專利名稱：半導(dǎo)體封裝體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及主要具有半導(dǎo)體集成電路、尤其是CCD及CMOS等固體攝像元件且為芯片大小的半導(dǎo)體封裝體及其制造方法。
本申請(qǐng)，對(duì)2003年8月28日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2003-304848、以及2003年12月17日申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)2003-419613主張優(yōu)先權(quán)，并在此引用了其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
以往，作為半導(dǎo)體集成電路、尤其是CCD(Charge Coupled Device)、及CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等固體攝像元件的安裝方法，一般采用圖13所示的方法。即，該安裝方法是一種下述方法將固體攝像元件1001搭載于由陶瓷或樹脂等形成的容器1002上，并在與未圖示的引線框架之間，進(jìn)行電連接用引線接合(wire bonding)1003，然后粘接氣體密封用玻璃蓋1004。符號(hào)1005表示外部引線。
近年來(lái)，以便攜設(shè)備為中心，小型化技術(shù)不斷得到發(fā)展，與此相伴，在其殼體及內(nèi)部電路基片方面也要求進(jìn)一步小型化。對(duì)構(gòu)成電路基片的作為安裝部件之一的半導(dǎo)體元件，當(dāng)然也同樣要求這樣的小型化。另外，對(duì)作為半導(dǎo)體元件之一的固體攝像元件，也同樣要求小型化。圖13所示的以往的半導(dǎo)體封裝體難以實(shí)現(xiàn)這種小型化要求。
為實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體元件的小型化要求，興起了芯片大小的封裝體(ChipSize Package，以下稱“CSP”)的研究開發(fā)。其中，近年來(lái)，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)小型輕薄化為目的的晶片級(jí)CSP的開發(fā)方興未艾。
對(duì)于晶片級(jí)CSP而言，如日本專利第3313547號(hào)說(shuō)明書所述，一般在硅晶片元件表面配有樹脂及二次布線，且在硅晶片元件表面的任意位置上還配置有用于軟釬料連接的柱狀金屬或軟釬料球等。
然而，要將上述晶片級(jí)CSP原樣用于固體攝像元件是困難的。其原因在于在固體攝像元件的制造工序中采用了一般的CSP制造工序的情況下，將因?yàn)樗纬傻亩尾季€或柱狀金屬等，而不能確保受光區(qū)域，其結(jié)果是，不能獲得令人滿意的元件功能。
為解決上述課題，在日本特開2001-351997號(hào)公報(bào)中提出了一種CSP，其中，二次布線或軟釬料球等，被配置在半導(dǎo)體基片的與半導(dǎo)體元件形成面相反的面上。然而，在日本特開2001-351997號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，有可能因?yàn)閺墓腆w攝像元件的受光區(qū)表面?zhèn)冗M(jìn)行的非貫通深孔蝕刻、或者形成導(dǎo)電層時(shí)的等離子體照射而造成損壞。此外，在此后從背面來(lái)進(jìn)行薄形化蝕刻的工序中，為了使導(dǎo)電層均勻地露出，要求高精度的蝕刻技術(shù)。因此，需要特殊的制造裝置等，因而導(dǎo)致制造成本上揚(yáng)。此外，為了確保蝕刻后的硅表面與所露出的導(dǎo)電層的電絕緣，需要追加工序。
日本特表平9-511097號(hào)公報(bào)中提出了解決上述課題的另一種方法。在日本特表平9-511097號(hào)公報(bào)的技術(shù)中，可利用設(shè)于硅基片的部分切入部，將來(lái)自設(shè)于元件形成面一側(cè)的電極焊盤的金屬布線，配置到與元件形成面相反側(cè)的表面上。然而，這種CSP，是從半導(dǎo)體元件引出的金屬布線的一部分在硅基片端面露出的結(jié)構(gòu)，因而易于發(fā)生布線腐蝕等，從而存在著可靠性劣化(下降)的問題。此外，由于需要形成圖案，因而需要通過V形溝加工來(lái)形成上述切入部。該V形溝，必須形成為等于劃線(scribe)寬度或大于劃線寬度，其結(jié)果是，存在著導(dǎo)致半導(dǎo)體元件的容納量下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種廉價(jià)的晶片級(jí)CSP半導(dǎo)體封裝體及其制造方法，其不會(huì)引起半導(dǎo)體元件、尤其是固體攝像元件的性能下降，可實(shí)現(xiàn)小型化，且具有高可靠性。
本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體封裝體具有半導(dǎo)體元件，其在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有電路元件；外部布線區(qū)，其設(shè)于上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面；支撐基片，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；電極焊盤，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；貫通電極，其從上述電極焊盤到達(dá)上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面。
根據(jù)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體封裝體，無(wú)需以往的引線接合，而且不受在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上設(shè)置的電極焊盤的配置限制，電極焊盤與其它基片的外部端子，比如可通過外部布線來(lái)電連接。因此，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝體的小型化。此外，由于無(wú)需V形溝等切入?yún)^(qū)，因而半導(dǎo)體基片中不再有無(wú)效部分，可增加電路元件的容納量(占有面積)。
而且可以均采用普通的半導(dǎo)體制造裝置來(lái)加工貫通電極。因此，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且小型的半導(dǎo)體封裝體。
對(duì)于貫通電極而言，可適用在普通的半導(dǎo)體制造工序中采用的光刻技術(shù)。由于該貫通電極的加工精度由半導(dǎo)體光刻工序來(lái)決定，因而可實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工。這樣，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體，可與基片的外部端子通過光刻技術(shù)形成為窄節(jié)距的其它電路基片充分對(duì)應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)端子彼此間的連接。由此，可提供堆疊了多個(gè)半導(dǎo)體元件的、具有所謂三維層疊布線的半導(dǎo)體封裝體。
也可以在上述外部布線區(qū)內(nèi)，設(shè)置用于連接外部端子的連接部。
也可以在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)置粘接層，用該粘接層粘接、固定上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面與支撐基片。
上述電極焊盤，在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上，也可以配置于不存在上述電路元件的區(qū)域。
也可以設(shè)置外部布線，其從上述貫通電極延伸并與上述外部布線區(qū)連接。此時(shí)，對(duì)于上述外部布線而言，可適用在普通的半導(dǎo)體制造工序中采用的光刻技術(shù)。因此，可與貫通電極同樣地進(jìn)行微細(xì)加工。這樣，本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體，可與基片的外部端子通過光刻技術(shù)形成為窄節(jié)距的其它電路基片充分對(duì)應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)端子彼此間的連接。
在上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，上述連接部之外的部分也可以全部被保護(hù)膜覆蓋。此時(shí)，成為金屬部分在半導(dǎo)體基片的另一面不露出的布線結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)具有高可靠性(高耐濕性)的半導(dǎo)體封裝體。尤其是，在具有固體攝像元件的半導(dǎo)體封裝體中，可以通過用保護(hù)膜全部覆蓋金屬柱之外的部分，來(lái)抑制固體攝像元件的性能劣化。因此，在不引起固體攝像元件的性能下降的情況下，可實(shí)現(xiàn)小型且廉價(jià)的具有高可靠性的晶片級(jí)CSP半導(dǎo)體封裝體。
上述支撐基片，也可以由具有透光性的材料來(lái)形成。此時(shí)，作為電路元件，可以具備具有受光區(qū)的固體攝像元件(比如CCD、CMOS等)，或者其它光學(xué)元件。因此，可提供一種具備固體攝像元件或者其它光學(xué)元件且小型的半導(dǎo)體封裝體。
上述粘接層，也可以至少設(shè)置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面中的上述電極焊盤所在的區(qū)域。此時(shí)，由于與貫通電極連接的電極焊盤所在的區(qū)域，通過粘接層來(lái)直接與支撐基片相粘接，因而支撐基片對(duì)貫通電極進(jìn)行物理性的增強(qiáng)。從而能以高成品率來(lái)提供半導(dǎo)體封裝體。
上述外部布線區(qū)，也可以配置成與外部端子相對(duì)置。此時(shí)，可容易地使在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面設(shè)置的外部布線區(qū)與外部端子進(jìn)行電連接。
也可以層疊二層及其以上的上述半導(dǎo)體基片。此時(shí)，通過層疊二層及其以上的半導(dǎo)體基片，可提供一種高性能的半導(dǎo)體封裝體。
用于與其它半導(dǎo)體元件的端子相連接的外部布線，也可以從上述貫通電極來(lái)延伸。此時(shí)，可使多個(gè)半導(dǎo)體基片中的任意一個(gè)半導(dǎo)體基片的任意貫通電極具有互邊導(dǎo)電物(interposer)功能。
上述貫通電極中與上述電極焊盤相接合的部分，也可以配置于上述電極焊盤的面內(nèi)。此時(shí)，即使半導(dǎo)體封裝體剖面方向的貫通電極形狀是中間粗或中間細(xì)(大致中央部比端部粗或細(xì)的形狀)等異形形狀，也可實(shí)現(xiàn)貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤完全接合的結(jié)構(gòu)。因此，在電極焊盤與貫通電極的連接部，布線電阻較低等，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的電連接。此外，由于成為貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤完全接合的狀態(tài)，因而可減少熱過程造成的特性劣化等，成為環(huán)境可靠性高的半導(dǎo)體封裝體。
在本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體封裝體的制造方法中，半導(dǎo)體封裝體具有半導(dǎo)體元件，其在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有電路元件；外部布線區(qū)，其設(shè)于上述半導(dǎo)體基片的另一面，該制造方法包括工序A，其在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上粘接固定支撐基片；工序B，其對(duì)上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面進(jìn)行減薄；工序C，其從上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面來(lái)形成到達(dá)在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上配置的電極焊盤的貫通孔；以及工序D，其在上述貫通孔內(nèi)形成貫通電極。
根據(jù)本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，無(wú)需以往的引線焊接，而且不受電極焊盤的配置制約，比如電極焊盤與其它基片的外部端子可以通過外部布線來(lái)電連接。因此，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝體的小型化。
另外，可以均采用普通的半導(dǎo)體制造裝置來(lái)加工貫通電極。因此，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且小型的半導(dǎo)體封裝體。
可經(jīng)由貫通電極，在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面的任意位置，形成比如外部布線。由此，可提供堆疊了多個(gè)基片的、具有所謂三維層疊布線的半導(dǎo)體封裝體。
由于無(wú)需V形溝等切入?yún)^(qū)，因而半導(dǎo)體基片中不再有無(wú)效部分，可增加電路元件的容納量(占有面積)。
在半導(dǎo)體基片與支撐基片的粘接固定工序之后的工序中，均從半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面來(lái)進(jìn)行加工。因此，可減輕因采用了等離子體照射的加工等而造成的電路元件損傷。
如上所述，可以在以普通的制造工序制造出的半導(dǎo)體基片上形成貫通電極，而不改變?cè)摪雽?dǎo)體基片的布線配置及形狀。因而，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝體的小型化及高性能化、或高密度化等。
在上述工序C中，也可以使上述貫通孔形成為至少在與上述電極焊盤接觸的部分，貫通孔的剖面處于上述電極焊盤內(nèi)。此時(shí)，即使將貫通孔形成為半導(dǎo)體封裝體剖面方向的貫通孔形狀是中間粗或中間細(xì)(大致中央部比端部粗或細(xì)的形狀)等異形形狀，也能使在貫通孔內(nèi)充填導(dǎo)電性物質(zhì)而形成的貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤完全接合。因此，在電極焊盤與貫通電極的連接部，能降低布線電阻等，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的電連接。此外，由于可使貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤完全接合，因而可減少熱過程造成的特性劣化等，可制造出環(huán)境可靠性較高的半導(dǎo)體封裝體。
此外，通過使貫通孔形成為至少在與電極焊盤接觸的部分，貫通孔的剖面處于電極焊盤內(nèi)，能在形成貫通孔時(shí)的蝕刻過程中，將電極焊盤用作蝕刻阻擋層。因此，可在電極焊盤的與半導(dǎo)體基片接合一側(cè)的面在貫通孔內(nèi)露出的時(shí)刻，停止貫通孔的形成。因而，可防止發(fā)生貫通孔完全貫通到電極焊盤的表面這樣的不良情況。此外，不會(huì)因形成貫通孔時(shí)的蝕刻，而損傷設(shè)于半導(dǎo)體基片表面的電路元件。
在上述工序C中，也可以在上述電極焊盤在上述貫通孔內(nèi)露出的時(shí)刻，停止上述貫通孔的形成。
在上述工序D中，也可以在上述貫通孔內(nèi)形成貫通電極的同時(shí)，形成用于連接上述外部布線區(qū)與貫通電極的外部布線。
在上述工序D中，也可以在上述外部布線區(qū)，設(shè)置用于連接外部端子的連接部。
也可以在上述工序A中，準(zhǔn)備具有晶片狀的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體元件，在上述工序D之后，具有對(duì)上述晶片狀的半導(dǎo)體基片進(jìn)行切片加工的工序E。
作為上述半導(dǎo)體基片，也可以使用上述電極焊盤配置在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面中的不存在上述電路元件的區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體基片。
在上述工序D之后，也可以具有在上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，用保護(hù)膜全部覆蓋上述連接部之外的部分的工序。此時(shí)，成為在半導(dǎo)體封裝體的背面(另一面)，金屬部分不露出的布線結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)具有高可靠性(高耐濕性)的半導(dǎo)體封裝體。


圖1A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的一例的俯視圖。
圖1B是沿圖1A中的X-X線的剖視圖。
圖1C是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的另一例，是從相當(dāng)于圖1A的底面的部分看去的立體圖。
圖2是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
圖3A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的、設(shè)有粘接層圖形的半導(dǎo)體封裝體一例的剖視圖。
圖3B是圖3A的俯視圖。
圖3C是表示不同于圖3B的半導(dǎo)體封裝體的、設(shè)有粘接層圖形的半導(dǎo)體封裝體的一例的俯視圖。
圖3D是表示不同于圖3B的半導(dǎo)體封裝體的、設(shè)有另一粘接層圖形的半導(dǎo)體封裝體的一例的俯視圖。
圖4A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的制造方法的工序的一例的剖視圖。
圖4B是表示圖4A的下道工序的一例的剖視圖。
圖4C是表示圖4B的下道工序的一例的剖視圖。
圖4D是表示圖4C的下道工序的一例的剖視圖。
圖5A是表示圖4D的下道工序的一例的剖視圖。
圖5B是表示圖5A的下道工序的一例的剖視圖。
圖5C是表示圖5B的下道工序的一例的剖視圖。
圖6A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的、采用了晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體封裝體制造方法的一工序的例子的剖視圖。
圖6B是表示圖6A的下道工序的一例的剖視圖。
圖6C是表示圖6B的下道工序的一例的剖視圖。
圖6D是表示圖6C的下道工序的一例的剖視圖。
圖6E是表示圖6D的下道工序的一例的剖視圖。
圖7A是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
圖7B是本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的另一例，是從相當(dāng)于圖7A的底面的部分看去的立體圖。
圖8是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的、設(shè)有粘接層圖形的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
圖10A是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體制造方法的一工序的例子的剖視圖。
圖10B是表示圖10A的下道工序的一例的剖視圖。
圖10C是表示圖10B的下道工序的一例的剖視圖。
圖11A是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的、采用了晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體封裝體制造方法的一工序的例子的剖視圖。
圖11B是表示圖11A的下道工序的一例的剖視圖。
圖11C是表示圖11B的下道工序的一例的剖視圖。
圖11D是表示圖11C的下道工序的一例的剖視圖。
圖12是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的、設(shè)有假(dummy)電極焊盤的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
圖13是表示以往的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。但本發(fā)明并不限于下列各實(shí)施方式，比如也可以對(duì)這些實(shí)施方式的構(gòu)成要素彼此進(jìn)行適當(dāng)組合。
(第一實(shí)施方式)首先，利用圖1A～圖3D來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體。
圖1A是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的一例的俯視圖。圖1B是沿圖1A中的X-X線的剖視圖。圖1C是本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的另一例，是從相當(dāng)于圖1A的底面的部分看去的立體圖。該圖1A～圖1C所示的半導(dǎo)體封裝體，通過切片(dicing)加工被切割成單個(gè)芯片。圖1C所示的半導(dǎo)體封裝體，除了未設(shè)有保護(hù)膜113之外，具有與圖1A及圖1B所示的半導(dǎo)體封裝體相同的結(jié)構(gòu)。
圖2是表示切割成單個(gè)芯片之前的晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。在此，在本發(fā)明中，將用晶片狀半導(dǎo)體基片形成且尚未切割成單個(gè)芯片的狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體定義為晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體。
在圖1A～圖1C及圖2中，符號(hào)100表示半導(dǎo)體封裝體，101表示半導(dǎo)體基片，102表示半導(dǎo)體元件，103表示電路元件，104表示支撐基片，105表示粘接層，106表示電極焊盤，107表示電絕緣膜，108表示貫通電極，109表示外部布線，110表示外部布線區(qū)，111表示金屬柱，112表示貫通孔，113表示保護(hù)膜。
在下列說(shuō)明中，作為半導(dǎo)體元件102，以固體攝像元件為例。省略有關(guān)半導(dǎo)體元件本身的構(gòu)造等的詳細(xì)說(shuō)明，而只說(shuō)明本發(fā)明涉及的部分。
如圖1B所示，在該半導(dǎo)體封裝體100中，半導(dǎo)體元件102，通過粘接層105來(lái)與支撐基片104相接合，其中，該半導(dǎo)體元件102在其半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a上，設(shè)有包含受光傳感器(省略圖示)的電路元件103、以及信號(hào)處理電路等(省略圖示)。
在半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a上的未形成有電路元件103的區(qū)域內(nèi)，設(shè)有電極焊盤106。在半導(dǎo)體基片101上，在設(shè)有電極焊盤106的部分，形成有貫通孔112，該貫通孔從另一個(gè)面101b貫通到一個(gè)面101a。
在半導(dǎo)體基片101的另一個(gè)面101b及貫通孔112的內(nèi)側(cè)面，設(shè)有電絕緣膜107。在貫通孔112內(nèi)，隔著電絕緣膜107，在貫通孔112內(nèi)設(shè)有貫通電極108。該貫通電極108中與電極焊盤106相接合的部分108b，配置在電極焊盤106的底面106a的面內(nèi)。即，貫通電極108中與電極焊盤106相接合的部分108b的截面積，小于等于電極焊盤106的底面106a的面積，而且與電極焊盤106相接合的部分108b不從底面106a突出來(lái)地形成有貫通電極108。此外，在圖1B中作為一例示出的半導(dǎo)體封裝體100中，貫通電極108中與電極焊盤106相接合的部分108b，是半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a附近的端面，而且是與電極焊盤106的接合端面。
半導(dǎo)體封裝體100的剖面方向的貫通孔112及貫通電極108的形狀，不限于圖1所示的形狀，也可以是中間粗、中間細(xì)(大致中央部比端部粗或細(xì)的形狀)等異形形狀。
從貫通電極108延伸的外部布線109，隔著電絕緣膜107設(shè)置在另一個(gè)面101b上。
另一個(gè)面101b上設(shè)有外部布線區(qū)110，該外部布線區(qū)110與外部布線109的一端部電連接。在外部布線區(qū)110，作為連接部設(shè)有金屬柱111，該金屬柱111被設(shè)置成從覆蓋半導(dǎo)體封裝體100的另一個(gè)面100b的保護(hù)膜113的表面突出來(lái)。由于設(shè)置有金屬柱111，因此可以容易地進(jìn)行半導(dǎo)體封裝體100與其它基片等的外部端子的連接。
半導(dǎo)體基片101的另一個(gè)面101b，除金屬柱111之外的部分被保護(hù)膜113覆蓋。
如圖1C所示，也可以不設(shè)置保護(hù)膜113，而成為使貫通電極108及外部布線109露出的這種狀態(tài)。
作為半導(dǎo)體基片101，采用半導(dǎo)體硅基片等。
作為支撐基片104，采用對(duì)作為固體攝像元件的半導(dǎo)體元件102的靈敏度波長(zhǎng)區(qū)、即有效波長(zhǎng)區(qū)具有足夠?qū)嵱猛高^率的材料所構(gòu)成的基片。尤其是，優(yōu)選采用與半導(dǎo)體元件102的接合溫度下的熱膨脹率接近半導(dǎo)體硅基片的材料。
作為構(gòu)成粘接層105的粘接劑，采用具有電絕緣性且具有足夠透過率的材料所形成的粘接劑。作為構(gòu)成粘接層105的粘接劑，優(yōu)選采用比如聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、苯并環(huán)丁烯(BCB)樹脂等。
在電路元件103所包含的受光傳感器上設(shè)置有微型透鏡(省略圖示)的情況下，如圖3A及圖3B所示，作為粘接層105，也可以設(shè)置粘接層圖形105a，該粘接層圖形105a設(shè)置于半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a中電極焊盤106所在的區(qū)域，且在電路元件103所在的區(qū)域具有開口。利用該粘接層圖形105a來(lái)接合半導(dǎo)體元件102及支撐基片104，并在電路元件103上設(shè)置空隙114。由此，來(lái)自外部的光可以不透過粘接層圖形105a地入射到微型透鏡內(nèi)，從而可充分獲得微型透鏡(省略圖示)的光學(xué)性能。
當(dāng)在半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a設(shè)置的電路元件103上不存在粘接層圖形105a的情況下，不需要具有充分的透過率。因此，作為構(gòu)成粘接層圖形105a的粘接劑，可采用普通的熱固化型粘接劑、紫外線固化型粘接劑等。
如圖3C所示，粘接層圖形105a，不必圍繞電路元件103的整個(gè)周邊部來(lái)設(shè)置，只要在半導(dǎo)體基片101的一個(gè)面101a中包含電極焊盤106所在區(qū)域的區(qū)域設(shè)置即可。此外，如圖3D所示，粘接層圖形105a，也可以設(shè)置成覆蓋電極焊盤106。
在本發(fā)明中，粘接層圖形105a不限于這些圖形，只要可以物理性上增強(qiáng)貫通孔112，則也可以是任意圖形。
作為構(gòu)成貫通電極108、外部布線109及外部布線區(qū)110的材料，在半導(dǎo)體制造工序中可以依標(biāo)準(zhǔn)采用鋁、銅等，但只要是作為導(dǎo)電布線對(duì)半導(dǎo)體元件102不產(chǎn)生壞影響的金屬，則可采用任何材料。
作為構(gòu)成金屬柱111的材料，優(yōu)選采用與外部端子的連接性良好的材料，一般采用銅、金及軟釬料等。
保護(hù)膜113，由具有電絕緣性且具有充分的耐熱性及耐腐蝕性的材料來(lái)構(gòu)成。作為保護(hù)膜113，優(yōu)選采用利用低溫CVD法形成的氮化硅膜、氧化硅膜等。作為構(gòu)成保護(hù)膜113的材料，也可以采用作為高分子樹脂材料的聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、BCB樹脂、焊接掩模(solder mask)用樹脂等。
接下來(lái)，利用圖4A～圖4D、圖5A～圖5C、圖6A～圖6E來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的制造方法。
圖4A～圖4D以及圖5A～圖5C，是表示用經(jīng)切片加工后的半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體封裝體的大致制造工序的一例的剖視圖。圖6A～圖6E是表示用晶片狀的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體封裝體的大致制造工序的一例的剖視圖。
這里，主要利用圖4A～圖4D及圖5A～圖5C來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖4A所示，準(zhǔn)備在半導(dǎo)體基片201的一個(gè)面201a上設(shè)置含有受光傳感器(省略圖示)的電路元件203、信號(hào)處理電路(省略圖示)等而成的半導(dǎo)體元件202；在一個(gè)表面204a上設(shè)有粘接層205的支撐基片204。
作為支撐基片204，優(yōu)選選擇與半導(dǎo)體元件202的接合時(shí)的溫度下熱膨脹率接近半導(dǎo)體基片201的材料。具體而言，派瑞克斯(注冊(cè)商標(biāo))玻璃，或者一般用于液晶基片的玻璃基片等適于本實(shí)施方式的制造方法。在對(duì)電路元件203沒有光學(xué)特性要求的情況下，支撐基片204不必是透明的。
在利用熱壓接來(lái)接合半導(dǎo)體元件202與支撐基片204的情況下，作為構(gòu)成粘接層205的粘接劑，優(yōu)選采用聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、BCB樹脂等。
由于半導(dǎo)體元件202是具有受光傳感器的固體攝像元件，因而作為所采用的粘接劑，最好采用對(duì)固體攝像元件的半導(dǎo)體元件202的靈敏度波長(zhǎng)區(qū)、即有效波長(zhǎng)區(qū)具有足夠?qū)嵱玫耐高^率的粘接劑。
由于受到在電路元件203的受光傳感器上配置的微型透鏡(省略圖示)等的制約，因而作為粘接層205，在設(shè)置具有開口的粘接層圖形，使得在電路元件203的所在區(qū)域內(nèi)不存在粘接劑層的情況下，不要求粘接劑具有透過率，可采用普通的熱固化型粘接劑、紫外線固化型粘接劑等。此時(shí)，粘接層205的厚度，可以大于等于微型透鏡的厚度。
半導(dǎo)體元件202與支撐基片204的接合方法不限于熱壓接，只要是金屬共晶接合或陽(yáng)極接合等不損害半導(dǎo)體元件的功能的接合方法，則可使用任何方法。
圖4B及圖6A表示半導(dǎo)體元件202與支撐基片204的接合結(jié)束后的狀態(tài)。
接下來(lái)，如圖4C及圖6B所示，從半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201b一側(cè)來(lái)研磨加工半導(dǎo)體基片201，使其變薄。
在該研磨加工中，優(yōu)選采用標(biāo)準(zhǔn)的減薄裝置(back grinder，BG)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置(CMP)等的研磨方法，如果是并用這些裝置的研磨方法則更佳。
對(duì)于半導(dǎo)體基片201的研磨量而言，電路元件203動(dòng)作的最大深度(比如阱層、埋入層等的厚度)是上限，在該范圍內(nèi)可任意設(shè)定研磨量。在上述上限范圍內(nèi)，根據(jù)后續(xù)工序的半導(dǎo)體基片201的蝕刻工序及電極焊盤206的配置等，來(lái)適當(dāng)確定該半導(dǎo)體基片201的研磨量。
此外，研磨方法并不限于采用BG或CMP的方法，只要是在不妨礙后續(xù)工序中蝕刻掩模形成工序的范圍內(nèi)，能均勻地對(duì)半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201b進(jìn)行薄化處理的方法，則可采用任何方法。作為這種研磨方法，比如可采用使用四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液、氫氧化鉀(KOH)水溶液等的濕蝕刻法，或者反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、化學(xué)干蝕刻(CDE)等干蝕刻法。
接下來(lái)，如圖4D所示，在經(jīng)薄化處理的半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c上，形成成為后續(xù)工序、即半導(dǎo)體基片201的蝕刻工序的掩模的薄膜207圖形。
對(duì)于薄膜207而言，優(yōu)選在半導(dǎo)體元件202的功能不降低的條件下成膜。尤其是，在半導(dǎo)體元件202是固體攝像元件的情況下，優(yōu)選在半導(dǎo)體元件202所包含的電路元件、即受光傳感器上所配置的微型透鏡或?yàn)V色片(colour filter)等由有機(jī)類材料所形成的薄膜的功能不降低的條件下成膜。上述有機(jī)類材料的耐熱性一般為250℃左右。
作為薄膜207，優(yōu)選采用比如可在200℃左右成膜的低溫PCVD氧化膜、低溫PCVD氮化膜、或者旋涂玻璃(SOG)膜、氟樹脂等旋轉(zhuǎn)涂敷膜等。
根據(jù)后續(xù)工序、即半導(dǎo)體基片201的蝕刻工序的蝕刻圖形來(lái)適當(dāng)確定薄膜207的圖形。一般而言，在用于形成半導(dǎo)體元件的硅(100)基片的情況下，為易于進(jìn)行后續(xù)工序中的半導(dǎo)體基片201的各向異性蝕刻，薄膜207的圖形最好為矩形圖形。
接下來(lái)，如圖5A及圖6C所示，以薄膜207為掩模，進(jìn)行半導(dǎo)體基片201的各向異性蝕刻，由此，在電極焊盤206的位置上，從半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c貫通到一個(gè)面201a地形成貫通孔208。由此而成為下列狀態(tài)電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a，因貫通孔208而從半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201b側(cè)露出。
這里，在該工序中形成貫通孔208，使得至少在貫通孔208與電極焊盤206相接觸的部分，與貫通孔208的深度方向垂直的剖面208b，處于電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a內(nèi)。即，使貫通孔208形成為在后續(xù)工序中在貫通孔208內(nèi)充填導(dǎo)電性物質(zhì)而形成的貫通電極與電極焊盤206的整個(gè)接合面，處于電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a內(nèi)。
在本發(fā)明中，半導(dǎo)體基片201剖面方向的貫通孔208的形狀，并不限于圖5及圖6所示的形狀，也可以是中間粗、中間細(xì)(大致中央部比端部粗或細(xì)的形狀)等異形形狀。
在該工序中，當(dāng)電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a在貫通孔208內(nèi)露出的時(shí)刻，停止貫通孔208的形成。
這里，所謂在該工序中電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a在貫通孔208內(nèi)露出，系指電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a中面積與貫通孔208的大小(與貫通孔208的深度方向垂直的剖面208b的面積)幾乎相等的部分露出。
作為各向異性蝕刻，優(yōu)選利用使用了四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液、氫氧化鉀(KOH)水溶液等的濕蝕刻法，但也可以采用反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、化學(xué)干蝕刻(CDE)等干蝕刻法。
在該實(shí)施方式的制造方法中，在使用干蝕刻法的情況下，由于是從半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c側(cè)來(lái)進(jìn)行等離子體照射，因而也不會(huì)因等離子體照射而損傷電路元件203，造成性能下降。
在該蝕刻工序中，由于在電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a側(cè)所設(shè)置的熱氧化膜等絕緣膜(省略圖示)起蝕刻阻擋層的作用，而且通過粘接層205接合的支撐基片204起電極焊盤206的物理性增強(qiáng)部件的作用，因而可穩(wěn)定地形成貫通孔208。如果將在電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a側(cè)所設(shè)置的絕緣膜用作蝕刻阻擋層，則當(dāng)電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a在貫通孔208內(nèi)露出的時(shí)刻，便可停止貫通孔208的形成。因此，可防止發(fā)生貫通孔208完全貫通電極焊盤206這種不良現(xiàn)象。此外，不會(huì)損傷設(shè)置于半導(dǎo)體基片201的一個(gè)面201a上的電路元件203。
而且，可以容易地形成貫通孔208，使得至少在貫通孔208與電極焊盤206相接觸的部分，與貫通孔208的深度方向垂直的剖面208b處于電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a內(nèi)。因此，可以使在貫通孔208內(nèi)充填導(dǎo)電性物質(zhì)而形成的貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a完全接合。因而，在電極焊盤206與貫通電極的連接部中，可以降低(減小)布線電阻，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的電連接。由于可以使貫通電極的整個(gè)端面與電極焊盤206完全接合，因而可降低由熱過程造成的特性劣化等，可制造出環(huán)境可靠性高的半導(dǎo)體封裝體。
接下來(lái)，為了使設(shè)于貫通孔208內(nèi)的貫通電極及從貫通電極延伸并設(shè)置到半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c之上的外部布線分別與半導(dǎo)體元件202相絕緣，在半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c上以及貫通孔208內(nèi)形成電絕緣膜209。
電絕緣膜209與作為蝕刻掩模的薄膜207同樣，優(yōu)選在電路元件203的功能不降低的條件下成膜。尤其是，在電路元件203是固體攝像元件的情況下，優(yōu)選在電路元件203所包含的受光傳感器上所配置的微型透鏡或?yàn)V色片等由有機(jī)類材料所形成的薄膜的功能不降低的條件下成膜。上述有機(jī)類材料的耐熱性一般為250℃左右。
作為電絕緣膜209，優(yōu)選采用比如可在200℃左右成膜的低溫PCVD氧化膜、低溫PCVD氮化膜、或者旋涂玻璃(SOG)膜、氟樹脂等旋轉(zhuǎn)涂敷膜等。
接下來(lái)，有選擇地除去在電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a上形成的電絕緣膜。這里，采用使用了標(biāo)準(zhǔn)抗蝕劑的半導(dǎo)體光刻工序及蝕刻工序。在貫通孔208的深度、即半導(dǎo)體基片201的厚度較大的情況下，利用噴涂法等來(lái)涂敷抗蝕劑，并使用具有長(zhǎng)焦點(diǎn)深度的投影曝光機(jī)等來(lái)使抗蝕劑曝光。
接下來(lái)，如圖5B及圖6D所示，以電極焊盤206的另一個(gè)面(底面)206a為基端，在貫通孔208內(nèi)形成由金屬薄膜形成的貫通電極210。從該貫通電極210延伸，而在半導(dǎo)體基片201的另一個(gè)面201c之上形成外部布線211。在與另一基片的外部端子(省略圖示)相對(duì)置的位置，形成與外部布線211的一端部連接的外部布線區(qū)212。
在利用一般的濺射法及蒸鍍法等形成了金屬薄膜后，通過半導(dǎo)體光刻工序及蝕刻工序，使金屬薄膜形成為任意形狀圖形，由此，同時(shí)進(jìn)行貫通電極210、外部布線211及外部布線區(qū)212的形成。與上述電絕緣膜的去除工序同樣，在貫通孔208的深度較大的情況下，利用噴涂法等來(lái)涂敷抗蝕劑，并采用具有長(zhǎng)焦點(diǎn)深度的投影曝光機(jī)等來(lái)使抗蝕劑曝光。
此外，從提高可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，根據(jù)需要，優(yōu)選對(duì)圖形化了的貫通電極210、外部布線211及外部布線區(qū)212的表面進(jìn)行金及鎳等的電鍍表面處理。
作為構(gòu)成貫通電極210、外部布線211及外部布線區(qū)212的材料，一般采用鋁，但只要是與電極焊盤206的構(gòu)成材料相同，或者是具有化學(xué)性親合性的材料，則也可以采用銅、鎳、金等金屬材料。
接下來(lái)，為了使貫通電極210、外部布線211及外部布線區(qū)212與外部氣體(濕氣)相隔離，在它們之上形成保護(hù)膜213。保護(hù)膜213，由具有電絕緣性且具有足夠的耐熱性及耐腐蝕性的材料來(lái)構(gòu)成。作為保護(hù)膜213，優(yōu)選采用利用低溫CVD法形成的氮化硅膜及氧化硅膜等。比如在利用等離子CVD法等形成由成為保護(hù)膜213的氮化硅膜及氧化硅膜構(gòu)成的薄膜之后，通過半導(dǎo)體光刻工序及蝕刻工序，有選擇地除去在外部布線區(qū)212上形成的部分薄膜，而使外部布線區(qū)212的一部分露出。
作為構(gòu)成保護(hù)膜213的材料，也可采用作為高分子樹脂材料的聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、BCB樹脂、焊接掩模用樹脂等。比如，保護(hù)膜213可由焊接掩模用樹脂等來(lái)形成，同時(shí)用作想要與其它基片的外部端子(省略圖示)相連接的焊接掩模。
接下來(lái)，如圖5C及圖6E所示，在如上述那樣露出的外部布線區(qū)212的一部分上形成金屬柱214，使得其從保護(hù)膜213的表面突出來(lái)。
金屬柱214的形成，采用電解電鍍法、柱狀突起(stud bump)法等。
作為構(gòu)成金屬柱214的材料，優(yōu)選為銅、金、軟釬料等，但如果可與其它基片的外部端子(省略圖示)相連接，則也可以采用其它材料。
在采用晶片狀半導(dǎo)體基片來(lái)制造半導(dǎo)體封裝體的情況下，最后，沿著切片線(圖6E的雙點(diǎn)劃線)，對(duì)晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體進(jìn)行切片加工。由此，便可獲得圖5C所示的芯片化了的半導(dǎo)體封裝體。
在切片加工中，采用一般的切片裝置或蝕刻裝置等。
在本發(fā)明中，作為半導(dǎo)體元件，除了作為該第一實(shí)施方式的一例示出的固體攝像元件之外，還可以適用發(fā)光元件、普通的IC芯片或微型機(jī)械(micro machine)元件等。
根據(jù)該第一實(shí)施方式，無(wú)需以往的引線焊接，而且不受在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上設(shè)置的電極焊盤的配置制約，且可通過比如外部布線，來(lái)使電極焊盤與其它基片的外部端子進(jìn)行電連接。因此，可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝體的小型化。
在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面?zhèn)?，將金屬柱之外的部分全部用保護(hù)膜來(lái)覆蓋，由此，成為在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面上金屬部分不露出來(lái)的布線結(jié)構(gòu)。因而可實(shí)現(xiàn)具有高可靠性(高耐濕性)的半導(dǎo)體封裝體。
可以采用一般的半導(dǎo)體制造裝置，來(lái)加工貫通電極及外部布線兩者。因此，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且小型的半導(dǎo)體封裝體。
貫通電極及外部布線可適用在普通的半導(dǎo)體制造工序中使用的光刻技術(shù)。由于該貫通電極及外部布線的加工精度由半導(dǎo)體光刻工序來(lái)決定，因而可進(jìn)行微細(xì)加工。因此，第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體，可與基片的外部端子通過光刻技術(shù)形成為窄節(jié)距的其它電路基片充分對(duì)應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)端子彼此間的連接。由此，可提供一種堆疊了多個(gè)半導(dǎo)體元件的、具有所謂三維層疊布線的半導(dǎo)體封裝體。
在該第一實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體中，由于無(wú)需V形溝等切入?yún)^(qū)，因而半導(dǎo)體基片中不再有無(wú)效部分，可增加電路元件的容納量(占有面積)。
(第二實(shí)施方式)接下來(lái)，利用圖7A、圖7B、圖8及圖9來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體。
圖7A是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。圖7B是本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的另一例子，是從相當(dāng)于圖7A的底面的部分看去的立體圖。該圖7A及圖7B所示的半導(dǎo)體封裝體均經(jīng)過了切片加工。圖7B所示的半導(dǎo)體封裝體，除了未設(shè)置保護(hù)膜413之外，具有與圖7A所示的半導(dǎo)體封裝體相同的結(jié)構(gòu)。
圖8是表示切割成單個(gè)芯片之前的晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體的一例的剖視圖。
在圖7A、圖7B及圖8中，符號(hào)300表示半導(dǎo)體封裝體，301表示半導(dǎo)體基片，302表示半導(dǎo)體元件，303表示電路元件，304表示支撐基片，305表示粘接層，306表示電極焊盤，307表示電絕緣膜，308表示貫通電極，309表示外部布線，310表示外部布線區(qū)，311表示金屬柱，313表示保護(hù)膜，401表示半導(dǎo)體基片，402表示半導(dǎo)體元件，406表示電極焊盤，407表示電絕緣膜，408表示貫通電極，409表示外部布線，410表示外部布線區(qū)，411表示金屬柱，412表示貫通孔，413表示保護(hù)膜，500表示層疊狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體。
在下列說(shuō)明中，作為電路元件303，以固體攝像元件為例進(jìn)行說(shuō)明。省略有關(guān)半導(dǎo)體元件本身的構(gòu)造等的詳細(xì)說(shuō)明，而只說(shuō)明本發(fā)明涉及的部分。
如圖7A所示，在該半導(dǎo)體封裝體500中，按第一實(shí)施方式所得到的半導(dǎo)體封裝體300與具有電路元件(省略圖示)的另一半導(dǎo)體基片401層疊起來(lái)。設(shè)置成從半導(dǎo)體封裝體300的另一個(gè)面(下面)300b突出來(lái)的金屬柱311與設(shè)于半導(dǎo)體基片401的一個(gè)面(上面)401a的電極焊盤406被電連接。
在半導(dǎo)體基片401中，在設(shè)有電極焊盤406的部分形成有貫通孔412，該貫通孔412從另一個(gè)面401b貫通到一個(gè)面401a。在貫通孔412內(nèi)，以電極焊盤406為基端設(shè)置有貫通電極408。從該貫通電極408延伸地在半導(dǎo)體基片401的另一個(gè)面401b上設(shè)置有外部布線409。
在另一個(gè)面401b上設(shè)有外部布線區(qū)410，該外部布線區(qū)410與外部布線409的一個(gè)端部被電連接起來(lái)。在外部布線區(qū)410，作為連接部設(shè)有金屬柱411，使得其從覆蓋半導(dǎo)體基片401的另一個(gè)面401b的保護(hù)膜413的表面突出來(lái)。通過設(shè)置金屬柱411，可容易地進(jìn)行半導(dǎo)體基片401與其它基片等的外部端子的連接。
作為構(gòu)成貫通電極408、外部布線409及外部布線區(qū)410的材料，優(yōu)選采用鋁及銅等，但作為電布線，只要是對(duì)半導(dǎo)體封裝體300及半導(dǎo)體基片401不產(chǎn)生壞影響的金屬，則可以采用任何材料。
作為構(gòu)成金屬柱411的材料，優(yōu)選采用適于與外部端子的連接的材料，一般采用銅、金及軟釬料等。
在電路元件303所包含的受光傳感器上設(shè)置有微型透鏡(省略圖示)的情況下，如圖9所示，可以設(shè)置粘接層圖形305a，其在電路元件303所在的區(qū)域具有開口。利用該粘接層圖形305a來(lái)接合半導(dǎo)體元件302與支撐基片304，并在電路元件303上設(shè)置空隙314。由此，來(lái)自外部的光可以不透過粘接層圖形305a地入射到微型透鏡內(nèi)，可充分得到微型透鏡(省略圖示)的光學(xué)性能。
在作為其一例所示出的半導(dǎo)體封裝體中，所表示的是層疊有兩個(gè)半導(dǎo)體基片的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體不限于此，也可以是層疊有三個(gè)及其以上的半導(dǎo)體基片的結(jié)構(gòu)。
接下來(lái)，利用圖10A～圖10C及圖11A～圖11D，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體的制造方法。
圖10A～圖10C是表示采用了經(jīng)切片加工后的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體封裝體的大致制造工序的一例的剖視圖。圖11A～圖11D是表示采用了晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體封裝體的大致制造工序的一例的剖視圖。
這里，主要利用圖10A～圖10C來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，如圖10A及圖11A所示，準(zhǔn)備按上述第一實(shí)施方式的制造方法得到的半導(dǎo)體封裝體600；在一個(gè)面701a上設(shè)有電路元件(省略圖示)、信號(hào)處理電路(省略圖示)及電極焊盤706等的半導(dǎo)體基片701。
接下來(lái)，如圖10B及圖11B所示，利用熱壓接等方法使半導(dǎo)體封裝體600與半導(dǎo)體基片701相接合，使得從半導(dǎo)體封裝體600的另一個(gè)面600b突出來(lái)的金屬柱611、與設(shè)于半導(dǎo)體基片701的一個(gè)面701a上的電極焊盤706電連接。
此外，半導(dǎo)體封裝體600與半導(dǎo)體基片701的接合方法并不限于熱壓接，只要是金屬共晶接合或陽(yáng)極接合等不損害半導(dǎo)體元件的功能的接合方法，則可適用任何方法。
接下來(lái)，從半導(dǎo)體基片701的另一個(gè)面701b側(cè)來(lái)研磨加工半導(dǎo)體基片701，使其變薄(參照?qǐng)D10B，圖11C)。
在該研磨加工中，優(yōu)選采用使用標(biāo)準(zhǔn)的減薄裝置(BG)及化學(xué)機(jī)械研磨裝置(CMP)等研磨方法，如果是并用這些裝置的研磨方法則更佳。
對(duì)半導(dǎo)體基片701的研磨量而言，與第一實(shí)施方式同樣，電路元件(省略圖示)動(dòng)作的最大深度(比如阱層、埋入層等的厚度)是上限，在該范圍內(nèi)可任意設(shè)定研磨量。在上述上限范圍內(nèi)，根據(jù)作為后續(xù)工序的半導(dǎo)體基片701的蝕刻工序及電極焊盤706的配置等來(lái)適當(dāng)確定該半導(dǎo)體基片701的研磨量。
此外，研磨方法并不限于采用BG或CMP的方法，只要是在不妨礙作為后續(xù)工序的蝕刻掩模形成工序的范圍內(nèi)，能均勻地對(duì)半導(dǎo)體基片701的另一個(gè)面701b進(jìn)行薄化處理的方法，則可采用任何方法。作為這種研磨方法，可采用使用比如四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液、氫氧化鉀(KOH)水溶液等的濕蝕刻法，或者反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)、化學(xué)干蝕刻(CDE)等干蝕刻法。
接下來(lái)，如圖10C所示，對(duì)經(jīng)薄化處理后的半導(dǎo)體基片701的另一個(gè)面701c，實(shí)施與第一實(shí)施方式同樣的加工，由此設(shè)置貫通電極708、外部布線709、外部布線區(qū)710、金屬柱711及保護(hù)膜713。
這里，在形成貫通孔712、貫通電極708、外部布線709、外部布線區(qū)710及金屬柱711的工序中，半導(dǎo)體封裝體600具有作為半導(dǎo)體基片701的支撐基片的作用，因而易于加工。
外部布線區(qū)710及金屬柱711，優(yōu)選配置在可進(jìn)行與其它基片的外部端子(省略圖示)的電連接的位置。
在使用晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體基片來(lái)制造半導(dǎo)體封裝體的情況下，最后，沿著切片線(圖11D的雙點(diǎn)劃線)，對(duì)晶片狀態(tài)的半導(dǎo)體封裝體進(jìn)行切片加工。由此，便可獲得圖10C所示的芯片化了的半導(dǎo)體封裝體。
在切片加工中，采用一般的切片裝置或蝕刻裝置等。
在本發(fā)明中，作為半導(dǎo)體元件，除了作為該第二實(shí)施方式的一例示出的固體攝像元件之外，還可以適用發(fā)光元件、普通的IC芯片或微型機(jī)械元件等。
如圖12所示，也可以在半導(dǎo)體基片701上設(shè)置用于通孔布線的假電極焊盤715，并經(jīng)由該假電極焊盤715來(lái)電連接半導(dǎo)體封裝體600的金屬柱611與半導(dǎo)體基片701的貫通電極708。此時(shí)，可以通過外部布線709、外部布線區(qū)710及金屬柱711，直接地將半導(dǎo)體封裝體600的外部布線609及外部布線區(qū)610引出到半導(dǎo)體封裝體的外部。即，也可使半導(dǎo)體基片701的貫通電極708具有互邊導(dǎo)電物功能。這種結(jié)構(gòu)，比如可有效地作為用于驅(qū)動(dòng)圖10C中的半導(dǎo)體封裝體600的電源供給線等。
此外，在該第二實(shí)施方式中，如圖11A～圖11D所示，在以晶片狀態(tài)來(lái)層疊多個(gè)半導(dǎo)體基片的情況下，有必要在其它半導(dǎo)體基片上，也設(shè)置與最大的半導(dǎo)體基片的電極配置相同的電極配置。
根據(jù)該第二實(shí)施方式，由于無(wú)需以往的引線焊接，就能使電極焊盤與其它基片的外部端子電連接，而且不受在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上設(shè)置的電極焊盤的配置制約，因而可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體封裝體的小型化。
在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，金屬柱之外的部分全部被保護(hù)膜覆蓋起來(lái)，由此，成為在半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，金屬部分不露出的布線結(jié)構(gòu)。因而可實(shí)現(xiàn)具有高可靠性(高耐濕性)的半導(dǎo)體封裝體。
可以采用一般的半導(dǎo)體制造裝置來(lái)加工貫通電極及外部布線兩者。因此，可實(shí)現(xiàn)廉價(jià)且小型的半導(dǎo)體封裝體。
對(duì)于貫通電極及外部布線而言，可適用在普通的半導(dǎo)體制造工序中使用的光刻技術(shù)。由于該貫通電極及外部布線的加工精度，由半導(dǎo)體光刻工序來(lái)決定，因而可進(jìn)行微細(xì)加工。因此，該第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體，可與基片的外部端子通過光刻技術(shù)形成為窄節(jié)距的其它電路基片充分對(duì)應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)端子彼此間的連接。由此，可提供一種堆疊了多個(gè)半導(dǎo)體元件的、具有所謂三維層疊布線的半導(dǎo)體封裝體。
在該第二實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體封裝體中，由于無(wú)需V形溝等切入?yún)^(qū)，因而半導(dǎo)體基片中不再有無(wú)效部分，可增加電路元件的容納量(占有面積)。
以上說(shuō)明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，可進(jìn)行結(jié)構(gòu)的附加、省略、置換及其它變更。本發(fā)明不由上述說(shuō)明來(lái)限定，而只由權(quán)利要求書的范圍來(lái)限定。
工業(yè)可利用性本發(fā)明涉及的半導(dǎo)體封裝體及其制造方法，可適用于晶片級(jí)CSP半導(dǎo)體封裝體以及晶片級(jí)之外的半導(dǎo)體封裝體，可實(shí)現(xiàn)一種具有高精度及高可靠性的廉價(jià)的半導(dǎo)體封裝體。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，具有半導(dǎo)體元件，其在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有電路元件；外部布線區(qū)，其設(shè)于上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面；支撐基片，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；電極焊盤，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；以及貫通電極，其從上述電極焊盤到達(dá)上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，在上述外部布線區(qū)，設(shè)有用于連接外部端子的連接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有粘接層，由該粘接層粘接、固定上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面與支撐基片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述電極焊盤，在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上被配置于不存在上述電路元件的區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，設(shè)有外部布線，其從上述貫通電極延伸并與上述外部布線區(qū)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，在上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，上述連接部之外的部分全部被保護(hù)膜覆蓋。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述支撐基片由具有透光性的材料形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述粘接層，至少設(shè)置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面中的上述電極焊盤所在的區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述外部布線區(qū)被配置成與外部端子相對(duì)置。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述半導(dǎo)體基片被層疊二層及其以上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，用于與其它半導(dǎo)體元件的端子相連接的外部布線，從上述貫通電極來(lái)延伸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體封裝體，其特征在于，上述貫通電極中與上述電極焊盤相接合的部分，配置于上述電極焊盤的面內(nèi)。
13.一種半導(dǎo)體封裝體的制造方法，該半導(dǎo)體封裝體具有半導(dǎo)體元件，其在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有電路元件；以及外部布線區(qū)，其設(shè)于上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，該制造方法的特征在于，包括工序A，其在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上粘接固定支撐基片；工序B，其對(duì)上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面進(jìn)行減??；工序C，其從上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面，來(lái)形成到達(dá)在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上配置的電極焊盤的貫通孔；工序D，其在上述貫通孔內(nèi)形成貫通電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于，在上述工序C中，使上述貫通孔形成為至少在與上述電極焊盤相接觸的部分，貫通孔的剖面被配置在上述電極焊盤內(nèi)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于，在上述工序C中，當(dāng)上述電極焊盤在上述貫通孔內(nèi)露出的時(shí)刻，停止上述貫通孔的形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于，在上述工序D中，在上述貫通孔內(nèi)形成貫通電極的同時(shí)，形成用于連接上述外部布線區(qū)和貫通電極的外部布線。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體制造方法，其特征在于，在上述工序D中，在上述外部布線區(qū)，設(shè)置用于連接外部端子的連接部。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于，在上述工序A中，準(zhǔn)備具有晶片狀的半導(dǎo)體基片的半導(dǎo)體元件，在上述工序D之后，具有工序E，該工序E對(duì)上述晶片狀的半導(dǎo)體基片進(jìn)行切片加工。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體的制造方法，其特征在于，作為上述半導(dǎo)體基片，采用上述電極焊盤在上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面上被配置于不存在上述電路元件的區(qū)域內(nèi)的半導(dǎo)體基片。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體封裝體制造方法，其特征在于，在上述工序D之后，具有在上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面?zhèn)?，用保護(hù)膜全部覆蓋上述連接部之外的部分的工序。
全文摘要
本發(fā)明的半導(dǎo)體封裝體具有半導(dǎo)體元件，其在半導(dǎo)體基片的一個(gè)面設(shè)有電路元件；外部布線區(qū)，其設(shè)于上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面；支撐基片，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；電極焊盤，其配置于上述半導(dǎo)體基片的一個(gè)面；以及貫通電極，其從上述電極焊盤到達(dá)上述半導(dǎo)體基片的另一個(gè)面。
文檔編號(hào)H01L23/12GK1839473SQ20048002400
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2004年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者山本敏, 末益龍夫, 平船優(yōu)香, 磯川俊彥, 鹽谷浩一, 松本一哉 申請(qǐng)人:株式會(huì)社藤倉(cāng), 奧林巴斯株式會(huì)社