[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本技术涉及一种其中两个以上的半导体部件接合和层叠的半导体装置。

背景技术

在现有技术中，例如，在通过将半导体部件贴合在一起形成三维集成电路等的情况下，可以使用直接接合设置在半导体部件的贴合面上的Cu电极的方法(例如，参照参照PTL1、PTL4和PTL5)。例如，下面的PTL1公开了通过Cu电极(接合焊盘)接合其中形成光接收元件的第一基板和其中形成周边电路的第二基板。在这种方法中，包含在各半导体部件中的Cu电极和层间绝缘膜在同一面上平坦化，并且贴合在一起，从而将对向的Cu电极和对向的层间绝缘膜接合在一起。

然而，在半导体部件之间的电连接时，难于在各半导体部件中包含的Cu电极之间直接接触，并且难于确保接合面的平坦性达到使得接合面接合在一起的程度。例如，在半导体部件的接合面通过CMP(化学机械抛光)法平坦化的情况下，为了抑制接合面的凹陷发生，需要严格设定抛光条件。此外，难以稳定和持续地实施设定的条件。

因此，已经提出了通过使Cu电极和层间绝缘膜没有完全平坦化并经由例如湿蚀刻、干蚀刻等仅仅除去层间绝缘膜的一部分，从而使Cu电极从层间绝缘膜突出(例如，参照PTL2和NPL1)。

另一方面，在未进行接合的一般的半导体部件中，通过提供具有均匀配线密度的虚设图案抑制凹陷(例如，参照下面的PTL3)。此外，在测量以这种方式贴合在一起的半导体部件之间的接合强度的情况下，迄今已知的是例如NPL2中记载的所谓的刀片试验。

此外，通常，当Cu电极接合在一起时，例如，大面积的Cu板被接合在一起以抑制错位和接触电阻增加等。然而，当形成各Cu板时，通常，在Cu板的接合面上进行CMP(化学机械抛光)处理。因此，当形成具有宽的宽度(例如，5μm以上)的Cu板时，通过CMP处理容易在Cu板的接合面上产生凹陷(凹部)。

这里，图19示出当具有凹陷接合面的Cu板接合在一起时接合界面附近的状态。需要注意的是，图19示出其中第一半导体芯片1401的Cu电极和第二半导体芯片1402的Cu电极接合在一起的例子。在第一半导体芯片1401的接合焊盘1403的接合面和第二半导体芯片1402的接合焊盘1404的接合面发生凹陷的情况下，当各接合面接合在一起时，在接合界面Sj处产生气泡等。在这种情况下，例如，在接合界面Sj处可能会发生导通故障或接触电阻增加，并因而接合性可能显著劣化。

为了解决这个问题，在PTL5中，提出了一种通过在接合焊盘内形成多个开口来抑制凹陷发生的技术。

图20示出在PTL5中提出的接合焊盘的示意性俯视图。通过在板状焊盘中分散多个矩形开口1406形成在PTL5中提出的接合焊盘1405。需要注意的是，尽管图20中未示出，但是绝缘层(介电层)形成在接合焊盘1405的开口1406内。当接合焊盘1405具有这样的构造时，具有大面积(宽的宽度)的电极部分没有形成在接合焊盘1405内，并因而抑制了凹陷的发生。

引用文献列表

专利文献

[PTL1]日本未经审查的专利申请公开No.2006-191081

[PTL2]日本未经审查的专利申请公开(PCT申请的公开日文翻译)No.2006-522461

[PTL3]日本未经审查的专利申请公开No.H11-265866

[PTL4]日本专利No.3532788的说明书

[PTL5]日本未经审查的专利申请公开No.2010-103533

非专利文献

[NPL 1]J.J.McMahon,J.-Q.Luand R.J.Gutmann,IEEE 55th ECTC,2005

[NPL 2]W.P.Maszara,G.Goetz,A.Caviglia and J.B.McKitterick,J.Appl.Phys.64(10)1988，pp.4943

发明内容

因此，迄今已经提出各种方法更牢固地接合半导体部件；然而，还没有发现可靠的方法。此外，希望在Cu电极之间的接合界面处进一步抑制例如导通故障和接触电阻增加等的发生。因此，需要具有更可靠的接合面的半导体装置。

因此，希望提供一种具有更可靠的接合面的半导体装置。