JP2011146655A - Semiconductor device manufacturing method and laminated semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置製造方法及び積層半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a stacked semiconductor device.
半導体装置の実装面積を拡大することなく、実効的な実装密度を向上させる目的で、各々に素子および回路が形成された半導体基板を複数積層する積層半導体装置が注目されている。積層半導体装置の製造方法としては、特許文献1に記載されているように、回路が形成された半導体基板に接続用バンプを形成して、基板と基板の間をバンプで接続することにより、複数の基板を厚さ方向に積層することが知られている。 For the purpose of improving the effective mounting density without increasing the mounting area of the semiconductor device, a stacked semiconductor device in which a plurality of semiconductor substrates each having an element and a circuit formed thereon is attracting attention. As described in Patent Document 1, a method for manufacturing a laminated semiconductor device includes forming connection bumps on a semiconductor substrate on which a circuit is formed, and connecting the substrate and the substrate with bumps. It is known that these substrates are laminated in the thickness direction.
しかしながら、確実なバンプ接続を確保することを目的として、適切なバンプ用材料を選択しなければならない上に、バンプの形成に加熱プロセスなどを要するので、製造過程の工程数及び時間を増やさなければならない。 However, in order to ensure a reliable bump connection, an appropriate bump material must be selected, and a heating process is required to form the bump, so the number of manufacturing steps and time must be increased. Don't be.
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様においては、複数の基板を貼り合わせて積層半導体装置を製造する半導体装置製造方法であって、回路が形成された複数の基板を準備する準備ステップと、複数の基板のうちの一の基板に凹部を形成する凹部形成ステップと、一の基板を複数の基板のうちの他の基板に重ね合わせる重ね合わせステップと、重ね合わせステップの後に、一の基板の凹部に導電性材料を導入することにより、一の基板の回路と他の基板の回路との間の電気的な導通路を形成する導通形成ステップとを備える半導体装置製造方法が提供される。 In order to solve the above problems, in the first aspect of the present invention, a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a laminated semiconductor device by bonding a plurality of substrates, wherein a plurality of substrates on which circuits are formed is prepared. After the preparation step, the concave portion forming step for forming the concave portion in one of the plurality of substrates, the superposing step for superposing one substrate on the other substrate among the plurality of substrates, and the superposing step, Provided is a semiconductor device manufacturing method including a conduction forming step of forming an electrical conduction path between a circuit of one substrate and a circuit of another substrate by introducing a conductive material into a recess of the one substrate Is done.
本発明の第2の態様においては、上記半導体装置製造方法により製造される積層半導体装置が提供される。 In a second aspect of the present invention, a laminated semiconductor device manufactured by the above semiconductor device manufacturing method is provided.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、複数の基板を貼り合わせて積層半導体装置を製造する半導体装置製造方法の一実施形態のフローチャートを示す。本半導体装置製造方法は、回路が形成された複数の基板を準備するステップS010と、基板に凹部を形成するステップS020と、基板の凹部を貫通孔に加工するステップS030と、複数の基板を重ね合わせるステップS040と、電気的な導通路を形成するステップS050と、複数基板の間に樹脂を注入するステップS060と、貼り合わせた基板を個片化するステップS070とを備える。図2から図12は、本半導体装置製造方法により半導体装置を製造する各過程を示す概念図である。以下図面を用いて本半導体装置製造方法を説明する。 FIG. 1 shows a flowchart of an embodiment of a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a laminated semiconductor device by bonding a plurality of substrates. In this semiconductor device manufacturing method, step S010 for preparing a plurality of substrates on which circuits are formed, step S020 for forming recesses in the substrate, step S030 for processing recesses in the substrate into through holes, and stacking the plurality of substrates are overlapped. Step S040 for matching, Step S050 for forming an electrical conduction path, Step S060 for injecting resin between the plurality of substrates, and Step S070 for separating the bonded substrates into individual pieces are provided. 2 to 12 are conceptual diagrams showing each process of manufacturing a semiconductor device by this semiconductor device manufacturing method. The semiconductor device manufacturing method will be described below with reference to the drawings.
図2は、電子回路が形成された基板100を概念的に示す平面図であり、図3は基板100の断面図である。ステップS010において、このように電子回路が形成された基板を複数準備する。図2の基板100は円盤状であり、少なくとも一方の面に、電気回路が二次元的に周期的に形成されている。基板100は、ウェハ102と、回路110を含む。回路110は、電子素子104と、プラグ106と、配線108と、電極112と、絶縁層114とを含む。これら、電子素子104、プラグ106、配線108、電極112および絶縁層114は、リソグラフィ、エッチング等の半導体プロセスにより形成される。
FIG. 2 is a plan view conceptually showing the
ウェハ102は、電子素子を形成する基板であって、搬送等に対して十分な機械的強度を有する。ウェハ102は、Si基板、SOI(silicon−on−insulator)基板、Ge基板、GOI(germanium−on−insulator)基板等であってもよく、GaAs等の化合物半導体基板であってよい。さらに、ウェハ102は、例えば単結晶基板である。
The
電子素子104は、基板100の電気回路を形成する。図3には、電子素子104の一例として、電界効果トランジスタを概略的に示したが、電界効果トランジスタに限られず、抵抗等の他の電子素子あってもよい。
The
配線108は、電子素子と電子素子との間を接続する電気的な導通路である。図3に示されるように、配線108は、多層に形成されてよい。配線108は、導電性材料により形成される。
The
プラグ106は、電子素子104と配線108との間、又は異なる配線層間の配線108を接続する電気的な導通路である。プラグ106は、導電性材料により形成される。
The
電極112は、当該基板100に対して他の基板が積層される場合に、それらの基板の間の電気的な導通を確保する。電極112は、基板100の表面(図3においては基板100の上の面)より突出するように形成される。例えば、電極112は、基板100の表面より数μm高く形成される。電極112は、導電性材料により形成される。電極112の材料として、Al、Cu又はW等が例示できる。
The
絶縁層114は、電子素子と配線との間、電子素子と電子素子との間、又は異なる配線層の間の電気的な絶縁を確保する。絶縁層114は、配線層に合わせて多層に形成されてよい。絶縁層114は、電気絶縁材料により形成される。絶縁層114の材料として、SiO2、Al2O3、SiN、Si3N4等が例示できる。
The insulating
図4は、基板100に重ね合わされる他の基板300の断面を概念的に示す。基板300は、図2に示す基板100と同様に、円盤状であり、少なくとも一方の面に、電気回路が二次元的に周期的に形成されている。基板300も基板100と同様に、ウェハ302と、回路310を含む。回路310は、電子素子304と、プラグ306と、配線308と、電極312と、金属層314と、絶縁膜316と、絶縁層318とを含む。ウェハ302、電子素子304、プラグ306、配線308及び電極312は、それぞれ基板100のウェハ102、電子素子104、プラグ106、配線108及び電極112と同様の構成および作用を有するので説明を省略する。
FIG. 4 conceptually shows a cross section of another
金属層314は、電極312の上に形成され、基板300に積層される基板100との電気的接続をより確実にする。金属層314は、電気伝導率の高い金属、例えばAu、Au/In、Cu、Al等により形成される。金属層314は、省かれてもよい。
The
図5から図7は、基板100に凹部120が形成されるステップ(S020)を示す概略断面図である。図5に示すように、凹部120が形成されるべき位置に開口が設けられたレジストパターン116を、リソグラフィにより基板100の表面に形成する。その後、選択エッチング等により凹部120を形成する。また、凹部120は、基板100作成する過程において形成されても良い。
5 to 7 are schematic cross-sectional views showing the step (S020) in which the
図6に示すように、基板100の表面には絶縁膜122が成膜される。絶縁膜122は、電気絶縁材料により形成される。絶縁膜122の材料として、SiO2、SiN、Si3N4等が例示できる。絶縁膜122の成膜方法としては、スパッタ、CVD又は熱酸化等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, an insulating
図7に示すように、リソグラフィ及びエッチングにより、不要な絶縁膜122が除去されて、凹部120の表面だけが絶縁膜122に覆われた凹部130が形成される。これにより絶縁膜122に覆われた凹部130を有する基板140が得られる。絶縁膜122は、凹部130の内部に形成する導通路からの電流リークを防止することができる。
As shown in FIG. 7, unnecessary insulating
図7に示す状態において、凹部130は基板140を貫通していない。なお、図5から図7においては電子回路が形成された基板100を準備し、当該基板100に凹部120、130を形成した例を説明した。ただし、凹部120の形成のタイミングはこれに限られず、基板100の電子回路を形成する半導体プロセスにおいて凹部120、130を同時に形成してもよい。
In the state shown in FIG. 7, the
図8および図9は、基板140の凹部130が貫通孔202に加工されるステップ(S030)を示す概略断面図である。ステップS030において、基板140が薄化されることにより、ステップS020で形成された基板140を貫通していない凹部130が貫通孔202に加工される。
8 and 9 are schematic cross-sectional views showing a step (S030) in which the
図8に示すように、基板140の表面に支持基板150を貼り合せる。支持基板150は、後続の基板140の薄化プロセスにおいて、基板140が破壊しないように基板140を補強する。支持基板150は、基板140を補強するのに十分な強度を有する。例えば、支持基板150の材料としては、シリコン等の半導体、ガラス、セラミックス等が挙げられる。この場合に、支持基板150の表面に接着剤を塗布して、基板140を貼り合せる。接着剤に代えて、分子間力又は静電気力等により支持基板150を基板140に貼付してもよい。
As shown in FIG. 8, a
図9に示すように、グラインド、CMP等の方法により、基板140を裏面から薄化して、上記の凹部130を貫通孔202に加工する。例えば、8インチ径で厚さ705μmまたは12インチ径で厚さ775μmの基板140を、厚さ50μmに薄化する。これにより、貫通孔202を有する基板200が得られる。積層半導体装置を形成する基板の厚さを薄くすることにより、積層半導体装置を小型化することができる。さらに、薄化により凹部130を貫通孔202に加工するので、厚い状態の基板100に深い貫通孔を形成するのに比べて、加工時間を短縮することができる。
As shown in FIG. 9, the
図10は、複数の基板を重ね合わせるステップ(S040)を示す概略断面図である。ステップS040において、基板300と基板200とが重ね合わされる。重ね合わせは、別途設けられるアライナーにより、基板300の金属層314と基板200の貫通孔202との位置が合うように、精密に基板300と基板200の位置合せがされてから、基板300と基板200とが重ね合わせされる。基板300は、製造された積層半導体装置の全体の強度を確保するべく、薄化しなくてよい。さらに、基板300と基板200を加熱して接合してもよく、加圧して接合してもよく、又は加熱及び加圧して接合してもよい。基板300と基板200とを重ね合わせた後に、基板200から支持基板150が除去される。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the step of superposing a plurality of substrates (S040). In step S040, the
図11は、基板300上に、複数の基板200、210、220が重ね合わされた状態を示す。図11に示すように、それぞれの基板200、210、220における貫通孔202の位置が合うように、基板200の上に基板210を重ね合わせて、更にその上に基板220を重ね合わせる。即ち、重ね合わせステップS040を繰り返して、基板300に基板200、基板210及び基板220等を複数重ね合わせる。
FIG. 11 shows a state in which a plurality of
図11には、4枚の基板を重ね合わせた例が示されているが、重ね合わせる基板の枚数を限定されない。また、図11には、基板210及び基板220を基板200と同じ電子回路構造を有する基板として表示したが、基板210及び基板220は基板200と異なる電子回路を有しても良い。
Although FIG. 11 shows an example in which four substrates are superimposed, the number of substrates to be superimposed is not limited. 11 shows the
図12は、複数の基板200等の間の電気的な導通路332を形成するステップ(S050)を示す概略断面図である。ステップS050において、前のステップで位置合せされた基板200、基板210及び基板220の貫通孔202に導電性材料を導入することにより、導通路332を形成する。導通路332は、基板200、基板210、基板220及び基板300の電子回路の間の電気的な導通を形成する。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a step (S050) of forming an
導通路332の材料として、Cu、Au、Ag、Al又はW等が挙げられる。導通路332は、スパッタ、メッキ、CVD等の方法により形成される。例えば、無電解メッキ法によりCuの導通路332を形成する。この場合、基板200、210、220は、それぞれの電極112によって導通路332と導通するとともに、基板300は金属層314を通じて導通路332と導通する。よって、基板200、210、220、300は、導通路332を介して互いに電気的に接続される。以上のステップにより、積層基板340が形成できる。
Examples of the material of the
さらに、積層基板340の間隙322及び間隙324に樹脂が注入される(S060)。例えばエポキシ系絶縁性接着剤等の樹脂等が注入される。これにより、基板300と基板200とを貼り合わせの強度を高めることができる。なお、ステップS060において樹脂を注入するのに代えて、ステップS040で基板が重ね合わされる毎に、樹脂を注入してもよい。樹脂を注入することにより、積層半導体装置の強度を補強することができる。なお、絶縁樹脂を注入することにより、基板の間の予想外の電気導通を防ぐことができる。樹脂等を注入することに代えて、基板300と基板200との間の分子間力等により、貼り合わせの強度を確保してもよい。
Further, resin is injected into the
さらに、積層基板340を電子回路毎に個片化する(S070)。ステップS070において、ダイシング等により積層基板340をチップごとに個片化して、パッケージする。これにより、積層半導体装置が製造される。
Further, the
ここで、図3に示すように、電極112は基板100の表面より高く設けられている。よって、図12に示すように、電極112は、その高くなった部分により導通路332に接続できるだけでなく、無電解メッキの過程において、貫通孔202の周囲を囲う堰部を形成する。これにより、基板の間の間隙324に不必要にメッキ層が広がることを防ぐこともできる。
Here, as shown in FIG. 3, the
上記の実施形態において、基板の凹部を貫通孔に加工するステップS030が、複数の基板を重ね合わせるステップS040の前にある例を挙げたが、当該ステップS030は、ステップS040の後であってもよい。例えば、基板140の表面(図7)と基板300(図4)の表面とを重ね合わせて、即ち、基板140における凹部130の開口部を基板300の金属層314に位置合わせして重ね合わせてから、グラインド、CMP等の方法により基板140の裏面から薄化して、凹部130を貫通孔202に加工することもできる。
In the above embodiment, the example in which the step S030 for processing the concave portion of the substrate into the through-hole is provided before the step S040 in which the plurality of substrates are overlapped, but the step S030 is performed even after the step S040. Good. For example, the surface of the substrate 140 (FIG. 7) and the surface of the substrate 300 (FIG. 4) are overlapped, that is, the opening of the
ステップS020において、一気に基板100を貫通する貫通孔202を形成してもよい。更に貫通孔202を形成した後、グラインド、CMP等の方法により基板100を薄化してもよい。また、基板100の薄化後に貫通孔202を形成してもよい。更に薄化加工は複数の基板を重ね合わせるステップS040前にしてもよくその後にしてもよい。
In step S020, a through
ステップS040において、基板200、基板210及び基板220の貫通孔202は互いが完全に重なっていなくてもよく、部分的に重なってもよい。ステップS050において、重ね合せられた基板の間に十分に電気的な導通が確保できる導通路332が形成できる程度の重なりがあればよい。この場合には、基板200、210、220の貫通孔202の位置を完全に合わせるのに要する時間を短縮することができる。
In step S040, the through
上記実施形態では、ステップS040において、基板300に貼り合せる予定の基板200、基板210及び基板220を全て重ね合わせてから、電気的な導通路332を形成するステップS050において、一気に導通路332を形成する例を挙げた。これに代えて、ステップS040及びステップS050を順に繰り返すことにより、導通路332を形成してもよい。
In the above embodiment, in step S040, all of the
図13から図15は、ステップS040及びステップS050を順に繰り返すことにより、導通路を形成する方法を示す概略断面図である。まず図13に示すように、複数の基板を重ね合わせるステップS040において基板350に基板230を重ね合わせてから、電気的な導通路を形成するステップS050において、まず基板230の貫通孔232に導通路334を形成する。次に、図14に示すように、基板200を重ね合わせて、基板200の貫通孔202に導通路336を形成する。更に、図15に示すように、基板240を重ね合わせて、基板240の貫通孔242に導通路338を形成して、積層基板360が得られる。
FIGS. 13 to 15 are schematic cross-sectional views showing a method of forming a conduction path by repeating step S040 and step S050 in order. First, as shown in FIG. 13, in step S040 in which a plurality of substrates are overlapped, the
基板230及び基板240は、前述の基板200の製造方法により製造してよい。基板350は、前述の基板300の製造方法により製造してよい。このようにステップS040及びステップS050を順に繰り返すことにより導通路を形成すると、基板350に基板を一枚重ね合わせる都度に導通路を形成するので、上下の基板の貫通孔がすべて繋がらなくてもよい。よって、積層半導体装置の設計の自由度が高くなる。
The
図16から図24を用いて、バリアメタル層を形成する方法を示す概略断面図である。上述の実施形態において、基板に凹部を形成するステップS020と複数の基板を重ね合わせるステップS040との間に、バリアメタル層を形成するステップを更に備えてよい。 It is a schematic sectional drawing which shows the method of forming a barrier metal layer using FIGS. 16-24. In the above-described embodiment, a step of forming a barrier metal layer may be further provided between step S020 for forming a recess in the substrate and step S040 for overlapping a plurality of substrates.
この場合にまず、図16に示すように、ステップS010において、回路が形成された基板400を準備する。図16は、基板400を概念的に示す断面図である。基板400は、ウェハ402と、電子素子404と、プラグ406と、配線408と、電極412と、絶縁層414とを含む。ウェハ402、電子素子404、プラグ406、配線408、電極412及び絶縁層414は、それぞれ基板100のウェハ102、電子素子104、プラグ106、配線108、電極112および絶縁層114と同一の構成および作用を有するので、説明を省略する。
In this case, first, as shown in FIG. 16, in step S010, a
図17に示すように、ステップS020において、リソグラフィにより、凹部420が形成される位置に開口が設けられたレジストパターン416を基板400の表面に形成する。その後選択エッチング等により凹部420を形成する。更に、図18に示すように、凹部420の表面に絶縁膜422を成膜して、凹部430を有する基板440を形成する。絶縁膜422の形成は、図6と図7において説明した方法により形成できる。
As shown in FIG. 17, in step S020, a resist
次に、図19に示すように、基板440の表面(図19においては上の面)にバリアメタル層442を生成する。バリアメタル層442は、後続ステップにおいて形成される導通路の金属が絶縁膜422及び基板440に拡散して、基板440の電気的特性を劣化させることを防ぐことができる。バリアメタル層442の材料としては、TiN、TaN等が例示できる。バリアメタル層442は、スパッタ、CVD等の方法により形成できる。
Next, as shown in FIG. 19, a
さらに、図20に示すように、リソグラフィによりレジストパターン452を生成し、図21に示すように、エッチング等の方法により不要のバリアメタル層442を除去する。これにより、基板460が得られる。残されたバリアメタル層442は、基板460の表面にある電極462と凹部450の表面にあるバリアメタル464に分けられる。バリアメタル464は、上述のように、後続ステップにおいて形成される導通路金属の拡散を抑制するバリアメタルの役割を果たす。一方、電極462は、電極412と繋いで他の基板と電気的に接続する電極の役割を果たす。
Further, a resist
図22に示すように、ステップS030において、基板460の表面に支持基板470を貼り合せてから、グラインド、CMP等の方法により、基板460を裏面から薄化して、凹部450を貫通孔502に加工して、基板500を形成する。
As shown in FIG. 22, in step S 030, a
図23に示すように、ステップS040において、基板300に順次基板500、基板510及び基板520を重ね合わせる。図24に示すように、ステップS050において、貫通孔502に導電性材料を導入することにより、導通路550を形成する。以上のステップにより、積層基板560が形成できる。更に、基板の間の間隙に樹脂を注入して(S060)、積層基板560を個片化して(S070)、パッケージすることで積層半導体装置を得ることができる。
As shown in FIG. 23, the
図25から図33は、積層半導体装置を製造する半導体装置製造方法の他の実施形態を示す。この実施形態は、基本的に図1のフローチャートに示した各ステップにより実施できるが、基板凹部を貫通孔に加工するステップS030が不要である。以下、図面を用いてこの半導体装置製造方法の実施形態を説明する。この場合に、まず、ステップS010において、図25および図26に示す基板600及び基板700が準備される。
25 to 33 show another embodiment of a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a stacked semiconductor device. Although this embodiment can be basically implemented by the steps shown in the flowchart of FIG. 1, step S030 for processing the substrate recess into the through hole is unnecessary. Hereinafter, embodiments of the semiconductor device manufacturing method will be described with reference to the drawings. In this case, first, in step S010, the
図25に示すように、基板600は、ウェハ602と、回路610を含む。回路610は、電子素子604と、プラグ606と、配線608と、電極612と、金属層614と、絶縁膜616と、絶縁層618とを含む。ウェハ602、電子素子604、プラグ606、配線608、電極612、金属層614、絶縁膜616及び絶縁層618は、それぞれウェハ302、電子素子304、プラグ306、配線308、電極312、金属層314、絶縁膜316及び絶縁層318と同一の構成および作用を有するので説明を省略する。
As shown in FIG. 25, the
図26に示すように、基板700は、ウェハ702と、回路710を含む。回路710は、電子素子704と、プラグ706と、配線708と、電極712と、絶縁層714と、レジストパターン716とを含む。ウェハ702、電子素子704、プラグ706、配線708、電極712及び絶縁層714は、それぞれウェハ102、電子素子104、プラグ106、配線108、電極112及び絶縁層114と同一の構成及び作用を有するので、説明を省略する。レジストパターン716は、電極712を形成する段階で設けられるが、後続のプロセスにおいて基板700を補強する効果もたせるべく、残してよい。
As shown in FIG. 26, the
図27に示すように、ステップS020において、基板700の表面に支持基板720が貼り合わされる。支持基板720は、前述の支持基板150と同じく、後続の基板700の薄化プロセスにおいて、基板700が破壊しないように基板700を補強する。支持基板720は、支持基板150と同じ材料の基板であってよく、同じ方法により基板700に貼付されて良い。
As shown in FIG. 27, in step S020, a
図28に示すように、CMP等の方法により、基板700が裏面から薄化される。例えば、厚さ775μm(または705μm)から厚さ50μmに加工する。薄化後、基板700の裏面から電極712まで届く凹部732を形成する。凹部732は、リソグラフィにより薄化された基板700の裏面に、凹部732が形成される位置に開口が設けられたレジストパターンを設けてから、選択エッチング等により形成できる。以上のプロセスにより、薄化されて且つ凹部732を有する基板730が得られる。図1から図24に示す実施形態と異なり、本実施形態において、凹部732が基板730の裏面に形成され、且つ、凹部732は基板730を貫通しない。
As shown in FIG. 28, the
図29に示すように、凹部732の周辺に絶縁膜742が成膜される。絶縁膜742は、図6及び図7に示す絶縁膜122に対応し、絶縁膜122と同じ材料を用いて、同じ方法により形成することができる。例えば、絶縁膜122と同様に、スパッタ、CVD又は熱酸化等の方法により、絶縁膜742を形成する。高温プロセスにより絶縁膜742を形成する場合には、事前にレジストパターン716を除去する。
As shown in FIG. 29, an insulating
リソグラフィ及びエッチングにより、電極712と接する凹部の上の部分の絶縁膜742を除去して、周辺だけが絶縁膜742により覆われる凹部744が形成される。これにより、基板740が得られる。
By removing the insulating
図30に示すように、ステップS040において、基板600に基板740が重ね合わされる。基板600は、製造する積層半導体装置の全体の強度を確保する基板として、基板740のように薄化されない。図10に示した場合と異なり、本実施形態では、重ね合わせにより、金属層614が凹部744を完全に塞がず、一定の隙間746を残すことが特徴である。重ね合わせは、別途設けられるアライナーにより、基板600と基板740を精密に位置合せしてから行われる。さらに、基板600と基板740を一定の温度に加熱して接合してもよく、一定の圧力に加圧して接合してもよく、又は加熱及び加圧して接合してもよい。
As shown in FIG. 30, in step S <b> 040, the
図31に示すように、ステップS050において、隙間746から凹部744に導電性材料を導入することにより、導通路748が形成される。導通路748は、基板600及び基板740の電子回路の間の電気的な導通を形成する。
As shown in FIG. 31, in step S050, a
導通路748の材料として、Cu、Au、Ag、Al又はW等が例示できる。導通路748は、メッキ、CVD等の方法により形成することができる。例えば、無電解メッキ法によりCuの導通路748を形成する。また、図30に示す支持基板720が導電材料であれば、支持基板720を通じて電極712を陰極に接続して、電解メッキ法を用いても導通路748を形成することができる。導通路748を形成した後、支持基板720とレジストパターン716を除去する。なお、凹部744は絶縁膜742に覆われているので、導通路748から基板740へのリーク電流が抑制される。
Examples of the material of the
図32に示すように、基板740の上にさらに、基板750を重ね合わせる。基板750は、上述した基板740を形成する方法により用意することができる。ここでも、後続のプロセスで導通路を形成する目的に、凹部752と電極712との間に隙間754を残す。
As shown in FIG. 32, a
図33に示すように、無電解メッキ又は電解メッキにより凹部752に導通路762を形成する。レジストパターン756と支持基板758を除去すると、積層基板800が得られる。目的に応じて、複数の基板を重ね合わせるステップS040と電気的な導通路を形成するステップS050を繰り返すことにより、更に多くの基板を積層することができる。なお、基板の間の間隙に樹脂を注入して(S060)、積層基板800を個片化して(S070)、パッケージすることで積層半導体装置が得られる。
As shown in FIG. 33, a
上述の実施形態において、支持基板150、470、720、758は、弾性材料で形成されてもよい。この場合には、支持基板150等が基板200等を支持する場合に、基板200等に発生したひずみが是正できる方向に当該弾性材料に一定の弾性変形を与えながら基板200等と支持基板150等と貼り合せることにより、その弾性変形の回復により、基板200等のひずみを直すことができる。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態により説明した積層半導体装置の製造方法は、回路が形成された基板を貼り合せるためのバンプが不要であり、バンプ形成のプロセスを省くことができる。また、複数の基板を貼り合わせた後に、複数の基板を貫通するビアホールを形成して、導通路を設ける方法に比して、上述の実施形態においては、基板を重ね合わせる前に、各基板に凹部又は貫通孔を形成するので、凹部又は貫通孔の形成が容易である。 The method for manufacturing a laminated semiconductor device described in the above embodiment does not require a bump for bonding a substrate on which a circuit is formed, and can omit the bump formation process. In addition, in the above-described embodiment, before the substrates are overlaid, the via holes penetrating the plurality of substrates are formed after the plurality of substrates are bonded to each other. Since the recess or the through hole is formed, the formation of the recess or the through hole is easy.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.
100 基板、102 ウェハ、104 電子素子、106 プラグ、108 配線、110 回路、112 電極、114 絶縁層、116 レジストパターン、120 凹部、122 絶縁膜、130 凹部、140 基板、150 支持基板、200 基板、202 貫通孔、210 基板、220 基板、230 基板、232 貫通孔、240 基板、242 貫通孔、300 基板、302 ウェハ、304 電子素子、306 プラグ、308 配線、310 回路、312 電極、314 金属層、316 絶縁膜、318 絶縁層、322 間隙、324 間隙、332 導通路、334 導通路、336 導通路、338 導通路、340 積層基板、350 基板、360 積層基板、400 基板、402 ウェハ、404 電子素子、406 プラグ、408 配線、412 電極、414 絶縁層、416 レジストパターン、420 凹部、422 絶縁膜、430 凹部、440 基板、442 バリアメタル層、450 凹部、452 レジストパターン、460 基板、462 電極、464 バリアメタル、470 支持基板、500 基板、502 貫通孔、510 基板、520 基板、550 導通路、560 積層基板、600 基板、602 ウェハ、604 電子素子、606 プラグ、608 配線、610 回路、612 電極、614 金属層、616 絶縁膜、618 絶縁層、700 基板、702 ウェハ、704 電子素子、706 プラグ、708 配線、710 回路、712 電極、714 絶縁層、716 レジストパターン、720 支持基板、730 基板、732 凹部、740 基板、742 絶縁膜、744 凹部、746 隙間、748 導通路、750 基板、752 凹部、754 隙間、756 レジストパターン、758 支持基板、762 導通路、800 積層基板 100 substrate, 102 wafer, 104 electronic element, 106 plug, 108 wiring, 110 circuit, 112 electrode, 114 insulating layer, 116 resist pattern, 120 recess, 122 insulating film, 130 recess, 140 substrate, 150 support substrate, 200 substrate, 202 Through-hole, 210 Substrate, 220 Substrate, 230 Substrate, 232 Through-hole, 240 Substrate, 242 Through-hole, 300 Substrate, 302 Wafer, 304 Electronic element, 306 Plug, 308 Wiring, 310 Circuit, 312 Electrode, 314 Metal layer, 316 insulating film, 318 insulating layer, 322 gap, 324 gap, 332 conduction path, 334 conduction path, 336 conduction path, 338 conduction path, 340 laminated substrate, 350 substrate, 360 laminated substrate, 400 substrate, 402 wafer, 404 electronic element 406 408 wiring, 412 electrode, 414 insulating layer, 416 resist pattern, 420 recess, 422 insulating film, 430 recess, 440 substrate, 442 barrier metal layer, 450 recess, 452 resist pattern, 460 substrate, 462 electrode, 464 barrier metal 470 Support substrate, 500 substrate, 502 through-hole, 510 substrate, 520 substrate, 550 conduction path, 560 laminated substrate, 600 substrate, 602 wafer, 604 electronic element, 606 plug, 608 wiring, 610 circuit, 612 electrode, 614 metal Layer, 616 insulating film, 618 insulating layer, 700 substrate, 702 wafer, 704 electronic device, 706 plug, 708 wiring, 710 circuit, 712 electrode, 714 insulating layer, 716 resist pattern, 720 support substrate, 730 substrate, 7 2 recesses, 740 substrate, 742 an insulating film, 744 recess, 746 gap, 748 conductive paths, 750 substrate, 752 recess, 754 gap, 756 resist pattern, 758 support substrate 762 conductive paths, 800 laminated substrate
Claims (17)
回路が形成された前記複数の基板のうちの一の基板に凹部を形成する凹部形成ステップと、
前記一の基板を前記複数の基板のうちの他の基板に重ね合わせる重ね合わせステップと、
前記重ね合わせステップの後に、前記一の基板の前記凹部に導電性材料を導入することにより、前記一の基板の前記回路と前記他の基板の前記回路との間の電気的な導通路を形成する導通形成ステップと
を備える半導体装置製造方法。 A semiconductor device manufacturing method for manufacturing a laminated semiconductor device by bonding a plurality of substrates,
A recess forming step of forming a recess in one of the plurality of substrates on which a circuit is formed;
An overlaying step of superimposing the one substrate on another substrate of the plurality of substrates;
After the superposition step, an electrically conductive path is formed between the circuit of the one substrate and the circuit of the other substrate by introducing a conductive material into the recess of the one substrate. A semiconductor device manufacturing method comprising a conduction forming step.
前記貫通孔加工ステップは、前記一の基板を薄化することにより前記凹部を前記貫通孔に加工する請求項2に記載の半導体装置製造方法。 The recess forming step forms the recess that does not penetrate the one substrate,
The semiconductor device manufacturing method according to claim 2, wherein in the through hole processing step, the concave portion is processed into the through hole by thinning the one substrate.
前記導通形成ステップにおいて、前記隙間から前記導電性材料を導入する請求項8または9に記載の半導体装置製造方法。 In the overlapping step, the other substrate and the recess have a gap,
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein the conductive material is introduced from the gap in the conduction forming step.
前記保持ステップにおいて、前記保持部材により前記一の基板のひずみを直して保持する請求項11に記載の半導体装置製造方法。 The holding member has elasticity;
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein in the holding step, the holding member fixes and holds the strain of the one substrate.
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