JP2014236022A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device in which an exothermic reaction can be caused only at a desired place.SOLUTION: A method of manufacturing a semiconductor device includes the processes of: forming a reaction layer to be subjected to an exothermic reaction when supplied with energy to become an alloy on a plurality of first pads formed on a first substrate in a mutually electrically independent state; forming a conductive layer which electrically connects reaction layers to one another; arranging a second substrate, which has a plurality of second pads formed at positions corresponding to the first pads, opposite the first substrate so that the second pads and first pads come into contact with each other through the conductive layer and reaction layers; and supplying the energy to the conductive layer to alloy the reaction layers into alloy layers, and joining the first pads and second pads together through the alloy layers.

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

従来、2つの接続対象物間を接続する方法として、反応性多層フォイルを用いた方法が知られている。反応性多層フォイルは、エネルギーを供給された場合に発熱反応を生じる反応性材料からなる薄い金属層を交互に積層して所定の厚さとしたフィルム状の部材である。   Conventionally, a method using a reactive multilayer foil is known as a method of connecting two connection objects. The reactive multilayer foil is a film-like member having a predetermined thickness by alternately laminating thin metal layers made of a reactive material that generates an exothermic reaction when supplied with energy.

具体的には、フィルム状の反応性多層フォイルの両面を溶融金属層(はんだ等)で挟んだ構造の接合部材を用意し、接合部材を介して2つの接続対象物を積層する。そして、反応性多層フォイルにエネルギーを供給して発熱させ、この発熱により溶融金属層を溶融させて、2つの接続対象物を接合することが開示されている。   Specifically, a joining member having a structure in which both surfaces of a film-like reactive multilayer foil are sandwiched between molten metal layers (solder or the like) is prepared, and two connection objects are stacked via the joining member. Then, it is disclosed that energy is supplied to the reactive multilayer foil to generate heat, the molten metal layer is melted by this heat generation, and two connection objects are joined.

特開2012−186214号公報JP 2012-186214 A

しかしながら、上記の技術では、接合対象物とは別体に作られたフィルム状の反応性多層フォイルを用いるため、反応を起こしたい箇所(発熱させたい箇所)以外の箇所においても発熱反応が起こり、反応性多層フォイルから合金が形成されてしまう。従って、接合対象物に形成された複数の端子間を反応性多層フォイルを介して局所的に接合したり、半導体基板等の所定領域を反応性多層フォイルを用いて局所的に加熱(アニール)したりすることはできなかった。   However, in the above technique, since a film-like reactive multilayer foil made separately from the object to be joined is used, an exothermic reaction occurs in a place other than a place where reaction is desired (a place where heat is desired), An alloy is formed from the reactive multilayer foil. Therefore, a plurality of terminals formed on the object to be bonded are locally bonded via a reactive multilayer foil, or a predetermined region such as a semiconductor substrate is locally heated (annealed) using a reactive multilayer foil. I could n’t.

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、所望の箇所のみで発熱反応を起こすことを可能とする半導体装置の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can cause an exothermic reaction only at a desired location.

本半導体装置の製造方法は、第1の基板に形成された複数の第1パッド上に、エネルギーを供給されることで発熱反応を起こし合金化する反応層を、互いに電気的に独立した状態で形成する工程と、前記反応層同士を電気的に接続する導電層を形成する工程と、複数の前記第1パッドと対応する位置に複数の第2パッドが形成された第2の基板を、前記第2パッドと前記第1パッドとが前記導電層及び前記反応層を介して接触するように、前記第1の基板と対向配置する工程と、前記導電層にエネルギーを供給して前記反応層を合金化して合金層を形成し、前記合金層を介して複数の前記第1パッドと複数の前記第2パッドとを接合する工程と、を有することを要件とする。   In this method of manufacturing a semiconductor device, reaction layers that cause an exothermic reaction and are alloyed by being supplied with energy on a plurality of first pads formed on a first substrate are electrically independent from each other. A step of forming, a step of forming a conductive layer that electrically connects the reaction layers, and a second substrate having a plurality of second pads formed at positions corresponding to the plurality of first pads, A step of disposing the second pad and the first pad so as to be in contact with each other via the conductive layer and the reaction layer; and supplying energy to the conductive layer to form the reaction layer. And forming an alloy layer by alloying and joining the plurality of first pads and the plurality of second pads via the alloy layer.

開示の技術によれば、所望の箇所のみで発熱反応を起こすことを可能とする半導体装置の製造方法を提供できる。   According to the disclosed technology, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can cause an exothermic reaction only at a desired location.

第1の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a first embodiment. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その1)である。6 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment; FIG. 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 6 is a second diagram illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その3)である。FIG. 6 is a diagram (part 3) illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment; 第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その4)である。FIG. 8 is a diagram (No. 4) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the first embodiment; 第1の実施の形態の変形例に係るシード層を例示する平面図である。It is a top view which illustrates the seed layer concerning the modification of a 1st embodiment. 第2の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a second embodiment; FIG. 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その1)である。FIG. 10 is a diagram (part 1) illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 10 is a second diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その3)である。FIG. 10 is a diagram (No. 3) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その4)である。FIG. 14 is a diagram (No. 4) for exemplifying the manufacturing process for the semiconductor device according to the second embodiment; 第2の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a modification of the second embodiment; FIG. 第2の実施の形態の変形例に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。It is a figure which illustrates the manufacturing process of the semiconductor device which concerns on the modification of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。6 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a third embodiment; FIG. 第3の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その1)である。FIG. 11 is a first diagram illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a third embodiment; 第3の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図(その2)である。FIG. 10 is a second diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment;

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。   Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the same code | symbol is attached | subjected to the same component and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

〈第1の実施の形態〉
[第1の実施の形態に係る半導体装置の構造]
まず、第1の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図1は、第1の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
<First Embodiment>
[Structure of Semiconductor Device According to First Embodiment]
First, the structure of the semiconductor device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the semiconductor device according to the first embodiment.

図1を参照するに、半導体装置1は、基板10と、半導体素子20と、合金層30とを有する。   Referring to FIG. 1, the semiconductor device 1 includes a substrate 10, a semiconductor element 20, and an alloy layer 30.

基板10は、基板本体11と、複数のパッド12とを有する。基板本体11の材料としては、例えば、シリコン、セラミックス、絶縁性樹脂等を用いることができる。基板本体11の厚さは、例えば、数mm程度とすることができる。基板本体11の上面や下面或いは基板本体11内には、配線層(図示せず)が形成されている。基板本体11の下面に外部接続端子が形成されてもよい。   The substrate 10 includes a substrate body 11 and a plurality of pads 12. As a material of the substrate body 11, for example, silicon, ceramics, insulating resin, or the like can be used. The thickness of the substrate body 11 can be, for example, about several mm. A wiring layer (not shown) is formed in the upper and lower surfaces of the substrate body 11 or in the substrate body 11. External connection terminals may be formed on the lower surface of the substrate body 11.

パッド12は、基板本体11の上面に、例えば、縦横に配列されている。パッド12は、基板本体11に形成された配線層(図示せず)と電気的に接続されている。パッド12の平面形状は、例えば、直径が数10μm程度の円形状とすることができる。但し、パッド12の平面形状を楕円形状や矩形状、多角形状等としても構わない。パッド12のピッチは、例えば、50〜100μm程度とすることができる。   For example, the pads 12 are arranged vertically and horizontally on the upper surface of the substrate body 11. The pad 12 is electrically connected to a wiring layer (not shown) formed on the substrate body 11. The planar shape of the pad 12 can be a circular shape having a diameter of about several tens of μm, for example. However, the planar shape of the pad 12 may be an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or the like. The pitch of the pads 12 can be set to, for example, about 50 to 100 μm.

パッド12は、例えば、金属層12a及び金属層12bが積層された構造を有する。金属層12aの材料としては、例えば、チタン(Ti)等を用いることができる。金属層12aの厚さは、例えば、40〜60nm程度とすることができる。金属層12bの材料としては、例えば、パラジウム(Pd)等を用いることができる。金属層12bの厚さは、例えば、20〜40nm程度とすることができる。但し、パッド12は、必ずしも2層構造とする必要はなく、1層構造や3層以上の構造としてもよい。なお、パッド12は、本発明に係るパッド及び第2パッドの代表的な一例である。   For example, the pad 12 has a structure in which a metal layer 12a and a metal layer 12b are stacked. As a material of the metal layer 12a, for example, titanium (Ti) or the like can be used. The thickness of the metal layer 12a can be about 40 to 60 nm, for example. As the material of the metal layer 12b, for example, palladium (Pd) or the like can be used. The thickness of the metal layer 12b can be, for example, about 20 to 40 nm. However, the pad 12 does not necessarily have a two-layer structure, and may have a one-layer structure or a structure having three or more layers. The pad 12 is a typical example of the pad and the second pad according to the present invention.

半導体素子20は、半導体基板21と、複数のパッド22とを有する。半導体基板21は、例えば、シリコンやガリウム砒素等の半導体材料を主成分とする基板である。半導体基板21の厚さは、例えば、数10〜数100μm程度とすることができる。半導体基板21には、半導体集積回路(図示せず)が形成されている。   The semiconductor element 20 includes a semiconductor substrate 21 and a plurality of pads 22. The semiconductor substrate 21 is a substrate mainly composed of a semiconductor material such as silicon or gallium arsenide. The thickness of the semiconductor substrate 21 can be, for example, about several tens to several hundreds of μm. A semiconductor integrated circuit (not shown) is formed on the semiconductor substrate 21.

パッド22は、半導体基板21の回路形成面の基板10のパッド12と対向する位置に形成されている。パッド22は、半導体基板21に形成された半導体集積回路(図示せず)と電気的に接続されている。パッド22の平面形状は、例えば、直径が数10μm程度の円形状とすることができる。但し、パッド22の平面形状を楕円形状や矩形状、多角形状等としても構わない。パッド22のピッチは、例えば、50〜100μm程度とすることができる。パッド22の材料としては、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等を用いることができる。パッド22の厚さは、例えば、50〜100nm程度とすることができる。パッド22は、複数層が積層された構造としてもよい。なお、パッド22は、本発明に係る第1パッドの代表的な一例である。   The pad 22 is formed at a position facing the pad 12 of the substrate 10 on the circuit formation surface of the semiconductor substrate 21. The pad 22 is electrically connected to a semiconductor integrated circuit (not shown) formed on the semiconductor substrate 21. The planar shape of the pad 22 can be a circular shape having a diameter of about several tens of μm, for example. However, the planar shape of the pad 22 may be an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or the like. The pitch of the pads 22 can be set to, for example, about 50 to 100 μm. As a material of the pad 22, for example, aluminum (Al), copper (Cu), or the like can be used. The thickness of the pad 22 can be set to, for example, about 50 to 100 nm. The pad 22 may have a structure in which a plurality of layers are stacked. The pad 22 is a typical example of the first pad according to the present invention.

合金層30は、基板10のパッド12と半導体素子20のパッド22に挟持され、両者を接合(電気的に接続)している。合金層30の平面形状は、例えば、直径が数10μm程度の円形状とすることができる。但し、合金層30の平面形状を楕円形状や矩形状、多角形状等としても構わない。合金層30のピッチは、例えば、50〜100μm程度とすることができる。合金層30は、例えば、チタン(Ti)及び金(Au)を含有するアルミニウム・パラジウム合金(AlPd合金)の層とすることができる。合金層30の厚さは、例えば、数μm程度とすることができる。   The alloy layer 30 is sandwiched between the pad 12 of the substrate 10 and the pad 22 of the semiconductor element 20 and joins (electrically connects) the two. The planar shape of the alloy layer 30 can be, for example, a circular shape having a diameter of about several tens of μm. However, the planar shape of the alloy layer 30 may be an elliptical shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or the like. The pitch of the alloy layer 30 can be about 50-100 micrometers, for example. The alloy layer 30 may be, for example, an aluminum / palladium alloy (AlPd alloy) layer containing titanium (Ti) and gold (Au). The thickness of the alloy layer 30 can be set to about several μm, for example.

[第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法]
次に、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図2〜図5は、第1の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、本実施の形態では、シリコンウェハ等を用いて複数の半導体装置となる部分を作製後、個片化して各半導体装置とする工程の例を示すが、単品の半導体装置を作製する工程としてもよい。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device According to First Embodiment]
Next, a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described. 2 to 5 are diagrams illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment. Note that in this embodiment, an example of a process in which a part to be a plurality of semiconductor devices is manufactured using a silicon wafer or the like and then separated into individual semiconductor devices is illustrated; however, as a process for manufacturing a single semiconductor device Also good.

まず、図2(a)に示す工程では、半導体基板21となる複数の領域にパッド22が形成された半導体ウェハ210を準備する。半導体ウェハ210としては、例えば、6インチ(約150mm)、8インチ(約200mm)、12インチ(約300mm)等のシリコンウェハを用いることができる。パッド22としては、例えば、アルミニウム(Al)や銅(Cu)等を用いることができる。パッド22は、例えば、縦横に配列されている。   First, in the process shown in FIG. 2A, a semiconductor wafer 210 in which pads 22 are formed in a plurality of regions to be the semiconductor substrate 21 is prepared. As the semiconductor wafer 210, for example, a silicon wafer of 6 inches (about 150 mm), 8 inches (about 200 mm), 12 inches (about 300 mm), or the like can be used. As the pad 22, for example, aluminum (Al), copper (Cu), or the like can be used. For example, the pads 22 are arranged vertically and horizontally.

シリコンウェハの厚さは、例えば、0.625mm(6インチの場合)、0.725mm(8インチの場合)、0.775mm(12インチの場合)等であるが、この工程又は後の工程で適宜薄型化することができる。なお、シリコンウェハに代えて、ガリウム砒素ウェハ等を用いても構わない。Cは、最終的に半導体ウェハ210を切断する位置(以降、切断位置Cとする)を示している。   The thickness of the silicon wafer is, for example, 0.625 mm (in the case of 6 inches), 0.725 mm (in the case of 8 inches), 0.775 mm (in the case of 12 inches), etc. The thickness can be appropriately reduced. Note that a gallium arsenide wafer or the like may be used instead of the silicon wafer. C indicates a position where the semiconductor wafer 210 is finally cut (hereinafter referred to as a cutting position C).

次に、図2(b)に示す工程では、半導体ウェハ210の回路形成面上にパッド22を露出する開口部300xを備えたレジスト300を形成する。具体的には、まず、半導体ウェハ210の回路形成面上の全面にパッド22を被覆するレジスト300を形成する。レジスト300としては、例えば、感光性樹脂等を用いることができる。その後、レジスト300を露光及び現像してパッド22上のレジスト300を除去し、開口部300xを形成する。   Next, in the step shown in FIG. 2B, a resist 300 having an opening 300x exposing the pad 22 is formed on the circuit formation surface of the semiconductor wafer 210. Specifically, first, a resist 300 that covers the pad 22 is formed on the entire surface of the circuit formation surface of the semiconductor wafer 210. As the resist 300, for example, a photosensitive resin or the like can be used. Thereafter, the resist 300 is exposed and developed to remove the resist 300 on the pad 22 to form an opening 300x.

次に、図2(c)に示す工程では、開口部300x内に露出したパッド22上、及び、レジスト300上に反応層31を形成する。なお、レジスト300の開口部300xの内壁面に反応層31が形成されてもよい。反応層31は、後工程でエネルギーを供給されることで発熱をともなう反応(発熱反応)を起こし合金化する層である。反応層31は、複数の金属層が積層された積層体が複数層積層されてなる層である、具体的には、図3(a)に示すように、反応層31は、第1金属層31a上に第2金属層31bが積層された積層体31cが複数層積層されてなる。   Next, in the step shown in FIG. 2C, the reaction layer 31 is formed on the pad 22 exposed in the opening 300 x and on the resist 300. The reaction layer 31 may be formed on the inner wall surface of the opening 300x of the resist 300. The reaction layer 31 is a layer that undergoes a reaction that generates heat (exothermic reaction) and is alloyed when energy is supplied in a subsequent process. The reaction layer 31 is a layer formed by stacking a plurality of stacked layers in which a plurality of metal layers are stacked. Specifically, as shown in FIG. 3A, the reaction layer 31 is a first metal layer. A stacked body 31c in which the second metal layer 31b is stacked on 31a is stacked in multiple layers.

第1金属層31aの材料としては、例えば、アルミニウム(Al)を用いることができ、第2金属層31bの材料としては、例えば、パラジウム(Pd)を用いることができる。第1金属層31a及び第2金属層31bのそれぞれの厚さは、例えば、20〜60nm程度とすることができる。第1金属層31a及び第2金属層31bは、例えば、スパッタ法等により形成できる。   As the material of the first metal layer 31a, for example, aluminum (Al) can be used, and as the material of the second metal layer 31b, for example, palladium (Pd) can be used. Each thickness of the 1st metal layer 31a and the 2nd metal layer 31b can be about 20-60 nm, for example. The first metal layer 31a and the second metal layer 31b can be formed by, for example, sputtering.

第1金属層31aを厚さ40nm程度のアルミニウム(Al)層とし、第2金属層31bを厚さ40nm程度のパラジウム(Pd)層とした場合には、積層体31cの積層数を25層程度(反応層31の総厚を2μm程度)とすることができる。これにより、反応層31を反応させた際に所定の発熱量(この場合には、1500℃程度)を得ることができる。   When the first metal layer 31a is an aluminum (Al) layer having a thickness of about 40 nm and the second metal layer 31b is a palladium (Pd) layer having a thickness of about 40 nm, the number of stacked layers 31c is about 25. (The total thickness of the reaction layer 31 can be about 2 μm). Thereby, when the reaction layer 31 is reacted, a predetermined calorific value (in this case, about 1500 ° C.) can be obtained.

なお、第1金属層31a/第2金属層31bとして、アルミニウム(Al)/パラジウム(Pd)に代えて、アルミニウム(Al)/ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)/チタン(Ti)、ニッケル(Ni)/シリコン(Si)等を用いてもよい。これらの層は目的に応じて適宜選択できるが、少ない積層数で所定の発熱量を得られる点で、第1金属層31a/第2金属層31bをアルミニウム(Al)/パラジウム(Pd)とすることが好適である。   As the first metal layer 31a / second metal layer 31b, instead of aluminum (Al) / palladium (Pd), aluminum (Al) / nickel (Ni), aluminum (Al) / titanium (Ti), nickel ( Ni) / silicon (Si) or the like may be used. These layers can be appropriately selected according to the purpose, but the first metal layer 31a / second metal layer 31b are made of aluminum (Al) / palladium (Pd) in that a predetermined calorific value can be obtained with a small number of layers. Is preferred.

なお、第1金属層31a/第2金属層31bをパラジウム(Pd)/アルミニウム(Al)としても(積層する順番を変えても)同様の効果を奏する。すなわち、第1金属層31a及び第2金属層31bの何れか一方をアルミニウム、他方をパラジウムとすることが好適である。   The first metal layer 31a / second metal layer 31b can be made of palladium (Pd) / aluminum (Al) (even if the stacking order is changed), and the same effect can be obtained. That is, it is preferable that one of the first metal layer 31a and the second metal layer 31b is aluminum and the other is palladium.

次に、図3(b)に示す工程では、図2(c)に示すレジスト300を剥離する(リフトオフ法)。これにより、半導体ウェハ210に形成された複数のパッド22上に、反応層31が互いに電気的に独立した状態で形成される。例えば、パッド12が縦横に配列されていれば、反応層31も縦横に配列される。   Next, in the step shown in FIG. 3B, the resist 300 shown in FIG. 2C is peeled off (lift-off method). As a result, the reaction layers 31 are formed on the plurality of pads 22 formed on the semiconductor wafer 210 in a state of being electrically independent from each other. For example, if the pads 12 are arranged vertically and horizontally, the reaction layers 31 are also arranged vertically and horizontally.

次に、図3(c)に示す工程では、反応層31同士を電気的に接続する導電層であるシード層310を形成する。より詳しくは、パッド22の側面、反応層31の上面及び側面、半導体ウェハ210の回路形成面の全面(パッド22形成部を除く)を被覆するシード層310を形成する。シード層310としては、例えば、スパッタ法等によりチタン(Ti)層等を形成することができる。シード層310の厚さは、例えば、30nm程度とすることができる。シード層310として、チタン(Ti)層に代えて、銅(Cu)層やアルミニウム(Al)層等を用いても構わない。   Next, in the step shown in FIG. 3C, a seed layer 310, which is a conductive layer that electrically connects the reaction layers 31 to each other, is formed. More specifically, a seed layer 310 is formed to cover the side surface of the pad 22, the upper and side surfaces of the reaction layer 31, and the entire circuit formation surface (excluding the pad 22 formation portion) of the semiconductor wafer 210. As the seed layer 310, for example, a titanium (Ti) layer can be formed by a sputtering method or the like. The thickness of the seed layer 310 can be about 30 nm, for example. As the seed layer 310, a copper (Cu) layer, an aluminum (Al) layer, or the like may be used instead of the titanium (Ti) layer.

次に、図4(a)に示す工程では、複数のパッド22と対応する位置に複数のパッド120が形成された基板110を準備する。そして、基板110を、パッド120とパッド22とがシード層310及び反応層31を介して接触するように、半導体ウェハ210と対向配置する。基板110の材料としては、例えば、シリコン、セラミックス、絶縁性樹脂等を用いることができる。基板110の厚さは、例えば、数mm程度とすることができる。   Next, in the step shown in FIG. 4A, a substrate 110 having a plurality of pads 120 formed at positions corresponding to the plurality of pads 22 is prepared. Then, the substrate 110 is disposed opposite to the semiconductor wafer 210 so that the pad 120 and the pad 22 are in contact with each other through the seed layer 310 and the reaction layer 31. As a material of the substrate 110, for example, silicon, ceramics, insulating resin, or the like can be used. The thickness of the substrate 110 can be, for example, about several mm.

パッド120は、例えば、金属層12a、金属層12b、及び金属層12cが積層された構造を有する。金属層12aの材料としては、例えば、チタン(Ti)等を用いることができる。金属層12aの厚さは、例えば、40〜60nm程度とすることができる。金属層12bの材料としては、例えば、パラジウム(Pd)等を用いることができる。金属層12bの厚さは、例えば、20〜40nm程度とすることができる。金属層12cの材料としては、例えば、金(Au)等を用いることができる。金属層12cの厚さは、例えば、5〜20nm程度とすることができる。   The pad 120 has, for example, a structure in which a metal layer 12a, a metal layer 12b, and a metal layer 12c are stacked. As a material of the metal layer 12a, for example, titanium (Ti) or the like can be used. The thickness of the metal layer 12a can be about 40 to 60 nm, for example. As the material of the metal layer 12b, for example, palladium (Pd) or the like can be used. The thickness of the metal layer 12b can be, for example, about 20 to 40 nm. As a material of the metal layer 12c, for example, gold (Au) or the like can be used. The thickness of the metal layer 12c can be about 5 to 20 nm, for example.

次に、図4(b)に示す工程では、シード層310の例えば矢印の部分にエネルギーを供給する。エネルギーを供給する方法としては、例えば、電気パルスを印加してスパークさせる方法や、レーザ光を照射する方法等を用いることができる。シード層310にエネルギーを供給することにより、反応層31が発熱反応を起こし合金化し、図5(a)に示すように、合金層30が形成される。合金化する反応の際に、反応層31の近傍が局所的に1500℃程度に加熱される。   Next, in the step shown in FIG. 4B, energy is supplied to, for example, the arrowed portion of the seed layer 310. As a method of supplying energy, for example, a method of sparking by applying an electric pulse, a method of irradiating laser light, or the like can be used. By supplying energy to the seed layer 310, the reaction layer 31 causes an exothermic reaction to be alloyed, and the alloy layer 30 is formed as shown in FIG. During the alloying reaction, the vicinity of the reaction layer 31 is locally heated to about 1500 ° C.

シード層310により電気的に接続された各反応層31は、連鎖的に反応し、全ての反応層31が合金層30となる。すなわち、シード層310にエネルギーを供給して1つの反応層31が発熱反応を起こし、エネルギーがシード層310を介して他の反応層31に伝搬して、他の反応層31が連鎖的に発熱反応を起こす。   The reaction layers 31 electrically connected by the seed layer 310 react in a chain manner, and all the reaction layers 31 become the alloy layers 30. That is, energy is supplied to the seed layer 310 and one reaction layer 31 causes an exothermic reaction. The energy propagates to the other reaction layer 31 through the seed layer 310, and the other reaction layers 31 generate heat in a chain. Cause a reaction.

なお、反応層31が合金化する際に、シード層310の一部(反応層31と金属層12cに挟まれていた部分)及び金属層12cが合金層30に取りこまれる。又、シード層310の他部が合金層30の周囲に残存する。これにより、パッド120は、金属層12a及び金属層12bが積層された構造のパッド12となる。又、例えば、反応層31がアルミニウム層とパラジウム層が積層された構造であり、シード層310がチタンであり、金属層12cが金である場合には、合金層30はチタン及び金を含有するアルミニウム・パラジウム合金(AlPd合金)の層となる。   Note that when the reaction layer 31 is alloyed, a part of the seed layer 310 (a portion sandwiched between the reaction layer 31 and the metal layer 12 c) and the metal layer 12 c are taken into the alloy layer 30. Further, the other part of the seed layer 310 remains around the alloy layer 30. Thus, the pad 120 becomes a pad 12 having a structure in which the metal layer 12a and the metal layer 12b are laminated. For example, when the reaction layer 31 has a structure in which an aluminum layer and a palladium layer are laminated, the seed layer 310 is titanium, and the metal layer 12c is gold, the alloy layer 30 contains titanium and gold. It becomes a layer of an aluminum-palladium alloy (AlPd alloy).

次に、図5(b)に示す工程では、不要なシード層310(合金層30の周囲に残存するシード層310の他部)をエッチングして除去する。これにより、基板110のパッド12と半導体ウェハ210のパッド22が合金層30を介して接合(電気的に接続)された構造体が完成する。その後、図5(b)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化することにより、基板10のパッド12と半導体素子20のパッド22が合金層30を介して接合(電気的に接続)された半導体装置1(図1参照)が複数個作製される。   Next, in the step shown in FIG. 5B, the unnecessary seed layer 310 (the other part of the seed layer 310 remaining around the alloy layer 30) is removed by etching. As a result, a structure in which the pads 12 of the substrate 110 and the pads 22 of the semiconductor wafer 210 are joined (electrically connected) via the alloy layer 30 is completed. After that, the structure shown in FIG. 5B is cut into pieces by cutting at a cutting position C, whereby the pads 12 of the substrate 10 and the pads 22 of the semiconductor element 20 are joined (electrically) via the alloy layer 30. A plurality of connected semiconductor devices 1 (see FIG. 1) are manufactured.

なお、図5(a)に示す工程の後、図5(a)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化し、個片化された構造体毎に不要なシード層310をエッチングして除去する工程としてもよい。このような工程にすると、エッチング液がシード層310の各部に到達し易く、シード層310を確実にエッチングできる点で好適である。   After the step shown in FIG. 5A, the structure shown in FIG. 5A is cut into pieces by cutting at a cutting position C, and an unnecessary seed layer 310 is etched for each piece of the separated structure. It is good also as a process of removing by doing. Such a process is preferable in that the etching solution can easily reach each part of the seed layer 310 and the seed layer 310 can be etched reliably.

このように、第1の実施の形態では、接続したい複数の端子間(パッド間)に反応層31を互いに電気的に独立した状態で形成し、反応層31同士をシード層310で電気的に接続する。そして、シード層310にエネルギーを供給して、シード層310により電気的に接続された各反応層31を連鎖的に反応させ、各反応層31から合金層30を形成する。   As described above, in the first embodiment, the reaction layers 31 are formed between a plurality of terminals (pads) to be connected in an electrically independent state, and the reaction layers 31 are electrically connected to each other by the seed layer 310. Connecting. Then, energy is supplied to the seed layer 310 to cause the reaction layers 31 electrically connected by the seed layer 310 to react in a chain manner, and the alloy layer 30 is formed from the reaction layers 31.

これにより、複数の端子間(パッド間)を合金層30により略同時に接合することができる(端子間以外の部分は接合されない)。なお、従来の技術では、接合対象物とは別体に作られたフィルム状の反応性多層フォイルを用いるため、反応を起こしたい箇所(発熱させたい箇所)以外の箇所においても発熱反応が起こり、反応性多層フォイルから合金が形成される。従って、本実施の形態のように、複数の端子間(パッド間)を個別に(局所的に)、かつ、略同時に接続することはできなかった。   Thereby, between a plurality of terminals (between pads) can be joined almost simultaneously by the alloy layer 30 (parts other than between the terminals are not joined). In addition, in the conventional technique, since a film-like reactive multilayer foil made separately from an object to be joined is used, an exothermic reaction occurs in a place other than a place where a reaction is desired (a place where heat is desired), An alloy is formed from the reactive multilayer foil. Therefore, as in the present embodiment, it has not been possible to connect a plurality of terminals (between pads) individually (locally) and substantially simultaneously.

又、反応層31は、例えば、スパッタ法やリフトオフ法等を組み合わせて形成できるため、複数の端子(パッド)が狭ピッチ化した場合でも各端子(パッド)上に精度良く形成できる。又、発熱反応は反応層31の部分のみで起こるので、フィルム状の反応性多層フォイルを用いる場合に比べて、半導体素子20等に与える熱的な影響を大幅に低減できる。又、各端子(パッド)間が高融点の合金層30で接合されるため、例えば、はんだ等の低融点の金属等で接合された場合に比べて、接続信頼性(エレクトロマイグレーション耐性や機械的強度等)を向上できる。   Further, since the reaction layer 31 can be formed by combining, for example, a sputtering method, a lift-off method, or the like, it can be formed on each terminal (pad) with high accuracy even when a plurality of terminals (pads) have a narrow pitch. In addition, since the exothermic reaction occurs only in the reaction layer 31, the thermal effect on the semiconductor element 20 and the like can be greatly reduced as compared with the case where a film-like reactive multilayer foil is used. In addition, since the terminals (pads) are joined by the high melting point alloy layer 30, for example, the connection reliability (electromigration resistance and mechanical properties) can be improved as compared with the case of joining with a low melting point metal such as solder. Strength, etc.) can be improved.

又、フィルム状の反応性多層フォイルは、2種類の異なる金属層の積層体が数千層程度積層されているため(必要以上に積層されているため)高価であると共に、発熱量の制御が困難である。一方、本実施の形態では、必要な発熱量が得られるように、2種類の異なる金属層を必要な厚さで必要な層数のみ積層できるので、製造コストを低減できると共に、発熱量の制御が容易である。特に、2種類の異なる金属層として40nm程度の厚さのアルミニウム層とパラジウム層のペアを用いる場合には、25層程度の少ない積層数で所定の発熱量を得られるので、製造コストの低減に大きく貢献できる。   In addition, the film-like reactive multilayer foil is expensive (because it is laminated more than necessary) because a laminate of two different types of metal layers is laminated (more than necessary), and the amount of generated heat can be controlled. Have difficulty. On the other hand, in the present embodiment, two different metal layers can be stacked with a required thickness and a required number of layers so as to obtain a required calorific value, so that the manufacturing cost can be reduced and the calorific value can be controlled. Is easy. In particular, when a pair of an aluminum layer and a palladium layer having a thickness of about 40 nm is used as two different metal layers, a predetermined calorific value can be obtained with a small number of laminations of about 25 layers, thereby reducing the manufacturing cost. It can contribute greatly.

なお、半導体基板21の代わりに樹脂基板やセラミックス基板等を用いても、上記で説明した方法により、基板10のパッド12と樹脂基板やセラミックス基板等のパッドとを合金層30により接合できる。   Even if a resin substrate, a ceramic substrate, or the like is used instead of the semiconductor substrate 21, the pad 12 of the substrate 10 and the pad of the resin substrate, the ceramic substrate, or the like can be bonded by the alloy layer 30 by the method described above.

〈第1の実施の形態の変形例〉
第1の実施の形態の変形例では、第1の実施の形態の図3(c)に示す工程において、シード層310とは形態の異なるシード層を形成する例を示す。なお、第1の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Modification of First Embodiment>
In the modification of the first embodiment, an example in which a seed layer having a different form from the seed layer 310 is formed in the step shown in FIG. 3C of the first embodiment. In the modification of the first embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment is omitted.

図6は、第1の実施の形態の変形例に係るシード層を例示する平面図である。なお、図6において、便宜上、シード層320及び330を梨地模様で示している。   FIG. 6 is a plan view illustrating a seed layer according to a modification of the first embodiment. In FIG. 6, for convenience, the seed layers 320 and 330 are shown in a satin pattern.

図6(a)は第1の例であり、図6(b)は第2の例である。図6(a)に示す第1の例では、導電層であるシード層320が反応層31上で交差するように格子状に形成されている。言い換えれば、半導体ウェハ210上に、交点の位置で各反応層31と電気的に接続されるように、格子状のシード層320が形成されている。つまり、第1の実施の形態の図3(c)に示す工程では、半導体ウェハ210の回路形成面上の全面を被覆するシード層310を形成したが、図6(a)のように、半導体ウェハ210の回路形成面上を部分的に被覆するシード層320を形成してもよい。但し、シード層320は必ず反応層31と導通するように形成する必要がある。   FIG. 6A is a first example, and FIG. 6B is a second example. In the first example shown in FIG. 6A, the seed layer 320 which is a conductive layer is formed in a lattice shape so as to intersect on the reaction layer 31. In other words, the lattice-like seed layer 320 is formed on the semiconductor wafer 210 so as to be electrically connected to each reaction layer 31 at the intersection. That is, in the process shown in FIG. 3C of the first embodiment, the seed layer 310 covering the entire circuit forming surface of the semiconductor wafer 210 is formed. However, as shown in FIG. A seed layer 320 that partially covers the circuit forming surface of the wafer 210 may be formed. However, the seed layer 320 must be formed so as to be in conduction with the reaction layer 31 without fail.

このように、半導体ウェハ210の回路形成面上を部分的に被覆するシード層320を形成することにより、シード層320を細く形成できるため、シード層320の電流密度を向上できる。その結果、シード層320に供給したエネルギーにより反応層31が反応を起こしやすくなるという効果を奏する。   Thus, by forming the seed layer 320 that partially covers the circuit formation surface of the semiconductor wafer 210, the seed layer 320 can be formed thin, so that the current density of the seed layer 320 can be improved. As a result, there is an effect that the reaction layer 31 is easily caused to react by the energy supplied to the seed layer 320.

なお、図6(b)に示す第2の例のように、反応層31上を通る部分が他の部分よりも細く形成されたシード層330を用いると、反応層31上を通る部分のシード層330の電流密度をいっそう向上できる。その結果、シード層330に供給したエネルギーにより反応層31がいっそう反応を起こしやすくなるという効果を奏する。   As in the second example shown in FIG. 6B, when a seed layer 330 in which a portion passing through the reaction layer 31 is formed thinner than other portions is used, the seed of the portion passing through the reaction layer 31 is used. The current density of the layer 330 can be further improved. As a result, there is an effect that the reaction layer 31 is more easily caused to react by the energy supplied to the seed layer 330.

〈第2の実施の形態〉
第2の実施の形態では、半導体基板の所定領域を反応層を用いて局所的に加熱(アニール)する半導体装置の製造方法の例を示す。なお、第2の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment, an example of a method for manufacturing a semiconductor device in which a predetermined region of a semiconductor substrate is locally heated (annealed) using a reaction layer will be described. In the second embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments is omitted.

[第2の実施の形態に係る半導体装置の構造]
まず、第2の実施の形態に係る半導体装置の構造について説明する。図7は、第2の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
[Structure of Semiconductor Device According to Second Embodiment]
First, the structure of the semiconductor device according to the second embodiment will be described. FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the second embodiment.

図7を参照するに、半導体装置2は、半導体基板41と、不純物ドープ領域42と、絶縁膜43と、絶縁膜44と、貫通電極46と、合金層47と、配線層48と、配線層49と、シード層360と、シード層370とを有する。   Referring to FIG. 7, a semiconductor device 2 includes a semiconductor substrate 41, an impurity doped region 42, an insulating film 43, an insulating film 44, a through electrode 46, an alloy layer 47, a wiring layer 48, and a wiring layer. 49, a seed layer 360, and a seed layer 370.

半導体基板41の一方の側には、複数の不純物ドープ領域42が形成されている。半導体基板41は、例えば、シリコンである。不純物ドープ領域42は、例えば、半導体基板41にリン(n型ドーパント)やホウ素(p型ドーパント)等の不純物が添加された領域である。半導体基板41には、貫通孔41xが設けられている。半導体基板41の一方の面には絶縁膜43が形成されている。半導体基板41の他方の面及び貫通孔41xの内壁面には絶縁膜44が形成されている。内壁面に絶縁膜44が形成された貫通孔41x内には貫通電極46が形成されている。   A plurality of impurity doped regions 42 are formed on one side of the semiconductor substrate 41. The semiconductor substrate 41 is, for example, silicon. The impurity doped region 42 is, for example, a region where impurities such as phosphorus (n-type dopant) and boron (p-type dopant) are added to the semiconductor substrate 41. The semiconductor substrate 41 is provided with a through hole 41x. An insulating film 43 is formed on one surface of the semiconductor substrate 41. An insulating film 44 is formed on the other surface of the semiconductor substrate 41 and the inner wall surface of the through hole 41x. A through electrode 46 is formed in the through hole 41x in which the insulating film 44 is formed on the inner wall surface.

貫通電極46の上端面は絶縁膜43から露出し、貫通電極46の下端面は絶縁膜44から露出している。貫通電極46の上端面には、シード層360及び配線層48が積層されている。貫通電極46の下端面には、シード層370及び配線層49が積層されている。絶縁膜43には、不純物ドープ領域42を露出する開口部43xが形成されている。合金層47は、絶縁膜43上に形成され、開口部43xを介して不純物ドープ領域42と電気的に接続されている。合金層47上には、配線層48が積層されている。   The upper end surface of the through electrode 46 is exposed from the insulating film 43, and the lower end surface of the through electrode 46 is exposed from the insulating film 44. A seed layer 360 and a wiring layer 48 are stacked on the upper end surface of the through electrode 46. A seed layer 370 and a wiring layer 49 are stacked on the lower end surface of the through electrode 46. In the insulating film 43, an opening 43x exposing the impurity doped region 42 is formed. The alloy layer 47 is formed on the insulating film 43 and is electrically connected to the impurity doped region 42 through the opening 43x. A wiring layer 48 is laminated on the alloy layer 47.

合金層47は、例えば、チタン(Ti)を含有するアルミニウム・パラジウム合金(AlPd合金)の層とすることができる。合金層47の厚さは、例えば、数μm程度とすることができる。配線層48は、例えば、金属層48a(例えば、銅等)、金属層48b(例えば、ニッケル等)、及び金属層48c(例えば、金等)を合金層47上又はシード層360上に順次積層した構造とすることができる。配線層49は、例えば、金属層49a(例えば、銅等)、金属層49b(例えば、ニッケル等)、及び金属層49c(例えば、金等)をシード層370上に順次積層した構造とすることができる。   The alloy layer 47 can be, for example, an aluminum / palladium alloy (AlPd alloy) layer containing titanium (Ti). The thickness of the alloy layer 47 can be, for example, about several μm. In the wiring layer 48, for example, a metal layer 48a (eg, copper), a metal layer 48b (eg, nickel), and a metal layer 48c (eg, gold) are sequentially laminated on the alloy layer 47 or the seed layer 360. The structure can be made. The wiring layer 49 has a structure in which, for example, a metal layer 49a (for example, copper), a metal layer 49b (for example, nickel), and a metal layer 49c (for example, gold) are sequentially stacked on the seed layer 370. Can do.

[第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法]
次に、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。図8〜図11は、第2の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、本実施の形態では、シリコンウェハ等を用いて複数の半導体装置となる部分を作製後、個片化して各半導体装置とする工程の例を示すが、単品の半導体装置を作製する工程としてもよい。
[Method of Manufacturing Semiconductor Device According to Second Embodiment]
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment will be described. 8 to 11 are diagrams illustrating a manufacturing process of the semiconductor device according to the second embodiment. Note that in this embodiment, an example of a process in which a part to be a plurality of semiconductor devices is manufactured using a silicon wafer or the like and then separated into individual semiconductor devices is illustrated; however, as a process for manufacturing a single semiconductor device Also good.

まず、図8(a)に示す工程では、半導体基板41となる複数の領域を備えた半導体ウェハ410を準備し、半導体基板41となる各領域の一方の側に複数の不純物ドープ領域42(活性層)を形成する。そして、半導体ウェハ410の回路形成面上に絶縁膜43を形成する。   First, in the process shown in FIG. 8A, a semiconductor wafer 410 having a plurality of regions to be the semiconductor substrate 41 is prepared, and a plurality of impurity doped regions 42 (active regions) on one side of each region to be the semiconductor substrate 41 are prepared. Layer). Then, the insulating film 43 is formed on the circuit formation surface of the semiconductor wafer 410.

半導体ウェハ410としては、例えば、第1の実施の形態の半導体ウェハ210と同様のものを用いることができる。絶縁膜43としては、例えば、シリコン窒化膜(SiN膜)等を用いることができる。不純物ドープ領域42は、例えば、イオン注入法等によりリン(n型ドーパント)やホウ素(p型ドーパント)等の不純物を添加することにより形成できる。絶縁膜43は、例えば、スパッタ法等により形成できる。絶縁膜43の厚さは、例えば、1μm程度とすることができる。Cは、最終的に半導体ウェハ410を切断する位置(以降、切断位置Cとする)を示している。   As the semiconductor wafer 410, for example, the same semiconductor wafer 210 as that of the first embodiment can be used. As the insulating film 43, for example, a silicon nitride film (SiN film) or the like can be used. The impurity doped region 42 can be formed by adding an impurity such as phosphorus (n-type dopant) or boron (p-type dopant) by an ion implantation method or the like, for example. The insulating film 43 can be formed by, for example, sputtering. The thickness of the insulating film 43 can be about 1 μm, for example. C indicates a position at which the semiconductor wafer 410 is finally cut (hereinafter referred to as a cutting position C).

次に、図8(b)に示す工程では、半導体ウェハ410に貫通孔41xを形成する。貫通孔41xは、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)等により形成できる。貫通孔41xの平面形状は、例えば、直径が数10μm程度の円形状とすることができる。貫通孔41xのピッチは、例えば、50〜100μm程度とすることができる。   Next, in the step shown in FIG. 8B, the through hole 41 x is formed in the semiconductor wafer 410. The through hole 41x can be formed by, for example, RIE (Reactive Ion Etching) or the like. The planar shape of the through hole 41x can be, for example, a circular shape having a diameter of about several tens of μm. The pitch of the through holes 41x can be set to about 50 to 100 μm, for example.

次に、図8(c)に示す工程では、貫通孔41xの内壁面及び半導体ウェハ410の裏面(回路形成面とは反対側の面)に絶縁膜44を形成する。絶縁膜44としては、例えば、熱酸化膜(SiO膜)等を用いることができる。絶縁膜44は、半導体ウェハ410の表面近傍の温度を例えば1100℃程度とするウェット熱酸化法により熱酸化することで形成できる。絶縁膜44の厚さは、例えば、1μm程度とすることができる。 Next, in the step shown in FIG. 8C, the insulating film 44 is formed on the inner wall surface of the through hole 41x and the back surface of the semiconductor wafer 410 (surface opposite to the circuit formation surface). As the insulating film 44, for example, a thermal oxide film (SiO 2 film) or the like can be used. The insulating film 44 can be formed by thermal oxidation using a wet thermal oxidation method in which the temperature in the vicinity of the surface of the semiconductor wafer 410 is, for example, about 1100 ° C. The thickness of the insulating film 44 can be set to about 1 μm, for example.

次に、図9(a)に示す工程では、絶縁膜43上に、不純物ドープ領域42を被覆する絶縁膜43の一部を露出する開口部340xを備えたレジスト340を形成する。具体的には、まず、絶縁膜43上の全面に感光性樹脂等からなるレジスト340を形成する。その後、レジスト340を露光及び現像して不純物ドープ領域42を被覆する絶縁膜43の一部を被覆するレジスト340を除去し、開口部340xを形成する。その後、レジスト340をマスクとして開口部340x内に露出する絶縁膜43をエッチングにより除去し、絶縁膜43に開口部43xを形成する。開口部43x内には、不純物ドープ領域42の一部が露出する。その後、レジスト340を除去する。   Next, in the step shown in FIG. 9A, a resist 340 having an opening 340 x exposing a part of the insulating film 43 covering the impurity doped region 42 is formed on the insulating film 43. Specifically, first, a resist 340 made of a photosensitive resin or the like is formed on the entire surface of the insulating film 43. Thereafter, the resist 340 is exposed and developed to remove the resist 340 covering a part of the insulating film 43 covering the impurity doped region 42, thereby forming an opening 340x. Thereafter, the insulating film 43 exposed in the opening 340 x is removed by etching using the resist 340 as a mask, and the opening 43 x is formed in the insulating film 43. A part of the impurity doped region 42 is exposed in the opening 43x. Thereafter, the resist 340 is removed.

次に、図9(b)に示す工程では、絶縁膜43上に、開口部43x及びその周辺部の絶縁膜43を露出する開口部350xを備えたレジスト350を形成する。具体的には、まず、絶縁膜43上の全面に感光性樹脂等からなるレジスト350を形成する。その後、レジスト350を露光及び現像して開口部43x及びその周辺部の絶縁膜43を被覆するレジスト350を除去し、開口部350xを形成する。   Next, in the step shown in FIG. 9B, a resist 350 having an opening portion 350 x that exposes the opening portion 43 x and the insulating film 43 in the periphery thereof is formed on the insulating film 43. Specifically, first, a resist 350 made of a photosensitive resin or the like is formed on the entire surface of the insulating film 43. Thereafter, the resist 350 is exposed and developed to remove the resist 350 covering the opening 43x and the insulating film 43 in the periphery thereof, thereby forming the opening 350x.

次に、図9(c)に示す工程では、開口部43x内に露出した不純物ドープ領域42上、開口部350x内に露出した絶縁膜43上、及び、レジスト350上に反応層45を形成する。なお、レジスト350の開口部350xの内壁面に反応層45が形成されてもよい。反応層45の構造は、例えば、図3(a)に示した反応層31の構造と同様とすることができる。   Next, in the step shown in FIG. 9C, the reaction layer 45 is formed on the impurity doped region 42 exposed in the opening 43x, the insulating film 43 exposed in the opening 350x, and the resist 350. . The reaction layer 45 may be formed on the inner wall surface of the opening 350x of the resist 350. The structure of the reaction layer 45 can be the same as the structure of the reaction layer 31 shown in FIG.

次に、図10(a)に示す工程では、図9(c)に示すレジスト350を剥離する(リフトオフ法)。これにより、半導体ウェハ410の一方の側に形成された複数の不純物ドープ領域42上に、反応層45が互いに電気的に独立した状態で形成される。より詳しくは、開口部43x内に露出した不純物ドープ領域42上から開口部43xの周囲の絶縁膜43上に延在する反応層45が形成される。なお、反応層45は、不純物ドープ領域42と電気的に接続されている。   Next, in the step shown in FIG. 10A, the resist 350 shown in FIG. 9C is peeled off (lift-off method). As a result, the reaction layer 45 is formed on the plurality of impurity doped regions 42 formed on one side of the semiconductor wafer 410 in a state of being electrically independent from each other. More specifically, a reaction layer 45 extending from the impurity doped region 42 exposed in the opening 43x to the insulating film 43 around the opening 43x is formed. The reaction layer 45 is electrically connected to the impurity doped region 42.

次に、図10(b)に示す工程では、貫通孔41x内に貫通電極46を形成する。貫通電極46は、例えば、貫通孔41x内に銅ペーストを充填することで形成できる。貫通電極46を無電解めっき法や電解めっき法等により形成してもよい。   Next, in the step shown in FIG. 10B, the through electrode 46 is formed in the through hole 41x. The through electrode 46 can be formed, for example, by filling the through hole 41x with a copper paste. The through electrode 46 may be formed by an electroless plating method, an electrolytic plating method, or the like.

次に、図10(c)に示す工程では、反応層45同士を電気的に接続する導電層であるシード層360を形成する。より詳しくは、反応層45の上面及び側面、貫通電極46の上端面、反応層45に被覆されていない絶縁膜43の上面を被覆するシード層360を形成する。又、貫通電極46の下端面、絶縁膜44の下面を被覆するシード層370を形成する。シード層360及び370の材料や形成方法等は、例えば、シード層310と同様とすることができる。   Next, in a step shown in FIG. 10C, a seed layer 360 that is a conductive layer that electrically connects the reaction layers 45 to each other is formed. More specifically, a seed layer 360 that covers the upper and side surfaces of the reaction layer 45, the upper end surface of the through electrode 46, and the upper surface of the insulating film 43 that is not covered with the reaction layer 45 is formed. Further, a seed layer 370 that covers the lower end surface of the through electrode 46 and the lower surface of the insulating film 44 is formed. The material, formation method, and the like of the seed layers 360 and 370 can be the same as those of the seed layer 310, for example.

次に、図11(a)に示す工程では、反応層45の上面を被覆するシード層360上、及び、貫通電極46の上端面を被覆するシード層360上に配線層48を形成する。又、貫通電極46の下端面を被覆するシード層370上に配線層49を形成する。配線層48は、例えば、金属層48a(例えば、銅等)、金属層48b(例えば、ニッケル等)、及び金属層48c(例えば、金等)をシード層360上に順次積層した構造とすることができる。配線層49は、例えば、金属層49a(例えば、銅等)、金属層49b(例えば、ニッケル等)、及び金属層49c(例えば、金等)をシード層370上に順次積層した構造とすることができる。配線層48及び49は、例えば、セミアディティブ法により形成できる。この際、シード層360及び370は、電解めっきを行う際の給電層として使用できる。   Next, in the step shown in FIG. 11A, the wiring layer 48 is formed on the seed layer 360 covering the upper surface of the reaction layer 45 and on the seed layer 360 covering the upper end surface of the through electrode 46. Further, the wiring layer 49 is formed on the seed layer 370 that covers the lower end surface of the through electrode 46. The wiring layer 48 has, for example, a structure in which a metal layer 48a (for example, copper), a metal layer 48b (for example, nickel), and a metal layer 48c (for example, gold) are sequentially stacked on the seed layer 360. Can do. The wiring layer 49 has a structure in which, for example, a metal layer 49a (for example, copper), a metal layer 49b (for example, nickel), and a metal layer 49c (for example, gold) are sequentially stacked on the seed layer 370. Can do. The wiring layers 48 and 49 can be formed by, for example, a semi-additive method. At this time, the seed layers 360 and 370 can be used as a power feeding layer when electrolytic plating is performed.

配線層48及び49を形成後、シード層360の例えば矢印の部分に図4(b)に示す工程と同様にしてエネルギーを供給する。シード層360にエネルギーを供給することにより、反応層45が発熱反応を起こし合金化し、図11(b)に示すように、合金層47が形成される。合金化する反応の際に、反応層45の近傍が局所的に1500℃程度に加熱される。   After the wiring layers 48 and 49 are formed, energy is supplied to the seed layer 360, for example, in the direction of the arrow in the same manner as in the step shown in FIG. By supplying energy to the seed layer 360, the reaction layer 45 causes an exothermic reaction to be alloyed, and an alloy layer 47 is formed as shown in FIG. During the alloying reaction, the vicinity of the reaction layer 45 is locally heated to about 1500 ° C.

シード層360により電気的に接続された各反応層45は、連鎖的に反応し、全ての反応層45が合金層47となる。すなわち、シード層360にエネルギーを供給して1つの反応層45が発熱反応を起こし、エネルギーがシード層360を介して他の反応層45に伝搬して、他の反応層45が連鎖的に発熱反応を起こす。反応層45が合金化の際に発生する熱により、複数の不純物ドープ領域42は略同時にアニールされて活性化される。   The reaction layers 45 electrically connected by the seed layer 360 react in a chain manner, and all the reaction layers 45 become the alloy layers 47. That is, when energy is supplied to the seed layer 360, one reaction layer 45 causes an exothermic reaction, the energy propagates to the other reaction layer 45 through the seed layer 360, and the other reaction layers 45 generate heat in a chain. Cause a reaction. Due to the heat generated when the reaction layer 45 is alloyed, the plurality of impurity doped regions 42 are annealed and activated substantially simultaneously.

なお、反応層45が合金化する際に、シード層360の一部(反応層45と金属層48aに挟まれていた部分)が合金層47に取りこまれる。又、シード層360の他部が合金層47の周囲に残存する。例えば、反応層45がアルミニウム(Al)層とパラジウム(Pd)層が積層された構造であり、シード層360がチタン(Ti)である場合には、合金層47はチタン(Ti)を含有するアルミニウム・パラジウム合金(AlPd合金)の層となる。   In addition, when the reaction layer 45 is alloyed, a part of the seed layer 360 (a portion sandwiched between the reaction layer 45 and the metal layer 48 a) is taken into the alloy layer 47. Further, the other part of the seed layer 360 remains around the alloy layer 47. For example, when the reaction layer 45 has a structure in which an aluminum (Al) layer and a palladium (Pd) layer are stacked and the seed layer 360 is titanium (Ti), the alloy layer 47 contains titanium (Ti). It becomes a layer of an aluminum-palladium alloy (AlPd alloy).

次に、図11(c)に示す工程では、不要なシード層360及び370をエッチングして除去する。なお、配線層48に被覆された部分のシード層360、及び配線層49に被覆された部分のシード層370はエッチングされないため残存する。その後、図11(c)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化することにより、半導体装置2(図7参照)が複数個作製される。   Next, in the step shown in FIG. 11C, unnecessary seed layers 360 and 370 are removed by etching. Note that the portion of the seed layer 360 covered with the wiring layer 48 and the portion of the seed layer 370 covered with the wiring layer 49 remain because they are not etched. Thereafter, the structure shown in FIG. 11C is cut into pieces by cutting at the cutting position C, whereby a plurality of semiconductor devices 2 (see FIG. 7) are manufactured.

なお、図11(b)に示す工程の後、図11(b)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化し、個片化された構造体毎に不要なシード層360及び370をエッチングして除去する工程としてもよい。   After the step shown in FIG. 11B, the structure shown in FIG. 11B is cut into pieces by cutting at a cutting position C. Unnecessary seed layers 360 and 370 are separated for each of the pieces. It is good also as a process of removing by etching.

このように、第2の実施の形態では、複数の不純物ドープ領域42に反応層45を互いに電気的に独立した状態で形成し、反応層45同士をシード層360で電気的に接続する。そして、シード層360にエネルギーを供給して、シード層360により電気的に接続された各反応層45を連鎖的に反応させ、各反応層45から合金層47を形成する。このとき、反応層45が合金化の際に発生する熱により、複数の不純物ドープ領域42を略同時にアニールして活性化することができる。   As described above, in the second embodiment, the reaction layers 45 are formed in the plurality of impurity doped regions 42 in an electrically independent state, and the reaction layers 45 are electrically connected by the seed layer 360. Then, energy is supplied to the seed layer 360 to cause the reaction layers 45 electrically connected by the seed layer 360 to react in a chain manner, and the alloy layer 47 is formed from the reaction layers 45. At this time, the plurality of impurity doped regions 42 can be annealed and activated substantially simultaneously by heat generated when the reaction layer 45 is alloyed.

なお、従来のアニールでは、例えば、ヒータを用いて対象物(半導体装置等)全体を加熱していた(ヒータアニール)。又、フラッシュランプを用いて対象物(半導体装置等)全体を加熱していた(フラッシュランプアニール)。又、対象物(半導体装置等)のアニールしたい箇所にレーザ光を照射して局所的に加熱していた(レーザアニール)。   In the conventional annealing, for example, the entire object (semiconductor device or the like) is heated using a heater (heater annealing). Further, the entire object (semiconductor device or the like) was heated using a flash lamp (flash lamp annealing). Further, a portion of the object (semiconductor device, etc.) to be annealed is irradiated with laser light and locally heated (laser annealing).

ヒータアニールやフラッシュランプアニールでは、対象物(半導体装置等)全体を加熱するため、貫通電極や配線等の半導体基板等と熱膨張係数が異なる材料が形成されている場合は、熱膨張係数差により電極抜けや配線剥がれが発生する。又、レーザアニールは、局部的な加熱が可能ではあるが、高価な設備を必要とすること、及び対象箇所を個別に加熱するため時間がかかるという問題点があった。又、これら何れの方法についても、アニールによる活性化処理の後に貫通電極や配線を形成する場合は、活性化処理により形成された金属層の酸化膜除去が必要であったり、密着性が低下するといった不具合が生じるおそれがあった。   In heater annealing and flash lamp annealing, the entire object (semiconductor device, etc.) is heated, so if a material with a different thermal expansion coefficient from a semiconductor substrate such as a through electrode or wiring is formed, the difference in thermal expansion coefficient Electrode disconnection or wiring peeling occurs. In addition, although the laser annealing can be locally heated, there are problems that an expensive facility is required and that it takes time to individually heat the target portion. In any of these methods, when a through electrode or a wiring is formed after the activation process by annealing, it is necessary to remove the oxide film of the metal layer formed by the activation process or the adhesion is deteriorated. There was a risk of such problems.

一方、本実施の形態では、反応層45を形成した箇所のみ局所的に加熱できるため、従来のヒータアニールやフラッシュランプアニールのように、貫通電極や配線等に不具合が生じない。又、複数の不純物ドープ領域42を略同時に反応させることにより、従来のレーザアニールに比べて活性化処理の高速化が可能となる。又、反応層45の反応により、不純物ドープ領域42に電気的に接続される合金層47が形成されるが、合金層47は耐熱性及びピール強度に優れているという特徴を有する。   On the other hand, in this embodiment, since only the portion where the reaction layer 45 is formed can be locally heated, there is no problem with the through electrode, the wiring, or the like, unlike the conventional heater annealing or flash lamp annealing. Further, by reacting the plurality of impurity doped regions 42 substantially simultaneously, the activation process can be speeded up as compared with the conventional laser annealing. Further, the reaction of the reaction layer 45 forms an alloy layer 47 that is electrically connected to the impurity-doped region 42. The alloy layer 47 is characterized by excellent heat resistance and peel strength.

〈第2の実施の形態の変形例〉
第2の実施の形態の変形例では、半導体基板の一方の側及び他方の側に不純物ドープ領域を形成した半導体装置にアニールを行う例を示す。なお、第2の実施の形態の変形例において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Modification of Second Embodiment>
In the modification of the second embodiment, an example is shown in which annealing is performed on a semiconductor device in which impurity doped regions are formed on one side and the other side of a semiconductor substrate. In the modification of the second embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiment is omitted.

図12は、第2の実施の形態の変形例に係る半導体装置を例示する断面図である。図12を参照するに、半導体装置3は、半導体基板41の他方の側に、不純物ドープ領域52及び合金層57が形成された点が第2の実施の形態に係る半導体装置2(図7参照)と相違する。なお、不純物ドープ領域52は、本発明に係る第2不純物ドープ領域の代表的な一例である。   FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to a variation of the second embodiment. Referring to FIG. 12, in the semiconductor device 3, the semiconductor device 2 according to the second embodiment (see FIG. 7) is that the impurity doped region 52 and the alloy layer 57 are formed on the other side of the semiconductor substrate 41. ) Is different. The impurity doped region 52 is a typical example of the second impurity doped region according to the present invention.

絶縁膜44には、不純物ドープ領域52を露出する開口部44xが形成されている。合金層57は、絶縁膜44上に形成され、開口部44xを介して不純物ドープ領域52と電気的に接続されている。合金層57上には、配線層49が積層されている。不純物ドープ領域52及び合金層57の材料等は、例えば、不純物ドープ領域42及び合金層47の材料等と同様とすることができる。   In the insulating film 44, an opening 44x exposing the impurity doped region 52 is formed. The alloy layer 57 is formed on the insulating film 44 and is electrically connected to the impurity doped region 52 through the opening 44x. A wiring layer 49 is laminated on the alloy layer 57. The material and the like of the impurity doped region 52 and the alloy layer 57 can be the same as the material of the impurity doped region 42 and the alloy layer 47, for example.

半導体基板41の他方の側に不純物ドープ領域52が形成されている場合には、半導体基板41の他方の側もアニールを行い活性化する必要がある。半導体基板41の他方の側をアニールするには、第2の実施の形態と同様な工程により、半導体ウェハ410の他方の側に形成された複数の不純物ドープ領域52上に、反応層55を互いに電気的に独立した状態で形成する。より詳しくは、開口部44x内に露出した不純物ドープ領域52上から開口部44xの周囲の絶縁膜44上に延在する反応層55を形成する。なお、反応層55は、不純物ドープ領域52と電気的に接続される。   When the impurity doped region 52 is formed on the other side of the semiconductor substrate 41, it is necessary to activate the other side of the semiconductor substrate 41 by annealing. In order to anneal the other side of the semiconductor substrate 41, the reaction layer 55 is formed on the plurality of impurity doped regions 52 formed on the other side of the semiconductor wafer 410 by the same process as in the second embodiment. It is formed in an electrically independent state. More specifically, a reaction layer 55 extending from the impurity doped region 52 exposed in the opening 44x to the insulating film 44 around the opening 44x is formed. Reaction layer 55 is electrically connected to impurity doped region 52.

そして、反応層55同士を電気的に接続する第2導電層であるシード層370を形成する。より詳しくは、反応層55の下面及び側面、貫通電極46の下端面、反応層55に被覆されていない絶縁膜44の下面を被覆するシード層370を形成する。なお、反応層55は、本発明に係る第2反応層の代表的な一例である。   Then, a seed layer 370 that is a second conductive layer that electrically connects the reaction layers 55 to each other is formed. More specifically, a seed layer 370 that covers the lower surface and side surfaces of the reaction layer 55, the lower end surface of the through electrode 46, and the lower surface of the insulating film 44 not covered with the reaction layer 55 is formed. The reaction layer 55 is a typical example of the second reaction layer according to the present invention.

次に、図13に示すように、反応層45の上面を被覆するシード層360上、及び、貫通電極46の上端面を被覆するシード層360上に配線層48を形成する。又、反応層55の下面を被覆するシード層370上、及び、貫通電極46の下端面を被覆するシード層370上に配線層49を形成する。そして、シード層360及び370に図4(b)に示す工程と同様にしてエネルギーを供給する。反応層45が合金化の際に発生する熱により、複数の不純物ドープ領域42は略同時にアニールされて活性化される。又、反応層55が合金化の際に発生する熱により、複数の不純物ドープ領域52は略同時にアニールされて活性化される。更に、図11(c)と同様な工程を実行後、個片化することにより、半導体装置3(図12参照)が複数個作製される。   Next, as shown in FIG. 13, the wiring layer 48 is formed on the seed layer 360 covering the upper surface of the reaction layer 45 and on the seed layer 360 covering the upper end surface of the through electrode 46. In addition, the wiring layer 49 is formed on the seed layer 370 that covers the lower surface of the reaction layer 55 and on the seed layer 370 that covers the lower end surface of the through electrode 46. Then, energy is supplied to the seed layers 360 and 370 in the same manner as in the step shown in FIG. Due to the heat generated when the reaction layer 45 is alloyed, the plurality of impurity doped regions 42 are annealed and activated substantially simultaneously. Further, the plurality of impurity doped regions 52 are annealed and activated substantially simultaneously by heat generated when the reaction layer 55 is alloyed. Further, after performing the same process as in FIG. 11C, the semiconductor device 3 (see FIG. 12) is manufactured in a plurality of pieces by dividing into pieces.

このように、半導体基板の両側に不純物ドープ領域を形成した半導体装置にアニールを行う場合にも、第2の実施の形態と同様の効果を奏する。   As described above, even when annealing is performed on a semiconductor device in which impurity doped regions are formed on both sides of the semiconductor substrate, the same effects as those of the second embodiment can be obtained.

〈第3の実施の形態〉
第3の実施の形態では、基板と半導体装置の接続とアニールを略同時に行う例を示す。なお、第3の実施の形態において、既に説明した実施の形態と同一構成部品についての説明は省略する。
<Third Embodiment>
In the third embodiment, an example in which the connection between the substrate and the semiconductor device and annealing are performed substantially simultaneously will be described. In the third embodiment, the description of the same components as those of the already described embodiments is omitted.

図14は、第3の実施の形態に係る半導体装置を例示する断面図である。図14を参照するに、半導体装置4は、基板10と、半導体装置2Aとを有し、基板10のパッド12と半導体装置2Aの合金層47は接合されている。半導体装置2Aは、合金層47上に配線層48が形成されていない点を除き図7に示す半導体装置2と同様の構造である。   FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to the third embodiment. Referring to FIG. 14, the semiconductor device 4 includes a substrate 10 and a semiconductor device 2A, and the pad 12 of the substrate 10 and the alloy layer 47 of the semiconductor device 2A are bonded. The semiconductor device 2 </ b> A has the same structure as the semiconductor device 2 shown in FIG. 7 except that the wiring layer 48 is not formed on the alloy layer 47.

図15及び図16は、第3の実施の形態に係る半導体装置の製造工程を例示する図である。なお、本実施の形態では、シリコンウェハ等を用いて複数の半導体装置となる部分を作製後、個片化して各半導体装置とする工程の例を示すが、単品の半導体装置を作製する工程としてもよい。   15 and 16 are diagrams illustrating the manufacturing process of the semiconductor device according to the third embodiment. Note that in this embodiment, an example of a process in which a part to be a plurality of semiconductor devices is manufactured using a silicon wafer or the like and then separated into individual semiconductor devices is illustrated; however, as a process for manufacturing a single semiconductor device Also good.

まず、図15(a)に示す工程では、図8(a)〜図11(a)と同様な工程により、図11(a)と同様な構造体を作製する。但し、反応層45の上面を被覆するシード層360上には配線層48を形成しない。そして、図4(a)と同様な工程により、複数の反応層45と対応する位置に複数のパッド120が形成された基板110を、反応層45とパッド120とが導電層であるシード層360を介して接触するように、半導体ウェハ410と対向配置する。   First, in the step shown in FIG. 15A, a structure similar to that shown in FIG. 11A is manufactured by the same steps as those shown in FIGS. 8A to 11A. However, the wiring layer 48 is not formed on the seed layer 360 that covers the upper surface of the reaction layer 45. 4A, the substrate 110 on which the plurality of pads 120 are formed at positions corresponding to the plurality of reaction layers 45 is converted into a seed layer 360 in which the reaction layers 45 and the pads 120 are conductive layers. The semiconductor wafer 410 is disposed so as to be in contact with each other.

次に、図15(b)に示す工程では、シード層360に図4(b)に示す工程と同様にしてエネルギーを供給する。シード層360にエネルギーを供給することにより、反応層45が発熱反応を起こし合金化し、図16(a)に示すように、合金層47が形成される。合金化する反応の際に、反応層45の近傍が局所的に1500℃程度に加熱される。   Next, in the step shown in FIG. 15B, energy is supplied to the seed layer 360 in the same manner as the step shown in FIG. By supplying energy to the seed layer 360, the reaction layer 45 causes an exothermic reaction to be alloyed, and an alloy layer 47 is formed as shown in FIG. During the alloying reaction, the vicinity of the reaction layer 45 is locally heated to about 1500 ° C.

シード層360により電気的に接続された各反応層45は、連鎖的に反応し、全ての反応層45が合金層47となる。すなわち、シード層360にエネルギーを供給して1つの反応層45が発熱反応を起こし、エネルギーがシード層360を介して他の反応層45に伝搬して、他の反応層45が連鎖的に発熱反応を起こす。反応層45が合金化の際に発生する熱により、複数の不純物ドープ領域42は略同時にアニールされて活性化される。   The reaction layers 45 electrically connected by the seed layer 360 react in a chain manner, and all the reaction layers 45 become the alloy layers 47. That is, when energy is supplied to the seed layer 360, one reaction layer 45 causes an exothermic reaction, the energy propagates to the other reaction layer 45 through the seed layer 360, and the other reaction layers 45 generate heat in a chain. Cause a reaction. Due to the heat generated when the reaction layer 45 is alloyed, the plurality of impurity doped regions 42 are annealed and activated substantially simultaneously.

なお、反応層45が合金化する際に、シード層360の一部(反応層45と金属層12cに挟まれていた部分)及び金属層12cが合金層47に取りこまれる。又、シード層360の他部が合金層47の周囲に残存する。これにより、パッド120は、金属層12a及び金属層12bが積層された構造のパッド12となる。又、例えば、反応層45がアルミニウム層とパラジウム層が積層された構造であり、シード層360がチタンであり、金属層12cが金である場合には、合金層47はチタン及び金を含有するアルミニウム・パラジウム合金の層となる。   Note that when the reaction layer 45 is alloyed, a part of the seed layer 360 (a portion sandwiched between the reaction layer 45 and the metal layer 12 c) and the metal layer 12 c are taken into the alloy layer 47. Further, the other part of the seed layer 360 remains around the alloy layer 47. Thus, the pad 120 becomes a pad 12 having a structure in which the metal layer 12a and the metal layer 12b are laminated. For example, when the reaction layer 45 has a structure in which an aluminum layer and a palladium layer are laminated, the seed layer 360 is titanium, and the metal layer 12c is gold, the alloy layer 47 contains titanium and gold. It becomes a layer of aluminum-palladium alloy.

このように、シード層360にエネルギーを供給して反応層45を合金化して合金層47を形成し、合金層47を介して複数の不純物ドープ領域42と複数のパッド12とを接合すると共に、複数の不純物ドープ領域42を活性化させることができる。   In this way, energy is supplied to the seed layer 360 to alloy the reaction layer 45 to form the alloy layer 47, and the plurality of impurity doped regions 42 and the plurality of pads 12 are joined via the alloy layer 47, A plurality of impurity doped regions 42 can be activated.

次に、図16(b)に示す工程では、不要なシード層360及び370をエッチングして除去する。これにより、基板110のパッド12と半導体ウェハ410の合金層47が接合された構造体が完成する。その後、図16(b)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化することにより、基板10のパッド12と半導体装置2Aの合金層47が接合された半導体装置4(図14参照)が複数個作製される。   Next, in the step shown in FIG. 16B, unnecessary seed layers 360 and 370 are removed by etching. Thereby, a structure in which the pad 12 of the substrate 110 and the alloy layer 47 of the semiconductor wafer 410 are joined is completed. Thereafter, the structure shown in FIG. 16B is cut into pieces by cutting at a cutting position C, whereby the semiconductor device 4 in which the pad 12 of the substrate 10 and the alloy layer 47 of the semiconductor device 2A are joined (see FIG. 14). ) Are produced.

なお、図16(a)に示す工程の後、図16(a)に示す構造体を切断位置Cで切断して個片化し、個片化された構造体毎に不要なシード層360及び370をエッチングして除去する工程としてもよい。このような工程にすると、エッチング液がシード層360及び370の各部に到達し易く、シード層360及び370を確実にエッチングできる点で好適である。   After the step shown in FIG. 16A, the structure shown in FIG. 16A is cut into pieces by cutting at a cutting position C. Unnecessary seed layers 360 and 370 are separated for each piece of the separated structure. It is good also as a process of removing by etching. Such a process is preferable in that the etching solution can easily reach each part of the seed layers 360 and 370 and the seed layers 360 and 370 can be reliably etched.

このように、第3の実施の形態では、第1及び第2の実施の形態における効果に加えて、更に以下の効果を奏する。すなわち、各不純物ドープ領域42をアニールして活性化すると略同時に、各不純物ドープ領域42と各パッド12とを合金層47により接合することができる。   As described above, in the third embodiment, in addition to the effects in the first and second embodiments, the following effects are further achieved. That is, the impurity doped regions 42 and the pads 12 can be joined to each other by the alloy layer 47 substantially simultaneously with the activation of the impurity doped regions 42 by annealing.

以上、好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。   The preferred embodiment and its modification have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment and its modification, and the above-described implementation is performed without departing from the scope described in the claims. Various modifications and substitutions can be added to the embodiment and its modifications.

例えば、シード層は基板側に形成してもよい。例えば、図4(a)に示すシード層310をパッド120を被覆するように基板110上に形成してもよい。この場合にも、図4(b)に示す工程で、シード層310が各反応層31と接するため、反応層31同士がシード層310により電気的に接続される。その後、シード層310にエネルギーを供給することにより、シード層310により電気的に接続された各反応層31が連鎖的に反応し、全ての反応層31が合金層30となる。   For example, the seed layer may be formed on the substrate side. For example, the seed layer 310 shown in FIG. 4A may be formed on the substrate 110 so as to cover the pad 120. Also in this case, since the seed layer 310 is in contact with each reaction layer 31 in the step shown in FIG. 4B, the reaction layers 31 are electrically connected to each other by the seed layer 310. Thereafter, by supplying energy to the seed layer 310, the reaction layers 31 electrically connected by the seed layer 310 react in a chain manner, and all the reaction layers 31 become the alloy layers 30.

又、接続したい複数の端子間(パッド間)が狭ピッチでない場合には、フィルム状の反応性多層フォイルを入手し、入手したフィルム状の反応性多層フォイルを端子(パッド)の形状に加工し、各端子上に載置してもよい。例えば、パッド22間が狭ピッチでない場合には、図2(b)〜図3(b)に示す工程に代えて、入手した反応性多層フォイルを打ち抜き加工等によりパッド22の形状に加工し、各パッド22上に載置する工程としてもよい。或いは、入手したフィルム状の反応性多層フォイルを各パッド22上を含む半導体ウェハ210の回路形成面上に配置し、各パッド22上に配置した部分以外をエッチング等で除去する工程としてもよい。何れの場合も、図3(c)以降の工程は前述の通りとすることができる。   If the pitch between the terminals to be connected (between pads) is not narrow, obtain a film-like reactive multilayer foil and process the obtained film-like reactive multilayer foil into the shape of the terminal (pad). It may be placed on each terminal. For example, when the pitch between the pads 22 is not narrow, instead of the steps shown in FIGS. 2B to 3B, the obtained reactive multilayer foil is processed into the shape of the pads 22 by punching or the like, It is good also as a process of mounting on each pad 22. Alternatively, the obtained film-like reactive multilayer foil may be disposed on the circuit forming surface of the semiconductor wafer 210 including the pads 22 and the portions other than the portions disposed on the pads 22 may be removed by etching or the like. In any case, the steps after FIG. 3C can be as described above.

1、2、2A、3、4 半導体装置
10、110 基板
11 基板本体
12、22、120 パッド
12a、12b、48a、48b、48c、49a、49b、49c 金属層
20 半導体素子
21、41 半導体基板
30、47、57 合金層
31、45、55 反応層
31a 第1金属層
31b 第2金属層
31c 積層体
41x 貫通孔
42、52 不純物ドープ領域
43、44 絶縁膜
43x、44x、300x、340x、350x 開口部
46 貫通電極
48、49 配線層
210、410 半導体ウェハ
300、340、350 レジスト
310、320、330、360、370 シード層
1, 2, 2A, 3, 4 Semiconductor device 10, 110 Substrate 11 Substrate body 12, 22, 120 Pad 12a, 12b, 48a, 48b, 48c, 49a, 49b, 49c Metal layer 20 Semiconductor element 21, 41 Semiconductor substrate 30 , 47, 57 Alloy layer 31, 45, 55 Reaction layer 31a First metal layer 31b Second metal layer 31c Laminate 41x Through hole 42, 52 Impurity doped region 43, 44 Insulating film 43x, 44x, 300x, 340x, 350x Opening Part 46 Through electrode 48, 49 Wiring layer 210, 410 Semiconductor wafer 300, 340, 350 Resist 310, 320, 330, 360, 370 Seed layer

Claims (9)

第1の基板に形成された複数の第1パッド上に、エネルギーを供給されることで発熱反応を起こし合金化する反応層を、互いに電気的に独立した状態で形成する工程と、
前記反応層同士を電気的に接続する導電層を形成する工程と、
複数の前記第1パッドと対応する位置に複数の第2パッドが形成された第2の基板を、前記第2パッドと前記第1パッドとが前記導電層及び前記反応層を介して接触するように、前記第1の基板と対向配置する工程と、
前記導電層にエネルギーを供給して前記反応層を合金化して合金層を形成し、前記合金層を介して複数の前記第1パッドと複数の前記第2パッドとを接合する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
Forming a reaction layer that causes an exothermic reaction and is alloyed by being supplied with energy on a plurality of first pads formed on the first substrate in an electrically independent state; and
Forming a conductive layer that electrically connects the reaction layers;
A second substrate having a plurality of second pads formed at positions corresponding to the plurality of first pads, the second pad and the first pad being in contact with each other via the conductive layer and the reaction layer. A step of disposing the first substrate opposite to the first substrate;
Supplying energy to the conductive layer to alloy the reaction layer to form an alloy layer, and bonding the plurality of first pads and the plurality of second pads via the alloy layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
第1の基板である半導体基板に形成された複数の不純物ドープ領域上に、エネルギーを供給されることで発熱反応を起こし合金化する反応層を、互いに電気的に独立した状態で形成する工程と、
前記反応層同士を電気的に接続する導電層を形成する工程と、
前記導電層にエネルギーを供給して前記反応層を合金化して合金層を形成し、合金化の際に発生する熱により、複数の前記不純物ドープ領域を活性化させる工程と、を有する半導体装置の製造方法。
Forming a reaction layer that causes an exothermic reaction and is alloyed by being supplied with energy on a plurality of impurity-doped regions formed on a semiconductor substrate that is a first substrate in an electrically independent state; ,
Forming a conductive layer that electrically connects the reaction layers;
A step of supplying energy to the conductive layer to alloy the reaction layer to form an alloy layer, and activating a plurality of the impurity-doped regions by heat generated during the alloying. Production method.
前記第1の基板に形成された複数の不純物ドープ領域上に、エネルギーを供給されることで発熱反応を起こし合金化する反応層を、互いに電気的に独立した状態で形成する工程と、
前記反応層同士を電気的に接続する導電層を形成する工程と、
複数の前記反応層と対応する位置に複数のパッドが形成された第2の基板を、前記反応層と前記パッドとが前記導電層を介して接触するように、前記第1の基板と対向配置する工程と、
前記導電層にエネルギーを供給して前記反応層を合金化して合金層を形成し、前記合金層を介して複数の前記不純物ドープ領域と複数の前記パッドとを接合すると共に、複数の前記不純物ドープ領域を活性化させる工程と、を有する請求項2記載の半導体装置の製造方法。
Forming, on the plurality of impurity doped regions formed on the first substrate, reaction layers that cause an exothermic reaction and are alloyed by being supplied with energy in an electrically independent state;
Forming a conductive layer that electrically connects the reaction layers;
A second substrate having a plurality of pads formed at positions corresponding to the plurality of reaction layers is disposed opposite to the first substrate so that the reaction layer and the pads are in contact with each other through the conductive layer. And a process of
Energy is supplied to the conductive layer to alloy the reaction layer to form an alloy layer, and a plurality of the impurity doped regions and a plurality of the pads are joined via the alloy layer, and a plurality of the impurity doped The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, further comprising a step of activating the region.
前記反応層は縦横に配列され、
前記導電層を形成する工程では、前記第1の基板上に、交点の位置で前記反応層と電気的に接続されるように、格子状の導電層を形成する請求項1乃至3の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
The reaction layers are arranged vertically and horizontally,
4. The grid-like conductive layer is formed on the first substrate so that the conductive layer is electrically connected to the reaction layer at an intersection point in the step of forming the conductive layer. 5. A method for manufacturing a semiconductor device according to one item.
前記合金層を形成する工程では、前記導電層の一部が前記合金層に取り込まれ、前記導電層の他部が前記合金層の周囲に残存し、
前記合金層を形成する工程の後に、前記導電層の他部を除去する工程を有する請求項1乃至4の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。
In the step of forming the alloy layer, a part of the conductive layer is taken into the alloy layer, the other part of the conductive layer remains around the alloy layer,
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising a step of removing another portion of the conductive layer after the step of forming the alloy layer.
前記反応層は、第1金属層上に第2金属層が積層された積層体が複数層積層されてなる請求項1乃至5の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。   6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the reaction layer is formed by stacking a plurality of stacked bodies in which a second metal layer is stacked on a first metal layer. 7. 前記第1金属層及び前記第2金属層の何れか一方はアルミニウム、他方はパラジウムであり、
前記第1金属層及び前記第2金属層はスパッタ法により形成される請求項6記載の半導体装置の製造方法。
Either one of the first metal layer and the second metal layer is aluminum, the other is palladium,
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 6, wherein the first metal layer and the second metal layer are formed by a sputtering method.
前記合金層を形成する工程では、前記導電層にエネルギーを供給して1つの反応層が発熱反応を起こし、前記エネルギーが前記導電層を介して他の反応層に伝搬して、前記他の反応層が連鎖的に発熱反応を起こす請求項1乃至7の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。   In the step of forming the alloy layer, energy is supplied to the conductive layer, one reaction layer causes an exothermic reaction, and the energy propagates to the other reaction layer through the conductive layer, and the other reaction The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the layers cause an exothermic reaction in a chain manner. 前記導電層にエネルギーを供給する方法は、前記導電層に電気パルスを印加する方法、又は、前記導電層にレーザ光を照射する方法である請求項1乃至8の何れか一項記載の半導体装置の製造方法。   9. The semiconductor device according to claim 1, wherein the method of supplying energy to the conductive layer is a method of applying an electric pulse to the conductive layer, or a method of irradiating the conductive layer with laser light. Manufacturing method.
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