[发明专利]半导体装置、半导体装置的制造方法和电子装置

说明书

本公开的目的是改善半导体装置例如其中层叠多个基板的具有三维结构的固态成像设备中的耐热性、扩散阻力和可靠性。再者，本公开涉及半导体装置、半导体装置的制造方法以及包括半导体装置的电子装置。本公开的半导体装置包括第一基板和第二基板，该第一基板包括第一层间绝缘膜和第一配线层，第一配线层具有从第一层间绝缘膜突出预定量的第一连接电极，第二基板包括第二层间绝缘膜和第二配线层，第二配线层具有从第二层间绝缘膜突出预定量的第二连接电极。在第一基板和第二基板之间的贴合表面上，第一连接电极和第二连接电极彼此接合，并且同时在层叠方向上彼此面对的第一层间绝缘膜的至少一部分和第二层间绝缘膜的一部分彼此接合。

技术领域

本公开涉及通过将多个基板贴合在一起生产的三维结构半导体装置及其制造方法。本公开还涉及具有该半导体装置的电子装置。

背景技术

在通过将多个装置(基板)彼此贴合生产三维结构大规模集成电路(LSI)的方法中，有一种方法直接彼此接合在装置表面上暴露的金属电极。在彼此直接接合金属电极的方法中，已经提出了这样的方法，其中对装置表面上的金属电极和层间绝缘膜(ILD)进行平坦化从而成为同一表面，并且该金属电极和层间绝缘膜分别在装置之间彼此接合。

通常，当金属电极通过上面的方法接合时，所采用的方法中平坦化了装置表面上的铜电极和层间绝缘膜，并且彼此贴合该装置。然而，实际上，根据装置表面上的铜电极和层间绝缘膜的面积比，在化学机械抛光(CMP)时发生凹陷。因此，通过直接接触铜电极极难获得平坦的接合表面来保证电连接。在CMP时，有一种方法通过选择优选条件平坦化接合表面使铜电极和层间绝缘膜的表面变为同一表面。然而，难以稳定且连续地设置CMP条件。

近年来，已经提出了这样的方法，其中铜电极从层间绝缘膜突出，并且突出的铜电极彼此连接(专利文件1和2)。然而，在该方法中，尽管铜电极彼此接触，但是在装置之间的连接上层间绝缘膜没有彼此接触。因此，因为铜电极暴露在装置的外部空间，所以存在铜在层间绝缘膜的表面上扩散以及可靠性降低的可能性。

此外，当诸如铜的金属不加涂层时，在很多情况下存在这样的可能性，铜被腐蚀或者导致在连接后执行薄化基板、化学处理、等离子干法蚀刻处理等的工艺中导致金属污染。根据上述，不优选金属之外的接合表面在金属电极彼此接合以及层间绝缘膜彼此接合中不彼此接触。

另一方面，提出了这样的方法，其中粘合剂层形成在装置之间的贴合表面上，并且金属电极之外的装置表面彼此接触(专利文件3)。然而，在此情况下，存在粘合剂的耐热性和铜的防扩散能力上的问题。存在影响装置可靠性的可能性。

引用列表

专利文件

专利文件1：JP 01-205465A

专利文件2：JP 2006-191081A

专利文件3：JP 2006-522461W

发明内容

本发明要解决的技术问题

考虑到上述问题，本公开的目的是改善半导体装置的耐热性、防扩散性和可靠性，例如其中层叠多个基板具有三维结构的固态成像设备。再者，本公开提供半导体装置的制造方法以及具有该半导体装置的电子装置。

技术方案

本公开的半导体装置包括第一基板和第二基板。第一基板包括第一配线层，具有从第一层间绝缘膜突出预定量的第一连接电极。再者，第二基板包括第二配线层，具有从第二层间绝缘膜突出预定量的第二连接电极。第二基板贴合且设置在第一基板上从而接合第二连接电极与第一连接电极。此时，在第一基板和第二基板之间的贴合表面上，接合第一连接电极和第二连接电极，并且同时，在层叠方向上彼此面对的第一层间绝缘膜的至少一部分和第二层间绝缘膜的一部分彼此接合。