JP2013206921A - ウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置において、スクライブラインに重なる範囲にウェハ間の隙間がある場合にも、ダイシング時のチッピングを防止することができるようにする。
【解決手段】複数の回路と、この回路に電気的に接続された電極とを有する一対のウェハが互いの電極を貼り合わせて積層されたウェハ積層体をダイシング手段でダイシングするウェハ積層体のダイシング方法であって、一対のウェハのうちの一方をエッチングして、ダイシング手段の加工部がスクライブラインに沿って挿入可能な貫通孔部を形成するエッチング工程Ｓ２と、ダイシング手段の加工部を貫通孔部に挿入して、一対のウェハのうちの他方をダイシングするダイシング工程Ｓ３と、を備えるウェハ積層体のダイシング方法を用いる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置に関する。例えば、ＣＭＯＳ型固体撮像素子などに特に好適となるウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置に関する。

近年、ビデオカメラや電子スチルカメラなどが広く一般に普及している。これらのカメラには、半導体装置として、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型や増幅型の固体撮像装置が使用されている。増幅型の固体撮像装置では、受光画素の光電変換部にて生成、蓄積された信号電荷を画素に設けられた増幅部に導き、増幅部で増幅された信号を画素から出力する。そして、増幅型の固体撮像装置では、このような画素がマトリクス状に複数配置されている。増幅型の固体撮像装置には、例えば増幅部に接合型電界効果トランジスタを用いた固体撮像装置や、増幅部にＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタを用いたＣＭＯＳ型固体撮像装置等がある。
従来、一般的なＣＭＯＳ型固体撮像装置では、二次元マトリクス状に配列された各画素の光電変換部で生成・蓄積された信号電荷を、行毎に順次読み出す方式が採られている。この場合、各画素の光電変換部における露光のタイミングは、信号電荷の読み出しの開始と終了によって決まるため、画素毎に露光のタイミングが異なる。このため、このようなＣＭＯＳ型固体撮像装置を用いて速い動きの被写体を撮像する場合には、被写体が歪んで撮像されてしまう。
この被写体の歪みを無くすために、信号電荷の蓄積の同時刻性を実現する同時撮像機能（グローバルシャッタ機能）が提案されており、また、グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置の用途も多くなってきている。グローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、通常、光電変換部で生成された信号電荷を読み出し時まで蓄えておくために、遮光性を持った蓄積容量部を有することが必要となる。
このような従来のＣＭＯＳ型固体撮像装置では、全画素を同時に露光した後、各光電変換部にて生成された信号電荷を全画素同時に各蓄積容量部に転送して一旦蓄積しておき、この信号電荷を所定の読み出しタイミングで順次画素信号に変換するようにしている。
ただし、従来のグローバルシャッタ機能を有するＣＭＯＳ型固体撮像装置では、光電変換部と蓄積容量部とを基板の同一平面上に作りこまねばならならず、チップ面積の増大が避けられない。さらに、蓄積容量部に蓄積された信号電荷を読み出すまでの待機期間中に、光や蓄積容量のリークに起因するノイズにより信号の品質が劣化してしまうという問題がある。
この問題を解決するために、例えば特許文献１には、単位セル毎に配線層側にマイクロパッドを形成した裏面入射型のＭＯＳイメージセンサチップと、ＭＯＳイメージセンサチップのマイクロパッドに対応する位置の配線層側にマイクロパッドを形成した信号処理チップとが、マイクロバンプによって接続されてなる３次元積層型固体撮像装置が開示されている。
また、特許文献２には、光電変換部が形成された第１の基板と、複数のMOSトランジスタが形成された第２の基板が貼り合わされた３次元積層型固体撮像装置によりチップ面積の増大を防ぐ方法が開示されている。
特許文献１、２のような貼り合わせ(接合)をウェハ・オン・ウェハで行って、ウェハ積層体を形成する場合、チップサイズに個片化するためのダイシング工程が必要になる。
しかし、マイクロバンプ等の電極を用いた貼り合わせ(接合)のように、貼り合わせ(接合)後に電極部以外のウェハとウェハの間に隙間が生じる場合、そのままではダイシング時にチッピングを起こしてしまう。
このような問題に関連する技術として、特許文献３には、前述のような隙間に樹脂接着剤を充填する方法が開示されている。

特許第４３４９２３２号公報 特開２０１０−２１９３３９号公報 特開２００６−０４９４４１号公報

しかしながら、上記のような従来のウェハ積層体には、以下のような問題があった。
特許文献３に記載の技術では、互いに積層されるウェハとウェハとの間の隙間に樹脂を充填するため、ダイシング時のチッピングを防止できるものの、ウェハ積層体の製造時に樹脂接着剤を狭小なウェハ間に充填する工程を設けなければならず、製造コストが増加してしまうという問題がある。
また、樹脂接着剤が充填されていると、ダイシング手段としてレーザ劈開によるダイシングを行うことができないという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、スクライブラインに重なる範囲にウェハ間の隙間がある場合にも、ダイシング時のチッピングを防止することができるウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、複数の回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する一対のウェハが互いの前記電極を貼り合わせて積層されたウェハ積層体をダイシング手段でダイシングするウェハ積層体のダイシング方法であって、前記一対のウェハのうちの一方をエッチングして、前記ダイシング手段の加工部がスクライブラインに沿って挿入可能な貫通孔部を形成するエッチング工程と、前記ダイシング手段の加工部を前記貫通孔部に挿入して、前記一対のウェハのうちの他方をダイシングするダイシング工程と、を備える方法とする。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のウェハ積層体のダイシング方法において、前記エッチング工程では、前記一対のウェハのうちの一方の表面側に、外部接続用電極を外部に露出させる開口部を前記貫通孔部とともに形成する方法とする。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のウェハ積層体のダイシング方法において、前記ウェハ積層体は、前記エッチング工程を行う前に、前記電極の外側において前記電極を囲繞するとともに、貼り合わされた前記一対のウェハの互いの対向面間を封止する壁体が形成されている方法とする。

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のウェハ積層体のダイシング方法において、前記壁体は、前記互いの対向面から金属製の突起をそれぞれ突出させておき、前記電極を互いに貼り合わせる際に、前記突起の先端を互いに接合して形成された方法とする。

請求項５に記載の発明では、複数の回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する一対のウェハが互いの前記電極を貼り合わせて積層されたウェハ積層体をダイシングして形成された半導体装置であって、前記一対のウェハのうちの一方の外周の切断面がエッチングによる切断面からなり、前記一対のウェハのうちの他方の外周の切断面がダイシングによる切断面からなる構成とする。

本発明のウェハ積層体のダイシング方法によれば、一対のウェハのうちの一方をエッチングして貫通孔部を形成し、貫通孔部を通して一対のウェハのうちの他方をダイシングするため、スクライブラインに重なる範囲にウェハ間の隙間がある場合にも、ダイシング時のチッピングを防止することができるという効果を奏する。
本発明の半導体装置によれば、本発明のウェハ積層体のダイシング方法によって、ダイシングを行うため、製造工程が簡素になり、チッピングによる不良発生を防止することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図、およびそのＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第１の実施形態の半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の工程フローを示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。 本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。 本発明の第２の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図、およびそのＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第２の実施形態の半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。 本発明の第２の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。 本発明の第２の実施形態の変形例（第２変形例）のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。

以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置について説明する。
図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２は、図１（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。
なお、各図面は模式図であるため、形状や寸法は誇張されている（以下の図面も同様）。

まず、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体１について説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に一部を示すように、ウェハ積層体１は、シリコンウェハ上に複数の回路４Ａが形成されたウェハ１Ａ（一対のウェハのうちの一方）と、他のシリコンウェハ上に複数の回路４Ｂが形成されたウェハ１Ｂ（一対のウェハのうちの他方）とを備える。
各回路４Ａ、４Ｂは、互いに対向して配置され、電極部２を介して互いに電気的に接続され、回路部４を構成している（図１（ｂ）参照）。

回路４Ａ、４Ｂは、それぞれ２方向（図１（ａ）の横方向および縦方向）の格子状に配列されており、互いに対向可能な位置関係に形成されている。回路４Ａ、４Ｂの平面視の形状は特に限定されないが、本実施形態では、一例として略矩形状（矩形状を含む）の領域内に形成されている。
互いに隣り合う回路４Ａの配列間隔は、図１（ａ）に示すように、例えば、横方向がｄ_１Ａ、縦方向がｄ_２Ａとされている。
配列間隔ｄ_１Ａ（ｄ_２Ａ）は、例えば、ダイシングブレードやレーザなどを用いたダイシング手段（図示略）によってチップに切り離すため予め設定されたスクライブラインＳ_１（Ｓ_２）に重なる領域で、スクライブラインＳ_１（Ｓ_２）のライン幅ｄ_Ｓより幅が広い線状の貫通孔部を形成することができる間隔になっている。
ここで、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２のライン幅ｄ_Ｓは、ダイシングにより除去されてしまう幅を表すものとする。たとえば、ダイシングブレードが通過する幅やレーザダイシング時にレーザが照射される幅である。
本実施形態では、スクライブラインＳ_１（Ｓ_２）は、回路部４Ａ（４Ｂ）の配列間隔ｄ_１（ｄ_２）の略中心を通る直線上に設定されている。

また、互いに隣り合う回路４Ｂの配列間隔は、配列間隔ｄ_１Ａ、ｄ_２Ａにそれぞれ対応して、例えば、横方向がｄ_１Ｂ（図１（ｂ）参照）、縦方向がｄ_２Ｂ（図示略）とされている。
配列間隔ｄ_１Ｂ、ｄ_２Ｂは、配列間隔ｄ_１Ａ、ｄ_２Ａと同一でもよいが、ウェハ１ＢにはスクライブラインＳ_１、Ｓ_２の各ライン幅ｄ_Ｓよりも幅が広い貫通孔部を設ける必要がないため、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２の各ライン幅ｄ_Ｓよりも大きい寸法であればよい。

電極部２の詳細構成は、図２に示すように、ウェハ１Ａにおいてウェハ１Ｂと対向する内面１ａ（対向面）から突出している複数の電極２Ａと、ウェハ１Ｂにおいてウェハ１Ａと対向する内面１ｂ（対向面）から突出している複数の電極２Ｂとを備える。
電極２Ａ（２Ｂ）の図示略の基端部は、回路４Ａ（４Ｂ）内の図示略の配線と電気的に接続されている。ただし、電極２Ａ（２Ｂ）とは別に、電気的接続以外の目的で、回路４Ａ（４Ｂ）が設けられた領域の内側に回路４Ａ（４Ｂ）に電気的に接続されない回路部ダミー電極（図示略）を設けてもよい。
各電極２Ａ、２Ｂの突出方向の先端２ａ、２ｂは、互いに当接して接合されており、これにより、回路４Ａ、４Ｂが互いに電気的に接続されている。回路部ダミー電極が設けられた場合、回路部ダミー電極は、ウェハ１Ａ、１Ｂ同士の接合に用いてもよいし、その目的によっては接合に用いなくてもよい。
なお、ウェハ積層体１には、ウェハ積層体１の外方に向かって露出された外部接続用電極、例えば、回路部４をボンディングするための、接続電極等が設けられているが、図１、２では図示を省略している（図３も同様）。

このように、ウェハ積層体１は、ウェハ１Ａ、１Ｂを積層し、電極２Ａ、２Ｂの突出方向の先端２ａ、２ｂ同士を当接して貼り合わせた積層体になっている。

回路部４を構成する回路４Ａ、４Ｂの種類は、半導体装置を形成するための回路であれば特に限定されないが、本実施形態では、一例として、ＣＭＯＳ型固体撮像装置を構成する回路（固体撮像装置回路）としている。また、回路４Ａ、４Ｂは、一方のみが固体撮像装置回路であって、他方は固体撮像装置回路に付随する他の電気回路であってもよい。
回路部４の層構成は、形成する回路の種類により適宜の構成を採用することができる。
例えば、図示は省略するが、回路４Ａ、４Ｂごとに、ウェハ上に拡散層を設け、適宜の回路を形成する複数の配線を、層間絶縁膜である層間酸化膜を介して多層に配置し、各配線同士をビアによって電気的に接続した多層回路構成を採用することができる。

このようなウェハ積層体１を後述する本実施形態のウェハ積層体１のダイシング方法を用いて、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２に沿ってダイシングすることにより、図３に示す固体撮像素子１１（半導体装置）が製造される。
固体撮像素子１１は、ウェハ１Ａが切り離されたチップ１１Ａと、ウェハ１Ｂが切り離されたチップ１１Ｂとが、少なくとも電極２Ａ、２Ｂによって貼り合わされた構造を有する。このため、チップ１１Ａの内面１１ａと、チップ１１Ｂの内面１１ｂとは、電極部２を間に挟んで対向されている。よって、固体撮像素子１１では、内面１１ａ、１１ｂの間には、少なくともスクライブラインＳ_１、Ｓ_２に重なる領域を含む回路部４の外周を囲む外側の領域には空隙部６が形成されている。空隙部６は、回路部４の内部にも形成されていてもよいが、必要があれば回路部４内のみに適宜の充填剤を充填して空隙部がない状態とすることで、回路部４の外周を囲む外側の領域のみに形成されるようにしてもよい。
チップ１１Ａの外周面には、エッチングによる切断面Ｃ_Ａが形成され、チップ１１Ｂの外周面には、ダイシングによる切断面Ｃ_Ｂが形成されている。

次に、このような固体撮像素子１１の製造方法について、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法を中心として説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の工程フローを示すフローチャートである。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。

固体撮像素子１１を製造するには、図４に示すように、ウェハ積層体形成工程Ｓ１、エッチング工程Ｓ２、およびダイシング工程Ｓ３を、この順に行う。ここで、エッチング工程Ｓ２とダイシング工程Ｓ３とは、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法を構成する工程になっている。

ウェハ積層体形成工程Ｓ１は、ウェハ積層体１を形成する工程である。
まず、シリコンウェハ上に周知の半導体製造プロセスを用いて、複数の回路４Ａ（４Ｂ）を形成する。
次に、回路４Ａ（４Ｂ）内の配線に電極２Ａ（２Ｂ）を形成する。なお、図示略の回路部ダミー電極を有する場合には、回路部ダミー電極も同時に形成することができる。
例えば、配線に達する開口を層間酸化膜に設け、例えば、電解メッキ法、無電解メッキ法、スパッタ法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、蒸着法などによって、配線上に金属を成長させ、内面１ａ、１ｂから突出させる。
このようにして、ウェハ１Ａ、１Ｂが製造される。

次に、ウェハ１Ａ、１Ｂを、電極２Ａ、２Ｂが対向するように配置して、貼り合わせる。例えば、電極２Ａ、２Ｂの各先端を、真空状態で表面活性化接合する。
表面活性化方法としては、例えば、イオンガンビーム法やプラズマ照射法などを採用することができる。
表面活性化されたウェハ１Ａ、１Ｂを、真空チャンバー内で、電極２Ａ、２Ｂ同士がそれぞれ対向する位置関係に互いに配置して当接させるとともに、積層方向に押圧する。
これにより、表面活性化された電極２Ａ、２Ｂの先端同士がそれぞれ接合される。
このようにして、少なくとも、回路部４の外側のウェハ１Ａ、１Ｂ間には、空隙部６が形成されているウェハ積層体１を製造される。
以上で、ウェハ積層体形成工程Ｓ１が終了する。
なお、回路部４の領域に充填剤を充填する場合には、ウェハ１Ａ、１Ｂの貼り合わせ前に、電極同士の接合に支障がないようにウェハ１Ａ、１Ｂに塗布したり、シート状のものを貼付したりしてもよいし、貼り合わせ後に、充填してもよい。

次に、エッチング工程Ｓ２を行う。本工程は、ウェハ１Ａをエッチングして、後述するダイシング手段の加工部８（図５（ｃ）参照）がスクライブラインＳ_１（Ｓ_２）に沿って挿入可能な貫通孔部１ｄ（図５（ｂ）参照）を形成する工程である。

まず、図５（ａ）に示すように、ウェハ１Ａの外面１ｃ上に、レジストマスク開口部７ａを有するレジストマスク７を形成する。ここで、レジストマスク開口部７ａは、貫通孔部１ｄを形成する範囲においてレジストマスク７の厚さ方向に貫通する開口部である。
例えば、外面１ｃ上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィによって、レジストマスク開口部７ａのパターンを露光し、レジストマスク開口部７ａの領域のレジストマスク７を除去することで、レジストマスク開口部７ａを有するレジストマスク７が形成される。
なお、貫通孔部１ｄを形成する範囲は、スクライブラインＳ_１（Ｓ_２）を覆うとともにそのライン幅ｄ_Ｓよりも幅が広い範囲である。貫通孔部１ｄの幅は、ダイシング手段の加工部８の形状や加工位置精度などを考慮して、ダイシング中に加工部８がウェハ１Ａに触れない幅に設定する。

次に、ウェハ積層体１をレジストマスク７側からエッチングして、図５（ｂ）に示すように、レジストマスク開口部７ａに対応する位置のウェハ１Ａに貫通孔部１ｄを形成する。
エッチングの種類は、貫通孔部１ｄの形成が可能であれば、特に限定されない。特に好適なエッチングとしては、例えば、プラズマエッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングドライエッチングを挙げることができる。ドライエッチングではエッチング液を用いないため、回路部４にエッチング液の浸入するおそれがなく、例えば、回路部４に充填剤を充填するといった作業を行う必要がない。このため、エッチング工程を簡素化することができる。
ただし、例えば、回路部４が封止されている等の理由で、エッチング液が空隙部６に浸入しても問題ない場合には、ウェットエッチングを採用することも可能である。

エッチングが終了したらレジストマスク７を除去する。
これにより、ウェハ１Ａは、貫通孔部１ｄによって切り離されて、複数のチップ１１Ａに分断された状態となる。本実施形態では、各チップ１１Ａは、平面視矩形状とされ、縦横２方向に格子状に配列された状態となる。
このように、エッチング加工されることで、各チップ１１Ａの外周の切断面Ｃ_Ａには、エッチング加工特有の微細な加工跡が残る。
ただし、エッチングにおいては、例えば、ダイシングブレードで切断する場合のように機械的接触を伴わないため、ウェハ１Ａに加わる負荷が小さく、例えば、振動などによりチッピングが発生することはない。
以上で、エッチング工程Ｓ２が終了する。

次に、ダイシング工程Ｓ３を行う。本工程は、ダイシング手段の加工部８を貫通孔部１ｄに挿入して、電極２Ａ、２Ｂが貼り合わされた一対のウェハのうちの他方であるウェハ１Ｂをダイシングする工程である。

本工程におけるダイシング方法としては、ダイシングブレードを用いる方法、レーザ照射によって劈開するダイシング方法等の周知のダイシング方法を採用することができる。
例えば、ダイシング手段がダイシングブレードの場合、加工部８は、ダイシングブレードが相当する。また、ダイシング手段がレーザビームの場合、加工部８は、ウェハ１Ｂに照射されるレーザビームが相当する。
いずれの加工部８であっても、貫通孔部１ｄは、予め、ダイシング時に加工部８がウェハ１Ａに触れない大きさに形成されているため、図５（ｃ）に矢印で示すように、貫通孔部１ｄを通して加工部８をウェハ１Ｂ側に挿入してダイシングを行うことができる。
このようなダイシングにより、ウェハ１Ｂのみがダイシング加工される。

このようにして、ダイシングを行うと、例えば、ダイシングブレードの幅やレーザ照射によるスクライブなどによって、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２の領域の全部または一部が積層方向に除去される。これにより、ウェハ１Ｂは、スクライブラインＳ_１（Ｓ_２）が除去あるいは劈開されるなどして複数のチップ１１Ｂに分断される。本実施形態では、各チップ１１Ｂは、平面視矩形状とされ、縦横２方向に格子状に配列された状態となる。
このように、ダイシング加工されることで、各チップ１１Ｂの外周の切断面Ｃ_Ｂには、ダイシング加工特有の微細な加工痕が残る。
このようにして、図３に示すような固体撮像素子１１が製造される。
以上で、ダイシング工程Ｓ３が終了する。

本工程では、例えば、ダイシング手段がダイシンブブレードの場合には、ダイシング中にダイシンブブレードが切断済みのウェハ１Ａと切断中のウェハ１Ｂとに同時に接触してビビリ振動を起こしたりすることが防止される。

また、スクライブラインＳ_１（Ｓ_２）に重なる領域に樹脂接着剤が充填されていると、劈開による切断ができなかったが、本実施形態では、樹脂接着剤が充填されていないため、レーザダイシングを採用することが可能である。
また、本実施形態では、貫通孔部１ｄを設けることにより、貫通孔部１ｄを通して、レーザビームをウェハ１Ｂの内面１ｂに照射することができる。このため、ウェハ積層体１を切断する場合に、一方向のみからエッチング加工、ダイシング加工を行うことができ、ウェハ積層体１を裏返したりする必要がないため、効率的にダイシングを行うことができる。
なお、上記の説明では、レジストマスク７は除去プロセスの容易さから、ダイシング工程Ｓ３の前に行うものとして説明したが、ダイシング工程Ｓ３終了後にレジストマスク７を除去するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法によれば、一対のウェハのうちの一方であるウェハ１Ａをエッチングして貫通孔部１ｄを形成し、貫通孔部１ｄを通して一対のウェハのうちの他方であるウェハ１Ｂをダイシングするため、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２に重なる範囲にウェハ１Ａ、１Ｂ間に空隙部６がある場合にも、ダイシング時のチッピングを防止することができる。
また、本実施形態の固体撮像素子１１によれば、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法によって、ダイシングを行うため、製造工程が簡素になり、チッピングによる不良発生を防止することができる。

［第１変形例］
次に、本実施形態の第１変形例のウェハ積層体のダイシング方法について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例（第１変形例）のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。

本変形例は、図６に示すように、上記第１の実施形態の説明では説明を省略したウェハ積層体１の回路４Ａ内の外部接続用電極９をウェハ積層体１の外方に向かって露出させる外部接続用開口部１ｅ（開口部）に関連する変形例である。
本変形例において、固体撮像素子１１を製造するには、図４に示すように、ウェハ積層体形成工程Ｓ１１、エッチング工程Ｓ１２、およびダイシング工程Ｓ１３を、この順に行う。ここで、エッチング工程Ｓ１２とダイシング工程Ｓ１３とは、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法を構成する工程になっている。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

ウェハ積層体形成工程Ｓ１１は、上記第１の実施形態のウェハ積層体形成工程Ｓ１と同様の工程である。

エッチング工程Ｓ１２は、上記第１の実施形態のエッチング工程Ｓ２と同様、貫通孔部１ｄを形成する工程であるが、ウェハ積層体１において、外部接続用電極９上に外部接続用開口部１ｅを形成するエッチング工程の中で、貫通孔部１ｄを形成する点が上記第１の実施形態と異なる。
すなわち、図６に示すように、本変形例のエッチング工程Ｓ１２に用いるレジストマスク１７は、外部接続用開口部１ｅを形成する位置に設けられたレジストマスク開口部１７ｂに加えて、上記第１の実施形態のレジストマスク開口部７ａも形成されている。
そして、外部接続用開口部１ｅを形成するエッチング処理と同様のエッチング処理により、貫通孔部１ｄを形成する。
以上で、エッチング工程Ｓ１２が終了する。

次に、ダイシング工程Ｓ１３を行う。本工程は、上記第１の実施形態のダイシング工程Ｓ３と同様の工程である。

このように、上記第１の実施形態では、外部接続用開口部１ｅの形成方法、形成タイミングは問わないのに対して、本変形例によれば、外部接続用開口部１ｅと貫通孔部１ｄとを同一のエッチング工程で形成する。このため、固体撮像素子１１の製造工程を簡素化し、迅速に製造することができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法および半導体装置について説明する。
図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図８は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の構成を示す模式的な断面図である。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法に用いるウェハ積層体２１は、上記第１の実施形態のウェハ積層体１にダミー電極２２Ａ、２２Ｂ（壁体、図７（ｂ）参照）を追加したものである。
また、図８に示すように、本実施形態の固体撮像素子３１（半導体装置）は、ウェハ積層体２１を、上記第１の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法によってダイシングしたものであり、上記第１の実施形態の固体撮像素子１１にダミー電極２２Ａ、２２Ｂを追加したものになっている。
以下、上記第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。

ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）は、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、電極２Ａ（２Ｂ）の外側において、電極２Ａ（２Ｂ）を囲繞する壁体である。本実施形態では、電極２Ａ、２Ｂを介して貼り合わされたウェハ１Ａ、１Ｂの内面１ａ、１ｂ間を封止する壁体にもなっている。
ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の内部には、空隙部６ｂが形成され、互いに隣り合うダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の間、すなわちそれぞれの外側には、空隙部６ａが形成されている。
本実施形態では、空隙部６ｂは、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）によって封止されているため、例えば、水分などの侵入を防止するための充填剤などを充填しなくても、回路４Ａ、４Ｂ、電極２Ａ、２Ｂを保護することができる。

ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の突出方向の先端２２ａ（２２ｂ）は、本実施形態では、電極２Ａ（２Ｂ）の先端２ａ（２ｂ）と同一の高さまで突出されている。
ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの平面視の形状は、回路４Ａ、４Ｂが略矩形状であることに対応して、それぞれ矩形枠状とされている。また、平面視の配置位置は、電極２Ａ、２Ｂを互いに接合した際に、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの先端２２ａ、２２ｂ同士が互いに対向する位置に配置されている。
互いに隣り合うダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）は、図１に示すように、スクライブラインＳ_１またはスクライブラインＳ_２を挟む位置関係にあり、このため、空隙部６ａは、スクライブラインＳ１、Ｓ２に重なる領域に形成された隙間になっている。
ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の材質は、適宜の金属または合金を採用することができる。電極２Ａ（２Ｂ）を形成する際に同時に形成することができる金属材料であれば、より好ましい。

次に、固体撮像素子３１の製造方法について、本実施形態のウェハ積層体のダイシング方法を中心として説明する。
図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の第２の実施形態のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。

固体撮像素子３１を製造するには、上記第１の実施形態と略同様にして、ウェハ積層体形成工程Ｓ１、エッチング工程Ｓ２、およびダイシング工程Ｓ３を、この順に行う。
本実施形態のウェハ積層体形成工程Ｓ１では、ウェハ積層体２１を、電極２Ａ（２Ｂ）に加えて、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）を形成する点のみが上記第１の実施形態と異なる。
本実施形態のエッチング工程Ｓ２およびダイシング工程Ｓ３では、加工対象がウェハ積層体１に代えてウェハ積層体２１になっている点のみが上記第１の実施形態と異なる。
以下、上記第１の実施形態の製造方法と異なる点を中心に説明する。

本実施形態のウェハ積層体形成工程Ｓ１では、電極２Ａ（２Ｂ）の形成時に、電極２Ａ（２Ｂ）を形成するのと同様のプロセスを用いてダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）を同時に形成する。
このため、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の詳細構成は、電極２Ａ（２Ｂ）と形成位置や平面視のパターンが異なるのみで、積層方向の断面構成は、まったく同様の構成を採用することができる。

また、ウェハ１Ａ、１Ｂを貼り合わせる際には、上記第１の実施形態と同様にして、電極２Ａ、２Ｂと、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂとをそれぞれ表面活性化処理を行った後、ウェハ１Ａ、１Ｂを互いに対向させて押圧し、電極２Ａ、２Ｂと同時にダミー電極２２Ａ、２２Ｂを接合する。
このようにして、ウェハ積層体２１が製造される。

このような製造工程において、各回路部４の外周側は、電極２Ａ、２Ｂと同じ高さを有するダミー電極２２Ａ、２２Ｂの接合体からなる壁体で囲繞される。このため、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂで囲繞された内側の空隙部６ｂは、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの接合体によって封止される。このため、水分の侵入などを防止でき、ウェハ積層体２１の経時劣化を抑制することができる。

また、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂは、ウェハ１Ａ、１Ｂが対向方向に押圧されたとき、回路４Ａ、４Ｂの外側で、内面１ａ、１ｂの間の対向間隔を規制する突起になっている。これにより、囲繞された回路４Ａ、４Ｂや電極２Ａ、２Ｂに伝わる応力やひずみが低減される。
このため、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂによれば、押圧時の変形による回路部４の不良を抑制し、ウェハ積層体２１の部品信頼性を向上することができる。

次に、このウェハ積層体２１を加工対象として、上記第１の実施形態のエッチング工程Ｓ２、ダイシング工程Ｓ３と同様の工程を行う。
すなわち、ウェハ１Ａの外面１ｃにレジストマスク７を配置し（図９（ａ）参照）、エッチングして貫通孔部１ｄを形成し（図９（ｂ）参照）、貫通孔部１ｄに加工部８を挿入して、ウェハ１Ｂをダイシングする（図９（ｃ）参照）。
これにより、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの外方を囲繞するスクライブラインＳ_１（Ｓ_２）を中心として、チップ１１Ａ、１１Ｂが切り離され、図８に示す固体撮像素子３１が製造される。
このとき、上記第１の実施形態と同様に、チッピングを防止することができる。
また、回路部４および電極２Ａ、２Ｂは、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂによって囲繞されているため、切り離し時にダイシングによる振動や応力負荷が作用しても、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの内側に影響が及びにくくなるため、ダイシング時の不良発生を抑制することができる。

［第２変形例］
次に、本実施形態の第２変形例のウェハ積層体のダイシング方法について説明する。
図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例（第２変形例）のウェハ積層体のダイシング方法の模式的な工程説明図である。

本変形例は、図１０に示すように、上記第２の実施形態の説明では説明を省略したウェハ積層体２１の回路４Ａ内の外部接続用電極９をウェハ積層体２１の外方に向かって露出させる外部接続用開口部１ｅに関連する変形例である。
本変形例を用いて固体撮像素子３１を製造するには、上記第１の実施形態の第１変形例と略同様にして、ウェハ積層体形成工程Ｓ１１、エッチング工程Ｓ１２、およびダイシング工程Ｓ１３を、この順に行う。ここで、エッチング工程Ｓ１２とダイシング工程Ｓ１３とは、本変形例のウェハ積層体のダイシング方法を構成する工程になっている。
以下、上記第２の実施形態および第１変形例と異なる点を中心に説明する。

本変形例のウェハ積層体形成工程Ｓ１１は、上記第１変形例のウェハ積層体形成工程Ｓ１１と同様であり、上記第２に実施形態のように電極２Ａ、２Ｂともにダミー電極２２Ａ、２２Ｂを形成する点が上記第１変形例と異なる。

また、変形例のエッチング工程Ｓ１２は、加工対象が、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂを有するウェハ積層体２１である点のみが、上記第１変形例と異なる。
すなわち、図１０に示すように、本変形例のエッチング工程Ｓ１２に用いるレジストマスク１７は、上記第１変形例と同様に、外部接続用開口部１ｅを形成する位置に設けられたレジストマスク開口部１７ｂに加えて、上記第２の実施形態のレジストマスク開口部７ａも形成されている。
そして、外部接続用開口部１ｅを形成するエッチング処理と同様のエッチング処理により、貫通孔部１ｄを形成する。
以上で、本変形例のエッチング工程Ｓ１２が終了する。

次に、変形例のダイシング工程Ｓ１３を行う。本工程は、上記第２の実施形態のダイシング工程Ｓ３と同様の工程である。

このように、上記第２の実施形態では、外部接続用開口部１ｅの形成方法、形成タイミングは問わないのに対して、本変形例によれば、上記第１変形例と同様に、外部接続用開口部１ｅと貫通孔部１ｄとを同一のエッチング工程で形成するため、固体撮像素子３１の製造工程を簡素化し、迅速に製造することができる。

なお、上記第２の実施形態の説明では、壁体であるダミー電極２２Ａ、２２Ｂを平面視矩形状に形成することで、電極２Ａ、２Ｂを囲繞し、内部に封止した場合の例で説明したが、囲繞する形状は、平面視矩形状には限定されず、例えば、角が丸められた矩形状、円状、楕円状、多角形状など適宜の閉曲線形状を採用することができる。
また、空隙部６ａ、６ｂが連通してかまわない場合や、空隙部６ｂ内に充填剤を充填する場合等は、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂは、線状の壁体のとして形成し、周方向に隙間を空けた状態で囲繞するようにしてもよい。
また、必要な封止状態の程度によっては、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂをそれぞれ閉曲線状に設ける場合でも、先端同士の一部が当接していればよく、隙間があいていてもよい。

また、上記第２の実施形態の説明では、ウェハ１Ａ、１Ｂの両方に壁体であるダミー電極２２Ａ、２２Ｂが設けられた場合の例で説明したが、電極２Ａ、２Ｂの接合体と同じ高さの壁体を、ウェハ１Ａ、１Ｂの一方のみに設け、この壁体とウェハ１Ａ、１Ｂの他方の内面とが当接し、接合される構成としてもよい。

また、上記第２の実施形態の説明では、壁体が金属で形成された場合の例で説明したが、壁体は、純金属には限らず、合金でもよいし、非金属でもよい。

また、上記に説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせを代えたり、削除したりして実施することができる。

１、２１ ウェハ積層体
１Ａ ウェハ（一対のウェハのうちの一方）
１Ｂ ウェハ（一対のウェハのうちの他方）
１ａ、１ｂ、１１ａ、１１ｂ 内面（対向面）
１ｃ 外面
１ｄ 貫通孔部
１ｅ 外部接続用開口部（開口部）
２ 電極部
２Ａ、２Ｂ 電極
２ａ、２ｂ、２２ａ、２２ｂ 先端
４ 回路部
４Ａ、４Ｂ 回路
６、６ａ、６ｂ 空隙部
７、１７ レジストマスク
８ 加工部
９ 外部接続用電極
１０Ａ、１０Ｂ、２０Ａ、２０Ｂ 板状部
１１、３１ 固体撮像素子（半導体装置）
１１Ａ、１１Ｂ チップ
２２Ａ、２２Ｂ ダミー電極（壁体）
Ｃ_Ａ 切断面（エッチングによる切断面）
Ｃ_ｂ 切断面（ダイシングによる切断面）
Ｓ１、Ｓ１１ ウェハ積層体形成工程
Ｓ２、Ｓ１２ エッチング工程
Ｓ３、Ｓ１３ ダイシング工程

Claims (6)

1. 複数の回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する一対のウェハが互いの前記電極を貼り合わせて積層されたウェハ積層体をダイシング手段でダイシングするウェハ積層体のダイシング方法であって、
   前記一対のウェハのうちの一方をエッチングして、前記ダイシング手段の加工部がスクライブラインに沿って挿入可能な貫通孔部を形成するエッチング工程と、
   前記ダイシング手段の加工部を前記貫通孔部に挿入して前記一対のウェハのうちの他方をダイシングするダイシング工程と、
   を備えることを特徴とするウェハ積層体のダイシング方法
2. 前記エッチング工程では、
   前記一対のウェハのうちの一方の表面側に、外部接続用電極を外部に露出させる開口部を、前記貫通孔部とともに形成する
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ積層体のダイシング方法。
3. 前記ウェハ積層体は、
   前記エッチング工程を行う前に、前記電極の外側において前記電極を囲繞するとともに、貼り合わされた前記一対のウェハの互いの対向面間を封止する壁体が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のウェハ積層体のダイシング方法。
4. 前記壁体は、
   前記互いの対向面から金属製の突起をそれぞれ突出させておき、前記電極を互いに貼り合わせる際に、前記突起の先端を互いに接合して形成された
   ことを特徴とする請求項３に記載のウェハ積層体のダイシング方法。
5. 複数の回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する一対のウェハが互いの前記電極を貼り合わせて積層されたウェハ積層体をダイシングして形成された半導体装置であって、
   前記一対のウェハのうちの一方の外周の切断面がエッチングによる切断面からなり、
   前記一対のウェハのうちの他方の外周の切断面がダイシングによる切断面からなる
   ことを特徴とする半導体装置。
6. 前記電極の外側に、前記電極を囲繞するとともに前記対向面間を封止する壁体が形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。

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