半导体装置及半导体装置的制造方法制造方法及图纸

一种半导体装置，将接合电极(23、26)及绝缘层(22、25)分别在表面(17A、18A)露出的晶圆进行常温接合而形成所述半导体装置，其特征在于，在表面(17A、18A)之间具备接合中间层(30)，所述接合中间层(30)单独表现出非导电性并且与接合电极(23、26)结合而表现出导电性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置及半导体装置的制造方法
本专利技术涉及将多个基板接合而形成的半导体装置、及半导体装置的制造方法。
技术介绍
近年来，关于半导体设备的高集成化，将同种或异种的半导体设备进行层叠化的三维集成化技术受到关注。在该三维集成化技术中，将电极、成为配线的导电件和绝缘件露出的基板的接合面彼此接合的技术变得重要。通常，作为两张基板的接合技术，已知有常温接合。常温接合是将接合的两张基板的接合面在真空气氛下进行活性化，通过将活性化后的接合面彼此进行压接而接合的技术。在常温接合中，不需要热处理，能够将接合材料(基板)彼此进行直接接合。因此，具有如下优点：能够抑制与热处理相伴的基板的膨胀等变形，在接合时，能够准确地进行两张基板的对准。然而，在上述的常温接合中，虽然能够将作为导电件的金属类彼此直接接合，但是无法将作为绝缘件而通常使用的氧化膜、氮化膜等直接接合。因此，以往，提出了利用附着于接合面的极微量金属，能够将导电件与绝缘件同时接合(混合接合)的常温接合方法(例如，参照专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本专利第4162094号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题然而，在基板的接合面上形成有多个微细的导电件(电极)，因此在以往的接合方法中，由于附着于接合面的金属，在接近的导电件(电极)间会产生泄漏电流，担心设备的动作上的问题。本专利技术鉴于上述情况而作出，其目的在于提供一种防止导电件间的泄漏电流的产生并能够将导电件与绝缘件同时接合的半导体装置、及半导体装置的制造方法。用于解决课题的方案为了解决上述的课题，实现目的，本专利技术涉及一种半导体装置，具备导电件及绝缘件分别在半导体基材的接合面露出的一对基板，将基板彼此进行常温接合，所述半导体装置的特征在于，在一对接合面之间具备接合中间层，所述接合中间层单独表现出非导电性并且与导电件结合而表现出导电性。根据该结构，由于在一对接合面之间具备接合中间层，因此能够将导电件及绝缘件分别同时接合。此外，接合中间层单独表现出非导电性并且与导电件结合而表现出导电性，因此能够确保导电件间的导电性，并确保绝缘件间的非导电性。因此，能够防止导电件间的泄漏电流的产生，能够实现半导体装置的稳定的动作。另外，基板的绝缘件彼此也可以经由接合中间层而接合。根据该结构，能够将绝缘件彼此牢固地接合。另外，接合中间层也可以由非晶质半导体材料形成。根据该结构，通过对半导体材料进行蒸镀、溅射或化学气相生长，能够在基板的接合面上简单地形成具有单独表现出非导电性并且与导电件结合而表现出导电性的性质的接合中间层。另外，也可以是，至少一方的基板的接合面处的绝缘件的高度位置形成得比导电件低。根据该结构，在将基板彼此压接时，该压接载荷作用于导电件，因此由于该导电件而接合中间层断裂。因此，通过将导电件彼此直接接合，在导电件间的接合中能够得到良好的电气特性及接合强度。另外，本专利技术涉及一种半导体装置的制造方法，是将导电件及绝缘件分别在半导体基材的接合面露出的一对基板彼此进行常温接合而制造出的半导体装置的制造方法，所述半导体装置的制造方法的特征在于，具备：使基板的接合面分别活性化的工序；在活性化后的接合面的至少一方形成单独表现出非导电性并且与导电件结合而表现出导电性的接合中间层的工序；及经由接合中间层而将一对基板彼此压接的工序。根据该结构，能够容易地实现将导电件及绝缘件分别同时接合的混合接合。另外，接合中间层也可以通过半导体材料的蒸镀、溅射、或者化学气相生长而形成。根据该结构，能够在基板的接合面简单地形成接合中间层。另外，也可以向半导体材料照射高速原子射束，使半导体材料溅射，由此在一方的基板的接合面形成了接合中间层，之后，向形成于该接合面的接合中间层照射高速原子射束，使形成该接合中间层的半导体材料的一部分溅射，由此在另一方的基板的接合面形成接合中间层。根据该结构，能够简化作业次序，能够在各基板的接合面上简单地形成接合中间层。另外，也可以是，至少一方的基板的接合面处的绝缘件的高度位置形成得比导电件低，接合中间层在将基板彼此压接时由于导电件而断裂，将该导电件彼此直接接合。根据该结构，通过将导电件彼此直接接合，在导电件间的接合中能够得到良好的电气特性及接合强度。另外，也可以具备在将一对基板压接之后将该基板以规定的温度进行加热的工序。根据该结构，能够实现导电件间的接合强度及电气特性的提高。专利技术效果根据本专利技术，能够防止导电件间的泄漏电流的产生，并将导电件和绝缘件同时接合。附图说明图1是示意性地表示将本实施方式的半导体装置接合的常温接合装置的结构的剖视图。图2是示意性地表示接合前的第一晶圆和第二晶圆的结构的剖视图。图3是示意性地表示将第一晶圆与第二晶圆接合而形成的半导体装置的结构的剖视图。图4是示意性地表示将第一晶圆与第二晶圆接合后的状态的剖视图。图5是表示作为绝缘层的SiO2/SiO2的接合界面的透过型电子显微镜照片。图6是表示作为接合电极的Cu/Cu的接合界面的透过型电子显微镜照片。图7是表示测定点处的Si-L吸收端的EELS光谱的坐标图。图8是表示测定点处的O-K吸收端的EELS光谱的坐标图。图9是表示SiO2/SiO2间的电流与电压的关系的坐标图。图10是表示测定点处的Si-L吸收端的EELS光谱的坐标图。图11是表示测定点处的Cu-L吸收端的EELS光谱的坐标图。图12是表示Cu/Cu间的电流与电压的关系的坐标图。图13-1是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图13-2是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图13-3是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图13-4是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图13-5是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图13-6是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的工序的工序说明图。图14-1是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的另外的工序的工序说明图。图14-2是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的另外的工序的工序说明图。图14-3是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的另外的工序的工序说明图。图14-4是表示将第一晶圆与第二晶圆接合的另外的工序的工序说明图。图15-1是示意性地表示另外的实施方式的第一晶圆与第二晶圆的接合前的结构的剖视图。图15-2是示意性地表示将另外的实施方式的第一晶圆与第二晶圆接合后的状态的结构的剖视图。具体实施方式以下，关于本专利技术的实施方式，参照附图进行说明。需要说明的是，没有通过以下的实施方式来限定本专利技术。而且，以下的实施方式中的构成要素包括本领域技术人员能够且容易置换的构成要素，或者实质上相同的构成要素。图1是示意性地表示将本实施方式的半导体装置接合的常温接合装置的结构的剖视图。如图1所示，常温接合装置10具备：真空腔室11；设置在该真空腔室11内的上侧台12、下侧台13；高速原子射束源(FAB：FastAtomBeam)14、15；及真空排气装置16。真空腔室11是将内部从环境密闭的容器，真空排气装置16从真空腔室11的内部排出气体。由此，真空腔室11的内部成为真空气氛。此外，真空腔室11具备使该真空腔室11的内部空间与外部连通或分离的门(未图示)。上侧台12具备形成为圆板状的静电卡盘12A、及使该静电卡盘12A沿铅垂方向上下的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体装置，具备导电件及绝缘件分别在半导体基材的接合面露出的一对基板，将所述基板彼此进行常温接合，所述半导体装置的特征在于，在一对所述接合面之间具备接合中间层，所述接合中间层单独表现出非导电性并且与所述导电件结合而表现出导电性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 JP 2014-2591151.一种半导体装置，具备导电件及绝缘件分别在半导体基材的接合面露出的一对基板，将所述基板彼此进行常温接合，所述半导体装置的特征在于，在一对所述接合面之间具备接合中间层，所述接合中间层单独表现出非导电性并且与所述导电件结合而表现出导电性。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述基板的所述绝缘件彼此经由所述接合中间层而接合。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置，其特征在于，所述接合中间层由非晶质半导体材料形成。4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，至少一方的基板的所述接合面处的所述绝缘件的高度位置形成得比所述导电件低。5.一种半导体装置的制造方法，是将导电件及绝缘件分别在半导体基材的接合面露出的一对基板彼此进行常温接合而制造出的半导体装置的制造方法，所述半导体装置的制造方法的特征在于，具备：使所述基板的接合面分别活性化的工序；在活性化后的所述接合面的至少一方形成单独表现出...

【专利技术属性】
技术研发人员：内海淳，后藤崇之，铃木毅典，井手健介，
申请(专利权)人：三菱重工工作机械株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP