半导体器件及其制造方法技术

提供了一种半导体器件及其制造方法，该半导体器件包括接合在一起的第一半导体芯片和第二半导体芯片。第一半导体芯片包括第一基板、设置在第一基板上并且具有顶表面的第一绝缘层、嵌入在第一绝缘层中并且具有与第一绝缘层的顶表面基本齐平的顶表面的第一金属焊盘、以及设置在第一绝缘层和第一金属焊盘之间的第一阻挡件。第二半导体芯片以与第一半导体芯片相似的构造包括第二基板、第二绝缘层、第二金属焊盘和第二阻挡件。第一绝缘层的顶表面和第二绝缘层的底表面被接合以提供接合界面，第一金属焊盘和第二金属焊盘被连接，并且第一绝缘层的部分与第一金属焊盘的侧部区域接触。缘层的部分与第一金属焊盘的侧部区域接触。缘层的部分与第一金属焊盘的侧部区域接触。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法


[0001]本公开涉及一种半导体器件及其制造方法。

技术介绍

[0002]常规地，可以通过接合多个基板来减小半导体器件的尺寸，每个基板上形成有半导体元件或集成电路。每个基板的接合表面包括绝缘层和形成在其中的用于互连的多个金属焊盘。该接合表面经受用于平坦化的抛光工艺。然而，即使在抛光每个基板的接合表面之后，在金属焊盘及其相邻的接合表面处也会出现台阶差，并且如果台阶差不控制在公差范围内，则即使在接合之后也会出现诸如空隙的缺陷，这会导致严重的产量下降。

技术实现思路

[0003]根据实施方式的一方面，提供了一种半导体器件，其包括：第一半导体芯片；以及设置在第一半导体芯片上的第二半导体芯片。第一半导体芯片包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上并具有顶表面；第一金属焊盘，嵌入在第一绝缘层中并且具有与第一绝缘层的顶表面基本齐平的顶表面；以及第一阻挡件，设置在第一绝缘层和第一金属焊盘之间。第二半导体芯片包括：第二基板；第二绝缘层，设置在第二基板下方并且具有顶表面；第二金属焊盘，嵌入在第二绝缘层中并且具有与第二绝缘层的底表面基本齐平的底表面；以及第二阻挡件，设置在第二绝缘层和第二金属焊盘之间。第一绝缘层的顶表面和第二绝缘层的底表面被接合以提供接合界面，第一金属焊盘和第二金属焊盘相互连接，并且第一绝缘层的部分与第一金属焊盘的侧部区域接触。
[0004]根据实施方式的另一方面，提供了一种半导体器件，其包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上并且具有顶表面；第一金属焊盘，嵌入在第一绝缘层中并且具有与第一绝缘层的顶表面基本齐平的顶表面；第一阻挡件，设置在第一绝缘层和第一金属焊盘之间；以及第二绝缘层，设置在第一绝缘层上并具有底表面，其中第一绝缘层和第二绝缘层被接合以提供接合界面，并且第一绝缘层的邻近接合界面的部分接触第一金属焊盘的侧部区域。
[0005]根据实施方式的另一方面，提供了一种半导体器件，其包括：第一半导体芯片；和设置在第一半导体芯片上的第二半导体芯片。第一半导体芯片包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上并且具有平坦的顶表面；第一金属焊盘，嵌入在第一绝缘层中并且具有与第一绝缘层的顶表面基本齐平的顶表面；第一阻挡件，设置在第一绝缘层和第一金属焊盘之间。第二半导体芯片包括：第二基板；第二绝缘层，设置在第二基板下方并且具有平坦的底表面；第二金属焊盘，嵌入在第二绝缘层中并且具有与第二绝缘层的底表面基本齐平的底表面；以及第二阻挡件，设置在第二绝缘层和第二金属焊盘之间。第一绝缘层的顶表面和第二绝缘层的底表面被接合以提供接合界面，第一金属焊盘和第二金属焊盘被连接，第一阻挡件的端部与接合表面间隔开，并且第一绝缘层的与第一金属焊盘的侧部区域接触的部分包括与第一绝缘层的其余部分不同的材料。
[0006]根据实施方式的另一方面，提供了一种半导体器件，其包括：第一半导体芯片；以及设置在第一半导体芯片上的第二半导体芯片。第一半导体芯片包括：第一基板；第一绝缘层，设置在第一基板上并且具有顶表面；第一金属焊盘，嵌入在第一绝缘层中并且具有与第一绝缘层的顶表面基本齐平的顶表面；以及第一阻挡件，设置在第一绝缘层和第一金属焊盘之间。第二半导体芯片包括：第二基板；第二绝缘层，设置在第二基板下方并且具有平坦的底表面；第二金属焊盘，嵌入在第二绝缘层中并且具有与第二绝缘层的底表面基本齐平的底表面；以及第二阻挡件，设置在第二绝缘层和第二金属焊盘之间。第一绝缘层的顶表面和第二绝缘层的底表面被接合以提供接合界面，第一金属焊盘和第二金属焊盘被连接，第一阻挡件的端部延伸到接合界面，并且第一绝缘层的与第一金属焊盘的侧部区域接触的部分通过第一阻挡件与第一绝缘层的另一部分分开，并且包括与第一绝缘层的另一部分不同的材料。
[0007]根据实施方式的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：在设置在基板上的绝缘层中形成开口；在通过开口暴露的表面上形成阻挡件；在阻挡件上形成金属焊盘以填充开口的内部；化学机械抛光金属焊盘，使得在金属焊盘的上端与阻挡件之间在开口中产生间隙；选择性地去除阻挡件的暴露部分，使得阻挡件从间隙被去除，间隙被扩大，并且绝缘层的区域被暴露；在金属焊盘上形成附加绝缘层，以填充开口以及扩大的间隙；在形成附加绝缘层之后，抛光附加绝缘层，使得金属焊盘具有与附加绝缘层的表面基本齐平的顶表面。
[0008]根据本公开的另一实施方式，提供了一种制造半导体器件的方法，该方法包括：在设置在基板上的绝缘层中形成开口；在通过开口暴露的表面上形成阻挡件；在阻挡件上形成金属焊盘以填充开口的内部；化学机械抛光金属焊盘以暴露阻挡件的一部分；选择性地去除阻挡件的暴露部分；在金属焊盘上形成附加绝缘层以填充开口；以及抛光附加绝缘层，使得金属焊盘具有与附加绝缘层的表面基本齐平的顶表面。
附图说明
[0009]通过参考附图详细描述示例性实施方式，这些和其他方面对于本领域技术人员将是显而易见的，其中：
[0010]图1是示出根据实施方式的半导体器件的示意性分解透视图；
[0011]图2是示出图1所示的半导体器件的侧面截面图；
[0012]图3是示出图2所示的半导体器件的区域“A”的放大截面图；
[0013]图4A至图4F是用于描述根据实施方式的制造图3所示的半导体器件的方法的截面图；
[0014]图5A至图5C是示出根据各种实施方式的半导体器件的截面图；
[0015]图6A和图6B是用于描述根据实施方式的制造半导体器件的方法的截面图；
[0016]图7是示出根据实施方式的半导体器件的截面图；
[0017]图8A至图8E是用于描述根据实施方式的制造图7所示的半导体器件的方法的截面图；
[0018]图9A和图9B是示出根据各种实施方式的半导体器件的截面图；
[0019]图10是示出根据实施方式的半导体器件的截面图；
[0020]图11A至图11C是用于描述根据实施方式的制造图10所示的半导体器件的方法的截面图；以及
[0021]图12A至图12C是示出根据各种实施方式的半导体器件的截面图。
具体实施方式
[0022]在下文中，将参考附图详细描述一些实施方式。在附图中，相同的附图标记用于相同的构成元件，并且将省略其重复描述。
[0023]图1是示出根据实施方式的半导体器件的示意性分解透视图，图2是示出图1所示的半导体器件的侧面截面图，图3是示出图2所示的半导体器件的区域“A”的放大截面图。
[0024]参照图1，根据实施方式的半导体器件500包括第一半导体芯片100和堆叠在第一半导体芯片100上的第二半导体芯片200。
[0025]半导体器件500可以是例如堆叠式CMOS图像传感器(CIS)。在这种情况下，第二半导体芯片200可以是诸如用于捕获物体的图像的互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器的传感器芯片，并且第一半导体芯片100可以是逻辑芯片，该逻辑芯片具有用于从第二半导体芯片200读出捕获的图像的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：第一半导体芯片；以及设置在所述第一半导体芯片上的第二半导体芯片，其中所述第一半导体芯片包括：第一基板；第一绝缘层，设置在所述第一基板上并且具有顶表面；第一金属焊盘，嵌入在所述第一绝缘层中并且具有与所述第一绝缘层的所述顶表面基本齐平的顶表面；以及第一阻挡件，设置在所述第一绝缘层和所述第一金属焊盘之间，其中所述第二半导体芯片包括：第二基板；第二绝缘层，设置在所述第二基板下方并具有底表面；第二金属焊盘，嵌入在所述第二绝缘层中并且具有与所述第二绝缘层的所述底表面基本齐平的底表面；以及第二阻挡件，设置在所述第二绝缘层和所述第二金属焊盘之间；以及其中，所述第一绝缘层的所述顶表面和所述第二绝缘层的所述底表面被接合以提供接合界面，所述第一金属焊盘和所述第二金属焊盘相互连接，以及所述第一绝缘层的部分与所述第一金属焊盘的侧部区域接触。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一阻挡件的端部与所述接合界面间隔开。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第一阻挡件的所述端部与所述接合界面间隔开1nm至100nm的距离。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其中，所述第一绝缘层包括设置在所述第一基板上的第一绝缘膜和设置在所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一阻挡件的所述端部位于所述第二绝缘膜中。6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一绝缘层的接触所述第一金属焊盘的所述侧部区域并且邻近所述接合界面的所述部分是所述第二绝缘膜的一部分。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，空隙设置在所述第二金属焊盘的邻近所述接合界面的侧部区域与所述第二阻挡件的端部之间。8.根据权利要求6所述的半导体器件，其中，所述第二绝缘膜的与所述第一金属焊盘的所述侧部区域接触的部分覆盖所述第二金属焊盘的所述底表面的在所述接合界面处的部分。9.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述第一绝缘膜包括硅氧化物，所述第二绝缘膜包括绝缘材料，所述绝缘材料包括硅氮氧化物、硅碳氮化物或硅氮化物。10.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一阻挡件的端部延伸到所述接合界面，并且所述第一绝缘层的与所述第一金属焊盘的所述侧部区域接触的所述部分通过所述第一阻挡件与所述第一绝缘层的其他部分分开。
11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中，所述第一绝缘层包括设置在所述第一基板上的第一绝缘膜以及设置在所述第一绝缘膜上的第二绝缘膜；以及其中，所述第一绝缘层的与所述第一金属焊盘的所述侧部区域接触的所述部分是所述第二绝缘膜的一部分。12.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第二绝缘层具有与所述第二金属焊盘的侧部区域接触的部分。13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中，所述第二金属焊盘的宽度大于所述第一金属焊盘的宽度，以及所述第一绝缘层的与所述第一金属焊盘的所述侧部区域接触的所述部分覆盖所述第二金属焊盘的所述底表面的一部分。14.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一基板包括电连接到第一器件基板的布线部，并且蚀刻停止层设置在所述布线部与所述第一绝缘层之间。15.根据权利要求14所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋妵希，金石镐，罗勋奏，朴宰亨，李圭夏，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：