半導体チップおよびその製造方法
【課題】半導体チップ本体を貫通する電極を有する半導体チップにおいて、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成でき、且つ電極の信頼性を高くすることができるようにする。
【解決手段】半導体チップ１は、第１の面２ａおよび第２の面２ｂと、４つの側面を有する半導体チップ本体２を備えている。半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２を貫通する電極収容部４と、少なくとも一部が電極収容部４内に収容された電極７と、電極収容部４内において、電極７と半導体チップ本体２との間に介在する絶縁部５とを備えている。絶縁部５に接する電極収容部４の壁面４Ｗは、第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度は、壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【解決手段】半導体チップ１は、第１の面２ａおよび第２の面２ｂと、４つの側面を有する半導体チップ本体２を備えている。半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２を貫通する電極収容部４と、少なくとも一部が電極収容部４内に収容された電極７と、電極収容部４内において、電極７と半導体チップ本体２との間に介在する絶縁部５とを備えている。絶縁部５に接する電極収容部４の壁面４Ｗは、第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度は、壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ本体を貫通する電極を有する半導体チップおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に対する薄型化、軽量化の要求が強いことに伴って、半導体装置の高集積化が求められている。半導体装置の高集積化を実現する技術の一つとして、貫通電極を有する半導体チップを用いる技術が知られている。貫通電極は、半導体チップ本体に形成された貫通孔内に配置され、半導体チップ本体の両面に配置された導体同士を電気的に接続する配線として機能する。
【０００３】
従来の一般的な貫通電極の形成方法は、以下の通りである。まず、後に半導体チップ本体となる半導体基板に対して、半導体基板の上面側から、貫通電極を収容するための穴を形成する。この穴は、例えば反応性イオンエッチングによって、半導体基板の下面に達しないように形成される。次に、上記穴内および半導体基板の上面上に絶縁層とバリア層とシード層を順に形成する。次に、めっき法によって上記穴内にＣｕ等の金属を充填して貫通電極を形成する。次に、余分なシード層を除去する。次に、半導体基板の下面から貫通電極が露出するように、半導体基板の下面を研磨する。
【０００４】
上記の貫通電極の形成方法では、工程数が多いため、リードタイムが長く、また半導体チップの製造コストが高くなるという問題点がある。また、この貫通電極の形成方法では、深い穴を形成することが難しいことから、厚みの大きな半導体チップの製造には適用できないという問題点がある。
【０００５】
上記の問題点を解決する技術として、特許文献１には、以下のような貫通電極の形成方法が記載されている。この貫通電極の形成方法では、まず、半導体ウェハ（半導体基板）に対して、貫通電極を収容するための貫通孔を形成する前に、貫通孔を包含する大きさの表裏貫通部を形成する。次に、表裏貫通部に絶縁材を充填する。次に、この絶縁材に貫通孔を形成する。次に、この貫通孔内に貫通電極を形成する。
【０００６】
特許文献２には、スルーホールが設けられたプリント基板のコア材にシート状の樹脂をラミネートし、スルーホール内部の圧力を減圧することによって、スルーホールに樹脂を充填する技術が記載されている。
【０００７】
特許文献３，４には、半導体基板に、半導体基板の１つの面に近づくに従って断面積が増加するテーパ形状の貫通孔を形成し、この貫通孔内に絶縁層を介して貫通電極を形成する技術が記載されている。
【０００８】
特許文献５には、化合物半導体の基板に、基板の１つの面に近づくに従って断面積が増加するテーパ形状の貫通孔を形成し、この貫通孔内に貫通電極を形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１１１０６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４４３４号公報
【特許文献３】特開２００１−４４１９７号公報
【特許文献４】特開２００３−３１８１７８号公報
【特許文献５】特開２００５−８５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された貫通電極の形成方法によれば、少ない工程数および短い時間で貫通電極を形成でき、その結果、半導体チップの製造コストを低減できると共に、ある程度大きな厚みの半導体チップの製造も可能になる。特許文献１には、直径３０μｍ程度の貫通孔であれば、３００μｍ程度の厚みの半導体ウェハに対して形成可能である旨が記載されている。ここで、表裏貫通部や貫通孔のような孔に関して、孔の直径に対する孔の長さの比をアスペクト比と定義する。半導体ウェハの厚みが３００μｍで、貫通孔の直径が３０μｍの場合、貫通孔のアスペクト比は１０である。この場合、表裏貫通部の直径は貫通孔の直径よりも大きいので、表裏貫通部のアスペクト比は１０よりも小さくなる。
【００１１】
特許文献１には、表裏貫通部に絶縁材を充填する方法として、ペースト状の絶縁材を、スクリーン印刷方式、スキージ方式あるいはディスペンサ方式によって表裏貫通部に充填する方法が記載されている。しかし、これらの方法では、アスペクト比が１０以上となる表裏貫通部に対しては、ボイドを発生させることなく絶縁材を充填することは困難である。
【００１２】
特許文献１には、焼結ステージによって半導体ウェハを吸着保持することにより、表裏貫通部の内部が負圧になり、絶縁材の充填のための補助になる旨が記載されている。しかし、この方法では、焼結ステージの空隙内に絶縁材が入り込んで吸引力が低下し、その結果、絶縁材の充填が不十分になるという問題点がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載された方法を適用できる半導体ウェハの厚みの上限は、３００μｍ程度である。そのため、この方法を用いる場合には、半導体ウェハの厚みが例えば３００μｍ以下になるように、予め研磨によって半導体ウェハを薄くする必要があり、そのための余分な工程が必要になるという問題点がある。また、この方法は、大きな強度を必要とする等の理由から厚くする必要がある半導体チップの製造には適用できないという問題点もある。
【００１４】
特許文献２に記載された技術を用いても、アスペクト比が１０以上となるスルーホールに樹脂を充填することは容易ではない。
【００１５】
特許文献３，４に記載された技術を用いれば、貫通孔をテーパ形状にしたことにより、貫通孔内に絶縁層および貫通電極を容易に形成することが可能になる。同様に、特許文献５に記載された技術を用いれば、貫通孔をテーパ形状にしたことにより、貫通孔内に貫通電極を容易に形成することが可能になる。しかし、これらの技術では、以下のような問題点がある。すなわち、これらの技術によると、貫通電極は、テーパ形状の貫通孔の壁面に沿って形成されるため、貫通電極の中心軸方向の位置によって、中心軸に垂直な貫通電極の断面の面積が大きく変化する。これにより、貫通電極の中心軸方向の位置によって、貫通電極の抵抗値も大きく変化する。そして、貫通電極には、必ず、断面の面積が最小となり、抵抗値が最大となる部分が存在する。貫通電極の中心軸方向の位置によって貫通電極の抵抗値が大きく変化したり、貫通電極において抵抗値が非常に大きい部分が存在したりすると、配線としての貫通電極の特性および信頼性が劣る。一方、貫通電極において、断面の面積が最小となる部分の抵抗値を小さくするために、その部分の直径を大きくすると、断面の面積が最大となる部分の直径がより大きくなり、半導体チップにおいて貫通電極が占める領域が大きくなり、半導体装置の高集積化の要求に反することになる。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体チップ本体を貫通する電極を有する半導体チップにおいて、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能で、且つ電極の信頼性を高くすることができるようにした半導体チップおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の半導体チップは、互いに反対側を向いた第１の面および第２の面と、第１の面と第２の面を接続する側面とを有する半導体チップ本体を備えている。半導体チップは、更に、半導体チップ本体を貫通する電極収容部と、半導体チップ本体を貫通するように、少なくとも一部が電極収容部内に収容された電極と、電極収容部内において、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部とを備えている。電極収容部は、絶縁部に接する壁面を有し、この壁面は、第１の面に垂直な方向に対して傾いている。電極と絶縁部の界面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記壁面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００１８】
本発明の半導体チップにおいて、絶縁部は、樹脂によって構成されていてもよい。また、電極は、半導体チップ本体の側面に露出していなくてもよい。あるいは、電極および絶縁部が、半導体チップ本体の側面に露出していてもよい。
【００１９】
本発明の半導体チップの製造方法は、半導体チップ本体の第１および第２の面に対応する第１および第２の面を有し、後に半導体チップ本体となる半導体基板に対して、電極収容部に対応する第１の貫通孔を形成する工程と、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填して、絶縁部に対応する予備絶縁部を形成する工程と、予備絶縁部を貫通するように第２の貫通孔を形成する工程と、第２の貫通孔内に、電極に対応する予備電極を形成する工程とを備えている。
【００２０】
第１の貫通孔は、半導体基板の第１の面において開口する第１の開口部と、半導体基板の第２の面において開口する第２の開口部とを有している。第２の開口部の面積は、第１の開口部の面積よりも大きい。半導体基板の第１の面に平行な第１の貫通孔の断面の面積は、第２の開口部に近づくに従って大きくなっている。予備絶縁部を形成する工程は、第２の開口部側から、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填する。第２の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００２１】
本発明の半導体チップの製造方法において、予備絶縁部を形成する工程は、半導体基板の第２の面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する工程と、樹脂フィルムを加熱し軟化させて、樹脂フィルムを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔内に充填する工程とを含んでいてもよい。
【００２２】
樹脂を充填する工程では、加熱された樹脂フィルムを第１の貫通孔に向けて加圧してもよいし、第１の貫通孔内を減圧してもよい。
【００２３】
また、樹脂フィルムは、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成されていてもよい。この場合、樹脂を充填する工程では、第１の温度で樹脂フィルムを加熱する。また、予備絶縁部を形成する工程は、更に、樹脂を充填する工程の後で、樹脂を第２の温度で加熱して硬化させる工程を含んでいてもよい。
【００２４】
また、本発明の半導体チップの製造方法において、電極は、半導体チップ本体の側面に露出していなくてもよい。
【００２５】
また、本発明の半導体チップの製造方法は、更に、予備電極を形成する工程の後で、半導体基板を切断して、半導体チップの側面を形成する工程を含んでいてもよい。この場合、側面を形成する工程では、予備絶縁部と予備電極が切断され、切断後の予備絶縁部によって、側面に露出した絶縁部が形成され、切断後の予備電極によって、側面に露出した電極が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体チップでは、電極収容部の壁面が、半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対して傾いている。これにより、本発明によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能になるという効果を奏する。また、本発明では、電極と絶縁部の界面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部の壁面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、本発明によれば、電極の信頼性を高くすることが可能になるという効果を奏する。
【００２７】
本発明の半導体チップの製造方法では、電極収容部に対応する第１の貫通孔は、第１および第２の開口部を有し、第２の開口部の面積は、第１の開口部の面積よりも大きく、半導体基板の第１の面に平行な第１の貫通孔の断面の面積は、第２の開口部に近づくに従って大きくなっている。そして、予備絶縁部を形成する工程は、第２の開口部側から、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填する。これにより、本発明によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、絶縁部に対応する予備絶縁部を容易に形成することが可能になる。また、本発明では、第２の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、電極と絶縁部の界面が半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部の壁面が半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さくなる。以上のことから、本発明の半導体チップの製造方法によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能になり、且つ電極の信頼性を高くすることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における予備絶縁部を形成する工程を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法において用いられる熱硬化性樹脂の温度変化に対する粘度変化の特性を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における予備絶縁部を形成する工程を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図９】図８における電極と絶縁部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における半導体チップの側面を形成する工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図１２】図１１における電極と絶縁部を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における半導体チップの側面を形成する工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体チップの断面図である。図１に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ１は、ほぼ直方体形状の半導体チップ本体２を備えている。半導体チップ本体２は、互いに反対側を向いた第１の面２ａおよび第２の面２ｂと、第１の面２ａと第２の面２ｂを接続する４つの側面とを有している。第１の面２ａと第２の面２ｂは平行である。図１には、４つの側面のうち、互いに反対側を向いた２つの側面２ｃ，２ｄを示している。半導体チップ本体２の厚み（第１の面２ａと第２の面２ｂの間の距離）は、例えば、１００〜６２５μｍの範囲内である。
【００３０】
半導体チップ本体２は、主に、シリコン等の半導体によって構成された主要部分２０を有している。主要部分２０は、互いに反対側を向いた第１の面２０ａおよび第２の面２０ｂと、第１の面２０ａと第２の面２０ｂを接続する４つの側面とを有している。主要部分２０の４つ側面は、半導体チップ本体２の４つの側面を形成している。
【００３１】
図示しないが、主要部分２０は、第１の面２０ａと第２の面２０ｂの少なくとも一方の近傍に形成された、トランジスタ等の半導体デバイスを含んでいる。半導体チップ本体２は、更に、主要部分２０の第１の面２０ａと第２の面２０ｂの少なくとも一方に配置された電極パッド２１と絶縁層２２とを備えている。電極パッド２１は、上記半導体デバイスに電気的に接続されている。絶縁層２２は、電極パッド２１の周囲に配置されている。電極パッド２１は、導電材料によって構成されている。絶縁層２２は、絶縁材料によって構成されている。
【００３２】
図１には、主要部分２０において、第１の面２０ａの近傍に半導体デバイスが形成され、第１の面２０ａに電極パッド２１と絶縁層２２が配置された例を示している。この例では、電極パッド２１および絶縁層２２の表面が半導体チップ本体２の第１の面２ａを形成し、主要部分２０の第２の面２０ｂが半導体チップ本体２の第２の面２ｂを形成している。また、この例では、半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２の第２の面２ｂを覆う絶縁層３を備えている。絶縁層３は、絶縁材料によって構成されている。
【００３３】
半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２を貫通する電極収容部４と、半導体チップ本体２を貫通するように、少なくとも一部が電極収容部４内に収容された電極７と、電極収容部４内において、電極７と半導体チップ本体２との間に介在する絶縁部５とを備えている。本実施の形態では、特に、電極７は、絶縁層３も貫通して、絶縁層３の表面まで延びている。従って、本実施の形態では、電極７の一部が電極収容部４内に収容されている。絶縁部５は、絶縁材料によって構成されている。電極７は、銅等の導電材料によって構成されている。
【００３４】
本実施の形態では、電極収容部４は、第１の面２ａから第２の面２ｂにかけて半導体チップ本体２を貫通する孔である。絶縁部５は、電極収容部４内に配置されている。絶縁部５および絶縁層３には、貫通孔６が形成されている。電極７は、この貫通孔６内に配置されている。絶縁部５は、筒形状を有している。絶縁部５と電極７は、半導体チップ本体２の側面に露出していない。従って、本実施の形態における電極７は、貫通電極の形態である。
【００３５】
電極７は、筒形状または柱形状を有している。いずれの場合においても、第１の面２ａに平行な電極７の断面の形状は、例えば円、楕円、四角のいずれかであってもよい。電極７が筒形状を有している場合、半導体チップ１は、更に、電極７の内壁で囲まれた空間内に配置された充填部８を備えている。充填部８は、絶縁材料によって構成されている。電極７が柱形状を有している場合には、充填部８は設けられない。
【００３６】
半導体チップ１は、更に、電極パッド２１および絶縁層２２の表面上に配置された配線層１１と、絶縁層３の表面上に配置された配線層１２とを備えている。配線層１１，１２は、銅等の導電材料によって構成されている。配線層１１は、電極７と電極パッド２１とを電気的に接続している。配線層１２は、電極７に電気的に接続されている。半導体チップ１は、更に、配線層１２に接合され、且つ電気的に接続された端子（バンプ）１３を備えている。端子１３は、半田等の導電材料によって構成されている。
【００３７】
本実施の形態では、絶縁層３と絶縁部５は、同じ絶縁材料、特に樹脂によって、連続するように形成されている。図１では、絶縁層３と絶縁部５の境界を点線で示している。また、電極７と配線層１１，１２は、同じ導電材料によって、連続するように形成されている。図１では、電極７と配線層１１の境界、および電極７と配線層１２の境界を、それぞれ点線で示している。
【００３８】
電極収容部４は、絶縁部５に接する壁面４Ｗを有している。この壁面４Ｗは、第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。本実施の形態では、特に、電極収容部４は、第１の面２ａにおいて開口する第１の開口部４ａと、第２の面２ｂにおいて開口する第２の開口部４ｂとを有し、第２の開口部４ｂの面積は、第１の開口部４ａの面積よりも大きい。第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積は、第２の開口部４ｂに近づくに従って大きくなっている。第１の開口部４ａの中心と第２の開口部４ｂの中心は、第１の面２ａに垂直な仮想の直線上に位置する。以下、このような本実施の形態における電極収容部４の形状をテーパ形状と言う。
【００３９】
図１において、壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度を記号θ１で示している。角度θ１は、１°〜７°の範囲内であることが好ましい。また、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度θ２（図示せず）は、角度θ１よりも小さい。角度θ２は、０°〜６°の範囲内であることが好ましい。図１には、角度θ２が０°である例を示している。第１の開口部４ａにおける最小の径は、例えば、４０〜８０μｍの範囲内である。第２の開口部４ｂにおける最小の径は、例えば、８０〜２００μｍの範囲内である。また、第１の面２ａに平行な断面における電極７の外周の最小の径は、例えば、３０〜７０μｍの範囲内である。なお、「最小の径」とは、両端が周上にあり中心を通る線分のうちの最も短いものの長さを言う。
【００４０】
なお、図１には、電極パッド２１、電極収容部４、絶縁部５、電極７、端子１３を、それぞれ１つずつ示しているが、これらは、それぞれ複数設けられていてもよい。
【００４１】
次に、図２ないし図４を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法について説明する。図２ないし図４は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【００４２】
半導体チップ１の製造方法では、まず、図２（ａ）に示したように、後に半導体チップ本体２となる本体予定部２Ｐを１つ以上含む半導体基板（ウェハ）１０２を用意する。ここでは、半導体基板１０２が本体予定部２Ｐを２つ以上含む場合を例にとって説明する。この場合、半導体基板１０２において、隣接する２つの本体予定部２Ｐの間には、後に切断される位置である切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃが設けられている。なお、切断予定部１０２Ｃは、所定の幅を有している。
【００４３】
半導体基板１０２は、半導体チップ本体２の第１および第２の面２ａ，２ｂに対応する第１および第２の面１０２ａ，１０２ｂを有している。また、半導体基板１０２は、半導体チップ本体２の主要部分２０に対応する主要部分１２０と、この主要部分１２０の１つの面上に配置された複数の電極パッド２１および絶縁層２２を有している。以下、１つの本体予定部２Ｐに着目して説明する。
【００４４】
図２（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、半導体基板１０２に対して、電極収容部４に対応する第１の貫通孔１０４を形成する。本実施の形態では、第１の貫通孔１０４は、そのまま電極収容部４になる。従って、第１の貫通孔１０４の形状は、電極収容部４と同じテーパ形状である。すなわち、第１の貫通孔１０４は、半導体基板１０２の第１の面１０２ａにおいて開口する第１の開口部１０４ａと、半導体基板の第２の面１０２ｂにおいて開口する第２の開口部１０４ｂとを有している。第２の開口部１０４ｂの面積は、第１の開口部１０４ａの面積よりも大きい。半導体基板１０２の第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積は、第２の開口部１０４ｂに近づくに従って大きくなっている。第１の開口部１０４ａの中心と第２の開口部１０４ｂの中心は、第１の面１０２ａに垂直な仮想の直線上に位置する。
【００４５】
第１の貫通孔１０４は、例えばレーザ加工や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって形成される。レーザ加工によれば、容易に、テーパ形状の第１の貫通孔１０４を形成することができる。また、反応性イオンエッチングを用いる場合も、半導体基板１０２がテーパエッチングされる条件を選択することで、容易に、テーパ形状の第１の貫通孔１０４を形成することができる。
【００４６】
次に、第２の開口部１０４ｂ側から第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填して、絶縁部５に対応する予備絶縁部を形成する。本実施の形態では、この予備絶縁部を形成する工程は、図２（ｃ）、（ｄ）に示した２つの工程を含んでいる。図２（ｃ）に示した工程では、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルム１０５Ｐを配置する。樹脂フィルム１０５Ｐは、熱可塑性樹脂によって構成されていてもよいし、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成されていてもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば熱硬化性ポリイミド樹脂を用いることができる。
【００４７】
次に、図２（ｄ）に示した工程で、樹脂フィルム１０５Ｐを加熱し軟化させて、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔１０４内に充填する。この場合、樹脂は、第２の開口部１０４ｂ側から第１の貫通孔１０４内に充填される。第１の貫通孔１０４内に充填された樹脂によって、予備絶縁部１０５が形成される。本実施の形態では、予備絶縁部１０５は、そのまま絶縁部５になる。また、この工程では、当初の樹脂フィルム１０５Ｐの一部が第２の面１０２ｂ上に残り、これが絶縁層３を形成する。このようにして、絶縁層３と予備絶縁部１０５は、同じ材料、特に樹脂によって、連続するように形成される。図２（ｄ）では、絶縁層３と予備絶縁部１０５の境界を点線で示している。樹脂フィルム１０５Ｐが熱硬化性樹脂によって構成されている場合には、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程では、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する第１の温度で樹脂フィルムを加熱する。この場合、予備絶縁部１０５を形成する工程は、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程の後で、樹脂を、第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して硬化させて、予備絶縁部１０５と絶縁層３を完成させる工程を含む。予備絶縁部１０５を形成する工程については、後で更に詳しく説明する。
【００４８】
図３（ａ）は、次の工程を示す。この工程では、予備絶縁部１０５および絶縁層３を貫通するように第２の貫通孔１０６を形成する。本実施の形態では、第２の貫通孔１０６は、そのまま貫通孔６になる。第２の貫通孔１０６は、例えばレーザ加工によって形成される。第２の貫通孔１０６の壁面が半導体基板１０２の第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔１０４の壁面が第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００４９】
図３（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、第２の貫通孔１０６内に、電極７に対応する予備電極１０７を形成する。具体的には、予備電極１０７は、例えば以下のようにして形成される。まず、無電解めっき法によって、図３（ａ）に示した構造体の表面全体に、金属膜よりなるシード層を形成する。シード層は、第２の貫通孔１０６の壁面にも形成される。次に、電解めっき法によって、シード層の上にめっき膜を形成する。シード層およびめっき層のうち、第２の貫通孔１０６内に形成された部分は、予備電極１０７を構成する。本実施の形態では、予備電極１０７は、そのまま電極７になる。めっき層の厚みは、電極７の十分な特性が得られる厚みとし、例えば１〜１０μｍ程度である。予備電極１０７は、第２の貫通孔１０６を完全に埋めずに筒形状になっていてもよいし、第２の貫通孔１０６を完全に埋めて柱形状になっていてもよい。図３（ｂ）には、予備電極１０７が筒形状になっている例を示している。この工程では、上記シード層およびめっき層によって、予備電極１０７の他に、この予備電極１０７に連続する導体層１１１，１１２も形成される。導体層１１１は、電極パッド２１および絶縁層２２の表面上に形成され、導体層１１２は、絶縁層３の表面上に形成される。
【００５０】
図３（ｃ）は、次の工程を示す。この工程では、筒形状の予備電極１０７の内壁で囲まれた空間内に、絶縁材料例えば樹脂を充填して、予備充填部１０８を形成する。本実施の形態では、予備充填部１０８は、そのまま充填部８になる。予備充填部１０８は、以下のように、予備絶縁部１０５と同様の方法で形成してもよい。すなわち、この方法では、まず、導体層１１１または導体層１１２の表面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する。図３（ｃ）には、導体層１１１の表面に接するように樹脂フィルムを配置した例を示している。次に、樹脂フィルムを加熱し軟化させて、樹脂フィルムを構成する樹脂を、予備電極１０７の内壁で囲まれた空間内に充填する。この充填された樹脂によって、予備充填部１０８が形成される。この方法では、当初の樹脂フィルムの一部が導体層１１１または導体層１１２の表面上に残る。図３（ｃ）において、符号１０９は、導体層１１１の表面上に残った樹脂を示している。
【００５１】
図３（ｄ）は、次の工程を示す。この工程では、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、樹脂１０９を除去する。なお、図３（ｂ）に示した工程において、予備電極１０７が柱形状に形成された場合には、図３（ｃ）、（ｄ）に示した工程は不要である。
【００５２】
図４（ａ）は、次の工程を示す。この工程では、導体層１１１をパターニングして配線層１１を形成し、導体層１１２をパターニングして配線層１２を形成する。具体的には、この工程では、まず、導体層１１１，１１２の上に、それぞれエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、導体層１１１，１１２のうち、配線層１１，１２となる部分を覆う。エッチングマスクは、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングして形成する。次に、導体層１１１，１１２のうち、エッチングマスクによって覆われていない部分を、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去する。これにより、残った導体層１１１，１１２が配線層１１，１２となる。
【００５３】
図４（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、配線層１２の上に端子１３を形成する。端子１３は、導体層をパターニングして形成してもよいし、所定の位置にのみ導電材料を配置することによって形成してもよい。
【００５４】
図４（ｃ）は、次の工程を示す。この工程では、図４（ｂ）に示した構造体における半導体基板１０２および絶縁層３を、図４（ｂ）に示した切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ１が形成される。半導体基板１０２および絶縁層３が切断されることによって、本体予定部２Ｐは本体２となり、また、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。
【００５５】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法における予備絶縁部１０５を形成する工程（図２（ｃ）、（ｄ））について詳しく説明する。図５は、予備絶縁部１０５を形成する工程を示す説明図である。本実施の形態では、図５（ａ）〜（ｃ）に示した真空ラミネータ２００を用いて、予備絶縁部１０５を形成する。始めに、真空ラミネータ２００の構成について説明する。真空ラミネータ２００は、下枠２１０と上枠２２０とを備えている。上枠２２０は、下枠２１０の上方に配置され、図示しない駆動装置によって駆動されて上下方向に移動可能になっている。下枠２１０と上枠２２０は、それぞれ、上枠２２０が下方に移動したときに接触する接触面を有している。上枠２２０の接触面には、シール部材２２１が設けられている。下枠２１０と上枠２２０の接触面同士が接触した状態では、下枠２１０と上枠２２０によって囲まれた空間が形成されるようになっている。下枠２１０には通気路２１２が設けられ、上枠２２０には通気路２２２が設けられている。
【００５６】
真空ラミネータ２００は、更に、下枠２１０と上枠２２０の間に配置された下ヒーター２１３と上ヒーター２２３とを備えている。下ヒーター２１３と上ヒーター２２３は、いずれも板状である。下ヒーター２１３は、位置が固定されている。上ヒーター２２３は、下ヒーター２１３の上方に配置され、且つ上下方向に移動可能になっている。
【００５７】
真空ラミネータ２００は、更に、下ヒーター２１３の上面上に固定されたゴム製の弾性板２１４と、上枠２２０に固定されたゴム製のダイヤフラム２２４とを備えている。ダイヤフラム２２４は、上ヒーター２２３と弾性板２１４との間に配置されている。図５（ｂ）に示したように、下枠２１０と上枠２２０の接触面同士が接触した状態では、下枠２１０と上枠２２０によって囲まれた空間は、ダイヤフラム２２４よりも下側の下空間２１５と、ダイヤフラム２２４よりも上側の上空間２２５とに区画される。通気路２１２は下空間２１５に通じ、通気路２２２は上空間２２５に通じる。
【００５８】
次に、真空ラミネータ２００を用いて予備絶縁部１０５を形成する工程について説明する。この工程では、まず、図５（ａ）に示したように、上枠２２０を上方に移動させて、下枠２１０から離す。この状態で、弾性板２１４の上に、図２（ｃ）に示した、第１の貫通孔１０４形成後の半導体基板１０２と樹脂フィルム１０５Ｐを載置する。このとき、第２の開口部１０４ｂが上に向くように半導体基板１０２を配置し、樹脂フィルム１０５Ｐを半導体基板１０２の上に配置する。半導体基板１０２が弾性板２１４に接着することを防止するために、弾性板２１４と半導体基板１０２の間に保護シートを配置することが好ましい。また、樹脂フィルム１０５Ｐがダイヤフラム２２４に接着することを防止するために、樹脂フィルム１０５Ｐの上にも保護シートを配置することが好ましい。
【００５９】
次に、図５（ｂ）に示したように、上枠２２０を下方に移動させて、下枠２１０と上枠２２０の接触面同士を接触させて、下空間２１５と上空間２２５を形成する。このとき、半導体基板１０２と樹脂フィルム１０５Ｐは、下空間２１５内に位置する。次に、通気路２１２を通して下空間２１５内の気体を吸引して下空間２１５内を減圧すると共に、通気路２２２を通して上空間２２５内の気体を吸引して上空間２２５内を減圧する。下空間２１５内が減圧されることにより、第１の貫通孔１０４内は減圧される。この状態では、ダイヤフラム２２４は、樹脂フィルム１０５Ｐに接していない。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示したように、下ヒーター２１３と上ヒーター２２３の温度を上昇させると共に、下空間２１５内を減圧したままで、通気路２２２を通して上空間２２５内に気体を送り上空間２２５内の圧力を大気圧以上にする。これにより、ダイヤフラム２２４と上ヒーター２２３は下方に向けて加圧され、ダイヤフラム２２４の一部は、上ヒーター２２３と樹脂フィルム１０５Ｐの間に挟まれる。その結果、樹脂フィルム１０５Ｐは、上ヒーター２２３とダイヤフラム２２４によって、第１の貫通孔１０４に向けて加圧されると共に、上ヒーター２２３によって加熱される。このとき、樹脂フィルム１０５Ｐの温度は、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する温度に設定される。予備絶縁部１０５を形成する工程において、加熱されたときの樹脂フィルム１０５Ｐの粘度は、１０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。このようにして、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化し、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂が第１の貫通孔１０４内に充填される。
【００６１】
次に、図６を参照して、樹脂フィルム１０５Ｐが熱硬化性樹脂によって構成されている場合に関して、温度変化に対する熱硬化性樹脂の粘度変化の特性と前述の第１および第２の温度との関係について説明する。図６は、温度変化に対する熱硬化性樹脂の粘度変化の特性を概念的に示す特性図である。図６において、横軸は温度を示し、右側ほど温度が高い。また、図６において、縦軸は粘度を示し、上側ほど粘度が大きい。図６に示したように、熱硬化性樹脂の温度を室温から徐々に上げてゆくと、熱硬化性樹脂の粘度は、徐々に減少して最小値をとった後、増加に転じる。そして、熱硬化性樹脂の粘度は、やがて十分に大きくなって、熱硬化性樹脂は硬化する。第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程において、樹脂フィルム１０５Ｐを軟化させるときの樹脂フィルム１０５Ｐの加熱温度である第１の温度は、熱硬化性樹脂の粘度が最小値をとる温度とその近傍の温度とを含む温度範囲Ｔ１内の温度とする。温度範囲Ｔ１は、例えば１００〜１２０℃の範囲内である。また、熱硬化性樹脂を硬化させるときの樹脂フィルム１０５Ｐの加熱温度である第２の温度は、熱硬化性樹脂が硬化する最低温度以上の温度範囲Ｔ２内の温度とする。温度範囲Ｔ２は、例えば１７０〜２００℃の範囲内である。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体チップ１では、電極収容部４の壁面４Ｗが、半導体チップ本体２の第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。本実施の形態では、特に、電極収容部４は、半導体チップ本体２を貫通する孔である。そのため、電極収容部４は、第１の面２ａにおいて開口する第１の開口部４ａと、第２の面２ｂにおいて開口する第２の開口部４ｂとを有している。第２の開口部４ｂの面積は、第１の開口部４ａの面積よりも大きく、第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積は、第２の開口部４ｂに近づくに従って大きくなっている。
【００６３】
本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法は、半導体基板１０２に対して第１の貫通孔１０４を形成する工程と、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填して、予備絶縁部１０５を形成する工程と、予備絶縁部１０５を貫通するように第２の貫通孔１０６を形成する工程と、第２の貫通孔１０６内に予備電極１０７を形成する工程とを備えている。
【００６４】
第１の貫通孔１０４は、半導体基板１０２の第１の面１０２ａにおいて開口する第１の開口部１０４ａと、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂにおいて開口する第２の開口部１０４ｂとを有している。第２の開口部１０４ｂの面積は、第１の開口部１０４ａの面積よりも大きく、半導体基板１０２の第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積は、第２の開口部１０４ｂに近づくに従って大きくなっている。予備絶縁部１０５を形成する工程は、第１の開口部１０４ａよりも面積が大きい第２の開口部１０４ｂ側から、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填する。
【００６５】
これらのことから、本実施の形態によれば、電極収容部４の壁面４Ｗが半導体チップ本体２の第１の面２ａに垂直で、第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積ならびに第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積が、それぞれ面２ａ，１０２ａからの距離によらずに一定の場合に比べて、絶縁部５（予備絶縁部１０５）を容易に形成することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２（半導体基板１０２）が厚い場合であっても、ボイドを発生させることなく、容易に絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成することが可能になる。具体的には、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２（半導体基板１０２）の厚みが３００μｍ以上であって、第１の開口部４ａ（１０４ａ）における最小の径に対する電極収容部４（第１の貫通孔１０４）の長さの比が１０以上であっても、ボイドを発生させることなく絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成することが可能である。
【００６６】
また、本実施の形態に係る半導体チップ１では、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部４の壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これに対応して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法では、第２の貫通孔１０６の壁面が半導体基板１０２の第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔１０４の壁面が第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、本実施の形態では、第１の面２ａに平行な電極７の断面の面積は、第１の面２ａに垂直な方向の位置によって大きく変化しない。特に、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度が０°の場合には、第１の面２ａに平行な電極７の断面の面積は、第１の面２ａに垂直な方向の位置によらずに一定である。従って、本実施の形態によれば、第１の面２ａに垂直な方向の位置によって、電極７の抵抗値は大きく変化しない。そのため、本実施の形態によれば、配線としての電極７の特性および信頼性を高くすることが可能になる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、ボイドを発生させることなく絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成できることから、半導体チップ１の電極７およびその周辺における機械的および電気的特性の劣化を防止することができる。
【００６８】
また、本実施の形態において、予備絶縁部１０５を形成する工程は、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルム１０５Ｐを配置する工程と、樹脂フィルム１０５Ｐを加熱し軟化させて、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔１０４内に充填する工程とを含んでいる。本実施の形態によれば、ペーストのような流動体ではなく、樹脂フィルム１０５Ｐの形態で絶縁材料を用意することができるので、絶縁材料の取り扱いが容易になる。しかも、予備絶縁部１０５を形成する際には、樹脂フィルム１０５Ｐが加熱されて軟化するため、容易に、またボイドを発生させることなく、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料（樹脂）を充填することが可能になる。
【００６９】
特に、図５を参照して説明した工程によれば、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する際に、加熱された樹脂フィルム１０５Ｐを第１の貫通孔１０４に向けて加圧すると共に、第１の貫通孔１０４内を減圧しているため、より容易に、ボイドを発生させることなく、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填することが可能になる。ただし、本発明では、上記の樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧は、必須ではない。第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する際には、樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧の一方のみを行ってもよい。また、加熱されたときの樹脂フィルム１０５Ｐの粘度が十分に小さい場合には、樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧の両方とも行わずに、大気圧の雰囲気内で、樹脂の流動性と重力とを利用して、あるいは毛細管現象を利用して、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填してもよい。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、半導体基板１０２が厚い場合であっても、予備絶縁部１０５を容易に形成することが可能であることから、例えば半導体基板１０２の厚みが３００μｍ以下になるように、予め研磨によって半導体基板１０２を薄くする工程は必要ない。これにより、電極７の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、半導体基板１０２を薄くする必要がないことから、支持基板を使用することなく、半導体基板１０２の剛性をある程度大きく維持することができる。これにより、半導体チップ１の製造過程における半導体基板１０２の割れ等の損傷の発生を防止することができる。
【００７２】
また、本実施の形態は、大きな強度を必要とする等の理由から厚くする必要がある半導体チップ１の製造にも適用することができる。
【００７３】
また、本実施の形態では、半導体基板１０２の第１および第２の面１０２ａ，１０２ｂのうち、半導体デバイスが形成されていない第２の面１０２ｂ上に樹脂フィルム１０５Ｐを配置することによって、予備絶縁部１０５と同時に、半導体チップ本体２の第２の面２ｂ上の絶縁層３を形成することができる。これにより、絶縁層３の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、例えば、無電解めっき法によって第２の貫通孔１０６の壁面にシード層を形成した後、電解めっき法によってシード層の上にめっき膜を形成することによって、予備電極１０７を形成する。この方法によれば、電極７（予備電極１０７）を必要最低限の厚みに形成することができる。これにより、電極７の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、電極７（予備電極１０７）を筒形状に形成し、その内側に絶縁材料例えば樹脂を充填して、充填部８（予備充填部１０８）を形成することができる。これにより、電極７（予備電極１０７）の形成のためのめっき時間を短縮することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、導体層１１１，１１２を、予備電極１０７と同時に形成し、その後、導体層１１１，１１２をパターニングして配線層１１，１２を形成する。これにより、配線層１１，１２の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る半導体チップ１は、単独の素子として使用されてもよいし、複数の半導体チップ１を積層して積層パッケージを構成するために使用されてもよい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法における予備絶縁部１０５を形成する工程を示す説明図である。本実施の形態に係る半導体チップ１の構成は、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法では、図７に示したラミネータ３００を用いて、予備絶縁部１０５を形成する。
【００７９】
ラミネータ３００は、一対のフィルム収容ローラー３１１，３２１と、一対の入口ローラー３１２，３２２と、一対の出口ローラー３１３，３２３とを備えている。入口ローラー３１２，３２２は、それぞれの回転軸が平行になるように近接した位置に配置され、互いに反対方向に回転するように駆動される。入口ローラー３１２，３２２は、それぞれヒーターを内蔵している。出口ローラー３１３，３２３も、それぞれの回転軸が平行になるように近接した位置に配置され、互いに反対方向に回転するように駆動される。入口ローラー３１２は入口ローラー３２２の上方に配置され、出口ローラー３１３は出口ローラー３２３の上方に配置されている。本実施の形態では、フィルム収容ローラー３１１には、長尺の樹脂フィルム１０５Ｐが巻回されて収容され、フィルム収容ローラー３２１には、長尺の保護フィルム３２５が巻回されて収容されている。
【００８０】
フィルム収容ローラー３１１から取り出された樹脂フィルム１０５Ｐは、入口ローラー３１２と出口ローラー３１３を順に経由するように送られる。フィルム収容ローラー３２１から取り出された保護フィルム３２５は、入口ローラー３２２と出口ローラー３２３を順に経由するように送られる。また、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５は、入口ローラー３１２，３２２の間と、出口ローラー３１３，３２３の間を通過する。
【００８１】
本実施の形態における予備絶縁部１０５を形成する工程では、図２（ｂ）に示した、第１の貫通孔１０４形成後の半導体基板１０２を、第２の開口部１０４ｂが上に向くように、支持板３３０上に載置する。そして、この支持板３３０および半導体基板１０２を、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれるように、入口ローラー３１２，３２２の間に供給する。これにより、樹脂フィルム１０５Ｐは、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように配置される。また、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれた支持板３３０および半導体基板１０２は、入口ローラー３１２，３２２の間を通過する。その際、樹脂フィルム１０５Ｐは、第１の貫通孔１０４に向けて加圧されると共に、入口ローラー３１２のヒーターによって加熱される。このとき、樹脂フィルム１０５Ｐの温度は、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する温度に設定される。このようにして、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化し、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂が第１の貫通孔１０４内に充填される。次に、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれた支持板３３０および半導体基板１０２は、出口ローラー３１３，３２３の間を通過する。その後、半導体基板１０２の大きさに合わせて樹脂フィルム１０５Ｐを切断することによって、図２（ｄ）に示した構造体が得られる。
【００８２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００８３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、図８および図９を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ３１の構成について説明する。図８は、半導体チップ３１の断面図である。図９は、図８における電極と絶縁部を示す斜視図である。図８および図９に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ３１では、絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２を貫通していると共に、半導体チップ本体２の側面２ｄに露出している。なお、図８は充填部８を含む断面を示しているため、図８に示した断面では、絶縁部５および電極７が側面２ｄに露出していない。しかし、図９に示したように、側面２ｄでは、充填部８の両側の位置で、絶縁部５および電極７が側面２ｄに露出している。
【００８４】
本実施の形態では、電極収容部４は、完全な孔ではなく、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。また、本実施の形態では、絶縁部５および絶縁層３には、貫通孔６の代わりに貫通部６０が形成されている。貫通部６０も、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。更に、絶縁部５および電極７も、それぞれ、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。本実施の形態における電極７は、側面電極の形態である。なお、電極７は、柱形状、例えば円柱を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状であってもよい。この場合には、充填部８は設けられない。また、本実施の形態では、電極７が、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している場合においても、充填部８を設けなくてもよい。この場合には、側面２ｄにおいて、電極７の凹形状の表面が露出する。
【００８５】
次に、図１０を参照して、半導体チップ３１の製造方法について説明する。半導体チップ３１の製造方法は、端子１３を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。図１０（ａ）は、図４（ｂ）に対応し、端子１３が形成された後の構造体を示している。ただし、本実施の形態では、図１０（ａ）に示したように、半導体基板１０２における切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃは、切断により予備絶縁部１０５、予備電極１０７および予備充填部１０８のそれぞれの一部が除去される位置に設定されている。
【００８６】
図１０（ｂ）は、端子１３形成後の工程を示す。この工程では、図１０（ａ）に示した構造体を切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ３１が形成される。この工程では、半導体基板１０２、絶縁層３、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が切断される。これにより、本体予定部２Ｐは本体２となり、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。また、第１の貫通孔１０４のうち、切断後に半導体チップ３１に残った部分が電極収容部４となり、第２の貫通孔１０６のうち、切断後に半導体チップ３１に残った部分が貫通部６０となる。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備絶縁部１０５によって、側面２ｄに露出した絶縁部５が形成される。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備電極１０７によって、側面２ｄに露出した電極７が形成される。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備充填部１０８によって、側面２ｄに露出した充填部８が形成される。
【００８７】
本実施の形態において、予備絶縁部１０５は、第１または第２の実施の形態と同じ方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。
【００８８】
本実施の形態では、電極７は半導体チップ本体２の側面に露出している。電極７が半導体チップ本体２の側面に露出していない場合と、半導体チップ本体２の大きさを同じにして比較すると、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２において、電極７の近傍のデッドスペースを小さくでき、その分、半導体デバイスの形成等のための有効な領域を大きくすることができる。これにより、半導体チップ１の高集積化が可能になる。あるいは、本実施の形態によれば、電極７が半導体チップ本体２の側面に露出していない場合と比較して、第１の面２ａに垂直な方向から見たときの半導体チップ１の形状を小さくすることが可能になる。
【００８９】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。
【００９０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。始めに、図１１および図１２を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ４１の構成について説明する。図１１は、半導体チップ４１の断面図である。図１２は、図１１における電極と絶縁部を示す斜視図である。図１１に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ４１は、少なくとも第１および第２の組の電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８を備えている。第１の組における絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２の側面２ｃの近傍に位置し、半導体チップ本体２を貫通していると共に、側面２ｃに露出している。第２の組における絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２の側面２ｄの近傍に位置し、半導体チップ本体２を貫通していると共に、側面２ｄに露出している。なお、図１１は充填部８を含む断面を示しているため、図１１に示した断面では、第１の組の絶縁部５および電極７は側面２ｃに露出しておらず、第２の組の絶縁部５および電極７は２ｄに露出していない。しかし、図１２に示したように、側面２ｃまたは２ｄでは、充填部８の両側の位置で、絶縁部５および電極７が側面２ｃまたは２ｄに露出している。
【００９１】
本実施の形態における電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の形状は、第３の実施の形態と同様である。第３の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、電極７は、柱形状であってもよく、その場合には、充填部８は設けられない。本実施の形態における電極７は、側面電極の形態である。
【００９２】
次に、図１３を参照して、半導体チップ４１の製造方法について説明する。半導体チップ４１の製造方法は、端子１３を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。図１２（ａ）は、図４（ｂ）に対応し、端子１３が形成された後の構造体を示している。ただし、本実施の形態では、１つの本体予定部２Ｐにつき、電極パッド２１と端子１３は少なくとも２組設けられている。また、本実施の形態では、図１２（ａ）に示したように、半導体基板１０２における切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃは、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が、２組の電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８に分断される位置に設定されている。
【００９３】
図１３（ｂ）は、端子１３形成後の工程を示す。この工程では、図１３（ａ）に示した構造体を切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ４１が形成される。この工程では、半導体基板１０２、絶縁層３、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が切断される。これにより、本体予定部２Ｐは本体２となり、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。また、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８は、１つの半導体チップ４１の側面２ｃの近傍に位置する電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の組と、他の１つの半導体チップ４１の側面２ｄの近傍に位置する電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の組とに分断される。
【００９４】
本実施の形態において、予備絶縁部１０５は、第１または第２の実施の形態と同じ方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第３の実施の形態と同様である。
【００９５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、各実施の形態では、電極７の一部が電極収容部４内に収容されているが、本発明の半導体チップでは、例えば、絶縁層３と、電極７のうちの絶縁層３を貫通する部分とが設けられず、電極７の全体が電極収容部４内に収容されていてもよい。
【００９６】
また、本発明の半導体チップは、半導体チップ本体の３つまたは４つの側面において露出する３組以上の電極および絶縁部を備えていてよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…半導体チップ、２…半導体チップ本体、３…絶縁層、４…電極収容部、５…絶縁部、６…貫通孔、７…電極、８…充填部、１１，１２…配線層、１３…端子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップ本体を貫通する電極を有する半導体チップおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に対する薄型化、軽量化の要求が強いことに伴って、半導体装置の高集積化が求められている。半導体装置の高集積化を実現する技術の一つとして、貫通電極を有する半導体チップを用いる技術が知られている。貫通電極は、半導体チップ本体に形成された貫通孔内に配置され、半導体チップ本体の両面に配置された導体同士を電気的に接続する配線として機能する。
【０００３】
従来の一般的な貫通電極の形成方法は、以下の通りである。まず、後に半導体チップ本体となる半導体基板に対して、半導体基板の上面側から、貫通電極を収容するための穴を形成する。この穴は、例えば反応性イオンエッチングによって、半導体基板の下面に達しないように形成される。次に、上記穴内および半導体基板の上面上に絶縁層とバリア層とシード層を順に形成する。次に、めっき法によって上記穴内にＣｕ等の金属を充填して貫通電極を形成する。次に、余分なシード層を除去する。次に、半導体基板の下面から貫通電極が露出するように、半導体基板の下面を研磨する。
【０００４】
上記の貫通電極の形成方法では、工程数が多いため、リードタイムが長く、また半導体チップの製造コストが高くなるという問題点がある。また、この貫通電極の形成方法では、深い穴を形成することが難しいことから、厚みの大きな半導体チップの製造には適用できないという問題点がある。
【０００５】
上記の問題点を解決する技術として、特許文献１には、以下のような貫通電極の形成方法が記載されている。この貫通電極の形成方法では、まず、半導体ウェハ（半導体基板）に対して、貫通電極を収容するための貫通孔を形成する前に、貫通孔を包含する大きさの表裏貫通部を形成する。次に、表裏貫通部に絶縁材を充填する。次に、この絶縁材に貫通孔を形成する。次に、この貫通孔内に貫通電極を形成する。
【０００６】
特許文献２には、スルーホールが設けられたプリント基板のコア材にシート状の樹脂をラミネートし、スルーホール内部の圧力を減圧することによって、スルーホールに樹脂を充填する技術が記載されている。
【０００７】
特許文献３，４には、半導体基板に、半導体基板の１つの面に近づくに従って断面積が増加するテーパ形状の貫通孔を形成し、この貫通孔内に絶縁層を介して貫通電極を形成する技術が記載されている。
【０００８】
特許文献５には、化合物半導体の基板に、基板の１つの面に近づくに従って断面積が増加するテーパ形状の貫通孔を形成し、この貫通孔内に貫通電極を形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１１１０６３号公報
【特許文献２】特開２００１−１４４４３４号公報
【特許文献３】特開２００１−４４１９７号公報
【特許文献４】特開２００３−３１８１７８号公報
【特許文献５】特開２００５−８５９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載された貫通電極の形成方法によれば、少ない工程数および短い時間で貫通電極を形成でき、その結果、半導体チップの製造コストを低減できると共に、ある程度大きな厚みの半導体チップの製造も可能になる。特許文献１には、直径３０μｍ程度の貫通孔であれば、３００μｍ程度の厚みの半導体ウェハに対して形成可能である旨が記載されている。ここで、表裏貫通部や貫通孔のような孔に関して、孔の直径に対する孔の長さの比をアスペクト比と定義する。半導体ウェハの厚みが３００μｍで、貫通孔の直径が３０μｍの場合、貫通孔のアスペクト比は１０である。この場合、表裏貫通部の直径は貫通孔の直径よりも大きいので、表裏貫通部のアスペクト比は１０よりも小さくなる。
【００１１】
特許文献１には、表裏貫通部に絶縁材を充填する方法として、ペースト状の絶縁材を、スクリーン印刷方式、スキージ方式あるいはディスペンサ方式によって表裏貫通部に充填する方法が記載されている。しかし、これらの方法では、アスペクト比が１０以上となる表裏貫通部に対しては、ボイドを発生させることなく絶縁材を充填することは困難である。
【００１２】
特許文献１には、焼結ステージによって半導体ウェハを吸着保持することにより、表裏貫通部の内部が負圧になり、絶縁材の充填のための補助になる旨が記載されている。しかし、この方法では、焼結ステージの空隙内に絶縁材が入り込んで吸引力が低下し、その結果、絶縁材の充填が不十分になるという問題点がある。
【００１３】
また、特許文献１に記載された方法を適用できる半導体ウェハの厚みの上限は、３００μｍ程度である。そのため、この方法を用いる場合には、半導体ウェハの厚みが例えば３００μｍ以下になるように、予め研磨によって半導体ウェハを薄くする必要があり、そのための余分な工程が必要になるという問題点がある。また、この方法は、大きな強度を必要とする等の理由から厚くする必要がある半導体チップの製造には適用できないという問題点もある。
【００１４】
特許文献２に記載された技術を用いても、アスペクト比が１０以上となるスルーホールに樹脂を充填することは容易ではない。
【００１５】
特許文献３，４に記載された技術を用いれば、貫通孔をテーパ形状にしたことにより、貫通孔内に絶縁層および貫通電極を容易に形成することが可能になる。同様に、特許文献５に記載された技術を用いれば、貫通孔をテーパ形状にしたことにより、貫通孔内に貫通電極を容易に形成することが可能になる。しかし、これらの技術では、以下のような問題点がある。すなわち、これらの技術によると、貫通電極は、テーパ形状の貫通孔の壁面に沿って形成されるため、貫通電極の中心軸方向の位置によって、中心軸に垂直な貫通電極の断面の面積が大きく変化する。これにより、貫通電極の中心軸方向の位置によって、貫通電極の抵抗値も大きく変化する。そして、貫通電極には、必ず、断面の面積が最小となり、抵抗値が最大となる部分が存在する。貫通電極の中心軸方向の位置によって貫通電極の抵抗値が大きく変化したり、貫通電極において抵抗値が非常に大きい部分が存在したりすると、配線としての貫通電極の特性および信頼性が劣る。一方、貫通電極において、断面の面積が最小となる部分の抵抗値を小さくするために、その部分の直径を大きくすると、断面の面積が最大となる部分の直径がより大きくなり、半導体チップにおいて貫通電極が占める領域が大きくなり、半導体装置の高集積化の要求に反することになる。
【００１６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、半導体チップ本体を貫通する電極を有する半導体チップにおいて、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能で、且つ電極の信頼性を高くすることができるようにした半導体チップおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の半導体チップは、互いに反対側を向いた第１の面および第２の面と、第１の面と第２の面を接続する側面とを有する半導体チップ本体を備えている。半導体チップは、更に、半導体チップ本体を貫通する電極収容部と、半導体チップ本体を貫通するように、少なくとも一部が電極収容部内に収容された電極と、電極収容部内において、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部とを備えている。電極収容部は、絶縁部に接する壁面を有し、この壁面は、第１の面に垂直な方向に対して傾いている。電極と絶縁部の界面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記壁面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００１８】
本発明の半導体チップにおいて、絶縁部は、樹脂によって構成されていてもよい。また、電極は、半導体チップ本体の側面に露出していなくてもよい。あるいは、電極および絶縁部が、半導体チップ本体の側面に露出していてもよい。
【００１９】
本発明の半導体チップの製造方法は、半導体チップ本体の第１および第２の面に対応する第１および第２の面を有し、後に半導体チップ本体となる半導体基板に対して、電極収容部に対応する第１の貫通孔を形成する工程と、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填して、絶縁部に対応する予備絶縁部を形成する工程と、予備絶縁部を貫通するように第２の貫通孔を形成する工程と、第２の貫通孔内に、電極に対応する予備電極を形成する工程とを備えている。
【００２０】
第１の貫通孔は、半導体基板の第１の面において開口する第１の開口部と、半導体基板の第２の面において開口する第２の開口部とを有している。第２の開口部の面積は、第１の開口部の面積よりも大きい。半導体基板の第１の面に平行な第１の貫通孔の断面の面積は、第２の開口部に近づくに従って大きくなっている。予備絶縁部を形成する工程は、第２の開口部側から、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填する。第２の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００２１】
本発明の半導体チップの製造方法において、予備絶縁部を形成する工程は、半導体基板の第２の面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する工程と、樹脂フィルムを加熱し軟化させて、樹脂フィルムを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔内に充填する工程とを含んでいてもよい。
【００２２】
樹脂を充填する工程では、加熱された樹脂フィルムを第１の貫通孔に向けて加圧してもよいし、第１の貫通孔内を減圧してもよい。
【００２３】
また、樹脂フィルムは、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成されていてもよい。この場合、樹脂を充填する工程では、第１の温度で樹脂フィルムを加熱する。また、予備絶縁部を形成する工程は、更に、樹脂を充填する工程の後で、樹脂を第２の温度で加熱して硬化させる工程を含んでいてもよい。
【００２４】
また、本発明の半導体チップの製造方法において、電極は、半導体チップ本体の側面に露出していなくてもよい。
【００２５】
また、本発明の半導体チップの製造方法は、更に、予備電極を形成する工程の後で、半導体基板を切断して、半導体チップの側面を形成する工程を含んでいてもよい。この場合、側面を形成する工程では、予備絶縁部と予備電極が切断され、切断後の予備絶縁部によって、側面に露出した絶縁部が形成され、切断後の予備電極によって、側面に露出した電極が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の半導体チップでは、電極収容部の壁面が、半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対して傾いている。これにより、本発明によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能になるという効果を奏する。また、本発明では、電極と絶縁部の界面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部の壁面が第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、本発明によれば、電極の信頼性を高くすることが可能になるという効果を奏する。
【００２７】
本発明の半導体チップの製造方法では、電極収容部に対応する第１の貫通孔は、第１および第２の開口部を有し、第２の開口部の面積は、第１の開口部の面積よりも大きく、半導体基板の第１の面に平行な第１の貫通孔の断面の面積は、第２の開口部に近づくに従って大きくなっている。そして、予備絶縁部を形成する工程は、第２の開口部側から、第１の貫通孔内に絶縁材料を充填する。これにより、本発明によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、絶縁部に対応する予備絶縁部を容易に形成することが可能になる。また、本発明では、第２の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔の壁面が半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、電極と絶縁部の界面が半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部の壁面が半導体チップ本体の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さくなる。以上のことから、本発明の半導体チップの製造方法によれば、半導体チップ本体が厚い場合であっても、電極と半導体チップ本体との間に介在する絶縁部を容易に形成することが可能になり、且つ電極の信頼性を高くすることが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における予備絶縁部を形成する工程を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法において用いられる熱硬化性樹脂の温度変化に対する粘度変化の特性を示す特性図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における予備絶縁部を形成する工程を示す説明図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図９】図８における電極と絶縁部を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における半導体チップの側面を形成する工程を示す説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る半導体チップの断面図である。
【図１２】図１１における電極と絶縁部を示す斜視図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る半導体チップの製造方法における半導体チップの側面を形成する工程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体チップの断面図である。図１に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ１は、ほぼ直方体形状の半導体チップ本体２を備えている。半導体チップ本体２は、互いに反対側を向いた第１の面２ａおよび第２の面２ｂと、第１の面２ａと第２の面２ｂを接続する４つの側面とを有している。第１の面２ａと第２の面２ｂは平行である。図１には、４つの側面のうち、互いに反対側を向いた２つの側面２ｃ，２ｄを示している。半導体チップ本体２の厚み（第１の面２ａと第２の面２ｂの間の距離）は、例えば、１００〜６２５μｍの範囲内である。
【００３０】
半導体チップ本体２は、主に、シリコン等の半導体によって構成された主要部分２０を有している。主要部分２０は、互いに反対側を向いた第１の面２０ａおよび第２の面２０ｂと、第１の面２０ａと第２の面２０ｂを接続する４つの側面とを有している。主要部分２０の４つ側面は、半導体チップ本体２の４つの側面を形成している。
【００３１】
図示しないが、主要部分２０は、第１の面２０ａと第２の面２０ｂの少なくとも一方の近傍に形成された、トランジスタ等の半導体デバイスを含んでいる。半導体チップ本体２は、更に、主要部分２０の第１の面２０ａと第２の面２０ｂの少なくとも一方に配置された電極パッド２１と絶縁層２２とを備えている。電極パッド２１は、上記半導体デバイスに電気的に接続されている。絶縁層２２は、電極パッド２１の周囲に配置されている。電極パッド２１は、導電材料によって構成されている。絶縁層２２は、絶縁材料によって構成されている。
【００３２】
図１には、主要部分２０において、第１の面２０ａの近傍に半導体デバイスが形成され、第１の面２０ａに電極パッド２１と絶縁層２２が配置された例を示している。この例では、電極パッド２１および絶縁層２２の表面が半導体チップ本体２の第１の面２ａを形成し、主要部分２０の第２の面２０ｂが半導体チップ本体２の第２の面２ｂを形成している。また、この例では、半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２の第２の面２ｂを覆う絶縁層３を備えている。絶縁層３は、絶縁材料によって構成されている。
【００３３】
半導体チップ１は、更に、半導体チップ本体２を貫通する電極収容部４と、半導体チップ本体２を貫通するように、少なくとも一部が電極収容部４内に収容された電極７と、電極収容部４内において、電極７と半導体チップ本体２との間に介在する絶縁部５とを備えている。本実施の形態では、特に、電極７は、絶縁層３も貫通して、絶縁層３の表面まで延びている。従って、本実施の形態では、電極７の一部が電極収容部４内に収容されている。絶縁部５は、絶縁材料によって構成されている。電極７は、銅等の導電材料によって構成されている。
【００３４】
本実施の形態では、電極収容部４は、第１の面２ａから第２の面２ｂにかけて半導体チップ本体２を貫通する孔である。絶縁部５は、電極収容部４内に配置されている。絶縁部５および絶縁層３には、貫通孔６が形成されている。電極７は、この貫通孔６内に配置されている。絶縁部５は、筒形状を有している。絶縁部５と電極７は、半導体チップ本体２の側面に露出していない。従って、本実施の形態における電極７は、貫通電極の形態である。
【００３５】
電極７は、筒形状または柱形状を有している。いずれの場合においても、第１の面２ａに平行な電極７の断面の形状は、例えば円、楕円、四角のいずれかであってもよい。電極７が筒形状を有している場合、半導体チップ１は、更に、電極７の内壁で囲まれた空間内に配置された充填部８を備えている。充填部８は、絶縁材料によって構成されている。電極７が柱形状を有している場合には、充填部８は設けられない。
【００３６】
半導体チップ１は、更に、電極パッド２１および絶縁層２２の表面上に配置された配線層１１と、絶縁層３の表面上に配置された配線層１２とを備えている。配線層１１，１２は、銅等の導電材料によって構成されている。配線層１１は、電極７と電極パッド２１とを電気的に接続している。配線層１２は、電極７に電気的に接続されている。半導体チップ１は、更に、配線層１２に接合され、且つ電気的に接続された端子（バンプ）１３を備えている。端子１３は、半田等の導電材料によって構成されている。
【００３７】
本実施の形態では、絶縁層３と絶縁部５は、同じ絶縁材料、特に樹脂によって、連続するように形成されている。図１では、絶縁層３と絶縁部５の境界を点線で示している。また、電極７と配線層１１，１２は、同じ導電材料によって、連続するように形成されている。図１では、電極７と配線層１１の境界、および電極７と配線層１２の境界を、それぞれ点線で示している。
【００３８】
電極収容部４は、絶縁部５に接する壁面４Ｗを有している。この壁面４Ｗは、第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。本実施の形態では、特に、電極収容部４は、第１の面２ａにおいて開口する第１の開口部４ａと、第２の面２ｂにおいて開口する第２の開口部４ｂとを有し、第２の開口部４ｂの面積は、第１の開口部４ａの面積よりも大きい。第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積は、第２の開口部４ｂに近づくに従って大きくなっている。第１の開口部４ａの中心と第２の開口部４ｂの中心は、第１の面２ａに垂直な仮想の直線上に位置する。以下、このような本実施の形態における電極収容部４の形状をテーパ形状と言う。
【００３９】
図１において、壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度を記号θ１で示している。角度θ１は、１°〜７°の範囲内であることが好ましい。また、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度θ２（図示せず）は、角度θ１よりも小さい。角度θ２は、０°〜６°の範囲内であることが好ましい。図１には、角度θ２が０°である例を示している。第１の開口部４ａにおける最小の径は、例えば、４０〜８０μｍの範囲内である。第２の開口部４ｂにおける最小の径は、例えば、８０〜２００μｍの範囲内である。また、第１の面２ａに平行な断面における電極７の外周の最小の径は、例えば、３０〜７０μｍの範囲内である。なお、「最小の径」とは、両端が周上にあり中心を通る線分のうちの最も短いものの長さを言う。
【００４０】
なお、図１には、電極パッド２１、電極収容部４、絶縁部５、電極７、端子１３を、それぞれ１つずつ示しているが、これらは、それぞれ複数設けられていてもよい。
【００４１】
次に、図２ないし図４を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法について説明する。図２ないし図４は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体チップの製造方法を示す説明図である。
【００４２】
半導体チップ１の製造方法では、まず、図２（ａ）に示したように、後に半導体チップ本体２となる本体予定部２Ｐを１つ以上含む半導体基板（ウェハ）１０２を用意する。ここでは、半導体基板１０２が本体予定部２Ｐを２つ以上含む場合を例にとって説明する。この場合、半導体基板１０２において、隣接する２つの本体予定部２Ｐの間には、後に切断される位置である切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃが設けられている。なお、切断予定部１０２Ｃは、所定の幅を有している。
【００４３】
半導体基板１０２は、半導体チップ本体２の第１および第２の面２ａ，２ｂに対応する第１および第２の面１０２ａ，１０２ｂを有している。また、半導体基板１０２は、半導体チップ本体２の主要部分２０に対応する主要部分１２０と、この主要部分１２０の１つの面上に配置された複数の電極パッド２１および絶縁層２２を有している。以下、１つの本体予定部２Ｐに着目して説明する。
【００４４】
図２（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、半導体基板１０２に対して、電極収容部４に対応する第１の貫通孔１０４を形成する。本実施の形態では、第１の貫通孔１０４は、そのまま電極収容部４になる。従って、第１の貫通孔１０４の形状は、電極収容部４と同じテーパ形状である。すなわち、第１の貫通孔１０４は、半導体基板１０２の第１の面１０２ａにおいて開口する第１の開口部１０４ａと、半導体基板の第２の面１０２ｂにおいて開口する第２の開口部１０４ｂとを有している。第２の開口部１０４ｂの面積は、第１の開口部１０４ａの面積よりも大きい。半導体基板１０２の第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積は、第２の開口部１０４ｂに近づくに従って大きくなっている。第１の開口部１０４ａの中心と第２の開口部１０４ｂの中心は、第１の面１０２ａに垂直な仮想の直線上に位置する。
【００４５】
第１の貫通孔１０４は、例えばレーザ加工や反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって形成される。レーザ加工によれば、容易に、テーパ形状の第１の貫通孔１０４を形成することができる。また、反応性イオンエッチングを用いる場合も、半導体基板１０２がテーパエッチングされる条件を選択することで、容易に、テーパ形状の第１の貫通孔１０４を形成することができる。
【００４６】
次に、第２の開口部１０４ｂ側から第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填して、絶縁部５に対応する予備絶縁部を形成する。本実施の形態では、この予備絶縁部を形成する工程は、図２（ｃ）、（ｄ）に示した２つの工程を含んでいる。図２（ｃ）に示した工程では、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルム１０５Ｐを配置する。樹脂フィルム１０５Ｐは、熱可塑性樹脂によって構成されていてもよいし、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成されていてもよい。熱硬化性樹脂としては、例えば熱硬化性ポリイミド樹脂を用いることができる。
【００４７】
次に、図２（ｄ）に示した工程で、樹脂フィルム１０５Ｐを加熱し軟化させて、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔１０４内に充填する。この場合、樹脂は、第２の開口部１０４ｂ側から第１の貫通孔１０４内に充填される。第１の貫通孔１０４内に充填された樹脂によって、予備絶縁部１０５が形成される。本実施の形態では、予備絶縁部１０５は、そのまま絶縁部５になる。また、この工程では、当初の樹脂フィルム１０５Ｐの一部が第２の面１０２ｂ上に残り、これが絶縁層３を形成する。このようにして、絶縁層３と予備絶縁部１０５は、同じ材料、特に樹脂によって、連続するように形成される。図２（ｄ）では、絶縁層３と予備絶縁部１０５の境界を点線で示している。樹脂フィルム１０５Ｐが熱硬化性樹脂によって構成されている場合には、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程では、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する第１の温度で樹脂フィルムを加熱する。この場合、予備絶縁部１０５を形成する工程は、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程の後で、樹脂を、第１の温度よりも高い第２の温度で加熱して硬化させて、予備絶縁部１０５と絶縁層３を完成させる工程を含む。予備絶縁部１０５を形成する工程については、後で更に詳しく説明する。
【００４８】
図３（ａ）は、次の工程を示す。この工程では、予備絶縁部１０５および絶縁層３を貫通するように第２の貫通孔１０６を形成する。本実施の形態では、第２の貫通孔１０６は、そのまま貫通孔６になる。第２の貫通孔１０６は、例えばレーザ加工によって形成される。第２の貫通孔１０６の壁面が半導体基板１０２の第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔１０４の壁面が第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。
【００４９】
図３（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、第２の貫通孔１０６内に、電極７に対応する予備電極１０７を形成する。具体的には、予備電極１０７は、例えば以下のようにして形成される。まず、無電解めっき法によって、図３（ａ）に示した構造体の表面全体に、金属膜よりなるシード層を形成する。シード層は、第２の貫通孔１０６の壁面にも形成される。次に、電解めっき法によって、シード層の上にめっき膜を形成する。シード層およびめっき層のうち、第２の貫通孔１０６内に形成された部分は、予備電極１０７を構成する。本実施の形態では、予備電極１０７は、そのまま電極７になる。めっき層の厚みは、電極７の十分な特性が得られる厚みとし、例えば１〜１０μｍ程度である。予備電極１０７は、第２の貫通孔１０６を完全に埋めずに筒形状になっていてもよいし、第２の貫通孔１０６を完全に埋めて柱形状になっていてもよい。図３（ｂ）には、予備電極１０７が筒形状になっている例を示している。この工程では、上記シード層およびめっき層によって、予備電極１０７の他に、この予備電極１０７に連続する導体層１１１，１１２も形成される。導体層１１１は、電極パッド２１および絶縁層２２の表面上に形成され、導体層１１２は、絶縁層３の表面上に形成される。
【００５０】
図３（ｃ）は、次の工程を示す。この工程では、筒形状の予備電極１０７の内壁で囲まれた空間内に、絶縁材料例えば樹脂を充填して、予備充填部１０８を形成する。本実施の形態では、予備充填部１０８は、そのまま充填部８になる。予備充填部１０８は、以下のように、予備絶縁部１０５と同様の方法で形成してもよい。すなわち、この方法では、まず、導体層１１１または導体層１１２の表面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する。図３（ｃ）には、導体層１１１の表面に接するように樹脂フィルムを配置した例を示している。次に、樹脂フィルムを加熱し軟化させて、樹脂フィルムを構成する樹脂を、予備電極１０７の内壁で囲まれた空間内に充填する。この充填された樹脂によって、予備充填部１０８が形成される。この方法では、当初の樹脂フィルムの一部が導体層１１１または導体層１１２の表面上に残る。図３（ｃ）において、符号１０９は、導体層１１１の表面上に残った樹脂を示している。
【００５１】
図３（ｄ）は、次の工程を示す。この工程では、例えば化学機械研磨（ＣＭＰ）によって、樹脂１０９を除去する。なお、図３（ｂ）に示した工程において、予備電極１０７が柱形状に形成された場合には、図３（ｃ）、（ｄ）に示した工程は不要である。
【００５２】
図４（ａ）は、次の工程を示す。この工程では、導体層１１１をパターニングして配線層１１を形成し、導体層１１２をパターニングして配線層１２を形成する。具体的には、この工程では、まず、導体層１１１，１１２の上に、それぞれエッチングマスクを形成する。エッチングマスクは、導体層１１１，１１２のうち、配線層１１，１２となる部分を覆う。エッチングマスクは、フォトリソグラフィによってフォトレジスト層をパターニングして形成する。次に、導体層１１１，１１２のうち、エッチングマスクによって覆われていない部分を、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって除去する。これにより、残った導体層１１１，１１２が配線層１１，１２となる。
【００５３】
図４（ｂ）は、次の工程を示す。この工程では、配線層１２の上に端子１３を形成する。端子１３は、導体層をパターニングして形成してもよいし、所定の位置にのみ導電材料を配置することによって形成してもよい。
【００５４】
図４（ｃ）は、次の工程を示す。この工程では、図４（ｂ）に示した構造体における半導体基板１０２および絶縁層３を、図４（ｂ）に示した切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ１が形成される。半導体基板１０２および絶縁層３が切断されることによって、本体予定部２Ｐは本体２となり、また、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。
【００５５】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法における予備絶縁部１０５を形成する工程（図２（ｃ）、（ｄ））について詳しく説明する。図５は、予備絶縁部１０５を形成する工程を示す説明図である。本実施の形態では、図５（ａ）〜（ｃ）に示した真空ラミネータ２００を用いて、予備絶縁部１０５を形成する。始めに、真空ラミネータ２００の構成について説明する。真空ラミネータ２００は、下枠２１０と上枠２２０とを備えている。上枠２２０は、下枠２１０の上方に配置され、図示しない駆動装置によって駆動されて上下方向に移動可能になっている。下枠２１０と上枠２２０は、それぞれ、上枠２２０が下方に移動したときに接触する接触面を有している。上枠２２０の接触面には、シール部材２２１が設けられている。下枠２１０と上枠２２０の接触面同士が接触した状態では、下枠２１０と上枠２２０によって囲まれた空間が形成されるようになっている。下枠２１０には通気路２１２が設けられ、上枠２２０には通気路２２２が設けられている。
【００５６】
真空ラミネータ２００は、更に、下枠２１０と上枠２２０の間に配置された下ヒーター２１３と上ヒーター２２３とを備えている。下ヒーター２１３と上ヒーター２２３は、いずれも板状である。下ヒーター２１３は、位置が固定されている。上ヒーター２２３は、下ヒーター２１３の上方に配置され、且つ上下方向に移動可能になっている。
【００５７】
真空ラミネータ２００は、更に、下ヒーター２１３の上面上に固定されたゴム製の弾性板２１４と、上枠２２０に固定されたゴム製のダイヤフラム２２４とを備えている。ダイヤフラム２２４は、上ヒーター２２３と弾性板２１４との間に配置されている。図５（ｂ）に示したように、下枠２１０と上枠２２０の接触面同士が接触した状態では、下枠２１０と上枠２２０によって囲まれた空間は、ダイヤフラム２２４よりも下側の下空間２１５と、ダイヤフラム２２４よりも上側の上空間２２５とに区画される。通気路２１２は下空間２１５に通じ、通気路２２２は上空間２２５に通じる。
【００５８】
次に、真空ラミネータ２００を用いて予備絶縁部１０５を形成する工程について説明する。この工程では、まず、図５（ａ）に示したように、上枠２２０を上方に移動させて、下枠２１０から離す。この状態で、弾性板２１４の上に、図２（ｃ）に示した、第１の貫通孔１０４形成後の半導体基板１０２と樹脂フィルム１０５Ｐを載置する。このとき、第２の開口部１０４ｂが上に向くように半導体基板１０２を配置し、樹脂フィルム１０５Ｐを半導体基板１０２の上に配置する。半導体基板１０２が弾性板２１４に接着することを防止するために、弾性板２１４と半導体基板１０２の間に保護シートを配置することが好ましい。また、樹脂フィルム１０５Ｐがダイヤフラム２２４に接着することを防止するために、樹脂フィルム１０５Ｐの上にも保護シートを配置することが好ましい。
【００５９】
次に、図５（ｂ）に示したように、上枠２２０を下方に移動させて、下枠２１０と上枠２２０の接触面同士を接触させて、下空間２１５と上空間２２５を形成する。このとき、半導体基板１０２と樹脂フィルム１０５Ｐは、下空間２１５内に位置する。次に、通気路２１２を通して下空間２１５内の気体を吸引して下空間２１５内を減圧すると共に、通気路２２２を通して上空間２２５内の気体を吸引して上空間２２５内を減圧する。下空間２１５内が減圧されることにより、第１の貫通孔１０４内は減圧される。この状態では、ダイヤフラム２２４は、樹脂フィルム１０５Ｐに接していない。
【００６０】
次に、図５（ｃ）に示したように、下ヒーター２１３と上ヒーター２２３の温度を上昇させると共に、下空間２１５内を減圧したままで、通気路２２２を通して上空間２２５内に気体を送り上空間２２５内の圧力を大気圧以上にする。これにより、ダイヤフラム２２４と上ヒーター２２３は下方に向けて加圧され、ダイヤフラム２２４の一部は、上ヒーター２２３と樹脂フィルム１０５Ｐの間に挟まれる。その結果、樹脂フィルム１０５Ｐは、上ヒーター２２３とダイヤフラム２２４によって、第１の貫通孔１０４に向けて加圧されると共に、上ヒーター２２３によって加熱される。このとき、樹脂フィルム１０５Ｐの温度は、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する温度に設定される。予備絶縁部１０５を形成する工程において、加熱されたときの樹脂フィルム１０５Ｐの粘度は、１０００Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。このようにして、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化し、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂が第１の貫通孔１０４内に充填される。
【００６１】
次に、図６を参照して、樹脂フィルム１０５Ｐが熱硬化性樹脂によって構成されている場合に関して、温度変化に対する熱硬化性樹脂の粘度変化の特性と前述の第１および第２の温度との関係について説明する。図６は、温度変化に対する熱硬化性樹脂の粘度変化の特性を概念的に示す特性図である。図６において、横軸は温度を示し、右側ほど温度が高い。また、図６において、縦軸は粘度を示し、上側ほど粘度が大きい。図６に示したように、熱硬化性樹脂の温度を室温から徐々に上げてゆくと、熱硬化性樹脂の粘度は、徐々に減少して最小値をとった後、増加に転じる。そして、熱硬化性樹脂の粘度は、やがて十分に大きくなって、熱硬化性樹脂は硬化する。第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する工程において、樹脂フィルム１０５Ｐを軟化させるときの樹脂フィルム１０５Ｐの加熱温度である第１の温度は、熱硬化性樹脂の粘度が最小値をとる温度とその近傍の温度とを含む温度範囲Ｔ１内の温度とする。温度範囲Ｔ１は、例えば１００〜１２０℃の範囲内である。また、熱硬化性樹脂を硬化させるときの樹脂フィルム１０５Ｐの加熱温度である第２の温度は、熱硬化性樹脂が硬化する最低温度以上の温度範囲Ｔ２内の温度とする。温度範囲Ｔ２は、例えば１７０〜２００℃の範囲内である。
【００６２】
以上説明したように、本実施の形態に係る半導体チップ１では、電極収容部４の壁面４Ｗが、半導体チップ本体２の第１の面２ａに垂直な方向に対して傾いている。本実施の形態では、特に、電極収容部４は、半導体チップ本体２を貫通する孔である。そのため、電極収容部４は、第１の面２ａにおいて開口する第１の開口部４ａと、第２の面２ｂにおいて開口する第２の開口部４ｂとを有している。第２の開口部４ｂの面積は、第１の開口部４ａの面積よりも大きく、第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積は、第２の開口部４ｂに近づくに従って大きくなっている。
【００６３】
本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法は、半導体基板１０２に対して第１の貫通孔１０４を形成する工程と、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填して、予備絶縁部１０５を形成する工程と、予備絶縁部１０５を貫通するように第２の貫通孔１０６を形成する工程と、第２の貫通孔１０６内に予備電極１０７を形成する工程とを備えている。
【００６４】
第１の貫通孔１０４は、半導体基板１０２の第１の面１０２ａにおいて開口する第１の開口部１０４ａと、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂにおいて開口する第２の開口部１０４ｂとを有している。第２の開口部１０４ｂの面積は、第１の開口部１０４ａの面積よりも大きく、半導体基板１０２の第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積は、第２の開口部１０４ｂに近づくに従って大きくなっている。予備絶縁部１０５を形成する工程は、第１の開口部１０４ａよりも面積が大きい第２の開口部１０４ｂ側から、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料を充填する。
【００６５】
これらのことから、本実施の形態によれば、電極収容部４の壁面４Ｗが半導体チップ本体２の第１の面２ａに垂直で、第１の面２ａに平行な電極収容部４の断面の面積ならびに第１の面１０２ａに平行な第１の貫通孔１０４の断面の面積が、それぞれ面２ａ，１０２ａからの距離によらずに一定の場合に比べて、絶縁部５（予備絶縁部１０５）を容易に形成することが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２（半導体基板１０２）が厚い場合であっても、ボイドを発生させることなく、容易に絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成することが可能になる。具体的には、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２（半導体基板１０２）の厚みが３００μｍ以上であって、第１の開口部４ａ（１０４ａ）における最小の径に対する電極収容部４（第１の貫通孔１０４）の長さの比が１０以上であっても、ボイドを発生させることなく絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成することが可能である。
【００６６】
また、本実施の形態に係る半導体チップ１では、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度は、電極収容部４の壁面４Ｗが第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これに対応して、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法では、第２の貫通孔１０６の壁面が半導体基板１０２の第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度は、第１の貫通孔１０４の壁面が第１の面１０２ａに垂直な方向に対してなす角度よりも小さい。これにより、本実施の形態では、第１の面２ａに平行な電極７の断面の面積は、第１の面２ａに垂直な方向の位置によって大きく変化しない。特に、電極７と絶縁部５の界面が第１の面２ａに垂直な方向に対してなす角度が０°の場合には、第１の面２ａに平行な電極７の断面の面積は、第１の面２ａに垂直な方向の位置によらずに一定である。従って、本実施の形態によれば、第１の面２ａに垂直な方向の位置によって、電極７の抵抗値は大きく変化しない。そのため、本実施の形態によれば、配線としての電極７の特性および信頼性を高くすることが可能になる。
【００６７】
また、本実施の形態によれば、ボイドを発生させることなく絶縁部５（予備絶縁部１０５）を形成できることから、半導体チップ１の電極７およびその周辺における機械的および電気的特性の劣化を防止することができる。
【００６８】
また、本実施の形態において、予備絶縁部１０５を形成する工程は、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルム１０５Ｐを配置する工程と、樹脂フィルム１０５Ｐを加熱し軟化させて、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂を、絶縁材料として第１の貫通孔１０４内に充填する工程とを含んでいる。本実施の形態によれば、ペーストのような流動体ではなく、樹脂フィルム１０５Ｐの形態で絶縁材料を用意することができるので、絶縁材料の取り扱いが容易になる。しかも、予備絶縁部１０５を形成する際には、樹脂フィルム１０５Ｐが加熱されて軟化するため、容易に、またボイドを発生させることなく、第１の貫通孔１０４内に絶縁材料（樹脂）を充填することが可能になる。
【００６９】
特に、図５を参照して説明した工程によれば、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する際に、加熱された樹脂フィルム１０５Ｐを第１の貫通孔１０４に向けて加圧すると共に、第１の貫通孔１０４内を減圧しているため、より容易に、ボイドを発生させることなく、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填することが可能になる。ただし、本発明では、上記の樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧は、必須ではない。第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填する際には、樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧の一方のみを行ってもよい。また、加熱されたときの樹脂フィルム１０５Ｐの粘度が十分に小さい場合には、樹脂フィルム１０５Ｐに対する加圧と第１の貫通孔１０４内の減圧の両方とも行わずに、大気圧の雰囲気内で、樹脂の流動性と重力とを利用して、あるいは毛細管現象を利用して、第１の貫通孔１０４内に樹脂を充填してもよい。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、半導体基板１０２が厚い場合であっても、予備絶縁部１０５を容易に形成することが可能であることから、例えば半導体基板１０２の厚みが３００μｍ以下になるように、予め研磨によって半導体基板１０２を薄くする工程は必要ない。これにより、電極７の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７１】
また、本実施の形態によれば、半導体基板１０２を薄くする必要がないことから、支持基板を使用することなく、半導体基板１０２の剛性をある程度大きく維持することができる。これにより、半導体チップ１の製造過程における半導体基板１０２の割れ等の損傷の発生を防止することができる。
【００７２】
また、本実施の形態は、大きな強度を必要とする等の理由から厚くする必要がある半導体チップ１の製造にも適用することができる。
【００７３】
また、本実施の形態では、半導体基板１０２の第１および第２の面１０２ａ，１０２ｂのうち、半導体デバイスが形成されていない第２の面１０２ｂ上に樹脂フィルム１０５Ｐを配置することによって、予備絶縁部１０５と同時に、半導体チップ本体２の第２の面２ｂ上の絶縁層３を形成することができる。これにより、絶縁層３の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、例えば、無電解めっき法によって第２の貫通孔１０６の壁面にシード層を形成した後、電解めっき法によってシード層の上にめっき膜を形成することによって、予備電極１０７を形成する。この方法によれば、電極７（予備電極１０７）を必要最低限の厚みに形成することができる。これにより、電極７の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７５】
また、本実施の形態では、電極７（予備電極１０７）を筒形状に形成し、その内側に絶縁材料例えば樹脂を充填して、充填部８（予備充填部１０８）を形成することができる。これにより、電極７（予備電極１０７）の形成のためのめっき時間を短縮することができる。
【００７６】
また、本実施の形態では、導体層１１１，１１２を、予備電極１０７と同時に形成し、その後、導体層１１１，１１２をパターニングして配線層１１，１２を形成する。これにより、配線層１１，１２の形成に要する時間を短縮することができると共に、半導体チップ１の製造コストを低減することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る半導体チップ１は、単独の素子として使用されてもよいし、複数の半導体チップ１を積層して積層パッケージを構成するために使用されてもよい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法における予備絶縁部１０５を形成する工程を示す説明図である。本実施の形態に係る半導体チップ１の構成は、第１の実施の形態と同じである。本実施の形態に係る半導体チップ１の製造方法では、図７に示したラミネータ３００を用いて、予備絶縁部１０５を形成する。
【００７９】
ラミネータ３００は、一対のフィルム収容ローラー３１１，３２１と、一対の入口ローラー３１２，３２２と、一対の出口ローラー３１３，３２３とを備えている。入口ローラー３１２，３２２は、それぞれの回転軸が平行になるように近接した位置に配置され、互いに反対方向に回転するように駆動される。入口ローラー３１２，３２２は、それぞれヒーターを内蔵している。出口ローラー３１３，３２３も、それぞれの回転軸が平行になるように近接した位置に配置され、互いに反対方向に回転するように駆動される。入口ローラー３１２は入口ローラー３２２の上方に配置され、出口ローラー３１３は出口ローラー３２３の上方に配置されている。本実施の形態では、フィルム収容ローラー３１１には、長尺の樹脂フィルム１０５Ｐが巻回されて収容され、フィルム収容ローラー３２１には、長尺の保護フィルム３２５が巻回されて収容されている。
【００８０】
フィルム収容ローラー３１１から取り出された樹脂フィルム１０５Ｐは、入口ローラー３１２と出口ローラー３１３を順に経由するように送られる。フィルム収容ローラー３２１から取り出された保護フィルム３２５は、入口ローラー３２２と出口ローラー３２３を順に経由するように送られる。また、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５は、入口ローラー３１２，３２２の間と、出口ローラー３１３，３２３の間を通過する。
【００８１】
本実施の形態における予備絶縁部１０５を形成する工程では、図２（ｂ）に示した、第１の貫通孔１０４形成後の半導体基板１０２を、第２の開口部１０４ｂが上に向くように、支持板３３０上に載置する。そして、この支持板３３０および半導体基板１０２を、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれるように、入口ローラー３１２，３２２の間に供給する。これにより、樹脂フィルム１０５Ｐは、半導体基板１０２の第２の面１０２ｂに接するように配置される。また、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれた支持板３３０および半導体基板１０２は、入口ローラー３１２，３２２の間を通過する。その際、樹脂フィルム１０５Ｐは、第１の貫通孔１０４に向けて加圧されると共に、入口ローラー３１２のヒーターによって加熱される。このとき、樹脂フィルム１０５Ｐの温度は、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化する温度に設定される。このようにして、樹脂フィルム１０５Ｐが軟化し、樹脂フィルム１０５Ｐを構成する樹脂が第１の貫通孔１０４内に充填される。次に、樹脂フィルム１０５Ｐと保護フィルム３２５の間に挟まれた支持板３３０および半導体基板１０２は、出口ローラー３１３，３２３の間を通過する。その後、半導体基板１０２の大きさに合わせて樹脂フィルム１０５Ｐを切断することによって、図２（ｄ）に示した構造体が得られる。
【００８２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００８３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、図８および図９を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ３１の構成について説明する。図８は、半導体チップ３１の断面図である。図９は、図８における電極と絶縁部を示す斜視図である。図８および図９に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ３１では、絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２を貫通していると共に、半導体チップ本体２の側面２ｄに露出している。なお、図８は充填部８を含む断面を示しているため、図８に示した断面では、絶縁部５および電極７が側面２ｄに露出していない。しかし、図９に示したように、側面２ｄでは、充填部８の両側の位置で、絶縁部５および電極７が側面２ｄに露出している。
【００８４】
本実施の形態では、電極収容部４は、完全な孔ではなく、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。また、本実施の形態では、絶縁部５および絶縁層３には、貫通孔６の代わりに貫通部６０が形成されている。貫通部６０も、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。更に、絶縁部５および電極７も、それぞれ、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している。本実施の形態における電極７は、側面電極の形態である。なお、電極７は、柱形状、例えば円柱を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状であってもよい。この場合には、充填部８は設けられない。また、本実施の形態では、電極７が、筒を、その中心軸に平行な面に沿って切断した形状を有している場合においても、充填部８を設けなくてもよい。この場合には、側面２ｄにおいて、電極７の凹形状の表面が露出する。
【００８５】
次に、図１０を参照して、半導体チップ３１の製造方法について説明する。半導体チップ３１の製造方法は、端子１３を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。図１０（ａ）は、図４（ｂ）に対応し、端子１３が形成された後の構造体を示している。ただし、本実施の形態では、図１０（ａ）に示したように、半導体基板１０２における切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃは、切断により予備絶縁部１０５、予備電極１０７および予備充填部１０８のそれぞれの一部が除去される位置に設定されている。
【００８６】
図１０（ｂ）は、端子１３形成後の工程を示す。この工程では、図１０（ａ）に示した構造体を切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ３１が形成される。この工程では、半導体基板１０２、絶縁層３、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が切断される。これにより、本体予定部２Ｐは本体２となり、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。また、第１の貫通孔１０４のうち、切断後に半導体チップ３１に残った部分が電極収容部４となり、第２の貫通孔１０６のうち、切断後に半導体チップ３１に残った部分が貫通部６０となる。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備絶縁部１０５によって、側面２ｄに露出した絶縁部５が形成される。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備電極１０７によって、側面２ｄに露出した電極７が形成される。また、切断後に半導体チップ３１に残った予備充填部１０８によって、側面２ｄに露出した充填部８が形成される。
【００８７】
本実施の形態において、予備絶縁部１０５は、第１または第２の実施の形態と同じ方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。
【００８８】
本実施の形態では、電極７は半導体チップ本体２の側面に露出している。電極７が半導体チップ本体２の側面に露出していない場合と、半導体チップ本体２の大きさを同じにして比較すると、本実施の形態によれば、半導体チップ本体２において、電極７の近傍のデッドスペースを小さくでき、その分、半導体デバイスの形成等のための有効な領域を大きくすることができる。これにより、半導体チップ１の高集積化が可能になる。あるいは、本実施の形態によれば、電極７が半導体チップ本体２の側面に露出していない場合と比較して、第１の面２ａに垂直な方向から見たときの半導体チップ１の形状を小さくすることが可能になる。
【００８９】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。
【００９０】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。始めに、図１１および図１２を参照して、本実施の形態に係る半導体チップ４１の構成について説明する。図１１は、半導体チップ４１の断面図である。図１２は、図１１における電極と絶縁部を示す斜視図である。図１１に示したように、本実施の形態に係る半導体チップ４１は、少なくとも第１および第２の組の電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８を備えている。第１の組における絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２の側面２ｃの近傍に位置し、半導体チップ本体２を貫通していると共に、側面２ｃに露出している。第２の組における絶縁部５、電極７および充填部８は、半導体チップ本体２の側面２ｄの近傍に位置し、半導体チップ本体２を貫通していると共に、側面２ｄに露出している。なお、図１１は充填部８を含む断面を示しているため、図１１に示した断面では、第１の組の絶縁部５および電極７は側面２ｃに露出しておらず、第２の組の絶縁部５および電極７は２ｄに露出していない。しかし、図１２に示したように、側面２ｃまたは２ｄでは、充填部８の両側の位置で、絶縁部５および電極７が側面２ｃまたは２ｄに露出している。
【００９１】
本実施の形態における電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の形状は、第３の実施の形態と同様である。第３の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、電極７は、柱形状であってもよく、その場合には、充填部８は設けられない。本実施の形態における電極７は、側面電極の形態である。
【００９２】
次に、図１３を参照して、半導体チップ４１の製造方法について説明する。半導体チップ４１の製造方法は、端子１３を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。図１２（ａ）は、図４（ｂ）に対応し、端子１３が形成された後の構造体を示している。ただし、本実施の形態では、１つの本体予定部２Ｐにつき、電極パッド２１と端子１３は少なくとも２組設けられている。また、本実施の形態では、図１２（ａ）に示したように、半導体基板１０２における切断予定部（スクライブライン）１０２Ｃは、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が、２組の電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８に分断される位置に設定されている。
【００９３】
図１３（ｂ）は、端子１３形成後の工程を示す。この工程では、図１３（ａ）に示した構造体を切断予定部１０２Ｃの位置で切断する。これにより、複数の半導体チップ４１が形成される。この工程では、半導体基板１０２、絶縁層３、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８が切断される。これにより、本体予定部２Ｐは本体２となり、半導体チップ本体２の第１の面２ａ、第２の面２ｂおよび４つの側面が形成される。また、第１の貫通孔１０４、予備絶縁部１０５、第２の貫通孔１０６、予備電極１０７および予備充填部１０８は、１つの半導体チップ４１の側面２ｃの近傍に位置する電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の組と、他の１つの半導体チップ４１の側面２ｄの近傍に位置する電極収容部４、絶縁部５、貫通部６０、電極７および充填部８の組とに分断される。
【００９４】
本実施の形態において、予備絶縁部１０５は、第１または第２の実施の形態と同じ方法で形成してもよいし、他の方法で形成してもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第３の実施の形態と同様である。
【００９５】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、各実施の形態では、電極７の一部が電極収容部４内に収容されているが、本発明の半導体チップでは、例えば、絶縁層３と、電極７のうちの絶縁層３を貫通する部分とが設けられず、電極７の全体が電極収容部４内に収容されていてもよい。
【００９６】
また、本発明の半導体チップは、半導体チップ本体の３つまたは４つの側面において露出する３組以上の電極および絶縁部を備えていてよい。
【符号の説明】
【００９７】
１…半導体チップ、２…半導体チップ本体、３…絶縁層、４…電極収容部、５…絶縁部、６…貫通孔、７…電極、８…充填部、１１，１２…配線層、１３…端子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向いた第１の面および第２の面と、前記第１の面と第２の面を接続する側面とを有する半導体チップ本体と、
前記半導体チップ本体を貫通する電極収容部と、
前記半導体チップ本体を貫通するように、少なくとも一部が前記電極収容部内に収容された電極と、
前記電極収容部内において、前記電極と前記半導体チップ本体との間に介在する絶縁部とを備えた半導体チップであって、
前記電極収容部は、前記絶縁部に接する壁面を有し、この壁面は、前記第１の面に垂直な方向に対して傾いており、
前記電極と前記絶縁部の界面が前記第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記壁面が前記第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さいことを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
前記絶縁部は、樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記電極は、前記側面に露出していないことを特徴とする請求項１または２記載の半導体チップ。
【請求項４】
前記電極および絶縁部は、前記側面に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の半導体チップ。
【請求項５】
請求項１記載の半導体チップを製造する方法であって、
前記半導体チップ本体の第１および第２の面に対応する第１および第２の面を有し、後に前記半導体チップ本体となる半導体基板に対して、前記電極収容部に対応する第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の貫通孔内に絶縁材料を充填して、前記絶縁部に対応する予備絶縁部を形成する工程と、
前記予備絶縁部を貫通するように第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔内に、前記電極に対応する予備電極を形成する工程とを備え、
前記第１の貫通孔は、前記半導体基板の第１の面において開口する第１の開口部と、前記半導体基板の第２の面において開口する第２の開口部とを有し、
前記第２の開口部の面積は、前記第１の開口部の面積よりも大きく、
前記半導体基板の第１の面に平行な前記第１の貫通孔の断面の面積は、前記第２の開口部に近づくに従って大きくなっており、
前記予備絶縁部を形成する工程は、前記第２の開口部側から、前記第１の貫通孔内に前記絶縁材料を充填し、
前記第２の貫通孔の壁面が前記半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記第１の貫通孔の壁面が前記半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さいことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記予備絶縁部を形成する工程は、前記半導体基板の第２の面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する工程と、前記樹脂フィルムを加熱し軟化させて、前記樹脂フィルムを構成する樹脂を、前記絶縁材料として前記第１の貫通孔内に充填する工程とを含むことを特徴とする請求項５記載の半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂を充填する工程では、加熱された前記樹脂フィルムを前記第１の貫通孔に向けて加圧することを特徴とする請求項６記載の半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記樹脂を充填する工程では、前記第１の貫通孔内を減圧することを特徴とする請求項６または７記載の半導体チップの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂フィルムは、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成され、
前記樹脂を充填する工程では、前記第１の温度で前記樹脂フィルムを加熱し、
前記予備絶縁部を形成する工程は、更に、前記樹脂を充填する工程の後で、前記樹脂を前記第２の温度で加熱して硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１０】
前記電極は、前記側面に露出していないことを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１１】
更に、前記予備電極を形成する工程の後で、前記半導体基板を切断して、前記半導体チップの前記側面を形成する工程を含み、
前記側面を形成する工程では、前記予備絶縁部と予備電極が切断され、切断後の前記予備絶縁部によって、前記側面に露出した前記絶縁部が形成され、切断後の前記予備電極によって、前記側面に露出した前記電極が形成されることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１】
互いに反対側を向いた第１の面および第２の面と、前記第１の面と第２の面を接続する側面とを有する半導体チップ本体と、
前記半導体チップ本体を貫通する電極収容部と、
前記半導体チップ本体を貫通するように、少なくとも一部が前記電極収容部内に収容された電極と、
前記電極収容部内において、前記電極と前記半導体チップ本体との間に介在する絶縁部とを備えた半導体チップであって、
前記電極収容部は、前記絶縁部に接する壁面を有し、この壁面は、前記第１の面に垂直な方向に対して傾いており、
前記電極と前記絶縁部の界面が前記第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記壁面が前記第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さいことを特徴とする半導体チップ。
【請求項２】
前記絶縁部は、樹脂によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体チップ。
【請求項３】
前記電極は、前記側面に露出していないことを特徴とする請求項１または２記載の半導体チップ。
【請求項４】
前記電極および絶縁部は、前記側面に露出していることを特徴とする請求項１または２記載の半導体チップ。
【請求項５】
請求項１記載の半導体チップを製造する方法であって、
前記半導体チップ本体の第１および第２の面に対応する第１および第２の面を有し、後に前記半導体チップ本体となる半導体基板に対して、前記電極収容部に対応する第１の貫通孔を形成する工程と、
前記第１の貫通孔内に絶縁材料を充填して、前記絶縁部に対応する予備絶縁部を形成する工程と、
前記予備絶縁部を貫通するように第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔内に、前記電極に対応する予備電極を形成する工程とを備え、
前記第１の貫通孔は、前記半導体基板の第１の面において開口する第１の開口部と、前記半導体基板の第２の面において開口する第２の開口部とを有し、
前記第２の開口部の面積は、前記第１の開口部の面積よりも大きく、
前記半導体基板の第１の面に平行な前記第１の貫通孔の断面の面積は、前記第２の開口部に近づくに従って大きくなっており、
前記予備絶縁部を形成する工程は、前記第２の開口部側から、前記第１の貫通孔内に前記絶縁材料を充填し、
前記第２の貫通孔の壁面が前記半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度は、前記第１の貫通孔の壁面が前記半導体基板の第１の面に垂直な方向に対してなす角度よりも小さいことを特徴とする半導体チップの製造方法。
【請求項６】
前記予備絶縁部を形成する工程は、前記半導体基板の第２の面に接するように、加熱されることによって軟化する樹脂フィルムを配置する工程と、前記樹脂フィルムを加熱し軟化させて、前記樹脂フィルムを構成する樹脂を、前記絶縁材料として前記第１の貫通孔内に充填する工程とを含むことを特徴とする請求項５記載の半導体チップの製造方法。
【請求項７】
前記樹脂を充填する工程では、加熱された前記樹脂フィルムを前記第１の貫通孔に向けて加圧することを特徴とする請求項６記載の半導体チップの製造方法。
【請求項８】
前記樹脂を充填する工程では、前記第１の貫通孔内を減圧することを特徴とする請求項６または７記載の半導体チップの製造方法。
【請求項９】
前記樹脂フィルムは、軟化する第１の温度よりも高い第２の温度で加熱されることによって硬化する熱硬化性樹脂によって構成され、
前記樹脂を充填する工程では、前記第１の温度で前記樹脂フィルムを加熱し、
前記予備絶縁部を形成する工程は、更に、前記樹脂を充填する工程の後で、前記樹脂を前記第２の温度で加熱して硬化させる工程を含むことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１０】
前記電極は、前記側面に露出していないことを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【請求項１１】
更に、前記予備電極を形成する工程の後で、前記半導体基板を切断して、前記半導体チップの前記側面を形成する工程を含み、
前記側面を形成する工程では、前記予備絶縁部と予備電極が切断され、切断後の前記予備絶縁部によって、前記側面に露出した前記絶縁部が形成され、切断後の前記予備電極によって、前記側面に露出した前記電極が形成されることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載の半導体チップの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２５３２５４（Ｐ２０１２−２５３２５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２５９５０（Ｐ２０１１−１２５９５０）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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