JPH0579177B2 - - Google Patents
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- JPH0579177B2 JPH0579177B2 JP11690387A JP11690387A JPH0579177B2 JP H0579177 B2 JPH0579177 B2 JP H0579177B2 JP 11690387 A JP11690387 A JP 11690387A JP 11690387 A JP11690387 A JP 11690387A JP H0579177 B2 JPH0579177 B2 JP H0579177B2
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- semiconductor
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L24/81—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Wire Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、第１の半導体基板上に形成した素子
または装置と、第２の半導体基板上に形成した素
子または装置とを電気的に接続して成る半導体装
置の製造方法に関する。
または装置と、第２の半導体基板上に形成した素
子または装置とを電気的に接続して成る半導体装
置の製造方法に関する。
第１の半導体基板上に形成した素子または装置
と、第２の半導体基板上に形成した素子または装
置とを電気的に接続して成る半導体装置の製造に
おいて、別々の半導体基板上に形成した素子また
は装置間の電気的接続によく利用される方法は、
両基板上の各素子または各装置の端子電極として
ボンデイングパツドを設け、接続ワイヤで配線す
るワイヤボンデイング方である。しかし、基板上
の素子または装置が高密度で多数の端子電極間の
接続を必要とするケース、例えば各種半導体基板
上に形成した多数の赤外線検出素子と単結晶シリ
コン基板上に形成した信号処理用電荷転送装置と
を結合して成る赤外線撮像装置の製造などでは、
ワイヤボデイング法を用いて接続することが困難
となるため、従来、第２図ａおよびｂに示す例の
ように、半導体基板１および４上の各素子または
装置２および５の端子電極として、両基板１およ
び４を対向させたときに正体関係となる位置にほ
ぼ高さのそろつた突起形状の金属電極９および１
０を蒸着金属層７上に設け、この突起金属電極９
および１０を位置合わせして圧接するように両基
板を固定し、加熱して融点以下の温度で接着する
熱圧着法が採られていた。なお、図中１１は保護
膜である。
と、第２の半導体基板上に形成した素子または装
置とを電気的に接続して成る半導体装置の製造に
おいて、別々の半導体基板上に形成した素子また
は装置間の電気的接続によく利用される方法は、
両基板上の各素子または各装置の端子電極として
ボンデイングパツドを設け、接続ワイヤで配線す
るワイヤボンデイング方である。しかし、基板上
の素子または装置が高密度で多数の端子電極間の
接続を必要とするケース、例えば各種半導体基板
上に形成した多数の赤外線検出素子と単結晶シリ
コン基板上に形成した信号処理用電荷転送装置と
を結合して成る赤外線撮像装置の製造などでは、
ワイヤボデイング法を用いて接続することが困難
となるため、従来、第２図ａおよびｂに示す例の
ように、半導体基板１および４上の各素子または
装置２および５の端子電極として、両基板１およ
び４を対向させたときに正体関係となる位置にほ
ぼ高さのそろつた突起形状の金属電極９および１
０を蒸着金属層７上に設け、この突起金属電極９
および１０を位置合わせして圧接するように両基
板を固定し、加熱して融点以下の温度で接着する
熱圧着法が採られていた。なお、図中１１は保護
膜である。
第１の半導体基板上に形成した素子または装置
と、第２の半導体基板上に形成した素子または装
置とを電気的に接続して成る半導体装置の従来の
製造方法において採られていた、別々の半導体基
板上の素子または装置の端子間を接続する方法の
うち、ワイヤボンデイング法には前述のように基
板上の素子または装置が高密度で多数の端子電極
間の接続を必要とする場合に適用できないという
欠点がある。一方、突起形状の金属電極同士を加
圧および加熱して接続する熱圧着法では、金属電
極間の結合部の接着強度が、一般に融点以上の温
度を印加して完全に溶融一体化させた場合に比べ
て低いという欠点があり、さらに作業の際の印加
圧力および印加温度に強く依存して低圧・低温な
程接着強度の低い結合部になつてしまうという欠
点がある。
と、第２の半導体基板上に形成した素子または装
置とを電気的に接続して成る半導体装置の従来の
製造方法において採られていた、別々の半導体基
板上の素子または装置の端子間を接続する方法の
うち、ワイヤボンデイング法には前述のように基
板上の素子または装置が高密度で多数の端子電極
間の接続を必要とする場合に適用できないという
欠点がある。一方、突起形状の金属電極同士を加
圧および加熱して接続する熱圧着法では、金属電
極間の結合部の接着強度が、一般に融点以上の温
度を印加して完全に溶融一体化させた場合に比べ
て低いという欠点があり、さらに作業の際の印加
圧力および印加温度に強く依存して低圧・低温な
程接着強度の低い結合部になつてしまうという欠
点がある。
本発明の目的は、このような欠点を除去した半
導体装置の製造方法を提供することにある。
導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、第１の半導体基板上に形成した素子
または装置と、第２の半導体基板上に形成した素
子または装置とを電気的に接続して成る半導体装
置の製造方法において、両半導体基板を対向させ
た時に素子または装置の結合すべき端子電極同士
が互いに正対関係となる位置に、一方は高濃度不
純物添加シリコン、他方はシリコンと熱反応して
シリサイドを形成する種類の金属をそれぞれ材料
とする端子電極を、少なくともどちらか一方には
ほぼ高さのそろつた突起形状を持たせて形成し、
その後両半導体基板を対向させて位置合わせし、
結合すべき端子電極同士が突着あるいは圧接する
ように両半導体基板を維持した状態で熱処理を施
すことによつて密着あるいは圧接している両端子
電極界面において固相シリサイド化反応を発生さ
せる工程から成る、シリサイドの化学結合力によ
つて端子電極同士を係合する素子または装置間の
接続方法を含むことを特徴としている。
または装置と、第２の半導体基板上に形成した素
子または装置とを電気的に接続して成る半導体装
置の製造方法において、両半導体基板を対向させ
た時に素子または装置の結合すべき端子電極同士
が互いに正対関係となる位置に、一方は高濃度不
純物添加シリコン、他方はシリコンと熱反応して
シリサイドを形成する種類の金属をそれぞれ材料
とする端子電極を、少なくともどちらか一方には
ほぼ高さのそろつた突起形状を持たせて形成し、
その後両半導体基板を対向させて位置合わせし、
結合すべき端子電極同士が突着あるいは圧接する
ように両半導体基板を維持した状態で熱処理を施
すことによつて密着あるいは圧接している両端子
電極界面において固相シリサイド化反応を発生さ
せる工程から成る、シリサイドの化学結合力によ
つて端子電極同士を係合する素子または装置間の
接続方法を含むことを特徴としている。
本発明の半導体装置の製造方法では、従来の突
起形状の金属電極同士を加圧および加熱して接続
する熱圧着法の場合と同様、各端子電極を微細か
つ高密度にすることができるので、ワイヤボンデ
イング法が持つ問題点、すなわち基板上の素子ま
たは装置が高密度で多数の端子電極間の接続を必
要とする場合に適用できないという問題点が解決
される。
起形状の金属電極同士を加圧および加熱して接続
する熱圧着法の場合と同様、各端子電極を微細か
つ高密度にすることができるので、ワイヤボンデ
イング法が持つ問題点、すなわち基板上の素子ま
たは装置が高密度で多数の端子電極間の接続を必
要とする場合に適用できないという問題点が解決
される。
さらに、本発明の半導体装置の製造方法におい
て、端子電極材料として用いる高濃度不純物添加
シリコン、およびシリサイドを形成する種類の金
属は高融点でありながら、固相シリサイド化反応
温度下限は融点に比べて極めて低いため、金属材
料の選択によつては熱圧着法と同様に不活性ある
いは還元性の気体雰囲気を必要としない低温で作
業を行うことが可能である。しかも結合部が化合
物であるシリサイドになるため、反応さえ起これ
ば結合は作業の際の印加圧力および印加温度依存
性が小さく高い強度を示すものとなり、熱圧着法
に見られる問題点も解決される。
て、端子電極材料として用いる高濃度不純物添加
シリコン、およびシリサイドを形成する種類の金
属は高融点でありながら、固相シリサイド化反応
温度下限は融点に比べて極めて低いため、金属材
料の選択によつては熱圧着法と同様に不活性ある
いは還元性の気体雰囲気を必要としない低温で作
業を行うことが可能である。しかも結合部が化合
物であるシリサイドになるため、反応さえ起これ
ば結合は作業の際の印加圧力および印加温度依存
性が小さく高い強度を示すものとなり、熱圧着法
に見られる問題点も解決される。
次に本発明の一実施例について図面を参照して
説明する。
説明する。
第１図ａ〜ｃは本発明の特徴事項である素子ま
たは装置間の接続方法の一例を説明するための工
程図である。
たは装置間の接続方法の一例を説明するための工
程図である。
まず、第１図ａに示すように、第１の半導体基
板１上に形成された素子または装置２の端子電極
として高濃度不純物高濃度不純物シリコン電極３
を設け、一方第２の半導体基板４上に形成された
素子または装置５の端子電極としてシリコンと熱
反応してシリサイドを形成する種類の金属たとえ
ばパラジウム（Pd）、ニツケル（Ni）、白金
（Pt）、コバルト（Co）などを材料とする突起金
属電極６を設けた後、両半導体基板１および４を
対向させて位置合わせする。
板１上に形成された素子または装置２の端子電極
として高濃度不純物高濃度不純物シリコン電極３
を設け、一方第２の半導体基板４上に形成された
素子または装置５の端子電極としてシリコンと熱
反応してシリサイドを形成する種類の金属たとえ
ばパラジウム（Pd）、ニツケル（Ni）、白金
（Pt）、コバルト（Co）などを材料とする突起金
属電極６を設けた後、両半導体基板１および４を
対向させて位置合わせする。
突起金属電極６の形成法としては、本実施例で
は電極を形成すべき位置に蒸着金属層７をあらか
じめ設けておき、その蒸着金属層７上に電解メツ
キあるいは化学還元メツキなどを用いて突起金属
電極６を形成する方法を採つている。この時、蒸
着金属層７と突起金属電極６とは同種材料であつ
ても異種材料であつてもよいが、異種材料の場合
両材料間の密着性や金属間化合物の特性などを考
慮する必要がある。なお、図中１１は保護膜であ
る。
は電極を形成すべき位置に蒸着金属層７をあらか
じめ設けておき、その蒸着金属層７上に電解メツ
キあるいは化学還元メツキなどを用いて突起金属
電極６を形成する方法を採つている。この時、蒸
着金属層７と突起金属電極６とは同種材料であつ
ても異種材料であつてもよいが、異種材料の場合
両材料間の密着性や金属間化合物の特性などを考
慮する必要がある。なお、図中１１は保護膜であ
る。
次に、第１図ｂに示すように、結合すべき端子
電極同士が密着あるいは圧接するように加圧状態
で両半導体基板１，４を維持する。この工程にお
いて突起金属電極６の多少の変形が見られる。こ
の状態において、突起金属電極６を構成する金属
とシリコンとの間で固相シリサイド化反応を生じ
うる下限温度以上の温度で加熱処理する。突起金
属電極６の材料例として前記した金属における固
相シリサイド化反応下限温度には条件にもよる
が、Pdが100℃程度、NiとPtが200℃程度、Coが
350℃程度といわれており、各々Pd2Si、Ni2Si、
Pt2Si、Co2Siが形成される〔スイン・フイルムズ
−インターデイフユージヨン・エンド・リアクシ
ヨンズ・エデイテイド・バイ・ジエー・エム・ポ
ート他、ジヨン・ウイリー・エンド・サンズ
（Thin Films−Interdiffusion and Reactions、
Edited by J.M.Poate et al.、John Wiley and
Sons、1978）〕。
電極同士が密着あるいは圧接するように加圧状態
で両半導体基板１，４を維持する。この工程にお
いて突起金属電極６の多少の変形が見られる。こ
の状態において、突起金属電極６を構成する金属
とシリコンとの間で固相シリサイド化反応を生じ
うる下限温度以上の温度で加熱処理する。突起金
属電極６の材料例として前記した金属における固
相シリサイド化反応下限温度には条件にもよる
が、Pdが100℃程度、NiとPtが200℃程度、Coが
350℃程度といわれており、各々Pd2Si、Ni2Si、
Pt2Si、Co2Siが形成される〔スイン・フイルムズ
−インターデイフユージヨン・エンド・リアクシ
ヨンズ・エデイテイド・バイ・ジエー・エム・ポ
ート他、ジヨン・ウイリー・エンド・サンズ
（Thin Films−Interdiffusion and Reactions、
Edited by J.M.Poate et al.、John Wiley and
Sons、1978）〕。
この処理によつて第１図ｃに示すように、高濃
度不純物添加シリコン電極３と突起金属電極６と
の接触界面から両電極内部へ向かつてシリサイド
化が生じ、両電極間にシリサイド層８が形成され
る。この結果、両電極間の元の接触界面は完全に
消失し、強大な結合力が得られる。
度不純物添加シリコン電極３と突起金属電極６と
の接触界面から両電極内部へ向かつてシリサイド
化が生じ、両電極間にシリサイド層８が形成され
る。この結果、両電極間の元の接触界面は完全に
消失し、強大な結合力が得られる。
なお、突起金属電極６が全てシリサイド化する
のに必要なシリコンを供給できるように高濃度不
純物添加シリコン電極３を厚く作り、突起金属電
極６との接触後に施す加熱処理に充分時間を費や
せば、突起金属電極６をシリサイド柱にすること
も可能である。このようにして得られた素子また
は装置間の結合部は、強大な結合力に加え、シリ
サイドの相変化が生じるまでの温度範囲における
高い熱的安定性を有するものとなる。
のに必要なシリコンを供給できるように高濃度不
純物添加シリコン電極３を厚く作り、突起金属電
極６との接触後に施す加熱処理に充分時間を費や
せば、突起金属電極６をシリサイド柱にすること
も可能である。このようにして得られた素子また
は装置間の結合部は、強大な結合力に加え、シリ
サイドの相変化が生じるまでの温度範囲における
高い熱的安定性を有するものとなる。
以上説明したように本発明は別々の半導体基板
上に形成した素子または装置が高密度で多数の端
子電極間の接続を必要とするケースにも対応で
き、さらに熱圧着法に見られるような接合部にお
ける接着強度の作業時加圧・加熱条件依存性を取
り除き、強大な結合力を有する結合部を実現でき
る効果がある。従つて、従来熱圧着法によつて製
造されていた半導体装置に本発明を適用すること
によつて、半導体装置に製造歩留まり改善、信頼
性の向上および性能の向上をもたらすことができ
る効果がある。
上に形成した素子または装置が高密度で多数の端
子電極間の接続を必要とするケースにも対応で
き、さらに熱圧着法に見られるような接合部にお
ける接着強度の作業時加圧・加熱条件依存性を取
り除き、強大な結合力を有する結合部を実現でき
る効果がある。従つて、従来熱圧着法によつて製
造されていた半導体装置に本発明を適用すること
によつて、半導体装置に製造歩留まり改善、信頼
性の向上および性能の向上をもたらすことができ
る効果がある。
第１図ａ〜ｃは本発明の一実施例における別々
の半導体基板上に形成した素子または装置間の接
続方法を説明するための工程図、第２図ａ〜ｂは
従来の熱圧着法の説明図である。 １……第１半導体基板、２，５……素子または
装置、３……高濃度不純物添加シリコン電極、４
……第２の半導体基板、６……シリサイド形成可
能な突起金属電極、７……蒸着金属層、８……シ
リサイド層、９，１０……突起金属電極、１１…
…保護膜。
の半導体基板上に形成した素子または装置間の接
続方法を説明するための工程図、第２図ａ〜ｂは
従来の熱圧着法の説明図である。 １……第１半導体基板、２，５……素子または
装置、３……高濃度不純物添加シリコン電極、４
……第２の半導体基板、６……シリサイド形成可
能な突起金属電極、７……蒸着金属層、８……シ
リサイド層、９，１０……突起金属電極、１１…
…保護膜。
Claims (1)
- １ 第１の半導体基板上に形成した素子または装
置と、第２の半導体基板上に形成した素子または
装置とを電気的に接続して成る半導体装置の製造
方法において、両半導体基板を対向させた時に素
子または装置の結合すべき端子電極同士が互いに
正対関係となる位置に、一方は高濃度不純物添加
シリコン、他方はシリコンと熱反応してシリサイ
ドを形成する種類の金属をそれぞれ材料とする端
子電極を、少なくともどちらか一方にはほぼ高さ
のそろつた突起形状を持たせて形成し、その後両
半導体基板を対向させて位置合わせし、結合すべ
き端子電極同士が密着あるいは圧接するように両
半導体基板を維持した状態で熱処理を施すことに
よつて密着あるいは圧接している両端子電極界面
において固相シリサイド化反応を発生させる工程
から成る、シリサイドの化学結合力によつて端子
電極同士を結合する素子または装置間の接続方法
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11690387A JPS63283149A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11690387A JPS63283149A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283149A JPS63283149A (ja) | 1988-11-21 |
| JPH0579177B2 true JPH0579177B2 (ja) | 1993-11-01 |
Family
ID=14698493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11690387A Granted JPS63283149A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283149A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7026718B1 (en) | 1998-09-25 | 2006-04-11 | Stmicroelectronics, Inc. | Stacked multi-component integrated circuit microprocessor |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP11690387A patent/JPS63283149A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63283149A (ja) | 1988-11-21 |
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