JP5262487B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
素子領域を有する第1基板と、該素子領域を封止するための第2基板とを有し、これら第1基板および第2基板を貼り合わせてなる半導体装置が知られている。たとえば、特許文献1には、このような半導体装置を製造する際に、第1基板と第2基板とを半田からなる接合部分を介して貼り合わせ、リフロー工程を経ることにより、第1基板と第2基板とを半田を介して接合させることにより、各素子を封止する技術が開示されている。
A semiconductor device having a first substrate having an element region and a second substrate for sealing the element region and bonding the first substrate and the second substrate is known. For example,
しかしながら、従来技術のように、リフロー工程を経て、第1基板と第2基板とを接合させると、リフロー工程において加えられる熱の影響により、各基板が変形してしまい、各基板同士の接合が不十分になってしまい、結果として、素子の封止性が低くなってしまうという問題があった。 However, when the first substrate and the second substrate are bonded through the reflow process as in the prior art, each substrate is deformed due to the influence of heat applied in the reflow process, and the bonding between the substrates is As a result, there is a problem that the sealing performance of the element is lowered.
本発明が解決しようとする課題は、素子領域を有する第1基板と、該素子領域を封止するための第2基板とを貼り合わせてなる半導体装置において、各基板同士を良好に接合でき、素子領域の封止性の改善された半導体装置の製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that a semiconductor device in which a first substrate having an element region and a second substrate for sealing the element region are bonded together can satisfactorily bond each substrate, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device with improved sealing performance in an element region.
素子領域を有する第1基板に、前記素子領域を封止するために、第2基板を接合してなる半導体装置を製造する方法であって、前記第1基板または前記第2基板に、引き出し電極を形成する工程と、前記第1基板上の前記素子領域以外の領域に第1絶縁膜を形成する工程と、前記第1絶縁膜上に、第2加熱金属部材を形成する工程と、前記第2加熱金属部材を覆うように、第2絶縁膜を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に、前記素子領域からの配線を形成する工程と、前記第2絶縁膜上に、第1加熱金属部材を形成する工程と、前記第1加熱金属部材上に、基板接合部材を形成する工程と、前記引き出し電極と前記配線とを、電極接合部材を介して電気的に接続する工程と、前記第1基板と前記第2基板とを対向させ、前記基板接合部材を介して、 前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせ、前記第1加熱金属部材に通電させる工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。A method of manufacturing a semiconductor device in which a second substrate is bonded to a first substrate having an element region in order to seal the element region, wherein the extraction electrode is provided on the first substrate or the second substrate. Forming a first insulating film in a region other than the element region on the first substrate, forming a second heating metal member on the first insulating film, and the first (2) forming a second insulating film so as to cover the heating metal member, forming a wiring from the element region on the second insulating film, and forming a first heating on the second insulating film. A step of forming a metal member, a step of forming a substrate bonding member on the first heating metal member, a step of electrically connecting the lead electrode and the wiring via the electrode bonding member, The first substrate and the second substrate are opposed to each other, and the substrate bonding member is To, bonded to the first substrate and the second substrate, to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a step of energizing the first heating metal member.
本発明によれば、加熱金属部材への通電により発生した熱により、基板接合部材が融解状態となり、この基板接合部材を介して、第1基板と第2基板とを接合させるため、第1基板全体および第2基板全体に熱が拡散することを防止し、第1基板と第2基板とを良好に接合でき、素子領域の封止を適切に行うことができる。 According to the present invention, the heat generated by energizing the heated metal member causes the substrate bonding member to be in a molten state, and the first substrate and the second substrate are bonded via the substrate bonding member. Heat can be prevented from diffusing to the whole and the second substrate, the first substrate and the second substrate can be satisfactorily bonded, and the element region can be appropriately sealed.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
《第1実施形態》
図1は、第1実施形態に係る半導体装置1の断面図である。
<< First Embodiment >>
FIG. 1 is a cross-sectional view of a
図1に示すように、第1実施形態の半導体装置1は、第1基板100および第2基板200を有し、第1基板100に第2基板200を貼り合わせることによって構成される。
As shown in FIG. 1, the
第1基板100は、たとえばシリコンであり、半導体製造技術を用いることにより、素子領域110に複数の素子111が形成されている。そして、この第1基板100に、第2基板200を貼り合わせることにより、これら複数の素子111は、外気から封止されている。
The
具体的には、第1基板100には、第1加熱金属層150および基板接合層160が形成されており、図2に示すように、これら第1加熱金属層150および基板接合層160は、第1基板100の周方向に沿って形成されている。そして、第1基板100は、基板接合層160を介して、第2基板200の金属パターン層230と接合され、これにより、第1基板100と第2基板200とは貼り合わされ、複数の素子111が、外気から封止されることとなる。なお、図2は、第1実施形態に係る半導体装置1を構成する第1基板100の上面図である(すなわち、半導体装置1から第2基板200を除いた状態における上面図である。)。
Specifically, a first
第1基板100に形成される複数の素子111としては、特に限定されないが、たとえば赤外線センサなどが挙げられる。また、複数の素子111を赤外線センサとする場合には、第2基板200は、赤外線の波長領域を通過可能な材質で構成することが望ましく、このような材質としては、たとえば、ZnS、ZnSe、Ge、カルコゲナイドガラス等が挙げられる。また、第1基板100には、素子111の特性を向上させるために、複数の素子111が形成されている素子領域110の下部に、空洞が形成されている。第1基板100の空洞は、たとえば、ウエットエッチングなどにより形成することができる。
Although it does not specifically limit as the some
図1、図2に示すように、第1基板100には、素子領域110に電気的に接続された4対の配線120が形成されている。配線120は、銅(Cu)などの導電性の金属材料から構成される。また、各配線120上には、端部付近に、金属バンプ130が形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, four pairs of
一方、第2基板200には、貫通電極210が形成されており、この貫通電極210は、第2基板200に形成された貫通孔にCu等の金属を充填することにより気密構造を保った状態で形成される。さらに、第2基板200には、貫通電極210端部に、金、銅、アルミニウム等の金属で構成される電極パッド220が設置されている。
On the other hand, the
そして、第1基板100に形成されている各配線120は、各配線120上に形成された金属バンプ130を介して、第2基板200に形成されている電極パッド220および貫通電極210に電気的に接続され、これにより、貫通電極210から、素子領域110に電源を供給するとともに、素子領域110からの電気信号が取り出されるようになっている。
Then, each
なお、各配線120上に形成された金属バンプ130は、第2基板200の電極パッド220と接触することにより、配線120と電極パッド220とを電気的に接続するものである。金属バンプ130は、たとえば、金、Sn−Pbなどの半田等のヤング率が低く、変形可能な材料で構成することが好ましい。金属バンプ130を、ヤング率が低く、変形可能な材料で構成することにより、金属バンプ130により、第1基板100と第2基板200との間にかかる応力を緩和することができる。
Note that the
また、図1に示すように、第1基板100表面のうち、配線120が形成されている部分、および第1加熱金属層150が形成されている部分には、絶縁膜140が形成されている。この絶縁膜140は、第1基板100と、配線120および第1加熱金属層150とを熱的および電気的に絶縁するために形成されている。たとえば、第1基板がシリコンで構成されるものである場合には、第1基板に熱酸化処理を施すことにより、絶縁膜140を、シリコン酸化膜(SiO2)からなるものとすることができる。あるいは、絶縁膜140は、シリコン酸化膜以外にも、有機系の絶縁膜であってもよい。
Further, as shown in FIG. 1, an
図3は、図1のA部分の拡大図である。図3に示すように、絶縁膜140上に形成された第1加熱金属層150は、第1加熱部材層151および第1加熱部材層151の上面および下面に形成された加熱金属層用中間層152,153から構成される。第1加熱部材層151の材質としては、特に限定されないが、融点が1000℃以上の金属であることが好ましく、たとえば、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)などが挙げられる。
FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. As shown in FIG. 3, the first
加熱金属層用中間層152は、第1加熱部材層151と絶縁膜140との密着性を確保するために形成される層であり、たとえば、チタン(Ti)、クロム(Cr)などから構成される。同様に、加熱金属層用中間層153は、第1加熱部材層151と、基板接合層160を構成する接合層用中間層162との密着性を確保するために形成される層であり、たとえば、チタン(Ti)、クロム(Cr)などから構成される。
The heating metal layer
第1加熱金属層150は、絶縁膜140上に、加熱金属層用中間層152、第1加熱部材層151および加熱金属層用中間層153の順に、これらを構成することとなる金属材料(すなわち、Cr,Ti,Pt、Mo、W、Ni、Taなど)をスパッタリングすることにより形成される。
The first
基板接合層160は、接合部材層161と接合層用中間層162とから構成される。接合部材層161は、加熱することにより溶融状態となり、これにより、第1基板100の第1加熱金属層150と、第2基板200の金属パターン層230とを接合できるような材料で構成すれば良く、特に限定されないが、融点が700℃以下の金属で構成することが好ましい。接合部材層161を構成する材料の具体例としては、半田、アルミニウム(Al)、鉛(Pb)、スズ(Sn)などが挙げられる。あるいは、接合部材層161は、加熱することにより軟化する導電性樹脂で構成しても良い。
The
接合層用中間層162は、接合部材層161と第1加熱金属層150の加熱金属層用中間層153との密着性を確保するために形成される層であり、たとえば、金(Au)などから構成される。
The bonding layer
次に、第1実施形態の半導体装置1の製造方法について説明する。図4は第1実施形態の半導体装置1の製造方法を説明するための斜視図である。図4に示すように、第1実施形態の半導体装置1は、複数の素子111が形成された第1基板100、および複数の素子111を封止するための第2基板200をそれぞれ製造し、これら第1基板100と第2基板200とを、基板接合層160を介して、貼り合わせることにより製造される。なお、図4においては、第1加熱金属層150および基板接合層160以外の第1基板100および第2基板200を構成する各部材について、図示省略した。
Next, a method for manufacturing the
図5は、第1実施形態の半導体装置1の製造方法を説明するための断面図である。図5に示すように、半導体装置1を製造する際には、まず、ウエハ300を用いて、ウエハ300上に、半導体製造技術により、複数の素子111からなる素子領域110を有する複数の第1基板100を製造する。そして、ウエハ300上に形成された複数の第1基板100に、複数の第2基板200を貼り付け、ウエハ300上に複数の半導体装置1を形成する。次いで、ウエハ300にダイシング処理を施すことにより、ウエハ300上に形成された複数の半導体装置1を分離することにより製造される。
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the
以下、第1実施形態の半導体装置1の製造工程について詳細に説明する。図6A〜図6Eは、第1実施形態の半導体装置1の製造工程を説明するための図である。なお、図6A〜図6Eは、図1に示す半導体装置1のA部分を拡大して示した図に相当する。
Hereinafter, the manufacturing process of the
まず、第1基板100上に、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図6Aに示すように、第1基板100表面に絶縁膜140を形成する。第1基板100が、シリコン基板である場合には、熱酸化処理を行うことにより、絶縁膜140としてのシリコン酸化膜(SiO2)を形成することができる。あるいは、絶縁膜140を有機系の材料で形成する場合には、有機系の材料を塗布する方法などにより形成することができる。
First, an
次いで、図6Bに示すように、第1基板100に絶縁膜140を形成した後に、素子領域110への電源供給および素子領域110からの電気信号の取り出しを行うための配線120を形成する。配線120は、たとえば、配線120を構成することとなる金属をスパッタリングすることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 6B, after forming the insulating
また、図6Bに示すように、これと前後して、あるいは同時に、第1基板100の絶縁膜140上に、第1加熱金属層150を構成することとなる加熱金属層用中間層152、第1加熱部材層151、および加熱金属層用中間層153、ならびに基板接合層160を構成することとなる接合層用中間層162を、この順に形成する。なお、各層152,151,153,162は、これらを構成することとなる各金属を、この順にスパッタリングすることにより形成することができる。
Further, as shown in FIG. 6B, before or after or simultaneously with this, the heating metal layer
次いで、図6Cに示すように、接合層用中間層162上に、基板接合層160を構成することとなる接合部材層161を形成する。接合部材層161は、接合部材層161を構成する材料としてアルミニウム、鉛、スズを用いる場合には、これらの金属を、接合層用中間層162上にスパッタリングすることにより形成することができる。あるいは、接合部材層161を構成する材料として半田を用いる場合には、シート半田を接合層用中間層162に積層するか、ペースト半田を用いることにより、接合層用中間層162上に接合部材層161を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 6C, the
また、接合部材層161を形成した後に、図6Cに示すように、配線120上に金属バンプ130を形成する。金属バンプ130は、たとえば、ワイヤボンド等を用いて形成すれば良い。
In addition, after the
一方、図6Dに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、この貫通電極210端部に、電極パッド220を形成する。電極パッド220は、電極パッド220を構成することとなる金属を用いたスパッタリング、あるいは無電解めっきまたは電解めっきなどにより形成することができる。また、これと前後して、あるいは同時に、第2基板200上に金属パターン層230を形成する。金属パターン層230は、第1基板100の第1加熱金属層150および基板接合層160の形成位置に対応する位置に、金属パターン層230を形成することとなる金属を用いたスパッタリングや、あるいは無電解めっきまたは電解めっきなどにより形成することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6D, an
次いで、図6Eに示すように、第1基板100の金属バンプ130、および第2基板200の電極パッド220、ならびに、第1基板100の第1加熱金属層150、および第2基板200の金属パターン層230が、それぞれ対応する位置となるように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。
Next, as shown in FIG. 6E, the metal bumps 130 of the
第1実施形態においては、第1基板100と第2基板200とを重ね合わせて、加圧する際に、第1加熱金属層150にパルス電圧を印加することにより通電させ、パルス電圧の印加による通電により第1加熱金属層150を加熱し、第1加熱金属層150の温度を上昇させることにより、接合部材層161を溶融させる。そして、これにより、接合部材層161を介して第1基板100の第1加熱金属層150と、第2基板200の金属パターン層230とを接合させる。すなわち、第1基板100と第2基板200とを、接合部材層161を介して接合させ、これにより、第1基板100と第2基板200とを貼り合わせ、複数の素子111を、外気から封止する。
In the first embodiment, when the
第1加熱金属層150にパルス電圧を印加して通電させるタイミングは、第1基板100と第2基板200とを重ね合わせて、加圧する際とすることが好ましいが、特に限定されず、第1基板100と第2基板200とを重ね合わせた後としても良い。第1加熱金属層150の加熱温度は、第1加熱金属層150を構成する第1加熱部材層151の融点と、接合部材層161の融点との間の温度とすれば良く、特に限定されないが、通常200〜700℃、好ましくは200〜300℃である。
The timing for applying the pulse voltage to the first
なお、第1加熱金属層150に通電させる際には、たとえば、図7に示すように、ウエハ300上に、ダイシング前の半導体装置1が複数レイアウトされ、各半導体装置1の第1加熱金属層150が互いに直列または並列に電気的に接続された状態で、各半導体装置1の第1加熱金属層150に通電させる方法などが挙げられる。ここで、図7は、第1実施形態における第1加熱金属層150の通電方法の一例を説明するための図である。
When energizing the first
図7に示す例においては、各半導体装置1の各第1加熱金属層150に電流を流すために、ウエハ300内には、電力投入用電極パッド310および引き回し配線320が設けられている。そして、これらを介して電源400から各半導体装置1の各第1加熱金属層150に電圧が印加される。なお、半導体装置1の第1加熱金属層150を、直列または並列に電気的に接続する際における、接続様式および接続数は、第1加熱金属層150に印加する電流値および電圧値によって適宜調整すればよい。たとえば、第1加熱金属層150を構成する材料として、抵抗値が高い材料を用いた場合には、絶縁破壊の理由から電圧値設定値を高くすることが困難であるため、直列数よりも並列数を増やすことが望ましい。
In the example shown in FIG. 7, a power
図8は、第1加熱金属層150に印加したパルス電圧と、第1加熱金属層150の温度、基板接合層160の温度および素子領域110の温度との関係を示すグラフである。図8に示すように、第1実施形態によれば、第1加熱金属層150にパルス電圧を印加することにより、第1加熱金属層150および基板接合層160を、基板接合層160の融点以上に加熱することができる。その一方で、素子領域110についても、第1加熱金属層150の温度上昇につれて、温度上昇し、パルス電圧印加終了後においても温度上昇し続けるものの、素子領域110の上昇温度自体小さいものとすることができる。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the pulse voltage applied to the first
第1実施形態によれば、第1加熱金属層150に通電させ、第1加熱金属層150を加熱し、第1加熱金属層150から発生した熱により、基板接合層160を溶融状態とすることにより、第1基板100の第1加熱金属層150と第2基板200の金属パターン層230とを、基板接合層160を介して接合させ、これにより、第1基板100と第2基板200とを貼り合わせるものである。そのため、第1実施形態によれば、第1基板100全体、および第2基板200全体に熱が拡散してしまうことを有効に防止することができ、熱の拡散による第1基板100および第2基板200の変形を防止することが可能となる。そして、その結果、第1加熱金属層150、基板接合層160および金属パターン層230から構成される接合部の面方向の接合を十分なものとすることができ、これにより、接合部の気密性を確保することができる。
According to the first embodiment, the first
《第2実施形態》
次いで、本発明の第2実施形態について説明する。図9は第2実施形態に係る半導体装置1aの要部拡大図、図10は第2実施形態に係る半導体装置1aを構成する第1基板100の上面図、図11A〜図11Fは第2実施形態に係る半導体装置1aの製造工程を説明するための図である。なお、図9、図11A〜図11Fは第1実施形態における図1のA部分を拡大して示した図に相当する。また、図10は半導体装置1aから第2基板200を除いた状態における上面図に相当する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described. 9 is an enlarged view of a main part of the
第2実施形態に係る半導体装置1aは、図8に示すように、第1基板100の表面に、第1絶縁膜141および第2絶縁膜142が形成されており、かつ、第2絶縁膜142中に第2加熱金属層170が形成されている以外は、第1実施形態に係る半導体装置1と同様な構成を有するものである。
As shown in FIG. 8, in the
図9に示すように、第2加熱金属層170は、第2絶縁膜142中であって、金属バンプ130の直下に配置されてなるものであり、第2加熱部材層171および第2加熱部材層171の上面および下面に形成された加熱金属層用中間層172,173から構成される。この第2加熱金属層170は、通電することにより加熱され、これにより、配線120上に形成された金属バンプ130を加熱するためのものであり、金属バンプ130の直下に配置され、少なくとも金属バンプ130の直径以上の幅を有する。
As shown in FIG. 9, the second
また、半導体装置1aを構成する第1基板の上面図である図10に示すように、第2加熱金属層170は各金属バンプ130の形成位置に対応して、形成されるとともに、金属バンプ130付近において、その形成幅が狭くなるような構造となり、これにより金属バンプ130付近において抵抗値が高くなるような構成となっている。そして、このような構成とすることにより、他の部分における抵抗値を小さいものとしながら、金属バンプ130を有効に加熱することができる。なお、図10に示す例においては、第2加熱金属層170の幅を変化させることにより、金属バンプ130付近とそれ以外の部分との抵抗値を異ならせるような構成としたが、第2加熱金属層170の厚みを変化させることにより、抵抗値を異ならせるような構成とすることも可能である。
As shown in FIG. 10 which is a top view of the first substrate constituting the
次に、第2実施形態の半導体装置1aの製造方法について、図11A〜図11Fを参照して、説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、第1実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図11Aに示すように、第1絶縁膜141を形成する。第1絶縁膜141は、第1基板100がシリコン基板である場合には、熱酸化処理を行うことにより、シリコン酸化膜(SiO2)からなるものとすることができる。あるいは、絶縁膜140は、有機系の材料で形成しても良く、この場合には有機系の材料を塗布する方法などにより形成することができる。
First, in the same manner as in the first embodiment, an
次いで、図11Aに示すように、第1絶縁膜141上に、第2加熱金属層170を構成することとなる加熱金属層用中間層172、第2加熱部材層171、および加熱金属層用中間層173をこの順に形成する。各層172,171,173は、これらを構成することとなる各金属を、この順にスパッタリングすることにより形成することができる。具体的には、加熱金属層用中間層172は、たとえば、チタン(Ti)、クロム(Cr)などで構成することができ、これら各金属をスパッタリングすることにより形成することができる。また、第2加熱部材層171は、たとえば、白金(Pt)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ニッケル(Ni)、タンタル(Ta)などで構成することができ、これら各金属をスパッタリングすることにより形成することができる。さらに、加熱金属層用中間層173は、たとえば、チタン(Ti)、クロム(Cr)などで構成することができ、これら各金属をスパッタリングすることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 11A, the heating metal layer
次いで、図11Bに示すように、第2加熱金属層170を形成した第1絶縁膜141上に、第2絶縁膜142を形成する。
Next, as shown in FIG. 11B, a second
ここで、第2加熱金属層170は、通電されることにより加熱され、これにより、図9に示す金属バンプ130を加熱するものであるため、第2加熱金属層170により発生した熱が、なるべく放熱されないような構成とすることが好ましい。そのため、第1絶縁膜141と第2絶縁膜142とにより、放熱特性を調整し、これにより、第2加熱金属層170により発生した熱が、なるべく放熱されないような構成とすることが好ましい。
Here, since the second
たとえば、第1絶縁膜141と第2絶縁膜142との熱伝導率を調整することにより、第2絶縁膜142の熱伝導率を、第1絶縁膜141の熱伝導率より高くすることにより、放熱特性を調整することができる。この場合においては、第1絶縁膜141は、シリコン酸化膜(SiO2)や、絶縁性を有し熱伝導性の低い有機材料で形成することが好ましく、第2絶縁膜142は、絶縁性を有し、熱伝導率が高い材料(たとえば、Poly−Dia層など)で形成することが好ましい。あるいは、第1絶縁膜141と第2絶縁膜142との膜厚を調整し、第2絶縁膜142の厚みを第1絶縁膜141の厚みよりも薄いものとし、これにより放熱特性を調整してもよい。
For example, by adjusting the thermal conductivity of the first insulating
次いで、第1実施形態と同様にして、図11Cに示すように、第2絶縁膜142上に、配線120を形成し、また、これと前後して、あるいは同時に、第1加熱金属層150を構成することとなる加熱金属層用中間層152、第1加熱部材層151、および加熱金属層用中間層153、ならびに基板接合層160を構成することとなる接合層用中間層162をこの順に形成する。
Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 11C, the
次いで、第1実施形態と同様にして、図11Dに示すように、接合層用中間層162上に、基板接合層160を構成することとなる接合部材層161を形成する。また、接合部材層161を形成した後に、配線120上に金属バンプ130を形成する。なお、第2実施形態では、金属バンプ130は、第2加熱部材層171によって加熱されることにより、溶融され易いもので構成することが好ましく、たとえば、低融点である半田で構成することが好ましい。また、配線120を構成する材料として銅を用いた場合には、配線120に対する半田のぬれ性および配線120の酸化防止という観点より、配線120と金属バンプ130との間に、Ni−Au等によるめっき膜あるいは金属蒸着膜を形成しても良い。
Next, as in the first embodiment, as illustrated in FIG. 11D, a
次いで、第1実施形態と同様にして、図11Eに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。
Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 11E, the
次いで、第1実施形態と同様にして、図11Fに示すように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。また、第1実施形態と同様にして、第1加熱金属層150に通電させ、第1加熱金属層150を加熱し、第1加熱金属層150の温度を上昇させることにより、接合部材層161を溶融させ、接合部材層161を介して第1基板100と第2基板200とを貼り合わせて、複数の素子111を、外気から封止する。
Next, as in the first embodiment, as shown in FIG. 11F, the
第2実施形態では、第1加熱金属層150に通電させ、加熱する際に、あるいは、その前後に、第2加熱金属層170についても通電させて、これを加熱する。これにより、第2加熱金属層170の温度を上昇させ、金属バンプ130を溶融させる。そして、金属バンプ130を溶融させることにより、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを金属バンプ130を介して接合させることができる。
In the second embodiment, when the first
なお、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に通電させる際には、図12に示すように、ウエハ300上に、ダイシング前の半導体装置1aが複数レイアウトされ、各半導体装置1aの第1加熱金属層150、第2加熱金属層170が、それぞれ直列または並列に電気的に接続された状態で、各半導体装置1aの第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に、それぞれ通電させる方法などが挙げられる。ここで、図12は、第2実施形態における第1加熱金属層150および第2加熱金属層170の通電方法の一例を説明するための図である。
When energizing the first
図12に示す例においては、各半導体装置1aの各第1加熱金属層150に電流を流すために、ウエハ300内には、電力投入用電極パッド310および引き回し配線320が設けられており、これらを介して電源400から各半導体装置1aの各第1加熱金属層150に電圧が印加される。同様に、各半導体装置1aの各第2加熱金属層170に電流を流すために、ウエハ300内には、電力投入用電極パッド330および引き回し配線340が設けられており、これらを介して電源500から各半導体装置1aの各第2加熱金属層170に電圧が印加される。すなわち、図12に示す例においては、第1加熱金属層150、および第2加熱金属層170に、それぞれ別々の電源である電源400、および電源500により電圧を印加することができる。なお、半導体装置1aの第1加熱金属層150、第2加熱金属層170を、直列または並列に電気的に接続する際における、接続様式および接続数は、第1加熱金属層150、第2加熱金属層170にそれぞれ印加する電流値および電圧値によって適宜調整すればよい。
In the example shown in FIG. 12, in order to pass a current through each first
第2実施形態によれば、上述の第1実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第2実施形態によれば、金属バンプ130を加熱するための第2加熱金属層170をさらに設け、第2加熱金属層170の加熱により、金属バンプ130を溶融させ、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを接合させるものである。そのため、第2実施形態によれば、複数の配線120上に形成される複数の金属バンプ130間の高さバラツキを抑制することができ、第1基板100と第2基板200とを引き離そうとする反力の低減が可能となる。そして、その結果として、第1加熱金属層150、基板接合層160および金属パターン層230から構成される接合部の気密性の確保が可能となることに加えて、接合部のクラック耐性を向上させることができ、第2基板200による素子領域110の封止構造の破壊を抑制することができる。
According to 2nd Embodiment, in addition to the effect of the above-mentioned 1st Embodiment, there exist the following effects. That is, according to the second embodiment, the second
しかも、第2実施形態によれば、第2絶縁膜142中に、導電性を有する第2加熱金属層170を形成しているため、上述の第1実施形態の効果に加えて、ウエハ300をダイシングし、半導体装置1aとした後においては、第2加熱金属層170をグランドに接続することにより、ノイズの低減効果を図ることも可能となる。
In addition, according to the second embodiment, since the conductive second
《第3実施形態》
次いで、本発明の第3実施形態について説明する。図13は第3実施形態に係る半導体装置1bの要部拡大図、図14A〜図14Cは第3実施形態に係る半導体装置1bの製造工程を説明するための図である。なお、図13、図14A〜図14Cは第1実施形態における図1のA部分を拡大して示した図に相当する。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 13 is an enlarged view of a main part of the
第3実施形態に係る半導体装置1bは、図13に示すように、金属バンプ130bが、第2基板200の電極パッド220上に形成された後、電極パッド220と配線120とを接合した構成となっている以外は、第2実施形態の半導体装置1aと同様な構成を有するものである。
As shown in FIG. 13, the
以下、このような第3実施形態の半導体装置1bの製造方法について、図14A〜図14Cを参照して、説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、第2実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図14Aに示すように、第1基板100に、第1加熱金属層150、第2加熱金属層170、および基板接合層160を形成する(第2実施形態の図11A〜図11C参照)。
First, in the same manner as in the second embodiment, the
次いで、第2実施形態と同様にして、図14Bに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。なお、第3実施形態においては、電極パッド220上にさらに金属バンプ130bを形成する。第3実施形態では、金属バンプ130bを第2基板200の電極パッド220に形成するため、ワイヤボンド等を用いる方法の他、無電解めっきや、電解めっきにより形成することができる。無電解めっきや、電解めっきにより金属バンプ130bを形成する際には、めっき部分以外をマスキングしておくことが好ましい。
Next, as in the second embodiment, as shown in FIG. 14B, the
次いで、第2実施形態と同様にして、図14Cに示すように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。さらに、第2実施形態と同様にして、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に通電させ、これらを加熱して、接合部材層161および金属バンプ130bを溶融させる。そして、これにより、接合部材層161を介して第1基板100と第2基板200とを貼り合わせて、複数の素子111を、外気から封止するとともに、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを金属バンプ130bを介して接合させる。
Next, in the same manner as in the second embodiment, as shown in FIG. 14C, the
第3実施形態によれば、上述の第1、第2実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第3実施形態によれば、第2加熱金属層170の加熱により、金属バンプ130を溶融させるため、第1加熱金属層150、基板接合層160および金属パターン層230から構成される接合部の気密性の確保が可能となることに加えて、接合部のクラック耐性を向上させることができ、第2基板200による素子領域110の封止構造の破壊を抑制することができる。さらに、第3実施形態によれば、第2加熱金属層170をグランドに接続することにより、ノイズの低減効果を図ることも可能となる。
According to 3rd Embodiment, in addition to the effect of the above-mentioned 1st, 2nd embodiment, there exists the following effect. That is, according to the third embodiment, in order to melt the
《第4実施形態》
次いで、本発明の第4実施形態について説明する。図15は第4実施形態に係る半導体装置1cの要部拡大図、図16は第4実施形態に係る半導体装置1cを構成する第1基板100の上面図、図17A〜図17Dは第4実施形態に係る半導体装置1cの製造工程を説明するための図である。なお、図15、図17A〜図17Dは第1実施形態における図1のA部分を拡大して示した図に相当する。また、図16は半導体装置1cから第2基板200を除いた状態における上面図に相当する。
<< 4th Embodiment >>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. 15 is an enlarged view of a main part of the
第4実施形態に係る半導体装置1cは、図15、図16に示すように、金属バンプ130の代わりに、金属薄膜130cを配線120上に形成し、金属薄膜130cを介して、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを接合するとともに、第2基板200の金属パターン層230形成部分における段差を無くした以外は、第2実施形態の半導体装置1aと同様な構成を有するものである。
As shown in FIGS. 15 and 16, in the
以下、このような第4実施形態の半導体装置1cの製造方法について、図17A〜図17Dを参照して、説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、第2実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図17Aに示すように、第1基板100に、第1加熱金属層150、第2加熱金属層170、および基板接合層160を形成する(第2実施形態の図11A〜図11C参照)。
First, in the same manner as in the second embodiment, an
次いで、図17Bに示すように、配線120上に、金属薄膜130cを形成する。金属薄膜130cを構成するための材料としては、たとえば、半田、鉛(Pb)、すず(Sn)、アルミニウム(Al)などの低融点金属を用いることができる。金属薄膜130cは、金属薄膜130cを構成する材料として、鉛、すず、あるいはアルミニウムを用いる場合には、これらの金属を、配線120上にスパッタリングすることにより形成することができる。あるいは、金属薄膜130cを構成する材料として半田を用いる場合には、シート半田を配線120に積層するか、ペースト半田を用いることにより配線120上に金属薄膜130cを形成する。
Next, as illustrated in FIG. 17B, a metal
次いで、第2実施形態と同様にして、図17Cに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。
Next, as in the second embodiment, as illustrated in FIG. 17C, the
次いで、第2実施形態と同様にして、図17Dに示すように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。さらに、第2実施形態と同様にして、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に通電させ、これらを加熱して、接合部材層161および金属薄膜130cを溶融させる。そして、これにより、接合部材層161を介して第1基板100と第2基板200とを貼り合わせて、複数の素子111を、外気から封止するとともに、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを金属薄膜130cを介して接合させる。
Next, as in the second embodiment, as shown in FIG. 17D, the
第4実施形態によれば、上述の第1〜第3実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第4実施形態によれば、金属バンプ130に代えて、金属薄膜130cを用いているため、金属バンプ130を用いた場合と比較して、金属薄膜130cを溶融させるために必要となる熱容量が小さくなり、溶融に要するエネルギーの削減が可能となる。しかも、第4実施形態によれば、金属バンプ130を用いないため、第2基板200の金属パターン層230形成部分に段差を設けるための掘り込み工程の削減が可能となる。
According to 4th Embodiment, in addition to the effect of the above-mentioned 1st-3rd embodiment, there exists the following effect. That is, according to the fourth embodiment, since the metal
《第5実施形態》
次いで、本発明の第5実施形態について説明する。図18は第5実施形態に係る半導体装置1dの要部拡大図、図19A〜図19Eは第5実施形態に係る半導体装置1dの製造工程を説明するための図である。なお、図18、図19A〜図19Eは第1実施形態における図1のA部分を拡大して示した図に相当する。
<< 5th Embodiment >>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is an enlarged view of a main part of the
第5実施形態に係る半導体装置1dは、図18に示すように、第1加熱金属層150dを、第2絶縁膜142中であって、基板接合層160の直下に形成した以外は、第4実施形態の半導体装置1cと同様な構成を有する。なお、図18からも確認できるように、第5実施形態に係る半導体装置1dにおいては、その構成上、金属薄膜130dの高さを、第4実施形態に係る半導体装置1cにおける金属薄膜130cの高さと比較して、低く設定することができる。
As shown in FIG. 18, the
次に、このような第5実施形態の半導体装置1dの製造方法について、図19A〜図19Eを参照にして、説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、第4実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図19Aに示すように、第1絶縁膜141を形成する。
First, in the same manner as in the fourth embodiment, an
次いで、図19Aに示すように、第1絶縁膜141上に、第2加熱金属層170を構成することとなる加熱金属層用中間層172、第2加熱部材層171、および加熱金属層用中間層173をこの順に形成する。また、これと前後して、あるいは同時に、第1絶縁膜141上に、第1加熱金属層150を構成することとなる加熱金属層用中間層152、第1加熱部材層151、および加熱金属層用中間層153をこの順に形成する。なお、各層172,171,173および各層152,151,153は、これらを構成することとなる各金属を、この順にスパッタリングすることにより形成することができる。
Next, as shown in FIG. 19A, the heating metal layer
次いで、図19Bに示すように、第2加熱金属層170および第1加熱金属層150を形成した第1絶縁膜141上に、第2絶縁膜142を形成する。
Next, as shown in FIG. 19B, a second
次いで、図19Cに示すように、第2絶縁膜142上に、配線120を形成し、配線120上に、金属薄膜130dを形成する。また、これと前後して、あるいは同時に、第1絶縁膜141上に、基板接合層160を構成することとなる、接合層用中間層162および接合部材層161をこの順に形成する。
Next, as illustrated in FIG. 19C, the
次いで、第4実施形態と同様にして、図19Dに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。
Next, as in the fourth embodiment, as shown in FIG. 19D, the
次いで、第4実施形態と同様にして、図19Eに示すように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。さらに、第4実施形態と同様にして、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に通電させ、これらを加熱して、接合部材層161および金属薄膜130dを溶融させる。そして、これにより、接合部材層161を介して第1基板100と第2基板200とを貼り合わせて、複数の素子111を、外気から封止するとともに、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを金属薄膜130dを介して接合させる。
Next, as in the fourth embodiment, as shown in FIG. 19E, the
第5実施形態によれば、第2実施形態と同様に、第2加熱金属層170の加熱により、金属薄膜130cを溶融させるため、第1加熱金属層150、基板接合層160および金属パターン層230から構成される接合部の気密性の確保が可能となることに加えて、接合部のクラック耐性を向上させることができ、第2基板200による素子領域110の封止構造の破壊を抑制することができる。
According to the fifth embodiment, the first
第5実施形態によれば、上述の第1〜第4実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第5実施形態によれば、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170を、共に、第1絶縁膜141上に形成するため、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170を同時に、または相前後して形成することができ、工程数の削減が可能となる。
According to 5th Embodiment, in addition to the effect of the above-mentioned 1st-4th embodiment, there exists the following effect. That is, according to the fifth embodiment, since the first
しかも、第5実施形態によれば、第1加熱金属層150を第2絶縁膜142中に形成し、これにより基板接合層160と電気的に絶縁しているため、第1加熱金属層150に通電する際に、基板接合層160に電流が流れ込むおそれがなく、通電ロスを低減することができる。そして、その結果として、第1加熱金属層150に通電し、第1加熱金属層150を加熱する際における第1加熱金属層150の温度を比較的容易に制御することができ、基板接合層160を溶融させる際における、基板接合層160の溶融状態を安定したものとすることができ、結果として、接合部の接合性を向上させることができる。
In addition, according to the fifth embodiment, since the first
《第6実施形態》
次いで、本発明の第6実施形態について説明する。図20は第6実施形態に係る半導体装置1eの要部拡大図、図21は第6実施形態に係る半導体装置1eを構成する第1基板100の上面図、図22A〜図22Dは第6実施形態に係る半導体装置1eの製造工程を説明するための図である。なお、図20、図22A〜図22Dは第1実施形態における図1のA部分を拡大して示した図に相当する。また、図21は半導体装置1eから第2基板200を除いた状態における上面図に相当する。
<< 6th Embodiment >>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. 20 is an enlarged view of a main part of the
第6実施形態に係る半導体装置1eは、図20、図21に示すように、金属薄膜130dを介した配線120と電極パッド220との接合部、および基板接合層160を介した第1基板100と第2基板200との接合部に、それぞれ半田漏れ広がり防止用のコート部181〜184を形成している以外は、第5実施形態の半導体装置1dと同様な構成を有する。
As shown in FIGS. 20 and 21, the
すなわち、第6実施形態に係る半導体装置1eにおいては、金属薄膜130dを介した配線120と電極パッド220との接合部を構成する、配線120にはコート部181が、金属パッド220にはコート部182が、それぞれ形成されている。同様に、接合部材層160を介した第1基板100と第2基板200との接合部を構成する、接合層用中間層162にはコート部183が、金属パターン層230にはコート部184が、それぞれ形成されている。
That is, in the
以下、このような第6実施形態の半導体装置1eの製造方法について、図22A〜図22Dを参照して、説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、第5実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図1に示す複数の素子111からなる素子領域110を形成した後、図22Aに示すように、第1基板100に、第2加熱金属層170、第1加熱金属層150、配線120、および接合層用中間層162を形成する。
First, in the same manner as in the fifth embodiment, an
次いで、図22Aに示すように、配線120および接合層用中間層162に、半田漏れ広がり防止用のコート部181,183をそれぞれ形成する。なお、コート部181,183は、半導体装置1eを構成する第1基板100の上面図である図21、および図22Aに示すように、金属薄膜130dの形成部分、および接合部材層161の形成部分を取り囲むように形成する。コート部181,183をこのような構成とすることにより、半田漏れ広がり防止効果を高めることができる。
Next, as shown in FIG. 22A,
次いで、図22Bに示すように、配線120上のコート部181に取り囲まれた部分に、金属薄膜130dを形成する。また、これと前後して、あるいは同時に、接合層用中間層162上のコート部183に取り囲まれた部分に、接合部材層161を形成する。
Next, as illustrated in FIG. 22B, a metal
次いで、第5実施形態と同様にして、図22Cに示すように、貫通電極210を形成した第2基板200について、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。
Next, as in the fifth embodiment, as shown in FIG. 22C, the
次いで、図22Cに示すように、電極パッド220および金属パターン層230に、半田漏れ広がり防止用のコート部182,184をそれぞれ形成する。なお、コート部182,184は、図22Cに示すように、金属薄膜130dの形成部分、および接合部材層161の形成部分を取り囲むように形成する。
Next, as shown in FIG. 22C,
次いで、第5実施形態と同様にして、図22Dに示すように、第1基板100と第2基板200とをアライメントし、これらを重ね合わせて、上部より加圧する。さらに、第5実施形態と同様にして、第1加熱金属層150および第2加熱金属層170に通電させ、これらを加熱して、接合部材層161および金属薄膜130dを溶融させる。そして、これにより、接合部材層161を介して第1基板100と第2基板200とを貼り合わせて、複数の素子111を、外気から封止するとともに、第1基板100の配線120と第2基板200の電極パッド220とを金属薄膜130dを介して接合させる。
Next, as in the fifth embodiment, as shown in FIG. 22D, the
第6実施形態によれば、上述の第1〜第5実施形態の効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第6実施形態によれば、金属薄膜130dを介した配線120と電極パッド220との接合部、および基板接合層160を介した第1基板100と第2基板200との接合部に、半田漏れ広がり防止用のコート部181〜184を形成するため、金属薄膜130dや基板接合層160を半田で形成した場合に、半田の漏れ広がりを防止することができる。そして、その結果、金属薄膜130dを介した配線120と電極パッド220との接合部と、および基板接合層160を介した第1基板100と第2基板200との接合部との距離を近づけることが可能となり、半導体装置の小型化が可能となる。また、半田の漏れ広がりを防止することができることにより、溶融後における、金属薄膜130dの高さ、および基板接合層160の高さを安定したものとすることができ、結果として、第1基板100と第2基板200との接合を安定したものとすることができる。
According to 6th Embodiment, in addition to the effect of the above-mentioned 1st-5th embodiment, there exists the following effect. That is, according to the sixth embodiment, the bonding portion between the
《第7実施形態》
次いで、本発明の第7実施形態について説明する。図23は第7実施形態に係る半導体装置1fの断面図、図24は第7実施形態の半導体装置1fの製造方法を説明するための断面図、図25は第7実施形態における第1加熱金属層150の通電方法の一例を説明するための図である。なお、図25は、半導体装置1fを、第2基板200側から見た上面図に相当する。
<< 7th Embodiment >>
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described. 23 is a cross-sectional view of the
第7実施形態に係る半導体装置1fは、図23に示すように、第2基板200側に第1加熱金属層150および基板接合層160が形成されているとともに、第2基板200に、この第1加熱金属層150を加熱するための加熱用貫通電極240が形成されている以外は、第1実施形態の半導体装置1と同様な構成を有するものである。
As shown in FIG. 23, the
以下、このような第7実施形態に係る半導体装置1fの製造方法について、図24、図25を参照して、説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing the
まず、図24に示すように、ウエハ300上において、第1実施形態と同様にして、第1基板100に、複数の素子111からなる素子領域110、配線120、金属バンプ130、絶縁膜140および金属パターン層230を形成する。一方で、第1実施形態とは異なり、第2基板200に、貫通電極210、加熱用貫通電極240、電極パッド220、第1加熱金属層150、および基板接合層160を形成する。
First, as shown in FIG. 24, on the
なお、第7実施形態においては、第1加熱金属層150は、第1実施形態と同様に、第1加熱部材層151と、第1加熱部材層151の上面および下面に形成された加熱金属層用中間層152,153とから構成されるものとすればよい。また、基板接合層160についても、第1実施形態と同様に、接合部材層161と接合層用中間層162とからなるものとすればよい。ここで、第7実施形態においては、これら第1加熱金属層150および基板接合層160を第2基板200上に形成するため、第1加熱金属層150および基板接合層160を構成する各層を形成する際には、第1実施形態と同様に、スパッタリングで形成する方法の他、無電解めっきや、電解めっきにより形成することも可能である。無電解めっきや、電解めっきにより各層を形成する際には、めっき部分以外をマスキングしておくことが好ましい。
In the seventh embodiment, the first
そして、図25に示すように、ウエハ300上において、第2基板200に設けられた一対の加熱用貫通電極240を用いて、各半導体装置1fごとに、第1加熱金属層150への通電を行う。すなわち、図25に示すように、第2基板200に設けられた一対の加熱用貫通電極240を介して、第1加熱金属層150に通電させることにより、第1加熱金属層150を加熱し、これにより、基板接合層160を溶融させ、第1基板100と第2基板200とを貼り合わせる。なお、第7実施形態においては、図25に示すように、一対の加熱用貫通電極240の間の距離は、抵抗値が均等となるように、等距離に配置することが好ましい。
Then, as shown in FIG. 25, on the
第7実施形態によれば、第1実施形態における効果に加えて次の効果を奏する。すなわち、第7実施形態によれば、各半導体装置1fごとに、第1加熱金属層150への通電を行うため、第1加熱金属層150に通電する際における電流値を、比較的に大きいものとすることができる。加えて、第7実施形態によれば、各半導体装置1fごとに、第1加熱金属層150への通電を行うため、特定の半導体装置に配線切れが発生している場合でも、配線切れの影響を受けることはないため、製造歩留まりの向上が可能となる。
According to the seventh embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, according to the seventh embodiment, since the first
《第8実施形態》
次いで、本発明の第8実施形態について説明する。図26は第8実施形態に係る半導体装置1gの断面図、図27は第8実施形態の半導体装置1gの製造方法を説明するための断面図、図28は第8実施形態における第1加熱金属層150の通電方法の一例を説明するための図である。なお、図28は、半導体装置1gを、第1基板100側から見た上面図に相当する。
<< Eighth Embodiment >>
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. 26 is a cross-sectional view of a
第8実施形態に係る半導体装置1gは、図26に示すように、第1基板100に、第1加熱金属層150を加熱するための加熱用貫通電極240gが形成されている以外は、第1実施形態の半導体装置1と同様な構成を有するものである。
As shown in FIG. 26, the
以下、このような第8実施形態に係る半導体装置1gの製造方法について、図27、図28を参照して、説明する。まず、図27に示すように、ウエハ300上において、第1基板100に、加熱用貫通電極240g、複数の素子111からなる素子領域110、配線120、金属バンプ130および絶縁膜140、ならびに加熱用貫通電極240gに接合された第1加熱金属層150および基板接合層160を形成する。一方、第2基板200に、貫通電極210、電極パッド220および金属パターン層230を形成する。なお、図27は、図26と比較して、第1基板100と第2基板200とを上下逆に表している。
Hereinafter, a method for manufacturing the
なお、第8実施形態においては、第1加熱金属層150は、第1実施形態と同様に、第1加熱部材層151と、第1加熱部材層151の上面および下面に形成された加熱金属層用中間層152,153とから構成されるものとすればよい。また、基板接合層160についても、第1実施形態と同様に、接合部材層161と接合層用中間層162とからなるものとすればよい。
In the eighth embodiment, the first
そして、図28に示すように、第7実施形態と同様に、ウエハ300上において、第1基板100に設けられた一対の加熱用貫通電極240gを用いて、各半導体装置1gごとに、第1加熱金属層150への通電を行う。すなわち、図28に示すように、第1基板100に設けられた一対の加熱用貫通電極240gを介して、第1加熱金属層150に通電させることにより、第1加熱金属層150を加熱し、これにより、基板接合層160を溶融させ、第1基板100と第2基板200とを貼り合わせる。
As shown in FIG. 28, as in the seventh embodiment, the first through-
第8実施形態によれば、第1実施形態における効果に加えて次の効果を奏する。すなわち、第7実施形態によれば、各半導体装置1gごとに、第1加熱金属層150への通電を行うため、第1加熱金属層150に通電する際における電流値を、比較的に大きいものとすることができる。加えて、第7実施形態によれば、各半導体装置1gごとに、第1加熱金属層150への通電を行うため、特定の半導体装置に配線切れが発生している場合でも、配線切れの影響を受けることはないため、製造歩留まりの向上が可能となる。
According to the eighth embodiment, in addition to the effects in the first embodiment, the following effects can be obtained. That is, according to the seventh embodiment, since the first
《第9実施形態》
次いで、本発明の第9実施形態について説明する。図29は第9実施形態に係る半導体装置1hの断面図である。
<< Ninth Embodiment >>
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. FIG. 29 is a cross-sectional view of a
第9実施形態に係る半導体装置1hは、図29に示すように、第1基板100にポーラス構造部101が形成されている以外は、第1実施形態の半導体装置1と同様な構成を有する。
As shown in FIG. 29, the
図29に示すように、ポーラス構造部101は、第1基板100を構成する材質を、多孔化してなる多孔質部分であり、第1基板100のうち、絶縁膜140の下方であって、第1加熱金属層150の直下に第1加熱金属層150の形成部分に沿って形成される。
As shown in FIG. 29, the
第9実施形態によれば、第1実施形態における効果に加えて次の効果を奏する。すなわち、第9実施形態によれば、ポーラス構造部101を設けることにより、第1加熱金属層150により発生した熱の第1基板100の厚み方向への拡散を防止することができるため、第1加熱金属層150に通電させ、第1加熱金属層150を加熱させる際における熱拡散を効率的に防止することができる。
According to 9th Embodiment, in addition to the effect in 1st Embodiment, there exist the following effects. That is, according to the ninth embodiment, by providing the
《第10実施形態》
次いで、本発明の第10実施形態について説明する。図30は第10実施形態に係る半導体装置1iの断面図である。
<< 10th Embodiment >>
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described. FIG. 30 is a cross-sectional view of a semiconductor device 1i according to the tenth embodiment.
第10実施形態に係る半導体装置1iは、図30に示すように、第1基板100に設けられたポーラス構造部101が、絶縁膜140から連続して形成される絶縁溝141,142により覆われている以外は、第9実施形態における半導体装置1hと同様な構成を有する。
In the semiconductor device 1 i according to the tenth embodiment, as shown in FIG. 30, the
第10実施形態によれば、第1実施形態における効果に加えて次の効果を奏する。すなわち、第10実施形態によれば、ポーラス構造部101を設け、さらに、ポーラス構造部101を絶縁溝141,142により覆われる構成とすることにより、第1加熱金属層150により発生した熱の第1基板100の厚み方向への拡散に加えて、第1基板100の横方向への拡散も防止することができる。そのため、第1加熱金属層150に通電させ、第1加熱金属層150を加熱させる際における熱拡散の防止効果をより高めることができる。
According to 10th Embodiment, in addition to the effect in 1st Embodiment, there exist the following effects. That is, according to the tenth embodiment, the
なお、以上説明した各実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 Each embodiment described above is described in order to facilitate understanding of the present invention, and is not described in order to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態では、素子領域110への電源の供給、素子領域110からの電気信号の取り出しを行うための貫通電極210を、第2基板200側に形成する例を示したが、貫通電極210は、第1基板100側に形成しても良い。
For example, in the above-described embodiment, an example in which the through
なお、上述の実施形態における、金属バンプ130、金属薄膜130c,130dは本発明の電極接合部材に、第1加熱金属層150は本発明の第1加熱金属部材に、基板接合層160は本発明の基板接合部材に、第2加熱金属層170は本発明の第1加熱金属部材に、それぞれ相当する。
In the above-described embodiment, the
1,1a,1b,1c,1d,1e,1f,1g,1h,1i…半導体装置
100…第1基板
110…素子領域
111…素子
120…配線
130…金属バンプ
130c,130d…金属薄膜
140…絶縁膜
141…第1絶縁膜
142…第2絶縁膜
150…第1加熱金属層
151…第1加熱部材層
152,153…加熱金属層用中間層
160…基板接合層
161…接合部材層
162…接合層用中間層
170…第2加熱金属層
171…第2加熱部材層
172,173…加熱金属層用中間層
200…第2基板
210…貫通電極
220…電極パッド
230…金属パターン層
300…ウエハ
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i ...
Claims (6)
前記第1基板または前記第2基板に、引き出し電極を形成する工程と、
前記第1基板上の前記素子領域以外の領域に第1絶縁膜を形成する工程と、
前記第1絶縁膜上に、第2加熱金属部材を形成する工程と、
前記第2加熱金属部材を覆うように、第2絶縁膜を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に、前記素子領域からの配線を形成する工程と、
前記第2絶縁膜上に、第1加熱金属部材を形成する工程と、
前記第1加熱金属部材上に、基板接合部材を形成する工程と、
前記引き出し電極と前記配線とを、電極接合部材を介して電気的に接続する工程と、
前記第1基板と前記第2基板とを対向させ、前記基板接合部材を介して、 前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせ、前記第1加熱金属部材に通電させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a second substrate is bonded to a first substrate having an element region to seal the element region,
Forming an extraction electrode on the first substrate or the second substrate;
Forming a first insulating film in a region other than the element region on the first substrate;
Forming a second heating metal member on the first insulating film;
Forming a second insulating film so as to cover the second heating metal member;
Forming a wiring from the element region on the second insulating film;
Forming a first heating metal member on the second insulating film ;
Forming a substrate bonding member on the first heating metal member;
Electrically connecting the extraction electrode and the wiring via an electrode bonding member;
A step of causing the first substrate and the second substrate to face each other, bonding the first substrate and the second substrate through the substrate bonding member, and energizing the first heating metal member;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1基板または前記第2基板に、引き出し電極を形成する工程と、Forming an extraction electrode on the first substrate or the second substrate;
前記第1基板上の前記素子領域以外の領域に第1絶縁膜を形成する工程と、Forming a first insulating film in a region other than the element region on the first substrate;
前記第1絶縁膜上に、第1加熱金属部材を形成する工程と、Forming a first heating metal member on the first insulating film;
前記第1絶縁膜上に、第2加熱金属部材を形成する工程と、Forming a second heating metal member on the first insulating film;
前記第1加熱金属部材および前記第2加熱金属部材を覆うように、第2絶縁膜を形成する工程と、Forming a second insulating film so as to cover the first heating metal member and the second heating metal member;
前記第2絶縁膜上に、前記素子領域からの配線を形成する工程と、Forming a wiring from the element region on the second insulating film;
前記第2絶縁膜上に、基板接合部材を形成する工程と、Forming a substrate bonding member on the second insulating film;
前記引き出し電極と前記配線とを、電極接合部材を介して電気的に接続する工程と、Electrically connecting the extraction electrode and the wiring via an electrode bonding member;
前記第1基板と前記第2基板とを対向させ、前記基板接合部材を介して、 前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせ、前記第1加熱金属部材に通電させる工程と、A step of causing the first substrate and the second substrate to face each other, bonding the first substrate and the second substrate through the substrate bonding member, and energizing the first heating metal member;
を有する半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記電極接合部材はバンプ形状である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the electrode joining member is a bump shape.
前記電極接合部材はシート形状である半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1 or 2 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the electrode bonding member is a sheet shape.
前記第1基板と前記第2基板とを対向させ、前記基板接合部材を介して、 前記第1基板と前記第2基板とを貼り合わせた後、前記第2加熱金属部材に通電させる工程をさらに有する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device in any one of Claims 1-4 ,
A step of energizing the second heating metal member after the first substrate and the second substrate are made to face each other and the first substrate and the second substrate are bonded together via the substrate bonding member; A method for manufacturing a semiconductor device.
前記基板接合部材および前記電極接合部材周辺に拡散防止層を形成する半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a diffusion prevention layer around the substrate bonding member and the electrode bonding member.
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