(57)【要約】  半導体装置は、複数の第１の接続部と、複数の第２の接続部と、第１の基板と、第２の基板とを有する。前記複数の第１の接続部のそれぞれは、第１のバンプと第１の下地電極とを有する。前記複数の第２の接続部のそれぞれは、第２のバンプと第２の下地電極とを有する。前記第１の基板の第１の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第１の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第２の領域とを含む。前記第２の基板の第２の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第３の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第４の領域とを含む。前記第１の面において、前記第２の領域は前記第１の領域を囲む。前記第２の面において、前記第４の領域は前記第３の領域を囲む。前記第１の基板の厚さ方向における前記第２の下地電極の高さは、前記厚さ方向における前記第１の下地電極の高さよりも大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線と第２の配線とを電気的に接続する複数の第１の接続部と、
前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に接続する複数の第２の接続部と、
第１の面と前記第１の配線とを有し、かつ、第１の半導体材料を含み、前記第１の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第１の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第２の領域とを含む第１の基板と、
第２の面と前記第２の配線とを有し、かつ、第２の半導体材料を含み、前記第２の面は前記第１の面に対向し、前記第２の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第３の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第４の領域とを含む第２の基板と、
を有し、
前記複数の第１の接続部のそれぞれは、
第１のバンプと、
前記第１の領域と前記第３の領域とのいずれか１つと前記第１のバンプとの間に配置された第１の下地電極と、
を有し、
前記複数の第２の接続部のそれぞれは、
第２のバンプと、
前記第２の領域と前記第４の領域とのいずれか１つと前記第２のバンプとの間に配置された第２の下地電極と、
を有し、
前記第１の面において、前記第２の領域は前記第１の領域を囲み、
前記第２の面において、前記第４の領域は前記第３の領域を囲み、
前記第１の基板の厚さ方向における前記第２の下地電極の高さは、前記厚さ方向における前記第１の下地電極の高さよりも大きい
半導体装置。
【請求項２】
前記第２のバンプの径は、前記第１のバンプの径よりも小さい
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体装置は、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に接続する複数の第３の接続部をさらに有し、
前記第１の面は、前記複数の第３の接続部が配置される第５の領域をさらに含み、
前記第２の面は、前記複数の第３の接続部が配置される第６の領域をさらに含み、
前記複数の第３の接続部のそれぞれは、
第３のバンプと、
前記第５の領域と前記第６の領域とのいずれか１つと前記第３のバンプとの間に配置された第３の下地電極と、
を有し、
前記第１の面において、前記第５の領域は前記第１の領域と前記第２の領域とを囲み、
前記第２の面において、前記第６の領域は前記第３の領域と前記第４の領域とを囲み、
前記厚さ方向における前記第３の下地電極の高さは、前記厚さ方向における前記第２の下地電極の高さよりも大きい
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記厚さ方向における前記第２の接続部の高さは、前記厚さ方向における前記第１の接続部の高さよりも大きい
請求項１に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層型の固体撮像装置は２枚の基板（画素ウエハおよび読み出しウエハ）を有する。画素ウエハは、複数の画素を有する。読み出しウエハは、複数の画素からの信号を読み出す回路を有する。２枚のウエハの接続方法が検討されている。例えば、微細なバンプ電極により画素毎に２枚のウエハを接続する第１の方法がある。あるいは、ライン毎に画素周辺で２枚のウエハを接続する第２の方法がある。第１の方法では、より微細なバンプ電極が必要である。バンプ電極として、半田バンプ電極、銅（Ｃｕ）バンプ電極、および金（Ａｕ）バンプ電極などが検討されている。特に、積層型の固体撮像装置の電極として、微細な金（Ａｕ）バンプ電極を用いた電極構造が検討されている。【０００３】
金（Ａｕ）バンプ電極の形成方法として、電解メッキと無電解メッキとがある。電解メッキでは、シード層に電流が流れることにより電界が発生し、かつ、メッキ浴に曝露されているシード層面のみに金属の構造物が形成される。無電解メッキでは、メッキ浴に曝露されている金属面のみに金属の構造物が形成される。メッキが行われる前にシード層をパターニングできる無電解メッキにより形成されたバンプ電極のウエハ面内における高さのばらつきは、電解メッキに比べると小さい。【０００４】
電解メッキのレートは速いが、ウエハ面内のレートが電界分布に依存する。電解メッキ後のシード層の除去工程があるため、電解メッキは微細構造の形成に適していない。一方、無電解メッキのレートは遅いが、ウエハ面内のバンプ電極の高さのばらつきが小さい。また、無電解メッキは、メッキ前にシード層をパターニングできるため、微細構造の形成に適している。【０００５】
しかしながら、無電解メッキにより形成されたバンプ電極を介して２枚の基板が積層された固体撮像装置において、バンプ電極の接続不良が発生する。以下では、バンプ電極の接続不良について説明する。【０００６】
図９は、基板８００の平面図と接続部９００の断面図とである。基板８００は、固体撮像装置を構成する２枚の基板の１つである。接続部９００は、基板８００と他の基板とを電気的に接続する。接続部９００は、バンプ９０１と下地電極９０２とを有する。バンプ９０１は、下地電極９０２の表面に配置されている。下地電極９０２は、基板８００の表面に配置されている。【０００７】
図９では、基板８００と接続部９００とは、模式的に示されている。例えば、基板８００の幅と接続部９００の高さとの比は、実際の固体撮像装置におけるその比と異なる。多数の接続部９００が基板８００の表面に高密度に配置される。図９では、接続部９００は複数の接続部の集合体として描かれている。【０００８】
無電解メッキ後のバンプ９０１には高さのばらつきがある。基板８００の中心領域Ａ１１におけるバンプ９０１の高さのばらつきは小さい。しかし、中心領域Ａ１１を囲む周辺領域Ａ１２におけるバンプ９０１の高さのばらつきは大きい。周辺領域Ａ１２におけるバンプ９０１の高さは、中心領域Ａ１１におけるバンプ９０１の高さよりも平均的に小さい。周辺領域Ａ１２におけるバンプ９０１の高さは、基板８００の中心から外側に向かって小さくなる傾向がある。中心領域Ａ１１におけるバンプ９０１の高さと、周辺領域Ａ１２の最も外側の部分におけるバンプ９０１の高さとの差は、約数百ｎｍである。この差は、中心領域Ａ１１におけるバンプ９０１の高さに対して約５％である。【０００９】
基板８００と他の基板とは、接続部９００を介して接続される。周辺領域Ａ１２におけるバンプ９０１の高さのばらつきにより、周辺領域Ａ１２に配置されたバンプ９０１が他の基板と接続されない場合がある。つまり、周辺領域Ａ１２におけるバンプ９０１の接続不良が発生する。固体撮像装置において、中心領域Ａ１１と周辺領域Ａ１２とは、画素が配置される画素領域である。このため、周辺領域Ａ１２において接続不良による欠陥画素が発生する。【００１０】
無電解メッキ後の画素領域におけるバンプ電極の高さのばらつきを小さくする幾つかの方法が検討されている。１つの方法は、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）である。この方法では、研磨パッドによる機械的な研磨と同時に、スラリーと呼ばれる化学薬品によりバンプ電極がエッチングされる。これによって、バンプ電極上部の表面が平坦化される。他の１つの方法は、バイト切削装置を用いる方法である（特許文献１参照）。この方法では、バンプ電極上部をバイトで切削することにより、バンプ電極上部の表面が平坦化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】日本国特開２００９−０９４５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、バンプ電極上部の表面を平坦にする上記の方法には以下の不具合がある。化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）では、バンプ電極の頭頂部が研磨パッドにより直接研磨される。バンプ電極と下地電極との境界部分に回転方向の力が加わるため、バンプ電極が下地電極から剥がれることがある。バンプ電極がより小さくなるほど境界部分の面積は小さくなる。このため、バンプ電極が微細である場合、バンプ電極が下地電極から剥がれやすい。さらに、バンプ電極が金（Ａｕ）などの柔らかい材料で構成される場合、研磨後のバンプ電極の頭頂部にバリが発生する。化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）は、研磨により表面を平坦化する方法である。このため、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）は、高さが異なるバンプ電極の高さを揃える方法としてあまり適していない。【００１３】
バイト切削装置を用いる方法では、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）と同様にバンプ電極が下地電極から剥がれることがある。さらに、化学的機械的研磨法（ＣＭＰ）と同様に、バンプ電極の頭頂部にバリが発生する。加えて、バイトによる切削痕が固体撮像装置の電気特性に影響する。バンプ電極が微細である場合、固体撮像装置の電気特性への影響が顕著に現れる。切削毎の小さな高さばらつきが原因である。切削痕を解消するために切削回数を増やすことはできる。しかし、切削回数が増えると、バンプ電極の頭頂部に回転方向のバリが発生しやすい。【００１４】
本発明は、接続部の接続不良を低減することができる半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様によれば、半導体装置は、複数の第１の接続部と、複数の第２の接続部と、第１の基板と、第２の基板とを有する。前記複数の第１の接続部は、第１の配線と第２の配線とを電気的に接続する。前記複数の第２の接続部は、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に接続する。前記第１の基板は、第１の面と前記第１の配線とを有し、かつ、第１の半導体材料を含む。前記第１の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第１の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第２の領域とを含む。前記第２の基板は、第２の面と前記第２の配線とを有し、かつ、第２の半導体材料を含む。前記第２の面は前記第１の面と対向する。前記第２の面は、前記複数の第１の接続部が配置される第３の領域と、前記複数の第２の接続部が配置される第４の領域とを含む。前記複数の第１の接続部のそれぞれは、第１のバンプと第１の下地電極とを有する。前記第１の下地電極は、前記第１の領域と前記第３の領域とのいずれか１つと前記第１のバンプとの間に配置される。前記複数の第２の接続部のそれぞれは、第２のバンプと第２の下地電極とを有する。前記第２の下地電極は、前記第２の領域と前記第４の領域とのいずれか１つと前記第２のバンプとの間に配置される。前記第１の面において、前記第２の領域は前記第１の領域を囲む。前記第２の面において、前記第４の領域は前記第３の領域を囲む。前記第１の基板の厚さ方向における前記第２の下地電極の高さは、前記厚さ方向における前記第１の下地電極の高さよりも大きい。【００１６】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、前記第２のバンプの径は、前記第１のバンプの径よりも小さくてもよい。【００１７】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様において、前記半導体装置は、前記第１の配線と前記第２の配線とを電気的に接続する複数の第３の接続部をさらに有してもよい。前記第１の面は、前記複数の第３の接続部が配置される第５の領域をさらに含んでもよい。前記第２の面は、前記複数の第３の接続部が配置される第６の領域をさらに含んでもよい。前記複数の第３の接続部のそれぞれは、第３のバンプと第３の下地電極とを有する。前記第３の下地電極は、前記第５の領域と前記第６の領域とのいずれか１つと前記第３のバンプとの間に配置される。前記第１の面において、前記第５の領域は前記第１の領域と前記第２の領域とを囲む。前記第２の面において、前記第６の領域は前記第３の領域と前記第４の領域とを囲む。前記厚さ方向における前記第３の下地電極の高さは、前記厚さ方向における前記第２の下地電極の高さよりも大きくてもよい。【００１８】
本発明の第４の態様によれば、第１の態様において、前記厚さ方向における前記第２の接続部の高さは、前記厚さ方向における前記第１の接続部の高さよりも大きくてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
上記の各態様によれば、第１の基板の厚さ方向における第２の下地電極の高さは、その厚さ方向における第１の下地電極の高さよりも大きい。このため、接続部の接続不良を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の半導体装置における第１の基板と第２の基板との平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の半導体装置における基板の平面図と接続部の断面図とである。
【図４】本発明の第１の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の変形例の半導体装置の断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の半導体装置の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態の半導体装置における第１の基板と第２の基板との平面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の固体撮像装置の断面図である。
【図９】従来技術における基板の平面図と接続部の断面図とである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照し、本発明の実施形態を説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態の半導体装置１０の構成を示している。図１では半導体装置１０の断面が示されている。図１に示すように、半導体装置１０は、第１の基板１００と、第２の基板２００と、第１の接続部３００と、第２の接続部４００とを有する。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の接続部３００と第２の接続部４００とを介して接続されている。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に積層されている。
【００２３】
半導体装置１０は、複数の第１の接続部３００を有する。図１では、代表として１つの第１の接続部３００が示されている。半導体装置１０は、複数の第２の接続部４００を有する。図１では、代表として１つの第２の接続部４００が示されている。
【００２４】
半導体装置１０を構成する部分の寸法は、図１に示される寸法に従うわけではない。半導体装置１０を構成する部分の寸法は任意であってよい。図１では、半導体装置１０を構成する部分の高さは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１の長さとして示される。
【００２５】
第１の基板１００は、第１の半導体層１１０と、第１の配線層１２０とを有する。第１の半導体層１１０と第１の配線層１２０とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に重なっている。また、第１の半導体層１１０と第１の配線層１２０とは互いに接触している。
【００２６】
第１の半導体層１１０は、第１の半導体材料で構成されている。つまり、第１の基板１００は、第１の半導体材料を含む。例えば、第１の半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）である。第１の半導体層１１０は、面１１０ａと面１１０ｂとを有する。面１１０ａと面１１０ｂとは、反対方向を向いている。面１１０ａは、第１の配線層１２０と接触している。面１１０ｂは、第１の基板１００の主面の１つを構成する。主面は、基板の表面を構成する複数の面のうち最も広い面である。
【００２７】
第１の配線層１２０は、第１の配線１２１と、第１のビア１２２と、第１の層間絶縁膜１２３とを有する。図１では複数の第１の配線１２１が存在するが、代表として１つの第１の配線１２１の符号が示されている。図１では複数の第１のビア１２２が存在するが、代表として１つの第１のビア１２２の符号が示されている。
【００２８】
第１の配線層１２０は、面１２０ａ（第１の面）と面１２０ｂとを有する。面１２０ａは第２の基板２００と対向する。面１２０ａは、第１の接続部３００および第２の接続部４００と接触している。面１２０ｂは第１の半導体層１１０と接触している。面１２０ａは第１の基板１００の主面の１つを構成する。
【００２９】
第１の配線１２１と第１のビア１２２とは、第１の導電材料で構成されている。例えば、第１の導電材料は、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の金属である。第１の配線１２１は、配線パターンが形成された薄膜である。第１の配線１２１は、信号を伝送する。１層のみの第１の配線１２１が形成されていてもよいし、複数層の第１の配線１２１が形成されていてもよい。図１に示す例では、２層の第１の配線１２１が形成されている。
【００３０】
第１のビア１２２は、異なる層の第１の配線１２１を接続する。第１の配線層１２０において、第１の配線１２１および第１のビア１２２以外の部分は、第１の層間絶縁膜１２３で構成されている。第１の層間絶縁膜１２３は、第１の絶縁材料で構成されている。例えば、第１の絶縁材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。
【００３１】
第１の半導体層１１０と第１の配線層１２０との少なくとも一方は、トランジスタ等の回路要素を有してもよい。
【００３２】
第１の基板１００は、面１２０ａ（第１の面）と第１の配線１２１とを有し、かつ、第１の半導体材料を含む。面１２０ａは、複数の第１の接続部３００が配置される第１の領域Ａ１と、複数の第２の接続部４００が配置される第２の領域Ａ２とを含む。
【００３３】
第２の基板２００は、第２の半導体層２１０と、第２の配線層２２０とを有する。第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に重なっている。また、第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０とは互いに接触している。
【００３４】
第２の半導体層２１０は、第２の半導体材料で構成されている。つまり、第２の基板２００は、第２の半導体材料を含む。例えば、第２の半導体材料は、シリコン（Ｓｉ）である。第２の半導体層２１０は、面２１０ａと面２１０ｂとを有する。面２１０ａと面２１０ｂとは、反対方向を向いている。面２１０ａは、第２の配線層２２０と接触している。面２１０ｂは、第２の基板２００の主面の１つを構成する。
【００３５】
第２の配線層２２０は、第２の配線２２１と、第２のビア２２２と、第２の層間絶縁膜２２３とを有する。図１では複数の第２の配線２２１が存在するが、代表として１つの第２の配線２２１の符号が示されている。図１では複数の第２のビア２２２が存在するが、代表として１つの第２のビア２２２の符号が示されている。
【００３６】
第２の配線層２２０は、面２２０ａ（第２の面）と面２２０ｂとを有する。面２２０ａは第１の基板１００と対向する。面２２０ａは、第１の接続部３００および第２の接続部４００と接触している。面２２０ｂは第２の半導体層２１０と接触している。面２２０ａは第２の基板２００の主面の１つを構成する。
【００３７】
第２の配線２２１と第２のビア２２２とは、第２の導電材料で構成されている。例えば、第２の導電材料は、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）等の金属である。第２の配線２２１は、配線パターンが形成された薄膜である。第２の配線２２１は、信号を伝送する。１層のみの第２の配線２２１が形成されていてもよいし、複数層の第２の配線２２１が形成されていてもよい。図１に示す例では、２層の第２の配線２２１が形成されている。
【００３８】
第２のビア２２２は、異なる層の第２の配線２２１を接続する。第２の配線層２２０において、第２の配線２２１および第２のビア２２２以外の部分は、第２の層間絶縁膜２２３で構成されている。第２の層間絶縁膜２２３は、第２の絶縁材料で構成されている。例えば、第２の絶縁材料は、二酸化珪素（ＳｉＯ２）である。
【００３９】
第２の半導体層２１０と第２の配線層２２０との少なくとも一方は、トランジスタ等の回路要素を有してもよい。
【００４０】
第２の基板２００は、面２２０ａ（第２の面）と第２の配線２２１とを有し、かつ、第２の半導体材料を含む。面２２０ａは面１２０ａと対向する。面２２０ａは、複数の第１の接続部３００が配置される第３の領域Ａ３と、複数の第２の接続部４００が配置される第４の領域Ａ４とを含む。
【００４１】
第１の接続部３００と第２の接続部４００とは、第１の基板１００と第２の基板２００との間に配置されている。第１の接続部３００は、面１２０ａにおいて第１の領域Ａ１に配置され、かつ、面２２０ａにおいて第３の領域Ａ３に配置されている。第２の接続部４００は、面１２０ａにおいて第２の領域Ａ２に配置され、かつ、面２２０ａにおいて第４の領域Ａ４に配置されている。第１の接続部３００と第２の接続部４００とは、第１の配線１２１と第２の配線２２１とを電気的に接続する。
【００４２】
第１の接続部３００は、第１のバンプ３０１と、第１の下地電極３０２ａと、第１の下地電極３０２ｂとを有する。第１のバンプ３０１と、第１の下地電極３０２ａと、第１の下地電極３０２ｂとは、第３の導電材料で構成されている。例えば、第３の導電材料は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、および銅（Ｃｕ）等の金属である。
【００４３】
第１のバンプ３０１は、第１の下地電極３０２ａと第１の下地電極３０２ｂとの間に配置されている。第１のバンプ３０１は、第１の下地電極３０２ａおよび第１の下地電極３０２ｂと接触している。第１の下地電極３０２ａと第１の下地電極３０２ｂとは、第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３とのいずれか１つと第１のバンプ３０１との間に配置されている。図１では、第１の下地電極３０２ａは、第１の領域Ａ１と第１のバンプ３０１との間に配置されている。第１の下地電極３０２ａは、第１の領域Ａ１と接触している。第１の下地電極３０２ａは、第１の領域Ａ１において、第１のビア１２２と接触している。図１では、第１の下地電極３０２ｂは、第３の領域Ａ３と第１のバンプ３０１との間に配置されている。第１の下地電極３０２ｂは、第３の領域Ａ３と接触している。第１の下地電極３０２ｂは、第３の領域Ａ３において、第２のビア２２２と接触している。
【００４４】
第２の接続部４００は、第２のバンプ４０１と、第２の下地電極４０２ａと、第２の下地電極４０２ｂとを有する。第２のバンプ４０１と、第２の下地電極４０２ａと、第２の下地電極４０２ｂとは、第４の導電材料で構成されている。例えば、第４の導電材料は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、および銅（Ｃｕ）等の金属である。
【００４５】
第２のバンプ４０１は、第２の下地電極４０２ａと第２の下地電極４０２ｂとの間に配置されている。第２のバンプ４０１は、第２の下地電極４０２ａおよび第２の下地電極４０２ｂと接触している。第２の下地電極４０２ａと第２の下地電極４０２ｂとは、第２の領域Ａ２と第４の領域Ａ４とのいずれか１つと第２のバンプ４０１との間に配置されている。図１では、第２の下地電極４０２ａは、第２の領域Ａ２と第２のバンプ４０１との間に配置されている。第２の下地電極４０２ａは、第２の領域Ａ２と接触している。第２の下地電極４０２ａは、第２の領域Ａ２において、第１のビア１２２と接触している。図１では、第２の下地電極４０２ｂは、第４の領域Ａ４と第２のバンプ４０１との間に配置されている。第２の下地電極４０２ｂは、第４の領域Ａ４と接触している。第２の下地電極４０２ｂは、第４の領域Ａ４において、第２のビア２２２と接触している。
【００４６】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１は、その厚さ方向Ｄ１における第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも大きい。例えば、第１の下地電極３０２ａと第２の下地電極４０２ａとは、同時に形成される第１の層を有する。第２の下地電極４０２ａは、第１の層に形成された第２の層をさらに有する。
【００４７】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第２のバンプ４０１の高さＨ２２は、その厚さ方向Ｄ１における第１のバンプ３０１の高さＨ１２よりも小さい。第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１と第１のバンプ３０１の高さＨ１２との合計と、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第２のバンプ４０１の高さＨ２２との合計とは、ほぼ同一である。
【００４８】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第１の下地電極３０２ｂの高さＨ１３と、その厚さ方向Ｄ１における第２の下地電極４０２ｂの高さＨ２３とは、ほぼ同一である。このため、第１の基板１００の厚さＤ１方向における第１の接続部３００の高さと、その厚さ方向Ｄ１における第２の接続部４００の高さとは、ほぼ同一である。第１の接続部３００の高さは、第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１と、第１のバンプ３０１の高さＨ１２と、第１の下地電極３０２ｂの高さＨ１３との合計である。第２の接続部４００の高さは、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と、第２のバンプ４０１の高さＨ２２と、第２の下地電極４０２ｂの高さＨ２３との合計である。
【００４９】
第２のバンプ４０１の径Ｌ２は、第１のバンプ３０１の径Ｌ１よりも小さい。第１のバンプ３０１の径Ｌ１と第２のバンプ４０１の径Ｌ２とは、面１２０ａに平行な断面における径である。第１のバンプ３０１の径Ｌ１と第２のバンプ４０１の径Ｌ２とが、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１の位置に応じて異なる場合、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１の同一位置において、第２のバンプ４０１の径Ｌ２は、第１のバンプ３０１の径Ｌ１よりも小さい。第２のバンプ４０１の最大径は第１のバンプ３０１の最小径よりも小さい。
【００５０】
第１の下地電極３０２ｂと第２の下地電極４０２ｂとが配置されなくてもよい。つまり、第１のバンプ３０１と第２のバンプ４０１とが面２２０ａに接触してもよい。第１の下地電極３０２ａが第３の領域Ａ３に配置され、かつ、第１の下地電極３０２ｂが第１の領域Ａ１に配置されてもよい。第２の下地電極４０２ａが第４の領域Ａ４に配置され、かつ、第２の下地電極４０２ｂが第２の領域Ａ２に配置されてもよい。
【００５１】
図２は、第１の基板１００と第２の基板２００との平面図である。図２では、面１２０ａにおける第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２との位置と、面２２０ａにおける第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４との位置とが示されている。
【００５２】
第１の領域Ａ１は、面１２０ａの中心を含む領域である。面１２０ａにおいて、第２の領域Ａ２は第１の領域Ａ１を囲む。つまり、第２の領域Ａ２は、第１の領域Ａ１の周辺領域である。第２の領域Ａ２の面積は、第１の領域Ａ１の面積よりも小さい。第３の領域Ａ３は、面２２０ａの中心を含む領域である。面２２０ａにおいて、第４の領域Ａ４は第３の領域Ａ３を囲む。つまり、第４の領域Ａ４は、第３の領域Ａ３の周辺領域である。第４の領域Ａ４の面積は、第３の領域Ａ３の面積よりも小さい。
【００５３】
第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３とに複数の第１の接続部３００が配置される。第３の領域Ａ３は、第１の領域Ａ１と対向する。第２の領域Ａ２と第４の領域Ａ４とに複数の第２の接続部４００が配置される。第４の領域Ａ４は、第２の領域Ａ２と対向する。
【００５４】
図３は、第１の基板１００の平面図と接続部の断面図とである。図３では、第１の基板１００と第２の基板２００とが接合される前の第１のバンプ３０１と、第１の下地電極３０２ａと、第２のバンプ４０１と、第２の下地電極４０２ａとの断面が示されている。
【００５５】
図３では、第１の基板１００と接続部とは、模式的に示されている。例えば、第１の基板１００の幅と接続部の高さとの比は、実際の半導体装置１０におけるその比と異なる。多数の接続部が第１の基板１００の表面に高密度に配置される。図３では、接続部は、複数の接続部の集合体として描かれている。
【００５６】
第１の基板１００と第２の基板２００とが接合される前、第２のバンプ４０１の高さＨ２２は、第１のバンプ３０１の高さＨ１２よりも平均的に小さい。第２のバンプ４０１の高さＨ２２は、第１の基板１００の中心から外側に向かって小さくなる。第１の実施形態では、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１は、第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも大きい。このため、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第２のバンプ４０１の高さＨ２２との合計は、第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１と第１のバンプ３０１の高さＨ１２との合計よりも平均的に大きい。
【００５７】
第２の領域Ａ２の最も外側の部分において第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第２のバンプ４０１の高さＨ２２との合計が第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１と第１のバンプ３０１の高さＨ１２との合計以上となるように第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１が設定される。例えば、第１のバンプ３０１の高さＨ１２が４μｍである場合、第２の領域Ａ２の最も外側の部分では第２のバンプ４０１の高さＨ２２の高さは第１のバンプ３０１の高さＨ１２よりも０．２μｍ小さい。この場合、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１は、第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも０．２μｍ以上大きい。
【００５８】
図４は、第１の基板１００と第２の基板２００とが接合される前の半導体装置１０の状態を示している。図４では半導体装置１０の断面が示されている。
【００５９】
図４では、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第２のバンプ４０１の高さＨ２２との合計は、第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１と第１のバンプ３０１の高さＨ１２との合計よりも大きい。第１の下地電極３０２ｂの高さＨ１３と第２の下地電極４０２ｂの高さＨ２３とは、ほぼ同一である。このため、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１における第２の接続部４００の高さは、その厚さ方向における第１の接続部３００の高さよりも大きい。
【００６０】
第１の基板１００と第２の基板２００とが接合されるとき、第１のバンプ３０１が第１の下地電極３０２ｂと接触する前に第２のバンプ４０１が第２の下地電極４０２ｂと接触する。荷重により、第２のバンプ４０１の上部が潰れる。このため、第２のバンプ４０１の高さＨ２２が小さくなる。この結果、図１に示すように第１のバンプ３０１が第１の下地電極３０２ｂと接触する。第１の基板１００と第２の基板２００とが、第１の接続部３００と第２の接続部４００とによって電気的に接続される。したがって、接続部の接続不良を低減することができる。
【００６１】
第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１との差は、小さくてもよい。第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１が第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも高ければ、第１のバンプ３０１と第２のバンプ４０１との高さの差が小さくなる。これによって、第１のバンプ３０１が第１の下地電極３０２ｂと接触しやすく、かつ、第２のバンプ４０１が第２の下地電極４０２ｂと接触しやすい。
【００６２】
第２の領域Ａ２の面積は、第１の領域Ａ１の面積よりも小さく、かつ、第４の領域Ａ４の面積は、第３の領域Ａ３の面積よりも小さい。このため、複数の第２の接続部４００の数は、複数の第１の接続部３００の数よりも少ない。したがって、第２のバンプ４０１が潰れるために必要な荷重は、第１のバンプ３０１が潰れるために必要な荷重よりも小さい。さらに、第２のバンプ４０１の径Ｌ２が第１のバンプ３０１の径Ｌ１よりも小さいことにより、第２のバンプ４０１が潰れるために必要な荷重が低減される。
【００６３】
図５は、第１の実施形態の変形例の半導体装置１１の構成を示している。図５では半導体装置１１の断面が示されている。
【００６４】
図５に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。図５では、第１のバンプ３０１の径Ｌ１と第２のバンプ４０１の径Ｌ２とは、ほぼ同一である。第１のバンプ３０１の径Ｌ１と第２のバンプ４０１の径Ｌ２とが、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１の位置に応じて異なる場合、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１の同一位置において、第１のバンプ３０１の径Ｌ１と第２のバンプ４０１の径Ｌ２とが、ほぼ同一である。
【００６５】
上記の点以外の点については、図５に示す構成は、図１に示す構成と同様である。
【００６６】
上記のように、第１の実施形態の半導体装置１０，１１は、複数の第１の接続部３００と、複数の第２の接続部４００と、第１の基板１００と、第２の基板２００とを有する。複数の第１の接続部３００のそれぞれは、第１のバンプ３０１と第１の下地電極３０２ａとを有する。複数の第２の接続部４００のそれぞれは、第２のバンプ４０１と第２の下地電極４０２ａとを有する。
【００６７】
本発明の各態様の半導体装置は、第１の半導体層１１０と、第１のビア１２２と、第１の層間絶縁膜１２３と、第２の半導体層２１０と、第２のビア２２２と、第２の層間絶縁膜２２３と、第１の下地電極３０２ｂと、第２の下地電極４０２ｂとの少なくとも１つに対応する構成を有していなくてもよい。本発明の各態様の半導体装置は、３枚以上の基板を有してもよい。半導体装置が３枚以上の基板を有する場合、隣接する２枚の基板が第１の基板１００と第２の基板２００とに対応する。
【００６８】
第１の実施形態では、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１における第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１は、その厚さ方向Ｄ１における第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも大きい。このため、接続部の接続不良を低減することができる。
【００６９】
第２のバンプ４０１の径Ｌ２は、第１のバンプ３０１の径Ｌ１よりも小さくてもよい。これによって、第１の基板１００と第２の基板２００とが接合されるときに必要な荷重が低減される。
【００７０】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態の半導体装置１２の構成を示している。図６では半導体装置１２の断面が示されている。図６に示すように、半導体装置１２は、第１の基板１００と、第２の基板２００と、第１の接続部３００と、第２の接続部４００と、第３の接続部５００とを有する。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の接続部３００と、第２の接続部４００と、第３の接続部５００とを介して接続されている。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に積層されている。
【００７１】
図６に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。半導体装置１２は、複数の第３の接続部５００を有する。図６では、代表として１つの第３の接続部５００が示されている。
【００７２】
面１２０ａは、複数の第３の接続部５００が配置される第５の領域Ａ５を含む。面２２０ａは、複数の第３の接続部５００が配置される第６の領域Ａ６を含む。
【００７３】
第３の接続部５００は、第１の基板１００と第２の基板２００との間に配置されている。第３の接続部５００は、面１２０ａにおいて第５の領域Ａ５に配置され、かつ、面２２０ａにおいて第６の領域Ａ６に配置されている。第３の接続部５００は、第１の配線１２１と第２の配線２２１とを電気的に接続する。
【００７４】
第３の接続部５００は、第３のバンプ５０１と、第３の下地電極５０２ａと、第３の下地電極５０２ｂとを有する。第３のバンプ５０１と、第３の下地電極５０２ａと、第３の下地電極５０２ｂとは、第４の導電材料で構成されている。例えば、第４の導電材料は、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、および銅（Ｃｕ）等の金属である。
【００７５】
第３のバンプ５０１は、第３の下地電極５０２ａと第３の下地電極５０２ｂとの間に配置されている。第３のバンプ５０１は、第３の下地電極５０２ａおよび第３の下地電極５０２ｂと接触している。第３の下地電極５０２ａと第３の下地電極５０２ｂとは、第５の領域Ａ５と第６の領域Ａ６とのいずれか１つと第３のバンプ５０１との間に配置されている。図６では、第３の下地電極５０２ａは、第５の領域Ａ５と第３のバンプ５０１との間に配置されている。第３の下地電極５０２ａは、第５の領域Ａ５と接触している。第３の下地電極５０２ａは、第５の領域Ａ５において、第１のビア１２２と接触している。図６では、第３の下地電極５０２ｂは、第６の領域Ａ６と第３のバンプ５０１との間に配置されている。第３の下地電極５０２ｂは、第６の領域Ａ６と接触している。第３の下地電極５０２ｂは、第６の領域Ａ６において、第２のビア２２２と接触している。
【００７６】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第３の下地電極５０２ａの高さＨ３１は、その厚さ方向Ｄ１における第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１よりも大きい。例えば、第２の下地電極４０２ａと第３の下地電極５０２ａとは、同時に形成される第１の層を有する。第２の下地電極４０２ａと第３の下地電極５０２ａとは、第１の層に同時に形成される第２の層をさらに有する。第３の下地電極５０２ａは、第２の層に形成された第３の層をさらに有する。
【００７７】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第３のバンプ５０１の高さＨ３２は、その厚さ方向Ｄ１における第２のバンプ４０１の高さＨ２２よりも小さい。第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と第２のバンプ４０１の高さＨ２２との合計と、第３の下地電極５０２ａの高さＨ３１と第３のバンプ５０１の高さＨ３２との合計とは、ほぼ同一である。
【００７８】
第１の基板１００の厚さＤ１方向における第２の下地電極４０２ｂの高さＨ２３と、その厚さ方向Ｄ１における第３の下地電極５０２ｂの高さＨ３３とは、ほぼ同一である。このため、第１の基板１００の厚さＤ１方向における第２の接続部４００の高さと、その厚さ方向Ｄ１における第３の接続部５００の高さとは、ほぼ同一である。第２の接続部４００の高さは、第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１と、第２のバンプ４０１の高さＨ２２と、第２の下地電極４０２ｂの高さＨ２３との合計である。第３の接続部５００の高さは、第３の下地電極５０２ａの高さＨ３１と、第３のバンプ５０１の高さＨ３２と、第３の下地電極５０２ｂの高さＨ３３との合計である。
【００７９】
第３のバンプ５０１の径Ｌ３と、第２のバンプ４０１の径Ｌ２と、第１のバンプ３０１の径Ｌ１とは、ほぼ同一である。第２のバンプ４０１の径Ｌ２は、第１のバンプ３０１の径Ｌ１よりも小さくてもよい。第３のバンプ５０１の径Ｌ３は、第２のバンプ４０１の径Ｌ２よりも小さくてもよい。
【００８０】
第３の下地電極５０２ｂが配置されなくてもよい。つまり、第３のバンプ５０１が面２２０ａに接触してもよい。第１の下地電極３０２ａが第３の領域Ａ３に配置され、かつ、第１の下地電極３０２ｂが第１の領域Ａ１に配置されてもよい。第２の下地電極４０２ａが第４の領域Ａ４に配置され、かつ、第２の下地電極４０２ｂが第２の領域Ａ２に配置されてもよい。第３の下地電極５０２ａが第６の領域Ａ６に配置され、かつ、第３の下地電極５０２ｂが第５の領域Ａ５に配置されてもよい。
【００８１】
上記以外の点については、図６に示す構成は図１に示す構成と同様である。
【００８２】
図７は、第１の基板１００と第２の基板２００との平面図である。図７では、面１２０ａにおける第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２と第５の領域Ａ５との位置と、面２２０ａにおける第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４と第６の領域Ａ６との位置とが示されている。
【００８３】
第１の領域Ａ１は、面１２０ａの中心を含む領域である。面１２０ａにおいて、第２の領域Ａ２は第１の領域Ａ１を囲む。つまり、第２の領域Ａ２は、第１の領域Ａ１の周辺領域である。面１２０ａにおいて、第５の領域Ａ５は第１の領域Ａ１と第２の領域Ａ２とを囲む。つまり、第５の領域Ａ５は、第２の領域Ａ２の周辺領域である。第２の領域Ａ２の面積と第５の領域Ａ５の面積とは、第１の領域Ａ１の面積よりも小さい。
【００８４】
第３の領域Ａ３は、面２２０ａの中心を含む領域である。面２２０ａにおいて、第４の領域Ａ４は第３の領域Ａ３を囲む。つまり、第４の領域Ａ４は、第３の領域Ａ３の周辺領域である。面２２０ａにおいて、第６の領域Ａ６は第３の領域Ａ３と第４の領域Ａ４とを囲む。つまり、第６の領域Ａ６は、第５の領域Ａ５の周辺領域である。第４の領域Ａ４の面積と第６の領域Ａ６の面積とは、第３の領域Ａ３の面積よりも小さい。
【００８５】
第１の領域Ａ１と第３の領域Ａ３とに複数の第１の接続部３００が配置される。第３の領域Ａ３は、第１の領域Ａ１と対向する。第２の領域Ａ２と第４の領域Ａ４とに複数の第２の接続部４００が配置される。第４の領域Ａ４は、第２の領域Ａ２と対向する。第５の領域Ａ５と第６の領域Ａ６とに複数の第３の接続部５００が配置される。第６の領域Ａ６は、第５の領域Ａ５と対向する。
【００８６】
第２の実施形態では、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１における第３の下地電極５０２ａの高さＨ３１は、その厚さ方向Ｄ１における第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１よりも大きい。第１の実施形態では２種類の接続部の高さが設定でき、第２の実施形態では３種類の接続部の高さが設定できる。このため、第２の実施形態では、接続部の高さをより細かく設定することができる。この結果、接続部の接続不良をさらに低減することができる。
【００８７】
（第３の実施形態）
図８は、本発明の第３の実施形態の固体撮像装置１３の構成を示している。固体撮像装置１３は、半導体装置の１つの例である。図８では固体撮像装置１３の断面が示されている。図８に示すように、固体撮像装置１３は、第１の基板１００と、第２の基板２００と、第１の接続部３００と、第２の接続部４００と、マイクロレンズＭＬと、カラーフィルタＣＦとを有する。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の接続部３００と第２の接続部４００とを介して接続されている。第１の基板１００と第２の基板２００とは、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１に積層されている。
【００８８】
図８に示す構成について、図１に示す構成と異なる点を説明する。第２の半導体層２１０は、光電変換部２１１を有する。図８では複数の光電変換部２１１が存在するが、代表として１つの光電変換部２１１の符号が示されている。例えば、光電変換部２１１は、第２の半導体層２１０を構成する第２の半導体材料とは不純物濃度が異なる第２の半導体材料で構成されている。
【００８９】
面２１０ｂにカラーフィルタＣＦが配置され、かつ、カラーフィルタＣＦ上にマイクロレンズＭＬが配置されている。図８では複数のマイクロレンズＭＬが存在するが、代表として１つのマイクロレンズＭＬの符号が示されている。また、図８では複数のカラーフィルタＣＦが存在するが、代表として１つのカラーフィルタＣＦの符号が示されている。
【００９０】
固体撮像装置１３の光学的前方に配置された撮像レンズを通過した、被写体からの光がマイクロレンズＭＬに入射する。マイクロレンズＭＬは、撮像レンズを透過した光を結像する。カラーフィルタＣＦは、所定の色に対応した波長の光を透過させる。
【００９１】
マイクロレンズＭＬとカラーフィルタＣＦとを透過した光は、第２の半導体層２１０に入射する。第２の半導体層２１０に入射した光は、第２の半導体層２１０内を進んで光電変換部２１１に入射する。光電変換部２１１は、入射した光を信号に変換する。
【００９２】
上記以外の点については、図８に示す構成は図１に示す構成と同様である。
【００９３】
固体撮像装置１３は、図６に示す第３の接続部５００を有してもよい。
【００９４】
第３の実施形態では、第１の基板１００の厚さ方向Ｄ１における第２の下地電極４０２ａの高さＨ２１は、その厚さ方向Ｄ１における第１の下地電極３０２ａの高さＨ１１よりも大きい。このため、接続部の接続不良を低減することができる。
【００９５】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態およびその変形例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の各実施形態によれば、接続部の接続不良を低減することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０，１１，１２  半導体装置
１３  固体撮像装置
１００  第１の基板
１１０  第１の半導体層
１２０  第１の配線層
１２１  第１の配線
１２２  第１のビア
１２３  第１の層間絶縁膜
２００  第２の基板
２１０  第２の半導体層
２１１  光電変換部
２２０  第２の配線層
２２１  第２の配線
２２２  第２のビア
２２３  第２の層間絶縁膜
３００  第１の接続部
３０１  第１のバンプ
３０２ａ，３０２ｂ  第１の下地電極
４００  第２の接続部
４０１  第２のバンプ
４０２ａ，４０２ｂ  第２の下地電極
５００  第３の接続部
５０１  第３のバンプ
５０２ａ，５０２ｂ  第３の下地電極
【図１】
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【図２】
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【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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【国際調査報告】
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