(57)【要約】  本技術はより簡単にクラック耐性を向上させることができるようにする半導体装置および固体撮像素子に関する。半導体装置は、Si基板およびそのSi基板上に積層された配線層からなる上側基板と、Si基板およびそのSi基板上に積層された配線層からなり、上側基板と貼り合わされた下側基板とを有している。また、上側基板にはワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドが形成されており、そのパッドから下側基板のSi基板までの間の各配線層には、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドの角や辺部分を保護するためのパッドが放射線状に積層されて設けられている。本技術は、固体撮像素子に適用することができる。
2015050000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
半導体装置。
【請求項２】
前記パッドは、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドである
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記パッドは、前記第１の基板および前記第２の基板のうちのワイヤーボンディングまたはプロービングが行われる側にある基板に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１の基板の表面に設けられたＣｕ配線と、前記第２の基板の表面に設けられたＣｕ配線とを接合することで、前記第１の基板と前記第２の基板とが接合されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１の基板と前記第２の基板の接合面にある前記メタル配線の前記接合面側の表面の中央近傍の部分には、前記メタル配線を形成する部材のない領域が設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記他のメタル配線は、前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも辺部分に配置されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記メタル配線との間には絶縁膜が設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板における前記メタル配線と接する部分の領域は、前記基板に埋め込まれた絶縁物により前記基板の他の領域と電気的に切り離されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記パッドは、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記一方の基板の配線層に設けられた配線とを接続するコンタクトが形成されている配線層に、前記コンタクトと同じ金属により形成されている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記パッドは、前記第１の基板と前記第２の基板の接合後に、開口部の開口により除去された前記一方の基板内の配線層に設けられたストッパ層の部分に形成される
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板に設けられ、前記基板を貫通して前記メタル配線に接続されるビアをさらに備え、
前記パッドは、前記一方の基板表面の前記ビア上部に設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記パッドは、前記一方の基板の開口部分に設けられ、前記開口よりも狭い開口を有するメタルマスクが用いられて形成されたものである
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記一方の基板の前記開口の側面には絶縁膜が形成されている
請求項１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記パッドには、前記パッドとは異なる金属で形成された配線が埋め込まれており、前記配線の前記他方の基板側の配線層には前記メタル配線が設けられている
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記パッドに隣接する前記他方の基板側の配線層における前記パッドの少なくとも角の部分には、前記配線が前記メタル配線として設けられている
請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記配線表面の中央近傍の部分には、前記配線を形成する部材のない領域が設けられている
請求項１５に記載の半導体装置。
【請求項１７】
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板には、前記第２の基板との接合面に設けられた接合用のＣｕのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のＣｕのパッドおよびＣｕ配線を接続するＣｕのビアとが設けられ、
前記第２の基板には、前記第１の基板との接合面に設けられ、前記接合用のＣｕのパッドと接合される他の接合用のＣｕのパッドが設けられている
半導体装置。
【請求項１８】
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は半導体装置および固体撮像素子に関し、特に、より簡単にクラック耐性を向上させることができるようにした半導体装置および固体撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二枚の半導体基板を貼り合わせ、貫通孔によってそれらの半導体基板を電気的に接続しようとするときに、クラックの発生を防止するため、ワイヤーボンディング用およびプロービング用のパッドを下側の半導体基板に設ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。ここで、下側の半導体基板とは、ワイヤーボンディングやプロービングを行う側（上側）とは反対側にある半導体基板である。【０００３】
このように下側の半導体基板にワイヤーボンディング用やプロービング用のパッドが設けられるのは、これらのパッドを上側の半導体基板に設けると、ワイヤーボンディング時やプロービング時の半導体基板への荷重がパッド下部にある絶縁膜部に集中し、クラックが発生してしまうからである。【０００４】
また、上下ウェハ（半導体基板）の電気接続をＣｕ電極と絶縁膜をそれぞれ同時に接合して実現するときに、ウェハの接合面にＣｕの部分や絶縁膜を平坦化するためにＣｕのダミーパッドを設ける技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−３５０３８号公報
【特許文献２】特開２０１２−２５６７３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ワイヤーボンディング用やプロービング用のパッドを下側の半導体基板に設ける技術では、それらのパッドの開口部が深くなってしまうため、パッド開口などの製造時のプロセス時間が長くなる。また、ワイヤーボンディングやプロービングを行う側にある上側の半導体基板に対してパッドが深い位置にあるため、ワイヤーボンディング不良やプロービング時のピンのコンタクト不良の発生頻度も高くなってしまう。【０００７】
さらに、Ｃｕのダミーパッドを設ける技術では、ワイヤーボンディング用のパッドの部分まで貫通する開口部を設けようとすると、ウェハの接合面にあるＣｕのダミーパッドをドライエッチングにより暴露することになる。そのため、Ｃｕのダミーパッドがマスクとなって、ワイヤーボンディング用のパッドまでの開口ができなくなってしまう。【０００８】
したがって、Ｃｕの部分や絶縁膜を平坦にしてウェハを接合する場合には、ワイヤーボンディング用のパッドを接合面よりも上部に設ける必要がある。しかし、このとき、単純に上側のウェハ（半導体基板）にワイヤーボンディング用のパッドを作製すると、上述したようにワイヤーボンディング時にクラックが発生してしまうおそれがある。【０００９】
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単にクラック耐性を向上させることができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本技術の第１の側面の半導体装置は、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とを有し、前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている。【００１１】
前記パッドを、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドとすることができる。【００１２】
前記パッドを、前記第１の基板および前記第２の基板のうちのワイヤーボンディングまたはプロービングが行われる側にある基板に設けることができる。【００１３】
前記第１の基板の表面に設けられたＣｕ配線と、前記第２の基板の表面に設けられたＣｕ配線とを接合することで、前記第１の基板と前記第２の基板とが接合されているようにすることができる。【００１４】
前記第１の基板と前記第２の基板の接合面にある前記メタル配線の前記接合面側の表面の中央近傍の部分には、前記メタル配線を形成する部材のない領域が設けられているようにすることができる。【００１５】
前記他のメタル配線を、前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも辺部分に配置することができる。【００１６】
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記メタル配線との間に絶縁膜を設けることができる。【００１７】
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板における前記メタル配線と接する部分の領域を、前記基板に埋め込まれた絶縁物により前記基板の他の領域と電気的に切り離すことができる。【００１８】
前記パッドを、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記一方の基板の配線層に設けられた配線とを接続するコンタクトが形成されている配線層に、前記コンタクトと同じ金属により形成することができる。【００１９】
前記パッドを、前記第１の基板と前記第２の基板の接合後に、開口部の開口により除去された前記一方の基板内の配線層に設けられたストッパ層の部分に形成することができる。【００２０】
半導体装置には、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板に設けられ、前記基板を貫通して前記メタル配線に接続されるビアをさらに設け、前記パッドを、前記一方の基板表面の前記ビア上部に設けることができる。【００２１】
前記パッドを、前記一方の基板の開口部分に設けられ、前記開口よりも狭い開口を有するメタルマスクが用いられて形成されたものとすることができる。【００２２】
前記一方の基板の前記開口の側面に絶縁膜を形成することができる。【００２３】
前記パッドに、前記パッドとは異なる金属で形成された配線を埋め込み、前記配線の前記他方の基板側の配線層には前記メタル配線を設けることができる。【００２４】
前記パッドに隣接する前記他方の基板側の配線層における前記パッドの少なくとも角の部分に、前記配線を前記メタル配線として設けることができる。【００２５】
前記配線表面の中央近傍の部分に、前記配線を形成する部材のない領域を設けることができる。【００２６】
本技術の第１の側面においては、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とが設けられ、前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられ、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置される。【００２７】
本技術の第２の側面の半導体装置は、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とを有し、前記第１の基板には、前記第２の基板との接合面に設けられた接合用のＣｕのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のＣｕのパッドおよびＣｕ配線を接続するＣｕのビアとが設けられ、前記第２の基板には、前記第１の基板との接合面に設けられ、前記接合用のＣｕのパッドと接合される他の接合用のＣｕのパッドが設けられている。【００２８】
本技術の第２の側面においては、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とが設けられ、前記第１の基板には、前記第２の基板との接合面に設けられた接合用のＣｕのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のＣｕのパッドおよびＣｕ配線を接続するＣｕのビアとが設けられ、前記第２の基板には、前記第１の基板との接合面に設けられ、前記接合用のＣｕのパッドと接合される他の接合用のＣｕのパッドが設けられる。【００２９】
本技術の第３の側面の固体撮像素子は、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とを有し、前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている。【００３０】
本技術の第３の側面においては、複数の配線層を有する第１の基板と、複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板とが設けられ、前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられ、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置される。
【発明の効果】
【００３１】
本技術の第１の側面乃至第３の側面によれば、より簡単にクラック耐性を向上させることができる。【００３２】
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載された何れかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】パッドにかかる応力と保護用のパッドについて説明する図である。
【図２】保護用のパッドの例を示す図である。
【図３】半導体装置の構成例を示す図である。
【図４】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図５】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図６】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図７】半導体装置の構成例を示す図である。
【図８】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図９】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１０】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１１】半導体装置の構成例を示す図である。
【図１２】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１３】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１４】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１５】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１６】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１７】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１８】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図１９】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２０】半導体装置の構成例を示す図である。
【図２１】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２２】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２３】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２４】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２５】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２６】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２７】半導体装置の構成例を示す図である。
【図２８】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図２９】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３０】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３１】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３２】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３３】半導体装置の構成例を示す図である。
【図３４】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３５】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３６】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３７】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３８】半導体装置の製造工程について説明する図である。
【図３９】固体撮像素子の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。
【００３５】
〈第１の実施の形態〉
〈本技術の概要〉
本技術は、例えば２枚の半導体基板を貼り合わせて得られた１つの半導体装置（チップ）に関するものである。まず、本技術の概要について説明する。
【００３６】
例えば図１に示すように、半導体装置に設けられたＡｌ（アルミニウム）のパッドＰＤ１１に対して、貼り合わせた上側にある半導体基板の側からワイヤーボンディングやプロービングを行うとすると、上述したようにパッドＰＤ１１に対して応力が集中する。そうすると、パッドＰＤ１１直下の絶縁膜部等にクラックが発生してしまうおそれがある。
【００３７】
そこで、本技術では、矢印Ｑ１１や矢印Ｑ１２に示すように、ワイヤーボンディング時やプロービング時に衝撃が集中してしまうパッドＰＤ１１の角（コーナー）や辺の下を保護するように、Ｃｕ（銅）配線が配置される。
【００３８】
なお、矢印Ｑ１１は、半導体装置を構成する半導体基板の法線方向からパッドＰＤ１１を見たときの図を示しており、矢印Ｑ１２は、矢印Ｑ１１に示すパッドＰＤ１１を図中、下から上方向に見たときの図、つまり断面図を示している。
【００３９】
矢印Ｑ１１および矢印Ｑ１２に示す例では、パッドＰＤ１１の４つの角の部分にＣｕのパッドＣＰＤ１１−１乃至パッドＣＰＤ１１−４が配置されている。なお、以下、パッドＣＰＤ１１−１乃至パッドＣＰＤ１１−４を特に区別する必要のない場合、単にパッドＣＰＤ１１とも称することとする。
【００４０】
また、これらのパッドＣＰＤ１１の下には、矢印Ｑ１３に示すように、さらにそれらのパッドＣＰＤ１１よりも大きいパッドＣＰＤ２１が設けられる。すなわち、例えば矢印Ｑ１４に示すように、矢印Ｑ１２に示したパッドＣＰＤ１１−３およびパッドＣＰＤ１１−４の下に、パッドＣＰＤ２１−１およびパッドＣＰＤ２１−２が設けられる。
【００４１】
パッドＰＤ１１の下側に設けられるパッドは、例えば図２の矢印Ｑ２１に示すように、パッドＰＤ１１の各角の下に設けられた四角形状のパッドＣＰＤ１１−１乃至パッドＣＰＤ１１−４とされてもよいし、他の形状とされてもよい。
【００４２】
なお、図２は、パッドＰＤ１１を半導体装置を構成する半導体基板の法線方向から見た図であり、図２において図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００４３】
また、パッドＰＤ１１の下に、矢印Ｑ２２に示すように、パッドＰＤ１１の辺の部分を保護するＣｕのパッドＣＰＤ３１、つまりＣｕ配線が設けられてもよい。このパッドＣＰＤ３１は、半導体基板の法線方向からパッドＰＤ１１を見たときに、パッドＰＤ１１の辺を囲むように、その辺の部分の直下に設けられている。すなわち、パッドＣＰＤ３１はリング形状となっており、パッドＰＤ１１の中央付近の部分の下にはパッドＰＣＤ３１を構成するＣｕは存在しない。換言すれば、パッドＰＣＤ３１の中央近傍部分には、適度にＣｕのない部分が設けられている。
【００４４】
さらに矢印Ｑ２３や矢印Ｑ２４に示すように、パッドＰＤ１１の四辺に沿って設けられたＣｕ配線で閉じられた空間に１以上のＣｕ配線が配置されたパッドが設けられてもよい。
【００４５】
例えば、矢印Ｑ２３に示す例では、パッドＰＤ１１の辺の部分を保護するＣｕ配線と、パッドＰＤ１１の中央に位置し、パッドＰＤ１１の上下の辺を接続する縦方向に長いＣｕ配線とからなるパッドＣＰＤ３２がパッドＰＤ１１の下に設けられている。このパッドＣＰＤ３２の中央近傍の部分には、パッドＣＰＤ３２を形成する材料であるＣｕのない部分が適度に設けられている。
【００４６】
また、矢印Ｑ２４に示す例では、パッドＰＤ１１の辺の部分を保護するＣｕ配線と、パッドＰＤ１１の中央に位置し、パッドＰＤ１１の上下の辺を接続する縦方向に長いＣｕ配線、およびパッドＰＤ１１の左右の辺を接続する横方向に長いＣｕ配線とからなるパッドＣＰＤ３３がパッドＰＤ１１の下に設けられている。パッドＣＰＤ３３の中央近傍の部分には、パッドＣＰＤ３３を形成する材料であるＣｕのない部分が適度に設けられている。
【００４７】
さらに、パッドＰＤ１１よりも大きい矩形のパッドが、パッドＰＤ１１を保護するＣｕのパッドとして設けられるようにしてもよい。
【００４８】
本技術では、半導体基板の法線方向におけるワイヤーボンディングやプロービングに用いられるパッドの下、つまり半導体基板同士の接合面側に、少なくともそのパッドの角部や辺部分を保護するＣｕ等のパッド（配線）が設けられる。また、その保護用のパッドの下にも、そのパッドの角部分や辺部分を保護するパッドが設けられる。そして、このように直上にあるパッドの角や辺部分を保護するパッドが、例えば放射線状に広がるように、ワイヤーボンディング用等のパッドが設けられた半導体基板と貼り合わされる半導体基板まで連結（積層）して設けられる。
【００４９】
これにより、ワイヤーボンディングやプロービング用のパッドのクラック耐性を向上させることができ、上側の半導体基板へのワイヤーボンディングやプロービングが可能となる。その結果、パッド深さを浅く保つことができ、パッド開口時間の短縮や、ワイヤーボンディング不良、プロービングのピンコンタクトの不良を防止することができる。
【００５０】
なお、半導体基板同士が貼り合わされる接合面では、Ｃｕのパッドの大きさは、例えば図１に示したＡｌのパッドＰＤ１１を保護するように、パッドＰＤ１１全体の領域をカバーできる大きさである必要がある。
【００５１】
しかし、接合面に大きなＣｕのパッドが存在すると、接合面を平坦にするＣｕ部分や絶縁膜部分のCMP（Chemical Mechanical Polish）時の平坦化に影響を及ぼし、Ｃｕのパッド部分にディッシングが発生する。すなわち、Ｃｕのパッド部分が凹形状となってしまう。
【００５２】
このようなディッシングが発生した部分は貼り合わせが困難になるため、接合面にあるＣｕのパッドの形状を、ディッシングが発生しないような形状とする必要がある。
【００５３】
そこで、接合面にあるＣｕのパッドの接合面側の表面に、Ｃｕのない部分（領域）を設ければよい。具体的には、接合面にあるＣｕのパッド形状を、例えば図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１のような形状とすることで、接合面におけるＣｕの部分の面積を減少させることができ、ディッシングの発生を抑制することができる。また、接合面におけるＣｕのパッドの形状を、例えば図２の矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２や、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３のような形状とすることで、ディッシングの発生を抑制でき、かつパッドＰＤ１１の下にある接合面の部分をより強固に保護することができる。
【００５４】
〈半導体装置の構成例〉
次に、本技術を適用した具体的な実施の形態について説明する。
【００５５】
図３は、本技術を適用した半導体装置の一実施の形態の構成例を示す図である。
【００５６】
図３に示す半導体装置１１は、例えばCMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサなどから構成される撮像装置からなり、互いに接合された上側基板２１と下側基板２２とを有している。なお、上側基板２１と下側基板２２の間にある点線は、上側基板２１と下側基板２２の接合面を表している。
【００５７】
上側基板２１は、Si基板３１と、そのSi基板３１に積層された配線層３２とからなる。配線層３２は、複数の配線層から構成されている。また、Si基板３１の図中、上側には被写体からの光を集光するオンチップレンズ３３と、オンチップレンズ３３により集光された光のうちの所定の色の光を透過させるカラーフィルタ３４が設けられている。さらに、配線層３２には、Ａｌにより形成された、ワイヤーボンディング用のパッド３５も設けられている。
【００５８】
下側基板２２は、Si基板４１と、そのSi基板４１に積層された配線層４２とからなり、配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。また、配線層４２は複数の配線層から構成されている。
【００５９】
さらに、この例では、配線層３２と配線層４２におけるワイヤーボンディング用のパッド３５から絶縁膜４３までの間には、Ｃｕで形成された、パッド３５を保護するためのパッドが各層に設けられており、それらのパッドとSi基板４１とが絶縁膜４３により絶縁されている。具体的には、半導体装置１１には、直上にあるＣｕのパッドまたはＡｌのパッド３５を保護する複数のパッド（配線）からなるパッド群４４が、パッド３５から絶縁膜４３の間に設けられている。
【００６０】
すなわち、パッド３５の図中、下側にある配線層には、パッド３５の少なくとも角の部分に、パッド３５を保護するＣｕのパッドが設けられている。また、そのＣｕのパッドの図中、下側にある配線層には、その直上にあるＣｕのパッドの少なくとも角の部分に、パッド３５を保護するＣｕのパッドをさらに保護するためのＣｕのパッドが設けられている。このようにして、パッド３５から絶縁膜４３までの各配線層には、図中、上側にあるパッドの少なくとも角部分に、そのパッドを保護するためのパッドが設けられている。つまり、パッド３５を保護するためのパッドが積層されている。
【００６１】
例えば各層におけるＣｕのパッドの形状は、図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【００６２】
このようにパッド３５の図中、下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、クラック耐性を向上させることができる。したがってパッド３５の図中、下側に保護用のパッドを設けるという簡単な構成で、パッド３５に対して図中、上側からワイヤーボンディングを行う場合に、パッド３５の図中、下側にある各配線層の絶縁膜等が応力により破損してしまうことを防止することができる。
【００６３】
また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【００６４】
なお、上側基板２１に設けられるメタルパッドに関しては、予め上側基板２１に作製しておくようにしてもよいし、パッド開口後にメタルパッド層を形成するようにしてもよい。
【００６５】
〈半導体装置の製造方法について〉
続いて、図４乃至図６を参照して、図３に示した半導体装置１１の製造方法について説明する。なお、図４乃至図６において、図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図３と図４乃至図６では、図を見やすくするため、半導体装置１１の配線構造の一部が簡略化されて描かれている。そのため、図３と図４乃至図６とでは、配線構造の一部が異なる部分がある。
【００６６】
例えば図４の矢印Ｑ３１に示すように、Si基板３１上にトランジスタ等の下地デバイスに接続されたＣｕ配線が設けられた配線層Ｌ１１が形成され、さらにその配線層Ｌ１１の上層にある配線層Ｌ１２にＡｌ配線構造が形成される。例えばＡｌ配線構造としてパッド３５や他のＡｌ配線が形成されている。
【００６７】
続いて、矢印Ｑ３２に示すように、配線層Ｌ１２の表面に層間絶縁膜ＦＬ１１として、500乃至5000nm厚のSiO2膜および炭素含有酸化シリコン（SiOC）膜が成膜される。なお、成膜方法に関しては、CVD（Chemical Vapor Deposition）法またはスピンコート法の何れであってもよい。
【００６８】
さらに、矢印Ｑ３３に示すように、配線層Ｌ１２の表面に成膜されたSiO2膜および炭素含有酸化シリコン（SiOC）膜、つまり層間絶縁膜ＦＬ１１がCMP（化学機械研磨）法により100乃至4000nmだけ研磨され、平坦化される。
【００６９】
続いて矢印Ｑ３４に示すように、Ａｌ配線に接続されるＣｕ配線構造が配線層Ｌ１３に形成されるが、ここではＣｕのCMPまでが行われる。
【００７０】
また、この際、配線層Ｌ１２に設けられた、Ａｌ配線、特にパッド３５等のメタルパッド部に接続されるＣｕ配線構造５１は、図２に示したパッドＣＰＤ１１やパッドＣＰＤ３１のように、メタルパッドの四つ角および四辺の直下に配置されるようレイアウトされる。
【００７１】
加えて図２に示したパッドＣＰＤ３２やパッドＣＰＤ３３のように、四辺のＣｕ配線で閉じられた空間に１本以上のＣｕ配線を配置するレイアウトもクラック耐性を向上させるために有効である。図２に示した何れの例においても、Ｃｕ配線構造５１としてはいわゆるビア構造であっても配線構造であってもよく、その配線幅は0.2乃至50μｍの範囲であればどのような幅とされてもよい。
【００７２】
以上の工程により上側基板２１が得られる。
【００７３】
一方、下側基板２２は図５に示すようにして作製される。
【００７４】
すなわち、矢印Ｑ４１に示すように、デバイスを有するSi基板４１に絶縁膜４３が埋め込まれる。例えば絶縁膜４３は、SiO2膜であってもSiN膜であってもよい。また、絶縁膜４３の埋め込み膜厚は、10乃至1000nmの範囲であれば、どのような膜厚であってもよい。
【００７５】
次に、矢印Ｑ４２に示すようにSi基板４１に接続されるコンタクトが上述の上側基板２１と同様にして配線層Ｌ２１に形成される。ここで、絶縁膜４３が埋め込まれた部分に関しては、コンタクトはSi基板４１までは到達せず、絶縁膜４３上または絶縁膜４３中までしか底部が到達しないようになされる。
【００７６】
さらに、矢印Ｑ４３に示すように配線層Ｌ２１の上層にあるいくつかの配線層からなる配線層Ｌ２２に、上述の上側基板２１と同様にしてＣｕ配線構造が形成される。この例では、絶縁膜４３の図中、上側にＣｕ配線構造５２が形成されている。また、配線層Ｌ２２を構成する複数の配線層のうちの最上層、つまり配線層Ｌ２２の図中、上側にある配線層ではＣｕのCMPまでが行われる。
【００７７】
配線層Ｌ２２には、Ｃｕ配線構造５２を構成する各Ｃｕのパッド（配線）など、図２に示したパッドＣＰＤ１１やパッドＣＰＤ３１のように、上側基板２１との接合時にメタルパッドの四つ角および四辺の直下に配置されるＣｕのパッドが形成される。
【００７８】
以上の工程により下側基板２２が得られる。
【００７９】
そして、図６の矢印Ｑ５１に示すように上側基板２１と下側基板２２とが対向するように接合される。具体的には、上側基板２１を構成する配線層３２と、下側基板２２を構成する配線層４２とが対向するように配置され、互いに対向するＣｕ部分同士が接合されるとともに、互いに対向する絶縁膜部分同士が接合される。
【００８０】
これにより、例えばＣｕ配線構造５１とＣｕ配線構造５２とが接合され、図３に示したＣｕのパッド群４４とされる。
【００８１】
なお、上側基板２１と下側基板２２の接合は、例えば特開２０１２−２５６７３６号公報等に記載されている方法などが用いられる。
【００８２】
さらに、矢印Ｑ５２に示すように、例えば特開２００７−２３４７２５号公報等に記載されている方法などが用いられて、上側基板２１のSi基板３１が薄肉化され、その後、Si基板３１の表面に絶縁膜ＦＬ２１が成膜される。なお、絶縁膜ＦＬ２１は、SiO2膜やSiN膜であってもよいし、それらの積層膜であってもよい。また、絶縁膜ＦＬ２１の膜厚は10乃至3000nmの範囲であれば、どのような膜厚であってもよい。
【００８３】
絶縁膜ＦＬ２１が成膜されると、続いて矢印Ｑ５３に示すように、一般的なリソグラフィ技術とドライエッチング技術が用いられて、パッド開口部がパターニングされ、予め上側基板２１の配線構造中に作成しておいたＡｌのパッド３５の一部または全部が露出される。すなわち、上側基板２１にパッド３５を露出させるための開口部ＯＰ１１が設けられる。これにより、パッド３５へのワイヤーボンディングが可能となる。
【００８４】
そして、その後、上側基板２１上にオンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４が設けられ、半導体装置１１とされる。なお、上側基板２１と下側基板２２の接合後の工程に関しては、本技術を適用するデバイスにもよるが、本技術を固体撮像素子に適用する場合には、例えば特開２００７−２３４７２５号公報に記載されている工程が行われる。
【００８５】
以上のように半導体装置１１によれば、Ａｌ等のメタルのパッドが、その下に設けられたＣｕ等のパッド（メタル配線）により保護されるので、メタルのパッドにワイヤーボンディングやプロービングする際に、パッド下の絶縁膜等の破損を抑制することができる。すなわち、保護用のパッドを設けるという簡単な構成で、半導体装置１１のクラック耐性を向上させることができる。
【００８６】
しかも、半導体装置１１では、Ａｌ等のメタルのパッドをワイヤーボンディングやプロービングをする側の基板、つまり上側基板２１に設けることができるので、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制することができる。さらに、メタルのパッドを作成する際、製造時（パッド開口時）のプロセス時間を短縮させ、生産性を向上させることができる。
【００８７】
また、以上においては、２枚の基板を貼り合わせる（接合）するときに、上側の基板に設けられたメタルのパッドから、下側の基板までの間にそのメタルのパッドを保護するためのパッドを積層していく例について説明したが、３枚以上の基板を接合する場合においても同様にすればよい。すなわち、接合された３以上の基板のうちの上側にある基板に設けられたメタルのパッドから、最も下側にある基板までの間に、そのメタルのパッドを保護するパッドを積層して設ければよい。
【００８８】
〈第２の実施の形態〉
〈半導体装置の構成例〉
なお、第１の実施の形態では、パッド３５の下に設けられたＣｕのパッド（Ｃｕ配線）とSi基板４１との間に絶縁膜４３を設けることで、ＣｕのパッドとSi基板４１とを絶縁する例について説明したが、Si基板４１の一部に絶縁物を埋め込むことで絶縁するようにしてもよい。
【００８９】
そのような場合、半導体装置１１は、例えば図７に示すように構成される。なお、図７において図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００９０】
図７に示す半導体装置１１は、絶縁膜４３が設けられておらず、Si基板４１に絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２が設けられている点で図３に示した半導体装置１１と異なる。
【００９１】
図７では、Si基板４１には、パッド３５の下に設けられたＣｕのパッド（パッド群４４）とSi基板４１とが接触する部分の領域を囲むように絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２が設けられている。そして、これらの絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２によって、Si基板４１におけるＣｕのパッドと電気的に接続されている領域と、Si基板４１の他の領域とが電気的に切り離されている。
【００９２】
〈半導体装置の製造方法について〉
続いて、図８乃至図１０を参照して、図７に示した半導体装置１１の製造方法について説明する。なお、図８乃至図１０において、図７における場合と対応する部分には同一の符号化付してあり、その説明は適宜省略する。また、図７と図８乃至図１０では、図を見やすくするため、半導体装置１１の配線構造の一部が簡略化されて描かれている。そのため、図７と図８乃至図１０とでは、配線構造の一部が異なる部分がある。
【００９３】
例えば図８の矢印Ｑ６１に示すように、Si基板３１上にトランジスタ等の下地デバイスに接続されたＣｕ配線が設けられた配線層Ｌ１１が形成され、さらにその配線層Ｌ１１の上層にある配線層Ｌ１２にＡｌ配線構造が形成される。例えばＡｌ配線構造としてパッド３５や他のＡｌ配線が形成されている。
【００９４】
続いて、矢印Ｑ６２に示すように、配線層Ｌ１２の表面に層間絶縁膜ＦＬ１１として、500乃至5000nm厚のSiO2膜および炭素含有酸化シリコン（SiOC）膜が成膜される。なお、成膜方法に関しては、CVD法もしくはスピンコート法の何れであってもよい。
【００９５】
さらに、矢印Ｑ６３に示すように、配線層Ｌ１２の表面に成膜されたSiO2膜および炭素含有酸化シリコン（SiOC）膜、つまり層間絶縁膜ＦＬ１１がCMP法により100乃至4000nmだけ研磨され、平坦化される。
【００９６】
続いて矢印Ｑ６４に示すように、Ａｌ配線に接続されるＣｕ配線構造が配線層Ｌ１３に形成されるが、ここではＣｕのCMPまでが行われる。
【００９７】
また、この際、配線層Ｌ１２に設けられた、Ａｌ配線、特にパッド３５等のメタルパッド部に接続されるＣｕ配線構造５１は、図２に示したパッドＣＰＤ１１やパッドＣＰＤ３１のように、メタルパッドの四つ角および四辺の直下に配置されるようレイアウトされる。
【００９８】
加えて図２に示したパッドＣＰＤ３２やパッドＣＰＤ３３のように、四辺のＣｕ配線で閉じられた空間に１本以上のＣｕ配線を配置するレイアウトもクラック耐性を向上させるために有効である。図２に示した何れの例においても、Ｃｕ配線構造５１としてはいわゆるビア構造であっても配線構造であってもよく、その配線幅は0.2乃至50μｍの範囲であればどのような幅とされてもよい。
【００９９】
以上の工程により上側基板２１が得られる。
【０１００】
一方、下側基板２２は図９に示すようにして作製される。
【０１０１】
すなわち、矢印Ｑ７１に示すように、デバイスを有するSi基板４１に絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２が埋め込まれる。例えば絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２は、SiO2膜であってもSiN膜であってもよい。また、絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２の埋め込み膜厚は10乃至1000nmの範囲であれば、どのような膜厚であってもよい。
【０１０２】
次に、矢印Ｑ７２に示すようにSi基板４１に接続されるコンタクトが上述の上側基板２１と同様にして配線層Ｌ２１に形成される。
【０１０３】
さらに、矢印Ｑ７３に示すように配線層Ｌ２１の上層にあるいくつかの配線層からなる配線層Ｌ２２に、上述の上側基板２１と同様にしてＣｕ配線構造が形成される。この例では、絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２の図中、上側にＣｕ配線構造５２が形成されている。また、配線層Ｌ２２を構成する複数の配線層のうちの最上層、つまり配線層Ｌ２２の図中、上側にある配線層ではＣｕのCMPまでが行われる。
【０１０４】
配線層Ｌ２２には、Ｃｕ配線構造５２を構成する各Ｃｕのパッド（配線）など、図２に示したパッドＣＰＤ１１やパッドＣＰＤ３１のように、上側基板２１との接合時にメタルパッドの四つ角および四辺の直下に配置されるＣｕのパッドが形成される。
【０１０５】
以上の工程により下側基板２２が得られる。
【０１０６】
そして、図１０の矢印Ｑ８１に示すように上側基板２１と下側基板２２とが対向するように接合される。具体的には、上側基板２１を構成する配線層３２と、下側基板２２を構成する配線層４２とが対向するように配置され、互いに対向するＣｕ部分同士が接合されるとともに、互いに対向する絶縁膜部分同士が接合される。
【０１０７】
なお、上側基板２１と下側基板２２の接合は、例えば特開２０１２−２５６７３６号公報等に記載されている方法などが用いられる。
【０１０８】
さらに、矢印Ｑ８２に示すように、例えば特開２００７−２３４７２５号公報等に記載されている方法などが用いられて、上側基板２１のSi基板３１が薄肉化され、その後、Si基板３１の表面に絶縁膜ＦＬ２１が成膜される。なお、絶縁膜ＦＬ２１は、SiO2膜やSiN膜であってもよいし、それらの積層膜であってもよい。また、絶縁膜ＦＬ２１の膜厚は10乃至3000nmの範囲であれば、どのような膜厚であってもよい。
【０１０９】
さらに、絶縁膜ＦＬ２１が成膜されると、その絶縁膜ＦＬ２１の上にレジストＲＧ１１が設けられる。そして、一般的なリソグラフィ技術とドライエッチング技術が用いられて、パッド開口部がパターニングされ、予め上側基板２１の配線構造中に作成しておいたＡｌのパッド３５の一部または全部が露出される。
【０１１０】
これにより、矢印Ｑ８３に示すように、上側基板２１にパッド３５を露出させるための開口部ＯＰ１１が形成される。この開口部ＯＰ１１から、パッド３５へのワイヤーボンディングが可能となる。
【０１１１】
そして、その後、上側基板２１上にオンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４が設けられ、半導体装置１１とされる。なお、上側基板２１と下側基板２２の接合後の工程に関しては、本技術を適用するデバイスにもよるが、本技術を固体撮像素子に適用する場合には、例えば特開２００７−２３４７２５号公報に記載されている工程が行われる。
【０１１２】
以上のように、下側基板２２に絶縁膜７１−１および絶縁膜７１−２を埋め込むことでも、Si基板４１におけるパッド３５と電気的に接続された一部の領域と、他の領域とを絶縁することができる。
【０１１３】
〈第３の実施の形態〉
〈半導体装置の構成例〉
また、半導体装置の上側基板に設けられるメタルのパッドの作製は、上側基板のＣｕ配線作製途中に作製してもよいが、コンタクト形成時に同時にメタルのパッドを作製することで、Ａｌのパッド用に配線層を設けなくてもよくなる。これにより、Ａｌ配線によるパッド形成工程を削減することができる。
【０１１４】
このように、コンタクト形成と同時にメタルのパッドを作製する場合、半導体装置は例えば図１１に示すように構成される。なお、図１１において図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１１５】
半導体装置１０１は、互いに接合された上側基板２１と下側基板２２とを有しており、図中、上側基板２１と下側基板２２の間にある点線は、上側基板２１と下側基板２２の接合面を表している。
【０１１６】
上側基板２１は、Si基板３１と配線層３２とからなり、Si基板３１の図中、上側にはオンチップレンズ３３とカラーフィルタ３４が設けられている。
【０１１７】
さらに、複数の配線層からなる配線層３２におけるSi基板３１に隣接して設けられた配線層Ｌ３１には、タングステン（Ｗ）により形成された、ワイヤーボンディング用のパッド１１１と、コンタクト１１２−１乃至コンタクト１１２−５が設けられている。
【０１１８】
なお、以下、コンタクト１１２−１乃至コンタクト１１２−５を特に区別する必要のない場合、単にコンタクト１１２とも称することとする。コンタクト１１２は、Si基板３１内に設けられた図示せぬトランジスタと、配線層Ｌ３１直下にある配線層に設けられたＣｕ配線とを電気的に接続している。パッド１１１は、このようなコンタクト１１２が形成されている配線層Ｌ３１に設けられている。
【０１１９】
また、下側基板２２は、Si基板４１と配線層４２からなる。
【０１２０】
半導体装置１０１においても、配線層３２と配線層４２におけるワイヤーボンディング用のパッド１１１からSi基板４１までの間には、矢印Ａ１１に示すようにＣｕで形成された、パッド１１１を保護するためのパッドが各層に設けられている。なお、より詳細には、Si基板４１の表面には絶縁膜が形成されており、パッド１１１を保護するためのパッドと、Si基板４１とは電気的に接触しないようになされている。
【０１２１】
具体的には、パッド１１１の図中、下側にある配線層には、パッド１１１の少なくとも角の部分に、パッド１１１を保護するＣｕのパッドが設けられている。また、そのＣｕのパッドの図中、下側にある配線層には、その直上にあるＣｕのパッドの少なくとも角の部分に、パッド１１１を保護するＣｕのパッドをさらに保護するためのＣｕのパッドが設けられている。このようにして、パッド１１１からSi基板４１までの各配線層には、図中、上側にあるパッドの少なくとも角部分に、そのパッドを保護するためのパッドが設けられている。つまり、パッド１１１を保護するためのパッドが積層されている。
【０１２２】
例えば各層におけるＣｕのパッドの形状は、図２を参照したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０１２３】
このようにパッド１１１の図中、下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単にクラック耐性を向上させることができる。また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０１２４】
また、半導体装置１０１では、パッド１１１を保護するＣｕのパッドによって、上側基板２１と下側基板２２とが電気的に接続される。
【０１２５】
なお、図１１に示す半導体装置１０１は、半導体装置１０１としての固体撮像装置の断面を示している。
【０１２６】
また、半導体装置１０１では、Si基板３１内部でのトランジスタ作製後にＣｕ配線との電気的接続を行うためのコンタクト電極としてコンタクト１１２が、Ｗ（タングステン）により配線層Ｌ３１に形成される。
【０１２７】
このとき、コンタクト１１２の作製と同時に、ワイヤーボンディングパッドとして広いパッド１１１も作製される。ここで、コンタクト１１２やパッド１１１の作製では、配線層Ｌ３１のＷで配線する部分に酸化膜がCVDで成膜された後、リソグラフィによってパターニングされ、その後ドライエッチングで必要なパターン部分が開口される。そして、その開口された部分にＷがCVDで成膜され、余分な部分がCMPで除去されてコンタクト１１２やパッド１１１とされる。
【０１２８】
パッド１１１作製後に行われる配線層３２のＣｕ配線の作製時には、上述したようにパッド１１１を保護するためのＣｕのパッドが配線形成され、各配線層について接合面まで順番に作製される。
【０１２９】
また、下側基板２２においてもパッド１１１を保護するためのＣｕのパッド（Ｃｕ配線）がSi基板４１から上側基板２１との接合面まで、上側基板２１における場合と同様に、各パッドの角や辺を保護しながら作製される。
【０１３０】
但し、Si基板４１に隣接する配線層のＣｕ配線は、Si基板４１に電気的に接触しないように、絶縁膜によってSi基板４１と電気的に分離される。
【０１３１】
上側基板２１と下側基板２２が作製されると、それらの上側基板２１と下側基板２２が接合され、さらにパッド１１１の開口部ＯＰ２１が作製されて、パッド１１１へのワイヤーボンディングが行われる。
【０１３２】
以上のように、半導体装置１０１によれば、ワイヤーボンディング用のパッド１１１を特別な配線工程を経ずに、パッド１１１と同じ材料（金属）で作製されるコンタクト１１２と同時に作り込むことで、より簡単にパッド１１１を作製することができる。すなわち、より少ない工程で半導体装置１０１を製造することができる。
【０１３３】
〈第４の実施の形態〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
なお、以上においては、上側基板２１と下側基板２２を接合する前の上側基板２１を作製する工程において、ワイヤーボンディング用やプロービング用のパッドを作製する例について説明したが、上側基板２１と下側基板２２の接合後にパッドが形成されてもよい。
【０１３４】
以下、図１２および図１３を参照して、上側基板２１と下側基板２２の接合後にパッドが形成される場合における半導体装置の製造工程について説明する。なお、図１２および図１３において、図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１３５】
図１２および図１３に示す例は、上側基板２１と下側基板２２の接合後にワイヤーボンディング用のパッドを形成するプロセスの一例であり、オンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４の形成前に、ワイヤーボンディング用のパッドを形成する例である。
【０１３６】
まず、図１２の矢印Ｑ９１に示すように、上側基板２１を構成するSi基板３１上に配線層３２が形成される。このとき、複数の配線層からなる配線層３２のうちの配線層Ｌ４１には、Ｃｕの配線とともにパッド開口プロセス用のストッパ層１４１が形成される。例えば、配線層Ｌ４１には、Ｃｕの配線１４２が形成されている。
【０１３７】
また、配線層３２における配線層Ｌ４１よりも図中、上側の層、つまり接合面側に位置する各配線層においては、ストッパ層１４１部分に形成されるメタルのパッドを保護するように、Ｃｕのパッド（配線）が形成される。ここで、メタルのパッドを保護するためのＣｕのパッドは、例えば図２に示した形状のパッドとされ、ストッパ層１４１から下側基板２２との接合面までの各配線層で形成される。
【０１３８】
また、上側基板２１が作製されると、同様にして下側基板２２も作製される。そして、矢印Ｑ９２に示すように、上側基板２１と下側基板２２とが対向するように接合される。具体的には、上側基板２１を構成する配線層３２と、下側基板２２を構成する配線層４２とが対向するように配置され、互いに対向するＣｕ部分同士が接合されるとともに、互いに対向する絶縁膜部分同士が接合される。
【０１３９】
上側基板２１と下側基板２２が接合されると、その後、Si基板３１の肉薄化が行われる。
【０１４０】
矢印Ｑ９２に示す例では、下側基板２２における配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。また、配線層３２と配線層４２におけるストッパ層１４１から絶縁膜４３までの間には、Ｃｕで形成された、ワイヤーボンディング用のパッドを保護するためのパッドが各層に設けられており、それらのパッドとSi基板４１とが絶縁膜４３により絶縁されている。すなわち、ストッパ層１４１から絶縁膜４３の間には、ストッパ層１４１部分に形成されるメタルのパッドを保護するための複数のＣｕのパッドからなるパッド群１４３が設けられている。
【０１４１】
ストッパ層１４１から絶縁膜４３までの間に設けられた各Ｃｕのパッドの形状は、例えば図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０１４２】
このようにワイヤーボンディング用のパッドの下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単な構成でクラック耐性を向上させることができる。
【０１４３】
また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０１４４】
さらに、このようなＣｕのパッドを設けることで、上側基板２１と下側基板２２とがＣｕパッドにより電気的に接続される。
【０１４５】
Si基板３１の肉薄化が行われると、続いて矢印Ｑ９３に示すように、上側基板２１におけるSi基板３１表面にレジストＲＧ２１が形成されて、リソグラフィおよびドライ加工等によりワイヤーボンディング用のパッド部分が開口される。すなわち、Si基板３１の一部の領域、絶縁膜、およびストッパ層１４１が除去されて開口部ＯＰ３１が形成される。この開口部ＯＰ３１は、ワイヤーボンディング用のパッドのための接続孔（ビア）である。
【０１４６】
そして、図１３の矢印Ｑ９４に示すように、上側基板２１における開口部ＯＰ３１部分に絶縁膜を成膜後、エッチバック等により、Si基板３１表面と開口部ＯＰ３１の底部分にある絶縁膜が除去される。その結果、開口部ＯＰ３１の側壁部分のみに絶縁膜１４４が設けられた状態となる。
【０１４７】
さらに、矢印Ｑ９５に示すように開口部ＯＰ３１にＡｌの膜が成膜されて、そのＡｌの膜がCMP等により研磨され、ワイヤーボンディング用のパッド１４５とされる。
【０１４８】
このように、上側基板２１と下側基板２２の接合後にパッド１４５を作製することにより、配線層Ｌ４１に互いに材料の異なるＣｕ配線１４２等と、Ａｌのパッド１４５とが混在するときでも、簡単にパッド１４５を作製することができる。
【０１４９】
パッド１４５が作製されると、その後、矢印Ｑ９６に示すように、上側基板２１にオンチップレンズ３３およびカラーフィルタ３４が形成されて、上側基板２１と下側基板２２を有する半導体装置１５１とされる。そして、パッド１４５の底部分にボール１４６が配置されてワイヤーボンディングが行われる。
【０１５０】
以上のように上側基板２１にストッパ層１４１を作製しておき、上側基板２１と下側基板２２の接合後にそのストッパ層１４１を除去してパッド１４５を作製することで、ワイヤーボンディング用のパッドの受けを、上側基板２１内の第１配線層等、任意の配線層に作製することができる。
【０１５１】
〈第５の実施の形態〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、上側基板２１と下側基板２２の接合前に、後に貫通ビア（TSV（Through Silicon Via）、すなわちコンタクトとなる構造を形成しておき、接合後に貫通ビア（コンタクト）を削り出して、ワイヤーボンディング用のパッドが形成されるようにしてもよい。そのような場合、基板接合後のシビアなプロセスの中で深い穴を掘る必要がなく、ワイヤーボンディング用のパッドを形成することができる。
【０１５２】
以下、図１４乃至図１６を参照して、上側基板２１と下側基板２２の接合前に貫通ビアとなる構造を形成しておく場合における半導体装置の製造工程について説明する。なお、図１４乃至図１６において、図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１５３】
まず、図１４の矢印Ｑ１０１に示すように、Si基板３１上に貫通ビアの接続孔１８１−１および接続孔１８１−２が形成され、それらの接続孔１８１−１および接続孔１８１−２の表面と、Si基板３１表面に絶縁膜１８２が成膜される。
【０１５４】
なお、以下、接続孔１８１−１および接続孔１８１−２を特に区別する必要のない場合、単に接続孔１８１とも称することとする。矢印Ｑ１０１に示す状態においては、Si基板３１は接続孔１８１により貫通されていない。
【０１５５】
続いて、矢印Ｑ１０２に示すように、Si基板３１上にＡｌの膜１８３が成膜される。これにより、接続孔１８１がＡｌにより満たされる。
【０１５６】
さらに、矢印Ｑ１０３に示すように、Si基板３１表面の絶縁膜１８２が除去されるまで、CMP等によりSi基板３１表面に成膜されたＡｌの膜１８３の除去が行われる。その結果、接続孔１８１−１に満たされたＡｌにより形成されたビア１８４−１と、接続孔１８１−２に満たされたＡｌにより形成されたビア１８４−２とが得られる。
【０１５７】
なお、以下、ビア１８４−１およびビア１８４−２を特に区別する必要のない場合、単にビア１８４とも称することとする。また、ここではビア１８４はＡｌ（アルミニウム）により形成されると説明したが、その他、ポリシリコンやタングステン、銅（Ｃｕ）、チタン、タンタル、ルテニウムなど導電性材料であれば、どのような材料で形成されてもよい。
【０１５８】
このように、Si基板３１内にビア１８４が形成されると、その後、通常のプロセスが行われる。
【０１５９】
すなわち、矢印Ｑ１０４に示すように、Si基板３１内にトランジスタが形成されたり、Si基板３１上に配線層３２が積層されて上側基板２１とされたりする。
【０１６０】
このとき、接続孔１８１に埋められたＡｌ、すなわちビア１８４と、配線層３２とのコンタクトが何れかの手段により取っておくようになされる。
【０１６１】
この例では、配線層３２の各層には、矢印Ａ２１に示す、ワイヤーボンディング用のパッドを保護するためのＣｕのパッドが形成されており、それらのＣｕのパッドとビア１８４とが、配線層３２に形成されたコンタクト１８５−１およびコンタクト１８５−２により電気的に接続される。
【０１６２】
具体的には、Ｃｕのパッドとビア１８４−１とがコンタクト１８５−１により電気的に接続され、Ｃｕのパッドとビア１８４−２とがコンタクト１８５−２により電気的に接続される。なお、以下、コンタクト１８５−１およびコンタクト１８５−２を特に区別する必要のない場合、単にコンタクト１８５とも称することとする。
【０１６３】
また、上側基板２１が作製されると、同様にして下側基板２２も作製される。そして、図１５の矢印Ｑ１０５に示すように、上側基板２１と下側基板２２とが対向するように接合される。
【０１６４】
図１５の矢印Ｑ１０５に示す例では、下側基板２２における配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。また、配線層３２と配線層４２におけるコンタクト１８５から絶縁膜４３までの間には、矢印Ａ２２に示すようにＣｕで形成された、ワイヤーボンディング用のパッド、より詳細にはそのパッドに接続されるビア１８４を保護するためのパッドが各層に設けられている。そして、それらのＣｕのパッドとSi基板４１とが絶縁膜４３により絶縁されている。
【０１６５】
コンタクト１８５から絶縁膜４３までの間に設けられた各Ｃｕのパッドの形状は、例えば図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０１６６】
このようにワイヤーボンディング用のパッドの下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単な構成でクラック耐性を向上させることができる。
【０１６７】
また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制することができる。
【０１６８】
さらに、このようなＣｕのパッドを設けることで、上側基板２１と下側基板２２とがＣｕパッドにより電気的に接続される。また、コンタクト１８５もビア１８４を保護する形状、すなわち図２を参照して説明したパッドの形状とされてもよい。
【０１６９】
上側基板２１と下側基板２２が接合されると、その後、矢印Ｑ１０６に示すようにSi基板３１の肉薄化が行われる。Si基板３１の肉薄化プロセスによってSi基板３１表面が削られると、ビア１８４がSi基板３１の表面に削り出される。すなわち、ビア１８４がSi基板３１を貫通する状態となる。
【０１７０】
さらに、図１６の矢印Ｑ１０７に示すように、Si基板３１表面にＡｌの膜１８６が成膜され、その膜１８６の上にレジストＲＧ３２が形成されて、リソグラフィおよびドライ加工等によりパッドが形成される。
【０１７１】
これにより、矢印Ｑ１０８に示すようにSi基板３１表面のビア１８４−１およびビア１８４−２上にワイヤーボンディング用のパッド１８７が形成される。また、Si基板３１上にオンチップレンズ３３およびカラーフィルタ３４が形成されて、上側基板２１と下側基板２２を有する半導体装置１９１とされる。そして、パッド１８７にボールが配置されてワイヤーボンディングが行われる。
【０１７２】
以上のように上側基板２１を構成するSi基板３１に、ワイヤーボンディング用のパッド１８７と、配線層３２とを電気的に接続するビア１８４（コンタクト）を作製することで、簡単にパッド１８７を形成することができるようになる。
【０１７３】
〈第６の実施の形態〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
ところで、半導体装置において、上述したＡｌ等のメタルのパッドと、Ｃｕ配線とを同層に設けることも可能である。そのような場合、例えばＣｕ配線の作製途中にＡｌのパッドが作製される。このようなメタルのパッドの作製方法は、特開２０１２−１５２７８号公報に記載されている。
【０１７４】
しかしながら、特開２０１２−１５２７８号公報に記載の方法では、Ａｌ等のメタルのパッドとＣｕ配線とが同層にあり、それらのパッドとＣｕ配線は同じ高さに設けられる必要がある。すなわち、Ａｌ等のメタルのパッドとＣｕ配線の厚みを同じ厚さとする必要がある。
【０１７５】
例えば、Ｃｕ配線の高さにＡｌのパッドの高さを揃えると、Ａｌのパッドの膜厚が不十分になり、ワイヤーボンディング時にパッドが割れてしまったり、ＡｌとＡｕの合金化が不十分になってしまったりして接続不良が発生することがある。
【０１７６】
一方、Ａｌのパッドに十分な膜厚でＣｕ配線を形成すると、配線高さの増加に伴って配線間の寄生容量が増加し、抵抗と容量による信号遅延が発生してデバイス動作に不良が発生してしまうことがある。
【０１７７】
また、このような方法では、プロセスが複雑であった。
【０１７８】
そのため、デバイス動作の不良を発生させることなく、膜厚が十分に厚いＡｌ等のメタルのパッドの形成方法が切望されている。そこで本技術では、メタルマスクを使用することで、デバイス動作の不良を発生させることなく、より簡単に十分な膜厚でＡｌ等のメタルのパッドを作製できるようにする。
【０１７９】
以下、図１７を参照して本技術を適用した半導体装置の製造方法について説明する。なお、図１７において、図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、この半導体装置では、メタルのパッドとして、ワイヤーボンディング用のパッドが作製されるものとして説明を続ける。
【０１８０】
まず、矢印Ｑ１１１に示すように上側基板２１と下側基板２２が制作され、それらの上側基板２１と下側基板２２とが対向するように接合される。具体的には、上側基板２１を構成する配線層３２と、下側基板２２を構成する配線層４２とが対向するように配置され、互いに対向するＣｕ部分同士が接合されるとともに、互いに対向する絶縁膜部分同士が接合される。
【０１８１】
ここで、上側基板２１は、Si基板３１と、複数の配線層からなる配線層３２とからなる。また、配線層３２は、タングステン（Ｗ）で形成されたコンタクトが設けられた配線層Ｌ５１、Ｃｕ配線が設けられた配線層Ｌ５２、およびＡｌ配線が設けられた配線層Ｌ５３を有している。
【０１８２】
下側基板２２は、Si基板４１と配線層４２からなる。この例では、下側基板２２における配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。また、矢印Ａ３１に示すように、配線層３２と配線層４２におけるＡｌのパッドが設けられる部分から絶縁膜４３までの間には、Ｃｕで形成された、ワイヤーボンディング用のパッドを保護するためのパッドが各層に設けられており、それらのパッドとSi基板４１とが絶縁膜４３により絶縁されている。
【０１８３】
Ａｌのパッドが設けられる部分から絶縁膜４３までの間に設けられた各Ｃｕのパッドの形状は、例えば図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０１８４】
このようにワイヤーボンディング用のパッドの下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単な構成でクラック耐性を向上させることができる。
【０１８５】
また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０１８６】
さらに、このようなＣｕのパッドを設けることで、上側基板２１と下側基板２２とがＣｕパッドにより電気的に接続される。
【０１８７】
上側基板２１と下側基板２２とが接合されると、Si基板３１の表面にレジストＲＧ４１が形成され、このレジストＲＧ４１がマスクとして用いられてSi基板３１の下層にあるＷやＣｕ、Ａｌ等の金属まで到達する接続孔として開口部ＯＰ４１が形成される。そして、矢印Ｑ１１２に示すようにSi基板３１からレジストＲＧ４１が除去される。
【０１８８】
その後、矢印Ｑ１１３に示すように、メタルマスクＭＭ１１が用いられて、バリアメタルとなるＴｉ（チタン）やＺｒ（ジルコニウム）を含む金属が、上側基板２１におけるメタルマスクＭＭ１１の開口部の部分のみに成膜される。さらに、メタルマスクＭＭ１１が用いられて、Ａｌが上側基板２１におけるメタルマスクＭＭ１１の開口部の部分のみに成膜される。これにより、開口部ＯＰ４１内の配線層Ｌ５１および配線層Ｌ５２の部分に、ワイヤーボンディング用のＡｌのパッド２２１が形成され、上側基板２１と下側基板２２からなる半導体装置２３１とされる。
【０１８９】
そして、このようにして作製されたパッド２２１に対してワイヤーボンディングが行われる。
【０１９０】
ここで、バリアメタルやＡｌの成膜手法としては、蒸着やPVDを用いることが好ましい。また、Ａｌのパッド２２１とSi基板３１が接触すると絶縁不良が発生するため、 Si基板３１にパッド２２１が接触しないように、メタルマスクＭＭ１の開口部を十分小さくする必要がある。この例では、図中、横方向におけるメタルマスクＭＭ１の開口部の幅が、開口部ＯＰ４１の幅よりも十分に狭くなっている。
【０１９１】
また、パッド２２１は、２つの配線層Ｌ５１と配線層Ｌ５２にまたがって形成されており、十分な厚さとなっている。例えばパッド２２１は、配線層Ｌ５２に設けられているＣｕの配線層より図中、縦方向の厚みが厚くなっている。
【０１９２】
さらに、パッド２２１から絶縁膜４３までの間には、パッド２２１の各角や辺を保護するためのＣｕのパッドが設けられている。特に、Ｃｕのパッドの一部はパッド２２１に埋め込まれた状態となっている。
【０１９３】
なお、パッド２２１と接触する層は、コンタクトが設けられた配線層Ｌ５１、Ｃｕ配線が設けられた配線層Ｌ５２、Ａｌ配線が設けられた配線層Ｌ５３など、どのような層であってもよい。また、Ａｌ以外にもＣｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属によりパッド２２１が形成されるようにしてもよいし、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕがバリアメタルとして用いられるようにしてもよい。
【０１９４】
以上のように、メタルマスクＭＭ１１を用いてワイヤーボンディング用のパッド２２１を形成することで、十分な厚さのパッドを形成することができるようになり、ワイヤーボンディング時のパッド割れ耐性を飛躍的に向上させることができる。
【０１９５】
また、Ｃｕ配線の形成工程の途中でＡｌのパッド２２１を形成する工程を行う必要がなくなるので、Ｃｕ等の他の材料のメタル配線が設けられている層内に、より少ない工程で簡単にワイヤーボンディング用のパッド２２１を作製することができる。これにより、Ａｌのパッド２２１の厚さと、Ｃｕ等のメタル配線の厚さとを異なる厚さとすることができ、デバイス動作の不良の発生を防止することができる。
【０１９６】
〈第７の実施の形態〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第６の実施の形態では、メタルマスクＭＭ１１の開口を小さくすることで、Ａｌ等のメタルのパッド２２１がSi基板３１に接触しないようにされていた。しかし、接続孔である開口部ＯＰ４１と、メタルマスクＭＭ１１の開口部の合わせずれがある場合、Si基板３１とＡｌのパッド２２１が接触してしまう懸念があった。
【０１９７】
そこで、一度、開口部ＯＰ４１に絶縁膜を成膜し、Si基板３１と開口部ＯＰ４１の底の絶縁膜のみをエッチバックで除去することで、開口部ＯＰ４１の側面のみに絶縁膜を残すことができるので、その後にパッド２２１を作製すればSi基板３１との接触を防止することができる。
【０１９８】
以下、図１８および図１９を参照して、このようにしてパッド２２１を作製する場合における半導体装置２３１の製造方法について説明する。なお、図１８および図１９において、図１７における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０１９９】
まず、図１８の矢印Ｑ１２１および矢印Ｑ１２２に示す工程により、上側基板２１に開口部ＯＰ４１を形成する。なお、矢印Ｑ１２１および矢印Ｑ１２２に示す工程は、図１７の矢印Ｑ１１１および矢印Ｑ１１２に示した工程と同じであるので、その説明は省略する。
【０２００】
また、この例においても図１７における場合と同様に、矢印Ａ３１に示すように、配線層３２と配線層４２におけるＡｌのパッド２２１が設けられる部分から絶縁膜４３までの間には、Ｃｕで形成された、ワイヤーボンディング用のパッドを保護するためのパッドが各層に設けられている。
【０２０１】
続いて、矢印Ｑ１２３に示すようにSi基板３１と開口部ＯＰ４１の表面に絶縁膜２４１が成膜される。
【０２０２】
そして、図１９の矢印Ｑ１２４に示すように、Si基板３１表面と開口部ＯＰ４１の底部分に形成されている絶縁膜２４１がエッチバックにより除去される。これにより、開口部ＯＰ４１の側面部分にのみ絶縁膜２４１が形成されている状態となる。
【０２０３】
さらに、矢印Ｑ１２５に示すように、メタルマスクＭＭ１１が用いられて、Ａｌが上側基板２１におけるメタルマスクＭＭ１１の開口部の部分のみに成膜される。これにより、開口部ＯＰ４１内の配線層Ｌ５１および配線層Ｌ５２の部分に、ワイヤーボンディング用のＡｌのパッド２２１が形成され、上側基板２１と下側基板２２からなる半導体装置２３１とされる。そして、このようにして作製されたパッド２２１に対してワイヤーボンディングが行われる。
【０２０４】
このように、開口部ＯＰ４１の側面に絶縁膜２４１が形成された状態で、パッド２２１を作製することで、パッド２２１とSi基板３１の接触を防止することができる。
【０２０５】
なお、Ａｌのパッド２２１の上面、底面、またはそれらの両方の面には、バリアメタルとして、少なくともＴｉやＺｒを含む金属を用いることが可能である。
【０２０６】
また、Ａｌ以外にもＣｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等の金属によりパッド２２１が形成されるようにしてもよいし、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕがバリアメタルとして用いられるようにしてもよい。さらに、絶縁膜２４１としてはSiO2を用いることが好ましいが、SiNやSiOCHなどの膜を用いるようにしてもよい。
【０２０７】
以上のように、開口部ＯＰ４１の側面に絶縁膜２４１を形成し、メタルマスクＭＭ１１を用いてワイヤーボンディング用のパッド２２１を形成することで、十分な厚さのパッドを形成することができ、ワイヤーボンディング時のパッド割れ耐性を飛躍的に向上させることができる。また、パッド２２１とSi基板３１の接触を防止することができる。
【０２０８】
さらに、Ｃｕ配線の形成工程の途中でＡｌのパッド２２１を形成する工程を行う必要がなくなるので、Ｃｕ等の他の材料のメタル配線が設けられている層内に、より少ない工程で簡単にワイヤーボンディング用のパッド２２１を作製することができる。これにより、Ａｌのパッド２２１の厚さと、Ｃｕ等のメタル配線の厚さとを異なる厚さとすることができ、デバイス動作の不良の発生を防止することができる。
【０２０９】
〈第８の実施の形態〉
〈半導体装置の構成例〉
また、Ａｌ配線中にＣｕ配線を埋め込んだワイヤーボンディング用のパッドを形成することで、パッド開口部の幅と深さのアスペクト比低減と、Ａｌ配線層の削減による低背化を実現することができる。そのような場合、半導体装置は、例えば図２０に示すように構成される。なお、図２０において図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２１０】
半導体装置２７１は、互いに接合された上側基板２１と下側基板２２とを有しており、図中、上側基板２１と下側基板２２の間にある点線は、上側基板２１と下側基板２２の接合面を表している。
【０２１１】
上側基板２１は、Si基板３１と配線層３２とからなり、Si基板３１の図中、上側にはオンチップレンズ３３とカラーフィルタ３４が設けられている。また、上側基板２１には、Ａｌにより形成された、ワイヤーボンディング用のパッド２８１が開口部ＯＰ５１の底に設けられており、そのパッド２８１には、Ｃｕ配線２８２が埋め込まれている。
【０２１２】
さらに、下側基板２２は、Si基板４１と配線層４２からなり、配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。
【０２１３】
半導体装置２７１においても、配線層３２と配線層４２におけるワイヤーボンディング用のパッド２８１から絶縁膜４３までの間には、矢印Ａ４１に示すようにＣｕで形成された、パッド２８１を保護するためのパッドが各層に設けられている。
【０２１４】
具体的には、パッド２８１の図中、下側にある配線層にはＣｕ配線２８２と電気的に接続された、パッド２８１を保護するＣｕのパッドが設けられている。また、そのＣｕのパッドの図中、下側にある配線層には、その直上にあるＣｕのパッドの少なくとも角の部分に、パッド２８１を保護するＣｕのパッドをさらに保護するためのＣｕのパッドが設けられている。このようにして、パッド２８１から絶縁膜４３までの各配線層には、図中、上側にあるパッドの少なくとも角部分に、そのパッドを保護するためのパッドが設けられている。つまり、パッド２８１を保護するためのパッドが積層されている。
【０２１５】
例えば各層におけるＣｕのパッドの形状は、図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０２１６】
このようにパッド２８１の図中、下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単にクラック耐性を向上させることができる。また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０２１７】
また、半導体装置２７１では、パッド２８１を保護するＣｕのパッドによって、上側基板２１と下側基板２２とが電気的に接続される。
【０２１８】
半導体装置２７１では、図中、下側に示すようにパッド２８１は配線層Ｌ６１と配線層Ｌ６２にまたがって設けられている。なお、図中、下側に示す図は、半導体装置２７１における四角形の領域ＦＡ１１の部分を拡大して示す図である。
【０２１９】
パッド２８１が形成される配線層Ｌ６１には、上下にあるＣｕ配線を電気的に接続するビアが設けられており、配線層Ｌ６２にはＣｕ配線が設けられている。
【０２２０】
また、Ａｌのパッド２８１に埋め込まれたＣｕ配線２８２は、他のＣｕ配線が設けられている配線層Ｌ６２に配置されている。このように、Ｃｕ配線２８２を埋め込むようにしてワイヤーボンディング用のパッド２８１を形成することで、ワイヤーボンディング用のパッドを設けるためのＡｌ配線層を設ける必要がなくなり、半導体装置２７１を低背化することができる。また、パッド２８１をSi基板３１に近い配線層に設けることができるので、開口部ＯＰ５１の幅と深さのアスペクト比を低減させることができる。
【０２２１】
なお、この例では、パッド２８１の直下に設けられたＣｕのパッドは、パッド２８１の角の部分には設けられていないが、パッド２８１直下のＣｕのパッドは、その直上にあるＣｕ配線２８２の角の部分に配置されており、Ｃｕ配線２８２が保護されている。したがって、このような構造でも絶縁膜４３までの間にパッド２８１の保護用のパッドを積層して設けることで、クラック耐性を向上させることができる。
【０２２２】
〈半導体装置の製造工程の説明〉
続いて、図２１および図２２を参照して半導体装置２７１、特にパッド２８１の部分の製造方法について説明する。なお、図２１および図２２において、図２０における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図２１および図２２では、図を見やすくするために図２０に示した半導体装置２７１の配線構造が簡略化されて描かれている。
【０２２３】
まず、図２１の矢印Ｑ１３１に示すように、上側基板２１の配線層３２を構成する任意の配線層にＣｕ配線を形成する前にワイヤーボンディング用のパッド２８１のパッド材となるＡｌの膜３１１が成膜され、そのＡｌの膜３１１表面にレジストＲＧ５１が形成される。
【０２２４】
そして、リソグラフィおよびドライエッチングが行われ、矢印Ｑ１３２に示すようにＣｕ配線２８２を埋め込むための溝３１２が形成されて、レジストＲＧ５１が除去される。
【０２２５】
ここで、ワイヤーボンディング用のパッド２８１が形成される層はＣｕ配線と同じ層であればどの配線層であってもよいが、パッド２８１の開口部ＯＰ５１の幅と深さのアスペクト比を小さくする観点からは下層配線、すなわちSi基板３１に近い配線層が好ましい。
【０２２６】
溝３１２が形成されると、その後、ワイヤーボンディング用のパッドとして必要なレイアウトとなるように、リソグラフィおよびドライエッチングによってＡｌの膜３１１が加工され、パッド２８１とされる。
【０２２７】
すなわち、Ａｌの膜３１１の表面全体にレジストＲＧ５２が塗布されてリソグラフィが行われると、矢印Ｑ１３３に示すように一部のレジストＲＧ５２が残された状態となる。そして、ドライエッチングによってＡｌの膜３１１が加工され、矢印Ｑ１３４に示すようにＡｌのパッド２８１が形成される。
【０２２８】
さらに矢印Ｑ１３５に示すように、パッド２８１の上にＣｕ配線層の層間絶縁膜３１３が成膜され、矢印Ｑ１３６に示すように配線層を積層するために必要な平坦度が得られるまでCMPによって層間絶縁膜３１３が平坦化される。
【０２２９】
そして、矢印Ｑ１３７に示すように、Ｃｕ配線２８２を埋め込むための溝３１２を有するＡｌのパッド２８１の図中、上側の溝３１４、および同じ配線層に形成されるＣｕ配線用の溝３１５が形成され、ダマシン法によって埋め込みのＣｕ配線が形成される。
【０２３０】
すなわち、図２２の矢印Ｑ１３８に示すように、溝３１４および溝３１５の部分にバリアメタルおよびＣｕの膜３１６が成膜され、矢印Ｑ１３９に示すように、その膜３１６が加工されてＣｕ配線２８２や、他のＣｕ配線３１７とされる。
【０２３１】
そして、その後、パッド２８１の保護用のＣｕのパッドなどが配線形成され、接合面まで配線層３２を構成する各配線層が作製される。このようにして上側基板２１が得られると、その後、パッド２８１の角や辺を保護するためのＣｕの配線構造を作製しながら下側基板２２も作製される。このとき、下側基板２２のSi基板４１と、パッド２８１の保護用のＣｕのパッドとが電気的に接触しないように絶縁膜４３により電気的に分離される。
【０２３２】
さらに、上側基板２１と下側基板２２とが接合された後、開口部ＯＰ５１が開口されたり、オンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４が設けられたりして、半導体装置２７１とされる。
【０２３３】
以上のようにして、Ｃｕ配線２８２が埋め込まれたパッド２８１を作製することで、パッド２８１開口部のアスペクト比低減および半導体装置２７１の低背化が実現される。
【０２３４】
〈第８の実施の形態の変形例１〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第８の実施の形態においては、パッド２８１に隣接して設けられた保護用のＣｕのパッドは、パッド２８１の角や辺の部分には設けられない構成とされていたが、パッド２８１の角や辺の部分に保護用のパッドが設けられるようにしてもよい。
【０２３５】
そのような場合、例えば上側基板２１は図２３および図２４に示すように作製される。なお、図２３および図２４において、図２１および図２２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２３６】
まず、図２３の矢印Ｑ１４１乃至矢印Ｑ１４４に示すように、パッド材となるＡｌの膜３１１が成膜されて加工され、パッド２８１が形成される。そして、矢印Ｑ１４５および矢印Ｑ１４６に示すように層間絶縁膜３１３が成膜されて平坦化される。なお、矢印Ｑ１４１乃至矢印Ｑ１４６に示す工程は、図２１の矢印Ｑ１３１乃至矢印Ｑ１３６に示す工程と同様であるので、その説明は省略する。
【０２３７】
続いて、矢印Ｑ１４７に示すように、Ｃｕ配線を埋め込むための溝３１２を有するＡｌのパッド２８１の図中、上側の溝３４１、および同じ配線層に形成されるＣｕ配線用の溝３１５が形成され、ダマシン法によって埋め込みのＣｕ配線が形成される。
【０２３８】
すなわち、図２４の矢印Ｑ１４８に示すように、溝３４１および溝３１５の部分にバリアメタルおよびＣｕの膜３１６が成膜され、矢印Ｑ１４９に示すように、その膜３１６が加工されてＣｕ配線３４３や、他のＣｕ配線３１７とされる。
【０２３９】
ここで、図２３の矢印Ｑ１４７乃至図２４の矢印Ｑ１４９で示した工程は、図２１の矢印Ｑ１３７乃至図２２の矢印Ｑ１３９で示した工程と溝３４１の形状、つまりＣｕ配線３４３の形状のみが異なり、他の点では同じとなっている。
【０２４０】
図２３および図２４を参照して説明した製造工程により得られたＣｕ配線３４３は、その一部がワイヤーボンディング用のパッド２８１に埋め込まれており、パッド２８１におけるＣｕ配線３４３側の表面全体が、Ｃｕ配線３４３と接している。つまり、Ｃｕ配線３４３のパッド２８１に埋め込まれていない部分が、パッド２８１の下側基板２２側に隣接する配線層に設けられた、パッド２８１を保護するためのＣｕのパッドとして機能している。
【０２４１】
そのため、パッド２８１に対するワイヤーボンディングやプロービングを行う際に、パッド２８１の荷重が集中する部分、つまりパッド２８１の角や辺の部分がＣｕ配線３４３により補強（保護）されるので、クラックの発生を抑制することができる。
【０２４２】
〈第８の実施の形態の変形例２〉
〈半導体装置の製造工程の説明〉
また、第８の実施の形態の変形例１においては、Ｃｕ配線３４３によりパッド２８１の角や辺部分を含むパッド２８１全体が保護される形状とされていた。さらに、これに加えてパッド２８１を保護するＣｕ配線（保護用のパッド）の中央部分に適度にＣｕのない部分を設けることで、パッド面積が大きい場合でもＣｕダマシン（CMP）によるディッシングの発生を抑制することができる。
【０２４３】
そのような場合、例えば上側基板２１は図２５および図２６に示すように作製される。なお、図２５および図２６において、図２３および図２４における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２４４】
まず、図２５の矢印Ｑ１５１乃至矢印Ｑ１５４に示すように、上側基板２１の配線層３２を構成する任意の配線層にパッド材となるＡｌの膜３１１が成膜されて加工され、パッド２８１が形成される。そして、矢印Ｑ１５５および矢印Ｑ１５６に示すように層間絶縁膜３１３が成膜されて平坦化される。なお、矢印Ｑ１５１乃至矢印Ｑ１５６に示す工程は、図２３の矢印Ｑ１４１乃至矢印Ｑ１４６に示す工程と同様であるので、その説明は省略する。
【０２４５】
続いて、矢印Ｑ１５７に示すように、Ｃｕ配線を埋め込むための溝３１２を有するＡｌのパッド２８１の図中、上側の溝３７１、および同じ配線層に形成されるＣｕ配線用の溝３１５が形成され、ダマシン法によって埋め込みのＣｕ配線が形成される。
【０２４６】
すなわち、図２６の矢印Ｑ１５８に示すように、溝３７１および溝３１５の部分にバリアメタルおよびＣｕの膜３１６が成膜され、矢印Ｑ１５９に示すように、その膜３１６が加工されてＣｕ配線３８２や、他のＣｕ配線３１７とされる。
【０２４７】
ここで、図２５の矢印Ｑ１５７乃至図２６の矢印Ｑ１５９で示した工程は、図２３の矢印Ｑ１４７乃至図２４の矢印Ｑ１４９で示した工程と溝３７１の形状、つまりＣｕ配線３８２の形状のみが異なり、他の点では同じとなっている。
【０２４８】
図２５および図２６を参照して説明した製造工程により得られたＣｕ配線３８２は、その一部がワイヤーボンディング用のパッド２８１に埋め込まれており、パッド２８１におけるＣｕ配線３８２側の表面における角と辺を含む一部の領域が、Ｃｕ配線３８２と接している。つまり、Ｃｕ配線３８２のパッド２８１に埋め込まれていない部分が、パッド２８１の下側基板２２側に隣接する配線層に設けられた、パッド２８１を保護するためのＣｕのパッドとして機能している。
【０２４９】
そのため、パッド２８１に対するワイヤーボンディングやプロービングを行う際に、パッド２８１の荷重が集中する部分、つまりパッド２８１の角や辺の部分がＣｕ配線３８２により補強（保護）されるので、クラックの発生を抑制することができる。
【０２５０】
さらに、Ｃｕ配線３８２のパッド２８１側と反対側の表面には、Ｃｕ配線３８２の材料であるＣｕがない部分、つまり層間絶縁膜３１３が埋め込まれている部分が設けられている。これにより、Ｃｕ配線３８２の表面におけるＣｕ部分の面積を小さくすることができ、ディッシングの発生を抑制することができる。特に、上側基板２１または下側基板２２における上側基板２１と下側基板２２の接合面の部分に、Ｃｕ配線３８２のように表面の中央部分の一部にＣｕがない部分を有するＣｕ配線（パッド）を配置すると、より強固に上側基板２１と下側基板２２を接合することができるようになる。
【０２５１】
〈第９の実施の形態〉
〈半導体装置の構成例〉
また、本技術を適用した半導体装置のさらに他の実施の形態について説明する。
【０２５２】
図２７は、本技術を適用した半導体装置の他の実施の形態の構成例を示す図である。なお、図２７において、図３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２５３】
図２７に示す半導体装置４１１は、互いに接合された上側基板２１と下側基板２２とを有しており、図中、上側基板２１と下側基板２２の間にある点線は、上側基板２１と下側基板２２の接合面を表している。
【０２５４】
上側基板２１は、Si基板３１と配線層３２とからなり、Si基板３１の図中、上側にはオンチップレンズ３３とカラーフィルタ３４が設けられている。
【０２５５】
さらに、複数の配線層からなる配線層３２における所定の配線層には、Ａｌにより形成されたパッド４２１やＡｌのパッド４２２が設けられている。ここで、パッド４２１は、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドとされている。
【０２５６】
また、下側基板２２は、Si基板４１と配線層４２からなり、配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。
【０２５７】
半導体装置４１１においても、配線層３２と配線層４２におけるワイヤーボンディング用等のパッド４２１から絶縁膜４３までの間には、矢印Ａ５１に示すようにＣｕで形成された、パッド４２１を保護するためのパッドが各層に設けられている。
【０２５８】
例えば各層におけるＣｕのパッドの形状は、図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０２５９】
このようにパッド４２１の図中、下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単にクラック耐性を向上させることができる。また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッド４２１までの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０２６０】
また、半導体装置４１１では、パッド４２１を保護するＣｕのパッドによって、上側基板２１と下側基板２２とが電気的に接続される。
【０２６１】
さらに、半導体装置４１１では、上側基板２１と下側基板２２の接合面にＣｕのパッド４２３およびＣｕのパッド４２４が互いに対向するように設けられており、上側基板２１のパッド４２３と、下側基板２２のパッド４２４がＣｕＣｕ接合により貼り合わされる。
【０２６２】
この例では、パッド４２３にはＣｕのビアを介してパッド４２２とダイレクトに電気的に接続されているので、パッド４２２はパッド４２３およびパッド４２４を介して、下側基板２２のＣｕ配線と電気的に接続される。
【０２６３】
〈半導体装置の製造工程の説明〉
ここで、図２８乃至図３２を参照して、半導体装置４１１の製造工程について説明する。なお、図２８乃至図３２において、図２７における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０２６４】
まず、図２８の矢印Ｑ１６１に示す下側基板２２は、ロジック回路を備えた基板であり、図示せぬ複数のMOSトランジスタ用に素子分離領域やソース／ドレイン領域を有している。また、下側基板２２は、多層配線４５１や層間絶縁膜４５２など信号処理のためのロジック回路を有している。
【０２６５】
この例では、下側基板２２のSi基板４１上に設けられた配線層には４つのＣｕ配線の層が多層配線４５１として形成されており、その最上層はセミグローバル相当乃至グローバル相当とされている。
【０２６６】
次に矢印Ｑ１６２に示すように、接合用のＣｕのパッドを形成するためにバリア絶縁膜４５３が、層間絶縁膜４５２の図中、上側に例えばP-SiNやP-SiCNにより0.01乃至0.5μｍの厚さで形成される。さらにそのバリア絶縁膜４５３の表面に層間絶縁膜４５４が、SiO2により0.3乃至5μｍ程度の厚さで形成される。
【０２６７】
なお、バリア絶縁膜４５３としてP-SiNやP-SiCNを例として挙げたが、パッシベーション性の膜であれば他の材料でもよい。また、層間絶縁膜４５４として、ここでは酸化膜を挙げているが、層間絶縁膜４５４は他に窒化膜や酸窒化膜（SiON）、または無機系の塗布型絶縁膜として例えばハイドロジェンシルセスキオキサン（HSQ）や、その積層でもよい。
【０２６８】
続いて、図２９の矢印Ｑ１６３に示すように、上側基板２１との接合用のＣｕのパッドの溝４５５−１乃至溝４５５−５が開口される。なお、以下、溝４５５−１乃至溝４５５−５を特に区別する必要のない場合、単に溝４５５とも称することとする。
【０２６９】
また、溝４５５の開口と同時に、それらの溝４５５の下層にある多層配線４５１等のＣｕの多層配線と接合するための接続孔４５６−１乃至接続孔４５６−６も開口される。なお、以下、接続孔４５６−１乃至接続孔４５６−６を特に区別する必要のない場合、単に接続孔４５６とも称することとする。
【０２７０】
また、ここではその途中経過を図示しないが、以下のように加工が行われてもよい。すなわち、例えばデュアルダマシン加工法が用いられて、先に溝４５６のパターニングが行われ、ドライエッチングにてバリア絶縁膜４５３の途中まで開口される。そして、溝４５５のパターニングが行われた後、ドライエッチングにて溝４５５と下層のＣｕまでの接続孔４５６の開口が同時に行われる。
【０２７１】
なお、溝４５５は、深さが0.15乃至3μｍで幅が0.3乃至10μｍ程度となるように形成される。また、溝４５５のピッチ、すなわち互いに隣接する溝４５５同士の図中、横方向の距離は0.6μｍ以上とされる。
【０２７２】
また、接続孔４５６は深さが0.2乃至5μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。
【０２７３】
さらにドライエッチング時のドライ条件は、接続孔４５６の加工の一例としては常温で、圧力は50乃至100mTorr、Source Powerを1000乃至2000Wに設定し、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝9/1/1とし、基板バイアスを50乃至300Ｗに設定して行う条件とされる。
【０２７４】
ここでは、バリア絶縁膜４５３の途中までエッチングを行うことを想定しているが、層間絶縁膜４５４の途中で止めてもよい。また、溝４５５の加工の一例としては、常温で、圧力は50乃至150mTorr、Source Powerを500乃至3000Wに設定し、プロセスガスとして、オクタフルオロシクロペンテン（C5F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC5F8/Ar/ O2＝6/1/１とし、基板バイアスを500乃至2000Ｗに設定して行うようにすればよい。
【０２７５】
続いて、矢印Ｑ１６４に示すように、開口された溝４５５および接続孔４５６に対して、金属膜４５７としてＣｕのめっき膜が0.5乃至3μｍ程度成膜される。
【０２７６】
また、図示していないが層間絶縁膜４５４と金属膜４５７の間には、バリアメタル膜やＣｕシード膜が存在している。その後、例えばCMP法にて不要なＣｕめっき膜、およびバリアメタル膜と層間絶縁膜４５４が上層から一部除去され、平坦化される。例えば、層間絶縁膜４５４は0.05乃至0.5μｍ程度除去される。
【０２７７】
これにより、例えば接合用のＣｕのパッド４２４が形成される。
【０２７８】
なお、上側基板２１と下側基板２２を貼り合わせ後に、ワイヤーボンディング用のパッド、例えば図２７に示したパッド４２１の下層となる領域は、上述したようにワイヤーボンディング下の接合面を強固に保護する構造を有している。
【０２７９】
以上の工程により、下側基板２２が作製される。
【０２８０】
続いて、上側基板２１の作製について説明する。図３０の矢印Ｑ１６５に示すように、Si基板３１の上層に、２つのＣｕ配線の層と、１つのＡｌの層が形成される。
【０２８１】
上側基板２１を構成するSi基板３１は、図示せぬフォトダイオードや画素トランジスタや転送トランジスタのソース／ドレインを有しており、またその周辺にはＣｕ配線からなる多層配線４８１や層間絶縁膜４８２を有している。
【０２８２】
そして多層配線４８１上には、ワイヤーボンディング用や、Ｃｕのパッドと接続可能なメタル（金属）のパッド４８３、パッド４２１、パッド４２２が設けられている。パッド４８３は、例えばＡｌや、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮなどからなり、その高さが0.3乃至2μｍ程度で、幅が2乃至800μｍ程度で、配線ピッチが0.6μｍ以上とされている。
【０２８３】
次に、矢印Ｑ１６６に示すように、メタル（金属）のパッド４８３やパッド４２１の上に層間絶縁膜４８４がSiO2などにより0.3乃至5μｍ程度形成される。なお、ここでは例えば層間絶縁膜４８４がSiO2膜により形成される例を挙げているが、P-SiNなど、メタルのパッド間を絶縁可能で平坦化が容易な材料であれば、どのような材料で形成されてもよい。
【０２８４】
続いて、メタルのパッドの上に発生した、層間絶縁膜４８４の被覆段差４８５がCMP法により平坦化され、矢印Ｑ１６７に示すように層間絶縁膜４８４表面が平坦になるように加工される。
【０２８５】
さらに、図３１の矢印Ｑ１６８に示すように、層間絶縁膜４８４に下側基板２２との接合用のＣｕのパッドの溝４８６−１乃至溝４８６−８が開口される。なお、以下、溝４８６−１乃至溝４８６−８を特に区別する必要のない場合、単に溝４８６とも称することとする。
【０２８６】
また、溝４８６の開口と同時に、それらの溝４８６の下層にある多層配線と接合するための接続孔４８７−１乃至接続孔４８７−６も開口される。なお、以下、接続孔４８７−１乃至接続孔４８７−６を特に区別する必要のない場合、単に接続孔４８７とも称することとする。
【０２８７】
また、ここではその途中経過を図示しないが、以下のように加工が行われてもよい。すなわち、例えばデュアルダマシン加工法が用いられて、先に接続孔４８７のパターニングが行われ、ドライエッチングにてパッド４８３上の層間絶縁膜４８４まで開口される。そして、溝４８６のパターニングが行われた後、ドライエッチングにて溝４８６と下層のメタルのパッドまでの接続孔４８７の開口が同時に行われる。
【０２８８】
なお、溝４８６は、深さが0.15乃至3μｍで幅が0.3乃至10μｍ程度となるように形成される。また、溝４８６のピッチ、すなわち互いに隣接する溝４８６同士の図中、横方向の距離は0.6μｍ以上とされる。
【０２８９】
また、接続孔４８７は深さが0.2乃至5μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。
【０２９０】
さらにドライエッチング時のドライ条件は、接続孔４８７の加工の一例としては常温で、圧力は50乃至100mTorr、Source Powerを1000乃至2000Wに設定し、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝9/1/１とし、基板バイアスを50乃至300Ｗに設定して行う条件とされる。
【０２９１】
ここでは、メタルのパッド４８３の直上までエッチングを行うことを想定しているが、層間絶縁膜４８４の途中で止めてもよい。また、溝４８６の加工の一例としては、常温で、圧力は50乃至150mTorr、Source Powerを500乃至3000Wに設定し、プロセスガスとして、オクタフルオロシクロペンテン（C5F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC5F8/Ar/ O2＝6/1/１とし、基板バイアスを500乃至2000Ｗに設定して行うようにすればよい。
【０２９２】
次に、矢印Ｑ１６９に示すように、開口された溝４８６および接続孔４８７に対して、金属膜４８８としてＣｕのめっき膜が0.5乃至3μｍ程度成膜される。
【０２９３】
また、図示していないが層間絶縁膜４８４と金属膜４８８の間には、バリアメタル膜やＣｕシード膜が存在している。その後、例えばCMP法にて不要なＣｕめっき膜、およびバリアメタル膜と層間絶縁膜４８４が上層から一部除去され、平坦化される。例えば、層間絶縁膜４８４は0.05乃至0.5μｍ程度除去される。
【０２９４】
これにより、例えば接合用のＣｕのパッド４２３が形成される。
【０２９５】
以上の工程により、上側基板２１が作製される。
【０２９６】
次に、図３２に示すように、上側基板２１を構成するSi基板３１のSiが薄肉化され、上側基板２１と下側基板２２とのＣｕＣｕ接合が行われる。
【０２９７】
これにより、Ａｌ等の金属のパッドと接合用のＣｕパッドが電気的に接続される。この例では、パッド４２２とＣｕのパッド４２４が電気的に接続されている。なお、上側基板２１と下側基板２２を貼り合わせ後に、ワイヤーボンディング用のパッド４２１の下層となる領域は、上述したようにワイヤーボンディング下の接合面を強固に保護する構造を有している。すなわち、パッド４２１の下層には、パッド４２１を保護するためのＣｕのパッドとして、例えば図２を参照して説明した形状のパッドが設けられている。
【０２９８】
そして、その後、開口部ＯＰ６１の開口が行われたり、オンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４が設けられたりして、半導体装置４１１とされる。
【０２９９】
以上のように、従来では例えばTSVを用いて上下の基板を電気的に接続していたが、TSVからパッドまで配線を引き回さなければならなかったため、TSVをチップの隅にレイアウトせざるを得ないなどの制約が発生していた。
【０３００】
これに対して半導体装置４１１によれば、例えばＡｌのパッド４２２と、その直下の接合用のＣｕのパッド４２３などのパッド間に接続孔を形成することで、２枚の上側基板２１と下側基板２２とを電気的に接合することができる。そのため、引き回し用の配線が不要でかつチップレイアウトの制約を受けるようなこともない。これによりチップ（半導体装置４１１）の小型化や低消費電力化等が期待される。
【０３０１】
〈第１０の実施の形態〉
〈半導体装置の構成例〉
ところで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のＡｌのパッド４２１が設けられた半導体装置４１１では、ワイヤーボンディング用等のＡｌのパッド４２１だけでなく、同時に上側基板２１と下側基板２２の接合面のＣｕのパッド４２３の上層にもＡｌのパッド４２２が形成されている。そのため、Ｃｕのパッド４２３とＡｌのパッド４２２をＣｕのビアでダイレクトに電気的に接続する構造が可能となる。
【０３０２】
しかし、Ｃｕのパッドの微細化が進んだ際には、Ａｌのパッドはデザインの観点でＣｕのパッドに比べて劣るため、つまりＡｌの方がＣｕよりも微細化が困難であるため、Ａｌのパッドのピッチに律束してＣｕのパッドの狭ピッチ化が実現できない可能性が発生する。
【０３０３】
そこで、接合面のＣｕのパッドからＡｌのパッドに接地せずに、更に上層の配線層に接地する２層以上の長さを持つＣｕのビアにより、上側基板２１と下側基板２２を電気的に接続するようにしてもよい。
【０３０４】
そのような場合、半導体装置は、例えば図３３に示すように構成される。なお、図３３において、図２７における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０３０５】
図３３に示す半導体装置５１１は、互いに接合された上側基板２１と下側基板２２とを有しており、図中、上側基板２１と下側基板２２の間にある点線は、上側基板２１と下側基板２２の接合面を表している。
【０３０６】
上側基板２１は、Si基板３１と配線層３２とからなり、Si基板３１の図中、上側にはオンチップレンズ３３とカラーフィルタ３４が設けられている。
【０３０７】
さらに、複数の配線層からなる配線層３２における所定の配線層には、Ａｌにより形成されたパッド４２１が設けられている。ここで、パッド４２１は、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドとされている。
【０３０８】
また、下側基板２２は、Si基板４１と配線層４２からなり、配線層４２のSi基板４１と接する部分の一部には絶縁膜４３が設けられている。
【０３０９】
半導体装置５１１においても、配線層３２と配線層４２におけるワイヤーボンディング用等のパッド４２１から絶縁膜４３までの間には、矢印Ａ５２に示すようにＣｕで形成された、パッド４２１を保護するためのパッドが各層に設けられている。
【０３１０】
例えば各層におけるＣｕのパッドの形状は、図２を参照して説明したパッドの形状とされている。特に、上側基板２１と下側基板２２との接合面では、Ｃｕのパッドの形状は、図２の矢印Ｑ２２に示したパッドＣＰＤ３１や、矢印Ｑ２３に示したパッドＣＰＤ３２、矢印Ｑ２４に示したパッドＣＰＤ３３などの形状とされている。
【０３１１】
このようにパッド４２１の図中、下側に各Ｃｕのパッドを設けることで、簡単にクラック耐性を向上させることができる。また、このような構成とすることで、ワイヤーボンディング用やプロービング用のメタルのパッドを上側基板２１に設ける構成とすることができる。その結果、Si基板３１からメタルのパッドまでの深さを浅くすることができ、パッド開口時間を短縮化したり、ワイヤーボンディング不良やピンコンタクト不良の発生を抑制したりすることができる。
【０３１２】
また、半導体装置５１１では、パッド４２１を保護するＣｕのパッドによって、上側基板２１と下側基板２２とが電気的に接続される。
【０３１３】
さらに、半導体装置５１１では、上側基板２１には配線用のＣｕのパッド５２１と、接合用のＣｕのパッド５２２が設けられており、これらのパッド５２１とパッド５２２は複数の配線層を貫通するＣｕのビア５２３により電気的に接続されている。ここで、パッド５２１は、ワイヤーボンディング用のパッド４２１よりも、よりSi基板３１に近い位置にある配線層に設けられている。
【０３１４】
同様に、下側基板２２には配線用のＣｕのパッド５２４と、接合用のＣｕのパッド５２５が設けられており、これらのパッド５２４とパッド５２５は複数の配線層を貫通するＣｕのビア５２６により電気的に接続されている。
【０３１５】
また、上側基板２１と下側基板２２の接合面に配置されたＣｕのパッド５２２およびＣｕのパッド５２５が互いに対向するように設けられており、これらのパッド５２２とパッド５２５がＣｕＣｕ接合により貼り合わされる。
【０３１６】
したがって、上側基板２１にあるパッド５２１と下側基板２２にあるパッド５２４とが電気的に接続されることになる。しかも、この例では、パッド５２１とパッド５２４や、それらのパッドの間にあるパッドやビアが全てＣｕにより形成されているため、材料としてＡｌ等を用いる場合と比べて、さらなる微細化を実現することができる。
【０３１７】
〈半導体装置の製造工程の説明〉
続いて、図３４乃至図３８を参照して、半導体装置５１１の製造工程について説明する。なお、図３４乃至図３８において、図３３における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【０３１８】
まず、図３４の矢印Ｑ１７１に示す下側基板２２は、ロジック回路を備えた基板であり、図示せぬ複数のMOSトランジスタ用に素子分離領域やソース／ドレイン領域を有している。また、下側基板２２は、多層配線５４１や層間絶縁膜５４２など信号処理のためのロジック回路を有している。
【０３１９】
この例では、下側基板２２のSi基板４１上に設けられた配線層には４つのＣｕ配線の層が多層配線５４１として形成されており、その最上層はセミグローバル相当乃至グローバル相当とされている。
【０３２０】
次に矢印Ｑ１７２に示すように、接合用のＣｕのパッドを形成するためにバリア絶縁膜５４３が、層間絶縁膜５４２の図中、上側に例えばP-SiNやP-SiCNにより0.01乃至0.5μｍの厚さで形成される。さらにそのバリア絶縁膜５４３の表面に層間絶縁膜５４４が、SiO2により0.3乃至5μｍ程度の厚さで形成される。
【０３２１】
なお、バリア絶縁膜５４３としてP-SiNやP-SiCNを例として挙げたが、パッシベーション性の膜であれば他の材料でもよい。また、層間絶縁膜５４４として、ここでは酸化膜を挙げているが、層間絶縁膜５４４は他に窒化膜や酸窒化膜（SiON）、または無機系の塗布型絶縁膜として例えばハイドロジェンシルセスキオキサン（HSQ）や、その積層でもよい。
【０３２２】
続いて、図３５の矢印Ｑ１７３に示すように、上側基板２１との接合用のＣｕのパッドの溝５８１−１乃至溝５８１−８が開口される。なお、以下、溝５８１−１乃至溝５８１−８を特に区別する必要のない場合、単に溝５８１とも称することとする。
【０３２３】
また、溝５８１の開口と同時に、それらの溝５８１の下層にある多層配線５４１等のＣｕの多層配線と接合するための接続孔５８２−１乃至接続孔５８２−５や接続孔５８３も開口される。なお、以下、接続孔５８２−１乃至接続孔５８２−５を特に区別する必要のない場合、単に接続孔５８２とも称することとする。なお、接続孔５８３は、その接続先がどの配線層にある配線であるかによって、孔の深さが異なる。
【０３２４】
また、ここではその途中経過を図示しないが、以下のように加工が行われてもよい。すなわち、例えばデュアルダマシン加工法が用いられて、先に接続孔５８２および接続孔５８３のパターニングが行われ、ドライエッチングにてバリア絶縁膜５４３の途中まで開口される。そして、溝５８１のパターニングが行われた後、ドライエッチングにて溝５８１と下層のＣｕまでの接続孔５８２および接続孔５８３の開口が同時に行われる。さらに、溝５８１が先に開口され、その後、深さの異なる接続孔ごとにパターニングと開口が分けて行われてもよい。なお、図示されていないが、Ｃｕの配線５８４が設けられた配線層まで接続孔が形成されてもよい。
【０３２５】
ここで、溝５８１は、深さが0.15乃至3μｍで幅が0.3乃至10μｍ程度となるように形成される。また、溝５８１のピッチ、すなわち互いに隣接する溝５８１同士の図中、横方向の距離は0.6μｍ以上とされる。
【０３２６】
また、接続孔５８２は深さが0.2乃至5μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。接続孔５８３は深さが0.6乃至10μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。さらに、ここでは接続孔５８３は、図では１つで示しているが、複数であっても構わない。
【０３２７】
さらにドライエッチング時のドライ条件は、溝５８１の加工の一例としては常温で、圧力は50乃至150mTorr、Source Powerを500乃至3000Wに設定し、プロセスガスとしてオクタフルオロシクロペンテン（C5F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC5F8/Ar/O2＝6/1/1とし、基板バイアスを500乃至2000Ｗに設定して行う条件とされる。
【０３２８】
また、接続孔５８２および接続孔５８３の加工の一例としては常温で、圧力は50乃至100mTorr、Source Powerを1000乃至2000Wに設定し、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝9/1/1とし、基板バイアスを50乃至300Ｗに設定して行う条件とされる。
【０３２９】
ここでは、全ての深さの接続孔を開口するまで、バリア絶縁膜５４３の途中までエッチングし、最後の接続孔の加工後で全ての接続孔のバリア絶縁膜５４３をブレークする想定とされている。バリア絶縁膜５４３をブレークする条件としては、例えば圧力は50乃至200mTorr、Source Powerを300乃至2000Wに設定し、プロセスガスとして、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝1/2/20とし、基板バイアスを100乃至2000Ｗに設定する条件とすればよい。
【０３３０】
続いて、矢印Ｑ１７４に示すように、開口された溝５８１および接続孔５８２と接続孔５８３に対して、金属膜５８５としてＣｕのめっき膜が0.5乃至3μｍ程度成膜される。
【０３３１】
また、図示していないが層間絶縁膜５４４と金属膜５８５の間には、バリアメタル膜やＣｕシード膜が存在している。その後、例えばCMP法にて不要なＣｕめっき膜、およびバリアメタル膜と層間絶縁膜５４４が上層から一部除去され、平坦化される。例えば、層間絶縁膜５４４は0.05乃至0.5μｍ程度除去される。
【０３３２】
これにより、例えば接合用のＣｕのパッド５２５やビア５２６が形成される。
【０３３３】
なお、上側基板２１と下側基板２２を貼り合わせ後に、ワイヤーボンディング用のパッド、例えば図３３に示したパッド４２１の下層となる領域は、上述したようにワイヤーボンディング下の接合面を強固に保護する構造を有している。
【０３３４】
以上の工程により、下側基板２２が作製される。
【０３３５】
続いて、上側基板２１の作製について説明する。図３６の矢印Ｑ１７５に示すように、Si基板３１の上層に、２つのＣｕ配線の層と、１つのＡｌの層が形成される。
【０３３６】
上側基板２１は、図示せぬフォトダイオードや画素トランジスタや転送トランジスタのソース／ドレインを有しており、またその周辺にはＣｕ配線等からなる多層配線６１１や層間絶縁膜６１２を有している。
【０３３７】
そして多層配線６１１上、つまりＡｌの層には、ワイヤーボンディング用のメタル（金属）のパッド４２１が設けられている。パッド４２１は、例えばＡｌや、Ｔｉ、ＴｉＮ、Ｔａ、ＴａＮなどからなり、その高さが0.3乃至2μｍ程度で、幅が2乃至800μｍ程度で、配線ピッチが0.6μｍ以上とされている。また、パッド４２１はビア６１３を介してＣｕ配線と接続されている。
【０３３８】
次に、矢印Ｑ１７６に示すように、メタル（金属）のパッド４２１の上に層間絶縁膜６１４がSiO2などにより0.3乃至5μｍ程度形成される。なお、ここでは例えば層間絶縁膜６１４がSiO2膜により形成される例を挙げているが、P-SiNなど、メタルのパッド間を絶縁可能で平坦化が容易な材料であれば、どのような材料で形成されてもよい。
【０３３９】
続いて、メタルのパッドの上に発生した、層間絶縁膜６１４の被覆段差６１７がCMP法により平坦化され、矢印Ｑ１７７に示すように層間絶縁膜６１４表面が平坦になるように加工される。
【０３４０】
さらに、図３７の矢印Ｑ１７８に示すように、層間絶縁膜６１４に下側基板２２との接合用のＣｕのパッドの溝６４１−１乃至溝６４１−８が開口される。なお、以下、溝６４１−１乃至溝６４１−８を特に区別する必要のない場合、単に溝６４１とも称することとする。
【０３４１】
また、溝６４１の開口と同時に、それらの溝６４１の下層にある多層配線と接合するための接続孔６４２−１乃至接続孔６４２−４、接続孔６４３−１、接続孔６４３−２、および接続孔６４４も開口される。
【０３４２】
なお、以下、接続孔６４２−１乃至接続孔６４２−４を特に区別する必要のない場合、単に接続孔６４２とも称することとする。また、以下、接続孔６４３−１および接続孔６４３−２を特に区別する必要のない場合、単に接続孔６４３とも称することとする。
【０３４３】
また、ここではその途中経過を図示しないが、以下のように加工が行われてもよい。すなわち、例えばデュアルダマシン加工法が用いられて、先に接続孔６４２乃至接続孔６４４のパターニングが行われ、ドライエッチングにてパッド４２１上の層間絶縁膜６１４まで、または配線６４５やパッド５２１（配線）直上の図示せぬバリア絶縁膜の途中まで開口される。そして、溝６４１のパターニングが行われた後、ドライエッチングにて溝６４１と接続孔６４２乃至接続孔６４４の開口が同時に行われる。
【０３４４】
なお、溝６４１が先に開口され、その後、深さの異なる接続孔ごとにパターニングと開口が分けて行われるようにしてもよい。
【０３４５】
ここで、溝６４１は、深さが0.15乃至3μｍで幅が0.3乃至10μｍ程度となるように形成される。また、溝６４１のピッチ、すなわち互いに隣接する溝６４１同士の図中、横方向の距離は0.6μｍ以上とされる。
【０３４６】
また、接続孔６４２および接続孔６４３は深さが0.2乃至5μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。接続孔６４４は深さが0.6乃至10μｍ程度で、幅が0.1乃至3μｍとなるように形成される。なお、ここでは接続孔６４４は、図では１つで示しているが、複数であっても構わない。
【０３４７】
さらにドライエッチング時のドライ条件は、溝６４１の加工の一例としては、常温で、圧力は50乃至150mTorr、Source Powerを500乃至3000Wに設定し、プロセスガスとして、オクタフルオロシクロペンテン（C5F８）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC5F８/Ar/ O2＝6/1/１とし、基板バイアスを500乃至2000Ｗに設定して行うようにすればよい。
【０３４８】
また、接続孔６４２乃至接続孔６４４の加工の一例としては常温で、圧力は50乃至100mTorr、Source Powerを1000乃至2000Wに設定し、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝9/1/１とし、基板バイアスを50乃至300Ｗに設定して行う条件とされる。
【０３４９】
ここでは、全ての深さの接続孔を開口するまでパッド４２１の上層の図示せぬバリアメタル膜中か、配線６４５やパッド５２１の図示せぬバリア絶縁膜の途中までエッチングし、最後の接続孔の加工後で全ての接続孔のバリア絶縁膜をブレークする想定とされている。
【０３５０】
バリア絶縁膜をブレークする条件としては、例えば圧力は50乃至200mTorr、Source Powerを300乃至2000Wに設定し、オクタフルオロシクロブタン（C4F8）とアルゴン（Ar）と酸素（O2）を用い、ガス流量比をC4F8/Ar/O2＝1/2/20とし、基板バイアスを100乃至2000Ｗに設定して行う条件とされる。
【０３５１】
次に、矢印Ｑ１７９に示すように、開口された溝６４１および接続孔６４２乃至接続孔６４４に対して、金属膜６４６としてＣｕのめっき膜が0.5乃至3μｍ程度成膜される。
【０３５２】
また、図示していないが層間絶縁膜６１４と金属膜６４６の間には、バリアメタル膜やＣｕシード膜が存在している。その後、例えばCMP法にて不要なＣｕめっき膜、およびバリアメタル膜と層間絶縁膜６１４が上層から一部除去され、平坦化される。例えば、層間絶縁膜６１４は0.05乃至0.5μｍ程度除去される。
【０３５３】
これにより、例えば接合用のＣｕのパッド５２２やビア５２３が形成される。
【０３５４】
以上の工程により、上側基板２１が作製される。
【０３５５】
次に、図３８に示すように、上側基板２１を構成するSi基板３１のSiが薄肉化され、上側基板２１と下側基板２２とのＣｕＣｕ接合が行われる。
【０３５６】
これにより、Ａｌ等の金属のパッドと接合用のＣｕパッドが電気的に接続される。また、上側基板２１にあるパッド５２１と下側基板２２にあるパッド５２４とが、ビア５２３、パッド５２２、パッド５２５、およびビア５２６を介して電気的に接続される。
【０３５７】
なお、上側基板２１と下側基板２２を貼り合わせ後に、ワイヤーボンディング用のパッド４２１の下層となる領域は、上述したようにワイヤーボンディング下の接合面を強固に保護する構造を有している。すなわち、パッド４２１の下層には、パッド４２１を保護するためのＣｕのパッドとして、例えば図２を参照して説明した形状のパッドが設けられている。
【０３５８】
そして、その後、開口部ＯＰ６１の開口が行われたり、オンチップレンズ３３やカラーフィルタ３４が設けられたりして、半導体装置５１１とされる。
【０３５９】
以上のように、従来では例えばTSVを用いて上下の基板を電気的に接続していたが、TSVからパッドまで配線を引き回さなければならなかったため、TSVをチップの隅にレイアウトせざるを得ないなどの制約が発生していた。
【０３６０】
これに対して半導体装置５１１によれば、例えばＣｕのパッド５２１と、その直下の接合用のＣｕのパッド５２２などのパッド間にビア５２３等を形成することで、２枚の上側基板２１と下側基板２２とを電気的に接合することができる。そのため、引き回し用の配線が不要でかつチップレイアウトの制約を受けるようなこともない。
【０３６１】
さらに、接合用のＣｕのパッドの接続先として、ワイヤーボンディング用のパッド４２１以外のＡｌのパッドを設けず、それよりSi基板３１側にある配線層のＣｕ配線（パッド）と接続することで、Ａｌのパッドではデザイン的に厳しかった、Ｃｕのパッドの狭ピッチ化を実現することができる。これにより、第９の実施の形態と比べてチップ（半導体装置５１１）のさらなる小型化や低消費電力化等が期待される。
【０３６２】
〈固体撮像素子の構成例〉
さらに、本技術は、上側基板２１にロジック回路が設けられ、下側基板２２にメモリが設けられたチップや、上側基板２１にオンチップレンズ３３やフォトダイオードが設けられ、下側基板２２に配線が設けられた固体撮像素子など、各種の半導体装置に適用可能である。
【０３６３】
図３９は、本技術を適用した固体撮像素子の構成例を示す図である。
【０３６４】
固体撮像素子９０１は、例えばCMOSイメージセンサなどからなる裏面照射型のイメージセンサであり、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像する。
【０３６５】
なお、裏面照射型のイメージセンサとは、被写体からの光を入射させる受光面、つまり光を集光するオンチップレンズと、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に、被写体からの光を受光するフォトダイオードが設けられている構成のイメージセンサである。
【０３６６】
固体撮像素子９０１は、画素アレイ部９１１、垂直駆動部９１２、カラム処理部９１３、水平駆動部９１４、システム制御部９１５、画素駆動線９１６、垂直信号線９１７、信号処理部９１８、およびデータ格納部９１９から構成される。
【０３６７】
固体撮像素子９０１では、図示せぬ半導体基板（チップ）上に画素アレイ部９１１が形成され、さらに半導体基板上に垂直駆動部９１２乃至システム制御部９１５が集積されている。例えば、画素アレイ部９１１が形成される半導体基板が、上述した上側基板２１と下側基板２２を有する半導体装置などとされる。
【０３６８】
画素アレイ部９１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部としてのフォトダイオードを有する画素からなり、画素アレイ部９１１を構成する画素は、図中、横方向（行方向）および縦方向（列方向）に２次元配置されている。
【０３６９】
例えば、画素アレイ部９１１では、行方向に配列された画素からなる画素行ごとに、画素駆動線９１６が行方向に沿って配線され、列方向に配列された画素からなる画素列ごとに、垂直信号線９１７が列方向に沿って配線されている。
【０３７０】
垂直駆動部９１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、複数の画素駆動線９１６を介して各画素に信号等を供給することで、画素アレイ部９１１の各画素を全画素同時に、または行単位等で駆動する。
【０３７１】
カラム処理部９１３は、画素アレイ部９１１の画素列ごとに垂直信号線９１７を介して各画素から信号を読み出して、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、A/D（Analog to Digital）変換処理などを行なって画素信号を生成する。
【０３７２】
水平駆動部９１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、カラム処理部９１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択する。この水平駆動部９１４による選択走査により、カラム処理部９１３において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部９１８に出力される。
【０３７３】
システム制御部９１５は、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータなどからなり、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部９１２、カラム処理部９１３、および水平駆動部９１４の駆動制御を行なう。
【０３７４】
信号処理部９１８は、必要に応じてデータ格納部９１９にデータを一時的に格納しながら、カラム処理部９１３から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力する。
【０３７５】
なお、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０３７６】
さらに、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
【０３７７】
さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。
【０３７８】
（１）
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
半導体装置。
（２）
前記パッドは、ワイヤーボンディング用またはプロービング用のパッドである
（１）に記載の半導体装置。
（３）
前記パッドは、前記第１の基板および前記第２の基板のうちのワイヤーボンディングまたはプロービングが行われる側にある基板に設けられている
（１）または（２）に記載の半導体装置。
（４）
前記第１の基板の表面に設けられたＣｕ配線と、前記第２の基板の表面に設けられたＣｕ配線とを接合することで、前記第１の基板と前記第２の基板とが接合されている
（１）乃至（３）の何れか一項に記載の半導体装置。
（５）
前記第１の基板と前記第２の基板の接合面にある前記メタル配線の前記接合面側の表面の中央近傍の部分には、前記メタル配線を形成する部材のない領域が設けられている
（１）乃至（４）の何れか一項に記載の半導体装置。
（６）
前記他のメタル配線は、前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも辺部分に配置されている
（１）乃至（５）の何れか一項に記載の半導体装置。
（７）
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記メタル配線との間には絶縁膜が設けられている
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（８）
前記他方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板における前記メタル配線と接する部分の領域は、前記基板に埋め込まれた絶縁物により前記基板の他の領域と電気的に切り離されている
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（９）
前記パッドは、前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板と、前記一方の基板の配線層に設けられた配線とを接続するコンタクトが形成されている配線層に、前記コンタクトと同じ金属により形成されている
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（１０）
前記パッドは、前記第１の基板と前記第２の基板の接合後に、開口部の開口により除去された前記一方の基板内の配線層に設けられたストッパ層の部分に形成される
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（１１）
前記一方の基板を構成する、複数の配線層が積層されている基板に設けられ、前記基板を貫通して前記メタル配線に接続されるビアをさらに備え、
前記パッドは、前記一方の基板表面の前記ビア上部に設けられている
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（１２）
前記パッドは、前記一方の基板の開口部分に設けられ、前記開口よりも狭い開口を有するメタルマスクが用いられて形成されたものである
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（１３）
前記一方の基板の前記開口の側面には絶縁膜が形成されている
（１２）に記載の半導体装置。
（１４）
前記パッドには、前記パッドとは異なる金属で形成された配線が埋め込まれており、前記配線の前記他方の基板側の配線層には前記メタル配線が設けられている
（１）乃至（６）の何れか一項に記載の半導体装置。
（１５）
前記パッドに隣接する前記他方の基板側の配線層における前記パッドの少なくとも角の部分には、前記配線が前記メタル配線として設けられている
（１４）に記載の半導体装置。
（１６）
前記配線表面の中央近傍の部分には、前記配線を形成する部材のない領域が設けられている
（１５）に記載の半導体装置。
（１７）
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板には、前記第２の基板との接合面に設けられた接合用のＣｕのパッドと、複数の配線層を貫通し、前記接合用のＣｕのパッドおよびＣｕ配線を接続するＣｕのビアとが設けられ、
前記第２の基板には、前記第１の基板との接合面に設けられ、前記接合用のＣｕのパッドと接合される他の接合用のＣｕのパッドが設けられている
半導体装置。
（１８）
複数の配線層を有する第１の基板と、
複数の配線層を有し、前記第１の基板と接合された第２の基板と
を有し、
前記第１の基板および前記第２の基板のうちの一方の基板に設けられたパッドから、他方の基板における最も前記他方の基板側にある配線層までの間には、各配線層に金属で形成されたメタル配線が設けられており、前記パッドまたは前記メタル配線に隣接する前記他方の基板側の配線層には、上層にある前記パッドまたは前記メタル配線の少なくとも角の部分に、他のメタル配線が配置されている
固体撮像素子。
【符号の説明】
【０３７９】
１１  半導体装置，  ２１  上側基板，  ２２  下側基板，  ３１  Si基板，  ３２配線層，  ３５  パッド，  ４１  Si基板，  ４２  配線層，  ４３  絶縁膜，  １１１  パッド，  １８４−１，１８４−２，１８４  ビア，  １８７  パッド，  ２８１  パッド，  ２８２  Ｃｕ配線，  ５２１  パッド，  ５２２  パッド，  ５２３  ビア
【図１】
2015050000.tif 000003
【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】
2015050000.tif 000009
【図８】
2015050000.tif 000010
【図９】
2015050000.tif 000011
【図１０】
2015050000.tif 000012
【図１１】
2015050000.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2015050000.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2015050000.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2015050000.tif 000019
【図１８】
2015050000.tif 000020
【図１９】
2015050000.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2015050000.tif 000028
【図２７】
2015050000.tif 000029
【図２８】
2015050000.tif 000030
【図２９】
2015050000.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2015050000.tif 000036
【図３５】
2015050000.tif 000037
【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【国際調査報告】
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