[发明专利]半导体装置、制造半导体装置的方法以及电子设备

说明书

技术领域

本公开涉及通过层叠基板来进行配线接合的半导体装置、制造该半导体装置的方法以及电子设备。

背景技术

通过精细工艺的引进以及封装密度的改进，在二维LSI中已经实现了半导体装置的高集成。近年来，已经开始看到微细化的物理限制，并且三维LSI技术已经引起了关注。

接合技术在三维LSI中是基本技术。接合技术中存在多种方式，并且已考虑了将芯片彼此接合的技术和将晶片彼此接合的技术。当三维LSI通过将装置晶片层叠在一起来制造时，存在将装置侧的形成在晶片表面上的Cu电极彼此直接接合的方式。在该方式中，存在这样的方法，其平坦化Cu电极和层间电介质（ILD）以使它们位于相同的平面上并进行Cu/ILD的混合接合（hybrid bonding）（参照JP2006-191081A和JP H1-205465A）。在这样的接合工艺中，可能需要接合表面是非常平坦的表面，以改进接合强度并且控制接合缺陷。

发明内容

在上述的半导体基板直接彼此接合的半导体装置中，需要改进接合的可靠性。

本公开提供可靠性高的半导体装置、制造半导体装置的方法以及电子设备。

根据本公开的实施例，所提供的半导体装置包括半导体基板、形成在半导体基板上的层间绝缘层、形成在层间绝缘层表面上的接合电极以及覆盖包括层间绝缘层和接合电极的接合表面的整个表面的金属膜。

此外，本公开实施例的电子设备包括上述半导体装置和处理半导体装置的输出信号的信号输出电路。

根据本公开的实施例，所提供的制造半导体装置的方法包括：在半导体基板上形成层间绝缘层；在层间绝缘层的表面上形成接合电极；以及在层间绝缘层和接合电极的整个表面上形成金属膜。

根据本公开的实施例，所提供的半导体装置包括第一半导体基板和第二半导体基板，该半导体装置通过隔着金属膜层叠接合电极的表面而形成，该半导体装置包括：第一半导体基板；第一层间绝缘层，形成在第一半导体基板上；第一接合电极，形成在第一层间绝缘层的表面上；第二半导体基板，接合到第一半导体基板；第二层间绝缘层，形成在第二半导体基板上；第二接合电极，形成在第二层间绝缘层的表面上；金属膜，形成在第一半导体基板和第二半导体基板之间的接合表面上并位于第一接合电极和第二接合电极之间；以及绝缘膜，形成在第一半导体基板和第二半导体基板之间的接合表面上并位于与第一层间绝缘层或第二层间绝缘层接触的部分上，该绝缘膜包括金属膜和第一层间绝缘层或金属膜与第二层间绝缘层之间的反应产物。

根据本公开实施例的上述半导体装置以及通过上述制造方法制造的半导体装置，在形成有半导体基板的层间绝缘层和接合电极的表面上形成金属膜。当半导体基板在形成有接合电极的表面处接合到另一个半导体基板时，层间绝缘层和金属膜由于加热接合表面而发生反应，并且形成绝缘膜。此外，形成在接合电极上的金属膜保持为加热之前的状态而不发生反应。

此外，通过接合电极上的金属膜保证了接合电极之间的电连接。由于作为金属膜的反应产物的绝缘层，可以防止层间绝缘层和接合电极之间的接触，并且可以控制诸如由接合缺陷或泄漏路径引起的可靠性降低。

另外，应用该半导体装置的电子设备的可靠性可得到提高。

根据本公开的实施例，提供了可靠性高的半导体装置、制造半导体装置的方法和电子设备。

附图说明

图1是示出接合电极的示意性构造的截面图；

图2是示出接合电极的示意性构造的截面图；

图3是示出实施例的包括接合电极的半导体装置的示意性构造的截面图；

图4是示出实施例的包括接合电极的半导体装置的示意性构造的截面图；

图5A-5C是实施例的包括接合电极的半导体装置的制造工艺流程图；

图6D-6F是实施例的包括接合电极的半导体装置的制造工艺流程图；

图7G-7H是实施例的包括接合电极的半导体装置制造工艺流程图；

图8是示出包括接合电极的半导体装置的修改示例的示意性构造的截面图；

图9是示出固态成像设备的构造的示意图；以及

图10是示出电子设备的构造的示意图。

具体实施方式

在下文，将参照附图详细描述本公开的优选实施例。应注意，在说明书和附图中，实质上具有相同的功能和结构的结构要素用相同的参考标记表示，并且省略了这些结构要素的重复解释。

在下文，尽管将描述实施本公开的示例性实施例，但本公开不限于这些示例。

应注意描述将按以下顺序给出。