JP2000269324A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000269324A
JP2000269324A JP11068074A JP6807499A JP2000269324A JP 2000269324 A JP2000269324 A JP 2000269324A JP 11068074 A JP11068074 A JP 11068074A JP 6807499 A JP6807499 A JP 6807499A JP 2000269324 A JP2000269324 A JP 2000269324A
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JP
Japan
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metal
pillar
metal pillar
main component
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP11068074A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kajita
明広 梶田
Kazuyuki Azuma
和幸 東
Noriaki Matsunaga
範昭 松永
Hideki Shibata
英毅 柴田
Katsuya Okumura
勝弥 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to prevent the area of a chip from being increased in the case where a plurality of integrated circuit boards, which are respectively formed with an integrated circuit, are laminated and are electrically connected with each other, and to enable formation of a multitude of connection parts in a high density. SOLUTION: This manufacturing method is a manufacturing method of a semiconductor device of a structure, wherein a plurality of circuit boards, which are respectively formed with a circuit pattern constituting an integrated circuit or a wiring part of the integrated circuit, are respectively laminated on semiconductor substrates 11 and 31. The manufacturing method has a process for forming a metal pillar 19 on the region formed with the circuit pattern on the side of the connection surface of the circuit board on the side of the laminated circuit board by patterning; a process for forming a recessed part 37, which can be inserted with at least one part of the pillar 19 and is provided with the bottom which is formed as a metal conductive part 34a, on the side of the connection surface of the other laminated circuit board; and a process, wherein the pillar 19 is inserted in the recessed part 37 to connect the pillar 19 with the metal conductive part 34a by pressure bonding.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法、特に複数の半導体基板を積層する技術に関
するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a technique for laminating a plurality of semiconductor substrates.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子回路システムでは、高速動作のため
に複数の集積回路間における接続配線を極力短くするこ
とが必要となってきている。このため、複数の半導体集
積回路基板を積層することにより基板間の配線抵抗を極
力小さくする技術が検討されている。
2. Description of the Related Art In an electronic circuit system, it is necessary to minimize connection wiring between a plurality of integrated circuits for high-speed operation. For this reason, a technique of stacking a plurality of semiconductor integrated circuit boards to minimize wiring resistance between the boards has been studied.

【0003】この集積回路基板を積層する技術は、垂直
積層集積回路技術と呼ばれている(例えば、Stefa
n A.Kuhnらの論文“Technical di
gest of international ele
ctron devicesmeeting p.p.
249−252(1995)”にその概要と効果が記載
されている。)。さらに、この垂直積層集積回路を用い
ることにより、製造工程の異なる異種の集積回路基板を
積層して1個の混載型半導体装置として機能させること
も可能となる。例えば、メモリ素子が集積された基板と
高速ロジック素子が集積された基板とを積層することに
より、容易にメモリ・ロジック混載型半導体装置を製造
することが可能になると考えられている。
[0003] This technique of stacking integrated circuit boards is called a vertical stacked integrated circuit technique (eg, Stefa).
nA. Kuhn et al., "Technical di
guest of international ele
ctron devicesmeeting p. p.
249-252 (1995) "). Further, by using this vertical laminated integrated circuit, different types of integrated circuit substrates having different manufacturing processes are laminated to form one mixed-type integrated circuit board. For example, by stacking a substrate on which a memory element is integrated and a substrate on which a high-speed logic element is integrated, a semiconductor device including a memory and a logic can be easily manufactured. It is thought to be possible.

【0004】この垂直積層集積回路では、上下に積層さ
れた集積回路基板間を電気的に接続する必要がある。こ
のような上下の集積回路基板間を電気的に接続する方法
は、例えば特願昭60−160645号公報に記載され
ており、以下、図6を参照してこの方法について簡単に
説明する。
In this vertical stacked integrated circuit, it is necessary to electrically connect integrated circuit boards stacked one above another. Such a method of electrically connecting the upper and lower integrated circuit substrates is described in, for example, Japanese Patent Application No. 60-160645, and the method will be briefly described below with reference to FIG.

【0005】まず、図6(a)に示すように、シリコン
基板51上に金属のハードマスク52を形成する。次
に、図6(b)に示すように、このハードマスク52を
用いてシリコン基板51をエッチングし、開口53を形
成する。続いて、図6(c)に示すように、開口53の
底部に所定の材料膜54を形成するとともに、開口53
の側部に絶縁膜55を形成する。さらに、図6(d)に
示すように、開口53内にチップ間の接続プラグ56と
して多結晶シリコンを埋め込む。この段階の後、シリコ
ン基板51に半導体素子や配線等の集積回路パターン
(図示せず)を形成する。集積回路パターンを形成した
後、図6(e)に示すように、ドライエッチング法或い
は機械研磨法を用いてシリコン基板51の裏面側を研削
して、接続プラグ56の底部を露出させる。これによ
り、シリコン基板51を貫通する接続プラグ56が得ら
れる。
[0005] First, as shown in FIG. 6A, a metal hard mask 52 is formed on a silicon substrate 51. Next, as shown in FIG. 6B, the silicon substrate 51 is etched using the hard mask 52 to form an opening 53. Subsequently, as shown in FIG. 6C, a predetermined material film 54 is formed on the bottom of the opening 53 and the opening 53 is formed.
The insulating film 55 is formed on the side of the substrate. Further, as shown in FIG. 6D, polycrystalline silicon is embedded in the opening 53 as a connection plug 56 between chips. After this stage, an integrated circuit pattern (not shown) such as a semiconductor element and a wiring is formed on the silicon substrate 51. After the integrated circuit pattern is formed, as shown in FIG. 6E, the back surface of the silicon substrate 51 is ground using a dry etching method or a mechanical polishing method to expose the bottom of the connection plug 56. Thereby, the connection plug 56 penetrating through the silicon substrate 51 is obtained.

【0006】以上のようにして作製された複数の集積回
路基板を接続プラグ56を介して垂直方向に積層・接続
することにより、垂直積層集積回路が得られる。
By vertically laminating and connecting a plurality of integrated circuit boards manufactured as described above via connection plugs 56, a vertically laminated integrated circuit is obtained.

【0007】しかしながら、前述した方法によって垂直
積層集積回路を作製する場合、シリコン基板を貫通する
接続プラグを集積回路パターンが形成されている領域以
外の領域に設ける必要があるため、個々の集積回路チッ
プの面積が増大してしまうという問題がある。また、接
続プラグとして多結晶シリコンを用いるため、チップ間
の接続抵抗が高くなるという問題もある。
However, when fabricating a vertical stacked integrated circuit by the above-described method, it is necessary to provide a connection plug penetrating through the silicon substrate in a region other than the region where the integrated circuit pattern is formed. However, there is a problem that the area increases. In addition, since polycrystalline silicon is used as the connection plug, there is a problem that the connection resistance between the chips is increased.

【0008】一方、複数の集積回路基板を積層して接続
する方法としては、一方の基板上にハンダバンプを形成
し、このハンダバンプによって基板間を電気的に接続す
るという方法も考えられる。しかしながら、微細なハン
ダバンプを形成することは困難であり、したがって多数
のハンダバンプを高密度で基板上に形成することができ
ないという問題がある。
On the other hand, as a method of stacking and connecting a plurality of integrated circuit boards, a method of forming solder bumps on one of the boards and electrically connecting the boards by the solder bumps can be considered. However, it is difficult to form fine solder bumps, and therefore, there is a problem that a large number of solder bumps cannot be formed on a substrate at high density.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、集積回路
が形成された複数の集積回路基板を積層して電気的に接
続する場合、個々の集積回路チップの面積が増大してし
まうという問題や、集積回路チップ上に多数の接続部を
高密度で形成することができないという問題があった。
As described above, when a plurality of integrated circuit boards on which integrated circuits are formed are stacked and electrically connected, the problem is that the area of each integrated circuit chip increases. In addition, there is a problem that a large number of connection portions cannot be formed at a high density on an integrated circuit chip.

【0010】本発明は、上記従来の課題に対してなされ
たものであり、集積回路が形成された複数の集積回路基
板を積層して電気的に接続する場合に、チップ面積の増
大を防止でき、多数の接続部を高密度で形成することが
可能な半導体装置及びその製造方法を提供することを目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and can prevent an increase in chip area when a plurality of integrated circuit boards on which integrated circuits are formed are electrically connected. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of forming a large number of connection portions at high density and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板上
に集積回路又は集積回路の配線部を構成する回路パター
ンが形成された複数の回路基板を積層した半導体装置の
製造方法であって、積層される一方の回路基板の接続面
側の回路パターンが形成された領域上に金属ピラーをパ
ターン加工によって形成する工程と、積層される他方の
回路基板の接続面側に前記金属ピラーの少なくとも一部
を挿入でき且つその底部が金属導電部となっている凹部
を形成する工程と、前記金属ピラーを前記凹部に挿入し
て前記金属ピラーと前記金属導電部とを圧着接続するこ
とにより、前記一方の回路基板の回路パターンと前記他
方の回路基板の回路パターンとを電気的に接続する工程
とを有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of circuit boards on which an integrated circuit or a circuit pattern constituting a wiring portion of an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate, Forming a metal pillar by pattern processing on a region where a circuit pattern on a connection surface side of one of the circuit boards to be laminated is formed; and at least one of the metal pillars on a connection surface side of the other circuit board to be laminated. Forming a concave portion in which a portion can be inserted and a bottom portion of which is a metal conductive portion, and inserting the metal pillar into the concave portion and crimp-connecting the metal pillar and the metal conductive portion to form the one portion. Electrically connecting the circuit pattern of the circuit board to the circuit pattern of the other circuit board.

【0012】また、本発明は、半導体基板上に集積回路
又は集積回路の配線部を構成する回路パターンが形成さ
れた複数の回路基板を積層した半導体装置であって、積
層された一方の回路基板の接続面側の回路パターンが形
成された領域上にはパターン加工された金属ピラーが形
成され、積層された他方の回路基板の接続面側には前記
金属ピラーの少なくとも一部が挿入され且つその底部の
金属導電部に前記金属ピラーが接続された凹部が形成さ
れ、前記金属導電部に接続された金属ピラーにより、前
記一方の回路基板の回路パターンと前記他方の回路基板
の回路パターンとが電気的に接続されていることを特徴
とする。
The present invention also relates to a semiconductor device in which a plurality of circuit boards on which an integrated circuit or a circuit pattern constituting a wiring portion of an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate, wherein one of the stacked circuit boards is provided. A patterned metal pillar is formed on the region where the circuit pattern on the connection surface side is formed, and at least a part of the metal pillar is inserted and connected to the connection surface side of the other circuit board stacked. A concave portion in which the metal pillar is connected to the bottom metal conductive portion is formed, and the circuit pattern of the one circuit board and the circuit pattern of the other circuit board are electrically connected by the metal pillar connected to the metal conductive portion. It is characterized by being electrically connected.

【0013】本発明によれば、回路パターンが形成され
た領域上に金属ピラーが形成されるので、従来のように
半導体基板を貫通させる接続プラグを設ける必要がな
い。したがって、集積回路チップの面積を増大させるこ
となく、基板上の任意の位置に金属ピラーを形成するこ
とができる。また、ハンダバンプではなく、パターン形
成された金属ピラーを用いるので、接続領域を微細化す
ることができ、多数の金属ピラーを高密度で形成するこ
とができる。
According to the present invention, since the metal pillar is formed on the area where the circuit pattern is formed, there is no need to provide a connection plug that penetrates the semiconductor substrate unlike the related art. Therefore, the metal pillar can be formed at an arbitrary position on the substrate without increasing the area of the integrated circuit chip. In addition, since the patterned metal pillars are used instead of the solder bumps, the connection region can be miniaturized, and a large number of metal pillars can be formed at a high density.

【0014】前記金属ピラーの少なくともピラー上部以
外の部分は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分と
する材料(アルミニウムに銅若しくはシリコンの少なく
とも一方を微量添加した材料等)によって形成されてい
ることが好ましい。
It is preferable that at least a portion of the metal pillar other than the upper part of the pillar is formed of aluminum or a material containing aluminum as a main component (a material obtained by adding at least one of copper and silicon to aluminum or the like).

【0015】このように、金属ピラーとしてアルミニウ
ム又はアルミニウムを主成分とする低抵抗材料を用いる
ことにより、基板間における抵抗を大幅に低減すること
ができる。
As described above, by using aluminum or a low-resistance material containing aluminum as a main component as the metal pillar, the resistance between the substrates can be greatly reduced.

【0016】また、他方の回路基板の一方の回路基板と
対向する面側に(特に対向面の最表面に)加熱処理又は
プラズマ処理によって収縮又は気化する材料からなる材
料層を形成しておき、金属ピラーと金属導電部とを圧着
する工程を行う際に加熱処理又はプラズマ処理を行うよ
うにしてもよい。
A material layer made of a material that contracts or evaporates by heat treatment or plasma treatment is formed on a surface of the other circuit board facing the one circuit board (particularly, on the outermost surface of the facing surface). When performing the step of pressing the metal pillar and the metal conductive portion, a heat treatment or a plasma treatment may be performed.

【0017】具体的には、加熱処理によって収縮する材
料として有機シリコン絶縁膜を用い、金属ピラーと金属
導電部とを圧着する際に加熱処理を同時に行うことによ
り、有機シリコン絶縁膜を膜厚方向に収縮させる方法が
あげられる。
Specifically, an organic silicon insulating film is used as a material contracted by the heat treatment, and the heat treatment is performed simultaneously when the metal pillar and the metal conductive portion are pressed, so that the organic silicon insulating film is formed in the thickness direction. There is a method of shrinking.

【0018】このように、加熱処理によって収縮する材
料からなる材料層を形成しておくことにより、圧着工程
の際の加熱処理によって該材料層が膜厚方向に収縮する
ため、金属ピラーに対する圧着工程時の過度の圧力集中
が防止されるとともに、各金属ピラー間の高さのバラツ
キが抑制され、信頼性の高い接続を行うことが可能とな
る。
As described above, since the material layer made of a material which contracts by the heat treatment is formed, the material layer contracts in the film thickness direction by the heat treatment at the time of the pressure contact step. At the same time, excessive concentration of pressure is prevented, and variations in height between the metal pillars are suppressed, so that highly reliable connection can be performed.

【0019】また、プラズマ処理によって気化する材料
としてカーボン膜を用い、金属ピラーと金属導電部とを
圧着する際にプラズマ処理を同時に行うことにより、カ
ーボン膜を気化させる方法もあげられる。
There is also a method of vaporizing the carbon film by using a carbon film as a material to be vaporized by the plasma treatment and simultaneously performing the plasma treatment when the metal pillar and the metal conductive portion are pressed.

【0020】このように、プラズマ処理によって気化す
る材料からなる材料層を形成しておくことにより、圧着
工程の際のプラズマ処理によって該材料層が徐々に気化
するため、金属ピラーに対する圧着工程時の過度の圧力
集中が防止されるとともに、各金属ピラー間の高さのバ
ラツキが抑制され、信頼性の高い接続を行うことが可能
となる。
As described above, by forming a material layer made of a material which is vaporized by the plasma processing, the material layer is gradually vaporized by the plasma processing at the time of the pressure bonding step. Excessive pressure concentration is prevented, and variations in height between the metal pillars are suppressed, so that highly reliable connection can be performed.

【0021】また、金属ピラーのピラー上部の構成材料
の主成分は、金属導電部の構成材料の主成分と同じもの
であることが好ましい。このように、ピラー上部に金属
導電部の構成材料と同種の材料を用いることにより、圧
着によって金属導電部との接合を容易に行うことがで
き、接合部における良好な電気的特性を得ることができ
る。
It is preferable that the main component of the constituent material above the pillar of the metal pillar is the same as the main component of the constituent material of the metal conductive part. As described above, by using the same material as the constituent material of the metal conductive portion on the pillar upper portion, bonding with the metal conductive portion can be easily performed by pressure bonding, and good electrical characteristics at the bonded portion can be obtained. it can.

【0022】特に、ピラー上部及び金属導電部に、銅又
は銅を主成分とする材料を用いることが好ましい。銅は
その表面に形成された自然酸化膜を水素雰囲気中で容易
に還元できるため、金属ピラーと金属導電部との間で良
好な電気的接続を得ることができる。また、銅は優れた
展性を有するため、圧着する際の過度の圧力集中を防止
することができる。さらに、金属ピラーのピラー本体を
RIEによって垂直形状にパターン加工する際に、銅又
は銅を主成分とする材料をハードマスクとして用いるこ
とができ、アスペクト比の高いピラーを形成することが
できる。
In particular, it is preferable to use copper or a material containing copper as a main component for the pillar upper part and the metal conductive part. Copper can easily reduce the natural oxide film formed on the surface thereof in a hydrogen atmosphere, so that good electrical connection can be obtained between the metal pillar and the metal conductive portion. In addition, since copper has excellent malleability, it is possible to prevent excessive pressure concentration during pressure bonding. Further, when the pillar body of the metal pillar is patterned into a vertical shape by RIE, copper or a material containing copper as a main component can be used as a hard mask, and a pillar having a high aspect ratio can be formed.

【0023】また、金属ピラーのピラー上部は、金或い
は白金等の貴金属は又は貴金属を主成分とする材料で形
成されていることが好ましい。
The upper portion of the metal pillar is preferably formed of a noble metal such as gold or platinum or a material containing a noble metal as a main component.

【0024】貴金属はその表面に自然酸化膜が形成され
にくいため、金属ピラーと金属導電部との間で良好な電
気的接続を得ることができる。また、貴金属は優れた展
性を有するため、圧着する際の過度の圧力集中を防止す
ることができる。さらに、金属ピラーのピラー本体をR
IEによって垂直形状にパターン加工する際に、貴金属
又は貴金属を主成分とする材料をハードマスクとして用
いることができ、アスペクト比の高いピラーを形成する
ことができる。
Since a noble metal is unlikely to form a natural oxide film on its surface, a good electrical connection can be obtained between the metal pillar and the metal conductive portion. In addition, since the noble metal has excellent malleability, it is possible to prevent excessive pressure concentration during pressure bonding. Furthermore, the pillar body of the metal pillar is
When patterning into a vertical shape by IE, a noble metal or a material containing a noble metal as a main component can be used as a hard mask, and a pillar having a high aspect ratio can be formed.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】(実施形態1)本発明の第1の実施形態に
ついて、図1〜図3を参照して説明する。本実施形態
は、一方の基板に金属ピラーを他方の基板に接続孔を形
成し、両基板を圧着接続するものである。
(Embodiment 1) A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a metal pillar is formed on one substrate, a connection hole is formed on the other substrate, and both substrates are connected by pressure bonding.

【0027】まず、一方の基板に金属ピラーを形成する
方法について、図1(a)〜(c)を参照して説明す
る。
First, a method of forming metal pillars on one substrate will be described with reference to FIGS.

【0028】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板(シリコン基板等)11上に、MOSトランジスタ等
からなる能動素子領域12(詳細は図示せず)及び多層
配線領域13(配線(プラグや電極も含む)14、層間
絶縁膜15等からなる)を、通常の方法と同様にして順
次形成する。次に、全面に保護絶縁膜16を形成し、こ
の保護絶縁膜16の一部を除去して、多層配線領域13
の最上層側に設けられた電極14a上に開口17を形成
する。
First, as shown in FIG. 1A, on a semiconductor substrate (silicon substrate or the like) 11, an active element region 12 (details not shown) made of a MOS transistor or the like and a multilayer wiring region 13 (wiring ( (Including plugs and electrodes) 14, and an interlayer insulating film 15) are sequentially formed in the same manner as in a normal method. Next, a protective insulating film 16 is formed on the entire surface, and a part of the protective insulating film 16 is removed.
The opening 17 is formed on the electrode 14a provided on the uppermost layer side of.

【0029】次に、図1(b)に示すように、金属ピラ
ーとなる金属膜18をスパッタリング法等により全面に
堆積する。金属膜18としては、低い電気抵抗率を有す
るAlを用いることが望ましく、Alに微量のCu若し
くはSi、或いは微量のCu及びSiを添加した材料を
用いるようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 1B, a metal film 18 serving as a metal pillar is deposited on the entire surface by a sputtering method or the like. As the metal film 18, it is desirable to use Al having a low electric resistivity, and a material in which a small amount of Cu or Si or a small amount of Cu and Si is added to Al may be used.

【0030】次に、図1(c)に示すように、金属ピラ
ーを形成する部分にフォトリソグラフィによってレジス
トパターン(図示せず)を形成する。続いて、このレジ
ストパターンをマスクとして反応性イオンエッチング
(RIE)法により金属膜18をパターニングすること
により、垂直形状にパターン加工された金属ピラー19
を形成する。金属膜18がAl又はAlを主成分とする
材料である場合には、BCl3 とCl2 の混合ガスを主
エッチングガスとして用い、RIEを保護絶縁膜16が
露出するまで行うことにより、開口17に対して自己整
合的に金属ピラー19の下部領域を埋め込むことができ
る。
Next, as shown in FIG. 1C, a resist pattern (not shown) is formed by photolithography on the portion where the metal pillar is to be formed. Subsequently, the metal film 18 is patterned by a reactive ion etching (RIE) method using the resist pattern as a mask, thereby forming a metal pillar 19 patterned into a vertical shape.
To form When the metal film 18 is Al or a material containing Al as a main component, the opening 17 is formed by performing RIE until the protective insulating film 16 is exposed using a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 as a main etching gas. , The lower region of the metal pillar 19 can be embedded in a self-aligned manner.

【0031】なお、金属ピラー19をパターン加工する
際に、フォトレジストをエッチングマスクとして使用す
る代わりに、SiN膜等の塩素系エッチングガスに対し
てエッチング耐性が高い膜をハードマスクとして用いる
ことも可能である。すなわち、Al等の金属膜18を堆
積した後、引き続きプラズマCVD法等によりSiN膜
を堆積し、さらに金属ピラーを形成する部分にフォトリ
ソグラフィによってレジストパターン(図示せず)を形
成する。続いて、このレジストパターンをマスクとして
フルオロカーボン等のフッ素系エッチングガスによりS
iN膜をエッチングする。その後、このパターニングさ
れたSiN膜をハードマスクとして用い、BCl3 とC
2 の混合ガスを主エッチングガスとするRIEを行う
ことにより、垂直形状にパターン加工された金属ピラー
19を形成する。ハードマスクは、金属ピラー形成後に
ドライエッチング等法により選択的に除去することがで
きる。
When patterning the metal pillars 19, instead of using a photoresist as an etching mask, a film having high etching resistance to a chlorine-based etching gas such as a SiN film can be used as a hard mask. It is. That is, after depositing a metal film 18 of Al or the like, a SiN film is successively deposited by a plasma CVD method or the like, and a resist pattern (not shown) is formed by photolithography at a portion where a metal pillar is to be formed. Subsequently, using this resist pattern as a mask, S is etched with a fluorine-based etching gas such as fluorocarbon.
Etch the iN film. Then, using this patterned SiN film as a hard mask, BCl 3 and C
By performing RIE using a mixed gas of l 2 as a main etching gas, a metal pillar 19 patterned into a vertical shape is formed. The hard mask can be selectively removed by dry etching or the like after forming the metal pillar.

【0032】このように、ハードマスクを用いた場合、
フォトレジストマスクを用いる場合よりもAlのエッチ
ングガスに対するエッチング耐性が高いため、より高さ
の高い金属ピラーを形成することが可能となる。
As described above, when a hard mask is used,
Since the etching resistance to the Al etching gas is higher than when a photoresist mask is used, a metal pillar having a higher height can be formed.

【0033】なお、図では、一つの金属ピラーについて
のみ示しているが、実際には同一基板上に多数の金属ピ
ラーが形成されることになる。
Although only one metal pillar is shown in the drawing, many metal pillars are actually formed on the same substrate.

【0034】次に、他方の基板に金属ピラーを挿入する
ための接続孔を形成する方法について、図2(a)〜
(b)を参照して説明する。
Next, a method of forming a connection hole for inserting a metal pillar in the other substrate will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG.

【0035】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板(シリコン基板等)31上に、MOSトランジスタ等
からなる能動素子領域32(詳細は図示せず)及び多層
配線領域33(配線(プラグや電極も含む)34、層間
絶縁膜35等からなる)を、通常の方法と同様にして順
次形成する。続いて、全面に保護絶縁膜36を形成す
る。
First, as shown in FIG. 2A, on a semiconductor substrate (silicon substrate or the like) 31, an active element region 32 (details are not shown) made of a MOS transistor or the like and a multilayer wiring region 33 (wiring ( (Including a plug and an electrode) 34 and an interlayer insulating film 35) are sequentially formed in the same manner as in a normal method. Subsequently, a protective insulating film 36 is formed on the entire surface.

【0036】次に、図2(b)に示すように、接続孔を
形成する部分が開口となるレジストパターン(図示せ
ず)をフォトリソグラフィによって形成する。続いて、
このレジストパターンをマスクとしてRIE法により保
護絶縁膜36をパターニングすることにより、多層配線
領域33の最上層側に設けられた電極34a上に接続孔
37を形成する。この接続孔37の径は、図1に示した
金属ピラー19の径よりも大きくなるようにする。ま
た、図に示すように、接続孔37の少なくとも上部側は
テーパー形状であることが望ましい。テーパー形状は、
接続孔37を形成する途中でRIE条件を変化させるこ
とにより、或いはRIE終了後に希フッ酸溶液によるエ
ッチングを行うことにより、形成することができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a resist pattern (not shown) is formed by photolithography in which a portion where a connection hole is to be formed is an opening. continue,
By using the resist pattern as a mask to pattern the protective insulating film 36 by RIE, a connection hole 37 is formed on the electrode 34 a provided on the uppermost layer side of the multilayer wiring region 33. The diameter of the connection hole 37 is set to be larger than the diameter of the metal pillar 19 shown in FIG. Further, as shown in the figure, it is desirable that at least the upper side of the connection hole 37 has a tapered shape. The taper shape is
It can be formed by changing the RIE condition during the formation of the connection hole 37 or by performing etching with a diluted hydrofluoric acid solution after the RIE.

【0037】なお、図では、一つの接続孔についてのみ
示しているが、実際には対向する基板に形成された多数
の金属ピラーに対応して、同一基板上に多数の接続孔が
形成されることになる。
Although only one connection hole is shown in the drawing, a large number of connection holes are actually formed on the same substrate in correspondence with a large number of metal pillars formed on the opposing substrate. Will be.

【0038】次に、図1に示した方法によって金属ピラ
ーを形成した一方の基板と、図2に示した方法によって
接続孔を形成した他方の基板とを接続する方法につい
て、図3(a)〜(c)を参照して説明する。
Next, a method of connecting one substrate having metal pillars formed by the method shown in FIG. 1 and the other substrate having connection holes formed by the method shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIGS.

【0039】まず、図3(a)に示すように、金属ピラ
ー19が形成された一方の基板と接続孔37が形成され
た他方の基板のそれぞれの接続面どうしを対向させ、位
置合わせを行う。
First, as shown in FIG. 3A, the connection surfaces of the one substrate on which the metal pillars 19 are formed and the other substrate on which the connection holes 37 are formed are opposed to each other to perform alignment. .

【0040】次に、図3(b)に示すように、金属ピラ
ー19を対向する接続孔37にはめ込む。
Next, as shown in FIG. 3B, the metal pillar 19 is fitted into the opposing connection hole 37.

【0041】次に、図3(c)に示すように、加熱を行
いながら、金属ピラー19を接続孔37底部の電極34
aに圧着させる。これにより、基板どうしが金属ピラー
19を介して物理的に接続されるとともに、一方の基板
に形成された電極14aと他方の基板に形成された電極
34aとが電気的に接続される。このとき、金属ピラー
19の一部を変形させることにより、複数個の金属ピラ
ー19間の高さのバラツキを吸収することができ、基板
表面の任意の場所に形成された金属ピラー19全てで良
好な接続を得ることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 3C, the metal pillar 19 is connected to the electrode 34 at the bottom of the connection hole 37 while heating.
a. Thereby, the substrates are physically connected to each other via the metal pillars 19, and the electrodes 14a formed on one substrate are electrically connected to the electrodes 34a formed on the other substrate. At this time, by deforming a part of the metal pillar 19, it is possible to absorb a variation in height between the plurality of metal pillars 19, and all the metal pillars 19 formed at an arbitrary position on the substrate surface are good. Connection can be obtained.

【0042】本実施形態によれは、従来のように半導体
基板を貫通させる接続プラグを形成する必要がないた
め、金属ピラーを素子や配線が形成された領域上に形成
することができる。したがって、集積回路チップの面積
を増大させることなく、基板上の任意の位置に金属ピラ
ーを形成することができる。
According to the present embodiment, there is no need to form a connection plug that penetrates the semiconductor substrate as in the related art, so that a metal pillar can be formed on a region where elements and wirings are formed. Therefore, the metal pillar can be formed at an arbitrary position on the substrate without increasing the area of the integrated circuit chip.

【0043】また、ハンダバンプではなく、フォトリソ
グラフィに基づくパターニングによって金属ピラーを形
成するので、個々の接続領域を微細化することができ、
同一チップ上に多数の金属ピラーを高密度で形成するこ
とができる。また、Al等の低抵抗金属によって金属ピ
ラーを形成するので、金属ピラーの抵抗を大幅に低減す
ることができる。
Since the metal pillars are formed by patterning based on photolithography instead of solder bumps, individual connection regions can be miniaturized.
Many metal pillars can be formed on the same chip at high density. In addition, since the metal pillar is formed of a low-resistance metal such as Al, the resistance of the metal pillar can be significantly reduced.

【0044】したがって、製造工程の異なる異種の集積
回路基板、例えばメモリ部が形成された基板とロジック
部が形成された基板を積層して、最上層側の配線どうし
を金属ピラーを介して接続することにより、メモリ機能
及びロジック機能を備えた多機能の混載LSIを高集積
度で作製することができる。
Therefore, different types of integrated circuit substrates having different manufacturing processes, for example, a substrate on which a memory portion is formed and a substrate on which a logic portion is formed are laminated, and the uppermost wiring is connected via metal pillars. This makes it possible to manufacture a multifunctional hybrid LSI having a memory function and a logic function with a high degree of integration.

【0045】また、ロジックLSIに代表される配線層
数の多い多層配線構造を有するLSIに対しては、一方
の基板には半導体素子及び多層配線の下層側の配線を形
成し、他方の基板には多層配線の上層側の配線を形成す
ることも可能である。すなわち、他方の基板には、集積
回路の主な構成要素である素子と配線のうち、配線のみ
を形成する。このような構成を用いることにより、多層
配線の配線層数を従来よりも増加させることができ、回
路の信号遅延を従来よりも低減することが可能となる。
For an LSI having a multilayer wiring structure having a large number of wiring layers typified by a logic LSI, a semiconductor element and a wiring below the multilayer wiring are formed on one substrate, and the other substrate is formed on the other substrate. It is also possible to form a wiring on the upper layer side of the multilayer wiring. That is, only the wiring among the elements and the wiring which are the main components of the integrated circuit is formed on the other substrate. By using such a configuration, the number of wiring layers of the multilayer wiring can be increased as compared with the conventional case, and the signal delay of the circuit can be reduced as compared with the conventional case.

【0046】さらに、本実施形態によれば、積層される
各基板の良品管理を別々に行い、良品どうしを接続する
ことにより、高い良品収率を得ることができると同時
に、全体としての製造工期を短縮することもできる。
Furthermore, according to the present embodiment, by managing the non-defective products of the respective substrates to be laminated separately and connecting the non-defective products, a high non-defective product yield can be obtained, and at the same time, the manufacturing time as a whole can be improved. Can also be shortened.

【0047】(実施形態2)次に、本発明の第2の実施
形態について、図4(a)〜(c)を参照して説明す
る。本実施形態は、前述した第1の実施形態の一部を変
更したものであり、図1〜図3に示した構成要素と同一
或いは対応する構成要素には同一番号を付している。
(Embodiment 2) Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is a modification of the first embodiment described above, and the same or corresponding components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0048】図4(a)は、金属ピラー19が形成され
た一方の基板と接続孔37が形成された他方の基板のそ
れぞれの接続面どうしを対向させ、位置合わせを行う工
程について示したものである。金属ピラー19が形成さ
れた一方の基板の構成及び製造工程については第1の実
施形態と同様である。
FIG. 4A shows a process of aligning the respective connection surfaces of the one substrate on which the metal pillars 19 are formed and the other substrate on which the connection holes 37 are formed, and performing alignment. It is. The configuration and manufacturing process of one of the substrates on which the metal pillars 19 are formed are the same as in the first embodiment.

【0049】本実施形態では、接続孔37が形成された
他方の基板の構成が第1の実施形態とは異なっている。
本実施形態では、第1の実施形態と同様の工程により保
護絶縁膜36を形成した後、保護絶縁膜36上にスペー
サ絶縁膜38を形成する。このスペーサ絶縁膜38には
加熱処理によって収縮する材料、例えばSOG等の有機
シリコン絶縁膜を用い、この有機シリコン絶縁膜を保護
絶縁膜36上に塗布する。スペーサ絶縁膜38を形成し
た後、スペーサ絶縁膜38及び保護絶縁膜36を貫通す
る接続孔37を形成する。
In this embodiment, the structure of the other substrate on which the connection holes 37 are formed is different from that of the first embodiment.
In the present embodiment, after the protective insulating film 36 is formed by the same process as in the first embodiment, the spacer insulating film 38 is formed on the protective insulating film 36. The spacer insulating film 38 is made of a material that shrinks by the heat treatment, for example, an organic silicon insulating film such as SOG, and the organic silicon insulating film is applied on the protective insulating film 36. After forming the spacer insulating film 38, a connection hole 37 penetrating through the spacer insulating film 38 and the protective insulating film 36 is formed.

【0050】次に、図4(b)に示すように、金属ピラ
ー19を対向する接続孔37にはめ込む。このとき、ス
ペーサ絶縁膜38の膜厚分を含む接続孔37の深さは、
金属ピラー19の高さよりも深くしておくことが望まし
い。これにより、金属ピラー19を接続孔37にはめ込
む際に、金属ピラー19の上面が接続孔37の底部に接
触しなようにできるため、接続部における過度の圧力集
中を防止することができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the metal pillar 19 is fitted into the opposing connection hole 37. At this time, the depth of the connection hole 37 including the thickness of the spacer insulating film 38 is:
It is desirable to make the depth deeper than the height of the metal pillar 19. Thus, when the metal pillar 19 is fitted into the connection hole 37, the upper surface of the metal pillar 19 can be prevented from contacting the bottom of the connection hole 37, so that excessive pressure concentration at the connection portion can be prevented.

【0051】次に、図4(c)に示すように、加熱を行
いながら、金属ピラー19を接続孔37底部の電極34
aに圧着させる。これにより、基板どうしが金属ピラー
19を介して物理的に接続されるとともに、一方の基板
に形成された電極14aと他方の基板に形成された電極
34aとが電気的に接続される。このとき、加熱処理に
よってスペーサ絶縁膜38が膜厚方向に収縮するため、
各接続部での過度の圧力集中が防止されるとともに、金
属ピラー19間の高さのバラツキが吸収され、基板表面
の任意の場所に形成された金属ピラー19全てで良好な
接続を得ることが可能となる。
Next, as shown in FIG. 4C, the metal pillar 19 is connected to the electrode 34 at the bottom of the connection hole 37 while heating.
a. Thereby, the substrates are physically connected to each other via the metal pillars 19, and the electrodes 14a formed on one substrate are electrically connected to the electrodes 34a formed on the other substrate. At this time, the spacer insulating film 38 shrinks in the thickness direction due to the heat treatment.
Excessive pressure concentration at each connection portion is prevented, and variations in height between the metal pillars 19 are absorbed, so that good connection can be obtained with all of the metal pillars 19 formed at an arbitrary position on the substrate surface. It becomes possible.

【0052】なお、前述した例では、スペーサ絶縁膜と
して加熱処理によって収縮する材料を用いたが、プラズ
マ処理によって気化する材料を用いるようにしてもよ
い。具体的には、スペーサ絶縁膜としてカーボン膜を用
い、図4(c)の工程で圧着を行う際に酸素雰囲気下で
同時にプラズマ処理を行うことにより、カーボン膜を灰
化除去する。この場合、スペーサ絶縁膜が徐々に除去さ
れ、前述した例と同様、各接続部での過度の圧力集中が
防止されるとともに、金属ピラー19間の高さのバラツ
キが吸収され、基板表面の任意の場所に形成された金属
ピラー19全てで良好な接続を得ることが可能となる。
In the above-described example, the material that shrinks by the heat treatment is used as the spacer insulating film. However, a material that evaporates by the plasma treatment may be used. Specifically, a carbon film is used as the spacer insulating film, and the carbon film is ashed and removed by performing a plasma treatment in an oxygen atmosphere at the time of performing the pressure bonding in the step of FIG. In this case, the spacer insulating film is gradually removed, and as in the above-described example, excessive pressure concentration at each connection portion is prevented, and variations in the height between the metal pillars 19 are absorbed, so that an arbitrary surface of the substrate is removed. A good connection can be obtained with all of the metal pillars 19 formed at the location.

【0053】(実施形態3)次に、本発明の第3の実施
形態について、図5を参照して説明する。本実施形態
は、前述した第1の実施形態の一部を変更したものであ
り、図1〜図3に示した構成要素と同一或いは対応する
構成要素には同一番号を付している。
(Embodiment 3) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a modification of the first embodiment described above, and the same or corresponding components as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0054】図5は、金属ピラー19が形成された一方
の基板の構成を示したものであり、接続孔が形成された
他方の基板の構成及び製造工程については第1の実施形
態と同様である。
FIG. 5 shows the configuration of one substrate on which the metal pillars 19 are formed. The configuration and manufacturing steps of the other substrate on which the connection holes are formed are the same as in the first embodiment. is there.

【0055】本実施形態では、図に示すように、金属ピ
ラー19のピラー本体部上のピラー上部に、ピラー本体
部の構成材料とは異なる構成材料からなる上部金属膜2
0を形成している。この上部金属膜20としては、以下
に示すように、いくつかの例があげられる。
In the present embodiment, as shown in the figure, an upper metal film 2 made of a constituent material different from the constituent material of the pillar main body is formed on the upper part of the pillar on the pillar main body of the metal pillar 19.
0 is formed. There are several examples of the upper metal film 20 as described below.

【0056】第1の例は、上部金属膜20として、Au
やPtなどの貴金属は又は貴金属を主成分とする材料を
用いるものである。貴金属はその表面に自然酸化膜が形
成されにくいため、上部金属膜20として貴金属膜を用
いることにより、金属ピラーと接続孔底部の電極との間
で良好な電気的接続をとることができる。また、貴金属
は展性に富むため、金属ピラーと接続孔底部の電極との
圧着時に、接続部における過度の圧力集中を防止するこ
ともできる。さらに、Al又はAlを主成分とするピラ
ー形成材料を塩素系ガスを用いたRIEによって垂直加
工する際に、貴金属を用いた上部電極20をRIEに対
するハードマスクとしても利用することができ、レジス
トをマスクとしてRIEを行う場合に比べて、アスペク
ト比の高いピラーを形成することができる。
In the first example, Au is used as the upper metal film 20.
A noble metal such as Pt or Pt or a material containing a noble metal as a main component is used. Since a natural oxide film is hardly formed on the surface of the noble metal, good electrical connection can be obtained between the metal pillar and the electrode at the bottom of the connection hole by using the noble metal film as the upper metal film 20. In addition, since the noble metal is rich in malleability, it is possible to prevent excessive pressure concentration at the connection portion when the metal pillar is pressed against the electrode at the bottom of the connection hole. Further, when the pillar-forming material mainly composed of Al or Al is vertically processed by RIE using a chlorine-based gas, the upper electrode 20 using a noble metal can be used as a hard mask for RIE. Pillars having a higher aspect ratio can be formed as compared with the case where RIE is performed as a mask.

【0057】第2の例は、上部金属膜20として、他方
の基板の接続孔底部の電極 (図1〜図3に示した電極
14a)の構成材料と同種の構成材料を用いるものであ
る。このように同種の材料を用いることにより、圧着に
よって容易に良好な接合が得られ、また接合部での良好
な電気的特性が得られる。
In the second example, as the upper metal film 20, the same material as the material of the electrode (electrode 14a shown in FIGS. 1 to 3) at the bottom of the connection hole of the other substrate is used. By using the same type of material as described above, good bonding can be easily obtained by pressure bonding, and good electrical characteristics at the bonded portion can be obtained.

【0058】特に、接続孔底部の構成材料としてCu又
はCuを主成分とする材料を用い、上部金属膜20にも
Cu又はCuを主成分とする材料を用いることが好まし
い。Cuを用いた場合、水素雰囲気中で容易にCu表面
の自然酸化膜を還元できるため、良好な電気的接触を得
ることができる。また、Cuは展性に富むため、圧着時
に接続部における過度の圧力集中を防止することができ
る。さらに、Al又はAlを主成分とするピラー形成材
料を塩素系ガスを用いたRIEによって垂直加工する際
に、Cuを用いた上部電極20をRIEに対するハード
マスクとしても利用することができ、レジストをマスク
としてRIEを行う場合に比べて、アスペクト比の高い
ピラーを形成することができる。
In particular, it is preferable to use Cu or a material containing Cu as a main component as the constituent material of the connection hole bottom, and also use Cu or a material containing Cu as a main component for the upper metal film 20. When Cu is used, a natural oxide film on the Cu surface can be easily reduced in a hydrogen atmosphere, so that good electrical contact can be obtained. Moreover, since Cu is rich in malleability, it is possible to prevent excessive pressure concentration at the connection portion during crimping. Further, when the pillar-forming material mainly composed of Al or Al is vertically processed by RIE using a chlorine-based gas, the upper electrode 20 using Cu can be used as a hard mask for RIE. Pillars having a higher aspect ratio can be formed as compared with the case where RIE is performed as a mask.

【0059】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、第2の実施形態に示した技術と第3の実施形態
に示した技術とを組み合わせることも可能である。その
他、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々
変形して実施することが可能である。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the technique described in the second embodiment and the technique described in the third embodiment can be combined. In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the spirit thereof.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、回路パターンが形成さ
れた領域上に金属ピラーが形成されるので、集積回路チ
ップの面積の増大を抑制することができる。また、パタ
ーン加工された微細な金属ピラーにより、多数の接続部
を高密度で形成することができる。
According to the present invention, since the metal pillar is formed on the region where the circuit pattern is formed, it is possible to suppress an increase in the area of the integrated circuit chip. Further, a large number of connection portions can be formed at high density by the fine metal pillars subjected to the pattern processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態について示した図であ
り、一方の基板に金属ピラーを形成する際の工程を示し
た工程断面図。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention, and is a process sectional view showing a process when forming a metal pillar on one substrate.

【図2】本発明の第1の実施形態について示した図であ
り、他方の基板に接続孔を形成する際の工程を示した工
程断面図。
FIG. 2 is a view showing the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a step in forming a connection hole in the other substrate.

【図3】本発明の第1の実施形態について示した図であ
り、一方の基板に形成された金属ピラーを他方の基板に
圧着する際の工程を示した工程断面図。
FIG. 3 is a diagram showing the first embodiment of the present invention, and is a process cross-sectional view showing a process of pressing a metal pillar formed on one substrate to the other substrate.

【図4】本発明の第2の実施形態について示した図であ
り、一方の基板に形成された金属ピラーを他方の基板に
圧着する際の工程を示した工程断面図。
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and is a process cross-sectional view showing a process of pressing a metal pillar formed on one substrate to another substrate.

【図5】本発明の第3の実施形態について示した図であ
り、一方の基板に形成される金属ピラーの変更例を示し
た断面図。
FIG. 5 is a view showing a third embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a modification of a metal pillar formed on one substrate.

【図6】従来技術に係る半導体装置の製造工程例につい
て示した工程断面図。
FIG. 6 is a process cross-sectional view showing an example of a manufacturing process of a semiconductor device according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、31…半導体基板 12、32…能動素子領域 13、33…多層配線領域 14、34…配線 15、35…層間絶縁膜 16、36…保護絶縁膜 17…開口 18…金属膜 19…金属ピラー 20…上部金属膜 37…接続孔 38…スペーサ絶縁膜 11, 31 ... semiconductor substrate 12, 32 ... active element region 13, 33 ... multilayer wiring region 14, 34 ... wiring 15, 35 ... interlayer insulating film 16, 36 ... protective insulating film 17 ... opening 18 ... metal film 19 ... metal pillar 20: Upper metal film 37: Connection hole 38: Spacer insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 範昭 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 柴田 英毅 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 奥村 勝弥 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5F033 HH07 HH08 HH09 HH11 HH13 MM05 MM17 PP15 QQ08 QQ09 QQ10 QQ12 QQ13 QQ26 QQ27 QQ28 QQ37 QQ73 QQ99 RR01 RR06 RR25 SS15 SS22 UU03 VV07 XX03 XX09 XX10 XX19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Noriaki Matsunaga, Inventor, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Yokohama Office (72) Eiji Shibata, 8-8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama, Kanagawa, Japan (72) Katsuya Okumura, Inventor Katsuya Okumura 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term in the Toshiba Yokohama Office (reference) QQ28 QQ37 QQ73 QQ99 RR01 RR06 RR25 SS15 SS22 UU03 VV07 XX03 XX09 XX10 XX19

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板上に集積回路又は集積回路の配
線部を構成する回路パターンが形成された複数の回路基
板を積層した半導体装置の製造方法であって、 積層される一方の回路基板の接続面側の回路パターンが
形成された領域上に金属ピラーをパターン加工によって
形成する工程と、 積層される他方の回路基板の接続面側に前記金属ピラー
の少なくとも一部を挿入でき且つその底部が金属導電部
となっている凹部を形成する工程と、 前記金属ピラーを前記凹部に挿入して前記金属ピラーと
前記金属導電部とを圧着接続することにより、前記一方
の回路基板の回路パターンと前記他方の回路基板の回路
パターンとを電気的に接続する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a plurality of circuit boards on which a circuit pattern forming an integrated circuit or a wiring portion of an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate, the method comprising the steps of: Forming a metal pillar by pattern processing on a region where the circuit pattern on the connection surface side is formed; and at least a part of the metal pillar can be inserted into the connection surface side of the other circuit board to be laminated, and the bottom thereof can be inserted. Forming a concave portion serving as a metal conductive portion; and inserting the metal pillar into the concave portion and crimp-connecting the metal pillar and the metal conductive portion, thereby forming a circuit pattern on the one circuit board and Electrically connecting a circuit pattern of the other circuit board to a circuit pattern of the other circuit board.
【請求項2】前記金属ピラーの少なくともピラー上部以
外の部分は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分と
する材料によって形成されていることを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein at least a portion other than the upper portion of the metal pillar is formed of aluminum or a material containing aluminum as a main component.
【請求項3】前記他方の回路基板の前記一方の回路基板
と対向する面側に加熱処理又はプラズマ処理によって収
縮又は気化する材料からなる材料層を形成しておき、前
記金属ピラーと金属導電部とを圧着する工程を行う際に
加熱処理又はプラズマ処理を行うことを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置の製造方法。
3. A material layer made of a material that shrinks or vaporizes by heat treatment or plasma treatment is formed on a surface of the other circuit board facing the one circuit board, and the metal pillar and the metal conductive portion are formed. 2. The method according to claim 1, wherein a heat treatment or a plasma treatment is performed when the step of pressure-bonding is performed.
【請求項4】前記金属ピラーのピラー上部の構成材料の
主成分は、前記金属導電部の構成材料の主成分と同じも
のであることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置
の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a main component of a constituent material of an upper portion of the metal pillar is the same as a main component of a constituent material of the metal conductive portion. .
【請求項5】前記金属ピラーのピラー上部は、銅又は銅
を主成分とする材料で形成されていることを特徴とする
請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 1, wherein an upper portion of said metal pillar is formed of copper or a material containing copper as a main component.
【請求項6】前記金属ピラーのピラー上部は、貴金属は
又は貴金属を主成分とする材料で形成されていることを
特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein an upper portion of the pillar of the metal pillar is formed of a noble metal or a material containing a noble metal as a main component.
【請求項7】半導体基板上に集積回路又は集積回路の配
線部を構成する回路パターンが形成された複数の回路基
板を積層した半導体装置であって、 積層された一方の回路基板の接続面側の回路パターンが
形成された領域上にはパターン加工された金属ピラーが
形成され、積層された他方の回路基板の接続面側には前
記金属ピラーの少なくとも一部が挿入され且つその底部
の金属導電部に前記金属ピラーが接続された凹部が形成
され、 前記金属導電部に接続された金属ピラーにより、前記一
方の回路基板の回路パターンと前記他方の回路基板の回
路パターンとが電気的に接続されていることを特徴とす
る半導体装置。
7. A semiconductor device comprising a plurality of circuit boards on which an integrated circuit or a circuit pattern constituting a wiring portion of an integrated circuit is formed on a semiconductor substrate, wherein the connection side of one of the stacked circuit boards is provided. A patterned metal pillar is formed on the area where the circuit pattern is formed, and at least a part of the metal pillar is inserted into the connection surface side of the other laminated circuit board, and the metal conductive layer at the bottom thereof is inserted. A concave portion connected to the metal pillar is formed in the portion, and the circuit pattern of the one circuit board and the circuit pattern of the other circuit board are electrically connected by the metal pillar connected to the metal conductive portion. A semiconductor device characterized in that:
【請求項8】前記金属ピラーの少なくともピラー上部以
外の部分は、アルミニウム又はアルミニウムを主成分と
する材料によって形成されていることを特徴とする請求
項7に記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein at least a portion other than the upper portion of said metal pillar is formed of aluminum or a material containing aluminum as a main component.
【請求項9】前記金属ピラーのピラー上部の構成材料の
主成分は、前記金属導電部の構成材料の主成分と同じも
のであることを特徴とする請求項7に記載の半導体装
置。
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein a main component of a constituent material of a pillar upper portion of said metal pillar is the same as a main component of a constituent material of said metal conductive portion.
【請求項10】前記金属ピラーのピラー上部は、銅又は
銅を主成分とする材料で形成されていることを特徴とす
る請求項7に記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 7, wherein upper portions of said metal pillars are formed of copper or a material containing copper as a main component.
【請求項11】前記金属ピラーのピラー上部は、貴金属
は又は貴金属を主成分とする材料で形成されていること
を特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
11. The semiconductor device according to claim 7, wherein an upper portion of the pillar of the metal pillar is formed of a noble metal or a material containing a noble metal as a main component.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108447828A (en) * 2017-02-16 2018-08-24 欣兴电子股份有限公司 Encapsulating structure and substrate bonding method

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