半导体装置的制造方法、半导体装置、集成电路元件及集成电路元件的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法包括如下工序：提供具备第1半导体基板及第1布线层的第1集成电路元件的工序；提供具备第2半导体基板及第2布线层的第2集成电路元件的工序；将第1集成电路元件的第1绝缘层与第2集成电路元件的第2绝缘层彼此接合的工序；及将第1集成电路元件的第1电极与第2集成电路元件的第2电极彼此接合的工序。第1绝缘层包含无机绝缘材料。在第1布线层中的第1绝缘层的与第1电极的配置部位不同的位置上设置有从与第2绝缘层接合的接合面朝向第1半导体基板凹陷的多个第1开口部，多个第1开口部不连续地包围第1电极。部不连续地包围第1电极。部不连续地包围第1电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置的制造方法、半导体装置、集成电路元件及集成电路元件的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种半导体装置的制造方法、半导体装置、集成电路元件(integrated circuit element)及集成电路元件的制造方法。

技术介绍

[0002]在专利文献1中，公开了作为半导体的三维集成技术的混合接合方法。在该接合方法中，在一对集成电路元件(例如，一对半导体晶圆)的各接合面上，在电极的周围形成绝缘膜，将电极与电极进行接合，并且将绝缘膜与绝缘膜进行接合。并且，在专利文献2中也公开了相同的技术。
[0003]以往技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：美国专利申请公开第2019/0157333号说明书
[0006]专利文献2：日本特开2012
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069585号公报

技术实现思路

[0007]专利技术要解决的技术课题
[0008]在专利文献1中所记载的接合方法中，使用铜(Cu)作为集成电路元件的电极，并且使用二氧化硅(SiO2)等无机绝缘膜作为绝缘膜。在进行这种电极彼此的接合及绝缘膜彼此的接合时，将各集成电路元件加热至例如400℃以进行接合，之后将所接合的集成电路元件冷却至100℃以制作半导体装置。通过该加热后的冷却处理，在集成电路元件中积蓄内部应力。若该积蓄的内部应力大，则有时在冷却时在集成电路元件(半导体晶圆等)中产生裂缝。尤其，若集成电路元件被大型化或薄型化，则更容易引起冷却时裂缝的产生。
[0009]本专利技术的目的在于提供一种能够抑制在将集成电路元件彼此接合时产生裂缝的半导体装置的制造方法、半导体装置、集成电路元件及集成电路元件的制造方法。
[0010]用于解决技术课题的手段
[0011]本专利技术的一个方面涉及一种半导体装置的制造方法。该半导体装置的制造方法包括如下工序：提供第1集成电路元件的工序，所述第1集成电路元件具备具有半导体元件的第1半导体基板和具有第1绝缘层及第1电极且设置于第1半导体基板的一面上的第1布线层；提供第2集成电路元件的工序，所述第2集成电路元件具备具有半导体元件的第2半导体基板和具有第2绝缘层及第2电极且设置于第2半导体基板的一面上的第2布线层；将第1集成电路元件的第1绝缘层与第2集成电路元件的第2绝缘层彼此接合的工序；及将第1集成电路元件的第1电极与第2集成电路元件的第2电极彼此接合的工序。第1绝缘层包含无机绝缘材料。在第1绝缘层的与第1电极的配置部位不同的位置上设置有从与第2绝缘层接合的第1接合面朝向第1半导体基板凹陷的多个第1开口部，多个第1开口部不连续地包围第1电极。
[0012]在该半导体装置的制造方法中，在第1集成电路元件中，在第1绝缘层的与第1电极
的配置部位不同的位置上设置有多个第1开口部，多个第1开口部不连续地包围第1电极。此时，在将第1集成电路元件与第2集成电路元件进行接合时，即使因加热而在第1集成电路元件或第2集成电路元件中积蓄了内部应力，该内部应力也会在冷却时通过多个第1开口部被释放。尤其，这种内部应力的积蓄容易在热膨胀系数不同的第1绝缘层与第1电极之间产生，但是通过不连续地包围第1电极的多个第1开口部，能够有效率地释放内部应力。即，根据该制造方法，能够在所制造的半导体装置内形成无应力的部位以降低内部应力。由此，根据该半导体装置的制造方法，能够抑制因冷却而产生裂缝。
[0013]在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部可以以使第1电极不向多个第1开口部的各侧面露出的方式设置。此时，第1电极以使除了表面侧的连接端以外的部分不向外部露出的方式被第1绝缘层覆盖。由此，能够降低外部环境对第1电极的影响，能够提高第1电极的可靠性。
[0014]在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部可以以使第1半导体基板不向多个第1开口部的各底面露出的方式设置。此时，第1半导体基板以使与第1电极的连接面不向外部露出的方式被第1绝缘层覆盖。由此，能够降低外部环境对第1半导体基板与第1电极的连接区域的影响，能够提高第1半导体基板与第1电极的连接可靠性。
[0015]在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部各自可以具有在第1绝缘层的平面方向上闭合的开口形状。此时，对半导体装置产生影响的因素难以浸入制造后的半导体装置内的多个第1开口部、即半导体装置的内部。由此，能够降低外部环境对半导体装置的影响，能够制作可靠性高的半导体装置。
[0016]在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部各自的短边方向上的宽度或直径可以窄于第1电极的短边方向上的宽度或直径。此时，能够减小形成于第1绝缘层上的多个第1开口部的面积，能够扩大在第1绝缘层中用于与第2绝缘层的接合的区域。由此，能够更可靠地接合第1集成电路元件与第2集成电路元件。并且，在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部的合计面积相对于第1绝缘层的平面方向上的总面积的比率可以为65％以下。此时，能够更可靠地接合第1集成电路元件与第2集成电路元件。
[0017]在上述半导体装置的制造方法中，多个第1开口部可以通过对第1集成电路元件的第1绝缘层进行干式蚀刻而形成。此时，能够快速形成微细的第1开口部。
[0018]在上述半导体装置的制造方法中，第2绝缘层可以包含无机绝缘材料，并且可以在第2绝缘层的与第2电极的配置部位不同的位置上设置有从与第1绝缘层接合的第2接合面朝向第2半导体基板凹陷的多个第2开口部，多个第2开口部也可以不连续地包围第2电极。此时，在将第1集成电路元件与第2集成电路元件进行接合时，即使因加热而在第1集成电路元件或第2集成电路元件中积蓄了内部应力，该内部应力不仅会通过第1开口部被释放，而且还会通过第2开口部被释放。由此，根据该半导体装置的制造方法，能够进一步抑制因冷却而产生裂缝。
[0019]在上述半导体装置的制造方法中，第1绝缘层及第2绝缘层的至少一个绝缘层中所包含的无机绝缘材料可以为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。此时，能够形成具有更微细的第1电极的布线层。并且，也能够形成更微细的开口部。
[0020]本专利技术的另一个方面涉及一种半导体装置。该半导体装置具备：第1集成电路元件，具备具有半导体元件的第1半导体基板和具有第1绝缘层及第1电极且设置于第1半导体
基板的一面上的第1布线层；及第2集成电路元件，具备具有半导体元件的第2半导体基板和具有第2绝缘层及第2电极且设置于第2半导体基板的一面上的第2布线层。第1集成电路元件的第1绝缘层与第2集成电路元件的第2绝缘层彼此接合。第1集成电路元件的第1电极与第2集成电路元件的第2电极彼此接合。第1绝缘层包含无机绝缘材料。在第1绝缘层的与第1电极的配置部位不同的位置上设置有从与第2绝缘层接合的第1接合面朝向第1半导体基板凹陷的多个第1开口部，多个第1开口部不连续地包围第1电极。
[0021]在上述半导体装置中，在第1集成电路元件中，在第1绝缘层的与第1电极的配置部位不同的位置上设置有多个第1开口部。此时，与上述相同地，内部应力通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置的制造方法，其包括如下工序：提供第1集成电路元件的工序，所述第1集成电路元件具备具有半导体元件的第1半导体基板和具有第1绝缘层及第1电极且设置于所述第1半导体基板的一面上的第1布线层；提供第2集成电路元件的工序，所述第2集成电路元件具备具有半导体元件的第2半导体基板和具有第2绝缘层及第2电极且设置于所述第2半导体基板的一面上的第2布线层；将所述第1集成电路元件的所述第1绝缘层与所述第2集成电路元件的所述第2绝缘层彼此接合的工序；及将所述第1集成电路元件的所述第1电极与所述第2集成电路元件的所述第2电极彼此接合的工序，所述第1绝缘层包含无机绝缘材料，在所述第1绝缘层的与所述第1电极的配置部位不同的位置上设置有从与所述第2绝缘层接合的第1接合面朝向所述第1半导体基板凹陷的多个第1开口部，所述多个第1开口部不连续地包围所述第1电极。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部以使所述第1电极不向所述多个第1开口部的各侧面露出的方式设置。3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部以使所述第1半导体基板不向所述多个第1开口部的各底面露出的方式设置。4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部各自具有在所述第1绝缘层的平面方向上闭合的开口形状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部各自的短边方向上的宽度或直径窄于所述第1电极的短边方向上的宽度或直径。6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部的合计面积相对于所述第1绝缘层的平面方向上的总面积的比率为65％以下。7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述多个第1开口部通过对所述第1集成电路元件的所述第1绝缘层进行干式蚀刻而形成。8.根据权利要求1至7中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述第2绝缘层包含无机绝缘材料，在所述第2绝缘层的与所述第2电极的配置部位不同的位置上设置有从与所述第1绝缘层接合的第2接合面朝向所述第2半导体基板凹陷的多个第2开口部，所述多个第2开口部不连续地包围所述第2电极。9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，所述第1绝缘层及所述第2绝缘层的至少一个绝缘层中所包含的所述无机绝缘材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。10.一种半导体装置，其具备：
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【专利技术属性】
技术研发人员：福住志津，柴田智章，白坂敏明，
申请(专利权)人：株式会社力森诺科，
类型：发明
国别省市：