(57)【要約】【課題】複数枚のウエハを貼り合わせる際に、貼り合わせ面から突出する電気信号接続部が損傷されにくく、電気的導通特性および信頼性に優れ、安定した性能の得られる半導体装置用ウエハの貫通配線構造を提供する。【解決手段】素子の形成された基板からなる複数枚のウエハを貼り合わせてなる半導体装置のウエハとして用いられる半導体装置用ウエハの貫通配線構造であって、別のウエハと電気的に接続される貫通配線部９が、前記別のウエハとの貼り合わせ面３０ａに前記貼り合わせ面から突出して設けられ、ウエハ表面と平行な面で見た貫通配線部９の断面が、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状である貫通配線構造とする。【選択図】図１
2009055004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子の形成された基板からなる複数枚のウエハを貼り合わせてなる半導体装置のウエハとして用いられる半導体装置用ウエハの貫通配線構造であって、
別のウエハと電気的に接続される電気信号接続部が、前記別のウエハとの貼り合わせ面に前記貼り合わせ面から突出して設けられ、
ウエハ表面と平行面で見た前記電気信号接続部の断面が、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状であることを特徴とする貫通配線構造。
【請求項２】
前記貼り合わせ面に、前記電気信号接続部を取り囲む分離部が前記貼り合わせ面から突出して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の貫通配線構造。
【請求項３】
前記分離部と前記電気信号接続部とが一体化されていることを特徴とする請求項２に記載の貫通配線構造。
【請求項４】
前記分離部の横断面の輪郭形状が、前記電気信号接続部の横断面の輪郭形状と相似形状であることを特徴とする請求項３に記載の貫通配線構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置用ウエハの貫通配線構造に関し、特に、複数枚のウエハが貼り合わされてなる半導体装置に用いられる半導体装置用ウエハの貫通配線構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２枚以上のウエハを積層し、その間を埋込配線で電気的に接続した構成の３次元半導体集積回路装置が知られている。例えば特許文献１には、複数枚の基板を貼り合わせて、各々の基板に形成された半導体回路部を互いに電気的に接続することで所望の半導体回路を構成する半導体装置が記載されている。特許文献１に記載の半導体装置では、上側の基板の半導体回路部と下側の基板の半導体回路部とは、上側の基板の裏面から露出する貫通配線部と下側の基板の主面のバンプとを接触した状態で接合することで互いに電気的に接続されている。
【特許文献１】特開２００７−５９７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の複数枚のウエハが貼り合わされてなる半導体装置では、貼り合わせ面から突出する貫通配線部やバンプなどの電気信号接続部を介して複数枚のウエハが電気的に接続されている。具体的に例えば、上記特許文献１に開示された技術では、上側の基板と下側の基板とは、上側の基板の裏面から突出する貫通配線部と下側の基板の主面から突出するバンプとを介して電気的に接続されている。
【０００４】
このように貼り合わせ面から突出する電気信号接続部を介して複数枚のウエハを電気的に接続する場合、ウエハを貼り合わせる際に電気信号接続部が破損する場合があった。電気信号接続部が破損すると、電気信号接続部における電気的な導通特性や安定性が不十分となったり、半導体装置の力学特性が不安定になったりするので、性能の安定した半導体装置が得られない場合があり、問題となっていた。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ウエハを貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れた電気信号接続部とすることができ、ウエハを貼り合わせる際に、貼り合わせ面から突出する電気信号接続部が損傷されにくく、電気的な導通特性や信頼性に優れ、安定した性能の得られる半導体装置用ウエハの貫通配線構造を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記の目的を達成するために、鋭意研究を重ね、ウエハ貼り合わせの際に負荷される荷重に対し、強度の優れた貫通配線構造を見出し、以下に示すような知見を得た。
本発明の貫通配線構造は、素子（例えば、実施形態におけるＭＯＳ・ＦＥＴ６）の形成された基板（例えば、実施形態における基板１ＳＡ，１ＳＢ）からなる複数枚のウエハ（例えば、実施形態におけるウエハ１ＷＡ，１ＷＢ）を貼り合わせてなる半導体装置のウエハとして用いられる半導体装置用ウエハ（例えば、実施形態におけるウエハ１ＷＡ）の貫通配線構造であって、別のウエハ（例えば、実施形態におけるウエハ１ＷＢ）と電気的に接続される電気信号接続部（例えば、実施形態における貫通配線部９）が、前記別のウエハとの貼り合わせ面（例えば、実施形態における貼り合わせ面３０ａ）に前記貼り合わせ面から突出して設けられ、ウエハ表面と平行な面で見た前記電気信号接続部の断面（以下、ウエハ表面と平行な面で見た断面を横断面と表記する。）が、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状であることを特徴とする。
【０００７】
上記の本発明の貫通配線構造においては、前記貼り合わせ面に、前記電気信号接続部を取り囲む分離部（例えば、実施形態における貫通分離部５）が前記貼り合わせ面から突出して設けられていることを特徴とするものとすることができる。
【０００８】
また、上記の本発明の貫通配線構造においては、前記分離部（例えば、実施形態における貫通分離部５１）と前記電気信号接続部（例えば、実施形態における貫通配線部９）とが一体化されているものとすることができる。
【０００９】
また、上記の本発明の貫通配線構造においては、前記分離部の横断面の輪郭形状が、前記電気信号接続部の横断面の輪郭形状と相似形状であることを特徴とするものとすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の半導体装置用ウエハの貫通配線構造によれば、別のウエハと電気的に接続される電気信号接続部が、前記別のウエハとの貼り合わせ面に前記貼り合わせ面から突出して設けられ、前記電気信号接続部の横断面が、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状であるので、ウエハを貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れた電気信号接続部を備えたものとなり、ウエハを貼り合わせる際に電気信号接続部に荷重が負荷されても損傷を受けにくいものとなる。
【００１１】
例えば、電気信号接続部の横断面が、１方向に延びる直線からなる形状である場合、ウエハを貼り合わせる際に電気信号接続部の１方向に延びる直線方向と直交する方向に過重が負荷されると容易に破損してしまう。これに対し、本発明の貫通配線構造では、電気信号接続部の横断面が、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状であるので、１方向に延びる直線からなる形状である場合と比較して、過重が負荷される方向に対する強度の差が小さく、ウエハを貼り合わせる際に電気信号接続部に荷重が負荷されても損傷を受けにくいものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。
「第１実施形態」
図１・図２・図３は、本発明の半導体装置用ウエハの貫通配線構造を説明するための図である。図１および図２は、本発明の貫通配線構造を構成する電気信号接続部の形状を説明するための図である。また、図３は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の一例を示した要部断面図である。
【００１３】
図３に示す本実施形態の半導体装置は、上側のウエハ１ＷＡと下側のウエハ１ＷＢとが貼り合わされてなるものである。上側のウエハ１ＷＡ（半導体装置用ウエハ）における下側のウエハ１ＷＢと対向する貼り合わせ面３０ａには、貫通配線部９からなる電気信号接続部が設けられている。貫通配線部９は、上側のウエハ１ＷＡを構成する基板１ＳＡを貫通して形成され、上側のウエハ１ＷＡの厚さ方向に互いに反対側となる主面（一方の面、図３においては上面）と裏面（他方の面、図３においては下面）とを導通させるためのものである。また、下側のウエハ１ＷＢにおける上側のウエハ１ＷＡと対向する貼り合わせ面３０ｂには、バンプ２６からなる電気信号接続部が設けられている。そして、図３に示す半導体装置では、対向して配置された上側のウエハ１ＷＡの貫通配線部９の端部９ｃと下側のウエハ１ＷＢのバンプ２６とが電気的に接続されることにより、各ウエハ１ＷＡ、１ＷＢを構成する基板１ＳＡ、１ＳＢに設けられたＭＯＳ・ＦＥＴ６を備えた所望の半導体回路が形成されている。
【００１４】
また、図３に示すように、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢの貼り合わせ面３０ａ、３０ｂ間の隙間には、絶縁性の接着剤３０が注入されている。この接着剤３０により、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢ間の機械的強度が確保されている。なお、本実施形態においては、接着剤３０が貫通分離部５の枠内にまで入り込んでいる場合を例示しているが、接着剤として絶縁性の接着剤３０を用いているので、半導体回路の特性には何ら支障をきたさない。
【００１５】
また、図３に示す半導体装置において符号５は、基板１ＳＡを貫通する絶縁膜からなる貫通分離部（分離部）である。図３に示すように、貫通分離部５は、貼り合わせ面３０ａから突出して設けられている。また、貫通分離部５は、電気信号接続部である各貫通配線部９を個別に取り囲む形状とされている。
貫通分離部５の寸法は、貫通分離部の内側にある貫通配線部９よりも長くても良いし、短くても、同じ長さでもよい。またウエハ間のギャップ寸法は貫通分離部５と貫通配線部９の長い方と同じ寸法もしくはそれよりも長い寸法とされる。
【００１６】
また、図３に貫通配線部９は、銅やタングステンなどからなる主導体膜と、主導体膜の厚さよりも薄くて主導体膜の側面および底面を覆うように形成された窒化チタンなどからなるバリア導体膜とから形成されている。図３に示すように、貫通配線部９は、配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃを介してボンディングパッドＢＰやＭＯＳ・ＦＥＴ６と電気的に接続されている。
【００１７】
ここで、貫通分離部５および貫通配線部９の形状について図１および図２を用いて説明する。図１（ａ）は、図３に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図１（ｂ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部５および貫通配線部９のみを示した拡大横断面図である。なお、図１（ａ）に示す縦断面図は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ線に対応しており、図１（ｂ）に示す横断面図（平面図）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応している。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、図３に示す上側のウエハ１ＷＡを構成する貫通配線部９は、基板１ＳＡが露出されている貼り合わせ面３０ａから突出して形成された端部９ｃを有する凸状接続部である。図１（ｂ）に示すように、貫通配線部９の横断面は、正方形の環状形状とされており、異なる方向に延びる２以上の直線（図１（ｂ）に示す例においては第１の方向に延びる２本の直線と、第１の方向と直交する方向に延びる２本の直線）を端部で接合してなる複直線含有形状とされている。
【００１９】
また、貫通分離部５の横断面は、図１（ｂ）に示すように、正方形の環状形状とされており、周囲に所定の寸法を隔てて貫通配線部９を取り囲む枠状の形状とされている。貫通配線部９および貫通分離部５は、環状形状の横断面を有するものであるので、過重が負荷される方向に対する強度の差が非常に小さいものとなる。したがって、貫通配線部９および貫通分離部５は、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際の荷重に対する強度の優れたものとなる。
また、本実施形態においては、図１（ｂ）に示すように、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５Ｒが、貫通配線部９の横断面の輪郭形状９Ｒを拡大してなる相似形状とされており、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５Ｒの中心位置と貫通配線部９の横断面の輪郭形状９Ｒの中心位置とが一致している。
また、本実施形態においては、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、貫通分離部５の内側に所定の間隔を空けて貫通配線部９が配置されている。そして、貫通分離部５の内面と貫通配線部９の外面とが平行に配置され、貫通分離部５の内面と貫通配線部９の外面との距離が等間隔とされている。
【００２０】
なお、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例においては、貫通配線部９および貫通分離部５の横断面は、正方形の環状形状とされているが、長方形や平行四辺形からなる環状形状とされていてもよい。
また、貫通配線部９の横断面の形状は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例に限定されるものではなく、曲線を含む曲線含有形状または異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状であればよく、例えば、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す形状としてもよい。
【００２１】
図１（ｃ）および図１（ｄ）は、貫通配線部の形状の他の例を示した図であり、図１（ｃ）は、図３に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図１（ｄ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部５および貫通配線部９１のみを示した拡大横断面図である。なお、図１（ｃ）に示す縦断面図は、図１（ｄ）のＣ−Ｃ線に対応しており、図１（ｄ）に示す横断面図（平面図）は、図１（ｃ）のＡ−Ａ線に対応している。
【００２２】
図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す例においては、貫通配線部９１の横断面は、円形の環状形状とされており、曲線（図１（ｄ）に示す例においては円形）を含む曲線含有形状とされている。また、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す例においては、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す例と同様に、貫通分離部５の内側に、所定の間隔を空けて貫通配線部９１が離間して配置されており、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５Ｒの中心位置と貫通配線部９１の横断面の輪郭形状９１Ｒの中心位置とが一致している。
なお、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す例においては、貫通配線部９１の横断面は、円形の環状形状とされているが、円弧形やＳ字型などの曲線含有形状とされていてもよい。
【００２３】
さらに、貫通配線部９の横断面の形状は、図２（ａ）〜図２（ｆ）に示す複直線含有形状であってもよい。図２（ａ）〜図２（ｆ）の各図において、上側に配置された図は、図３に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、下側に配置された図は、ウエハ１ＷＡの貫通分離部５および貫通配線部のみを示した拡大横断面図である。なお、図２（ａ）〜図２（ｆ）の各図において、縦断面図は横断面図のＣ−Ｃ線に対応しており、横断面図（平面図）は縦断面図のＡ−Ａ線に対応している。
【００２４】
図２（ａ）に示す貫通配線部９２の横断面は、２つのコ字状形状９２ａ、９２ａからなるものとされている。２つのコ字状形状９２ａ、９２ａは、図２（ａ）における拡大横断面図においてコ字状形状９２ａ、９２ａの開口された側を対向させて上下左右対称に配置されている。各コ字状形状９２ａ、９２ａは、第１の方向（図２（ａ）の拡大横断面図では左右方向）に延びる２本の直線と、第１の方向と直交する第２の方向（図２（ａ）の拡大横断面図では上下方向）に延びる１本の直線とを含むものであり、第２の方向に延びる１本の直線の両端部にそれぞれ第１の方向に延びる直線が接合されて一体化されてなる折れ線含有形状となっている。折れ線含有形状を含む貫通配線部９２は、直線同士が端部で接合されてなるコーナー部を有しているものとなるため、より一層、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際の荷重に対する強度に優れたものとなる。
【００２５】
また、図２（ａ）に示す貫通配線部９２は、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されている。そして、貫通配線部９２を構成する２つのコ字状形状９２ａ、９２ａの貫通分離部５の内面と対向している外面と、貫通分離部５の内面とが平行に配置され、コ字状形状９２ａ、９２ａの貫通分離部５の内面と対向している外面と貫通分離部５の内面との距離が等間隔とされている。
【００２６】
図２（ｂ）に示す貫通配線部９３の横断面は、２つのＬ字状形状９３ａ、９３ａからなるものとされている。各Ｌ字状形状９３ａ、９３ａは、第１の方向（図２（ｂ）における拡大横断面図では左右方向）に延びる１本の第１直線と、第１の方向と直交する方向（図２（ｂ）における拡大横断面図では上下方向）に延びる１本の第２直線を含むものであり、第１直線と第２直線とが同じ長さであり、第１直線と第２直線とが端部で接合されて一体化されてなる折れ線含有形状となっている。そして、２つのＬ字状形状９３ａ、９３ａは、図２（ｂ）の拡大横断面図に示されるように、第１の方向に４５°の角度をなす直線に対して頂部９３ｂ、９３ｂを外側に向けて対称に配置されている。
【００２７】
また、図２（ｂ）に示す貫通配線部９３は、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されている。そして、貫通配線部９３を構成する２つのＬ字状形状９３ａ、９３ａの貫通分離部５の内面と対向している外面と、貫通分離部５の内面とが平行に配置されている。
【００２８】
図２（ｃ）に示す貫通配線部９４の横断面は、十字状形状からなるものとされている。十字状形状は、第１の方向（図２（ｃ）の拡大横断面図では左右方向）に延びる１本の直線と、第１の方向と直交する方向（図２（ｃ）の拡大横断面図では上下方向）に延びる１本の直線とを含むものであり、直線同士が中心部で接合されて一体化されている。また、図２（ｃ）に示す貫通配線部９４は、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されており、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５Ｒの中心位置と貫通配線部９４の横断面の輪郭形状９４Ｒの中心位置とが一致している。
【００２９】
図２（ｄ）に示す貫通配線部９５の横断面は、Ｈ字状形状からなるものとされている。Ｈ字状形状は、第１の方向（図２（ｄ）の拡大横断面図では左右方向）に延びる１本の第１直線と、第１の方向と直交する方向（図２（ｄ）の拡大横断面図では上下方向）に延びる２本の第２直線とを含むものであり、第１直線の端部に第２直線の中心部がそれぞれ接合されることにより一体化されている。
また、図２（ｄ）に示す貫通配線部９５も、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されており、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５Ｒの中心位置と貫通配線部９５の横断面の輪郭形状９５Ｒの中心位置とが一致している。また、貫通配線部９５の横断面形状を構成する２本の第２直線の貫通分離部５の内面と対向している外面と、貫通分離部５の内面とが平行に配置されており、貫通分離部５の内面との距離が等間隔とされている。
【００３０】
図２（ｅ）に示す貫通配線部９６の横断面は、Ｌ字状形状からなるものとされている。Ｌ字状形状は、第１の方向（図２（ｅ）における拡大横断面図では左右方向）に延びる１本の第１直線と、第１の方向と直交する方向（図２（ｅ）における拡大横断面図では上下方向）に延びる１本の第２直線を含むものであり、第１直線と第２直線とが同じ長さであり、第１直線と第２直線とが端部で接合されて一体化されてなる折れ線含有形状となっている。
また、図２（ｅ）に示す貫通配線部９６も、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されている。そして、貫通配線部９６の横断面形状を構成する第１直線および第２直線と、貫通分離部５の内面とが平行に配置されている。
【００３１】
図２（ｆ）に示す貫通配線部９７の横断面は、コ字状形状からなるものとされている。コ字状形状は、第１の方向（図２（ｆ）の拡大横断面図では左右方向）に延びる２本の直線と、第１の方向と直交する第２の方向（図２（ｆ）の拡大横断面図では上下方向）に延びる１本の直線とを含むものであり、第２の方向に延びる直線の両端部にそれぞれ第１の方向に延びる直線が接合されて一体化されてなる折れ線含有形状となっている。
また、図２（ｆ）に示す貫通配線部９７も、貫通分離部５との間に所定の間隔を空けて貫通分離部５の内側に配置されている。そして、貫通配線部９７の横断面形状を構成する第１の方向に延びる直線および第２の方向に延びる直線と、貫通分離部５の内面とがそれぞれ平行に配置されているとともに、各直線と貫通分離部５の内面との間隔がいずれも等しくなるように配置されている。
【００３２】
また、図３に示す半導体装置において、上側のウエハ１ＷＡは、例えば平面略円形状の薄板からなる。上側のウエハ１ＷＡを構成する基板１ＳＡは、例えばｎ型またはｐ型のシリコン（Ｓｉ）単結晶からなる。図３に示すように、基板１ＳＡの主面（すなわち、ウエハ１ＷＡの主面）には、素子分離用の溝型の分離部２が形成されている。この溝型の分離部２は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）のような絶縁膜２ｂを埋め込むことで形成されている。この分離部２によって基板１ＳＡの主面の活性領域が規定されている。
【００３３】
また、溝型の分離部２で囲まれた活性領域内には、例えばＭＯＳ・ＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）６のような半導体回路を構成する素子が形成されている。ＭＯＳ・ＦＥＴ６は、ソースおよびドレイン用の半導体領域６ａと、ゲート絶縁膜６ｂと、ゲート電極６ｃとを有している。ソースおよびドレイン用の半導体領域６ａは、基板１ＳＡに所望の不純物（ｎチャネル型のＭＯＳ・ＦＥＴ６であれば、例えばリン（Ｐ）またはヒ素（Ａｓ）、ｐチャネル型のＭＯＳ・ＦＥＴ６であればホウ素（Ｂ））が添加されることで形成されている。ゲート絶縁膜６ｂは、例えば酸化シリコンからなり、基板１ＳＡの主面上に形成されている。ゲート電極６ｃは、例えば低抵抗なポリシリコンからなり、ゲート絶縁膜６ｂ上に形成されている。なお、基板１ＳＡの活性領域の主面上の絶縁膜７は、例えば酸化シリコンのような絶縁膜からなる。
【００３４】
なお、図３に示すＭＯＳ・ＦＥＴ６に代えて、例えばバイポーラトランジスタやダイオード等のような他の能動素子が形成されていても良い。また、ＭＯＳ・ＦＥＴ６に代えて、抵抗（拡散抵抗やポリシリコン抵抗）、キャパシタおよびインダクタ等のような受動素子を形成しても良い。
【００３５】
また、図３において、符号８ａ、８ｂ，８ｃ，８ｄは層間絶縁膜、符号１０は表面保護膜、符号１５ａ，１５ｂ，１５ｃは配線、符号１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄはプラグをそれぞれ示している。層間絶縁膜８ａ、８ｂ，８ｃ，８ｄは、例えば酸化シリコンからなる。配線１５ａ〜１５ｃおよびプラグ１６ａ〜１６ｄは、例えばタングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）または銅（Ｃｕ）等のような金属からなる。第１層目の配線１５ａは、プラグ１６ａを通じてＭＯＳ・ＦＥＴ６のソースおよびドレイン用の半導体領域６ａやゲート電極６ｃと電気的に接続されている他、プラグ１６ｂを通じて貫通配線部９と電気的に接続されている。表面保護膜１０は、例えば酸化シリコン膜の単体膜または酸化シリコンとその上に堆積された窒化シリコン膜との積層膜で形成されている。この表面保護膜１０の一部には、第３層目の配線１５ｃの一部が露出する開口部１７が形成されている。そして、平面視したときに開口部１７から露出された配線１５ｃ部分が、ボンディングパッドＢＰとされている。なお、図３には示していないが、ウエハ１ＷＡの主面上のボンディングパッドＢＰに接続されるようにバンプが形成されていても良い。
【００３６】
また、図３に示す半導体装置において、下側のウエハ１ＷＢの構成は、上側のウエハ１ＷＡとほぼ同じであるが、下側のウエハ１ＷＢには、貫通分離部５および貫通配線部９が形成されていない。また、上側のウエハ１ＷＡと異なり、下側のウエハ１ＷＢの主面上に形成された開口部１７上には、開口部１７を通じてボンディングパッドＢＰに電気的に接続されたバンプ下地導体パターン２５が形成されている。また、バンプ下地導体パターン２５上には、バンプ２６が形成されている。バンプ２６は、下側のウエハ１ＷＢの貼り合わせ面３０ｂから突出して形成されている。バンプ２６は、銅などの導電材料からなり、図３に示すように、下側のウエハ１ＷＢの最上の配線層１５ｃと電気的に接続されている。
【００３７】
本実施形態の上側のウエハ１ＷＡの貫通配線構造は、ＭＯＳ・ＦＥＴ６の形成された基板１ＳＡ，１ＳＢからなる複数枚のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせてなる半導体装置のウエハとして用いられる半導体装置用ウエハの貫通配線構造であって、別のウエハ１ＷＢと電気的に接続される貫通配線部９が、別のウエハ１ＷＢとの貼り合わせ面３０ａに貼り合わせ面３０ａから突出して設けられ、貫通配線部９の横断面が、異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状とされているので、貫通配線部９が、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れたものとなり、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際に貫通配線部９に荷重が負荷されても損傷を受けにくいものとなる。
【００３８】
また、本実施形態の貫通配線構造は、貼り合わせ面３０ａに、貫通配線部９を取り囲む貫通分離部５が貼り合わせ面３０ａから突出して設けられているものであるので、貫通分離部５によって貫通配線部９を補強することができ、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際における貫通配線部９の損傷をより効果的に防止できる。
また、本実施形態の貫通配線構造において、貫通分離部５の横断面の輪郭形状が、貫通配線部９の横断面の輪郭形状と相似形状とされている場合には、貫通分離部５によって貫通配線部９をより効果的に補強することができる。
【００３９】
なお、本発明は、上述した例にのみ限定されるものではない。例えば、図３に示す例では、２枚のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせた半導体装置を例に挙げて説明したが、貼り合わされるウエハの数は複数枚であればよく、３以上であってもよい。図４は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の他の例を示した要部断面図である。図４に示す半導体装置は、３枚の基板１ＳＡ，１ＳＢ，１ＳＣが積層された多層積み重ね構成の３次元半導体装置である。なお、図４に示す半導体装置において、図３と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
図４に示す半導体装置においては、ウエハ１ＷＡ，１ＷＣが、ウエハ同士を貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れた貫通配線部９を備えたものであるので、ウエハ１ＷＡ，１ＷＣ，１ＷＢを貼り合わせる際に貫通配線部９が損傷されにくく、信頼性に優れ、安定した性能の得られるものとなる。
【００４１】
「第２実施形態」
図５〜図２３は、本発明の半導体装置用ウエハの貫通配線構造の他の例を説明するための図である。図５および図６は、本発明の貫通配線構造を構成する電気信号接続部の形状を説明するための図である。また、図２２は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の一例を示した要部断面図であり、図７〜図２１は、図２２に示す半導体装置の製造工程を説明するための図であり、図２３は、図２２に示す半導体装置の製造工程を説明するためのフロー図である。
なお、図５〜図２３に示す本実施形態の半導体装置において、図３と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
図２２に示す本実施形態の半導体装置と図３に示す半導体装置とでは、上側のウエハ１ＷＡ（半導体装置用ウエハ）に設けられている貫通分離部５１（分離部）の形状が異なっており、図２２に示す本実施形態の半導体装置では、図３に示す半導体装置と異なり、貫通分離部５１（分離部）と貫通配線部９とが一体化されている。
図２２に示すように、貫通分離部５１は、貼り合わせ面３０ａから突出して設けられている。また、貫通分離部５は、各貫通配線部９の外周面に接しており、貫通分離部５が各貫通配線部９を被服するように取り囲んでいる。また、貫通分離部５１の貼り合わせ面３０ａから突出している長さは、貫通配線部９よりも短くなっており、貫通配線部９の端部９ｃおよび端部９ｃ近傍の側面は貫通分離部５１に被服されておらず、下側のウエハ１ＷＢのバンプ２６と接続されている。
【００４３】
ここで、貫通分離部５１および貫通配線部９の形状について、図５および図６を用いて説明する。図５（ａ）は、図２２に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図５（ｂ）はウエハ１ＷＡの貫通配線部９のみを示した拡大横断面図であり、図５（ｃ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部５１および貫通配線部９のみを示した拡大横断面図である。なお、図５（ａ）に示す縦断面図は、図５（ｂ）のＤ−Ｄ線および図５（ｃ）のＣ−Ｃ線に対応しており、図５（ｂ）に示す横断面図（平面図）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ線に対応しており、図５（ｃ）に示す横断面図（平面図）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に対応している。また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す貫通配線部９は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す貫通配線部９と同じである。
【００４４】
図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、貫通分離部５１の横断面は、大きさの異なる２重の正方形の環状形状とされており、貫通配線部９の内側と外側をそれぞれ被服するように貫通配線部９の外周面に接して設けられている。また、図５（ｃ）に示すように、貫通分離部５１の横断面の輪郭形状５１Ｒが、貫通配線部９の横断面の輪郭形状９Ｒと相似形状とされており、貫通分離部５の横断面の輪郭形状５１Ｒの中心位置と貫通配線部９の横断面の輪郭形状９Ｒの中心位置とが一致している。
【００４５】
なお、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示す例においては、貫通分離部５１の横断面は、貫通配線部９と同様に正方形の環状形状とされているが、貫通配線部と一体化されている貫通分離部の形状は、貫通配線部の形状に応じて適宜変更できる。例えば、貫通配線部の横断面を長方形や平行四辺形とするとともに、貫通分離部の横断面を貫通配線部の横断面の輪郭形状と相似形状の長方形や平行四辺形としてもよい。なお、貫通分離部と貫通配線部とが一体化されている場合、効率よく製造できるものとするために、貫通分離部の横断面の形状は、貫通配線部の横断面の輪郭形状と相似形状とされていることが好ましいが、貫通配線部の横断面の輪郭形状と相似形状とされていなくてもよい。
また、貫通配線部９および貫通分離部５１の横断面の形状は、例えば、図５（ｄ）〜図５（ｆ）に示す形状としてもよい。
【００４６】
図５（ｄ）〜図５（ｆ）は、貫通配線部９１および貫通分離部５２の形状の他の例を示した図であり、図５（ｄ）は、図２２に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図５（ｅ）はウエハ１ＷＡの貫通配線部９１のみを示した拡大横断面図であり、図５（ｆ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部５２および貫通配線部９１のみを示した拡大横断面図である。なお、図５（ｄ）に示す縦断面図は、図５（ｅ）のＤ−Ｄ線および図５（ｆ）のＣ−Ｃ線に対応しており、図５（ｅ）に示す横断面図（平面図）は、図５（ｄ）のＢ−Ｂ線に対応しており、図５（ｆ）に示す横断面図（平面図）は、図５（ｄ）のＡ−Ａ線に対応している。また、図５（ｄ）〜図５（ｆ）に示す貫通配線部９１は、図１（ｃ）および図１（ｄ）に示す貫通配線部９１と同じである。
【００４７】
図５（ｄ）および図５（ｆ）に示すように、貫通分離部５２の横断面は、大きさの異なる２重の円形の環状形状とされており、貫通配線部９１の内側と外側をそれぞれ被服するように貫通配線部９１の外周面に接して設けられている。また、図５（ｆ）に示すように、貫通分離部５２の横断面の輪郭形状５２Ｒが、貫通配線部９１の横断面の輪郭形状９１Ｒと相似形状とされており、貫通分離部５２の横断面の輪郭形状５２Ｒの中心位置と貫通配線部９１の横断面の輪郭形状９１Ｒの中心位置とが一致している。
なお、図５（ｄ）および図５（ｆ）に示す例においては、貫通配線部９１および貫通分離部５２の横断面は、円形の環状形状とされているが、貫通配線部の横断面を円弧形やＳ字型などの曲線含有形状とするとともに、貫通配線部と一体化されている貫通分離部の横断面を貫通配線部の横断面の輪郭形状と相似形状の円弧形やＳ字型などの曲線含有形状としてもよい。
【００４８】
さらに、貫通分離部の横断面の形状は、例えば、図６（ａ）〜図６（ｆ）に示す形状であってもよい。
図６（ａ）〜図６（ｆ）の各図において、上側に配置された図は、図２２に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面３０ａ近傍のみを示した拡大縦断面図であり、下左側に配置された図は、ウエハ１ＷＡの貫通配線部のみを示した拡大横断面図であり、下右側に配置された図は、ウエハ１ＷＡの貫通分離部および貫通配線部のみを示した拡大横断面図である。なお、図６（ａ）〜図６（ｆ）の各図において、縦断面図は、横断面図のＤ−Ｄ線および横断面図のＣ−Ｃ線に対応しており、左側の横断面図（平面図）は、縦断面図のＢ−Ｂ線に対応しており、右側の横断面図（平面図）は、縦断面図のＡ−Ａ線に対応している。
【００４９】
図６（ａ）〜図６（ｆ）に示す貫通配線部９２、９３，９４、９５、９６、９７は、それぞれ図２（ａ）〜図２（ｆ）に示す貫通配線部９２、９３，９４、９５、９６、９７と同じである。
図６（ａ）〜図６（ｆ）に示す貫通分離部５３，５４、５５、５６、５７、５８は、それぞれ貫通配線部９２、９３，９４、９５、９６、９７の外周面を被服するように取り囲んでいる。そして、貫通分離部５３，５４、５５、５６、５７、５８と貫通配線部９２、９３，９４、９５、９６、９７とが一体化されているとともに、貫通分離部５３，５４、５５、５６、５７、５８の横断面の輪郭形状が、貫通配線部９２、９３，９４、９５、９６、９７の横断面の輪郭形状と相似形状とされている。
【００５０】
次に、図７〜図２１および図２３を用いて、図２２に示す半導体装置の製造工程を説明する。
最初に上側のウエハの製造工程（図２３における１層目の上側ウエハの製造工程）を説明する。まず、上側のウエハ１ＷＡを用意（図２３の工程１００Ａ）し、図７に示すように、基板１ＳＡの主面（すなわち、ウエハ１ＷＡの主面）に、素子分離用の溝型の分離部２を形成する（図２３の工程１０１Ａ）。
【００５１】
次に、本実施形態においては、図７に示すように、基板１ＳＡの溝型の分離部２で囲まれた活性領域内に、例えばソースおよびドレイン用の半導体領域６ａと、ゲート絶縁膜６ｂと、ゲート電極６ｃとを有するＭＯＳ・ＦＥＴ６のような素子を形成する（図２３の工程１０３Ａ）。次に、基板１ＳＡの活性領域の主面上に、例えば酸化シリコンのような絶縁膜からなる絶縁膜７を形成する。
その後、基板１ＳＡの主面上に、例えば酸化シリコンからなる絶縁膜をＣＶＤ法等によって堆積し、その絶縁膜の上面を平坦化することにより、図８に示すように、層間絶縁膜８ａを形成する。
【００５２】
次に、基板１ＳＡに貫通分離部５１を形成する。まず、基板１ＳＡの主面上に、レジスト膜を回転塗布法等により塗布した後、露光および現像を施すことにより、図８に示すように、基板１ＳＡの主面上にレジストパターンＲＡを形成する。
続いて、レジストパターンＲＡをエッチングマスクとして、そこから露出する層間絶縁膜８ａ、絶縁膜７、基板１ＳＡをエッチングすることにより、図９に示すように、基板１ＳＡに深い分離溝５ａを形成する。深い分離溝５ａは、図９に示すように、基板１ＳＡの主面から、その主面に対して交差する方向に沿って延びており、素子分離用の分離溝２ａよりも深い位置で終端している。
【００５３】
続いて、レジストパターンＲＡを除去し、深い分離溝５ａの内側面および底面に、絶縁層を形成する。例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁膜をＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法等により堆積し、図１０および図１１に示すように、貫通分離部５１が形成される（図２３の工程１０２Ａ）。貫通分離部５１を構成する絶縁膜は、図１０に示すように、深い分離溝５ａの内側面および底面に形成されており、深い分離溝５ａの幅方向中央部には貫通分離部５１に囲まれた空間が形成されている。図１０は、図１１のＡ−Ａ線の断面図を示している。なお、図１１は平面図であるが図面を見易くするために貫通分離部５１にハッチングを付した。
【００５４】
次に、貫通配線部９を形成する。まず、基板１ＳＡの主面上に、バリア導体膜をスパッタリング法等によって堆積し、深い分離溝５ａ内の貫通分離部５１に囲まれた空間の内側面および底面を覆うように形成する。次いで、主導体膜をＣＶＤ法によって堆積することにより貫通分離部５１に囲まれた空間内に埋め込む。なお、主導体膜の厚さは、バリア導体膜の厚さよりも厚く形成される。続いて、深い分離溝５ａの外部に形成された余分な主導体膜およびバリア導体膜を、ＣＭＰ法等により研磨して除去し、深い分離溝５ａ内のみに主導体膜およびバリア導体膜が残されるようにすることで、図１２および図１３に示すように、貫通配線部９となる導電部が形成される（図２３の工程１０４Ａ）。
なお、主導体膜は、ＣＶＤ法によって形成できるが、メッキ法などにより形成してもよく、形成方法は特に限定されない。
【００５５】
図１２は、図１３のＡ−Ａ線の断面図を示している。なお、図１３は平面図であるが図面を見易くするために貫通分離部５１および貫通配線部９にハッチングを付した。図１３および図５（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、貫通配線部９は、例えば平面視で正方形の環状形状に形成されている。また、貫通分離部５１が、貫通配線部９を被服するように取り囲んでおり、貫通分離部５１と貫通配線部９とが一体化されている。
【００５６】
次に、図１４に示すように、半導体装置の通常の配線形成方法により、基板１ＳＡの主面上に、層間絶縁膜８ｂ，８ｃ，８ｄ、表面保護膜１０、配線１５ａ，１５ｂ，１５ｃ、プラグ１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ、開口部１７、ボンディングパッドＢＰを形成し、多層配線層を形成する（図２３の工程１０５Ａ）。
【００５７】
その後、図１５に示すように、ウエハ１ＷＡの主面上に接着用シート２０を介してガラス支持基板２１を貼り付け、ウエハ１ＷＡに対して薄型化処理を施す（図２３の工程１０７Ａ）。本実施形態のウエハ１ＷＡの薄型化処理は、下記のような第１薄型化処理および第２薄型化処理を有している。
【００５８】
図１６に示す破線は、第１薄型化工程の前の基板１ＳＡを示している。第１薄型化処理では、図１６に示すように、ウエハ１ＷＡの主面にガラス支持基板２１を固着した状態で、ウエハ１ＷＡの裏面（すなわち、基板１ＳＡの裏面）を所望の厚さになるまで研削する。第１薄型化処理は、研削で例示されるように機械的な要素による薄型化処理である。第１薄型化処理は、貫通分離部５１に達しない状態（すなわち、貫通分離部５１がウエハ１ＷＡの裏面から露出されない状態）で処理を終了する。
【００５９】
第２薄型化処理では、ウエハ１ＷＡの主面にガラス支持基板２１を固着した状態で、ウエハ１ＷＡの裏面をエッチング（ウエットエッチング、ドライエッチングもしくは両方）する。図１７に示す破線は、第２薄型化工程の前の基板１ＳＡを示している。
まず、ウエハ１ＷＡの裏面を、ウエハ１ＷＡをエッチングする薬液に浸し、基板１ＳＡをウエットエッチングする。このことにより、図１７に示すように、ウエハ１ＷＡの裏面から貫通分離部５１を露出させる。
次に、ウエハ１ＷＡの裏面を、貫通分離部５１をエッチングする薬液に浸し、ウエハ１ＷＡの裏面から露出した貫通分離部５１をウエットエッチングする。このことにより、図１８に示すように、ウエハ１ＷＡの裏面から貫通配線部９の端部９ｃを露出させる。
【００６０】
最後に、ウエハ１ＷＡの裏面をエッチングする薬液に浸してウエハ１ＷＡの裏面から貫通分離部５１および貫通配線部９を露出させる。
図１９は、第２薄型化処理後の上側のウエハ１ＷＡの要部断面図である。第２薄型化処理後の上側のウエハ１ＷＡでは、貫通分離部５１および貫通配線部９の下部の一部が、貼り合わせ面３０ａである第２薄型化処理後のウエハ１ＷＡの裏面から所望の長さだけ突出している。
【００６１】
なお、ウエハ１ＷＡの裏面から突出する貫通分離部５１および貫通配線部９の突出長さは、図１９に示す例に限定されるものではない。
例えば、貫通分離部５１の突出長さは、貫通配線部９の突出長さより短い場合もあれば同等の場合もある。なお、貫通分離部５１の突出長さを貫通配線部９よりも短くする場合や、貫通分離部５１と貫通配線部９とを同じ長さにする場合には、貫通配線部９とバンプ２６との電気的な接続が容易となるため、好ましい。また、貫通分離部５１と貫通配線部９とを同じ深さにする場合には、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際の貫通配線部９への負荷を軽減することができ、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れた貫通配線部９とすることができ、好ましい。
【００６２】
第２薄型化処理により、貫通配線部９は、その側面方向では貫通分離部５１により基板１ＳＡとの分離が行われ、貫通配線部９の下部では貫通配線部９が露出されることにより基板１ＳＡとの分離が行われ、完全に基板１ＳＡから電気的に分離される。また、この段階で深い分離溝５ａは、基板１ＳＡの主裏面間を貫通する孔になる。
【００６３】
なお、上記の例では、ウエハ１ＷＡの薄型化処理において、第１薄型化処理（研削）、第２薄型化処理（エッチング）を順に行う場合について説明したが、例えば第１薄型化処理（研削）を行わなくても良い。
第２薄膜化処理は３段階のエッチングによりなるが、１度のエッチングで１ＳＡと貫通分離部５１を同時にエッチング処理を行い処理を終えることもあれば、２段階の処理に分けて１ＳＡをエッチングした後、２段階目に貫通分離部51のエッチング処理を行い、処理を終えても良い。
このようにして上側のウエハ１ＷＡの製造工程を終了する。
【００６４】
次に、下側のウエハを製造する。ここでは、下側のウエハとして、例えば裏面に他のウエハが貼り合わされることがない最下層のウエハの製造工程（図２３における２層目以降の下側ウエハ製造工程）を説明する。最下層のウエハである下側のウエハの製造工程は、上側のウエハ１ＷＡの製造工程（図２３の工程１００Ａ〜１０７Ａ）とほぼ同じである。ここで上側のウエハ１ＷＡの製造工程と異なるのは、最下層のウエハの製造工程においては、図２３に示す多層配線層の形成工程（工程１０５Ｂ）の後に、バンプ形成工程（工程１０６Ｂ）を行うことと、貫通分離部の形成工程（工程１０２Ｂ）、貫通配線部の形成工程（工程１０４Ｂ）を行わないこと、裏面の貫通配線を突出させるためのウエハ薄型化の工程（工程１０７Ａ）を行わないことある。
【００６５】
次に、上記のようにして製造された上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる（図２３における１層目、２層目の上下ウエハ貼り合わせ工程）。まず、下側のウエハ１ＷＢを固定した後、図２０に示すように、下側のウエハ１ＷＢの主面（貼り合わせ面３０ｂ）の上方に、図１９に示す上側のウエハ１ＷＡをその裏面（貼り合わせ面３０ａ）が下側のウエハ１ＷＢの主面に対向した状態となるように配置する。
【００６６】
続いて、下側のウエハ１ＷＢと上側のウエハ１ＷＡとの相対的な位置を合わせる。具体的には、下側のウエハ１ＷＢの主面上のバンプ２６と、それに対応する上側のウエハ１ＷＡの裏面の貫通配線部９との位置を合わせる（図２３の工程２０１）。
その後、図２１に示すように、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢの対向面（貼り合わせ面３０ａ、３０ｂ）を近づけて下側のウエハ１ＷＢと上側のウエハ１ＷＡとを積み重ね、下側のウエハ１ＷＢの主面上のバンプ２６と、上側のウエハ１ＷＡの裏面の貫通配線部９の端部９ｃとを接触させて電気的に接続する。これにより、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢの半導体回路部同士を電気的に接続し、所望の半導体回路を形成する（図２３の工程２０２）。
【００６７】
なお、本実施形態においては、貼り合わせ面３０ａと貼り合わせ面３０ｂとの間隔がバンプ２６の高さに対して十分広くなっているため、ウエハ１ＷＡとバンプ２６とが接触しないようになっている。その後、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢの対向する貼り合わせ面３０ａ、３０ｂの隙間に絶縁性の接着剤３０を注入しウエハ間を固定する。（図２３の工程２０３）。
その後、上側のウエハ１ＷＡの主面からガラス支持基板２１を剥離し、図２２に示す半導体装置とする。
【００６８】
以上のような工程の後、図２２に示す半導体装置をチップ単位に切断することによりチップを切り出す。このようにして得られたチップは、複数枚のウエハを積み重ねた３次元構成を有している。すなわち、このチップでは、それを構成する各ウエハに形成された半導体回路同士が貫通配線部９およびバンプ２６を通じて電気的に接続されることで、全体として１つの所望の半導体集積回路が形成されている。
【００６９】
本実施形態の上側のウエハ１ＷＡにおいても、貫通配線部９の横断面が、異なる方向に延びる２以上の直線を含む複直線含有形状とされているので、ウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際に貫通配線部９に荷重が負荷されても損傷を受けにくいものとなる。
【００７０】
また、本実施形態の上側のウエハ１ＷＡの貫通配線構造においても、貼り合わせ面３０ａに、貫通配線部９を取り囲む貫通分離部５１が貼り合わせ面３０ａから突出して設けられているので、貫通分離部５１によって貫通配線部９を補強することができ、上下のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせる際における貫通配線部９の損傷をより効果的に防止できる。
さらに、本実施形態の貫通配線構造においては、貫通分離部５１と貫通配線部９とが一体化されているので、貫通分離部５１によって貫通配線部９を効果的に補強することができる。
【００７１】
なお、本発明は、上述した例にのみ限定されるものではない。例えば、図２２に示す例では、２枚のウエハ１ＷＡ，１ＷＢを貼り合わせた半導体装置を例に挙げて説明したが、貼り合わされるウエハの数は複数枚であればよく、３以上であってもよい。図２４は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の他の例を示した要部断面図である。図２４に示す半導体装置は、３枚の基板１ＳＡ，１ＳＢ，１ＳＣが積層された多層積み重ね構成の３次元半導体装置である。なお、図２４に示す半導体装置において、図２２と同じ部材については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
次に、図２３を用いて、図２４に示す半導体装置の製造工程の一例を説明する。まず、図２２に示す半導体装置の製造方法と同様にして最上層のウエハ１ＷＡと、最下層のウエハ１ＷＢとを用意する。
さらに、図２３の工程１００Ｂ〜１０６Ｂを経て中間層のウエハ１ＷＣを用意する。この中間層のウエハ１ＷＣ（半導体装置用ウエハ）には、最上層のウエハ１ＷＡと同様に、貫通分離部５１および貫通配線部９が形成されている。中間層のウエハ１ＷＣが最上層のウエハ１ＷＡと異なるのは、中間層のウエハ１ＷＣの主面上にバンプ下地導体パターン２５とバンプ２６とが形成されていることである。なお、この段階での中間層のウエハ１ＷＣは、上記の第１薄型化処理および第２薄型化処理が施されておらず厚いままとされている。
【００７３】
続いて、図２２に示す半導体装置の製造方法と同様にして２枚のウエハ１ＷＡ，１ＷＣを重ね合わせ、ウエハ１ＷＡ，１ＷＣの間に接着剤３０を注入しウエハ間を固定する（図２３における３層目以降の上下ウエハ貼り合わせ工程２０１、２０２、２０３）。
その後、上側の最上層のウエハ１ＷＡの主面にガラス支持基板２１を貼り合わせたままの状態で、上記と同様の薄型化処理により、下側の中間層のウエハ１ＷＣを裏面側から薄型化する（図２３の中央の工程１０７Ａ）。これにより、下側の中間層のウエハ１ＷＣの裏面（貼り合わせ面３０ａ）から貫通分離部５１および貫通配線部９を露出（突出）させる。
【００７４】
その後、上側の最上層のウエハ１ＷＡの主面にガラス支持基板２１を貼り合わせたままの状態で、中間層のウエハ１ＷＣと最下層のウエハ１ＷＢとを重ね合わせ、ウエハ１ＷＣ，１ＷＢ間に接着剤３０を注入しウエハ間を固定する（図２３の中央下段の工程２０１〜２０３）。これ以降は、上記と同じなので説明を省略する。なお、４枚以上のウエハを貼り合わせる場合は、中間層のウエハ１ＷＣで行った工程とウエハの貼り合わせ工程とを必要に応じて繰り返せば良い。
【００７５】
図２４に示す半導体装置は、ウエハ１ＷＡ，１ＷＣが、ウエハ同士を貼り合わせる際に負荷される過重に対する強度の優れた貫通配線部９を備えたものであるので、ウエハ１ＷＡ，１ＷＣ，１ＷＢを貼り合わせる際に貫通配線部９が損傷されにくく、信頼性に優れ、安定した性能の得られるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】図１（ａ）は、図３に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図１（ｂ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部および貫通配線部のみを示した拡大横断面図であり、図１（ｃ）および図１（ｄ）は、貫通配線部の形状の他の例を示した図である。
【図２】図２（ａ）〜図２（ｆ）は、貫通配線部の形状の他の例を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の半導体装置用ウエハの貫通配線構造を備えた半導体装置の一例を示した要部断面図である。
【図４】図４は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の他の例を示した要部断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図２２に示す半導体装置を構成する上側のウエハ１ＷＡの貼り合わせ面近傍のみを示した拡大縦断面図であり、図５（ｂ）はウエハ１ＷＡの貫通配線部のみを示した拡大横断面図であり、図５（ｃ）はウエハ１ＷＡの貫通分離部および貫通配線部のみを示した拡大横断面図であり、図５（ｄ）〜図５（ｆ）は、貫通配線部９１および貫通分離部５２の形状の他の例を示した図である。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｆ）は、貫通分離部の形状の他の例を説明するための図である。
【図７】上側のウエハの製造工程中の要部断面図である。
【図８】図７に続く上側のウエハの製造工程中の要部断面図である。
【図９】図８に続く上側のウエハの製造工程中の要部断面図である。
【図１０】図１１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図１１】図９に続く上側のウエハの製造工程中の要部平面図である。
【図１２】図１３のＡ−Ａ線の断面図である。
【図１３】図１１に続く上側のウエハの製造工程中の要部平面図である。
【図１４】図１３に続く上側のウエハの製造工程中の要部断面図である。
【図１５】図１４に続く上側のウエハの製造工程中の要部断面図である。
【図１６】図１５に続く上側のウエハの要部断面図である。
【図１７】図１６に続く上側のウエハの要部断面図である。
【図１８】図１７に続く上側のウエハの要部断面図である。
【図１９】図１８に続く上側のウエハの要部断面図である。
【図２０】上下ウエハの貼り合わせ工程中の要部断面図である。
【図２１】図２０に続く上下ウエハの貼り合わせ工程中の要部断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の半導体装置用ウエハの貫通配線構造を備えた半導体装置の他の例を示した要部断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す半導体装置の製造工程を説明するためのフロー図である。
【図２４】図２４は、本発明の貫通配線構造を備えた半導体装置の他の例を示した要部断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１ＷＡ、１ＷＣ…ウエハ（半導体装置用ウエハ）、１ＷＢ…ウエハ、１ＳＡ，１ＳＢ，１ＳＣ…基板、２…分離部、２ａ…分離溝、２ｂ、３、７…絶縁膜、５、５１、５２，５３、５４，５５、５６、５７、５８…貫通分離部（分離部）、５ａ…深い分離溝、６…ＭＯＳ・ＦＥＴ（素子）、８ａ、８ｂ，８ｃ，８ｄ…層間絶縁膜、９、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７…貫通配線部（電気信号接続部）、９ａ…深い導通溝、９ｃ…端部、１０…表面保護膜、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…配線、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…プラグ、１７…開口部、２０…接着用シート、２１…ガラス支持基板、２５…バンプ下地導体パターン、２６…バンプ（電気信号接続部）、３０…接着剤、ＲＡ，ＲＢ…レジストパターン、３０ａ、３０ｂ…貼り合わせ面。
【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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【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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