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JP2013098514A - Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and electronic apparatus - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device and electronic apparatus Download PDF

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JP2013098514A JP2011243132A JP2011243132A JP2013098514A JP 2013098514 A JP2013098514 A JP 2013098514A JP 2011243132 A JP2011243132 A JP 2011243132A JP 2011243132 A JP2011243132 A JP 2011243132A JP 2013098514 A JP2013098514 A JP 2013098514A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device and an electronic apparatus, which can prevent a crash of a cavity and improve connection reliability between substrates.SOLUTION: A first substrate includes a first base material having a first surface and a second surface, a sacrificial layer provided on the first base material on the first surface side, through electrodes penetrating the first base material from the first surface to the second surface, and an insulation film provided between the through electrodes and the first base material. A second substrate includes a second base material having a third surface, bumps provided on the second base material on the third surface side, and an annular conductive part provided on the second base material on the third surface side and surrounding the bumps. A semiconductor device manufacturing method comprises: a mounting process of connecting the through electrodes and the bumps in a manner of opposing the second surface and the third surface and burying a peripheral edge of the first substrate in the annular conductive part; and an etching process of forming, after the mounting process, cavities on the first base material on the first surface side by etching the sacrificial layer.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置、電子機器に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, and an electronic apparatus.

従来技術として、例えば、特許文献1〜3に開示されたものがある。即ち、特許文献1には、犠牲層を除去することにより形成された空洞部の上方で支持部により支えられた構造の焦電型検出素子が開示されている。また、特許文献2には、シリコンの第1の面(集積回路形成面)と第2の面(裏面)との間を貫く貫通電極が開示されている。そして、特許文献3には、電子回路素子を基板に実装する際に、電子回路素子が有する外周封止用電極を、基板が有する封止用電極に接合することによって、外周封止用電極の内側に配置されているチップ電極を封止する技術が開示されている。   As a prior art, there exist some which were disclosed by patent documents 1-3, for example. That is, Patent Document 1 discloses a pyroelectric detection element having a structure supported by a support portion above a cavity portion formed by removing a sacrificial layer. Patent Document 2 discloses a through electrode penetrating between a first surface (integrated circuit forming surface) and a second surface (back surface) of silicon. And in patent document 3, when mounting an electronic circuit element on a board | substrate, the outer periphery sealing electrode which an electronic circuit element has is joined to the sealing electrode which a board | substrate has, and the outer periphery sealing electrode of A technique for sealing a chip electrode disposed inside is disclosed.

特開2011−153851号公報JP 2011-153851 A 特開2010−177237号公報JP 2010-177237 A 特開2004−214469号公報JP 2004-214469 A

ところで、特許文献1に開示されたような、空洞部の上方で支えられた構造の焦電型検出素子を他の基板に実装する場合、この焦電型素子に実装時の荷重が加えられると、その荷重によって空洞部が破壊されてしまう可能性がある。このような空洞部の破壊を防ぐ方法として、空洞部が形成される前に焦電型素子を基板に実装しておき、実装後に空洞部を形成する方法が考えられる。また、上記の実装に際しては、特許文献3に開示されているように、外周封止用電極と封止用電極とを接続することにより、それらの内側に位置するチップ電極を気密封止する方法が考えられる。   By the way, when mounting a pyroelectric detection element having a structure supported above the cavity as disclosed in Patent Document 1 on another substrate, a load at the time of mounting is applied to this pyroelectric element. The cavity may be destroyed by the load. As a method for preventing such breakage of the cavity, a method in which the pyroelectric element is mounted on the substrate before the cavity is formed and the cavity is formed after mounting is conceivable. Further, in the above mounting, as disclosed in Patent Document 3, the outer peripheral sealing electrode and the sealing electrode are connected to hermetically seal the chip electrode located inside them. Can be considered.

ここで、上記の焦電型検出素子が、特許文献2に開示されたような貫通電極を有する場合は、特許文献2の図3に記載されている下地層141(例えばシリコン酸化物(SiO)やシリコン窒化物(Si)等の絶縁性材料からなる)は外周封止用電極の外側に露出した構造となる。このため、犠牲層をエッチングして空洞部を形成する際に、この下地層もエッチングされてしまう可能性があった。下地層がエッチングされると、外周封止用電極と半導体基板との間に隙間が生じてエッチャント等が侵入する。その結果、上記の気密封止が破られて、焦電型素子と基板との接続の信頼性が低下してしまう可能性があった。
そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、空洞部の破壊を防ぐと共に、基板間の接続の信頼性を向上できるようにした半導体装置の製造方法及び半導体装置、電子機器を提供することを目的の一つとする。
Here, when the pyroelectric detection element has a through electrode as disclosed in Patent Document 2, the underlayer 141 (for example, silicon oxide (SiO 2 ) described in FIG. 3 of Patent Document 2 is used. ) And silicon nitride (made of an insulating material such as Si 3 N 4 ) have a structure exposed to the outside of the outer peripheral sealing electrode. For this reason, when the sacrificial layer is etched to form the cavity, the underlying layer may also be etched. When the base layer is etched, a gap is generated between the outer periphery sealing electrode and the semiconductor substrate, and an etchant or the like enters. As a result, the hermetic sealing described above may be broken and the reliability of connection between the pyroelectric element and the substrate may be reduced.
Accordingly, the present invention has been made in view of such circumstances, and a semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device, and an electronic device that can prevent the destruction of a cavity and improve the reliability of connection between substrates. One of the purposes is to provide equipment.

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、少なくとも一方が半導体素子を含む第1の基板及び第2の基板を互いに接続して半導体装置を製造する方法であって、前記第1の基板は、第1の面及び該第1の面の反対側の第2の面を有する第1の基材と、前記第1の基材の第1の面側に設けられた犠牲層と、前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間を貫通する貫通電極と、前記貫通電極と前記第1の基材との間に設けられた絶縁膜と、を有し、前記第2の基板は、第3の面を有する第2の基材と、前記第2の基材の前記第3の面側に設けられたバンプと、前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記バンプを囲む環状導電部と、を有し、前記第2の面と前記第3の面とを対向させた状態で、前記貫通電極と前記バンプとを接続すると共に、前記第1の基板の周縁部を前記環状導電部に埋入させる実装工程と、前記実装工程の後で、前記犠牲層をエッチングして前記第1の基材の前記第1の面側に空洞部を形成するエッチング工程と、を含むことを特徴とする。
このような製造方法であれば、エッチング工程の前に実装工程を行う。実装工程では空洞部は未形成であり、第1の基板に付加される荷重で空洞部が壊れることはない。このため、上記の空洞部を壊すことなく、第1の基板を第2の基板に実装することができる。
In order to solve the above problems, a method for manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which at least one of a first substrate and a second substrate including a semiconductor element are connected to each other. The first substrate has a first base having a first face and a second face opposite to the first face, and a first face of the first base. Provided between the provided sacrificial layer, a through electrode penetrating between the first surface and the second surface of the first base material, and between the through electrode and the first base material And the second substrate has a second base material having a third surface, and a bump provided on the third surface side of the second base material, An annular conductive portion provided on the third surface side of the second base material and surrounding the bump, and in a state where the second surface and the third surface are opposed to each other, A mounting step of connecting the through electrode and the bump and embedding a peripheral portion of the first substrate in the annular conductive portion, and etching the sacrificial layer after the mounting step to etch the first And an etching step of forming a cavity on the first surface side of the substrate.
If it is such a manufacturing method, a mounting process is performed before an etching process. In the mounting process, the cavity is not formed, and the cavity is not broken by a load applied to the first substrate. For this reason, the first substrate can be mounted on the second substrate without damaging the cavity.

また、この実装工程では、第1の基板の周縁部を環状導電部に埋入することにより、絶縁膜を環状導電部で囲まれた領域内に封止する。絶縁膜が環状導電部の外側に露出しないようにすることができるので、エッチング工程で絶縁膜がエッチングされることを防ぐことができ、第1の基板と第2の基板との間に隙間が生じることを防ぐことができる。従って、この隙間を通って半導体装置内に水分等が侵入することを防ぐことができ、貫通電極等の腐食を防ぐことができる。これにより、第1の基板と第2の基板との接続の信頼性を高めることができる。   In this mounting step, the insulating film is sealed in the region surrounded by the annular conductive portion by embedding the peripheral portion of the first substrate in the annular conductive portion. Since the insulating film can be prevented from being exposed to the outside of the annular conductive portion, it is possible to prevent the insulating film from being etched in the etching process, and there is a gap between the first substrate and the second substrate. It can be prevented from occurring. Accordingly, moisture and the like can be prevented from entering the semiconductor device through the gap, and corrosion of the through electrode can be prevented. Thereby, the reliability of the connection between the first substrate and the second substrate can be improved.

なお、本発明の「第1の基板」としては、例えば、後述する半導体チップ10、又は、半導体チップ110が該当する。「第2の基板」としては、例えば、後述するベース基板50が該当する。「第1の基材」としては例えば後述する基材1が該当し、「第1の面」としては例えば後述する表面1aが該当し、「第2の面」としては例えば後述する裏面1bが該当する。また、「第2の基材」としては例えば後述する基材51が該当し、「第3の面」としては例えば後述する表面51aが該当する。さらに、「絶縁膜」としては、例えば、後述するTSV絶縁膜27が該当する。「環状導電部」としては、例えば、後述する環状バンプ70が該当する。   The “first substrate” of the present invention corresponds to, for example, a semiconductor chip 10 or a semiconductor chip 110 described later. As the “second substrate”, for example, a base substrate 50 described later corresponds. The “first substrate” corresponds to, for example, the substrate 1 described later, the “first surface” corresponds to, for example, the surface 1a described later, and the “second surface” includes, for example, the back surface 1b described later. Applicable. The “second substrate” corresponds to, for example, a substrate 51 described later, and the “third surface” corresponds to, for example, a surface 51a described later. Furthermore, the “insulating film” corresponds to, for example, a TSV insulating film 27 described later. As the “annular conductive portion”, for example, an annular bump 70 described later corresponds.

また、上記の半導体装置の製造方法において、前記実装工程の前に、前記貫通電極の前記バンプと接続される側の面に凹部を形成する凹部形成工程、をさらに含み、前記実装工程では、前記凹部の内側に前記バンプの先端部を入れた状態で前記貫通電極と前記バンプとを接続することを特徴としてもよい。このような製造方法であれば、実装工程でのバンプの潰れを抑制することができる。これにより、バンプが潰れて水平方向に広がり、隣り合うバンプ同士が意図せず接触する(即ち、ショートする)可能性を低減することができる。   The semiconductor device manufacturing method may further include a recess forming step of forming a recess on a surface of the through electrode connected to the bump before the mounting step, and in the mounting step, The through electrode and the bump may be connected in a state where the tip of the bump is placed inside the recess. With such a manufacturing method, the crushing of the bump in the mounting process can be suppressed. Thereby, it is possible to reduce the possibility that the bumps are crushed and spread in the horizontal direction, and adjacent bumps contact each other unintentionally (that is, short-circuit).

本発明の別の態様に係る半導体装置は、少なくとも一方が半導体素子を含む第1の基板及び第2の基板が互いに接続された半導体装置であって、前記第1の基板は、第1の面及び該第1の面の反対側の第2の面を有し、前記第1の面側に空洞部が設けられた第1の基材と、前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間を貫通する貫通電極と、前記貫通電極と前記第1の基材との間に設けられた絶縁膜と、を有し、前記第2の基板は、前記第2の面と対向する第3の面を有する第2の基材と、前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記貫通電極に接続されたバンプと、前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記バンプを囲む環状導電部と、を有し、前記第1の基板の周縁部が前記環状導電部に埋入していることを特徴とする。このような構成であれば、上記の製造方法により半導体装置を製造することができる。従って、空洞部が破壊されておらず、且つ、第1の基板と第2の基板とが信頼性高く接続された半導体装置を提供することができる。   A semiconductor device according to another aspect of the present invention is a semiconductor device in which at least one of a first substrate including a semiconductor element and a second substrate are connected to each other, and the first substrate has a first surface. And a first substrate having a second surface opposite to the first surface and having a cavity on the first surface side, and the first surface of the first substrate. And a through electrode penetrating between the second surface and an insulating film provided between the through electrode and the first base material, and the second substrate includes the first substrate A second substrate having a third surface opposite to the second surface, a bump provided on the third surface side of the second substrate and connected to the through electrode, and the second substrate An annular conductive portion that is provided on the third surface side of the base material and surrounds the bump, and a peripheral portion of the first substrate is embedded in the annular conductive portion. To. If it is such a structure, a semiconductor device can be manufactured with said manufacturing method. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device in which the cavity is not broken and the first substrate and the second substrate are connected with high reliability.

また、上記の半導体装置において、前記第1の基板は、前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間であって、前記貫通電極よりも前記周縁部に近い位置を貫通する第2の貫通電極、をさらに有し、前記第2の貫通電極と前記第1の基材との間に絶縁膜が設けられており、前記第2の貫通電極と前記環状導電部とが接続されていることを特徴としてもよい。このような構成であれば、第2の基板の環状導電部を第1の基板と接続する端子として用いることができる。例えば、環状導電部が接地電位(グランド)に接続される場合は、この環状導電部を半導体素子と第2の基板とに共通のグランド端子として用いることができる。   In the above semiconductor device, the first substrate is between the first surface and the second surface of the first base material and is closer to the peripheral portion than the through electrode. A second through electrode penetrating the position, and an insulating film is provided between the second through electrode and the first base material, and the second through electrode and the annular conductive material It is good also as the feature that the part is connected. With such a configuration, the annular conductive portion of the second substrate can be used as a terminal connected to the first substrate. For example, when the annular conductive portion is connected to the ground potential (ground), the annular conductive portion can be used as a common ground terminal for the semiconductor element and the second substrate.

また、上記の半導体装置において、前記第1の基板の前記第2の面と前記第2の基板の前記第3の面との間であって、前記環状導電部で囲まれる領域に設けられた樹脂、をさらに有することを特徴としてもよい。このような構成であれば、第1の基板と第2の基板とに樹脂を密着させることができる。樹脂と第1の基板との間に働く接着力と、樹脂と第2の基板との間に働く接着力とにより、第1の基板と第2の基板との接続強度をさらに高めることができる。これにより、第1の基板と第2の基板との接続の信頼性をさらに高めることができる。なお、本発明の「樹脂」としては、例えば、後述する封止樹脂81が該当する。
本発明のさらに別の態様に係る電子機器は、上記の半導体装置を備えることを特徴とする。このような構成であれば、空洞部が破壊されておらず、且つ、第1の基板と第2の基板とが信頼性高く接続された半導体装置を備えた電子機器を提供することができる。
Further, in the above semiconductor device, the semiconductor device is provided in a region between the second surface of the first substrate and the third surface of the second substrate and surrounded by the annular conductive portion. A resin may be further included. With such a configuration, the resin can be adhered to the first substrate and the second substrate. The connection strength between the first substrate and the second substrate can be further increased by the adhesive force acting between the resin and the first substrate and the adhesive force acting between the resin and the second substrate. . Thereby, the reliability of connection between the first substrate and the second substrate can be further increased. The “resin” in the present invention corresponds to, for example, a sealing resin 81 described later.
An electronic apparatus according to still another aspect of the present invention includes the semiconductor device described above. With such a structure, an electronic device including a semiconductor device in which the cavity is not broken and the first substrate and the second substrate are connected with high reliability can be provided.

第1実施形態に係る半導体装置100の製造方法を示す図。FIG. 6 is a view showing a method for manufacturing the semiconductor device 100 according to the first embodiment. バンプ60及び環状バンプ70の形状等の一例を示す図。The figure which shows an example of the shape etc. of the bump 60 and the annular bump 70. 半導体チップ10と環状バンプ70との位置関係の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a positional relationship between a semiconductor chip 10 and an annular bump 70. 半導体装置100の第1変形例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a first modification of the semiconductor device 100. 半導体装置100の第2変形例を示す図。FIG. 10 is a view showing a second modification of the semiconductor device 100. 半導体装置100の第3変形例を示す図。FIG. 10 is a view showing a third modification of the semiconductor device 100. 第2実施形態に係る半導体装置200の製造方法を示す図。The figure which shows the manufacturing method of the semiconductor device 200 concerning 2nd Embodiment. 第2の貫通電極20bと環状バンプ70との位置関係の一例を示す図。The figure which shows an example of the positional relationship of the 2nd penetration electrode 20b and the cyclic | annular bump 70. FIG. 半導体装置200の第1変形例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a first modification of the semiconductor device 200. 半導体装置200の第2変形例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing a second modification of the semiconductor device 200. 半導体装置200の第3変形例を示す図。FIG. 10 is a view showing a third modification of the semiconductor device 200.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省略する。
(1)第1実施形態
(1.1)製造方法及び構成
図1(a)〜(c)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置100の製造方法を示す断面図である。図1(a)に示すように、まず始めに、半導体チップ10と、ベース基板50とを用意する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in each drawing described below, parts having the same configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description thereof is omitted.
(1) First Embodiment (1.1) Manufacturing Method and Configuration FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing a manufacturing method of a semiconductor device 100 according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, first, a semiconductor chip 10 and a base substrate 50 are prepared.

半導体チップ10は、例えばシリコン等からなる基材1と、この基材1の表面1aの側に形成された第1の絶縁層3と、第1の絶縁層3上に形成された電極5と、電極5を覆うように形成された第2の絶縁層7と、第2の絶縁層7上に形成された第3の絶縁層9と、第3の絶縁層9に埋め込まれた犠牲層11と、この犠牲層11の一部を覆うように第3の絶縁層9上に設けられた素子13と、素子13と電極5とを接続するプラグ電極15と、を備える。第1の絶縁層3、第2の絶縁層7、第3の絶縁層9は、例えばシリコン酸化膜(SiO)又はシリコン窒化膜(Si)からなる。電極5は、例えば、窒化チタン(TiN)からなる。犠牲層11は、例えばシリコン酸化膜からなる。素子13は、例えば赤外線を検出可能な焦電センサーである。プラグ電極15は、例えばタングステン(W)からなる。 The semiconductor chip 10 includes a base material 1 made of, for example, silicon, a first insulating layer 3 formed on the surface 1a side of the base material 1, and an electrode 5 formed on the first insulating layer 3. The second insulating layer 7 formed so as to cover the electrode 5, the third insulating layer 9 formed on the second insulating layer 7, and the sacrificial layer 11 embedded in the third insulating layer 9 And an element 13 provided on the third insulating layer 9 so as to cover a part of the sacrificial layer 11 and a plug electrode 15 connecting the element 13 and the electrode 5. The first insulating layer 3, the second insulating layer 7, and the third insulating layer 9 are made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) or a silicon nitride film (Si 3 N 4 ). The electrode 5 is made of, for example, titanium nitride (TiN). The sacrificial layer 11 is made of, for example, a silicon oxide film. The element 13 is a pyroelectric sensor capable of detecting infrared rays, for example. The plug electrode 15 is made of, for example, tungsten (W).

なお、図示しないが、第3の絶縁層9の表面と、第2の絶縁層7と犠牲層11との間、及び、第3の絶縁層9と犠牲層11との間には、エッチング防止膜が設けられていてもよい。また、第1の絶縁層3と、第2の絶縁層7及び、第3の絶縁層9の側面にもエッチング防止膜が設けられていてもよい。このエッチング防止膜は、後述の空洞部を形成するために犠牲層11をエッチングする工程において、第2の絶縁層7と第3の絶縁層9がエッチングされることを防止するための膜である。エッチング防止膜としては、例えば、シリコン酸化膜からなる犠牲層11をエッチングするときに用いられるフッ化水素(HF)に対して、耐食性のある材質(例えば、シリコン窒化膜、アルミニウム、タングステン等)の膜である。   Although not shown, etching prevention is provided between the surface of the third insulating layer 9, between the second insulating layer 7 and the sacrificial layer 11, and between the third insulating layer 9 and the sacrificial layer 11. A film may be provided. Further, an etching prevention film may be provided on the side surfaces of the first insulating layer 3, the second insulating layer 7, and the third insulating layer 9. This etching prevention film is a film for preventing the second insulating layer 7 and the third insulating layer 9 from being etched in the step of etching the sacrificial layer 11 to form a cavity to be described later. . As the etching preventive film, for example, a material having corrosion resistance to hydrogen fluoride (HF) used when etching the sacrificial layer 11 made of a silicon oxide film (for example, silicon nitride film, aluminum, tungsten, etc.) is used. It is a membrane.

また、この半導体チップ10は、貫通電極(TSV:Through Si Via)20と、この貫通電極20と基材1との間に設けられたTSV絶縁膜27と、を備える。図1(a)に示すように、基材1には、その表面1aと裏面1bとの間を貫通する貫通孔21が設けられている。貫通電極20は、この貫通孔21内にTSV絶縁膜27を介して設けられている。即ち、TSV絶縁膜27は、貫通孔21の内側面から基材1の裏面1bにかけて設けられている。TSV絶縁膜27は、例えばシリコン酸化膜である。   The semiconductor chip 10 includes a through electrode (TSV: Through Si Via) 20 and a TSV insulating film 27 provided between the through electrode 20 and the base material 1. As shown to Fig.1 (a), the base material 1 is provided with the through-hole 21 penetrated between the surface 1a and the back surface 1b. The through electrode 20 is provided in the through hole 21 via a TSV insulating film 27. That is, the TSV insulating film 27 is provided from the inner surface of the through hole 21 to the back surface 1 b of the substrate 1. The TSV insulating film 27 is, for example, a silicon oxide film.

貫通電極20は、例えば、スパッタリングで形成されたシード層23と、電解めっき法で形成された電極本体24と、電極本体24のベース基板50と接続される側の面(例えば、下面)に設けられたろう材25と、を有する。シード層23及び電極本体24は例えば銅(Cu)であり、ろう材25は例えばスズと銀との合金(Sn−Ag)である。このような構成の貫通電極20は、第1の絶縁層3を貫いて電極5に接続されている。   The through electrode 20 is provided on, for example, a seed layer 23 formed by sputtering, an electrode main body 24 formed by electrolytic plating, and a surface (for example, a lower surface) of the electrode main body 24 on the side connected to the base substrate 50. Brazing material 25. The seed layer 23 and the electrode body 24 are, for example, copper (Cu), and the brazing material 25 is, for example, an alloy of tin and silver (Sn—Ag). The through electrode 20 having such a configuration is connected to the electrode 5 through the first insulating layer 3.

一方、ベース基板50は、例えばシリコン等からなる基材51と、この基材51の表面51aの側に形成された絶縁層53と、この絶縁層53上に形成された第1の電極55及び第2の電極57と、これら第1の電極55及び第2の電極57を覆うように絶縁層53上に形成されたパシベーション膜59と、このパシベーション膜59上に形成されたバンプ60及び環状バンプ70と、を備える。図1(a)に示すように、パシベーション膜59には、第1の電極55又は第2の電極57を底面とする開口部が設けられている。この開口部を介して、バンプ60は電極55に接続され、環状バンプ70は電極57に接続されている。   On the other hand, the base substrate 50 includes a base material 51 made of, for example, silicon, an insulating layer 53 formed on the surface 51a side of the base material 51, a first electrode 55 formed on the insulating layer 53, and A second electrode 57, a passivation film 59 formed on the insulating layer 53 so as to cover the first electrode 55 and the second electrode 57, and a bump 60 and an annular bump formed on the passivation film 59 70. As shown in FIG. 1A, the passivation film 59 is provided with an opening having the first electrode 55 or the second electrode 57 as a bottom surface. The bump 60 is connected to the electrode 55 and the annular bump 70 is connected to the electrode 57 through this opening.

図2は、バンプ60及び環状バンプ70の各形状と、これらの位置関係の一例を示す平面図である。図2に示すように、バンプ60の平面視による形状(以下、平面形状)は例えば円形である。また、環状バンプ70の平面形状は例えば矩形枠である。環状バンプ70はバンプ60を平面視で囲むように配置されている(即ち、バンプ60は環状バンプ70で囲まれた領域に配置されている。)。   FIG. 2 is a plan view showing an example of each shape of the bump 60 and the annular bump 70 and their positional relationship. As shown in FIG. 2, the shape of the bump 60 in plan view (hereinafter referred to as a planar shape) is, for example, a circle. The planar shape of the annular bump 70 is, for example, a rectangular frame. The annular bump 70 is disposed so as to surround the bump 60 in plan view (that is, the bump 60 is disposed in a region surrounded by the annular bump 70).

図1(a)に戻って、絶縁層53は、例えばシリコン酸化膜からなる。第1の電極55と第2の電極57は、例えばアルミニウム(Al)からなる。バンプ60及び環状バンプ70は、例えば金(Au)からなる。パシベーション膜59は、例えばポリイミドからなる。また、図1(a)において、バンプ60及び環状バンプ70のパシベーション膜59からの高さをhとしたとき、hは例えば10〜25μmである。なお、図示しないが、第1の電極55とバンプ60との間、及び第2の電極57と環状バンプ70との間には、それぞれ、チタン(Ti)、タングステン(W)、プラチナ(Pt)、銅(Cu)又はクロム(Cr)等の中間層が設けられていてもよい。   Returning to FIG. 1A, the insulating layer 53 is made of, for example, a silicon oxide film. The first electrode 55 and the second electrode 57 are made of, for example, aluminum (Al). The bump 60 and the annular bump 70 are made of, for example, gold (Au). The passivation film 59 is made of polyimide, for example. In FIG. 1A, when the height of the bump 60 and the annular bump 70 from the passivation film 59 is h, h is, for example, 10 to 25 μm. Although not shown, between the first electrode 55 and the bump 60 and between the second electrode 57 and the annular bump 70, titanium (Ti), tungsten (W), and platinum (Pt), respectively. An intermediate layer such as copper (Cu) or chromium (Cr) may be provided.

次に、用意した半導体チップ10とベース基板50とを重ね合わせて接合する。即ち、半導体チップ10をベース基板50に実装する(実装工程)。ここでは、図1(a)の矢印で示すように、半導体チップ10の裏面1bの側とベース基板50の表面51aの側とを対向させる。そして、この状態で半導体チップ10をベース基板50に相対的に押圧して、半導体チップ10をベース基板50に接合する。   Next, the prepared semiconductor chip 10 and the base substrate 50 are overlapped and bonded. That is, the semiconductor chip 10 is mounted on the base substrate 50 (mounting process). Here, as shown by the arrows in FIG. 1A, the back surface 1b side of the semiconductor chip 10 and the front surface 51a side of the base substrate 50 are opposed to each other. In this state, the semiconductor chip 10 is pressed relatively to the base substrate 50 to bond the semiconductor chip 10 to the base substrate 50.

これにより、図1(b)に示すように、貫通電極20とバンプ60とを接続すると共に、半導体チップ10の周縁部(側面を含む)1cを環状バンプ70に埋入させる。なお、この実装工程では、バンプ60は貫通電極20と接合することにより押し潰される。押し潰された後のバンプ60のパシベーション膜59からの高さをh´としたとき、h>h´である。h´は例えば5〜15μmである。
図3は、半導体チップ10をベース基板50に実装した後の、半導体チップ10と環状バンプ70との位置関係の一例を示す平面図である。図3に示すように、犠牲層11のエッチング工程では、半導体チップ10の周縁部1cは全周に亘って環状バンプ70に埋設されている。
Thereby, as shown in FIG. 1B, the through electrode 20 and the bump 60 are connected, and the peripheral portion (including the side surface) 1 c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70. In this mounting process, the bumps 60 are crushed by joining with the through electrodes 20. When h ′ is the height from the passivation film 59 of the bump 60 after being crushed, h> h ′. h ′ is, for example, 5 to 15 μm.
FIG. 3 is a plan view showing an example of the positional relationship between the semiconductor chip 10 and the annular bump 70 after the semiconductor chip 10 is mounted on the base substrate 50. As shown in FIG. 3, in the etching process of the sacrificial layer 11, the peripheral portion 1 c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70 over the entire circumference.

次に、実装工程の後で、犠牲層11をエッチングして除去する(エッチング工程)。このエッチング工程では、図1(b)及び図3に示したように、犠牲層11の一部が素子13の下から露出している。このため、半導体チップ10をベース基板50と共に、HF溶液に浸漬する(又は、HFべ―パー雰囲気に晒す)ことによって、シリコン酸化膜からなる犠牲層11をエッチングして除去することができる。これにより、図1(c)に示すように、半導体チップ10に空洞部31が形成される。以上の工程を経て、半導体チップ10とベース基板50とが接続され、空洞部31の上方に素子13を有する構造の半導体装置100が完成する。   Next, after the mounting process, the sacrificial layer 11 is removed by etching (etching process). In this etching step, a part of the sacrificial layer 11 is exposed from below the element 13 as shown in FIGS. For this reason, the sacrificial layer 11 made of the silicon oxide film can be etched and removed by immersing the semiconductor chip 10 in the HF solution together with the base substrate 50 (or exposing the semiconductor chip 10 to an HF vapor atmosphere). As a result, as shown in FIG. 1C, the cavity 31 is formed in the semiconductor chip 10. Through the above steps, the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 are connected, and the semiconductor device 100 having a structure having the element 13 above the cavity 31 is completed.

完成後の半導体装置100は、下記の構成を有する。即ち、図1(c)に示すように、半導体装置100は、半導体チップ10とベース基板50とを備える。半導体チップ10は、表面1a側に空洞部31が設けられた基材1と、この基材1の表面1aと裏面1bとの間を貫通する貫通電極20と、貫通電極20と基材1との間に設けられたTSV絶縁膜27と、を有する。ベース基板50は、基材51と、この基材51の表面51a側に設けられたバンプ60と、表面51側に設けられ、バンプ60を囲む環状バンプ70と、を有する。そして、半導体チップ10の裏面1bとベース基板50の表面51aとが対向した状態で、貫通電極20とバンプ60とが接続されると共に、半導体チップ10の周縁部1cが環状バンプ70に埋入している。ここで、「半導体チップ10の周縁部1cが環状バンプ70に埋入している」とは、半導体チップ10の表面1a及び裏面1bを接続する側面と裏面1bとで形成される角部とが、環状バンプ70に覆われている状態のことである。   The completed semiconductor device 100 has the following configuration. That is, as shown in FIG. 1C, the semiconductor device 100 includes a semiconductor chip 10 and a base substrate 50. The semiconductor chip 10 includes a base material 1 provided with a cavity 31 on the front surface 1a side, a through electrode 20 penetrating between the front surface 1a and the back surface 1b of the base material 1, and the through electrode 20 and the base material 1. TSV insulating film 27 provided between the two. The base substrate 50 includes a base material 51, bumps 60 provided on the surface 51 a side of the base material 51, and annular bumps 70 provided on the surface 51 side and surrounding the bumps 60. The through electrode 20 and the bump 60 are connected in a state where the back surface 1b of the semiconductor chip 10 and the front surface 51a of the base substrate 50 face each other, and the peripheral portion 1c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70. ing. Here, “the peripheral edge portion 1c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70” means that the corner portion formed by the side surface connecting the front surface 1a and the back surface 1b of the semiconductor chip 10 and the back surface 1b. This is a state covered with the annular bump 70.

なお、図示しないが、ベース基板50には、第1の電極55又は第2の電極57等の配線の他に、例えば、半導体チップ10を制御する制御回路等が形成されていてもよい。この図示しない制御回路は、実装工程の前に、CMOSプロセスでベース基板50に形成することが可能である。このように、制御回路がベース基板50に形成されている場合は、例えば、この制御回路と素子13との間で貫通電極20(第2実施形態では、第1の貫通電極20a)を経由して、信号の送受が行われる。   Although not shown, the base substrate 50 may be formed with, for example, a control circuit for controlling the semiconductor chip 10 in addition to the wiring such as the first electrode 55 or the second electrode 57. This control circuit (not shown) can be formed on the base substrate 50 by a CMOS process before the mounting process. Thus, when the control circuit is formed on the base substrate 50, for example, between the control circuit and the element 13, the through electrode 20 (in the second embodiment, the first through electrode 20 a) is routed. The signal is transmitted and received.

(1.2)第1実施形態の効果
本発明の第1実施形態によれば、エッチング工程の前に実装工程を行う。実装工程では空洞部31は未形成であり、半導体チップ10に付加される荷重で空洞部31が壊れることはない。このため、素子13の下方に形成される空洞部31を壊すことなく、半導体チップ10をベース基板50に実装することができる。
(1.2) Effects of the First Embodiment According to the first embodiment of the present invention, the mounting process is performed before the etching process. In the mounting process, the cavity 31 is not formed, and the cavity 31 is not broken by a load applied to the semiconductor chip 10. For this reason, the semiconductor chip 10 can be mounted on the base substrate 50 without breaking the cavity 31 formed below the element 13.

また、この実装工程では、半導体チップ10の周縁部1cを環状バンプ70に埋入させる。これにより、TSV絶縁膜27を環状バンプ70で囲まれた領域内に封止する。TSV絶縁膜27が環状バンプ70の外側に露出しないようにすることができるので、エッチング工程でTSV絶縁膜27がエッチングされることを防ぐことができ、半導体チップ10とベース基板50との間に隙間が生じることを防ぐことができる。この隙間を通って半導体装置内に水分等が侵入することを防ぐことができるため、貫通電極20等の腐食を防ぐことができる。従って、半導体チップ10とベース基板50との接続の信頼性を高めることができる。次に、第1実施形態の変形例を示す。   In this mounting process, the peripheral edge 1 c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70. Thereby, the TSV insulating film 27 is sealed in a region surrounded by the annular bumps 70. Since the TSV insulating film 27 can be prevented from being exposed to the outside of the annular bump 70, the TSV insulating film 27 can be prevented from being etched in the etching process, and between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50. A gap can be prevented from being generated. Since moisture and the like can be prevented from entering the semiconductor device through this gap, corrosion of the through electrode 20 and the like can be prevented. Therefore, the connection reliability between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 can be improved. Next, a modification of the first embodiment is shown.

(1.3)第1変形例
図4は、半導体装置100の第1変形例を示す断面図である。図4に示すように、半導体装置100は、半導体チップ10とベース基板50との間であって、環状バンプ70で囲まれた領域内に封止樹脂81を有していてもよい。封止樹脂81としては、例えば、熱硬化性のエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。このような構成であれば、半導体チップ10とベース基板50とに封止樹脂81を密着させることができる。封止樹脂81と半導体チップ10との間に働く接着力と、封止樹脂81とベース基板50との間に働く接着力とにより、半導体チップ10とベース基板50との接続強度をさらに高めることができる。これにより、半導体チップ10とベース基板50との接続の信頼性をさらに高めることができる。
(1.3) First Modification FIG. 4 is a cross-sectional view showing a first modification of the semiconductor device 100. As shown in FIG. 4, the semiconductor device 100 may include a sealing resin 81 in a region between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 and surrounded by the annular bumps 70. Examples of the sealing resin 81 include a thermosetting epoxy resin, a polyimide resin, and an acrylic resin. With such a configuration, the sealing resin 81 can be adhered to the semiconductor chip 10 and the base substrate 50. The connection strength between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 is further increased by the adhesive force acting between the sealing resin 81 and the semiconductor chip 10 and the adhesive force acting between the sealing resin 81 and the base substrate 50. Can do. Thereby, the reliability of the connection between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 can be further enhanced.

なお、上記の封止樹脂81は、例えば実装工程の前に、ベース基板50の環状バンプ70で囲まれた領域に塗布する。そして、封止樹脂81を塗布した後で半導体チップ10をベース基板50に実装する。これにより、半導体チップ10とベース基板50との間であって、環状バンプ70で囲まれた領域に封止樹脂81を封入することができる。この封止樹脂81が熱硬化性の場合は、例えば、実装時の熱で封止樹脂81を硬化させることができる。   The sealing resin 81 is applied to a region surrounded by the annular bump 70 of the base substrate 50, for example, before the mounting process. Then, after applying the sealing resin 81, the semiconductor chip 10 is mounted on the base substrate 50. Thereby, the sealing resin 81 can be sealed in a region between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 and surrounded by the annular bumps 70. When the sealing resin 81 is thermosetting, for example, the sealing resin 81 can be cured by heat during mounting.

(1.4)第2の変形例
図5は、半導体装置100の第2変形例を示す断面図である。図5に示すように、半導体装置100は、環状バンプ70の半導体チップ10から露出している領域71上に、半導体チップ10の側面を覆う絶縁性の樹脂83を有していてもよい。この樹脂83は、例えば、図1(b)の段階で上記の領域71上に塗布しておく。即ち、半導体チップ10の周縁部1cを環状バンプ70に埋設した後で樹脂83を塗布しておく。そして、樹脂83を塗布した後で、犠牲層11をエッチングする。樹脂83としては、例えば、熱硬化性又は紫外線硬化性のエポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂などが挙げられる。
(1.4) Second Modification FIG. 5 is a cross-sectional view showing a second modification of the semiconductor device 100. As shown in FIG. 5, the semiconductor device 100 may have an insulating resin 83 that covers the side surface of the semiconductor chip 10 on the region 71 of the annular bump 70 exposed from the semiconductor chip 10. For example, the resin 83 is applied on the region 71 in the stage shown in FIG. That is, the resin 83 is applied after the peripheral portion 1 c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70. Then, after applying the resin 83, the sacrificial layer 11 is etched. Examples of the resin 83 include a thermosetting or ultraviolet curable epoxy resin, a polyimide resin, and an acrylic resin.

このような構成であれば、犠牲層11をエッチングする際に、半導体チップ10と環状バンプ70との接触界面にエッチャントが直接触れることを防ぐことができる。エッチャントが接触界面に沿ってTSV絶縁膜27まで到達する可能性をさらに低減することができるので、半導体チップ10とベース基板50との接続の信頼性をさらに高めることができる。   With such a configuration, it is possible to prevent the etchant from directly contacting the contact interface between the semiconductor chip 10 and the annular bump 70 when the sacrificial layer 11 is etched. Since the possibility that the etchant reaches the TSV insulating film 27 along the contact interface can be further reduced, the reliability of the connection between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 can be further improved.

(1.5)第3の変形例
図6は、半導体装置100の第3の変形例を示す断面図である。図6に示すように、半導体装置100の製造工程では、貫通電極20のバンプ60と接続される側の面に凹部29を形成してもよい(凹部形成工程)。この凹部29は、貫通電極20を形成する際のめっき処理時間を、凹部29を有さない場合(例えば、図1(a)の場合)よりも短めに調整することで、形成することができる。また、ろう材25は、貫通電極20に凹部29を形成した後で、その凹部29の底面及び内側面を覆うように形成する。そして、実装工程では、バンプ60の先端部61を凹部29の内側まで入れて、貫通電極20とバンプ60とを接続する。このような製造方法であれば、バンプ60の潰れを抑制することができる。これにより、バンプ60が潰れて水平方向に広がり、隣り合うバンプ60同士が意図せず接触する(即ち、ショートする)可能性を低減することができる。
(1.5) Third Modification FIG. 6 is a cross-sectional view showing a third modification of the semiconductor device 100. As shown in FIG. 6, in the manufacturing process of the semiconductor device 100, the recess 29 may be formed on the surface of the through electrode 20 on the side connected to the bump 60 (recess formation process). The concave portion 29 can be formed by adjusting the plating processing time when forming the through electrode 20 to be shorter than when the concave portion 29 is not provided (for example, in the case of FIG. 1A). . The brazing material 25 is formed so as to cover the bottom surface and the inner surface of the recess 29 after the recess 29 is formed in the through electrode 20. In the mounting process, the tip portion 61 of the bump 60 is inserted into the recess 29 to connect the through electrode 20 and the bump 60. With such a manufacturing method, the collapse of the bumps 60 can be suppressed. Thereby, it is possible to reduce the possibility that the bumps 60 are crushed and spread in the horizontal direction, and the adjacent bumps 60 contact each other unintentionally (that is, short-circuit).

(2)第2実施形態
上記の第1実施形態では、半導体チップ10の周縁部1cを環状バンプ70に埋め込んで、この環状バンプ70で囲まれた領域を封止する場合について説明した。つまり、環状バンプ70を封止材として用いる場合について説明した。しかしながら、本発明では、環状バンプ70に電極としての機能を追加してもよい。第2実施形態では、このような形態について説明する。
(2) Second Embodiment In the first embodiment described above, the case where the peripheral portion 1 c of the semiconductor chip 10 is embedded in the annular bump 70 and the region surrounded by the annular bump 70 is sealed has been described. That is, the case where the annular bump 70 is used as a sealing material has been described. However, in the present invention, an electrode function may be added to the annular bump 70. In the second embodiment, such a form will be described.

(2.1)製造方法及び構成
図7(a)〜(c)は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置200の製造方法を示す断面図である。図2(a)に示すように、まず始めに、半導体チップ110と、ベース基板50とを用意する。
半導体チップ110は、例えば、基材1と、第1の絶縁層3と、第1の絶縁層3上に形成された第1の電極5a及び第2の電極5bと、第1の電極5a及び第2の電極5bを覆うように形成された第2の絶縁層7と、第3の絶縁層9と、犠牲層11と、素子13と、を備える。第1の電極5a及び第2の電極5bの材質は、例えば、第1実施形態で説明した電極5と同じである。
(2.1) Manufacturing Method and Configuration FIGS. 7A to 7C are cross-sectional views illustrating a manufacturing method of the semiconductor device 200 according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, first, the semiconductor chip 110 and the base substrate 50 are prepared.
The semiconductor chip 110 includes, for example, a base material 1, a first insulating layer 3, a first electrode 5a and a second electrode 5b formed on the first insulating layer 3, a first electrode 5a, A second insulating layer 7 formed so as to cover the second electrode 5b, a third insulating layer 9, a sacrificial layer 11, and an element 13 are provided. The material of the first electrode 5a and the second electrode 5b is, for example, the same as that of the electrode 5 described in the first embodiment.

また、この半導体チップ110は、第1の貫通電極20aと、第2の貫通電極20bと、TSV絶縁膜27と、プラグ電極15と、を備える。ここで、基材1の表面1aと裏面1bとの間には、当該間を貫通する第1の貫通孔21aと第2の貫通孔21bとが設けられている。第2の貫通孔21bは、第1の貫通孔21aよりも周縁部1cに近い位置に設けられている。第1の貫通電極20aはTSV絶縁膜27を介して第1の貫通孔21a内に設けられており、第2の貫通電極20bはTSV絶縁膜27を介して第2の貫通孔21b内に設けられている。第1の貫通電極20aと第2の貫通電極20bの各構造及び各材質は、第1実施形態で説明した貫通電極20と同じである。
なお、第2の貫通電極20bに接続する第2の電極5bは、素子13に接続するための電極ではなく、例えば、グランド電極(即ち、接地電位の電極)として用いられる。
In addition, the semiconductor chip 110 includes a first through electrode 20a, a second through electrode 20b, a TSV insulating film 27, and a plug electrode 15. Here, between the front surface 1a and the back surface 1b of the base material 1, the 1st through-hole 21a and the 2nd through-hole 21b which penetrate the said part are provided. The second through hole 21b is provided at a position closer to the peripheral edge 1c than the first through hole 21a. The first through electrode 20a is provided in the first through hole 21a through the TSV insulating film 27, and the second through electrode 20b is provided in the second through hole 21b through the TSV insulating film 27. It has been. Each structure and each material of the 1st penetration electrode 20a and the 2nd penetration electrode 20b are the same as the penetration electrode 20 demonstrated in 1st Embodiment.
Note that the second electrode 5b connected to the second through electrode 20b is not an electrode for connecting to the element 13, but is used as, for example, a ground electrode (that is, an electrode having a ground potential).

次に、用意した半導体チップ110をベース基板50に実装する(実装工程)。ここでは、図7(a)の矢印で示すように、半導体チップ110の裏面1bの側とベース基板50の表面51aの側とを対向させる。そして、この状態で半導体チップ110をベース基板50に相対的に押圧して、半導体チップ110をベース基板50に接合する。これにより、図1(b)に示すように、貫通電極20aとバンプ60とを接続すると共に、半導体チップ110の周縁部(側面を含む)1cを環状バンプ70に埋入させる。また同時に、貫通電極20bを環状バンプ70に接続する。   Next, the prepared semiconductor chip 110 is mounted on the base substrate 50 (mounting process). Here, as shown by an arrow in FIG. 7A, the back surface 1b side of the semiconductor chip 110 and the front surface 51a side of the base substrate 50 are opposed to each other. In this state, the semiconductor chip 110 is pressed relative to the base substrate 50 to bond the semiconductor chip 110 to the base substrate 50. Thereby, as shown in FIG. 1B, the through electrode 20 a and the bump 60 are connected, and the peripheral portion (including the side surface) 1 c of the semiconductor chip 110 is embedded in the annular bump 70. At the same time, the through electrode 20 b is connected to the annular bump 70.

図8は、半導体チップ110をベース基板50に実装した後の、第2の貫通電極20bと環状バンプ70との位置関係の一例を示す平面図である。図8に示すように、第2の貫通電極20bの少なくとも一部は環状バンプ70と平面視で重なるように配置されている。これにより、第2の貫通電極20bと環状バンプ70とが接続される。このため、環状バンプ70を、例えば、半導体チップ110とベース基板50とに共通のグランド電極とすることができる。   FIG. 8 is a plan view showing an example of the positional relationship between the second through electrode 20 b and the annular bump 70 after the semiconductor chip 110 is mounted on the base substrate 50. As shown in FIG. 8, at least a part of the second through electrode 20b is arranged so as to overlap the annular bump 70 in plan view. Thereby, the 2nd penetration electrode 20b and the annular bump 70 are connected. For this reason, the annular bump 70 can be a ground electrode common to the semiconductor chip 110 and the base substrate 50, for example.

次に、ベース基板50に実装された半導体チップ110の犠牲層11をエッチングして除去する(エッチング工程)。エッチングの方法は第1実施形態と同じである。これにより、図7(c)に示すように、半導体チップ110の表面1a側に空洞部31が形成される。以上の工程を経て、半導体チップ110とベース基板50とが接続され、空洞部31の上方に素子13を有する構造の半導体装置200が完成する。   Next, the sacrificial layer 11 of the semiconductor chip 110 mounted on the base substrate 50 is removed by etching (etching process). The etching method is the same as in the first embodiment. As a result, as shown in FIG. 7C, the cavity 31 is formed on the surface 1 a side of the semiconductor chip 110. Through the above steps, the semiconductor chip 110 and the base substrate 50 are connected, and the semiconductor device 200 having a structure having the element 13 above the cavity 31 is completed.

完成後の半導体装置200は、下記の構成を有する。即ち、図7(c)に示すように、半導体装置200は、半導体チップ110とベース基板50とを備える。半導体チップ1110は、基材1の表面1aと裏面1bとの間を貫通する第1の貫通電極20aと、第1の貫通電極20aよりも周縁部1cに近い位置を貫通する第2の貫通電極20bと、を有する。また、TSV絶縁膜27は、第1の貫通電極20aと基材1との間、及び、第2の貫通電極20bと基材1との間にそれぞれ設けられている。そして、第1の貫通電極20aはバンプ60に接続され、第2の貫通電極20bは環状バンプ70に接続されている。   The completed semiconductor device 200 has the following configuration. That is, as shown in FIG. 7C, the semiconductor device 200 includes the semiconductor chip 110 and the base substrate 50. The semiconductor chip 1110 includes a first through electrode 20a that penetrates between the front surface 1a and the back surface 1b of the substrate 1, and a second through electrode that penetrates a position closer to the peripheral edge 1c than the first through electrode 20a. 20b. The TSV insulating film 27 is provided between the first through electrode 20a and the base material 1 and between the second through electrode 20b and the base material 1, respectively. The first through electrode 20 a is connected to the bump 60, and the second through electrode 20 b is connected to the annular bump 70.

(2.2)第2実施形態の効果
本発明の第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
また、本発明の第2実施形態によれば、環状バンプ70を半導体チップ110と接続する端子として用いることができる。例えば、環状バンプ70が接地電位(グランド)に接続される場合は、この環状バンプ70を半導体チップ110とベース基板50とに共通のグランド端子として用いることができる。
(2.2) Effects of Second Embodiment According to the second embodiment of the present invention, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Further, according to the second embodiment of the present invention, the annular bump 70 can be used as a terminal connected to the semiconductor chip 110. For example, when the annular bump 70 is connected to the ground potential (ground), the annular bump 70 can be used as a common ground terminal for the semiconductor chip 110 and the base substrate 50.

(2.3)変形例
なお、この第2実施形態においても、第1実施形態で説明した第1〜第3の変形例と同様の態様を採ることができる。即ち、図9に示すように、半導体装置200は、半導体チップ110とベース基板50との間であって、環状バンプ70で囲まれた領域内に封止樹脂81を有していてもよい。これにより、半導体チップ10とベース基板50との接続の信頼性をさらに高めることができる。
(2.3) Modifications In the second embodiment, the same aspects as the first to third modifications described in the first embodiment can be employed. That is, as shown in FIG. 9, the semiconductor device 200 may have a sealing resin 81 in a region between the semiconductor chip 110 and the base substrate 50 and surrounded by the annular bumps 70. Thereby, the reliability of the connection between the semiconductor chip 10 and the base substrate 50 can be further enhanced.

また、図10に示すように、半導体装置200は、環状バンプ70の半導体チップ110から露出している領域71上から半導体チップ110の側面を覆う絶縁性の樹脂83を有していてもよい。これにより、犠牲層11をエッチングする際に、半導体チップ110と環状バンプ70との接触界面にエッチャントが直接触れることを防ぐことができる。エッチャントが接触界面に沿ってTSV絶縁膜27まで到達する可能性を低減することができるので、半導体チップ110とベース基板50との接続の信頼性をさらに高めることができる。   As shown in FIG. 10, the semiconductor device 200 may have an insulating resin 83 that covers the side surface of the semiconductor chip 110 from the region 71 exposed from the semiconductor chip 110 of the annular bump 70. Thereby, when the sacrificial layer 11 is etched, it is possible to prevent the etchant from directly contacting the contact interface between the semiconductor chip 110 and the annular bump 70. Since the possibility that the etchant reaches the TSV insulating film 27 along the contact interface can be reduced, the reliability of the connection between the semiconductor chip 110 and the base substrate 50 can be further improved.

さらに、図11に示すように、半導体装置200を製造する過程では、第1の貫通電極20aのバンプ60と接続される側の面、及び、第2の貫通電極20bの環状バンプ70と接続される側の面にそれぞれ凹部29を形成してもよい(凹部形成工程)。これらの凹部29は、第1の貫通電極20a及び第2の貫通電極20bを同時に形成する際のめっき処理時間を、凹部を有さない場合(例えば、図7(a)の場合)よりも短めに調整することで、形成することができる。このような製造方法であれば、バンプ60の潰れを抑制することができる。これにより、バンプ60が潰れて水平方向に広がり、隣り合うバンプ60同士が意図せず接触する可能性を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 11, in the process of manufacturing the semiconductor device 200, the first through electrode 20a is connected to the surface on the side connected to the bump 60 and the annular bump 70 of the second through electrode 20b. The concave portions 29 may be formed on the respective surfaces (recess forming step). These recesses 29 have a shorter plating treatment time when forming the first through electrode 20a and the second through electrode 20b at the same time than when there is no recess (for example, in the case of FIG. 7A). It can be formed by adjusting to. With such a manufacturing method, the collapse of the bumps 60 can be suppressed. Thereby, the bumps 60 are crushed and spread in the horizontal direction, and the possibility that the adjacent bumps 60 come into contact with each other unintentionally can be reduced.

(3)電子機器、その他
本発明の実施形態に係る電子機器は、上記の半導体装置100(又は、半導体装置200)を含んだものである。この電子機器が備える半導体装置は、素子の下方に位置する空洞部が破壊されておらず、且つ、半導体チップとベース基板とが信頼性高く接続されている。従って、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
(3) Electronic Device, Other An electronic device according to an embodiment of the present invention includes the semiconductor device 100 (or the semiconductor device 200). In the semiconductor device included in this electronic device, the cavity located below the element is not broken, and the semiconductor chip and the base substrate are connected with high reliability. Therefore, a highly reliable electronic device can be provided.

なお、上記の各実施形態に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置、並びに、電子機器は、例えば、赤外線を受光することにより人体の存在を検出する人感センサーや、人体の温度分布などを検出する温度センサー等を一例とする各種機器と、その製造方法に適用することができる。また、本発明は、いわゆるMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)プロセスを利用した半導体装置の製造方法と、この製造方法により形成される半導体装置にも適用することができる。   The semiconductor device manufacturing method, the semiconductor device, and the electronic device according to each of the above embodiments detect, for example, a human sensor that detects the presence of a human body by receiving infrared light, a temperature distribution of the human body, and the like. The present invention can be applied to various devices such as temperature sensors and the like, and manufacturing methods thereof. The present invention can also be applied to a manufacturing method of a semiconductor device using a so-called MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) process and a semiconductor device formed by this manufacturing method.

1 (半導体チップの)基材、1a、51a 表面、1b 裏面、1c 周縁部(側面を含む)、3 第1の絶縁層、5 電極、5a 第1の電極、5b 第2の電極、7 第2の絶縁層、9 第3の絶縁層、10、110 半導体チップ、11 犠牲層、13 素子、15 プラグ電極、20、20a、20b 貫通電極、21 貫通孔、23 シード層、24 電極本体、25 ろう材、27 TSV絶縁膜、29 凹部、31 空洞部、50 ベース基板、51 (ベース基板の)基材、51a 表面、53 絶縁層、55 第1の電極、57 第2の電極、59 パシベーション膜、60 バンプ、61 先端部、70 環状バンプ、71 (環状バンプの半導体チップ11から露出している)領域、81 封止樹脂、83 樹脂、100、200 半導体装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 (Semiconductor chip) base material, 1a, 51a surface, 1b back surface, 1c peripheral part (including side surface), 3 1st insulating layer, 5 electrode, 5a 1st electrode, 5b 2nd electrode, 7 1st 2 insulating layer, 9 third insulating layer, 10, 110 semiconductor chip, 11 sacrificial layer, 13 element, 15 plug electrode, 20, 20a, 20b through electrode, 21 through hole, 23 seed layer, 24 electrode body, 25 Brazing material, 27 TSV insulating film, 29 recess, 31 cavity, 50 base substrate, 51 (base substrate) base material, 51a surface, 53 insulating layer, 55 first electrode, 57 second electrode, 59 passivation film , 60 bump, 61 tip, 70 annular bump, 71 (exposed from semiconductor chip 11 of the annular bump), 81 sealing resin, 83 resin, 100, 200 semiconductor device

Claims (6)

少なくとも一方が半導体素子を含む第1の基板及び第2の基板を互いに接続して半導体装置を製造する方法であって、
前記第1の基板は、
第1の面及び該第1の面の反対側の第2の面を有する第1の基材と、
前記第1の基材の第1の面側に設けられた犠牲層と、
前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間を貫通する貫通電極と、
前記貫通電極と前記第1の基材との間に設けられた絶縁膜と、を有し、
前記第2の基板は、
第3の面を有する第2の基材と、
前記第2の基材の前記第3の面側に設けられたバンプと、
前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記バンプを囲む環状導電部と、を有し、
前記第2の面と前記第3の面とを対向させた状態で、前記貫通電極と前記バンプとを接続すると共に、前記第1の基板の周縁部を前記環状導電部に埋入させる実装工程と、
前記実装工程の後で、前記犠牲層をエッチングして前記第1の基材の前記第1の面側に空洞部を形成するエッチング工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device by connecting a first substrate and a second substrate, at least one of which includes a semiconductor element, to each other,
The first substrate is
A first substrate having a first surface and a second surface opposite the first surface;
A sacrificial layer provided on the first surface side of the first substrate;
A through electrode penetrating between the first surface and the second surface of the first substrate;
An insulating film provided between the through electrode and the first base material,
The second substrate is
A second substrate having a third surface;
A bump provided on the third surface side of the second substrate;
An annular conductive portion provided on the third surface side of the second base material and surrounding the bump,
A mounting step of connecting the through electrode and the bump in a state where the second surface and the third surface are opposed to each other and embedding a peripheral portion of the first substrate in the annular conductive portion. When,
And a step of etching the sacrificial layer after the mounting step to form a cavity on the first surface side of the first base material.
前記実装工程の前に、前記貫通電極の前記バンプと接続される側の面に凹部を形成する凹部形成工程、をさらに含み、
前記実装工程では、前記凹部の内側に前記バンプの先端部を入れた状態で前記貫通電極と前記バンプとを接続することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Before the mounting step, further comprising a recess forming step of forming a recess on the surface of the through electrode connected to the bump,
2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the mounting step, the through electrode and the bump are connected in a state in which a tip of the bump is placed inside the recess.
少なくとも一方が半導体素子を含む第1の基板及び第2の基板が互いに接続された半導体装置であって、
前記第1の基板は、
第1の面及び該第1の面の反対側の第2の面を有し、前記第1の面側に空洞部が設けられた第1の基材と、
前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間を貫通する貫通電極と、
前記貫通電極と前記第1の基材との間に設けられた絶縁膜と、を有し、
前記第2の基板は、
前記第2の面と対向する第3の面を有する第2の基材と、
前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記貫通電極に接続されたバンプと、
前記第2の基材の前記第3の面側に設けられ、前記バンプを囲む環状導電部と、を有し、
前記第1の基板の周縁部が前記環状導電部に埋入していることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor device in which at least one of the first substrate including the semiconductor element and the second substrate are connected to each other;
The first substrate is
A first substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface, wherein a cavity is provided on the first surface side;
A through electrode penetrating between the first surface and the second surface of the first substrate;
An insulating film provided between the through electrode and the first base material,
The second substrate is
A second substrate having a third surface facing the second surface;
A bump provided on the third surface side of the second base material and connected to the through electrode;
An annular conductive portion provided on the third surface side of the second base material and surrounding the bump,
A semiconductor device, wherein a peripheral portion of the first substrate is embedded in the annular conductive portion.
前記第1の基板は、
前記第1の基材の前記第1の面と前記第2の面との間であって、前記貫通電極よりも前記周縁部に近い位置を貫通する第2の貫通電極、をさらに有し、
前記第2の貫通電極と前記第1の基材との間に絶縁膜が設けられており、
前記第2の貫通電極と前記環状導電部とが接続されていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
The first substrate is
A second through electrode penetrating a position between the first surface and the second surface of the first base material and closer to the peripheral edge than the through electrode;
An insulating film is provided between the second through electrode and the first base material;
The semiconductor device according to claim 3, wherein the second through electrode is connected to the annular conductive portion.
前記第1の基板の前記第2の面と前記第2の基板の前記第3の面との間であって、前記環状導電部で囲まれる領域に設けられた樹脂、をさらに有することを特徴とする請求項3又は請求項4に記載の半導体装置。   And a resin provided between the second surface of the first substrate and the third surface of the second substrate and surrounded by the annular conductive portion. The semiconductor device according to claim 3 or 4. 請求項3から請求項5の何れか一項に記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
An electronic apparatus comprising the semiconductor device according to any one of claims 3 to 5.
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