半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠抑制半導(dǎo)體基板的翹曲的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體元件、及導(dǎo)電膜。半導(dǎo)體元件配置在半導(dǎo)體基板的第1面上。導(dǎo)電膜從第1面跨及與第1面對(duì)向的第2面貫通半導(dǎo)體基板。在半導(dǎo)體基板，存在從第2面?zhèn)瘸虻?面?zhèn)仍O(shè)置的連續(xù)或斷續(xù)的間隙。
【專利說明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
[0001][相關(guān)申請(qǐng)]
[0002]本申請(qǐng)享有以日本專利申請(qǐng)2015-53874號(hào)(申請(qǐng)日:2015年3月17日)作為基礎(chǔ)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)通過參照該基礎(chǔ)申請(qǐng)而包含基礎(chǔ)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來，就半導(dǎo)體的高功能化等觀點(diǎn)來說，使用TSV(Through-SiliCon Via，硅穿孔)的3維或2.5維的積層型半導(dǎo)體裝置(多芯片)受到關(guān)注。
[0005]然而，在使用TSV的積層型半導(dǎo)體裝置的制造工序中，將因凸塊而難以彈性變形的硅基板(芯片)彼此電連接。由于硅基板難以彈性變形，所以在硅基板的翹曲較大的情況下，在硅基板的面內(nèi)凸塊的高度不一致。而且，存在因凸塊的高度不一致而導(dǎo)致難以確保利用凸塊使硅基板電連接的可靠性的問題。
[0006]因此，在積層型半導(dǎo)體裝置中，為了確保半導(dǎo)體基板的電連接的可靠性，而要求抑制半導(dǎo)體基板的翹曲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種能夠抑制半導(dǎo)體基板的翹曲的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
[0008]本實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體基板、半導(dǎo)體元件、及導(dǎo)電膜。半導(dǎo)體元件配置在半導(dǎo)體基板的第I面上。導(dǎo)電膜從第I面跨及與第I面對(duì)向的第2面貫通半導(dǎo)體基板。在半導(dǎo)體基板，存在從第2面?zhèn)瘸虻贗面?zhèn)仍O(shè)置的連續(xù)或斷續(xù)的間隙。
【附圖說明】
[0009]圖1是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0010]圖2(A)、(B)是表示圖1的半導(dǎo)體裝置I中的狹縫19的配置例的仰視圖。
[0011]圖3是表示第I實(shí)施方式的第I變化例的半導(dǎo)體裝置I的仰視圖。
[0012]圖4(A)?(E)是表示第I實(shí)施方式的第2變化例的半導(dǎo)體裝置I的仰視圖。
[0013]圖5(A)、(B)是表示第I實(shí)施方式的第3變化例的半導(dǎo)體裝置I的圖。
[0014]圖6是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0015]圖7(A)?(C)是表示圖6的半導(dǎo)體裝置I的制造方法的概略剖視圖。
[0016]圖8是表示第2實(shí)施方式的變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0017]圖9是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0018]圖10是表示第3實(shí)施方式的第I變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0019]圖11是表示第3實(shí)施方式的第2變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。本實(shí)施方式并不限定本發(fā)明。
[0021](第!實(shí)施方式)
[0022]圖1是表示第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。圖2是表示圖1的半導(dǎo)體裝置I中的狹縫19的配置例的仰視圖(圖1的A-A剖視圖)。具體來說，圖2A是表示狹縫19的第I配置例的仰視圖，圖2B是表示狹縫19的第2配置例的仰視圖。此外，本說明書中，將圖1的Dl方向定義為半導(dǎo)體裝置I的厚度方向，將圖1的D2方向定義為半導(dǎo)體裝置I的寬度方向，將圖2的D3方向定義為半導(dǎo)體裝置I的深度方向。
[0023]如圖1所示，半導(dǎo)體裝置I具備半導(dǎo)體基板10。半導(dǎo)體基板10例如為硅基板。另外，半導(dǎo)體裝置I在半導(dǎo)體基板10的正面1a(第I面、厚度方向Dl的一端面)上具備半導(dǎo)體元件12(器件)、絕緣膜13、及凸塊18(接合部)。凸塊18包含阻擋金屬膜16與再配線膜17。在凸塊18，在上方(厚度方向Dl的一側(cè))接合著與半導(dǎo)體基板10對(duì)向的另一半導(dǎo)體基板10A。半導(dǎo)體基板1A也可以具有與半導(dǎo)體基板10相同的構(gòu)造。
[0024]另外，半導(dǎo)體裝置I在與正面1a對(duì)向的半導(dǎo)體基板10的背面1b(第2面、厚度方向Dl的另一端面)，具備作為間隙的狹縫19、貫通孔110、絕緣膜111、阻擋金屬膜112、金屬膜113、導(dǎo)電膜114、及凸塊115(接合部)。在凸塊115，在下方(厚度方向Dl的另一側(cè))接合著與半導(dǎo)體基板10對(duì)向的另一半導(dǎo)體基板10B。半導(dǎo)體基板1B也可以具有與半導(dǎo)體基板10相同的構(gòu)造。
[0025]半導(dǎo)體基板10的正面1a上的膜12、13、16?18也可以通過晶片工序或晶片極封裝工序而形成。
[0026]半導(dǎo)體元件12例如為存儲(chǔ)器的控制器。半導(dǎo)體元件12并不限定于圖1的態(tài)樣。半導(dǎo)體元件12也可以具有沿厚度方向Dl積層而成的三維積層構(gòu)造。
[0027 ]絕緣膜13具備例如與半導(dǎo)體基板1的正面I Oa相接的氧化膜(S i O2) 13a (層間絕緣膜)、與氧化膜13a的正面相接的氮化膜(SiN) 13b、及與氮化膜13b的正面相接的感光性樹脂層(例如聚酰亞胺)13c。絕緣層13并不限定于圖1的態(tài)樣。
[0028]阻擋金屬膜16防止再配線膜17的成膜材料擴(kuò)散到絕緣膜13。阻擋金屬膜16從絕緣膜13的正面形成(凹設(shè))至到達(dá)半導(dǎo)體元件12的位置。阻擋金屬膜16可為例如Ti膜，但并不限定于此。再配線膜17在阻擋金屬膜16的上層與半導(dǎo)體元件12電連接。再配線膜17可為例如Cu膜，但并不限定于此。
[0029]凸塊18具備例如與再配線膜17的正面相接的Ni層18a、及與Ni層18a的正面相接的Au層18b。凸塊18并不限定于圖1的態(tài)樣。
[0030]另一方面，半導(dǎo)體基板10的背面1b上的構(gòu)造19、110?115可在使半導(dǎo)體基板薄化之后形成。半導(dǎo)體基板10也可以被薄化到ΙΟΟμπι以下的厚度。
[0031]如圖2Α所示，狹縫19是從背面1b的寬度方向D2的一端(第I端部)跨及另一端(第2端部)、及從背面1b的深度方向D3的一端(第I端部)跨及另一端(第2端部)而連續(xù)地形成(存在)。
[0032]具體來說，狹縫19中，從寬度方向D2的一端延伸到另一端且沿深度方向D3排列的多個(gè)帶狀狹縫部19_D2、與從深度方向D3的一端延伸到另一端且沿寬度方向D2排列的多個(gè)帶狀狹縫部19_D3相互交叉(正交)。即，狹縫19遍及背面1b的整個(gè)面而形成為連續(xù)的格子狀。
[0033]另外，狹縫19是以不干涉導(dǎo)電膜114的方式與導(dǎo)電膜114隔開而形成。
[0034]此外，如圖2B所示，狹縫19也可以從背面1b的寬度方向D2的一端附近(第I端部偵D跨及另一端附近(第2端部側(cè))、及從深度方向D3的一端附近(第I端部側(cè))跨及另一側(cè)附近(第2端部側(cè))而形成為連續(xù)的格子狀。
[0035]另外，如圖1所示，狹縫19從正面1a跨及背面1b貫通半導(dǎo)體基板10。另外，如圖1所示，狹縫19的內(nèi)側(cè)壁也可以相對(duì)于半導(dǎo)體裝置I的厚度方向DI傾斜。即，狹縫19的寬度方向D2的尺寸也可以隨著從背面1b朝向正面1a而減少。
[0036]狹縫19也可以通過反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)而形成。狹縫19也可以在形成貫通孔110之前形成。通過在形成貫通孔110之前形成狹縫19，能夠避免在狹縫19的形成步驟中半導(dǎo)體元件12經(jīng)由貫通孔110而受到污染。
[0037]狹縫19能夠緩和因半導(dǎo)體元件12的構(gòu)造或材料等而引起的半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力(內(nèi)部應(yīng)力)，從而抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲(朝厚度方向Dl的彎曲)。
[0038]貫通孔110在與半導(dǎo)體元件12對(duì)應(yīng)的位置，從正面1a跨及背面1b貫通半導(dǎo)體基板10。貫通孔110在半導(dǎo)體基板10上形成著多個(gè)。貫通孔110例如為TSV的通孔。貫通孔110也可以通過例如反應(yīng)性離子蝕刻而形成。
[0039 ]絕緣膜111被覆半導(dǎo)體基板1的背面I Ob、貫通孔110的內(nèi)周壁、狹縫19的內(nèi)側(cè)壁及絕緣膜13的背面。絕緣膜111具備例如氧化膜(S12) 11 Ia及氮化膜(SiN) Illb0絕緣膜111并不限定于圖1的態(tài)樣。
[0040]阻擋金屬膜112在貫通孔110的內(nèi)部及貫通孔110的開口部外緣被覆絕緣膜111。阻擋金屬膜112例如可為Ti，但并不限定于此。另外，阻擋金屬膜112也可以通過干式蝕刻而形成。
[0041]導(dǎo)電膜114在貫通孔110的內(nèi)部，從正面1a跨及背面1b貫通半導(dǎo)體基板10。導(dǎo)電膜114與半導(dǎo)體元件12電連接。導(dǎo)電膜114例如為TSV。導(dǎo)電膜114經(jīng)由金屬膜113而內(nèi)接于阻擋金屬膜112。金屬膜113可為例如Cu膜，但并不限定于此。
[0042]導(dǎo)電膜114也可以為例如Ni膜。導(dǎo)電膜114也可以通過例如電鍍或無電鍍敷等鍍敷工序而形成。如圖2A所示，導(dǎo)電膜114也可以在狹縫19的格子間遍及背面1b全域而形成?；蛘?，如圖2B所示，導(dǎo)電膜114也可以在狹縫19的格子間局部地(例如在深度方向D3的中央部)形成。
[0043 ]圖丨的凸塊丨15將半導(dǎo)體基板1與對(duì)向的半導(dǎo)體基板1B電性且機(jī)械地連接。凸塊115與導(dǎo)電膜114的背面相接。凸塊115例如也可以為Sn或Cu等。
[0044]此處，為了將半導(dǎo)體基板10適當(dāng)?shù)剡B接于半導(dǎo)體基板10B，優(yōu)選為形成在半導(dǎo)體基板10的背面1b各處的多個(gè)凸塊115的高度在背面1b—致。然而，在采用像三維構(gòu)造的器件那樣微細(xì)且復(fù)雜的半導(dǎo)體元件12(器件)的情況下，由于半導(dǎo)體元件12的器件構(gòu)造或材料構(gòu)成復(fù)雜，所以在半導(dǎo)體基板10，容易產(chǎn)生由半導(dǎo)體元件12引起的局部的熱膨脹率的差。
[0045]假設(shè)半導(dǎo)體基板10的厚度固定的情況下，由半導(dǎo)體元件12引起的熱膨脹率的差會(huì)導(dǎo)致在半導(dǎo)體基板10中產(chǎn)生應(yīng)力(內(nèi)部應(yīng)力)，從而半導(dǎo)體基板10變得容易翹曲。因半導(dǎo)體基板10翹曲而導(dǎo)致難以使各凸塊115的高度一致。
[0046]另外，假設(shè)局部地(例如僅在導(dǎo)電膜114的周圍)形成著狹縫19的情況下，雖然局部的應(yīng)力能夠降低，但在抑制半導(dǎo)體基板10整體的翹曲方面尚不充分。因此，在局部地形成狹縫19的情況下，依然難以使各凸塊115的高度一致。
[0047]相對(duì)于此，本實(shí)施方式中，通過遍及半導(dǎo)體基板10的背面1b的端部間大范圍地形成狹縫19，能夠?qū)⒁虬雽?dǎo)體元件12而產(chǎn)生的半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力充分地釋放。通過充分地釋放應(yīng)力，能夠充分地抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。通過充分地抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲，能夠使各凸塊115的高度一致，從而能夠?qū)雽?dǎo)體基板10適當(dāng)?shù)剡B接于半導(dǎo)體基板10B。
[0048]因此，根據(jù)第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I，能夠抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。其結(jié)果為，能夠適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行半導(dǎo)體基板的三維安裝，且能夠提高良率。
[0049]另外，根據(jù)第I實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I，由于將狹縫19形成為格子狀，所以在相互交叉的方向D2、D3上能夠使半導(dǎo)體基板10的厚度間歇性地變薄。由此，雖為簡(jiǎn)易的構(gòu)成，但仍能夠有效率地釋放半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力。
[0050]例如，圖2的沿深度方向D3延伸的帶狀狹縫部19_D3能夠有效地抑制半導(dǎo)體基板10相對(duì)于寬度方向D2的翹曲(朝厚度方向Dl的彎曲)。另外，圖2的沿寬度方向D2延伸的帶狀狹縫部19_D2能夠有效地抑制半導(dǎo)體基板10相對(duì)于深度方向D3的翹曲。因此，格子狀的狹縫19對(duì)于半導(dǎo)體基板10相對(duì)于相互正交的方向D2、D3的任一方向的翹曲均能夠有效地抑制。另夕卜，可將相對(duì)于寬度方向D2與深度方向D3的合成方向(傾斜方向)的翹曲認(rèn)為是將相對(duì)于寬度方向D2的翹曲、與相對(duì)于深度方向D3的翹曲合成后的翹曲。格子狀的狹縫19對(duì)于相對(duì)于寬度方向D2的翹曲與相對(duì)于深度方向D3的翹曲的任一翹曲均能夠有效地抑制，所以也能有效地抑制合成方向的翹曲。另外，合成方向可能是與厚度方向Dl正交的全方位。因此，格子狀的狹縫19能夠有效地抑制相對(duì)于全方位的翹曲。
[0051]半導(dǎo)體基板10的翹曲不僅由半導(dǎo)體元件12引起，也可以由半導(dǎo)體裝置I的除半導(dǎo)體元件12以外的構(gòu)成部的材質(zhì)等引起。狹縫19也可以抑制由半導(dǎo)體裝置I的除半導(dǎo)體元件12以外的構(gòu)成部引起的半導(dǎo)體基板10的翹曲。
[0052](第I變化例)
[0053]接下來，作為第I實(shí)施方式的第I變化例，對(duì)具備十字狀的狹縫的半導(dǎo)體裝置的例子進(jìn)行說明。此外，在說明第I變化例時(shí)，對(duì)與圖1的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。
[0054]圖3是表示第I實(shí)施方式的第I變化例的半導(dǎo)體裝置I的仰視圖。如圖3所示，在第I變化例的半導(dǎo)體基板10的背面10b，狹縫19從寬度方向D2的一端附近跨及另一側(cè)附近、及從深度方向D3的一端附近跨及另一端附近而斷續(xù)(散布、不連續(xù))地形成著多個(gè)。各狹縫19具有使沿寬度方向D2延伸的狹縫部19_D2與沿深度方向D3延伸的狹縫部19_D3交叉(正交)而成的十字狀。
[0055]在第I變化例的半導(dǎo)體裝置I中，也與圖2的構(gòu)成同樣地，能夠利用狹縫19將半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力充分地釋放，因此能夠抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。另外，由于將狹縫19形成為十字狀，所以雖為簡(jiǎn)易的構(gòu)成，但仍能夠有效率地釋放半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力。另外，根據(jù)導(dǎo)電膜114的布局，存在難以形成像圖2那樣連續(xù)的格子狀的狹縫19的情況。根據(jù)斷續(xù)的十字狀狹縫19，易于根據(jù)導(dǎo)電膜114的布局以不干涉導(dǎo)電膜114的方式調(diào)整狹縫19的布局。因此，根據(jù)第I變化例，能夠抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲，且提高導(dǎo)電膜114(半導(dǎo)體元件12)的設(shè)計(jì)(布局)的自由度。
[0056](第2變化例)
[0057]接下來，作為第I實(shí)施方式的第2變化例，對(duì)具備帶狀的狹縫的半導(dǎo)體裝置的例子進(jìn)行說明。此外，在說明第2變化例時(shí)，對(duì)與圖1的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。
[0058]圖4是表示第I實(shí)施方式的第2變化例的半導(dǎo)體裝置I的仰視圖。具體來說，圖4A是表示帶狀狹縫的第I配置例的仰視圖，圖4B是表示第2配置例的仰視圖，圖4C是表示第3配置例的仰視圖，圖4D是表示第4配置例的仰視圖，圖4E是表示第5配置例的仰視圖。
[0059]圖4A的狹縫19是從背面1b的寬度方向D2的一端附近跨及另一端附近呈帶狀延伸。另外，狹縫19在深度方向D3上隔開間隔而并排設(shè)置著多個(gè)。圖4B的狹縫19是從寬度方向D2的一端跨及另一端呈帶狀延伸，且在深度方向D3上隔開間隔而并排設(shè)置著多個(gè)。在圖4A、圖4B的構(gòu)成中，多個(gè)導(dǎo)電膜114偏靠在深度方向D3的中央側(cè)。圖4C的狹縫19與圖4B同樣地是從寬度方向D2的一端跨及另一端的構(gòu)成，但根據(jù)導(dǎo)電膜114的布局而使狹縫19的條數(shù)減少。圖4D的構(gòu)成相對(duì)于圖4A的構(gòu)成的不同點(diǎn)在于，在深度方向D3的中央部追加了一條狹縫19。圖4E的狹縫19是從背面1b的深度方向D3的一端附近跨及另一端附近呈帶狀延伸，且在寬度方向D2上隔開間隔而并排設(shè)置著多個(gè)。在圖4E中，導(dǎo)電膜114配置在各狹縫19彼此之間。
[0060]在第2變化例的半導(dǎo)體裝置I中，也與圖2的構(gòu)成同樣地，能夠利用狹縫19將半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力充分地釋放，因此能夠抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。圖4A?圖4D的狹縫19能夠利用簡(jiǎn)易的構(gòu)成而有效地抑制半導(dǎo)體基板10相對(duì)于深度方向D3的翹曲。圖4E的狹縫19能夠利用簡(jiǎn)易的構(gòu)成而有效地抑制半導(dǎo)體基板10相對(duì)于寬度方向D2的翹曲。
[0061](第3變化例)
[0062]接下來，作為第I實(shí)施方式的第3變化例，對(duì)將狹縫設(shè)為有底槽的半導(dǎo)體裝置的例子進(jìn)行說明。此外，在說明第3變化例時(shí)，對(duì)與圖1的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。
[0063]圖5是表示第I實(shí)施方式的第3變化例的半導(dǎo)體裝置I的圖。具體來說，圖5A是半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖，圖5B是圖5A的仰視圖。此外，在圖5中，省略了上層側(cè)的半導(dǎo)體基板10A(參照?qǐng)D1)的圖示。
[0064]如圖5A所示，第3變化例的狹縫19相對(duì)于圖1的狹縫19的不同點(diǎn)在于其為有底槽。即，狹縫19從背面1b形成至正面1a的近前(背面1b側(cè))的位置。具體來說，在半導(dǎo)體基板10的正面10a，形成著例如用來確保半導(dǎo)體元件12的信道區(qū)域的雜質(zhì)擴(kuò)散層1c(井)。狹縫19是以不干涉雜質(zhì)擴(kuò)散層1c的方式形成至雜質(zhì)擴(kuò)散層1c的近前的位置。此外，雜質(zhì)的具體態(tài)樣并無特別限定，也可以為P、B、C、As等。
[0065]根據(jù)第3變化例的半導(dǎo)體裝置I，除了能夠抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲之外，還能夠降低狹縫19對(duì)器件的特性造成的影響。
[0066](第2實(shí)施方式)
[0067]接下來，作為第2實(shí)施方式，對(duì)在狹縫中埋設(shè)著加強(qiáng)膜的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在說明第2實(shí)施方式時(shí)，對(duì)與第I實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。圖6是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。此外，在圖6中，省略了上層側(cè)的半導(dǎo)體基板10A(參照?qǐng)D1)的圖示。
[0068]如圖6所示，第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I在狹縫19的內(nèi)部具備填埋狹縫19(與狹縫19的內(nèi)側(cè)壁相接)的加強(qiáng)膜117。加強(qiáng)膜117加強(qiáng)半導(dǎo)體基板10。加強(qiáng)膜117也可以具有比半導(dǎo)體基板10高的硬度。加強(qiáng)膜117也可以是金屬的單層膜或積層膜。在該情況下，加強(qiáng)膜117例如也可以為1^、1^胃)1、附、01或它們的積層膜。另外，加強(qiáng)膜117也可以為絕緣體的單層膜或積層膜。在該情況下，加強(qiáng)膜117例如也可以為S12、SiN、S1N或它們的積層膜。
[0069]接下來，對(duì)具有所述構(gòu)成的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的制造方法進(jìn)行說明。圖7A?C是表示圖6的半導(dǎo)體裝置I的制造方法的概略剖視圖。圖7A是表示形成著狹縫19的半導(dǎo)體基板10的概略剖視圖。圖7B是表示半導(dǎo)體基板10的加熱步驟的概略剖視圖。圖7C是表示加強(qiáng)膜117的成膜步驟的概略剖視圖。此外，在圖7A?C中，將除狹縫19及加強(qiáng)膜117以外的構(gòu)成部的圖示簡(jiǎn)化。
[0070]在因半導(dǎo)體元件12而產(chǎn)生的半導(dǎo)體基板10的應(yīng)力較大的情況下，如圖7A所示，SP便在形成著狹縫19的情況下，也可能存在無法消除半導(dǎo)體基板10的翹曲的情況。
[0071]對(duì)這種半導(dǎo)體基板10，本實(shí)施方式的制造方法是通過對(duì)半導(dǎo)體基板10進(jìn)行加熱而消除半導(dǎo)體基板10的翹曲(圖5B)。半導(dǎo)體基板10的加熱溫度較理想的是不會(huì)使形成在半導(dǎo)體基板10的各種膜劣化的程度的高溫。例如，半導(dǎo)體基板10的加熱溫度也可以為150?4000C。半導(dǎo)體基板10的加熱也可以利用成膜加強(qiáng)膜117的裝置(例如CVD(Chemical VaporDeposit1n，化學(xué)氣相沉積)裝置)進(jìn)行。
[0072]接著，一面對(duì)半導(dǎo)體基板10進(jìn)行加熱，一面在狹縫19的內(nèi)部成膜加強(qiáng)膜117(圖5C)。加強(qiáng)膜117也可以利用CVD而成膜。
[0073]根據(jù)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I，即便在利用狹縫19無法完全消除翹曲的情況下，也能通過對(duì)半導(dǎo)體基板10進(jìn)行加熱而消除翹曲。進(jìn)而，通過在狹縫19中埋入加強(qiáng)膜117，即便半導(dǎo)體基板10隨著冷卻而想要再次翹曲，加強(qiáng)膜117也能使與翹曲的應(yīng)力對(duì)抗的反作用力作用于半導(dǎo)體基板10。由此，能夠抑制半導(dǎo)體基板10再次產(chǎn)生翹曲。因此，根據(jù)第2實(shí)施方式，能夠更確實(shí)地抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。
[0074](變化例)
[0075]接下來，作為第2實(shí)施方式的變化例，對(duì)以密封樹脂填埋狹縫的半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在說明第2實(shí)施方式的變化例時(shí)，對(duì)與第I實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。圖8是表示第2實(shí)施方式的變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。在圖8中，省略了上層側(cè)的半導(dǎo)體基板1 A (參照?qǐng)D1)的圖示。
[0076]如圖8所示，在本變化例的半導(dǎo)體裝置I中，在半導(dǎo)體基板10與下層的半導(dǎo)體基板1B之間設(shè)置著樹脂118。另外，在半導(dǎo)體基板10與下層的半導(dǎo)體基板1B的其他間隔、即樹月旨118間的空間中，設(shè)置著密封樹脂118-2。而且，在狹縫19的內(nèi)部配置著密封樹脂118-2。狹縫19內(nèi)的密封樹脂118-2作為加強(qiáng)膜發(fā)揮功能。
[0077]根據(jù)本變化例，即便半導(dǎo)體基板10想要翹曲，狹縫19內(nèi)的樹脂118也能使與翹曲的應(yīng)力對(duì)抗的反作用力作用于半導(dǎo)體基板10，所以能夠抑制翹曲的產(chǎn)生。因此，根據(jù)本變化例的半導(dǎo)體裝置I，與圖6的半導(dǎo)體基板10同樣地，能夠確實(shí)地抑制半導(dǎo)體基板10的翹曲。另夕卜，也能在同一步驟中進(jìn)行半導(dǎo)體基板10、10A間的樹脂密封與樹脂18向狹縫19的埋入，所以能提尚制造效率。
[0078](第3實(shí)施方式)
[0079]接下來，作為第3實(shí)施方式，對(duì)使用TSV的積層型半導(dǎo)體裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，在說明第3實(shí)施方式時(shí)，對(duì)與第I實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。圖9是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0080]如圖9所示，第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I具備BGA(BallGrid Array，球狀柵格陣列)基板119、及經(jīng)由凸塊122、123而搭載(接合、連接)在BGA基板119上的多層(3層以上)的娃芯片10_1?8 (半導(dǎo)體基板)。
[0081]各硅芯片10_1?8沿半導(dǎo)體裝置I的厚度方向Dl以隔開間隔的方式積層配置。在各硅芯片10_1?8，可形成未圖示的配線或半導(dǎo)體元件(器件)。
[0082]在BGA基板119的上表面，形成著IC芯片121。另一方面，在BGA基板119的下表面，形成著凸塊120。
[0083]多層硅芯片中的第I層(最下層)的硅芯片10_1在下表面具備用來與BGA基板119連接的配線124。配線124經(jīng)由第I凸塊122而連接于BGA基板119的上表面。另外，配線124經(jīng)由第2凸塊123而連接于IC芯片121。另外，硅芯片10_1由作為導(dǎo)電膜的一例的TSV114_1貫通。
[0084]第2層?第7層的硅芯片10_2?7位于上層的硅芯片與下層的硅芯片之間(中間)。第2層?第7層的硅芯片10_2?7也是由TSV114_2?7貫通。
[0085]第8層(最上層)的硅芯片10_8為基底芯片，不具備TSV。
[0086]在厚度方向Dl上相鄰的硅芯片10_1?8彼此使TSV114J?7彼此對(duì)向。而且，相鄰的TSV彼此由作為接合部的凸塊1151接合。此外，凸塊1151也可以是將圖1的2個(gè)凸塊115、18結(jié)合而成的凸塊。
[0087]另外，相鄰的硅芯片彼此之間由樹脂118密封。
[0088]另外，在第I層?第7層的硅芯片10_1?7的上表面S形成著狹縫19。硅芯片10_1?7的上表面S也可以相當(dāng)于圖1的半導(dǎo)體基板10的背面10b。在該情況下，第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置I可相當(dāng)于使圖1的半導(dǎo)體基板10的積層構(gòu)造上下反轉(zhuǎn)而成的構(gòu)成。
[0089]另外，在第I層?第7層的硅芯片1j?7的狹縫19的內(nèi)部，配置著與圖6相同的加強(qiáng)膜117。
[0090]這種半導(dǎo)體裝置I能夠隔著凸塊120而搭載在未圖示的電路基板上。
[0091]硅芯片是難以彈性變形的材質(zhì)，所以在產(chǎn)生了翹曲的情況下，難以利用TSV進(jìn)行三維安裝。相對(duì)于此，在第3實(shí)施方式中，能夠利用狹縫19緩和硅芯片1j?7的翹曲的應(yīng)力，因此能夠抑制硅芯片10_1?7的翹曲。另外，由于能夠利用加強(qiáng)膜117加強(qiáng)硅芯片1j?7，所以能夠更有效地抑制硅芯片10_1?7的翹曲。
[0092 ]因此，根據(jù)第3實(shí)施方式，能夠確保使用TSV的三維安裝中的電連接的可靠性。
[0093](第I變化例)
[0094]接下來，作為第3實(shí)施方式的第I變化例，對(duì)以密封樹脂填埋狹縫的半導(dǎo)體裝置的例子進(jìn)行說明。此外，在說明第I變化例時(shí)，對(duì)與圖9的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。圖10是表示第3實(shí)施方式的第I變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0095]如圖10所示，第I變化例的半導(dǎo)體裝置I相對(duì)于圖9的半導(dǎo)體裝置I的不同點(diǎn)在于，在狹縫19的內(nèi)部，代替加強(qiáng)膜117而具備密封樹脂118-2。
[0096]根據(jù)第I變化例，通過在狹縫19中埋入密封樹脂118-2，即便硅芯片10_1?7想要翹曲，密封樹脂118-2也能使與翹曲的應(yīng)力對(duì)抗的反作用力作用于硅芯片10_1?7。因此，根據(jù)第I變化例的半導(dǎo)體裝置I，與圖9的半導(dǎo)體裝置I同樣地，能夠確實(shí)地抑制硅芯片10_1?7的翹曲。另外，在利用密封樹脂118-2將硅芯片10_1?8間密封時(shí)，也能在狹縫19中埋入密封樹脂118_2，所以能夠提尚制造效率。
[0097](第2變化例)
[0098]接下來，作為第3實(shí)施方式的第2變化例，對(duì)減少了TSV的半導(dǎo)體裝置的例子進(jìn)行說明。此外，在說明第2變化例時(shí)，對(duì)與圖9的半導(dǎo)體裝置I對(duì)應(yīng)的構(gòu)成部使用相同符號(hào)并省略重復(fù)的說明。圖11是表示第3實(shí)施方式的第2變化例的半導(dǎo)體裝置I的概略剖視圖。
[0099]第2變化例的半導(dǎo)體裝置I相對(duì)于圖9的半導(dǎo)體裝置I，積層狀態(tài)的TSV的群數(shù)減少。在第2變化例中，也能利用狹縫19緩和硅芯片1j?7的翹曲的應(yīng)力，所以能夠抑制硅芯片1j?7的翹曲。另外，能夠利用加強(qiáng)膜117加強(qiáng)硅芯片1j?7，所以能夠更有效地抑制硅芯片10_1?7的翹曲。
[0100]此外，狹縫19的形狀并不限定于已敘述的格子形狀或十字形狀，例如也可以為放射狀等。另外，在斷續(xù)地形成多個(gè)狹縫19的情況下，各狹縫19的形狀或大小也可以互不相同。
[0101]對(duì)本發(fā)明的若干個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式是作為示例而提出的，并非意圖限定發(fā)明的范圍。這些實(shí)施方式能以其他各種方式實(shí)施，且可在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式或其變化包含在發(fā)明的范圍或主旨中，同樣地包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其均等的范圍內(nèi)。
[0102][符號(hào)的說明]
[0103]I半導(dǎo)體裝置
[0104]10半導(dǎo)體基板
[0105]1a 正面
[0106]1b 背面
[0107]114 導(dǎo)電膜
[0108]19 狹縫
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于具備: 半導(dǎo)體基板； 半導(dǎo)體元件，配置在所述半導(dǎo)體基板的第I面上;及 導(dǎo)電膜，從所述第I面跨及與所述第I面對(duì)向的第2面貫通所述半導(dǎo)體基板;且 在所述半導(dǎo)體基板，存在從所述第2面?zhèn)瘸蛩龅贗面?zhèn)仍O(shè)置的連續(xù)或斷續(xù)的間隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述間隙呈連續(xù)的格子狀存在。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述間隙斷續(xù)地存在多個(gè)， 所述多個(gè)間隙的至少I個(gè)呈十字狀存在。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述間隙遍及所述第2面的整個(gè)面而存在。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述間隙的至少一部分從所述第I面跨及所述第2面貫通所述半導(dǎo)體基板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述間隙包含有底槽。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:具備配置在所述間隙的內(nèi)部的加強(qiáng)膜。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述加強(qiáng)膜是絕緣膜或金屬膜。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體基板是以相互對(duì)向的方式具備多個(gè)， 所述導(dǎo)電膜是以相互對(duì)向的方式配置在所述多個(gè)半導(dǎo)體基板， 所述半導(dǎo)體裝置在相互對(duì)向的所述導(dǎo)電膜彼此之間具備接合部。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于:所述半導(dǎo)體基板是硅基板。11.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括如下步驟: 對(duì)具有第I面及與所述第I面對(duì)向的第2面、且在所述第I面上具有半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板，在所述第2面?zhèn)刃纬蛇B續(xù)或斷續(xù)的間隙； 形成從所述第I面跨及所述第2面貫通所述半導(dǎo)體基板的貫通孔;及 在所述貫通孔的內(nèi)部形成導(dǎo)電膜。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于包括如下步驟:一面對(duì)所述半導(dǎo)體基板進(jìn)行加熱一面在所述間隙的內(nèi)部形成加強(qiáng)膜。
【文檔編號(hào)】H01L21/48GK105990308SQ201510997769
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日
【發(fā)明人】久米平, 久米一平, 東和幸
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社東芝