(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離した複数の異種デバイスが機械的に接合されてなる集積化デバイスであって、
隣接する前記デバイス同士の間には、側面が傾斜面で構成された溝が設けられ、
機能素子が設けられる側を表面としたときに、前記溝は前記傾斜面により表面から裏面に向けて幅狭になっており、
前記溝に絶縁材料が介在することにより、前記複数のデバイスが互いに電気的に絶縁された状態で機械的に接合されており、
前記溝を経由して設けられ、隣接する前記デバイス同士の電気的導通をとる配線材を有し、
前記配線材は、前記溝の側面および底面に沿うように形成されており、
前記溝の底面に孔が形成され、前記配線材が前記孔から裏面に露出している
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の集積化デバイスにおいて、
前記溝に介在する前記絶縁材料はモールド材である
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の集積化デバイスにおいて、
前記絶縁材料は、前記溝の底面を構成している
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の集積化デバイスにおいて、
前記絶縁材料は、前記溝の側面および底面を構成している
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の集積化デバイスにおいて、
前記絶縁材料は、前記溝内に充填されている
ことを特徴する集積化デバイス。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の集積化デバイスにおいて、
前記絶縁材料は、前記複数のデバイスの表面と前記溝内を連続的に覆うように設けられている
ことを特徴する集積化デバイス。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の集積化デバイスにおいて、
前記絶縁材料は、前記デバイスの表面に形成された絶縁膜と同じ材料で形成され、前記絶縁膜と連続している
ことを特徴する集積化デバイス。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の集積化デバイスにおいて、
前記配線材と前記デバイスとの間には絶縁膜が介在し、前記配線材と前記デバイスとが電気的に絶縁されている
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の集積化デバイスにおいて、
前記溝内には前記絶縁材料が充填されており、
前記配線材が前記溝に充填された前記絶縁材料によって保護されている
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項１０】
請求項５に記載の集積化デバイスにおいて、
前記溝に充填された前記絶縁材料の表面は平坦化されており、その平坦面の上に前記溝を跨ぐようにして隣接する前記デバイス同士の電気的導通をとる配線が形成されている
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の集積化デバイスにおいて、
前記機能素子は、電子回路またはＭＥＭＳデバイスである
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項１２】
請求項１１に記載の集積化デバイスにおいて、
前記機能素子は、高電力駆動デバイスである
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の集積化デバイスにおいて、
前記デバイスは、シリコン半導体基板、化合物半導体基板、金属薄板基板、ガラス基板、セラミック基板、プリント基板および樹脂基板のいずれかの基板上に形成されている
ことを特徴とする集積化デバイス。
【請求項１４】
互いに分離した複数の異種デバイスが機械的に接合され、隣接する前記デバイス同士の間には、側面が傾斜面で構成された溝が設けられ、機能素子が設けられる側を表面としたときに、前記溝は前記傾斜面により表面から裏面に向けて幅狭になっており、前記溝に絶縁材料が介在することにより、前記複数のデバイスが機械的に接合されている集積化デバイスの製造方法であって、
前記複数の異種デバイスが形成された基板の表面に前記基板を貫通しない深さで前記溝を形成する工程と、
前記溝内の少なくとも底面を前記絶縁材料で埋める工程と、
前記基板の裏面を研磨して薄化することにより前記隣接するデバイス同士を前記絶縁材料で機械的に接合したまま分離する工程と、
を備えることを特徴とする集積化デバイスの製造方法。
【請求項１５】
互いに分離した複数の異種デバイスが機械的に接合され、隣接する前記デバイス同士の間には、側面が傾斜面で構成された溝が設けられ、機能素子が設けられる側を表面としたときに、前記溝は前記傾斜面により表面から裏面に向けて幅狭になっており、前記溝に絶縁材料が介在することにより、前記複数のデバイスが機械的に接合されている集積化デバイスの製造方法であって、
前記複数の異種デバイスが形成された基板の裏面に支持フィルムを貼り付ける工程と、
前記基板の表面から前記基板を貫通するが前記支持フィルムは貫通しない深さの前記溝を形成する工程と、
前記溝内の少なくとも底面を前記絶縁材料で埋める工程と、
前記隣接するデバイス同士を前記絶縁材料で機械的に接合したまま前記支持フィルムを剥離する工程と、
を備えることを特徴とする集積化デバイスの製造方法。
【請求項１６】
請求項１４または請求項１５に記載の集積化デバイスの製造方法において、
前記絶縁材料がモールド材である
ことを特徴とする集積化デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集積化デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のデバイスを集積化した集積化デバイスが使用されている。集積化デバイスとしては、例えば、半導体集積回路がよく知られている。近年ではＭＥＭＳ技術の進歩もあって、半導体チップの上に消費電力の大きいデバイスが一体的に設けられることが多くなってきている。そのため、一つの半導体装置の中に大電力を使用する複数のデバイスが組み込まれることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８１４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−２０８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、ＭＥＭＳやパワーＭＯＳトランジスタ集積回路、ＩＧＢＴを一つの半導体装置に集積化したいのであるが、これらを互いに電気的に絶縁する必要がある。しかし、一般的に半導体基板上に形成される誘電体分離では絶縁電圧が低く、十分ではない。そのため、誘電体結合が生じ、クロストークが発生するなどの問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の集積化デバイスは、
互いに分離した複数の異種デバイスが機械的に接合されてなる集積化デバイスであって、
隣接する前記デバイス同士の間には、側面が傾斜面で構成された溝が設けられ、
機能素子が設けられる側を表面としたときに、前記溝は前記傾斜面により表面から裏面に向けて幅狭になっており、
前記溝に絶縁材料が介在することにより、前記複数のデバイスが互いに電気的に絶縁された状態で機械的に接合されている
ことを特徴とする。
【０００６】
本発明では、
前記溝に介在する前記絶縁材料はモールド材である
ことが好ましい。
【０００７】
本発明では、
前記絶縁材料は、前記溝の底面を構成している
ことが好ましい。
【０００８】
本発明では、
前記絶縁材料は、前記溝の側面および底面を構成している
ことが好ましい。
【０００９】
本発明では、
前記絶縁材料は、前記溝内に充填されている
ことが好ましい。
【００１０】
本発明では、
前記絶縁材料は、前記複数のデバイスの表面と前記溝内を連続的に覆うように設けられている
ことが好ましい。
【００１１】
本発明では、
前記絶縁材料は、前記デバイスの表面に形成された絶縁膜と同じ材料で形成され、前記絶縁膜と連続している
ことが好ましい。
【００１２】
本発明では、
前記溝を経由して設けられ、隣接する前記デバイス同士の電気的導通をとる配線材を有し、
前記配線材は、前記溝の側面および底面に沿うように形成されている
ことが好ましい。
【００１３】
本発明では、
前記配線材と前記デバイスとの間には絶縁膜が介在し、前記配線材と前記デバイスとが電気的に絶縁されている
ことが好ましい。
【００１４】
本発明では、
前記溝の底面に孔が形成され、前記配線材が前記孔から裏面に露出している
ことが好ましい。
【００１５】
本発明では、
前記溝内には前記絶縁材料が充填されており、
前記配線材が前記溝に充填された前記絶縁材料によって保護されている
ことが好ましい。
【００１６】
本発明では、
前記溝に充填された前記絶縁材料の表面は平坦化されており、その平坦面の上に前記溝を跨ぐようにして隣接する前記デバイス同士の電気的導通をとる配線が形成されている
ことが好ましい。
【００１７】
本発明では、
前記機能素子は、電子回路またはＭＥＭＳデバイスである
ことが好ましい。
【００１８】
本発明では、
前記機能素子は、高電力駆動デバイスである
ことが好ましい。
【００１９】
本発明では、
前記デバイスは、シリコン半導体基板、化合物半導体基板、金属薄板基板、ガラス基板、セラミック基板、プリント基板および樹脂基板のいずれかの基板上に形成されている
ことが好ましい。
【００２０】
本発明の集積化デバイスの製造方法は、
前記集積化デバイスを製造する製造方法であって、
基板の表面にこの基板を貫通しない深さで前記溝を形成する工程と、
前記溝内の少なくとも底面を絶縁材料で埋める工程と、
前記基板の裏面を研磨して薄化することにより隣接するデバイス同士を分離させる工程と、を備える
ことを特徴とする。
【００２１】
本発明の集積化デバイスの製造方法は、
前記集積化デバイスを製造する方法であって、
基板の裏面に支持フィルムを貼り付ける工程と、
前記基板の表面から基板を貫通するが前記支持フィルムは貫通しない深さの溝を形成する工程と、
前記溝内の少なくとも底面を絶縁材料で埋める工程と、
前記支持フィルムを剥離する工程と、を備える
ことを特徴とする。
【００２２】
本発明では、
前記絶縁材料がモールド材である
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体装置の表面を示す斜視図。
【図２】半導体装置の裏面を示す斜視図。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【図４Ａ】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図４Ｂ】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図５】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図６】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図７】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図８】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図９】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図１０】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図１１】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図１２】第１実施形態の製造方法を説明するための図。
【図１３】第１実施形態の製造方法を補足説明するための図。
【図１４】第１実施形態の製造方法を補足説明するための図。
【図１５】第１実施形態の製造方法を補足説明するための図。
【図１６】第２実施形態を説明するための図。
【図１７】第２実施形態を説明するための図。
【図１８】第２実施形態を説明するための図。
【図１９】第２実施形態を説明するための図。
【図２０】第２実施形態を説明するための図。
【図２１】第２実施形態を説明するための図。
【図２２】第２実施形態を説明するための図。
【図２３】第２実施形態を説明するための図。
【図２４】第２実施形態を説明するための図。
【図２５】溝の設け方のバリエーションを示す図。
【図２６】溝の設け方のバリエーションを示す図。
【図２７】第３実施形態を説明するための図。
【図２８】第３実施形態を説明するための図。
【図２９】第３実施形態を説明するための図。
【図３０】第３実施形態を説明するための図。
【図３１】第３実施形態を説明するための図。
【図３２】第３実施形態を説明するための図。
【図３３】第３実施形態を説明するための図。
【図３４】第３実施形態を説明するための図。
【図３５】第３実施形態を説明するための図。
【図３６】第３実施形態を説明するための図。
【図３７】第３実施形態を説明するための図。
【図３８】第３実施形態を説明するための図。
【図３９】第４実施形態を説明するための図。
【図４０】第４実施形態を説明するための図。
【図４１】第４実施形態を説明するための図。
【図４２】第４実施形態を説明するための図。
【図４３】第４実施形態を説明するための図。
【図４４】第５実施形態を説明するための図。
【図４５】第５実施形態を説明するための図。
【図４６】第６実施形態を説明するための図。
【図４７】第６実施形態を説明するための図。
【図４８】第７実施形態を説明するための図。
【図４９】第７実施形態を説明するための図。
【図５０】第７実施形態を説明するための図。
【図５１】第８実施形態を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を図示するとともに図中の各要素に付した符号を参照して説明する。
なお、説明には断面図を多用しているが、図面の見やすさを考慮して、ハッチングは省略した。狭い領域にハッチングを付けると、かえって図面が見にくくなることを恐れたためである。ハッチングを省略しても、当業者にはその意味するところに誤解はないであろう。
（第１実施形態）
図１は、半導体装置の表面を示す斜視図である。
図２は、半導体装置の裏面を示す斜視図である。
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。
【００２５】
図１を見てわかるように、第１実施形態に係る半導体装置（集積化デバイス）１００は、複数のデバイス領域１１０、１２０、１３０、１４０が接合されてなるものである。ここでは、４つのデバイス領域１１０、１２０、１３０、１４０によって一つの半導体装置が構成されている。図１において、左奥のデバイス領域からスタートして時計周りに、第１半導体デバイス領域１１０、第２半導体デバイス領域１２０、第３半導体デバイス領域１３０、第４半導体デバイス領域１４０、と名付けるとする。
【００２６】
第１半導体デバイス領域１１０には、その上面にＭＥＭＳ（メムス、Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）である圧力センサ１１２が貼り付けられている。第２半導体デバイス領域１２０から第４半導体デバイス領域１４０にはそれぞれ半導体集積回路が作り込まれている。これら半導体集積回路は、例えば、ノイズ除去フィルタ回路、駆動回路、論理演算回路、などである。ここでは、一例として、第２半導体デバイス領域１２０には、ＬＳＩ（大規模集積回路、Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）１２２が組み込まれている。第３半導体デバイス領域１３０には、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１３２を含む、例えば、電力制御スイッチ回路が組み込まれている。第４半導体デバイス領域１４０には、パワーＭＯＳＦＥＴ１４２を含む、例えば、駆動回路が組み込まれている。
【００２７】
図１から図３を適宜参照しながら、本実施形態の構造について説明する。
本実施形態では、複数の半導体デバイス領域１１０−１４０が機械的に接合されているところ、接合部は、図１または図３に示されるように溝１５０の底面１５１によって接合されている。
説明のため、第１半導体デバイス領域１１０の半導体基板を第１半導体基板１１１、第２半導体デバイス領域１２０の半導体基板を第２半導体基板１２１、第３半導体デバイス領域１３０の半導体基板を第３半導体基板１３１、第４半導体デバイス領域１４０の半導体基板を第４半導体基板１４１、と名付ける。
【００２８】
図１または図３に示されるように、半導体基板同士は分断されており、完全に別体となっている。言い換えると、第１半導体基板１１１、第２半導体基板１２１、第３半導体基板１３１および第４半導体基板１４１は、一枚の基板で繋がっているわけではなく、互いに分離している。半導体基板１１１−１４１同士が分離することから、互いの半導体デバイス領域１１０−１４０間には溝１５０が構成されることになる。このとき、溝１５０は、表面側から裏面側に向けて幅が狭くなるように側面１５２が傾斜面になっている。なお、図３では、溝１５０の側面１５２は平坦な平面であるが、傾斜面であれば、平坦面ではなく、湾曲しているような面であってもよい。
【００２９】
溝１５０にはモールド材１６０が介在している。溝１５０にモールド材１６０が介在することによって、半導体基板１１１−１４１同士は機械的に接合されている。第１実施形態においては、モールド材１６０は絶縁膜を兼ねており、第１から第４半導体基板１１１−１４１の表面を覆うとともに、溝の底面および斜面を形成している。
【００３０】
また、隣接する半導体デバイス領域１１０−１４０を電気的に接続するように溝１５０の斜面１５２および底面１５１を経由して再配線層としての配線材１７１が設けられている。ここでは、絶縁膜（モールド材）１６０の表面側に配線材１７１が形成されている。このようにして、複数の半導体デバイス領域同士は、基板が繋がっているわけではないが、機械的に接合されており、かつ、電気的に接続されている。
【００３１】
また、図２および図３に示されるように、溝１５０の底面１５１を構成するモールド材（絶縁膜）１６０の一部が裏面側に開口し、その開口１５３から配線材１７１が裏面に露出している。この裏面に露出した配線材１７１をバック接点とし、裏面配線１７２と接続する。
【００３２】
このような構成を有する第１実施形態の製造方法を説明する。
図４から図１２を参照して説明する。
【００３３】
まず、一枚の半導体ウェハ１０を用意し、所定の位置にＬＳＩ（１２２）等の回路を作り込む。そして、回転ブレード等により、図４Ａに示すように半導体ウェハ１０の表面に溝１５０を形成する。回転ブレードとしては、例えば、ＤＩＳＣＯ社製のＺ０９ブレードを使用することができる。この時点では、溝１５０はウェハ１０を分断する必要はなく、所定深さの切り込みでよい。
【００３４】
溝１５０の側面１５２は、この時点で傾斜面にしておく。溝１５０の側面１５２を傾斜面にするにあたっては、例えば、テーパー角が付いた回転ブレードを使用することで可能になる。ここでは、テーパー角が５５°の回転ブレードを使用することが一例として挙げられる。
【００３５】
ウェハ表面に対して垂直な面の傾斜角を０度とすると、図４Ｂに示すように、傾斜面の傾斜角θは０°より大きく９０°より小さいということになる。傾斜角θとしては、０°より大きく９０°より小さい値であればよいのであるが、好ましい範囲を挙げていくと、５°から８５°、最も好ましいのは３０°から６０°程度である。傾斜角θとして好ましい値は、半導体装置１００の大きさや溝内加工の容易さを考慮して決定される。傾斜角θが大きすぎると、溝１５０の面積が広くなってしまうので、その分、半導体装置１００が大きくなってしまう。傾斜角θが小さすぎると、溝内の加工が難しくなる。例えば、傾斜角θが小さいと、溝内に絶縁膜を形成したり、モールド材を充填したり、配線材１７１を形成したりできなくなる恐れがある。このような兼ね合いから好適な傾斜角θは設計される。
【００３６】
次に、図５のように、表面に絶縁膜１６０を形成する。
絶縁膜１６０としては、ＳｉＯ２や、ＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ  ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）、をはじめ、各種の無機、有機の絶縁膜を利用できる。
【００３７】
次に、図６において、溝１５０を経由する配線層１７１を形成する。
溝１５０の斜面１５２および底面１５１に倣いつつ、隣り合う半導体デバイス領域１１０−１４０同士の電気的接続をとるように配線１７１が形成される。配線１７１は、金属材料、例えばＡｕ（金）やＡｌ（アルミニウム）、を蒸着することによって形成される。
【００３８】
このとき同時に、後にＭＥＭＳセンサ１１２を配置すること考慮して、第１半導体デバイス領域１１０となる領域に下部電極１１３を同時に形成しておく。
【００３９】
次に、図７において、接着層１１６を形成する。接着層１１６は、ＭＥＭＳ圧力センサ１１２の上部構造であるダイヤフラム部１１４を第１半導体デバイス領域１１０の表面に貼り付けるためのものである。接着層１１６はＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）でもよい。
【００４０】
そして、図８のように、ＭＥＭＳ圧力センサ１１２のダイヤフラム部１１４を第１半導体デバイス領域１１０の表面に貼り付ける。なお、図８に示されるように、ダイヤフラム部１１４は、エッチング等によって所定の形状に加工され、その裏面には電極１１５が既に設けられている。
【００４１】
次に、図９のように、ウェハ１０の裏面を研磨してウェハを薄化する。このとき、溝１５０の底面１５１にあるモールド材（絶縁膜）１６０が露出する程度まで研磨する。これにより、半導体デバイス領域（１１０、１２０）同士は溝によって分離されることになる。
【００４２】
次に、図１０のように、裏面に絶縁膜１６１を形成する。続いて、図１１のように、裏面をパターニングする。すなわち、裏面から絶縁膜１６１および溝１５０の底面１５１のモールド材（絶縁膜）１６０を部分的に除去して、溝１５０内の金属配線１７１を裏面に露出させる。また同時に、必要に応じて、半導体デバイス領域（１２０）のバックコンタクトをとるための開口１２３を形成しておく。
【００４３】
そして、図１２のように、裏面の配線１７２を行う。
【００４４】
最後に、もし必要であれば、素子分離を行う。これで、半導体装置１００が完成する。
【００４５】
なお、先の例では省略したが、絶縁膜（モールド材）１６０の下層にある回路と再配線層（配線材）１７１とを電気的に接続する必要がある場合は次のようにする。すなわち、図５の工程と図６の工程との間において、図１３のように、絶縁膜１６０に開口（コンタクトホール）１６０Ｈを形成し、その後、金属配線１７１を蒸着すればよい。その後、薄化し（図１４）、さらに、裏面に金属配線を取り出す（図１５）。
【００４６】
このような第１実施形態によれば次の効果を奏する。
（１）従来のように半導体基板で繋がっていては、数百ボルトの耐圧を必要とする電子素子を集積化することはできなかった。
この点、本実施形態では、半導体装置１００の半導体デバイス領域１１０−１４０が溝によって電気的に分離されると同時に、半導体デバイス領域同士の接合は溝１５０に介在するモールド材（絶縁膜）１６０による機械的接合である。これにより、電気的絶縁と同時に、集積化が実現されている。さらに、配線材１７１を絶縁膜（モールド材）１６０の上から形成してしまえば、基板１０と配線材１７１とを絶縁することも容易である。したがって、各半導体デバイス領域は隣接するデバイス領域と電気的に完全に絶縁されており、信号のクロストークなども極めて小さくなる。
これにより、数十から数百ボルトの耐圧を持つ素子の集積化を実現することができる。例えば、第１実施形態に例示するように、大電力を必要とするような機能素子（ＭＥＭＳセンサ１１２）を駆動制御ユニット（ＬＳＩ、ＩＧＢＴ、パワーＭＯＳトランジスタなど）と一体化した集積化デバイスが実現できる。
これは、従来のＳＩＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）やＳＯＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｏｎ  Ｃｈｉｐ）の制限を超えた、異種デバイスの集積化を可能にする優れた技術である。
【００４７】
（２）本実施形態では、溝１５０の側面１５２が傾斜面であるので、溝内に様々な加工を行うことが容易である。例えば、溝１５０の側面１５２が垂直（すなわちθ＝０°）であると、溝１５０の側面１５２に金属配線を蒸着することはかなり難しい。この点、溝１５０の側面１５２が傾斜していれば、蒸着によって簡便かつ確実に配線１７１を形成することができる。同様に、絶縁膜１６０の形成も溝１５０の側面１５２が斜面であることで容易となる。
【００４８】
（３）裏面に電気的なコンタクトを取り出すにあたって、本実施形態はシンプルな構造であり、かつ、製造も簡便である。傾斜面付きの溝１５０の中に配線１７１を形成し、ウェハ１０を薄化することで裏面に配線１７１を取り出せるのである。しかも溝１５０を加工する工程は、ＬＳＩ（１２２）等の作り込みとは全く独立した工程であって、ＬＳＩを作り込む前でも後でもよい。ここで、裏面に配線を取り出す方法としては、特開２０１１−１３４９８２号公報や特開２０１１−６６４４９号公報のような方法も知られている。これら従来の方法は、ＬＳＩの製造時に半導体基板に微細貫通孔を形成し、この微細貫通孔に導電性物質を充填させるという方法であった。しかし、ＬＳＩ製造時に微細貫通孔を形成することは手間がかかり、かつ、難度も高い。
また、微細な貫通孔に導電性物質を充填することも手間がかかり、かつ、難度も高い。さらには、貫通孔の側面と導電性物質とを絶縁するために微細貫通孔の内部に絶縁膜を形成することは相当に難しく、このような薄膜（数μｍ以下）で十分な絶縁耐圧は得られない。さらに、半導体基板の微細貫通孔に充填した導電性材料が腐食を誘発する恐れもある。
この点、本実施形態の構成および製造方法は単純、簡便、かつ信頼性が高いという利点がある。
【００４９】
（４）本実施形態では、複数の半導体デバイス領域を接合して集積化デバイスとするにあたって、出来上がった個々の半導体デバイス領域を一つ一つ貼り合わせて集合体にするのではない。すなわち、本実施形態では、一のウェハから集積化デバイスを製造する一連の工程のなかに、裏面への配線取り出し、絶縁および接合がある。これに対し、裏面への配線取り出しと、絶縁と、接合と、を全く独立した工程として行うとすると工程数が増大してしまうし、また接合強度も弱くなる。この点、本実施形態の構造および製造方法によれば、工程数を減らし、かつ、接合強度を強くできる。
【００５０】
（５）本実施形態では、裏面に取り出す金属配線１７１は、溝の傾斜面および底面に形成されているものである。溝の側面が傾斜していることにより、例えば蒸着等の簡易なプロセスで切れ目のない金属配線１７１を確実に形成することができる。これは、例えば微細貫通孔に導電性材料を充填するような方法に比べて、簡単であることに加えて、信頼性も高い。
【００５１】
（６）本実施形態では、溝は二つの側面で挟まれているので、溝の内側に形成された配線１７１が保護される。例えば、配線を裏面に引き回す方法として、半導体デバイス領域の側面を経由して表側の配線を裏面に引き出すことも考えられる。しかし、このように配線が半導体デバイス領域の側面に出てしまうと、配線が損傷を受けやすくなる恐れがある。
この点、半導体装置の内側において溝内に形成された配線は耐久性が高い。
【００５２】
（７）配線材１７１としての金属配線は、絶縁膜（モールド材）の上に形成している。これにより、半導体基板と配線とを電気的に絶縁できる。
同時に、半導体基板と金属配線との相性問題を解消し、両者の密着性を維持することができる。
【００５３】
なお、当然のことながら、金属配線１７１の裏面取り出しは必要な箇所で行えばよいのであり、すべての金属配線１７１が溝の底面から裏面に露出する必要はない。さらには、金属配線１７１を裏面に取り出す必要が無ければ、金属配線１７１を取り出す必要もない。つまり、図１５において、裏面から見たときに、溝の底面が一つも開口していなくてもよい。
金属配線１７１による表面だけの電気的接続だけでよければ、バック接点や裏面配線は必要ない。
このような構成であっても、半導体基板同士が分離していることによる絶縁耐性の効果には十分な意味がある。
【００５４】
（第２実施形態）
次に第２実施形態を例示する。
第２実施形態の構造は上記第１実施形態と基本的には同じであるが、支持基板としてガラスや樹脂の絶縁性材料を用いる。
図１６から図２４を参照して順に説明する。
第２実施形態としては、図１６に示すように、絶縁性基板１２の上に半導体層１６２が積層された基板を用いる。この基板１２に溝１５０を加工する。すなわち、この状態では、溝１５０の斜面１５２および底面１５１は基板１２である。
【００５５】
次に、図１７、図１８のように、溝１５０に金属配線１７１を形成する。
上記第１実施形態では、溝１５０内においても絶縁膜（１６０）の上に金属配線１７１が形成されていた。本第２実施形態では、溝１５０内において、金属配線１７１は絶縁性基板１２に直接形成されている。
【００５６】
次に、図１９、図２０のように、絶縁性基板１２の表面および溝内にモールド材１６３を形成する。
モールド材１６３としては、例えばＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）を使用し、スピンコートなどによって塗布すればよい。さらに、次の工程を考慮して、モールド材の表面を研磨して平坦化しておく。
【００５７】
次に、図２１のように、裏面を研磨する際の支持基板１１７を絶縁性基板１２表面に貼り付ける。このとき、モールド材（ここではＢＣＢ）１６３が接着材となる。
【００５８】
そして、絶縁性基板１２を薄化すると、図２２、図２３のようになる。すなわち、薄化した時点で金属配線１７１が溝１５０の底面１５１から裏面に露出する。また、半導体デバイス領域同士が分離するが、溝１５０にモールド材１６３が充填されているので、デバイス領域同士の接合が強固である。
【００５９】
次に、図２４のように裏面に配線１７２を形成する。最後に必要に応じて、支持基板１１７を剥がす。
【００６０】
このような第２実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、次の効果を奏することができる。
（８）溝１５０がモールド材１６３で満たされているので、半導体デバイス領域同士の接合が強固である。また、溝内がモールド材１６３で満たされているので、金属配線１７１が保護される。さらには、半導体装置（集積化デバイス）全体としての強度も増す。
【００６１】
（９）本実施形態では、溝１５０をモールド材１６３で埋め、さらに、表面を機械的に研磨すれば、表面の凹凸を無くして平坦にすることができる。例えば、微細貫通孔を設けた後にその孔を埋めて平坦にすることに比べて、溝をモールド材で埋めた後に機械研磨することは容易なことである。
【００６２】
（１０）本第２実施形態においても溝の側面が傾斜していることに意味がある。例えば、溝の側面が垂直であると、モールド材を溝に押し込んだときに隅々までモールド材が入らない恐れがある。例えば、溝が細かったりすると、側面と底面とで構成される直角の角までモールド材を押し込むのが難しい場合も出てくる。
この点、本実施形態では、溝１５０の側面１５２が傾斜していることにより、モールド材１６３を確実に溝の隅々にまでに充填できるのである。これにより、隣接するデバイス領域同士の接合が強固になり、デバイスの耐久性、信頼性を向上させることができる。
【００６３】
（第３実施形態）
第３実施形態として、溝の設け方のバリエーションを例示する。
上記第１実施形態および第２実施形態では、溝１５０は、図２５のように、所定の間隔をあけて一本ずつ形成されていた。
ここで、溝１５０は、裏面への配線取り出しの必要に応じて、必要な数だけ、必要な位置に、形成すればよい。例えば、図２６のように、狭い間隔で溝１５０を設けてもよいのである。
このような狭い間隔で設けられた溝の利用形態を例示する。
【００６４】
最終的には、溝１５０と溝１５０との間を切断して、図３８に示すような、配線を複数箇所で裏面に取り出せる圧力センサ（ＭＥＭＳセンサ）１１２を製造する。
図２７から順に製造工程を説明する。
【００６５】
図２７のようにウェハ１０表面に溝１５０を形成する。ここでは、ウェハ１０の表面にＬＳＩ等の機能素子を形成し、その上に多層配線層１８０を形成しておく。多層配線層１８０に機能素子（ＬＳＩ等）のコンタクトパッド１８１を設けておく。さらに、溝１５０を回転ブレードで形成する際に多層配線層１８０の剥離やチッピングが生じるおそれがある場合がある。
この場合には、溝１５０を形成する前に、溝１５０を形成する領域の多層配線層１８０を予め除去しておく（図２７参照）。
【００６６】
次に、図２８にあるように、溝１５０内を洗浄後、絶縁膜１６４としてＳｉＯ２を１ｍｍ堆積させる。そして、スプレーコータによってレジストマスクを塗布したあと、パッド上のＳｉＯ２を除去する。
例えばＣＨＦ３＋Ａｒを用いてＳｉＯ２を除去する。
【００６７】
次に、図２９にあるように、溝１５０を経由する金属配線１７１を形成する。このとき、絶縁膜（ＳｉＯ２）１６４との接着層としてＴｉをスパッタし、そのうえにＡｕをめっきする。
【００６８】
続いて、図３０にあるように、溝１５０の領域を含めて、ウェハ１０の表面にモールド材１６５としてのＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）を塗布する。これにより、溝１５０内にはモールド材１６５が充填されることになる。さらに、部分キュアを行い、部分的にＢＣＢを重合させる。そして、表面を平坦化させるため、機械的研磨を行う。
【００６９】
次に、図３１のように、モールド材１６５にビア１６５Ｖを形成してパッド１８１を露出させる。モールド材（ＢＣＢ）１６５のパタニングには、レジストを使用する。モールド材１６５の表面を機械研磨で平坦にしていたので、このようなフォトリソグラフィーによるパターニングが可能になる。
【００７０】
次に、図３２のように、モールド材１６５の上に電極１１３を形成する。電極１１３は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）である。
【００７１】
次に、図３３のように、ＭＥＭＳ圧力センサ１１２の上部構造であるダイヤフラム部１１４をウェハ１０上面に貼り付ける。このとき、部分重合し、さらに平坦化したモールド材（ＢＣＢ）１６５が接着層となる。
【００７２】
次に、図３４のように、ダイヤフラム部１１４を支持基板として、ウェハ１０の裏面を研磨し、ウェハ１０を薄化する。
【００７３】
次に、図３５のように、裏面に絶縁膜１６１を形成する。絶縁膜１６１は、例えば、ＢＣＢもしくはＴＥＯＳ膜である。
【００７４】
次に、図３６のように、裏面において、溝１５０の底面１５１の絶縁膜１６４、１６１を部分的に除去する。これにより、溝１５０の底面１５１から金属配線１７１が裏面に露出する。
【００７５】
次に、図３７のように、裏面に金属配線１７２を形成する。金属配線１７２は、前記と同じく、ＴｉとＡｕとで形成することができる。このようにして、配線１７１の裏面取り出しが実現される。
【００７６】
最後に、図３８のように、素子（圧力センサ１１２）を分離する。前述のように、溝１５０と溝１５０との間を切断する。すると、配線１７１を裏面に取り出せる圧力センサ（ＭＥＭＳセンサ）１１２が得られる。
【００７７】
このような第３実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１１）溝を設ける位置や間隔などを適宜設計することにより、所望の位置に、所望の数だけ電極の裏面取り出しを設けることができる。
【００７８】
（第４実施形態）
上記実施形態では、ウェハの裏面を研磨することによりウェハを薄化していた。第４実施形態として、裏面を研磨するのではなく、支持フィルムの貼り付けと剥離とを利用する例を説明する。
【００７９】
まず、図３９のように、半導体基板１０を用意し、必要な回路等を作りこんでおく。そして、図４０のように、基板１０の裏面に支持フィルム１１８を貼り付ける。支持フィルム１１８は、再剥離可能なものであって、例えば、熱剥離可能なシートを利用してもよい。
【００８０】
次に、図４１のように、基板１０の表面から溝１５０を形成する。溝１５０の深さは、基板１０を貫通する程度とする。図４１では、溝１５０が支持フィルム１１８まで削り込んでいるが、支持フィルム１１８を削るかどうかは問題ではないことは明白であろう。ただし、支持フィルム１１８が分離してしまうほど深く切り込んではいけない。
【００８１】
次に、図４２のように、溝１５０を経由する電気的配線１７１を形成する。さらに、溝１５０の領域を含めて、基板１０の表面にモールド材１６３としてのＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）を塗布する。
【００８２】
最後に、図４３のように、支持フィルム１１８を剥離する。すると、電気的配線１７１が溝１５０の底面から裏面に取り出されることになる。
【００８３】
このような第４実施形態によれば次の効果を奏する。
（１２）裏面を研磨しなくてもよいので、加工が簡便である。
【００８４】
（第５実施形態）
上記実施形態では、半導体基板を用いた。
これに対し、第５実施形態として、例えば、柔軟性を有するフレキシブル基板を用いてもよい。
フレキシブルな基板およびフレキシブルな配線に加え、モールド材として伸縮性のある樹脂を使用する。すると、裏面への配線取り出しを有するフレキシブル基板が得られる。特に、第４実施形態のように裏面を研磨しない製造方法であれば、フレキシブル基板でも本発明を適用できる。
図４４、図４５は、フレキシブル基板１１に支持フィルム１１８を貼り付け、さらに、溝１５０を形成したところである。
図４４は、長手方向に沿った溝１５０を形成した例であり、図４５は短手方向に沿った溝１５０を形成した例である。
溝１５０内に金属配線を有するという構造を考慮し、特定の屈曲モードへの耐性等も考えて溝１５０の向きや形状を設計するとよい。
【００８５】
（第６実施形態）
これまでに説明してきたように、裏面側に配線を取り出せるのであるから、この集積化装置を積層するだけで上の基板と下の基板との電気的接続がとれる。すなわち、図４６に示す一層の集積化デバイスを図４７のように積層する。このとき、モールド材１６５が上下を接着する接着層にもなる。
このように簡単に三次元実装が可能になる。
【００８６】
（第７実施形態）
上記実施形態では、回転ブレードによって溝を形成するとした。
変形例３として、溝形状のバリエーションをいくつか示す。
図４８は、レーザー加工によって溝を形成したものである。溝内にはレーザー加工痕が溝の深さ方向にできる。
図４９は、Ｖ字ブレードによって溝を形成したものである。溝内にはブレードの進行方向に沿って加工痕ができる。
図５０は、サンドブラストによって溝を形成したものである。溝内の面は荒れて粗面にあり、例えば平均粗さ数十ミクロンの加工痕ができる。
【００８７】
溝を機械的加工によって形成すると、溝内の面にはミクロまたはマクロの凹凸ができる。このような凹凸を利用することにより、下地基板とその上の樹脂あるいは金属とを密着させることができ、相性問題を解決することができる。
【００８８】
（第８実施形態）
上記実施形態では、デバイス領域同士の電気的導通をとるための電気配線１７１を設けるにあたり、配線材１７１は溝を経由するように設けていた。すなわち、金属配線１７１は、溝の斜面１５２および底面１５１に倣うように設けていた。ここで、デバイス領域間の配線は、図５１のように、溝１５０をモールド材１６３で埋めた後、溝１５０を跨ぐように配線１７３を設けてもよい。
図５１においては、溝１５０をモールド材１６３で埋めた後にモールド材１６３を機械研磨して平坦化している。そして、平坦になったモールド材１６３の上を経由して隣接するデバイス領域同士を電気的に接続する配線１７３を形成している。
このような構成であっても、デバイス領域同士は分離しているとともにモールド材で結合されており、絶縁耐性が優れた集積化デバイスとなる。
【００８９】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。基板としては、剛性を有する基板として、シリコン半導体基板の他、その他の化合物による半導体基板でもよく、あるいは、金属薄板、ガラス、セラミック、プリント基板などでもよい。また、柔軟性を有する基板として、樹脂や薄い金属板で構成される基板を用いてもよい。
【００９０】
機能素子の一例として圧力センサを例示したが、センサでもアクチュエータでもよいことはもちろんである。
センサとして、圧力センサの他、力センサ、温度センサなどでもよく、限定されないのはもちろんである。
【００９１】
基板の表面にＭＥＭＳデバイスを接合するにあたって、その接合層は、ＢＣＢ等のモールド材であってもよく、その他、半田、共晶半田、金属間化合物、低融点金属でもよく、あるいは低剛性の金属突起を利用して互いに係合させてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０・・・ウェハ（基板）、１１・・・フレキシブル基板、１２・・・絶縁性基板、１００・・・半導体装置、１１０・・・デバイス領域、１１１・・・半導体基板、１１２・・・圧力センサ、１１３・・・下部電極、１１４・・・ダイヤフラム部、１１５・・・電極、１１６・・・接着層、１１７・・・支持基板、１１８・・・支持フィルム、１２０・・・半導体デバイス領域、１２１・・・半導体基板、１２３・・・開口、１３０・・・半導体デバイス領域、１３１・・・半導体基板、１４０・・・半導体デバイス領域、１４１・・・半導体基板、１５０・・・溝、１５１・・・底面、１５２・・・側面、１５３・・・開口、１６０・・・モールド材（絶縁膜）、１６１・・・絶縁膜、１６２・・・半導体層、１６３・・・モールド材、１６４・・・絶縁膜、１６５・・・モールド材、１６５Ｖ・・・ビア、１７１・・・配線材、１７２・・・裏面配線、１７３・・・配線、１８０・・・多層配線層、１８１・・・コンタクトパッド。
【図１】
0006022792.tif 000002
【図２】
0006022792.tif 000003
【図３】
0006022792.tif 000004
【図４Ａ】
0006022792.tif 000005
【図４Ｂ】
0006022792.tif 000006
【図５】
0006022792.tif 000007
【図６】
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【図７】
0006022792.tif 000009
【図８】
0006022792.tif 000010
【図９】
0006022792.tif 000011
【図１０】
0006022792.tif 000012
【図１１】
0006022792.tif 000013
【図１２】
0006022792.tif 000014
【図１３】
0006022792.tif 000015
【図１４】
0006022792.tif 000016
【図１５】
0006022792.tif 000017
【図１６】
0006022792.tif 000018
【図１７】
0006022792.tif 000019
【図１８】
0006022792.tif 000020
【図１９】
0006022792.tif 000021
【図２０】
0006022792.tif 000022
【図２１】
0006022792.tif 000023
【図２２】
0006022792.tif 000024
【図２３】
0006022792.tif 000025
【図２４】
0006022792.tif 000026
【図２５】
0006022792.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
0006022792.tif 000029
【図２８】
0006022792.tif 000030
【図２９】
0006022792.tif 000031
【図３１】
0006022792.tif 000032
【図３２】
0006022792.tif 000033
【図３３】
0006022792.tif 000034
【図３４】
0006022792.tif 000035
【図３５】
0006022792.tif 000036
【図３６】
0006022792.tif 000037
【図３７】
0006022792.tif 000038
【図３８】
0006022792.tif 000039
【図３９】
0006022792.tif 000040
【図４０】
0006022792.tif 000041
【図４１】
0006022792.tif 000042
【図４２】
0006022792.tif 000043
【図４３】
0006022792.tif 000044
【図４４】
0006022792.tif 000045
【図４５】
0006022792.tif 000046
【図４６】
0006022792.tif 000047
【図４７】
0006022792.tif 000048
【図４８】
0006022792.tif 000049
【図４９】
0006022792.tif 000050
【図５０】
0006022792.tif 000051
【図５１】
0006022792.tif 000052
【図３０】
0006022792.tif 000053