這樣的焊盤(pán)電極的變形，在形成到達(dá)第1絕緣層2的第1開(kāi)口部分7A時(shí)，和蝕刻第1絕緣層2使焊盤(pán)電極3露出時(shí)，具有產(chǎn)生的傾向。
而且，在通孔8內(nèi)形成阻擋層10和籽晶層11或配線層12時(shí)，會(huì)有焊盤(pán)電極3被拉向通孔8側(cè)，使其形狀變形的情況。此時(shí)的變形，被認(rèn)為是在形成各層時(shí)，由蓄積在該阻擋層10、籽晶層11、配線層12中的應(yīng)力，和形成焊盤(pán)電極3時(shí)蓄積在該焊盤(pán)電極3中的應(yīng)力之間的關(guān)系而引起。
并且，因這樣的焊盤(pán)電極變形，會(huì)有對(duì)該焊盤(pán)電極產(chǎn)生損傷和斷線，或阻擋層10、籽晶層11和配線層12的覆蓋惡化，從而產(chǎn)生接觸不良的情況，其結(jié)果是半導(dǎo)體裝置的可靠性及成品率降低。
因此，在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中，進(jìn)一步采用了防止焊盤(pán)電極3變形的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造及其制造工序。在以下的說(shuō)明中，與在第1實(shí)施方式中已說(shuō)明的構(gòu)成相同的構(gòu)成，采用同一附圖標(biāo)記，并省略其說(shuō)明。
首先，與圖1所示的相同，在包含未圖示的電子器件的半導(dǎo)體基板1的表面上，通過(guò)第1絕緣層2形成焊盤(pán)電極3。此時(shí)，焊盤(pán)電極3保持為水平狀態(tài)并被成膜，但是認(rèn)為蓄積有一定大小的應(yīng)力。然后，通過(guò)粘接層4將支撐體5貼到半導(dǎo)體基板1的表面。
接著，如圖8所示，在與焊盤(pán)電極3對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體基板1的背面形成具有開(kāi)口部分的抗蝕層6，并將其作為掩模來(lái)蝕刻半導(dǎo)體基板1，形成到達(dá)第1絕緣層2的第1開(kāi)口部分14。這里，該半導(dǎo)體基板1的蝕刻，以第1開(kāi)口部分14底部的開(kāi)口徑Y(jié)比焊盤(pán)電極3的平面幅度K5寬的方式來(lái)進(jìn)行。所謂第1開(kāi)口部分14底部的開(kāi)口徑Y(jié)，是指半導(dǎo)體基板1和第1絕緣層2的邊界的半導(dǎo)體基板1表面?zhèn)鹊拈_(kāi)口徑。另外，在圖中K6是第1開(kāi)口部分14的接近半導(dǎo)體基板1背面部分的開(kāi)口徑，K7是接近半導(dǎo)體基板1表面并橫向擴(kuò)展為杯狀部分的開(kāi)口徑。由于以后的工序與已說(shuō)明的部分相同，故省略說(shuō)明。這樣，如圖9所示，完成了第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置。
圖10是表示焊盤(pán)電極3和第1開(kāi)口部分14底部位置關(guān)系的俯視圖，圖10(a)例示第1開(kāi)口部分底部14的底部開(kāi)口徑Y(jié)比焊盤(pán)電極3的寬度K5寬的例子。
這樣，通過(guò)使第1開(kāi)口部分14的底部開(kāi)口徑Y(jié)比焊盤(pán)電極3的寬度K5寬，可將焊盤(pán)電極3成膜時(shí)所蓄積的應(yīng)力，在形成到達(dá)第1絕緣層2的第1開(kāi)口部分7A時(shí)，和蝕刻第1絕緣層2來(lái)使焊盤(pán)電極3露出時(shí)有效地釋放，從而可防止焊盤(pán)電極3被擠向通孔8側(cè)而彎曲。因此，可減少焊盤(pán)電極3的損傷和斷線，并提高在焊盤(pán)電極3上形成的各層(阻擋層10、籽晶層11、配線層12等)的覆蓋性，來(lái)抑制與焊盤(pán)電極3之間的接觸不良，其結(jié)果，可以提高半導(dǎo)體裝置的可靠性及成品率。
而且，圖10(b)是第1開(kāi)口部分14的底部具有比焊盤(pán)電極3a寬的區(qū)域和窄的區(qū)域的例子，圖10(c)是表示在1個(gè)焊盤(pán)電極3b上形成有多個(gè)第1開(kāi)口部分14的例子。這樣，即使焊盤(pán)電極的一部分與第1開(kāi)口部分14一部分重疊，也可以在開(kāi)口徑Y(jié)比焊盤(pán)電極寬的區(qū)域釋放蓄積在焊盤(pán)電極中的應(yīng)力，因此，可防止上述彎曲的發(fā)生，從而提高半導(dǎo)體裝置的可靠性及成品率。
此外，雖然在以上實(shí)施方式中，配線層12是由電鍍處理而形成的，但本發(fā)明不限于此，例如，也可不形成電鍍用的籽晶層11，而是由電鍍處理以外的方法來(lái)形成配線層12。例如，可以噴濺形成由鋁和其合金構(gòu)成的層。
而且，對(duì)本實(shí)施方式作為適用于形成球狀端子13的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此，也可以適用于形成貫通半導(dǎo)體基板的通孔的半導(dǎo)體裝置，例如，也適用于LGA(Land Grid Array)型半導(dǎo)體裝置。
而且，雖然在以上的實(shí)施方式中，對(duì)將支撐體5貼到半導(dǎo)體基板1的表面的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但如圖11(a)、(b)所示，也可適用于不采用支撐體5的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。并且，還可以在半導(dǎo)體裝置完成后將支撐體5取下。另外，由于圖11(a)的其他構(gòu)成與已述的第1實(shí)施方式大致相同，圖11(b)的其他構(gòu)成與已述的第2實(shí)施方式大致相同，故省略這些說(shuō)明。
此外，圖11(a)、(b)中，在包含焊盤(pán)電極3的半導(dǎo)體基板1上，被由絕緣體構(gòu)成的保護(hù)膜15(例如，層疊鈍化膜或鈍化膜和聚酰亞胺膜等樹(shù)脂的膜)覆蓋。另外，雖然在圖11(a)、(b)中保護(hù)膜15完全覆蓋了焊盤(pán)電極13，但也可以覆蓋焊盤(pán)電極3的一部分上，使焊盤(pán)電極3一部分露出。而且，通過(guò)對(duì)該露出的焊盤(pán)電極3進(jìn)行引線接合，可以形成突出電極等導(dǎo)電端子?；蛘?，在將該半導(dǎo)體裝置與其它半導(dǎo)體裝置層疊而使用的情況下，還可以使其它半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電端子與焊盤(pán)電極3連接。
另外，在以上的實(shí)施方式中，雖然對(duì)通孔8的剖面(開(kāi)口)是圓形的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是，通孔8的剖面也可以形成為橢圓或四方形等任意形狀。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，具有半導(dǎo)體基板，具有從其背面貫通到表面并成為通孔的一部分的第1開(kāi)口部分；第1絕緣層，在所述半導(dǎo)體基板的表面上形成，具有與所述半導(dǎo)體基板的第1開(kāi)口部分連接，并成為所述通孔的一部分的第2開(kāi)口部分；焊盤(pán)電極，以覆蓋所述第2開(kāi)口部分的方式被配置在所述第1絕緣層上，其中，所述第1開(kāi)口部分，以接近所述焊盤(pán)電極的部分之開(kāi)口徑比接近所述半導(dǎo)體基板背面的部分之開(kāi)口徑寬的方式形成，所述第2開(kāi)口部分，以接近所述焊盤(pán)電極的部分之開(kāi)口徑比接近所述半導(dǎo)體基板的表面之部分之開(kāi)口徑窄的方式形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于所述第1開(kāi)口部分底部的所述半導(dǎo)體基板表面的開(kāi)口徑，比所述焊盤(pán)電極的平面寬度寬。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在所述通孔的側(cè)壁上形成有第2絕緣層或?qū)щ妼印?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在所述通孔的側(cè)壁上形成有第2絕緣層，所述第2絕緣層的端部，以朝向所述通孔的中心方向其膜厚變薄的方式形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于在所述半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)刃纬捎兄误w。
6.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，準(zhǔn)備在表面經(jīng)由第1絕緣層形成有焊盤(pán)電極的半導(dǎo)體基板，具有通過(guò)從所述半導(dǎo)體基板的背面朝表面方向上除去所述半導(dǎo)體基板，來(lái)使所述第1絕緣層一部分露出，從而形成成為通孔一部分的第1開(kāi)口部分的工序；和通過(guò)除去所述露出的所述第1絕緣層，在所述第1絕緣層形成與所述第1開(kāi)口部分連接，并成為所述通孔一部分的第2開(kāi)口部分的工序，在所述形成第1開(kāi)口部分的工序中，以接近所述第1絕緣層的部分之開(kāi)口徑比接近所述半導(dǎo)體基板背面的部分之開(kāi)口徑寬的方式進(jìn)行所述半導(dǎo)體基板的除去；在所述形成第2開(kāi)口部分的工序中，是以所述第2開(kāi)口部分接近所述焊盤(pán)電極的部分之開(kāi)口徑比接近所述半導(dǎo)體基板的表面之部分窄的方式進(jìn)行所述第1絕緣層的除去。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于在所述形成第1開(kāi)口部分的工序中，是以所述第1開(kāi)口部分底部的所述半導(dǎo)體基板表面的開(kāi)口徑，比所述焊盤(pán)電極的平面寬度大的方式進(jìn)行所述半導(dǎo)體基板的除去。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于具有在所述通孔的側(cè)壁上形成所述第2絕緣層的工序；和在所述第2絕緣層上形成導(dǎo)電層的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述在通孔的側(cè)壁形成第2絕緣層的工序，是以所述第2絕緣層的端部朝向所述通孔的中心方向其膜厚變薄的方式進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述在通孔的側(cè)壁上形成第2絕緣層的工序，具有在包含所述通孔的半導(dǎo)體基板上形成第2絕緣層之后，將在所述半導(dǎo)體基板上形成的抗蝕層作為掩模，來(lái)除去所述焊盤(pán)電極上的第2絕緣層的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于所述在通孔的側(cè)壁上形成所述第2絕緣層的工序，具有在包含所述通孔的半導(dǎo)體基板上形成第2絕緣層之后，通過(guò)不以抗蝕層用作掩模的蝕刻，來(lái)除去所述焊盤(pán)電極上的第2絕緣層的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求8～11中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于具有形成與所述導(dǎo)電層連接的導(dǎo)電端子的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求6～12中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于具有將所述半導(dǎo)體基板分割為多個(gè)半導(dǎo)體芯片的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求6～13中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于具有在所述半導(dǎo)體基板的表面?zhèn)壬闲纬芍误w的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，謀求提高半導(dǎo)體裝置及其制造方法的可靠性。本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，其特征在于具有通過(guò)第1絕緣層(2)在半導(dǎo)體基板(1)上形成的焊盤(pán)電極(3)、和以從上述半導(dǎo)體基板(1)的背面到達(dá)上述焊盤(pán)電極3表面的方式形成的通孔(8)，上述通孔(8)，由以接近上述焊盤(pán)電極(3)部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板1背面部分寬的方式形成的第1開(kāi)口部分(7A)，和與上述第1開(kāi)口部分(7A)連接，并以接近上述焊盤(pán)電極(3)表面部分的開(kāi)口徑比接近上述半導(dǎo)體基板(1)的表面部分窄的方式在上述第1絕緣層(2)上形成的第2開(kāi)口部分(7B)構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1841718SQ20061005475
公開(kāi)日2006年10月4日 申請(qǐng)日期2006年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月10日
發(fā)明者龜山工次郎, 鈴木彰, 岡山芳央, 梅本光雄 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社, 關(guān)東三洋半導(dǎo)體股份有限公司