半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器
【課題】端子間の接合性に優れ高い信頼性を備えたものにするとともに、端子の狭ピッチ化も容易に対応できる半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器を提供する。
【解決手段】本発明の半導体装置１は、半導体基板１０と、半導体基板１０に形成された貫通孔７内に設けられるとともに、半導体基板１０の能動面１０Ａと反対側の裏面１０Ｂに部分的に突出する貫通電極５と、を有し、貫通電極５は、樹脂コア９と、樹脂コア９の少なくとも一部を覆う導電膜１５と、を有し、貫通孔７は、内壁面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状となっている。
【解決手段】本発明の半導体装置１は、半導体基板１０と、半導体基板１０に形成された貫通孔７内に設けられるとともに、半導体基板１０の能動面１０Ａと反対側の裏面１０Ｂに部分的に突出する貫通電極５と、を有し、貫通電極５は、樹脂コア９と、樹脂コア９の少なくとも一部を覆う導電膜１５と、を有し、貫通孔７は、内壁面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層型半導体装置では、バンプの接合に高精度な位置決めが要求されるため、フリップチップボンダーを用いた加熱加圧による接合がなされている。しかしながら、バンプの接合にハンダを用いた場合、加熱加圧によってハンダが接合部分からはみ出してしまい、接合不良を生じやすいという問題があった。
【０００３】
特許文献１では、シリコン基板から突出した裏面端子の側面に絶縁膜が形成されているため、接合時において過剰なハンダが端子周辺にはみ出してシリコン基板とショートするおそれがある。また、リフローボンディングなどの無加重の接合方法を用いた場合であっても、特許文献１のように裏面端子の先端が平坦面であると、接合強度が弱くなるという問題もあった。
【０００４】
これを解決するために、特許文献２に示すような裏面端子側面のＣｕも露出させ、シリコン基板側の基部は絶縁膜で覆った構成が提案されている。この端子側面のＣｕ露出部がハンダ接合に寄与し、形成されるハンダ形状は裏面端子周辺部から半導体基板（シリコン基板）の能動面上の端子まで裾をひく形状となる。したがって、はみ出したハンダによる半導体基板とのショートや端子間におけるショートを回避できる。また、接合面積が増えるため接合強度も向上した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５３２１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の方法であってもハンダ量のコントロールが難しいため、接合不良を完全に回避することは困難である。また、小型化の要求に答えるべく狭ピッチ化が進められているが、従来の構造はハンダ接合のため狭ピッチ化が難しいという問題が残っている。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、端子間の接合性に優れ高い信頼性を備えたものにするとともに、端子の狭ピッチ化も容易に対応できる半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、前記貫通孔は、内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該貫通孔の内径を狭めるテーパー形状となっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置によれば、半導体基板の裏面側に貫通電極が部分的に突出しており、他の電子素子を実装する場合には、貫通電極を構成している導電膜の内側の樹脂コアの樹脂変形を利用した接続となる。このため、後に実装される電子素子側の端子に対する貫通電極の接触面積が広がって接続信頼性が良好となる。また、樹脂コアの弾性変形により、貫通電極と端子との接合強度が向上するとともに圧着も樹脂のみで可能となる。
したがって、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや端子間のショートも回避できることになるので、従来に比べて接続信頼性が向上する。さらに、貫通孔の内壁面のテーパー形状により樹脂コアの変形応力を受け止めることができるので、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部に凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置によれば、半導体基板の裏面側に貫通電極が部分的に突出しており、他の電子素子を実装する場合には、貫通電極を構成している導電膜の内側の樹脂コアの樹脂変形を利用した接続となる。このため、後に実装される電子素子側の端子に対する貫通電極の接触面積が広がって接続信頼性が良好となる。また、樹脂コアの弾性変形により、貫通電極と端子との接合強度が向上するとともに圧着も樹脂のみで可能となる。
したがって、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや端子間のショートも回避できることになるので、従来に比べて接続信頼性が向上する。さらに、貫通孔の内壁面の凹部により樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置においては、前記貫通電極の先端が、外方に向かって凸となる曲面状になっているのが好ましい。
この構成によれば、電子素子側の端子との接合時において貫通電極が容易に変形するようになる。
【００１３】
本発明の半導体装置においては、前記導電膜が、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成されているのが好ましい。
この構成によれば、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成された導電膜であれば、樹脂コアとともに変形し易い。
【００１４】
本発明の半導体装置においては、前記貫通孔内に設けられるとともに前記基板の一面側に部分的に突出する下地層によって、前記貫通電極の突出部分の基部側の側面が覆われているのが好ましい。
この構成によれば、変形した貫通電極と半導体基板との間のショートを回避することができる。
【００１５】
本発明の半導体装置においては、前記貫通孔が一方向に長手の平面形状を有しており、前記貫通電極は、前記貫通孔に沿って延びる前記樹脂コアと、前記樹脂コアの表面に形成された複数の前記導電膜と、を有するのが好ましい。
この構成によれば、一つの貫通孔の開口内に複数の貫通電極が設けられていることから、狭ピッチ化が可能となり装置の小型化が図れる。
【００１６】
本発明の半導体装置においては、前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子が形成されているのが好ましい。
この構成によれば、裏面側に突出した貫通電極の先端を、電子素子側の端子と接続するための端子として機能させることができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、前記下地層上に導電膜を形成する工程と、前記ビア内に樹脂を充填する工程と、前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該ビアの内径を狭めるテーパー状に形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面から突出する樹脂コアバンプ構造の半導体装置を得ることができる。これにより、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや、端子間のショートも回避できることになる。さらに、内壁面のテーパー形状によって樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。このように、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。さらに、樹脂コアバンプを形成する工程と貫通電極を形成する工程とが一つになるため、大幅なコスト削減が可能となる。
【００１９】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、前記下地層上に導電膜を形成する工程と、前記ビア内に樹脂を充填する工程と、前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部に凹部を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面から突出する樹脂コアバンプ構造の半導体装置を得ることができる。これにより、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや、端子間のショートも回避できることになる。さらに、内壁面の凹部によって樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。このように、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。さらに、樹脂コアバンプを形成する工程と貫通電極を形成する工程とが一つになるため、大幅なコスト削減が可能となる。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの底面を曲面状に形成するのが好ましい。
この構成によれば、貫通電極の先端を曲面状に形成することができるので、接合時に変形し易く且つ接合強度も確実に得られる端子となる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記下地層を除去する工程において、前記貫通電極の突出部分の基部側に前記下地層を部分的に残すのが好ましい。
この構成によれば、電子素子との接合時において、変形した貫通電極（導電膜）と半導体基板との間のショートを回避することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記ビアを形成する工程において、前記ビアを一方向に長手の平面形状に形成し、前記下地層上に導電膜を形成する工程の後に、前記導電膜を複数の領域にパターニングする工程を有するのが好ましい。
この構成によれば、一つの貫通孔内に複数の貫通電極を形成することができるので、端子の狭ピッチ化が可能となり、装置の小型化が図れる。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子を形成する工程を有するのが好ましい。
この構成によれば、樹脂コアバンプの形成と同時に半導体基板の表裏導通が得られるので、製造工程を短縮することができる。
【００２５】
本発明の電子機器によれば、上記半導体装置を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の電子機器によれば、接続信頼性が向上した電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置の製造方法のフローチャート図。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図７】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図８】第２実施形態の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図９】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１０】第１変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１１】第２変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１２】第３変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１３】第４変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１４】電子機器の一例である回路基板を示す斜視図。
【図１５】電子機器の一例である携帯電話を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２９】
[第１実施形態]
以下に、本発明の第１実施形態の半導体装置およびその製造方法について説明する。
（半導体装置）
図１は、本実施形態の半導体装置１の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、半導体装置１は、シリコンウエハを切断して得たシリコン基材の一方の面上に、図示しないトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路などが公知の方法によって形成された半導体基板１０を備えている。ここで、半導体基板１０における、集積回路などが形成された面を能動面１０Ａとし、能動面１０Ａとは反対側の面を裏面１０Ｂとする。半導体基板１０は、例えば、矩形のシリコン基板などからなるもので、その他にも、例えばセラミックス基板や樹脂基板などを用いてもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の半導体装置１は、半導体基板１０の能動面１０Ａと裏面１０Ｂとを貫通する複数の貫通電極５と、能動面１０Ａ上に複数の電極パッド３００（電極端子）裏面１０Ｂ側に複数のバンプ電極５Ａと、を有している。
【００３１】
電極パッド３００は、例えばＡｌからなるものを用いている。電極パッド３００としては、例えば、複数の金属膜が積層されているものでも良く、電極パッド３００に必要とされる電気的特性などに応じて適宜材料の変更が可能である。この電極パッド３００は、能動面１０Ａ上に形成された集積回路に接続されている。これ以外にも、能動面１０Ａ上に再配置配線用の電極パッド３が形成されている。
【００３２】
貫通電極５は、半導体基板１０の板厚方向を貫通する貫通孔７内に配置されている。この貫通電極５は、貫通孔７内に配置される樹脂コア９と、その表面を覆う導電膜１５とにより構成され、貫通孔７の開口７Ｂから半導体基板１０の裏面１０Ｂに部分的に突出した状態となっている。そして、この突出した部分が、後述する電子素子６０側の端子６１（図６（ｏ））と電気的に接合するバンプ電極５Ａとなっている。本実施形態におけるバンプ電極５Ａは、導電膜１５とその内側の樹脂コア９をコアとする、所謂樹脂コアバンプである。
【００３３】
本実施形態の貫通孔７は、内壁面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に本実施形態では、貫通孔７は、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から基板の中央部に向かって内径が曲面状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を曲面状に狭めるテーパー形状とを連続させた略太鼓状から構成されている。そして、貫通孔７には、内壁面７ａ側から順に下地層１１、金属層１３、導電膜１５が配置されているとともに、内部に樹脂コア９が埋め込まれている。
【００３４】
下地層１１は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなるもので、これに限らず、窒化膜、エポキシなどの樹脂系材料からからなるものでもよい。下地層１１は、金属層１３と半導体基板１０との電流リークの発生、および酸素や水分などによる半導体基板１０の浸食などを防止するために設けられるものであって、貫通孔７の内面だけでなく能動面１０Ａの電極パッド３００の一部分を除き、略全体を覆うようにして形成されている
【００３５】
金属層１３は、ＴｉＷ（チタンタングステン）などの金属材料からなり、導電膜１５と下地層１１との密着性を確保して双方を良好に接着させるように機能するものである。金属層１３は、貫通孔７の内面７ａだけでなく、能動面１０Ａ側における貫通孔７近傍の下地層１１の一部を覆うようにして形成されており、電極パッド３の下層にも延設されている。
【００３６】
これら下地層１１および金属層１３は、各々の端部１１ｂ，１３ｂが貫通孔７内から延長されて裏面１０Ｂから突出しており、図１に示すようにバンプ電極５Ａの突出長さの途中まで延出している。すなわち、裏面１０Ｂに近いバンプ電極５Ａの基部の側面を覆った状態となっている。
【００３７】
導電膜１５は、例えばＡｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、Ａｌ、Ｐｄ、鉛フリーハンダなどの展延性を有する金属膜の単層あるいは複数種を積層したものからなる。導電膜１５は、後述する電子素子側の端子に接合することで樹脂コア９とともに弾性変形することから、特に展延性に優れたＡｕを用いるのが好ましい。
【００３８】
この導電膜１５は、能動面１０Ａ上に金属層１３を覆うようにして形成された電極パッド３と電気的に導通した状態となっている。
【００３９】
樹脂コア９は、貫通孔７内を埋め込むようにしてその中心部に配置され、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂などで形成されている。樹脂コア９の材質（硬度）や形状については、バンプ電極５Ａの形状などによって適宜選択、設計される。
【００４０】
本実施形態の半導体装置１では、バンプ電極５Ａの先端が半球状とされており、電子素子を実装する際にバンプ電極５Ａが変形することで電子素子側の電極端子と電気的且つ良好に接続される。
【００４１】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置１の製造方法について図２〜図６を用いて説明する。図２は、半導体装置１の製造方法のフローチャート図、図３〜図６は、半導体装置１の製造方法の工程図である。ここで、本実施形態においては、半導体装置１を形成するに際して、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer level Chip Scale Package）技術を用いることで、シリコンウエハ１００上に複数の半導体装置１を同時に一括して形成し、再配置配線を形成した後に、半導体装置１に個片化する製造方法について説明する。
なお、半導体装置１を製造する途中工程を示す図３〜図６においては、図を簡略化し、シリコンウエハ１００上に形成した１つの半導体装置１を示している。なお、以下の製造工程の説明に用いるシリコンウエハ１００と半導体基板１０とは同じものとする。
【００４２】
まず、図３（ａ）に示すように、集積回路が形成された半導体基板１０の能動面１０Ａ側からビア７ｂを形成する（Ｓ１）。本実施形態では、板厚が６２５μｍのシリコン基材の所定の位置に、直径５０μｍの円形とし、深さ約１００μｍのドライエッチングを行う。この際、ボッシュプロセス法を用い、ビア中央部が７０μｍの太鼓状となるように調整した。さらに、ビア７ｂの底面が曲面となるように調整した。ボッシュプロセス法は、ＳＦ６のようなフッ化硫黄系のガスによるドライエッチングプロセスと、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８のようなフッ化炭素系ガスによる側壁保護膜の形成（パッシベーション）工程とを繰り返す方法であり、異方性の高いエッチングができるという特徴を有する。また、エッチングには、フォトレジストマスクや、ハードマスクとしてＳｉＯ２膜を用いても良く、フォトレジストマスク及びハードマスクを併用しても良い。また、エッチング方法としてはドライエッチングに限らず、ウェットエッチング、レーザ加工、あるいはこれらを併用しても良い。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂの内面を覆う下地層１１を形成する（Ｓ２）。ここでは、ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ２膜を３０００Å以上の膜厚となるように成膜する。なお、本実施形態ではＳｉＯ２を用いたが、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）を用いて形成した正珪酸四エチル（Tetra Ethyl Ortho Silicate：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４：以下、ＴＥＯＳという）、すなわちＰＥ−ＴＥＯＳ、及びオゾンＣＶＤを用いて形成したＴＥＯＳ（Ｏ３−ＴＥＯＳ）を用いることもできる。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示すように、下地層１１上にＴｉＷ膜１３Ａを形成する（Ｓ３）。
ここでは、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂ内に、スパッタ法を用いてＴｉＷ膜１３Ａを１０００Åの膜厚で成膜する。
続けて、図３（ｄ）に示すように、金属層１３上にＡｕ膜１５Ａを形成する（Ｓ４）。
ここでは、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂ内に、スパッタ法を用いてＡｕ膜１５Ａを５０００Åの膜厚で成膜する。
【００４５】
その後、図３（ｅ）に示すように、周知のフォトリソグラフィおよびエッチング法によりＡｕ膜１５ＡとＴｉＷ膜１３Ａとを同時にパターニングする。このとき、能動面１０Ａ上のビア７ｂ近傍の領域を一部残すようにしてその他の部分のＡｕ膜１５ＡおよびＴｉＷ膜１３Ａを除去する。これにより、ビア７ｂ内を覆う導電膜１５と、能動面１０Ａ上のビア７ｂ近傍において導電膜１５と電気的に接続する電極パッド３とが形成される（Ｓ５）。また、導電膜１５および電極パッド３の下層にはこれらと同じ形状の金属層１３が形成される。
【００４６】
ここで、ＴｉＷのスパッタ膜上にＡｕのスパッタ膜が密着して形成されることから、金属層１３によって下地層１１と導電膜１５または電極パッド３との密着性が確保されたものとなる。なお、必要であれば、Ａｕめっきなどで抵抗値を下げる手立てをしても良い。
また、後の工程においてビア７ｂ内に充填される樹脂材料との密着性を確保するためにさらに別の金属層を形成してもよい。
【００４７】
次に、図３（ｆ）に示すように、ビア７ｂの内部に樹脂材料を充填し、樹脂コア９を形成する（Ｓ６）。ここでは、ポリイミドを用いた。本実施形態では、ビア７ｂの底面が曲面状になっているので気泡などを樹脂内に混入させることなく充填できる。
【００４８】
次に、図３（ｇ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０Ａ上に電極パッド３よりも厚い第１層間絶縁層１７を形成する（Ｓ７）。ここでは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの感光性樹脂を能動面１０Ａ上に塗布し、露光、現像することで、感光性樹脂層に電極パッド３の一部を露出させる開口１７ａを形成する。また、ドライエッチングなどを用いて開口１７ａを形成しても良い。このようにして、能動面１０Ａ上に第１層間絶縁層１７を形成する。
【００４９】
次に、図４（ｈ）に示すように、第１層間絶縁層１７上に、開口１７ａを介して電極パッド３に接続する再配置配線１９を形成する（Ｓ８）。再配置配線１９は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＮｉＶ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｐｄのうち少なくとも１つを含む材料で形成されており、例えばスパッタ法により形成される。また、これらの材料のうち少なくとも２つの材料を積層することで配線層を形成してもよい。
【００５０】
次に、図４（ｉ）に示すように、第１層間絶縁層１７上に第２層間絶縁層２１を形成する（Ｓ９）。材料としては、第１層間絶縁層１７と同じ材料を用いることができる。まず、第１層間絶縁層１７の全面を覆うようにして感光性樹脂を塗布する。その後、露光、現像を行うことで、感光性樹脂層に再配置配線の一部を露出させる開口２１ａを形成する。
【００５１】
次に、図４（ｊ）に示すように、半導体基板１０の厚みを裏面１０Ｂ側から薄くする（Ｓ１０）。
まず、電極パッド３が形成された半導体基板１０の能動面１０Ａ側を、接着剤１２１を介して設けたガラス基板などからなる支持部材１２０によって支持する。そして、支持部材１２０に半導体基板１０を貼り付けた状態で、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）を行うことにより、半導体基板１０を所定の厚さになるまで研磨する。具体的には、下地層１１が露出する直前まで加工する。支持部材１２０によって補強しておくことにより、半導体基板１０の反りを矯正し、且つ加工またはハンドリング時に発生するクラックを防止することができる。
【００５２】
次に、図５（ｋ）に示すように、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどにより、選択的に半導体基板１０を薄くすることでビア７ｂを貫通させて貫通孔７とし、後に貫通電極５となる部分５０を半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から所定の突出量で突出させる（Ｓ１１）。エッチングには、シリコンに対する下地層１１のエッチング速度が十分遅いものを使用することが望ましい。ドライエッチングの場合には誘導結合プラズマエッチング（ＩＣＰ）などが利用でき、ウェットエッチングの場合には、エッチャントとしてＨＦ、ＨＮＯ３やそれらの混合液およびＫＯＨなどを使用することによって上記部分５０の突出が可能となる。この部分５０の突出量Ｌ１としては、ポスト長さＬの２％〜２０％程度とした。
【００５３】
次に、図５（ｌ）に示すように、下地層１１の露出した部分を除去して下層の金属層１３を部分的に露出させる（Ｓ１２）。下地層１１の除去には、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどを用いて行う。ドライエッチングの場合には、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が利用でき、その場合のガスとしては、ＣＦ４、Ｏ２などを使用する。ウェットエッチングの場合、ＴｉＷ層を侵さずに下地層１１を除去できるエッチャントを選定する必要がある。下地層１１がＳｉＯ２の場合には、希フッ酸を使用する。
【００５４】
また、前工程において部分５０をシリコン基材から突出させる際、ウェットエッチングによって金属層１３が露出するまで下地層１１を除去してもよい。この場合、一つの工程で、下地層１１の除去および金属層１３の露出を行うことが可能である。
【００５５】
次に、図５（ｍ）に示すように、再度シリコンエッチングを行って半導体基板１０を選択的に薄くすることにより、下地層１１の端部１１ｂを所定の突出量で突出させる（Ｓ１３）。ドライエッチングの場合には、ＩＣＰ、ＲＩＥを用いて行う。この際、下地層１１の突出量Ｌ２としては、ポスト長さＬの２％〜２０％程度とした。
【００５６】
次に、図５（ｎ）に示すように、金属層１３の露出部分を除去して導電膜１５を露出させる（Ｓ１４）。下地層１１から露出した金属層１３を除去することによって、その端部１３ｂが下地層１１の端部１１ｂと一致することになる。
ここで、金属層１３がＴｉＷからなることからウェットエッチングを用いて除去し、導電膜１５を露出させる。Ａｕは酸化膜が形成されないため、電子素子を実装するまで露出させた状態であっても、実装時の接続信頼性を確保できる。
これにより、半導体基板１０を貫通する貫通電極５と、半導体基板１０の裏面１０Ｂから突出するバンプ電極５Ａと、が形成される。また、同時に貫通電極５によって半導体基板１０の表裏導通が得られることになる。
【００５７】
次に、図６（ｏ）に示すように、半導体装置１上に、半導体装置１との対向面にバンプ電極５Ａと同じ端子配列を有したメモリＩＣ等の電子素子６０を積層する工程について述べる。
半導体装置１上に電子素子６０を積層するには、まず、半導体装置１の上面（裏面１０Ｂ）側に、例えば熱硬化性を有する樹脂５３を配置し（Ｓ１５）、例えば半硬化状態となるように加熱処理しておく。その後、樹脂５３を挟み込むようにして、半導体装置１の電極バンプと、積層する電子素子６０に形成された電極端子６１とが平面視で重なるように、双方の位置合わせを行って半導体装置１上に電子素子６０を積層させる。
【００５８】
次に、図６（ｐ）に示すように、半導体装置１のバンプ電極５Ａと電子素子６０の電極端子６１とが対向した状態で、双方を接合させる方向に加熱加圧することにより（Ｓ１６）、樹脂５３を押しつぶしながら電極端子６１にバンプ電極５Ａの導電膜１５を導電接触させる。
【００５９】
その後、さらに加圧力を高めると（Ｓ１７）、図６（ｑ）に示すように、バンプ電極５Ａが電極端子６１に圧着してバンプ電極５Ａ（導電膜１５および樹脂コア９）が変形し、電極端子６１に対する接触面積が広がることで双方が確実に電気的に接続される。このとき、バンプ電極５Ａは、その先端が半球状となっていることから容易に変形する。そして、貫通孔７の裏面側開口７Ａから突出する下地層１１の端部１１ｂによって、例えば変形したバンプ電極５Ａと半導体基板１０との電気的なショートが回避されるようになっている。
【００６０】
なお、電子素子６０の押圧による荷重は、バンプ電極５Ａの変形によって吸収されるので、積層時における半導体装置１の破損は防止される。ここで、樹脂コア９の変形応力は、基板の厚さ方向中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径が狭まるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａによって受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生を防止することができる。
【００６１】
電子素子６０を積層した後、軟化した樹脂５３が硬化するまで放置する（Ｓ１８）。このとき、樹脂を積極的に冷却して硬化させても良い。樹脂５３を硬化させることにより、半導体装置１同士の接着状態が保持される。なお、光硬化性樹脂を採用しても良い。この場合は、光を照射することで接着機能を発現する。
【００６２】
次に、図７に示すように、半導体基板１０を支持している支持部材１２０を剥離した後、第２層間絶縁層２１に設けられた開口２１ａ部分に、例えば鉛フリーハンダからなるハンダボール２３を形成する（Ｓ１９）。なお、ハンダボール２３を設ける代わりに、はんだペーストを開口２１ａから露出する再配置配線１９上に印刷する形態でもよい。
【００６３】
その後、ダイシングラインＤに沿ってシリコンウエハ１００を切断することで、複数の半導体装置１に個片化する（Ｓ２０）。
このようにして半導体装置１を製造する。
【００６４】
本実施形態の半導体装置１によれば、電子素子６０を実装する際、電子素子６０が半導体装置１に対して相対的に加圧されることでバンプ電極５Ａが圧縮変形することにより、電極端子６１に対する接触面積が広がって接続強度が確保された状態とされている。さらに、貫通孔７の内壁面７ａのテーパー形状により樹脂コア９の変形応力が受け止められるので、圧着時に貫通電極５が能動面１０Ａ側に抜けることが無く、接合時の接続信頼性が向上する。
【００６５】
また、樹脂コア９の弾性変形によって電極端子６１に対する弾性復元力（反発力）が生じることから、バンプ電極５Ａと電極端子６１との接合強度が高くなり、導電接続状態の信頼性が向上する。
【００６６】
また、上述した本実施形態の製造工程によれば、バンプ電極５Ａを形成する工程と、表裏導通を図る工程とが一つになるため、製造時間を短縮できるとともに工程数削減に伴う大幅なコスト削減が可能となる。
【００６７】
さらに、本実施形態における接合構造は、ハンダなど低融点金属を用いた接合において問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板１０（シリコン基板）とのショートや端子間のショートも回避できることになる。これにより、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。また、端子の狭ピッチ実装が可能になるため装置全体のさらなる小型化を実現することができる。
【００６８】
なお、金属層１３は、下地層１１と導電膜１５との密着性を確保するためのものであり、下地層１１に対して密着性の良い材料によって導電膜１５を形成する場合には、必ずしも設ける必要はない。
【００６９】
また、第１の実施形態では、バンプ電極５Ａの先端を半球状に曲面化させたが、平坦面になっていても良い。
【００７０】
また、半導体装置１上に電子素子６０としての半導体チップを複数積層させる場合には、下層側の半導体チップと同じ端子配列を有した半導体チップを順次積層させていくことで、下層側の半導体チップと上層側の半導体チップとの端子接続を良好に行える。
【００７１】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８（ａ）は、第２実施形態の半導体装置３０の概略構成断面図であって、図８（ｂ）は、第２実施形態の半導体装置３０における接続部３８を拡大して示す斜視図である。なお、以下に示す本実施形態の半導体装置３０は、先の第１実施形態と略同様であるが、貫通電極３２（バンプ電極３２Ａ）の構成および製造方法において異なる。よって、以下の説明では、貫通電極３２（バンプ電極３２Ａ）とその製造方法について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図７と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００７２】
本実施形態は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、半導体基板１０に設けられた一つの貫通孔３４内に複数の貫通電極３２を有した接続部３８を有している。
【００７３】
これら複数の貫通電極３２は、一方向に長手の平面形状を有する貫通孔３４内にその延在方向（長辺方向）に沿って延びる樹脂コア４１と、貫通孔３４の長手方向に等間隔に配置され樹脂コア４１の表面（開口３４Ｂから突出した端部表面も含む）を部分的に覆う帯状の導電膜４３と、からなるもので、半導体基板１０の表裏導通が得られる構成となっている。
そして、これら貫通電極３２の、貫通孔３４から裏面１０Ｂ側に突出した各々の端部が本実施形態のバンプ電極３２Ａとなっている。
このような接続部３８において、導電膜４３同士の間の樹脂コア４１の表面が部分的に露出した状態となっている。
【００７４】
貫通孔３４内には、下地層１１と、複数の金属層４２および複数の導電膜４３と、貫通孔３４内の隙間を埋めるようにして樹脂コア４１が配置されている。そして、樹脂コア４１の端部４１ｂ表面が、貫通孔３４の長手方向に沿って等間隔に複数配列された帯状の導電膜４３の各々によって部分的に覆われている。なお、本実施形態の貫通孔３４は、平面視略矩形形状を呈するとともに、貫通電極３２の短辺方向における内壁面３４ａの断面形状が第１実施形態と同様、太鼓形状となっている。
【００７５】
下地層１１は、半導体基板１０の能動面１０Ａと貫通孔３４の内面全体を覆うとともに、貫通孔７内から裏面１０Ｂ側へ突出する端部１１ｂにより接続部３８（各バンプ電極３２Ａ）の基部を囲うようにして形成されている。
【００７６】
金属層４２および導電膜４３は略同じ幅で形成されており、その長手方向において部分的に積層した構成となっている。各金属層４２は、それぞれの一方の端部４２ｂが貫通孔３４の裏面１０Ｂ側の開口３４Ｂから突出し、各々の端部４２ｂが下地層１１の端部１１ｂと同じ位置まで延長されていている。本実施形態では、導電膜４３と下地層１１とが平面的に重なる領域に金属層４２を設けることで、下地層１１に対する導電膜４３の密着性が確保されたものとなっている。
【００７７】
また、金属層４２は、貫通孔３４の能動面１０Ａ側の開口３４Ａから引き出されて、少なくとも能動面１０Ａ上に形成される電極パッド３の形成領域を含む大きさで、開口３４Ａ近傍の下地層１１を部分的に覆うようにして形成されている。これら金属層４２上に電極パッド３がそれぞれ形成されることで、電極パッド３と下地層１１との密着性が確保されたものとなっている。
電極パッド３は、貫通孔３４の長手方向に沿って複数設けられ、各々が導電膜４３と接合（導通）している。
【００７８】
上記した構成のバンプ電極３２Ａにあっては、樹脂コア４１の端部４１ｂにおける導電膜４３で覆われている部分が後述する電子素子６０の電極端子６１と接続する領域となり、この領域における導電膜４３の一部が電極として実質的に機能するようになっている。
つまり、各導電膜４３の露出部分とその内側に位置する樹脂コア４１とともにそれぞれが独立してバンプ電極３２Ａとして機能するようになっている。
【００７９】
次に、第２実施形態の半導体装置３０の製造方法について図８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、電子素子の実装工程における説明は図９（ａ），（ｂ）を用いて行う。なお、以下の説明において、先の第１実施形態と同一の工程については図３〜図７を参照するとともに、説明を一部省略する。
【００８０】
半導体基板１０の能動面１０Ａ側から板厚方向裏面１０Ｂ側に向かって断面視太鼓形状のビアをボッシュプロセス法により形成する。ここで、ビアの底部における幅を５０μｍ、基板の面方向における長さを２００μｍとし、平面視において矩形状を呈するように形成した。さらに、ビアの底部が曲面となるように調整した。
【００８１】
次に、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビアの内面を覆うようにして、ＳｉＯ２からなる下地層１１、ＴｉＷのスパッタ膜、Ａｕのスパッタ膜を形成する。
【００８２】
その後、ＴｉＷ膜およびＡｕ膜を同時にパターニングすることで、貫通孔の幅方向に延在するとともに長手方向に等間隔おいて複数並ぶ帯状の導電膜４３と、各々の導電膜４３に接合する電極パッド３を形成する。このとき、ＴｉＷ膜も同時にパターニングすることで、電極パッド３および導電膜４３と重なる領域のＴｉＷ膜を部分的に残すようにして、電極パッド３および導電膜４３の下層にそれぞれ金属層４２が形成される。
【００８３】
本実施形態では、Ａｕ膜上に感光性レジストをスプレーコートし、露光および現像を行った後、レジストをマスクにして、Ａｕ膜およびＴｉＷ膜に対するウェットエッチングを行うことにより、金属層４２および導電膜４３を帯状（配線状）に、電極パッド３を所定形状にパターン形成した。ここで、導電膜４３および金属層４２による複数の積層体のピッチを２０μｍとした。
【００８４】
なお、金属層４２および導電膜４３の形成方法としては、フォトリソグラフィによって各膜をエッチングすることにより形成してもよいし、あるいは導電性液体をインクジェットにより能動面１０Ａ上に吐出して複数の金属層４２および導電膜４３を直接形成するようにしてもよい。
【００８５】
次に、貫通孔３４内に樹脂を充填して樹脂コア４１を形成した後、裏面１０Ｂ側から半導体基板１０を薄くしてビアを貫通させて下地層１１を露出させる。そして、露出した下地層１１を除去すると、複数の金属層４２と、これら金属層４２間の樹脂コア４１の一部が露出する。下地層１１の除去には、ドライエッチングやウェットエッチングを用いて行い、下地層１１の端１１ｂ部が貫通孔３４の裏面１０Ｂ側の開口３４Ｂから所定量突出するように除去する。
【００８６】
次に、露出した金属層４２をウェットエッチングにより除去し、下層の導電膜４３を露出させる。このとき、金属層４２間にて露出する樹脂コア４１も若干除去されるが、その表面が導電膜４３の表面よりも突出している場合には、樹脂コア４１に対して部分的にエッチングを行うようにする。少なくとも導電膜４３の表面よりも樹脂コア９の表面が突出していなければ良く、樹脂コア９の表面よりも導電膜４３の表面が突出している方がより好ましい。これにより、電子素子６０側の電極端子６１との接続を良好に行えるようになる。
【００８７】
このようにして、半導体基板１０の厚さ方向を貫通する貫通孔３４内に貫通電極３２が複数形成され、同時に半導体基板１０の裏面１０Ｂから突出するバンプ電極３２Ａが複数形成される。これにより、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側に電子素子６０に接続する接続部３８が構成される。
【００８８】
この後の、第１層間絶縁層１７、再配置配線１９、第２層間絶縁層２１、ハンダボール２３などの形成工程、およびダイシング工程は、先の実施形態と同様である（図３（ｇ）〜図７参照）ことから説明を省略する。
【００８９】
次に、図９（ａ）に示すように、個片化された本実施形態の半導体装置３０上に電子素子６０を積層する。半導体装置３０と電子素子６０とを、互いの電極端子６１とバンプ電極３２Ａとがそれぞれ対向するように位置決めし、半導体装置３０上に配置された接着用の樹脂５３を挟み込むようにして加熱加圧する。すると、図９（ｂ）に示すように、バンプ電極３２Ａの各導電膜４３が各電極端子６１にそれぞれ導電接触し、さらなる加圧によって接続部３８が電子素子６０に圧迫されて圧縮変形する。変形したバンプ電極３２Ａは、電極端子６１に対する接触面積が広がった状態となるので双方が確実に電気的に接続される。このとき、貫通孔３４の裏面側開口３４Ｂから突出する下地層１１によって、変形したバンプ電極３２Ａと半導体基板１０との電気的なショートが回避されるようになっている。さらに、樹脂コア９の変形応力は、基板の厚さ方向中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を狭めるテーパー形状を呈する貫通孔３４の内壁面３４ａにより受け止められる。よって、貫通孔３４の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうことを防止できる。
【００９０】
また、樹脂コア９は、導電膜４３に覆われることなく露出している部分が電子素子６０に直接接合するようになる。ここで、樹脂コア４１の材料を半導体装置３０と電子素子６０との接合に設けられる樹脂５３と同じ、加熱により接着性を発揮する熱接着性を有する絶縁性のものを採用することによって、樹脂コア４１に対して電子素子６０に接着する機能を付与させることができる。これにより、樹脂５３と樹脂コア４１との接着によってバンプ電極３２Ａの電極端子６１に対する導電接触状態が保持されようになる。
このようにして、電子素子６０を半導体装置３０上に実装する。
【００９１】
本実施形態によれば、一つの貫通孔３４（開口３４Ｂ）内に複数のバンプ電極３２Ａを配列形成することができるので、およそ２０μｍ以下のさらなる狭ピッチ化が可能である。これによって装置の大幅な小型化が見込めるようになる。また、樹脂コア９による接合強度も確保されるため信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
さらに、本実施形態では、各バンプ電極３２Ａの先端側がテーパー形状となっているので、バンプ電極３２Ａと電子素子６０側の電極端子６１との接触面積をより広げることができ、接続信頼性がさらに向上する。
【００９２】
（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。以下に述べる変形例は、貫通電極の形状が上述の実施形態と異なっており、それ以外の構成は共通となっている。よって、以下の説明では、貫通電極の形状について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００９３】
図１０は第１変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、内側面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に貫通孔７は、図１０に示すように、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から基板の中央部に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状とを連続させた略菱形形状から構成されている。
【００９４】
第１変形例によれば、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９５】
図１１は第２変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、内側面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に貫通孔７は、図１１に示すように、半導体基板１０の基板中央部から裏面１０Ｂ側に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状とを連続させた略逆菱形形状から構成されている。
【００９６】
第２変形例によれば、裏面１０Ｂ側から基板中央部側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９７】
図１２は第３変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、図１２に示すように、裏面１０Ｂから基板厚さ方向に垂直に延びる垂直穴形状と、半導体基板１０の基板中央部付近から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に狭まるテーパー形状と、を連続させた形状から構成されている。
【００９８】
第３変形例によれば、基板中央部付近から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に狭まるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９９】
図１３は第４変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、図１３に示すように、貫通孔７の内壁面７ａの少なくとも一部に凹部２００が形成されている。そして、貫通孔７には、内壁面７ａ側から順に下地層１１、金属層１３、導電膜１５が配置されているとともに、内部に樹脂コア９が埋め込まれている。すなわち、下地層１１、金属層１３、及び導電膜１５は、凹部２００の形状に沿って形成されたものとなっている。したがって、貫通孔７の内部に埋め込まれた樹脂コア９は、凹部２００に嵌り込んだ状態に形成されている。このような凹部２００は、上述の実施形態と同様、ボッシュプロセス法を用いることで形成することができる。
【０１００】
ところで、電子素子６０の実装時、凹部２００に対して裏面１０Ｂ側の樹脂コア９における弾性変形量が多くなる。そのため、上記凹部２００を形成する位置としては、半導体基板１０の厚さ方向において中央部よりも能動面１０Ａ側に形成するのが望ましい。このようにすれば、樹脂コア９の弾性変形可能領域を大きく確保することができ、後述する抜け止め機能を確保しつつ、バンプ電極としても十分な接合信頼性を備えたものとなる。
【０１０１】
第４変形例によれば、樹脂コア９が凹部２００に嵌り込んだ状態で保持されるため、樹脂コア９の変形応力を受け止めることができる。よって、貫通孔７の内部の貫通電極５が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
なお、樹脂コア９の位置に応じて硬度が異なる複数種類の材料を用いて樹脂コア９を形成するようにしてもよい。具体的には、裏面１０Ｂから突出する部分は弾性変形し易い硬度の低い材料を用い、樹脂コア９の変形応力が最も加わる凹部２００近傍には硬度の高い材料を用いる。このようにすれば、バンプ電極５Ａを良好に変形させることができつつ、樹脂コア全体としての機械的強度を向上させることができ、貫通電極５の能動面１０Ａ側への抜けをより確実に防止できる。
【０１０２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
また、先の実施形態では、シリコンウエハ１００上に半導体装置１,３０を同時に一括して形成する場合について説明したが、半導体装置１,３０を半導体基板１０上に個々に形成してもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、半導体装置１上に同じ端子の配置を有したメモリＩＣ等の電子素子６０を複数積層するようにしたが、異種の端子配置を有した半導体チップや電子素子を積層してもよい。
【０１０５】
なお、電子素子として、弾性表面波素子、水晶振動子、圧電振動子、圧電音叉等を接続するようにしてもよい。
【０１０６】
（電子機器）
次に、本発明の半導体装置１を備えた回路基板１５０（電子機器）について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態による回路基板の概略構成を示す斜視図である。図１４に示す通り、この実施形態の回路基板１５０には、半導体装置１上に半導体チップ等が積層された積層体２が搭載されている。回路基板１５０は、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板からなるもので、例えば銅等からなる配線パターン（図示せず）が所望の回路となるように形成され、更にこれら配線パターンに電極パッド（図示せず）が設けられている。
そして、この電気パッドに半導体装置１のハンダボール２３が電気的に接続されることにより、積層体２は回路基板１５０上に実装されている。
【０１０７】
本発明の回路基板１５０によれば、インターポーザ基板を不要とした半導体装置１を備えた積層体２を回路基板１５０上に実装することができる。
また、再配置配線での断線を防止し、小型化及び薄型化が図られた半導体装置１を備えているので、この半導体装置１を含む積層体２を備えた回路基板１５０自体も小型で信頼性が高いものとなる。
【０１０８】
次に、本発明の回路基板１５０を備えた電子機器について説明する。図１５は、本発明の一実施形態による電子機器としての、携帯電話３００を示したものである。回路基板１５０は、携帯電話３００の内部に設けられている。
本発明の携帯電話３００によれば、前述した小型で信頼性の高い回路基板１５０を備えているので、この回路基板１５０を備えた電子機器自体も小型で信頼性が高いものとなる。
【０１０９】
なお、電子機器は、携帯電話３００に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…半導体装置、３…電極パッド（電極端子）、５，３２…貫通電極、５Ａ、３２Ａ…バンプ電極、７、３４…貫通孔、７Ａ，３４Ａ…開口、７Ｂ、３４Ｂ…開口、７ｂ…ビア、９…樹脂コア、１０…半導体基板、１０Ａ…能動面、１０Ｂ…裏面、１１…下地層、１３…金属層、１５…導電膜、１５０…回路基板（電子機器）、３００…携帯電話
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、積層型半導体装置では、バンプの接合に高精度な位置決めが要求されるため、フリップチップボンダーを用いた加熱加圧による接合がなされている。しかしながら、バンプの接合にハンダを用いた場合、加熱加圧によってハンダが接合部分からはみ出してしまい、接合不良を生じやすいという問題があった。
【０００３】
特許文献１では、シリコン基板から突出した裏面端子の側面に絶縁膜が形成されているため、接合時において過剰なハンダが端子周辺にはみ出してシリコン基板とショートするおそれがある。また、リフローボンディングなどの無加重の接合方法を用いた場合であっても、特許文献１のように裏面端子の先端が平坦面であると、接合強度が弱くなるという問題もあった。
【０００４】
これを解決するために、特許文献２に示すような裏面端子側面のＣｕも露出させ、シリコン基板側の基部は絶縁膜で覆った構成が提案されている。この端子側面のＣｕ露出部がハンダ接合に寄与し、形成されるハンダ形状は裏面端子周辺部から半導体基板（シリコン基板）の能動面上の端子まで裾をひく形状となる。したがって、はみ出したハンダによる半導体基板とのショートや端子間におけるショートを回避できる。また、接合面積が増えるため接合強度も向上した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−５３２１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２９７０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の方法であってもハンダ量のコントロールが難しいため、接合不良を完全に回避することは困難である。また、小型化の要求に答えるべく狭ピッチ化が進められているが、従来の構造はハンダ接合のため狭ピッチ化が難しいという問題が残っている。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、端子間の接合性に優れ高い信頼性を備えたものにするとともに、端子の狭ピッチ化も容易に対応できる半導体装置、半導体装置の製造方法、及び電子機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、前記貫通孔は、内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該貫通孔の内径を狭めるテーパー形状となっていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置によれば、半導体基板の裏面側に貫通電極が部分的に突出しており、他の電子素子を実装する場合には、貫通電極を構成している導電膜の内側の樹脂コアの樹脂変形を利用した接続となる。このため、後に実装される電子素子側の端子に対する貫通電極の接触面積が広がって接続信頼性が良好となる。また、樹脂コアの弾性変形により、貫通電極と端子との接合強度が向上するとともに圧着も樹脂のみで可能となる。
したがって、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや端子間のショートも回避できることになるので、従来に比べて接続信頼性が向上する。さらに、貫通孔の内壁面のテーパー形状により樹脂コアの変形応力を受け止めることができるので、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部に凹部が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の半導体装置によれば、半導体基板の裏面側に貫通電極が部分的に突出しており、他の電子素子を実装する場合には、貫通電極を構成している導電膜の内側の樹脂コアの樹脂変形を利用した接続となる。このため、後に実装される電子素子側の端子に対する貫通電極の接触面積が広がって接続信頼性が良好となる。また、樹脂コアの弾性変形により、貫通電極と端子との接合強度が向上するとともに圧着も樹脂のみで可能となる。
したがって、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや端子間のショートも回避できることになるので、従来に比べて接続信頼性が向上する。さらに、貫通孔の内壁面の凹部により樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。
【００１２】
本発明の半導体装置においては、前記貫通電極の先端が、外方に向かって凸となる曲面状になっているのが好ましい。
この構成によれば、電子素子側の端子との接合時において貫通電極が容易に変形するようになる。
【００１３】
本発明の半導体装置においては、前記導電膜が、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成されているのが好ましい。
この構成によれば、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成された導電膜であれば、樹脂コアとともに変形し易い。
【００１４】
本発明の半導体装置においては、前記貫通孔内に設けられるとともに前記基板の一面側に部分的に突出する下地層によって、前記貫通電極の突出部分の基部側の側面が覆われているのが好ましい。
この構成によれば、変形した貫通電極と半導体基板との間のショートを回避することができる。
【００１５】
本発明の半導体装置においては、前記貫通孔が一方向に長手の平面形状を有しており、前記貫通電極は、前記貫通孔に沿って延びる前記樹脂コアと、前記樹脂コアの表面に形成された複数の前記導電膜と、を有するのが好ましい。
この構成によれば、一つの貫通孔の開口内に複数の貫通電極が設けられていることから、狭ピッチ化が可能となり装置の小型化が図れる。
【００１６】
本発明の半導体装置においては、前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子が形成されているのが好ましい。
この構成によれば、裏面側に突出した貫通電極の先端を、電子素子側の端子と接続するための端子として機能させることができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、前記下地層上に導電膜を形成する工程と、前記ビア内に樹脂を充填する工程と、前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該ビアの内径を狭めるテーパー状に形成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面から突出する樹脂コアバンプ構造の半導体装置を得ることができる。これにより、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや、端子間のショートも回避できることになる。さらに、内壁面のテーパー形状によって樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。このように、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。さらに、樹脂コアバンプを形成する工程と貫通電極を形成する工程とが一つになるため、大幅なコスト削減が可能となる。
【００１９】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、前記下地層上に導電膜を形成する工程と、前記ビア内に樹脂を充填する工程と、前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部に凹部を形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、半導体基板の裏面から突出する樹脂コアバンプ構造の半導体装置を得ることができる。これにより、ハンダなど低融点金属を用いた接合に問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板とのショートや、端子間のショートも回避できることになる。さらに、内壁面の凹部によって樹脂コアが保持されるため、圧着時に貫通電極が能動面側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生が防止され、高い接続信頼性を得ることができる。このように、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。さらに、樹脂コアバンプを形成する工程と貫通電極を形成する工程とが一つになるため、大幅なコスト削減が可能となる。
【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記ビアを形成する工程において、前記ビアの底面を曲面状に形成するのが好ましい。
この構成によれば、貫通電極の先端を曲面状に形成することができるので、接合時に変形し易く且つ接合強度も確実に得られる端子となる。
【００２２】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記下地層を除去する工程において、前記貫通電極の突出部分の基部側に前記下地層を部分的に残すのが好ましい。
この構成によれば、電子素子との接合時において、変形した貫通電極（導電膜）と半導体基板との間のショートを回避することができる。
【００２３】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記ビアを形成する工程において、前記ビアを一方向に長手の平面形状に形成し、前記下地層上に導電膜を形成する工程の後に、前記導電膜を複数の領域にパターニングする工程を有するのが好ましい。
この構成によれば、一つの貫通孔内に複数の貫通電極を形成することができるので、端子の狭ピッチ化が可能となり、装置の小型化が図れる。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子を形成する工程を有するのが好ましい。
この構成によれば、樹脂コアバンプの形成と同時に半導体基板の表裏導通が得られるので、製造工程を短縮することができる。
【００２５】
本発明の電子機器によれば、上記半導体装置を備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の電子機器によれば、接続信頼性が向上した電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の半導体装置の概略構成を示す断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置の製造方法のフローチャート図。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図４】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図５】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図６】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図７】第１実施形態の半導体装置の製造方法の工程を示す断面図。
【図８】第２実施形態の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図９】第２実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための工程図。
【図１０】第１変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１１】第２変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１２】第３変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１３】第４変形例の半導体装置の概略構成図を示す図。
【図１４】電子機器の一例である回路基板を示す斜視図。
【図１５】電子機器の一例である携帯電話を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００２９】
[第１実施形態]
以下に、本発明の第１実施形態の半導体装置およびその製造方法について説明する。
（半導体装置）
図１は、本実施形態の半導体装置１の概略構成を示す断面図である。
図１に示すように、半導体装置１は、シリコンウエハを切断して得たシリコン基材の一方の面上に、図示しないトランジスタやメモリ素子、その他の電子素子からなる集積回路などが公知の方法によって形成された半導体基板１０を備えている。ここで、半導体基板１０における、集積回路などが形成された面を能動面１０Ａとし、能動面１０Ａとは反対側の面を裏面１０Ｂとする。半導体基板１０は、例えば、矩形のシリコン基板などからなるもので、その他にも、例えばセラミックス基板や樹脂基板などを用いてもよい。
【００３０】
さらに、本実施形態の半導体装置１は、半導体基板１０の能動面１０Ａと裏面１０Ｂとを貫通する複数の貫通電極５と、能動面１０Ａ上に複数の電極パッド３００（電極端子）裏面１０Ｂ側に複数のバンプ電極５Ａと、を有している。
【００３１】
電極パッド３００は、例えばＡｌからなるものを用いている。電極パッド３００としては、例えば、複数の金属膜が積層されているものでも良く、電極パッド３００に必要とされる電気的特性などに応じて適宜材料の変更が可能である。この電極パッド３００は、能動面１０Ａ上に形成された集積回路に接続されている。これ以外にも、能動面１０Ａ上に再配置配線用の電極パッド３が形成されている。
【００３２】
貫通電極５は、半導体基板１０の板厚方向を貫通する貫通孔７内に配置されている。この貫通電極５は、貫通孔７内に配置される樹脂コア９と、その表面を覆う導電膜１５とにより構成され、貫通孔７の開口７Ｂから半導体基板１０の裏面１０Ｂに部分的に突出した状態となっている。そして、この突出した部分が、後述する電子素子６０側の端子６１（図６（ｏ））と電気的に接合するバンプ電極５Ａとなっている。本実施形態におけるバンプ電極５Ａは、導電膜１５とその内側の樹脂コア９をコアとする、所謂樹脂コアバンプである。
【００３３】
本実施形態の貫通孔７は、内壁面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に本実施形態では、貫通孔７は、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から基板の中央部に向かって内径が曲面状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を曲面状に狭めるテーパー形状とを連続させた略太鼓状から構成されている。そして、貫通孔７には、内壁面７ａ側から順に下地層１１、金属層１３、導電膜１５が配置されているとともに、内部に樹脂コア９が埋め込まれている。
【００３４】
下地層１１は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなるもので、これに限らず、窒化膜、エポキシなどの樹脂系材料からからなるものでもよい。下地層１１は、金属層１３と半導体基板１０との電流リークの発生、および酸素や水分などによる半導体基板１０の浸食などを防止するために設けられるものであって、貫通孔７の内面だけでなく能動面１０Ａの電極パッド３００の一部分を除き、略全体を覆うようにして形成されている
【００３５】
金属層１３は、ＴｉＷ（チタンタングステン）などの金属材料からなり、導電膜１５と下地層１１との密着性を確保して双方を良好に接着させるように機能するものである。金属層１３は、貫通孔７の内面７ａだけでなく、能動面１０Ａ側における貫通孔７近傍の下地層１１の一部を覆うようにして形成されており、電極パッド３の下層にも延設されている。
【００３６】
これら下地層１１および金属層１３は、各々の端部１１ｂ，１３ｂが貫通孔７内から延長されて裏面１０Ｂから突出しており、図１に示すようにバンプ電極５Ａの突出長さの途中まで延出している。すなわち、裏面１０Ｂに近いバンプ電極５Ａの基部の側面を覆った状態となっている。
【００３７】
導電膜１５は、例えばＡｕ、ＴｉＷ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｗ、ＮｉＶ、Ａｌ、Ｐｄ、鉛フリーハンダなどの展延性を有する金属膜の単層あるいは複数種を積層したものからなる。導電膜１５は、後述する電子素子側の端子に接合することで樹脂コア９とともに弾性変形することから、特に展延性に優れたＡｕを用いるのが好ましい。
【００３８】
この導電膜１５は、能動面１０Ａ上に金属層１３を覆うようにして形成された電極パッド３と電気的に導通した状態となっている。
【００３９】
樹脂コア９は、貫通孔７内を埋め込むようにしてその中心部に配置され、ポリイミド樹脂やアクリル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの感光性絶縁樹脂や熱硬化性絶縁樹脂などで形成されている。樹脂コア９の材質（硬度）や形状については、バンプ電極５Ａの形状などによって適宜選択、設計される。
【００４０】
本実施形態の半導体装置１では、バンプ電極５Ａの先端が半球状とされており、電子素子を実装する際にバンプ電極５Ａが変形することで電子素子側の電極端子と電気的且つ良好に接続される。
【００４１】
（半導体装置の製造方法）
次に、半導体装置１の製造方法について図２〜図６を用いて説明する。図２は、半導体装置１の製造方法のフローチャート図、図３〜図６は、半導体装置１の製造方法の工程図である。ここで、本実施形態においては、半導体装置１を形成するに際して、Ｗ−ＣＳＰ（Wafer level Chip Scale Package）技術を用いることで、シリコンウエハ１００上に複数の半導体装置１を同時に一括して形成し、再配置配線を形成した後に、半導体装置１に個片化する製造方法について説明する。
なお、半導体装置１を製造する途中工程を示す図３〜図６においては、図を簡略化し、シリコンウエハ１００上に形成した１つの半導体装置１を示している。なお、以下の製造工程の説明に用いるシリコンウエハ１００と半導体基板１０とは同じものとする。
【００４２】
まず、図３（ａ）に示すように、集積回路が形成された半導体基板１０の能動面１０Ａ側からビア７ｂを形成する（Ｓ１）。本実施形態では、板厚が６２５μｍのシリコン基材の所定の位置に、直径５０μｍの円形とし、深さ約１００μｍのドライエッチングを行う。この際、ボッシュプロセス法を用い、ビア中央部が７０μｍの太鼓状となるように調整した。さらに、ビア７ｂの底面が曲面となるように調整した。ボッシュプロセス法は、ＳＦ６のようなフッ化硫黄系のガスによるドライエッチングプロセスと、ＣＨＦ３、Ｃ４Ｆ８のようなフッ化炭素系ガスによる側壁保護膜の形成（パッシベーション）工程とを繰り返す方法であり、異方性の高いエッチングができるという特徴を有する。また、エッチングには、フォトレジストマスクや、ハードマスクとしてＳｉＯ２膜を用いても良く、フォトレジストマスク及びハードマスクを併用しても良い。また、エッチング方法としてはドライエッチングに限らず、ウェットエッチング、レーザ加工、あるいはこれらを併用しても良い。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂの内面を覆う下地層１１を形成する（Ｓ２）。ここでは、ＣＶＤ法を用いてＳｉＯ２膜を３０００Å以上の膜厚となるように成膜する。なお、本実施形態ではＳｉＯ２を用いたが、ＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）を用いて形成した正珪酸四エチル（Tetra Ethyl Ortho Silicate：Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４：以下、ＴＥＯＳという）、すなわちＰＥ−ＴＥＯＳ、及びオゾンＣＶＤを用いて形成したＴＥＯＳ（Ｏ３−ＴＥＯＳ）を用いることもできる。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示すように、下地層１１上にＴｉＷ膜１３Ａを形成する（Ｓ３）。
ここでは、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂ内に、スパッタ法を用いてＴｉＷ膜１３Ａを１０００Åの膜厚で成膜する。
続けて、図３（ｄ）に示すように、金属層１３上にＡｕ膜１５Ａを形成する（Ｓ４）。
ここでは、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビア７ｂ内に、スパッタ法を用いてＡｕ膜１５Ａを５０００Åの膜厚で成膜する。
【００４５】
その後、図３（ｅ）に示すように、周知のフォトリソグラフィおよびエッチング法によりＡｕ膜１５ＡとＴｉＷ膜１３Ａとを同時にパターニングする。このとき、能動面１０Ａ上のビア７ｂ近傍の領域を一部残すようにしてその他の部分のＡｕ膜１５ＡおよびＴｉＷ膜１３Ａを除去する。これにより、ビア７ｂ内を覆う導電膜１５と、能動面１０Ａ上のビア７ｂ近傍において導電膜１５と電気的に接続する電極パッド３とが形成される（Ｓ５）。また、導電膜１５および電極パッド３の下層にはこれらと同じ形状の金属層１３が形成される。
【００４６】
ここで、ＴｉＷのスパッタ膜上にＡｕのスパッタ膜が密着して形成されることから、金属層１３によって下地層１１と導電膜１５または電極パッド３との密着性が確保されたものとなる。なお、必要であれば、Ａｕめっきなどで抵抗値を下げる手立てをしても良い。
また、後の工程においてビア７ｂ内に充填される樹脂材料との密着性を確保するためにさらに別の金属層を形成してもよい。
【００４７】
次に、図３（ｆ）に示すように、ビア７ｂの内部に樹脂材料を充填し、樹脂コア９を形成する（Ｓ６）。ここでは、ポリイミドを用いた。本実施形態では、ビア７ｂの底面が曲面状になっているので気泡などを樹脂内に混入させることなく充填できる。
【００４８】
次に、図３（ｇ）に示すように、半導体基板１０の能動面１０Ａ上に電極パッド３よりも厚い第１層間絶縁層１７を形成する（Ｓ７）。ここでは、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの感光性樹脂を能動面１０Ａ上に塗布し、露光、現像することで、感光性樹脂層に電極パッド３の一部を露出させる開口１７ａを形成する。また、ドライエッチングなどを用いて開口１７ａを形成しても良い。このようにして、能動面１０Ａ上に第１層間絶縁層１７を形成する。
【００４９】
次に、図４（ｈ）に示すように、第１層間絶縁層１７上に、開口１７ａを介して電極パッド３に接続する再配置配線１９を形成する（Ｓ８）。再配置配線１９は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ、ＴｉＷ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、ＮｉＶ、Ｗ、ＴｉＮ、Ｐｄのうち少なくとも１つを含む材料で形成されており、例えばスパッタ法により形成される。また、これらの材料のうち少なくとも２つの材料を積層することで配線層を形成してもよい。
【００５０】
次に、図４（ｉ）に示すように、第１層間絶縁層１７上に第２層間絶縁層２１を形成する（Ｓ９）。材料としては、第１層間絶縁層１７と同じ材料を用いることができる。まず、第１層間絶縁層１７の全面を覆うようにして感光性樹脂を塗布する。その後、露光、現像を行うことで、感光性樹脂層に再配置配線の一部を露出させる開口２１ａを形成する。
【００５１】
次に、図４（ｊ）に示すように、半導体基板１０の厚みを裏面１０Ｂ側から薄くする（Ｓ１０）。
まず、電極パッド３が形成された半導体基板１０の能動面１０Ａ側を、接着剤１２１を介して設けたガラス基板などからなる支持部材１２０によって支持する。そして、支持部材１２０に半導体基板１０を貼り付けた状態で、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から、例えばＣＭＰ（化学的機械的研磨）を行うことにより、半導体基板１０を所定の厚さになるまで研磨する。具体的には、下地層１１が露出する直前まで加工する。支持部材１２０によって補強しておくことにより、半導体基板１０の反りを矯正し、且つ加工またはハンドリング時に発生するクラックを防止することができる。
【００５２】
次に、図５（ｋ）に示すように、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどにより、選択的に半導体基板１０を薄くすることでビア７ｂを貫通させて貫通孔７とし、後に貫通電極５となる部分５０を半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から所定の突出量で突出させる（Ｓ１１）。エッチングには、シリコンに対する下地層１１のエッチング速度が十分遅いものを使用することが望ましい。ドライエッチングの場合には誘導結合プラズマエッチング（ＩＣＰ）などが利用でき、ウェットエッチングの場合には、エッチャントとしてＨＦ、ＨＮＯ３やそれらの混合液およびＫＯＨなどを使用することによって上記部分５０の突出が可能となる。この部分５０の突出量Ｌ１としては、ポスト長さＬの２％〜２０％程度とした。
【００５３】
次に、図５（ｌ）に示すように、下地層１１の露出した部分を除去して下層の金属層１３を部分的に露出させる（Ｓ１２）。下地層１１の除去には、ドライエッチングあるいはウェットエッチングなどを用いて行う。ドライエッチングの場合には、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）が利用でき、その場合のガスとしては、ＣＦ４、Ｏ２などを使用する。ウェットエッチングの場合、ＴｉＷ層を侵さずに下地層１１を除去できるエッチャントを選定する必要がある。下地層１１がＳｉＯ２の場合には、希フッ酸を使用する。
【００５４】
また、前工程において部分５０をシリコン基材から突出させる際、ウェットエッチングによって金属層１３が露出するまで下地層１１を除去してもよい。この場合、一つの工程で、下地層１１の除去および金属層１３の露出を行うことが可能である。
【００５５】
次に、図５（ｍ）に示すように、再度シリコンエッチングを行って半導体基板１０を選択的に薄くすることにより、下地層１１の端部１１ｂを所定の突出量で突出させる（Ｓ１３）。ドライエッチングの場合には、ＩＣＰ、ＲＩＥを用いて行う。この際、下地層１１の突出量Ｌ２としては、ポスト長さＬの２％〜２０％程度とした。
【００５６】
次に、図５（ｎ）に示すように、金属層１３の露出部分を除去して導電膜１５を露出させる（Ｓ１４）。下地層１１から露出した金属層１３を除去することによって、その端部１３ｂが下地層１１の端部１１ｂと一致することになる。
ここで、金属層１３がＴｉＷからなることからウェットエッチングを用いて除去し、導電膜１５を露出させる。Ａｕは酸化膜が形成されないため、電子素子を実装するまで露出させた状態であっても、実装時の接続信頼性を確保できる。
これにより、半導体基板１０を貫通する貫通電極５と、半導体基板１０の裏面１０Ｂから突出するバンプ電極５Ａと、が形成される。また、同時に貫通電極５によって半導体基板１０の表裏導通が得られることになる。
【００５７】
次に、図６（ｏ）に示すように、半導体装置１上に、半導体装置１との対向面にバンプ電極５Ａと同じ端子配列を有したメモリＩＣ等の電子素子６０を積層する工程について述べる。
半導体装置１上に電子素子６０を積層するには、まず、半導体装置１の上面（裏面１０Ｂ）側に、例えば熱硬化性を有する樹脂５３を配置し（Ｓ１５）、例えば半硬化状態となるように加熱処理しておく。その後、樹脂５３を挟み込むようにして、半導体装置１の電極バンプと、積層する電子素子６０に形成された電極端子６１とが平面視で重なるように、双方の位置合わせを行って半導体装置１上に電子素子６０を積層させる。
【００５８】
次に、図６（ｐ）に示すように、半導体装置１のバンプ電極５Ａと電子素子６０の電極端子６１とが対向した状態で、双方を接合させる方向に加熱加圧することにより（Ｓ１６）、樹脂５３を押しつぶしながら電極端子６１にバンプ電極５Ａの導電膜１５を導電接触させる。
【００５９】
その後、さらに加圧力を高めると（Ｓ１７）、図６（ｑ）に示すように、バンプ電極５Ａが電極端子６１に圧着してバンプ電極５Ａ（導電膜１５および樹脂コア９）が変形し、電極端子６１に対する接触面積が広がることで双方が確実に電気的に接続される。このとき、バンプ電極５Ａは、その先端が半球状となっていることから容易に変形する。そして、貫通孔７の裏面側開口７Ａから突出する下地層１１の端部１１ｂによって、例えば変形したバンプ電極５Ａと半導体基板１０との電気的なショートが回避されるようになっている。
【００６０】
なお、電子素子６０の押圧による荷重は、バンプ電極５Ａの変形によって吸収されるので、積層時における半導体装置１の破損は防止される。ここで、樹脂コア９の変形応力は、基板の厚さ方向中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径が狭まるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａによって受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまう（突出してしまう）といった不具合の発生を防止することができる。
【００６１】
電子素子６０を積層した後、軟化した樹脂５３が硬化するまで放置する（Ｓ１８）。このとき、樹脂を積極的に冷却して硬化させても良い。樹脂５３を硬化させることにより、半導体装置１同士の接着状態が保持される。なお、光硬化性樹脂を採用しても良い。この場合は、光を照射することで接着機能を発現する。
【００６２】
次に、図７に示すように、半導体基板１０を支持している支持部材１２０を剥離した後、第２層間絶縁層２１に設けられた開口２１ａ部分に、例えば鉛フリーハンダからなるハンダボール２３を形成する（Ｓ１９）。なお、ハンダボール２３を設ける代わりに、はんだペーストを開口２１ａから露出する再配置配線１９上に印刷する形態でもよい。
【００６３】
その後、ダイシングラインＤに沿ってシリコンウエハ１００を切断することで、複数の半導体装置１に個片化する（Ｓ２０）。
このようにして半導体装置１を製造する。
【００６４】
本実施形態の半導体装置１によれば、電子素子６０を実装する際、電子素子６０が半導体装置１に対して相対的に加圧されることでバンプ電極５Ａが圧縮変形することにより、電極端子６１に対する接触面積が広がって接続強度が確保された状態とされている。さらに、貫通孔７の内壁面７ａのテーパー形状により樹脂コア９の変形応力が受け止められるので、圧着時に貫通電極５が能動面１０Ａ側に抜けることが無く、接合時の接続信頼性が向上する。
【００６５】
また、樹脂コア９の弾性変形によって電極端子６１に対する弾性復元力（反発力）が生じることから、バンプ電極５Ａと電極端子６１との接合強度が高くなり、導電接続状態の信頼性が向上する。
【００６６】
また、上述した本実施形態の製造工程によれば、バンプ電極５Ａを形成する工程と、表裏導通を図る工程とが一つになるため、製造時間を短縮できるとともに工程数削減に伴う大幅なコスト削減が可能となる。
【００６７】
さらに、本実施形態における接合構造は、ハンダなど低融点金属を用いた接合において問題とされていた、ハンダのはみ出しによる半導体基板１０（シリコン基板）とのショートや端子間のショートも回避できることになる。これにより、接続信頼性の高い半導体装置が得られる。また、端子の狭ピッチ実装が可能になるため装置全体のさらなる小型化を実現することができる。
【００６８】
なお、金属層１３は、下地層１１と導電膜１５との密着性を確保するためのものであり、下地層１１に対して密着性の良い材料によって導電膜１５を形成する場合には、必ずしも設ける必要はない。
【００６９】
また、第１の実施形態では、バンプ電極５Ａの先端を半球状に曲面化させたが、平坦面になっていても良い。
【００７０】
また、半導体装置１上に電子素子６０としての半導体チップを複数積層させる場合には、下層側の半導体チップと同じ端子配列を有した半導体チップを順次積層させていくことで、下層側の半導体チップと上層側の半導体チップとの端子接続を良好に行える。
【００７１】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８（ａ）は、第２実施形態の半導体装置３０の概略構成断面図であって、図８（ｂ）は、第２実施形態の半導体装置３０における接続部３８を拡大して示す斜視図である。なお、以下に示す本実施形態の半導体装置３０は、先の第１実施形態と略同様であるが、貫通電極３２（バンプ電極３２Ａ）の構成および製造方法において異なる。よって、以下の説明では、貫通電極３２（バンプ電極３２Ａ）とその製造方法について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図７と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００７２】
本実施形態は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、半導体基板１０に設けられた一つの貫通孔３４内に複数の貫通電極３２を有した接続部３８を有している。
【００７３】
これら複数の貫通電極３２は、一方向に長手の平面形状を有する貫通孔３４内にその延在方向（長辺方向）に沿って延びる樹脂コア４１と、貫通孔３４の長手方向に等間隔に配置され樹脂コア４１の表面（開口３４Ｂから突出した端部表面も含む）を部分的に覆う帯状の導電膜４３と、からなるもので、半導体基板１０の表裏導通が得られる構成となっている。
そして、これら貫通電極３２の、貫通孔３４から裏面１０Ｂ側に突出した各々の端部が本実施形態のバンプ電極３２Ａとなっている。
このような接続部３８において、導電膜４３同士の間の樹脂コア４１の表面が部分的に露出した状態となっている。
【００７４】
貫通孔３４内には、下地層１１と、複数の金属層４２および複数の導電膜４３と、貫通孔３４内の隙間を埋めるようにして樹脂コア４１が配置されている。そして、樹脂コア４１の端部４１ｂ表面が、貫通孔３４の長手方向に沿って等間隔に複数配列された帯状の導電膜４３の各々によって部分的に覆われている。なお、本実施形態の貫通孔３４は、平面視略矩形形状を呈するとともに、貫通電極３２の短辺方向における内壁面３４ａの断面形状が第１実施形態と同様、太鼓形状となっている。
【００７５】
下地層１１は、半導体基板１０の能動面１０Ａと貫通孔３４の内面全体を覆うとともに、貫通孔７内から裏面１０Ｂ側へ突出する端部１１ｂにより接続部３８（各バンプ電極３２Ａ）の基部を囲うようにして形成されている。
【００７６】
金属層４２および導電膜４３は略同じ幅で形成されており、その長手方向において部分的に積層した構成となっている。各金属層４２は、それぞれの一方の端部４２ｂが貫通孔３４の裏面１０Ｂ側の開口３４Ｂから突出し、各々の端部４２ｂが下地層１１の端部１１ｂと同じ位置まで延長されていている。本実施形態では、導電膜４３と下地層１１とが平面的に重なる領域に金属層４２を設けることで、下地層１１に対する導電膜４３の密着性が確保されたものとなっている。
【００７７】
また、金属層４２は、貫通孔３４の能動面１０Ａ側の開口３４Ａから引き出されて、少なくとも能動面１０Ａ上に形成される電極パッド３の形成領域を含む大きさで、開口３４Ａ近傍の下地層１１を部分的に覆うようにして形成されている。これら金属層４２上に電極パッド３がそれぞれ形成されることで、電極パッド３と下地層１１との密着性が確保されたものとなっている。
電極パッド３は、貫通孔３４の長手方向に沿って複数設けられ、各々が導電膜４３と接合（導通）している。
【００７８】
上記した構成のバンプ電極３２Ａにあっては、樹脂コア４１の端部４１ｂにおける導電膜４３で覆われている部分が後述する電子素子６０の電極端子６１と接続する領域となり、この領域における導電膜４３の一部が電極として実質的に機能するようになっている。
つまり、各導電膜４３の露出部分とその内側に位置する樹脂コア４１とともにそれぞれが独立してバンプ電極３２Ａとして機能するようになっている。
【００７９】
次に、第２実施形態の半導体装置３０の製造方法について図８（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、電子素子の実装工程における説明は図９（ａ），（ｂ）を用いて行う。なお、以下の説明において、先の第１実施形態と同一の工程については図３〜図７を参照するとともに、説明を一部省略する。
【００８０】
半導体基板１０の能動面１０Ａ側から板厚方向裏面１０Ｂ側に向かって断面視太鼓形状のビアをボッシュプロセス法により形成する。ここで、ビアの底部における幅を５０μｍ、基板の面方向における長さを２００μｍとし、平面視において矩形状を呈するように形成した。さらに、ビアの底部が曲面となるように調整した。
【００８１】
次に、半導体基板１０の能動面１０Ａおよびビアの内面を覆うようにして、ＳｉＯ２からなる下地層１１、ＴｉＷのスパッタ膜、Ａｕのスパッタ膜を形成する。
【００８２】
その後、ＴｉＷ膜およびＡｕ膜を同時にパターニングすることで、貫通孔の幅方向に延在するとともに長手方向に等間隔おいて複数並ぶ帯状の導電膜４３と、各々の導電膜４３に接合する電極パッド３を形成する。このとき、ＴｉＷ膜も同時にパターニングすることで、電極パッド３および導電膜４３と重なる領域のＴｉＷ膜を部分的に残すようにして、電極パッド３および導電膜４３の下層にそれぞれ金属層４２が形成される。
【００８３】
本実施形態では、Ａｕ膜上に感光性レジストをスプレーコートし、露光および現像を行った後、レジストをマスクにして、Ａｕ膜およびＴｉＷ膜に対するウェットエッチングを行うことにより、金属層４２および導電膜４３を帯状（配線状）に、電極パッド３を所定形状にパターン形成した。ここで、導電膜４３および金属層４２による複数の積層体のピッチを２０μｍとした。
【００８４】
なお、金属層４２および導電膜４３の形成方法としては、フォトリソグラフィによって各膜をエッチングすることにより形成してもよいし、あるいは導電性液体をインクジェットにより能動面１０Ａ上に吐出して複数の金属層４２および導電膜４３を直接形成するようにしてもよい。
【００８５】
次に、貫通孔３４内に樹脂を充填して樹脂コア４１を形成した後、裏面１０Ｂ側から半導体基板１０を薄くしてビアを貫通させて下地層１１を露出させる。そして、露出した下地層１１を除去すると、複数の金属層４２と、これら金属層４２間の樹脂コア４１の一部が露出する。下地層１１の除去には、ドライエッチングやウェットエッチングを用いて行い、下地層１１の端１１ｂ部が貫通孔３４の裏面１０Ｂ側の開口３４Ｂから所定量突出するように除去する。
【００８６】
次に、露出した金属層４２をウェットエッチングにより除去し、下層の導電膜４３を露出させる。このとき、金属層４２間にて露出する樹脂コア４１も若干除去されるが、その表面が導電膜４３の表面よりも突出している場合には、樹脂コア４１に対して部分的にエッチングを行うようにする。少なくとも導電膜４３の表面よりも樹脂コア９の表面が突出していなければ良く、樹脂コア９の表面よりも導電膜４３の表面が突出している方がより好ましい。これにより、電子素子６０側の電極端子６１との接続を良好に行えるようになる。
【００８７】
このようにして、半導体基板１０の厚さ方向を貫通する貫通孔３４内に貫通電極３２が複数形成され、同時に半導体基板１０の裏面１０Ｂから突出するバンプ電極３２Ａが複数形成される。これにより、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側に電子素子６０に接続する接続部３８が構成される。
【００８８】
この後の、第１層間絶縁層１７、再配置配線１９、第２層間絶縁層２１、ハンダボール２３などの形成工程、およびダイシング工程は、先の実施形態と同様である（図３（ｇ）〜図７参照）ことから説明を省略する。
【００８９】
次に、図９（ａ）に示すように、個片化された本実施形態の半導体装置３０上に電子素子６０を積層する。半導体装置３０と電子素子６０とを、互いの電極端子６１とバンプ電極３２Ａとがそれぞれ対向するように位置決めし、半導体装置３０上に配置された接着用の樹脂５３を挟み込むようにして加熱加圧する。すると、図９（ｂ）に示すように、バンプ電極３２Ａの各導電膜４３が各電極端子６１にそれぞれ導電接触し、さらなる加圧によって接続部３８が電子素子６０に圧迫されて圧縮変形する。変形したバンプ電極３２Ａは、電極端子６１に対する接触面積が広がった状態となるので双方が確実に電気的に接続される。このとき、貫通孔３４の裏面側開口３４Ｂから突出する下地層１１によって、変形したバンプ電極３２Ａと半導体基板１０との電気的なショートが回避されるようになっている。さらに、樹脂コア９の変形応力は、基板の厚さ方向中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を狭めるテーパー形状を呈する貫通孔３４の内壁面３４ａにより受け止められる。よって、貫通孔３４の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうことを防止できる。
【００９０】
また、樹脂コア９は、導電膜４３に覆われることなく露出している部分が電子素子６０に直接接合するようになる。ここで、樹脂コア４１の材料を半導体装置３０と電子素子６０との接合に設けられる樹脂５３と同じ、加熱により接着性を発揮する熱接着性を有する絶縁性のものを採用することによって、樹脂コア４１に対して電子素子６０に接着する機能を付与させることができる。これにより、樹脂５３と樹脂コア４１との接着によってバンプ電極３２Ａの電極端子６１に対する導電接触状態が保持されようになる。
このようにして、電子素子６０を半導体装置３０上に実装する。
【００９１】
本実施形態によれば、一つの貫通孔３４（開口３４Ｂ）内に複数のバンプ電極３２Ａを配列形成することができるので、およそ２０μｍ以下のさらなる狭ピッチ化が可能である。これによって装置の大幅な小型化が見込めるようになる。また、樹脂コア９による接合強度も確保されるため信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
さらに、本実施形態では、各バンプ電極３２Ａの先端側がテーパー形状となっているので、バンプ電極３２Ａと電子素子６０側の電極端子６１との接触面積をより広げることができ、接続信頼性がさらに向上する。
【００９２】
（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。以下に述べる変形例は、貫通電極の形状が上述の実施形態と異なっており、それ以外の構成は共通となっている。よって、以下の説明では、貫通電極の形状について詳しく説明し、共通な箇所の説明は省略する。また、説明に用いる各図面において、図１と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００９３】
図１０は第１変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、内側面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に貫通孔７は、図１０に示すように、半導体基板１０の裏面１０Ｂ側から基板の中央部に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状とを連続させた略菱形形状から構成されている。
【００９４】
第１変形例によれば、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９５】
図１１は第２変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、内側面７ａの少なくとも一部が能動面１０Ａ側に向かって、該貫通孔７の内径を狭めるテーパー形状を有している。具体的に貫通孔７は、図１１に示すように、半導体基板１０の基板中央部から裏面１０Ｂ側に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状と、基板中央部から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に拡がるテーパー形状とを連続させた略逆菱形形状から構成されている。
【００９６】
第２変形例によれば、裏面１０Ｂ側から基板中央部側に向かって内径を直線状に狭めるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９７】
図１２は第３変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、図１２に示すように、裏面１０Ｂから基板厚さ方向に垂直に延びる垂直穴形状と、半導体基板１０の基板中央部付近から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に狭まるテーパー形状と、を連続させた形状から構成されている。
【００９８】
第３変形例によれば、基板中央部付近から能動面１０Ａ側に向かって内径が直線状に狭まるテーパー形状を呈する貫通孔７の内壁面７ａにより樹脂コア９の変形応力が受け止められるようになる。よって、貫通孔７の内部の樹脂コア９が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
【００９９】
図１３は第４変形例の半導体装置を示すものである。本変形例の貫通孔７は、図１３に示すように、貫通孔７の内壁面７ａの少なくとも一部に凹部２００が形成されている。そして、貫通孔７には、内壁面７ａ側から順に下地層１１、金属層１３、導電膜１５が配置されているとともに、内部に樹脂コア９が埋め込まれている。すなわち、下地層１１、金属層１３、及び導電膜１５は、凹部２００の形状に沿って形成されたものとなっている。したがって、貫通孔７の内部に埋め込まれた樹脂コア９は、凹部２００に嵌り込んだ状態に形成されている。このような凹部２００は、上述の実施形態と同様、ボッシュプロセス法を用いることで形成することができる。
【０１００】
ところで、電子素子６０の実装時、凹部２００に対して裏面１０Ｂ側の樹脂コア９における弾性変形量が多くなる。そのため、上記凹部２００を形成する位置としては、半導体基板１０の厚さ方向において中央部よりも能動面１０Ａ側に形成するのが望ましい。このようにすれば、樹脂コア９の弾性変形可能領域を大きく確保することができ、後述する抜け止め機能を確保しつつ、バンプ電極としても十分な接合信頼性を備えたものとなる。
【０１０１】
第４変形例によれば、樹脂コア９が凹部２００に嵌り込んだ状態で保持されるため、樹脂コア９の変形応力を受け止めることができる。よって、貫通孔７の内部の貫通電極５が能動面１０Ａ側に抜けてしまうといった不具合を防止するとともに、上記実施形態と同様、信頼性の高い接合を行うことができる。
なお、樹脂コア９の位置に応じて硬度が異なる複数種類の材料を用いて樹脂コア９を形成するようにしてもよい。具体的には、裏面１０Ｂから突出する部分は弾性変形し易い硬度の低い材料を用い、樹脂コア９の変形応力が最も加わる凹部２００近傍には硬度の高い材料を用いる。このようにすれば、バンプ電極５Ａを良好に変形させることができつつ、樹脂コア全体としての機械的強度を向上させることができ、貫通電極５の能動面１０Ａ側への抜けをより確実に防止できる。
【０１０２】
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもなく、上記各実施形態を組み合わせても良い。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１０３】
また、先の実施形態では、シリコンウエハ１００上に半導体装置１,３０を同時に一括して形成する場合について説明したが、半導体装置１,３０を半導体基板１０上に個々に形成してもよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、半導体装置１上に同じ端子の配置を有したメモリＩＣ等の電子素子６０を複数積層するようにしたが、異種の端子配置を有した半導体チップや電子素子を積層してもよい。
【０１０５】
なお、電子素子として、弾性表面波素子、水晶振動子、圧電振動子、圧電音叉等を接続するようにしてもよい。
【０１０６】
（電子機器）
次に、本発明の半導体装置１を備えた回路基板１５０（電子機器）について説明する。
図１４は、本発明の一実施形態による回路基板の概略構成を示す斜視図である。図１４に示す通り、この実施形態の回路基板１５０には、半導体装置１上に半導体チップ等が積層された積層体２が搭載されている。回路基板１５０は、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板からなるもので、例えば銅等からなる配線パターン（図示せず）が所望の回路となるように形成され、更にこれら配線パターンに電極パッド（図示せず）が設けられている。
そして、この電気パッドに半導体装置１のハンダボール２３が電気的に接続されることにより、積層体２は回路基板１５０上に実装されている。
【０１０７】
本発明の回路基板１５０によれば、インターポーザ基板を不要とした半導体装置１を備えた積層体２を回路基板１５０上に実装することができる。
また、再配置配線での断線を防止し、小型化及び薄型化が図られた半導体装置１を備えているので、この半導体装置１を含む積層体２を備えた回路基板１５０自体も小型で信頼性が高いものとなる。
【０１０８】
次に、本発明の回路基板１５０を備えた電子機器について説明する。図１５は、本発明の一実施形態による電子機器としての、携帯電話３００を示したものである。回路基板１５０は、携帯電話３００の内部に設けられている。
本発明の携帯電話３００によれば、前述した小型で信頼性の高い回路基板１５０を備えているので、この回路基板１５０を備えた電子機器自体も小型で信頼性が高いものとなる。
【０１０９】
なお、電子機器は、携帯電話３００に限られる訳ではなく、種々の電子機器に適用することができる。例えば、液晶プロジェクタ、マルチメディア対応のパーソナルコンピュータ（ＰＣ）及びエンジニアリング・ワークステーション（ＥＷＳ）、ページャ、ワードプロセッサ、テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、電子手帳、電子卓上計算機、カーナビゲーション装置、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた装置等の電子機器に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１…半導体装置、３…電極パッド（電極端子）、５，３２…貫通電極、５Ａ、３２Ａ…バンプ電極、７、３４…貫通孔、７Ａ，３４Ａ…開口、７Ｂ、３４Ｂ…開口、７ｂ…ビア、９…樹脂コア、１０…半導体基板、１０Ａ…能動面、１０Ｂ…裏面、１１…下地層、１３…金属層、１５…導電膜、１５０…回路基板（電子機器）、３００…携帯電話
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、
前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、
前記貫通孔は、内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該貫通孔の内径を狭めるテーパー形状となっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、
前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、
前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部に凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記貫通電極の先端が、外方に向かって凸となる曲面状になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電膜が、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記貫通孔内に設けられるとともに前記基板の一面側に部分的に突出する下地層によって、前記貫通電極の突出部分の基部側の側面が覆われていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記貫通孔が一方向に長手の平面形状を有しており、
前記貫通電極は、前記貫通孔に沿って延びる前記樹脂コアと、
前記樹脂コアの表面に形成された複数の前記導電膜と、を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、
前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に導電膜を形成する工程と、
前記ビア内に樹脂を充填する工程と、
前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、
前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該ビアの内径を狭めるテーパー状に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、
前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に導電膜を形成する工程と、
前記ビア内に樹脂を充填する工程と、
前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、
前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部に凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの底面を曲面状に形成することを特徴とする請求項８又は９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記下地層を除去する工程において、前記貫通電極の突出部分の基部側に前記下地層を部分的に残すことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ビアを形成する工程において、前記ビアを一方向に長手の平面形状に形成し、
前記下地層上に導電膜を形成する工程の後に、前記導電膜を複数の領域にパターニングする工程を有することを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子を形成する工程を有することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記請求項１ないし７のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、
前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、
前記貫通孔は、内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該貫通孔の内径を狭めるテーパー形状となっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板に形成された貫通孔内に設けられるとともに、前記半導体基板の能動面と反対側の裏面に部分的に突出する貫通電極と、を備え、
前記貫通電極は、前記樹脂コアと、前記樹脂コアの少なくとも一部を覆う導電膜と、を有し、
前記貫通孔の内壁面の少なくとも一部に凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記貫通電極の先端が、外方に向かって凸となる曲面状になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記導電膜が、展延性を有する単体または複数の金属膜により形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記貫通孔内に設けられるとともに前記基板の一面側に部分的に突出する下地層によって、前記貫通電極の突出部分の基部側の側面が覆われていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記貫通孔が一方向に長手の平面形状を有しており、
前記貫通電極は、前記貫通孔に沿って延びる前記樹脂コアと、
前記樹脂コアの表面に形成された複数の前記導電膜と、を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、
前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に導電膜を形成する工程と、
前記ビア内に樹脂を充填する工程と、
前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、
前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部が前記能動面側に向かって当該ビアの内径を狭めるテーパー状に形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体基板の能動面側からビアを形成する工程と、
前記ビアの内面に下地層を形成する工程と、
前記下地層上に導電膜を形成する工程と、
前記ビア内に樹脂を充填する工程と、
前記半導体基板を薄くして前記ビアを貫通させる工程と、
前記能動面とは反対側の裏面に突出させた前記下地層を除去して前記導電膜を露出させる工程と、を備え、
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの内壁面の少なくとも一部に凹部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ビアを形成する工程において、前記ビアの底面を曲面状に形成することを特徴とする請求項８又は９記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記下地層を除去する工程において、前記貫通電極の突出部分の基部側に前記下地層を部分的に残すことを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記ビアを形成する工程において、前記ビアを一方向に長手の平面形状に形成し、
前記下地層上に導電膜を形成する工程の後に、前記導電膜を複数の領域にパターニングする工程を有することを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記半導体基板の前記能動面上に前記導電膜と導通する電極端子を形成する工程を有することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記請求項１ないし７のいずれか一項に記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１８２７３４（Ｐ２０１０−１８２７３４Ａ）
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２６７４（Ｐ２００９−２２６７４）
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１９日（２０１０．８．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月３日（２００９．２．３）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]