(57)【要約】【課題】  湾曲した半導体層と他部材の接触状態を長期間に亘って維持させる。【解決手段】  半導体構造体１０は、第１半導体層１１と、第１半導体層１１に対向する第２半導体層１５と、第１半導体層１１と第２半導体層１５の間の一部に介在している中間層１２を備えている。第２半導体層１５は、中間層１２の端部より側方に延びている延長部１５ｄを有し、その延長部１５ｄが第１半導体層１１側に湾曲している。第２半導体層１５の延長部１５ｄの一部と第１半導体層１１の接触範囲において、第２半導体層１５に貫通孔１７が形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体構造体であって、
第１半導体層と、
第１半導体層に対向する第２半導体層と、
第１半導体層と第２半導体層の間の一部に介在しており、第１半導体層と第２半導体層を固定する中間層と、を備えており、
第２半導体層は、中間層の端部より側方に延びている延長部を有し、その延長部が湾曲しており、
第２半導体層の延長部の一部は、直接的又は間接的に他部材に接触しており、
第２半導体層の延長部の一部と前記他部材の接触範囲において、第２半導体層と前記他部材の少なくともいずれか一方に貫通孔が形成されている半導体構造体。
【請求項２】
前記他部材が第１半導体層であり、
第２半導体層の延長部が第１半導体層側に向けて湾曲しており、
第２半導体層の延長部の一部は、直接的又は間接的に第１半導体層の一部に接触していることを特徴とする請求項１に記載の半導体構造体。
【請求項３】
前記貫通孔内に設けられている接着部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体構造体。
【請求項４】
前記接着部材が、気相成長膜であることを特徴とする請求項３に記載の半導体構造体。
【請求項５】
前記接着部材が、導電性であることを特徴とする請求項３又は４に記載の半導体構造体。
【請求項６】
前記貫通孔が第１半導体層に形成されており、
その貫通孔の一方の開口部が第２半導体層の延長部によって閉塞されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体構造体。
【請求項７】
前記貫通孔内に導電部が設けられており、
第２半導体層は、その導電部を介して、第１半導体層を越えて外部配線に電気的に接続可能であることを特徴とする請求項６に記載の半導体構造体。
【請求項８】
第１半導体層には、前記貫通孔の周囲を一巡するスリットが形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体構造体。
【請求項９】
半導体素子をさらに備えており、
その半導体素子は、第２半導体層の一部に電気的に接続していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の半導体構造体。
【請求項１０】
半導体構造体であって、
第１半導体層と、
第１半導体層に対向する第２半導体層と、
第１半導体層と第２半導体層の間の一部に介在しており、第１半導体層と第２半導体層を固定する中間層と、を備えており、
第２半導体層は、中間層の端部より側方に延びている延長部を有し、その延長部が第１半導体層側に向けて湾曲しており、
その第２半導体層の延長部に対向する第１半導体層の一部に貫通孔が形成されており、
その貫通孔内に接着部材が設けられている半導体構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層構造を有する半導体構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層構造を加工して有用な半導体構造体を得る技術は、様々な分野で必要とされている。積層構造は、第１半導体層と中間層と第２半導体層が積層した構造を備えている。ＳＯＩ（Silicn on Insulator）基板は、この種の積層構造の一例である。ＳＯＩ基板を加工して、特定機能を有する半導体構造体が形成される。例えば、特許文献１には、エッチング技術を利用してＳＯＩ基板を加工し、配線部が作り込まれたマイクロ構造体を形成する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３６４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中間層の一部を除去すると、第２半導体層の一部には、中間層の端部から側方に延びた延長部が形成される。この第２半導体層の延長部を低剛性に調整すると、延長部を湾曲させることができる。延長部を湾曲させると、延長部を他部材に直接的又は間接的に接触させることができる。例えば、延長部を第１半導体層側に湾曲させた場合は、延長部を第１半導体層（他部材の一例）に直接又は間接的に接触させることが可能になる。これにより、第２半導体層と他部材の間の電気的な接続を実現することができる。あるいは、湾曲する第２半導体層の形態を利用して特定の物理的事象を発揮させることが可能になる。あるいは、湾曲する第２半導体層の形態を利用して特定機能を有するアクチュエータを構築することが可能になる。本発明は、このような特殊な形態を着想したことに基づいている。
【０００５】
ところが、湾曲した第２半導体層の延長部と他部材をフラットな面同士で接触させても、その接触状態を長期間に亘って維持させることが難しい。本発明は、湾曲した第２半導体層の延長部と他部材の接触状態を長期間に亘って維持することが可能な技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書で開示される技術は、第１半導体層と、第１半導体層に対向する第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層の間の一部に介在している中間層とを備える半導体構造体に具現化される。中間層は、第１半導体層と第２半導体層を固定する。第２半導体層は、中間層の端部より側方に延びている延長部を有し、その延長部が湾曲している。第２半導体層の延長部の一部は、直接的又は間接的に他部材に接触している。ここで、「他部材」とは、第２半導体層以外に部材のことをいう。「他部材」には、第１半導体層が含まれる。「直接的に接触する」とは、第２半導体層の延長部が他の物質を間に介在させずに他部材に接触することをいう。一方、「間接的に接触する」とは、第２半導体層の延長部が他の物質を間に介して他部材に接触することをいう。本明細書で開示される半導体構造体は、第２半導体層の延長部の一部と他部材の接触範囲において、第２半導体層と他部材の少なくともいずれか一方に貫通孔が形成されていることを特徴としている。接触範囲に貫通孔が設けられていると、その貫通孔を介して接着部材を導入することが可能になる。これにより、第２半導体層と他部材の接触状態を長期間に亘って維持することが可能になる。
【０００７】
前記他部材が第１半導体層の場合、第２半導体層の延長部が第１半導体層側に向けて湾曲している。第２半導体層の延長部の一部は、直接的又は間接的に第１半導体層の一部に接触している。
【０００８】
接着部材が気相成長膜であることが好ましい。気相成長膜は、スパッタ技術、蒸着技術等を利用して形成することができる。例えば、液相成長膜であるメッキ膜を用いて貫通孔内に接着部材を形成すると、貫通孔内に形成される接着部材の膜厚が厚くなる。このような場合、貫通孔を画定する部材と接着部材の材質の熱膨張係数の違いにより、貫通孔を画定する部材に大きな応力が発生する。例えば、貫通孔の周辺に半導体素子が設けられていると、発生した応力がその半導体素子に伝達されることで半導体素子の特性に影響を与えてしまう。一方、気相成長法を用いて貫通孔内に接着部材を形成すれば、薄い接着部材を安定的に形成することができる。このため、貫通孔を画定する部材と接着部材に熱膨張係数の違いがあっても、発生する応力を小さくすることができる。この結果、半導体素子に加わる応力の影響を低減することができる。
また、接着部材が導電性であることが好ましい。接着部材を電気的な接続部材としても機能させることができる。
【０００９】
貫通孔が第１半導体層に形成されている場合、その貫通孔の一方の開口部が第２半導体層の延長部によって閉塞されていることが好ましい。第２半導体層の延長部と第１半導体層が接している周囲の長さが長くなるため、第２半導体層の延長部と第１半導体層の接触状態をより強固にすることができる。
【００１０】
貫通孔が第１半導体層に形成されている場合、その貫通孔内に導電部が設けられているのが好ましい。なお、ここでいう導電部には、導電性の接着部材を利用することもできる。また、導電性の気相成長膜を導電部に利用することもできる。これにより、第２半導体層は、その導電部を介して、第１半導体層を越えて外部配線に電気的に接続可能となる。
【００１１】
貫通孔が第１半導体層に形成されている場合、第１半導体層には、その貫通孔の周囲を一巡するスリットが形成されていることが好ましい。スリット内には、絶縁性部材が充填されていてもよい。スリットが設けられていると、スリットを挟んで対峙する一方の第１半導体層との他方の第１半導体層を電気的に絶縁することができる。スリットによって囲まれた第１半導体層の島領域を、周囲の第１半導体層から電気的に絶縁させることができる。
【００１２】
本明細書で開示される半導体構造体は、半導体素子をさらに備えているのが好ましい。その半導体素子は第２半導体層の一部に電気的に接続していることを特徴とする。
この半導体構造体によると、第２半導体層が半導体素子の配線部として機能する。この半導体構造体によると、機械的強度が強く、信頼性に優れた配線部を提供することができる。
【００１３】
本明細書で開示される半導体構造体は、第１半導体層と、第１半導体層に対向する第２半導体層と、第１半導体層と第２半導体層の間の一部に介在している中間層とを備えている。中間層は、第１半導体層と第２半導体層を固定する。第２半導体層は、中間層の端部より側方に延びている延長部を有し、その延長部が第１半導体層側に向けて湾曲している。その第２半導体層の延長部に対向する第１半導体層の一部に貫通孔が形成されている。本明細書で開示される半導体構造体は、その貫通孔内に接着部材が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本明細書で開示される半導体構造体では、貫通孔を利用して、湾曲する第２半導体層と他部材が強固に接触している。これにより、第２半導体層と他部材の接触状態が長期間に亘って維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して各実施形態を説明する。なお、同一符号が付された構成要素であっても、各実施形態においてその位置、形態及び大きさが異なることがある。しかし、実質的に同一機能を有している構成要素は、各実施形態において同一符号を付してその説明を省略する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の半導体構造体１０の縦断面図を模式的に示す。図２は、半導体構造体１０の平面図を模式的に示す。図２のI−I線に対応した縦断面図が、図１の縦断面図である。図１及び図２に示すように、半導体構造体１０は、第１半導体層１１と、中間層１２と、第２半導体層１５と、半導体素子１３を備えている。第１半導体層１１と中間層１２と第２半導体層１５の積層構造には、ＳＯＩ（Silicn on Insulator）基板が用いられている。
【００１７】
第１半導体層１１は、シリコン単結晶で形成されている。中間層１２は、第１半導体層１１の表面の一部に積層しており、酸化シリコンで形成されている。第２半導体層１５は、中間層１２の表面の一部に積層しており、シリコン単結晶で形成されている。半導体素子１３は、中間層１２の表面の一部に設けられており、加速度センサ等の物理量検出センサである。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第２半導体層１５は、固定部１５ａと延長部１５ｄを備えている。固定部１５ａは、中間層１２の表面の一部と接合している。延長部１５ｄは、湾曲部１５ｂと接触部１５ｃを備えており、中間層１２の端部より側方に延びている。
【００１９】
図２に示すように、延長部１５ｄの幅（ｘ軸方向の幅）は、固定部１５ａの幅（ｘ軸方向の幅）よりも狭い。延長部１５ｄの幅（ｘ軸方向の幅）は、延長部１５ｄの剛性が小さくなるように調整されている。これにより、図１に示すように、延長部１５ｄは、湾曲部１５ｂにおいて撓み、第１半導体層１１側に湾曲している。この結果、延長部１５ｄの接触部１５ｃは、接触範囲１８において第１半導体層１１の表面の一部に接触している。
【００２０】
第２半導体層１５の延長部１５ｄの端部近傍（紙面右側の端部近傍）には、第２半導体層１５を貫通する貫通孔１７が形成されている。貫通孔１７内には、接着部材１６が設けられている。接着部材１６は、第１半導体層１１と第２半導体層１５の接着性を向上させ、機械的強度を増加させる。これにより、第１半導体層１１と第２半導体層１５の接着状態は、長期間に亘って維持される。
【００２１】
図１及び図２に示すように、第２半導体層１５の固定部１５ａの表面には、金属端子１４が設けられている。金属端子１４と半導体素子１３は、ワイヤ配線を介して電気的に接続されている。これにより、半導体素子１３の出力信号は、第２半導体層１５に転送される。
【００２２】
半導体構造体１０は、次の特徴を有している。
（１）第１半導体層１１及び第２半導体層１５が不純物を含む導電性の場合、半導体素子１３の出力信号は、ワイヤ配線、金属端子１４、第２半導体層１５及び第１半導体層１１を介して外部から取り出すことが可能である。例えば、第１半導体層１１の裏面を外部端子に接続すると、半導体素子１３の出力信号を外部端子に出力することができる。半導体構造体１０は、絶縁性の中間層１２が存在していても、半導体素子１３の出力信号をその中間層１２を超えて第１半導体層１１から出力することができる。また、第１半導体層１１と第２半導体層１５の延長部１５ｄが接着部材１６を介して強固に接触しているので、機械的強度が高い。半導体構造体１０を半導体素子１３の配線部として用いると、極めて信頼性の高い配線部を提供することができる。また、この例では、接着部材１６の材料には、導電性の材料を用いるのが好ましい。例えば、接着部材１６の材料には、アルミニウム（Al）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、金（Au）の単層金属膜又はチタン/ニッケル（Ti/Ni）の複合金属膜を用いるのが好ましい。これらは、スパッタ技術又は蒸着技術を利用して形成することができる。導電性の接着部材１６を用いると、第１半導体層１１と第２半導体層１５の接触抵抗を低減することができる。
（２）第１半導体層１１が不純物を含まない非導電性であり、第２半導体層１５が不純物を含む導電性の場合、半導体素子１３の出力信号は、ワイヤ配線、金属端子１４、第２半導体層１５を介して外部から取り出すことが可能である。例えば、図３の平面図に示すように、第２半導体層１５の延長部１５ｄの端部の位置を変更すれば、第２半導体層１５の延長部１５ｄをｘｙ平面内の任意の位置に延ばすことができる。このように、第２半導体層１５の延長部１５ｄの柔軟性を利用すると、半導体素子１３の出力信号を任意の位置から取り出すことができる。また、第１半導体層１１と第２半導体層１５の延長部１５ｄが接着部材１６を介して強固に接触しているので、機械的強度が高い。半導体構造体１０を半導体素子１３の配線部として用いると、極めて信頼性の高い配線部を提供することができる。また、この例では、接着部材１６の材料には、上記の単層金属膜及び複合金属膜の他に、非導電性の樹脂材料、窒化膜、酸化膜を用いることができる。
【００２３】
（第２実施形態）
図４は、第２実施形態の半導体構造体２０の縦断面図を模式的に示す。この半導体構造体２０は、接触範囲１８において、第１半導体層１１に第１半導体層１１を貫通する貫通孔２１が形成されていることを特徴としている。第２半導体層１５の接触部１５ｃは、貫通孔２１の一方の開口部を閉塞している。さらに、半導体構造体２０は、貫通孔２１内に設けられた接着部材２２を備えていることを特徴としている。接着部材２２は、第２半導体層１５の接触部１５ｃの裏面、貫通孔２１の側壁及び第１半導体層１１の裏面の一部を被覆している。
【００２４】
半導体構造体２０は、次の特徴を有している。
（１）第１半導体層１１及び第２半導体層１５が不純物を含む導電性の場合、半導体素子１３の出力信号は、ワイヤ配線、金属端子１４、第２半導体層１５及び第１半導体層１１を介して外部から取り出すことが可能である。例えば、第１半導体層１１の裏面を外部端子に接続すると、半導体素子１３の出力信号を外部端子に出力することができる。半導体構造体２０は、絶縁性の中間層１２が存在していても、半導体素子１３の出力信号をその中間層１２を超えて第１半導体層１１から出力することができる。また、第１半導体層１１と第２半導体層１５の延長部１５ｄが接着部材１６を介して強固に接触しているので、機械的強度が高い。半導体構造体１０を半導体素子１３の配線部として用いると、極めて信頼性の高い配線部を提供することができる。また、この例では、接着部材１６の材料には、導電性の材料を用いるのが好ましい。例えば、接着部材１６の材料には、アルミニウム（Al）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、金（Au）の単層金属膜又はチタン/ニッケル（Ti/Ni）の複合金属膜を用いるのが好ましい。これらは、スパッタ技術又は蒸着技術を利用して形成することができる。導電性の接着部材１６を用いると、第１半導体層１１と第２半導体層１５の接触抵抗を低減することができる。
（２）第１半導体層１１が不純物を含まない非導電性であり、第２半導体層１５が不純物を含む導電性の場合、接着部材１６の材料には、上記の単層金属膜又は複合金属膜が用いられる。これにより、半導体素子１３の出力信号は、ワイヤ配線、金属端子１４、第２半導体層１５及び接着部材２２を介して外部から取り出すことが可能である。接着部材２２を外部端子に接続すれば、半導体素子１３の出力信号を外部端子に出力することができる。この例の半導体構造体２０では、第１半導体層１１を非導電性にするとともに、貫通孔２１内に導電性の接着部材２２を設けることによって、半導体素子１３の出力信号をより限定された範囲から取り出すことが可能になる。また、第１半導体層１１と第２半導体層１５の延長部１５ｄが接着部材２２を介して強固に接触しているので、機械的強度が高い。半導体構造体２０を半導体素子１３の配線部として用いると、極めて信頼性の高い配線部を提供することができる。
【００２５】
（第２実施形態の半導体構造体２０の第１変形例）
図５は、半導体構造体２０の変形例の縦断面図を模式的に示す。半導体構造体２０は、非導電性の樹脂材料２３を備えていることを特徴としている。樹脂材料２３は、第２半導体層１５の延長部１５ｄを被覆している。なお、樹脂材料２３は、半導体素子１３を被覆するような大きさを有していてもよい。樹脂材料２３の材料には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、その他の半導体用露光材料が用いられる。
【００２６】
樹脂材料２３は、第２半導体層１５の延長部１５ｄを湾曲させるために用いられることを特徴としている。以下、図６〜図１１を参照し、樹脂材料２３を利用した半導体構造体２０の製造方法を説明する。
【００２７】
まず、図６に示すように、第１半導体層１１と中間層１２と第２半導体層１５が積層した積層構造を準備する。この積層構造は、ＳＯＩ（Silicn on Insulator）基板として広く知られているものを用いることができる。
【００２８】
次に、図７に示すように、リソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して、第２半導体層１５の一部を除去する。残存する第２半導体層１５は、平面視したときに、図２に示す形態を有する。
【００２９】
次に、図８に示すように、リソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して、第１半導体層１１に貫通孔２１を形成する。貫通孔２１は、第１半導体層１１の裏面から中間層１２にまで達している。貫通孔２１が形成される位置は、平面視したときに、残存する第２半導体層１５に重複する。
【００３０】
次に、図９に示すように、リソグラフィー技術及びエッチング技術を利用して、中間層１２の一部を除去する。例えば、ふっ酸を用いたウェットエッチングを利用して、中間層１２の一部を除去することができる。これにより、第１半導体層１１の貫通孔２１を被覆していた中間層１２が除去され、空洞２４が形成される。空洞２４は、第１半導体層１１の貫通孔２１に連通している。空洞２４は、第２半導体層１５の一方の端部を越えて延びているとともに、第２半導体層１５の他方の端部を越えて延びていない。これにより、第２半導体層１５は片持ち梁の形態を有し、第２半導体層１５の一方の端部が第１半導体層１１の上方を延びており、他方の端部が中間層１２を介して第１半導体層１１に固定されている。
【００３１】
次に、図１０に示すように、第２半導体層１５上に樹脂材料２３を被覆する。第２半導体層１５は、樹脂材料２３の自重によって第１半導体層１１側に撓み、貫通孔２１の一方の開口部を完全に被覆する。なお、必要に応じて、樹脂材料２３の表面に力を印加し、第２半導体層１５を第１半導体層１１側に向けて撓ませてもよい。
【００３２】
次に、図１１に示すように、スパッタ技術又は蒸着技術を利用して、貫通孔２１内に接着部材２２を形成する。これにより、第２半導体層１５と第１半導体層１１が機械的に接着されるとともに、第２半導体層１５と接着部材２２が電気的に接続される。
【００３３】
この後に、半導体素子１３を中間層１２の表面に設けるとともに、半導体素子１３と第２半導体層１５をワイヤ配線で接続する。これらの工程を経て、図５に示す半導体構造体２０が得られる。なお、樹脂材料２３は、第２半導体層１５が湾曲した後に、必要に応じて除去することができる。
【００３４】
（第２実施形態の半導体構造体２０の第２変形例）
図１２は、半導体構造体２０の変形例の縦断面図を模式的に示す。半導体構造体２０は、第１半導体層１１にスリット２５が形成されていることを特徴としている。スリット２５は、第１半導体層１１の裏面から中間層１２にまで達している。さらに、スリット２５は、貫通孔２１の周囲を一巡している。スリット２５が設けられていると、スリット２５によって囲まれている第１半導体層１１の島領域２６を周囲の第１半導体層１１から電気的に絶縁させることができる。これにより、半導体素子１３の出力信号が、島領域２６以外の第１半導体層１１に漏洩しない。なお、スリット２５内に絶縁材料を充填させてもよい。
【００３５】
（第３実施形態）
図１３は、第３実施形態の半導体構造体３０の斜視図を模式的に示す。図１４は、図１３のXIV−XIV線に対応した縦断面図を模式的に示す。図１５は、半導体構造体３０の底面図を模式的に示す。半導体構造体３０は、３種類の出力信号を有する半導体素子３３を備えていることを特徴としている。半導体構造体３０は、３種類の出力信号を別個の外部端子に出力することを特徴としている。
【００３６】
図１３に示すように、半導体構造体３０は、３つの配線部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを備えていることを特徴としている。３つの配線部３０ａ，３０ｂ，３０ｃは、いずれも共通した形態を備えている。また、図１４に示すように、３つの配線部３０ａ，３０ｂ，３０ｃの基本構造は、図１２に示す半導体構造体２０と同一である。
【００３７】
図１５に示すように、３つの配線部３０ａ，３０ｂ，３０ｃはそれぞれ、スリット２５によって絶縁分離されている。これにより、半導体素子３３の３種類の出力信号は、３つの配線部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを介して別個に取り出すことができる。
【００３８】
（第４実施形態）
図１６は、第４実施形態の半導体構造体４０の縦断面図を模式的に示す。半導体構造体４０は、第１半導体層１１の貫通孔２１内に設けられた絶縁分離層４１をさらに備えていることを特徴としている。絶縁分離層４１は、接着部材２２と第１半導体層１１を電気的に絶縁分離する。さらに、半導体構造体４０の第２半導体層１５は、２つの湾曲部１５ｂ，１５ｅと２つの固定部１５ａ，１５ｆを備えており、下に凸状に撓んでいる。また、第２半導体層１５の接触部１５ｃは、接着部材２２に直接的に接触しているものの、第１半導体層１１に直接的に接触していない。第２半導体層１５の接触部１５ｃは、接着部材２２及び絶縁分離層４１を介して第１半導体層１１に間接的に接触している。半導体構造体４０によると、半導体素子１３からの出力信号が第１半導体層１１に漏洩しない。
【００３９】
（第５実施形態）
図１７は、第５実施形態の半導体構造体５０の平面図を模式的に示す。図１８は、図１７のXVIII−XVIII線に対応した縦断面図を模式的に示す。半導体構造体５０は、第２半導体層１５の延長部１５ｄにおいて、２つの湾曲部５５ｂ，５５ｅに柔軟なビーム構造が採用されていることを特徴としている。湾曲部５５ｂ，５５ｅのビーム構造には、折返し構造が採用されている。これにより、湾曲部５５ｂ，５５ｅの柔軟性を確保しながら、接着部５５ｃの面積を大きくでき、接着部５５ｃと第１半導体層１１の間の接触抵抗を大きく低減することができる。
【００４０】
半導体構造体５０では、ふっ酸によるウェットエッチングを利用して、第２半導体層１５の延長部１５ｄ下方に存在する中間層１２を除去する。このウェットエッチングでは、水を用いるので、第２半導体層１５の接触部５５ｃと第１半導体層１１の間に水の表面張力による引力が生じる。湾曲部５５ｂ，５５ｅの剛性は非常に小さく、極めて柔軟に構成されているので、第２半導体層１５の延長部１５ｄは第１半導体層１１側に撓みやすい。また、第２半導体層１５の接着部５５ｃの面積が湾曲部５５ｂ，５５ｅの面積に比べて十分に大きいので、表面張力による引力が大きい。これにより、第２半導体層１５の接触部５５ｃと第１半導体層１１を接着させることができる。
【００４１】
なお、表面張力による引力が不十分な場合は、以下の製造方法を利用することができる。図１９及び図２０を参照して、半導体構造体５０の製造方法の一例を説明する。
まず、図１９に示すように、第２半導体層１５の固定部１５ｆに接続する上部静電吸着用電極６２を形成し、第１半導体層１１に接続する下部静電吸着用電極６４を形成する。上部静電吸着用電極６２と下部静電吸着用電極６４の間には、スイッチＳＷを介して直流電源ＶＤを接続する。
【００４２】
次に、図２０に示すように、スイッチＳＷをオンにすると、上部静電吸着用電極６２と下部静電吸着用電極６４の間に直流電圧が印加され、第２半導体層１５の接着部５５ｃと第１半導体層１１の間に静電引力が発生する。これにより、第２半導体層１５の接着部５５ｃは、第１半導体層１１側に引き寄せられる。第２半導体層１５の接着部５５ｃが第１半導体層１１に接触すると、第２半導体層１５の接着部５５ｃと第１半導体層１１の接触面を介して多量の電流が流れ、この接触面に大きなジュール熱が発生する。接触面の温度がシリコンの溶融温度以上に達すると、第２半導体層１５の接着部５５ｃと第１半導体層１１が溶融・溶着する。これにより、第２半導体層１５の接着部５５ｃと第１半導体層１５が機械的に接着される。
【００４３】
次に、スパッタ技術又は蒸着技術を利用して、貫通孔２１内に接着部材２２を形成する。これにより、第２半導体層１５の接着部５５ｃと第１半導体層１５がより強固に機械的に接着される。
【００４４】
（第６実施形態）
図２１は、第６実施形態の半導体構造体１００の縦断面図を模式的に示す。半導体構造体１００は、第１半導体層１０１と、中間層１０２と、第２半導体層１０５と、絶縁層１０６と、第３半導体層１０７と、半導体素子１３を備えている。第１半導体層１０１と中間層１０２と第２半導体層１０５の積層構造には、ＳＯＩ（Silicn on Insulator）基板が用いられている。
【００４５】
第１半導体層１０１は、シリコン単結晶で形成されている。中間層１０２は、第１半導体層１０１の裏面の一部に積層しており、酸化シリコンで形成されている。第２半導体層１０５は、中間層１０２の裏面の一部に積層しており、シリコン単結晶で形成されている。絶縁層１０６は、第２半導体層１０５の裏面の一部に積層しており、酸化シリコンで形成されている。第３半導体層１０７は、半導体構造体１００の裏面全体に亘って延びており、シリコン単結晶で形成されている。
【００４６】
図２１に示すように、第２半導体層１０５は、２つの固定部１０５ａ，１０５ｆと延長部１０５ｄを備えている。一方の固定部１０５ａは、中間層１０２の表面の一部と接合している。他方の固定部１０５ｆは、中間層１０２の一部と絶縁層１０６の一部の間に接合している。第２半導体層１０５の延長部１０５ｄは、２つの湾曲部１０５ｂ，１０５ｅと接触部１０５ｃを備えている。第２半導体層１０５の延長部１０５ｄは、第１半導体層１０１とは反対側に湾曲しており、第３半導体層１０７に接触している。第２半導体層１０５の接触部１０５ｃには、第２半導体層１０５を貫通する貫通孔１１７が形成されている。貫通孔１１７内には接着部材１１６が設けられている。接着部材１１６は、第２半導体層１０５と第３半導体層１０７の接着性を向上させ、機械的強度を増加させる。これにより、第２半導体層１０５と第３半導体層１０７の接着状態は、長期間に亘って維持される。
【００４７】
第１半導体層１０１には、２つの貫通孔１２１，１２３が形成されている。第１貫通孔１２１は、第１半導体層１０１と中間層１０２を貫通して第２半導体層１０５の固定部１０５ａにまで達している。第１貫通孔１２１内には、導電性の導電部材１２２が設けられている。第２貫通孔１２３は、第１半導体層１１を貫通している。第２貫通孔１２３が形成されている位置は、平面視したときに、第２半導体層１０５の貫通孔１１７の位置と略一致する。第２貫通孔１２３は、第２半導体層１０５の貫通孔１１７に接着部材１１６を供給するための導入孔である。第２半導体層１０５の貫通孔１１７に設けられている接着部材１１６は、スパッタ技術又は蒸着技術を利用して形成される。第２貫通孔１２３内に設けられている接着部材１２４は、このスパッタ技術又は蒸着技術を実施したときに被膜したものである。
【００４８】
第１半導体層１０１の表面の一部には、金属端子１１４が設けられている。金属端子１１４と半導体素子１３は、ワイヤ配線を介して電気的に接続されている。第３半導体層１０７の裏面の一部には、出力端子１０８が設けられている。
【００４９】
第１半導体層１０１、第２半導体層１０５及び第３半導体層１０７は、不純物を含む導電性である。これにより、半導体素子１３の出力信号は、ワイヤ配線、金属端子１１４、第１半導体層１０１、導電部材１２２、第２半導体層１０５、第３半導体層１０７及び出力端子１０８を介して外部から取り出すことが可能である。例えば、出力端子１０８をワイヤ配線等で外部端子に接続すれば、半導体素子１３の出力信号を外部端子に出力することができる。半導体構造体１００の技術を用いると、半導体層と絶縁層の組合せが繰返し積層していたとしても、半導体素子１３の出力信号をそれら積層構造を超えて最裏面の半導体層から出力することができる。また、第２半導体層１０５の延長部１０５ｄと第３半導体層１０７が接着部材１１６を介して強固に接触しているので、機械的強度が高い。半導体構造体１００を半導体素子１３の配線部として用いると、極めて信頼性の高い配線部を提供することができる。また、この場合、接着部材１１６の材料には、導電性の材料を用いるのが好ましい。例えば、接着部材１１６の材料には、アルミニウム（Al）、ニッケル（Ni）、銅（Cu）、金（Au）の単層金属膜又はチタン/ニッケル（Ti/Ni）の複合金属膜を用いるのが好ましい。これにより、第２半導体層１０５と第３半導体層１０７の接触抵抗を低減することができる。また、第１貫通孔１２１の導電部材１２２にも、上記の単層金属膜又は複合金属膜を用いることができる。この場合、導電部材１２２と接着部材１１６，１２４を共通の工程で作製することができる。
【００５０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第１実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【図２】第１実施形態の半導体構造体の平面図を模式的に示す。
【図３】第１実施形態の半導体構造体の他の一例の平面図を模式的に示す。
【図４】第２実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【図５】第２実施形態の半導体構造体の第１変形例の縦断面図を模式的に示す。
【図６】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図７】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図８】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図９】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図１０】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図１１】図５の半導体構造体を製造する１つの工程を示す。
【図１２】第２実施形態の半導体構造体の第２変形例の縦断面図を模式的に示す。
【図１３】第３実施形態の半導体構造体の斜視図を模式的に示す。
【図１４】第３実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【図１５】第３実施形態の半導体構造体の底面図を模式的に示す。
【図１６】第４実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【図１７】第５実施形態の半導体構造体の平面図を模式的に示す。
【図１８】第５実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【図１９】第５実施形態の半導体構造体の製造方法の一例を示す。
【図２０】第５実施形態の半導体構造体の製造方法の一例を示す。
【図２１】第６実施形態の半導体構造体の縦断面図を模式的に示す。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１０１：第１半導体層
１２，１０２：中間層
１３：半導体素子
１５，５５，１０５：第２半導体層
１５ｄ，５５ｄ，１０５ｄ：延長部
１６，２２，１１６：接着部材
１７，２１，１１７：貫通孔
２５：スリット
【図１】
2010135664.tif 000003
【図２】
2010135664.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2010135664.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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