JP5262487B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device constituted by sticking a first substrate having an element region and a second substrate for sealing the element region together, wherein the substrates is excellently joined together to improve the sealing property for the element region. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the semiconductor device 1 constituted by joining the second substrate 200 to the first substrate 100 having the element region 110 to seal the element region 110 includes feeding electricity to a heating metal layer 150 when the first substrate 100 and second substrate 200 are joined together with a substrate joining member 160 interposed. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

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, Patent Document 1 discloses that when manufacturing such a semiconductor device, a first substrate and a second substrate are bonded to each other through a joint portion made of solder and a reflow process is performed. A technique for sealing each element by joining a second substrate via solder is disclosed.

特開2005−251898号公報JP 2005-251898 A

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 semiconductor device 1 according to the first embodiment.

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 semiconductor device 1 according to the first embodiment includes a first substrate 100 and a second substrate 200, and is configured by bonding the second substrate 200 to the first substrate 100.

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 first substrate 100 is, for example, silicon, and a plurality of elements 111 are formed in the element region 110 by using a semiconductor manufacturing technique. The plurality of elements 111 are sealed from the outside air by bonding the second substrate 200 to the first substrate 100.

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 heating metal layer 150 and a substrate bonding layer 160 are formed on the first substrate 100. As shown in FIG. 2, the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 are: It is formed along the circumferential direction of the first substrate 100. Then, the first substrate 100 is bonded to the metal pattern layer 230 of the second substrate 200 via the substrate bonding layer 160, whereby the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded to each other, and the plurality of elements 111. However, it will be sealed from outside air. FIG. 2 is a top view of the first substrate 100 constituting the semiconductor device 1 according to the first embodiment (that is, a top view in a state where the second substrate 200 is removed from the semiconductor device 1).

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 element 111 formed in the 1st board | substrate 100, For example, an infrared sensor etc. are mentioned. When the plurality of elements 111 are infrared sensors, the second substrate 200 is preferably made of a material that can pass through the infrared wavelength region. Examples of such a material include ZnS, ZnSe, Examples thereof include Ge and chalcogenide glass. In addition, a cavity is formed in the first substrate 100 below the element region 110 where the plurality of elements 111 are formed in order to improve the characteristics of the elements 111. The cavity of the first substrate 100 can be formed by, for example, wet etching.

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 wirings 120 electrically connected to the element region 110 are formed on the first substrate 100. The wiring 120 is made of a conductive metal material such as copper (Cu). Further, metal bumps 130 are formed on the wirings 120 in the vicinity of the end portions.

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 through electrode 210 is formed on the second substrate 200, and the through electrode 210 maintains a hermetic structure by filling the through hole formed in the second substrate 200 with a metal such as Cu. Formed with. Further, the second substrate 200 is provided with an electrode pad 220 made of a metal such as gold, copper, or aluminum at the end of the through electrode 210.

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 wiring 120 formed on the first substrate 100 is electrically connected to the electrode pad 220 and the through electrode 210 formed on the second substrate 200 via the metal bumps 130 formed on each wiring 120. Thus, power is supplied to the element region 110 from the through electrode 210 and an electric signal from the element region 110 is taken out.

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 metal bumps 130 formed on each wiring 120 electrically connect the wiring 120 and the electrode pad 220 by making contact with the electrode pad 220 of the second substrate 200. The metal bump 130 is preferably made of a deformable material having a low Young's modulus such as gold or solder such as Sn—Pb. By configuring the metal bump 130 with a deformable material having a low Young's modulus, the stress applied between the first substrate 100 and the second substrate 200 can be relaxed by the metal bump 130.

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(SiO)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 insulating film 140 is formed on the surface of the first substrate 100 on the portion where the wiring 120 is formed and the portion where the first heating metal layer 150 is formed. . The insulating film 140 is formed to thermally and electrically insulate the first substrate 100 from the wiring 120 and the first heating metal layer 150. For example, when the first substrate is made of silicon, the insulating film 140 can be made of a silicon oxide film (SiO 2 ) by performing a thermal oxidation process on the first substrate. . Alternatively, the insulating film 140 may be an organic insulating film other than the silicon oxide film.

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 heating metal layer 150 formed on the insulating film 140 includes a heating metal layer intermediate layer formed on the upper surface and the lower surface of the first heating member layer 151 and the first heating member layer 151. 152, 153. The material of the first heating member layer 151 is not particularly limited, but is preferably a metal having a melting point of 1000 ° C. or higher. For example, platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni) And tantalum (Ta).

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 intermediate layer 152 is a layer formed to ensure adhesion between the first heating member layer 151 and the insulating film 140, and is made of, for example, titanium (Ti), chromium (Cr), or the like. The Similarly, the heating metal layer intermediate layer 153 is a layer formed to ensure adhesion between the first heating member layer 151 and the bonding layer intermediate layer 162 constituting the substrate bonding layer 160. , Titanium (Ti), chromium (Cr) and the like.

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 heating metal layer 150 is formed on the insulating film 140 in the order of the heating metal layer intermediate layer 152, the first heating member layer 151, and the heating metal layer intermediate layer 153 (that is, the metal material (that is, the heating metal layer intermediate layer 153). , Cr, Ti, Pt, Mo, W, Ni, Ta, etc.).

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 substrate bonding layer 160 includes a bonding member layer 161 and a bonding layer intermediate layer 162. If the joining member layer 161 is made into a molten state by heating, the first heating metal layer 150 of the first substrate 100 and the metal pattern layer 230 of the second substrate 200 can be joined thereby. Although it is good and is not particularly limited, it is preferably composed of a metal having a melting point of 700 ° C. or lower. Specific examples of the material constituting the bonding member layer 161 include solder, aluminum (Al), lead (Pb), tin (Sn), and the like. Alternatively, the bonding member layer 161 may be made of a conductive resin that softens when heated.

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 intermediate layer 162 is a layer formed in order to ensure adhesion between the bonding member layer 161 and the heating metal layer intermediate layer 153 of the first heating metal layer 150, such as gold (Au). Consists of

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 semiconductor device 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a perspective view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 4, the semiconductor device 1 according to the first embodiment manufactures a first substrate 100 on which a plurality of elements 111 are formed and a second substrate 200 for sealing the plurality of elements 111, The first substrate 100 and the second substrate 200 are manufactured by bonding them with the substrate bonding layer 160 interposed therebetween. In FIG. 4, the members constituting the first substrate 100 and the second substrate 200 other than the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 are not shown.

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 semiconductor device 1 of the first embodiment. As shown in FIG. 5, when manufacturing the semiconductor device 1, first, using the wafer 300, a plurality of first regions having element regions 110 including a plurality of elements 111 are formed on the wafer 300 by a semiconductor manufacturing technique. The substrate 100 is manufactured. Then, the plurality of second substrates 200 are attached to the plurality of first substrates 100 formed on the wafer 300 to form the plurality of semiconductor devices 1 on the wafer 300. Next, the wafer 300 is manufactured by separating the plurality of semiconductor devices 1 formed on the wafer 300 by performing a dicing process.

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 semiconductor device 1 of the first embodiment will be described in detail. 6A to 6E are views for explaining a manufacturing process of the semiconductor device 1 of the first embodiment. 6A to 6E correspond to enlarged views of a portion A of the semiconductor device 1 shown in FIG.

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(SiO)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 element region 110 including a plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed on the first substrate 100 by a semiconductor manufacturing technique, and then an insulating film 140 is formed on the surface of the first substrate 100 as shown in FIG. 6A. To do. When the first substrate 100 is a silicon substrate, a silicon oxide film (SiO 2 ) as the insulating film 140 can be formed by performing a thermal oxidation process. Alternatively, when the insulating film 140 is formed using an organic material, the insulating film 140 can be formed by a method of applying an organic material.

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 film 140 on the first substrate 100, the wiring 120 for supplying power to the element region 110 and extracting electric signals from the element region 110 is formed. The wiring 120 can be formed, for example, by sputtering a metal that forms the wiring 120.

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 intermediate layer 152, which forms the first heating metal layer 150, on the insulating film 140 of the first substrate 100, the first One heating member layer 151, a heating metal layer intermediate layer 153, and a bonding layer intermediate layer 162 that constitutes the substrate bonding layer 160 are formed in this order. Each layer 152, 151, 153, 162 can be formed by sputtering each metal constituting these layers in this order.

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 bonding member layer 161 that forms the substrate bonding layer 160 is formed on the bonding layer intermediate layer 162. When aluminum, lead, or tin is used as the material constituting the bonding member layer 161, the bonding member layer 161 can be formed by sputtering these metals on the bonding layer intermediate layer 162. Alternatively, when solder is used as a material constituting the bonding member layer 161, the bonding member layer is formed on the bonding layer intermediate layer 162 by laminating sheet solder on the bonding layer intermediate layer 162 or using paste solder. 161 is formed.

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 bonding member layer 161 is formed, metal bumps 130 are formed on the wiring 120 as shown in FIG. 6C. The metal bump 130 may be formed using, for example, a wire bond.

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 electrode pad 220 is formed at the end of the through electrode 210 for the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed. The electrode pad 220 can be formed by sputtering using a metal that forms the electrode pad 220, electroless plating, electrolytic plating, or the like. In addition, before or after this, or simultaneously, the metal pattern layer 230 is formed on the second substrate 200. The metal pattern layer 230 may be formed by sputtering using a metal that will form the metal pattern layer 230 at a position corresponding to the position where the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 are formed on the first substrate 100, or without any metal. It can be formed by electrolytic plating or electrolytic plating.

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 first substrate 100, the electrode pads 220 of the second substrate 200, the first heating metal layer 150 of the first substrate 100, and the metal pattern of the second substrate 200. The first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned so that the layers 230 are in corresponding positions, and the layers 230 are overlaid and pressed from above.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are overlapped and pressed, the first heating metal layer 150 is energized by applying a pulse voltage, and the energization by applying the pulse voltage is performed. The first heating metal layer 150 is heated by this, and the temperature of the first heating metal layer 150 is raised, thereby melting the bonding member layer 161. Thus, the first heating metal layer 150 of the first substrate 100 and the metal pattern layer 230 of the second substrate 200 are bonded via the bonding member layer 161. That is, the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded via the bonding member layer 161, whereby the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded together, and the plurality of elements 111 are sealed from the outside air. Stop.

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 heating metal layer 150 and energizing the first heating metal layer 150 is preferably when the first substrate 100 and the second substrate 200 are superposed and pressurized, but is not particularly limited. It may be after the substrate 100 and the second substrate 200 are overlapped. The heating temperature of the first heating metal layer 150 may be a temperature between the melting point of the first heating member layer 151 constituting the first heating metal layer 150 and the melting point of the bonding member layer 161, and is not particularly limited. The temperature is usually 200 to 700 ° C, preferably 200 to 300 ° C.

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 heating metal layer 150, for example, as shown in FIG. 7, a plurality of semiconductor devices 1 before dicing are laid out on the wafer 300, and the first heating metal layer of each semiconductor device 1 is laid out. For example, the first heating metal layer 150 of each semiconductor device 1 may be energized while the 150 is electrically connected in series or in parallel. Here, FIG. 7 is a figure for demonstrating an example of the electricity supply method of the 1st heating metal layer 150 in 1st Embodiment.

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 input electrode pad 310 and a lead wiring 320 are provided in the wafer 300 in order to pass a current through each first heating metal layer 150 of each semiconductor device 1. A voltage is applied to each first heated metal layer 150 of each semiconductor device 1 from the power supply 400 via these. Note that the connection mode and the number of connections when the first heating metal layer 150 of the semiconductor device 1 is electrically connected in series or in parallel are appropriately adjusted according to the current value and the voltage value applied to the first heating metal layer 150. do it. For example, when a material having a high resistance value is used as the material constituting the first heating metal layer 150, it is difficult to increase the voltage value setting value for reasons of dielectric breakdown. It is desirable to increase the number.

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 heating metal layer 150, the temperature of the first heating metal layer 150, the temperature of the substrate bonding layer 160, and the temperature of the element region 110. As shown in FIG. 8, according to the first embodiment, by applying a pulse voltage to the first heating metal layer 150, the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 are made to have a melting point higher than that of the substrate bonding layer 160. Can be heated. On the other hand, the temperature of the element region 110 also increases as the temperature of the first heating metal layer 150 increases, and continues to increase even after the application of the pulse voltage, but the temperature rise of the element region 110 itself is small. Can do.

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 heating metal layer 150 is energized, the first heating metal layer 150 is heated, and the heat generated from the first heating metal layer 150 brings the substrate bonding layer 160 into a molten state. Thus, the first heating metal layer 150 of the first substrate 100 and the metal pattern layer 230 of the second substrate 200 are bonded via the substrate bonding layer 160, whereby the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded. It is what is pasted together. Therefore, according to the first embodiment, it is possible to effectively prevent heat from diffusing over the entire first substrate 100 and the entire second substrate 200, and the first substrate 100 and the second substrate due to heat diffusion. The deformation of the substrate 200 can be prevented. As a result, the bonding in the surface direction of the bonding portion constituted by the first heating metal layer 150, the substrate bonding layer 160, and the metal pattern layer 230 can be made sufficient. Can be secured.

《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 semiconductor device 1a according to the second embodiment, FIG. 10 is a top view of the first substrate 100 constituting the semiconductor device 1a according to the second embodiment, and FIGS. 11A to 11F are the second embodiment. It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device 1a which concerns on a form. In addition, FIG. 9, FIG. 11A-FIG. 11F are equivalent to the figure which expanded and showed the A section of FIG. 1 in 1st Embodiment. FIG. 10 corresponds to a top view of the semiconductor device 1a with the second substrate 200 removed.

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 semiconductor device 1 a according to the second embodiment, the first insulating film 141 and the second insulating film 142 are formed on the surface of the first substrate 100, and the second insulating film 142 is formed. The semiconductor device 1 has the same configuration as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment except that the second heating metal layer 170 is formed therein.

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 heating metal layer 170 is disposed in the second insulating film 142 and directly below the metal bumps 130, and includes the second heating member layer 171 and the second heating member. It consists of intermediate layers 172 and 173 for heating metal layers formed on the upper and lower surfaces of the layer 171. The second heating metal layer 170 is heated by energization, and thereby heats the metal bumps 130 formed on the wiring 120. The second heating metal layer 170 is disposed immediately below the metal bumps 130, and at least the metal bumps are disposed. It has a width of 130 or more diameters.

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 semiconductor device 1a, the second heating metal layer 170 is formed corresponding to the formation position of each metal bump 130, and the metal bump 130 is also formed. In the vicinity, the formation width is narrowed, so that the resistance value is increased in the vicinity of the metal bump 130. And by setting it as such a structure, the metal bump 130 can be heated effectively, making resistance value in another part small. In the example shown in FIG. 10, the width of the second heating metal layer 170 is changed to change the resistance value between the vicinity of the metal bump 130 and the other portions. It is also possible to adopt a configuration in which the resistance value is varied by changing the thickness of the metal layer 170.

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 semiconductor device 1a of the second embodiment will be described with reference to FIGS. 11A to 11F.

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(SiO)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 element region 110 including a plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed by a semiconductor manufacturing technique, and then a first insulating film 141 is formed as shown in FIG. 11A. When the first substrate 100 is a silicon substrate, the first insulating film 141 can be made of a silicon oxide film (SiO 2 ) by performing a thermal oxidation process. Alternatively, the insulating film 140 may be formed of an organic material. In this case, the insulating film 140 can be formed by a method of applying an organic material.

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 intermediate layer 172, the second heating member layer 171, and the heating metal layer intermediate that constitute the second heating metal layer 170 are formed on the first insulating film 141. Layer 173 is formed in this order. Each of the layers 172, 171 and 173 can be formed by sputtering the respective metals constituting them in this order. Specifically, the intermediate layer 172 for heating metal layers can be composed of, for example, titanium (Ti), chromium (Cr), or the like, and can be formed by sputtering these metals. The second heating member layer 171 can be made of, for example, platinum (Pt), molybdenum (Mo), tungsten (W), nickel (Ni), tantalum (Ta), etc., and these metals are sputtered. Can be formed. Further, the heating metal layer intermediate layer 173 can be made of, for example, titanium (Ti), chromium (Cr), or the like, and can be formed by sputtering these metals.

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 insulating film 142 is formed on the first insulating film 141 on which the second heated metal layer 170 is formed.

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 heated metal layer 170 is heated by being energized, and thereby heats the metal bump 130 shown in FIG. 9, the heat generated by the second heated metal layer 170 is as much as possible. It is preferable to adopt a configuration that does not dissipate heat. Therefore, it is preferable to adjust the heat dissipation characteristics by using the first insulating film 141 and the second insulating film 142, and thereby to prevent the heat generated by the second heating metal layer 170 from being dissipated as much as possible.

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(SiO)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 film 141 and the second insulating film 142, by making the thermal conductivity of the second insulating film 142 higher than the thermal conductivity of the first insulating film 141, The heat dissipation characteristics can be adjusted. In this case, the first insulating film 141 is preferably formed of a silicon oxide film (SiO 2 ) or an organic material having insulating properties and low thermal conductivity, and the second insulating film 142 has insulating properties. It is preferably formed of a material having a high thermal conductivity (for example, a Poly-Dia layer). Alternatively, the thickness of the first insulating film 141 and the second insulating film 142 is adjusted, and the thickness of the second insulating film 142 is made thinner than the thickness of the first insulating film 141, thereby adjusting the heat dissipation characteristics. Also good.

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 wiring 120 is formed on the second insulating film 142, and the first heating metal layer 150 is formed before, after, or simultaneously with the wiring 120. The intermediate layer for heating metal layer 152, the first heating member layer 151, the intermediate layer for heating metal layer 153, and the bonding layer intermediate layer 162 that constitutes the substrate bonding layer 160 are formed in this order. To do.

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 bonding member layer 161 that forms the substrate bonding layer 160 is formed on the bonding layer intermediate layer 162. In addition, after the bonding member layer 161 is formed, the metal bump 130 is formed on the wiring 120. In the second embodiment, the metal bump 130 is preferably made of a material that is easily melted by being heated by the second heating member layer 171, and is preferably made of, for example, solder having a low melting point. . In addition, when copper is used as a material constituting the wiring 120, Ni—Au or the like is used between the wiring 120 and the metal bump 130 from the viewpoint of wettability of solder to the wiring 120 and prevention of oxidation of the wiring 120. A plating film or a metal vapor deposition film may be formed.

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 electrode pad 220 and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned, overlapped, and pressurized from above. Further, similarly to the first embodiment, the first heating metal layer 150 is energized, the first heating metal layer 150 is heated, and the temperature of the first heating metal layer 150 is increased, so that the bonding member layer 161 is formed. The first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded to each other through the bonding member layer 161, and the plurality of elements 111 are sealed from the outside air.

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 heated metal layer 150 is energized and heated, or before or after that, the second heated metal layer 170 is also energized to heat it. Thereby, the temperature of the 2nd heating metal layer 170 is raised, and the metal bump 130 is melted. Then, by melting the metal bump 130, the wiring 120 of the first substrate 100 and the electrode pad 220 of the second substrate 200 can be bonded via the metal bump 130.

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 heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170, a plurality of semiconductor devices 1a before dicing are laid out on the wafer 300 as shown in FIG. With the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 being electrically connected in series or in parallel, respectively, the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 of each semiconductor device 1a are respectively The method of energizing is mentioned. Here, FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a method of energizing the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 in the second embodiment.

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 heating metal layer 150 of each semiconductor device 1a, a power input electrode pad 310 and a lead wiring 320 are provided in the wafer 300. A voltage is applied from the power source 400 to each first heated metal layer 150 of each semiconductor device 1a via the power source 400. Similarly, in order to allow a current to flow through each second heating metal layer 170 of each semiconductor device 1a, a power input electrode pad 330 and a lead wiring 340 are provided in the wafer 300, and the power source 500 is connected thereto. Thus, a voltage is applied to each second heating metal layer 170 of each semiconductor device 1a. That is, in the example shown in FIG. 12, a voltage can be applied to the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 by the power source 400 and the power source 500 which are separate power sources, respectively. Note that when the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 of the semiconductor device 1a are electrically connected in series or in parallel, the connection mode and the number of connections are the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer. What is necessary is just to adjust suitably with the electric current value and voltage value which are each applied to the metal layer 170. FIG.

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 heating metal layer 170 for heating the metal bump 130 is further provided, and the metal bump 130 is melted by the heating of the second heating metal layer 170, so that the first substrate 100 The wiring 120 and the electrode pad 220 of the second substrate 200 are joined. Therefore, according to the second embodiment, the height variation between the plurality of metal bumps 130 formed on the plurality of wirings 120 can be suppressed, and the first substrate 100 and the second substrate 200 are separated. The reaction force can be reduced. As a result, in addition to ensuring the airtightness of the joint composed of the first heating metal layer 150, the substrate bonding layer 160, and the metal pattern layer 230, the crack resistance of the joint is improved. It is possible to suppress the destruction of the sealing structure of the element region 110 by the second substrate 200.

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 heating metal layer 170 is formed in the second insulating film 142, in addition to the effects of the first embodiment described above, the wafer 300 is formed. After dicing to obtain the semiconductor device 1a, the noise reduction effect can be achieved by connecting the second heating metal layer 170 to the ground.

《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 semiconductor device 1b according to the third embodiment, and FIGS. 14A to 14C are diagrams for explaining a manufacturing process of the semiconductor device 1b according to the third embodiment. In addition, FIG. 13, FIG. 14A-FIG. 14C are equivalent to the figure which expanded and showed the A section of FIG. 1 in 1st Embodiment.

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 semiconductor device 1 b according to the third embodiment has a configuration in which the metal pads 130 b are formed on the electrode pads 220 of the second substrate 200 and then the electrode pads 220 and the wirings 120 are joined. Except for this, it has the same configuration as the semiconductor device 1a of the second embodiment.

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 semiconductor device 1b according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. 14A to 14C.

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 element region 110 including the plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed by the semiconductor manufacturing technique, and then the first substrate 100 is heated by the first heating as shown in FIG. 14A. The metal layer 150, the second heating metal layer 170, and the substrate bonding layer 160 are formed (see FIGS. 11A to 11C of the second embodiment).

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 electrode pad 220 and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed. In the third embodiment, metal bumps 130 b are further formed on the electrode pads 220. In the third embodiment, since the metal bumps 130b are formed on the electrode pads 220 of the second substrate 200, they can be formed by electroless plating or electrolytic plating in addition to a method using wire bonding or the like. When the metal bump 130b is formed by electroless plating or electrolytic plating, it is preferable to mask other than the plated portion.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned, overlapped, and pressurized from above. Further, in the same manner as in the second embodiment, the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 are energized and heated to melt the bonding member layer 161 and the metal bumps 130b. And thereby, the 1st board | substrate 100 and the 2nd board | substrate 200 are bonded together via the joining member layer 161, while sealing the several element 111 from external air, the wiring 120 of the 1st board | substrate 100, and 2nd The electrode pad 220 of the substrate 200 is bonded via the metal bump 130b.

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 metal bump 130 by heating the second heating metal layer 170, the bonding portion constituted by the first heating metal layer 150, the substrate bonding layer 160, and the metal pattern layer 230. In addition to ensuring the airtightness, the crack resistance of the joint can be improved, and the destruction of the sealing structure of the element region 110 by the second substrate 200 can be suppressed. Furthermore, according to the third embodiment, it is possible to reduce noise by connecting the second heating metal layer 170 to the ground.

《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 semiconductor device 1c according to the fourth embodiment, FIG. 16 is a top view of the first substrate 100 constituting the semiconductor device 1c according to the fourth embodiment, and FIGS. 17A to 17D are the fourth embodiment. It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device 1c which concerns on a form. 15 and 17A to 17D correspond to enlarged views of the portion A of FIG. 1 in the first embodiment. FIG. 16 corresponds to a top view of the semiconductor device 1c with the second substrate 200 removed.

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 semiconductor device 1 c according to the fourth embodiment, a metal thin film 130 c is formed on the wiring 120 instead of the metal bump 130, and the first substrate 100 is interposed via the metal thin film 130 c. The wiring 120 and the electrode pad 220 of the second substrate 200 are bonded together, and the same structure as that of the semiconductor device 1a of the second embodiment is provided except that the step in the metal pattern layer 230 forming portion of the second substrate 200 is eliminated. It is what you have.

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 semiconductor device 1c of the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 17A to 17D.

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 element region 110 including a plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed by a semiconductor manufacturing technique, and then a first heating is applied to the first substrate 100 as shown in FIG. 17A. The metal layer 150, the second heating metal layer 170, and the substrate bonding layer 160 are formed (see FIGS. 11A to 11C of the second embodiment).

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 thin film 130 c is formed on the wiring 120. As a material for forming the metal thin film 130c, for example, a low melting point metal such as solder, lead (Pb), tin (Sn), aluminum (Al), or the like can be used. The metal thin film 130c can be formed by sputtering these metals on the wiring 120 when lead, tin, or aluminum is used as a material constituting the metal thin film 130c. Alternatively, when solder is used as the material constituting the metal thin film 130c, the metal thin film 130c is formed on the wiring 120 by laminating sheet solder on the wiring 120 or using paste solder.

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 electrode pad 220 and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned, overlapped, and pressurized from above. Further, similarly to the second embodiment, the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 are energized and heated to melt the bonding member layer 161 and the metal thin film 130c. And thereby, the 1st board | substrate 100 and the 2nd board | substrate 200 are bonded together via the joining member layer 161, while sealing the several element 111 from external air, the wiring 120 of the 1st board | substrate 100, and 2nd The electrode pad 220 of the substrate 200 is bonded via the metal thin film 130c.

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 thin film 130c is used instead of the metal bump 130, the heat capacity necessary for melting the metal thin film 130c is compared with the case where the metal bump 130 is used. The energy required for melting can be reduced. Moreover, according to the fourth embodiment, since the metal bumps 130 are not used, it is possible to reduce the digging process for providing a step in the portion of the second substrate 200 where the metal pattern layer 230 is formed.

《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 semiconductor device 1d according to the fifth embodiment, and FIGS. 19A to 19E are diagrams for explaining a manufacturing process of the semiconductor device 1d according to the fifth embodiment. 18 and 19A to 19E correspond to enlarged views of the portion A of FIG. 1 in the first embodiment.

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 semiconductor device 1 d according to the fifth embodiment is the fourth except that the first heating metal layer 150 d is formed in the second insulating film 142 and immediately below the substrate bonding layer 160. It has the same configuration as the semiconductor device 1c of the embodiment. As can also be seen from FIG. 18, in the semiconductor device 1d according to the fifth embodiment, the height of the metal thin film 130d is set to the height of the metal thin film 130c in the semiconductor device 1c according to the fourth embodiment. In comparison with this, it can be set low.

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 semiconductor device 1d according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. 19A to 19E.

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 element region 110 including a plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed by a semiconductor manufacturing technique, and then a first insulating film 141 is formed as shown in FIG. 19A.

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 intermediate layer 172, the second heating member layer 171, and the heating metal layer intermediate that constitute the second heating metal layer 170 are formed on the first insulating film 141. Layer 173 is formed in this order. Further, at the same time or at the same time, the heating metal layer intermediate layer 152, the first heating member layer 151, and the heating metal layer that constitute the first heating metal layer 150 are formed on the first insulating film 141. The intermediate layer 153 for forming is formed in this order. The layers 172, 171 and 173 and the layers 152, 151 and 153 can be formed by sputtering the respective metals constituting them in this order.

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 insulating film 142 is formed on the first insulating film 141 on which the second heated metal layer 170 and the first heated metal layer 150 are formed.

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 wiring 120 is formed on the second insulating film 142, and the metal thin film 130 d is formed on the wiring 120. Further, at the same time, or simultaneously, the bonding layer intermediate layer 162 and the bonding member layer 161 that form the substrate bonding layer 160 are formed on the first insulating film 141 in this order.

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 electrode pad 220 and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned, overlapped, and pressurized from above. Further, as in the fourth embodiment, the first heated metal layer 150 and the second heated metal layer 170 are energized and heated to melt the bonding member layer 161 and the metal thin film 130d. And thereby, the 1st board | substrate 100 and the 2nd board | substrate 200 are bonded together via the joining member layer 161, while sealing the several element 111 from external air, the wiring 120 of the 1st board | substrate 100, and 2nd The electrode pad 220 of the substrate 200 is bonded via the metal thin film 130d.

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 heating metal layer 150, the substrate bonding layer 160, and the metal pattern layer 230 are used to melt the metal thin film 130c by heating the second heating metal layer 170, as in the second embodiment. In addition to being able to ensure the airtightness of the joint composed of the above, it is possible to improve the crack resistance of the joint, and to suppress the destruction of the sealing structure of the element region 110 by the second substrate 200 Can do.

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 heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 are both formed on the first insulating film 141, the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer are formed. 170 can be formed simultaneously or in succession, and the number of steps can be reduced.

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 heating metal layer 150 is formed in the second insulating film 142 and thereby electrically insulated from the substrate bonding layer 160, the first heating metal layer 150 is formed on the first heating metal layer 150. When energizing, there is no possibility of current flowing into the substrate bonding layer 160, and energization loss can be reduced. As a result, the temperature of the first heating metal layer 150 when the first heating metal layer 150 is energized to heat the first heating metal layer 150 can be controlled relatively easily, and the substrate bonding layer 160 can be controlled. When the substrate is melted, the molten state of the substrate bonding layer 160 can be stabilized, and as a result, the bondability of the bonded portion can be improved.

《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 semiconductor device 1e according to the sixth embodiment, FIG. 21 is a top view of the first substrate 100 constituting the semiconductor device 1e according to the sixth embodiment, and FIGS. 22A to 22D are the sixth embodiment. It is a figure for demonstrating the manufacturing process of the semiconductor device 1e which concerns on a form. 20 and 22A to 22D correspond to enlarged views of the portion A of FIG. 1 in the first embodiment. FIG. 21 corresponds to a top view of the semiconductor device 1e with the second substrate 200 removed.

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 semiconductor device 1e according to the sixth embodiment includes the first substrate 100 via the bonding portion between the wiring 120 and the electrode pad 220 via the metal thin film 130d and the substrate bonding layer 160. The semiconductor device 1d has the same configuration as that of the semiconductor device 1d of the fifth embodiment, except that the coating portions 181 to 184 for preventing the spread of solder leakage are formed at the joint between the first and second substrates 200, respectively.

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 semiconductor device 1e according to the sixth embodiment, a coating portion 181 is formed on the wiring 120 and a coating portion is formed on the metal pad 220, which forms a bonding portion between the wiring 120 and the electrode pad 220 via the metal thin film 130d. 182 are formed respectively. Similarly, a coating portion 183 is formed on the bonding layer intermediate layer 162 and a coating portion 184 is formed on the metal pattern layer 230, which constitutes a bonding portion between the first substrate 100 and the second substrate 200 via the bonding member layer 160. , Each is formed.

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 semiconductor device 1e according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 22A to 22D.

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 element region 110 including a plurality of elements 111 shown in FIG. 1 is formed by a semiconductor manufacturing technique, and then, as shown in FIG. The metal layer 170, the first heating metal layer 150, the wiring 120, and the bonding layer intermediate layer 162 are formed.

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, coat portions 181 and 183 for preventing spread of solder leakage are formed on the wiring 120 and the bonding layer intermediate layer 162, respectively. The coat portions 181 and 183 are formed as the metal thin film 130d and the bonding member layer 161 as shown in FIGS. 21 and 22A, which are top views of the first substrate 100 constituting the semiconductor device 1e. Is formed so as to surround. By making the coating portions 181 and 183 have such a configuration, the effect of preventing the spread of solder leakage can be enhanced.

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 thin film 130 d is formed in a portion surrounded by the coat portion 181 on the wiring 120. Also, before or after this, or simultaneously, the bonding member layer 161 is formed in a portion surrounded by the coating portion 183 on the bonding layer intermediate layer 162.

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 electrode pad 220 and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200 on which the through electrode 210 is formed.

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, coat portions 182 and 184 for preventing the spread of solder leakage are formed on the electrode pad 220 and the metal pattern layer 230, respectively. As shown in FIG. 22C, the coating portions 182 and 184 are formed so as to surround a portion where the metal thin film 130d is formed and a portion where the bonding member layer 161 is formed.

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 first substrate 100 and the second substrate 200 are aligned, overlapped, and pressurized from above. Further, as in the fifth embodiment, the first heating metal layer 150 and the second heating metal layer 170 are energized and heated to melt the bonding member layer 161 and the metal thin film 130d. And thereby, the 1st board | substrate 100 and the 2nd board | substrate 200 are bonded together via the joining member layer 161, while sealing the several element 111 from external air, the wiring 120 of the 1st board | substrate 100, and 2nd The electrode pad 220 of the substrate 200 is bonded via the metal thin film 130d.

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 wiring 120 and the electrode pad 220 via the metal thin film 130d, and the bonding portion between the first substrate 100 and the second substrate 200 via the substrate bonding layer 160, Since the coating portions 181 to 184 for preventing the spread of solder leakage are formed, it is possible to prevent the leakage of solder when the metal thin film 130d and the substrate bonding layer 160 are formed of solder. As a result, the distance between the junction between the wiring 120 and the electrode pad 220 via the metal thin film 130d and the junction between the first substrate 100 and the second substrate 200 via the substrate junction layer 160 are reduced. Thus, the semiconductor device can be miniaturized. Further, since the spread of solder leakage can be prevented, the height of the metal thin film 130d and the height of the substrate bonding layer 160 after melting can be stabilized, and as a result, the first substrate 100 And the second substrate 200 can be stably joined.

《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 semiconductor device 1f according to the seventh embodiment, FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the semiconductor device 1f according to the seventh embodiment, and FIG. 25 is a first heating metal according to the seventh embodiment. 6 is a diagram for explaining an example of a method for energizing a layer 150. FIG. FIG. 25 corresponds to a top view of the semiconductor device 1f viewed from the second substrate 200 side.

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 semiconductor device 1f according to the seventh embodiment includes the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 formed on the second substrate 200 side. Except that the heating through electrode 240 for heating the 1 heating metal layer 150 is formed, it has the same configuration as the semiconductor device 1 of the first embodiment.

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 semiconductor device 1 f according to the seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 24 and 25.

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 wafer 300, as in the first embodiment, an element region 110 including a plurality of elements 111, wirings 120, metal bumps 130, an insulating film 140, and the like are formed on the first substrate 100. A metal pattern layer 230 is formed. On the other hand, unlike the first embodiment, the through electrode 210, the heating through electrode 240, the electrode pad 220, the first heating metal layer 150, and the substrate bonding layer 160 are formed on the second substrate 200.

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 heating metal layer 150 includes the first heating member layer 151 and the heating metal layer formed on the upper surface and the lower surface of the first heating member layer 151, as in the first embodiment. The intermediate layers 152 and 153 may be used. Further, the substrate bonding layer 160 may be composed of the bonding member layer 161 and the bonding layer intermediate layer 162 as in the first embodiment. Here, in the seventh embodiment, in order to form the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 on the second substrate 200, the layers constituting the first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 are formed. In this case, as in the first embodiment, in addition to the method of forming by sputtering, it is also possible to form by electroless plating or electrolytic plating. When forming each layer by electroless plating or electrolytic plating, it is preferable to mask other than the plated portion.

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 wafer 300, the first heating metal layer 150 is energized for each semiconductor device 1 f by using a pair of heating through electrodes 240 provided on the second substrate 200. Do. That is, as shown in FIG. 25, the first heating metal layer 150 is heated by energizing the first heating metal layer 150 through a pair of heating through electrodes 240 provided on the second substrate 200. Thereby, the substrate bonding layer 160 is melted, and the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded together. In the seventh embodiment, as shown in FIG. 25, it is preferable that the distance between the pair of through electrodes 240 for heating is arranged at an equal distance so that the resistance values are equal.

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 heating metal layer 150 is energized for each semiconductor device 1f, the current value when energizing the first heating metal layer 150 is relatively large. It can be. In addition, according to the seventh embodiment, since the first heating metal layer 150 is energized for each semiconductor device 1f, the influence of the wire breakage even when the wire breakage occurs in a specific semiconductor device. Therefore, the manufacturing yield can be improved.

《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 semiconductor device 1g according to the eighth embodiment, FIG. 27 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing the semiconductor device 1g according to the eighth embodiment, and FIG. 28 is a first heating metal in the eighth embodiment. 6 is a diagram for explaining an example of a method for energizing a layer 150. FIG. FIG. 28 corresponds to a top view of the semiconductor device 1g as viewed from the first substrate 100 side.

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 semiconductor device 1 g according to the eighth embodiment is the first except that a heating through electrode 240 g for heating the first heating metal layer 150 is formed on the first substrate 100. The semiconductor device 1 has the same configuration as that of the embodiment.

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 semiconductor device 1g according to the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 27, on the wafer 300, a heating through electrode 240g, an element region 110 composed of a plurality of elements 111, a wiring 120, a metal bump 130 and an insulating film 140, and a heating substrate are formed on the first substrate 100. The first heating metal layer 150 and the substrate bonding layer 160 bonded to the through electrode 240g are formed. Meanwhile, the through electrode 210, the electrode pad 220, and the metal pattern layer 230 are formed on the second substrate 200. 27 shows the first substrate 100 and the second substrate 200 upside down as compared with FIG.

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 heating metal layer 150 includes the first heating member layer 151 and the heating metal layer formed on the upper surface and the lower surface of the first heating member layer 151, as in the first embodiment. The intermediate layers 152 and 153 may be used. Further, the substrate bonding layer 160 may be composed of the bonding member layer 161 and the bonding layer intermediate layer 162 as in the first embodiment.

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-electrodes 240g for heating provided on the first substrate 100 are used on the wafer 300 for each semiconductor device 1g. Energization of the heating metal layer 150 is performed. That is, as shown in FIG. 28, the first heating metal layer 150 is heated by energizing the first heating metal layer 150 through a pair of heating through electrodes 240g provided on the first substrate 100, Thereby, the substrate bonding layer 160 is melted, and the first substrate 100 and the second substrate 200 are bonded together.

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 heating metal layer 150 is energized for each semiconductor device 1g, the current value when energizing the first heating metal layer 150 is relatively large. It can be. In addition, according to the seventh embodiment, since the first heating metal layer 150 is energized for each semiconductor device 1g, the influence of the wire breakage even when the wire breakage occurs in a specific semiconductor device. Therefore, the manufacturing yield can be improved.

《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 semiconductor device 1h according to the ninth embodiment.

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 semiconductor device 1h according to the ninth embodiment has the same configuration as that of the semiconductor device 1 according to the first embodiment except that the porous structure portion 101 is formed on the first substrate 100.

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 porous structure portion 101 is a porous portion formed by making the material constituting the first substrate 100 porous, and below the insulating film 140 in the first substrate 100, The first heating metal layer 150 is formed directly below the heating metal layer 150 along the portion where the first heating metal layer 150 is formed.

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 porous structure portion 101, it is possible to prevent the heat generated by the first heating metal layer 150 from diffusing in the thickness direction of the first substrate 100. It is possible to efficiently prevent thermal diffusion when the heated metal layer 150 is energized to heat the first heated metal layer 150.

《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 porous structure portion 101 provided on the first substrate 100 is covered with insulating grooves 141 and 142 formed continuously from the insulating film 140. Except for this, it has the same configuration as that of the semiconductor device 1h according to the ninth embodiment.

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 porous structure portion 101 is provided, and the porous structure portion 101 is covered with the insulating grooves 141 and 142, so that the heat generated by the first heating metal layer 150 is reduced. In addition to diffusion in the thickness direction of the one substrate 100, diffusion in the lateral direction of the first substrate 100 can also be prevented. Therefore, the effect of preventing thermal diffusion when the first heated metal layer 150 is energized to heat the first heated metal layer 150 can be further enhanced.

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 electrode 210 for supplying power to the element region 110 and taking out an electric signal from the element region 110 is formed on the second substrate 200 side is shown. The electrode 210 may be formed on the first substrate 100 side.

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 metal bump 130 and the metal thin films 130c and 130d are the electrode bonding member of the present invention, the first heating metal layer 150 is the first heating metal member of the present invention, and the substrate bonding layer 160 is the present invention. The second heating metal layer 170 corresponds to the first heating metal member of the present invention.

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。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 1 according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る半導体装置を構成する第1基板の上面図である。FIG. 2 is a top view of the first substrate constituting the semiconductor device according to the first embodiment. 図3は、図1のA部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a portion A in FIG. 図4は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための斜視図である。FIG. 4 is a perspective view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. 図5は、第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the first embodiment. 図6Aは、第1実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 6A is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the first embodiment. 図6Bは、図6Aの続きの工程を示す図である。FIG. 6B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 6A. 図6Cは、図6Bの続きの工程を示す図である。FIG. 6C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 6B. 図6Dは、図6Cの続きの工程を示す図である。FIG. 6D is a diagram showing a step subsequent to FIG. 6C. 図6Eは、図6Dの続きの工程を示す図である。FIG. 6E is a diagram showing a step subsequent to FIG. 6D. 図7は、第1加熱金属層の通電方法の一例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of a method for energizing the first heated metal layer. 図8は、第1加熱金属層に印加したパルス電圧と、第1加熱金属層の温度、接合層の温度および素子領域の温度との関係を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the relationship between the pulse voltage applied to the first heated metal layer, the temperature of the first heated metal layer, the temperature of the bonding layer, and the temperature of the element region. 図9は、第2実施形態に係る半導体装置の要部拡大図である。FIG. 9 is an enlarged view of a main part of the semiconductor device according to the second embodiment. 図10は、第2実施形態に係る半導体装置を構成する第1基板の上面図である。FIG. 10 is a top view of the first substrate constituting the semiconductor device according to the second embodiment. 図11Aは、第2実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 11A is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment. 図11Bは、図11Aの続きの工程を示す図である。FIG. 11B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 11A. 図11Cは、図11Bの続きの工程を示す図である。FIG. 11C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 11B. 図11Dは、図11Cの続きの工程を示す図である。FIG. 11D is a diagram showing a step subsequent to FIG. 11C. 図11Eは、図11Dの続きの工程を示す図である。FIG. 11E is a diagram showing a step subsequent to FIG. 11D. 図11Fは、図11Eの続きの工程を示す図である。FIG. 11F is a diagram showing a step subsequent to FIG. 11E. 図12は、第2実施形態における第1加熱金属層および第2加熱金属層の通電方法の一例を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining an example of a method for energizing the first heated metal layer and the second heated metal layer in the second embodiment. 図13は、第3実施形態に係る半導体装置の要部拡大図である。FIG. 13 is an enlarged view of a main part of the semiconductor device according to the third embodiment. 図14Aは、第3実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 14A is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the third embodiment. 図14Bは、図14Aの続きの工程を示す図である。FIG. 14B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 14A. 図14Cは、図14Bの続きの工程を示す図である。FIG. 14C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 14B. 図15は、第4実施形態に係る半導体装置の要部拡大図である。FIG. 15 is an enlarged view of a main part of the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図16は、第4実施形態に係る半導体装置を構成する第1基板の上面図である。FIG. 16 is a top view of the first substrate constituting the semiconductor device according to the fourth embodiment. 図17Aは、第4実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 17A is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the fourth embodiment. 図17Bは、図17Aの続きの工程を示す図である。FIG. 17B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 17A. 図17Cは、図17Bの続きの工程を示す図である。FIG. 17C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 17B. 図17Dは、図17Cの続きの工程を示す図である。FIG. 17D is a diagram showing a step subsequent to FIG. 17C. 図18は、第5実施形態に係る半導体装置の要部拡大図である。FIG. 18 is an enlarged view of a main part of the semiconductor device according to the fifth embodiment. 図19Aは、第5実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 19A is a drawing for explaining the manufacturing process for the semiconductor device of the fifth embodiment. 図19Bは、図19Aの続きの工程を示す図である。FIG. 19B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 19A. 図19Cは、図19Bの続きの工程を示す図である。FIG. 19C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 19B. 図19Dは、図19Cの続きの工程を示す図である。FIG. 19D is a diagram showing a step subsequent to FIG. 19C. 図19Eは、図19Dの続きの工程を示す図である。FIG. 19E is a diagram showing a step subsequent to FIG. 19D. 図20は、第6実施形態に係る半導体装置の要部拡大図である。FIG. 20 is an enlarged view of a main part of the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図21は、第6実施形態に係る半導体装置を構成する第1基板の上面図である。FIG. 21 is a top view of the first substrate constituting the semiconductor device according to the sixth embodiment. 図22Aは、第6実施形態の半導体装置の製造工程を説明するための図である。FIG. 22A is a diagram for explaining a manufacturing process for the semiconductor device of the sixth embodiment. 図22Bは、図22Aの続きの工程を示す図である。FIG. 22B is a diagram showing a step subsequent to FIG. 22A. 図22Cは、図22Bの続きの工程を示す図である。FIG. 22C is a diagram showing a step subsequent to FIG. 22B. 図22Dは、図22Cの続きの工程を示す図である。FIG. 22D is a diagram showing a step subsequent to FIG. 22C. 図23は、第7実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the seventh embodiment. 図24は、第7実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 24 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the seventh embodiment. 図25は、第7実施形態における第1加熱金属層の通電方法の一例を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining an example of a method for energizing the first heated metal layer in the seventh embodiment. 図26は、第8実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 26 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the eighth embodiment. 図27は、第8実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the semiconductor device of the eighth embodiment. 図28は、第8実施形態における第1加熱金属層の通電方法の一例を説明するための図である。FIG. 28 is a view for explaining an example of a method for energizing the first heated metal layer in the eighth embodiment. 図29は、第9実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the ninth embodiment. 図30は、第10実施形態に係る半導体装置の断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the tenth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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 ... Semiconductor device 100 ... First substrate 110 ... Element region 111 ... Element 120 ... Wiring 130 ... Metal bump 130c, 130d ... Metal thin film 140 ... Insulation Film 141 ... 1st insulating film 142 ... 2nd insulating film 150 ... 1st heating metal layer 151 ... 1st heating member layer 152,153 ... Intermediate | middle layer 160 for heating metal layers ... Substrate joining layer 161 ... Joining member layer 162 ... Joining Layer intermediate layer 170 ... second heating metal layer 171 ... second heating member layer 172,173 ... heating metal layer intermediate layer 200 ... second substrate 210 ... through electrode 220 ... electrode pad 230 ... metal pattern layer 300 ... wafer

Claims (6)

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。
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:
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、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,
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:
請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項1〜4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
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.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法において、
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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