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公開番号2025130543
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-08
出願番号2024027778
出願日2024-02-27
発明の名称ハイブリッド接合用基板、ハイブリッド接合構造、及びそれらの製造方法
出願人株式会社JCU,国立大学法人東北大学
代理人個人,個人
主分類H05K 3/18 20060101AFI20250901BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】めっきにより形成された導電部同士が十分に接合し得るハイブリッド接合用基板、その製造方法及び接合方法、導電部同士の接合状態が良好なハイブリッド接合構造及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】基材と、シード層と、銅めっき層とを備えるハイブリッド接合用基板を製造する方法であって、基材の表面上に、ニッケル層、コバルト層、ルテニウム層、又はモリブデン層を含むシード層を形成するシード層形成工程と;シード層の上層に、銅めっき層を形成するめっき工程とを含む、製造方法。基材と、シード層と、銅めっき層とを備え;シード層は基材と銅めっき層との間に備えられ、かつニッケル層、コバルト層、ルテニウム層、又はモリブデン層を含む;ハイブリッド接合用基板。当該ハイブリッド接合用基板同士が、銅めっき層を介して接合されたハイブリッド接合構造、及びその製造方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備えるハイブリッド接合用基板を製造する方法であって、
前記基材の表面上に、ニッケル層を含む前記シード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード層の上層に、前記銅めっき層を形成するめっき工程と、
を含む、ハイブリッド接合用基板の製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備えるハイブリッド接合用基板を製造する方法であって、
前記基材の表面上に、コバルト層、ルテニウム層、及びモリブデン層からなる群より選択される１以上の層を含む前記シード層を形成するシード層形成工程と、
前記シード層の上層に、前記銅めっき層を形成するめっき工程と、
を含む、ハイブリッド接合用基板の製造方法。
【請求項３】
前記シード層形成工程は、
前記基材の表面に接するチタン層を形成する工程と、
前記チタン層の上層として前記ニッケル層を形成する工程と、
前記ニッケル層の上層として銅層を形成する工程と、を含む、
請求項１に記載のハイブリッド接合用基板の製造方法。
【請求項４】
前記シード層形成工程では、前記ニッケル層をスパッタリングにより形成する、
請求項１又は３に記載のハイブリッド接合用基板の製造方法。
【請求項５】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備えるハイブリッド接合用基板であって、
前記シード層は前記基材と前記銅めっき層との間に備えられ、かつニッケル層を含む、
ハイブリッド接合用基板。
【請求項６】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備えるハイブリッド接合用基板であって、
前記シード層は前記基材と前記銅めっき層との間に備えられ、かつコバルト層、ルテニウム層、及びモリブデン層からなる群より選択される１以上の層を含む、
ハイブリッド接合用基板。
【請求項７】
前記シード層は、前記基材の表面に接するチタン層と、前記ニッケル層と、銅層とがこの順で積層して構成される、
請求項５に記載のハイブリッド接合用基板。
【請求項８】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備える基板同士をハイブリッド接合して形成されるハイブリッド接合構造の製造方法であって、
前記基板として、請求項５～７のいずれか１項に記載のハイブリッド接合用基板を用い、
２つの前記基板を、前記銅めっき層を介して重ね合わせ接合する接合工程を含む、
ハイブリッド接合構造の製造方法。
【請求項９】
基材と、シード層と、銅めっき層とを備える基板同士をハイブリッド接合して形成されるハイブリッド接合構造の製造方法であって、
前記基板を、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法を実行して製造する基板製造工程と、
製造した２つの前記基板を、前記銅めっき層を介して重ね合わせ接合する接合工程と、
を含む、ハイブリッド接合構造の製造方法。
【請求項１０】
前記接合工程では、０．１～３０Ｍｐａの圧力を掛けて接合する、
請求項８に記載のハイブリッド接合構造の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリッド接合用基板、ハイブリッド接合構造、及びそれらの製造方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体装置の小型化、高機能化、高集積化を実現するための技術として、金属電極等の導電部と絶縁部とを表面に備える複数の基板を接合する、ハイブリッド接合技術が知られている。ハイブリッド接合は、例えば、２つの基板を貼り合わせた後、必要に応じて加熱処理や加圧処理を行い、導電部同士及び／又は絶縁部同士を接合する技術である。このようなハイブリッド接合によれば、複数の基板をマイクロバンプ等のはんだ類を介さず直接接合するため、接合後の基板（接合構造）におけるピッチを、より狭いものとすることが可能となる。また、複数の基板上の導電部同士と絶縁部同士とを同時に接合できるため、半導体デバイスの高機能化の他に、生産性の向上、軽量化、及び低コスト化等にも貢献し得る。
【０００３】
ハイブリッド接合に用いる基板（以下、「ハイブリッド接合用基板」ともいう）に電極等の導電部を形成する方法の一つとして、基板やそれを構成する基材に、銅や金等の金属めっきを施す方法が挙げられる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、基板上に金薄膜を形成した後、パターンマスクの上から金合金を電解めっきする方法が開示されている。また、特許文献２には、絶縁層内部に備えられた導電体上に銅めっき層を有する半導体装置が、特許文献３には、バリア層上に銅を電気めっきする方法が、それぞれ開示されている。めっき法によれば、所望の厚さの導電部を、目的とする部位に効率よく製造することも可能であり、基板の狭ピッチ化、高密度化、軽量化、生産性向上等の効果がもたらされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－１３０９８１号公報
特開２０１９－１６５１１０号公報
特表２０２２－５２８０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
めっき層の導電部を有する基板のハイブリッド接合には、上記した狭ピッチ化や高密度化を成し得る利点がある反面、電極等の導電部同士の接合が不十分となりやすい難点がある。接合状態を改善するために接合時の温度や圧力を高めると、基板の劣化や製造コストの上昇、生産性低下等を招くおそれがある。
【０００７】
接合時の加熱温度を低減する手法として、上記の特許文献１には基板上の金めっき層をナノポーラス層とし、これを他方の基板上の金薄膜と当接させて１０～５０ＭＰａの圧を加える接合方法が開示されている。この手法では加熱温度は低減できるものの、接合部がマイクロポーラス構造であるため、接合が不十分となるおそれがある。また、上記の特許文献２に記載の半導体装置では、銅めっき層の下層にアルミニウム等の層を形成して接合工程（アニール処理）の低温化を図っているが、めっき層同士の接合の良否については検討されていない。また、特許文献３に記載のハイブリッドウェハ接合方法では、銅めっき層の下層に金属不純物ドープ銅のシード層を設け、かつ基板の構造に特徴を持たせているが、得られた接合構造における接合状態は開示されていない。このように、ハイブリッド接合におけるめっき層の接合状態については、検討されていない点が多い。
【０００８】
本発明者らが見出したところによると、電極等の導電部を銅等の金属めっきによって作製するにあたり、めっき層とその基材との中間層、いわゆるシード層が適切でないと、良好な接合状態の電極を得ることはできない。後記する比較例（従来例）にも示すように、例えば通常の銅めっき層同士を重ね合わせて加圧、加熱処理等を施してハイブリッド接合した接合構造には、めっき層同士の接合時に生じる銅相の界面（接合界面）が、しばしば残存する。
【０００９】
本発明は、上記のような課題を解決すべく、めっきにより形成された導電部同士が十分に接合し得るハイブリッド接合用基板、並びにその製造方法及び接合方法、さらには導電部同士の接合状態が良好なハイブリッド接合構造及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を解決するために検討を行った。その結果、基板を構成する基材とめっき層との中間層として、ニッケル層を含むシード層を設けることにより、ハイブリッド接合においてめっき層同士が良好な接合状態を形成することを見出し、本発明を完成した。
（【００１１】以降は省略されています）

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