半導体装置および電子機器
【課題】積層された各半導体チップが備える導体ポスト同士の接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置、かかる半導体装置を備える電子機器を提供すること。
【解決手段】半導体装置１は、インターポーザー２と、第１の電気配線３４および厚さ方向に貫通して設けられた第１の導体ポスト３３とを有する第１の半導体チップ３と、第２の電気配線４４および厚さ方向に貫通して設けられた第２の導体ポスト４３とを有する第２の半導体チップ４とを備える。第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とは、接合膜４３３を介して接合されている。この接合膜４３３は、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現する特定の材料で構成されており、その表面に発現した接着性によって、これら導体ポスト３３、４３同士を接合している。
【解決手段】半導体装置１は、インターポーザー２と、第１の電気配線３４および厚さ方向に貫通して設けられた第１の導体ポスト３３とを有する第１の半導体チップ３と、第２の電気配線４４および厚さ方向に貫通して設けられた第２の導体ポスト４３とを有する第２の半導体チップ４とを備える。第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とは、接合膜４３３を介して接合されている。この接合膜４３３は、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現する特定の材料で構成されており、その表面に発現した接着性によって、これら導体ポスト３３、４３同士を接合している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化にともなって、１つのパッケージ内に複数の半導体チップを積層した多層構造の半導体装置が用いられるようになっている。
中でも、各半導体チップ同士の接続を、各半導体チップが備える基板を貫通する導体ポストを設け、各半導体チップの導体ポスト同士を接合する構成の半導体装置は、設計の自由度が高く、半導体装置の小型化を図れる点から開発が進められている。
【０００３】
このような多層構造の半導体装置において、下側の半導体チップが備える導体ポストと、上側の半導体チップが備える導体ポストとの接合は、例えば、半田バンプを介して行われる。
この場合、上側の導体ポストの下端部に半田バンプを予め形成しておき、この半田バンプと、下側の導体ポストの上端部とが接触するように、各半導体チップを位置決めし、半田バンプを溶融固化して、下側の導体ポストに融着させる。これにより、下側の半導体チップの導体ポストと、上側の半導体チップの導体ポストとが接合される。
【０００４】
しかしながら、かかる方法では、半田が溶融したときに濡れ広りが生じるため、導体ポストと、その周囲に形成されている配線とが、半田を介して不本意に接続されたり、配線のパターン形状が半田によって潰れるという問題がある。
また、半田が溶融したときに、位置合わせした半導体チップがずれてしまい、十分な寸法精度が得られないという問題もある。
さらに、このような半田バンプによる接合では、半導体装置全体を、２６０℃程度の高温下で加熱する必要があるが、この加熱の際に、半導体装置内の基板と配線との間に剥離が生じ、その結果、半導体装置にクラックが発生するという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８２８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、積層された各半導体チップが備える導体ポスト同士の接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置、かかる半導体装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、以下の本発明により達成される。
本発明の半導体装置は、平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする。
これにより、第１の半導体が備える第１の導体ポストと、第２の半導体チップが備える第２の導体ポストの接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置が得られる。
【０００８】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第２の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【０００９】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第１の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置では、前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１１】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものであることが好ましい。
かかる構成の接合膜は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜は、第１の導体ポストと第２の導体ポストとを強固に接合することができる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、第１の導体ポストと第２の導体ポストとをより強固に接合することができるようになる。
【００１２】
本発明の半導体装置は、平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする。
これにより、第１の半導体が備える第１の導体ポストと、第２の半導体チップが備える第２の導体ポストの接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００１３】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第２の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１４】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第１の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものであることが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜を成膜することができる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものであることが好ましい。
これにより、接合膜として、純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜を形成することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で接合膜を成膜することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１８】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
本発明の半導体装置では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて接合膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に接合膜を形成することができる。
【００１９】
本発明の半導体装置では、前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性および伝熱性を発揮するものとなる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜の安定性が高くなり、第１の導体ポストと第２の導体ポストとをより強固に接合することができるようになる。また、接合膜を優れた導電性および伝熱性を発揮するものとすることができる。
【００２０】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、第１の導体ポスト等の被着体に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能な接合膜が得られる。
本発明の半導体装置では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第１の導体ポスト等の被着体に対して、特に強固な接合が可能となる。
【００２１】
本発明の半導体装置では、前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、接合膜を介して、第１の導体ポストと、第２の導体ポストとを接合した半導体装置の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、接合膜を用いて得られた半導体装置の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜が接する少なくとも一方の面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、接合膜が接する面の表面を清浄化および活性化し、接合膜の接合強度を高めることができる。
【００２３】
本発明の半導体装置では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、接合膜が接する面の表面を特に最適化することができる。
本発明の半導体装置では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
【００２４】
本発明の半導体装置では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜に接着性を発現させることができる。
【００２５】
本発明の半導体装置では、前記加熱の温度は、２５〜１５０℃であることが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の半導体装置では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて第１の導体ポスト、第２の導体ポストや各基材に損傷等が生じるのを防止しつつ、半導体装置の接合強度を確実に高めることができる。
【００２６】
本発明の半導体装置では、前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
本発明の半導体装置では、前記第１の導体ポストおよび前記第２の導体ポストは、いずれも透光性を有することが好ましい。
これにより、接合膜に容易にエネルギー線を照射することができる。
【００２７】
本発明の半導体装置では、さらに、前記第１の基材と前記第２の基材とを接合する接合膜を有し、
該接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合されていることが好ましい。
これにより、より接合強度および寸法精度が高い半導体装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の半導体装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の半導体装置および電子機器を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜半導体装置＞
まず、本発明の半導体装置について説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
まず、本発明の半導体装置の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の半導体装置の第１実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す半導体装置において、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図３は、図１に示す半導体装置において、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図４は、Ｉの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図５は、図４に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図、図６は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図７は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図８は、IIの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図９〜図１０は、それぞれ、図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図１０中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００３０】
図１に示す半導体装置（マルチチップパッケージ）１は、インターポーザー（基板）２上に、第１の半導体チップ３と、第２の半導体チップ４とが、この順で積層された２層構成の半導体装置である。以下、各部の構成について説明する。
インターポーザー２は、例えば、ポリイミド等の各種樹脂材料で構成された絶縁基板である。
【００３１】
インターポーザー２の上面（一方の面）には、所定形状にパターニングされた、導電性を有する配線２１が形成されている。
この配線２１は、インターポーザー２の厚さ方向に貫通して形成されたビアホール（貫通孔）内に設けられた導体ポスト（図示せず）の上端と電気的に接続されている。そして、この導体ポストの下端は、インターポーザー２の下面に設けられたバンプ（図示せず）と電気的に接続されている。すなわち、配線２１は、導体ポストを介して、バンプと電気的に接続されている。
【００３２】
第１の半導体チップ３は、インターポーザー２上に配置（積層）され、平板状の第１の基材３１と、この第１の基材３１の厚さ方向に貫通して設けられた第１のビアホール（貫通孔）３２と、第１のビアホール３２内に設けられた第１の導体ポスト（電気接続部）３３とを備える。
また、第１の基材３１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する、所定形状にパターニングされた第１の電気配線３４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）３５が構成されている。
【００３３】
さらに、第２の半導体チップ４は、第１の半導体チップ３上に配置（積層）され、平板状の第２の基材４１と、この第２の基材４１の厚さ方向に貫通して設けられた第２のビアホール（貫通孔）４２と、第２のビアホール４２内に設けられた第２の導体ポスト（電気接続部）４３とを備える。
また、第２の基材４１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する、所定形状にパターニングされた第２の電気配線４４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）４５が構成されている。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、各基材３１、４１の下面が能動面３５、４５とされていることにより、能動面３５、４５を保護するために樹脂で封止する必要がなく、半導体装置の薄型化を図ることができる。
また、以下の説明では、第１の基材３１および第２の基材４１において、能動面３５、４５と反対側の面を、それぞれ、「裏面３６、４６」と言う。
【００３５】
第１の基材（半導体基板）３１および第２の基材（半導体基板）４１は、それぞれ、例えば、Ｓｉ、Ｇｅのような半導体材料で構成されている。
第１の基材３１および第２の基材４１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、１〜３００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。かかる厚さの第１の基材３１および第２の基材４１を用いることにより、半導体素子を形成するための厚さを十分に確保しつつ、得られる半導体装置１の全体としての厚さを薄くすることができる。
【００３６】
第１の基材３１の能動面３５に設けられた第１の電気配線３４、および、第２の基材４１の能動面４５に設けられた第２の電気配線４４は、それぞれ、所定のパターンに形成された導電膜（導体パターン）で構成され、第１のビアホール３２および第２のビアホール４２の開口付近に設けられた、第１のパッド３４１および第２のパッド４４１を備えている。
【００３７】
第１の電気配線３４および第２の電気配線４４の構成材料（導電性材料）としては、それぞれ、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、または、これらを含む合金のような金属系材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）のような酸化物系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
かかる構成の第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、本実施形態では、第１の半導体チップ３の上面（他方の面）側と、第２の半導体チップ４の下面（一方の面）側とが対向するようにして積層され、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜４３３を介して、接合されている。
また、第１の基材３１および第２の基材４１には、それぞれ、その厚さ方向に貫通して第１のビアホール３２および第２のビアホール４２が形成されており、これらビアホール３２、４２内を埋めるようにして、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３が設けられている。
【００３９】
本実施形態では、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３は、それぞれ、図１に示すように、その縦断面形状が逆Ｔ字状をなしており、幅広とされたフランジ状の下端部が各基材３１、４１の能動面３５、４５側から突出しており、上端部が各基材３１、４１の裏面３６、４６側から突出している。
第１の導体ポスト３３の下端部は、第１のパッド３４１（第１の電気配線３４の一部）と接合（接触）するとともに、インターポーザー２の配線２１の一部に接合されている。
【００４０】
また、第２の導体ポスト４３の下端部は、第２のパッド４４１（第２の電気配線４４の一部）と接合（接触）するとともに、第１の導体ポスト３３の上端部（他端部）に接合されている。
上述したような、第１のパッド３４１と第１の導体ポスト４３との接続、および、第２のパッド４４１と第２の導体ポスト４３との接続により、各導体ポスト４３、４４と各半導体チップ３、４に設けられた各半導体素子との電気的な導通が得られる。
【００４１】
第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の構成材料には、各配線の構成材料で挙げたのと同様のものを用いることができる。
また、本実施形態では、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の内周面付近は、能動面３５および能動面４５上から連続して設けられた、例えばＳｉＯ２等で構成される絶縁膜３３１および絶縁膜４３１が形成されており、各部材間での電気的な絶縁状態が確保されている。
なお、半導体装置１には、必要に応じて、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を覆うように樹脂材料によるモールドが行われていてもよい。
【００４２】
さて、本実施形態では、上述したような構成の半導体装置１において、第２の導体ポスト４３は、その下端面に接合膜４３３が設けられた構成となっている。
この接合膜４３３は、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現するもので構成されている。そのため、接合膜４３３は、所定の処理を施すことにより、その表面に接着性を発現するので、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合することができる。
このような接合膜４３３は、次のようなＩまたはIIのような構成のものとすることができる。
【００４３】
以下、ＩおよびIIの構成の接合膜４３３について、それぞれ、詳述する。
Ｉ：まず、Ｉの構成の接合膜４３３は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子と、これら金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基３０３とを含むものである（図２参照。）。換言すれば、接合膜４３３は、金属酸化物で構成される金属酸化物膜に脱離基３０３を導入したものと言うことができる。
【００４４】
このような接合膜４３３は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が接合膜４３３（金属原子および酸素原子の少なくとも一方）から脱離し、図３に示すように、接合膜４３３の少なくとも表面４３０の付近に、活性手３０４が生じるものである。そして、これにより、接合膜４３３の表面（下面）４３０に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
また、接合膜４３３は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子とで構成されるもの、すなわち主として金属酸化物で構成されるものであることから、変形し難い強固な膜となる。このため、半導体装置１では、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップと４の剥離をより確実に防止することができる。
【００４５】
さらに、接合膜４３３は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の異方性導電ペーストおよび異方性導電シートや、接合時に一旦溶融状態とする半田等に比べて、接合膜４３３の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、かかる接合膜４３３を用いて得られる半導体装置１の寸法精度は、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。さらに、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等のように、硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００４６】
また、接合膜４３３で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する構成とすれば、後述のように接合膜４３３を加熱して第１の導体ポスト３３と接合する場合、加熱する温度を１５０℃以下に設定することができ、半田を用いる場合のように、２６０℃程度となる高温での熱処理を必要としないことから、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が高温下に晒されて、半導体チップ３、４内にクラック等が生じるのを確実に防止することができる。
【００４７】
なお、脱離基３０３は、少なくとも接合膜４３３の表面４３０付近に存在していればよく、接合膜４３３のほぼ全体に存在していてもよいし、接合膜４３３の表面４３０付近に偏在していてもよい。なお、脱離基３０３が表面４３０付近に偏在する構成とすることにより、接合膜４３３に金属酸化物膜としての機能を好適に発揮させることができる。すなわち、接合膜４３３に、接合膜としての機能の他に、導電性等の特性に優れた金属酸化物膜としての機能を好適に付与することができるという利点も得られる。
【００４８】
以上のような接合膜４３３としての機能が好適に発揮されるように、金属原子が選択される。
具体的には、金属原子としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＴｉおよびＰｂ等が挙げられる。中でも、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）およびＳｂ（アンチモン）のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。接合膜４３３を、これらの金属原子を含むもの、すなわちこれらの金属原子を含む金属酸化物に脱離基３０３を導入したものとすることにより、接合膜４３３は、優れた導電性を発揮するものとなる。なお、かかる接合膜４３３は、高い透明性も有する。
【００４９】
より具体的には、金属酸化物としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および二酸化チタン（ＴｉＯ２）等が挙げられる。
なお、金属酸化物としてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いる場合には、インジウムとスズとの原子比（インジウム／スズ比）は、９９／１〜８０／２０であるのが好ましく、９７／３〜８５／１５であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
【００５０】
また、接合膜４３３中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と酸素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜４３３の安定性が高くなり、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とをより強固に接合することができるようになる。
また、脱離基３０３は、前述したように、金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離することにより、接合膜４３３に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜４３３に確実に結合しているものが好適に選択される。
【００５１】
かかる観点から、脱離基３０３には、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種が好適に用いられる。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜４３３の接着性をより高度なものとすることができる。
なお、上記の各原子で構成される原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基、アミノ基およびスルホン酸基等が挙げられる。
【００５２】
以上のような各原子および原子団の中でも、Ｉの構成の接合膜４３３では、脱離基３０３は、特に、水素原子であるのが好ましい。水素原子で構成される脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３として水素原子を備える接合膜４３３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
以上のことを考慮すると、接合膜４３３としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）の金属酸化物に、脱離基３０３として水素原子が導入されたものが好適に選択される。
【００５３】
かかる構成の接合膜４３３は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して特に強固に接着するとともに、第２の導体ポスト４３に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを強固に接合することができる。
【００５４】
また、接合膜４３３の平均厚さは、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましく、５０〜８００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。接合膜４３３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、半導体装置１の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とをより強固に接合することができる。
【００５５】
すなわち、接合膜４３３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、接合膜４３３の材料等によっては、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜４３３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する際の接合条件等によっては、半導体装置１の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【００５６】
さらに、接合膜４３３の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜４３３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、導体ポスト４３の接合面（接合膜４３３に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜４３３を被着させることができる。その結果、接合膜４３３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合した際に、接合膜４３３の第１の導体ポスト３３に対する密着性を高めることができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜４３３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、接合条件等によって生じ得る半導体装置１の寸法精度の低下が認められない範囲で、接合膜４３３の厚さをできるだけ厚くすればよい。
【００５７】
以上説明したような接合膜４３３は、接合膜４３３のほぼ全体に脱離基３０３を存在させる場合には、例えば、Ｉ−Ａ：脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜し、得られた被膜をパターニングすることにより形成することができる。また、接合膜４３３の表面４３０付近に偏在させる場合には、例えば、Ｉ−Ｂ：金属原子と前記酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入し、得られた被膜をパターニングすることにより形成することができる。
【００５８】
以下、接合膜４３３にパターニングする被膜を、Ｉ−ＡおよびＩ−Ｂの方法を用いて、成膜する場合について、詳述する。
Ｉ−Ａ：Ｉ−Ａの方法では、被膜は、上記のように、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法（ＰＶＤ法）により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜することにより形成される。このようにＰＶＤ法を用いる構成とすれば、金属酸化物材料を第２の基材４１に向かって飛来させる際に、比較的容易に金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入することができるため、被膜（接合膜４３３）のほぼ全体に亘って脱離基３０３を導入することができる。
【００５９】
さらに、ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な被膜を効率よく成膜することができる。これにより、ＰＶＤ法で成膜された被膜から得られた接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して特に強固に接合し得るものとなる。また、ＰＶＤ法で成膜された被膜は、導体ポスト４３に対しても高い密着性を示す。このため、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間に高い接合強度が得られる。さらに、ＰＶＤ法で成膜された被膜は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、半導体装置１の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
【００６０】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気中に、金属酸化物の粒子を叩き出すことができる。そして、金属酸化物の粒子が叩き出された状態で、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスと接触させることができるため、金属酸化物（金属原子または酸素原子）への脱離基３０３の導入をより円滑に行うことができる。
【００６１】
以下、ＰＶＤ法により被膜を成膜する方法として、スパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により、被膜を成膜する場合を代表に説明する。
まず、被膜の形成方法（成膜方法）を説明するのに先立って、第２の基材４１（導体ポスト４３）上にイオンビームスパッタリング法により被膜を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
【００６２】
図４に示す成膜装置２００は、イオンビームスパッタリング法による被膜の形成がチャンバー（装置）内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、予め第２の半導体ポスト４３および第２の配線４４が形成された第２の半導体チップ４（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に設置され、チャンバー２１１内に向かってイオンビームＢを照射するイオン源（イオン供給部）２１５と、イオンビームＢの照射により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）を発生させるターゲット（金属酸化物材料）２１６を保持するターゲットホルダー（ターゲット保持部）２１７とを有している。
【００６３】
また、チャンバー２１１には、チャンバー２１１内に、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を供給するガス供給手段２６０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０とを有している。
なお、本実施形態では、基板ホルダー２１２は、チャンバー２１１の天井部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、回動可能となっている。これにより、第２の基材４１上に被膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
【００６４】
イオン源（イオン銃）２１５は、図５に示すように、開口（照射口）２５０が形成されたイオン発生室２５６と、イオン発生室２５６内に設けられたフィラメント２５７と、グリッド２５３、２５４と、イオン発生室２５６の外側に設置された磁石２５５とを有している。
また、イオン発生室２５６には、図４に示すように、その内部にガス（スパッタリング用ガス）を供給するガス供給源２１９が接続されている。
【００６５】
このイオン源２１５では、イオン発生室２５６内に、ガス供給源２１９からガスを供給した状態で、フィラメント２５７を通電加熱すると、フィラメント２５７から電子が放出され、放出された電子が磁石２５５の磁場によって運動し、イオン発生室２５６内に供給されたガス分子と衝突する。これにより、ガス分子がイオン化する。このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４との間の電圧勾配により、イオン発生室２５６内から引き出されるとともに加速され、開口２５０を介してイオンビームＢとしてイオン源２１５から放出（照射）される。
【００６６】
イオン源２１５から照射されたイオンビームＢは、ターゲット２１６の表面に衝突し、ターゲット２１６からは粒子（スパッタ粒子）が叩き出される。このターゲット２１６は、前述したような金属酸化物材料で構成されている。
この成膜装置２００では、イオン源２１５は、その開口２５０がチャンバー２１１内に位置するように、チャンバー２１１の側壁に固定（設置）されている。なお、イオン源２１５は、チャンバー２１１から離間した位置に配置し、接続部を介してチャンバー２１１に接続した構成とすることもできるが、本実施形態のような構成とすることにより、成膜装置２００の小型化を図ることができる。
【００６７】
また、イオン源２１５は、その開口２５０が、基板ホルダー２１２と異なる方向、本実施形態では、チャンバー２１１の底部側を向くように設置されている。
なお、イオン源２１５の設置個数は、１つに限定されるものではなく、複数とすることもできる、イオン源２１５を複数設置することにより、被膜の成膜速度をより速くすることができる。
【００６８】
また、ターゲットホルダー２１７および基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができる第１のシャッター２２０および第２のシャッター２２１が配設されている。
これらシャッター２２０、２２１は、それぞれ、ターゲット２１６、第２の基材４１および被膜が、不用な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【００６９】
また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
さらに、ガス供給手段２６０は、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を貯留するガスボンベ２６４と、ガスボンベ２６４からこのガスをチャンバー２１１に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６２およびバルブ２６３とで構成されており、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスをチャンバー２１１内に供給し得るようになっている。
【００７０】
以上のような構成の成膜装置２００を用いて、以下のようにして第２の基材４１上に被膜が形成される。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意し、この第２の基材４１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【００７１】
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
さらに、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
【００７２】
脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基３０３を導入することができる。
また、チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、金属原子または酸素原子と、前記原子成分を含むガスとの反応が効率良く行われ、金属原子および酸素原子に確実に、前記原子成分を含むガスを導入することができる。
【００７３】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００７４】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出される。このとき、チャンバー２１１内が脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）であることから、チャンバー２１１内に叩き出された粒子に含まれる金属原子および酸素原子に脱離基３０３が導入される。そして、この脱離基３０３が導入された金属酸化物が第２の基材４１上に被着することにより、被膜が形成される。
【００７５】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された被膜に照射されるのがより確実に防止されて、被膜の成膜中に導入された脱離基３０３が脱離するのを確実に防止することができる。
以上のようにして、厚さ方向のほぼ全体に亘って脱離基３０３が存在する被膜（接合膜４３３）を成膜することができる。
【００７６】
Ｉ−Ｂ：また、Ｉ−Ｂの方法では、被膜は、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入することにより形成される。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を偏在させた状態で導入することができ、接合膜および金属酸化物膜としての双方の特性に優れた被膜（接合膜４３３）を形成することができる。
【００７７】
ここで、金属酸化物膜は、いかなる方法で成膜されたものでもよく、例えば、ＰＶＤ法（物理的気相成膜法）、ＣＶＤ法（化学的気相成膜法）、プラズマ重合法のような各種気相成膜法や、各種液相成膜法等により成膜することができるが、中でも、特に、ＰＶＤ法により成膜するのが好ましい。ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な金属酸化物膜を効率よく成膜することができる。
【００７８】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびレーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、雰囲気中に金属酸化物の粒子を叩き出して、第２の基材４１上に供給することができるため、特性に優れた金属酸化物膜を成膜することができる。
【００７９】
さらに、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を導入する方法としては、各種方法が用いられ、例えば、Ｉ−Ｂ１：脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で金属酸化物膜を熱処理（アニール）する方法、Ｉ−Ｂ２：イオンインプラテーション法等が挙げられるが、中でも、特に、Ｉ−Ｂ１の方法を用いるのが好ましい。Ｉ−Ｂ１の方法によれば、比較的容易に、脱離基３０３を金属酸化物膜の表面付近に選択的に導入することができる。また、熱処理を施す際の、雰囲気温度や処理時間等の処理条件を適宜設定することにより、導入する脱離基３０３の量、さらには脱離基３０３が導入される金属酸化物膜の厚さの制御を的確に行うことができる。
【００８０】
以下、金属酸化物膜をスパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により成膜し、次に、得られた金属酸化物膜を、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で熱処理することにより、被膜を得る場合を代表に説明する。
なお、Ｉ−Ｂの方法を用いて被膜を成膜する場合も、Ｉ−Ａの方法を用いて被膜を成膜する際に用いられる成膜装置２００と同様の成膜装置が用いられるため、成膜装置に関する説明は省略する。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意する。そして、この第２の基材４１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【００８１】
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、このとき、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内を加熱する。チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、膜密度の高い金属酸化物膜を成膜することができる。
【００８２】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００８３】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出され、第２の基材４１上に被着して、金属原子と、この金属原子に結合する酸素原子とを含む金属酸化物膜が形成される。
【００８４】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された被膜に照射されるのがより確実に防止されて、被膜の成膜中に導入された脱離基３０３が脱離するのを確実に防止することができる。
【００８５】
次に、第２のシャッター２２１を開いた状態で、第１のシャッター２２０を閉じる。
この状態で、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内をさらに加熱する。チャンバー２１１内の温度は、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基３０３が導入される温度に設定され、１００〜６００℃程度であるのが好ましく、１５０〜３００℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、次工程において、第２の基材４１および金属酸化物膜を変質・劣化させることなく、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基３０３を導入することができる。
【００８６】
次に、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー２１１内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
このように、前工程でチャンバー２１１内が加熱された状態で、チャンバー２１１内を、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）とすると、金属酸化物膜の表面付近に存在する金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３が導入されて、被膜が形成される。
【００８７】
脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基３０３を導入することができる。
なお、チャンバー２１１内は、前記工程において、排気手段２３０を動作させることにより調整された減圧状態を維持しているのが好ましい。これにより、金属酸化物膜の表面付近に対する脱離基３０３の導入をより円滑に行うことができる。また、前記工程の減圧状態を維持したまま、本工程においてチャンバー２１１内を減圧する構成とすることにより、再度減圧する手間が省けることから、成膜時間および成膜コスト等の削減を図ることができるという利点も得られる。
【００８８】
この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、熱処理を施す時間は、１５〜１２０分程度であるのが好ましく、３０〜６０分程度であるのがより好ましい。
【００８９】
導入する脱離基３０３の種類等によっても異なるが、熱処理を施す際の条件（チャンバー２１１内の温度、真空度、ガス流量、処理時間）を上記範囲内に設定することにより、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を選択的に導入することができる。
以上のようにして、表面４３０付近に脱離基３０３が偏在する被膜を成膜することができる。
【００９０】
II：次に、IIの構成の接合膜４３３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基３０３を含むものである（図６参照。）。
このような接合膜４３３は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が接合膜４３３の少なくとも表面４３０付近から脱離し、図７に示すように、接合膜４３３の少なくとも表面４３０付近に、活性手３０４が生じるものである。そして、これにより、接合膜４３３の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００９１】
また、接合膜４３３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、変形し難い強固な膜となる。このため、半導体装置１では、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との剥離をより確実に防止することができる。
このような接合膜４３３は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の異方性導電ペーストおよび異方性導電シートや、接合時に一旦溶融状態とする半田等に比べて、接合膜４３３の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、かかる接合膜４３３を用いて得られる半導体装置１の寸法精度は、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。さらに、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等のように、硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００９２】
また、接合膜４３３で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する構成とすれば、後述のように接合膜４３３を加熱して第１の導体ポスト３３と接合する場合、加熱する温度を１５０℃以下に設定することができ、半田を用いる場合のように、２６０℃程度となる高温での熱処理を必要としないことから、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が高温下に晒されて、半導体チップ３、４内にクラック等が生じるのを確実に防止することができる。
【００９３】
以上のような接合膜４３３としての機能が好適に発揮されるように、金属原子および脱離基３０３が選択される。
具体的には、金属原子としては、例えば、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｔｌ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる。
【００９４】
ここで、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、金属原子として遷移金属元素を用いた場合、接合膜４３３に発現する接着性をより高めることができる。また、それとともに、接合膜４３３の導電性をより高めることができる。
【００９５】
また、金属原子として、Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎおよびＦｅのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いた場合、接合膜４３３は、優れた導電性および伝熱性を発揮するものとなる。また、接合膜４３３を後述する有機金属化学気相成長法を用いて形成する場合には、これらの金属を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易かつ均一な膜厚の接合膜４３３を形成することができる。
【００９６】
また、脱離基３０３は、前述したように、接合膜４３３から脱離することにより、接合膜４３３に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜４３３に確実に結合しているものが好適に選択される。
【００９７】
具体的には、IIの構成の接合膜４３３では、脱離基３０３としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜４３３の接着性をより高度なものとすることができる。
【００９８】
より具体的には、原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基３０３は、特に、アルキル基であるのが好ましい。アルキル基で構成される脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３としてアルキル基を備える接合膜４３３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００９９】
また、かかる構成の接合膜４３３において、金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜４３３の安定性が高くなり、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とをより強固に接合することができるようになる。また、接合膜４３３を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【０１００】
また、IIの構成の接合膜４３３の平均厚さは、Ｉの構成の接合膜４３３と同様である。
以上説明したような接合膜４３３は、いかなる方法で形成してもよいが、例えば、II−Ａ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法、II−Ｂ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与（化学修飾）して被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法、II−Ｃ：金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法等が挙げられる。これらの中でも、II−Ｃの方法により接合膜４３３を形成するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜４３３を形成することができる。
【０１０１】
以下、II−Ｃの方法、すなわち金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて被膜を形成する方法により、接合膜４３３を得る場合を代表に説明する。
まず、被膜の形成方法（成膜方法）を説明するのに先立って、被膜を成膜する際に用いられる成膜装置５００について説明する。
【０１０２】
図８に示す成膜装置５００は、有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）による被膜の形成をチャンバー５１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置５００は、チャンバー（真空チャンバー）５１１と、このチャンバー５１１内に設置され、第２の基材４１（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）５１２と、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段５６０と、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段５７０と、チャンバー５１１内の排気をして圧力を制御する排気手段５３０と、基板ホルダー５１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【０１０３】
基板ホルダー５１２は、本実施形態では、チャンバー５１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー５１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、第２の基材４１上に被膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー５１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター５２１が配設されている。このシャッター５２１は、第２の基材４１、導体ポスト４３および被膜が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【０１０４】
有機金属材料供給手段５６０は、チャンバー５１１に接続されている。この有機金属材料供給手段５６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽５６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ５６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５６１と、ガス供給ライン５６１の途中に設けられたポンプ５６４およびバルブ５６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段５６０では、貯留槽５６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ５６３を開放した状態で、ポンプ５６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ５６５から貯留槽５６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン５６１内を通過してチャンバー５１１内に供給されるようになっている。
【０１０５】
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０がチャンバー５１１に接続されている。ガス供給手段５７０は、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ５７５と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５７１と、ガス供給ライン５７１の途中に設けられたポンプ５７４およびバルブ５７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段５７０では、バルブ５７３を開放した状態で、ポンプ５７４を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ５７５から、供給ライン５７１を介して、チャンバー５１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段５７０をかかる構成とすることにより、チャンバー５１１内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてＭＯＣＶＤ法を用いて被膜を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基３０３として残存させた状態で被膜が成膜される。
【０１０６】
チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、被膜に過度の酸素原子が残存することなく、被膜を成膜することができる。その結果、かかる被膜から得られる接合膜４３３は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性を発揮することとなる。
【０１０７】
また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも１種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段５３０は、ポンプ５３２と、ポンプ５３２とチャンバー５１１とを連通する排気ライン５３１と、排気ライン５３１の途中に設けられたバルブ５３３とで構成されており、チャンバー５１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【０１０８】
以上のような構成の成膜装置５００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第２の基材４１上に被膜が形成される。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意する。そして、この第２の基材４１を成膜装置５００のチャンバー５１１内に搬入し、基板ホルダー５１２に装着（セット）する。
【０１０９】
次に、排気手段５３０を動作させ、すなわちポンプ５３２を作動させた状態でバルブ５３３を開くことにより、チャンバー５１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段５７０を動作させ、すなわちポンプ５７４を作動させた状態でバルブ５７３を開くことにより、チャンバー５１１内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段５７０による前記ガスの流量は、特に限定されないが、０．１〜１０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０１１０】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー５１２を加熱する。基板ホルダー５１２の温度は、形成する被膜の種類、すなわち、被膜を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する被膜を成膜して、接合膜４３３を得ることができる。
【０１１１】
次に、シャッター５２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽５６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ５６４を動作させるとともに、バルブ５６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
【０１１２】
このように、前記工程で基板ホルダー５１２が加熱された状態で、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、第２の基材４１上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、第２の基材４１上に被膜を形成することができる。
すなわち、ＭＯＣＶＤ法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む被膜を形成すれば、この被膜をパターニングすることにより、有機物の一部が脱離基３０３としての機能を発揮する接合膜４３３を導体ポスト４３上に形成することができる。
【０１１３】
このようなＭＯＣＶＤ法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、（８−ヒドロキシキノリン）亜鉛（Ｚｎｑ２）、銅フタロシアニン、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］のような金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、被膜を確実に形成することができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０を動作させることにより、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、第２の基材４１（導体ポスト４３）上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で被膜を成膜することができる。したがって、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜４３３を得ることができる。
【０１１５】
気化または霧化した有機金属材料の流量は、０．１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、被膜を成膜することができる。
以上のように、被膜を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基３０３として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で、接合膜４３３とすべき被膜を成膜することができる。
【０１１６】
なお、有機金属材料を用いて形成された被膜に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基３０３として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基３０３として機能するものであってもよい。
以上のようにして、第２の基材４１（導体ポスト４３）上に被膜を成膜することができる。
【０１１７】
なお、導体ポスト４３の少なくとも接合膜４３３を設けるべき（形成すべき）領域には、上記の方法により接合膜４３３を形成するのに先立って、導体ポスト４３の構成材料に応じて、予め、導体ポスト４３と接合膜４３３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、導体ポスト４３の接合膜４３３を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、接合膜４３３と導体ポスト４３との接合強度を高めることができる。
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜４３３を形成するために、導体ポスト４３の表面を特に最適化することができる。
次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法、すなわち、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合方法について説明する。
【０１１８】
［１］まず、図９（ａ）に示すように、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
これら第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、例えば、次のようにして得ることができる。なお、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、同様の方法を用いて形成することができるため、以下では、第１の半導体チップ３を形成する場合を代表に説明する。
【０１１９】
［１−Ａ］ まず、公知の方法を用いて、各半導体素子および第１の電気配線３４が形成された第１の基材３１に、第１の基材３１を貫通する第１のビアホール３２を形成する。
この第１のビアホール３２は、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング法等の化学的エッチング法のようなエッチング法を用いて形成することができる。
【０１２０】
［１−Ｂ］ 次に、第１のビアホール３２内に第１の導体ポスト３３を形成する。この導体ポスト３３は、例えば、導電性材料を含有する液状導電材料（ペースト）を、ビアホール３２内に供給した後、乾燥さらには必要に応じて焼成することにより形成することができる。
なお、前記液状導電材料としては、例えば、銀ペースト、ＩＴＯ粒子のような金属酸化物粒子の分散液等を用いることができる。
【０１２１】
また、前記液状導電材料をビアホール３２内に供給する方法としては、例えば、液滴吐出法（インクジェット法）、スピンコート法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法等が挙げられるが、特に、インクジェット法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、前記液状導電材料を容易かつ確実に第１のビアホール３２（選択的）に供給することができる。
その他、導体ポスト３３は、気相成膜法を用いて形成することも可能である。
【０１２２】
［２］次に、前記工程［１］で得た第２の半導体チップ４を用意し、その後、第２の基材４１の能動面（下側の面）４５に、前述したような方法で、被膜を形成した後、この被膜を所定の形状にパターニングすることにより、第２の導体ポスト４３の下面に接合膜４３３を形成することができる。
［３］次に、接合膜４３３の表面４３０に対してエネルギーを付与する。なお、表面４３０へのエネルギーの付与は、第２の基材４１の第１の基材３１と接合される側の面全体にわたってエネルギーを付与することにより行われてもよいし、接合膜４３３の表面４３０に選択的にエネルギーを付与することにより行われてもよい。
【０１２３】
ここで、接合膜４３３にエネルギーを付与すると、接合膜４３３では、脱離基３０３の結合手が切れて接合膜４３３の表面４３０付近から脱離し、脱離基３０３が脱離した後には、活性手が接合膜４３３の表面４３０付近に生じる。これにより、接合膜４３３の表面４３０に、第１の導体ポスト３３との接着性が発現する。
このような状態の接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【０１２４】
ここで、接合膜４３３に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、接合膜４３３にエネルギー線を照射する方法、接合膜４３３を加熱する方法、接合膜４３３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、接合膜４３３をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、接合膜４３３をオゾンガスに曝す（化学的エネルギーを付与する）方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、接合膜４３３にエネルギーを付与する方法として、特に、接合膜４３３にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、接合膜４３３に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。
【０１２５】
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、Ｘ線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を２種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外線を用いるのが好ましい（図９（ｂ）参照）。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜４３３中の脱離基３０３を確実に脱離させることができる。これにより、接合膜４３３の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜４３３に接着性を確実に発現させることができる。
【０１２６】
また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基３０３の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、ＵＶランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、１２６〜２００ｎｍ程度とされる。
また、ＵＶランプを用いる場合、その出力は、接合膜４３３の面積に応じて異なるが、１ｍＷ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。なお、この場合、ＵＶランプと接合膜４３３との離間距離は、３〜３０００ｍｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【０１２７】
また、紫外線を照射する時間は、接合膜４３３の表面４３０付近の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間、すなわち、接合膜４３３に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、接合膜４３３が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、接合膜４３３の構成材料等に応じて若干異なるものの、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的（パルス状）に照射されてもよい。
【０１２８】
一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ（パルスレーザ）、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、接合膜４３３のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による接合膜４３３の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、接合膜４３３の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。
【０１２９】
また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下であるのが好ましく、５００ｆｓ（フェムト秒）以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って接合膜４３３に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。
【０１３０】
また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、２００〜１２００ｎｍ程度であるのが好ましく、４００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、０．１〜１０Ｗ程度であるのが好ましく、１〜５Ｗ程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、０．１〜１００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、１〜１０ｋＨｚ程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基３０３を接合膜４３３の表面４３０付近から確実に切断することができる。
【０１３１】
なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温（室温）〜６００℃程度、より好ましくは２００〜６００℃程度、さらに好ましくは３００〜４００℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基３０３を接合膜４３３から確実に切断することができる。
【０１３２】
また、接合膜４３３に照射するレーザ光は、その焦点を、接合膜４３３の表面４３０に合わせた状態で、この表面４３０に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面４３０付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、接合膜４３３の表面４３０に存在する脱離基３０３を選択的に脱離させることができる。
【０１３３】
また、接合膜４３３に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
【０１３４】
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、接合膜４３３の表面４３０付近に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による第２の基材４１、第１の導体ポスト４３および接合膜４３３の変質・劣化、すなわち得られる半導体装置１の変質・劣化を防止することができる。
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、接合膜４３３から脱離する脱離基３０３の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基３０３の脱離量を調整することにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の接合膜４３３との間の接合強度を容易に制御することができる。
【０１３５】
すなわち、脱離基３０３の脱離量を多くすることにより、接合膜４３３の表面４３０付近に、より多くの活性手が生じるため、接合膜４３３に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基３０３の脱離量を少なくすることにより、接合膜４３３の表面４３０付近に生じる活性手を少なくし、接合膜４３３に発現する接着性を抑えることができる。
【０１３６】
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
ここで、エネルギーが付与される前の接合膜４３３は、図２および図６に示すように、その表面４３０付近に脱離基３０３を有している。かかる接合膜４３３にエネルギーを付与すると、脱離基３０３（図２では、水素原子、図６では、メチル基）が接合膜４３３から脱離する。これにより、図３および図７に示すように、接合膜４３３の表面４３０に活性手３０４が生じ、活性化される。その結果、接合膜４３３の表面４３０に接着性が発現する。
【０１３７】
ここで、本明細書中において、接合膜４３３が「活性化された」状態とは、上述のように接合膜４３３の表面４３０および内部の脱離基３０３が脱離して、接合膜４３３の構成原子において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態の他、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、接合膜４３３が「活性化された」状態と言うこととする。
【０１３８】
したがって、活性手３０４とは、図３および図７に示すように、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手３０４が存在するようにすれば、第１の導体ポスト３３に対して、特に強固な接合が可能となる。
なお、後者の状態（未結合手が水酸基によって終端化された状態）は、例えば、接合膜４３３に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
【０１３９】
また、本実施形態では、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とを接触させる前に、予め、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接触させる（位置決めする）際、または接触させた（位置決めした）後に行うようにしてもよい。このようなエネルギー付与の方法については後述する。
【０１４０】
［４］次に、図１０（ｃ）に示すように、活性化させた接合膜４３３と、これに接続（接合）すべき第１の導体ポスト３３とが密着するようにして、第２の導体ポスト４３を第１の導体ポスト３３に接触させる。すなわち、第２の基材４１の第１の基材３１に対する位置決めを行う。これにより、前記工程［３］において、接合膜４３３が第１の導体ポスト３３（被着体）に対する接着性が発現していることから、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが化学的に結合することとなり、第１の導体ポスト３３に接着（接合）して、図１０（ｄ）に示すように、第２の導体ポスト４３が第１の導体ポスト３３に接合され、半導体チップ積層体が得られる。
【０１４１】
このようにして得られた半導体チップ積層体では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが接合されている。このため、半導体チップ積層体は短時間で形成することができ、かつ、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが直接接合されているため、半導体チップ積層体に不本意な応力（曲げ等）が加えられた場合でも、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との電気的接続が容易に損なわれるのを防止することができる。すなわち、信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
【０１４２】
一方で、このような半導体チップ積層体を得る方法によれば、固体接合を用いる場合や、半田バンプを用いる場合のように、高温（例えば、７００℃以上や２６０℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第１の基材３１および第２の基材４１をも、接合に供することができる。
ここで、本工程において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが接合するメカニズムについて説明する。
【０１４３】
例えば、第１の導体ポスト３３の上面に、水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜４３３の表面に存在する水酸基と、第１の導体ポスト３３の上面に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接合されると推察される。
【０１４４】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポストとが接合膜４３３を介して、より強固に接合されると推察される。
【０１４５】
以上説明したような第１の導体ポスト３３の接合膜４３３との接合に供される領域（上面）には、第２の導体ポスト４３と同様に、第１の導体ポスト３３の構成材料に応じて、接合を行う前に、あらかじめ、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合強度をより高めることができる。
【０１４６】
なお、表面処理としては、第２の導体ポスト４３に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
また、第１の導体ポスト３３の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第１の導体ポスト３３の構成材料には、前述した第２の導体ポスト４３の構成材料と同様のもの（すなわち、各種金属系材料）等が挙げられる。
【０１４７】
さらに、第１の導体ポスト３３の接合膜４３３との接合に供される領域に、以下の基や物質を有する場合には、上記のような表面処理を施さなくても、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との接合強度を十分に高くすることができる。
このような基や物質としては、例えば、水素原子、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような官能基、ラジカル、開環分子、２重結合、３重結合のような不飽和結合、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの基または物質が挙げられる。このような基または物質を有する表面は、接合膜４３３に対する接合強度のさらなる向上を実現し得るものとなる。
【０１４８】
また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うことにより、接合膜４３３と特に強固に接合可能な第１の導体ポスト３３が得られる。
なお、前記工程［３］で活性化された接合膜４３３の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［３］の終了後、できるだけ早く本工程［４］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［３］の終了後、６０分以内に本工程［４］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜４３３の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合したとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【０１４９】
換言すれば、活性化させる前の接合膜４３３は、脱離基３０３を備えた状態で化学的に比較的安定な膜であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜４３３は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような接合膜４３３を備えた第２の半導体チップ４を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［３］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、半導体装置１の製造効率の観点から有効である。
【０１５０】
また、前述の方法では、第２の導体ポスト４３の接合膜４３３にエネルギーを付与した後、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の接合膜４３３とが接触するように第１の基材３１と第２の基材４１とを重ねあわせ、これら導体ポスト３３、４３を接合しているが、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接触するように第１の基材３１と第２の基材４１とを重ね合わせた後、接合膜４３３に対してエネルギーを付与して、接合膜４３３を活性化させ、これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合してもよい。
【０１５１】
以下、このようにして第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する方法について説明する。
［１’］まず、前記と同様にして、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
［２’］次に、前記と同様にして、第２の半導体チップ４が備える第２の半導体ポスト４３の下面に導電膜４３３を形成する。
【０１５２】
［３’］次に、接合膜４３３の下面（表面４３０）と、接合すべき第２の導体ポスト３３の上面とが密着（接触）するように、第２の基材４１を第１の基材３１に積層する。なお、この状態では、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３との間は接合されていないので、第２の基材４１の第１の基材３１に対する相対位置を調整することができる。これにより、第２の基材４１を第１の基材３１に積層した後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第２の基材４１の第１の基材３１の面方向における位置精度を高めることができる。
【０１５３】
［４’］次に、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する。接合膜４３３にエネルギーが付与されると、接合膜４３３の表面４３０に、第１の導体ポスト３３との接着性が発現する。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合される。
ここで、この例では、の接合膜４３３にエネルギーを付与する方法として、特に、接合膜４３３を加熱する方法、および接合膜４３３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法を用いる。これらの方法は、接合膜４３３に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギー付与方法として好適である。
【０１５４】
このうち、接合膜４３３を加熱することにより、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合には、加熱温度を２５〜１５０℃程度に設定するのが好ましく、５０〜１００℃程度に設定するのがより好ましい。かかる範囲の温度で加熱すれば、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜４３３を確実に活性化させることができる。
【０１５５】
また、加熱時間は、接合膜４３３の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間とすればよく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、接合膜４３３は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
【０１５６】
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の少なくとも一方は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３は、効率よく発熱する。その結果、接合膜４３３を効率よく加熱することができる。
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、第１の導体ポスト３３または第２の導体ポスト４３のうちヒータまたは火炎を接触させる側の部材は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、第１の導体ポスト３３または第２の導体ポスト４３を介して、接合膜４３３に対して効率よく熱を伝えることができ、接合膜４３３を効率よく加熱することができる。
【０１５７】
また、接合膜４３３に圧縮力を付与することにより、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合には、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが互いに近づく方向に、０．２〜１０ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、接合膜４３３に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、接合膜４３３に、第１の導体ポスト３３との十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の各構成材料によっては、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３に損傷等が生じるおそれがある。
【０１５８】
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
以上のようにして、第１の半導体チップ３上に第２の半導体チップ４が積層された半導体チップ積層体を得ることができる。
【０１５９】
このようにして得られた半導体チップ積層体は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する半導体チップ積層体は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との剥離を十分に防止し得るものとなる。すなわち、得られる半導体チップ積層体は、耐久性に優れたものとなる。また、本発明によれば、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが上記のような大きな接合強度で接合された半導体チップ積層体を効率よく作製することができる。
【０１６０】
なお、従来のシリコン基板同士を直接接合するような固体接合では、接合に供される接合部材の表面を活性化させても、その活性状態は、大気中で数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持することができなかった。このため、表面の活性化を行った後、接合する２つの接合部材を貼り合わせる等の作業に要する時間を、十分に確保することができないという問題があった。
【０１６１】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間に亘って活性状態を維持することができる。このため、貼り合わせ作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。なお、比較的長時間に亘って活性状態を維持し得ることは、有機成分で構成される脱離基３０３が脱離した活性化状態が安定化していることに起因しているものと推察される。
【０１６２】
なお、半導体チップ積層体を得る際、または、半導体チップ積層体を得た後に、この半導体チップ積層体に対して、必要に応じ、以下の３つの工程（［４Ａ］、［４Ｂ］および［４Ｃ］）のうちの少なくとも１つの工程（半導体チップ積層体の接合強度を高める工程）を行うようにしてもよい。これにより、半導体チップ積層体の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
【０１６３】
［４Ａ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体を、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第１の導体ポスト３３の表面と、接合膜４３３の表面とがより近接し、半導体チップ積層体における接合強度をより高めることができる。
また、半導体チップ積層体を加圧することにより、第１の導体ポスト３３の表面と、接合膜４３３の表面との接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、半導体チップ積層体における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、半導体チップ積層体を加圧する際の圧力は、半導体チップ積層体が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して半導体チップ積層体における接合強度を高めることができる。
【０１６４】
なお、この圧力は、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、半導体チップ積層体の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料によっては、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、半導体チップ積層体を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【０１６５】
［４Ｂ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体を加熱する。
これにより、半導体チップ積層体における接合強度をより高めることができる。
このとき、半導体チップ積層体を加熱する際の温度は、室温より高く、半導体チップ積層体の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５〜１５０℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、半導体チップ積層体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
【０１６６】
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、前記工程［４Ａ］、［４Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、半導体チップ積層体を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、半導体チップ積層体の接合強度を特に高めることができる。
【０１６７】
［４Ｃ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体に紫外線を照射する。
これにより、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との間に形成される化学結合を増加させ、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間の接合強度をそれぞれ高めることができる。その結果、半導体チップ積層体の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程［２］に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
【０１６８】
本工程［４Ｃ］は、第１の導体ポスト３３、および、第２の導体ポスト４３の少なくとも一方を、透光性を有する材料で構成することにより行うことができる。例えば、第１の導体ポスト３３を、透光性を有する材料で構成した場合には、第１の導体ポスト３３側から、紫外線を照射することにより、本工程を行うことができる。また、第２の導体ポスト４３を、透光性を有する材料で構成した場合には、第２の導体ポスト４３側から、紫外線を照射することにより、本工程を行うことができる。
以上のような工程を行うことにより、半導体チップ積層体における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１６９】
［５］次に、インターポーザー２を用意し、このインターポーザー２上に、前記工程［３］で得られた半導体チップ積層体を搭載する。
これは、インターポーザー２上の配線２１の一部に、第１の半導体チップ３が有する第１の導体ポスト３３を接合することにより行うことができる。
配線２１と第１の導体ポスト３３との接合は、各種方法を用いて行うことができ、例えば、図１に示すように、半田や異方性導電膜のような導電性接合材で構成される接合膜２５を介して、配線２１と第１の導体ポスト３３とを接合することができる
かかる構成の他、接合膜２５を、導電性を有する接合膜４３３と同様の構成のものとすれば、前述したような方法で行うことができる。
【０１７０】
後者の構成として、配線２１と第１の導体ポスト３３とを接合すれば、インターポーザー２上に設けられた配線２１との接合を、前述した接続部を介して行うことができ、その結果、これら同士間の接合強度（接続信頼性）を向上させることができる。したがって、信頼性により優れた半導体装置１とすることができる。
後者の接合方法による場合、第１の導体ポスト３３にも第２の導体ポスト４３と同様に、その下面に接合膜を形成する構成としておき、前記工程［２］において、接合膜４３３にエネルギーを付与するのと並行して、接合膜２５にもエネルギーを付与する。そして、前記工程［３］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、接合膜２５と配線２１とが密着するように、インターポーザー２と、第１の基材３１および第２の基材４１とを積層し位置決めし、配線２１と第１の導体ポスト３３、および、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する。かかる構成とすることにより、これらを一括して接合することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１７１】
また、第１の導体ポスト３３にも第２の導体ポスト４３と同様に、その下面に接合膜を形成する構成としておき、前記工程［３’］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、第１の導体ポスト３３の接合膜と配線２１とが密着するように、インターポーザー２と、第１の基材３１および第２の基材４１とを積層して位置決めする。そして、前記工程［４’］において、第１の導体ポスト３３の接合膜と接合膜４３３の双方にエネルギーを付与することにより、配線２１と第１の導体ポスト３３、および、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する。かかる構成とすることによっても、これらを一括して接合することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１７２】
なお、本実施形態では、第２の導体ポスト４３の第１の導体ポスト３３と接合される側に、前述したような導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現する特定の材料で構成された接合膜４３３を設ける場合について説明したが、第２の導体ポスト４３に代えて、第１の導体ポスト３３の第２の導体ポスト４３と接合される側（他方の面側）に、かかる材料で構成された接合膜を設けるようにしてもよく、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の双方に、かかる材料で構成された接合膜を設けるようにしてもよい。
【０１７３】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第２実施形態について説明する。
図１１は、本発明の半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１７４】
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態では、第２の導体ポスト４３および第２の電気配線４４の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図１１に示すように、第２の導体ポスト４３は、その全体形状が円柱状をなしており、その下面（第１の導体ポスト３３側）に、第１の導体ポスト３３と接合する接合膜４３３が設けられている。そして、本実施形態では、第２の電気配線４４は、この接合膜４３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜４３３と連続して（一体的に）形成されている。
【０１７５】
かかる構成の第２の半導体チップ４、すなわち、接合膜４３３と第２の電気配線４４とが一体化して形成された第２の半導体チップ４は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第２の基材４１に、第２のビアホール４２および第２の導体ポスト４３を形成した後、能動面４５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第２の電気配線４４と接合膜４３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。
【０１７６】
このような第２の半導体チップ４を用いた場合においても、前記第１実施形態で説明したのと同様にして、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、接合膜４３３を介して接合された半導体チップ積層体を得ることができる。そして、得られた半導体チップを、前記と同様にして、インターポーザー２上に接合することにより、半導体装置１を得ることができる。
【０１７７】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第３実施形態について説明する。
図１２は、本発明の積層基板の第３実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１７８】
以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１２に示すように、第３実施形態の半導体装置１’は、インターポーザー２上に、第１の半導体チップ３と、第２の半導体チップ４と、第３の半導体チップ５とが、この順で積層された３層構成の半導体装置である。
【０１７９】
第３の半導体チップ５は、第２の半導体チップ４上に積層された平板状の第３の基材５１と、この第３の基材の厚さ方向に貫通して設けられた第３のビアホール（貫通孔）５２と、第３のビアホール５２内に設けられた第３の導体ポスト（電気接続部）５３とを備える。また、第３の基材５１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する第３の配線５４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）５５とされている。
【０１８０】
第３の半導体チップ５を構成する各部は、第２の半導体チップ４を構成する各部と同様の構成とされている。
この第３の半導体チップ５が備える第３の導体ポスト５３の下面にも、前述した接合膜４３３と同様の構成の接合膜５３５が形成されている。
第３の半導体チップ５は、前記工程［２］において、接合膜４３３にエネルギーを付与するのと並行して、接合膜５３５にもエネルギーを付与し、前記工程［３］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、の接合膜５３５と第２の導体ポスト４３とが密着するように、第１の基材３１〜第３の基材５１とを積層して位置決めし、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３、および、第２の導体ポスト４３と第３の導体ポスト５３とを、それぞれ、接合膜４３３および接合膜５３５を介して、接合することによって、第２の半導体チップ４上に搭載することができる。
【０１８１】
さらに、第３の半導体チップ５は、前記工程［３’］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、第３の導体ポスト５３の接合膜５３５と第２の導体ポスト４３とが密着するように、第１の基材３１〜第３の基材５１とを積層して位置決めし、前記工程［４’］において、接合膜４３３と接合膜５３５の双方にエネルギーを付与し、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３、および、第２の導体ポスト４３と第３の導体ポスト５３とを、それぞれ、接合膜４３３および接合膜５３５を介して、接合することによって、第２の半導体チップ４上に搭載することができる。
なお、本発明の積層基板は、前記第１および第２実施形態のような２層構成や、本第３実施形態のような３層構成に限らす、４層以上の構成とすることができる。
４層以上とした場合でも、本発明の構成とすれば、容易に半導体装置を製造することができる。
【０１８２】
＜＜第４実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第４実施形態について説明する。
図１３は、本発明の半導体装置の第４実施形態を示す断面図、図１４は、図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図１５は、図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図１６は、接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す図、図１７は、図１３に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１３〜図１７中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１８３】
第４実施形態では、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合の他に、さらに第１の基材３１と第２の基材４１とが接合され、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図１３に示す半導体装置１”は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜４３３を介して接合され、さらに第１の基材３１と第２の基材４１とが接合膜７を介して接合されている。これにより、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との全体としての接合強度（半導体装置１”の接合強度）をより向上させることができる。また、半導体装置１”内への水分の浸入を防止または低減することができ、その結果、半導体装置の変質・劣化を好適に防止または低減することができる。
【０１８４】
このような接合膜７は、例えば、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤のような各種接着剤で構成することもできるが、所定の処理を施すことにより接着性を発現する、絶縁性の接合膜で構成するのが好ましい。
この材料としては、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含む材料が好適に使用される。
【０１８５】
かかる材料で構成される接合膜７は、エネルギーを付与する前の状態では、図１４に示すように、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合５０２を含み、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格５０１と、このＳｉ骨格５０１に結合する脱離基５０３とを含むものである。
そして、この接合膜７にエネルギーを付与すると、図１５に示すように、一部の脱離基５０３がＳｉ骨格５０１から脱離し、代わりに活性手５０４が生じる。これにより、接合膜７の表面に接着性が発現する。このようにして接着性が発現した接合膜７により、第１の基材３１と第２の基材４１とが接合されている。
【０１８６】
このような接合膜７は、シロキサン結合５０２を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格５０１の影響によって、変形し難い強固な膜となる。このため、第１の基材３１と第２の基材４１との間の距離、すなわち、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間の距離を高い寸法精度で一定に保持することができる。
また、接合膜７を用いて第１の基材３１と第２の基材４１とを接合したことにより、接着剤を用いて接合した場合に、接着剤がはみ出すといった問題が生じることが防止される。したがって、はみ出した接着剤を除去する手間も省略できるという利点もある。
【０１８７】
さらに、接合膜７は、化学的に安定なＳｉ骨格５０１の作用により、耐熱性に優れている。このため、例えば、半導体装置１”を、回路基板に実装する場合、リフロー処理（高温による加熱処理）が行われても、接合膜７の変質・劣化が防止または抑制される。その結果、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との剥離をより確実に防止することができる。
【０１８８】
また、このような接合膜７は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、流動性を有する液状または粘液状の接着剤を用いる場合に比べて、接着層（接合膜７）の厚さや形状がほとんど変化しない。このため、接合膜７を用いて製造された半導体装置１”の寸法精度は、格段に高いものとなる。さらに、接着剤を用いる場合に比較して、その硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合を可能にするものである。
【０１８９】
このような接合膜７としては、特に、接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０〜９０原子％程度であるのが好ましく、２０〜８０原子％程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜７は、Ｓｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜７自体がより強固なものとなる。また、かかる接合膜７は、第１の基材３１および第２の基材４１に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
【０１９０】
また、接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜７の安定性が高くなり、第１の基材３１と第２の基材４１とをより強固に接合することができるようになる。
なお、接合膜７中のＳｉ骨格５０１の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格５０１は十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したＳｉ骨格５０１の特性が顕在化し、接合膜７の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
【０１９１】
また、Ｓｉ骨格５０１に結合する脱離基５０３は、前述したように、Ｓｉ骨格５０１から脱離することによって、接合膜７に活性手５０４を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基５０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないようＳｉ骨格５０１に確実に結合しているものである必要がある。
【０１９２】
かかる観点から、脱離基５０３には、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がＳｉ骨格５０１に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものが好ましく用いられる。かかる脱離基５０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜７の接着性をより高度なものとすることができる。
【０１９３】
なお、上記のような各原子がＳｉ骨格５０１に結合するよう配置された原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。
【０１９４】
これらの各基の中でも、脱離基５０３は、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含む接合膜７は、耐候性に（半導体装置が使用される環境に対して）優れたものとなる。
このような特徴を有する接合膜７の構成材料としては、例えば、ポリオルガノシロキサンのようなシロキサン結合を含む重合物等が挙げられる。
【０１９５】
ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、第１の基材３１と第２の基材４１とをより強固に接合することができる。
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性（非接着性）を示すが、エネルギーを付与されることにより、容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化し、接着性を発現するが、この非接着性と接着性との制御を容易かつ確実に行えるという利点を有する。
【０１９６】
なお、この撥水性（非接着性）は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれたアルキル基による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、エネルギーを付与された領域に接着性が発現するとともに、エネルギーを付与しなかった領域においては、前述したアルキル基による優れた撥液性が得られるという利点も有する。したがって、エネルギーを付与する領域を制御することにより、例えば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間隙の端部に、優れた撥液性を発現させることができる。その結果、例えば湿度が比較的高い場所で半導体装置１”が使用された場合でも、半導体装置１”内への水分の浸入をより確実に防止することができる。
【０１９７】
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜７は、接着性に特に優れることから、第１の基材３１と第２の基材４１との接合に特に好適に適用できるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
【０１９８】
なお、接合膜７の厚さは、第１の基材３１の上面から突出する第１の導体ポスト３３の突出部の高さと、第２の基材４１の下面から突出する第２の導体ポスト４３の突出部の高さとの合計（すなわち、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間隙の大きさ）とほぼ等しく設定するのが好ましい。
このような接合膜７は、いかなる方法で作製されたものでもよく、プラズマ重合法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法のような各種気相成膜法や、各種液相成膜法等により作製した膜にエネルギーを付与することによって作製することができるが、これらの中でも、エネルギー付与前の膜として、プラズマ重合法により作製された膜を用いるのが好ましい。プラズマ重合法によれば、最終的に、緻密で均質な接合膜７を効率よく作製することができる。これにより、プラズマ重合法で作製された接合膜７は、第１の基材３１と第２の基材４１とを特に強固に接合し得るものとなる。また、緻密な接合膜７で第１の基材３１と第２の基材４１とが接合されているため、半導体装置１”への水分の浸入をより確実に防止ることができ、半導体装置１”の信頼性のさらなる向上を図ることができる。さらに、プラズマ重合法で作製された接合膜７は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持することができる。このため、半導体装置１”の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
【０１９９】
次に、一例として、第２の半導体チップ４の上面（第２の電気配線が形成されている面）に、プラズマ重合法により、接合膜７を作製して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを接合して半導体チップ積層体を得る工程を経て、半導体装置１”を製造する方法について説明する。プラズマ重合法は、例えば、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を第１の半導体チップ３の上面に堆積させ、膜を得る方法である。
【０２００】
以下、接合膜７をプラズマ重合法にて形成する方法について詳述するが、まず、接合膜７の形成方法を説明するのに先立って、第２の半導体チップ４の上面にプラズマ重合法を行いて接合膜７を作製する際に用いるプラズマ重合装置について説明し、その後、接合膜７の形成方法について説明する。
図１６に示すプラズマ重合装置９００は、チャンバー９０１と、第２の半導体チップ４を支持する第１の電極９３０と、第２の電極９４０と、各電極９３０、９４０間に高周波電圧を印加する電源回路９８０と、チャンバー９０１内にガスを供給するガス供給部９９０と、チャンバー９０１内のガスを排気する排気ポンプ９７０とを備えている。これらの各部のうち、第１の電極９３０および第２の電極９４０がチャンバー９０１内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
【０２０１】
チャンバー９０１は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧（真空）状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図１６に示すチャンバー９０１は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
チャンバー９０１の上方には供給口９０３が、下方には排気口９０４が、それぞれ設けられている。そして、供給口９０３にはガス供給部９９０が接続され、排気口９０４には排気ポンプ９７０が接続されている。
【０２０２】
なお、本実施形態では、チャンバー９０１は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線９０２を介して電気的に接地されている。
第１の電極９３０は、板状をなしており、第２の半導体チップ４を支持している。
この第１の電極９３０は、チャンバー９０１の側壁の内壁面に、水平方向に沿って設けられている。また、第１の電極９３０は、チャンバー９０１を介して電気的に接地されている。
【０２０３】
第１の電極９３０の第２の半導体チップ４を支持する面には、静電チャック（吸着機構）９３９が設けられている。
この静電チャック９３９により、図１６に示すように、第２の半導体チップ４を保持することができる。また、第２の半導体チップ４に多少の反りがあっても、静電チャック９３９に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で第２の半導体チップ４をプラズマ処理に供することができる。
【０２０４】
第２の電極９４０は、第２の半導体チップ４を介して、第１の電極９３０と対向して設けられている。なお、第２の電極９４０は、チャンバー９０１の側壁の内壁面から離間した（絶縁された）状態で設けられている。
この第２の電極９４０には、配線９８４を介して高周波電源９８２が接続されている。また、配線９８４の途中には、マッチングボックス（整合器）９８３が設けられている。これらの配線９８４、高周波電源９８２およびマッチングボックス９８３により、電源回路９８０が構成されている。
【０２０５】
このような電源回路９８０によれば、第１の電極９３０は接地されているので、第１の電極９３０と第２の電極９４０との間に高周波電圧が印加される。これにより、第１の電極９３０と第２の電極９４０との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
ガス供給部９９０は、チャンバー９０１内に所定のガスを供給するものである。
図１６に示すガス供給部９９０は、液状の膜材料（原料液）を貯留する貯液部９９１と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置９９２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ９９３とを有している。また、これらの各部とチャンバー９０１の供給口９０３とが、それぞれ配管９９４で接続されており、ガス状の膜材料（原料ガス）とキャリアガスとの混合ガスを、供給口９０３からチャンバー９０１内に供給するように構成されている。
【０２０６】
貯液部９９１に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置９００により、重合して第２の半導体チップ４（第２の基材４１）の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置９９２により気化され、ガス状の膜材料（原料ガス）となってチャンバー９０１内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
【０２０７】
ガスボンベ９９３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス等が挙げられる。
また、チャンバー９０１内の供給口９０３の近傍には、拡散板９９５が設けられている。
拡散板９９５は、チャンバー９０１内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー９０１内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
【０２０８】
排気ポンプ９７０は、チャンバー９０１内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー９０１内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による第２の半導体チップ４の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー９０１内から効果的に除去することができる。
また、排気口９０４には、チャンバー９０１内の圧力を調整する圧力制御機構９７１が設けられている。これにより、チャンバー９０１内の圧力が、ガス供給部９９０の動作状況に応じて、適宜設定される。
【０２０９】
次に、接合膜７を介して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが接合された半導体チップ積層体の製造方法について説明する。
［１”］ まず、前記第１実施形態と同様にして、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
［２”］ 次に、第２の半導体チップ４をプラズマ重合装置９００のチャンバー９０１内に収納して封止状態とした後、排気ポンプ９７０の作動により、チャンバー９０１内を減圧状態とする。
【０２１０】
次に、ガス供給部９９０を作動させ、チャンバー９０１内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー９０１内に充填される。
ここで、混合ガス中における原料ガスの占める割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を２０〜７０％程度に設定するのが好ましく、３０〜６０％程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成（成膜）の条件の最適化を図ることができる。
【０２１１】
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、１〜１００ｃｃｍ程度に設定するのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度に設定するのがより好ましい。
次いで、電源回路９８０を作動させ、一対の電極９３０、９４０間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極９３０、９４０間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、重合物が第２の半導体チップ４上に付着・堆積する。これにより、図１７（ａ）に示すように、第２の半導体チップ４上にプラズマ重合膜で構成された接合膜７’が形成される。この接合膜７’は、次工程［３”］において、不要な部分を除去する加工を施すことにより、接合膜７となり得るものである。
【０２１２】
原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜７’は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
【０２１３】
プラズマ重合の際、一対の電極９３０、９４０間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【０２１４】
また、成膜時のチャンバー９０１内の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０２１５】
処理時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、４〜７分程度であるのがより好ましい。なお、成膜される接合膜７’（接合膜７）の厚さは、主に、この処理時間に比例する。したがって、この処理時間を調整することのみで、接合膜７’の厚さを容易に調整することができる。
また、第２の半導体チップ４の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５〜１００℃程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、接合膜７’を得ることができる。
【０２１６】
［３”］次に、接合膜７’が形成された第２の半導体チップ４を、一旦チャンバー９０１内から取り出す。そして、図１７（ｂ）に示すように、接合膜４３３の上面が露出するように接合膜７’を除去して開口部７１を形成するとともに、その他の部分の接合膜７’を平坦化することにより、所定形状にパターニングされた接合膜７を形成する。
この接合膜７’の除去は、ドライエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０２１７】
［４”］次に、この接合膜７が形成された第２の半導体チップ４を、再度チャンバー９０１内に設置する。そして、接合膜７’に対してエネルギーを付与する。
エネルギーが付与されると、接合膜７’では、図１５に示すように、脱離基５０３がＳｉ骨格５０１から脱離する。そして、脱離基５０３が脱離した後には、図１６に示すように、接合膜７の表面および内部に活性手５０４が生じる。これにより、接合膜７’の表面（上面）に接着性が発現する。また、このとき、前記第１実施形態で説明したように、接合膜４３３の表面（上面）にも、接着性が発現する。
ここで、エネルギーの付与には、前記第１実施形態で説明したのと同様の方法を用いることができる。
【０２１８】
［５”］次に、図１７（ｃ）に示すように、接合膜４３３に接着性を発現する処理を行った第２の半導体チップ４を、第１の半導体チップ３に対して所定の位置となるように位置決しつつ積層する。これにより、第２の半導体チップ４が第１の半導体チップ３に接合され、半導体チップ積層体が得られる。
なお、接合膜７’は、第２の半導体チップ４の上面に代えて、第１の半導体チップ３の下面に設けるようにしてもよく、第１の半導体チップ３の上面および第２の半導体チップ４の下面の双方に設けるようにしてもよい。
【０２１９】
ここで、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の各熱膨張率が互いに異なる場合には、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを貼り合わせる際の条件を以下のように最適化するのが好ましい。これにより、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを高い寸法精度で強固に接合することができる。
例えば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
【０２２０】
具体的には、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率差にもよるが、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の温度が２５〜５０℃程度である状態下で、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを貼り合わせるのが好ましく、２５〜４０℃程度である状態下で貼り合わせるのがより好ましい。このような温度範囲であれば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、半導体装置１”における反りや剥離等の発生を確実に防止することができる。
【０２２１】
また、この場合、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間の熱膨張係数の差が、５×１０−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが特に推奨される。なお、接合膜７（接合膜７’）を用いることにより、上述したような低温下でも、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４と（第１の基材３１と第２の基材４１と）を強固に接合することができる。
【０２２２】
また、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とは、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、接合界面に熱応力が発生したとしても、この熱応力を第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４のいずれか一方で吸収して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とをより強固に接合することができる。
また、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の各熱膨張率が互いに異なる場合には、例えば、接合膜７の熱膨張係数を、第１の半導体チップ３の熱膨張係数と第２の半導体チップ４の熱膨張係数との間に調整するようにしてもよい。これにより、半導体装置１”が熱膨張した場合でも、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との剥離をより確実に防止することができる。
【０２２３】
かかる接合膜７の熱膨張係数は、その成膜時の原料の比率、成膜条件等を適宜設定することにより調整可能である。
そして、以上のようにして得られた半導体チップ積層体を、前記第１実施形態の前記工程［５］と同様にしてインターポーザー２と接合することによって図１３に示す半導体装置１”が得られる。
【０２２４】
また、本実施形態では、インターポーザー２と第１の基材３１とが、接合膜７と同様の材料によって構成された接合膜８で接合されている。これにより、半導体装置１”内への水分の浸入をさらに低減することができ、また、半導体装置１”の接合強度をさらに向上させることができる。
なお、このような接合膜７は、第１実施形態の半導体装置のみならず、第２および第３実施形態の半導体装置に適用することができることは言うまでもない。
【０２２５】
＜＜第５実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第５実施形態について説明する。
図１８は、本発明の半導体装置の第５実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１８中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０２２６】
以下、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態では、第２の半導体チップ３および第３の半導体チップ４が、能動面３５、４５を上側（インターポーザー２と反対側）にして積層されており、さらに、第１の導体ポスト３３、第１の電気配線３４、第２の導体ポスト４３および第２の電気配線４４の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０２２７】
すなわち、図１１に示す半導体装置１は、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、第１の基材３１の能動面３５（一方の面）側と第２の基材４１の裏面４６（他方の面）側とが対向するようにして積層されている。
また、第１の導体ポスト３３は、その全体形状が円柱状をなしており、その上面（能動面３５側）に、第２の導体ポスト４３と接合する接合膜３３３が設けられている。そして、本実施形態では、第１の電気配線３４は、この接合膜３３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜３３３と連続して（一体的に）形成されている。
【０２２８】
さらに、第２の導体ポスト４３は、その全体形状が円柱状をなしており、その上面（能動面４５側）に、接合膜４３３が設けられている。そして、本実施形態では、第２の電気配線４４は、この接合膜４３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜４３３と連続して（一体的に）形成されている。
かかる構成の半導体装置１において、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜３３３を介して接合されている。
【０２２９】
この接合膜３３３は、第２の半導体チップ４が備える接合膜４３３と同様の構成となっており、前記第１実施形態で説明したように、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現するものである。
かかる構成の第２の半導体チップ４、すなわち、接合膜４３３と第２の電気配線４４とが一体化して形成された第２の半導体チップ４は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第２の基材４１に、第２のビアホール４２および第２の導体ポスト４３を形成した後、能動面４５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第２の電気配線４４と接合膜４３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。
【０２３０】
かかる構成の第１の半導体チップ３、すなわち、接合膜３３３と第１の電気配線３４とが一体化して形成された第１の半導体チップ３は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第１の基材３１に、第１のビアホール３２および第１の導体ポスト３３を形成した後、能動面３５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第１の電気配線３４と接合膜３３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。また、第２の半導体チップ４も、第１の半導体チップ３と同様にして得ることができる。
【０２３１】
そして、この第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とは、双方の能動面３５、４５を上側にして、第１の半導体チップ３に第２の半導体チップ４を積層する以外は、前記第１実施形態で説明したのと同様にして、すなわち、前記工程［２］、［３］（必要に応じて工程［４Ａ］〜［４Ｃ］のうちの少なくとも１工程）を経て、接合される。そして、得られた半導体チップ積層体を、前記工程［５］と同様にして、インターポーザー２上に接合することにより、半導体装置１を得ることができる。
【０２３２】
＜電子機器＞
次に、上述した半導体装置を備える本発明の電子機器について説明する。
なお、以下では、本発明の電子機器の一例として、携帯電話を代表に説明する。
図１９は、携帯電話の実施形態を示す斜視図である。
図１９に示す携帯電話は、表示部１００１を備える携帯電話本体１０００を有している。携帯電話本体１０００には、上述した半導体装置１、１’または１”が内蔵されており、これらは、携帯電話機本体１０００において光信号出力手段などとして用いられる。
【０２３３】
なお、半導体装置１、１’または１”は、図１９で説明した携帯電話の他に、種々の電子機器に対して適用できる。
例えば光ファイバ通信モジュール、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線ＲＦ回路、無線ＬＡＮ等にも適用できる。
【０２３４】
半導体装置１、１’または１”を電子機器に搭載することにより、半導体装置１、１’または１”が高い寸法精度で強固に接合されているので、良質の電子機器を得ることができる。
以上、本発明の半導体装置および電子機器を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、半導体装置および電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
例えば、本発明の半導体装置および電子機器は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
【図１】本発明の半導体装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図３】図１に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図４】Ｉの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図５】図４に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図である。
【図６】IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図７】IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図８】IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１１】本発明の半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図１４】図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図１５】図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図１６】接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１７】図１３に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１８】本発明の半導体装置の第５実施形態を示す縦断面図である。
【図１９】携帯電話の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０２３６】
１、１’、１”……半導体装置 ２……インターポーザー ２１……配線 ２５……接合膜 ３……第１の半導体チップ ３１……第１の基材 ３２……第１のビアホール ３３……第１の導体ポスト ３３１……絶縁膜 ３３３……接合膜 ３４……第１の電気配線 ３４１……第１のパッド ４……第２の半導体チップ ３５、４５、５５……能動面 ３６、４６……裏面 ４１……第２の基材 ４２……第２のビアホール ４３……第２の導体ポスト ４３０……表面 ４３１……絶縁膜 ４３３……接合膜 ４４……第２の電気配線 ４４１……第２のパッド ５……第３の半導体チップ ５１……第３の基材 ５２……第３のビアホール ５３……第３の導体ポスト ５３５……接合膜 ５４……第３の配線 ７、７’……接合膜 ７１……開口部 ８……接合膜 ３０３……脱離基 ３０４……活性手 ２００……成膜装置 ２１１……チャンバー ２１２……基板ホルダー ２１５……イオン源 ２１６……ターゲット ２１７……ターゲットホルダー ２１９……ガス供給源 ２２０……第１のシャッター ２２１……第２のシャッター ２３０……排気手段 ２３１……排気ライン ２３２……ポンプ ２３３……バルブ ２５０……開口 ２５３……グリッド ２５４……グリッド ２５５……磁石 ２５６……イオン発生室 ２５７……フィラメント ２６０……ガス供給手段 ２６１……ガス供給ライン ２６２……ポンプ ２６３……バルブ ２６４……ガスボンベ ５００……成膜装置 ５０１……Ｓｉ結合 ５０２……シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合 ５０３……脱離基 ５０４……活性手 ５１１……チャンバー ５１２……基板ホルダー ５２１……シャッター ５３０……排気手段 ５３１……排気ライン ５３２……ポンプ ５３３……バルブ ５６０……有機金属材料供給手段 ５６１……ガス供給ライン ５６２……貯留槽 ５６３……バルブ ５６４……ポンプ ５６５……ガスボンベ ５７０……ガス供給手段 ５７１……ガス供給ライン ５７３……バルブ ５７４……ポンプ ５７５……ガスボンベ ９００……プラズマ重合装置 ９０１……チャンバー ９０２……接地線 ９０３……供給口 ９０４……排気口 ９３０……第１の電極 ９３９……静電チャック ９４０……第２の電極 ９７０……ポンプ ９７１……圧力制御機構 ９８０……電源回路 ９８２……高周波電源 ９８３……マッチングボックス ９８４……配線 ９９０……ガス供給部 ９９１……貯液部 ９９２……気化装置 ９９３……ガスボンベ ９９４……配管 ９９５……拡散板 １０００……携帯電話本体 １００１……表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高性能化、小型化にともなって、１つのパッケージ内に複数の半導体チップを積層した多層構造の半導体装置が用いられるようになっている。
中でも、各半導体チップ同士の接続を、各半導体チップが備える基板を貫通する導体ポストを設け、各半導体チップの導体ポスト同士を接合する構成の半導体装置は、設計の自由度が高く、半導体装置の小型化を図れる点から開発が進められている。
【０００３】
このような多層構造の半導体装置において、下側の半導体チップが備える導体ポストと、上側の半導体チップが備える導体ポストとの接合は、例えば、半田バンプを介して行われる。
この場合、上側の導体ポストの下端部に半田バンプを予め形成しておき、この半田バンプと、下側の導体ポストの上端部とが接触するように、各半導体チップを位置決めし、半田バンプを溶融固化して、下側の導体ポストに融着させる。これにより、下側の半導体チップの導体ポストと、上側の半導体チップの導体ポストとが接合される。
【０００４】
しかしながら、かかる方法では、半田が溶融したときに濡れ広りが生じるため、導体ポストと、その周囲に形成されている配線とが、半田を介して不本意に接続されたり、配線のパターン形状が半田によって潰れるという問題がある。
また、半田が溶融したときに、位置合わせした半導体チップがずれてしまい、十分な寸法精度が得られないという問題もある。
さらに、このような半田バンプによる接合では、半導体装置全体を、２６０℃程度の高温下で加熱する必要があるが、この加熱の際に、半導体装置内の基板と配線との間に剥離が生じ、その結果、半導体装置にクラックが発生するという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２８２８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、積層された各半導体チップが備える導体ポスト同士の接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置、かかる半導体装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、以下の本発明により達成される。
本発明の半導体装置は、平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする。
これにより、第１の半導体が備える第１の導体ポストと、第２の半導体チップが備える第２の導体ポストの接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置が得られる。
【０００８】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第２の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【０００９】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第１の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１０】
本発明の半導体装置では、前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種であることが好ましい。
接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性を発揮するものとなる。
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１１】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものであることが好ましい。
かかる構成の接合膜は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜は、第１の導体ポストと第２の導体ポストとを強固に接合することができる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
これにより、接合膜の安定性が高くなり、第１の導体ポストと第２の導体ポストとをより強固に接合することができるようになる。
【００１２】
本発明の半導体装置は、平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする。
これにより、第１の半導体が備える第１の導体ポストと、第２の半導体チップが備える第２の導体ポストの接合が、低温下の処理でも、導電性に優れ、かつ、高い寸法精度で強固に行われている信頼性の高い半導体装置が得られる。
【００１３】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第２の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１４】
本発明の半導体装置では、前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されていることが好ましい。
第１の電気配線と接合膜とを一体的に形成することにより、製造工程の簡略化を図ることができ、製造コストの削減を図ることができる。
【００１５】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものであることが好ましい。
かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜を成膜することができる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものであることが好ましい。
これにより、接合膜として、純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で成膜することができる。すなわち、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜を形成することができる。
【００１６】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものであることが好ましい。
このように成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基として用いる構成とすることにより、形成された金属膜中に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で接合膜を成膜することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成されることが好ましい。
これらの脱離基は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、エネルギーを付与することによって比較的簡単に、かつ均一に脱離する脱離基が得られることとなり、接合膜の接着性をより高度化することができる。
【００１８】
本発明の半導体装置では、前記脱離基は、アルキル基であることが好ましい。
アルキル基で構成される脱離基は、化学的な安定性が高いため、脱離基としてアルキル基を備える接合膜は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
本発明の半導体装置では、前記有機金属材料は、金属錯体であることが好ましい。
金属錯体を用いて接合膜を成膜することにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、確実に接合膜を形成することができる。
【００１９】
本発明の半導体装置では、前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種であることが好ましい。
これにより、接合膜を、これらの金属原子を含むものとすることにより、接合膜は、優れた導電性および伝熱性を発揮するものとなる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３であることが好ましい。
金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜の安定性が高くなり、第１の導体ポストと第２の導体ポストとをより強固に接合することができるようになる。また、接合膜を優れた導電性および伝熱性を発揮するものとすることができる。
【００２０】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じることが好ましい。
これにより、第１の導体ポスト等の被着体に対して、化学的結合に基づいて強固に接合可能な接合膜が得られる。
本発明の半導体装置では、前記活性手は、未結合手または水酸基であることが好ましい。
これにより、第１の導体ポスト等の被着体に対して、特に強固な接合が可能となる。
【００２１】
本発明の半導体装置では、前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、接合膜を介して、第１の導体ポストと、第２の導体ポストとを接合した半導体装置の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、これらをより強固に接合することができる。
【００２２】
本発明の半導体装置では、前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしていることが好ましい。
これにより、接合膜を用いて得られた半導体装置の寸法精度は、従来に比べて格段に高いものとなる。また、従来に比べ、短時間で強固な接合が可能になる。
本発明の半導体装置では、前記接合膜が接する少なくとも一方の面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されていることが好ましい。
これにより、接合膜が接する面の表面を清浄化および活性化し、接合膜の接合強度を高めることができる。
【００２３】
本発明の半導体装置では、前記表面処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
これにより、接合膜が接する面の表面を特に最適化することができる。
本発明の半導体装置では、前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われることが好ましい。
これにより、接合膜に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができる。
【００２４】
本発明の半導体装置では、前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線であることが好ましい。
これにより、接合膜に付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜中の脱離基を確実に脱離させることができる。その結果、接合膜の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜に接着性を発現させることができる。
【００２５】
本発明の半導体装置では、前記加熱の温度は、２５〜１５０℃であることが好ましい。
これにより、接合体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
本発明の半導体装置では、前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａであることが好ましい。
これにより、圧力が高すぎて第１の導体ポスト、第２の導体ポストや各基材に損傷等が生じるのを防止しつつ、半導体装置の接合強度を確実に高めることができる。
【００２６】
本発明の半導体装置では、前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われることが好ましい。
これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギーの付与をより簡単に行うことができる。
本発明の半導体装置では、前記第１の導体ポストおよび前記第２の導体ポストは、いずれも透光性を有することが好ましい。
これにより、接合膜に容易にエネルギー線を照射することができる。
【００２７】
本発明の半導体装置では、さらに、前記第１の基材と前記第２の基材とを接合する接合膜を有し、
該接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合されていることが好ましい。
これにより、より接合強度および寸法精度が高い半導体装置が得られる。
本発明の電子機器は、本発明の半導体装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の半導体装置および電子機器を、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜半導体装置＞
まず、本発明の半導体装置について説明する。
＜＜第１実施形態＞＞
まず、本発明の半導体装置の第１実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の半導体装置の第１実施形態を示す縦断面図、図２は、図１に示す半導体装置において、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図３は、図１に示す半導体装置において、Ｉの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図４は、Ｉの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図５は、図４に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図、図６は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図７は、IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図８は、IIの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図、図９〜図１０は、それぞれ、図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１〜図１０中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【００３０】
図１に示す半導体装置（マルチチップパッケージ）１は、インターポーザー（基板）２上に、第１の半導体チップ３と、第２の半導体チップ４とが、この順で積層された２層構成の半導体装置である。以下、各部の構成について説明する。
インターポーザー２は、例えば、ポリイミド等の各種樹脂材料で構成された絶縁基板である。
【００３１】
インターポーザー２の上面（一方の面）には、所定形状にパターニングされた、導電性を有する配線２１が形成されている。
この配線２１は、インターポーザー２の厚さ方向に貫通して形成されたビアホール（貫通孔）内に設けられた導体ポスト（図示せず）の上端と電気的に接続されている。そして、この導体ポストの下端は、インターポーザー２の下面に設けられたバンプ（図示せず）と電気的に接続されている。すなわち、配線２１は、導体ポストを介して、バンプと電気的に接続されている。
【００３２】
第１の半導体チップ３は、インターポーザー２上に配置（積層）され、平板状の第１の基材３１と、この第１の基材３１の厚さ方向に貫通して設けられた第１のビアホール（貫通孔）３２と、第１のビアホール３２内に設けられた第１の導体ポスト（電気接続部）３３とを備える。
また、第１の基材３１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する、所定形状にパターニングされた第１の電気配線３４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）３５が構成されている。
【００３３】
さらに、第２の半導体チップ４は、第１の半導体チップ３上に配置（積層）され、平板状の第２の基材４１と、この第２の基材４１の厚さ方向に貫通して設けられた第２のビアホール（貫通孔）４２と、第２のビアホール４２内に設けられた第２の導体ポスト（電気接続部）４３とを備える。
また、第２の基材４１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する、所定形状にパターニングされた第２の電気配線４４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）４５が構成されている。
【００３４】
なお、本実施形態では、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、各基材３１、４１の下面が能動面３５、４５とされていることにより、能動面３５、４５を保護するために樹脂で封止する必要がなく、半導体装置の薄型化を図ることができる。
また、以下の説明では、第１の基材３１および第２の基材４１において、能動面３５、４５と反対側の面を、それぞれ、「裏面３６、４６」と言う。
【００３５】
第１の基材（半導体基板）３１および第２の基材（半導体基板）４１は、それぞれ、例えば、Ｓｉ、Ｇｅのような半導体材料で構成されている。
第１の基材３１および第２の基材４１の平均厚さは、それぞれ、特に限定されないが、１〜３００μｍ程度であるのが好ましく、５〜１００μｍ程度であるのがより好ましい。かかる厚さの第１の基材３１および第２の基材４１を用いることにより、半導体素子を形成するための厚さを十分に確保しつつ、得られる半導体装置１の全体としての厚さを薄くすることができる。
【００３６】
第１の基材３１の能動面３５に設けられた第１の電気配線３４、および、第２の基材４１の能動面４５に設けられた第２の電気配線４４は、それぞれ、所定のパターンに形成された導電膜（導体パターン）で構成され、第１のビアホール３２および第２のビアホール４２の開口付近に設けられた、第１のパッド３４１および第２のパッド４４１を備えている。
【００３７】
第１の電気配線３４および第２の電気配線４４の構成材料（導電性材料）としては、それぞれ、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、または、これらを含む合金のような金属系材料、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）のような酸化物系材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
かかる構成の第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、本実施形態では、第１の半導体チップ３の上面（他方の面）側と、第２の半導体チップ４の下面（一方の面）側とが対向するようにして積層され、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜４３３を介して、接合されている。
また、第１の基材３１および第２の基材４１には、それぞれ、その厚さ方向に貫通して第１のビアホール３２および第２のビアホール４２が形成されており、これらビアホール３２、４２内を埋めるようにして、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３が設けられている。
【００３９】
本実施形態では、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３は、それぞれ、図１に示すように、その縦断面形状が逆Ｔ字状をなしており、幅広とされたフランジ状の下端部が各基材３１、４１の能動面３５、４５側から突出しており、上端部が各基材３１、４１の裏面３６、４６側から突出している。
第１の導体ポスト３３の下端部は、第１のパッド３４１（第１の電気配線３４の一部）と接合（接触）するとともに、インターポーザー２の配線２１の一部に接合されている。
【００４０】
また、第２の導体ポスト４３の下端部は、第２のパッド４４１（第２の電気配線４４の一部）と接合（接触）するとともに、第１の導体ポスト３３の上端部（他端部）に接合されている。
上述したような、第１のパッド３４１と第１の導体ポスト４３との接続、および、第２のパッド４４１と第２の導体ポスト４３との接続により、各導体ポスト４３、４４と各半導体チップ３、４に設けられた各半導体素子との電気的な導通が得られる。
【００４１】
第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の構成材料には、各配線の構成材料で挙げたのと同様のものを用いることができる。
また、本実施形態では、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の内周面付近は、能動面３５および能動面４５上から連続して設けられた、例えばＳｉＯ２等で構成される絶縁膜３３１および絶縁膜４３１が形成されており、各部材間での電気的な絶縁状態が確保されている。
なお、半導体装置１には、必要に応じて、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を覆うように樹脂材料によるモールドが行われていてもよい。
【００４２】
さて、本実施形態では、上述したような構成の半導体装置１において、第２の導体ポスト４３は、その下端面に接合膜４３３が設けられた構成となっている。
この接合膜４３３は、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現するもので構成されている。そのため、接合膜４３３は、所定の処理を施すことにより、その表面に接着性を発現するので、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合することができる。
このような接合膜４３３は、次のようなＩまたはIIのような構成のものとすることができる。
【００４３】
以下、ＩおよびIIの構成の接合膜４３３について、それぞれ、詳述する。
Ｉ：まず、Ｉの構成の接合膜４３３は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子と、これら金属原子および酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基３０３とを含むものである（図２参照。）。換言すれば、接合膜４３３は、金属酸化物で構成される金属酸化物膜に脱離基３０３を導入したものと言うことができる。
【００４４】
このような接合膜４３３は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が接合膜４３３（金属原子および酸素原子の少なくとも一方）から脱離し、図３に示すように、接合膜４３３の少なくとも表面４３０の付近に、活性手３０４が生じるものである。そして、これにより、接合膜４３３の表面（下面）４３０に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
また、接合膜４３３は、金属原子と、この金属原子と結合する酸素原子とで構成されるもの、すなわち主として金属酸化物で構成されるものであることから、変形し難い強固な膜となる。このため、半導体装置１では、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップと４の剥離をより確実に防止することができる。
【００４５】
さらに、接合膜４３３は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の異方性導電ペーストおよび異方性導電シートや、接合時に一旦溶融状態とする半田等に比べて、接合膜４３３の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、かかる接合膜４３３を用いて得られる半導体装置１の寸法精度は、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。さらに、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等のように、硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００４６】
また、接合膜４３３で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する構成とすれば、後述のように接合膜４３３を加熱して第１の導体ポスト３３と接合する場合、加熱する温度を１５０℃以下に設定することができ、半田を用いる場合のように、２６０℃程度となる高温での熱処理を必要としないことから、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が高温下に晒されて、半導体チップ３、４内にクラック等が生じるのを確実に防止することができる。
【００４７】
なお、脱離基３０３は、少なくとも接合膜４３３の表面４３０付近に存在していればよく、接合膜４３３のほぼ全体に存在していてもよいし、接合膜４３３の表面４３０付近に偏在していてもよい。なお、脱離基３０３が表面４３０付近に偏在する構成とすることにより、接合膜４３３に金属酸化物膜としての機能を好適に発揮させることができる。すなわち、接合膜４３３に、接合膜としての機能の他に、導電性等の特性に優れた金属酸化物膜としての機能を好適に付与することができるという利点も得られる。
【００４８】
以上のような接合膜４３３としての機能が好適に発揮されるように、金属原子が選択される。
具体的には、金属原子としては、特に限定されないが、例えば、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、ＴｉおよびＰｂ等が挙げられる。中でも、Ｉｎ（インジウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｔｉ（チタン）およびＳｂ（アンチモン）のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いるのが好ましい。接合膜４３３を、これらの金属原子を含むもの、すなわちこれらの金属原子を含む金属酸化物に脱離基３０３を導入したものとすることにより、接合膜４３３は、優れた導電性を発揮するものとなる。なお、かかる接合膜４３３は、高い透明性も有する。
【００４９】
より具体的には、金属酸化物としては、例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）および二酸化チタン（ＴｉＯ２）等が挙げられる。
なお、金属酸化物としてインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いる場合には、インジウムとスズとの原子比（インジウム／スズ比）は、９９／１〜８０／２０であるのが好ましく、９７／３〜８５／１５であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
【００５０】
また、接合膜４３３中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と酸素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜４３３の安定性が高くなり、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とをより強固に接合することができるようになる。
また、脱離基３０３は、前述したように、金属原子および酸素原子の少なくとも一方から脱離することにより、接合膜４３３に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜４３３に確実に結合しているものが好適に選択される。
【００５１】
かかる観点から、脱離基３０３には、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種が好適に用いられる。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜４３３の接着性をより高度なものとすることができる。
なお、上記の各原子で構成される原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基、アミノ基およびスルホン酸基等が挙げられる。
【００５２】
以上のような各原子および原子団の中でも、Ｉの構成の接合膜４３３では、脱離基３０３は、特に、水素原子であるのが好ましい。水素原子で構成される脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３として水素原子を備える接合膜４３３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
以上のことを考慮すると、接合膜４３３としては、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）の金属酸化物に、脱離基３０３として水素原子が導入されたものが好適に選択される。
【００５３】
かかる構成の接合膜４３３は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、このような接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して特に強固に接着するとともに、第２の導体ポスト４３に対しても特に強い被着力を示し、その結果として、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを強固に接合することができる。
【００５４】
また、接合膜４３３の平均厚さは、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、２〜８００ｎｍ程度であるのがより好ましく、５０〜８００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。接合膜４３３の平均厚さを前記範囲内とすることにより、半導体装置１の寸法精度が著しく低下するのを防止しつつ、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とをより強固に接合することができる。
【００５５】
すなわち、接合膜４３３の平均厚さが前記下限値を下回った場合は、接合膜４３３の材料等によっては、十分な接合強度が得られないおそれがある。一方、接合膜４３３の平均厚さが前記上限値を上回った場合は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する際の接合条件等によっては、半導体装置１の寸法精度が著しく低下するおそれがある。
【００５６】
さらに、接合膜４３３の平均厚さが前記範囲内であれば、接合膜４３３にある程度の形状追従性が確保される。このため、例えば、導体ポスト４３の接合面（接合膜４３３に隣接する面）に凹凸が存在している場合でも、その凹凸の高さにもよるが、凹凸の形状に追従するように接合膜４３３を被着させることができる。その結果、接合膜４３３は、凹凸を吸収して、その表面に生じる凹凸の高さを緩和することができる。そして、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合した際に、接合膜４３３の第１の導体ポスト３３に対する密着性を高めることができる。
なお、上記のような形状追従性の程度は、接合膜４３３の厚さが厚いほど顕著になる。したがって、形状追従性を十分に確保するためには、接合条件等によって生じ得る半導体装置１の寸法精度の低下が認められない範囲で、接合膜４３３の厚さをできるだけ厚くすればよい。
【００５７】
以上説明したような接合膜４３３は、接合膜４３３のほぼ全体に脱離基３０３を存在させる場合には、例えば、Ｉ−Ａ：脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜し、得られた被膜をパターニングすることにより形成することができる。また、接合膜４３３の表面４３０付近に偏在させる場合には、例えば、Ｉ−Ｂ：金属原子と前記酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入し、得られた被膜をパターニングすることにより形成することができる。
【００５８】
以下、接合膜４３３にパターニングする被膜を、Ｉ−ＡおよびＩ−Ｂの方法を用いて、成膜する場合について、詳述する。
Ｉ−Ａ：Ｉ−Ａの方法では、被膜は、上記のように、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で、物理的気相成膜法（ＰＶＤ法）により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物材料を成膜することにより形成される。このようにＰＶＤ法を用いる構成とすれば、金属酸化物材料を第２の基材４１に向かって飛来させる際に、比較的容易に金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入することができるため、被膜（接合膜４３３）のほぼ全体に亘って脱離基３０３を導入することができる。
【００５９】
さらに、ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な被膜を効率よく成膜することができる。これにより、ＰＶＤ法で成膜された被膜から得られた接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して特に強固に接合し得るものとなる。また、ＰＶＤ法で成膜された被膜は、導体ポスト４３に対しても高い密着性を示す。このため、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間に高い接合強度が得られる。さらに、ＰＶＤ法で成膜された被膜は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持される。このため、半導体装置１の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
【００６０】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気中に、金属酸化物の粒子を叩き出すことができる。そして、金属酸化物の粒子が叩き出された状態で、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスと接触させることができるため、金属酸化物（金属原子または酸素原子）への脱離基３０３の導入をより円滑に行うことができる。
【００６１】
以下、ＰＶＤ法により被膜を成膜する方法として、スパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により、被膜を成膜する場合を代表に説明する。
まず、被膜の形成方法（成膜方法）を説明するのに先立って、第２の基材４１（導体ポスト４３）上にイオンビームスパッタリング法により被膜を成膜する際に用いられる成膜装置２００について説明する。
【００６２】
図４に示す成膜装置２００は、イオンビームスパッタリング法による被膜の形成がチャンバー（装置）内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置２００は、チャンバー（真空チャンバー）２１１と、このチャンバー２１１内に設置され、予め第２の半導体ポスト４３および第２の配線４４が形成された第２の半導体チップ４（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）２１２と、チャンバー２１１内に設置され、チャンバー２１１内に向かってイオンビームＢを照射するイオン源（イオン供給部）２１５と、イオンビームＢの照射により、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）を発生させるターゲット（金属酸化物材料）２１６を保持するターゲットホルダー（ターゲット保持部）２１７とを有している。
【００６３】
また、チャンバー２１１には、チャンバー２１１内に、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を供給するガス供給手段２６０と、チャンバー２１１内の排気をして圧力を制御する排気手段２３０とを有している。
なお、本実施形態では、基板ホルダー２１２は、チャンバー２１１の天井部に取り付けられている。この基板ホルダー２１２は、回動可能となっている。これにより、第２の基材４１上に被膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
【００６４】
イオン源（イオン銃）２１５は、図５に示すように、開口（照射口）２５０が形成されたイオン発生室２５６と、イオン発生室２５６内に設けられたフィラメント２５７と、グリッド２５３、２５４と、イオン発生室２５６の外側に設置された磁石２５５とを有している。
また、イオン発生室２５６には、図４に示すように、その内部にガス（スパッタリング用ガス）を供給するガス供給源２１９が接続されている。
【００６５】
このイオン源２１５では、イオン発生室２５６内に、ガス供給源２１９からガスを供給した状態で、フィラメント２５７を通電加熱すると、フィラメント２５７から電子が放出され、放出された電子が磁石２５５の磁場によって運動し、イオン発生室２５６内に供給されたガス分子と衝突する。これにより、ガス分子がイオン化する。このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４との間の電圧勾配により、イオン発生室２５６内から引き出されるとともに加速され、開口２５０を介してイオンビームＢとしてイオン源２１５から放出（照射）される。
【００６６】
イオン源２１５から照射されたイオンビームＢは、ターゲット２１６の表面に衝突し、ターゲット２１６からは粒子（スパッタ粒子）が叩き出される。このターゲット２１６は、前述したような金属酸化物材料で構成されている。
この成膜装置２００では、イオン源２１５は、その開口２５０がチャンバー２１１内に位置するように、チャンバー２１１の側壁に固定（設置）されている。なお、イオン源２１５は、チャンバー２１１から離間した位置に配置し、接続部を介してチャンバー２１１に接続した構成とすることもできるが、本実施形態のような構成とすることにより、成膜装置２００の小型化を図ることができる。
【００６７】
また、イオン源２１５は、その開口２５０が、基板ホルダー２１２と異なる方向、本実施形態では、チャンバー２１１の底部側を向くように設置されている。
なお、イオン源２１５の設置個数は、１つに限定されるものではなく、複数とすることもできる、イオン源２１５を複数設置することにより、被膜の成膜速度をより速くすることができる。
【００６８】
また、ターゲットホルダー２１７および基板ホルダー２１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができる第１のシャッター２２０および第２のシャッター２２１が配設されている。
これらシャッター２２０、２２１は、それぞれ、ターゲット２１６、第２の基材４１および被膜が、不用な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【００６９】
また、排気手段２３０は、ポンプ２３２と、ポンプ２３２とチャンバー２１１とを連通する排気ライン２３１と、排気ライン２３１の途中に設けられたバルブ２３３とで構成されており、チャンバー２１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
さらに、ガス供給手段２６０は、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガス（例えば、水素ガス）を貯留するガスボンベ２６４と、ガスボンベ２６４からこのガスをチャンバー２１１に導くガス供給ライン２６１と、ガス供給ライン２６１の途中に設けられたポンプ２６２およびバルブ２６３とで構成されており、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスをチャンバー２１１内に供給し得るようになっている。
【００７０】
以上のような構成の成膜装置２００を用いて、以下のようにして第２の基材４１上に被膜が形成される。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意し、この第２の基材４１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【００７１】
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
さらに、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
【００７２】
脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基３０３を導入することができる。
また、チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、金属原子または酸素原子と、前記原子成分を含むガスとの反応が効率良く行われ、金属原子および酸素原子に確実に、前記原子成分を含むガスを導入することができる。
【００７３】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００７４】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出される。このとき、チャンバー２１１内が脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）であることから、チャンバー２１１内に叩き出された粒子に含まれる金属原子および酸素原子に脱離基３０３が導入される。そして、この脱離基３０３が導入された金属酸化物が第２の基材４１上に被着することにより、被膜が形成される。
【００７５】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された被膜に照射されるのがより確実に防止されて、被膜の成膜中に導入された脱離基３０３が脱離するのを確実に防止することができる。
以上のようにして、厚さ方向のほぼ全体に亘って脱離基３０３が存在する被膜（接合膜４３３）を成膜することができる。
【００７６】
Ｉ−Ｂ：また、Ｉ−Ｂの方法では、被膜は、金属原子と酸素原子とを含む金属酸化物膜を成膜した後、この金属酸化物膜の表面付近に含まれる金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３を導入することにより形成される。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を偏在させた状態で導入することができ、接合膜および金属酸化物膜としての双方の特性に優れた被膜（接合膜４３３）を形成することができる。
【００７７】
ここで、金属酸化物膜は、いかなる方法で成膜されたものでもよく、例えば、ＰＶＤ法（物理的気相成膜法）、ＣＶＤ法（化学的気相成膜法）、プラズマ重合法のような各種気相成膜法や、各種液相成膜法等により成膜することができるが、中でも、特に、ＰＶＤ法により成膜するのが好ましい。ＰＶＤ法によれば、緻密で均質な金属酸化物膜を効率よく成膜することができる。
【００７８】
また、ＰＶＤ法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法およびレーザーアブレーション法等が挙げられるが、中でも、スパッタリング法を用いるのが好ましい。スパッタリング法によれば、金属原子と酸素原子との結合が切断することなく、雰囲気中に金属酸化物の粒子を叩き出して、第２の基材４１上に供給することができるため、特性に優れた金属酸化物膜を成膜することができる。
【００７９】
さらに、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を導入する方法としては、各種方法が用いられ、例えば、Ｉ−Ｂ１：脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で金属酸化物膜を熱処理（アニール）する方法、Ｉ−Ｂ２：イオンインプラテーション法等が挙げられるが、中でも、特に、Ｉ−Ｂ１の方法を用いるのが好ましい。Ｉ−Ｂ１の方法によれば、比較的容易に、脱離基３０３を金属酸化物膜の表面付近に選択的に導入することができる。また、熱処理を施す際の、雰囲気温度や処理時間等の処理条件を適宜設定することにより、導入する脱離基３０３の量、さらには脱離基３０３が導入される金属酸化物膜の厚さの制御を的確に行うことができる。
【００８０】
以下、金属酸化物膜をスパッタリング法（イオンビームスパッタリング法）により成膜し、次に、得られた金属酸化物膜を、脱離基３０３を構成する原子成分を含む雰囲気下で熱処理することにより、被膜を得る場合を代表に説明する。
なお、Ｉ−Ｂの方法を用いて被膜を成膜する場合も、Ｉ−Ａの方法を用いて被膜を成膜する際に用いられる成膜装置２００と同様の成膜装置が用いられるため、成膜装置に関する説明は省略する。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意する。そして、この第２の基材４１を成膜装置２００のチャンバー２１１内に搬入し、基板ホルダー２１２に装着（セット）する。
【００８１】
次に、排気手段２３０を動作させ、すなわちポンプ２３２を作動させた状態でバルブ２３３を開くことにより、チャンバー２１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、このとき、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内を加熱する。チャンバー２１１内の温度は、２５℃以上であればよいが、２５〜１００℃程度であるのが好ましい。かかる範囲内に設定することにより、膜密度の高い金属酸化物膜を成膜することができる。
【００８２】
次に、第２のシャッター２２１を開き、さらに第１のシャッター２２０を開いた状態にする。
この状態で、イオン源２１５のイオン発生室２５６内にガスを導入するとともに、フィラメント２５７に通電して加熱する。これにより、フィラメント２５７から電子が放出され、この放出された電子とガス分子が衝突することにより、ガス分子がイオン化する。
【００８３】
このガスのイオンＩ＋は、グリッド２５３とグリッド２５４とにより加速されて、イオン源２１５から放出され、陰極材料で構成されるターゲット２１６に衝突する。これにより、ターゲット２１６から金属酸化物（例えば、ＩＴＯ）の粒子が叩き出され、第２の基材４１上に被着して、金属原子と、この金属原子に結合する酸素原子とを含む金属酸化物膜が形成される。
【００８４】
なお、本実施形態で説明したイオンビームスパッタリング法では、イオン源２１５のイオン発生室２５６内で、放電が行われ、電子ｅ−が発生するが、この電子ｅ−は、グリッド２５３により遮蔽され、チャンバー２１１内への放出が防止される。
さらに、イオンビームＢの照射方向（イオン源２１５の開口２５０）がターゲット２１６（チャンバー２１１の底部側と異なる方向）に向いているので、イオン発生室２５６内で発生した紫外線が、成膜された被膜に照射されるのがより確実に防止されて、被膜の成膜中に導入された脱離基３０３が脱離するのを確実に防止することができる。
【００８５】
次に、第２のシャッター２２１を開いた状態で、第１のシャッター２２０を閉じる。
この状態で、加熱手段を動作させ、チャンバー２１１内をさらに加熱する。チャンバー２１１内の温度は、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基３０３が導入される温度に設定され、１００〜６００℃程度であるのが好ましく、１５０〜３００℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、次工程において、第２の基材４１および金属酸化物膜を変質・劣化させることなく、金属酸化物膜の表面に効率良く脱離基３０３を導入することができる。
【００８６】
次に、ガス供給手段２６０を動作させ、すなわちポンプ２６２を作動させた状態でバルブ２６３を開くことにより、チャンバー２１１内に脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを供給する。これにより、チャンバー２１１内をかかるガスを含む雰囲気下（水素ガス雰囲気下）とすることができる。
このように、前工程でチャンバー２１１内が加熱された状態で、チャンバー２１１内を、脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスを含む雰囲気下（例えば、水素ガス雰囲気下）とすると、金属酸化物膜の表面付近に存在する金属原子および酸素原子の少なくとも一方に脱離基３０３が導入されて、被膜が形成される。
【００８７】
脱離基３０３を構成する原子成分を含むガスの流量は、１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、金属原子および酸素原子の少なくとも一方に確実に脱離基３０３を導入することができる。
なお、チャンバー２１１内は、前記工程において、排気手段２３０を動作させることにより調整された減圧状態を維持しているのが好ましい。これにより、金属酸化物膜の表面付近に対する脱離基３０３の導入をより円滑に行うことができる。また、前記工程の減圧状態を維持したまま、本工程においてチャンバー２１１内を減圧する構成とすることにより、再度減圧する手間が省けることから、成膜時間および成膜コスト等の削減を図ることができるという利点も得られる。
【００８８】
この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、熱処理を施す時間は、１５〜１２０分程度であるのが好ましく、３０〜６０分程度であるのがより好ましい。
【００８９】
導入する脱離基３０３の種類等によっても異なるが、熱処理を施す際の条件（チャンバー２１１内の温度、真空度、ガス流量、処理時間）を上記範囲内に設定することにより、金属酸化物膜の表面付近に脱離基３０３を選択的に導入することができる。
以上のようにして、表面４３０付近に脱離基３０３が偏在する被膜を成膜することができる。
【００９０】
II：次に、IIの構成の接合膜４３３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基３０３を含むものである（図６参照。）。
このような接合膜４３３は、エネルギーが付与されると、脱離基３０３が接合膜４３３の少なくとも表面４３０付近から脱離し、図７に示すように、接合膜４３３の少なくとも表面４３０付近に、活性手３０４が生じるものである。そして、これにより、接合膜４３３の表面に接着性が発現する。かかる接着性が発現すると、接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３に対して、高い寸法精度で強固に効率よく接合可能なものとなる。
【００９１】
また、接合膜４３３は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基３０３とを含むもの、すなわち有機金属膜であることから、変形し難い強固な膜となる。このため、半導体装置１では、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との剥離をより確実に防止することができる。
このような接合膜４３３は、流動性を有さない固体状をなすものである。このため、流動性を有する液状または粘液状（半固形状）の異方性導電ペーストおよび異方性導電シートや、接合時に一旦溶融状態とする半田等に比べて、接合膜４３３の厚さや形状がほとんど変化しない。したがって、かかる接合膜４３３を用いて得られる半導体装置１の寸法精度は、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等を用いる場合に比べて格段に高いものとなる。さらに、異方性導電ペースト、異方性導電シートや半田等のように、硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合が可能となる。
【００９２】
また、接合膜４３３で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する構成とすれば、後述のように接合膜４３３を加熱して第１の導体ポスト３３と接合する場合、加熱する温度を１５０℃以下に設定することができ、半田を用いる場合のように、２６０℃程度となる高温での熱処理を必要としないことから、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が高温下に晒されて、半導体チップ３、４内にクラック等が生じるのを確実に防止することができる。
【００９３】
以上のような接合膜４３３としての機能が好適に発揮されるように、金属原子および脱離基３０３が選択される。
具体的には、金属原子としては、例えば、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、各種ランタノイド元素、各種アクチノイド元素のような遷移金属元素、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｋ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｔｌ、Ｐｄ、Ｂｉ、Ｐｏのような典型金属元素等が挙げられる。
【００９４】
ここで、遷移金属元素は、各遷移金属元素間で、最外殻電子の数が異なることのみの差異であるため、物性が類似している。そして、遷移金属は、一般に、硬度や融点が高く、電気伝導性および熱伝導性が高い。このため、金属原子として遷移金属元素を用いた場合、接合膜４３３に発現する接着性をより高めることができる。また、それとともに、接合膜４３３の導電性をより高めることができる。
【００９５】
また、金属原子として、Ｃｕ、Ａｌ、ＺｎおよびＦｅのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いた場合、接合膜４３３は、優れた導電性および伝熱性を発揮するものとなる。また、接合膜４３３を後述する有機金属化学気相成長法を用いて形成する場合には、これらの金属を含む金属錯体等を原材料として用いて、比較的容易かつ均一な膜厚の接合膜４３３を形成することができる。
【００９６】
また、脱離基３０３は、前述したように、接合膜４３３から脱離することにより、接合膜４３３に活性手を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基３０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないよう接合膜４３３に確実に結合しているものが好適に選択される。
【００９７】
具体的には、IIの構成の接合膜４３３では、脱離基３０３としては、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団が好適に選択される。かかる脱離基３０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜４３３の接着性をより高度なものとすることができる。
【００９８】
より具体的には、原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、カルボキシル基の他、前記アルキル基の末端がイソシアネート基、アミノ基およびスルホン酸基等で終端しているもの等が挙げられる。
以上のような原子団の中でも、脱離基３０３は、特に、アルキル基であるのが好ましい。アルキル基で構成される脱離基３０３は、化学的な安定性が高いため、脱離基３０３としてアルキル基を備える接合膜４３３は、耐候性および耐薬品性に優れたものとなる。
【００９９】
また、かかる構成の接合膜４３３において、金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。金属原子と炭素原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜４３３の安定性が高くなり、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とをより強固に接合することができるようになる。また、接合膜４３３を優れた導電性を発揮するものとすることができる。
【０１００】
また、IIの構成の接合膜４３３の平均厚さは、Ｉの構成の接合膜４３３と同様である。
以上説明したような接合膜４３３は、いかなる方法で形成してもよいが、例えば、II−Ａ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜のほぼ全体に付与して被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法、II−Ｂ：金属原子で構成される金属膜に、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物を、金属膜の表面付近に選択的に付与（化学修飾）して被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法、II−Ｃ：金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて被膜を得、得られた被膜をパターニングすることにより接合膜４３３を形成する方法等が挙げられる。これらの中でも、II−Ｃの方法により接合膜４３３を形成するのが好ましい。かかる方法によれば、比較的簡単な工程で、かつ、均一な膜厚の接合膜４３３を形成することができる。
【０１０１】
以下、II−Ｃの方法、すなわち金属原子と、脱離基（有機成分）３０３を含む有機物とを有する有機金属材料を原材料として有機金属化学気相成長法を用いて被膜を形成する方法により、接合膜４３３を得る場合を代表に説明する。
まず、被膜の形成方法（成膜方法）を説明するのに先立って、被膜を成膜する際に用いられる成膜装置５００について説明する。
【０１０２】
図８に示す成膜装置５００は、有機金属化学気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」と省略することもある。）による被膜の形成をチャンバー５１１内で行えるように構成されている。
具体的には、成膜装置５００は、チャンバー（真空チャンバー）５１１と、このチャンバー５１１内に設置され、第２の基材４１（成膜対象物）を保持する基板ホルダー（成膜対象物保持部）５１２と、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給する有機金属材料供給手段５６０と、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを供給するガス供給手段５７０と、チャンバー５１１内の排気をして圧力を制御する排気手段５３０と、基板ホルダー５１２を加熱する加熱手段（図示せず）とを有している。
【０１０３】
基板ホルダー５１２は、本実施形態では、チャンバー５１１の底部に取り付けられている。この基板ホルダー５１２は、モータの作動により回動可能となっている。これにより、第２の基材４１上に被膜を均質かつ均一な厚さで成膜することができる。
また、基板ホルダー５１２の近傍には、それぞれ、これらを覆うことができるシャッター５２１が配設されている。このシャッター５２１は、第２の基材４１、導体ポスト４３および被膜が不要な雰囲気等に曝されるのを防ぐためのものである。
【０１０４】
有機金属材料供給手段５６０は、チャンバー５１１に接続されている。この有機金属材料供給手段５６０は、固形状の有機金属材料を貯留する貯留槽５６２と、気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に送気するキャリアガスを貯留するガスボンベ５６５と、キャリアガスと気化または霧化した有機金属材料をチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５６１と、ガス供給ライン５６１の途中に設けられたポンプ５６４およびバルブ５６３とで構成されている。かかる構成の有機金属材料供給手段５６０では、貯留槽５６２は、加熱手段を有しており、この加熱手段の作動により固形状の有機金属材料を加熱して気化し得るようになっている。そのため、バルブ５６３を開放した状態で、ポンプ５６４を作動させて、キャリアガスをガスボンベ５６５から貯留槽５６２に供給すると、このキャリアガスとともに気化または霧化した有機金属材料が、供給ライン５６１内を通過してチャンバー５１１内に供給されるようになっている。
【０１０５】
なお、キャリアガスとしては、特に限定されず、例えば、窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガス等が好適に用いられる。
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０がチャンバー５１１に接続されている。ガス供給手段５７０は、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスを貯留するガスボンベ５７５と、前記低還元性雰囲気下とするためのガスをチャンバー５１１内に導くガス供給ライン５７１と、ガス供給ライン５７１の途中に設けられたポンプ５７４およびバルブ５７３とで構成されている。かかる構成のガス供給手段５７０では、バルブ５７３を開放した状態で、ポンプ５７４を作動させると、前記低還元性雰囲気下とするためのガスが、ガスボンベ５７５から、供給ライン５７１を介して、チャンバー５１１内に供給されるようになっている。ガス供給手段５７０をかかる構成とすることにより、チャンバー５１１内を有機金属材料に対して確実に低還元な雰囲気とすることができる。その結果、有機金属材料を原材料としてＭＯＣＶＤ法を用いて被膜を成膜する際に、有機金属材料に含まれる有機成分の少なくとも一部を脱離基３０３として残存させた状態で被膜が成膜される。
【０１０６】
チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とするためのガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素ガスおよびヘリウム、アルゴン、キセノンのような希ガス等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、有機金属材料として、後述する２，４−ペンタジオネート−銅（II）や［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］等のように分子構造中に酸素原子を含有するものを用いる場合には、低還元性雰囲気下とするためのガスに、水素ガスを添加するのが好ましい。これにより、酸素原子に対する還元性を向上させることができ、被膜に過度の酸素原子が残存することなく、被膜を成膜することができる。その結果、かかる被膜から得られる接合膜４３３は、膜中における金属酸化物の存在率が低いものとなり、優れた導電性を発揮することとなる。
【０１０７】
また、キャリアガスとして前述した窒素ガス、アルゴンガスおよびヘリウムガスのうちの少なくとも１種を用いる場合には、このキャリアガスに低還元性雰囲気下とするためのガスとしての機能をも発揮させることができる。
また、排気手段５３０は、ポンプ５３２と、ポンプ５３２とチャンバー５１１とを連通する排気ライン５３１と、排気ライン５３１の途中に設けられたバルブ５３３とで構成されており、チャンバー５１１内を所望の圧力に減圧し得るようになっている。
【０１０８】
以上のような構成の成膜装置５００を用いてＭＯＣＶＤ法により、以下のようにして第２の基材４１上に被膜が形成される。
まず、予め導体ポスト４３および第２の電気配線４４が形成された第２の基材４１を用意する。そして、この第２の基材４１を成膜装置５００のチャンバー５１１内に搬入し、基板ホルダー５１２に装着（セット）する。
【０１０９】
次に、排気手段５３０を動作させ、すなわちポンプ５３２を作動させた状態でバルブ５３３を開くことにより、チャンバー５１１内を減圧状態にする。この減圧の程度（真空度）は、特に限定されないが、１×１０−７〜１×１０−４Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、１×１０−６〜１×１０−５Ｔｏｒｒ程度であるのがより好ましい。
また、ガス供給手段５７０を動作させ、すなわちポンプ５７４を作動させた状態でバルブ５７３を開くことにより、チャンバー５１１内に、低還元性雰囲気下とするためのガスを供給して、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下とする。ガス供給手段５７０による前記ガスの流量は、特に限定されないが、０．１〜１０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０１１０】
さらに、このとき、加熱手段を動作させ、基板ホルダー５１２を加熱する。基板ホルダー５１２の温度は、形成する被膜の種類、すなわち、被膜を形成する際に用いる原材料の種類によっても若干異なるが、８０〜３００℃程度で有るのが好ましく、１００〜２７５℃程度であるのがより好ましい。かかる範囲内に設定することにより、後述する有機金属材料を用いて、優れた接着性を有する被膜を成膜して、接合膜４３３を得ることができる。
【０１１１】
次に、シャッター５２１を開いた状態にする。
そして、固形状の有機金属材料を貯留された貯留槽５６２が備える加熱手段を動作させることにより、有機金属材料を気化させた状態で、ポンプ５６４を動作させるとともに、バルブ５６３を開くことにより、気化または霧化した有機金属材料をキャリアガスとともにチャンバー内に導入する。
【０１１２】
このように、前記工程で基板ホルダー５１２が加熱された状態で、チャンバー５１１内に、気化または霧化した有機金属材料を供給すると、第２の基材４１上で有機金属材料が加熱されることにより、有機金属材料中に含まれる有機物の一部が残存した状態で、第２の基材４１上に被膜を形成することができる。
すなわち、ＭＯＣＶＤ法によれば、有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存するように金属原子を含む被膜を形成すれば、この被膜をパターニングすることにより、有機物の一部が脱離基３０３としての機能を発揮する接合膜４３３を導体ポスト４３上に形成することができる。
【０１１３】
このようなＭＯＣＶＤ法に用いられる、有機金属材料としては、特に限定されないが、例えば、２，４−ペンタジオネート−銅（II）、トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（Ａｌｑ３）、トリス（４−メチル−８キノリノレート）アルミニウム（III）（Ａｌｍｑ３）、（８−ヒドロキシキノリン）亜鉛（Ｚｎｑ２）、銅フタロシアニン、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（ヘキサフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｈｆａｃ）（ＭＨＹ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（ビニルトリメチルシラン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＶＴＭＳ）］、Ｃｕ（パーフルオロアセチルアセトネート）（２−メチル−１−ヘキセン−３−エン）［Ｃｕ（ｐｆａｃ）（ＭＨＹ）］のような金属錯体、トリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、ジエチル亜鉛のようなアルキル金属や、その誘導体等が挙げられる。これらの中でも、有機金属材料としては、金属錯体であるのが好ましい。金属錯体を用いることにより、金属錯体中に含まれる有機物の一部を残存した状態で、被膜を確実に形成することができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、ガス供給手段５７０を動作させることにより、チャンバー５１１内を低還元性雰囲気下となっているが、このような雰囲気下とすることにより、第２の基材４１（導体ポスト４３）上に純粋な金属膜が形成されることなく、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で被膜を成膜することができる。したがって、接合膜および金属膜としての双方の特性に優れた接合膜４３３を得ることができる。
【０１１５】
気化または霧化した有機金属材料の流量は、０．１〜１００ｃｃｍ程度であるのが好ましく、０．５〜６０ｃｃｍ程度であるのがより好ましい。これにより、均一な膜厚で、かつ、有機金属材料中に含まれる有機物の一部を残存させた状態で、被膜を成膜することができる。
以上のように、被膜を成膜した際に膜中に残存する残存物を脱離基３０３として用いる構成とすることにより、形成した金属膜等に脱離基を導入する必要がなく、比較的簡単な工程で、接合膜４３３とすべき被膜を成膜することができる。
【０１１６】
なお、有機金属材料を用いて形成された被膜に残存する前記有機物の一部は、その全てが脱離基３０３として機能するものであってもよいし、その一部が脱離基３０３として機能するものであってもよい。
以上のようにして、第２の基材４１（導体ポスト４３）上に被膜を成膜することができる。
【０１１７】
なお、導体ポスト４３の少なくとも接合膜４３３を設けるべき（形成すべき）領域には、上記の方法により接合膜４３３を形成するのに先立って、導体ポスト４３の構成材料に応じて、予め、導体ポスト４３と接合膜４３３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。
かかる表面処理としては、例えば、スパッタリング処理、ブラスト処理のような物理的表面処理、酸素プラズマ、窒素プラズマ等を用いたプラズマ処理、コロナ放電処理、エッチング処理、電子線照射処理、紫外線照射処理、オゾン暴露処理のような化学的表面処理、または、これらを組み合わせた処理等が挙げられる。このような処理を施すことにより、導体ポスト４３の接合膜４３３を形成すべき領域を清浄化するとともに、該領域を活性化させることができる。これにより、接合膜４３３と導体ポスト４３との接合強度を高めることができる。
また、これらの各表面処理の中でもプラズマ処理を用いることにより、接合膜４３３を形成するために、導体ポスト４３の表面を特に最適化することができる。
次に、本実施形態の半導体装置１の製造方法、すなわち、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合方法について説明する。
【０１１８】
［１］まず、図９（ａ）に示すように、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
これら第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、例えば、次のようにして得ることができる。なお、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４は、同様の方法を用いて形成することができるため、以下では、第１の半導体チップ３を形成する場合を代表に説明する。
【０１１９】
［１−Ａ］ まず、公知の方法を用いて、各半導体素子および第１の電気配線３４が形成された第１の基材３１に、第１の基材３１を貫通する第１のビアホール３２を形成する。
この第１のビアホール３２は、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング法等の化学的エッチング法のようなエッチング法を用いて形成することができる。
【０１２０】
［１−Ｂ］ 次に、第１のビアホール３２内に第１の導体ポスト３３を形成する。この導体ポスト３３は、例えば、導電性材料を含有する液状導電材料（ペースト）を、ビアホール３２内に供給した後、乾燥さらには必要に応じて焼成することにより形成することができる。
なお、前記液状導電材料としては、例えば、銀ペースト、ＩＴＯ粒子のような金属酸化物粒子の分散液等を用いることができる。
【０１２１】
また、前記液状導電材料をビアホール３２内に供給する方法としては、例えば、液滴吐出法（インクジェット法）、スピンコート法、マイクロコンタクトプリンティング法のような各種塗布法等が挙げられるが、特に、インクジェット法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、前記液状導電材料を容易かつ確実に第１のビアホール３２（選択的）に供給することができる。
その他、導体ポスト３３は、気相成膜法を用いて形成することも可能である。
【０１２２】
［２］次に、前記工程［１］で得た第２の半導体チップ４を用意し、その後、第２の基材４１の能動面（下側の面）４５に、前述したような方法で、被膜を形成した後、この被膜を所定の形状にパターニングすることにより、第２の導体ポスト４３の下面に接合膜４３３を形成することができる。
［３］次に、接合膜４３３の表面４３０に対してエネルギーを付与する。なお、表面４３０へのエネルギーの付与は、第２の基材４１の第１の基材３１と接合される側の面全体にわたってエネルギーを付与することにより行われてもよいし、接合膜４３３の表面４３０に選択的にエネルギーを付与することにより行われてもよい。
【０１２３】
ここで、接合膜４３３にエネルギーを付与すると、接合膜４３３では、脱離基３０３の結合手が切れて接合膜４３３の表面４３０付近から脱離し、脱離基３０３が脱離した後には、活性手が接合膜４３３の表面４３０付近に生じる。これにより、接合膜４３３の表面４３０に、第１の導体ポスト３３との接着性が発現する。
このような状態の接合膜４３３は、第１の導体ポスト３３と、化学的結合に基づいて強固に接合可能なものとなる。
【０１２４】
ここで、接合膜４３３に付与するエネルギーは、いかなる方法を用いて付与されるものであってもよいが、例えば、接合膜４３３にエネルギー線を照射する方法、接合膜４３３を加熱する方法、接合膜４３３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法、接合膜４３３をプラズマに曝す（プラズマエネルギーを付与する）方法、接合膜４３３をオゾンガスに曝す（化学的エネルギーを付与する）方法等が挙げられる。中でも、本実施形態では、接合膜４３３にエネルギーを付与する方法として、特に、接合膜４３３にエネルギー線を照射する方法を用いるのが好ましい。かかる方法は、接合膜４３３に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギーを付与する方法として好適に用いられる。
【０１２５】
このうち、エネルギー線としては、例えば、紫外線、レーザ光のような光、Ｘ線、γ線、電子線、イオンビームのような粒子線等や、またはこれらのエネルギー線を２種以上組み合わせたものが挙げられる。
これらのエネルギー線の中でも、特に、波長１２６〜３００ｎｍ程度の紫外線を用いるのが好ましい（図９（ｂ）参照）。かかる範囲内の紫外線によれば、付与されるエネルギー量が最適化されるので、接合膜４３３中の脱離基３０３を確実に脱離させることができる。これにより、接合膜４３３の特性（機械的特性、化学的特性等）が低下するのを防止しつつ、接合膜４３３に接着性を確実に発現させることができる。
【０１２６】
また、紫外線によれば、広い範囲をムラなく短時間に処理することができるので、脱離基３０３の脱離を効率よく行わせることができる。さらに、紫外線には、例えば、ＵＶランプ等の簡単な設備で発生させることができるという利点もある。
なお、紫外線の波長は、より好ましくは、１２６〜２００ｎｍ程度とされる。
また、ＵＶランプを用いる場合、その出力は、接合膜４３３の面積に応じて異なるが、１ｍＷ／ｃｍ２〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、５ｍＷ／ｃｍ２〜５０ｍＷ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。なお、この場合、ＵＶランプと接合膜４３３との離間距離は、３〜３０００ｍｍ程度とするのが好ましく、１０〜１０００ｍｍ程度とするのがより好ましい。
【０１２７】
また、紫外線を照射する時間は、接合膜４３３の表面４３０付近の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間、すなわち、接合膜４３３に必要以上に紫外線が照射されない程度の時間とするのが好ましい。これにより、接合膜４３３が変質・劣化するのを効果的に防止することができる。具体的には、紫外線の光量、接合膜４３３の構成材料等に応じて若干異なるものの、０．５〜３０分程度であるのが好ましく、１〜１０分程度であるのがより好ましい。
また、紫外線は、時間的に連続して照射されてもよいが、間欠的（パルス状）に照射されてもよい。
【０１２８】
一方、レーザ光としては、例えば、エキシマレーザのようなパルス発振レーザ（パルスレーザ）、炭酸ガスレーザ、半導体レーザのような連続発振レーザ等が挙げられる。中でも、パルスレーザが好ましく用いられる。パルスレーザでは、接合膜４３３のレーザ光が照射された部分に経時的に熱が蓄積され難いので、蓄積された熱による接合膜４３３の変質・劣化を確実に防止することができる。すなわち、パルスレーザによれば、接合膜４３３の内部にまで蓄積された熱の影響がおよぶのを、防止することができる。
【０１２９】
また、パルスレーザのパルス幅は、熱の影響を考慮した場合、できるだけ短い方が好ましい。具体的には、パルス幅が１ｐｓ（ピコ秒）以下であるのが好ましく、５００ｆｓ（フェムト秒）以下であるのがより好ましい。パルス幅を前記範囲内にすれば、レーザ光照射に伴って接合膜４３３に生じる熱の影響を、的確に抑制することができる。なお、パルス幅が前記範囲内程度に小さいパルスレーザは、「フェムト秒レーザ」と呼ばれる。
【０１３０】
また、レーザ光の波長は、特に限定されないが、例えば、２００〜１２００ｎｍ程度であるのが好ましく、４００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、レーザ光のピーク出力は、パルスレーザの場合、パルス幅によって異なるが、０．１〜１０Ｗ程度であるのが好ましく、１〜５Ｗ程度であるのがより好ましい。
さらに、パルスレーザの繰り返し周波数は、０．１〜１００ｋＨｚ程度であるのが好ましく、１〜１０ｋＨｚ程度であるのがより好ましい。パルスレーザの周波数を前記範囲内に設定することにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基３０３を接合膜４３３の表面４３０付近から確実に切断することができる。
【０１３１】
なお、このようなレーザ光の各種条件は、レーザ光を照射された部分の温度が、好ましくは常温（室温）〜６００℃程度、より好ましくは２００〜６００℃程度、さらに好ましくは３００〜４００℃程度になるように適宜調整されるのが好ましい。これにより、レーザ光を照射した部分の温度が著しく上昇して、脱離基３０３を接合膜４３３から確実に切断することができる。
【０１３２】
また、接合膜４３３に照射するレーザ光は、その焦点を、接合膜４３３の表面４３０に合わせた状態で、この表面４３０に沿って走査されるようにするのが好ましい。これにより、レーザ光の照射によって発生した熱が、表面４３０付近に局所的に蓄積されることとなる。その結果、接合膜４３３の表面４３０に存在する脱離基３０３を選択的に脱離させることができる。
【０１３３】
また、接合膜４３３に対するエネルギー線の照射は、いかなる雰囲気中で行うようにしてもよく、具体的には、大気、酸素のような酸化性ガス雰囲気、水素のような還元性ガス雰囲気、窒素、アルゴンのような不活性ガス雰囲気、またはこれらの雰囲気を減圧した減圧（真空）雰囲気等が挙げられるが、中でも、特に、大気雰囲気中で行うのが好ましい。これにより、雰囲気を制御することに手間やコストをかける必要がなくなり、エネルギー線の照射をより簡単に行うことができる。
【０１３４】
このように、エネルギー線を照射する方法によれば、接合膜４３３の表面４３０付近に対して選択的にエネルギーを付与することが容易に行えるため、例えば、エネルギーの付与による第２の基材４１、第１の導体ポスト４３および接合膜４３３の変質・劣化、すなわち得られる半導体装置１の変質・劣化を防止することができる。
また、エネルギー線を照射する方法によれば、付与するエネルギーの大きさを、精度よく簡単に調整することができる。このため、接合膜４３３から脱離する脱離基３０３の脱離量を調整することが可能となる。このように脱離基３０３の脱離量を調整することにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の接合膜４３３との間の接合強度を容易に制御することができる。
【０１３５】
すなわち、脱離基３０３の脱離量を多くすることにより、接合膜４３３の表面４３０付近に、より多くの活性手が生じるため、接合膜４３３に発現する接着性をより高めることができる。一方、脱離基３０３の脱離量を少なくすることにより、接合膜４３３の表面４３０付近に生じる活性手を少なくし、接合膜４３３に発現する接着性を抑えることができる。
【０１３６】
なお、付与するエネルギーの大きさを調整するためには、例えば、エネルギー線の種類、エネルギー線の出力、エネルギー線の照射時間等の条件を調整すればよい。
さらに、エネルギー線を照射する方法によれば、短時間で大きなエネルギーを付与することができるので、エネルギーの付与をより効率よく行うことができる。
ここで、エネルギーが付与される前の接合膜４３３は、図２および図６に示すように、その表面４３０付近に脱離基３０３を有している。かかる接合膜４３３にエネルギーを付与すると、脱離基３０３（図２では、水素原子、図６では、メチル基）が接合膜４３３から脱離する。これにより、図３および図７に示すように、接合膜４３３の表面４３０に活性手３０４が生じ、活性化される。その結果、接合膜４３３の表面４３０に接着性が発現する。
【０１３７】
ここで、本明細書中において、接合膜４３３が「活性化された」状態とは、上述のように接合膜４３３の表面４３０および内部の脱離基３０３が脱離して、接合膜４３３の構成原子において終端化されていない結合手（以下、「未結合手」または「ダングリングボンド」とも言う。）が生じた状態の他、この未結合手が水酸基（ＯＨ基）によって終端化された状態、さらに、これらの状態が混在した状態を含めて、接合膜４３３が「活性化された」状態と言うこととする。
【０１３８】
したがって、活性手３０４とは、図３および図７に示すように、未結合手（ダングリングボンド）、または未結合手が水酸基によって終端化されたもののことを言う。このような活性手３０４が存在するようにすれば、第１の導体ポスト３３に対して、特に強固な接合が可能となる。
なお、後者の状態（未結合手が水酸基によって終端化された状態）は、例えば、接合膜４３３に対して大気雰囲気中でエネルギー線を照射することにより、大気中の水分が未結合手を終端化することによって、容易に生成されることとなる。
【０１３９】
また、本実施形態では、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とを接触させる前に、予め、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合について説明しているが、かかるエネルギーの付与は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接触させる（位置決めする）際、または接触させた（位置決めした）後に行うようにしてもよい。このようなエネルギー付与の方法については後述する。
【０１４０】
［４］次に、図１０（ｃ）に示すように、活性化させた接合膜４３３と、これに接続（接合）すべき第１の導体ポスト３３とが密着するようにして、第２の導体ポスト４３を第１の導体ポスト３３に接触させる。すなわち、第２の基材４１の第１の基材３１に対する位置決めを行う。これにより、前記工程［３］において、接合膜４３３が第１の導体ポスト３３（被着体）に対する接着性が発現していることから、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが化学的に結合することとなり、第１の導体ポスト３３に接着（接合）して、図１０（ｄ）に示すように、第２の導体ポスト４３が第１の導体ポスト３３に接合され、半導体チップ積層体が得られる。
【０１４１】
このようにして得られた半導体チップ積層体では、従来の接合方法で用いられていた接着剤のように、主にアンカー効果のような物理的結合に基づく接着ではなく、共有結合のような短時間で生じる強固な化学的結合に基づいて、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが接合されている。このため、半導体チップ積層体は短時間で形成することができ、かつ、極めて剥離し難く、接合ムラ等も生じ難いものとなる。
また、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが直接接合されているため、半導体チップ積層体に不本意な応力（曲げ等）が加えられた場合でも、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との電気的接続が容易に損なわれるのを防止することができる。すなわち、信頼性の高い半導体装置１を得ることができる。
【０１４２】
一方で、このような半導体チップ積層体を得る方法によれば、固体接合を用いる場合や、半田バンプを用いる場合のように、高温（例えば、７００℃以上や２６０℃以上）での熱処理を必要としないことから、耐熱性の低い材料で構成された第１の基材３１および第２の基材４１をも、接合に供することができる。
ここで、本工程において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが接合するメカニズムについて説明する。
【０１４３】
例えば、第１の導体ポスト３３の上面に、水酸基が露出している場合を例に説明すると、本工程において、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接触するように、これらを貼り合わせたとき、接合膜４３３の表面に存在する水酸基と、第１の導体ポスト３３の上面に存在する水酸基とが、水素結合によって互いに引き合い、水酸基同士の間に引力が発生する。この引力によって、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接合されると推察される。
【０１４４】
また、この水素結合によって互いに引き合う水酸基同士は、温度条件等によって、脱水縮合を伴って表面から切断される。その結果、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３との接触界面では、水酸基が結合していた結合手同士が結合する。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポストとが接合膜４３３を介して、より強固に接合されると推察される。
【０１４５】
以上説明したような第１の導体ポスト３３の接合膜４３３との接合に供される領域（上面）には、第２の導体ポスト４３と同様に、第１の導体ポスト３３の構成材料に応じて、接合を行う前に、あらかじめ、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との密着性を高める表面処理を施すのが好ましい。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合強度をより高めることができる。
【０１４６】
なお、表面処理としては、第２の導体ポスト４３に対して施す前述したような表面処理と同様の処理を適用することができる。
また、第１の導体ポスト３３の構成材料によっては、上記のような表面処理を施さなくても、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との接合強度が十分に高くなるものがある。このような効果が得られる第１の導体ポスト３３の構成材料には、前述した第２の導体ポスト４３の構成材料と同様のもの（すなわち、各種金属系材料）等が挙げられる。
【０１４７】
さらに、第１の導体ポスト３３の接合膜４３３との接合に供される領域に、以下の基や物質を有する場合には、上記のような表面処理を施さなくても、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との接合強度を十分に高くすることができる。
このような基や物質としては、例えば、水素原子、水酸基、チオール基、カルボキシル基、アミノ基、ニトロ基、イミダゾール基のような官能基、ラジカル、開環分子、２重結合、３重結合のような不飽和結合、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉのようなハロゲン、過酸化物からなる群から選択される少なくとも１つの基または物質が挙げられる。このような基または物質を有する表面は、接合膜４３３に対する接合強度のさらなる向上を実現し得るものとなる。
【０１４８】
また、このようなものを有する表面が得られるように、上述したような各種表面処理を適宜選択して行うことにより、接合膜４３３と特に強固に接合可能な第１の導体ポスト３３が得られる。
なお、前記工程［３］で活性化された接合膜４３３の表面は、その活性状態が経時的に緩和してしまう。このため、前記工程［３］の終了後、できるだけ早く本工程［４］を行うようにするのが好ましい。具体的には、前記工程［３］の終了後、６０分以内に本工程［４］を行うようにするのが好ましく、５分以内に行うのがより好ましい。かかる時間内であれば、接合膜４３３の表面が十分な活性状態を維持しているので、本工程で第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合したとき、これらの間に十分な接合強度を得ることができる。
【０１４９】
換言すれば、活性化させる前の接合膜４３３は、脱離基３０３を備えた状態で化学的に比較的安定な膜であり、耐候性に優れている。このため、活性化させる前の接合膜４３３は、長期にわたる保存に適したものとなる。したがって、そのような接合膜４３３を備えた第２の半導体チップ４を多量に製造または購入して保存しておき、本工程の貼り合わせを行う直前に、必要な個数のみに前記工程［３］に記載したエネルギーの付与を行うようにすれば、半導体装置１の製造効率の観点から有効である。
【０１５０】
また、前述の方法では、第２の導体ポスト４３の接合膜４３３にエネルギーを付与した後、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の接合膜４３３とが接触するように第１の基材３１と第２の基材４１とを重ねあわせ、これら導体ポスト３３、４３を接合しているが、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３とが接触するように第１の基材３１と第２の基材４１とを重ね合わせた後、接合膜４３３に対してエネルギーを付与して、接合膜４３３を活性化させ、これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合してもよい。
【０１５１】
以下、このようにして第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する方法について説明する。
［１’］まず、前記と同様にして、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
［２’］次に、前記と同様にして、第２の半導体チップ４が備える第２の半導体ポスト４３の下面に導電膜４３３を形成する。
【０１５２】
［３’］次に、接合膜４３３の下面（表面４３０）と、接合すべき第２の導体ポスト３３の上面とが密着（接触）するように、第２の基材４１を第１の基材３１に積層する。なお、この状態では、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３との間は接合されていないので、第２の基材４１の第１の基材３１に対する相対位置を調整することができる。これにより、第２の基材４１を第１の基材３１に積層した後、これらの位置を容易に微調整することができる。その結果、第２の基材４１の第１の基材３１の面方向における位置精度を高めることができる。
【０１５３】
［４’］次に、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する。接合膜４３３にエネルギーが付与されると、接合膜４３３の表面４３０に、第１の導体ポスト３３との接着性が発現する。これにより、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合される。
ここで、この例では、の接合膜４３３にエネルギーを付与する方法として、特に、接合膜４３３を加熱する方法、および接合膜４３３に圧縮力（物理的エネルギー）を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法を用いる。これらの方法は、接合膜４３３に対して比較的簡単に効率よくエネルギーを付与することができるので、エネルギー付与方法として好適である。
【０１５４】
このうち、接合膜４３３を加熱することにより、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合には、加熱温度を２５〜１５０℃程度に設定するのが好ましく、５０〜１００℃程度に設定するのがより好ましい。かかる範囲の温度で加熱すれば、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合膜４３３を確実に活性化させることができる。
【０１５５】
また、加熱時間は、接合膜４３３の脱離基３０３を脱離し得る程度の時間とすればよく、具体的には、加熱温度が前記範囲内であれば、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、接合膜４３３は、いかなる方法で加熱されてもよいが、例えば、ヒータを用いる方法、赤外線を照射する方法、火炎に接触させる方法等の各種方法で加熱することができる。
【０１５６】
なお、赤外線を照射する方法を用いる場合には、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の少なくとも一方は、光吸収性を有する材料で構成されているのが好ましい。これにより、赤外線を照射された第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３は、効率よく発熱する。その結果、接合膜４３３を効率よく加熱することができる。
また、ヒータを用いる方法または火炎に接触させる方法を用いる場合には、第１の導体ポスト３３または第２の導体ポスト４３のうちヒータまたは火炎を接触させる側の部材は、熱伝導性に優れた材料で構成されているのが好ましい。これにより、第１の導体ポスト３３または第２の導体ポスト４３を介して、接合膜４３３に対して効率よく熱を伝えることができ、接合膜４３３を効率よく加熱することができる。
【０１５７】
また、接合膜４３３に圧縮力を付与することにより、接合膜４３３に対してエネルギーを付与する場合には、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが互いに近づく方向に、０．２〜１０ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度の圧力で圧縮するのがより好ましい。これにより、単に圧縮するのみで、接合膜４３３に対して適度なエネルギーを簡単に付与することができ、接合膜４３３に、第１の導体ポスト３３との十分な接着性が発現する。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の各構成材料によっては、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３に損傷等が生じるおそれがある。
【０１５８】
また、圧縮力を付与する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、圧縮力を付与する時間は、圧縮力の大きさに応じて適宜変更すればよい。具体的には、圧縮力の大きさが大きいほど、圧縮力を付与する時間を短くすることができる。
以上のようにして、第１の半導体チップ３上に第２の半導体チップ４が積層された半導体チップ積層体を得ることができる。
【０１５９】
このようにして得られた半導体チップ積層体は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間の接合強度が５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのが好ましく、１０ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）以上であるのがより好ましい。このような接合強度を有する半導体チップ積層体は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との剥離を十分に防止し得るものとなる。すなわち、得られる半導体チップ積層体は、耐久性に優れたものとなる。また、本発明によれば、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが上記のような大きな接合強度で接合された半導体チップ積層体を効率よく作製することができる。
【０１６０】
なお、従来のシリコン基板同士を直接接合するような固体接合では、接合に供される接合部材の表面を活性化させても、その活性状態は、大気中で数秒〜数十秒程度の極めて短時間しか維持することができなかった。このため、表面の活性化を行った後、接合する２つの接合部材を貼り合わせる等の作業に要する時間を、十分に確保することができないという問題があった。
【０１６１】
これに対し、本発明によれば、比較的長時間に亘って活性状態を維持することができる。このため、貼り合わせ作業に要する時間を十分に確保することができ、接合作業の効率化を高めることができる。なお、比較的長時間に亘って活性状態を維持し得ることは、有機成分で構成される脱離基３０３が脱離した活性化状態が安定化していることに起因しているものと推察される。
【０１６２】
なお、半導体チップ積層体を得る際、または、半導体チップ積層体を得た後に、この半導体チップ積層体に対して、必要に応じ、以下の３つの工程（［４Ａ］、［４Ｂ］および［４Ｃ］）のうちの少なくとも１つの工程（半導体チップ積層体の接合強度を高める工程）を行うようにしてもよい。これにより、半導体チップ積層体の接合強度のさらなる向上を図ることができる。
【０１６３】
［４Ａ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体を、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが互いに近づく方向に加圧する。
これにより、第１の導体ポスト３３の表面と、接合膜４３３の表面とがより近接し、半導体チップ積層体における接合強度をより高めることができる。
また、半導体チップ積層体を加圧することにより、第１の導体ポスト３３の表面と、接合膜４３３の表面との接合界面に残存していた隙間を押し潰して、接合面積をさらに広げることができる。これにより、半導体チップ積層体における接合強度をさらに高めることができる。
このとき、半導体チップ積層体を加圧する際の圧力は、半導体チップ積層体が損傷を受けない程度の圧力で、できるだけ高い方が好ましい。これにより、この圧力に比例して半導体チップ積層体における接合強度を高めることができる。
【０１６４】
なお、この圧力は、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料や各厚さ、接合装置等の条件に応じて、適宜調整すればよい。具体的には、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料や各厚さ等に応じて若干異なるものの、０．２〜１０ＭＰａ程度であるのが好ましく、１〜５ＭＰａ程度であるのがより好ましい。これにより、半導体チップ積層体の接合強度を確実に高めることができる。なお、この圧力が前記上限値を上回っても構わないが、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３の各構成材料によっては、第１の導体ポスト３３および第２の導体ポスト４３に損傷等が生じるおそれがある。
また、加圧する時間は、特に限定されないが、１０秒〜３０分程度であるのが好ましい。なお、加圧する時間は、加圧する際の圧力に応じて適宜変更すればよい。具体的には、半導体チップ積層体を加圧する際の圧力が高いほど、加圧する時間を短くしても、接合強度の向上を図ることができる。
【０１６５】
［４Ｂ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体を加熱する。
これにより、半導体チップ積層体における接合強度をより高めることができる。
このとき、半導体チップ積層体を加熱する際の温度は、室温より高く、半導体チップ積層体の耐熱温度未満であれば、特に限定されないが、好ましくは２５〜１５０℃程度とされ、より好ましくは５０〜１００℃程度とされる。かかる範囲の温度で加熱すれば、半導体チップ積層体が熱によって変質・劣化するのを確実に防止しつつ、接合強度を確実に高めることができる。
【０１６６】
また、加熱時間は、特に限定されないが、１〜３０分程度であるのが好ましい。
また、前記工程［４Ａ］、［４Ｂ］の双方を行う場合、これらを同時に行うのが好ましい。すなわち、半導体チップ積層体を加圧しつつ、加熱するのが好ましい。これにより、加圧による効果と、加熱による効果とが相乗的に発揮され、半導体チップ積層体の接合強度を特に高めることができる。
【０１６７】
［４Ｃ］ 本工程では、得られた半導体チップ積層体に紫外線を照射する。
これにより、第１の導体ポスト３３と接合膜４３３との間に形成される化学結合を増加させ、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との間の接合強度をそれぞれ高めることができる。その結果、半導体チップ積層体の接合強度を特に高めることができる。
このとき照射される紫外線の条件は、前記工程［２］に示した紫外線の条件と同等にすればよい。
【０１６８】
本工程［４Ｃ］は、第１の導体ポスト３３、および、第２の導体ポスト４３の少なくとも一方を、透光性を有する材料で構成することにより行うことができる。例えば、第１の導体ポスト３３を、透光性を有する材料で構成した場合には、第１の導体ポスト３３側から、紫外線を照射することにより、本工程を行うことができる。また、第２の導体ポスト４３を、透光性を有する材料で構成した場合には、第２の導体ポスト４３側から、紫外線を照射することにより、本工程を行うことができる。
以上のような工程を行うことにより、半導体チップ積層体における接合強度のさらなる向上を容易に図ることができる。
【０１６９】
［５］次に、インターポーザー２を用意し、このインターポーザー２上に、前記工程［３］で得られた半導体チップ積層体を搭載する。
これは、インターポーザー２上の配線２１の一部に、第１の半導体チップ３が有する第１の導体ポスト３３を接合することにより行うことができる。
配線２１と第１の導体ポスト３３との接合は、各種方法を用いて行うことができ、例えば、図１に示すように、半田や異方性導電膜のような導電性接合材で構成される接合膜２５を介して、配線２１と第１の導体ポスト３３とを接合することができる
かかる構成の他、接合膜２５を、導電性を有する接合膜４３３と同様の構成のものとすれば、前述したような方法で行うことができる。
【０１７０】
後者の構成として、配線２１と第１の導体ポスト３３とを接合すれば、インターポーザー２上に設けられた配線２１との接合を、前述した接続部を介して行うことができ、その結果、これら同士間の接合強度（接続信頼性）を向上させることができる。したがって、信頼性により優れた半導体装置１とすることができる。
後者の接合方法による場合、第１の導体ポスト３３にも第２の導体ポスト４３と同様に、その下面に接合膜を形成する構成としておき、前記工程［２］において、接合膜４３３にエネルギーを付与するのと並行して、接合膜２５にもエネルギーを付与する。そして、前記工程［３］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、接合膜２５と配線２１とが密着するように、インターポーザー２と、第１の基材３１および第２の基材４１とを積層し位置決めし、配線２１と第１の導体ポスト３３、および、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する。かかる構成とすることにより、これらを一括して接合することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１７１】
また、第１の導体ポスト３３にも第２の導体ポスト４３と同様に、その下面に接合膜を形成する構成としておき、前記工程［３’］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、第１の導体ポスト３３の接合膜と配線２１とが密着するように、インターポーザー２と、第１の基材３１および第２の基材４１とを積層して位置決めする。そして、前記工程［４’］において、第１の導体ポスト３３の接合膜と接合膜４３３の双方にエネルギーを付与することにより、配線２１と第１の導体ポスト３３、および、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とを接合する。かかる構成とすることによっても、これらを一括して接合することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０１７２】
なお、本実施形態では、第２の導体ポスト４３の第１の導体ポスト３３と接合される側に、前述したような導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現する特定の材料で構成された接合膜４３３を設ける場合について説明したが、第２の導体ポスト４３に代えて、第１の導体ポスト３３の第２の導体ポスト４３と接合される側（他方の面側）に、かかる材料で構成された接合膜を設けるようにしてもよく、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３の双方に、かかる材料で構成された接合膜を設けるようにしてもよい。
【０１７３】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第２実施形態について説明する。
図１１は、本発明の半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１１中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１７４】
以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態では、第２の導体ポスト４３および第２の電気配線４４の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図１１に示すように、第２の導体ポスト４３は、その全体形状が円柱状をなしており、その下面（第１の導体ポスト３３側）に、第１の導体ポスト３３と接合する接合膜４３３が設けられている。そして、本実施形態では、第２の電気配線４４は、この接合膜４３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜４３３と連続して（一体的に）形成されている。
【０１７５】
かかる構成の第２の半導体チップ４、すなわち、接合膜４３３と第２の電気配線４４とが一体化して形成された第２の半導体チップ４は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第２の基材４１に、第２のビアホール４２および第２の導体ポスト４３を形成した後、能動面４５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第２の電気配線４４と接合膜４３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。
【０１７６】
このような第２の半導体チップ４を用いた場合においても、前記第１実施形態で説明したのと同様にして、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、接合膜４３３を介して接合された半導体チップ積層体を得ることができる。そして、得られた半導体チップを、前記と同様にして、インターポーザー２上に接合することにより、半導体装置１を得ることができる。
【０１７７】
＜＜第３実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第３実施形態について説明する。
図１２は、本発明の積層基板の第３実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１２中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１７８】
以下、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図１２に示すように、第３実施形態の半導体装置１’は、インターポーザー２上に、第１の半導体チップ３と、第２の半導体チップ４と、第３の半導体チップ５とが、この順で積層された３層構成の半導体装置である。
【０１７９】
第３の半導体チップ５は、第２の半導体チップ４上に積層された平板状の第３の基材５１と、この第３の基材の厚さ方向に貫通して設けられた第３のビアホール（貫通孔）５２と、第３のビアホール５２内に設けられた第３の導体ポスト（電気接続部）５３とを備える。また、第３の基材５１の下面（一方の面）は、半導体素子（図示せず）と半導体素子同士を電気的に接続する第３の配線５４とが形成されることにより能動面（集積回路形成面）５５とされている。
【０１８０】
第３の半導体チップ５を構成する各部は、第２の半導体チップ４を構成する各部と同様の構成とされている。
この第３の半導体チップ５が備える第３の導体ポスト５３の下面にも、前述した接合膜４３３と同様の構成の接合膜５３５が形成されている。
第３の半導体チップ５は、前記工程［２］において、接合膜４３３にエネルギーを付与するのと並行して、接合膜５３５にもエネルギーを付与し、前記工程［３］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、の接合膜５３５と第２の導体ポスト４３とが密着するように、第１の基材３１〜第３の基材５１とを積層して位置決めし、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３、および、第２の導体ポスト４３と第３の導体ポスト５３とを、それぞれ、接合膜４３３および接合膜５３５を介して、接合することによって、第２の半導体チップ４上に搭載することができる。
【０１８１】
さらに、第３の半導体チップ５は、前記工程［３’］において、接合膜４３３と第１の導体ポスト３３とが密着するとともに、第３の導体ポスト５３の接合膜５３５と第２の導体ポスト４３とが密着するように、第１の基材３１〜第３の基材５１とを積層して位置決めし、前記工程［４’］において、接合膜４３３と接合膜５３５の双方にエネルギーを付与し、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３、および、第２の導体ポスト４３と第３の導体ポスト５３とを、それぞれ、接合膜４３３および接合膜５３５を介して、接合することによって、第２の半導体チップ４上に搭載することができる。
なお、本発明の積層基板は、前記第１および第２実施形態のような２層構成や、本第３実施形態のような３層構成に限らす、４層以上の構成とすることができる。
４層以上とした場合でも、本発明の構成とすれば、容易に半導体装置を製造することができる。
【０１８２】
＜＜第４実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第４実施形態について説明する。
図１３は、本発明の半導体装置の第４実施形態を示す断面図、図１４は、図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図、図１５は、図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図、図１６は、接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す図、図１７は、図１３に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。なお、以下では、説明の都合上、図１３〜図１７中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０１８３】
第４実施形態では、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３との接合の他に、さらに第１の基材３１と第２の基材４１とが接合され、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図１３に示す半導体装置１”は、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜４３３を介して接合され、さらに第１の基材３１と第２の基材４１とが接合膜７を介して接合されている。これにより、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との全体としての接合強度（半導体装置１”の接合強度）をより向上させることができる。また、半導体装置１”内への水分の浸入を防止または低減することができ、その結果、半導体装置の変質・劣化を好適に防止または低減することができる。
【０１８４】
このような接合膜７は、例えば、シリコーン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ゴム系接着剤のような各種接着剤で構成することもできるが、所定の処理を施すことにより接着性を発現する、絶縁性の接合膜で構成するのが好ましい。
この材料としては、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含む材料が好適に使用される。
【０１８５】
かかる材料で構成される接合膜７は、エネルギーを付与する前の状態では、図１４に示すように、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合５０２を含み、ランダムな原子構造を有するＳｉ骨格５０１と、このＳｉ骨格５０１に結合する脱離基５０３とを含むものである。
そして、この接合膜７にエネルギーを付与すると、図１５に示すように、一部の脱離基５０３がＳｉ骨格５０１から脱離し、代わりに活性手５０４が生じる。これにより、接合膜７の表面に接着性が発現する。このようにして接着性が発現した接合膜７により、第１の基材３１と第２の基材４１とが接合されている。
【０１８６】
このような接合膜７は、シロキサン結合５０２を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格５０１の影響によって、変形し難い強固な膜となる。このため、第１の基材３１と第２の基材４１との間の距離、すなわち、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間の距離を高い寸法精度で一定に保持することができる。
また、接合膜７を用いて第１の基材３１と第２の基材４１とを接合したことにより、接着剤を用いて接合した場合に、接着剤がはみ出すといった問題が生じることが防止される。したがって、はみ出した接着剤を除去する手間も省略できるという利点もある。
【０１８７】
さらに、接合膜７は、化学的に安定なＳｉ骨格５０１の作用により、耐熱性に優れている。このため、例えば、半導体装置１”を、回路基板に実装する場合、リフロー処理（高温による加熱処理）が行われても、接合膜７の変質・劣化が防止または抑制される。その結果、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との剥離をより確実に防止することができる。
【０１８８】
また、このような接合膜７は、流動性を有しない固体状のものとなる。このため、流動性を有する液状または粘液状の接着剤を用いる場合に比べて、接着層（接合膜７）の厚さや形状がほとんど変化しない。このため、接合膜７を用いて製造された半導体装置１”の寸法精度は、格段に高いものとなる。さらに、接着剤を用いる場合に比較して、その硬化に要する時間が不要になるため、短時間で強固な接合を可能にするものである。
【０１８９】
このような接合膜７としては、特に、接合膜７を構成する全原子からＨ原子を除いた原子のうち、Ｓｉ原子の含有率とＯ原子の含有率の合計が、１０〜９０原子％程度であるのが好ましく、２０〜８０原子％程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子とが、前記範囲の含有率で含まれていれば、接合膜７は、Ｓｉ原子とＯ原子とが強固なネットワークを形成し、接合膜７自体がより強固なものとなる。また、かかる接合膜７は、第１の基材３１および第２の基材４１に対して、特に高い接合強度を示すものとなる。
【０１９０】
また、接合膜７中のＳｉ原子とＯ原子の存在比は、３：７〜７：３程度であるのが好ましく、４：６〜６：４程度であるのがより好ましい。Ｓｉ原子とＯ原子の存在比を前記範囲内になるよう設定することにより、接合膜７の安定性が高くなり、第１の基材３１と第２の基材４１とをより強固に接合することができるようになる。
なお、接合膜７中のＳｉ骨格５０１の結晶化度は、４５％以下であるのが好ましく、４０％以下であるのがより好ましい。これにより、Ｓｉ骨格５０１は十分にランダムな原子構造を含むものとなる。このため、前述したＳｉ骨格５０１の特性が顕在化し、接合膜７の寸法精度および接着性がより優れたものとなる。
【０１９１】
また、Ｓｉ骨格５０１に結合する脱離基５０３は、前述したように、Ｓｉ骨格５０１から脱離することによって、接合膜７に活性手５０４を生じさせるよう振る舞うものである。したがって、脱離基５０３には、エネルギーを付与されることによって、比較的簡単に、かつ均一に脱離するものの、エネルギーが付与されないときには、脱離しないようＳｉ骨格５０１に確実に結合しているものである必要がある。
【０１９２】
かかる観点から、脱離基５０３には、Ｈ原子、Ｂ原子、Ｃ原子、Ｎ原子、Ｏ原子、Ｐ原子、Ｓ原子およびハロゲン系原子、またはこれらの各原子を含み、これらの各原子がＳｉ骨格５０１に結合するよう配置された原子団からなる群から選択される少なくとも１種で構成されたものが好ましく用いられる。かかる脱離基５０３は、エネルギーの付与による結合／脱離の選択性に比較的優れている。このため、このような脱離基３０３は、上記のような必要性を十分に満足し得るものとなり、接合膜７の接着性をより高度なものとすることができる。
【０１９３】
なお、上記のような各原子がＳｉ骨格５０１に結合するよう配置された原子団（基）としては、例えば、メチル基、エチル基のようなアルキル基、ビニル基、アリル基のようなアルケニル基、アルデヒド基、ケトン基、カルボキシル基、アミノ基、アミド基、ニトロ基、ハロゲン化アルキル基、メルカプト基、スルホン酸基、シアノ基、イソシアネート基等が挙げられる。
【０１９４】
これらの各基の中でも、脱離基５０３は、特にアルキル基であるのが好ましい。アルキル基は化学的な安定性が高いため、アルキル基を含む接合膜７は、耐候性に（半導体装置が使用される環境に対して）優れたものとなる。
このような特徴を有する接合膜７の構成材料としては、例えば、ポリオルガノシロキサンのようなシロキサン結合を含む重合物等が挙げられる。
【０１９５】
ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、それ自体が優れた機械的特性を有している。また、多くの材料に対して特に優れた接着性を示すものである。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、第１の基材３１と第２の基材４１とをより強固に接合することができる。
また、ポリオルガノシロキサンは、通常、撥水性（非接着性）を示すが、エネルギーを付与されることにより、容易に有機基を脱離させることができ、親水性に変化し、接着性を発現するが、この非接着性と接着性との制御を容易かつ確実に行えるという利点を有する。
【０１９６】
なお、この撥水性（非接着性）は、主に、ポリオルガノシロキサン中に含まれたアルキル基による作用である。したがって、ポリオルガノシロキサンで構成された接合膜７は、エネルギーを付与された領域に接着性が発現するとともに、エネルギーを付与しなかった領域においては、前述したアルキル基による優れた撥液性が得られるという利点も有する。したがって、エネルギーを付与する領域を制御することにより、例えば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間隙の端部に、優れた撥液性を発現させることができる。その結果、例えば湿度が比較的高い場所で半導体装置１”が使用された場合でも、半導体装置１”内への水分の浸入をより確実に防止することができる。
【０１９７】
また、ポリオルガノシロキサンの中でも、特に、オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とするものが好ましい。オクタメチルトリシロキサンの重合物を主成分とする接合膜７は、接着性に特に優れることから、第１の基材３１と第２の基材４１との接合に特に好適に適用できるものである。また、オクタメチルトリシロキサンを主成分とする原料は、常温で液状をなし、適度な粘度を有するため、取り扱いが容易であるという利点もある。
【０１９８】
なお、接合膜７の厚さは、第１の基材３１の上面から突出する第１の導体ポスト３３の突出部の高さと、第２の基材４１の下面から突出する第２の導体ポスト４３の突出部の高さとの合計（すなわち、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間隙の大きさ）とほぼ等しく設定するのが好ましい。
このような接合膜７は、いかなる方法で作製されたものでもよく、プラズマ重合法、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法のような各種気相成膜法や、各種液相成膜法等により作製した膜にエネルギーを付与することによって作製することができるが、これらの中でも、エネルギー付与前の膜として、プラズマ重合法により作製された膜を用いるのが好ましい。プラズマ重合法によれば、最終的に、緻密で均質な接合膜７を効率よく作製することができる。これにより、プラズマ重合法で作製された接合膜７は、第１の基材３１と第２の基材４１とを特に強固に接合し得るものとなる。また、緻密な接合膜７で第１の基材３１と第２の基材４１とが接合されているため、半導体装置１”への水分の浸入をより確実に防止ることができ、半導体装置１”の信頼性のさらなる向上を図ることができる。さらに、プラズマ重合法で作製された接合膜７は、エネルギーが付与されて活性化された状態が比較的長時間にわたって維持することができる。このため、半導体装置１”の製造過程の簡素化、効率化を図ることができる。
【０１９９】
次に、一例として、第２の半導体チップ４の上面（第２の電気配線が形成されている面）に、プラズマ重合法により、接合膜７を作製して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを接合して半導体チップ積層体を得る工程を経て、半導体装置１”を製造する方法について説明する。プラズマ重合法は、例えば、強電界中に、原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを供給することにより、原料ガス中の分子を重合させ、重合物を第１の半導体チップ３の上面に堆積させ、膜を得る方法である。
【０２００】
以下、接合膜７をプラズマ重合法にて形成する方法について詳述するが、まず、接合膜７の形成方法を説明するのに先立って、第２の半導体チップ４の上面にプラズマ重合法を行いて接合膜７を作製する際に用いるプラズマ重合装置について説明し、その後、接合膜７の形成方法について説明する。
図１６に示すプラズマ重合装置９００は、チャンバー９０１と、第２の半導体チップ４を支持する第１の電極９３０と、第２の電極９４０と、各電極９３０、９４０間に高周波電圧を印加する電源回路９８０と、チャンバー９０１内にガスを供給するガス供給部９９０と、チャンバー９０１内のガスを排気する排気ポンプ９７０とを備えている。これらの各部のうち、第１の電極９３０および第２の電極９４０がチャンバー９０１内に設けられている。以下、各部について詳細に説明する。
【０２０１】
チャンバー９０１は、内部の気密を保持し得る容器であり、内部を減圧（真空）状態にして使用されるため、内部と外部との圧力差に耐え得る耐圧性能を有するものとされる。
図１６に示すチャンバー９０１は、軸線が水平方向に沿って配置されたほぼ円筒形をなすチャンバー本体と、チャンバー本体の左側開口部を封止する円形の側壁と、右側開口部を封止する円形の側壁とで構成されている。
チャンバー９０１の上方には供給口９０３が、下方には排気口９０４が、それぞれ設けられている。そして、供給口９０３にはガス供給部９９０が接続され、排気口９０４には排気ポンプ９７０が接続されている。
【０２０２】
なお、本実施形態では、チャンバー９０１は、導電性の高い金属材料で構成されており、接地線９０２を介して電気的に接地されている。
第１の電極９３０は、板状をなしており、第２の半導体チップ４を支持している。
この第１の電極９３０は、チャンバー９０１の側壁の内壁面に、水平方向に沿って設けられている。また、第１の電極９３０は、チャンバー９０１を介して電気的に接地されている。
【０２０３】
第１の電極９３０の第２の半導体チップ４を支持する面には、静電チャック（吸着機構）９３９が設けられている。
この静電チャック９３９により、図１６に示すように、第２の半導体チップ４を保持することができる。また、第２の半導体チップ４に多少の反りがあっても、静電チャック９３９に吸着させることにより、その反りを矯正した状態で第２の半導体チップ４をプラズマ処理に供することができる。
【０２０４】
第２の電極９４０は、第２の半導体チップ４を介して、第１の電極９３０と対向して設けられている。なお、第２の電極９４０は、チャンバー９０１の側壁の内壁面から離間した（絶縁された）状態で設けられている。
この第２の電極９４０には、配線９８４を介して高周波電源９８２が接続されている。また、配線９８４の途中には、マッチングボックス（整合器）９８３が設けられている。これらの配線９８４、高周波電源９８２およびマッチングボックス９８３により、電源回路９８０が構成されている。
【０２０５】
このような電源回路９８０によれば、第１の電極９３０は接地されているので、第１の電極９３０と第２の電極９４０との間に高周波電圧が印加される。これにより、第１の電極９３０と第２の電極９４０との間隙には、高い周波数で向きが反転する電界が誘起される。
ガス供給部９９０は、チャンバー９０１内に所定のガスを供給するものである。
図１６に示すガス供給部９９０は、液状の膜材料（原料液）を貯留する貯液部９９１と、液状の膜材料を気化してガス状に変化させる気化装置９９２と、キャリアガスを貯留するガスボンベ９９３とを有している。また、これらの各部とチャンバー９０１の供給口９０３とが、それぞれ配管９９４で接続されており、ガス状の膜材料（原料ガス）とキャリアガスとの混合ガスを、供給口９０３からチャンバー９０１内に供給するように構成されている。
【０２０６】
貯液部９９１に貯留される液状の膜材料は、プラズマ重合装置９００により、重合して第２の半導体チップ４（第２の基材４１）の表面に重合膜を形成する原材料となるものである。
このような液状の膜材料は、気化装置９９２により気化され、ガス状の膜材料（原料ガス）となってチャンバー９０１内に供給される。なお、原料ガスについては、後に詳述する。
【０２０７】
ガスボンベ９９３に貯留されるキャリアガスは、電界の作用により放電し、およびこの放電を維持するために導入するガスである。このようなキャリアガスとしては、例えば、Ａｒガス、Ｈｅガス等が挙げられる。
また、チャンバー９０１内の供給口９０３の近傍には、拡散板９９５が設けられている。
拡散板９９５は、チャンバー９０１内に供給される混合ガスの拡散を促進する機能を有する。これにより、混合ガスは、チャンバー９０１内に、ほぼ均一の濃度で分散することができる。
【０２０８】
排気ポンプ９７０は、チャンバー９０１内を排気するものであり、例えば、油回転ポンプ、ターボ分子ポンプ等で構成される。このようにチャンバー９０１内を排気して減圧することにより、ガスを容易にプラズマ化することができる。また、大気雰囲気との接触による第２の半導体チップ４の汚染・酸化等を防止するとともに、プラズマ処理による反応生成物をチャンバー９０１内から効果的に除去することができる。
また、排気口９０４には、チャンバー９０１内の圧力を調整する圧力制御機構９７１が設けられている。これにより、チャンバー９０１内の圧力が、ガス供給部９９０の動作状況に応じて、適宜設定される。
【０２０９】
次に、接合膜７を介して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが接合された半導体チップ積層体の製造方法について説明する。
［１”］ まず、前記第１実施形態と同様にして、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４を用意する。
［２”］ 次に、第２の半導体チップ４をプラズマ重合装置９００のチャンバー９０１内に収納して封止状態とした後、排気ポンプ９７０の作動により、チャンバー９０１内を減圧状態とする。
【０２１０】
次に、ガス供給部９９０を作動させ、チャンバー９０１内に原料ガスとキャリアガスの混合ガスを供給する。供給された混合ガスは、チャンバー９０１内に充填される。
ここで、混合ガス中における原料ガスの占める割合（混合比）は、原料ガスやキャリアガスの種類や目的とする成膜速度等によって若干異なるが、例えば、混合ガス中の原料ガスの割合を２０〜７０％程度に設定するのが好ましく、３０〜６０％程度に設定するのがより好ましい。これにより、重合膜の形成（成膜）の条件の最適化を図ることができる。
【０２１１】
また、供給するガスの流量は、ガスの種類や目的とする成膜速度、膜厚等によって適宜決定され、特に限定されるものではないが、通常は、原料ガスおよびキャリアガスの流量を、それぞれ、１〜１００ｃｃｍ程度に設定するのが好ましく、１０〜６０ｃｃｍ程度に設定するのがより好ましい。
次いで、電源回路９８０を作動させ、一対の電極９３０、９４０間に高周波電圧を印加する。これにより、一対の電極９３０、９４０間に存在するガスの分子が電離し、プラズマが発生する。このプラズマのエネルギーにより原料ガス中の分子が重合し、重合物が第２の半導体チップ４上に付着・堆積する。これにより、図１７（ａ）に示すように、第２の半導体チップ４上にプラズマ重合膜で構成された接合膜７’が形成される。この接合膜７’は、次工程［３”］において、不要な部分を除去する加工を施すことにより、接合膜７となり得るものである。
【０２１２】
原料ガスとしては、例えば、メチルシロキサン、オクタメチルトリシロキサン、デカメチルテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、メチルフェニルシロキサンのようなオルガノシロキサン等が挙げられる。
このような原料ガスを用いて得られるプラズマ重合膜、すなわち接合膜７’は、これらの原料が重合してなるもの（重合物）、すなわちポリオルガノシロキサンで構成されることとなる。
【０２１３】
プラズマ重合の際、一対の電極９３０、９４０間に印加する高周波の周波数は、特に限定されないが、１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ程度であるのが好ましく、１０〜６０ＭＨｚ程度であるのがより好ましい。
また、高周波の出力密度は、特に限定されないが、０．０１〜１０Ｗ／ｃｍ２程度であるのが好ましく、０．１〜１Ｗ／ｃｍ２程度であるのがより好ましい。
【０２１４】
また、成膜時のチャンバー９０１内の圧力は、１３３．３×１０−５〜１３３３Ｐａ（１×１０−５〜１０Ｔｏｒｒ）程度であるのが好ましく、１３３．３×１０−４〜１３３．３Ｐａ（１×１０−４〜１Ｔｏｒｒ）程度であるのがより好ましい。
原料ガス流量は、０．５〜２００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１〜１００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。一方、キャリアガス流量は、５〜７５０ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
【０２１５】
処理時間は、１〜１０分程度であるのが好ましく、４〜７分程度であるのがより好ましい。なお、成膜される接合膜７’（接合膜７）の厚さは、主に、この処理時間に比例する。したがって、この処理時間を調整することのみで、接合膜７’の厚さを容易に調整することができる。
また、第２の半導体チップ４の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５〜１００℃程度であるのがより好ましい。
以上のようにして、接合膜７’を得ることができる。
【０２１６】
［３”］次に、接合膜７’が形成された第２の半導体チップ４を、一旦チャンバー９０１内から取り出す。そして、図１７（ｂ）に示すように、接合膜４３３の上面が露出するように接合膜７’を除去して開口部７１を形成するとともに、その他の部分の接合膜７’を平坦化することにより、所定形状にパターニングされた接合膜７を形成する。
この接合膜７’の除去は、ドライエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウエットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【０２１７】
［４”］次に、この接合膜７が形成された第２の半導体チップ４を、再度チャンバー９０１内に設置する。そして、接合膜７’に対してエネルギーを付与する。
エネルギーが付与されると、接合膜７’では、図１５に示すように、脱離基５０３がＳｉ骨格５０１から脱離する。そして、脱離基５０３が脱離した後には、図１６に示すように、接合膜７の表面および内部に活性手５０４が生じる。これにより、接合膜７’の表面（上面）に接着性が発現する。また、このとき、前記第１実施形態で説明したように、接合膜４３３の表面（上面）にも、接着性が発現する。
ここで、エネルギーの付与には、前記第１実施形態で説明したのと同様の方法を用いることができる。
【０２１８】
［５”］次に、図１７（ｃ）に示すように、接合膜４３３に接着性を発現する処理を行った第２の半導体チップ４を、第１の半導体チップ３に対して所定の位置となるように位置決しつつ積層する。これにより、第２の半導体チップ４が第１の半導体チップ３に接合され、半導体チップ積層体が得られる。
なお、接合膜７’は、第２の半導体チップ４の上面に代えて、第１の半導体チップ３の下面に設けるようにしてもよく、第１の半導体チップ３の上面および第２の半導体チップ４の下面の双方に設けるようにしてもよい。
【０２１９】
ここで、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の各熱膨張率が互いに異なる場合には、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを貼り合わせる際の条件を以下のように最適化するのが好ましい。これにより、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを高い寸法精度で強固に接合することができる。
例えば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率が互いに異なっている場合には、できるだけ低温下で接合を行うのが好ましい。接合を低温下で行うことにより、接合界面に発生する熱応力のさらなる低減を図ることができる。
【０２２０】
具体的には、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率差にもよるが、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の温度が２５〜５０℃程度である状態下で、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とを貼り合わせるのが好ましく、２５〜４０℃程度である状態下で貼り合わせるのがより好ましい。このような温度範囲であれば、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との熱膨張率差がある程度大きくても、接合界面に発生する熱応力を十分に低減することができる。その結果、半導体装置１”における反りや剥離等の発生を確実に防止することができる。
【０２２１】
また、この場合、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との間の熱膨張係数の差が、５×１０−５／Ｋ以上あるような場合には、上記のようにして、できるだけ低温下で接合を行うことが特に推奨される。なお、接合膜７（接合膜７’）を用いることにより、上述したような低温下でも、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４と（第１の基材３１と第２の基材４１と）を強固に接合することができる。
【０２２２】
また、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とは、互いに剛性が異なっているのが好ましい。これにより、接合界面に熱応力が発生したとしても、この熱応力を第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４のいずれか一方で吸収して、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とをより強固に接合することができる。
また、第１の半導体チップ３および第２の半導体チップ４の各熱膨張率が互いに異なる場合には、例えば、接合膜７の熱膨張係数を、第１の半導体チップ３の熱膨張係数と第２の半導体チップ４の熱膨張係数との間に調整するようにしてもよい。これにより、半導体装置１”が熱膨張した場合でも、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４との剥離をより確実に防止することができる。
【０２２３】
かかる接合膜７の熱膨張係数は、その成膜時の原料の比率、成膜条件等を適宜設定することにより調整可能である。
そして、以上のようにして得られた半導体チップ積層体を、前記第１実施形態の前記工程［５］と同様にしてインターポーザー２と接合することによって図１３に示す半導体装置１”が得られる。
【０２２４】
また、本実施形態では、インターポーザー２と第１の基材３１とが、接合膜７と同様の材料によって構成された接合膜８で接合されている。これにより、半導体装置１”内への水分の浸入をさらに低減することができ、また、半導体装置１”の接合強度をさらに向上させることができる。
なお、このような接合膜７は、第１実施形態の半導体装置のみならず、第２および第３実施形態の半導体装置に適用することができることは言うまでもない。
【０２２５】
＜＜第５実施形態＞＞
次に、本発明の半導体装置の第５実施形態について説明する。
図１８は、本発明の半導体装置の第５実施形態を示す断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図１８中の上側を「上」または「上方」、下側を「下」または「下方」と言う。
【０２２６】
以下、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第５実施形態では、第２の半導体チップ３および第３の半導体チップ４が、能動面３５、４５を上側（インターポーザー２と反対側）にして積層されており、さらに、第１の導体ポスト３３、第１の電気配線３４、第２の導体ポスト４３および第２の電気配線４４の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
【０２２７】
すなわち、図１１に示す半導体装置１は、第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とが、第１の基材３１の能動面３５（一方の面）側と第２の基材４１の裏面４６（他方の面）側とが対向するようにして積層されている。
また、第１の導体ポスト３３は、その全体形状が円柱状をなしており、その上面（能動面３５側）に、第２の導体ポスト４３と接合する接合膜３３３が設けられている。そして、本実施形態では、第１の電気配線３４は、この接合膜３３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜３３３と連続して（一体的に）形成されている。
【０２２８】
さらに、第２の導体ポスト４３は、その全体形状が円柱状をなしており、その上面（能動面４５側）に、接合膜４３３が設けられている。そして、本実施形態では、第２の電気配線４４は、この接合膜４３３と同様の構成、すなわち導電性を有する接合膜で構成されており、接合膜４３３と連続して（一体的に）形成されている。
かかる構成の半導体装置１において、第１の導体ポスト３３と第２の導体ポスト４３とが接合膜３３３を介して接合されている。
【０２２９】
この接合膜３３３は、第２の半導体チップ４が備える接合膜４３３と同様の構成となっており、前記第１実施形態で説明したように、導電性を有し、かつ、所定の処理を施すことにより接着性を発現するものである。
かかる構成の第２の半導体チップ４、すなわち、接合膜４３３と第２の電気配線４４とが一体化して形成された第２の半導体チップ４は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第２の基材４１に、第２のビアホール４２および第２の導体ポスト４３を形成した後、能動面４５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第２の電気配線４４と接合膜４３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。
【０２３０】
かかる構成の第１の半導体チップ３、すなわち、接合膜３３３と第１の電気配線３４とが一体化して形成された第１の半導体チップ３は、前記第１実施形態における第２の半導体チップ４と同様にして、第１の基材３１に、第１のビアホール３２および第１の導体ポスト３３を形成した後、能動面３５に、前記第１実施形態における接合膜４３３を形成するのと同様にして被膜を形成し、この被膜を、第１の電気配線３４と接合膜３３３とが一体的に形成されるように、これらの形状に対応してパターニングすることにより得ることができる。また、第２の半導体チップ４も、第１の半導体チップ３と同様にして得ることができる。
【０２３１】
そして、この第１の半導体チップ３と第２の半導体チップ４とは、双方の能動面３５、４５を上側にして、第１の半導体チップ３に第２の半導体チップ４を積層する以外は、前記第１実施形態で説明したのと同様にして、すなわち、前記工程［２］、［３］（必要に応じて工程［４Ａ］〜［４Ｃ］のうちの少なくとも１工程）を経て、接合される。そして、得られた半導体チップ積層体を、前記工程［５］と同様にして、インターポーザー２上に接合することにより、半導体装置１を得ることができる。
【０２３２】
＜電子機器＞
次に、上述した半導体装置を備える本発明の電子機器について説明する。
なお、以下では、本発明の電子機器の一例として、携帯電話を代表に説明する。
図１９は、携帯電話の実施形態を示す斜視図である。
図１９に示す携帯電話は、表示部１００１を備える携帯電話本体１０００を有している。携帯電話本体１０００には、上述した半導体装置１、１’または１”が内蔵されており、これらは、携帯電話機本体１０００において光信号出力手段などとして用いられる。
【０２３３】
なお、半導体装置１、１’または１”は、図１９で説明した携帯電話の他に、種々の電子機器に対して適用できる。
例えば光ファイバ通信モジュール、レーザプリンタ、レーザビーム投射器、レーザビームスキャナ、リニアエンコーダ、ロータリエンコーダ、変位センサ、圧力センサ、ガスセンサ、血液血流センサ、指紋センサ、高速電気変調回路、無線ＲＦ回路、無線ＬＡＮ等にも適用できる。
【０２３４】
半導体装置１、１’または１”を電子機器に搭載することにより、半導体装置１、１’または１”が高い寸法精度で強固に接合されているので、良質の電子機器を得ることができる。
以上、本発明の半導体装置および電子機器を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、半導体装置および電子機器を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
例えば、本発明の半導体装置および電子機器は、前記各実施形態のうちの、任意の２以上の構成（特徴）を組み合わせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２３５】
【図１】本発明の半導体装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図３】図１に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図４】Ｉの構成の接合膜を形成する被膜の成膜に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図５】図４に示す成膜装置が備えるイオン源の構成を示す模式図である。
【図６】IIの構成の接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図７】IIの構成の接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図８】IIの構成の接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１１】本発明の半導体装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図１４】図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与前の状態を示す部分拡大図である。
【図１５】図１３に示す半導体装置における接合膜のエネルギー付与後の状態を示す部分拡大図である。
【図１６】接合膜を成膜する際に用いられる成膜装置を模式的に示す縦断面図である。
【図１７】図１３に示す半導体装置の製造方法（製造工程）を説明するための図である。
【図１８】本発明の半導体装置の第５実施形態を示す縦断面図である。
【図１９】携帯電話の実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０２３６】
１、１’、１”……半導体装置 ２……インターポーザー ２１……配線 ２５……接合膜 ３……第１の半導体チップ ３１……第１の基材 ３２……第１のビアホール ３３……第１の導体ポスト ３３１……絶縁膜 ３３３……接合膜 ３４……第１の電気配線 ３４１……第１のパッド ４……第２の半導体チップ ３５、４５、５５……能動面 ３６、４６……裏面 ４１……第２の基材 ４２……第２のビアホール ４３……第２の導体ポスト ４３０……表面 ４３１……絶縁膜 ４３３……接合膜 ４４……第２の電気配線 ４４１……第２のパッド ５……第３の半導体チップ ５１……第３の基材 ５２……第３のビアホール ５３……第３の導体ポスト ５３５……接合膜 ５４……第３の配線 ７、７’……接合膜 ７１……開口部 ８……接合膜 ３０３……脱離基 ３０４……活性手 ２００……成膜装置 ２１１……チャンバー ２１２……基板ホルダー ２１５……イオン源 ２１６……ターゲット ２１７……ターゲットホルダー ２１９……ガス供給源 ２２０……第１のシャッター ２２１……第２のシャッター ２３０……排気手段 ２３１……排気ライン ２３２……ポンプ ２３３……バルブ ２５０……開口 ２５３……グリッド ２５４……グリッド ２５５……磁石 ２５６……イオン発生室 ２５７……フィラメント ２６０……ガス供給手段 ２６１……ガス供給ライン ２６２……ポンプ ２６３……バルブ ２６４……ガスボンベ ５００……成膜装置 ５０１……Ｓｉ結合 ５０２……シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合 ５０３……脱離基 ５０４……活性手 ５１１……チャンバー ５１２……基板ホルダー ５２１……シャッター ５３０……排気手段 ５３１……排気ライン ５３２……ポンプ ５３３……バルブ ５６０……有機金属材料供給手段 ５６１……ガス供給ライン ５６２……貯留槽 ５６３……バルブ ５６４……ポンプ ５６５……ガスボンベ ５７０……ガス供給手段 ５７１……ガス供給ライン ５７３……バルブ ５７４……ポンプ ５７５……ガスボンベ ９００……プラズマ重合装置 ９０１……チャンバー ９０２……接地線 ９０３……供給口 ９０４……排気口 ９３０……第１の電極 ９３９……静電チャック ９４０……第２の電極 ９７０……ポンプ ９７１……圧力制御機構 ９８０……電源回路 ９８２……高周波電源 ９８３……マッチングボックス ９８４……配線 ９９０……ガス供給部 ９９１……貯液部 ９９２……気化装置 ９９３……ガスボンベ ９９４……配管 ９９５……拡散板 １０００……携帯電話本体 １００１……表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものである請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３である請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものである請求項８ないし１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものである請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項１１または１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成される請求項１１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記脱離基は、アルキル基である請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記有機金属材料は、金属錯体である請求項１１ないし１５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種である請求項８ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３である請求項８ないし１７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項１ないし１８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしている請求項１ないし２１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記接合膜が接する少なくとも一方の面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項１ないし２２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記表面処理は、プラズマ処理である請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われる請求項１ないし２４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線である請求項２５に記載の半導体装置。
【請求項２７】
前記加熱の温度は、２５〜１５０℃である請求項２５または２６に記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａである請求項２５ないし２７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われる請求項２５ないし２８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記第１の導体ポストおよび前記第２の導体ポストは、いずれも透光性を有する請求項１ないし２９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３１】
さらに、前記第１の基材と前記第２の基材とを接合する接合膜を有し、
該接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合されている請求項１ないし３０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３２】
請求項１ないし３１のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、該金属原子と結合する酸素原子と、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が、前記金属原子および前記酸素原子の少なくとも一方から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属原子は、インジウム、スズ、亜鉛、チタン、およびアンチモンのうちの少なくとも１種である請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記脱離基は、水素原子、炭素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子、またはこれらの各原子で構成される原子団のうちの少なくとも１種である請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記接合膜は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、アンチモン錫酸化物（ＡＴＯ）、フッ素含有インジウム錫酸化物（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）または二酸化チタン（ＴｉＯ２）に、脱離基として水素原子が導入されたものである請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記接合膜中の金属原子と酸素原子の存在比は、３：７〜７：３である請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
平板状の第１の基材と、該第１の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第１の電気配線と、前記第１の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第１の電気配線の一部に接合された第１の導体ポストとを備える第１の半導体チップと、
平板状の第２の基材と、該第２の基材の一方の面側に設けられ、所定形状にパターニングされた第２の電気配線と、前記第２の基材の厚さ方向に貫通して設けられ、前記第２の電気配線の一部に接合された第２の導体ポストとを備える第２の半導体チップとが、積層された半導体装置であり、
前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとは、導電性を有する接合膜を介して接合されており、
前記接合膜は、金属原子と、有機成分で構成される脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が当該接合膜から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現する接着性によって、前記第１の導体ポストと前記第２の導体ポストとを接合していることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記第１の基材の他方の面側と前記第２の基材の一方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第２の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第２の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１の基材の一方の面側と前記第２の基材の他方の面側とが対向するようにして、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップとが積層され、
前記第１の電気配線は、導電性を有する接合膜で構成されており、当該第１の電気配線と前記接合膜とが一体的に形成されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記接合膜は、有機金属材料を原材料として、有機金属化学気相成長法を用いて成膜されたものである請求項８ないし１０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記接合膜は、低還元性雰囲気下で成膜されたものである請求項１１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記脱離基は、前記有機金属材料に含まれる有機物の一部が残存したものである請求項１１または１２に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記脱離基は、炭素原子を必須成分とし、水素原子、窒素原子、リン原子、硫黄原子およびハロゲン原子のうちの少なくとも１種を含む原子団で構成される請求項１１ないし１３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記脱離基は、アルキル基である請求項１４に記載の半導体装置。
【請求項１６】
前記有機金属材料は、金属錯体である請求項１１ないし１５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１７】
前記金属原子は、銅、アルミニウム、亜鉛および鉄のうちの少なくとも１種である請求項８ないし１６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１８】
前記接合膜中の金属原子と炭素原子との存在比は、３：７〜７：３である請求項８ないし１７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１９】
前記接合膜は、その少なくとも表面付近に存在する前記脱離基が、当該接合膜から脱離した後に、活性手が生じる請求項１ないし１８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２０】
前記活性手は、未結合手または水酸基である請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
前記接合膜の平均厚さは、１〜１０００ｎｍである請求項１ないし２０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記接合膜は、流動性を有さない固体状をなしている請求項１ないし２１のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記接合膜が接する少なくとも一方の面には、予め、前記接合膜との密着性を高める表面処理が施されている請求項１ないし２２のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記表面処理は、プラズマ処理である請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記エネルギーの付与は、前記接合膜にエネルギー線を照射する方法、前記接合膜を加熱する方法、および前記接合膜に圧縮力を付与する方法のうちの少なくとも１つの方法により行われる請求項１ないし２４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記エネルギー線は、波長１２６〜３００ｎｍの紫外線である請求項２５に記載の半導体装置。
【請求項２７】
前記加熱の温度は、２５〜１５０℃である請求項２５または２６に記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記圧縮力は、０．２〜１０ＭＰａである請求項２５ないし２７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記エネルギーの付与は、大気雰囲気中で行われる請求項２５ないし２８のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記第１の導体ポストおよび前記第２の導体ポストは、いずれも透光性を有する請求項１ないし２９のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３１】
さらに、前記第１の基材と前記第２の基材とを接合する接合膜を有し、
該接合膜は、シロキサン（Ｓｉ−Ｏ）結合を含みランダムな原子構造を有するＳｉ骨格と、該Ｓｉ骨格に結合する脱離基とを含み、
当該接合膜は、その少なくとも一部の領域にエネルギーを付与することにより、前記接合膜の表面付近に存在する前記脱離基が前記Ｓｉ骨格から脱離し、前記接合膜の表面の前記領域に発現した接着性によって、前記第１の基材と前記第２の基材とが接合されている請求項１ないし３０のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項３２】
請求項１ないし３１のいずれかに記載の半導体装置を備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００９−１５８８６６（Ｐ２００９−１５８８６６Ａ）
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３８２５４（Ｐ２００７−３３８２５４）
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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