JP5970747B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Description
1.第1の実施形態
2.第2の実施形態
3.第3の実施形態
4.第4の実施形態
5.各種変形例及び応用例
まず、上記特許文献2で提案されているような接合パッドを用いた場合に起こり得る接合アライメントずれの問題について、図1、並びに、図2(a)及び(b)を参照しながら簡単に説明する。なお、図1は、上記特許文献2で提案されている接合パッドと同様の構成を有する接合パッドを備えたCu接合部の概略斜視図である。また、図2(a)は、接合アライメントずれが無い場合の接合界面Sj付近の概略断面図であり、図2(b)は、接合アライメントずれが有る場合の接合界面Sj付近の概略断面図である。
図3及び4に、第1の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す。図3は、本実施形態の半導体装置における各Cu接合部の概略斜視図である。また、図4は、本実施形態の半導体装置における接合界面Sj付近の概略断面図である。なお、図3及び4では、説明を簡略化するため、1つのCu−Cu接合領域付近の概略構成のみを示す。さらに、図3では、説明を簡略化するため、電極部のみを示し、その周囲に設けられるCuバリア層、層間絶縁膜等の構成部の図示を省略する。また、図3では、各Cu接合部の構成をより明確にするため、各Cu接合部を分けて図示する。
図6に、第2の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す。図6は、本実施形態の半導体装置の各Cu接合部の概略斜視図である。なお、図6では、説明を簡略化するため、1つのCu−Cu接合領域付近の概略構成のみを示す。また、図6では、説明を簡略化するため、電極部のみを示し、その周囲に設けられるCuバリア層、層間絶縁膜等の図示を省略する。さらに、図6では、各Cu接合部の構成をより明確にするため、各Cu接合部を分けて図示する。また、図6に示す本実施形態の半導体装置において、図3に示す第1の実施形態の半導体装置100と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
図7に、第3の実施形態に係る半導体装置の概略構成を示す。図7は、本実施形態の半導体装置のCu接合部の概略斜視図である。なお、図7では、説明を簡略化するため、1つのCu−Cu接合領域付近の概略構成のみを示す。また、図7では、説明を簡略化するため、電極部のみを示し、その周囲に設けられるCuバリア層、層間絶縁膜等の図示を省略する。さらに、図7では、各Cu接合部の構成をより明確にするため、各Cu接合部を分けて図示する。また、図7に示す本実施形態の半導体装置において、図3に示す第1の実施形態の半導体装置100と同様の構成には、同じ符号を付して示す。
上記第1〜第3の実施形態における各Cu接合部の構成(Cu−Cu接合技術)は、2つの半導体部材を貼り合わせて配線接合を行う任意の半導体装置(例えば、固体撮像素子、半導体メモリ等)に適用可能である。第4の実施形態では、上記第1〜第3の実施形態における各Cu接合部の構成(Cu−Cu接合技術)を固体撮像素子に適用した例を説明する。
次に、上記第1〜第3の実施形態の半導体装置の変形例及び応用例(適用例)について説明する。
上記第1〜第3の実施形態では、直線状に延在した接合電極(接合電極部)を用いる例を説明したが、本開示はこれに限定されない。第1Cu接合部の第1接合電極(第1接合電極部)の延在方向と、第2Cu接合部の第2接合電極(第2接合電極部)の延在方向とが互いに交差する構成であれば、各接合電極(接合電極部)の形状を任意に設定することができる。例えば、接合電極(接合電極部)の延在方向がその途中で曲がっていてもよい。その一例(変形例1)を、図10に示す。
上記第1〜第3の実施形態では、第1接合電極(第1接合電極部)の延在方向以外の構成(例えば、形状、サイズ、ピッチ、本数等)は、第2接合電極(第2接合電極部)のそれと同様にする例を説明したが、本開示はこれに限定されない。第1接合電極(第1接合電極部)の延在方向と第2接合電極(第2接合電極部)の延在方向とが互いに交差する構成であれば、両者の延在方向以外の構成は互いに異なっていてもよい。
上記第1〜第3の実施形態では、接合電極(接合電極部)の形成材料がCuである例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、Al、W、Ti、TiN、Ta、TaN、Ru等の材料で接合電極(接合電極部)を形成してもよい。
上記第2及び第3の実施形態では、各Cu接合部を、一つのビアを介して外部のCu配線に電気的に接続する例を説明した。しかしながら、この場合、何らかの要因でそのビアに不具合が生じた場合、Cu接合部とCu配線との間に導通不良などが発生し、製品の歩留まりが低下する可能性がある。
上記第1〜第3の実施形態では、Cu配線からビア(縦孔配線)を介して接続されたCu接合部同士を接合する際に、本開示のCu−Cu接合技術(接合電極又は接合電極部を交差させる構成)を適用した例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、第1配線部(第1半導体部)の第1Cu配線12と、第2配線部(第2半導体部)の第2Cu配線22とを、Cu接合部を介さずに直接接合する場合にも、本開示のCu−Cu接合技術を適用することができる。
上記第1〜第3の実施形態では、本開示のCu−Cu接合技術を半導体装置に適用する例を説明したが、本開示は、これに限定されない。例えば、半導体以外の材料で形成された2枚の基板上にそれぞれ設けられた2つの配線を接合する場合にも、上記第1〜第3の実施形態で説明したCu−Cu接合技術を適用することができ、同様の効果が得られる。
上記各種変形例では、上記第1〜第3の実施形態に対する変形例を説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば半導体装置の用途等の条件に応じて、上述した上記第1〜第3の実施形態及び上記変形例1〜6の構成を適宜組み合わせてもよい。
上記各種実施形態及び各種変形例の半導体装置は、各種電子機器に適用可能である。例えば、上記第4の実施形態で説明した固体撮像素子200は、デジタルカメラやビデオカメラ等のカメラシステム、撮像機能を有する携帯電話、又は、撮像機能を備えた他の機器などの電子機器に適用することができる。ここでは、電子機器の一構成例として、カメラを例に挙げ説明する。
(1)
接合界面側の表面に形成されかつ第1の方向に延在する第1電極を有する第1半導体部と、
前記接合界面で前記第1電極と接合されかつ前記第1の方向と交差する第2の方向に延在する第2電極を有し、前記接合界面で前記第1半導体部と貼り合わせて設けられた第2半導体部と
を備える半導体装置。
(2)
前記第1半導体部が、複数の前記第1電極を含む第1接合部と、該第1接合部と電気的に接続された第1配線とを有し、
前記第2半導体部が、複数の前記第2電極を含む第2接合部と、該第2接合部と電気的に接続された第2配線とを有する
(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記複数の第1電極のそれぞれが、別個に前記第1配線に接続されている
(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記複数の第2電極のそれぞれが、別個に前記第2配線に接続されている
(2)又は(3)に記載の半導体装置。
(5)
前記第1接合部が、前記複数の第1電極の一方の端部に接続された第1引き出し電極を有し、該第1引き出し電極が前記第1配線と電気的に接続されている
(2)に記載の半導体装置。
(6)
前記第2接合部が、前記複数の第2電極の一方の端部に接続された第2引き出し電極を有し、該第2引き出し電極が前記第2配線と電気的に接続されている
(2)又は(5)に記載の半導体装置。
(7)
前記第1接合部が、前記複数の第1電極の一方及び他方の端部にそれぞれ接続された2つの第1引き出し電極を有し、該2つの第1引き出し電極のうち少なくとも一方が前記第1配線と電気的に接続されている
(2)に記載の半導体装置。
(8)
前記第2接合部が、前記複数の第2電極の一方及び他方の端部にそれぞれ接続された2つの第2引き出し電極を有し、該2つの第2引き出し電極のうち少なくとも一方が前記第2配線と電気的に接続されている
(2)又は(7)に記載の半導体装置。
(9)
前記第1電極及び前記第2電極がともに、Cuで形成されている
(1)〜(8)のいずれか一項に記載の半導体装置。
Claims (9)
- 接合界面側の表面に形成され、第1の方向に所定の間隔にて平行に延在する複数の第1電極を有する第1半導体部と、
前記接合界面で前記第1電極と接合され、前記第1の方向と交差する第2の方向に所定の間隔にて平行に延在する複数の第2電極を有し、前記接合界面で前記第1半導体部と貼り合わせて設けられた第2半導体部と
を備え、
前記複数の第1電極及び前記複数の第2電極は、前記接合界面側に露出する面が、それぞれ延在する方向に対し直交する方向において均等な幅にて形成されている、
半導体装置。 - 前記第1半導体部が、複数の前記第1電極を含む第1接合部と、該第1接合部と電気的に接続された第1配線とを有し、
前記第2半導体部が、複数の前記第2電極を含む第2接合部と、該第2接合部と電気的に接続された第2配線とを有する
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記複数の第1電極のそれぞれが、別個に前記第1配線に接続されている
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記複数の第2電極のそれぞれが、別個に前記第2配線に接続されている
請求項3に記載の半導体装置。 - 前記第1接合部が、前記複数の第1電極の一方の端部に接続された第1引き出し電極を有し、該第1引き出し電極が前記第1配線と電気的に接続されている
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2接合部が、前記複数の第2電極の一方の端部に接続された第2引き出し電極を有し、該第2引き出し電極が前記第2配線と電気的に接続されている
請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1接合部が、前記複数の第1電極の一方及び他方の端部にそれぞれ接続された2つの第1引き出し電極を有し、該2つの第1引き出し電極のうち少なくとも一方が前記第1配線と電気的に接続されている
請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2接合部が、前記複数の第2電極の一方及び他方の端部にそれぞれ接続された2つの第2引き出し電極を有し、該2つの第2引き出し電極のうち少なくとも一方が前記第2配線と電気的に接続されている
請求項7に記載の半導体装置。 - 前記第1電極及び前記第2電極がともに、Cuで形成されている
請求項1に記載の半導体装置。
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