(57)【要約】【課題】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。【解決手段】素子領域１１０を有する第１基板１００に、前記素子領域１１０を封止するために、第２基板２００を接合してなる半導体装置１を製造する方法であって、第１基板１００と第２基板２００とを基板接合部材１６０を介して接合させる際に、加熱金属層１５０に通電させることを特徴とする半導体装置１の製造方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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基板と前記第２基板との間の接合部に、基板接合部材を形成する工程と、
前記第１基板または前記第２基板に、第１加熱金属部材を形成する工程と、
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。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１加熱金属部材は、前記第１基板の前記絶縁膜上に形成され、
前記基板接合部材は、前記第１加熱金属部材上に形成される半導体装置の製造方法。
【請求項３】
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絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記素子領域からの配線を形成する工程と、
前記引き出し電極と前記配線とを電気的に接続する工程と、をさらに有する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３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半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４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。
【請求項６】
請求項４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。
【請求項７】
請求項４〜６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、
前記絶縁膜を形成する工程が、
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からなる半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項４〜６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、
前記絶縁膜を形成する工程が、
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からなる半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７または８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。
【請求項１０】
請求項４〜９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２５１８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、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において、第１基板と第２基板とを基板接合部材を介して接合させる際に、加熱金属部材に通電させることによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【０００９】
《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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。）。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
また、図１に示すように、第１基板１００表面のうち、配線１２０が形成されている部分、および第１加熱金属層１５０が形成されている部分には、絶縁膜１４０が形成されている。この絶縁膜１４０は、第１基板１００と、配線１２０および第１加熱金属層１５０とを熱的および電気的に絶縁するために形成されている。たとえば、第１基板がシリコンで構成されるものである場合には、第１基板に熱酸化処理を施すことにより、絶縁膜１４０を、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなるものとすることができる。あるいは、絶縁膜１４０は、シリコン酸化膜以外にも、有機系の絶縁膜であってもよい。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
まず、第１基板１００上に、半導体製造技術により、図１に示す複数の素子１１１からなる素子領域１１０を形成した後、図６Ａに示すように、第１基板１００表面に絶縁膜１４０を形成する。第１基板１００が、シリコン基板である場合には、熱酸化処理を行うことにより、絶縁膜１４０としてのシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）を形成することができる。あるいは、絶縁膜１４０を有機系の材料で形成する場合には、有機系の材料を塗布する方法などにより形成することができる。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
《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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
まず、第１実施形態と同様にして、半導体製造技術により、図１に示す複数の素子１１１からなる素子領域１１０を形成した後、図１１Ａに示すように、第１絶縁膜１４１を形成する。第１絶縁膜１４１は、第１基板１００がシリコン基板である場合には、熱酸化処理を行うことにより、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなるものとすることができる。あるいは、絶縁膜１４０は、有機系の材料で形成しても良く、この場合には有機系の材料を塗布する方法などにより形成することができる。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
たとえば、第１絶縁膜１４１と第２絶縁膜１４２との熱伝導率を調整することにより、第２絶縁膜１４２の熱伝導率を、第１絶縁膜１４１の熱伝導率より高くすることにより、放熱特性を調整することができる。この場合においては、第１絶縁膜１４１は、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）や、絶縁性を有し熱伝導性の低い有機材料で形成することが好ましく、第２絶縁膜１４２は、絶縁性を有し、熱伝導率が高い材料（たとえば、Ｐｏｌｙ−Ｄｉａ層など）で形成することが好ましい。あるいは、第１絶縁膜１４１と第２絶縁膜１４２との膜厚を調整し、第２絶縁膜１４２の厚みを第１絶縁膜１４１の厚みよりも薄いものとし、これにより放熱特性を調整してもよい。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
《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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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）。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
《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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
《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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
《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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
《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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
《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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
《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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
《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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】図３は、図１のＡ部分の拡大図である。
【図４】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。
【図５】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。
【図６Ａ】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。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａの続きの工程を示す図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、図６Ｂの続きの工程を示す図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、図６Ｃの続きの工程を示す図である。
【図６Ｅ】図６Ｅは、図６Ｄの続きの工程を示す図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１Ａ】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。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図１１Ａの続きの工程を示す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、図１１Ｂの続きの工程を示す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、図１１Ｃの続きの工程を示す図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、図１１Ｄの続きの工程を示す図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、図１１Ｅの続きの工程を示す図である。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４Ａ】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。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの続きの工程を示す図である。
【図１４Ｃ】図１４Ｃは、図１４Ｂの続きの工程を示す図である。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７Ａ】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。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、図１７Ａの続きの工程を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、図１７Ｂの続きの工程を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、図１７Ｃの続きの工程を示す図である。
【図１８】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。
【図１９Ａ】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。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１９Ａの続きの工程を示す図である。
【図１９Ｃ】図１９Ｃは、図１９Ｂの続きの工程を示す図である。
【図１９Ｄ】図１９Ｄは、図１９Ｃの続きの工程を示す図である。
【図１９Ｅ】図１９Ｅは、図１９Ｄの続きの工程を示す図である。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２Ａ】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。
【図２２Ｂ】図２２Ｂは、図２２Ａの続きの工程を示す図である。
【図２２Ｃ】図２２Ｃは、図２２Ｂの続きの工程を示す図である。
【図２２Ｄ】図２２Ｄは、図２２Ｃの続きの工程を示す図である。
【図２３】図２３は、第７実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２４】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。
【図２５】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。
【図２６】図２６は、第８実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図２７】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。
【図２８】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。
【図２９】図２９は、第９実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【図３０】図３０は、第１０実施形態に係る半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１２１】
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
【図１】
2010073738.tif 000003
【図２】
2010073738.tif 000004
【図３】
2010073738.tif 000005
【図４】
2010073738.tif 000006
【図５】
2010073738.tif 000007
【図６Ａ】
2010073738.tif 000008
【図６Ｂ】
2010073738.tif 000009
【図６Ｃ】
2010073738.tif 000010
【図６Ｄ】
2010073738.tif 000011
【図６Ｅ】
2010073738.tif 000012
【図７】
2010073738.tif 000013
【図８】
2010073738.tif 000014
【図９】
2010073738.tif 000015
【図１０】
2010073738.tif 000016
【図１１Ａ】
2010073738.tif 000017
【図１１Ｂ】
2010073738.tif 000018
【図１１Ｃ】
2010073738.tif 000019
【図１１Ｄ】
2010073738.tif 000020
【図１１Ｅ】
2010073738.tif 000021
【図１１Ｆ】
2010073738.tif 000022
【図１２】
2010073738.tif 000023
【図１３】
2010073738.tif 000024
【図１４Ａ】
2010073738.tif 000025
【図１４Ｂ】
2010073738.tif 000026
【図１４Ｃ】
2010073738.tif 000027
【図１５】
2010073738.tif 000028
【図１６】
2010073738.tif 000029
【図１７Ａ】
2010073738.tif 000030
【図１７Ｂ】
2010073738.tif 000031
【図１７Ｃ】
2010073738.tif 000032
【図１７Ｄ】
2010073738.tif 000033
【図１８】
2010073738.tif 000034
【図１９Ａ】
2010073738.tif 000035
【図１９Ｂ】
2010073738.tif 000036
【図１９Ｃ】
2010073738.tif 000037
【図１９Ｄ】
2010073738.tif 000038
【図１９Ｅ】
2010073738.tif 000039
【図２０】
2010073738.tif 000040
【図２１】
2010073738.tif 000041
【図２２Ａ】
2010073738.tif 000042
【図２２Ｂ】
2010073738.tif 000043
【図２２Ｃ】
2010073738.tif 000044
【図２２Ｄ】
2010073738.tif 000045
【図２３】
2010073738.tif 000046
【図２４】
2010073738.tif 000047
【図２５】
2010073738.tif 000048
【図２６】
2010073738.tif 000049
【図２７】
2010073738.tif 000050
【図２８】
2010073738.tif 000051
【図２９】
2010073738.tif 000052
【図３０】
2010073738.tif 000053