(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体回路層を支持基板上に積層してなる三次元積層構造を持つ集積回路装置であって、
前記三次元積層構造を構成する一つの半導体回路層が、一端が当該半導体回路層の裏面から露出せしめられた複数の埋込配線を内部に有し、
前記三次元積層構造を構成する他の半導体回路層が、その表面に配置された複数のバンプ電極を有し、
前記埋込配線を形成する導電性材料の露出端と対応する前記バンプ電極を直接、または、他の導電性部材を介して相互に接合させることによって、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面が電気的・機械的に相互接続され、
前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間において、相互接続された前記導電性材料の露出端と前記バンプ電極の周囲に存在する隙間は、電気的絶縁性の接着剤で充填されていると共に、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面は前記接着剤で相互接着されており、
前記導電性材料の露出端の各々に対しては、前記導電性材料よりも低い機械的強度を持つ複数の前記バンプ電極が対応していて、複数の前記バンプ電極が押し潰された状態で前記導電性材料の露出端の各々に直接、または、他の導電性部材を介して接合されていることを特徴とする集積回路装置。
【請求項２】
押し潰された複数の前記バンプ電極が、前記埋込配線を形成する前記導電性材料の前記露出端に直接接合されている請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項３】
押し潰された複数の前記バンプ電極が、他の導電性部材を介して、前記埋込配線を形成する前記導電性材料の前記露出端に接合されている請求項１に記載の集積回路装置。
【請求項４】
前記埋込配線を形成する前記導電性材料の前記露出端が、前記半導体回路層の裏面から突出して形成されており、
押し潰された複数の前記バンプ電極が、前記露出端に直接接合されている請求項１に記載の集積回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の機能を持つ複数の半導体回路層を積層してなる三次元積層構造を持つ集積回路装置（三次元積層集積回路装置）の製造方法に関し、さらに言えば、積層された前記半導体回路層間の縦方向（積層方向）の機械的・電気的接続を行うための接着剤の配置工程と埋込配線の機械的接続工程とを含む、三次元積層集積回路装置の製造方法に関する。ここに「埋込配線（buried interconnections）」とは、前記半導体回路層の各々の内部に埋設される積層方向の電気的接続用の配線（導体）を言う。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の半導体チップを積層して三次元構造とした半導体装置が提案されている。例えば、栗野らは１９９９年に発行された「１９９９アイ・イー・ディー・エム  テクニカル・ダイジェスト」において、「三次元構造を持つインテリジェント・イメージセンサ・チップ」を提案している（非特許文献１参照）。
【０００３】
このイメージセンサ・チップは、４層構造を持っており、第１半導体回路層にプロセッサ・アレイと出力回路を配置し、第２半導体回路層にデータラッチとマスキング回路を配置し、第３半導体回路層に増幅器とアナログ・デジタル変換器を配置し、第４半導体回路層にイメージセンサ・アレイを配置している。イメージセンサ・アレイの最上面は、マイクロレンズ・アレイを含む石英ガラス層で覆われており、マイクロレンズ・アレイはその石英ガラス層の表面に形成されている。イメージセンサ・アレイ中の各イメージセンサには、半導体受光素子としてフォトダイオードが形成されている。４層構造を構成する各半導体回路層の間は、接着剤を用いて機械的に接続されていると共に、導電性プラグを用いた埋込配線とそれら埋込配線に接触せしめられたマイクロバンプ電極とを用いて電気的に接続されている。
【０００４】
このイメージセンサ・チップは、各半導体回路層の間の電気的接続にボンディング・ワイヤは使用されていない。したがって、支持基板上に複数の半導体チップを積層・一体化すると共にそれら半導体チップの周囲にボンディング・ワイヤを配置し、それボンディング・ワイヤによって前記半導体チップ間の電気的接続を実現した三次元構造の半導体装置（これは特許文献１に開示されているように従来より公知である）とは異なっている。
【０００５】
また、李らは、２０００年４月に発行された「日本応用物理学会誌」において、「高度並列画像処理チップ用の三次元集積技術の開発」とのタイトルで、栗野らの提案した上記固体イメージセンサと同様のイメージセンサを含む画像処理チップを提案している（非特許文献２）。
【０００６】
李らの画像処理チップは、栗野らが上記論文で提案した固体イメージセンサとほぼ同じ構造を持っている。
【０００７】
上述した三次元積層構造を持つ従来のイメージセンサ・チップと画像処理チップは、いずれも、所望の半導体回路を内蔵した複数の半導体ウェハー（以下、単にウェハーともいう）を積層して互いに固着させた後、得られたウェハー積層体を切断（ダイシング）して複数のチップ群に分割することにより製造される。すなわち、内部に半導体回路を形成した半導体ウェハーをウェハーレベルで積層・一体化することにより三次元積層構造を形成し、それを分割してイメージセンサ・チップまたは画像処理チップを得ているのである。
【０００８】
なお、これら従来のイメージセンサ・チップと画像処理チップでは、当該チップの内部の積層された複数の半導体回路のそれぞれが「半導体回路層」を構成する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】栗野ら、「三次元構造を持つインテリジェント・イメージセンサ・チップ」、１９９９年アイ・イー・ディー・エム  テクニカル・ダイジェストｐ．３６．４．１〜３６．４．４（H. Kurino et al., "Intelligent Image Sensor Chip with Three Dimensional Structure",1999 IEDM Technical Digest, pp. 36.4.1 - 36.4.4, 1999）
【非特許文献２】李ら、「高度並列画像処理チップ用の三次元集積技術の開発」、「日本応用物理学会誌」第３９巻、ｐ．２４７３〜２４７７、第１部４Ｂ、２０００年４月、（K. Lee et al., "Development of Three-Dimensional Integration Technology for Highly Parallel Image-Processing Chip", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39, pp. 2474 - 2477, April 2000）
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１１０９０２号公報  （図１、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した従来の三次元積層構造を持つイメージセンサ・チップと画像処理チップの製造工程では、ウェハー積層体（これは複数の半導体ウェハーを積層・一体化して構成される）の内部における半導体回路層（ここでは半導体ウェハー）間の縦方向（積層方向）の電気的接続は、各半導体回路層を積層方向に貫通して形成された微細な埋込配線（あるいは導電性プラグ）と、それら埋込配線の端に固着されたマイクロバンプ電極とを使用して行われている。しかし、埋込配線とマイクロバンプ電極の具体的な形成方法は明示されていない。埋込配線もマイクロバンプ電極も数μｍ程度の大きさであって極めて微細であるだけでなく、多数が近接して配置されるので、これらを実現するのは容易ではない。このため、そのような埋込配線とマイクロバンプ電極を使用した信頼性の高い積層方向の電気的接続を実現する方法が要望されている。
【００１２】
また、ウェハー積層体の内部において、当該ウェハー積層体を構成する半導体回路層同士（ここでは半導体ウェハー同士）を、高い信頼性をもって機械的に接続する方法も要望されている。これは、マイクロバンプ電極を用いる上述した電気的接続によっても実現は可能であるが、機械的接続の強度と信頼性を増すためには、隣接する半導体回路層間の隙間に電気的絶縁性の接着剤を配置してその接着剤によりそれら半導体回路層同士を接着することが好ましい。この場合、液状または流動状にした接着剤を前記隙間に注入する方法が考えられるが、その際には前記隙間を完全に充填するためにその隙間の容積よりも多めに接着剤を注入する必要がある。その結果、注入後に前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去するという後処理が必要となる、という難点が生じる。この後処理では、余分の接着剤の除去処理のために薬剤を使用するため、その薬剤が各半導体回路層に与える影響を防止する処置が必要になる等、面倒な作業が増加するからである。よって、このような難点をなくすと共に製造工程数を減らすことのできる方法が望まれるところである。
【００１３】
これら二つの要望は、上述した従来の三次元積層構造を持つイメージセンサ・チップと画像処理チップの製造工程において、「ウェハー積層体」に代えて、複数の半導体チップを積層・一体化してなる「チップ積層体」を使用する場合にも言えることである。
【００１４】
本発明は、これらの点を考慮してなされたものであって、その目的とするところは、積層された半導体回路層間の積層方向の機械的接続及び電気的接続を、埋込配線を使用して容易にかつ高い信頼性をもって実現することができる、三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、積層された半導体回路層間の隙間に電気的絶縁性の接着剤を確実に配置することができると共に、前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去するという後処理を省略することもできる、三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を提供することにある。
【００１６】
ここに明記しない本発明の他の目的は、以下の説明及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）  本発明の集積回路装置の製造方法は、
複数の半導体回路層を支持基板上に積層してなる三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法であって、
前記三次元積層構造を構成する一つの半導体回路層の内部に、一端が当該半導体回路層の裏面から露出せしめられた複数の埋込配線を形成する工程と、
前記半導体回路層の裏面、あるいは前記三次元積層構造を構成する他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方に、複数のバンプ電極を形成する工程と、
前記半導体回路層の裏面、あるいは前記他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方に、前記埋込配線の露出端または前記バンプ電極とは重ならない形状を持つ電気的絶縁性の接着剤膜を形成する工程と、
前記接着剤膜を間に介在させながら、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面とを相互に対向させる工程と、
相互に対向せしめられた前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間隔を狭めることにより、前記接着剤膜を前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間に残存する隙間内で変形させながら、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方を変形させて直接、または他の導電性部材を介して相互に機械的接続する工程とを備え、
前記接着剤膜は、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に、前記隙間全体に充填せしめられることを特徴とするものである。
【００１８】
（２）  本発明の集積回路装置の製造方法では、上述したように、三次元積層構造を構成する一つの半導体回路層の内部に一端が当該半導体回路層の裏面から露出せしめられた複数の埋込配線を形成する一方、前記半導体回路層の裏面、あるいは前記三次元積層構造を構成する他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方に、複数のバンプ電極を形成する。その後、前記半導体回路層の裏面、あるいは前記他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方に、前記埋込配線の露出端または前記バンプ電極とは重ならない形状を持つ電気的絶縁性の接着剤膜を形成する。さらに、前記接着剤膜を間に介在させながら前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面とを相互に対向させた後、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間隔を狭め、もって前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方を変形させて直接、または他の導電性部材を介して相互に機械的接続する。この時、前記接着剤膜は、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間に残存する隙間内で変形せしめられると共に、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に前記隙間全体に充填せしめられる。
【００１９】
このため、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に前記接着剤膜の全体積が前記半導体回路層と前記他の半導体回路層の間の隙間に残存する前記隙間の体積にほぼ等しくなるように、前記接着剤膜の全体積を調整することにより、前記隙間に必要量の接着剤を配置することが可能となり、しかもその接着剤が前記隙間よりはみ出ないようにすることができる。よって、三次元積層構造を構成する積層された半導体回路層間の隙間に電気的絶縁性の接着剤を確実に配置することができると共に、前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去するという後処理を省略することができる、という効果が得られる。
【００２０】
また、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続は、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方を変形させて直接、または他の導電性部材を介して間接的に実行されるので、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続が強固になる。しかも、前記接着剤膜は、変形によって前記隙間に充填されるので、前記半導体回路層と前記他の半導体回路層の接着も確実になる。このように、上記したような容易な工程の組み合わせによって、前記半導体回路層と前記他の半導体回路層の機械的接続及び電気的接続に高い信頼性が得られる。換言すれば、三次元積層構造を構成する積層された半導体回路層間の積層方向の機械的接続及び電気的接続を、埋込配線を使用して容易かつ高い信頼性をもって実現することができる、という効果が得られる。
【００２１】
（３）  本発明の集積回路装置の製造方法において、「支持基板」は、複数の半導体回路層を支持するに足る剛性を持つものであればよく、その材質は任意である。半導体であってもよいし、ガラスであってもよいし、その他の材質であってもよい。内部に回路が形成された半導体基板、すなわち、いわゆるＬＳＩウェハーでもよい。
【００２２】
「半導体回路層」と「他の半導体回路層」は、いずれも、半導体回路の層、換言すれば、層状に形成された半導体回路を意味する。したがって、「半導体回路層」は、「半導体基板」と、その半導体基板の内部または表面に形成された「素子」または「回路」とを有していればよく、他の構成は任意である。
【００２３】
前記「半導体基板」の内部または表面には、何らかの「回路」（例えば、増幅回路、信号処理回路など、あるいは所定の機能を提供する集積回路）が形成されるのが通常であるが、何らかの「素子」（例えば、受光素子）のみが形成されていてもよい。例えば、アレイ状に配置された多数の「受光素子」だけが、「半導体基板」の内部または表面に形成されていてもよい。「素子」としては、トランジスタ等の能動素子と、抵抗器等の受動素子とがあるが、いずれであってもよい。「能動素子」としては、典型的には、占有面積の小ささ等を考慮してＭＯＳ電界効果トランジスタ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor、ＭＯＳＦＥＴ、以下「ＭＯＳトランジスタ」という）が使用されるが、ＭＯＳトランジスタ以外のトランジスタでもよいし、ダイオード等でもよい。「受動素子」としては、例えば抵抗器、容量素子等が使用される。
【００２４】
前記「半導体基板」は、単一の半導体部材（例えば半導体ウェハーまたは半導体チップ）により形成されていてもよいし、複数の半導体部材（例えば半導体ウェハーまたは半導体チップ）により形成されていてもよい。また、前記「半導体基板」の物理寸法には制限はなく、半導体ウェハーのサイズ（ウェハーサイズ）でもよいし、半導体ウェハーを分割して得られるチップのサイズ（チップサイズ）でもよいし、ウェハーサイズとチップサイズの中間のサイズであってもよいし、ウェハーサイズより大きいサイズであってもよい。また、前記「半導体基板」の材質は任意であり、所望の半導体素子や回路を形成できるものであれば、シリコンでもよいし、化合物半導体でもよいし、その他の半導体でもよい。「半導体基板」の構造も任意であり、半導体製の単なる板でもよいし、いわゆるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板でもよい。
【００２５】
「埋込配線」とは、半導体回路層の各々の内部に埋設される積層方向の電気的接続用の配線または導体を言う。「埋込配線」は、通常、半導体基板に形成された「トレンチ」の内壁面全体を覆う「絶縁膜」と、その絶縁膜の内側の空間に充填された（埋め込まれた）「導電性材料」（「導電性プラグ」と呼ばれることが多い）とから構成される。しかし、この構成に限定されるわけではない。
【００２６】
ここで、「トレンチ」とは、所望の深さを持ち、埋込配線となる導電性材料を収容するものであればよく、構成は任意である。「トレンチ」の深さ、開口形状、開口寸法、断面形状等は、必要に応じて任意に設定できる。「トレンチ」の形成方法は、半導体基板をその表面側から選択的に除去して形成できるものであれば、任意の方法が使用できる。例えば、マスクを用いた異方性エッチング法が好適に使用できる。
【００２７】
「トレンチ」の内壁面を覆う「絶縁膜」は、半導体基板と「トレンチ」の内部に充填される「導電性材料」とを電気的に絶縁できるものであれば、任意の絶縁膜が使用できる。例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等が好適に使用できる。「絶縁膜」の形成方法は、任意である。
【００２８】
「トレンチ」の内部に充填される「導電性材料」は、半導体回路層間の電気的接続に使用できるものであればよく、任意の材料が使用できる。例えば、ポリシリコン等の半導体、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属が好適に使用できる。「導電性材料」の充填方法は、半導体基板の片面から「導電性材料」を「トレンチ」の内部に充填できるものであれば、任意の方法が使用できる。
【００２９】
「バンプ電極」とは、半導体回路層間の積層方向の電気的接続に使用可能なバンプ（bump、こぶ）状の電極であれば、任意の構成のものを使用できる。「バンプ電極」の材料としては、半導体回路層間の積層方向の電気的接続に使用可能な導電性を有していれば、任意のものを使用できる。
【００３０】
「埋込配線」の露出端及び「バンプ電極」の少なくとも一方は、前記接着剤膜を間に介在させながら二つの半導体回路層を相互に対向させてから両者の間隔を狭めることにより、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方が変形し、直接または他のバンプ電極を介して相互に機械的接続されるものである必要がある。「バンプ電極」は、こうして変形することによって相手部材（埋込配線や他のバンプ電極など）との接触面積が広がり、その結果として両者の機械的・電気的接続の信頼性が向上する。前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方の「変形」は、塑性変形でもよいし、少なくとも一部が軟化または流動化することによる変形でもよい。
【００３１】
「バンプ電極」の材質が、「バンプ電極」と埋込配線とを加熱・加圧しながら接触させた時に両者が互いに接合するもの（例えば、インジウム（Ｉｎ）と金（Ａｕ）の積層体、すなわちＩｎ／Ａｕ）であれば、両者を直接接触させて機械的に接続すればよい。しかし、バンプ電極の材質が、当該バンプ電極と埋込配線とを加熱・加圧しながら接触させても両者が互いに接合しない場合（例えば、タングステン（Ｗ））は、適当な接合用金属を挟んで両者の機械的接続を行う必要がある。接合用金属としては、例えば、Ｉｎ−Ａｕ合金、錫（Ｓｎ）−金（Ａｇ）合金、Ｉｎ単体、Ｓｎ単体等を使用することができる。この場合、その接合用金属が「他の導電性部材」となる。
【００３２】
「バンプ電極」の構成と形成方法は任意であるから、別個に形成されたバンプ状の導電性材料片を、前記半導体回路層の裏面あるいは前記他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方の所定位置に固着させて形成してもよいし、前記半導体回路層の裏面あるいは前記他の半導体回路層の表面、またはそれらの双方の所定位置に導電性材料をメッキ法等によって直接堆積させて形成してもよい。また、前記半導体回路層の裏面あるいは前記他の半導体回路層の表面に形成された配線を利用して形成してもよい。
【００３３】
「他の導電性部材」は、半導体回路層間の電気的接続に使用できるものであれば任意の部材が使用できる。典型的には、上述した「バンプ電極」と同様のバンプ電極が使用されるが、これに限定されるわけではない。上述した「接合用金属」も「他の導電性部材」として使用可能である。
【００３４】
「電気的絶縁性の接着剤膜」は、前記半導体回路層と前記他の半導体回路層とを接着して一体化することができる電気的絶縁性の接着剤の膜であって、前記埋込配線の露出端または前記バンプ電極とは重ならない形状にパターン化した後も粘性を有しており且つ所定条件下で少なくとも一部が軟化または流動化するものである。例えば、ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（Spin On Glass）材料等が使用できる。これらの接着剤の中では、ポリイミド樹脂が特に好ましい。ポリイミド樹脂は、取り扱いが容易であり、しかも化学的安定性が高いからである。
【００３５】
「相互に対向せしめられた前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間隔を狭めることにより、前記接着剤膜を前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間に残存する隙間内で変形させながら、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方を変形させて直接、または他の導電性部材を介して相互に機械的接続する工程」を実施する方法は、特に限定されない。典型的には、「溶着」または「圧接」によって、前記埋込配線の露出端部と対応する前記バンプ電極とを直接、または他の導電性部材を介して機械的接続するが、これ以外の方法でもよい。直接的に「溶着」または「圧接」ができない場合は、適当な接合用金属を間に挟んで機械的接続を行ってもよい。
【００３６】
この工程は、例えば、公知の半導体ウェハー積層装置（例えば、特開平５−１６０３４０号公報（特許第２９８４４４１号）に記載の「三次元ＬＳＩ積層装置」を参照）を用いて実施することができる。同様の装置は、下記の論文にも開示されている。
【００３７】
松本ら、「接着剤注入法を用いた新三次元ウェハー接合技術」、１９９８年、応用物理学会誌、１（３Ｂ）、ｐ．１２１７−１２２１（Takuji Matsumoto, Masakazu Satoh, Katsuyuki Sakuma, Hiroyuki Kurino, Nobuaki Miyakawa, Hikotaro Itani and Mitsumasa Koyanagi, "New three-dimensional wafer bonding technology using the adhesive injection method," Jpn. J. Appl. Phys., 1 (3B), pp.1217-1221, 1998）
「前記接着剤膜を前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間に残存する隙間内で変形させながら、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方を変形させて直接、または他の導電性部材を介して相互に機械的接続する」ために、前記埋込配線及び前記バンプ電極を所定温度まで加熱するのが好ましい。その理由は、加熱により、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方が部分的に溶融状態になって変形し、あるいは、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方が軟化して加圧変形可能となるため、容易に所望の機械的接続を実現できるからである。同様に、加熱によって、前記接着剤膜の少なくとも一部が軟化あるいは流動化するため、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間隔を狭めることによって前記接着剤膜も変形可能となり、前記隙間全体への充填が実現できるからである。
【００３８】
「前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に、前記隙間全体に充填せしめられる前記接着剤膜」は、当該機械的接続工程の中で、あるいはその後に実施される硬化工程において、適当な方法で硬化せしめられる。前記接着剤膜の硬化方法としては、実施の容易性から考えて、所定温度への加熱（とその後の放熱冷却）が好適であるが、これに限定されるわけではない。例えば、紫外線の透過が可能であれば紫外線照射等によっても硬化させることができるし、適当な薬剤の添加によっても硬化可能である。
【００３９】
（４）  本発明の集積回路装置の製造方法の好ましい例では、前記接着剤膜が、複数の島状の接着剤要素に分割された構成を持つ。この場合、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間に残存する気体を、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間の前記隙間が狭められた後であっても、島状の接着剤要素の間を通って外部に逃がしやすいという利点がある。
【００４０】
本発明の集積回路装置の製造方法の他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端または前記バンプ電極と重なる領域と、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に前記埋込配線の前記露出端、前記バンプ電極及び前記他の導電性部材の少なくとも一つが変形することによって生じる変形分を吸収するための領域とを除いて、前記接着剤膜が、複数の接着剤要素に分割されずに連続的に形成された構成を持つ。この場合、複数の島状の接着剤要素に分割される場合よりも、前記接着剤膜のパターン化が容易であるという利点がある。
【００４１】
この例では、前記接着剤膜が、相互に対向せしめられた前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面の間隔を狭める際に、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間の隙間内に存在する気体を外部に逃がす空隙（スリット等）を有しているのが好ましい。前記空隙を介して前記気体の排除がより効率的に行われるからである。
【００４２】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線または前記バンプ電極とは重ならない形状にパターン化された電気的絶縁性の他の接着剤膜を、前記他の半導体回路層の表面に形成する工程を含んでおり、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが機械的に接続される際に、前記接着剤膜と前記他の接着剤膜とが相互に接着される。この例では、２枚の接着剤膜を使用するので、前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間の隙間が比較的大きい場合でも、その隙間全体に確実に接着剤を充填することができるという利点がある。
【００４３】
この例では、種々の組み合わせが可能である。例えば、（ａ）前記半導体回路層の裏面に形成される前記接着剤膜と、前記他の半導体回路層の表面に形成される前記他の接着剤膜との双方が、複数の島状の接着剤要素に分割された構成を持つ。あるいは、（ｂ）前記埋込配線の前記露出端または前記バンプ電極と重なる領域と、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に前記埋込配線の前記露出端、前記バンプ電極及び前記他の導電性部材の少なくとも一つが変形することによって生じる変形分を吸収するための領域とを除いて、前記半導体回路層の裏面に形成される前記接着剤膜と、前記他の半導体回路層の表面に形成される前記他の接着剤膜との双方が、複数の接着剤要素に分割されずに連続的に形成された構成を持つ。あるいは、（ｃ）前記半導体回路層の裏面に形成される前記接着剤膜と、前記他の半導体回路層の表面に形成された前記他の接着剤膜とのいずれか一方が、複数の島状の接着剤要素に分割された構成を持ち、他方が、前記埋込配線の前記露出端または前記バンプ電極と重なる領域と、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程の終了時に前記埋込配線の前記露出端、前記バンプ電極及び前記他の導電性部材の少なくとも一つが変形することによって生じる変形分を吸収するための領域とを除いて、複数の接着剤要素に分割されずに連続的に形成された構成を持つ。
【００４４】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、複数の前記埋込配線の前記露出端の各々に直接、前記バンプ電極が接合せしめられる。この場合、前記埋込配線の側にバンプ電極等の導電性部材を形成する工程が不要となるから、工程数が減少するという利点がある。
【００４５】
この例では、好ましくは、前記埋込配線の前記露出端が、前記半導体回路層の裏面から突出して形成される。この場合、前記埋込配線の側にバンプ電極等の導電性部材を形成する工程が不要となるだけでなく、前記埋込配線と前記バンプ電極との機械的接続がいっそう容易であるという利点がある。
【００４６】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、複数の前記埋込配線の前記露出端の各々に、前記他の導電性部材として他のバンプ電極を形成する工程を含んでおり、前記他のバンプ電極を介して前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが相互に機械的接続される。この場合、前記他のバンプ電極を形成する工程が必要になるが、前記他のバンプ電極の分だけ前記バンプ電極の高さ（厚さ）を減少することができ、その結果、前記バンプ電極の形成が容易になるという利点がある。
【００４７】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程が、加熱下で実行され、その際に前記接着剤膜の少なくとも一部が軟化または流動化するように加熱温度が設定される。この例では、当該機械的接続工程が容易に実行できるという利点がある。
【００４８】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程が、加熱下で実行され、その際に前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方が塑性変形して、直接または前記他の導電性部材を介して相互に機械的接続されるように加熱温度が設定される。この例では、当該機械的接続工程が容易に実行できるという利点がある。
【００４９】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程が、加熱下で実行され、その際に前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一部が軟化または流動化することによって変形して、直接または前記他の導電性部材を介して相互に機械的接続されるように加熱温度が設定される。この例では、当該機械的接続工程が容易に実行できるという利点がある。
【００５０】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程において前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間隔を狭めた時に、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接、または前記他の導電性部材を介して接触する前に、前記接着剤膜がその対向する面（すなわち、前記半導体回路層の裏面、前記他の半導体回路層の表面、または他の接着剤膜の面）に接触するように、前記埋込配線の突出高さと前記バンプ電極の高さと前記接着剤膜の厚さとが設定される。この場合、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接的または間接的に接触する前に前記接着剤膜がその対向する面に接触するので、前記接着剤膜の変形量が大きくなる。したがって、この例は、前記埋込配線及び前記バンプ電極のレイアウトの関係から、前記接着剤膜の変形量を大きくせざるを得ない場合（例えば、バンプ電極の材料として変形しにくい材料を使っているような場合）に好適に使用できる。
【００５１】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程において前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間隔を狭めた時に、前記接着剤膜がその対向する面（すなわち、前記半導体回路層の裏面、前記他の半導体回路層の表面、または他の接着剤膜の面）に接触する前に、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接、または前記他の導電性部材を介して接触するように、前記埋込配線の突出高さと前記バンプ電極の高さと前記接着剤膜の厚さとが設定される。この場合、前記接着剤膜がその対向する面に接触する前に前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接的または間接的に接触するので、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方の変形量が大きくなる。したがって、この例は、前記埋込配線及び前記バンプ電極のレイアウトの関係から、前記接着剤膜の変形量を大きくできない場合（例えば、接着剤膜の変形量を大きくすると接着剤膜が対向する二つのバンプ電極間の間隙に入り込んでしまうような場合や、接着剤膜の材料として変形しにくい材料を使っているような場合）に好適に使用できる。
【００５２】
本発明の集積回路装置の製造方法のさらに他の好ましい例では、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極との機械的接続工程において前記半導体回路層の裏面と前記他の半導体回路層の表面との間隔を狭めた時に、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接、または前記他の導電性部材を介して接触するのとほぼ同時に、前記接着剤膜がその対向する面（すなわち、前記半導体回路層の裏面、前記他の半導体回路層の表面または他の接着剤膜の面）に接触するように、前記埋込配線の突出高さと前記バンプ電極の高さと前記接着剤膜の厚さとが設定される。この場合、前記埋込配線の前記露出端と前記バンプ電極とが直接的または間接的に接触するのと前記接着剤膜がその対向する面に接触するのとがほぼ同時に起こるので、この例は、前記埋込配線及び前記バンプ電極のレイアウトの関係から、前記接着剤膜の変形量を大きくできないと共に、前記埋込配線の前記露出端及び前記バンプ電極の少なくとも一方の変形量も大きくできない場合（例えば、バンプ電極と接着剤膜の双方に変形しにくい材料を使っているような場合）に好適に使用できる。
【００５３】
（５）  上述した本発明の集積回路装置の製造方法は、三次元積層構造を持つ任意の集積回路装置に適用可能であり、そのサイズは問わない。三次元積層集積回路装置がウェハーサイズ（この場合、三次元積層構造を構成する半導体回路層の各々がウェハーサイズとなる）であってもよいし、チップサイズ（この場合、前記半導体回路層の各々がチップサイズとなる）であってもよいし、ウェハーサイズとチップサイズの中間のサイズ（この場合、三次元積層構造を構成する半導体回路層の各々がウェハーサイズとチップサイズの中間のサイズとなる）であってもよいし、ウェハーサイズより大きいサイズ（この場合、三次元積層構造を構成する半導体回路層の各々がウェハーサイズより大きいサイズとなる）であってもよい。ここに「ウェハーサイズ」とは、半導体ウェハーとほぼ同じサイズ（例えば直径８インチ）を意味する。本発明において半導体回路層の積層数は任意であるから、三次元積層集積回路装置の高さも任意である。
【００５４】
前記半導体回路層の各々は、一つの半導体ウェハーまたは二次元に配置された複数の半導体ウェハーから形成されていてもよいし、一つの半導体チップ（あるいは半導体部材）または二次元に配置された複数の半導体チップ（あるいは半導体部材）から形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００５５】
本発明の集積回路装置の製造方法では、（ｉ）積層された半導体回路層間の隙間に電気的絶縁性の接着剤を確実に配置することができると共に、前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去するという後処理を省略することもできる、（ｉｉ）積層された半導体回路層間の積層方向の機械的接続及び電気的接続を、埋込配線を使用して容易にかつ高い信頼性をもって実現することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１の続きである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２の続きである。
【図４】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図３の続きである。
【図５】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図４の続きである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図５の続きである。
【図７】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図６の続きである。
【図８】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図７の続きである。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図５の工程と図６の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図７（ｌ）の工程の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図５に対応するものである。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１１の続きであり、図６に対応するものである。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１２の続きであり、図７に対応するものである。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図１１と図１２の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図１３の工程の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図１６】本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図５に対応するものである。
【図１７】本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１６の続きであり、図６に対応するものである。
【図１８】本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図１７の続きであり、図７に対応するものである。
【図１９】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図１６と図１７の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図１８の工程の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図２１】本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図５に対応するものである。
【図２２】本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２１の続きであり、図６に対応するものである。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２２の続きであり、図７に対応するものである。
【図２４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図２１と図２２の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。
【図２５】本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図２３の工程の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図２６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図３（ｇ）と図４（ｈ）にそれぞれ対応するものである。
【図２７】本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２６の続きであり、図５に対応するものである。
【図２８】本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２７の続きであり、図６に対応するものである。
【図２９】本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図で、図２８の続きであり、図７に対応するものである。
【図３０】（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図２７と図２８の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。
【図３１】本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法の図２９の工程の詳細を示す部分拡大断面図である。
【図３２】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法で使用される上下のマイクロバンプ電極の位置と大きさの関係を示す概略平面図、（ｂ）は同製造方法において第２半導体回路層の多層配線構造の表面に配置された、マイクロバンプ電極群と接着剤要素群のレイアウトの一例を示す概念図である。
【図３３】本発明の第６実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３４】本発明の第７実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３５】本発明の第８実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３６】本発明の第９実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３７】本発明の第１０実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３８】本発明の第１１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図３９】本発明の第１２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４０】本発明の第１３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４１】本発明の第１４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４２】本発明の第１５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４３】本発明の第１６実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４４】本発明の第１７実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４５】本発明の第１８実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４６】本発明の第１９実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４７】本発明の第２０実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４８】本発明の第２１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。
【図４９】本発明の第２２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法で使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す部分拡大平面図である。
【図５０】本発明の第２３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法で使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す部分拡大平面図である。
【図５１】本発明の第２４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法で使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す部分拡大平面図である。
【図５２】本発明の第２５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法で使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す部分拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００５８】
（第１実施形態）
図１（ａ）〜図８（ｍ）は、本発明の第１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。また、図９（ａ）、（ｂ）は、図５の工程の詳細を示す部分拡大断面図、図１０（ｃ）、（ｄ）は、図６と図７の工程の詳細をそれぞれ示す部分拡大断面図である。この第１実施形態は、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例である。
【００５９】
まず最初に、図１（ａ）に示すように、半導体基板として単結晶シリコン（Ｓｉ）よりなるウェハー（Ｓｉウェハー）１１を用意する。次に、そのウェハー（半導体基板）１１の表面（第１主面）に二酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜１２（厚さ１０ｎｍ程度）を形成し、当該表面の全体をＳｉＯ２膜１２で覆う。続いて、ＳｉＯ２膜１２の上に、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜１２ａ（厚さ５０ｎｍ程度）を形成し、ＳｉＯ２膜１２の表面全体をＳｉ３Ｎ４膜１２ａで覆う。さらに、Ｓｉ３Ｎ４膜１２ａの上に、所望のトレンチ１３が得られるようにパターン化されたフォトレジスト膜１７を形成する。
【００６０】
その後、フォトレジスト膜１７をマスクとして、その下のＳｉ３Ｎ４膜１２ａを選択的に除去し、トレンチ１３を形成すべき箇所に開口を形成する。続いて、こうして開口が形成されたＳｉ３Ｎ４膜１２ａをマスクとして、その下のＳｉＯ２膜１２とＳｉ基板（ウェハー）１１を順に選択的に除去する。ここでは、公知の異方性エッチング法（ドライエッチング法）を用いる。こうして、基板（ウェハー）１１の内部の所定位置にその表面側から、所望深さのトレンチ１３を複数個形成する。トレンチ１３は、Ｓｉ基板（ウェハー）１１の積層方向の電気的接続を行うための埋込配線（ここでは導電体プラグ）を形成すべき箇所にそれぞれ配置される。この時の状態は図１（ａ）に示す通りである。
【００６１】
エッチング終了後、マスクとして使用されたフォトレジスト膜１７を除去する。なお、マスクとして使用されたフォトレジスト膜１７は、Ｓｉ３Ｎ４膜１２ａのエッチングの終了後、ＳｉＯ２膜１２をエッチングする前に除去してもよい。
【００６２】
その後、Ｓｉ基板（ウェハー）１１の表面にＳｉ３Ｎ４膜１２ａを残したままで、熱酸化法により、これらトレンチ１３の露出面（内壁面）にＳｉＯ２膜１４（厚さ５００ｎｍ程度）を選択的に形成する。ＳｉＯ２膜１４は、トレンチ１３の内壁面全体を覆うと共に、基板１１の表面を覆うＳｉＯ２膜１２とつながって一体になる。この時の状態は図１（ｂ）に示す通りである。熱酸化終了後、公知の方法でＳｉ３Ｎ４膜１２ａを除去する。
【００６３】
次に、露出面がＳｉＯ２膜１４で覆われた各トレンチ１３の内部に、公知の方法で、基板１１の表面側から適当な導電性材料を選択的に埋め込み、導電性プラグ１５を形成する。例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によりＳｉ基板（ウェハー）１１の全面にわたって導電性材料の膜を堆積させた後、エッチバック法またはＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）（化学機械研磨）法によりその導電性材料膜のＳｉＯ２膜１２上にある部分を選択的に除去すると共に、トレンチ１３の内部にある部分を残すことにより、各トレンチ１３の内部に導電性プラグ１５が得られる。ここで使用する導電性材料としては、例えばポリシリコン等の半導体や、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）等の金属があるが、これらに限定されるわけではない。
【００６４】
そして、基板１１の表面のトレンチ１３が形成されていない箇所に、換言すれば、基板１１の表面のトレンチ１３と重ならない位置に、公知の方法で、必要個数のＭＯＳトランジスタを形成し、必要に応じてＭＯＳトランジスタ以外の素子（図示省略））も形成して、所望の回路とする。各ＭＯＳトランジスタは、基板１１の内部に間隔をあけて形成された一対のソース・ドレイン領域１６と、それらソース・ドレイン領域１６の間に形成されたゲート絶縁膜１２ｂと、ゲート絶縁膜１２ｂの上に形成されたゲート電極１８とから構成される。ゲート絶縁膜１２ｂは、ＳｉＯ２膜１２とは別工程で形成されたＳｉＯ２膜から形成されている。すなわち、ゲート絶縁膜１２ｂを形成すべき箇所でＳｉＯ２膜１２を選択的に除去し、その後に改めて同じ箇所にＳｉＯ２膜を形成することにより、形成されている。この時の状態は図１（ｃ）に示すようになる。
【００６５】
次に、図２（ｄ）に示すように、絶縁膜１２上にＳｉ基板（ウェハー）１１の全面にわたって層間絶縁膜１９を形成し、この層間絶縁膜１９によってＭＯＳトランジスタとそれらより露出した面の全体を覆う。層間絶縁膜１９としては、公知の有機あるいは無機の絶縁膜が任意に使用される。そして、層間絶縁膜１９を選択的にエッチングして、所望のソース・ドレイン領域１６及び各トレンチ１３の内部の導電性プラグ１５まで達する貫通孔をそれぞれ形成する。次に、公知の方法により、絶縁膜１９のソース・ドレイン領域１６に対応する貫通孔の内部に導電性材料２１を充填する。その後、絶縁膜１９の上に導電性金属膜（図示せず）を形成してから当該金属膜を選択的にエッチングし、金属配線膜２０を得る。この金属配線膜２０は、層間絶縁膜１９の対応する貫通孔を通して各導電性プラグ１５に接触しており、それによって金属配線膜２０と導電性プラグ１５とが電気的に接続されている。この金属配線膜２０はまた、層間絶縁膜１９の対応する貫通孔の内部に充填された導電性材料２１を介してソース・ドレイン領域１６に電気的に接続されている。
【００６６】
続いて、金属配線膜２０の上に、公知の方法によって多層配線構造３０を形成する。この多層配線構造３０は、絶縁材料３１と、絶縁材料３１の内部に埋め込まれた三つの配線層３２、３３、３４と、主としてそれら配線層３２、３３、３４の層間接続に用いられる導電体３５、３６とを有する。多層配線構造３０の構成・使用材料や形成方法は、公知であるから、それらの詳細な説明は省略する。なお、本発明において、配線構造はこのような多層配線構造３０に限定されるわけではなく、一つの配線層のみを有する単層配線構造であってもよいことは言うまでもない。
【００６７】
そして、多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面（平坦化されている）に、公知の方法によって複数のマイクロバンプ電極（小型のバンプ電極）３７を形成する。この時の状態は図２（ｄ）に示す通りである。これらマイクロバンプ電極３７は、それぞれ、多層配線構造３０内の配線層３２、３３または３４と導電体３５または３６とを介して、トレンチ１３の内部の対応する導電性プラグ１５に対して電気的に接続される。こうして、多層配線構造３０の表面にあるマイクロバンプ電極３７と、多層配線構造３０の下方にある導電性プラグ１５とが、電気的に相互接続され、これを通じてＳｉ基板１１の縦方向（積層方向）の電気的相互接続が可能となる。他方、Ｓｉ基板１１に形成されたＭＯＳトランジスタ（すなわち回路）は、必要に応じて、多層配線構造３０や導電性プラグ１５に金属配線膜２０を介して電気的に接続されているので、マイクロバンプ電極３７や導電性プラグ１５を介してＭＯＳトランジスタ（回路）に対する電気信号の入力・出力も可能となる。
【００６８】
マイクロバンプ電極３７は、任意の公知の方法で形成する。別個に形成された導電性材料片を多層配線構造３０の表面に固着させて形成してもよいし、多層配線構造３０の表面に導電性材料をメッキ法等によって直接堆積させて形成してもよい。また、多層配線構造３０の導電体３６等を利用してマイクロバンプ電極３７を形成してもよい。
【００６９】
ＭＯＳトランジスタ（回路）を有するＳｉ基板（Ｓｉウェハー）１１と、基板１１上に形成された多層配線構造３０とは、第１半導体回路層１を構成する。
【００７０】
続いて、多層配線構造３０の表面に形成されたマイクロバンプ電極３７を利用して、第１半導体回路層１を適当な支持基板４０に固着させる。換言すれば、マイクロバンプ電極３７を利用して、第１半導体回路層１と支持基板４０との機械的接続を行う。支持基板４０としては、例えばガラス、単結晶Ｓｉ製のウェハー等が好適に使用できるが、ここではＳｉウェハー（半導体回路を内蔵したＬＳＩウェハー）を用いている。マイクロバンプ電極３７により、第１半導体回路層１は、Ｓｉウェハーよりなる支持基板４０内に形成された半導体回路（図示省略）に対して機械的・電気的に接続される。Ｓｉウェハーとしては、半導体回路を内蔵していない単なるウェハーでもよい。
【００７１】
この状態では、多層配線構造３０と支持基板４０との間にマイクロバンプ電極３７の厚さに相当する隙間があいている。そこで、その隙間に電気的絶縁性の接着剤３９を充填して硬化させる。接着剤３９としては、ポリイミド樹脂やエポキシ樹脂等が好適に使用できる。こうして、接着剤３９とマイクロバンプ電極３７により、第１半導体回路層１は支持基板４０に対して電気的・機械的に接続される。
【００７２】
なお、支持基板４０がガラスにより形成される場合や、半導体回路を内蔵していない半導体ウェハーにより形成される場合は、マイクロバンプ電極３７は、第１半導体回路層１と支持基板４０との間の機械的接続のためだけに使用されることになる。しかし、この場合は、マイクロバンプ電極３７を省略して、接着剤で第１半導体回路層１を支持基板４０に直接接着してもよく、その方がより効率的である。さらに、接着剤３９は、多層配線構造３０の表面または支持基板４０の対向面に、後述するパターン化された接着剤膜４４ａと同様に、パターン化した膜として形成しておき、その後、マイクロバンプ電極３７を用いて多層配線構造３０と支持基板４０を電気的・機械的に相互接続するようにしてもよい。
【００７３】
その後、支持基板４０を用いて第１半導体回路層１を保持しながら、機械研磨法とＣＭＰ法により、Ｓｉ基板１１の裏面（第１半導体回路層１の第２主面）側を内部の各トレンチ１３の下端からの距離が例えば１μｍ程度になるまで研磨し、基板１１全体の厚さを小さくする。こうして研磨されて薄くなった第１半導体回路層１を、以後は１ａで示す。この時の状態は図２（ｅ）に示す通りである。
【００７４】
次に、薄くなった第１半導体回路層１ａ（すなわちＳｉ基板１１）の裏面側を、ウェット・エッチングまたはプラズマ・エッチング等の等方性エッチングにより選択的に除去し、図３（ｆ）に示すように、トレンチ１３の内壁面を覆うＳｉＯ２膜１４を第１半導体回路層１ａの裏面側に露出させる。この時のエッチング量は、エッチング終了時に導電性プラグ１５の下端が基板１１の裏面から所定距離だけ突出するように調整する。
【００７５】
続いて、図３（ｇ）に示すように、基板１１の裏面と露出したＳｉＯ２膜１４の上に、ＳｉＯ２膜４１をＣＶＤ法等の公知の方法で形成する。ＳｉＯ２膜４１の厚さは、例えば０．２μｍ程度とする。こうして形成したＳｉＯ２膜４１をＣＭＰ法で研磨することにより、このＳｉＯ２膜４１と共にＳｉＯ２膜１４並びに導電性プラグ１５の裏面側の端部を選択的に除去し、図４（ｈ）に示すように、トレンチ１３の内部の導電性プラグ１５の下端を露出させる。残存したＳｉＯ２膜４１は、半導体基板１１の裏面の導電性プラグ１５以外の部分を覆っており、基板１１の裏面全体は平坦になっている、換言すれば、第１半導体回路層１ａの裏面全体が平坦になっている。
【００７６】
その後、公知の方法により、図４（ｉ）に示すように、露出した各導電性プラグ１５の下端にそれぞれマイクロバンプ電極４２を形成する。これらの電極４２は、例えば、図４（ｈ）に示す状態にある基板１１（第１半導体回路層１ａ）の裏面全体に導電膜（図示せず）を形成した後、その導電膜をリソグラフィー及びエッチングによって選択的に除去して形成することもできるし、リフトオフ法やメッキ法を使用して形成することもできる。リフトオフ法を使用する場合は、まず図４（ｈ）に示す状態にある基板１ａの裏面全体に、マイクロバンプ電極４２を形成すべき箇所に透孔を有するレジスト膜（図示せず）を形成し、次にそのレジスト膜の上に導電層（図示せず）を形成してからそのレジスト膜を引き剥がす。すると、レジスト膜の透孔を介して半導体回路層１ａの裏面に接触している前記導電膜の部分のみが選択的に残存し、電極４２となる。各電極４２は、図４（ｉ）に示すように、対応する導電性プラグ１５の下端に固着する。メッキ法の場合も、リフトオフ法の場合と同様にして形成できる。
【００７７】
基板１１の裏面を基準としたマイクロバンプ電極４２の高さは、図９（ａ）に示すように、Ｈｃである。電極４２の高さＨｃは、例えば１μｍとされる。
【００７８】
次に、第１半導体回路層１ａの裏面に、以下のようにして、第２半導体回路層２を固着させる。ここでは、説明を簡単にするため、第２半導体回路層２は、第１半導体回路層１とほぼ同一の構成を有しており、また第１半導体回路層１と同一の方法で製造されると仮定し、対応する要素には第１半導体回路層１の場合と同一符号を付してその説明を省略する。なお、必要に応じて、第２半導体回路層２を第１半導体回路層１とは異なる構成としてもよいことは言うまでもない。
【００７９】
第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の平坦化された表面（第２半導体回路層２の第１主面）には、図５（ｊ）及び図９（ａ）に示すように、複数のマイクロバンプ電極４３ａが形成される。これらの電極４３ａは、第１半導体回路層１ａのマイクロバンプ電極４２と同一の方法で形成される。ここでは、第１半導体回路層１ａ（Ｓｉウェハー１１）の裏面に設けられた電極４２の各々について、４個の電極４３ａが対応している。換言すれば、１個の電極４２に対して４個の電極４３ａ（各々が矩形の各頂点に位置している）が接合せしめられるようになっている。詳細は図３２を参照して後述する。
【００８０】
図９（ａ）に示すように、多層配線構造３０の表面を基準とした電極４３ａの高さは、Ｈｂであり、例えば、２μｍに設定される。
【００８１】
また、電極４２と４３ａを互いに加圧接触させた時に、電極４３ａのみが選択的に潰れる（塑性変形）ようにするため、電極４３ａは電極４２よりも硬度が十分低い導電性材料から形成されている。例えば、電極４２をタングステン（Ｗ）により形成した場合、電極４３ａはインジウム（Ｉｎ）と金（Ａｕ）の積層体（Ｉｎ／Ａｕ）により形成するのが好ましい。また、電極４２を銅（Ｃｕ）により形成した場合は、電極４３ａは錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）の積層体（Ｓｎ／Ａｇ）により形成するのが好ましい。
【００８２】
次に、第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面に、図５（ｊ）及び図９（ａ）に示すように、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ａが形成される。この接着剤膜４４ａは、ポリイミド樹脂やＳＯＧ（Spin On Glass）材料等の電気絶縁性の接着剤を室温でパターン化することにより形成されたものであって、所定形状にパターン化（硬化）せしめられた後も粘性（接着性）を有しており、また、所定温度に加熱することによりその表面（露出面）を軟化または流動化させることが可能である（換言すれば、加熱軟化性または加熱流動性を有している）。
【００８３】
接着剤膜４４ａは、バンプ状（島状）に形成された多数の部分（以下、この島状部分を「接着剤要素」ともいう）４４ａａから構成されており、それらの部分（接着剤要素）４４ａａは多層配線構造３０の表面に規則的に分布せしめられている。接着剤膜４４ａは、電極４３ａのいずれとも重ならない形状を持ち、電極４３ａが形成された箇所とその近傍を除いて配置されている。したがって、接着剤膜４４ａ（すなわち、すべての接着剤要素４４ａａ）は、第１半導体回路層１ａの電極４２（導電性プラグ１５）とも重ならない。
【００８４】
図９（ａ）に示すように、多層配線構造３０の表面を基準とした接着剤要素４４ａａの高さＨａは、例えば、４μｍである。
【００８５】
接着剤膜４４ａの全体積（より正確にいえば硬化後の全体積）は、電極４２と４３ａを用いて第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを機械的・電気的に接続した際に、それら二つの回路層１ａと２の間に生じる隙間全体が接着剤膜４４ａによって充填され、且つその隙間から余分の接着剤膜４４ａがはみ出ないような値に設定される。これは、回路層１ａと２の接続後に、当該隙間からはみ出た余分な接着剤膜４４ａを除去する作業を避けることができるようにするためである。
【００８６】
接着剤膜４４ａは、電極４２と４３ａがある箇所とその近傍には存在しないため、また、島状の接着剤要素４４ａａの間に隙間があいているため、図９（ａ）に示すように、各接着剤要素４４ａａの高さＨａ（これは接着剤膜４４ａの厚さに等しい）は、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されており（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ、各接着剤要素４４ａａの高さＨａが、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＞（Ｈｂ＋Ｈｃ））。これは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、加圧によって各接着剤要素４４ａａが押し潰されて電極４２と電極４３ａの周囲にまで広がり、回路層１ａと２の間に残存する隙間全体に充填されるようにするためである。
【００８７】
後述するが、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、各電極４３ａも押し潰されて塑性変形しその周囲に広げられる。その結果、各電極４２に対応する４個の電極４３ａは相互に接続されて一体化される。
【００８８】
接着剤膜４４ａが多数の接着剤要素４４ａａに分割されているのは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続する際に、回路層２と１ａの間に存在する空気を外部に逃がしやすくするため（つまり脱ガスの容易化のため）である。すなわち、回路層２と１ａがほとんど接続された状態でも、両層２、１ａの間に残存する気体（空気）が隣接する接着剤要素４４ａａの間の隙間を通って外部に押し出されるようにするためである。
【００８９】
接着剤膜４４ａは、例えば、次のような方法で形成される。第２半導体回路層２の表面全体に、電気的絶縁性の接着剤膜を塗布法等により形成して硬化させた後、その上にパターン化されたレジスト膜を公知の方法で形成してから、公知のリソグラフィー法で当該接着剤膜を選択的に除去する。こうして厚さＨａのパターン化された接着剤膜４４ａが得られる。他の方法としては、感光性の接着剤を用いて、公知のリソグラフィー法で当該接着剤膜を選択的に除去する、という方法がある。
【００９０】
ここでは、マイクロバンプ電極４３ａを形成してから接着剤膜４４ａを形成しているが、接着剤膜４４ａを形成してからマイクロバンプ電極４３ａを形成してもよい。
【００９１】
続いて、図５（ｊ）及び図９（ａ）に示すように、支持基板４０を介して固定された第１半導体回路層１ａの裏面に、下方から第２半導体回路層２の表面を対向させる。（逆に、第２半導体回路層２を固定しておき、上方から支持基板４０に固定された第１半導体回路層１ａを対向させてもよい。）その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて回路層２と１ａを相互に近接させると、各接着剤要素４４ａａの高さ（すなわち、接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ、各接着剤要素４４ａａの高さＨａは、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きい（Ｈａ＞（Ｈｂ＋Ｈｃ））ので、最初に、図９（ｂ）に示すように、第２半導体回路層２の接着剤膜４４ａ（接着剤要素４４ａａ）の先端（頂部）が第１半導体回路層１ａの裏面に接触せしめられる。
【００９２】
その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて両者間の距離を狭めることにより、図６（ｋ）及び図１０（ｃ）に示すように、第２半導体回路層２の各電極４３ａを対応する第１半導体回路層１ａの電極４２に接触させる。この時の第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面との距離、すなわち層間ギャップをＧ１とすると、層間ギャップＧ１は電極４２の厚さと電極４３ａの厚さの和に等しい、すなわちＧ１＝Ｈｃ＋Ｈｂである。この時、接着剤膜４４ａは押し潰されて変形し、回路層１と２の間の隙間のほぼ全体に押し広げられるが、接着剤膜４４ａは島状の接着剤要素４４ａａに分割されているので、接着剤膜４４ａは当該隙間中にほぼ均一に広がる。また、変形せしめられた接着剤膜４４ａと第１半導体回路層１ａの裏面との間（と隣接する接着剤要素４４ａａの間）には、空隙４５が形成されやすいことから、当該隙間中に残存する空気が空隙４５を通って外部に確実に排出されることができ、最終的に硬化せしめられた接着剤膜４４ａ中に気泡が生じる恐れをなくすことができる。
【００９３】
上述した第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２とを対向させてから電極４２と４３ａを相互接触させる工程は、室温で行う。第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２との距離Ｇ１の値は、例えば２μｍ〜１０μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には４μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、２μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ１の値は、例えば０．１μｍ〜２μｍの範囲で適宜決定される。
【００９４】
その後、互いに接触せしめられた電極４３ａと電極４２を、以下のようにして相互に接続させる。
【００９５】
すなわち、図６（ｋ）及び図１０（ｃ）の状態にある第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａを室温から所定温度まで加熱する。その温度は、加圧変形状態にある接着剤膜４４ａの表面（露出面）がわずかに軟化するか、その表面がわずかに流動状態になる温度に設定する。その温度は、接着剤膜４４ａに使用する接着剤の種類によって異なるが、電極４２と電極４３ａとが「圧接」する温度を考慮しながら、例えば１００〜４００℃の範囲内で任意に設定される。このとき、設定する加熱温度によっては、電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となり、その表面が湾曲することがある。
【００９６】
続いて、押圧力を印加することにより、第１半導体回路層１ａに対して下方から第２半導体回路層２をさらに近づけ、あるいは第２半導体回路層２に対して上方から第１半導体回路層１ａを下降させることにより、図８（ｍ）及び図１０（ｄ）に示すように、回路層１ａと２の間の隙間を狭める。換言すれば、回路層１ａと２の層間ギャップをＧ１からそれより小さいＧ２（Ｇ２＜Ｇ１）とする。この時、第２半導体回路層２の電極４３ａと第１半導体回路層１ａの電極４２の間には、圧縮力が作用する。その結果、電極４２よりも機械的強度が低い電極４３ａのみが選択的に押し潰されて、電極４２と電極４３とが「圧接」によって相互に接合せしめられると共に、接着剤要素４４ａａがさらに押し広げられて前記隙間内で完全に連結・一体化される。このとき、１個の電極４２に対応する４個の電極４３ａが潰されて一体的になり、その結果、電極４２と電極４３ａとが一対一対応になる。こうして、相互に圧接された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて、回路層２と１ａの間の隙間全体が接着剤膜４４ａによって充填され、余分の接着剤膜４４ａが当該隙間からはみ出ることもない。この時の状態は図８（ｍ）及び図１０（ｄ）に示すようになる。
【００９７】
加熱時に電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となった場合は、電極４２と電極４３ａの接合は、溶融した電極４２、４３ａの「再凝固」により行われるか、「圧接」と「再凝固」が混合した形で行われる。
【００９８】
この加熱圧接工程では、層間ギャップがＧ１からＧ２に減少せしめられる際に、回路層１ａと２の間の隙間に存在する空気（大気）が確実に除去されること、そして、回路層１ａと回路層２が相互に接着されることが重要である。この第１実施形態では、接着剤膜４４ａが多数の接着剤要素４４ａａに分割されているので、当該隙間に存在する空気は、第１半導体回路層１ａの裏面と接着剤膜４４ａ（これは加熱によって表面が軟化または流動状態となっている）との間の空隙４５と、隣接する接着剤要素４４ａａの間に残存する微小空間とを通って、外部に確実に排出されることができる。また、接着剤膜４４ａの表面が軟化または流動化しているので、層間ギャップがＧ２になった時に回路層１ａと２が確実に相互接着されることができる。
【００９９】
層間ギャップＧ２の値は、例えば１μｍ〜９μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には３μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、１μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ２の値は、例えば０．０５μｍ〜１μｍの範囲で適宜決定される。
【０１００】
第２半導体回路層２は、以上のようにして、電極４２と電極４３ａを用いて第１半導体回路層１ａの裏面側に固着（つまり機械的に接続）せしめられると共に、両回路層１ａ及び２の間の電気的接続も同時に行われる。また、それと同時に、両回路層１ａ及び２は、互いに接続された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて回路層１ａと２の間の隙間全体に充填された接着剤膜４４ａによって、相互に接着される。
【０１０１】
以上のようにして電極４２と電極４３ａの機械的・電気的接続と接着剤膜４４ａの接着が終わると、相互に接合された回路層１と２ａは室温まで自然冷却される。そこで、加熱、紫外線照射、薬剤添加等によって接着剤膜４４ａを最終的に硬化させる。処理が容易であることから、加熱により硬化させるのが好ましい。加熱温度は、接着剤膜４４ａとして使用した接着剤の性質に応じて、例えば１２０〜５００℃の範囲内で適宜設定される。こうして、二つの半導体回路層１ａと２の間の機械的接続と電気的接続が完了する。
【０１０２】
その後の工程は、第１半導体回路層１ａの場合と同じである。すなわち、第１半導体回路層１ａに接合せしめられた第２半導体回路層２について、第１半導体回路層１ａの場合と同様に、ＣＭＰ法により、Ｓｉ基板（ウェハー）１１の裏面側を各トレンチ１３の下端からの距離が例えば１μｍ程度となるまで研磨する。こうして厚さが薄くされた第２半導体回路層２を、以後は２ａと表示する。
【０１０３】
次に、第１半導体回路層１ａの場合と同じ方法によって、第２半導体回路層２ａの基板（ウェハー）１１の下部を選択的に除去してトレンチ１３の内部のＳｉＯ２膜１４を露出させ、基板１１の裏面と露出せしめられたＳｉＯ２膜１４の上にＳｉＯ２膜４１を形成し、ＳｉＯ２膜４１とＳｉＯ２膜１４を選択的に除去して導電性プラグ１５の下端を露出させ、さらに、露出した導電性プラグ１５の下端にそれぞれマイクロバンプ電極４２を形成する。こうして、半導体回路層２ａの構成は図８（ｍ）に示すようになる。図８（ｍ）の第２半導体回路層２ａは、図４（ｉ）に示された第１半導体回路層１ａと実質的に同じ状態にある。
【０１０４】
当該集積回路装置が第１及び第２の半導体回路層１ａと２ａより構成される二層構造の三次元積層集積回路装置である場合は、第２半導体回路層２ａの裏面に形成されたマイクロバンプ電極４２が、外部回路接続用のマイクロバンプ電極として使用される。当該集積回路装置が第３あるいはそれ以上の半導体回路層を有する場合は、必要に応じて、上記と同様の方法により、第２の半導体回路層２ａに重ねて第３、第４、第５・・・・の半導体回路層（図示せず）が積層・固着され、三次元積層構造を持つ集積回路装置が製造される。
【０１０５】
この段階では、図７（ｌ）及び図１０（ｄ）より明らかなように、第１半導体回路層１ａの内部の回路は、一方では、第１半導体回路層１ａ内の多層配線構造３０中の配線と電極３７を介して、上位にある支持基板４０内の回路に対して電気的に接続され、他方では、第１半導体回路層１ａ内の導電性プラグ１５と電極４２及び４３と第２半導体回路層２ａ内の多層配線構造３０中の配線を介して、第２半導体回路層２ａ内の回路に対して電気的に接続される。同様にして、第２半導体回路層２ａ内の回路は、第２半導体回路層２ａ内の導電性プラグ１５と電極４２（及び４３）を介して、下位にある外部回路または第３半導体回路層内の回路に対して電気的に接続される。
【０１０６】
ここで、図３２を参照しながら、第１半導体回路層１ａの電極４２と第２半導体回路層２の電極４３ａとの間の位置関係、並びに、第２半導体回路層２の表面に形成されたパターン化された接着剤膜４４ａの構成を詳細に説明する。図３２（ａ）は電極４２と４３ａの間の位置関係を示す拡大平面図であり、図３２（ｂ）は接着剤膜４４ａの構成を示す拡大平面図である。
【０１０７】
図３２（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面（導電性プラグ１５の端面）に設けられたマイクロバンプ電極４２の各々は、二辺の長さをＬｃ１、Ｌｃ２（Ｘ方向の長さをＬｃ１、Ｙ方向の長さをＬｃ２）とする矩形の平面形状を持つ。電極４２の二辺はＸ方向に平行であり、他の二辺はＹ方向に平行である。電極４２の平面形状と大きさは、対応する導電性プラグ１５の端面の平面形状と大きさにそれぞれ等しい。
【０１０８】
第２半導体回路層２の表面に形成されたマイクロバンプ電極４３ａは、４個が一組になって、一つのマイクロバンプ電極４２に対応している。４個の電極４３ａの各々は、二辺の長さをＬｂ１、Ｌｂ２（Ｘ方向の長さをＬｂ１、Ｙ方向の長さをＬｂ２）とする矩形の平面形状を持つ。４個の電極４３ａの平面形状と大きさは、互いに同一である。各電極４３ａの二辺はＸ方向に平行であり、他の二辺はＹ方向に平行である。
【０１０９】
４個の電極４３ａは、対応する一つの電極４２の四つの角にそれぞれ対応して配置されている。Ｘ方向に隣接する２個の電極４３ａは、隙間Ｐ１をあけて並べられている。Ｙ方向に隣接する２個の電極４３ａは、隙間Ｐ２をあけて並べられている。したがって、Ｌ１＝Ｌｂ１＋Ｐ１＋Ｌｂ１、Ｌ２＝Ｌｂ２＋Ｐ２＋Ｌｂ２が成り立つ。
【０１１０】
図３２（ａ）では、図示を簡単にするために、電極４２及び４３ａはいずれも正方形としてある。典型的な数値を例示すると、Ｌ１＝Ｌ２＝５μｍ、Ｌｂ１＝Ｌｂ２＝２μｍ、Ｐ１＝Ｐ２＝１μｍ、Ｌｃ１＝Ｌｃ２＝３μｍである。この場合、四つの電極４３ａは、電極４２の各角に、その中心に対して対称的に配置されている。
【０１１１】
図３２（ｂ）に示すように、接着剤膜４４ａは、電極４３ａとは重ならない形状（パターン）を有していると共に、多数の接着剤要素４４ａａから構成されている。各接着剤要素４４ａａの平面形状は、二辺の長さをＬａ１、Ｌａ２（Ｘ方向の長さをＬａ１、Ｙ方向の長さをＬａ２）とするとする矩形である。各接着剤要素４４ａａの大きさとレイアウトは、それが配置される位置や、その周囲にどの程度の大きさの電極４３ａがいくつあるか、に応じて適宜調整される。これは、接着剤要素４４ａａの表面を軟化または流動化させた状態で層間ギャップをＧ１からＧ２に減少した時に、電極４２と４３ａの箇所を除いて、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間全体が接着剤膜４４ａによって充填されるようにするためである。このように、接着剤要素４４ａａの大きさとレイアウトは、当該隙間の充填の必要性に応じて任意に設定される。
【０１１２】
接着剤要素４４ａａとそれを囲む複数の電極４３ａとの間には、隙間ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４が設けられている。隣接する接着剤要素４４ａａの間の隙間は、Ｘ方向がｄ１１、Ｙ方向がｄ１２である。
【０１１３】
図３２（ｂ）では、図示を簡単にするために、接着剤要素４４ａａの平面形状は正方形としてある。典型的な数値を例示すると、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝２μｍ、ｄ１１＝ｄ１２＝１．５μｍである。
【０１１４】
接着剤要素４４ａａの平面形状は、ここでは矩形としているが、本発明はこれに限定されるわけではない。矩形以外の任意の形状とすることができる。また、ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ１１及びｄ１２の値は、加圧および軟化または流動化による接着剤要素４４ａａの広がりの度合いを考慮して決定される。
【０１１５】
以上説明したように、本発明の第１実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、三次元積層構造を構成する第１半導体回路層１ａの内部に、一端が当該半導体回路層１ａの裏面（基板１１の裏面）から露出せしめられた複数の導電性プラグ１５（すなわち埋込配線）を形成すると共に、各プラグ１５の露出した端面にマイクロバンプ電極４２を形成する。他方、三次元積層構造を構成する第２半導体回路層２の表面（多層配線構造３０の表面）の所定位置に、複数のマイクロバンプ電極４３ａを形成する。その後、第２半導体回路層２の表面に、導電性プラグ１５及び電極４２、４３ａとは重ならない形状を持つパターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ａを形成してから、第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面とを相互に対向させる。そして、両回路層１ａと２の距離を狭めることにより、接着剤膜４４ａを押し広げながら電極４２と電極４３ａとを相互に接触させ、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の層間ギャップをＧ１とする。そして、さらに加熱下で押圧力を加えることによって、層間ギャップがＧ２となるまで第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間を狭める。その結果、電極４３ａが変形せしめられて両回路層１ａと２が相互に機械的・電気的に接続される。この時、接着剤膜４４ａは、両回路層１ａと２の間に残存する隙間内で変形せしめられる（押し広げられる）と共に、電極４２と４３ａの機械的接続工程の終了時に当該隙間全体に充填せしめられる。そして、その接着剤膜４４ａによって、両回路層１ａ及び２は相互に接着される。
【０１１６】
このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の層間ギャップが所定値Ｇ２にされた時に、両層１ａと２の間に残存する空間の総体積にほぼ等しくなるように接着剤膜４４ａの総量を調整することにより、両層１ａと２の間の隙間全体に電気的絶縁性の接着剤を確実に配置することが可能となり、しかも前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去する必要がなくなる。この点は、第２半導体回路層２ａと第３半導体回路層の間や、他の半導体回路層の間の接続について同様である。
【０１１７】
よって、三次元積層構造を構成する積層された任意の半導体回路層間の隙間に電気的絶縁性の接着剤を確実に配置することができると共に、前記隙間よりはみ出た余分の接着剤を除去するという後処理を省略することもできる。その結果、三次元積層構造を構成する積層された任意の半導体回路層間の積層方向の機械的接続及び電気的接続を、導電性プラグ１５（つまり埋込配線）と電極４２、４３ａを使用して容易にかつ高い信頼性をもって実現することができる。
【０１１８】
なお、上述した第１実施形態では、パターン化された接着剤膜４４ａを第２半導体回路層２の表面（多層配線構造３０の表面）に形成しているが、第１半導体回路層２の裏面（ＳｉＯ２膜４１の表面）に形成してもよい。また、接着剤膜４４ａは、島状の接着剤要素４４ａａに分割されていなくてもよく、後述の第３実施形態の接着剤膜４４ｃのように、連続的に形成されていてもよい。この場合でも、表面が軟化または流動化せしめられた接着剤膜４４ａと、第１半導体回路層１ａの裏面との間には、空隙４５が確実に形成されるから、回路層１ａ及び２の間の隙間中に残存する空気は空隙４５を通って外部に確実に排出されることができる。したがって、島状の接着剤要素４４ａａに分割された接着剤膜４４ａと同様の効果が得られる。
【０１１９】
また、上述した第１実施形態では、支持基板４０の下に第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２ａを順に積層・固着した場合を示しているが、支持基板４０の向きを上下逆にして、支持基板４０の上に第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２ａを順に積層・固着してもよいことは言うまでもない。
【０１２０】
さらに、上述した第１実施形態では、図２（ｄ）に示す構造の第１半導体回路層１を形成してから、電極３７を用いて直ちに支持基板４０に接続し、その次に図５（ｊ）に示す構造の第２半導体回路層２を形成してから、電極４２と４３を用いて直ちに第１半導体回路層１に接続しているが、本実施形態の製造方法はこれに限定されない。例えば、次のようにしてもよい。すなわち、まず、図２（ｄ）に示す構造の第１半導体回路層１と図５（ｊ）に示す構造の第２半導体回路層２とを先に製造しておく。その後、第１半導体回路層１を支持基板４０に固着させてから第１半導体回路層１の裏面を加工し、図４（ｉ）に示す構造を持つ第１半導体回路層１ａを形成する。続いて、図５（ｊ）に示す構造の第２半導体回路層２を第１半導体回路層１ａに固着させてから第２半導体回路層２の裏面を加工し、図７（ｌ）に示す構造を持つ第２半導体回路層２ａを形成するのである。
【０１２１】
上述した第１実施形態は、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例であるが、これと同様の工程により、半導体ウェハーに代えて半導体チップを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造することも可能である。
【０１２２】
さらに、上述した構成を持つウェハーサイズの三次元積層集積回路装置は、積層された複数のウェハーからなるウェハー積層体を分割せず、ウェハーサイズの三次元積層集積回路装置としてそのまま使用することもできるが、支持基板４０に対して直交する方向（積層方向）にダイシングを行うことによって複数の部分に分割し、ウェハーサイズより小さい三次元積層集積回路装置としても使用できることは言うまでもない。
【０１２３】
（第２実施形態）
図１１（ａ）〜図１３（ｃ）及び図１４（ａ）〜図１５（ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。この第２実施形態も、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例である。
【０１２４】
第２実施形態の集積回路装置の製造方法は、三次元積層構造を構成する第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）と第２半導体回路層２の表面（第１主面）の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２をそれぞれ形成した点を除き、第１実施形態の集積回路装置の製造方法と同一である。接着剤膜４４ｂ１は、導電性プラグ１５及びマイクロバンプ電極４２とは重ならない形状を持ち、多数の島状の接着剤要素４４ｂｂ１から構成される。接着剤膜４４ｂ２は、マイクロバンプ電極４３ａとは重ならない形状を持ち、多数の島状の接着剤要素４４ｂｂ２から構成される。よって、以下では、第１実施形態と同一の工程についてはその概略のみを説明し、相違する工程について詳細に説明する。
【０１２５】
図１１（ａ）〜図１３（ｃ）は、第１実施形態における図５（ｊ）〜図７（ｌ）にそれぞれ対応する。また、図１４（ａ）〜図１５（ｄ）は、第１実施形態における図９（ａ）〜図１０（ｄ）にそれぞれ対応する。
【０１２６】
まず、第１実施形態と同一の工程により、図４（ｈ）に示す構成の第１半導体回路層１ａを形成する。その後、第１実施形態と同一の材料を用い且つ同一の方法で、図４（ｉ）に示すように、露出した各導電性プラグ１５の下端にそれぞれマイクロバンプ電極４２を形成する。
【０１２７】
第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした電極４２の高さＨｃは、例えば１μｍとされる。
【０１２８】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａと同様にして、図１１（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）すなわちＳｉＯ２膜４１の露出面に、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ｂ１を形成する。この接着剤膜４４ｂ１は、ポリイミド樹脂やＳＯＧ材料等の電気絶縁性の接着剤を室温でパターン化（硬化）することにより形成されたものであって、所定温度に加熱することによりその表面（露出面）を軟化または流動化することが可能である。（換言すれば、加熱軟化性または加熱流動性を有している。）
接着剤膜４４ｂ１は、バンプ状（島状）に形成された多数の接着剤要素４４ｂｂ１から構成されており、それら接着剤要素４４ｂｂ１は、図３２（ｂ）に示すようなレイアウトで、ＳｉＯ２膜４１の露出面に規則的に分布せしめられている。接着剤膜４４ｂ１は、電極４２のいずれとも重ならない形状を持ち、電極４２が形成された箇所とその近傍を除いて配置されている。したがって、接着剤膜４４ｂ１（すなわち、すべての接着剤要素４４ｂｂ１）は導電性プラグ１５とも重ならない。
【０１２９】
図１４（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした接着剤要素４４ｂｂ１の高さは、Ｈｄであり、例えば、３μｍに設定される。
【０１３０】
他方、第１半導体回路層１と同一の方法により製造された第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面（平坦化されている）に、図１１（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、複数のマイクロバンプ電極４３ａ（高さはＨｂ）が形成される。電極４３ａは、第１半導体回路層１ａの電極４２と同一の方法で形成される。ここでは、第１実施形態と同様に、第１半導体回路層１ａ（Ｓｉウェハー１１）の裏面に設けられた電極４２の各々について、４個の電極４３ａが対応している。換言すれば、１個の電極４２に対して４個の電極４３ａが接合せしめられるようになっている。また、電極４２と４３ａを接触させて加圧した時に、電極４３ａのみが選択的に潰れる（塑性変形する）ようにするため、第１実施形態と同様に、電極４３ａは電極４２よりも機械的強度が低い導電性材料から形成されている。
【０１３１】
第２半導体回路層２の表面を基準とした電極４３ａの高さＨａは、例えば、２μｍに設定される。
【０１３２】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａと同様にして、第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面に、図１１（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ｂ２が形成される。この接着剤膜４４ｂ２は、接着剤膜４４ｂ１と同じ電気絶縁性の接着剤を用いて形成されており、所定形状にパターン化（硬化）せしめられた後も粘性（接着性）を有しており、また、所定温度への加熱によりその表面を軟化または流動化させることが可能である。
【０１３３】
接着剤膜４４ｂ２は、バンプ状（島状）に形成された多数の接着剤要素４４ｂｂ２から構成されており、それらの接着剤要素４４ｂｂ２は、図３２（ｂ）に示すようなレイアウトで、多層配線構造３０の表面に規則的に分布せしめられている。接着剤膜４４ｂ２は、電極４３ａと重ならない形状を持ち、電極４３ａが形成された箇所とその近傍を除いて配置されている。したがって、接着剤膜４４ｂ２（すなわち、すべての接着剤要素４４ｂｂ２）は電極４２（導電性プラグ１５）とも重ならない。
【０１３４】
第２半導体回路層２の表面を基準とした接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａは、例えば、３μｍに設定される。
【０１３５】
接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２の全体積（硬化後の全体積）の和は、電極４２と４３ａを用いて第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを機械的・電気的に接続した際に、それら二つの回路層１ａと２の間に生じる隙間全体が接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２によって充填され、且つその隙間から余分の接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２がはみ出ないような値に設定される。これは、回路層１ａと２の接続後に、当該隙間からはみ出た余分な接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２を除去する作業を避けることができるようにするためである。
【０１３６】
接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２は、電極４２と４３ａがある箇所とその近傍には存在しないため、また、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の間と島状の接着剤要素４４ｂｂ２の間にはそれぞれ隙間が設けてあるため、図１４（ａ）に示すように、各接着剤要素４４ｂｂ１の高さＨｄ（これは接着剤膜４４ｂ１の厚さに等しい）は、電極４２の高さＨｃよりも大きく設定されており（Ｈｄ＞Ｈｃ）、且つ、各接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）。これは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、加圧によって各接着剤要素４４ｂｂ１と４４ｂｂ２が押し潰されて電極４２と電極４３ａの周囲や各接着剤要素４４ｂｂ１、４４ｂｂ２間の隙間にまでそれぞれ広がって、回路層１ａと２の間に残存する隙間全体に充填されるようにするためである。
【０１３７】
後述するが、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、各電極４３ａも押し潰されて塑性変形しその周囲に広げられる。その結果、各電極４２に対応する４個の電極４３ａは相互に接続されて一体化される。
【０１３８】
接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が、それぞれ多数の接着剤要素４４ｂｂ１、４４ｂｂ２に分割されているのは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続する際に、両回路層２、１ａの間に存在する空気を外部に逃がしやすくするため（つまり脱ガスの容易化のため）である。すなわち、回路層２と１ａがほとんど接続された状態でも、両層２、１ａの間に存在する空気が隣接する接着剤要素４４ｂ１と４４ｂ２の間の隙間を通って外部に押し出されるようにするためである。なお、接着剤要素４４ｂｂ１の各々は、接着剤要素４４ｂｂ２と一対一対応となっている。
【０１３９】
ここでは、マイクロバンプ電極４２を形成してから接着剤膜４４ｂ１を形成し、マイクロバンプ電極４３ａを形成してから接着剤膜４４ｂ２を形成しているが、接着剤膜４４ｂ１を形成してからマイクロバンプ電極４２を形成してもよいし、接着剤膜４４ｂ２を形成してからマイクロバンプ電極４３ａを形成してもよい。
【０１４０】
続いて、図１１（ａ）及び図１４（ａ）に示すように、支持基板４０を介して固定された第１半導体回路層１ａの裏面に、下方から第２半導体回路層２の表面を対向させる。（逆に、第２半導体回路層２を固定しておき、上方から支持基板４０に固定された第１半導体回路層１ａを対向させてもよい。）その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて回路層２と１ａを相互に近接させると、各接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈｄは、電極４２の高さＨｃよりも大きく（Ｈｄ＞Ｈｃ）、且つ、各接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きい（Ｈａ＞Ｈｂ）ので、最初に、図１４（ｂ）に示すように、第２半導体回路層２の接着剤膜４４ｂ２（接着剤要素４４ｂｂ２）の先端（頂部）が第１半導体回路層１ａの接着剤膜４４ｂ１（接着剤要素４４ｂｂ１）の先端（頂部）に接触せしめられる。
【０１４１】
その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて両者間の距離を狭めることにより、図１２（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すように、第２半導体回路層２の各電極４３ａを対応する第１半導体回路層１ａの電極４２に接触させる。この時の第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面との距離、すなわち層間ギャップをＧ１とすると、層間ギャップＧ１は電極４２の厚さと電極４３ａの厚さの和に等しい、すなわちＧ１＝Ｈｃ＋Ｈｂである。この時、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２はいずれも押し潰されて変形し、回路層１と２の間の隙間のほぼ全体に押し広げられるが、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２は島状の接着剤要素４４ｂｂ１及び４４ｂｂ２にそれぞれ分割されているので、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２ａは当該隙間中にほぼ均一に広がる。また、変形せしめられた接着剤膜４４ｂ１と接着剤膜４４ｂ２との間（と隣接する接着剤要素４４ｂｂ１及び４４ｂｂ２の間）には、空隙４５が形成されやすいことから、当該隙間中に残存する空気が空隙４５を通って外部に確実に排出されることができ、最終的に一体化・硬化せしめられた接着剤膜４４ｂ１ｂ２中に気泡が生じる恐れをなくすことができる。
【０１４２】
上述した第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２とを対向させてから電極４２と４３ａを相互接触させる工程は、第１実施形態と同様に、室温で行う。第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２との距離Ｇ１の値は、例えば２μｍ〜１０μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には４μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、２μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ１の値は、例えば０．１μｍ〜２μｍの範囲で適宜決定される。この点も第１実施形態と同様である。
【０１４３】
その後、互いに接触せしめられた電極４３ａと電極４２を、以下のようにして相互に接続させる。
【０１４４】
すなわち、図１２（ｂ）及び図１５（ｃ）の状態にある第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａを室温から所定温度まで加熱する。その温度は、加圧変形状態にある接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２の表面（露出面）がわずかに軟化するか、それらの表面がわずかに流動状態になる温度に設定する。その温度は、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２に使用する接着剤の種類によって異なるが、電極４２と電極４３ａとが「圧接」する温度を考慮しながら、例えば１００〜４００℃の範囲内で任意に設定される。このとき、設定する加熱温度によっては、電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となり、その表面が湾曲することがある。
【０１４５】
続いて、押圧力を印加することにより、第１半導体回路層１ａに対して下方から第２半導体回路層２をさらに近づけ、あるいは第２半導体回路層２に対して上方から第１半導体回路層１ａを下降させることにより、図１３（ｃ）及び図１５（ｄ）に示すように、回路層１ａと２の間の隙間を狭めることにより、回路層１ａと２の間の層間ギャップをＧ１からそれより小さいＧ２（Ｇ２＜Ｇ１）とする。この時、第２半導体回路層２の電極４３ａと第１半導体回路層１ａの電極４２の間には、圧縮力が作用する。その結果、電極４２よりも機械的強度が低い電極４３ａのみが選択的に押し潰されて、電極４２と電極４３とが「圧接」によって相互に接合せしめられると共に、接着剤要素４４ｂｂ１及び４４ｂｂ２がさらに押し広げられて相互に連結・一体化される。このとき、１個の電極４２に対応する４個の電極４３ａが潰されて一体的になり、その結果、電極４２と電極４３ａとが一対一対応になる。こうして、相互に圧接された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて、回路層２と１ａの間の隙間の全体が接着剤膜４４ａによって充填され、余分の接着剤膜４４ｂ１または４４ｂ２が当該隙間からはみ出ることもない。この時の状態は図１３（ｃ）及び図１５（ｄ）に示すようになる。
【０１４６】
加熱時に電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となった場合は、電極４２と電極４３ａの接合は、溶融した電極４２、４３ａの「再凝固」により行われるか、「圧接」と「再凝固」が混合した形で行われる。この点は第１実施形態と同様である。
【０１４７】
この加熱圧接工程では、層間ギャップがＧ１からＧ２に減少せしめられる際に、回路層１ａと２の間の隙間に存在する空気（大気）が確実に除去されること、そして、回路層１ａと回路層２が相互に接着されることが重要である。この第２実施形態では、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２がそれぞれ多数の接着剤要素４４ｂｂ１及び４４ｂｂ２に分割されているので、当該隙間に存在する空気は、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２（これらはいずれも加熱によって表面が軟化または流動化している）との間の空隙４５と、隣接する接着剤要素４４ｂｂ１と４４ｂｂ２の間に残存する微小空間とを通って、外部に確実に排出されることができる。また、接着剤膜４４ｂｂ１の表面と接着剤膜４４ｂｂ２の表面がいずれも軟化または流動化しているので、層間ギャップがＧ２になった時に、接着剤膜４４ｂｂ１と接着剤膜４４ｂｂ２が接着されやすく、その結果、回路層１ａと２が確実に相互接着されることができる。
【０１４８】
層間ギャップＧ２の値は、例えば１μｍ〜９μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には３μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、１μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ２の値は、例えば０．０５μｍ〜１μｍの範囲で適宜決定される。
【０１４９】
第２半導体回路層２は、以上のようにして、電極４２と電極４３ａを用いて第１半導体回路層１ａの裏面側に固着（つまり機械的に接続）せしめられると共に、両回路層１ａ及び２の間の電気的接続も同時に行われる。また、それと同時に、両回路層１ａ及び２は、互いに接続された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて回路層１ａと２の間の隙間全体に充填された接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２によって、相互に接着される。
【０１５０】
以上のようにして電極４２と電極４３ａの機械的・電気的接続と接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２の接着が終わると、相互に接合された回路層１と２ａは室温まで自然冷却される。そこで、加熱、紫外線照射、薬剤添加等によって一体化された接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２を最終的に硬化させる。処理が容易であることから、加熱により硬化させるのが好ましい。加熱温度は、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２として使用した接着剤の性質に応じて、例えば１２０〜５００℃℃の範囲内で適宜設定される。こうして、二つの半導体回路層１ａと２の間の機械的接続と電気的接続が完了する。
【０１５１】
その後の工程は、第１実施形態の場合と同じであるから、その説明は省略する。
【０１５２】
以上説明したように、本発明の第２実施形態に係る集積回路装置の製造方法は、第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２をそれぞれ形成した点を除いて、上述した第１実施形態に係る集積回路装置の製造方法と同じであるから、第１実施形態において得られるものと同一の効果が得られることは明らかである。ただ、第２実施形態では、二つの接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２を使用しているので、第１実施形態におけるよりも第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａの接着力が増すという利点がある。
【０１５３】
（第３実施形態）
図１６（ａ）〜図１８（ｃ）及び図１９（ａ）〜図２０（ｄ）は、本発明の第３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。この第３実施形態も、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例である。
【０１５４】
第３実施形態の集積回路装置の製造方法は、三次元積層構造を構成する第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）と第２半導体回路層２の表面（第１主面）の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２をそれぞれ形成した点を除き、第１実施形態の集積回路装置の製造方法と同一である。接着剤膜４４ｃは、導電性プラグ１５及びマイクロバンプ電極４２とは重ならない形状を持つが、連続的に形成されており、多数の接着剤要素には分割されていない点で第２実施形態とは異なる。接着剤膜４４ｃと各電極４２との間には、接続時に電極４３ａが押し潰されることによって生じる体積増加を吸収するための領域として、空隙が形成されている。接着剤膜４４ｂ２は、第２実施形態と同様に、マイクロバンプ電極４３ａとは重ならない形状を持ち、多数の接着剤要素４４ｂｂ２から構成される。よって、以下では、第１実施形態と同一の工程についてはその概略のみを説明し、相違する工程について詳細に説明する。
【０１５５】
図１６（ａ）〜図１８（ｃ）は、第１実施形態における図５（ｊ）〜図７（ｌ）にそれぞれ対応する。また、図１９（ａ）〜図２０（ｄ）は、第１実施形態における図９（ａ）〜図１０（ｄ）にそれぞれ対応する。
【０１５６】
まず、第１実施形態と同一の工程により、図４（ｈ）に示す構成の第１半導体回路層１ａを形成する。その後、第１実施形態と同一の材料を用い且つ同一の方法で、図４（ｉ）に示すように、露出した各導電性プラグ１５の下端にそれぞれマイクロバンプ電極４２を形成する。
【０１５７】
第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした電極４２の高さＨｃは、例えば２．５μｍとされる。
【０１５８】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａ及び第２実施形態における接着剤膜４４ｂ１と同様にして、図１６（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）すなわちＳｉＯ２膜４１の露出面に、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃを形成する。この接着剤膜４４ｃは、ポリイミド樹脂やＳＯＧ材料等の電気絶縁性の接着剤を室温でパターン化（硬化）することにより形成されたものであって、所定温度に加熱することによりその表面（露出面）を軟化または流動化することが可能である。
【０１５９】
接着剤膜４４ｃは、電極４２（そして導電性プラグ１５）とは重ならない形状を持つが、接着剤要素に分割されておらず、電極４２のある箇所とその近傍を除いてＳｉＯ２膜４１の露出面の全体を覆っている。したがって、接着剤膜４４ｃは導電性プラグ１５とも重ならない。
【０１６０】
図１９（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした接着剤膜４４ｃの高さは、Ｈｄであり、例えば、２μｍに設定される。
【０１６１】
他方、第１半導体回路層１と同一の方法により製造された第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面（平坦化されている）に、図１６（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、複数のマイクロバンプ電極４３ａ（高さはＨｂ）が形成される。電極４３ａは、第１半導体回路層１ａの電極４２と同一の方法で形成される。ここでは、第１実施形態と同様に、第１半導体回路層１ａ（Ｓｉウェハー１１）の裏面に設けられた電極４２の各々について、４個の電極４３ａが対応している。換言すれば、１個の電極４２に対して４個の電極４３ａが接合せしめられるようになっている。また、電極４２と４３ａを接触させて加圧した時に、電極４３ａのみが選択的に潰れる（塑性変形する）ようにするため、第１実施形態と同様に、電極４３ａは電極４２よりも機械的強度が低い導電性材料から形成されている。
【０１６２】
第２半導体回路層２の表面を基準とした電極４３ａの高さＨｂは、例えば、２μｍに設定される。
【０１６３】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａと同様にして、第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面に、図１６（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ｂ２が形成される。この接着剤膜４４ｂ２は、接着剤膜４４ｂ１と同じ電気絶縁性の接着剤を用いて形成されており、所定形状にパターン化（硬化）せしめられた後も粘性（接着性）を有しており、また、所定温度への加熱によりその表面を軟化または流動化させることが可能である。
【０１６４】
接着剤膜４４ｂ２は、バンプ状（島状）に形成された多数の接着剤要素４４ｂｂ２から構成されており、それらの接着剤要素４４ｂｂ２は、図３２（ｂ）に示すようなレイアウトで、多層配線構造３０の表面に規則的に分布せしめられている。接着剤膜４４ｂ２は、電極４３ａと重ならない形状を持ち、電極４３ａが形成された箇所とその近傍を除いて配置されている。したがって、接着剤膜４４ｂ２（すなわち、すべての接着剤要素４４ｂｂ２）は電極４２（導電性プラグ１５）とも重ならない。
【０１６５】
第２半導体回路層２の表面を基準とした接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａは、例えば、３μｍに設定される。
【０１６６】
接着剤膜４４ｃと４４ｂ２の全体積（硬化後の全体積）の和は、電極４２と４３ａを用いて第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを機械的・電気的に接続した際に、それら二つの回路層１ａと２の間に生じる隙間全体が接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２によって充填され、且つその隙間から余分の接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２がはみ出ないような値に設定されている。これは、回路層１ａと２の固着後に、当該隙間からはみ出た余分な接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２を除去する作業を避けることができるようにするためである。
【０１６７】
図１９（ａ）に示すように、接着剤膜４４ｃの厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも小さくされているが（Ｈｄ＜Ｈｃ）、接着剤膜４４ｂ２の各接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａ（これは接着剤膜４４ｂ２の厚さに等しい）は、電極４３ａの高さＨｂよりも大きくされている（Ｈａ＞Ｈｂ）。このため、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、加圧によって各接着剤要素４４ｂｂ２が押し潰されて電極４２と電極４３ａの周囲や各接着剤要素４４ｂｂ２間の隙間にまでそれぞれ広がって、回路層１ａと２の間に残存する隙間全体に充填されやすいようになっている。
【０１６８】
後述するが、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、各電極４３ａも押し潰されて塑性変形しその周囲に広げられる。その結果、各電極４２に対応する４個の電極４３ａは相互に接続されて一体化される。
【０１６９】
接着剤膜４４ｂ２が多数の接着剤要素４４ｂｂ２に分割されているのは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続する際に、両回路層２、１ａの間に存在する空気を外部に逃がしやすくするため（つまり脱ガスの容易化のため）である。すなわち、回路層２と１ａがほとんど接続された状態でも、両層２、１ａの間に存在する空気が隣接する接着剤要素４４ｂｂ２の間の隙間を通って外部に押し出されるようにするためである。
【０１７０】
ここでは、マイクロバンプ電極４２を形成してから接着剤膜４４ｃを形成し、マイクロバンプ電極４３ａを形成してから接着剤膜４４ｂ２を形成しているが、接着剤膜４４ｃを形成してからマイクロバンプ電極４２を形成してもよいし、接着剤膜４４ｂ２を形成してからマイクロバンプ電極４３ａを形成してもよい。
【０１７１】
続いて、図１６（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、支持基板４０を介して固定された第１半導体回路層１ａの裏面に、下方から第２半導体回路層２の表面を対向させる。（逆に、第２半導体回路層２を固定しておき、上方から支持基板４０に固定された第１半導体回路層１ａを対向させてもよい。）その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて回路層２と１ａを相互に近接させると、各接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく（Ｈａ＞Ｈｂ）、接着剤膜４４ｃの厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも小さく（Ｈｄ＜Ｈｃ）、且つ、Ｈａ＋Ｈｄ＞Ｈｂ＋Ｈｃであるから、最初に、図１９（ｂ）に示すように、第２半導体回路層２の接着剤膜４４ｂ２（接着剤要素４４ｂｂ２）の先端（頂部）が第１半導体回路層１ａの接着剤膜４４ｃの表面に接触せしめられる。
【０１７２】
その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて両者間の距離を狭めることにより、図１６（ｂ）及び図２０（ｃ）に示すように、第２半導体回路層２の各電極４３ａを対応する第１半導体回路層１ａの電極４２に接触させる。この時の第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面との距離、すなわち層間ギャップをＧ１とすると、層間ギャップＧ１は電極４２の厚さと電極４３ａの厚さの和に等しい、すなわちＧ１＝Ｈｃ＋Ｈｂである。この時、接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２はいずれも押し潰されて変形し、回路層１と２の間の隙間のほぼ全体に押し広げられるが、接着剤膜４４ｂ２は島状の接着剤要素４４ｂｂ２に分割されているので、接着剤膜４４ｂ２は当該隙間中にほぼ均一に広がる。また、変形せしめられた接着剤膜４４ｃと接着剤膜４４ｂ２との間（と隣接する接着剤要素４４ｂｂ２の間）には、空隙４５が形成されやすいことから、当該隙間中に残存する空気が空隙４５を通って外部に確実に排出されることができ、最終的に一体化・硬化せしめられた接着剤膜４４ｂ２ｃ中に気泡が生じる恐れをなくすことができる。
【０１７３】
上述した第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２とを対向させてから電極４２と４３ａを相互接触させる工程は、第１実施形態と同様に、室温で行う。第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２との距離Ｇ１の値は、例えば２μｍ〜１０μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には４μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、２μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ１の値は、例えば０．１μｍ〜２μｍの範囲で適宜決定される。この点も第１実施形態と同様である。
【０１７４】
その後、互いに接触せしめられた電極４３ａと電極４２を、以下のようにして相互に接合させる。
【０１７５】
すなわち、図１７（ｂ）及び図２０（ｃ）の状態にある第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａを室温から所定温度まで加熱する。その温度は、加圧変形状態にある接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２の表面（露出面）がわずかに軟化するか、それらの表面がわずかに流動状態になる温度に設定する。その温度は、接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２に使用する接着剤の種類によって異なるが、電極４２と電極４３ａとが「圧接」する温度を考慮しながら、例えば１００〜４００℃の範囲内で任意に設定される。このとき、設定する加熱温度によっては、電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となり、その表面が湾曲することがある。
【０１７６】
続いて、第１実施形態と同様にして、図１８（ｃ）及び図２０（ｄ）に示すように、回路層１ａと２の間の隙間を狭めることにより、回路層１ａと２の間の層間ギャップをＧ１からそれより小さいＧ２（Ｇ２＜Ｇ１）とする。この時、第１半導体回路層１ａの電極４２よりも機械的強度が低い第２半導体回路層２の電極４３ａのみが選択的に押し潰され、電極４２と電極４３とが「圧接」によって相互に接合せしめられると共に、接着剤要素４４ｂｂ２がさらに押し広げられて相互に連結・一体化され、さらに接着剤膜４４ｃとも連結・一体化される。このとき、１個の電極４２に対応する４個の電極４３ａが潰されて一体的になり、その結果、電極４２と電極４３ａとが一対一対応になる。こうして、相互に圧接された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて、回路層２と１ａの間の隙間の全体が接着剤膜４４ｂ２ｃによって充填され、余分の接着剤膜４４ｂ１または４４ｂ２が当該隙間からはみ出ることもない。この時の状態は図１８（ｃ）及び図２０（ｃ）に示すようになる。
【０１７７】
加熱時に電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となった場合は、電極４２と電極４３ａの接合は、溶融した電極４２、４３ａの「再凝固」により行われるか、「圧接」と「再凝固」が混合した形で行われる。この点は第１実施形態と同様である。
【０１７８】
この加熱圧接工程では、層間ギャップがＧ１からＧ２に減少せしめられる際に、接着剤膜４４ｂ２が多数の接着剤要素４４ｂｂ２に分割されているので、回路層１ａと２の間の隙間に存在する空気は、接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２（これらはいずれも加熱によって表面が軟化または流動化している）の間の空隙４５と、隣接する接着剤要素４４ｂｂ２の間に残存する微小空間とを通って、外部に確実に排出されることができる。また、接着剤膜４４ｃの表面と接着剤膜４４ｂｂ２の表面がいずれも軟化または流動化しているので、層間ギャップがＧ２になった時に、接着剤膜４４ｃと接着剤膜４４ｂｂ２が接着されやすく、その結果、回路層１ａと２が確実に相互接着されることができる。
【０１７９】
層間ギャップＧ２の値は、例えば１μｍ〜９μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には３μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、１μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ２の値は、例えば０．０５μｍ〜１μｍの範囲で適宜決定される。
【０１８０】
第２半導体回路層２は、以上のようにして、電極４２と電極４３ａを用いて第１半導体回路層１ａの裏面側に固着（つまり機械的に接続）せしめられると共に、両回路層１ａ及び２の間の電気的接続も同時に行われる。また、それと同時に、両回路層１ａ及び２は、互いに圧接せしめられた電極４３ａと電極４２の箇所を除いて回路層１ａと２の間の隙間全体に充填された接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２によって、相互に接着される。
【０１８１】
以上のようにして電極４２と電極４３ａの機械的・電気的接続と接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２の接着が終わると、相互に接合された回路層１と２ａは室温まで自然冷却される。そこで、加熱、紫外線照射、薬剤添加等によって一体化された接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２を最終的に硬化させる。処理が容易であることから、加熱により硬化させるのが好ましい。加熱温度は、接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２として使用した接着剤の性質に応じて、例えば１２０〜５００℃の範囲内で適宜設定される。こうして、二つの半導体回路層１ａと２の間の機械的接続と電気的接続が完了する。
【０１８２】
その後の工程は、第１実施形態の場合と同じであるから、その説明は省略する。
【０１８３】
以上説明したように、本発明の第３実施形態に係る集積回路装置の製造方法は、第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２をそれぞれ形成した点を除いて、上述した第１実施形態に係る集積回路装置の製造方法と同じであるから、第１実施形態において得られるものと同一の効果が得られることは明らかである。ただ、第３実施形態では、二つの接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２を使用しているので、第２実施形態と同様に、第１実施形態におけるよりも第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａの接着力が増すという利点がある。
【０１８４】
第３実施形態では、接着剤膜４４ｂ２は接着剤要素に分割されているが、接着剤膜４４ｃは接着剤要素に分割されていないので、回路層１と２ａの間の隙間４５にある空気の排出されやすさは、それだけ第２実施形態よりも劣る。しかし、接着剤膜４４ｃを接着剤要素に分割する必要がないため、接着剤膜４４ｃの形成工程はそれだけ容易である。
【０１８５】
（第４実施形態）
図２１（ａ）〜図２３（ｃ）及び図２４（ａ）〜図２５（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。この第４実施形態も、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例である。
【０１８６】
第４実施形態の集積回路装置の製造方法は、三次元積層構造を構成する第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）と第２半導体回路層２の表面（第１主面）の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２をそれぞれ形成した点を除き、第１実施形態の集積回路装置の製造方法と同一である。接着剤膜４４ｃ１は、導電性プラグ１５及びマイクロバンプ電極４２とは重ならない形状を持つが、連続的に形成されており、多数の接着剤要素には分割されていない。接着剤膜４４ｃ２も同様に、マイクロバンプ電極４３ａとは重ならない形状を持つが、連続的に形成されており、多数の接着剤要素には分割されていない。よって、以下では、第１実施形態と同一の工程についてはその概略のみを説明し、相違する工程について詳細に説明する。
【０１８７】
図２１（ａ）〜図２３（ｃ）は、第１実施形態における図５（ｊ）〜図７（ｌ）にそれぞれ対応する。また、図２４（ａ）〜図２５（ｃ）は、第１実施形態における図９（ａ）〜図１０（ｃ）にそれぞれ対応する。
【０１８８】
まず、第１実施形態と同一の工程により、図４（ｈ）に示す構成の第１半導体回路層１ａを形成する。その後、第１実施形態と同一の材料を用い且つ同一の方法で、図４（ｉ）に示すように、露出した各導電性プラグ１５の下端にそれぞれマイクロバンプ電極４２を形成する。
【０１８９】
第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした電極４２の高さＨｃは、例えば２．５μｍとされる。
【０１９０】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａ及び第２実施形態における接着剤膜４４ｂ１と同様にして、図２１（ａ）及び図２４（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）すなわちＳｉＯ２膜４１の露出面に、パターン化されていない電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ１を形成する。この接着剤膜４４ｃ１は、ポリイミド樹脂やＳＯＧ材料等の電気絶縁性の接着剤を室温でパターン化（硬化）することにより形成されたものであって、所定温度に加熱することによりその表面（露出面）を軟化または流動化することが可能である。
【０１９１】
接着剤膜４４ｃ１は、電極４２（そして導電性プラグ１５）とは重ならない形状を持つが、接着剤要素に分割されておらず、電極４２のある箇所とその近傍を除いてＳｉＯ２膜４１の露出面の全体を覆っている。したがって、接着剤膜４４ｃ１は導電性プラグ１５とも重ならない。
【０１９２】
図２４（ａ）に示すように、第１半導体回路層１ａの裏面を基準とした接着剤要素４４ｃ１の高さは、Ｈｄであり、例えば、２μｍに設定される。
【０１９３】
他方、第１半導体回路層１と同一の方法により製造された第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面（平坦化されている）に、図２１（ａ）及び図２４（ａ）に示すように、複数のマイクロバンプ電極４３ａ（高さはＨｂ）が形成される。電極４３ａは、第１半導体回路層１ａの電極４２と同一の方法で形成される。ここでは、第１実施形態と同様に、第１半導体回路層１ａ（Ｓｉウェハー１１）の裏面に設けられた電極４２の各々について、４個の電極４３ａが対応している。換言すれば、１個の電極４２に対して４個の電極４３ａが接合せしめられるようになっている。また、電極４２と４３ａを接触させて加圧した時に、電極４３ａのみが選択的に潰れる（塑性変形する）ようにするため、第１実施形態と同様に、電極４３ａは電極４２よりも機械的強度が低い導電性材料から形成されている。
【０１９４】
第２半導体回路層２の表面を基準とした電極４３ａの高さＨｂは、例えば、２．５μｍに設定される。
【０１９５】
次に、第１実施形態における接着剤膜４４ａと同様にして、第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面に、図２１（ａ）及び図２４（ａ）に示すように、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ２が形成される。この接着剤膜４４ｃ２は、接着剤膜４４ｃ１と同じ電気絶縁性の接着剤を用いて形成されており、所定形状に硬化せしめられた後も粘性（接着性）を有しており、また、所定温度への加熱によりその表面を軟化または流動化させることが可能である。
【０１９６】
接着剤膜４４ｃ２も、接着剤膜４４ｃ１と同様に、電極４３ａとは重ならない形状を持つが、接着剤要素に分割されておらず、電極４３ａのある箇所とその近傍を除いて多層配線構造３０の表面の全体を覆っている。
【０１９７】
第２半導体回路層２の表面を基準とした接着剤膜４４ｃ２の厚さＨａは、例えば、２μｍに設定される。
【０１９８】
接着剤膜４４ｃ１と４４ｃ２の全体積（硬化後の全体積）の和は、電極４２と４３ａを用いて第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを機械的・電気的に接続した際に、それら二つの回路層１ａと２の間に生じる隙間全体が接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２によって充填され、且つその隙間から余分の接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２がはみ出ないような値に設定されている。これは、回路層１ａと２の接続後に、当該隙間からはみ出た余分な接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２を除去する作業を避けることができるようにするためである。
【０１９９】
接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２は、電極４２と４３ａがある箇所とその近傍には存在しないため、図２４（ａ）に示すように、接着剤膜４４ｃ１の厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定され（Ｈｄ＜Ｈｃ）、且つ、接着剤膜４４ｃ２の厚さＨａは、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ）。これは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、加圧によって接着剤膜４４ｃ１と４４ｃ２がそれぞれ押し潰されて電極４２と電極４３ａの周囲にまで広がって、回路層１ａと２の間に残存する隙間全体に充填されるようにするためである。
【０２００】
後述するが、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａとを接続した際に、各電極４３ａも押し潰されて塑性変形しその周囲に広げられる。その結果、各電極４２に対応する４個の電極４３ａは相互に接続されて一体化される。
【０２０１】
ここでは、マイクロバンプ電極４２を形成してから接着剤膜４４ｃ１を形成し、マイクロバンプ電極４３ａを形成してから接着剤膜４４ｃ２を形成しているが、接着剤膜４４ｃ１を形成してからマイクロバンプ電極４２を形成してもよいし、接着剤膜４４ｃ２を形成してからマイクロバンプ電極４３ａを形成してもよい。
【０２０２】
続いて、図２１（ａ）及び図２４（ａ）に示すように、支持基板４０を介して固定された第１半導体回路層１ａの裏面に、下方から第２半導体回路層２の表面を対向させる。（逆に、第２半導体回路層２を固定しておき、上方から支持基板４０に固定された第１半導体回路層１ａを対向させてもよい。）その後、回路層２と１ａの間に押圧力を加えて回路層２と１ａを相互に近接させると、接着剤膜４４ｃ１の厚さＨｄは電極４２の高さＨｃよりも小さく設定され（Ｈｄ＜Ｈｃ）、接着剤膜４４ｃ２の厚さＨａは電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ）ので、最初に、図２２（ｂ）及び図２４（ｂ）に示すように、第２半導体回路層２の電極４２の先端（頂部）が第１半導体回路層１ａの電極４３ａの先端（頂部）に接触せしめられる。この時の回路層１と２の間の層間ギャップはＧ１である（Ｇ１＝Ｈｃ＋Ｈｂ）。
【０２０３】
この時、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２は接合・一体化せず、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の対向面の間に隙間４５が形成される。このため、空気はその隙間４５を通って容易に外部に排出されることができる。
【０２０４】
上述した第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２とを対向させてから電極４２と４３ａを相互接触させる工程は、第１実施形態と同様に、室温で行う。第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２との距離Ｇ１の値は、例えば２μｍ〜１０μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には４μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、２μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ１の値は、例えば０．１μｍ〜２μｍの範囲で適宜決定される。この点も第１実施形態と同様である。
【０２０５】
その後、互いに接触せしめられた電極４３ａと電極４２を、以下のようにして相互に接合させる。
【０２０６】
すなわち、図２２（ｂ）及び図２４（ｂ）の状態にある第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａを室温から所定温度まで加熱する。その温度は、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の表面（露出面）がわずかに軟化するか、それらの表面がわずかに流動状態になる温度に設定する。その温度は、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２に使用する接着剤の種類によって異なるが、電極４２と電極４３ａとが「圧接」する温度を考慮しながら、例えば１００〜４００℃の範囲内で任意に設定される。このとき、設定する加熱温度によっては、電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となり、その表面が湾曲することがある。
【０２０７】
続いて、押圧力を印加することにより、第１実施形態と同様にして、図２３（ｃ）及び図２５（ｃ）に示すように、回路層１ａと２の間の隙間を狭めることにより、回路層１ａと２の間の層間ギャップをＧ１からそれより小さいＧ２（Ｇ２＜Ｇ１）とする。この時、第２半導体回路層２の電極４３ａと第１半導体回路層１ａの電極４２の間には、圧縮力が作用する。その結果、電極４２よりも機械的強度が低い電極４３ａのみが選択的に押し潰されて、電極４２と電極４３とが「圧接」によって相互に接合せしめられると共に、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２が相互に接触し、押し広げられながら相互に連結・一体化される。このとき、１個の電極４２に対応する４個の電極４３ａが潰されて一体的になり、その結果、電極４２と電極４３ａとが一対一対応になる。こうして、相互に圧接された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて、回路層２と１ａの間の隙間の全体が接着剤膜４４ｃ１ｃ２によって充填され、余分の接着剤膜４４ｃ１または４４ｃ２が当該隙間からはみ出ることもない。る。この時の状態は図２３（ｃ）及び図２５（ｃ）に示すようになる。
【０２０８】
加熱時に電極４２及び電極４３ａの少なくとも一方が部分的に溶融状態となった場合は、電極４２と電極４３ａの接合は、溶融した電極４２、４３ａの「再凝固」により行われるか、「圧接」と「再凝固」が混合した形で行われる。この点は第１実施形態と同様である。
【０２０９】
この第４実施形態では、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の双方が接着剤要素に分割されていないので、この加熱圧接工程では、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の対向面の間に存在する空気は、層間ギャップがＧ２に狭められる前に隙間４５を通って外部に排出される。接着剤膜４４ｃ１の表面と接着剤膜４４ｃ２の表面がいずれも軟化または流動化しているので、層間ギャップがＧ２になった時に、接着剤膜４４ｃ１と接着剤膜４４ｃ２が接着されやすく、その結果、回路層１ａと２が確実に相互接着されることができる。この点は、第１実施形態と同様である。
【０２１０】
層間ギャップＧ２の値は、例えば１μｍ〜９μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には３μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、１μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ２の値は、例えば０．０５μｍ〜１μｍの範囲で適宜決定される。
【０２１１】
第２半導体回路層２は、以上のようにして、電極４２と電極４３ａを用いて第１半導体回路層１ａの裏面側に固着（つまり機械的に接続）せしめられると共に、両回路層１ａ及び２の間の電気的接続も同時に行われる。また、それと同時に、両回路層１ａ及び２は、互いに接続された電極４３ａと電極４２の箇所を除いて回路層１ａと２の間の隙間全体に充填された接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２によって、相互に接着される。
【０２１２】
以上のようにして電極４２と電極４３ａの機械的・電気的接続と接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の接着が終わると、相互に接合された回路層１と２ａは室温まで自然冷却される。そこで、加熱、紫外線照射、薬剤添加等によって一体化された接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２を最終的に硬化させる。処理が容易であることから、加熱により硬化させるのが好ましい。加熱温度は、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃとして使用した接着剤の性質に応じて、例えば１２０〜５００℃の範囲内で適宜設定される。こうして、二つの半導体回路層１ａと２の間の機械的接続と電気的接続が完了する。
【０２１３】
その後の工程は、第１実施形態の場合と同じであるから、その説明は省略する。
【０２１４】
以上説明したように、本発明の第４実施形態に係る集積回路装置の製造方法は、第１半導体回路層１ａの裏面と第２半導体回路層２の表面の双方に電気的絶縁性の接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２をそれぞれ形成した点を除いて、上述した第１実施形態に係る集積回路装置の製造方法と同じであるから、第１実施形態において得られるものと同一の効果が得られることは明らかである。ただ、第４実施形態では、二つの接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２を使用しているので、第２実施形態と同様に、第１実施形態におけるよりも第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ａの接着力が増すという利点がある。
【０２１５】
第４実施形態では、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の双方が接着剤要素に分割されていないので、回路層１と２ａの間の隙間４５にある空気の排出されやすさは、それだけ第２実施形態よりも劣る。しかし、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２を接着剤要素に分割する必要がないため、接着剤膜４４ｃ１及び４４ｃ２の形成工程はそれだけ容易である。
【０２１６】
（第５実施形態）
図２６（ａ）〜図２９（ｅ）及び図３０（ａ）〜図３１（ｄ）は、本発明の第５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を工程毎に示す部分断面図である。この第５実施形態も、半導体ウェハーを積み重ねて三次元積層構造を持つ集積回路装置を製造する例である。
【０２１７】
第５実施形態の集積回路装置の製造方法は、三次元積層構造を構成する第１半導体回路層１ａの裏面（第２主面）にはマイクロバンプ電極を形成せず、導電性プラグ１５の端を直接、第２半導体回路層２の表面（第１主面）のマイクロバンプ電極４３ａに接触させるようにした点を除き、第１実施形態の集積回路装置の製造方法と同一である。よって、以下では、第１実施形態と同一の工程についてはその概略のみを説明し、相違する工程について詳細に説明する。
【０２１８】
まず、第１実施形態と同一の工程により、図３（ｆ）に示す構成の第１半導体回路層１ａを形成する。その後、第１実施形態と同様にして、基板１１の裏面と露出したＳｉＯ２膜１４の上にＳｉＯ２膜４１を形成し、図３（ｇ）に示す構成を得る。こうして得た構成を再度、図２６（ａ）に示している。この後の工程は、第１実施形態とは異なる。
【０２１９】
すなわち、図３（ｇ）及び図２６（ａ）に示す構成において、公知のエッチング方法により、導電性プラグ１５の端部を覆う部分のＳｉＯ２膜４１を選択的に除去し、導電性プラグ１５の端部１５ａを露出させる。その結果、図２６（ｂ）に示すように、導電性プラグ１５の端部１５ａがＳｉＯ２膜４１から突出する。残存したＳｉＯ２膜４１は、半導体基板１１の裏面の導電性プラグ１５以外の部分を覆っている。以下、このような構造を持つ第１半導体回路層を１ｂとする。第１実施形態とは異なり、第１半導体回路層１ｂの裏面全体は平坦になっていない。また、露出した各導電性プラグ１５の下端に、マイクロバンプ電極４２は形成されない。
【０２２０】
図３０（ａ）に示すように、各導電性プラグ１５の突出部分の第１半導体回路層１ｂの裏面（ＳｉＯ２膜４１の表面）を基準とした高さは、Ｈｅであり、例えば１μｍとされる。
【０２２１】
次に、第１半導体回路層１ｂの裏面に、以下のようにして、第２半導体回路層２を固着させる。ここでは、第２半導体回路層２は、第１半導体回路層１とほぼ同一の構成を有しており、また第１半導体回路層１と同一の方法で製造されると仮定し、対応する要素には第１半導体回路層１の場合と同一符号を付してその説明を省略する。なお、必要に応じて、第２半導体回路層２を第１半導体回路層１とは異なる構成としてもよいことは言うまでもない。
【０２２２】
第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面（平坦化されている）には、図２７（ｃ）及び図３０（ａ）に示すように、複数のマイクロバンプ電極４３ａが形成される。これらの電極４３ａは、第１実施形態における第１半導体回路層１ｂのマイクロバンプ電極４２と同一の方法で形成される。ここでは、第１半導体回路層１ｂ（Ｓｉウェハー１１）に設けられた導電性プラグ１５の各々について、４個の電極４３ａが対応している。換言すれば、１個の導電性プラグ１５に対して４個の電極４３ａが接合せしめられるようになっている。
【０２２３】
また、導電性プラグ１５と電極４３ａを互いに加圧接触させた時に、電極４３ａのみが選択的に潰れる（塑性変形する）ようにするため、電極４３ａは導電性プラグ１５よりも硬度が十分低い導電性材料から形成されている。例えば、第１実施形態と同様に、電極４２をタングステン（Ｗ）により形成した場合、電極４３ａはインジウム（Ｉｎ）と金（Ａｕ）の積層体（Ｉｎ／Ａｕ）により形成するのが好ましい。また、電極４２を銅（Ｃｕ）により形成した場合は、電極４３ａは錫（Ｓｎ）と銀（Ａｇ）の積層体（Ｓｎ／Ａｇ）により形成するのが好ましい。
【０２２４】
次に、第２半導体回路層２の多層配線構造３０（すなわち絶縁材料３１）の表面に、図２７（ｃ）及び図３０（ａ）に示すように、パターン化された電気的絶縁性の接着剤膜４４ａが第１実施形態と同じ方法で形成される。この接着剤膜４４ａは、第１実施形態で用いられたものと同じであって、バンプ状（島状）に形成された多数の接着剤要素４４ａａ（高さはＨａ）から構成されており、それら接着剤要素４４ａａは多層配線構造３０の表面に規則的に分布せしめられている。接着剤膜４４ａは、電極４３ａのいずれとも重ならない形状を持ち、電極４３ａが形成された箇所とその近傍を除いて配置されている。したがって、接着剤膜４４ａ（すなわち、すべての接着剤要素４４ａａ）は、第１半導体回路層１ｂの導電性プラグ１５とも重ならない。
【０２２５】
図３０（ａ）に示すように、第２半導体回路層２の表面を基準とした接着剤要素４４ａａの高さは、Ｈａであり、例えば、４μｍに設定される。
【０２２６】
接着剤膜４４ａの全体積（硬化後の全体積）は、導電性プラグ１５と電極４３ａを用いて第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ｂとを接続した際に、それら二つの回路層１ｂと２の間に生じる隙間全体が接着剤膜４４ａによって充填され、且つその隙間から余分の接着剤膜４４ａがはみ出ないような値に設定される。接着剤膜４４ａは、導電性プラグ１５と電極４３ａがある箇所とその近傍には存在しないので、図３０（ａ）に示すように、各接着剤要素４４ａａの高さＨａ（これは接着剤膜４４ａの厚さに等しい）は、電極４３ａの高さＨｂよりも大きくされており（Ｈａ＞Ｈｂ）、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ｂとを接合した際に各接着剤要素４４ａａが押しつぶされて導電性プラグ１５と電極４３ａがある箇所の周囲まで広がり、回路層１ｂと２の間に生じる隙間全体に充填されやすいようになっている。
【０２２７】
第２半導体回路層２の表面を基準とした電極４３ａの高さＨｂの典型例は、例えば、２μｍである。
【０２２８】
接着剤膜４４ａが多数の接着剤要素４４ａａに分けられているのは、第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ｂとを接合する際に、両回路層２、１ｂの間に存在する空気を外部に逃がしやすくするため（つまり脱ガスの容易化のため）である。すなわち、回路層２と１ｂがほとんど接続された状態でも、両層２、１ｂの間に存在する空気が隣接する接着剤要素４４ａａの間の隙間を通って外部に押し出されるようにするためである。
【０２２９】
ここでは、マイクロバンプ電極４３ａを形成してから接着剤膜４４ａを形成しているが、接着剤膜４４ａを形成してからマイクロバンプ電極４３ａを形成してもよい。
【０２３０】
続いて、図２７（ａ）及び図３０（ａ）に示すように、支持基板４０を介して固定された第１半導体回路層１ｂの裏面に、下方から第２半導体回路層２の表面を対向させる。（逆に、第２半導体回路層２を固定しておき、上方から支持基板４０に固定された第１半導体回路層１ｂを対向させてもよい。）その後、回路層２と１ｂの間に押圧力を加えて回路層２と１ｂを相互に近接させると、各接着剤要素４４ａａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ導電性プラグ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和より大きい（Ｈａ＞Ｈｂ＋Ｈｅ）ため、最初に、図３０（ｂ）に示すように、第２半導体回路層２の接着剤膜４４ａ（接着剤要素４４ａａ）の先端（頂部）が第１半導体回路層１ｂの裏面に接触せしめられる。
【０２３１】
その後、回路層２と１ｂの間に押圧力を加えて両者間の距離を狭めることにより、図２８（ｄ）及び図３１（ｃ）に示すように、第２半導体回路層２の各電極４３ａを対応する第１半導体回路層１ｂの電極４２に接触させる。この時の第１半導体回路層１ｂの裏面と第２半導体回路層２の表面との距離すなわち層間ギャップＧ１は、導電性プラグ１５の突出高さと電極４３ａの高さの和に等しい、すなわちＧ１＝Ｈｅ＋Ｈｂである。この時、接着剤膜４４ａは押し潰されて変形し、回路層１ｂと２の間の隙間のほぼ全体に押し広げられるが、接着剤膜４４ａは島状の接着剤要素４４ａａに分割されているので、接着剤膜４４ａは当該隙間中にほぼ均一に広がる。また、第１半導体回路層１ｂの裏面と変形せしめられた接着剤膜４４ａとの間（と隣接する接着剤要素４４ａａの間）には、空隙４５が形成されやすいことから、当該隙間中に残存する空気が空隙４５を通って外部に確実に排出されることができ、最終的に一体化・硬化せしめられた接着剤膜４４ａ中に気泡が生じる恐れをなくすことができる。
【０２３２】
上述した第１半導体回路層１ｂと第２半導体回路層２とを対向させてから導電性プラグ１５と電極４３ａとを相互接触させる工程は、第１実施形態と同様に、室温で行う。第１半導体回路層１ｂと第２半導体回路層２との距離Ｇ１の値は、例えば２μｍ〜１０μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には４μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、２μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ１の値は、例えば０．１μｍ〜２μｍの範囲で適宜決定される。この点も第１実施形態と同様である。
【０２３３】
その後、互いに接触せしめられた電極４３ａと電極４２を、以下のようにして相互に接続させる。
【０２３４】
すなわち、図２８（ｄ）及び図３０（ｂ）の状態にある第２半導体回路層２と第１半導体回路層１ｂを室温から所定温度まで加熱する。その温度は、加圧変形状態にある接着剤膜４４ａの表面（露出面）がわずかに軟化するか、その表面がわずかに流動状態になる温度に設定する。その温度は、接着剤膜４４ａに使用する接着剤の種類によって異なるが、導電性プラグ１５と電極４３ａとが「圧接」する温度を考慮しながら、例えば１００〜４００℃の範囲内で任意に設定される。このとき、設定する加熱温度によっては、電極４３ａが部分的に溶融状態となり、その表面が湾曲することがある。
【０２３５】
続いて、押圧力を印加することにより、第１半導体回路層１ｂに対して下方から第２半導体回路層２をさらに近づけ、あるいは第２半導体回路層２に対して上方から第１半導体回路層１ｂを下降させることにより、図２９（ｅ）及び図３１（ｄ）に示すように、回路層１ｂと２の間の隙間を狭める。換言すれば、回路層１ｂと２の間の層間ギャップをＧ１からそれより小さいＧ２（Ｇ２＜Ｇ１）とする。この時、第２半導体回路層２の電極４３ａと第１半導体回路層１ｂの導電性プラグ１５の間には、圧縮力が作用する。その結果、導電性プラグ１５よりも機械的強度が低い電極４３ａのみが選択的に押し潰されて、導電性プラグ１５と電極４３とが「圧接」によって相互に接合せしめられると共に、接着剤要素４４ａａがさらに押し広げられて相互に連結・一体化される。このとき、１個の導電性プラグ１５に対応する４個の電極４３ａが潰されて一体的になり、その結果、導電性プラグ１５と電極４３ａとが一対一対応になる。こうして、相互に圧接された電極４３ａと導電性プラグ１５の箇所を除いて、回路層２と１ｂの間の隙間の全体が接着剤膜４４ａによって充填され、余分の接着剤膜４４ｂ１または４４ｂ２が当該隙間からはみ出ることもない。この時の状態は図２９（ｅ）及び図３１（ｄ）に示すようになる。
【０２３６】
この加熱圧接工程では、層間ギャップがＧ１からＧ２に減少せしめられる際に、回路層１ａと２の間の隙間に存在する空気（大気）は、第１半導体回路層１ｂの裏面と接着剤膜４４ａ（これらはいずれも加熱によって表面が軟化または流動化している）との間の空隙４５と、隣接する接着剤要素４４ａａの間に残存する微小空間とを通って、外部に確実に排出されることができる。また、接着剤膜４４ａの表面が軟化または流動化しているので、層間ギャップがＧ２になった時に、第１半導体回路層１ｂの裏面と接着剤膜４４ａが接着されやすく、その結果、回路層１ｂと２が確実に相互接着されることができる。
【０２３７】
加熱時に電極４３ａが部分的に溶融状態となった場合は、導電性プラグ１５と電極４３ａの接合は、溶融した電極４３ａの「再凝固」により行われるか、「圧接」と「再凝固」が混合した形で行われる。この点は第１実施形態と同様である。
【０２３８】
層間ギャップＧ２の値は、例えば１μｍ〜９μｍの範囲で適宜決定されるが、典型的には３μｍである。しかし、電極４２と４３ａの高さＨｃとＨｂをいっそう小さくすることにより、１μｍ以下とすることも可能である。この場合、距離Ｇ２の値は、例えば０．０５μｍ〜１μｍの範囲で適宜決定される。
【０２３９】
第２半導体回路層２は、以上のようにして、導電性プラグ１５と電極４３ａを用いて第１半導体回路層１ｂの裏面側に固着（つまり機械的に接続）せしめられると共に、両回路層１ｂ及び２の間の電気的接続も同時に行われる。また、それと同時に、両回路層１ｂ及び２は、互いに接続された導電性プラグ１５及び電極４３ａの箇所を除いて回路層１ｂと２の間の隙間全体に充填された接着剤膜４４ａによって、相互に接着される。
【０２４０】
以上のようにして導電性プラグ１５と電極４３ａの機械的・電気的接続と接着剤膜４４ａの接着が終わると、相互に接合された回路層１ｂと２は室温まで自然冷却される。そこで、加熱、紫外線照射、薬剤添加等によって一体化された接着剤膜４４ａを最終的に硬化させる。処理が容易であることから、加熱により硬化させるのが好ましい。加熱温度は、接着剤膜４４ａとして使用した接着剤の性質に応じて、例えば１２０〜５００℃の範囲内で適宜設定される。こうして、二つの半導体回路層１ｂと２の間の機械的接続と電気的接続が完了する。
【０２４１】
その後の工程は、第１実施形態の場合と同じであるから、その説明は省略する。
【０２４２】
以上説明したように、本発明の第５実施形態に係る集積回路装置の製造方法は、第１半導体回路層１ｂと第２半導体回路層２の接合を導電性プラグ１５（電極４２は使用しない）と電極４３ａを用いて行う点を除いて、上述した第１実施形態に係る集積回路装置の製造方法と同じであるから、第１実施形態において得られるものと同一の効果が得られることは明らかである。また、第５実施形態では、電極４２を形成する工程が不要なので、第１実施形態におけるよりも工程が少し簡単になる、という利点がある。
【０２４３】
（第６実施形態）
図３３は、本発明の第６実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第６実施形態は、上述した第１実施形態の変形例１に相当する。
【０２４４】
上記第１実施形態では、図９（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定され（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ＋Ｈｃ）。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ａに先に接触して変形せしめられ、その後で電極４２と４３ａが相互に接触する。しかし、本発明はこのような関係に限定されるわけではない。
【０２４５】
ここで述べる第６実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３３（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第１実施形態と同じであるが、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、図３３（ｂ）に示すように、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後に、加圧による電極４３ａの変形に伴って、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ａに接触して変形せしめられる。それ以外の点は上記第１実施形態と同じである。
【０２４６】
したがって、第６実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２４７】
（第７実施形態）
図３４は、本発明の第７実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第７実施形態は、上述した第１実施形態の変形例２に相当する。
【０２４８】
ここで述べる第７実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３４（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ）点で、上記第１実施形態とは異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、図３４（ｂ）に示すように、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後に、加圧による電極４３ａの変形に伴って、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ａに接触して変形せしめられる。また、電極４３ａの変形量が、第６実施形態よりも大きくなる。それ以外の点は上記第１実施形態と同じである。
【０２４９】
第７実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ａが充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。そこで、電極４３ａと共に電極４２も塑性変形するように構成するのが好ましい。
【０２５０】
第７実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２５１】
（第８実施形態）
図３５は、本発明の第８実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第８実施形態は、上述した第１実施形態の変形例３に相当する。
【０２５２】
ここで述べる第８実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３５（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第１実施形態と同じであるが、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和にほぼ等しく設定されている（Ｈａ≒Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、電極４２と４３ａが相互に接触するのとほぼ同時に、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ａの裏面に接触する。それ以外の点は上記第１実施形態と同じである。
【０２５３】
したがって、第８実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２５４】
（第９実施形態）
図３６は、本発明の第９実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第９実施形態は、上述した第２実施形態の変形例１に相当する。
【０２５５】
上記第２実施形態では、図１４（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定され（Ｈａ＞Ｈｂ）、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄは、電極４２の高さＨｃよりも大きく設定されている（Ｈｃ＜Ｈｄ）。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、先に接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２が相互に接触して変形せしめられ、その後で電極４２と４３ａが相互に接触する。しかし、本発明はこのような関係に限定されるわけではない。
【０２５６】
ここで述べる第９実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３６（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第２実施形態と同じであるが、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されており（Ｈｃ＞Ｈｄ）、且つ、接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａと接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄの和が、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＞Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触し、その後、電極４２と４３ａが相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２５７】
したがって、第９実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２５８】
（第１０実施形態）
図３７は、本発明の第１０実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１０実施形態は、上述した第２実施形態の変形例２に相当する。
【０２５９】
ここで述べる第９実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３７（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第２実施形態と同じであるが、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されており（Ｈｃ＞Ｈｄ）、且つ、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤要素４４ｂｂ１の高さＨｄの和が、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも小さく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＜Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後、接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２６０】
したがって、第１０実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２６１】
第１０実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２が充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。そこで、電極４３ａと共に電極４２も塑性変形するように構成するのが好ましい。
【０２６２】
（第１１実施形態）
図３８は、本発明の第１１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１１実施形態は、上述した第２実施形態の変形例３に相当する。
【０２６３】
ここで述べる第１１実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３８（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定され（Ｈａ＜Ｈｂ）、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されている（Ｈｃ＞Ｈｄ）点が、第２実施形態とは異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後、接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２６４】
したがって、第１１実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２６５】
（第１２実施形態）
図３９は、本発明の第１２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１２実施形態は、上述した第２実施形態の変形例４に相当する。
【０２６６】
ここで述べる第１２実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図３９（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも大さく設定されている（Ｈｃ＜Ｈｄ）点は、第２実施形態と同じであるが、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定され（Ｈａ＜Ｈｂ）、且つ、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤要素４４ｂｂ１の高さＨｄの和が、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＞Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触し、その後、電極４２と４３ａが相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２６７】
したがって、第１２実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２６８】
（第１３実施形態）
図４０は、本発明の第１３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１３実施形態は、上述した第２実施形態の変形例５に相当する。
【０２６９】
ここで述べる第１３実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４０（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも大さく設定されている（Ｈｃ＜Ｈｄ）点は、第２実施形態と同じであるが、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されており（Ｈａ＜Ｈｂ）、且つ、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤要素４４ｂｂ１の高さＨｄの和が、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和よりも小さく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＜Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後、接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２７０】
したがって、第１３実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２７１】
第１３実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ｂ１及び４４ｂ２が充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。そこで、電極４３ａと共に電極４２も塑性変形するように構成するのが好ましい。
【０２７２】
（第１４実施形態）
図４１は、本発明の第１４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１４実施形態は、上述した第２実施形態の変形例６に相当する。
【０２７３】
ここで述べる第１４実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４１（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ１の高さ（接着剤膜４４ｂ１の厚さ）Ｈｄが、電極４２の高さＨｃよりも大さく設定されている（Ｈｃ＜Ｈｄ）点は、第２実施形態と同じであるが、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されており（Ｈａ＜Ｈｂ）、且つ、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤要素４４ｂｂ１の高さＨｄの和が、電極４２の高さＨｃと電極４３ａの高さＨｂの和とほぼ等しく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ≒Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、電極４２と４３ａが相互に接触するのとほぼ同時に、接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第２実施形態と同じである。
【０２７４】
したがって、第１４実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第２実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２７５】
（第１５実施形態）
図４２は、本発明の第１５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１５実施形態は、上述した第３実施形態の変形例１に相当する。
【０２７６】
上記第３実施形態では、図１９（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定され（Ｈａ＞Ｈｂ）、連続的な接着剤膜４４ｃの厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定され（Ｈｃ＞Ｈｄ）、さらに、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤膜４４ｃの厚さＨｄの和が、電極４３ａの高さＨｂと電極の高さＨＣの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＞Ｈｂ＋Ｈｃ）。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、先に接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２が相互に接触して変形せしめられ、その後で電極４２と４３ａが相互に接触する。しかし、本発明はこのような関係に限定されるわけではない。
【０２７７】
ここで述べる第１５実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４２（ａ）に示すように、接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定され（Ｈａ＞Ｈｂ）、連続的な接着剤膜４４ｃの厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されている（Ｈｃ＞Ｈｄ）点は、上記第３実施形態と同じであるが、接着剤要素４４ｂｂ２の高さＨａと接着剤膜４４ｃの厚さＨｄの和が、電極４３ａの高さＨｂと電極４２の高さＨｃの和よりも小さく設定されている（Ｈａ＋Ｈｄ＜Ｈｂ＋Ｈｃ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後に接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第３実施形態と同じである。
【０２７８】
したがって、第１５実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第３実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２７９】
第１５実施形態は、上述した第４実施形態の変形例１にも相当する。
【０２８０】
第１５実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２が充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。そこで、電極４３ａと共に電極４２も塑性変形するように構成するのが好ましい。
【０２８１】
（第１６実施形態）
図４３は、本発明の第１６実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１６実施形態は、上述した第３実施形態の変形例２に相当する。
【０２８２】
ここで述べる第１６実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４３（ａ）に示すように、接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第３実施形態と同じであるが、連続的な接着剤膜４４ｃの厚さＨｄは、電極４２の高さＨｃよりも大きく設定されている（Ｈｃ＜Ｈｄ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触し、その後に電極４２と４３ａが相互に接触する。それ以外の点は上記第３実施形態と同じである。
【０２８３】
したがって、第１６実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第３実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２８４】
第１６実施形態は、上述した第４実施形態の変形例２にも相当する。
【０２８５】
（第１７実施形態）
図４４は、本発明の第１７実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１７実施形態は、上述した第３実施形態の変形例３に相当する。
【０２８６】
ここで述べる第１７実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４４（ａ）に示すように、連続的な接着剤膜４４ｃの厚さＨｄが、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されている（Ｈｃ＞Ｈｄ）点は、上記第３実施形態と同じであるが、接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず電極４２と４３ａが相互に接触し、その後に接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第３実施形態と同じである。
【０２８７】
したがって、第１７実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第３実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２８８】
第１７実施形態は、上述した第４実施形態の変形例３にも相当する。
【０２８９】
第１７実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ｃ及び４４ｂ２が充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。そこで、電極４３ａと共に電極４２も塑性変形するように構成するのが好ましい。
【０２９０】
（第１８実施形態）
図４５は、本発明の第１８実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１８実施形態は、上述した第３実施形態の変形例４に相当する。
【０２９１】
ここで述べる第１８実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４５（ａ）に示すように、連続的な接着剤膜４４ｃの厚さＨｄが、電極４２の高さＨｃよりも小さく設定されている（Ｈｃ＞Ｈｄ）点は、上記第３実施形態と同じであるが、接着剤要素４４ｂｂ２の高さ（接着剤膜４４ｂ２の厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されており（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ、接着剤膜４４ｂ２の高さＨａと接着剤膜４４ｃの厚さＨｄの和が、電極４３ａの高さＨｂと電極４３ａの高さＨｃの和とほぼ同じに設定されている点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、電極４２と４３ａが相互に接触するのとほぼ同時に、接着剤膜４４ｂ１と４４ｂ２が相互に接触する。それ以外の点は上記第３実施形態と同じである。
【０２９２】
したがって、第１８実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第３実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２９３】
第１８実施形態は、上述した第４実施形態の変形例４にも相当する。
【０２９４】
（第１９実施形態）
図４６は、本発明の第１９実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第１９実施形態は、上述した第５実施形態の変形例１に相当する。
【０２９５】
上記第５実施形態では、図３０（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａは、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定され（Ｈａ＞Ｈｂ）、且つ、接着剤膜４４ａの厚さＨａは、導電性バンプ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和よりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ＋Ｈｅ）。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、先に接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ｂの裏面に接触して変形せしめられ、その後で導電性バンプ１５と電極４３ａが相互に接触する。しかし、本発明はこのような関係に限定されるわけではない。
【０２９６】
ここで述べる第１９実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４６（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第５実施形態と同じであるが、導電性バンプ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和よりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ＋Ｈｅ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず導電性バンプ１５と電極４３ａが相互に接触し、その後、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ｂの裏面に接触する。それ以外の点は上記第５実施形態と同じである。
【０２９７】
したがって、第１９実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第５実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０２９８】
第１９実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ａが充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要があるが、それには限界がある。そこで、接着剤膜４４ａの厚さＨａと、導電性バンプ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和との差（Ｈａ−Ｈｂ−Ｈｅ）を、あまり大きくしないようにするのが好ましい。
【０２９９】
（第２０実施形態）
図４７は、本発明の第２０実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第２０実施形態は、上述した第５実施形態の変形例２に相当する。
【０３００】
ここで述べる第２０実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４７（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも小さく設定されている（Ｈａ＜Ｈｂ）点が、上記第５実施形態とは異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、まず導電性バンプ１５と電極４３ａが相互に接触し、その後、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ｂの裏面に接触する。それ以外の点は上記第５実施形態と同じである。
【０３０１】
したがって、第２０実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第５実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０３０２】
第２０実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ａが充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要があるが、それには限界がある。そこで、接着剤膜４４ａの厚さＨａと、導電性バンプ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和との差（Ｈａ−Ｈｂ−Ｈｅ）を、あまり大きくしないようにするのが好ましい。
【０３０３】
（第２１実施形態）
図４８は、本発明の第２１実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法を示す部分拡大断面図である。この第２０実施形態は、上述した第５実施形態の変形例３に相当する。
【０３０４】
ここで述べる第２１実施形態に係る集積回路装置の製造方法では、図４８（ａ）に示すように、島状の接着剤要素４４ａの高さ（接着剤膜４４ａの厚さ）Ｈａが、電極４３ａの高さＨｂよりも大きく設定されている（Ｈａ＞Ｈｂ）点は、上記第５実施形態と同じであるが、導電性バンプ１５の突出高さＨｅと電極４３ａの高さＨｂの和とほぼ同じに設定されている（Ｈａ≒Ｈｂ＋Ｈｅ）点が異なる。このため、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の接続工程では、導電性バンプ１５と電極４３ａが相互に接触≒するのとほぼ同時に、接着剤膜４４ａが第１半導体回路層１ｂの裏面に接触する。それ以外の点は上記第５実施形態と同じである。
【０３０５】
したがって、第２１実施形態に係る集積回路装置の製造方法においても、上記第５実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。
【０３０６】
第２１実施形態では、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間に接着剤膜４４ａが充填されるようにするため、電極４３ａの変形量を大きくする必要がある。
【０３０７】
（第２２実施形態）
図４９は、本発明の第２２実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法において使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す、図３２（ｂ）と同様の図である。
【０３０８】
図４９に示された矩形の四つの頂点にそれぞれ配置された四つの電極４３ａ（第２半導体回路層２の表面に設けられる）は、一組になっていて、図３２（ａ）に示したものと同様に、一つの電極４２または導電性バンプ１５の突出部（第１半導体回路層１ａまたは１ｂの裏面に設けられる）に対して一対一で接続される。
【０３０９】
図３２（ｂ）では、接着剤膜４４ａは、規則的に配置された多数の島状の接着剤要素４４ａａに分割されており、電極４３ａの各組の周囲を取り囲んでいる。他方、図４９に示された接着剤膜４４ｄは、Ｘ方向及びＹ方向に連続的に形成されたものである。すなわち、接着剤膜４４ｄは、格子状パターンを持っていて、Ｘ方向に延在する複数の帯状部と、それらと直交するＹ方向に延在する複数の帯状部とから構成されている。この接着剤膜４４ｄは、上述した接着剤膜４４ｃ、４４ｃ１、４４ｃ２に相当するものである。
【０３１０】
第２２実施形態の製造方法では、図４９に示された格子状の接着剤膜４４ｄを使用するので、平面的には（つまり、接着剤膜４４ｄを含む平面内では）気体の逃げ道はない。しかし、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間（電極４３ａの各組の周囲）に存在する気体は、両者の間に形成される空隙４５（図６（ｋ）を参照）を通って外部に排出されることができる。
【０３１１】
（第２３実施形態）
図５０は、本発明の第２３実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法において使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す、図３２（ｂ）と同様の図である。
【０３１２】
図５０に示された電極４３ａのレイアウトは、図４９の電極４３ａと同じである。図５０に示された接着剤膜４４ｅは、Ｘ方向にのみ連続的に形成されたものである。接着剤膜４４ｅは、ストライプ状パターンを持っていて、Ｘ方向に延在する複数の帯状部から構成されている。隣接する帯状部の間には、それぞれ、脱ガス用の通路となる空隙５１が存在する。
【０３１３】
第２３実施形態の製造方法では、図５０に示された格子状の接着剤膜４４ｅを使用するので、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間（電極４３ａの各組の周囲）に存在する気体は、両者の間に形成される空隙４５（図６（ｋ）を参照）と、接着剤膜４４ｅの空隙５１とを通って外部に排出される。このため、第２２実施形態に比べて気体が排出されやすい利点がある。
【０３１４】
（第２４実施形態）
図５１は、本発明の第２４実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法において使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す、図３２（ｂ）と同様の図である。
【０３１５】
図５１に示された電極４３ａのレイアウトは、図４９の電極４３ａと同じである。図５１に示された接着剤膜４４ｆは、Ｙ方向に延在する帯状部に複数のスリット５２が形成されている点を除き、図４９の接着剤膜４４ｄと同じである。
【０３１６】
第２４実施形態の製造方法では、図５１に示された格子状の接着剤膜４４ｆを使用するので、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間（電極４３ａの各組の周囲）に存在する気体は、両者の間に形成される空隙４５と、接着剤膜４４ｆの空隙５１及びスリット５２とを通って外部に排出される。このため、第２２実施形態に比べて気体が排出されやすい利点がある。
【０３１７】
（第２５実施形態）
図５２は、本発明の第２５実施形態に係る三次元積層構造を持つ集積回路装置の製造方法において使用される電極のレイアウトと接着剤膜のパターンを示す、図３２（ｂ）と同様の図である。
【０３１８】
図５２に示された電極４３ａのレイアウトは、図４９の電極４３ａと同じである。図５２に示された接着剤膜４４ｇは、Ｙ方向に延在する帯状部とＸ方向に延在する帯状部にそれぞれ複数のスリット５２及び５３が形成されている点を除き、図４９の接着剤膜４４ｄと同じである。
【０３１９】
第２５実施形態の製造方法では、図５２に示された格子状の接着剤膜４４ｇを使用するので、第１半導体回路層１ａと第２半導体回路層２の間の隙間（電極４３ａの各組の周囲）に存在する気体は、両者の間に形成される空隙４５と、接着剤膜４４ｆの空隙５１並びにスリット５２及び５３とを通って外部に排出される。このため、第２２実施形態及び第２３実施形態に比べて気体が排出されやすい利点がある。
【０３２０】
（変形例）
上述した第１〜第２５実施形態は本発明を具体化した例を示すものであり、したがって本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れることなく種々の変形が可能であることは言うまでもない。例えば、上述した第１〜第２５実施形態では、隣接する半導体回路層のマイクロバンプ電極同士（あるいは導電性プラグとマイクロバンプ電極）を「加熱圧接」によって接合させているが、本発明はこれに限定されない。マイクロバンプ電極や導電性プラグの材質によっては、室温における圧接すなわち「室温圧接」が可能であるから、そのような場合には「室温圧接」を使用してもよいことは言うまでもない。また、マイクロバンプ電極同士（あるいは導電性プラグとマイクロバンプ電極）を適当な接合用金属（例えばハンダ合金）を介在させて相互に接合させてもよい。
【０３２１】
また、上述した第１〜第２５実施形態では、主として第１半導体回路層を支持基板に固着する場合について説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明を第２半導体回路層に適用すれば、当該第２半導体回路層はそれに隣接する第１半導体回路層に固着されることになる。
【０３２２】
さらに、上述した第１〜第２５実施形態では、半導体回路層の各々を単一の半導体ウェハーにより形成する場合について述べているが、本発明はこれらに限定されない。例えば、半導体回路層の各々を複数の半導体チップにより形成してもよい。また、少なくとも一つの半導体回路層を単一の半導体ウェハーにより形成し、残りの半導体回路層の各々を複数の半導体チップにより形成してもよい。ある半導体回路層を複数の半導体チップにより形成する場合、それら半導体チップのすべてが電子回路を内蔵していなくてもよい。すなわち、いくつかの半導体チップは電子回路を内蔵していない（または電子回路を内蔵しているが使用されていない）「ダミーチップ」でもよい。また、ある半導体回路層を単一の半導体ウェハーにより形成する場合、その半導体ウェハーが、電子回路を内蔵していない（または電子回路を内蔵しているが使用されていない）「ダミー領域」を含んでいてもよい。
【符号の説明】
【０３２３】
１  第１半導体回路層
１ａ、１ｂ薄くされた第１半導体回路層
２  第２半導体回路層
２ａ  薄くされた第２半導体回路層
１１  半導体基板
１２  酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜
１２ａ  窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜
１２ｂ  ゲート絶縁膜
１３  トレンチ
１４  酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜
１５  導電性プラグ
１５ａ  導電性プラグの端部
１６  ソース・ドレイン領域
１７  フォトレジスト膜
１８  ゲート電極
１９  層間絶縁膜
２０  金属配線膜
２１  導電性材料
３０  多層配線構造
３１  絶縁材料
３２、３３、３４  配線層
３５、３６  導電体
３７  マイクロバンプ電極
３８  導電体
３９  接着剤
４０  支持基板
４１  酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜
４２、４３ａ  マイクロバンプ電極
４４ａ、４４ｂ１、４４ｂ２、４４ｃ、４４ｃ１、４４ｃ２  接着剤膜
４４ｂ１ｂ２、４４ｂ２ｃ、４４ｃ１ｃ２  一体化された接着剤膜
４４ｄ、４４ｅ、４４ｆ、４４ｇ  接着剤膜
４５  第１半導体回路層と第２半導体回路層の間に形成される脱ガス用通路
５１  脱ガス用空隙
５２、５３  脱ガス用スリット
【図１】
0005383874.tif 000002
【図２】
0005383874.tif 000003
【図３】
0005383874.tif 000004
【図４】
0005383874.tif 000005
【図５】
0005383874.tif 000006
【図６】
0005383874.tif 000007
【図７】
0005383874.tif 000008
【図８】
0005383874.tif 000009
【図９】
0005383874.tif 000010
【図１０】
0005383874.tif 000011
【図１１】
0005383874.tif 000012
【図１２】
0005383874.tif 000013
【図１３】
0005383874.tif 000014
【図１４】
0005383874.tif 000015
【図１５】
0005383874.tif 000016
【図１６】
0005383874.tif 000017
【図１７】
0005383874.tif 000018
【図１８】
0005383874.tif 000019
【図１９】
0005383874.tif 000020
【図２０】
0005383874.tif 000021
【図２１】
0005383874.tif 000022
【図２２】
0005383874.tif 000023
【図２３】
0005383874.tif 000024
【図２４】
0005383874.tif 000025
【図２５】
0005383874.tif 000026
【図２６】
0005383874.tif 000027
【図２７】
0005383874.tif 000028
【図２８】
0005383874.tif 000029
【図２９】
0005383874.tif 000030
【図３０】
0005383874.tif 000031
【図３１】
0005383874.tif 000032
【図３２】
0005383874.tif 000033
【図３３】
0005383874.tif 000034
【図３４】
0005383874.tif 000035
【図３５】
0005383874.tif 000036
【図３６】
0005383874.tif 000037
【図３７】
0005383874.tif 000038
【図３８】
0005383874.tif 000039
【図３９】
0005383874.tif 000040
【図４０】
0005383874.tif 000041
【図４１】
0005383874.tif 000042
【図４２】
0005383874.tif 000043
【図４３】
0005383874.tif 000044
【図４４】
0005383874.tif 000045
【図４５】
0005383874.tif 000046
【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
0005383874.tif 000049
【図４９】
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【図５０】
0005383874.tif 000051
【図５１】
0005383874.tif 000052
【図５２】
0005383874.tif 000053