JP2013211380A - ウェハ積層体および半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハ積層体および半導体装置において、積層されたウェハ間に接着剤を充填することなくダイシング時のチッピングと、水分の侵入と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４Ａ、４Ｂと、回路４Ａ、４Ｂに電気的に接続された電極２Ａ、２Ｂとを有する複数のウェハが積層されたウェハ積層体１であって、複数のウェハのうち互いに対向するウェハ１Ａ、１Ｂは、互いの対向面にそれぞれ表面酸化膜３ａを有し、電極２Ａ、２Ｂが貼り合わされるとともに、回路４Ａ、４Ｂを含むチップを形成するためのスクライブラインＳ_１、Ｓ_２となる領域と重なりかつこの領域よりも広い範囲で表面酸化膜３ａが互いに接合されている構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、ウェハ積層体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。また、ダイシングされたチップ状態で、電極部や接合面における表面が外気にさらされるため、固体撮像装置としてカメラ等の製品に搭載され使用される過程で、水分等による経年劣化等の不具合が発生しやすくなる。
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チップ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、従来、電極同士を表面活性化接合して、一対の回路形成済みウェハによる積層体を形成する技術は知られていたが、後工程で樹脂接着剤を効率よく充填するため、ウェハの対向面同士の隙間が狭くなりすぎないように電極の接合作業を行う必要があるため、接合工程の作業効率も悪くなるという問題もある。

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、積層されたウェハ間に接着剤を充填することなくダイシング時のチッピングと、水分の侵入とを防止することができる簡素な構成のウェハ積層体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複数のウェハが積層されたウェハ積層体であって、前記複数のウェハのうち互いに対向する少なくとも一対は、互いの対向面にそれぞれ酸化膜を有し、互いの前記電極が貼り合わされるとともに、前記回路を含むチップを形成するためのスクライブラインとなる領域と重なりかつ該領域よりも広い範囲で前記酸化膜が互いに接合されている構成とする。

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において、前記電極および前記酸化膜は、表面活性化接合によりそれぞれ接合された構成とする。

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において、前記電極が貼り合わされたウェハの対は、前記対向面を互いに離隔する突起部が、前記対向面のうちの少なくとも一方において、前記酸化膜が互いに接合された領域よりも内側かつ前記電極のいずれよりも外側の領域に突出して設けられている構成とする。

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において、前記突起部は、金属で形成された構成とする。

請求項５に記載の発明では、請求項３または４に記載のウェハ積層体において、前記突起部は、線状に延ばされた壁体で形成された構成とする。

請求項６に記載の発明では、請求項３〜５のいずれか１項に記載のウェハ積層体において、前記突起部は、前記電極部のいずれよりも外側で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で形成された構成とする。

請求項７に記載の発明では、請求項３〜６のいずれか１項に記載のウェハ積層体において、前記突起部は、前記対向面のそれぞれから突出され、突出方向の先端で互いに当接されている構成とする。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれか１項に記載のウェハ積層体において、前記回路部は、固体撮像装置回路である構成とする。

請求項９に記載の発明では、回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する複数のチップが積層された半導体装置であって、前記複数のチップのうち互いに対向する少なくとも一対は、互いの対向面にそれぞれ酸化膜を有し、互いの前記電極が貼り合わされるとともに、前記回路の外側において前記酸化膜が互いに接合されている構成とする。

請求項１０に記載の発明では、半導体装置において、請求項１〜８のいずれか１項に記載のウェハ積層体を、前記酸化膜が互いに接合されている領域内で切り離して形成された構成とする。

本発明のウェハ積層体および半導体装置によれば、ウェハの対向面に酸化膜を設けて、酸化膜を互いに接合し、この接合された領域でダイシングすることができるため、積層されたウェハ間に接着剤を充填することなくダイシング時のチッピングおよび水分の侵入を防止することができる簡素な構成と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一部を示す模式的な平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図２におけるＢ部の詳細構成の例を示す模式的な部分断面図である。 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。 ウェハの押圧時の変形の様子を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態のウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図である。 図６におけるＣ−Ｃ断面図である。 図７におけるＤ部の詳細構成の例を示す模式的な部分断面図である。 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。

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および半導体装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態のウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図３は、図２におけるＢ部の詳細構成の例を示す模式的な部分断面図である。図４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）。

図１、２に一部を示すように、本実施形態のウェハ積層体１は、シリコンウェハからなる基板部１ａ上に複数の回路４Ａが形成されたウェハ１Ａと、他のシリコンウェハの基板部１ａ上に複数の回路４Ｂが形成されたウェハ１Ｂとを備える。
シリコンウェハの大きさや厚さは特に限定されない。ただし、シリコンウェハの厚さが厚すぎると、後述する接合部５が形成しにくくなるおそれがあるため、例えば、５００μｍ〜７５０μｍ程度以下の厚さとすることが好ましい。

回路４Ａ、４Ｂは、それぞれ２方向（図１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に示すように、例えば、横方向がｄ_１、縦方向がｄ_２とされている。
配列間隔ｄ_１（ｄ_２）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に予め設定されたスクライブラインＳ_１（Ｓ_２）のライン幅ｄ_Ｓよりも広い間隔になっている。また、互いに隣り合う回路４Ｂも同様である。
ここで、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２のライン幅は、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。

各回路４Ａ、４Ｂには、図２に示すように、それぞれウェハ１Ａ、１Ｂの片面側の表面に突出する複数の電極２Ａ、２Ｂが電気的に接続されている。
各電極２Ａ、２Ｂは、回路４Ａ、４Ｂを互いに対向させたときに、各電極２Ａ、２Ｂの突出方向の先端が互いに対向可能な位置に設けられている。
また、電極２Ａ、２Ｂが突出されるウェハ１Ａ、１Ｂの表面（対向面）には、少なくともスクライブラインＳ_１、Ｓ_２に重なる位置で、それぞれスクライブラインＳ_１、Ｓ_２よりも広い領域にＳｉＯ_２による表面酸化膜３ａ（酸化膜）が形成されている。
なお、ウェハ積層体１の外表面には、例えば、回路部４をボンディングするための、接続電極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）。

ウェハ積層体１は、このような構成のウェハ１Ａ、１Ｂを積層し、電極２Ａ、３Ａの突出方向の先端同士を当接して貼り合わせた積層体になっている。
また、ウェハ積層体１では、積層されたウェハ１Ａ、１ＢのスクライブラインＳ_１、Ｓ_２に重なる領域において、互いに対向する表面酸化膜３ａ同士が当接して接合されており、これにより、ウェハ積層体１内には、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２に沿う格子状の接合部５が形成されている。
このため、ウェハ積層体１において、各回路４Ａ、４Ｂは、電極２Ａ、２Ｂを介して電気的に接続されて積層されており、全体として回路部４を構成している。
また、ウェハ積層体１において、各回路部４および電極２Ａ、２Ｂは、接合部５によって外側から囲まれており、ウェハ１Ａの表面酸化膜３ａとウェハ１Ｂの表面酸化膜３ａとの間に、接合部５によって封止された空隙部６が形成されている。

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３（ａ）に示すように、回路４Ａ、４Ｂごとに、基板部１ａ上に拡散層４ｃを設け、適宜の回路を形成する複数の配線４ａを、層間絶縁膜である層間酸化膜３ｂを介して多層に配置し、各配線４ａ同士をビア４ｂ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。
本実施形態では、表面酸化膜３ａは、層間酸化膜３ｂおよび配線４ａの最表層の全体に形成されており、各表面酸化膜３ａから電極２Ａ、２Ｂが突出されている。
以下では、ウェハ１Ａにおける表面酸化膜３ａおよび層間酸化膜３ｂを酸化膜層３Ａ、ウェハ１Ｂにおける表面酸化膜３ａおよび層間酸化膜３ｂを酸化膜層３Ｂと称する。

電極２Ａ（２Ｂ）は、配線４ａに接続された金属からなる。
電極２Ａ（２Ｂ）の形状としては、接続される配線４ａ上に立つ円柱、角柱、多角柱、円錐台等の柱状の形状を採用することができる。
電極２Ａ（２Ｂ）の材質としては、表面活性化接合が可能な金属であれば、適宜の金属を採用することができる。
例えば、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌなどを挙げることができる。本実施形態では、配線４ａとの接続部がニッケル（Ｎｉ）からなり、先端２ａ（２ｂ）に接着性の良好な金（Ａｕ）で被覆された構成を採用することができる。
電極２Ａ（２Ｂ）の表面酸化膜３ａからの突出量は、接合部５を形成したときに、基板部１ａおよび酸化膜層３Ａ（３Ｂ）の変形量が許容限度内となり、回路４Ａ（４Ｂ）の内部応力が許容限度内となる寸法に設定する。

なお、配線４ａと電極２Ａ（２Ｂ）とは、上記の説明のように、配線４ａ上に直接電極２Ａ（２Ｂ）を接続する構成でなくてもよい。例えば、図３（ｂ）に示すように、配線４ａを含む層間酸化膜３ｂを表面酸化膜３ａで覆い、表面酸化膜３ａ上において電極２Ａと重なる配線４ａと電極下金属４ｄとを、ビア４ｂを介して電気的に接続した構成としてもよい。

次に、このようなウェハ積層体１の製造方法について説明する。
図５は、ウェハの押圧時の変形の様子を示す模式図である。

ウェハ積層体１は、ウェハ１Ａ、１Ｂをそれぞれ製造してからウェハ１Ａ、１Ｂを貼り合わせることにより製造する。
ウェハ１Ａ（１Ｂ）は、シリコンウェハ上にまず従来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。
すなわち、基板部１ａ上に必要な回路構成に対応する拡散層４ｃを形成した後、層間酸化膜３ｂの形成、パターニング、エッチング、ビア４ｂおよび配線４ａの形成、といったプロセスを繰り返して多層回路を形成する。
さらに、回路４Ａ（４Ｂ）の最表面に表面酸化膜３ａを形成する。

次に、表面酸化膜３ａ上において、電極２Ａ（２Ｂ）を形成する。例えば、電極２Ａ（２Ｂ）を形成する部位をエッチングして、電極２Ａ（２Ｂ）を接続する配線４ａ上に電極２Ａ（２Ｂ）と同じ断面形状の開口を形成し、この開口から、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、電極２Ａ（２Ｂ）を成長させて表面酸化膜３ａ上から突出させる。
このようにして、ウェハ１Ａ（１Ｂ）が形成される。

次に、ウェハ１Ａ、１Ｂを貼り合わせる。
本実施形態では、電極２Ａ、２Ｂの各先端２ａ、２ｂと、表面酸化膜３ａの表面とを、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。ここで、表面酸化膜３ａにおける表面活性化範囲は、表面酸化膜３ａの全面であってもよいが、少なくとも接合を行う部位が表面活性化されていればよい。例えば、マスクを設けるなどして、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２に設置される領域およびこの周囲のみに、イオンガンビームやプラズマ等が照射されるようにしてもよい。

次に、それぞれ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２ａ、２ｂ同士が接合される。また、表面酸化膜３ａ同士がそれぞれ接合され、図２に示すような接合部５が形成される。
このようにして、ウェハ積層体１を製造することができる。

ウェハ１Ａ、１Ｂの押圧方法については、先端２ａ、２ｂ同士、および表面酸化膜３ａ同士がそれぞれ表面活性化接合されれば、特に限定されない。
本発明者が鋭意研究したところ、例えば、図５に示すように、平板状の押圧治具Ｐによってウェハ１Ａ、１Ｂを積層方向に均一に押圧するだけで、図示二点鎖線で示すように、対向方向に凸状に変形し、少なくとも中間領域の一部において表面酸化膜３ａ同士が当接して接合される。その際の押圧力は、表面活性化された電極２Ａ、２Ｂの先端２ａ、２ｂ同士を接合させるために必要な押圧力と同様の押圧力でも可能であった。

板状部１０Ａ（１０Ｂ）の変形を促進するために、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２上で押圧力が大きくなるように、不均一な押圧を行うことも可能である。ただし、この場合、各電極２Ａ、２Ｂの間に接合不良が起きないように、回路部４ごとに電極２Ａ、２Ｂに作用する押圧力は均一にする必要がある。また、板状部１０Ａ（１０Ｂ）が変形しすぎる結果、回路４Ａ、４Ｂ内の応力やひずみが許容限度を超えてしまうことがないようにする必要がある。
このため、より好ましいのは、平板状の押圧治具Ｐで均一に押圧し、ウェハ１Ａ、１Ｂの形状条件を、押圧時、表面酸化膜３ａ同士が当接するように設定しておくことである。
例えば、板状部１０Ａ（１０Ｂ）の剛性が変えられない場合は、よりたわみやすくなるように、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２を挟んで互いに隣り合う位置関係にある電極２Ａ（２Ｂ）の間の隣接方向の距離ｄ、すなわち板状部１０Ａ（１０Ｂ）のスパン、を大きくすればよい。
また、電極２Ａ、２Ｂ間の隣接方向の距離ｄが変えられない場合には、表面酸化膜３ａからの電極２Ａ、２Ｂの突出量ｈを板状部１０Ａ（１０Ｂ）の変形量と合う量に設定することにより、表面酸化膜３ａ同士を当接させることができる。

このようなウェハ積層体１をスクライブラインＳ_１、Ｓ_２に沿ってダイシングすることにより、図４に示す固体撮像素子１１（半導体装置）が製造される。
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など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、ウェハ間に樹脂接着剤を充填する従来技術では、レーザ照射によって劈開するダイシング方法を用いることができないが、本実施形態では、ウェハ１Ａ、１ＢがスクライブラインＳ_１、Ｓ_２において接合部５によって一体化されているため、レーザ照射によって劈開する、またはアブレーションによるダイシング方法も好適である。
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との側面には、ダイシング手段による切断面Ｃ_Ａ、Ｃ_Ｂが形成され、固体撮像素子１１が切り離される。

このとき、ウェハ積層体１では、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２の領域およびその周囲に接合部５が形成されているため、板状部１０Ａ（１０Ｂ）はダイシングの前後において一体化されている。
このため、例えば、板状部１０Ａ（１０Ｂ）が互いに離間して積層されている場合に、ダイシングによって発生しやすいチッピングを防止することができる。
また、ダイシングによって接合部５の一部が除去されても、本実施形態では、図４に示すように、接合部５の他の部分が、固体撮像素子１１において、接合部１５として残存している。
このため、チップ１１Ａ、１１Ｂは、内部では、電極２Ａ、２Ｂによって接合され、電極２Ａ、２Ｂの近傍の各表面酸化膜３ａは積層方向に離間されて空隙部６が形成されるが、外周部は接合部１５が形成されているため、全周にわたって封止されている。
このため、空隙部６を有していても、固体撮像素子１１内に外部から水分等が侵入することが防止される。

このように、本実施形態のウェハ積層体１および固体撮像素子１１によれば、積層されたウェハ１Ａ、１Ｂ間に接着剤を充填することのない簡素な構成であっても、ダイシング時のチッピングと、水分の侵入とを防止することができる。
すなわち、ダイシングの前に接着剤を充填する必要がないため、ウェハ１Ａ、１Ｂを貼り合わせる際、板状部１０Ａ（１０Ｂ）が接合しないように作業を行う必要がない。このため作業性がよい。また、接着剤を充填する工程を省略できるため、製造コストを低減できる。このため、ウェハ積層体１および固体撮像素子１１を安価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および半導体装置について説明する。
図６は、本発明の第２の実施形態のウェハ積層体の一部を示す模式的な平面図である。図７は、図６におけるＣ−Ｃ断面図である。図８は、図７におけるＤ部の詳細構成の例を示す模式的な部分断面図である。図９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６、７に示すように、本実施形態のウェハ積層体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（突起部、図７参照）を追加したものである。
また、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１と同様にスクライブラインＳ_１、Ｓ_２で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を追加したものである。
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、回路４Ａ（４Ｂ）の外周側において表面酸化膜３ａから突出され、電極２Ａ（２Ｂ）を外周側から囲むように設けられた金属の壁体である。ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の突出方向の先端は、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）の間の距離は、図６に示すように、スクライブラインＳ_１を挟む方向の距離がＤ_１（ただし、ｄ_Ｓ＜Ｄ_１＜ｄ_１）、スクライブラインＳ_２を挟む方向の距離がＤ_２（ただし、ｄ_Ｓ＜Ｄ_２＜ｄ_２）である。
距離Ｄ_１、Ｄ_２は、上記第１の実施形態における電極２Ａ（２Ｂ）間の距離ｄと同様にして決めることができる。
すなわち、図５に示すように、ウェハ１Ａ、１Ｂの接合時に、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の間の基板部１ａおよび酸化膜層３Ａ（３Ｂ）からなる板状部２０Ａ（２０Ｂ）が変形して、互いに当接する寸法に設定する。
このため、互いに隣り合うダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）のそれぞれの中間部には、接合部５が形成されている。
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。

ウェハ積層体２１は、電極２Ａ（２Ｂ）に加えて、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）を形成してウェハ１Ａ（１Ｂ）を形成する点以外は、上記第１の実施形態と同様にして製造することができる。
本実施形態では、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）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、同時に形成している。
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。

例えば、図８（ａ）に示すのは、上記第１の実施形態で図３（ａ）を用いて説明した電極２Ａ（２Ｂ）を有する場合のダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の構成である。
すなわち、回路部４において最外周側の電極２Ａ（２Ｂ）のさらに外周側の層間酸化膜３ｂの最表層に、この電極２Ａ（２Ｂ）が形成される配線４ａの外周側を囲繞するように、ダミー配線２４ａが形成されている。ダミー配線２４ａは、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）を形成するためのものである。
ダミー配線２４ａ上には、電極２Ａ（２Ｂ）と同様にして、電極２Ａ（２Ｂ）を囲繞する平面視矩形状のダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）が形成されている。

また、例えば、図８（ｂ）に示すのは、上記第１の実施形態における図３（ｂ）を用いて説明した電極２Ａ（２Ｂ）を有する場合のダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）の構成である。
すなわち、回路部４において最外周側の電極２Ａ（２Ｂ）のさらに外周側の層間酸化膜３ｂの最表層に、この電極２Ａ（２Ｂ）が形成される配線４ａの外周側を囲繞するように、ダミー配線２４ａが形成されている。
この配線４ａ上には、表面酸化膜３ａを介して電極下金属４ｄが形成され、同様にダミー配線２４ａ上には、表面酸化膜３ａを介してダミー電極下金属２４ｄが形成されている。
ダミー電極下金属２４ｄは、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）を形成するためのものであり、配線４ａと電極下金属４ｄとがビア４ｂを介して電気的に接続されているのと同様に、ダミー配線２４ａとダミー電極下金属２４ｄとはビア４ｂを介して電気的に接続されている。このダミー電極下金属２４ｄ上には、電極２Ａ（２Ｂ）と同様にして、ダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）が形成されている。

また、ウェハ１Ａ、１Ｂを貼り合わせる工程では、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。
その際、図５に示すように、隣り合うダミー電極２２Ａ（２２Ｂ）間では、上記第１の実施形態と同様に、ウェハ１Ａ、１Ｂの板状部２０Ａ（２０Ｂ）が変形して中間部に接合部５（図７参照）が形成される。
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壁体状のダミー電極２２Ａ、２２Ｂの接合体で囲繞される。このため、板状部２０Ａ、２０Ｂが変形しても、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂで囲繞された内側は、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂの接合体の高さで規制される厚さが保たれる。これにより、板状部２０Ａ、２０Ｂの変形による応力やひずみが、回路４Ａ、４Ｂ、電極２Ａ、２Ｂに伝わりにくくなる。したがって、押圧時の変形による回路部４の不良率を低減し、ウェハ積層体２１の部品信頼性を向上することができる。
また、各回路部４は、接合部５によって封止されるとともに、接合部５の内側で、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂによっても封止されるため、水分の侵入などをより確実に防止でき、ウェハ積層体２１の経時劣化を一層抑制することができる。

次に、このウェハ積層体２１を、上記第１の実施形態と同様にして、スクライブラインＳ_１、Ｓ_２でダイシングすることで、図９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。

なお、上記第２の実施形態の説明では、突起部であるダミー電極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、接合部１５のみによる封止状態で十分な防湿性等が得られる場合には、ダミー電極２２Ａ、２２Ｂは、線状の壁体として形成し、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、接合部１５のみによる封止状態で十分な防湿性等が得られる場合には、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、隙間が空いていてもよい。
また、ウェハ１Ａ、１Ｂの接合強度は、電極２Ａ、２Ｂと、表面酸化膜３ａ同士の接合強度で十分であるため、互いに当接するダミー電極２２Ａ、２２Ｂは、接合されていなくてもよい。

また、上記第２の実施形態の説明では、ウェハ１Ａ、１Ｂの両方に突起部であるダミー電極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突起部を、ウェハ１Ａ、１Ｂの一方のみに設け、突起部と表面酸化膜３ａ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、突起部が壁体で形成された場合の例で説明したが、突起部は、ウェハ１Ａ、１Ｂを離隔できる形状であれば、棒状、柱状等の突起部でもよい。

また、上記第２の実施形態の説明では、突起部が金属で形成された場合の例で説明したが、突起部は、ウェハ１Ａ、１Ｂを離隔できる剛性を有していれば、純金属には限らず、合金でもよいし、非金属でもよい。

また、上記各実施形態の説明では、ウェハ１Ａ、１Ｂが貼り合わされた場合の例で説明したが、積層するウェハの数は、２層には限定されず、３層以上であってもよい。

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、１Ｂ ウェハ
２ａ、２ｂ 先端
２Ａ、２Ｂ 電極
３ａ 表面酸化膜（酸化膜）
３ｂ 層間酸化膜
４ 回路部
４ａ 配線
４Ａ、４Ｂ 回路
４ｄ 電極下金属
５、１５ 接合部
６ 空隙部
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（突起部）
２４ａ ダミー配線
２４ｄ ダミー電極下金属

Claims (10)

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複数のウェハが積層されたウェハ積層体であって、
   前記複数のウェハのうち互いに対向する少なくとも一対は、
   互いの対向面にそれぞれ酸化膜を有し、
   互いの前記電極が貼り合わされるとともに、前記回路を含むチップを形成するためのスクライブラインとなる領域と重なりかつ該領域よりも広い範囲で前記酸化膜が互いに接合されている
   ことを特徴とするウェハ積層体。
2. 前記電極および前記酸化膜は、
   表面活性化接合によりそれぞれ接合された
   ことを特徴とする請求項１に記載のウェハ積層体。
3. 前記電極が貼り合わされたウェハの対は、
   前記対向面を互いに離隔する突起部が、前記対向面のうちの少なくとも一方において、前記酸化膜が互いに接合された領域よりも内側かつ前記電極のいずれよりも外側の領域に突出して設けられている
   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。
4. 前記突起部は、金属で形成された
   ことを特徴とする請求項３に記載のウェハ積層体。
5. 前記突起部は、線状に延ばされた壁体で形成された
   ことを特徴とする請求項３または４に記載のウェハ積層体。
6. 前記突起部は、前記電極部のいずれよりも外側で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で形成された
   ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のウェハ積層体。
7. 前記突起部は、
   前記対向面のそれぞれから突出され、突出方向の先端で互いに当接されている
   ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のウェハ積層体。
8. 前記回路は、固体撮像装置回路である
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のウェハ積層体。
9. 回路と、該回路に電気的に接続された電極とを有する複数のチップが積層された半導体装置であって、
   前記複数のチップのうち互いに対向する少なくとも一対は、
   互いの対向面にそれぞれ酸化膜を有し、
   互いの前記電極が貼り合わされるとともに、前記回路の外側において前記酸化膜が互いに接合されている
   ことを特徴とする半導体装置。
10. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のウェハ積層体を、前記酸化膜が互いに接合されている領域内で切り離して形成された
    ことを特徴とする半導体装置。

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