專利名稱：半導(dǎo)體裝置及電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在近年來的電子設(shè)備中，為了實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的小型、薄型、輕量化、以及高密度安裝，較多地采用利用作為晶片狀態(tài)下的組裝加工處理的晶片等級CSP(芯片尺寸封裝)技術(shù)的半導(dǎo)體裝置。例如，在光學(xué)設(shè)備中具有代表性的固體攝像裝置被作為數(shù)字靜像照相機(jī)或便攜電話用照相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等的數(shù)字影像設(shè)備的受光傳感器使用。為了實(shí)現(xiàn)近年來的映像設(shè)備的小型、薄型、輕量化、及高密度安裝，在該固體攝像裝置中，不采用通過管芯焊接和引線接合來確保裝置內(nèi)外的電連接的陶瓷型或塑料型的封裝，而采用通過在對單片化前的晶片的組裝加工中形成貫通電極和再布線來確保裝置內(nèi)外的電連接的晶片等級CSP技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)。圖1是具有以往的晶片等級CSP構(gòu)造的固體攝像裝置的截面圖。如圖1所示，以往的固體攝像裝置100A具備固體攝像元件100，該固體攝像元件 100包括攝像區(qū)域102，形成在半導(dǎo)體基板101上，在半導(dǎo)體基板101的作為受光側(cè)表面的主面上設(shè)有多個微透鏡103 ；周邊電路區(qū)域104A，形成在上述主面的、攝像區(qū)域102的外周區(qū)域；以及多個電極部104B，與周邊電路區(qū)域104A連接。此外，在半導(dǎo)體基板101的主面?zhèn)?，?jīng)由由樹脂構(gòu)成的粘接部件105，形成有例如由光學(xué)玻璃等構(gòu)成的透明基板106。進(jìn)而，在半導(dǎo)體基板101的內(nèi)部，設(shè)有將半導(dǎo)體基板101 沿厚度方向貫通的貫通電極107。在半導(dǎo)體基板101的與主面相對的背面，形成有經(jīng)由貫通電極107而與周邊電路區(qū)域104A的多個電極部104B連接的金屬布線108，并且形成有絕緣樹脂層109，該絕緣樹脂層109具有覆蓋金屬布線108的一部分并使另一部分露出的開口 110。在開口 110，形成有例如由釬焊材料構(gòu)成的外部電極111。另外，固體攝像元件100通過未圖示的絕緣層被與貫通電極107及金屬布線108 電絕緣。如以上說明，在以往的固體攝像裝置100A中，多個電極部104B經(jīng)由貫通電極107 與金屬布線108電連接，還經(jīng)由金屬布線108與外部電極111電連接，能夠取出受光信號。上述以往的固體攝像裝置100A例如通過如下的工序制造。(工序1)首先，利用公知的方法將多個具有上述構(gòu)造的固體攝像元件100形成在晶片上。在形成有多個固體攝像元件100的晶片上，經(jīng)由由樹脂層構(gòu)成的粘接部件105，粘貼例如由光學(xué)玻璃等構(gòu)成的與晶片相同形狀的透明基板106。(工序幻接著，使用干式蝕刻或濕式蝕刻等，從背面?zhèn)葘雽?dǎo)體基板101貫通而形成使周邊電路區(qū)域104A的多個電極部104B露出的貫通孔。然后，通過在該貫通孔中埋入導(dǎo)電材料，形成與進(jìn)行受光信號的取出的多個電極部104B連接的貫通電極107。
(工序3)接著，通過電解鍍層法，在固體攝像元件100的背面上，形成與貫通電極 107電連接的金屬布線108。(工序4)接著，在固體攝像元件100的背面上形成絕緣樹脂層109，以使其覆蓋金屬布線108。一般而言，作為絕緣樹脂層109而使用感光性樹脂，通過旋轉(zhuǎn)涂層或干膜粘貼而形成絕緣樹脂層109。(工序幻接著，使用光刻技術(shù)(曝光及顯影)將絕緣樹脂層109有選擇地除去，從而形成使金屬布線108的一部分露出的開口 110。(工序6)接著，在開口110，通過使用助熔劑的釬焊球搭載法或釬焊膏印刷法，形成與金屬布線108電連接的例如由釬焊材料構(gòu)成的外部電極111。(工序7)最后，使用例如劃片機(jī)等的切削工具將固體攝像元件100、粘接部件105、 透明基板106、及絕緣樹脂層109 —齊切斷，將晶片單片化為多個圖1所示的固體攝像裝置 IOOA0上述固體攝像裝置通過晶片等級CSP技術(shù)能夠?qū)﹄娮釉O(shè)備的小型、薄型、輕量化、 及高密度安裝作出貢獻(xiàn)，但另一方面，通過在形成貫通電極107后的工序中施加的熱應(yīng)力、 在固體攝像裝置的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱等的環(huán)境負(fù)荷壓力，從貫通電極107對電極部104B發(fā)生應(yīng)力集中，存在容易發(fā)生電極部104B的斷線、因剝離造成的連接不良及可靠性下降、以及貫通電極的脫落(松脫)的問題。具體而言，因?yàn)樨炌姌O107與電極部104B的熱膨脹率的差異，因此對應(yīng)于溫度變化，有時在電極部104B與貫通電極107的連接面的端部(圓周部)上集中特別大的應(yīng)力 (熱應(yīng)力)，發(fā)生電極部104B的斷裂、剝離。所以，提出了采用對于這樣的集中應(yīng)力的對策的另外的固體攝像裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)3)。在該固體攝像裝置中，將由無機(jī)類的絕緣材料構(gòu)成的保護(hù)膜(未圖示)形成為覆蓋與圖ι所示的貫通電極107連接的電極部104B的表面整體，由此實(shí)現(xiàn)了防止由在溫度變化時發(fā)生的從貫通電極107向電極部104B的應(yīng)力集中造成的電極部104B的斷線、剝離等的連接不良的發(fā)生。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特開2004-207461號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2007-123909號公報專利文獻(xiàn)3 日本特開2008-140819號公報發(fā)明的概要發(fā)明要解決的問題但是，在如上述那樣實(shí)現(xiàn)了電極部104B的耐受性的強(qiáng)化的固體攝像裝置中，也依然有發(fā)生電極部104B的斷裂、剝離的情況。具體而言，在上述結(jié)構(gòu)中作為保護(hù)膜使用的無機(jī)類的絕緣材料自身比較硬，所以在通過這樣的保護(hù)膜將電極部104B的表面上全部覆蓋的結(jié)構(gòu)中，在發(fā)生向電極部104B的應(yīng)力集中時，存在電極部104B連同保護(hù)膜一起斷裂、剝離的情況，作為對集中應(yīng)力的對策并不一定充分。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體裝置，適用于進(jìn)一步強(qiáng)化對于從貫通電極 107向電極部104B的應(yīng)力集中的、電極部104B的斷裂、剝離耐受性，并防止連接不良發(fā)生及可靠性下降。進(jìn)而，目的是提供一種適用于防止貫通電極的脫落(松脫)的半導(dǎo)體裝置。為了達(dá)到上述目的，有關(guān)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體基板； 貫通電極，將上述半導(dǎo)體基板沿厚度方向貫通而設(shè)置；內(nèi)部電極，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的第1主面的、上述貫通電極到達(dá)的部分，與上述貫通電極電連接；第1保護(hù)膜，將上述內(nèi)部電極的一部分除外而覆蓋上述第1主面；第2保護(hù)膜，與上述第1保護(hù)膜分開而設(shè)置在上述內(nèi)部電極的未被上述第1保護(hù)膜覆蓋的部分；以及金屬布線，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的與上述第1主面相反側(cè)的第2主面，與上述貫通電極電連接。這里，上述第2保護(hù)膜的面積比上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域的面積大。此外，上述第2保護(hù)膜的形狀既可以是圓形，也可以是多邊形。此外，上述第2保護(hù)膜的形狀也可以是圓環(huán)狀，上述第2保護(hù)膜的外徑也可以比上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域的直徑大，上述第2保護(hù)膜的內(nèi)徑也可以比上述區(qū)域的上述直徑小。此外，上述第1保護(hù)膜及上述第2保護(hù)膜也可以都是無機(jī)材料，此外，也可以是，上述第1保護(hù)膜是無機(jī)材料、上述第2保護(hù)膜是有機(jī)材料。此外，上述半導(dǎo)體裝置還可以具備第3保護(hù)膜，該第3保護(hù)膜設(shè)置在上述內(nèi)部電極上、將上述第1保護(hù)膜與上述第2保護(hù)膜間的間隙的一部分填埋。此外，上述半導(dǎo)體裝置還可以具備將上述金屬布線的一部分除外而覆蓋上述第2 主面的絕緣層，此外，也可以具備外部電極，該外部電極設(shè)置在上述金屬布線的未被上述絕緣層覆蓋的部分，與上述金屬布線電連接。為了達(dá)到上述目的，有關(guān)本發(fā)明的一個技術(shù)方案的半導(dǎo)體裝置具備半導(dǎo)體基板； 貫通電極，將上述半導(dǎo)體基板沿厚度方向貫通而設(shè)置；內(nèi)部電極，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的第1主面的、上述貫通電極到達(dá)的部分，與上述貫通電極電連接；保護(hù)膜，將上述內(nèi)部電極的一部分除外而覆蓋上述內(nèi)部電極及上述第1主面；以及金屬布線，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的與上述第1主面相反側(cè)的第2主面，與上述貫通電極電連接；在上述內(nèi)部電極上，上述保護(hù)膜設(shè)有多個開口。此外，上述多個開口也可以設(shè)置在比上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域靠外側(cè)。此外，上述多個開口的形狀也可以是圓形。此外，上述多個開口的形狀也可以是多邊形，上述多角形的角部也可以具有曲線形狀。此外，上述多個開口也可以具有圓弧狀的輪廓。此外，也可以是，在1個內(nèi)部電極上，上述保護(hù)膜的上述開口至少有兩處以上。進(jìn)而，也可以在上述內(nèi)部電極上，在上述保護(hù)膜上設(shè)有另一個保護(hù)膜，上述另一個保護(hù)膜也可以經(jīng)由上述開口與上述內(nèi)部電極接觸。上述另一個保護(hù)膜也可以由有機(jī)材料構(gòu)成，此外也可以由無機(jī)材料構(gòu)成。上述半導(dǎo)體裝置還可以具備將上述金屬布線的一部分除外而覆蓋上述第2主面的絕緣層，此外，還可以具備外部電極，外外部電極設(shè)置在上述金屬布線的未被上述絕緣層覆蓋的部分，與上述金屬布線電連接。本發(fā)明不僅能夠作為這樣的半導(dǎo)體裝置實(shí)現(xiàn)，也可以作為將這樣的半導(dǎo)體裝置的金屬布線或外部電極與設(shè)置在布線基板的表面的布線電連接的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，即使在因在貫通電極形成后的工序中施加的熱應(yīng)力、或在半導(dǎo)體裝置的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱等的環(huán)境負(fù)荷壓力而從貫通電極對內(nèi)部電極發(fā)生了應(yīng)力集中的情況下，也能夠通過第2保護(hù)膜抑制內(nèi)部電極的變形，由此防止因內(nèi)部電極的斷線、 剝離造成的連接不良發(fā)生，確保較高的連接可靠性。通過將第2保護(hù)膜與第1保護(hù)膜分開設(shè)置，能夠在第1保護(hù)膜與第2保護(hù)膜的間隙中緩和對內(nèi)部電極的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，能夠更可靠地防止內(nèi)部電極的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。進(jìn)而，通過在第1保護(hù)膜與第2保護(hù)膜的間隙的一部分設(shè)置第3保護(hù)膜，能夠在殘留在第1保護(hù)膜與第2保護(hù)膜之間的間隙中緩和對于內(nèi)部電極的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，并且在發(fā)生應(yīng)力集中時，能夠經(jīng)由第3保護(hù)膜從第1保護(hù)膜得到第2保護(hù)膜抑制內(nèi)部電極的變形的力，此外，能夠防止貫通電極朝向半導(dǎo)體基板的第2主面剝離、脫落。此外，通過將第1保護(hù)膜和第2保護(hù)膜做成一體的保護(hù)膜、并且將內(nèi)部電極的一部分除外而設(shè)置，能夠在未設(shè)置保護(hù)膜的開口中緩和對內(nèi)部電極的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，也能夠更可靠地防止內(nèi)部電極的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。進(jìn)而，通過在上述保護(hù)膜上設(shè)置另一個保護(hù)膜，能夠在上述開口中緩和對內(nèi)部電極的應(yīng)力集中以及由內(nèi)部電極的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，并且能夠防止貫通電極朝向半導(dǎo)體基板的第2主面剝離、脫落。


圖1是表示以往的固體攝像裝置的構(gòu)造的截面圖。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的一例的截面圖。圖3是表示第2保護(hù)膜的形狀的一例的俯視圖及截面圖。圖4是表示第2保護(hù)膜的形狀的一例的俯視圖及截面圖。圖5是表示第2保護(hù)膜的形狀的一例的俯視圖及截面圖。圖6的㈧及⑶是表示第2保護(hù)膜及第3保護(hù)膜的形狀的一例的俯視圖。圖7是表示半導(dǎo)體裝置的主要部的構(gòu)造的一例的俯視圖及截面圖。圖8的(A) (D)是表示半導(dǎo)體裝置的保護(hù)膜的形狀的一例的俯視圖。圖9是表示半導(dǎo)體裝置的主要部的構(gòu)造的他的一例的截面圖。
具體實(shí)施例方式以下，對有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。(第1實(shí)施方式)首先，參照附圖對有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。
(半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造)圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10的構(gòu)造的截面圖。有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10如圖2所示，具備內(nèi)部電極12，設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的圖面上方的主面(以下稱作表面)，以Al或Cu等的金屬為主材料形成； 第1保護(hù)膜13A，將內(nèi)部電極12的一部分除外而覆蓋上述第1主面；以及第2保護(hù)膜13B， 與第1保護(hù)膜13A離開而設(shè)置在上述內(nèi)部電極的未被上述第1保護(hù)膜13A覆蓋的部分這里，第1保護(hù)膜13A及第2保護(hù)膜13B —般稱作鈍化部，由SiN等的無機(jī)材料構(gòu)成。但是，第2保護(hù)膜13B并不限定于無機(jī)材料，也可以使用有機(jī)材料，此外，也可以與第1 保護(hù)膜13A分工序形成。此外，半導(dǎo)體裝置10具備貫通電極17，將半導(dǎo)體基板11沿厚度方向貫通而到達(dá)內(nèi)部電極12的背面，與內(nèi)部電極12電連接；金屬布線18，設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的圖面下方的主面(以下稱作背面)，與貫通電極17電連接；金屬布線18，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的圖面下方的主面(以下稱作背面)，與貫通電極17電連接；以及絕緣層19，將金屬布線18 的一部分除外而覆蓋半導(dǎo)體基板11的背面。貫通電極17通過將在半導(dǎo)體基板11中預(yù)先設(shè)置的未圖示的貫通孔的內(nèi)壁(即半導(dǎo)體基板11及內(nèi)部電極12的、朝向貫通孔內(nèi)的面)例如用Cu或以Cu為主體的金屬材料鍍層、或在貫通孔中填充導(dǎo)電性膏而形成。貫通孔的深度作為一般的例子是10 μ m 300 μ m。 貫通電極17可以形成為將貫通孔填充，此外也可以形成為以大致一定的厚度在貫通孔的內(nèi)壁延伸的膜狀。金屬布線18通過將半導(dǎo)體基板11的背面例如用Cu或以Cu為主體的金屬材料鍍層而形成。金屬布線18的厚度優(yōu)選為5 μ m 20 μ m。在金屬布線18的未被絕緣層19覆蓋的部分，以與金屬布線18電連接的方式形成有外部電極20，該外部電極20例如由Sn-Ag-Cu組成的無鉛釬焊材料構(gòu)成的。進(jìn)而，在半導(dǎo)體基板11的表面上，經(jīng)由保護(hù)膜13及粘接層21，形成有例如由光學(xué)玻璃或支撐玻璃等構(gòu)成的透明基板22。這里，粘接層21既可以如圖2所示的半導(dǎo)體裝置10那樣形成為覆蓋半導(dǎo)體基板 11、第1保護(hù)膜13A、及第2保護(hù)膜13B的表面上，也可以是在與透明基板22之間具有中空的腔體構(gòu)造。粘接層21及透明基板22的構(gòu)造及材料根據(jù)半導(dǎo)體基板11的電氣特性提高或半導(dǎo)體基板11的強(qiáng)度加強(qiáng)等的目的而適當(dāng)選擇。另外，透明基板22主要在將本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置應(yīng)用到光學(xué)設(shè)備中的情況下、以及在使用為以半導(dǎo)體基板11的強(qiáng)度加強(qiáng)為目的的加強(qiáng)板的情況下特別有效，但并不是作為最終構(gòu)造必須的構(gòu)成要素，根據(jù)用途也可以沒有。這樣，內(nèi)部電極12與外部電極20經(jīng)由貫通電極17及金屬布線18電連接，所以能夠經(jīng)由內(nèi)部電極12、貫通電極17、金屬布線18、及外部電極20進(jìn)行半導(dǎo)體裝置10的內(nèi)外的電信號的交換。另外，半導(dǎo)體基板11通過未圖示的SiO2等的絕緣膜而與貫通電極17及金屬布線18電絕緣。(主要部分的詳細(xì)的構(gòu)造)圖3、圖4、及圖5分別是表示有關(guān)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10中的第2保護(hù)膜13B的具體形狀的一例的俯視圖及截面圖。根據(jù)第2保護(hù)膜13B的形狀的差異，將圖3、圖 4、及圖5所示的半導(dǎo)體裝置10分別表示為半導(dǎo)體裝置10A、10B、及10C。在半導(dǎo)體裝置10A、10B、及IOC中，第2保護(hù)膜13B都形成為在內(nèi)部電極12上與第1保護(hù)膜13A離開設(shè)置，第2保護(hù)膜13B的面積比貫通電極17與內(nèi)部電極12的背面接觸的區(qū)域17A(用虛線表示。以下簡單稱作區(qū)域17A)的面積大。在圖3的半導(dǎo)體裝置IOA中，使第2保護(hù)膜13B為圓形，第2保護(hù)膜13B的直徑比區(qū)域17A的最大徑大。在圖4的半導(dǎo)體裝置IOB中，使第2保護(hù)膜13B為正方形，第2保護(hù)膜13B的一邊的長度比區(qū)域17A的最大徑大。另外，這里使第2保護(hù)膜13B為正方形，但也可以使用其他多邊形。但是，在使用哪種多邊形的情況下，優(yōu)選的都是使該多邊形的最大徑的長度比區(qū)域17A的最大徑大。 在圖5的半導(dǎo)體裝置IOC中，使第2保護(hù)膜13B為圓環(huán)狀，第2保護(hù)膜13B的外徑比區(qū)域17A的直徑大，并且第2保護(hù)膜13B的內(nèi)徑比區(qū)域17A的直徑小。由于如上所述的第2保護(hù)膜13B的形狀及大小，如圖3、圖4、及圖5所示，能夠?qū)⒌?保護(hù)膜13B形成為從內(nèi)部電極12的表面覆蓋區(qū)域17A。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，即使在因形成貫通電極17后的工序中施加的熱應(yīng)力、及在半導(dǎo)體裝置10的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱等的環(huán)境負(fù)荷壓力而在貫通電極17與內(nèi)部電極12 的連接部分上發(fā)生了應(yīng)力集中的情況下，第2保護(hù)膜13B也能夠抑制內(nèi)部電極12的變形， 防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。具體而言，由于在區(qū)域17A的外周部分發(fā)生最大的應(yīng)力集中，所以通過將第2保護(hù)膜13B形成為從內(nèi)部電極12的表面覆蓋該外周部分，內(nèi)部電極12得到加強(qiáng)。此外，通過將第1保護(hù)膜13A與第2保護(hù)膜13B分開設(shè)置，能夠在第1保護(hù)膜13A 與第2保護(hù)膜13B的間隙中緩和對內(nèi)部電極12的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極12的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，能夠更可靠地防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。(半導(dǎo)體裝置的制造方法)具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體裝置10例如可以通過如下的工序制造。(工序1)準(zhǔn)備半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件具備設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的表面上的多個內(nèi)部電極12。(工序2)在設(shè)置在半導(dǎo)體基板11表面上的內(nèi)部電極12上，有選擇地形成具有開口的第1保護(hù)膜13A。(工序3)在內(nèi)部電極12的表面上的一部分，形成從第1保護(hù)膜13A的開口獨(dú)立的第2保護(hù)膜13B。另外，也可以同時進(jìn)行工序2和工序3。(工序4)形成沿半導(dǎo)體基板11的厚度方向貫通的貫通孔，以達(dá)到內(nèi)部電極12的背面。(工序5)形成貫通電極17，該貫通電極17設(shè)置在貫通孔的內(nèi)部，并且從貫通孔部的內(nèi)部向半導(dǎo)體基板11的表面上延伸而設(shè)置。(工序6)形成金屬布線18，該金屬布線18設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的背面，在半導(dǎo)體基板11的背面上與貫通電極17電連接。(工序7)形成以覆蓋金屬布線18的表面的方式設(shè)置在半導(dǎo)體基板11的背面上的絕緣層19。 (工序8)形成絕緣層19的開口，該開口有選擇地設(shè)置在金屬布線18的表面上。 在絕緣層19的開口，通過利用助熔劑的釬焊球搭載法、釬焊膏印刷法、或電解鍍層法，形成與金屬布線18電連接的外部電極20。對于外部電極20，例如使用Sn-Ag-Cu組成的無鉛釬焊材料。通過進(jìn)行這些工序，制造圖2所示的半導(dǎo)體裝置10。(有關(guān)變形例的主要部分的詳細(xì)的構(gòu)造)在上述中，說明了以下結(jié)構(gòu)在半導(dǎo)體裝置10中，為了強(qiáng)化對于從貫通電極17向內(nèi)部電極12的應(yīng)力集中的、內(nèi)部電極12的耐受性，在內(nèi)部電極12上從第1保護(hù)膜13A離開而設(shè)置第2保護(hù)膜13B。但是，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，雖然能夠減小內(nèi)部電極12連同第2保護(hù)膜13B —起發(fā)生斷線、裂紋、剝離等的可能性，但另一方面，有可能出現(xiàn)當(dāng)應(yīng)力集中時第2保護(hù)膜13B不能完全抑制內(nèi)部電極12的變形、不能完全防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生的情況。所以，在以下的變形例中，說明能夠減小內(nèi)部電極12連同第2保護(hù)膜13B —起損壞的可能性、并且提高第2保護(hù)膜13B抑制內(nèi)部電極12的變形的力的結(jié)構(gòu)。圖6(A)及圖6(B)分別是表示有關(guān)本發(fā)明的變形例的第2保護(hù)膜13B及第3保護(hù)膜13C的具體的形狀的一例的俯視圖。在各個例子中，都在內(nèi)部電極12上設(shè)有第3保護(hù)膜13C，以將第1保護(hù)膜13A及第 2保護(hù)膜13B的間隙的一部分填埋，這里，在圖6(B)中，使第3保護(hù)膜13C的形狀為波形。這里，第3保護(hù)膜13C既可以使用SiN等的無機(jī)材料，此外也可以使用有機(jī)材料。第3保護(hù)膜13C既可以與第1保護(hù)膜13A及第2保護(hù)膜13B的某一個或兩者分開工序形成，此外也可以通過與第1保護(hù)膜13A及第2保護(hù)膜13B同一個工序形成。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置第3保護(hù)膜13C以將第1保護(hù)膜13A與第2保護(hù)膜13B 間的間隙的一部分填埋，能夠在殘留在第1保護(hù)膜13A與第2保護(hù)膜13B之間的間隙中緩和對于內(nèi)部電極12的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極12的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，并且在發(fā)生應(yīng)力集中時，能夠經(jīng)由第3保護(hù)膜13C從第1保護(hù)膜13A得到第2保護(hù)膜13B抑制內(nèi)部電極 12的變形的力，此外，能夠防止貫通電極朝向半導(dǎo)體基板的第2主面剝離、脫落。進(jìn)而，在圖6(B)中，通過使第3保護(hù)膜13C的形狀為波形，能夠進(jìn)一步緩和作用于第3保護(hù)膜13C自身的應(yīng)力。如以上說明，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過設(shè)置在內(nèi)部電極上的保護(hù)膜的特征性的形狀，實(shí)現(xiàn)晶片等級CSP、并且對于應(yīng)力集中的耐受性強(qiáng)度較高的半導(dǎo)體裝置，所以能夠有利于各種電子設(shè)備的小型、薄型、輕量化及性能提高。(第2實(shí)施方式)以下，參照附圖對有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說明。(半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置與圖2所示的有關(guān)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10相比，在截面構(gòu)造上相同，不同點(diǎn)是第1保護(hù)膜13A與第2保護(hù)膜13B —體地、并且將內(nèi)部電極12上的一部分除外而設(shè)置。在有關(guān)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置中，將第1保護(hù)膜13A和第2保護(hù)膜13B不作區(qū)分而總稱作保護(hù)膜13。對于與在第1實(shí)施方式中說明的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素賦予相同的標(biāo)號而省略說明。(主要部分的詳細(xì)的構(gòu)造)接著，使用圖7 圖9，對第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置10DU0E中的保護(hù)膜13的具體形狀進(jìn)行說明。為了便于說明，以下將在內(nèi)部電極12上的一部分中沒有設(shè)置保護(hù)膜13 的部分稱作開口 14。圖7是表示半導(dǎo)體裝置IOD中的保護(hù)膜13及開口 14的具體形狀的一例的俯視圖及側(cè)視圖。在圖7中，4個開口 14設(shè)置在貫通電極17與內(nèi)部電極12的背面接觸的區(qū)域即連接區(qū)域24的外側(cè)(即在俯視圖中包圍連接區(qū)域24的位置)，開口 14分別具有長方形的形狀。另外，在圖7的俯視圖中，為了易于觀察，省略了粘接層21的圖示。

通過該構(gòu)造，在半導(dǎo)體裝置IOD中，即使在因貫通電極17形成后的工序中施加的熱應(yīng)力、或在半導(dǎo)體裝置10的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱或外部應(yīng)力等的環(huán)境負(fù)荷壓力而在連接區(qū)域24中發(fā)生了應(yīng)力集中的情況下，也能夠抑制內(nèi)部電極12的變形，防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。具體而言，由于在連接區(qū)域24的外周部分發(fā)生最大的應(yīng)力集中，所以通過將保護(hù)膜13形成為一定將該部分覆蓋，來加強(qiáng)內(nèi)部電極12。并且，通過在保護(hù)膜13上設(shè)置開口 14，能夠在開口 14緩和對內(nèi)部電極12的應(yīng)力集中、以及由內(nèi)部電極12的變形引起的發(fā)生應(yīng)力，更可靠地防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。進(jìn)而，即使在因半導(dǎo)體裝置IOD的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱或外部應(yīng)力等的環(huán)境負(fù)荷壓力而在貫通電極17或金屬布線18等發(fā)生了將貫通電極17向半導(dǎo)體基板11的背面方向拔出的應(yīng)力的情況下，也由于在開口 14以外的區(qū)域中使保護(hù)膜13與內(nèi)部電極12密接，所以能夠防止貫通電極17的脫落(松脫)、確保較高的連接可靠性。圖8(A) 圖8(D)是表示開口 14的具體的形狀的其他例的俯視圖。在圖8(A)所示的開口 14中，通過將圖7所示的開口 14的形狀即長方形的角部變更為曲線形狀，做成了進(jìn)一步緩和了作用于開口 14的角部上的應(yīng)力集中的形狀。在圖8(B)中，與圖8㈧相比，將開口 14的一個的尺寸較小地分割，使開口 14的合計面積與存在于開口 14間的保護(hù)膜13的合計面積的比率接近于1，由此實(shí)現(xiàn)對應(yīng)力緩和的效果、和作為保護(hù)膜13的加強(qiáng)效果(防止貫通電極17的脫落)的平衡確保。另外，也可以將圖8(A)及圖8(B)所示的開口 14的形狀做成橢圓形或圓形。在此情況下，也能夠得到與將角部變更為曲線形狀的長方形同等的效果。在圖8(C)中，將開口 14的輪廓的一部分做成了沿著貫通電極17的圓弧狀。由此， 在應(yīng)力最集中的連接區(qū)域24的外周部分，能夠發(fā)揮更有效的應(yīng)力緩和效果。在圖8(D)中，與圖8(C)相比，將開口 14的一個的尺寸較小地分割，使開口 14的合計面積與存在于開口 14間的保護(hù)膜13的合計面積的比率接近于1，由此實(shí)現(xiàn)對應(yīng)力緩和的效果、和作為保護(hù)膜13的加強(qiáng)效果(防止貫通電極17的脫落)的平衡確保。以下，對有關(guān)變形例的半導(dǎo)體裝置IOE進(jìn)行說明。圖9是表示有關(guān)變形例的半導(dǎo)體裝置IOE的主要部分的構(gòu)造的截面圖。在圖9的半導(dǎo)體裝置IOE中，在內(nèi)部電極12上，經(jīng)由保護(hù)膜13形成另一個保護(hù)膜23，內(nèi)部電極12與保護(hù)膜23在開口 14中直接連接。
因此，在圖9的 半導(dǎo)體裝置IOE中，與圖7及圖8所示的構(gòu)造相比能夠提高加強(qiáng)效果。此外，保護(hù)膜23中能夠使用有機(jī)材料及無機(jī)材料中的任何一種。在保護(hù)膜23中作為有機(jī)材料而使用低彈性樹脂等的情況下，能夠進(jìn)一步提高加強(qiáng)效果及應(yīng)力緩和效果。如上所述，在圖7 圖9所示的半導(dǎo)體裝置10DU0E中，形成具有開口 14的保護(hù)膜13，在半導(dǎo)體裝置IOE中還形成與保護(hù)膜13不同的保護(hù)膜23。由此，即使在因貫通電極17形成后的工序中施加的熱應(yīng)力、或在半導(dǎo)體裝置10D、 IOE的實(shí)際的使用環(huán)境中施加的熱或外部應(yīng)力等的環(huán)境負(fù)荷壓力而在貫通電極17與內(nèi)部電極12的連接部分發(fā)生了應(yīng)力集中的情況下，也能夠抑制內(nèi)部電極12的變形，防止內(nèi)部電極12的斷線、裂紋、剝離等的發(fā)生。此外，即使在貫通電極17或金屬布線18等發(fā)生了將貫通電極17向半導(dǎo)體基板11 的背面方向拔出的應(yīng)力的情況下，也能夠防止貫通電極17的脫落(松脫)，確保較高的連接
可靠性。另外，也可以在圖3、圖4、及圖5所示的半導(dǎo)體裝置IOA IOC的內(nèi)部電極12上， 與半導(dǎo)體裝置IOE同樣經(jīng)由保護(hù)膜13設(shè)置另一個保護(hù)膜23。設(shè)置在半導(dǎo)體裝置IOA IOC 中的保護(hù)膜23在第1保護(hù)膜13A與第2保護(hù)膜13B間的間隙中與內(nèi)部電極12直接連接， 發(fā)揮對上述應(yīng)力的加強(qiáng)效果。如在上述中說明那樣，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，通過設(shè)置在內(nèi)部電極上的保護(hù)膜的特征性的形狀，實(shí)現(xiàn)晶片等級CSP、且對應(yīng)力集中的耐受性強(qiáng)度較高的半導(dǎo)體裝置，所以能夠有利于各種電子設(shè)備的小型、薄型、輕量化及性能提高。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置特別適合于光學(xué)設(shè)備(以固體攝像元件為代表，光電二極管、激光模塊等各種半導(dǎo)體裝置及各種模塊)，還適合于其他LSI、存儲器、縱型設(shè)備(二極管、晶體管等)、插入機(jī)構(gòu)等所有半導(dǎo)體裝置。符號說明10、10A、10B、10C、10DU0E 半導(dǎo)體裝置11、101半導(dǎo)體基板12內(nèi)部電極13、23 保護(hù)膜13A第1保護(hù)膜13B第2保護(hù)膜13C第3保護(hù)膜14、110 開口16、22透明基板17、107貫通電極17A貫通電極與內(nèi)部電極的背面接觸的區(qū)域18、108金屬布線19絕緣層20、111外部電極21粘接層
24連接區(qū)域100固體攝像元件100A固體攝像裝置102攝像區(qū)域103微透鏡104A周邊電路區(qū)域104B 電極部105粘接部件106透明基板108金屬 布線109絕緣樹脂層
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，具備 半導(dǎo)體基板；貫通電極，將上述半導(dǎo)體基板沿厚度方向貫通而設(shè)置；內(nèi)部電極，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的第1主面的、上述貫通電極到達(dá)的部分，與上述貫通電極電連接；第1保護(hù)膜，將上述內(nèi)部電極的一部分除外而覆蓋上述第1主面； 第2保護(hù)膜，與上述第1保護(hù)膜離開而設(shè)置在上述內(nèi)部電極的未被上述第1保護(hù)膜覆蓋的部分；以及金屬布線，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的與上述第1主面相反側(cè)的第2主面，與上述貫通電極電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述第2保護(hù)膜的面積比上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域的面積大。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第2保護(hù)膜的形狀是圓形。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第2保護(hù)膜的形狀是多邊形。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述第2保護(hù)膜的形狀是圓環(huán)狀，上述第2保護(hù)膜的外徑比上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域的直徑大，上述第2保護(hù)膜的內(nèi)徑比上述區(qū)域的上述直徑小。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第1保護(hù)膜及上述第2保護(hù)膜都是無機(jī)材料。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中， 上述第1保護(hù)膜是無機(jī)材料；上述第2保護(hù)膜是有機(jī)材料。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體裝置還具備第3保護(hù)膜，該第3保護(hù)膜設(shè)置在上述內(nèi)部電極上，將上述第1 保護(hù)膜與上述第2保護(hù)膜間的間隙的一部分填埋。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體裝置還具備將上述金屬布線的一部分除外而覆蓋上述第2主面的絕緣層。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中，上述半導(dǎo)體裝置還具備外部電極，該外部電極設(shè)置在上述金屬布線的未被上述絕緣層覆蓋的部分，與上述金屬布線電連接。
11.一種電子設(shè)備，其中，將權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置的上述金屬布線或上述外部電極與在布線基板的表面設(shè)置的布線電連接而成。
12.—種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，具備 半導(dǎo)體基板；貫通電極，將上述半導(dǎo)體基板沿厚度方向貫通而設(shè)置；內(nèi)部電極，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的第1主面的、上述貫通電極到達(dá)的部分，與上述貫通電極電連接；保護(hù)膜，將上述內(nèi)部電極的一部分除外而覆蓋上述內(nèi)部電極及上述第1主面；以及金屬布線，設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板的與上述第1主面相反側(cè)的第2主面，與上述貫通電極電連接；在上述內(nèi)部電極上，上述保護(hù)膜設(shè)有多個開口。
13.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，上述多個開口設(shè)置在上述貫通電極與上述內(nèi)部電極接觸的區(qū)域的外側(cè)。
14.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述多個開口的形狀是圓形。
15.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述多個開口的形狀是多邊形。
16.如權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述多邊形的角部是曲線形狀。
17.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述多個開口具有圓弧狀的輪廓。
18.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在一個上述內(nèi)部電極上，上述保護(hù)膜的上述開口至少有兩處以上。
19.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，在上述內(nèi)部電極上，在上述保護(hù)膜上設(shè)有另一個保護(hù)膜。
20.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述另一個保護(hù)膜經(jīng)由上述開口與上述內(nèi)部電極接觸。
21.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述另一個保護(hù)膜由有機(jī)材料構(gòu)成。
22.如權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于， 上述另一個保護(hù)膜由無機(jī)材料構(gòu)成。
23.如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備將上述金屬布線的一部分除外而覆蓋上述第2主面的絕緣層。
24.如權(quán)利要求23所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，還具備外部電極，該外部電極設(shè)置在上述金屬布線的未被上述絕緣層覆蓋的部分，與上述金屬布線電連接。
25.一種電子設(shè)備，其中，將權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體裝置的上述金屬布線或上述外部電極與在布線基板的表面設(shè)置的布線電連接而成。
全文摘要
半導(dǎo)體裝置(10)具備半導(dǎo)體基板(11)；貫通電極(17)，將半導(dǎo)體基板(11)沿厚度方向貫通而設(shè)置；內(nèi)部電極(12)，設(shè)置在半導(dǎo)體基板(11)的表面的、貫通電極(17)到達(dá)的部分，與貫通電極(17)電連接；第1保護(hù)膜(13A)，將內(nèi)部電極(12)的一部分除外而覆蓋半導(dǎo)體基板(11)的表面；第2保護(hù)膜(13B)，與第1保護(hù)膜(13A)離開而設(shè)置在內(nèi)部電極(12)的未被第1保護(hù)膜(13A)覆蓋的部分；以及金屬布線(18)，設(shè)置在半導(dǎo)體基板(11)的背面，與貫通電極(17)電連接。
文檔編號H01L27/14GK102224579SQ20098014649
公開日2011年10月19日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者中野高宏, 佐野光, 內(nèi)海勝喜 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社