JPWO2015050000A1 - 半導体装置および固体撮像素子 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
〈本技術の概要〉
本技術は、例えば2枚の半導体基板を貼り合わせて得られた1つの半導体装置(チップ)に関するものである。まず、本技術の概要について説明する。
次に、本技術を適用した具体的な実施の形態について説明する。
続いて、図4乃至図6を参照して、図3に示した半導体装置11の製造方法について説明する。なお、図4乃至図6において、図3における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図3と図4乃至図6では、図を見やすくするため、半導体装置11の配線構造の一部が簡略化されて描かれている。そのため、図3と図4乃至図6とでは、配線構造の一部が異なる部分がある。
〈半導体装置の構成例〉
なお、第1の実施の形態では、パッド35の下に設けられたCuのパッド(Cu配線)とSi基板41との間に絶縁膜43を設けることで、CuのパッドとSi基板41とを絶縁する例について説明したが、Si基板41の一部に絶縁物を埋め込むことで絶縁するようにしてもよい。
続いて、図8乃至図10を参照して、図7に示した半導体装置11の製造方法について説明する。なお、図8乃至図10において、図7における場合と対応する部分には同一の符号化付してあり、その説明は適宜省略する。また、図7と図8乃至図10では、図を見やすくするため、半導体装置11の配線構造の一部が簡略化されて描かれている。そのため、図7と図8乃至図10とでは、配線構造の一部が異なる部分がある。
〈半導体装置の構成例〉
また、半導体装置の上側基板に設けられるメタルのパッドの作製は、上側基板のCu配線作製途中に作製してもよいが、コンタクト形成時に同時にメタルのパッドを作製することで、Alのパッド用に配線層を設けなくてもよくなる。これにより、Al配線によるパッド形成工程を削減することができる。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
なお、以上においては、上側基板21と下側基板22を接合する前の上側基板21を作製する工程において、ワイヤーボンディング用やプロービング用のパッドを作製する例について説明したが、上側基板21と下側基板22の接合後にパッドが形成されてもよい。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、上側基板21と下側基板22の接合前に、後に貫通ビア(TSV(Through Silicon Via)、すなわちコンタクトとなる構造を形成しておき、接合後に貫通ビア(コンタクト)を削り出して、ワイヤーボンディング用のパッドが形成されるようにしてもよい。そのような場合、基板接合後のシビアなプロセスの中で深い穴を掘る必要がなく、ワイヤーボンディング用のパッドを形成することができる。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
ところで、半導体装置において、上述したAl等のメタルのパッドと、Cu配線とを同層に設けることも可能である。そのような場合、例えばCu配線の作製途中にAlのパッドが作製される。このようなメタルのパッドの作製方法は、特開2012−15278号公報に記載されている。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第6の実施の形態では、メタルマスクMM11の開口を小さくすることで、Al等のメタルのパッド221がSi基板31に接触しないようにされていた。しかし、接続孔である開口部OP41と、メタルマスクMM11の開口部の合わせずれがある場合、Si基板31とAlのパッド221が接触してしまう懸念があった。
〈半導体装置の構成例〉
また、Al配線中にCu配線を埋め込んだワイヤーボンディング用のパッドを形成することで、パッド開口部の幅と深さのアスペクト比低減と、Al配線層の削減による低背化を実現することができる。そのような場合、半導体装置は、例えば図20に示すように構成される。なお、図20において図3における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
続いて、図21および図22を参照して半導体装置271、特にパッド281の部分の製造方法について説明する。なお、図21および図22において、図20における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図21および図22では、図を見やすくするために図20に示した半導体装置271の配線構造が簡略化されて描かれている。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第8の実施の形態においては、パッド281に隣接して設けられた保護用のCuのパッドは、パッド281の角や辺の部分には設けられない構成とされていたが、パッド281の角や辺の部分に保護用のパッドが設けられるようにしてもよい。
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第8の実施の形態の変形例1においては、Cu配線343によりパッド281の角や辺部分を含むパッド281全体が保護される形状とされていた。さらに、これに加えてパッド281を保護するCu配線(保護用のパッド)の中央部分に適度にCuのない部分を設けることで、パッド面積が大きい場合でもCuダマシン(CMP)によるディッシングの発生を抑制することができる。
〈半導体装置の構成例〉
また、本技術を適用した半導体装置のさらに他の実施の形態について説明する。
ここで、図28乃至図32を参照して、半導体装置411の製造工程について説明する。なお、図28乃至図32において、図27における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
〈半導体装置の構成例〉
ところで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のAlのパッド421が設けられた半導体装置411では、ワイヤーボンディング用等のAlのパッド421だけでなく、同時に上側基板21と下側基板22の接合面のCuのパッド423の上層にもAlのパッド422が形成されている。そのため、Cuのパッド423とAlのパッド422をCuのビアでダイレクトに電気的に接続する構造が可能となる。
続いて、図34乃至図38を参照して、半導体装置511の製造工程について説明する。なお、図34乃至図38において、図33における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
さらに、本技術は、上側基板21にロジック回路が設けられ、下側基板22にメモリが設けられたチップや、上側基板21にオンチップレンズ33やフォトダイオードが設けられ、下側基板22に配線が設けられた固体撮像素子など、各種の半導体装置に適用可能である。
複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
半導体装置。
(2)
前記パッドは、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドである
(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記パッドは、前記第1の基板および前記第2の基板のうちのワイヤーボンディングまたはプロービングが行われる側にある基板に設けられている
(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記第1の基板の表面に設けられたCu配線と、前記第2の基板の表面に設けられたCu配線とを接合することで、前記第1の基板と前記第2の基板とが接合されている
(1)乃至(3)の何れか一項に記載の半導体装置。
(5)
前記第1の基板と前記第2の基板の接合面にある前記メタル配線の前記接合面側の表面の中央近傍の部分には、前記メタル配線を形成する部材のない領域が設けられている
(1)乃至(4)の何れか一項に記載の半導体装置。
(6)
前記他のメタル配線は、前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも辺部分に配置されている
(1)乃至(5)の何れか一項に記載の半導体装置。
(7)
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記メタル配線との間には絶縁膜が設けられている
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(8)
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板における前記メタル配線と接する部分の領域は、前記基板に埋め込まれた絶縁物により前記基板の他の領域と電気的に切り離されている
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(9)
前記パッドは、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記一方の基板の配線層に設けられた配線とを接続するコンタクトが形成されている配線層に、前記コンタクトと同じ金属により形成されている
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(10)
前記パッドは、前記第1の基板と前記第2の基板の接合後に、開口部の開口により除去された前記一方の基板内の配線層に設けられたストッパ層の部分に形成される
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(11)
前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板に設けられ、前記基板を貫通して前記メタル配線に接続されるビアをさらに備え、
前記パッドは、前記一方の基板表面の前記ビア上部に設けられている
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(12)
前記パッドは、前記一方の基板の開口部分に設けられ、前記開口よりも狭い開口を有するメタルマスクが用いられて形成されたものである
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(13)
前記一方の基板の前記開口の側面には絶縁膜が形成されている
(12)に記載の半導体装置。
(14)
前記パッドには、前記パッドとは異なる金属で形成された配線が埋め込まれており、前記配線の前記他方の基板側の配線層には前記メタル配線が設けられている
(1)乃至(6)の何れか一項に記載の半導体装置。
(15)
前記パッドに隣接する前記他方の基板側の配線層における前記パッドの少なくとも角の部分には、前記配線が前記メタル配線として設けられている
(14)に記載の半導体装置。
(16)
前記配線表面の中央近傍の部分には、前記配線を形成する部材のない領域が設けられている
(15)に記載の半導体装置。
(17)
複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板には、前記第2の基板との接合面に設けられた接合用のCuのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のCuのパッドおよびCu配線を接続するCuのビアとが設けられ、
前記第2の基板には、前記第1の基板との接合面に設けられ、前記接合用のCuのパッドと接合される他の接合用のCuのパッドが設けられている
半導体装置。
(18)
複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
固体撮像素子。
Claims (18)
- 複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
半導体装置。 - 前記パッドは、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドである
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記パッドは、前記第1の基板および前記第2の基板のうちのワイヤーボンディングまたはプロービングが行われる側にある基板に設けられている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の基板の表面に設けられたCu配線と、前記第2の基板の表面に設けられたCu配線とを接合することで、前記第1の基板と前記第2の基板とが接合されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第1の基板と前記第2の基板の接合面にある前記メタル配線の前記接合面側の表面の中央近傍の部分には、前記メタル配線を形成する部材のない領域が設けられている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記他のメタル配線は、前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも辺部分に配置されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記メタル配線との間には絶縁膜が設けられている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板における前記メタル配線と接する部分の領域は、前記基板に埋め込まれた絶縁物により前記基板の他の領域と電気的に切り離されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記パッドは、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記一方の基板の配線層に設けられた配線とを接続するコンタクトが形成されている配線層に、前記コンタクトと同じ金属により形成されている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記パッドは、前記第1の基板と前記第2の基板の接合後に、開口部の開口により除去された前記一方の基板内の配線層に設けられたストッパ層の部分に形成される
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板に設けられ、前記基板を貫通して前記メタル配線に接続されるビアをさらに備え、
前記パッドは、前記一方の基板表面の前記ビア上部に設けられている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記パッドは、前記一方の基板の開口部分に設けられ、前記開口よりも狭い開口を有するメタルマスクが用いられて形成されたものである
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記一方の基板の前記開口の側面には絶縁膜が形成されている
請求項12に記載の半導体装置。 - 前記パッドには、前記パッドとは異なる金属で形成された配線が埋め込まれており、前記配線の前記他方の基板側の配線層には前記メタル配線が設けられている
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記パッドに隣接する前記他方の基板側の配線層における前記パッドの少なくとも角の部分には、前記配線が前記メタル配線として設けられている
請求項14に記載の半導体装置。 - 前記配線表面の中央近傍の部分には、前記配線を形成する部材のない領域が設けられている
請求項15に記載の半導体装置。 - 複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板には、前記第2の基板との接合面に設けられた接合用のCuのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のCuのパッドおよびCu配線を接続するCuのビアとが設けられ、
前記第2の基板には、前記第1の基板との接合面に設けられ、前記接合用のCuのパッドと接合される他の接合用のCuのパッドが設けられている
半導体装置。 - 複数の配線層を有する第1の基板と、
複数の配線層を有し、前記第1の基板と接合された第2の基板と
を有し、
前記第1の基板および前記第2の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
固体撮像素子。
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