(57)【要約】【課題】ウェハを押圧して第一の電極を電気的に接続するときに、第一の電極に圧力不足や応力集中が生じるのを抑えた積層型半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】製造方法は、一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられた第一のウェハ１０において一方の面の反対側となる他方の面に、他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部１２を設ける位置合せ形成工程と、第二のウェハ２０の第一の面に設けられた第二の電極を、第一のウェハの第一の電極に対向配置させる配置工程と、第一のウェハの凸部を平坦な面１０２ａで押圧するとともに、第二のウェハにおける第一の面の反対側となる第二の面側を押圧して、第一の電極と第二の電極とを接触させて接合することで電気的に接続する接続工程と、を備える。【選択図】図９
2013201224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられた第一のウェハにおいて前記一方の面の反対側となる他方の面に、前記他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部を設ける位置合せ形成工程と、
第二のウェハの第一の面に設けられた第二の電極を、前記第一のウェハの前記第一の電極に対向配置させる配置工程と、
前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させて接合することで電気的に接続する接続工程と、
を備えることを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記位置合せ形成工程では、前記凸部をレーザー加工により形成することを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記位置合せ形成工程では、前記凸部を前記一方の面から離間するにしたがって縮径するように形成することを特徴とする請求項１または２に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記位置合せ形成工程では、前記第一のウェハの前記他方の面にマスクを形成し、前記他方の面に異方性エッチングを行うことで前記凸部を形成することを特徴とする請求項３に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記位置合せ形成工程では、前記第一のウェハの前記他方の面にマスクを形成し、前記他方の面に等方性エッチングを行うことで前記凸部を形成することを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記位置合せ形成工程では、
前記他方の面に異方性エッチングを行った後で、前記他方の面から前記マスクを除去し、前記他方の面に等方性エッチングを行うことを特徴とする請求項４に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記位置合せ形成工程では、前記第二のウェハの前記第二の面に、前記直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第二の電極の輪郭となる形状に外形が形成された第二の凸部を設け、
前記接続工程では、前記第二のウェハの前記第二の凸部を押圧することを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項８】
第一の主面に凸部が設けられた第一のウェハにおいて前記第一の主面の反対側となる第二の面に、前記第二の面に直交する直交方向に見たときに、前記凸部の外形となる形状に輪郭が形成された少なくとも１つの第一の電極を設ける位置合せ形成工程と、
第二のウェハの第一の面に設けられた第二の電極を、前記第一のウェハの前記第一の電極に対向配置させる配置工程と、
前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させて接合することで電気的に接続する接続工程と、
を備えることを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
【請求項９】
一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられた第一のウェハと、
第一の面が前記第一のウェハの前記一方の面に対向するように配置されるとともに、前記第一の面に設けられた第二の電極が前記第一の電極に電気的に接続された第二のウェハと、
を備える積層型半導体装置であって、
前記第一の電極と前記第二の電極とは、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させることで電気的に接続されていることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項１０】
一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられた第一のウェハと、
第一の面が前記第一のウェハの前記一方の面に対向するように配置されるとともに、前記第一の面に設けられた第二の電極が前記第一の電極に電気的に接続された第二のウェハと、
を備える固体撮像装置であって、
前記第一の電極と前記第二の電極とは、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させることで電気的に接続されていることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項１１】
一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられていることを特徴とする積層用ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層用ウェハ、積層型半導体装置、固体撮像装置、および積層型半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置においては、その集積度を上げる技術が日夜進歩しており、これまで、主として回路パターンの微細化の促進により集積度が高められてきた。しかしながら、微細化そのものが限界を迎え、それ以上に集積度を上げるために、従来の２次元構造から、構成を立体的にした３次元構造へ展開することが一つの解決策として期待されている。
【０００３】
３Ｄ−ＬＳＩを大きく分類すると、ＫＧＤ（Ｋｎｏｗｎ−Ｇｏｏｄ−Ｄｉｅ）のみを低精度のダイボンダで積層しワイヤボンドで半導体チップ間を接続する「簡易Ｃｈｉｐ積層」、バーンイン・テストを行った良品パッケージを積層する「パッケージ型積層」、そして、シリコン製のウェハ上に素子間の貫通電極やマイクロバンプを設け、ウェハもしくは半導体チップ同士を直接接続して形成する「貫通電極型積層（以下、ＴＳＶ：Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｓｉ  Ｖｉａ積層と称する）」に分類できる。
【０００４】
前２者は既に実用化の域にあり、ＴＳＶ積層が最終的な形態として期待されている。これは、例えばＤＲＡＭの場合、高度な微細化を待たずにメモリセルアレイウェハの単純な積層により、チップサイズや設計線幅の変更なく容量を増大できるためである。
さて、ＴＳＶ積層を以下の３つの方法に分類する。
（１）Ｃｈｉｐ−ｔｏ−Ｃｈｉｐ（Ｃ２Ｃ）：ＫＧＤ（Ｋｎｏｗｎ−Ｇｏｏｄ−Ｄｉｅ）同士を積層する簡便な手法である。
（２）Ｃｈｉｐ−ｔｏ−Ｗａｆｅｒ（Ｃ２Ｗ）：ウェハ上にＫＧＤを搭載するもので（１）と類似の系といえる。
（３）Ｗａｆｅｒ−ｔｏ−Ｗａｆｅｒ（Ｗ２Ｗ）：高歩留まりウェハを前提とし、ウェハ同士を直接貼り合わせる方式であり最終的な積層形態といえる。
【０００５】
本発明は、Ｗ２Ｗ方式の接合技術に関する。その場合のウェハとウェハを接合するウェハ接合装置の概要を図１８および図１９に示す。なお、ウェハ接合装置全体および半導体装置の製造方法の概要は、例えば特許文献１に記載されており、公知のものである。このため、図示と説明を省略し、本発明に関係のある部分のみを図示し説明する。
２枚のウェハ１５１、１５２には、接続電極１５３が形成された電極領域１５４が設けられている。電極領域１５４の周囲は、ウェハ１５１、１５２以外には何も設けられないブランク領域となっている。電極領域１５４には、ウェハ１５１上に接続電極１５３が形成されており、ウェハ１５１、１５２上に形成された接続電極１５３同士を接合することによりウェハ間での電気的接合を図っている。なお、接続電極１５３の中には、電気的導通には寄与せず、接合の強度を保つためのダミーも含まれている場合がある。
Ｗ２Ｗにおいては、ウェハ１５１、１５２同士の対応する接続電極１５３同士が接するようにウェハ１５１、１５２を重ね合わせて接合する。接合には、接続電極１５３を加熱し、加圧して接合する加熱加圧接合が一般的に使用される。
【０００６】
図１９は、ウェハ１５１、１５２の接続電極１５３が接する様にして加圧板１５５、１５６の間に挟み、図示しないプレス装置によって、上下から加圧板１５５、１５６を加圧することによって、接続電極１５３の接合を行っている様子を示す。接合に際しては図示しない加熱装置によって、接続電極１５３を加熱している。
【０００７】
また、特許文献２には積層型半導体装置の製造方法が開示されている。この製造方法で用いられる２枚のウェハのうちの一方のウェハの中央部にはバンプのパターンが形成されたパターン形成部が存在している。ウェハにおけるパターン形成部の周囲は、パターンが形成されていない部分となっている。
２枚のウェハが間に配置される一対の加圧板は、ウェハとほぼ同型の円柱状の形状をしているが、加圧板におけるウェハと接する表面部分には、突部をそれぞれ有している。この突部の形状は、パターン形成部の形状と同一とされている。
ウェハを加圧板の上に載置するときは、パターン形成部と加圧板の突部とがウェハを通して重なり合うように位置合わせする。この状態で押圧を行うと、加圧板に形成された突部のみに圧力がかかり、ウェハのパターン形成部内のみに圧力がかかる。すなわち、ウェハにおけるパターン形成部の外部にある領域には、圧力がかからない。
【０００８】
なお、例えば、固体撮像装置では積層型半導体装置の構成が用いられている。固体撮像装置は、近年の画素数の増加にともなって、多数の電極が配置されるようになってきている。このため、固体撮像装置においては、電極同士の接続信頼性が特に重要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−２５１９７２号公報
【特許文献２】特開２００９−１７０５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の製造方法においては、以下のような問題点がある。ウェハ１５１、１５２の直径Ｄが電極領域１５４の外寸Ｌ、則ち接続電極１５３が形成されている領域の外寸Ｌより大きい場合、ウェハ１５１、１５２の外周部（ブランク部分）にかかる圧力を接続電極１５３で受け止められないため、加圧板１５５、１５６及びウェハ１５１、１５２における接続電極１５３よりも外側となる部分には、余剰圧力が生まれる。
そのため、接続電極１５３が形成されている領域の端部に応力集中が起こり、過剰圧力となるとともに、その少し内側ではそのリバウンドで圧力が低くなり、目標圧力に達しなくなる。目標圧力に達しない接続電極１５３においては、十分な接合が行われず、過剰圧力が生じた領域ではウェハに過大な応力を与えることでデバイス特性の劣化やウェハ破壊のリスクが発生する。また、接続電極１５３がウェハ１５１、１５２上に均一に配置されていない場合、接続電極１５３の配置の疎密に応じて、ウェハ外周部以外においても外周部と同様に応力集中が発生する領域とリバウンドで圧力が低くなる領域が現れる。
【００１１】
また、特許文献２に開示された製造方法では、ウェハにおけるパターン形成部の形状が変わった場合には、その形状に合わせて加圧板の突部の形状を変える必要がある。様々な形状の突部を有する加圧板を予め用意しておくにしても、加圧板の取り替えには一定の時間が必要なため、積層型半導体装置の製造効率が低下してしまう。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ウェハを押圧して第一の電極を電気的に接続するときに、第一の電極に圧力不足や応力集中が生じるのを抑えるとともに、第一の電極の形状が変化した場合であっても、加圧装置側の仕様の変更を不要にした積層用ウェハ、積層型半導体装置、固体撮像装置、および積層型半導体装置の製造方法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】
【００１３】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の積層型半導体装置の製造方法は、一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられた第一のウェハにおいて前記一方の面の反対側となる他方の面に、前記他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部を設ける位置合せ形成工程と、第二のウェハの第一の面に設けられた第二の電極を、前記第一のウェハの前記第一の電極に対向配置させる配置工程と、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させて接合することで電気的に接続する接続工程と、を備えることを特徴としている。
【００１４】
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記凸部をレーザー加工により形成することがより好ましい。
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記凸部を前記一方の面から離間するにしたがって縮径するように形成することがより好ましい。
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記第一のウェハの前記他方の面にマスクを形成し、前記他方の面に異方性エッチングを行うことで前記凸部を形成することがより好ましい。
【００１５】
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記第一のウェハの前記他方の面にマスクを形成し、前記他方の面に等方性エッチングを行うことで前記凸部を形成することがより好ましい。
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記他方の面に異方性エッチングを行った後で、前記他方の面から前記マスクを除去し、前記他方の面に等方性エッチングを行うことがより好ましい。
また、上記の積層型半導体装置の製造方法において、前記位置合せ形成工程では、前記第二のウェハの前記第二の面に、前記直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第二の電極の輪郭となる形状に外形が形成された第二の凸部を設け、前記接続工程では、前記第二のウェハの前記第二の凸部を押圧することがより好ましい。
【００１６】
また、本発明の他の積層型半導体装置の製造方法は、第一の主面に凸部が設けられた第一のウェハにおいて前記第一の主面の反対側となる第二の面に、前記第二の面に直交する直交方向に見たときに、前記凸部の外形となる形状に輪郭が形成された少なくとも１つの第一の電極を設ける位置合せ形成工程と、第二のウェハの第一の面に設けられた第二の電極を、前記第一のウェハの前記第一の電極に対向配置させる配置工程と、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させて接合することで電気的に接続する接続工程と、を備えることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明の積層型半導体装置は、一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられた第一のウェハと、第一の面が前記第一のウェハの前記一方の面に対向するように配置されるとともに、前記第一の面に設けられた第二の電極が前記第一の電極に電気的に接続された第二のウェハと、を備える積層型半導体装置であって、前記第一の電極と前記第二の電極とは、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させることで電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の固体撮像装置は、一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられた第一のウェハと、第一の面が前記第一のウェハの前記一方の面に対向するように配置されるとともに、前記第一の面に設けられた第二の電極が前記第一の電極に電気的に接続された第二のウェハと、を備える固体撮像装置であって、前記第一の電極と前記第二の電極とは、前記第一のウェハの前記凸部を平坦な面で押圧するとともに、前記第二のウェハにおける前記第一の面の反対側となる前記第二の面側を押圧して、前記第一の電極と前記第二の電極とを接触させることで電気的に接続されていることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の積層用ウェハは、一方の面に少なくとも１つの第一の電極が設けられ、前記一方の面の反対側となる他方の面に直交する直交方向に見たときに、少なくとも１つの前記第一の電極の輪郭となる形状に外形が形成された凸部が前記他方の面に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の積層用ウェハ、積層型半導体装置、固体撮像装置、および積層型半導体装置の製造方法によれば、ウェハを押圧して第一の電極を電気的に接続するときに、第一の電極に圧力不足や応力集中が生じるのを抑えるとともに、第一の電極の形状が変化した場合であっても、加圧装置側の仕様の変更を不要にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態の積層型半導体装置の側面図である。
【図２】同積層型半導体装置の平面図である。
【図３】図１中の切断線Ａ１−Ａ１の断面図である。
【図４】分割される前の両基板を対向配置した状態の側面図である。
【図５】分割される前の第一の基板の平面図である。
【図６】分割される前の第一の基板の底面図である。
【図７】本実施形態の積層型半導体装置の製造方法の位置合せ形成工程で第一の基板にマスクを取り付けた状態を説明する平面図である。
【図８】同積層型半導体装置の製造方法の位置合せ形成工程終了時における両基板の側面図である。
【図９】同積層型半導体装置の製造方法の接続工程の手順を説明する側面図である。
【図１０】同積層型半導体装置の製造方法の切断工程の手順を説明する側面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の積層型半導体装置の側面図である。
【図１２】同積層型半導体装置の平面図である。
【図１３】本実施形態の積層型半導体装置の製造方法の位置合せ形成工程で第一の基板にマスクを形成した状態を説明する断面図である。
【図１４】同位置合せ形成工程で第一の基板に凸部を形成した状態を説明する断面図である。
【図１５】同積層型半導体装置の製造方法の接続工程の手順を説明する側面図である。
【図１６】本発明の変形例の実施形態における積層型半導体装置の側面図である。
【図１７】図１６中の切断線Ａ２−Ａ２の断面図である。
【図１８】従来のウェハ接合装置に用いられるウェハの平面図である。
【図１９】同ウェハ接合装置でウェハを接合している状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、本発明に係る積層型半導体装置（以下、「半導体装置」と略称する。）の第１実施形態を、図１から図１０を参照しながら説明する。
図１から図３に示すように、本半導体装置１は、本発明の第一の基板（第一のウェハ、積層用ウェハ）１０と、第二の基板（第二のウェハ）２０とが互いに接合されて構成されている。
【００２３】
第一の基板１０は、シリコンなどの材料で平板状に形成されている。第一の基板１０は、一方の面（第二の主面）１０ａに複数の第一の電極１１が設けられるとともに、一方の面１０ａの反対側となる他方の面１０ｂに凸部１２が設けられている。第一の基板１０には、半導体チップなどの素子１４が内蔵されている。素子１４に設けられた不図示の接点は、ビアなどの配線１５を介して第一の電極１１に接続されている。
複数の第一の電極１１は、一方の面１０ａにおいて格子状に配置され、複数の第一の電極１１が全体として第一の電極領域Ｒ１１を構成している。他方の面１０ｂに直交する直交方向Ｘに見た平面視において、例えば、それぞれの第一の電極１１は直径が数μｍ程度に形成され、第一の電極領域Ｒ１１は数ｍｍ角程度に形成されている。
凸部１２の外形は、直交方向Ｘに見たときに、第一の電極領域Ｒ１１の輪郭となる形状、すなわち、複数の第一の電極１１の輪郭となる矩形状に形成されている。この例では、直交方向Ｘに見たときに、第一の電極領域Ｒ１１は第一の基板１０より小さく形成されている。より詳しくは、凸部１２は直交方向Ｘに薄い略直方体状に形成されている。
【００２４】
第二の基板２０は、シリコンなどの材料で平板状に形成されている。第二の基板２０は、第一の面２０ａに複数の第二の電極２１が設けられるとともに、第一の面２０ａの反対側となる第二の面２０ｂに第二の凸部２２が設けられている。第二の基板２０には、素子１４と同様の素子２４が内蔵されている。素子２４に設けられた不図示の接点は、配線２５を介して第二の電極２１に接続されている。
複数の第二の電極２１は、第一の面２０ａにおいて複数の第一の電極１１と同様の格子状に配置され、複数の第一の面２０ａが全体として第二の電極領域Ｒ１２を構成している。
第二の凸部２２の外形は、直交方向Ｘに見たときに、第二の電極領域Ｒ１２の輪郭となる形状、すなわち、複数の第二の電極２１の輪郭となる矩形状に形成されている。
第二の基板２０は、第一の面２０ａが第一の基板１０の一方の面１０ａに対向するように配置されるとともに、それぞれの第二の電極２１が第一の電極１１に電気的に接続されている。組となる第一の電極１１と第二の電極２１とは、両電極２１、２２を接触させて押圧することで電気的に接続されている。
【００２５】
第二の電極領域Ｒ１２と、前述の第一の電極領域Ｒ１１とで、電極領域Ｒ１０が構成される。以下では、各図において電極領域Ｒ１０を同一のハッチングを付して示すことにする。
この例では、直交方向Ｘに見たときに、第二の電極領域Ｒ１２は第二の基板２０より小さく形成されている。
そして、半導体装置１は、配線１５、２５、および電極１１、２１を介して電気的に接続された素子１４、２４が、互いに信号を送受信しながら所定の処理を行うように構成されている。
【００２６】
次に、以上のように構成された半導体装置１を製造する、本実施形態の半導体装置１の製造方法について説明する。
本製造方法は、複数の第一の電極１１が設けられた第一の基板１０の他方の面１０ｂに凸部１２を設ける位置合せ形成工程と、第一の電極１１と第二の電極２１とを対向配置させる配置工程と、第一の電極１１と第二の電極２１とを電気的に接続する接続工程と、接続された基板１０、２０を半導体装置１に分割する切断工程とを備えている。
【００２７】
本製造方法には、図４から図６に示すように、直交方向Ｘに見たときに略円形となる基板１０、２０が用いられる。そして、後述するように切断工程で基板１０、２０をスクライブライン（分割線）Ｓで切断して平面視で矩形状の個片領域Ｔに分割することで、個々の半導体装置１に分割（個片化）する。
このように、略円形となる基板１０、２０において、個片領域Ｔは略格子状に配置されている。
【００２８】
予め、第一の基板１０の個片領域Ｔごとに、素子１４および配線１５を形成するとともに、第一の基板１０の一方の面１０ａにそれぞれの配線１５に接続された第一の電極１１を設け、第一の電極領域Ｒ１１を構成しておく。同様に、第二の基板２０の個片領域Ｔごとに、素子２４および配線２５を形成するとともに、第二の基板２０の第一の面２０ａにそれぞれの配線２５に接続された第二の電極２１を設け、第二の電極領域Ｒ１２を構成しておく。
【００２９】
まず、位置合せ形成工程において、第一の基板１０の個片領域Ｔごとに、他方の面１０ｂに凸部１２を設ける。具体的には、図７に示すように、第一の基板１０の他方の面１０ｂにマスクＭ１を形成し、他方の面１０ｂに等方性エッチングを行う。
直交方向Ｘに見て、第一の電極領域Ｒ１１の輪郭となる形状にマスクＭ１の輪郭を重ね合わせるために、他方の面１０ｂに対するマスクＭ１の位置合わせは、例えば数μｍレベルの精度が必要となる。ただし、この位置合わせは、公知のフォトリソグラフィ技術などを用いることで実現可能である。
等方性エッチングに用いる薬液としては、フッ酸と硝酸を混ぜたフッ硝酸を酢酸で希釈したエッチング液などを好適に用いることができる。等方性エッチングでは、他方の面１０ｂにおいてマスクＭ１が形成されていない領域に対してほぼ均等に第一の基板１０の腐食が進行する。図８に示すように、他方の面１０ｂに凸部１２が形成されたら、他方の面１０ｂからマスクＭ１を除去し、第一の基板１０を適宜洗浄する。
同様に、第二の基板２０の個片領域Ｔごとに、第二の面２０ｂに第二の凸部２２を設ける。
【００３０】
この例では、例えば、基板１０、２０のエッチング前の厚さはそれぞれ４００μｍであり、凸部１２、２２の高さはそれぞれ１００μｍである。
基板１０、２０に対してわずかでも凸部１２、２２を形成すれば、後述する本発明の効果を奏することが可能である。しかし、より効率的に効果を奏するために、凸部１２、２２の高さを１μｍ以上にするとともに、基板１０、２０の元々の厚さに対する凸部１２、２２を形成するために基板１０、２０を薄くする厚さの比を０．５以下にすることが好ましい。
【００３１】
次に、配置工程において、図８に示すように、第二の基板２０の第一の面２０ａに設けられた第二の電極領域Ｒ１２を、第一の基板１０の第一の電極領域Ｒ１１に対向配置させる。具体的には、第一の基板１０の第一の電極１１と第二の基板２０の第二の電極２１とをそれぞれ対向配置させる。
なお、この配置工程において、第一の電極１１と第二の電極２１とを接触させた状態に配置してもよい。
【００３２】
続いて、接続工程において、図９に示すように、公知の加圧装置１０１の加圧板１０２、１０３間に、配置工程で互いに位置決めした基板１０、２０を配置する。加圧板１０２における加圧板１０３側の対向面１０２ａ、および、加圧板１０３における加圧板１０２側の対向面１０３ａは、平坦な面に相当するものである。対向面１０２ａ、１０３ａの表面粗さ（中心線平均粗さＲａ。）は、１μｍ以下程度であることが好ましい。
不図示の油圧シリンダなどにより加圧板１０２、１０３を互いに近づけ、第一の基板１０の凸部１２を加圧板１０２の対向面１０２ａで押圧するとともに、第二の基板２０の第二の凸部２２を加圧板１０３の対向面１０３ａで押圧する。
【００３３】
加圧板１０２に作用された荷重Ｆ１は、第一の基板１０のうち凸部１２が設けられた部分だけに荷重Ｆ２として集中的に作用する。このとき、対向面１０２ａの表面粗さが１μｍ以下程度であるため、対向面１０２ａが第一の基板１０の他方の面１０ｂに接触することがない。同様に、加圧板１０３に作用された荷重Ｆ３は、第二の基板２０のうち第二の凸部２２が設けられた部分だけに荷重Ｆ４として集中的に作用する。
第一の基板１０に作用する荷重Ｆ２、および、第二の基板２０に作用する荷重Ｆ４は、直交方向Ｘに見て凸部１２、２２の外形となる形状に形成された電極領域Ｒ１１、Ｒ１２に作用し、電極１１、２１が互いに押圧されて接触した状態となる。
このときに、不図示の加熱装置により電極１１、２１を加熱することで、電極１１、２１同士が接合される。
【００３４】
次に、切断工程において、図１０に示すように、ダイシング等によりスクライブラインＳで基板１０、２０を切断することで、半導体装置１が得られる。
これまで説明した位置合せ形成工程から切断工程までの程により、半導体装置１が製造される。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置１、および半導体装置１の製造方法によれば、加圧板１０２に作用された荷重Ｆ１は、凸部１２により、直交方向Ｘに見て複数の第一の電極１１が設けられた範囲の第一の基板１０に荷重Ｆ２として集中的に作用する。加圧板１０２、１０３に作用された荷重Ｆ１、Ｆ３を押圧が必要な電極１１、２１に集中的に作用させるため、電極１１、２１に作用させる荷重が不足する圧力不足が生じるのを抑えることができる。また、平坦に形成された対向面１０２ａ、１０３ａにより凸部１２、２２に荷重Ｆ２、Ｆ４を作用させるため、電極１１、２１に作用する荷重が均等になり、応力集中が生じるのを抑えることができる。これにより、電極１１、２１同士の接続の信頼性を高めることができる。
凸部１２により、第一の電極１１に作用する荷重の分布を調節することができる。このため、第一の電極領域、すなわち、複数の第一の電極１１全体としての形状が変化した場合であっても、第一の基板の凸部の外形を変えるだけで同一の対向面１０２ａを用いて形状が変化した第一の電極領域を集中的に押圧することができ、加圧装置１０１側の仕様の変更を不要にすることができる。
【００３６】
位置合せ形成工程において等方性エッチングにより凸部１２を形成することで、広範囲にわたる凸部１２を比較的短時間に形成することができる。
第二の基板２０に第二の凸部２２を設け、接続工程において対向面１０３ａで第二の凸部２２を押圧する。これにより、第二の基板２０に作用する荷重Ｆ３を、直交方向Ｘに見て第二の電極領域Ｒ１２、すなわち、複数の第二の電極２１が設けられた範囲に荷重Ｆ４として集中的に作用させることができる。
【００３７】
また、本実施形態の第一の基板１０によれば、第二の基板２０と接合させて半導体装置１を構成するときに、第一の電極１１に圧力不足や応力集中が生じるのを抑制することができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１１から図１５を参照しながら説明するが、前記実施形態と同一の部位には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図１１および図１２に示すように、本実施形態の半導体装置２は、第１実施形態の半導体装置１の凸部１２および第二の凸部２２に代えて、凸部３２および第二の凸部３７を備えている。
【００３９】
凸部３２は、第一の基板１０の他方の面１０ｂに設けられているとともに、一方の面１０ａから離間するにしたがって縮径するように形成されている。この例では、凸部３２はほぼ四角錐台の形状に形成されている。
第二の凸部３７も同様に、第二の基板２０の第二の面２０ｂに設けられているとともに、第一の面２０ａから離間するにしたがって縮径するように形成されている。この例では、第二の凸部３７は凸部３２と同一の形状に形成されている。
【００４０】
次に、このように構成された半導体装置２を製造する、本実施形態の半導体装置２の製造方法について説明する。
本製造方法は、第１実施形態で説明した製造方法に対して、位置合せ形成工程のみが異なる。本実施形態の位置合せ形成工程では、第一の基板１０の個片領域Ｔごとに、他方の面１０ｂに凸部３２を設ける。具体的には、図１３に示すように第一の基板１０の他方の面１０ｂにマスクＭ２を形成し、他方の面１０ｂに異方性エッチングを行うことで、図１４に示すように凸部３２を形成する。異方性エッチングに用いる薬液としては、水酸化カリウムや、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）などを好適に用いることができる。
ここでの異方性エッチングは、シリコンで形成され結晶構造が面心立方格子となる第一の基板１０の他方の面１０ｂを（１  ０  ０）面とすることで、（１  １  １）面となる傾斜面３２ａに沿って形成されることになる。これは、結晶方位に起因するエッチングレートの違いを利用したものである。このため、凸部３２は、ほぼ四角錐台の形状に形成される。
この後で、他方の面１０ｂからマスクＭ２を除去し、配置工程に移行する。
なお、図１４中には、基板１０、２０を切断するスクライブラインＳを示した。
【００４１】
このように製造された半導体装置２は、接続工程において、図１５に示すように、荷重Ｆ２が直交方向Ｘに見て電極領域Ｒ１０の中央部側に作用するようになる。荷重Ｆ４についても同様である。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態の半導体装置２、および半導体装置２の製造方法によれば、第一の基板１０を押圧して第一の電極１１を電気的に接続するときに、第一の電極１１に圧力不足や応力集中が生じるのを抑えるとともに、第一の電極１１の形状が変化した場合であっても、加圧装置１０１側の仕様の変更を不要にすることができる。
また、凸部３２を一方の面１０ａから離間するにしたがって縮径するように形成することで、第一の基板１０に作用する荷重を直交方向Ｘに見て電極領域Ｒ１０の中央部側に集め、電極領域Ｒ１０に効果的に荷重を作用させることができる。
第一の基板１０の他方の面１０ｂにマスクＭ２を形成してから異方性エッチングを行って凸部３２を形成することで、傾斜面３２ａを有する凸部３２を容易に形成することができる。
【００４３】
なお、本実施形態では、位置合せ形成工程において、第一の基板１０の他方の面１０ｂに異方性エッチングを行い凸部３２を形成してマスクＭ２を除去した後で、他方の面１０ｂに等方性エッチングを行ってもよい。
このような工程とすることで、凸部３２の傾斜面３２ａにおける一方の面１０ａから離間した側の角部を丸く形成することができる。
また、本実施形態では、凸部３２は一方の面１０ａから離間するにしたがって外形が一定の割合で減少するように形成されているが、この減少する割合は、一定でなく変化させてもよい。
【００４４】
以上、本発明の第１実施形態および第２実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。さらに、各実施形態で示した構成のそれぞれを適宜組み合わせて利用できることは、言うまでもない。
たとえば、前記第１実施形態および第２実施形態では、位置合せ形成工程において、凸部や第二の凸部をエッチングにより形成したが、これらをレーザー加工により形成してもよい。このように形成することで、凸部を形成する精度を向上させることができる。
【００４５】
また、図１６および図１７に示す半導体装置３のように、直交方向Ｘに見たときに、電極領域Ｒ１０を基板１０、２０と同一の形状に形成してもよい。この場合、直交方向Ｘに見て凸部は第一の基板１０と同一の形状となるとともに、第二の凸部は第二の基板２０と同一の形状となる。
半導体装置３をこのように構成しても、分割される前の複数の半導体装置３が略円形となる基板１０、２０に略格子状に配置されているときに、接続工程において複数配置された半導体装置３の端部に応力集中が生じるのを抑えることができる。
【００４６】
また、前記第１実施形態および第２実施形態の半導体装置の製造方法では、予め、基板１０、２０に形成された電極領域Ｒ１１、Ｒ１２の輪郭となる形状に凸部１２、２２を形成した。しかし、予め、基板１０、２０に形成された凸部１２、２２の外形となる形状に電極領域Ｒ１１、Ｒ１２を形成してもよい。
このような工程としても、前記実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００４７】
前記実施形態では、平面視において、凸部の外形は複数の第一の電極１１の輪郭となる形状に形成されていた。しかし、平面視において、凸部の外形を１つの第一の電極１１の輪郭となる形状に形成してもよい。凸部をこのように構成することで、凸部を押圧する力を１つの第一の電極１１に集中的に伝達させることができる。
また、ウェハから複数の半導体装置を形成したが、ウェハが小径の場合や半導体装置が大型の場合などには、ウェハから１つの半導体装置を形成してもよい。
【００４８】
第１実施形態および第２実施形態では、第二の基板２０に第二の凸部を形成しなくてもよい。電極１１、２１を押圧するのに必要な荷重が小さい場合などには、凸部だけでも加圧板１０２、１０３間に作用する応力を充分に集中させることができるからである。
前記実施形態では、第一の基板１０の他方の面１０ｂにシリコン製の薄板を貼り付けることなどで、他方の面１０ｂに凸部を設けてもよい。
【００４９】
本発明の積層型半導体装置の種類は、特に限定されない。ただし、例えば多数の画素を有する固体撮像装置などにおいては、非常に多数の電極が狭ピッチ（例えば１０μｍ以下）で形成される必要があるため、本発明を適用することにより得られるメリットが非常に大きく、本発明の構造を適用するのにきわめて好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１、２、３  半導体装置（積層型半導体装置）
１０  第一の基板（第一のウェハ、積層用ウェハ）
１０ａ  一方の面（第二の主面）
１０ｂ  他方の面（第一の主面）
１１  第一の電極
１２、３２  凸部
２０  第二の基板（第二のウェハ）
２０ａ  第一の面
２０ｂ  第二の面
２１  第二の電極
２２、３７  第二の凸部
Ｍ１、Ｍ２  マスク
Ｘ    直交方向
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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