多孔質金属を電気的接続に用いたデバイス、及び配線接続方法
【課題】デバイス構造が形成された基板と、これを封止する基板を陽極接合する際に電気的な接続を確実に行うことができる配線接続方法を提供する。
【解決手段】第１の基板４０と第２の基板４５とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金、銀、白金及びパラジウムから選択される１種以上の金属からなる多孔質金属５１，５２を介して電気的に接続されたデバイス４、及び第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属（バンプ）を形成し、前記第１及び第２基板の接続電極部同士がバンプを挟んで対向するように前記第１及び第２基板を重ね合わせた後、両基板を陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１及び第２基板の接続電極部間を電気的に接続する配線接続方法。
【解決手段】第１の基板４０と第２の基板４５とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金、銀、白金及びパラジウムから選択される１種以上の金属からなる多孔質金属５１，５２を介して電気的に接続されたデバイス４、及び第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属（バンプ）を形成し、前記第１及び第２基板の接続電極部同士がバンプを挟んで対向するように前記第１及び第２基板を重ね合わせた後、両基板を陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１及び第２基板の接続電極部間を電気的に接続する配線接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質金属を電気的接続に用いたデバイスに関する。さらに詳しく言えば、第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ多孔質金属を介して配線接続部で電気的に接続されたデバイス、及びデバイス構造が形成された基板（第１の基板）とデバイス構造を封止する基板（第2の基板）とを陽極接合する際に多孔質金属を介して電気的な接続を行う配線接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造では、デバイス構造が形成されたウェハ（第１の基板）に別のガラス等のウェハ（第２の基板）を陽極接合し、デバイス構造を封止することがしばしば行われる。このとき、デバイス構造と貫通配線とは、両ウェハ（基板）に形成された金属薄膜が接合界面で接することによって、電気的に接続される。しかし、２つの基板の金属薄膜が陽極接合面より出っ張り過ぎると陽極接合ができず、一方、相手側金属薄膜に届かないと電気接続ができない。模式図（図１０〜１２）を参照してさらに詳しく説明すると、例えば、図１０に示すようにガラス基板１０１とシリコン（Ｓｉ）基板１０２において、それぞれの対向面に金属層１０１ａ、１０２ａが出っ張るように設けられている場合には、金属層１０１ａ、１０２ａ同士は接触するが、ガラス基板とＳｉ基板との金属層１０１ａ、１０２ａを設けていない面同士は接触しないため、少なくとも金属層の周辺ではガラス基板１０１とＳｉ基板１０２とを陽極接合することができない。
【０００３】
逆に、図１１に示すように、ガラス基板１０１にはその対向面１０１ｂから出っ張って金属層１０１ａが設けられているが、Ｓｉ基板１０２における対向面１０２ｂには凹陥部１０２ｃが形成されており、金属層１０２ａがその凹陥部１０２ｃに設けられている場合であっても、金属層１０２ａの高さが低い場合には、ガラス基板１０１とＳｉ基板１０２とを陽極接合することはできるが、金属層１０１ａ、１０２ａ同士を電気的に接続することはできない。
【０００４】
図１０に示すようなケースを回避するためには、ガラス基板１０１、Ｓｉ基板１０２において金属層１０１ａ、１０２ａを形成しない面と金属層１０１ａ、１０２ａの表面とが同じ高さとなるよう構造設計し、各金属層１０１ａ、１０２ａの厚みを正確に調整する必要がある。また、図１１に示すようなケースを回避するためには、ガラス基板１０１、Ｓｉ基板１０２にそれぞれ形成する金属層１０１ａ、１０２ａの厚みを両者が接するように調整する必要がある。このように、基板同士を陽極接合し、かつ同時に基板上の金属層同士を電気的に接続するためには、個々の金属層の厚みを調整しなければならず、製品の歩留まりはよくなかった。
【０００５】
また、図１２（Ａ）に示すような厚み方向に配線が貫通するように設けられている基板（貫通配線付き基板）１０３を別の基板と陽極接合する場合には、貫通配線付基板１０３を予め研磨して接合に適した面に形成するが、配線材とウェハ基材との研磨特性の違いに起因して貫通配線１０３ａ表面がウェハ表面より僅かに凹むことがある（図１２（Ｂ）の１０３ｂ）。この場合、貫通配線１０３ａと別の基板１０４上の金属層１０４ａとを接続し、かつ貫通配線付き基板１０３と別の基板１０４とを陽極接合するには、少なくとも、凹んだ貫通配線表面またはこの貫通配線に接続する金属層１０４ａのいずれか一方の上に、凹み１０３ｂを補うための、バンプと称される金属膜（図示せず）を別途形成する必要がある。この場合も、形成するバンプの厚みを厳密に調整する必要があるが、貫通配線付き基板１０３の表面研磨処理において、貫通配線１０３ａの表面の凹み量が一定にならないと金属膜の厚みの調整・管理が難しくなるという問題がある。
【０００６】
このような、デバイス構造が形成されたウエハ（第１の基板）に、これを封止する別のウェハ（第２の基板）を陽極接合し、かつ電気接続をも確実に行う方法として、本出願人らは、先に、第１基板及び第２基板の接続電極部の少なくとも一方に、陽極接合時に接続電極部の金属との間で金属間化合物または合金を形成するバンプ（金属層）を設けておき、両基板の接続電極部が前記金属層を挟んで対抗するように重ね合わせた後、陽極接合温度まで昇温し直流電圧を印加して、両基板を陽極接合すると同時に金属層を融解させて両基板の接続電極部を電気的に接続する方法を提案している（平成２２年電気学会全国大会199-200頁；非特許文献１）。
【０００７】
また、本発明の配線接続方法に関連する技術として、半導体ウエハ上のバンプ形成用として純度が９９．９質量％以上で、平均粒径が０．００５μｍ〜１．０μｍ以上である金粉、銀粉またはパラジウム粉から選択される金属粉と有機溶媒からなる金属ペーストが開示され（特開２００５−２１６５０８号公報、特許文献１）、サブミクロンの金、銀、白金またはパラジウム粒子焼結体を半導体チップ接合のバンプとして用いる低温接合技術が開示されているが（特開２００７−３２４５２３号公報；特許文献２、エレクトロニクス実装学会誌Vol.10, No.7, 560-566頁(2007)；非特許文献２)、これらの文献は、上述した基板を陽極接合する際の配線接続の課題については記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２１６５０８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２４５２３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】平成２２年電気学会全国大会199-200頁
【非特許文献２】エレクトロニクス実装学会誌Vol.10, No.7, 560-566頁(2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、デバイス構造などが形成された基板（第１の基板）と、これを封止する基板（第２の基板）とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板の接続電極部とが確実に電気的に接続されたデバイスを提供することにある。
また、本発明の他の課題は、第１の基板と第２の基板を陽極接合する際に電気的な接続を確実に行うことができる配線接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、サブミクロン金属粒子からなる多孔質金属を基板の接続電極部のバンプとして用いることにより、基板同士の陽極接合と同時に接続電極部間の電気的な接続が確実かつ容易にできることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記の１〜９の多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス、及び１０〜１６の配線接続方法を提供する。
【００１２】
１．第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス。
２．前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる前項１に記載のデバイス。
３．前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項２に記載のデバイス。
４．前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である前項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
５．前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方が、ガラス基板またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板である前項１に記載のデバイス。
６．第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に貫通配線または内部配線が形成されている前項５に記載のデバイス。
７．前記ＬＴＣＣ基板が金系合金からなる貫通配線または内部配線を有する前項５に記載のデバイス。
８．前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方が、電子回路及び／またはＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）が形成されているチップである前項５〜７のいずれかに記載のデバイス。
９．前記第１の基板と第２の基板とで画成された内部空間が気密封止されている前項８に記載のデバイス。
【００１３】
１０．第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続することを特徴とする配線接続方法。
１１．前記バンプを設ける前の段階で、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせた状態で前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが接触しない空間部を有しており、前記バンプを前記第１基板または前記第２基板のいずれかから突出した状態で設ける前項１０に記載の配線接続方法。
１２．第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、８０〜３００℃の温度で焼成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、次いで２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続する前項１０または１１に記載の配線接続方法。
１３．前記第１基板の接続電極部及び第２基板の接続電極部の電気的接点となる表面に、金薄膜を最表面にもつ薄膜構造体を設け、その少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成する前項１０〜１２のいずれかに記載の配線接続方法。
１４．前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる前項１０に記載の配線接続方法。
１５．前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である前項１４に記載の配線接続方法。
１６．前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である前項１０〜１４のいずれかに記載の配線接続方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、基板の接続電極部に設けるバンプとして、金、銀、白金及びパラジウムから選択される１種以上のサブミクロン粒子からなる多孔質金属を用いる配線接続方法、及び基板同士が陽極接合されかつ両基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイスを提供したものである。
サブミクロン金属粒子からなる多孔質体のバンプは、変形しやすく段差吸収力が高いこと、高く積むことができるのでＭＥＭＳを収める大きな掘り込み（キャビティ）の底に付けられることから、陽極接時される２つの基板間の電気接続を容易に行うことができ、製品の歩留りが高くなる。
ＭＥＭＳと実装基板を陽極接合という接合力と信頼性の高い接合方法でしっかりと接合でき、その接合内部で同時に形成される電気的接続（電気接点の接合）機構が圧接に加え金属間の拡散による接合という安定した接合力に基づくとともに、化学的に安定な金属粒子単体を接点材料に用いているために、製造プロセスの安定性と材料的な安定性に優れ、信頼性に富んだＭＥＭＳ製品を製造することができる。
本発明によれば、陽極接合時に、多孔質金属からなるバンプを接続電極部に配置することによって、陽極接合との一括プロセスの中で接続電極部間の電気的接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の別の工程を模式的に示す。
【図３】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図４】（Ａ）は図３に示すデバイスを製造するために用意される２つの基板を模式的に示し、（Ｂ）は陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図５】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図６】図５に示すデバイスを製造する際の、２つの基板を陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図７】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図８】図７に示すデバイスを製造する際の陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例の配線接続方法の工程を模式的に示す。
【図１０】金属薄膜を有する2つの基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する態様を説明する模式図である。
【図１１】金属薄膜を有する2つの基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する他の態様を説明する模式図である。
【図１２】（Ａ）は貫通配線を有する基板の断面図、（Ｂ）は前記基板と金属薄膜を有する基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する場合の態様を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明では、基板の接続電極部に設けるバンプとして、サブミクロン金属粒子からなる多孔質体（バンプ）を使用する。
サブミクロン金属粒子としては、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属を使用する。これら金属の中でも、金及び金を主要成分とする金属混合物が好ましい。
【００１７】
多孔質金属体のバンプを接続電極部に設ける方法は特に限定されないが、特開2005-216508号公報（特許文献２）及び特開2007-324523号公報（特許文献３）に記載されている方法が好ましい。具体的には、純度が９９．９質量％以上で、平均粒径が０．００５μｍ〜１．０μｍの金粉、銀粉、白金粉、またはパラジウム粉から選択される１種以上の金属粉末と、有機溶剤とからなる金属ペーストを、好ましくはスクリーン印刷法により、第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方の所定箇所に、所定の厚みに塗布し、前記ペースト中の有機溶剤を除去する（乾燥する）。乾燥は室温で行い、減圧雰囲気下で行ってもよい。本明細書では、この乾燥後、加熱（焼結）前の金属粉末集合体（多孔質金属）をバンプと称する。
本発明では、この多孔質金属を加熱圧着することにより、金属粒子同士及び基板の接合面（接続電極部）と金属粒子との間に互いに点接触した近接状態を形成させ、圧接力と金属間の拡散接合によって電気接続を形成した多孔質金属体とする。具体的には、多孔質金属を、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記多孔質金属を挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、８０〜３００℃、好ましくは１５０〜３００℃の温度で加熱する。８０℃未満の温度では上記の点接触が生じない。
【００１８】
本発明で使用する金属粉として９９．９質量％以上のものを使用するのは、純度が９９．９質量％未満であると粉末の硬度が上昇し、塑性変形し難くなるからである。また、金属粉の平均粒径については、１．０μｍを超えると焼結の際、好ましい近接状態を発現させ難くなり、０．００５μｍ未満の場合にはペーストとしたときに凝集しやすく取扱いが困難となる。
【００１９】
金属ペーストを構成する有機溶剤としては、比較的低温で乾燥させることができる溶剤である、エステルアルコール、ターピネオール、パインオイル、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、カルビトールが使用される。
【００２０】
本発明では、加熱圧着及び陽極接合が行なわれる際に、多孔質金属と接続電極部との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部（ビア）上に金薄膜を表面層にもつ薄膜構造を形成しておくことが好ましい。薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００２１】
［陽極接合］
本発明では、前記多孔質金属体を挟んで対向する前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた状態で２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部との電気接点が確立する。
【００２２】
以下本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す図である。陽極接合する第１の基板１０と第２の基板１５とを用意する（Ａ）。第１の基板１０、第２の基板１５には互いに対向する面に接続電極部１２、１７をそれぞれ備えている。図示する例では、第１の基板１０はＳｉ基板１１上にＭＥＭＳ構造体（図示せず）が搭載されており、かつ接続電極部１２として電極パッドが対向面に形成されている、接続電極部１２はＳｉ基板１１を部分的エッチングにより除去した凹陥部１３内に設けられている。この接続電極部１２の下には、必要に応じて絶縁層を設ける（図示せず）。第２の基板１５は、例えば絶縁材１６に接続電極部１７を電極パッドとして設けたガラス基板である。この状態では第１の基板１０と第２の基板１５とを重ね合わせても接続電極部１２、１７同士は接触しないで所定の間隔を有する。
【００２３】
次に、第１の基板１０、第２の基板１５のいずれか一方、図１（Ａ）では第１の基板１０の接続電極部１２に、特許文献２に記載の方法により調整した金属ペーストを用いてスクリーン印刷法等で多孔質金属前駆体(多孔質金属のバンプとなるもの)を所定の厚みに設ける。これは後述するように、多孔質金属前駆体は焼成後、多孔質金属（バンプ）１４となり、接合時に、それが加圧によってつぶれ変形することにより、多孔質金属１４の高さが、空間（凹陥部１３と同じ高さまで低くなり、高さ減少分の金属材は多孔質金属１４を配置していない凹陥部１３の空間部分に張り出すからである（図１（Ｂ））。図示するように、第１の基板１０の凹陥部１３内に接続電極部１２を設けた場合には、その接続電極部の表面の寸法より小さければよく、陽極接合面より距離ｄ１だけ突出する高さに多孔質金属（バンプ）１４を形成すればよい。
【００２４】
次に、第１の基板１０、第２の基板１５の各接続電極部１２，１７が多孔質金属１４を介して互い重なり合うように第１の基板１０と第２の基板１５とを重ね合わせ、多孔質金属１４の焼結が進行する８０〜３００℃の温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して電極部１２，１７との接合をとる。その後、加圧しながら陽極接合温度（２００〜５００℃）まで昇温して、第１の基板１０と第２の基板１５との間に直流電圧を印加して陽極接合させる。この一連のプロセスの中で、多孔質金属体１を介して第１の基板１０と第２の基板１５の各接続電極部１２，１７の電気接続が確立されるとともに、第１の基板１０と第２の基板１５との接合が同時に確立される。
【００２５】
以上の工程により、第１の基板１０と第２の基板１５とを陽極接合すると同時に電気的な接続を確立することができる。
【００２６】
さらに、接続電極部１２に設ける多孔質金属（バンプ）１４については、多孔質金属が焼結する際、更には加圧、陽極接合が行なわれる際に、接続電極部１２、１７との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部（ビア）上に金（Ａｕ）薄膜を表面層にもつ薄膜構造を設けることが好ましい。この薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００２７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す図である。陽極接合する第１の基板２０と第２の基板２５とを用意する。第１の基板２０、第２の基板２５には互いに対向する面に接続電極部２２，２７をそれぞれ備えている。図示する例では、第１の基板２０は絶縁材２１に接続電極部２２として配線が貫通して設けられているＬＴＣＣ基板であり、第２の基板２５はＳｉ基板２６上にＭＥＭＳ構造体（図示せず）が搭載されておりかつ接続電極部２７として電極パッドが対向面に形成されてなる。この電極パッドの下には、必要に応じて絶縁層を設ける（図示せず）。この状態では、第１の基板２０と第２の基板２５とを重ね合わせたとき僅かな空間（凹陥部）２３を画成すればよく、具体的には、空間２３の大きさは、接続電極部２２としての貫通配線が陽極接合面より僅かに凹んでいればよい。例えば図示するように、第１の基板２０が貫通配線付き基板である場合には、研磨処理により生じる窪みを活用してもよく、陽極接合面より僅かに凹んでいればよい。
【００２８】
次に、第１の基板２０、第２の基板２５のいずれか一方、図２に示す例では第１の基板２０の接続電極部２２に、多孔質金属（バンプ）２４を、図1の場合と同様の手法により所定の厚みで設ける。多孔質金属２４は陽極接合面から距離ｄ２だけ突出する厚みを有しているが、多孔質金属２４の体積が空間２３の体積以下となるような厚みを有するようにする。これは後述するように多孔質金属２４は焼結後クラスター（多孔質金属体）構造となり、それが加圧によってつぶれて変形することで、多孔質金属１４の高さが空間２３と同じ高さまで低くなり、高さ減少分の多孔質金属体２４を配置していない隙間部分に張り出すかまたは空間２３全体を埋めるからである。接続電極部２２が貫通配線である場合には、その貫通配線の湾曲面より小さく、空間２３の高さより厚い金属パッドを形成すればよい。かかる状態を示したのが図２（Ａ）である。
【００２９】
次に、第１の基板２０、第２の基板２５の各接続電極部２２，２７が多孔質金属２４を介して互い重なり合うように第１の基板２０と第２の基板２５とを重ね合わせ、多孔質金属２４の焼結が進行する温度（８０〜３００℃）まで昇温し、クラスタ（多孔質金属体）構造を形成させるとともに加圧して電極部２２，２７との接合をとる。その後、加圧しながら陽極接合温度(２００〜５００℃)まで昇温して、第１の基板２０と第２の基板２５との間に直流電圧を印加して陽極接合させる。この一連のプロセスの中で、多孔質金属体２を介して第１の基板２０と第２の基板２５の各接続電極部２２，２７の電気接続が確立されるとともに、第１の基板２０と第２の基板２５との接合が同時に確立される。
【００３０】
以上の工程により、第１の基板２０と第２の基板２５とを陽極接合すると同時に電気的な接続を確立することができる。
【００３１】
さらに、接続電極部２２に多孔質金属２４を設けるに際しては、多孔質金属が焼結する際、更には加圧、陽極接合が行なわれる際に、接続電極部２２、２７との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部上に金薄膜を表面層にもつ薄膜構造を形成しておくことが好ましい。この薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る配線接続方法を適用して作製することができるデバイスについて説明する。図３は本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。デバイス３は、第１の基板として各種の素子や貫通配線が搭載されているＬＴＣＣ基板、あるいは薄膜配線等が形成されたガラス基板（以下、「ＬＴＣＣ基板またはガラス基板」と称する。）３０と、第２の基板としてＭＥＭＳ基板３５とを陽極接合して構成されている。この機能デバイス３はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０側の電極部３１に対してＭＥＭＳ基板３５の可動部３５ａにおける電極部３６が当接することで、スイッチング回路を構成している。
【００３３】
図４（Ａ）は図３に示すデバイス３を製造するために用意されるＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを模式的に示す図であり、（Ｂ）はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。ＭＥＭＳ基板３５は、図示していない支持基板で支えられている。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０は、図４（Ａ）に示すように、表面に電極部３１と接続電極部３２とを有している。ＭＥＭＳ基板３５は断面略Ｌ字状を有するよう可動部３５ａと固定部３５ｂとからなり、ＭＥＭＳ基板３５は、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０との対向面側に、電極部３６を有している。その電極部３６の一端は接続電極部３７につながっており、その接続電極部３７は固定部３５ｂの底面側に沿って設けられている。
【００３４】
このデバイス３を作製するための配線接続方法について説明する。図４（Ａ）に示すように、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とをそれぞれ用意する。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０は表面に接続電極部３２と電極部３１とを有する。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０における接続電極部３２は表面の窪み（凹陥部）３３に設けられており、接続電極部３２の表面はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０の陽極接合面と同一の高さにはない。次に、図４（Ｂ）に示すように、接続電極部３２に対して多孔質金属３４を設ける。その際、多孔質金属３４は窪み３３を埋めることなく、図４（Ａ）に示すＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを重ね合わせたときに生じる接続電極部３２、３７同士の離隔寸法よりも長く、かつ多孔質金属３４の体積が、窪み３３の空間よりも小さくなるように、多孔質金属３４を形成する。多孔質金属３４の厚みは、図４（Ａ）に示すＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを合わせたときに生じる接続電極部３２と接続電極部３７との間の隙間の高さより大きくする。
【００３５】
その後、図４（Ｂ）に示すようにＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０の接続電極部３２とＭＥＭＳ基板３５の接続電極部３７とが互いに対向するようにして、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを重ね合わせる。そして、これらを昇温して陽極接合温度に維持して、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０に対してＭＥＭＳ基板３５がプラスとなるよう電圧を印加する。すると、多孔質金属３４が接続電極部３７と接合して配線接続部３８となり、この配線接続部３８により接続電極部３２と接続電極部３７とが電気的に接続されると同時に、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５との対向面が接触して接合される。図３において符号Ａ１で示す部分が陽極接合された面を示している。
【００３６】
図５は本発明の実施形態に係るデバイス４の構造を模式的に示しており、図６は図５に示されるデバイス４を製造するに当たり、２つの基板を陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。デバイス４は、図５に示すように、第１の基板としてＭＥＭＳ構造体４１が搭載されているＭＥＭＳ基板４０と、第２の基板としてＬＴＣＣ基板４５とを陽極接合して構成されている。ＭＥＭＳ基板４０は、Ｓｉウェハ上に薄膜形成、エッチング、犠牲層の除去などを所定の順に繰り返してＭＥＭＳ構造体４１を搭載したものである。ＭＥＭＳ基板４０は平板状の第１電極部４２及び第２電極部４３と片持ち式のＭＥＭＳ構造体４１を備えている。ＭＥＭＳ基板４０の表面側には凹陥部４４が形成されており、凹陥部４４に第１電極部４２及び第２電極部４３が設けられており、第１の電極部４２上にＭＥＭＳ構造体４１が設けられている。第１電極部４２及び第２電極部４３の下には、絶縁層が設けられている（図示せず）。ＭＥＭＳ構造体４１の構造を説明すると、固定部４１ｂが第１電極部４２上に設けられ、可動部４１ａが固定部４１ｂの先端に第２電極部４３に対向するよう設けられている。ＭＥＭＳ構造体４１は凹陥部４４以外のＭＥＭＳ基板４０表面、すなわち陽極接合面から突出している。ＬＴＣＣ基板４５は、第１の下側電極部４６、第２の下側電極部４７と第１の上側電極部４８と第２の上側電極部４９とを多層配線および貫通配線により接続するよう、例えば貫通配線した基材に配線印刷したものを積層し、上下から圧力を加えて拘束して焼成してなる。
【００３７】
本実施形態においては、ＭＥＭＳ基板４０における第１電極部４２とＬＴＣＣ基板４５における第１下側電極部４６とを多孔質金属５３に圧接させ、好ましくは金属間に拡散接合をも生じさせて配線接続部５１を形成し、ＭＥＭＳ基板４０における第２電極部４３とＬＴＣＣ基板４５における第２の下側電極部４７とを多孔質金属５４に圧接させ、好ましくは金属間に拡散接合をも生じさせて配線接続部５２を形成してなる。
【００３８】
この機能デバイス４は、ＭＥＭＳ基板４０上に形成したＭＥＭＳ構造体４１をＬＴＣＣ基板４５で気密パッケージングしており、ＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４２及び第２の電極部４３がそれぞれＬＴＣＣ基板における第１の下側電極部４６、第２の下側電極部４７に配線接続部５１，５２を介して電気的に接合されており、かつＬＴＣＣ基板４５の下面とＭＥＭＳ基板４０の上面とが陽極接合されてなる。陽極接合している界面を部分的にハッチングＡ２を付して示している。ＭＥＭＳ構造体４１が、図示するように、第１の基板４０と離隔されているので、例えばジュール熱などによりＭＥＭＳ構造体４１が撓んで変形してＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４３に接触する。この接触の有無をＬＴＣＣ基板４５の上面に設けた第１及び第２の上側電極部４８，４９から電気信号の出力の有無として判断することができる。あるいは、加速度の印加によりＭＥＭＳ構造体４１が撓んで変形して、ＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４３との距離が変化する。この距離の変化をＬＴＣＣ基板４５の上面に設けた第１及び第２の上側電極部４８，４９から静電容量変化として測定することができる。
【００３９】
この機能デバイス４を作製するための配線接続方法について説明する。ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とをそれぞれ用意する。ＬＴＣＣ基板４５は貫通配線構造及び／または多層配線構造を有し、かつ下側表面に第１の接続電極部としての第１の下側電極部４６と第２の接続電極部としての第２の下側電極部４７とを有する。ＬＴＣＣ基板４５における第１及び第２の下側電極部４６、４７は窪みの空間（凹陥部）５５、５６にそれぞれ設けられており、第１及び第２の下側電極部４６，４７の表面はＬＴＣＣ基板４５の陽極接合面と同一の高さにはない。そして、図６に示すように、第１及び第２の接続配線部としての第１及び第２の下側電極部４６、４７に対して多孔質金属５３、５４をそれぞれ設ける。その際、多孔質金属５３，５４は窪みの空間５５、５６をそれぞれ埋めることなく、図６に示す多孔質金属５３、５４を設けていない状態でのＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせたときに生じる接続電極部同士間の隙間高さより厚く、かつ金属層５３，５４の体積は、凹陥部５５、５６よりも小さくなるようにする。すなわち、多孔質金属５３、５４の厚みは図６に示すＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせたときに生じる下側電極部４６，４７と第１及び第２の電極部４２，４３との距離より長くする。
【００４０】
その後、図６に示すようにＬＴＣＣ基板４５における第１及び第２の接続電極部としての第１及び第２の下側電極部４６，４７とＭＥＭＳ基板４０における第１及び第２の電極部４２，４３とをそれぞれ対応させて対向するようにして、ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせる。そして、多孔質金属５３，５４の焼結が進行する温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して、多孔質金属５３，５４を第１及び第２の電極部４２，４３と接合させることで第１及び第２の配線接続部５１，５２がそれぞれ形成され、第１及び第２の電極部４２、４３と第１及び第２の下側電極部４６、４７とが電気的に接続される。その後、加圧しながら陽極接合温度まで昇温して、ＬＴＣＣ基板４５に対してＭＥＭＳ基板４０側がプラスとなるよう直流電圧を印加する。その際、ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０との対向面が接触して接合される。図中、符号Ａ２で示すハッチング部分が陽極接合部分を表している。この一連のプロセスの中で、多孔質金属５３，５４と第１及び第２の電極４２，４３との各接続電極部５１，５２が確立されるとともに、ＬＴＣＣ基板とＭＥＭＳ基板４５とＭＥＭＳ基板４０との接合が同時に確立される。
【００４１】
以上の工程により、ＭＥＭＳ基板４０上に設けたＭＥＭＳ構造体４１をＬＴＣＣ基板４５に形成した収容部５０を収めてＬＴＣＣ基板４５で蓋をすることができる。
【００４２】
さらに別の実施形態について説明する。図７は本発明の実施形態に係るデバイス５の構造を模式的に示す断面図であり、図８は図７に示される機能デバイス５を製造するに当たり、陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。デバイス５は、図７に示すように、第１の基板としてのＬＴＣＣ基板６０に対して各種チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを陽極接合して構成されている。チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとしては、例えばＳｉ基板上にＭＥＭＳ構造体を形成したＭＥＭＳチップ、Ｓｉ基板上に集積回路を形成したＩＣチップなど、Ｓｉなどの半導体材料でなるウェハ上に半導体プロセスによりデバイスを形成したものが含まれている。チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃには下面に複数の箇所に接続電極部６６が形成されている。
【００４３】
ＬＴＣＣ基板６０は、複数のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの各接続電極部６６に対応するように、複数の接続電極部６１が多層配線により接続するよう、例えば貫通配線した基材に配線印刷したものを積層し、上下から圧力を加えて拘束して焼成してなる。ＬＴＣＣ基板６０の表面側の接続電極部６１には窪み（凹陥部）６２の空間が形成される。そこで、ＬＴＣＣ基板６０における各接続電極部６１に多孔質金属６３を形成する。多孔質金属６３の体積は凹陥部６２の空間の体積以下であり、多孔質金属６３の厚みは、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとを合わせたとき、ＬＴＣＣ基板６０における接続電極部６１とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃにおける接続電極部６６との間の隙間高さより大きい。つまり、ＬＴＣＣ基板６０における多孔質金属６３はＬＴＣＣ基板６０の対向面より突出している。
【００４４】
本実施形態においては、チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃにおける接続電極部６６とＬＴＣＣ基板６０における接続電極部６１とが多孔質金属６３と圧接し、好ましくは金属間に拡散接合をも生じて配線接続部６７を形成する。各配線接続部６７がチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５ＣとＬＴＣＣ基板６０とを電気的に接続する。
【００４５】
この機能デバイス５は、ＭＥＭＳチップやＩＣチップなどの複数個のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５ＣをＬＴＣＣ基板６０に陽極接合し、ＬＴＣＣ基板６０内の多層配線により接続し、ＬＴＣＣ基板６０をインターポーザー的に利用している。これにより、各種機能デバイスを実現できる。
【００４６】
この機能デバイス５を作製するための配線接続方法について説明する。ＬＴＣＣ基板６０と複数個のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを用意する。ＬＴＣＣ基板６０は多層配線構造を有し、かつ表面に複数の接続電極部６１を有する。ＬＴＣＣ基板６０における各接続電極部６１には窪み６２が形成されており、接続電極部６１の表面はＬＴＣＣ基板６０の接合面とは同一の面上にはない。このようなＬＴＣＣ基板６０において、図８に示すように、各接続電極部６１に対して多孔質金属６３を設ける。その際、多孔質金属６３は凹陥部６２を埋めることなく、図８に示す多孔質金属６３を設けていない状態でのＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとを合わせたときに生じる接続電極部６１と接続電極部６６との間の隙間高さよりも厚く、かつ多孔質金属６３の体積は、凹陥部６２の空間よりも小さくなるように形成される。
【００４７】
その後、図８に示すようにＬＴＣＣ基板に６０における各接続電極部６１とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの接続電極部６６とをそれぞれ互いに対向するようにして、ＬＴＣＣ基板６０にチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを合わせる。そして、多孔質金属６３の焼結が進行する温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して、多孔質金属６３を接続電極部６６と接合させることで配線接続部６７が形成される。その後、加圧しながら陽極接合温度まで昇温して、ＬＴＣＣ基板６０に対してチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃがプラスとなるよう直流電圧を印加する。その際、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとの対向面が接触して接合される。この一連のプロセスの中で、多孔質金属６３とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの接続電極部６６との各接続電極部６６が確立されるとともに、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとの接合が同時に確立される。
【００４８】
以上の工程により、複数のチップを一つのＬＴＣＣ基板に陽極接合すると共にチップ間を配線接続することができる。
【実施例】
【００４９】
以下に、本発明の配線接続方法の実施例及び比較例を示すが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５０】
実施例1：
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例1の配線接続方法の工程を示す模式図である。
第１の基板７１と第２の基板７７とは次の要領で作製した。
第１の基板７１については、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板７２のハンドル層（３００μｍ厚）側に部分的に１８μｍの段差となる凹陥部７３を形成し、熱拡散炉で酸化膜７４を形成した後に、第２の基板７７と接合される面の酸化膜をウエットエッチングし、残った酸化膜７４上に、接続電極部７５としてＣｒ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にそれぞれ厚さが４５ｎｍ、７５ｎｍ、２００ｎｍとなるよう積層した。試料中央部にＳＯＩ基板のデバイス層からなる８μｍ厚みのダイヤフラム７６を深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ＲＩＥ）で形成した。このダイヤフラムは、封止空間の内圧を測定し、気密封止性能を評価するためのものである。Ｄｅｅｐ ＲＩＥマスクには、フォトレジストを用いたが、Ｄｅｅｐ ＲＩＥの前に同じフォトレジストマスクを用いて酸化膜をウェットエッチングしておいた。また、ハンドル層を貫通するＤｅｅｐ ＲＩＥの後、埋め込み酸化膜（１μｍ厚）をウェットエッチングで除去した。
【００５１】
第２の基板７７については、ＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０としてＣｒ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にそれぞれ５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとなるよう積層した。第２の基板７７上にフォトレジスト（ＰＭＥＲ、東京応化工業（株）製)を３０μｍ厚みで形成した後、フォトリソグラフィー技術で開口径５０μｍの穴を配線７９の１１０μｍ径のビア上の位置に露光・現像して形成した。このレジスト開口部にサブミクロン金粒子スラリーを流し込み室温・減圧下で乾燥した上で、オーブン中で９０℃６０分の加熱処理を行なって仮焼結させた。硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）を用いてレジストを剥離し、超音波洗浄・乾燥を行なって多孔質金属８１を形成した。
【００５２】
用いたＳｉ基板７２、ＬＴＣＣ基板７８の寸法は１００ｍｍφであり、厚みはそれぞれ０．３ｍｍと０．３５ｍｍである。ＬＴＣＣ基板は陽極接合できるように３ｎｍＲａ程度に鏡面研磨した。これらの１００ｍｍφ基板には、２０ｍｍ角の試料が９個配置されており、更に２０ｍｍ角の試料中に５ｍｍ角の試料が９個入っている。２０ｍｍ角のＳｉ基板とＬＴＣＣ基板を接合させると、各々の５ｍｍ角試料で、ＳｉとＬＴＣＣ基板の配線が１０個の多孔質金属体８２を介して1本のデイジー・チェーン（Daisy Chain）を形成し、ＬＴＣＣ基板の裏面に形成されている電極間の抵抗値を測定することで電気接合が正常に行なえたかどうか判断できる。また陽極接合できているかの判断は、Ｓｉ基板に形成されているダイヤフラム７６が、陽極接合後大気中に取り出した際、正常に気密封止できていれば、圧力差から凹むことから行うことができる。接合試験に入る前にＳｉ基板７２、ＬＴＣＣ基板７８をダイシングして、寸法２０ｍｍ角に調整した。
【００５３】
第１の基板７１と第２の基板７７を位置決めした上で陽極接合装置にセットし、６×１０-3ｍｂａｒ程度に減圧した上で２３０℃まで昇温し、９０個の多孔質金属８１に対して７Ｎで押圧した（図９（Ｂ））。引き続き４００℃まで昇温し、８００Ｖの直流電圧を３０分間第１の基板７１と第２の基板７７との間に印加した。
【００５４】
比較例1：
第２の基板７７のＬＴＣＣ基板７８の配線７９上に接続電極部８０を形成せずに直接配線７９上に多孔質金属体８２を形成したこと以外は実施例1と同様にして配線の接続を実施した。
【００５５】
２０ｍｍ角２基板の接合試験において、実施例1及び比較例１で歩留まり１００％で電気的接続と気密封止接合の確認がとれた。接合試料を第１の基板７１と第２の基板７７に分解したところ、実施例1ではＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０に多孔質金属体８２の一部分が付いた状態で多孔質金属体８２が内部破壊していた。また、接合試料の断面観察を行なったところ、ＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０と多孔質金属体８２は連続した隙間のない接合体となっていることが確認できた。比較例ではＬＴＣＣ基板７８の配線７９上に多孔質金属体８２が押し付けられた凹んだ跡はあるものの多孔質金属体８２の付着は観察されず、断面観察においても配線７９と多孔質金属体８２との間には隙間が観察された。接続電極８０がなくても圧接力で電気的な接続がとれるが、金属間の拡散接合を形成したほうが、より信頼性の高い接続を形成できる。
【００５６】
本発明の実施形態及び実施例で説明したように、陽極接合する際の温度にて、第１の基板と第２の基板の間に電圧を印加することにより、基板同士を陽極接合することができると同時に金属粒子同士及び基板の接合面（接続電極部）と金属粒子との間に互いに点接触した近接状態を形成させ、圧接力と金属間の拡散接合によって電気接続を形成した多孔質金属体を形成することにより安定した電気的な接続を行うことができる。本発明によれば、変形代の大きい多孔質金属体を接続バンプに用いているため、接続バンプの高さを厳密に制御する必要がなく、また、ＭＥＭＳが形成された基板への加工追加を行う必要もない。本発明の配線接続方法は、汎用性の高い、信頼性のあるウェハレベルでの気密パッケージングに極めて有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１，２：多孔質金属体
３，４，５：デバイス
１５，２０，３０：第１の基板（ＬＴＣＣ基板またはガラス基板）
１１，２６：Ｓｉ基板
１２，１７，２２，２７，３２，３７，６１，６６：接続電極部
１３，２３，３３，４４，５５，５６，６２：凹陥部
１４，２４，３４，５３，５４，６３：多孔質金属
１０，２５，３５：第２の基板（ＭＥＭＳ基板）
１６，２１：絶縁材
３８，５１，５２，６７：配線接続部
３１，３６，４２，４３：電極部
３５ａ，４１ａ：可動部
３５ｂ，４１ｂ：：固定部
４０：ＭＥＭＳ基板
４１：ＭＥＭＳ構造体
４６：第１の下側電極部
４７：第２の下側電極部
４８：第１の上側電極部
４９：第２の上側電極部
５０：収容部
６０：ＬＴＣＣ基板
６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ：チップ
７１：第１の基板
７２：Ｓｉ基板
７３：凹陥部
７４：酸化膜
７５，８０：接続電極部
７６：ダイヤフラム
７７：第２の基板
７８：ＬＴＣＣ基板
７９：配線
１０１，１０２，１０３，１０４：基板
１０１ａ，１０２ａ，１０４ａ：金属層
１０３ａ：貫通配線
１０２ｃ，１０３ｂ：凹み
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質金属を電気的接続に用いたデバイスに関する。さらに詳しく言えば、第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ多孔質金属を介して配線接続部で電気的に接続されたデバイス、及びデバイス構造が形成された基板（第１の基板）とデバイス構造を封止する基板（第2の基板）とを陽極接合する際に多孔質金属を介して電気的な接続を行う配線接続方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）の製造では、デバイス構造が形成されたウェハ（第１の基板）に別のガラス等のウェハ（第２の基板）を陽極接合し、デバイス構造を封止することがしばしば行われる。このとき、デバイス構造と貫通配線とは、両ウェハ（基板）に形成された金属薄膜が接合界面で接することによって、電気的に接続される。しかし、２つの基板の金属薄膜が陽極接合面より出っ張り過ぎると陽極接合ができず、一方、相手側金属薄膜に届かないと電気接続ができない。模式図（図１０〜１２）を参照してさらに詳しく説明すると、例えば、図１０に示すようにガラス基板１０１とシリコン（Ｓｉ）基板１０２において、それぞれの対向面に金属層１０１ａ、１０２ａが出っ張るように設けられている場合には、金属層１０１ａ、１０２ａ同士は接触するが、ガラス基板とＳｉ基板との金属層１０１ａ、１０２ａを設けていない面同士は接触しないため、少なくとも金属層の周辺ではガラス基板１０１とＳｉ基板１０２とを陽極接合することができない。
【０００３】
逆に、図１１に示すように、ガラス基板１０１にはその対向面１０１ｂから出っ張って金属層１０１ａが設けられているが、Ｓｉ基板１０２における対向面１０２ｂには凹陥部１０２ｃが形成されており、金属層１０２ａがその凹陥部１０２ｃに設けられている場合であっても、金属層１０２ａの高さが低い場合には、ガラス基板１０１とＳｉ基板１０２とを陽極接合することはできるが、金属層１０１ａ、１０２ａ同士を電気的に接続することはできない。
【０００４】
図１０に示すようなケースを回避するためには、ガラス基板１０１、Ｓｉ基板１０２において金属層１０１ａ、１０２ａを形成しない面と金属層１０１ａ、１０２ａの表面とが同じ高さとなるよう構造設計し、各金属層１０１ａ、１０２ａの厚みを正確に調整する必要がある。また、図１１に示すようなケースを回避するためには、ガラス基板１０１、Ｓｉ基板１０２にそれぞれ形成する金属層１０１ａ、１０２ａの厚みを両者が接するように調整する必要がある。このように、基板同士を陽極接合し、かつ同時に基板上の金属層同士を電気的に接続するためには、個々の金属層の厚みを調整しなければならず、製品の歩留まりはよくなかった。
【０００５】
また、図１２（Ａ）に示すような厚み方向に配線が貫通するように設けられている基板（貫通配線付き基板）１０３を別の基板と陽極接合する場合には、貫通配線付基板１０３を予め研磨して接合に適した面に形成するが、配線材とウェハ基材との研磨特性の違いに起因して貫通配線１０３ａ表面がウェハ表面より僅かに凹むことがある（図１２（Ｂ）の１０３ｂ）。この場合、貫通配線１０３ａと別の基板１０４上の金属層１０４ａとを接続し、かつ貫通配線付き基板１０３と別の基板１０４とを陽極接合するには、少なくとも、凹んだ貫通配線表面またはこの貫通配線に接続する金属層１０４ａのいずれか一方の上に、凹み１０３ｂを補うための、バンプと称される金属膜（図示せず）を別途形成する必要がある。この場合も、形成するバンプの厚みを厳密に調整する必要があるが、貫通配線付き基板１０３の表面研磨処理において、貫通配線１０３ａの表面の凹み量が一定にならないと金属膜の厚みの調整・管理が難しくなるという問題がある。
【０００６】
このような、デバイス構造が形成されたウエハ（第１の基板）に、これを封止する別のウェハ（第２の基板）を陽極接合し、かつ電気接続をも確実に行う方法として、本出願人らは、先に、第１基板及び第２基板の接続電極部の少なくとも一方に、陽極接合時に接続電極部の金属との間で金属間化合物または合金を形成するバンプ（金属層）を設けておき、両基板の接続電極部が前記金属層を挟んで対抗するように重ね合わせた後、陽極接合温度まで昇温し直流電圧を印加して、両基板を陽極接合すると同時に金属層を融解させて両基板の接続電極部を電気的に接続する方法を提案している（平成２２年電気学会全国大会199-200頁；非特許文献１）。
【０００７】
また、本発明の配線接続方法に関連する技術として、半導体ウエハ上のバンプ形成用として純度が９９．９質量％以上で、平均粒径が０．００５μｍ〜１．０μｍ以上である金粉、銀粉またはパラジウム粉から選択される金属粉と有機溶媒からなる金属ペーストが開示され（特開２００５−２１６５０８号公報、特許文献１）、サブミクロンの金、銀、白金またはパラジウム粒子焼結体を半導体チップ接合のバンプとして用いる低温接合技術が開示されているが（特開２００７−３２４５２３号公報；特許文献２、エレクトロニクス実装学会誌Vol.10, No.7, 560-566頁(2007)；非特許文献２)、これらの文献は、上述した基板を陽極接合する際の配線接続の課題については記載していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−２１６５０８号公報
【特許文献２】特開２００７−３２４５２３号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】平成２２年電気学会全国大会199-200頁
【非特許文献２】エレクトロニクス実装学会誌Vol.10, No.7, 560-566頁(2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、デバイス構造などが形成された基板（第１の基板）と、これを封止する基板（第２の基板）とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板の接続電極部とが確実に電気的に接続されたデバイスを提供することにある。
また、本発明の他の課題は、第１の基板と第２の基板を陽極接合する際に電気的な接続を確実に行うことができる配線接続方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、サブミクロン金属粒子からなる多孔質金属を基板の接続電極部のバンプとして用いることにより、基板同士の陽極接合と同時に接続電極部間の電気的な接続が確実かつ容易にできることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記の１〜９の多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス、及び１０〜１６の配線接続方法を提供する。
【００１２】
１．第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス。
２．前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる前項１に記載のデバイス。
３．前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項２に記載のデバイス。
４．前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である前項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
５．前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方が、ガラス基板またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板である前項１に記載のデバイス。
６．第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に貫通配線または内部配線が形成されている前項５に記載のデバイス。
７．前記ＬＴＣＣ基板が金系合金からなる貫通配線または内部配線を有する前項５に記載のデバイス。
８．前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方が、電子回路及び／またはＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）が形成されているチップである前項５〜７のいずれかに記載のデバイス。
９．前記第１の基板と第２の基板とで画成された内部空間が気密封止されている前項８に記載のデバイス。
【００１３】
１０．第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続することを特徴とする配線接続方法。
１１．前記バンプを設ける前の段階で、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせた状態で前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが接触しない空間部を有しており、前記バンプを前記第１基板または前記第２基板のいずれかから突出した状態で設ける前項１０に記載の配線接続方法。
１２．第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、８０〜３００℃の温度で焼成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、次いで２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続する前項１０または１１に記載の配線接続方法。
１３．前記第１基板の接続電極部及び第２基板の接続電極部の電気的接点となる表面に、金薄膜を最表面にもつ薄膜構造体を設け、その少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成する前項１０〜１２のいずれかに記載の配線接続方法。
１４．前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる前項１０に記載の配線接続方法。
１５．前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である前項１４に記載の配線接続方法。
１６．前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である前項１０〜１４のいずれかに記載の配線接続方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、基板の接続電極部に設けるバンプとして、金、銀、白金及びパラジウムから選択される１種以上のサブミクロン粒子からなる多孔質金属を用いる配線接続方法、及び基板同士が陽極接合されかつ両基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイスを提供したものである。
サブミクロン金属粒子からなる多孔質体のバンプは、変形しやすく段差吸収力が高いこと、高く積むことができるのでＭＥＭＳを収める大きな掘り込み（キャビティ）の底に付けられることから、陽極接時される２つの基板間の電気接続を容易に行うことができ、製品の歩留りが高くなる。
ＭＥＭＳと実装基板を陽極接合という接合力と信頼性の高い接合方法でしっかりと接合でき、その接合内部で同時に形成される電気的接続（電気接点の接合）機構が圧接に加え金属間の拡散による接合という安定した接合力に基づくとともに、化学的に安定な金属粒子単体を接点材料に用いているために、製造プロセスの安定性と材料的な安定性に優れ、信頼性に富んだＭＥＭＳ製品を製造することができる。
本発明によれば、陽極接合時に、多孔質金属からなるバンプを接続電極部に配置することによって、陽極接合との一括プロセスの中で接続電極部間の電気的接続を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の別の工程を模式的に示す。
【図３】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図４】（Ａ）は図３に示すデバイスを製造するために用意される２つの基板を模式的に示し、（Ｂ）は陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図５】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図６】図５に示すデバイスを製造する際の、２つの基板を陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図７】本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。
【図８】図７に示すデバイスを製造する際の陽極接合する前の状態を模式的に示す。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施例の配線接続方法の工程を模式的に示す。
【図１０】金属薄膜を有する2つの基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する態様を説明する模式図である。
【図１１】金属薄膜を有する2つの基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する他の態様を説明する模式図である。
【図１２】（Ａ）は貫通配線を有する基板の断面図、（Ｂ）は前記基板と金属薄膜を有する基板を陽極接合すると同時に電気的に接続する場合の態様を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明では、基板の接続電極部に設けるバンプとして、サブミクロン金属粒子からなる多孔質体（バンプ）を使用する。
サブミクロン金属粒子としては、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属を使用する。これら金属の中でも、金及び金を主要成分とする金属混合物が好ましい。
【００１７】
多孔質金属体のバンプを接続電極部に設ける方法は特に限定されないが、特開2005-216508号公報（特許文献２）及び特開2007-324523号公報（特許文献３）に記載されている方法が好ましい。具体的には、純度が９９．９質量％以上で、平均粒径が０．００５μｍ〜１．０μｍの金粉、銀粉、白金粉、またはパラジウム粉から選択される１種以上の金属粉末と、有機溶剤とからなる金属ペーストを、好ましくはスクリーン印刷法により、第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方の所定箇所に、所定の厚みに塗布し、前記ペースト中の有機溶剤を除去する（乾燥する）。乾燥は室温で行い、減圧雰囲気下で行ってもよい。本明細書では、この乾燥後、加熱（焼結）前の金属粉末集合体（多孔質金属）をバンプと称する。
本発明では、この多孔質金属を加熱圧着することにより、金属粒子同士及び基板の接合面（接続電極部）と金属粒子との間に互いに点接触した近接状態を形成させ、圧接力と金属間の拡散接合によって電気接続を形成した多孔質金属体とする。具体的には、多孔質金属を、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記多孔質金属を挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、８０〜３００℃、好ましくは１５０〜３００℃の温度で加熱する。８０℃未満の温度では上記の点接触が生じない。
【００１８】
本発明で使用する金属粉として９９．９質量％以上のものを使用するのは、純度が９９．９質量％未満であると粉末の硬度が上昇し、塑性変形し難くなるからである。また、金属粉の平均粒径については、１．０μｍを超えると焼結の際、好ましい近接状態を発現させ難くなり、０．００５μｍ未満の場合にはペーストとしたときに凝集しやすく取扱いが困難となる。
【００１９】
金属ペーストを構成する有機溶剤としては、比較的低温で乾燥させることができる溶剤である、エステルアルコール、ターピネオール、パインオイル、ブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、カルビトールが使用される。
【００２０】
本発明では、加熱圧着及び陽極接合が行なわれる際に、多孔質金属と接続電極部との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部（ビア）上に金薄膜を表面層にもつ薄膜構造を形成しておくことが好ましい。薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００２１】
［陽極接合］
本発明では、前記多孔質金属体を挟んで対向する前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた状態で２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部との電気接点が確立する。
【００２２】
以下本発明の実施の形態を添付図面を参照しつつ説明する。
図１（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す図である。陽極接合する第１の基板１０と第２の基板１５とを用意する（Ａ）。第１の基板１０、第２の基板１５には互いに対向する面に接続電極部１２、１７をそれぞれ備えている。図示する例では、第１の基板１０はＳｉ基板１１上にＭＥＭＳ構造体（図示せず）が搭載されており、かつ接続電極部１２として電極パッドが対向面に形成されている、接続電極部１２はＳｉ基板１１を部分的エッチングにより除去した凹陥部１３内に設けられている。この接続電極部１２の下には、必要に応じて絶縁層を設ける（図示せず）。第２の基板１５は、例えば絶縁材１６に接続電極部１７を電極パッドとして設けたガラス基板である。この状態では第１の基板１０と第２の基板１５とを重ね合わせても接続電極部１２、１７同士は接触しないで所定の間隔を有する。
【００２３】
次に、第１の基板１０、第２の基板１５のいずれか一方、図１（Ａ）では第１の基板１０の接続電極部１２に、特許文献２に記載の方法により調整した金属ペーストを用いてスクリーン印刷法等で多孔質金属前駆体(多孔質金属のバンプとなるもの)を所定の厚みに設ける。これは後述するように、多孔質金属前駆体は焼成後、多孔質金属（バンプ）１４となり、接合時に、それが加圧によってつぶれ変形することにより、多孔質金属１４の高さが、空間（凹陥部１３と同じ高さまで低くなり、高さ減少分の金属材は多孔質金属１４を配置していない凹陥部１３の空間部分に張り出すからである（図１（Ｂ））。図示するように、第１の基板１０の凹陥部１３内に接続電極部１２を設けた場合には、その接続電極部の表面の寸法より小さければよく、陽極接合面より距離ｄ１だけ突出する高さに多孔質金属（バンプ）１４を形成すればよい。
【００２４】
次に、第１の基板１０、第２の基板１５の各接続電極部１２，１７が多孔質金属１４を介して互い重なり合うように第１の基板１０と第２の基板１５とを重ね合わせ、多孔質金属１４の焼結が進行する８０〜３００℃の温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して電極部１２，１７との接合をとる。その後、加圧しながら陽極接合温度（２００〜５００℃）まで昇温して、第１の基板１０と第２の基板１５との間に直流電圧を印加して陽極接合させる。この一連のプロセスの中で、多孔質金属体１を介して第１の基板１０と第２の基板１５の各接続電極部１２，１７の電気接続が確立されるとともに、第１の基板１０と第２の基板１５との接合が同時に確立される。
【００２５】
以上の工程により、第１の基板１０と第２の基板１５とを陽極接合すると同時に電気的な接続を確立することができる。
【００２６】
さらに、接続電極部１２に設ける多孔質金属（バンプ）１４については、多孔質金属が焼結する際、更には加圧、陽極接合が行なわれる際に、接続電極部１２、１７との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部（ビア）上に金（Ａｕ）薄膜を表面層にもつ薄膜構造を設けることが好ましい。この薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００２７】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の他の実施形態に係る配線接続方法の工程を模式的に示す図である。陽極接合する第１の基板２０と第２の基板２５とを用意する。第１の基板２０、第２の基板２５には互いに対向する面に接続電極部２２，２７をそれぞれ備えている。図示する例では、第１の基板２０は絶縁材２１に接続電極部２２として配線が貫通して設けられているＬＴＣＣ基板であり、第２の基板２５はＳｉ基板２６上にＭＥＭＳ構造体（図示せず）が搭載されておりかつ接続電極部２７として電極パッドが対向面に形成されてなる。この電極パッドの下には、必要に応じて絶縁層を設ける（図示せず）。この状態では、第１の基板２０と第２の基板２５とを重ね合わせたとき僅かな空間（凹陥部）２３を画成すればよく、具体的には、空間２３の大きさは、接続電極部２２としての貫通配線が陽極接合面より僅かに凹んでいればよい。例えば図示するように、第１の基板２０が貫通配線付き基板である場合には、研磨処理により生じる窪みを活用してもよく、陽極接合面より僅かに凹んでいればよい。
【００２８】
次に、第１の基板２０、第２の基板２５のいずれか一方、図２に示す例では第１の基板２０の接続電極部２２に、多孔質金属（バンプ）２４を、図1の場合と同様の手法により所定の厚みで設ける。多孔質金属２４は陽極接合面から距離ｄ２だけ突出する厚みを有しているが、多孔質金属２４の体積が空間２３の体積以下となるような厚みを有するようにする。これは後述するように多孔質金属２４は焼結後クラスター（多孔質金属体）構造となり、それが加圧によってつぶれて変形することで、多孔質金属１４の高さが空間２３と同じ高さまで低くなり、高さ減少分の多孔質金属体２４を配置していない隙間部分に張り出すかまたは空間２３全体を埋めるからである。接続電極部２２が貫通配線である場合には、その貫通配線の湾曲面より小さく、空間２３の高さより厚い金属パッドを形成すればよい。かかる状態を示したのが図２（Ａ）である。
【００２９】
次に、第１の基板２０、第２の基板２５の各接続電極部２２，２７が多孔質金属２４を介して互い重なり合うように第１の基板２０と第２の基板２５とを重ね合わせ、多孔質金属２４の焼結が進行する温度（８０〜３００℃）まで昇温し、クラスタ（多孔質金属体）構造を形成させるとともに加圧して電極部２２，２７との接合をとる。その後、加圧しながら陽極接合温度(２００〜５００℃)まで昇温して、第１の基板２０と第２の基板２５との間に直流電圧を印加して陽極接合させる。この一連のプロセスの中で、多孔質金属体２を介して第１の基板２０と第２の基板２５の各接続電極部２２，２７の電気接続が確立されるとともに、第１の基板２０と第２の基板２５との接合が同時に確立される。
【００３０】
以上の工程により、第１の基板２０と第２の基板２５とを陽極接合すると同時に電気的な接続を確立することができる。
【００３１】
さらに、接続電極部２２に多孔質金属２４を設けるに際しては、多孔質金属が焼結する際、更には加圧、陽極接合が行なわれる際に、接続電極部２２、２７との間で金属間の拡散接合が進行しやすいように、接続電極部上に金薄膜を表面層にもつ薄膜構造を形成しておくことが好ましい。この薄膜構造としては、密着層としてのＣｒもしくはＴｉに拡散バリア層としてのＰｔ、ＣｕもしくはＮｉ等、表面酸化保護膜そして多孔質金属金属焼結体との接合膜としてのＡｕなどが考えられる。拡散バリア層としてのＰｔやＣｕ、Ｎｉなどは陽極接合条件によっては、不要な場合もある。
【００３２】
次に、本発明の実施形態に係る配線接続方法を適用して作製することができるデバイスについて説明する。図３は本発明の実施形態に係るデバイスの構造を模式的に示す。デバイス３は、第１の基板として各種の素子や貫通配線が搭載されているＬＴＣＣ基板、あるいは薄膜配線等が形成されたガラス基板（以下、「ＬＴＣＣ基板またはガラス基板」と称する。）３０と、第２の基板としてＭＥＭＳ基板３５とを陽極接合して構成されている。この機能デバイス３はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０側の電極部３１に対してＭＥＭＳ基板３５の可動部３５ａにおける電極部３６が当接することで、スイッチング回路を構成している。
【００３３】
図４（Ａ）は図３に示すデバイス３を製造するために用意されるＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを模式的に示す図であり、（Ｂ）はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。ＭＥＭＳ基板３５は、図示していない支持基板で支えられている。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０は、図４（Ａ）に示すように、表面に電極部３１と接続電極部３２とを有している。ＭＥＭＳ基板３５は断面略Ｌ字状を有するよう可動部３５ａと固定部３５ｂとからなり、ＭＥＭＳ基板３５は、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０との対向面側に、電極部３６を有している。その電極部３６の一端は接続電極部３７につながっており、その接続電極部３７は固定部３５ｂの底面側に沿って設けられている。
【００３４】
このデバイス３を作製するための配線接続方法について説明する。図４（Ａ）に示すように、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とをそれぞれ用意する。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０は表面に接続電極部３２と電極部３１とを有する。ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０における接続電極部３２は表面の窪み（凹陥部）３３に設けられており、接続電極部３２の表面はＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０の陽極接合面と同一の高さにはない。次に、図４（Ｂ）に示すように、接続電極部３２に対して多孔質金属３４を設ける。その際、多孔質金属３４は窪み３３を埋めることなく、図４（Ａ）に示すＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを重ね合わせたときに生じる接続電極部３２、３７同士の離隔寸法よりも長く、かつ多孔質金属３４の体積が、窪み３３の空間よりも小さくなるように、多孔質金属３４を形成する。多孔質金属３４の厚みは、図４（Ａ）に示すＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを合わせたときに生じる接続電極部３２と接続電極部３７との間の隙間の高さより大きくする。
【００３５】
その後、図４（Ｂ）に示すようにＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０の接続電極部３２とＭＥＭＳ基板３５の接続電極部３７とが互いに対向するようにして、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５とを重ね合わせる。そして、これらを昇温して陽極接合温度に維持して、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０に対してＭＥＭＳ基板３５がプラスとなるよう電圧を印加する。すると、多孔質金属３４が接続電極部３７と接合して配線接続部３８となり、この配線接続部３８により接続電極部３２と接続電極部３７とが電気的に接続されると同時に、ＬＴＣＣ基板またはガラス基板３０とＭＥＭＳ基板３５との対向面が接触して接合される。図３において符号Ａ１で示す部分が陽極接合された面を示している。
【００３６】
図５は本発明の実施形態に係るデバイス４の構造を模式的に示しており、図６は図５に示されるデバイス４を製造するに当たり、２つの基板を陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。デバイス４は、図５に示すように、第１の基板としてＭＥＭＳ構造体４１が搭載されているＭＥＭＳ基板４０と、第２の基板としてＬＴＣＣ基板４５とを陽極接合して構成されている。ＭＥＭＳ基板４０は、Ｓｉウェハ上に薄膜形成、エッチング、犠牲層の除去などを所定の順に繰り返してＭＥＭＳ構造体４１を搭載したものである。ＭＥＭＳ基板４０は平板状の第１電極部４２及び第２電極部４３と片持ち式のＭＥＭＳ構造体４１を備えている。ＭＥＭＳ基板４０の表面側には凹陥部４４が形成されており、凹陥部４４に第１電極部４２及び第２電極部４３が設けられており、第１の電極部４２上にＭＥＭＳ構造体４１が設けられている。第１電極部４２及び第２電極部４３の下には、絶縁層が設けられている（図示せず）。ＭＥＭＳ構造体４１の構造を説明すると、固定部４１ｂが第１電極部４２上に設けられ、可動部４１ａが固定部４１ｂの先端に第２電極部４３に対向するよう設けられている。ＭＥＭＳ構造体４１は凹陥部４４以外のＭＥＭＳ基板４０表面、すなわち陽極接合面から突出している。ＬＴＣＣ基板４５は、第１の下側電極部４６、第２の下側電極部４７と第１の上側電極部４８と第２の上側電極部４９とを多層配線および貫通配線により接続するよう、例えば貫通配線した基材に配線印刷したものを積層し、上下から圧力を加えて拘束して焼成してなる。
【００３７】
本実施形態においては、ＭＥＭＳ基板４０における第１電極部４２とＬＴＣＣ基板４５における第１下側電極部４６とを多孔質金属５３に圧接させ、好ましくは金属間に拡散接合をも生じさせて配線接続部５１を形成し、ＭＥＭＳ基板４０における第２電極部４３とＬＴＣＣ基板４５における第２の下側電極部４７とを多孔質金属５４に圧接させ、好ましくは金属間に拡散接合をも生じさせて配線接続部５２を形成してなる。
【００３８】
この機能デバイス４は、ＭＥＭＳ基板４０上に形成したＭＥＭＳ構造体４１をＬＴＣＣ基板４５で気密パッケージングしており、ＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４２及び第２の電極部４３がそれぞれＬＴＣＣ基板における第１の下側電極部４６、第２の下側電極部４７に配線接続部５１，５２を介して電気的に接合されており、かつＬＴＣＣ基板４５の下面とＭＥＭＳ基板４０の上面とが陽極接合されてなる。陽極接合している界面を部分的にハッチングＡ２を付して示している。ＭＥＭＳ構造体４１が、図示するように、第１の基板４０と離隔されているので、例えばジュール熱などによりＭＥＭＳ構造体４１が撓んで変形してＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４３に接触する。この接触の有無をＬＴＣＣ基板４５の上面に設けた第１及び第２の上側電極部４８，４９から電気信号の出力の有無として判断することができる。あるいは、加速度の印加によりＭＥＭＳ構造体４１が撓んで変形して、ＭＥＭＳ基板４０における第１の電極部４３との距離が変化する。この距離の変化をＬＴＣＣ基板４５の上面に設けた第１及び第２の上側電極部４８，４９から静電容量変化として測定することができる。
【００３９】
この機能デバイス４を作製するための配線接続方法について説明する。ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とをそれぞれ用意する。ＬＴＣＣ基板４５は貫通配線構造及び／または多層配線構造を有し、かつ下側表面に第１の接続電極部としての第１の下側電極部４６と第２の接続電極部としての第２の下側電極部４７とを有する。ＬＴＣＣ基板４５における第１及び第２の下側電極部４６、４７は窪みの空間（凹陥部）５５、５６にそれぞれ設けられており、第１及び第２の下側電極部４６，４７の表面はＬＴＣＣ基板４５の陽極接合面と同一の高さにはない。そして、図６に示すように、第１及び第２の接続配線部としての第１及び第２の下側電極部４６、４７に対して多孔質金属５３、５４をそれぞれ設ける。その際、多孔質金属５３，５４は窪みの空間５５、５６をそれぞれ埋めることなく、図６に示す多孔質金属５３、５４を設けていない状態でのＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせたときに生じる接続電極部同士間の隙間高さより厚く、かつ金属層５３，５４の体積は、凹陥部５５、５６よりも小さくなるようにする。すなわち、多孔質金属５３、５４の厚みは図６に示すＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせたときに生じる下側電極部４６，４７と第１及び第２の電極部４２，４３との距離より長くする。
【００４０】
その後、図６に示すようにＬＴＣＣ基板４５における第１及び第２の接続電極部としての第１及び第２の下側電極部４６，４７とＭＥＭＳ基板４０における第１及び第２の電極部４２，４３とをそれぞれ対応させて対向するようにして、ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０とを重ね合わせる。そして、多孔質金属５３，５４の焼結が進行する温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して、多孔質金属５３，５４を第１及び第２の電極部４２，４３と接合させることで第１及び第２の配線接続部５１，５２がそれぞれ形成され、第１及び第２の電極部４２、４３と第１及び第２の下側電極部４６、４７とが電気的に接続される。その後、加圧しながら陽極接合温度まで昇温して、ＬＴＣＣ基板４５に対してＭＥＭＳ基板４０側がプラスとなるよう直流電圧を印加する。その際、ＬＴＣＣ基板４５とＭＥＭＳ基板４０との対向面が接触して接合される。図中、符号Ａ２で示すハッチング部分が陽極接合部分を表している。この一連のプロセスの中で、多孔質金属５３，５４と第１及び第２の電極４２，４３との各接続電極部５１，５２が確立されるとともに、ＬＴＣＣ基板とＭＥＭＳ基板４５とＭＥＭＳ基板４０との接合が同時に確立される。
【００４１】
以上の工程により、ＭＥＭＳ基板４０上に設けたＭＥＭＳ構造体４１をＬＴＣＣ基板４５に形成した収容部５０を収めてＬＴＣＣ基板４５で蓋をすることができる。
【００４２】
さらに別の実施形態について説明する。図７は本発明の実施形態に係るデバイス５の構造を模式的に示す断面図であり、図８は図７に示される機能デバイス５を製造するに当たり、陽極接合する前の状態を模式的に示す図である。デバイス５は、図７に示すように、第１の基板としてのＬＴＣＣ基板６０に対して各種チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを陽極接合して構成されている。チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとしては、例えばＳｉ基板上にＭＥＭＳ構造体を形成したＭＥＭＳチップ、Ｓｉ基板上に集積回路を形成したＩＣチップなど、Ｓｉなどの半導体材料でなるウェハ上に半導体プロセスによりデバイスを形成したものが含まれている。チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃには下面に複数の箇所に接続電極部６６が形成されている。
【００４３】
ＬＴＣＣ基板６０は、複数のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの各接続電極部６６に対応するように、複数の接続電極部６１が多層配線により接続するよう、例えば貫通配線した基材に配線印刷したものを積層し、上下から圧力を加えて拘束して焼成してなる。ＬＴＣＣ基板６０の表面側の接続電極部６１には窪み（凹陥部）６２の空間が形成される。そこで、ＬＴＣＣ基板６０における各接続電極部６１に多孔質金属６３を形成する。多孔質金属６３の体積は凹陥部６２の空間の体積以下であり、多孔質金属６３の厚みは、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとを合わせたとき、ＬＴＣＣ基板６０における接続電極部６１とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃにおける接続電極部６６との間の隙間高さより大きい。つまり、ＬＴＣＣ基板６０における多孔質金属６３はＬＴＣＣ基板６０の対向面より突出している。
【００４４】
本実施形態においては、チップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃにおける接続電極部６６とＬＴＣＣ基板６０における接続電極部６１とが多孔質金属６３と圧接し、好ましくは金属間に拡散接合をも生じて配線接続部６７を形成する。各配線接続部６７がチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５ＣとＬＴＣＣ基板６０とを電気的に接続する。
【００４５】
この機能デバイス５は、ＭＥＭＳチップやＩＣチップなどの複数個のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５ＣをＬＴＣＣ基板６０に陽極接合し、ＬＴＣＣ基板６０内の多層配線により接続し、ＬＴＣＣ基板６０をインターポーザー的に利用している。これにより、各種機能デバイスを実現できる。
【００４６】
この機能デバイス５を作製するための配線接続方法について説明する。ＬＴＣＣ基板６０と複数個のチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを用意する。ＬＴＣＣ基板６０は多層配線構造を有し、かつ表面に複数の接続電極部６１を有する。ＬＴＣＣ基板６０における各接続電極部６１には窪み６２が形成されており、接続電極部６１の表面はＬＴＣＣ基板６０の接合面とは同一の面上にはない。このようなＬＴＣＣ基板６０において、図８に示すように、各接続電極部６１に対して多孔質金属６３を設ける。その際、多孔質金属６３は凹陥部６２を埋めることなく、図８に示す多孔質金属６３を設けていない状態でのＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとを合わせたときに生じる接続電極部６１と接続電極部６６との間の隙間高さよりも厚く、かつ多孔質金属６３の体積は、凹陥部６２の空間よりも小さくなるように形成される。
【００４７】
その後、図８に示すようにＬＴＣＣ基板に６０における各接続電極部６１とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの接続電極部６６とをそれぞれ互いに対向するようにして、ＬＴＣＣ基板６０にチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃを合わせる。そして、多孔質金属６３の焼結が進行する温度まで昇温し、クラスタ構造を形成させるとともに加圧して、多孔質金属６３を接続電極部６６と接合させることで配線接続部６７が形成される。その後、加圧しながら陽極接合温度まで昇温して、ＬＴＣＣ基板６０に対してチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃがプラスとなるよう直流電圧を印加する。その際、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとの対向面が接触して接合される。この一連のプロセスの中で、多孔質金属６３とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃの接続電極部６６との各接続電極部６６が確立されるとともに、ＬＴＣＣ基板６０とチップ６５Ａ、６５Ｂ、６５Ｃとの接合が同時に確立される。
【００４８】
以上の工程により、複数のチップを一つのＬＴＣＣ基板に陽極接合すると共にチップ間を配線接続することができる。
【実施例】
【００４９】
以下に、本発明の配線接続方法の実施例及び比較例を示すが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５０】
実施例1：
図９（Ａ）及び（Ｂ）は、実施例1の配線接続方法の工程を示す模式図である。
第１の基板７１と第２の基板７７とは次の要領で作製した。
第１の基板７１については、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板７２のハンドル層（３００μｍ厚）側に部分的に１８μｍの段差となる凹陥部７３を形成し、熱拡散炉で酸化膜７４を形成した後に、第２の基板７７と接合される面の酸化膜をウエットエッチングし、残った酸化膜７４上に、接続電極部７５としてＣｒ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にそれぞれ厚さが４５ｎｍ、７５ｎｍ、２００ｎｍとなるよう積層した。試料中央部にＳＯＩ基板のデバイス層からなる８μｍ厚みのダイヤフラム７６を深掘り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ ＲＩＥ）で形成した。このダイヤフラムは、封止空間の内圧を測定し、気密封止性能を評価するためのものである。Ｄｅｅｐ ＲＩＥマスクには、フォトレジストを用いたが、Ｄｅｅｐ ＲＩＥの前に同じフォトレジストマスクを用いて酸化膜をウェットエッチングしておいた。また、ハンドル層を貫通するＤｅｅｐ ＲＩＥの後、埋め込み酸化膜（１μｍ厚）をウェットエッチングで除去した。
【００５１】
第２の基板７７については、ＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０としてＣｒ層、Ｐｔ層、Ａｕ層を、この順にそれぞれ５０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍとなるよう積層した。第２の基板７７上にフォトレジスト（ＰＭＥＲ、東京応化工業（株）製)を３０μｍ厚みで形成した後、フォトリソグラフィー技術で開口径５０μｍの穴を配線７９の１１０μｍ径のビア上の位置に露光・現像して形成した。このレジスト開口部にサブミクロン金粒子スラリーを流し込み室温・減圧下で乾燥した上で、オーブン中で９０℃６０分の加熱処理を行なって仮焼結させた。硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2）を用いてレジストを剥離し、超音波洗浄・乾燥を行なって多孔質金属８１を形成した。
【００５２】
用いたＳｉ基板７２、ＬＴＣＣ基板７８の寸法は１００ｍｍφであり、厚みはそれぞれ０．３ｍｍと０．３５ｍｍである。ＬＴＣＣ基板は陽極接合できるように３ｎｍＲａ程度に鏡面研磨した。これらの１００ｍｍφ基板には、２０ｍｍ角の試料が９個配置されており、更に２０ｍｍ角の試料中に５ｍｍ角の試料が９個入っている。２０ｍｍ角のＳｉ基板とＬＴＣＣ基板を接合させると、各々の５ｍｍ角試料で、ＳｉとＬＴＣＣ基板の配線が１０個の多孔質金属体８２を介して1本のデイジー・チェーン（Daisy Chain）を形成し、ＬＴＣＣ基板の裏面に形成されている電極間の抵抗値を測定することで電気接合が正常に行なえたかどうか判断できる。また陽極接合できているかの判断は、Ｓｉ基板に形成されているダイヤフラム７６が、陽極接合後大気中に取り出した際、正常に気密封止できていれば、圧力差から凹むことから行うことができる。接合試験に入る前にＳｉ基板７２、ＬＴＣＣ基板７８をダイシングして、寸法２０ｍｍ角に調整した。
【００５３】
第１の基板７１と第２の基板７７を位置決めした上で陽極接合装置にセットし、６×１０-3ｍｂａｒ程度に減圧した上で２３０℃まで昇温し、９０個の多孔質金属８１に対して７Ｎで押圧した（図９（Ｂ））。引き続き４００℃まで昇温し、８００Ｖの直流電圧を３０分間第１の基板７１と第２の基板７７との間に印加した。
【００５４】
比較例1：
第２の基板７７のＬＴＣＣ基板７８の配線７９上に接続電極部８０を形成せずに直接配線７９上に多孔質金属体８２を形成したこと以外は実施例1と同様にして配線の接続を実施した。
【００５５】
２０ｍｍ角２基板の接合試験において、実施例1及び比較例１で歩留まり１００％で電気的接続と気密封止接合の確認がとれた。接合試料を第１の基板７１と第２の基板７７に分解したところ、実施例1ではＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０に多孔質金属体８２の一部分が付いた状態で多孔質金属体８２が内部破壊していた。また、接合試料の断面観察を行なったところ、ＬＴＣＣ基板７８の配線７９上の接続電極部８０と多孔質金属体８２は連続した隙間のない接合体となっていることが確認できた。比較例ではＬＴＣＣ基板７８の配線７９上に多孔質金属体８２が押し付けられた凹んだ跡はあるものの多孔質金属体８２の付着は観察されず、断面観察においても配線７９と多孔質金属体８２との間には隙間が観察された。接続電極８０がなくても圧接力で電気的な接続がとれるが、金属間の拡散接合を形成したほうが、より信頼性の高い接続を形成できる。
【００５６】
本発明の実施形態及び実施例で説明したように、陽極接合する際の温度にて、第１の基板と第２の基板の間に電圧を印加することにより、基板同士を陽極接合することができると同時に金属粒子同士及び基板の接合面（接続電極部）と金属粒子との間に互いに点接触した近接状態を形成させ、圧接力と金属間の拡散接合によって電気接続を形成した多孔質金属体を形成することにより安定した電気的な接続を行うことができる。本発明によれば、変形代の大きい多孔質金属体を接続バンプに用いているため、接続バンプの高さを厳密に制御する必要がなく、また、ＭＥＭＳが形成された基板への加工追加を行う必要もない。本発明の配線接続方法は、汎用性の高い、信頼性のあるウェハレベルでの気密パッケージングに極めて有用である。
【符号の説明】
【００５７】
１，２：多孔質金属体
３，４，５：デバイス
１５，２０，３０：第１の基板（ＬＴＣＣ基板またはガラス基板）
１１，２６：Ｓｉ基板
１２，１７，２２，２７，３２，３７，６１，６６：接続電極部
１３，２３，３３，４４，５５，５６，６２：凹陥部
１４，２４，３４，５３，５４，６３：多孔質金属
１０，２５，３５：第２の基板（ＭＥＭＳ基板）
１６，２１：絶縁材
３８，５１，５２，６７：配線接続部
３１，３６，４２，４３：電極部
３５ａ，４１ａ：可動部
３５ｂ，４１ｂ：：固定部
４０：ＭＥＭＳ基板
４１：ＭＥＭＳ構造体
４６：第１の下側電極部
４７：第２の下側電極部
４８：第１の上側電極部
４９：第２の上側電極部
５０：収容部
６０：ＬＴＣＣ基板
６５Ａ，６５Ｂ，６５Ｃ：チップ
７１：第１の基板
７２：Ｓｉ基板
７３：凹陥部
７４：酸化膜
７５，８０：接続電極部
７６：ダイヤフラム
７７：第２の基板
７８：ＬＴＣＣ基板
７９：配線
１０１，１０２，１０３，１０４：基板
１０１ａ，１０２ａ，１０４ａ：金属層
１０３ａ：貫通配線
１０２ｃ，１０３ｂ：凹み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス。
【請求項２】
前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方が、ガラス基板またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板である請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に貫通配線または内部配線が形成されている請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ＬＴＣＣ基板が金系合金からなる貫通配線または内部配線を有する請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方が、電子回路及び／またはＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）が形成されているチップである請求項５〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１の基板と第２の基板とで画成された内部空間が気密封止されている請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続することを特徴とする配線接続方法。
【請求項１１】
前記バンプを設ける前の段階で、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせた状態で前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが接触しない空間部を有しており、前記バンプを前記第１基板または前記第２基板のいずれかから突出した状態で設ける請求項１０に記載の配線接続方法。
【請求項１２】
第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、８０〜３００℃の温度で焼成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、次いで２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続する請求項１０または１１に記載の配線接続方法。
【請求項１３】
前記第１基板の接続電極部及び第２基板の接続電極部の電気的接点となる表面に、金薄膜を最表面にもつ薄膜構造体を設け、その少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成する請求項１０〜１２のいずれかに記載の配線接続方法。
【請求項１４】
前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる請求項１０に記載の配線接続方法。
【請求項１５】
前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項１４に記載の配線接続方法。
【請求項１６】
前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である請求項１０〜１４のいずれかに記載の配線接続方法。
【請求項１】
第１の基板と第２の基板とが陽極接合され、かつ前記第１の基板と前記第２の基板とが多孔質金属を介して電気的に接続されたデバイス。
【請求項２】
前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である請求項１〜３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記第１の基板及び第２の基板のいずれか一方が、ガラス基板またはＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics）基板である請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方に貫通配線または内部配線が形成されている請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ＬＴＣＣ基板が金系合金からなる貫通配線または内部配線を有する請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記第１の基板及び第２の基板の少なくとも一方が、電子回路及び／またはＭＥＭＳ（Micro Electronic Mechanical Systems）が形成されているチップである請求項５〜７のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記第１の基板と第２の基板とで画成された内部空間が気密封止されている請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続することを特徴とする配線接続方法。
【請求項１１】
前記バンプを設ける前の段階で、前記第１の基板と前記第２の基板とを重ね合わせた状態で前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが接触しない空間部を有しており、前記バンプを前記第１基板または前記第２基板のいずれかから突出した状態で設ける請求項１０に記載の配線接続方法。
【請求項１２】
第１の基板の接続電極部及び第２の基板の接続電極部の少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成し、８０〜３００℃の温度で焼成し、前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とが前記バンプを挟んで対向するように前記第１基板と前記第２基板とを重ね合わせた後、次いで２００〜５００℃の温度に昇温し、その温度を維持しながら前記第１基板と前記第２基板に直流電圧を印加することにより、前記第１基板と前記第２基板とを陽極接合すると同時に多孔質金属を介して前記第１基板の接続電極部と前記第２基板の接続電極部とを電気的に接続する請求項１０または１１に記載の配線接続方法。
【請求項１３】
前記第１基板の接続電極部及び第２基板の接続電極部の電気的接点となる表面に、金薄膜を最表面にもつ薄膜構造体を設け、その少なくとも一方に多孔質金属からなるバンプを形成する請求項１０〜１２のいずれかに記載の配線接続方法。
【請求項１４】
前記多孔質金属が、金、銀、白金及びパラジウムから選択される1種以上の金属からなる請求項１０に記載の配線接続方法。
【請求項１５】
前記多孔質金属が、金、または金を主要成分とする金属混合物である請求項１４に記載の配線接続方法。
【請求項１６】
前記多孔質金属が、純度９９．９質量％以上で、平均粒径０．００５μｍ〜１．０μｍの金属粉からなる多孔質体である請求項１０〜１４のいずれかに記載の配線接続方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−４９２９８（Ｐ２０１２−４９２９８Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８９４３３（Ｐ２０１０−１８９４３３）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（３９００１０２１６）ニッコー株式会社 (49)
【出願人】（５０９３５２９４５）田中貴金属工業株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（５０４１５７０２４）国立大学法人東北大学 (2,297)
【出願人】（３９００１０２１６）ニッコー株式会社 (49)
【出願人】（５０９３５２９４５）田中貴金属工業株式会社 (99)
【Ｆターム（参考）】
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