JP2006186091A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 第1のデバイス部1を有し第1のバンプ電極6が表面に形成された第1の基板2と、第2のデバイス部3を有し第2のバンプ電極10が表面に形成されていると共に第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とを接合させた状態で第1の基板2上に積層された第2の基板4と、接合状態の第1のバンプ電極6と第2のバンプ電極10とを包囲した状態で第1の基板2と第2の基板4との間に介在してこれらを接合し、内部の空間を気密状態に封止する第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12と、を備えている。
【選択図】図1
Description
従来のように接合後に絶縁性接着剤等の絶縁体を層間接合部に注入して封止を行う場合、絶縁体注入工程の追加により、接着剤の引き込みや硬化の時間を要し、タクトの低下、製造コストの増大を生ずる。また、従来のように貼り合わせ工程後に真空吸引等により層間接合部に絶縁体を導入する方法では絶縁材の充填にむらを生じやすく、このため歩留まりの低下等が生じてしまう。さらに、接着剤が誘導電荷を持つため、信号交雑や信号遅延の問題が発生するおそれもある。また、配線にCu等の金属を用いた場合、絶縁性接着剤を介して金属拡散による汚染が生じるおそれがあると共に、絶縁性接着剤からのコンタミネーションが少なからず生じるという不都合もある。
また、この半導体装置の製造方法では、第1の基板と第2の基板とを積層する際に同時に封止接合材で封止を行うため、封止工程を別個に必要とせず、タクトの低下を回避し、高い生産性を得ることができる。
すなわち、本発明に係る半導体装置及びその製造方法によれば、封止接合材によって、第1の基板と第2の基板との接合及びデバイス部が配置された空間の気密封止がなされることにより、第1の基板と第2の基板との接合強度が高まると共に、外部からのガス等の侵入による内部の汚染・変質を防ぐことができ、高い接合性及び良好な封止状態を得ることによりデバイスの長期安定性・信頼性を維持することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、封止工程を別個に必要とすることなく、高い接合性及び良好な封止状態を得ることができる。したがって、安定した特性及び信頼性を有し、高い生産性で強固に封止された積層構造の半導体装置を得ることができる。
上記第1及び第2の封止接合材8、12は、第1及び第2のバンプ電極6、10よりも剛性の高い材料、例えばSiで形成されている。
なお、図示はしないが第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14には、第1のバンプ電極6及び第2のバンプ電極10と反対の表面に、それぞれ第1の表面配線7及び第2の表面配線11を予め形成しておく。
すなわち、通常、接合面の表面には、大気中の酸素等との反応による酸化膜やフォトリソグラフィ工程中のエッチング材料の残渣やその他の不純物が存在する。そこで、高真空中において、中性原子ビーム、イオンビーム等を接合面表面に照射し、これらの不純物を接合面表面から排除して、接合面表面を清浄にする。さらに、同時に、接合面表面にダングリングボンドが存在する状態、つまり、接合面表面が活性化された状態にする。
また、第1の基板2となる第1のSiウェーハ13と第2の基板4となる第2のSiウェーハ14とを積層する際に、同時に第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12で封止を行うため、封止工程を別個に必要とせず、タクトの低下を回避し、高い生産性を得ることができる。そして、荷重を伴う接合の場合、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12は、荷重を支えて内部構造を保護する支持材としての機能も担っている。
また、常温接合により第1の封止接合材8と第2の封止接合材12との接合を行うので、熱負荷による第1のデバイス部1及び第2のデバイス部3へのダメージ等を防ぐことができる。
また、上記実施形態では、第1の封止接合材8及び第2の封止接合材12とを第1のSiウェーハ13及び第2のSiウェーハ14に接合して設けているが、他のバリエーションとして、デバイス形成の前に、所定領域を予めエッチング等により壁部に囲まれた凹部としておき、該凹部内にデバイスを形成した後に、壁部を用いて封止する方法で構成しても構わない。この場合、壁部が、ウェーハ(基板)に一体に形成された封止接合材として機能するので、別個に封止接合材を作製しておく必要が無く、部材点数の低減等により、より低コスト化を図ることが可能になる。
また、第1の基板2に形成した第1の封止接合材8と第2の基板4に形成した第2の封止接合材12とを突き合わせて接合を行っているが、第1の基板2又は第2の基板4の一方に、封止に必要な高さに設定した封止接合材を一つだけ形成しておき、これを他方の基板の表面に接合しても構わない。
さらに、本実施形態の製造方法では、ウェーハ単位で接合してダイシングにより単体の多層半導体デバイスSDを得ているが、単体の第1の基板2と第2の基板4とを接合して単体の多層半導体デバイスSDを製造しても構わない。
Claims (6)
- 第1のデバイス部を有し前記第1のデバイス部の電極が表面に形成された第1の基板と、
第2のデバイス部を有し前記第2のデバイス部の電極が表面に形成されていると共に前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを接合させた状態で前記第1の基板上に積層された第2の基板と、
接合状態の前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを包囲した状態で前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部の空間を気密状態に封止する封止接合材と、を備えていることを特徴とする半導体装置。 - 前記封止接合材で封止した内部の空間が、真空状態又は不活性ガスが充填された状態であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 第1のデバイス部を有し前記第1のデバイス部の電極を表面に形成した第1の基板を作製する工程と、
第2のデバイス部を有し前記第2のデバイス部の電極を表面に形成した第2の基板を作製する工程と、
前記第1のデバイス部の電極と前記第2のデバイス部の電極とを接合させて前記第1の基板上に前記第2の基板を積層する工程と、を備え、
前記接合時に前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極を包囲した状態で前記第1の基板と前記第2の基板との間に介在してこれらを接合し、内部を気密状態に封止する封止接合材を、前記第1の基板及び前記第2の基板の少なくとも一方に形成しておくことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記封止接合材の接合を、真空中又は不活性ガス中で行うことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記封止接合材の接合を、常温接合で行うことを特徴とする請求項3又は4に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1のデバイス部の電極及び前記第2のデバイス部の電極の少なくとも一方を前記封止接合材よりも低剛性の導電性材料でかつ突出した高さで形成し、
前記第1の基板と前記第2の基板とを圧接して前記積層を行うことを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。
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