半導體裝置及其製作方法
2023-04-23 02:33:51
專利名稱：半導體裝置及其製作方法
技術領域：
本發明涉及半導體裝置及其製作方法，特別是涉及把多個半導體襯底粘貼起來構成半導體裝置的連接技術。
近年來，隨著眾多的高級信息通信機器的開發，對作為這種開發的關鍵性電路元件的LSI的高性能化和多功能化的要求日益增高起來。三維半導體裝置作為可以滿足這些要求的半導體裝置已被開發出來，且其製作技術也多種多樣(FED—109，有關三維電路元件的波及效應和未來展望的調研報告書，平成3年10月，財團法人新機能素子研究開發協會)。
特別是使半導體器件的表面相互相向粘貼起來形成的三維半導體裝置，因其簡便性而受到人們的注意(M.Yasumoto et al.，IEDM(1984)P.816—820，Hayashi et al.，Symp.of VLSI Tech.(1990)P.95—96)。
下面，參照
用現有的粘貼技術所形成的三維半導體裝置的一個例子。
圖33(a)—(c)和圖34(a)—(c)說明了現有的半導體襯底粘貼技術的工序。
首先，如圖33(a)所示，在在已形成了半導體器件的第1塊半導體襯底101襯底上形成了由鋁構成的布線102之後，用化學氣相澱積法(以下稱之為CVD法)選擇性地形成由鎢構成的第1個凸柱103。之後，介以粘接劑104，把第1塊半導體襯底101的表面貼到支持襯底105上。
接著，如圖33(b)所示，把第1塊半導體襯底101的背面進行研磨之後，如圖33(c)所示，在第1塊半導體襯底101的背面上形成鋁製第2層布線106。之後，用聚醯亞胺(polyimide)107把第1塊半導體襯底101的背面覆蓋起來。然後在聚醯亞胺107上形成窗口部分之後，用剝離法在該窗口部分上形成由金和銦的合金構成的凹槽電極108。
其次，如圖34(a)所示，在把第1塊半導體襯底101的背面與第2塊半導體襯底110(與第1塊半導體襯底101相同，已形成了由鎢構成的第2個凸柱109的表面進行位置對準之後，如圖34(b)所示那樣，使第1塊半導體襯底101與第2塊半導體襯底110相互粘貼在一起，然後加熱使之結合在一起。
下邊，如圖34(c)所示，除去支持襯底105則就製得了兩層器件。在這種情況下，形成於第1塊半導體襯底101上的第1個凸柱103將成為和外部電極相連的連接端子。
如果應用上述方法，則由於在將形成連接部分的凹槽電極108處用的是低融點的金屬(金—銦合金)，故沒有造成第1塊半導體襯底101的第2布線106熔化就可以把第1塊半導體襯底101與第2塊半導體襯底110結合在一起。
下邊，參照圖35(a)—(f)來說明鎢制凸柱的形成方法。
首先，如圖35(a)所示，依次在半導體襯底111上邊澱積第1二氧化矽膜112、鋁膜113和第2二氧化矽膜114。之後，如圖35(b)所示，用光刻和幹蝕技術，在第2二氧化矽膜114上形成窗口部分114a之後，如圖35(c)所示，在窗口部分114a處用選擇CVD法埋入鎢115。
接下來，如圖35(d)所示，在用刻蝕法選擇性地除去第2二氧化矽膜114之後，如圖35(e)所示，用聚醯亞胺把半導體襯底111覆蓋起來。
其次，如圖35(f)所示用有機溶劑等等把聚醯亞胺膜116的一部分進行刻蝕以形成鎢制凸柱117(相當於圖34中的第1個凸柱103和第2個凸柱109)。
下邊，參照圖36(a)—(e)，對凹槽電極的形成方法進行說明。
首先，如圖36(a)所示，在半導體襯底121上，依次澱積二氧化矽膜122和由鎢和鋁構成的澱積布線123之後，用聚醯亞胺膜124把半導體襯底121覆蓋起來。
接著，如圖34(b)所示在聚醯亞胺膜124上塗覆光刻膠膜125之後，如圖34(c)所示，對光刻膠膜125進行光刻以形成光刻膠圖形126，之後，以光刻膠圖形126為掩模進行幹法刻蝕，用這種辦法在聚醯亞胺膜124上邊形成窗口部分124a。
接著，如圖34(d)所示那樣在整個面上澱積金和銦的合金膜127埋入窗口部分124(a)之後，如圖34(e)所示，用有機溶劑除去光刻膠圖形126並剝離掉該光刻膠圖形126上的合金膜127，就形成了凹槽電極128(相當於圖34中的凹槽電極108)。
上述現有的在半導體襯底之間進行粘貼的技術，雖然作為具有多功能性的半導體裝置的製作方法是有效的，但也存在著鎢制凸柱117和由金和銦的合金構成的凹槽電極128的形成工藝複雜這樣的問題。
另一個問題是按上述方法形成凸柱117和凹槽電極128時，需要粘貼的工序非常之多，因而將產生成品率下降和造價提高的問題。
此外還存在著這樣的問題由於存在把已經形成了半導體器件的半導體襯底粘貼在支持襯底上並進行研磨之後再從支持襯底上剝離下來的工序，故粘貼後半導體襯底的撓曲將變大以致半導體襯底之間不能確實可信地進行相粘連接。
另外，由於在凹槽電極的形成工序中，把金銦合金埋入窗口部分的工序是用焊料回流等方法進行的，所以要埋入微米量級的微細圖形是困難的。
鑑於上述情況，本發明的目的是提供一種半導體裝置，這種半導體裝置減少了把半導體襯底相互粘貼在一起所要的工序，減小了粘貼後半導體襯底的撓曲不平以使半導體器件之間的連接得以確實可靠的進行，同時，這種半導體裝置具有微細的圖形的窗口部分。
本發明涉及的半導體裝置具備有第一半導體襯底和第二半導體襯底，其中，第一半導體襯底包括形成於襯底上的第1半導體器件、形成於襯底表面上且與上述第1半導體器件電連接的多個第1電極、形成於襯底表面上且使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層以及形成於上述第1電極和第1絕緣層的表面上的多個凸出部分；第二半導體襯底包括形成於半導體襯底上的第2半導體器件、形成在與襯底表面上的和上述第1個半導體襯底的多個第1電極相對應的部位、且與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極、形成於襯底表面上且使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣層以及多個分別與上述第2電極和第2絕緣層表面上的第1個半導體襯底的多個凸出部分相對應的凹下部分；上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底通過使上述第1半導體襯底的多個凸出部分與上述第2半導體襯底的凹下部分相互凹凸嵌入而結合在一起。
這樣，由於採用使第1半導體襯底的多個凸出部分與第2半導體襯底的多個凹下部分相互凹凸嵌入而結合在一起的辦法，故兩者的結合面積增大，因而結合強度增高。
在上述半導體裝置中，理想的情況是上述第1個半導體襯底的多個凸出部分及上述第2個半導體底的多個凹下部分分別形成為具有一維的或2維的同一圖形。這樣的話，由於多個凸出部分和凹下部分的數目變多、結合部分的數目增多，故第1半導體襯底與第2半導體襯底的結合強度將會變得更高。
本發明所涉及的第1種半導體裝置的製作方法具有3個工序。第1個工序在已經形成了第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成將與上述第1半導體器件電連接的多個第1電極，並在上述第1半導體襯底的表面上形成使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層，同時，在已形成了第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上的與上述第1半導體襯底的上述多個第1電極相對應的部位上形成將與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極，並在上述第2半導體襯底的表面上形成使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣層。第2工序在上述第1電極和第1絕緣膜的表面上用刻蝕工藝形成多個凸出部分，同時，在上述第2電極和第2絕緣膜的表面上分別與上述多個凸出部分相對應的部位上，用刻蝕工藝形成多個凹下部分。第3個工序把上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底結合起來，使得上述第1半導體襯底的多個凸出部分與上述第2半導體襯底的多個凹下部分相互凹凸嵌入。
由於採用刻蝕工藝形成多個凸出部分和多個凹下部分並使這些凸出部分和凹下部分相互凹凸嵌入，故省掉了現有技術中所必須的凸柱電極和凹槽電極，同時，第1半導體襯底與第2半導體襯底的結合位置的對準也得以自動地進行。所以，用本方法可以用比現有技術更少而且更簡單的工序來製作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第1種半導體裝置的製作方法中，上述第2個工序最好具有下述兩個工序在上述第1電極和第1絕緣膜的表面上形成了具有第1種圖形形狀的第1光刻膠圖形之後，以該第1光刻膠圖形為掩模對上述第1電極和第1絕緣膜進行刻蝕以形成上述多個凸出部分；在上述第2電極和第2絕緣膜的表面上形成具有把上述第1種圖形形狀反轉而形成的第2種圖形形狀的第2光刻膠圖形之後，以該第2光刻膠圖形為掩模對上述第2電極和第2絕緣膜進行刻蝕以形成上述多個凹下部分。
這樣，由於用具有互為反轉圖形的第1光刻膠圖形和第2光刻膠圖形來形成多個凸出部分和凹下部分，故能簡化形成多個凸出部分和多個凹下部分的工序。
本發明所涉及的第2種半導體裝置的製作方法具有以下4個工序第1工序，用於在已經形成了第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成將與上述第1半導體器件電連接的多個第1電極並在上述第1半導體襯底的表面上形成使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層，同時，在已經形成了第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上與上述第1半導體襯底的多個第1電極相對應的部位上形成將與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極，並在上述第2半導體襯底的表面上形成使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣層；第2工序，使上述第1電極和第1絕緣膜的表面平坦化，同時使上述第2電極和第2絕緣膜的表面平坦化；第3工序，使上述第1半導體襯底與第2半導體襯底位置對準，使得上述第1半導體襯底的多個第1電極與上述第2半導體襯底的多個第2電極互相相對；第4工序，相互壓粘位置已對準了的上述第1半導體襯底和第2半導體襯底，以便使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底結合到一起。
這樣一來，由於把接觸面平坦的第1半導體襯底和第2半導體襯底結合起來，第1半導體襯底與第2半導體襯底的接觸變得確實可靠，故可以用比現有技術更少且簡單的工序來製作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第2種半導體裝置的製作方法中，最好是在上述第2工序與上述第3工序之間具有這樣一步工序使在上述第1電極與第1絕緣膜的表面上形成具有懸掛鍵(dangling bond)的分子層，而且前述第4工序最好是採用使在上述第1電極和第1絕緣層的表面上已形成的分子層的懸掛鍵和上述第2電極與第2絕緣膜的表面層進行化學吸附的辦法使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底進行結合。
如此，通過使在第1半導體襯底的第1電極和第1絕緣膜的表面上形成的分子層的懸掛鍵與第2半導體襯底的第2電極及第2絕緣膜的表面層進行化學吸附的方式，使第1半導體襯底與第2半導體襯底結合，故結合強度將會增強。
在第2種半導體裝置的製作方法中，最好在上述第3工序中包含這樣的步驟使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底在液體中進行位置對準。
這樣的話，由於第1半導體襯底與第2半導體襯底在液體中進行位置對準，一邊排開處在第1半導體襯底與第2半導體襯底之間的液體、一邊使第1半導體襯底的表面與第2半導體襯底的表面進行接觸，即直到第1半導體襯底與第2半導體半導體襯底進行接觸的那一瞬間之前在兩者之間一直有液體，故第1半導體襯底與第2半導體襯底的撓曲將會被矯正，同時，還可以避免急劇的接觸，因而可以避免在襯底表面上產生損傷。
在第2種半導體裝置的製作方法中，上述第3工序最好包含下述工序在上述第1半導體襯底的表面上形成了具有第1種圖形形狀的第1光刻膠圖形之後，以上述第1光刻膠圖形為掩模對上述第1半導體襯底進行刻蝕，在上述第1半導體襯底上形成用於位置對準的凹下部分；在上述第2半導體襯底的表面上形成具有使上述第1種圖形反轉而形成的第2種圖形形狀的第2光刻膠圖形；通過使上述用於進行位置對準的凹下部分與上述第2光刻膠圖形進行凹凸嵌入，使上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底實行位置對準。
這樣，由於用第1光刻膠圖形進行刻蝕，使在第1半導體襯底上形成的用於進行位置對準的凹下部分與其圖形形狀與第1光刻膠圖形相反的第2光刻圖形進行凹凸嵌入而使之位置對準，故第1半導體襯底與第2半導體襯底的位置對準就會變得準確。
在第2種半導體裝置的製作方法中，上述第4工序最好包含以下工序在把已進行了位置對準的上述第1半導體襯底與第2半導體襯底保持在真空狀態下之後，通過用氣體推壓上述第1半導體襯底的背面以及上述第2半導體襯底的背面這兩者之中的至少一方，使上述第1半導體襯底與上述第2塊半導體襯底互相壓粘。
這樣一來，由於在真空狀態下使第1半導體襯底與第2半導體襯底進行位置對準，故兩者得以確實地緊密接觸，之後因為用氣體對第1半導體襯底與第2半導體襯底的背面兩者之中的至少一方加壓而使兩者結合，又由於第1電極和第2電極以電子共有的方式相結合，故提高了結合強度。
在第2種半導體裝置的製作方法中，上述第4工序最好含有使位置已對準的上述第1半導體襯底與第2半導體襯底一邊加熱一邊進行壓粘的工序。如此，由於已進行了位置對準的第1半導體襯底與第2半導體襯底一邊加熱一邊壓粘，故可以提高兩者的結合強度。
在第2種半導體裝置的製作方法中，理想的是還要具備形成引出電極的第5工序，由於上述第1工序中的上述第1半導體襯底具有透明性並形成了對準標記，而在上述第4工序中對與上述第2半導體襯底進行結合的上述第1半導體襯底的背面應用上述對準標記進行刻蝕，該第5工序通過在上述第1半導體襯底上形成一直到達與上述第1電極電連接的導電層的窗口部分之後向上述窗口部分埋入金屬，在上述第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
這樣一來，由於在形成直到導電層的窗口部分(該導電層用於在第1半導體襯底上和第1電極電連接)之後向上述窗口部分埋入金屬，在第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極，故可以製作易於與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
在第2種半導體裝置的製作方法中，理想的情況是在第1工序中包括在形成埋入到上述第1絕緣層中的第1金屬膜的同時形成埋入到上述第2絕緣層中與上述第1金屬膜相對應的部位中的第2金屬膜的工序；上述第2工序包括使形成了上述第1金屬膜的第1絕緣膜以及形成了上述第2金屬膜的第2絕緣膜平坦化的工序；上述第4工序最好包括使上述第1金屬膜與第2金屬膜進行結合的工序。
由於使埋於第1絕緣層中的第1金屬膜與埋於第2絕緣層中的第2金屬膜進行結合，增加了第1半導體襯底與第2半導體襯底進行結合的部位，故將提高結合強度。
本發明所涉及的第3種半導體裝置的製作方法具備4個工序第1工序，在形成了第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1布線的同時，在形成了第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與第2半導體器件進行電連接的第2布線；第2工序，在形成了上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上與上述第1布線相對應的部位形成具有第1窗口部分的第1層間絕緣膜的同時，在已經形成了上述第2布線的上述第2半導體襯底的表面上，在與上述第2布線相對應而且與上述第1窗口部分相對應的部位形成具有第2窗口部分的第2層間絕緣膜；第3工序，向上述第1窗口部分和第2窗口部分的內部用無電解電鍍法埋入金屬，以形成用於把上述第1布線與上述第2布線連接起來的連接電極；第4工序，採用在上述第1半導體襯底與第2半導體襯底之間填以絕緣性樹脂的辦法，使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底互相結合。
這樣，由於用無電解電鍍法在與第1布線相對應的部位具有第1窗口部分的第1層間絕緣膜的第1窗口部分以及在與第2布線相對應的部位具有第2窗口部分的第2層間絕緣膜的第2窗口部分選擇性地埋入金屬，而形成用於進行連接的電極，因此可以防止第1布線與第2布線和用於連接的金屬之間的界面處發生汙染，故將會提高電連接的可靠性和連接強度，同時，由於簡化了第1布線與第2布線相連的工序，故可以用比現有技術更少且簡單的工序來製作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第3種半導體裝置的製作方法中上述第1工序最好包含以下工序在形成了上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上把使第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與上述第1布線形成於同一面上，同時在形成了上述第2布線的第2半導體襯底的表面上，把使第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與上述第2布線形成於同一面上。
這樣，由於在第1半導體襯底的表面上使第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與第1布線形成在同一面上，同時，在第2半導體襯底的表面上使第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與第2布線形成在同一面上。之後，使第1半導體襯底與第2半導體襯底結合，增加了第1半導體襯底與第2半導體襯底的接觸面積，故結合強度將會提高。
在第3種半導體裝置的製作方法中，上述第2工序中的第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜最好都是抗蝕圖形。這樣，由於介於第1半導體襯底與第2半導體襯底間的第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜都是抗蝕圖形，故在第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜上分別形成窗口部分的工序得以簡化，故可以減少粘貼式半導體裝置的製造工序。
在第3種半導體裝置的製作方法中，上述第2工序中的上述第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜最好都是二氧化矽膜。這樣的話，由於第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜都是二氧化矽膜，故將會提高第1半導體襯底與第2半導體襯底之間的絕緣性。
在第3種半導體裝置的製作方法中最好還具有第5工序由於在上述第1工序中的上述第1半導體襯底具有透明性，同時還形成了對準標記，而利用上述對準標記對在上述第4工序中已與上述第2半導體襯底結合在一起的第1半導體襯底的背面進行刻蝕，通過在上述第1半導體襯底上形成一直達到在該半導體襯底內形成的與上述第1布線電連接的導電層的窗口部分之後向上述窗口部分埋入金屬，在上述第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
如此，通過在形成了一直達到導電層(用於在第1半導體襯底內與第1電極電連接而形成的)的窗口部分之後向窗口部分埋入金屬，在第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極，故將可以製作易於與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
本發明所涉及的第4種半導體裝置的製作方法具備4個工序。第1工序，在形成了第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1布線的同時，在形成了第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與第2半導體器件電連接的第2布線；第2工序，在形成了上述第1布線的第1半導體襯底的表面上形成在與上述第1布線相對應的部位有窗口部分的抗蝕圖形；第3工序，向上述抗蝕圖形的窗口部分埋入金屬以形成用於進行連接的電極；第4工序，使上述第1半導體襯底和第2半導體襯底進行位置對準以使得上述用於進行連接的電極與上述第2布線連接起來之後，將上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底一邊加熱一邊壓粘而使之結合。
這樣，由於在第1半導體襯底的表面上與第1布線相對應的部位形成了窗口部分的抗蝕圖形之後，向該抗蝕圖形的窗口部分埋入金屬而形成用於進行連接的電極，故可以簡化形成窗口部分的工序，(窗口部分用來填積連接電極的金屬)，所以可以用比現有技術少且簡單的工序來製作結合強度高的粘貼式半導體器件。此外，抗蝕圖形在使第1半導體襯底與第2半導體襯底結合的工序中被加熱，故改善了絕緣性。
在第4種半導體裝置的製作方法中，上述第1工序最好包含下述工序把使上述第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與第1布線形成於形成了上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上的同一平面上，同時，在形成了上述第2布線的上述第2半導體襯底的表面上，把使第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與第2布線形成於同一面上。
這樣做的話，由於把使第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與第1布線形成於第1半導體襯底的表面上的同一面上之後才形成抗蝕圖形，故抗蝕圖形的表面將變得平坦。同時，由於把使第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與第2布線形成於第2半導體襯底的表面上的同一面上，故第2半導體襯底的表面也將變得平坦，所以增加了第1半導體襯底表面上的抗蝕圖形與第2半導體襯底的接觸面積，因而增強了第1半導體襯底與第2半導體襯底的結合強度。
在第4種半導體裝置的製作方法中，上述第2工序最好包括用加熱使上述抗蝕圖形熱硬化的工序。這樣，由於用預加熱使抗蝕圖形熱硬化，故在形成連接電極的工序中抗蝕圖形將不再吸溼，從而可以防止連接電極被腐蝕的情況發生，同時藉助於第1半導體襯底與第2半導體襯底結合時的熱，使抗蝕圖形收縮，從而可以防止用於進行結合的電極被剝落的情況。
在第4種半導體裝置的製作方法中，上述第3工序最好包括用無電解電鍍法選擇性地形成上述連接電極的工序。這樣的話，由於用無電解電鍍法形成連接電極，故可以防止第1布線和第2布線與連接電極界面處的汙染，故可以提高電連接的可靠性和連接強度，同時還可以使第1布線與第2布線的連接工序簡化。
在第4種半導體裝置的製作方法中最好還應具有第5工序在除去了介於通過上述第4工序而互相結合在一起的上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底之間的上述抗蝕圖形之後，向上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底之間填充以自旋玻璃(spin onglass)或者熱硬化樹脂，之後，使上述自旋玻璃或熱硬化樹脂硬化以形成層間絕緣膜。
由於在除掉了介於第1半導體襯底和第2半導體襯底之間的抗蝕圖形之後，向第1半導體襯底與第2半導體襯底之間填充自旋玻璃或熱硬化樹脂以形成層間絕緣膜，故可以提高第1半導體襯底與第2半導體襯底之間的絕緣層的強度。同時，還可以調整介電常數。此外，由於除掉了介於第1半導體襯底與第2半導體襯底之間的抗蝕圖形，故可以避免第1布線及第2布線與連接電極之間的結合部分發生剝離。
在第4種半導體裝置的製作方法中，最好還具有第5工序由於上述第1工序中的上述第1半導體襯底具有透明性，同時還形成了對準標記，並且在上述第4工序中利用上述對準標記對已與上述第2塊半導體襯底相結合的上述第1半導體襯底的背面進行刻蝕，通過在上述第1半導體襯底上形成一直到達導電層(用於在該第1半導體襯底內與上述第1布線電連接而形成的)的窗口部分之後向上述窗口部分埋入金屬，在上述第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
這樣的話，在形成了直到導電層(該導電層用於在第1塊半導體襯底上與第1電極電連接而形成的)的窗口之後向上述窗口部分埋入金屬，在第1半導體襯底上形成了與外部電極電連接的引出電極，故可以製造易於與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
本發明的第5種半導體裝置的製作方法具有3個工序第1工序，在形成了第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1電極，同時在形成了第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與上述第2半導體器件電連接的第2電極；第2工序，在形成了上述第1電極的第1半導體襯底的背面上，形成使上述半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第1絕緣膜，同時，在形成了上述第2電極的第2半導體襯底的背面上，形成使上述第2半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第2絕緣膜，第3工序，將上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底位置對準，使得上述第1電極與上述第2電極相互面向對方之後，一邊加熱一邊壓粘使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底相互結合。
如此，當形成了使第1半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第1絕緣膜，同時形成了使第2半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第2絕緣膜時，在第1和第2半導體襯底上所產生的小的變形就會被大的變形吸收，而形成使結合時的壓力均勻地加到第1和第2半導體襯底上的狀態，故在提高第1半導體襯底與第2半導體襯底的結合強度的同時，還會使第1半導體襯底與第2半導體襯底的位置對準變得容易起來。
在第5種半導體裝置的製作方法中，上述第2工序中的第1絕緣膜和第2絕緣膜最好都是氮化矽膜。這樣的話，可以通過調整氮化矽膜的膜厚和形成條件來調節第1和第2半導體襯底的彎曲量。
圖1是本發明的第1實施例的半導體裝置的剖面圖。
圖2(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第1實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖3(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第1實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖4(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第2實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖5(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第2實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖6(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第3實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖7(a)、(b)的剖面圖示出了上述第3實施例所用的半導體襯底的另外一個例子。
圖8(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第4實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖9(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第5實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖10(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第5實施例的變形所涉及的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖11(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第6實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖12(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第6實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖13(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第6實施例的變形例所涉及的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖14(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第6實施例的變形例所涉及的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖15(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第7實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖16(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第7實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖17(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖18(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖19(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第8實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖20(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第9實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖21(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第10實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖22(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第10實施例的半導體裝置的製作方法的各個工序。
圖23(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第11實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖24(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第11實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖25(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第11實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖26(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第12實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖27(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第13實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖28(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第14實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖29(a)—(d)的剖面圖示出了本發明的第15實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖30(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第15實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖31(a)—(c)的剖面圖示出了本發明的第16實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖32(a)、(b)的剖面圖示出了本發明的第16實施例的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖33(a)—(c)的剖面圖示出了現有的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖34(a)—(c)的剖面圖示出了現有的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖35(a)—(f)的剖面圖示出了現有的半導體裝置製作方法的各個工序。
圖36(a)—(e)的剖面圖示出了現有的半導體裝置製作方法的各個工序。
(第1實施例)以下對本發明的第1實施例的半導體裝置進行說明。
如圖1所示，在形成了半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成第1電極11及第1電極所用的絕緣膜12的同時，在形成了半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成第2電極14和第2電極所用的絕緣膜15。在第1半導體襯底10的表面上，以固定周期形成帶狀的剖面為鋸齒的凹凸圖形，同時，在第2半導體襯底13的表面上，形成了相對於第1半導體襯底10表面的凹凸圖形有180度相移(即具有相反的凹凸形狀)的帶狀的鋸齒形凹凸圖形，而且第1半導體襯底10與第2半導體襯底13在表面的凹凸圖形相互咬合這樣的狀態下進行結合。另外，為了圖示上的方便，在圖1中示出的是在第1半導體襯底10與第2半導體襯底13之間開有間隙的狀態。
這樣，由於在待連接的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的各個表面上形成了相互有180度相位差的凹凸圖形，故第1半導體襯底10與第2半導體襯底13的位置對準可以自動地進行，同時還增大了兩者的接觸面積，故增強了結合強度。
還有，凹凸圖形的形狀不限定於剖面為鋸齒狀的凹凸圖形，也可以是相位互移180度的剖面為矩形的帶狀凹凸圖形，還可以是平面視圖為方形的突出部分在x方向和y方向互相偏移形成為棋盤方格狀的凹凸圖形。
以下參照圖2(a)、(b)和圖3(a)、(b)說明第1實施例的半導體裝置製作方法。另外，在此，對具有相互相移180度的剖面為矩形的凹凸圖形的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，如圖2(a)所示，在形成了半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成了第1電極11之後，在整個面上澱積第1電極所用的絕緣膜12。然後，在把第1半導體襯底10保持在襯底保持器16上的狀態下，一邊供給研磨漿液一邊用研磨盤17研磨第1電極所用的絕緣膜12直到第1電極11露了出來以使第1半導體襯底10的表面平坦化。
其次，如圖2(b)所示，在第1半導體襯底10的表面上形成了具有一定重複周期的窗口部分的第1抗蝕圖形18之後，用該第1抗蝕圖形18為掩模用氬離子對第1電極11和第1電極所用的絕緣膜12進行離子研磨(ion milling)，在第1半導體襯底10的表面上形成剖面為矩形的凹凸圖形。
接著，和上述一樣，如圖3(a)所示，在形成了半導體器件的第2半導體襯底13的表面上，在形成了第2電極14和第2電極所用的絕緣膜15之後，使第2半導體襯底13的表面平坦化。
接下來，在第2半導體襯底13的表面之上，在形成了具有第1抗蝕圖形18負像的圖形形狀的第2抗蝕圖形19之後，以該第2抗蝕圖形19為掩模用氬離子對第2電極14和第2電極所用絕緣膜15進行離子研磨，在第2半導體襯底13有表面上形成與第1半導體襯底10上的凹凸圖形有180度相移的剖面為矩形的凹凸圖形。
然後，如圖3(b)所示，在使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13在表面的凹凸圖形互相咬合的狀態下相對放好之後，用加熱板20加熱的同時用加壓板21推壓第1和第2半導體襯底10、13使其相互結合。
在第1電極所用絕緣膜12和第2電極所用絕緣膜15像等離子體氧化膜那樣在膜中含有大量OH基的情況下，當加熱溫度超過400℃時，通過脫水反應，第1電極所用絕緣膜12和第2電極所用絕緣膜15的結合得以良好地進行。此外，在第1電極所用絕緣膜12和第2電極所用絕緣膜15是聚醯亞胺膜的時候，當加熱溫度超過300℃時，第1電極所用絕緣膜12和第2電極所用絕緣膜15之間的結合得以良好地進行。
倘採用這一製作方法，則由於可以用現有的半導體裝置加工技術的方法形成凹凸圖形，故不需追加設備、不會招致成本上升。
(第2實施例)
下邊，參照圖4(a)、(b)和圖5(a)、(b)說明本發明的第2實施例的半導體裝置的製作方法。
首先，如圖4(a)所示，在形成了第1半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成第1電極11和第1電極所用絕緣膜12。這時，第1電極11和第1電極所用絕緣膜12的表面因接觸到空氣中的水分而被羥基(OH基)所覆蓋。所以，通過把第1電極11和第1電極所用絕緣膜12的表面暴露於環六甲基二矽氮烷((Si(CH3)3)2NH)(以下稱之為HMDS)的蒸氣之中使羥基的H與HMDS的Si(CH3)3進行置換，把第1半導體襯底10的表面用由甲矽烷基(Si(CH3)3)組成的單分子層22覆蓋起來。由於構成甲矽烷基的Si與(CH3)3的結合力弱，故隨著時間的流逝，如圖4(b)所示，甲基從甲矽烷基脫離出來形成了懸掛鍵23。
接下來，如圖5(a)、(b)所示，和上述作法相同，在已經形成了半導體器件的第2半導體襯底13的表面上形成了第2電極14和第2電極所用絕緣膜15之後，使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13表面彼此之間相對結合。在第1半導體襯底10的表面上已形成了懸掛建23，而且由於是化學性激勵狀態，故第1半導體襯底10的懸掛鍵23和第2半導體襯底13的OH基結合，使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13牢固地進行結合。
再有，要想在第1半導體襯底10的表面上形成大量的懸掛鍵23時，理想情況是向第1半導體襯底10照射紫外線，並且把第1半導體襯底10加熱到400℃左右。這樣的話，可以得到更牢固的結合。
(第3實施例)
下邊參照圖6(a)、(b)對本發明的第3實施例的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，和第1實施例一樣，如圖6(a)所示，在已經形成了半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成第1電極11和第1電極所用絕緣膜12，同時在形成了半導體器件的第2半導體襯底13的表面上形成第2電極14和第2電極所用絕緣膜15。
接著，在使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13在表面互相相對的狀態下，把第2半導體襯底13保持在具有X—Y—Z—θ這樣的4軸控制機構的上側保持器25中的同時，使第1半導體襯底10保持在可上下動作的下側保持器26中之後，如圖6(b)所示，使上側保持器25和下側保持器26一起向下運動，把第1半導體襯底10和第2半導體襯底13放置到已去掉了粒子的裝滿純水27的容器28內。
接下來，使上側保持器26向X—Y—Z—θ方向移動並在裝滿純水27的容器28內進行第1半導體襯底10與第2半導體襯底13的位置對準。
這樣一來，由於使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13在純水中進行位置對準。而且由於一邊排開中介於第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間的純水，一邊使第1半導體襯底10的表面與第2半導體襯底13的表面進行接觸，即一直到第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行接觸的瞬間之前在兩者之間都介有純水27，所以可以矯正第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的撓曲的同時，還可以避免激烈的接觸，因而可以避免在襯底表面上形成傷痕。
其次，在從容器28中取出表面彼此間相互接觸的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之後，用加熱進行壓粘的辦法，使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13進行結合。
再有，在本實施例中，容器28中充滿的是純水27，但也可以代之以充滿不腐蝕半導體襯底表面的其他液體，比如在容器28內充滿酒精。
圖7(a)、(b)示出了上述第3實施例中所用的半導體襯底的另一例子。在第1半導體襯底10的表面上形成了由高濃度摻雜的多晶矽組成的柱狀的第1電極11，在第2半導體襯底13的表面形成了由鋁合金組成的第2電極14。用使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13相互壓粘的辦法，在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間留有間隔的狀態下，使第1電極11的頂端部分陷入到第2電極14中去。這樣做之後，由於在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間存在間隔，故可以降低第1半導體襯底10與第2半導體襯底13之間的電容。之後，在兩者之間留有間隔的狀態下並且在封入樹脂的狀態下，把第1半導體襯底10和第2半導體襯底13封裝起來。
(第4實施例)下邊，參照圖8(a)、(b)，對本發明的第4實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
第4實施例應用了圖8所示的半導體襯底結合裝置30，而半導體襯底結合裝置30具備帶有氣密性容器31、把容器31內部的氣體排放出去的排氣裝置32、向容器31內導入空氣或氮氣等氣體的氣體導入口33、保持第2半導體襯底並具有使之在X—Y—Z—θ方向上移動的4軸控制機構的上側保持器25和保持第1半導體襯底10並使之在Z方向上移動的下側保持器26。
首先，和第1實施例一樣，如圖8(a)所示，在形成了半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成第1電極11和第1電極所用絕緣膜12，同時在形成了半導體器件的第2半導體襯底13的表面上形成第2電極14和第2電極所用絕緣膜15。
其次，在使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的表面相互相向的狀態下，把第2半導體襯底13保持在上側保持器25中的同時，把第1半導體襯底10保持在下側保持器26中，之後，開動排氣裝置32使容器31的內部形成真空狀態。其後，使上側保持器26在X—Y—Z—θ方向上移動，進行第1半導體襯底10與第2半導體襯底13的位置對準。這樣做的話，由於容器31的內部是真空狀態，故將使第1半導體襯底10的表面和第2半導體襯底13的表面進行緊密接觸。
其次，連解除上側保持器26對第2半導體襯底13的保持的同時，停止了排氣裝置32的動作之後，從氣體導入口導入空氣或者氮氣等氣體。這樣一來，被導入的氣體把第2半導體襯底13向下方即向第1半導體襯底10的方向均勻且垂直地向下推壓，故如圖8(b)所示，第1半導體襯底10與第2半導體襯底13在真空狀態下進行壓粘，故第1電極11和第2電極14實現電子共有而相互結合。
還有，由於在真空狀態下對第1半導體襯底10與2半導體襯底13進行壓粘，故第1電極11和第2電極14將確實可靠地進行結合，倘在此情況下對容器31內進行加熱，則結合得更加牢固。
(第5實施例)下邊，參照圖9(a)—(d)對本發明的第5實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖9(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個上表面上塗敷光刻膠膜41之後，研磨該光刻膠膜41使之平滑化。
接著如圖9(b)所示，在用光刻技術於光刻膠膜41上形成了窗口部分41a之後，如圖9(c)所示，把第1半導體襯底10浸泡在錫的無電解電鍍槽42中，向光刻膠膜41的窗口部分41a內埋入錫以形成用於連接的電極43。這時，光刻膠膜41的上邊不生成鍍膜，故能夠在光刻膠膜41的窗口部分41a上選擇性地形成連接電極。
接下來，如圖9(d)所示，在進行了第1半導體襯底10與形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13位置對準之後，採用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法，用連接電極43把第1布線40和第2布線44連接起來。這樣一來，第1布線40和第2布線44就由連接電極43連接了起來，而且製得了在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間中介有由已熱硬化了的光刻膠膜41構成的層間絕緣膜的半導體裝置。
如上所述，倘應用第5實施例，則可以選擇性地形成把第1布線40和第2布線44連接起來的用於連接的電極43，同時，由於可以把因熱硬化而增加了強度的光刻膠膜41用作襯底之間的層間絕緣膜，故可以削減粘貼所需要的工序。
第5實施例的變形例下邊，參照圖10(a)—(d)對本發明的第5實施例的變形例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖10(a)所示，在已經形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面塗敷用SiN或SiO2構成的第1布線所用的絕緣膜45，之後，在研磨該第1布線所用的絕緣膜45的表面使第1布線40露出來的同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。此外，用同樣的作法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷第2布線所用的絕緣膜46，之後，在研磨該第2布線所用的絕緣膜46使第2布線44露出來的同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化(參看圖10(d))。
其次，在第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上光刻膠膜41之後，如圖10(b)所示，用光刻技術在光刻膠膜41上形成窗口部分41a。其後，如圖10(c)所示，把第1半導體襯底10浸泡到錫的無電解電鍍槽中，向光刻膠膜41的窗口部分41a內埋入錫以形成用於連接的電極43。
其次，如圖10(d)所示，在使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13進行位置對準之後，採用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法使第1布線40和第2布線44介以連接電極43連接起來。如此，第1布線40和第2布線44就由連接電極43連接起來，而且製得了在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間介有由熱硬化的光刻膠41構成的層間絕緣膜的半導體裝置。
如上所述，倘應用第5實施例的變形例，則在可以選擇性地形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43的同時，還可以把藉助於熱硬化而增加強度的光刻膠膜41用作襯底之間的層間絕緣膜，因而可以削減粘貼所需要的工序。此外，由於第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的各個表面都已平滑化，增大了第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的接觸面積，故將增大結合強度。
(第6實施例)下邊，參照圖11(a)—(c)和圖12(a)、(b)，對本發明的第6實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖11(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上第1光刻膠膜41，之後，研磨該第1光刻膠膜41的表面使之平滑化。然後，如圖11(b)所示，用光刻技術在第1光刻膠膜41上形成窗口部分41a。此外，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2光刻膠膜48之後，研磨該第2光刻膠膜48的表面使之平滑化。然後，用光刻技術在第2光刻膠膜48上形成窗口部分48a(參看圖11(c))。
其次，如圖11(c)所示，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13以下述的方式進行位置對準使第1光刻膠膜41的窗口部分41a面對著第2光刻膠膜48的窗口部分48a，而且使第1布線40和第2布線44之間形成一個間隔，之後，用固定夾具49分別進行固定。
接著，如圖12(a)所示，把用固定夾具49固定好了的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，向第1光刻膠膜41的窗口部分41a和第2光刻膠膜48的窗口部分48a內埋入錫，以形成把第1布線40和第2布線44連接起來的連接電極43。這種情況下，由於僅僅在第1和第2布線40、44的上邊生成鍍膜，在第1和第2光刻膠膜41、48的上面不生成鍍膜，故可以選擇性地在第1和第2光刻膠膜41、48的各個窗口部分41a、48a上形成連接電極43。
其次，如圖12(b)所示，在在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間填充上比如說由聚醯亞胺構成的絕緣性樹脂50之後，採用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法，使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13進行結合。
如上所述，倘應用第6實施例，則在可以選擇性地形成把第1布線40和第2布線44連接起來的用於連接的電極43的同時，還可以把藉助於熱硬化而使強度增大了的第1和第2光刻膠膜41和48用作襯底之間的絕緣層，所以可以削減粘貼所需要的工序。此外，由於連接第1布線40和第2布線44的用於連接的電極43是在無電解電鍍槽42中形成，減少了連接面的汙染，故可以提高電連接的可靠性及連接強度。
(第6實施例的變形例)下邊，參照圖13(a)—(c)和圖14(a)、(b)對本發明的第6實施例的變形例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖13(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上由SiN或SiO2構成的第1布線所用的絕緣膜45，之後，在研磨該第1布線所用的絕緣膜45的表面使第1布線40露出來的同時使第1布線所用絕緣膜45的表面平滑化。其後，在第1半導體襯底10的上邊全面地塗敷上第1光刻膠膜41之後，如圖13(b)所示，用光刻技術在第1光刻膠膜41上形成窗口部分41a。另外，用同樣的作法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2布線所用絕緣膜46，之後，在研磨該第2布線所用絕緣膜46的表面以使第2布線44露出來的同時使第2布線所用絕緣膜46的表面平滑化。其後，在第2半導體襯底13的上邊全面地塗敷上第2光刻膠膜48之後，用光刻技術在第2光刻膠膜48上形成窗口部分48a(參看圖13(c))。
其次，如圖13(c)所示，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13如下所述那樣進行位置時準使第1光刻膠膜41的窗口部分41a與第2光刻膠膜48的窗口部分48a面對面，而且使第1布線40與第2布線44之間形成一個間隔。位置對準之後，用固定夾具49分別進行固定。
接著，如圖14(a)所示，把用夾具49固定的了的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13浸泡到錫的無電解電鍍槽42中去，向第1光刻膠膜41的窗口部分41a和第2光刻膠膜48的窗口部分48a內埋入錫以形成連接第1布線40和第2布線44的用於連接的電極43。在這種情況下，僅在第1和第2布線40、44上生成鍍膜，在第1和第2光刻膜膜40和44上不生成鍍膜，故可以在第1和第2光刻膠膜41和48的各個窗口部分41a、48a上選擇性地形成用於連接的電極43。
其次，如圖14(b)所示，在在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間填充上絕緣性樹脂50之後，採用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法使第1半導體襯底10與第2半導體襯底13進行結合。
如上所述，倘應用第6實施例的變形例，則可以選擇性地形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43，同時可以把藉助於熱理化使強度增大了的第1和第2光刻膠膜41和48用作襯底之間的絕緣層，故可以削減粘貼所必需的工序。此外，由於第1半導體襯底10和第2半導體襯底13各自的平面都已平滑化，第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間的接觸面積將增大，故粘接強度將增大。還有，由於在無電解電鍍槽42中形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43，連接面的汙染變少，故提高了電連接的可靠性和連接的強度。
(第7實施例)下邊，參照圖15(a)—(c)和圖16(a)、(b)，對本發明的第7實施例的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，如圖15(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上塗敷了由SiN或SiO2構成的第1布線所用絕緣膜45之後，在研磨該第1布線所用絕緣膜45的表面，使第1布線40露出來的同時，使第1布線所用絕緣膜45的表面平滑化。此外，同用樣的作法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2布線所用絕緣膜46，之後，在研磨該第2布線所用絕緣膜46使第2布線44露出來的同時，使第2布線所用絕緣膜46的表面平滑化(參看圖16(b))。
其次，如圖15(b)所示，用CVD法在第1半導體襯底10上邊澱積上由二氧化矽膜形成的層間絕緣膜52之後，用光刻技術和幹法刻蝕技術，如圖15(c)所示，在層間絕緣膜52上形成窗口部分52a。
接著，如圖16(a)所示，把第1半導體襯底10浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，向層間絕緣膜52的窗口部分52a中埋入錫以形成用於連接的電極43。在這種情況下，由於在層間絕緣膜52的上邊不生成鍍膜，故可以在層間絕緣膜52的窗口部分52a上選擇性地形成用於進行連接的電極43。
其次，如圖16(b)所示，在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行了位置對準之後，採用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法，把第1布線40和第2布線44用連接電極43結合起來。用這種方法，可以使第1布線40與第2布線44用連接電極43連接起來，而且可以製得在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間介有絕緣層52的半導體裝置。
如上所述，倘應用第7實施例，則在可以選擇性地形成把第1布線40和第2布線44連接起來連接電極43的同時，可以使由熱學和機械強度優良的二氧化矽膜形成的層間絕緣膜52介於襯底之間，所以可以防止由第1布線40和第2布線44結合時進行加熱而引起的絕緣層的收縮對連接電極43加上應力，可以提高電氣連接的可靠性。
再有，也可以不用無電解電鍍法而用選擇性CVD法，例如把鎢埋入到層間絕緣膜52的窗口部分52a中去，形成用於連接的電極43這樣可以擴大電極材料的選擇範圍。此外，作為構成層間絕緣膜52的材料，若不用二氧化矽膜而代之以低介電常數的材料時，可以減少第1和第2布線40、44中的延遲時間。
(第7實施例的變形例)下邊，參照圖17(a)—(d)及圖18(a)，(b)對本發明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖17(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上第1布線所用的絕緣膜45之後，研磨該第1布線所用的絕緣膜45的表面使第1布線40露出來，同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。其後，如圖17(b)所示，在第1半導體襯底10的上邊用CVD法澱積由二氧化矽膜形成的第1層間絕緣膜52之後，用光刻技術和幹法刻蝕技術，如圖17(c)所示，在第1層間絕緣膜52上形成窗口部分52a。此外，用同樣的方法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2布線所用的絕緣膜46之後，研磨該第2布線所用的絕緣膜46使第2布線44露出來，同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化。之後，在第2半導體襯底13的上邊，用CVD法澱積上由二氧化矽膜形成的第2層間絕緣膜53之後，用光刻技術和幹法刻蝕技術在第2層間絕緣膜53上形成窗口部分53a，(參看圖17(d))。
其次，如圖17(d)所示，把第1半導體襯底10和第2半導體襯底13如下述那樣地進行位置對準使第1層間絕緣膜52的窗口部分52a與第2層間絕緣膜53的窗口部分53a面對面，而且使第1布線40和第2布線44之間形成有間隔地對準位置，然後，用固定夾具49分別進行固定。
其次，如圖18(a)所示，把用固定夾具49所固定的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，使錫填入第1層間絕緣膜52的窗口部分52a和第2層間絕緣膜53的窗口部分53a內，用這種辦法形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43。在這種情況下，僅在第1和第2布線40、44的上邊生成鍍膜，在第1和第2層間絕緣膜52、53的上邊不生成鍍膜，所以可以在第1和第2層間絕緣膜52、53的各個窗口部分52a、53a選擇性地形成連接電極43其次，如圖18(b)所示，在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間填充上絕緣性樹脂50之後，用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13結合。
如上所述，若應用第7實施例的變形例，則由於在無電解電鍍槽42中形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43，減少了連接面的汙染，故可以提高電氣連接的可靠性和連接強度。
(第8實施例)下邊，參照圖19(a)—(d)對本發明的第8實施你的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，如圖19(a)所示，在已經形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上第1布線所用的絕緣膜45之後，研磨該第1布線所用的絕緣膜45，使第1布線40露出來，同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。其後，在第1半導體襯底10的整個表面上塗敷上第1光刻膠膜41之後，如圖19(b)所示，用光刻技術在第1光刻膠膜41上形成窗口部分41a。此外，用同樣的方法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2布線所用的絕緣膜46，之後，在研磨該第2布線所用的絕緣膜46，使第2布線44露出來的同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化。之後，在第2半導體襯底13的整個表面上塗敷上第2光刻膠膜48，再用光刻技術在第2光刻膠膜48上形成窗口部分48a(參看圖19(d))。
如圖19(c)所示，把第1半導體襯底10浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，把錫填入第1光刻膠膜41的窗口部分41a中以形成第1連接電極43。此外，用同樣的作法把第2半導體襯底13浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，把錫填入第2光刻膠膜48的窗口部分48a中以形成第2連接電極55(參看圖19(d))。
其次，如圖19(d)所示，在使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行了位置對準後，一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13，把第1連接電極43和第2連接電極55結合到一起。用這種辦法，使第1布線40和第2布線44用第1和第2連接電極43、55連接起來，而且還製得了在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間介有由已熱硬化了的第1和第2光刻膠膜41、48形成的絕緣層的半導體裝置。
如上所述，若應用第8實施形態，則由於可以在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13上分別獨立地形成第1連接電極43和第2連接電極55，故可以減少處理等待時間。此外，由於可以向第1和第2光刻膠膜41、48各自的窗口部分41a、48a內填充第1和第2連接電極43、55而不會使之產生空隙，同時又可以形成由第1和第2光刻膠膜41、48形成的膜厚大的絕緣層，故可以降低接觸電阻且可減少布線的延遲時間。
再有，在本實施例中，雖然作為介於第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間的絕緣層用的是已熱硬化了的第1和第2光刻膠膜41、48，但也可以代之為用由二氧化矽膜等其他絕緣物質構成的絕緣層。
(第9實施例)下邊，參照圖20(a)—(d)對本發明的第9實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖20(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個面上塗敷上第1布線所用的絕緣膜45，之後，在研磨該第1布線所用的絕緣膜45的表面使第1布線40露出來的同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。之後，在第1半導體襯底10的整個面上塗敷上光刻膠膜41之後，如圖20(b)所示。用光刻技術在光刻膠膜41上形成窗口部分41a。另外，用相同的方法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個面上塗敷上第2布線所用的絕緣膜46，之後，在研磨該第2布線所用的絕緣膜46的表面使第2布線44露出來的同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化(參看圖20(d))。
其次，如圖20(c)所示，把第1半導體襯底10浸泡於錫的無電解電鍍槽42之中，使錫埋入到光刻膠膜41的窗口部分41a中以形成連接電極43。
接下來，如圖20(d)所示，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行位置對準之後，用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法使第1布線40和第2布線44間夾著連接電極43進行結合。用這種辦法，使得第1布線40和第2布線44可以用連接電極43連接起來，而且還製得了在第1半導休襯底10和第2半導體襯底13之間介有由藉助於熱硬化而使強度增大了的光刻膠膜41構成的絕緣層的半導體裝置。
如上所述，倘應用第9實施例，則由於在用無電解電鍍法形成連接電極43之前已對光刻膠膜41加熱而使之熱硬化，故可以防止光刻膠膜41在無電解電鍍槽42中吸溼，並可以防止在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13結合時因加熱和壓粘而引起的光刻膠膜41的收縮，故可以防止因連接電極43的腐蝕和收縮時產生的應力引起的電極剝落。
(第10實施例)下邊，參照圖21(a)—(c)和圖22(a)—(c)對本發明的第10實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖21(a)所示，在形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個面上塗敷上第1布線所用的絕緣膜45之後，研磨該第1布線所用的絕緣膜45的表面使第1布線40露出來，同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。另外，用同樣的方法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個面上塗敷上第2布線所用的絕緣膜46之後，研磨該第2布線所用的絕緣膜46的表面使第2布線44露出來，同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化(參看圖21(c))。之後，在第1半導體襯底10的整個面上塗敷上光刻膠41，然後，用光刻技術在光刻膠膜41上形成窗口部分41a。
其次，如圖21(b)所示，把第1半導體襯底10浸泡於錫的無電解電鍍槽42中，使錫填入光刻膠41的窗口部分41a以形成連接電極43。
接著，如圖21(c)所示，在使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行了位置對準之後，一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13，使第1布線40與第2布線44介以連接電極43進行結合。
其次，如圖22(a)所示，用固定夾具49把互相結合好的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13固定住之後，把用固定夾具49固定好了的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13浸於有機溶液57中以除去光刻膠膜41。
其次，在把自旋玻璃(50G)流入到第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間去的同時，用甩膠機59對自旋玻璃58進行均勻化處理之後，進行熱處理使自旋玻璃58硬化以在第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間形成SOG膜59。
如上所述，若應用第10實施例，則由於在除去了曾介在於第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間的光刻膠膜41的位置上形成SOG膜59，故可以使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13之間的絕緣層的強度提高，同時還可以調整介電常數。另外，由於在加熱、壓粘使第1布線40和第2布線44用連接電極43進行結合之後，除去光刻膠膜41，故消除了第1布線40和第2布線44與連接電極43的結合部分剝離的可能性。
(第11實施例)下邊，參照圖23(a)—(d)、圖24(a)、(b)及圖25(a)、(b)對本發明的第11實施例的半導體裝置製作方法進行說明。
首先，如圖23(a)所示，在具有對準標記60、且形成了半導體器件和第1布線40及導電層61的透明的第1半導體襯底10的整個面上塗敷上第1布線所用的絕緣膜45之後，對該第1布線所用的絕緣膜45的表面進行研磨使第1布線40露出來，同時，使第1布線所用的絕緣膜45的表面平滑化。另外，按同樣的方法，在形成了半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的整個面上塗敷上第2布線所用的絕緣膜46之後，對該第2布線所用的絕緣膜46的表面進行研磨使第2布線44露出來，同時，使第2布線所用的絕緣膜46的表面平滑化(參看圖24(a))。之後，用CVD法在第1半導半導體襯底10的整個面上澱積上由二氧化矽膜形成的層間絕緣膜52，之後，用光刻技術和刻蝕技術在層間絕緣膜52上形成窗口部分52a，如圖23(c)所示。
其次，如圖23(d)所示，把第1半導體襯底10浸於錫的無電解電鍍槽42之中，使錫填入層間絕緣膜52的窗口部分52a中以形成連接電極43。
接著，如圖24(c)所示，在進行第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的位置對準之後，用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法使第1布線40和第2布線44介以連接電極43進行連接。
接下來，如圖24(b)中上下顛倒所示的那樣，在第1半導體襯底10的背面用光刻工藝形成光刻膠圖形62。在這種情況下，在進行光刻時，以第1半導體襯底10上形成的對準標記60為目標，進行光刻膠圖形62的位置對準。其後，以光刻膠圖形62為掩模對第1半導體襯底10幹法刻蝕，以這種方法在第1半導體襯底10上形成一直到達與導電層61的窗口部分10a。
然後，如圖25(a)所示，把已相互結合的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13浸於錫的無電解電鍍槽42中，使錫填入第1半導體襯底10的窗口部分10a中以形成與導電層61連接的引出電極63。
其次，如圖25(b)所示，在第1半導體襯底10的背面上用濺射法澱積上鋁膜後，對該鋁膜用光刻膠進行幹法刻蝕，用這種方法，在第1半導體襯底10的背面上形成與引出電極63連接的外部電極連接端子64。
如上所述，若應用第11實施例，則由於可以在第1半導體襯底10的背面上形成用於連接外部電極的端子64，故可以製作易於與外部電極連接的半導體裝置，因此粘貼式半導體裝置的多功能化和高集成度化得以簡便地進行。
再有，在本實施例中，引出電極63是用無電解電鍍法形成的，但也可以代之以其他方法，比如用選擇CVD法形成。
(第12實施例)下邊，參照圖26(a)—(d)對本發明的第12實施例的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，如圖26(a)所示，在具有對準標記60且形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10上邊用CVD法在整個表面上澱積上由二氧化矽膜形成的第1層間絕緣膜52，然後，通過用光刻膠進行刻蝕，如圖26(b)所示，在第1層間絕緣膜52的第1布線40的上邊形成窗口部分52a。
其次，在用濺射法在整個表面上澱積TiN/Ti膜之後，用CVD法在整個表面上澱積鎢膜，使膜厚超過把第1層間絕緣膜52的窗口部分52a填平的厚度。之後，用化學機械研磨法(CMP法)對TiN/Ti膜和鎢膜進行研磨，如圖26(c)所示，用這種方法在第1層間絕緣膜52的窗口部分52a上形成第1連接電極43，同時，在第1層間絕緣膜52的凹下部分上形成第1結合用金屬膜65。
此外，在具有對準標記60且已形成半導體器件和第2布線44的第2半導體襯底13的上邊澱積第2層間絕緣膜53，其後，通過光刻和刻蝕，在第2層間絕緣膜53的第2布線44的上邊形成窗口部分53a。接著，依次用濺射法澱積TiN/Ti膜、用CVD法澱積鎢膜，使膜厚超過填平第2層間絕緣膜53的窗口部分53a的厚度。之後，用化學機械研磨法對TiN/Ti膜和鎢膜進行研磨，在第2層間絕緣膜53的窗口部分53a上形成第2連接電極55的同時，在第2層間絕緣膜53的凹下部分上形成第2結合用金屬膜66。
其次，如圖26(d)所示，在第1半導體襯底10與第2半導體襯底13進行了位置對準之後，一邊加熱一邊壓粘第1塊半導體襯底10和第塊2半導體襯底13，使第1連接電極43和第2連接電極55以及第1結合用金屬膜65和第2結合用金屬膜66分別進行結合。
如上所述，若應用本實施例，則由於在用化學機械研磨法對TiN/Ti膜和鎢膜進行研磨而使第1和第2半導體襯底10、13的表面平坦化的同時，使第1連接電極43和第2連接電極55進行結合，並且使第1結合用金屬膜65和第2結合用金屬膜66也進行了結合，所以第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的結合強度將會增大。此外，由於其結構可使第1結合用金屬膜65和第2結合用金屬膜66與地電位保持相同電位，故可以降低襯底之間相互的幹擾，求得半導體裝置的高速化和低功耗化。
(第13實施例)
下邊，參照圖27(a)—(d)對本發明的第13實施例的半導體裝置的製作方法進行說明。
首先，如圖27(a)所示，在已形成電晶體和電容元件等半導體器件的第1半導體襯底10的表面上形成了用鋁形成的第1電極11之後，如圖27(b)所示，在第1半導體襯底10的背面上用等離子體CVD法澱積第1氮化矽膜68。此外，用同樣的辦法，如圖27(c)所示，在已形成半導體器件的第2半導體襯底13的背面上形成用鋁形成的第2電極14之後，在第2半導體襯底13的背面上用等離子體CVD法澱積第2氮化矽膜69。由於第1和第2氮化矽膜68、69都有壓縮應力，故第1和第2塊半導體襯底10、13都將變成向表面一側凹狀彎曲的狀態。
其次，對第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行位置對準使第1電極11和第2電極14面對面，之後，一邊加熱一邊壓粘使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13結合在一起。這樣的話，由於第1和第2半導體襯底10、13在表面一側都呈凹狀彎曲，故第1半導體襯底10和第2半導體襯底13將均勻地進行結合。
如上所述，若採用第13實施例，則由於在第1和第2半導體襯底10、13的背面上分別形成了第1和第2氮化矽膜68、69，第1和第2半導體襯底10、13在表面一側各自呈大幅度凹狀彎曲，故可以保持第1和第2半導體襯底10、13的外周邊沿部分使其容易地進行位置對準。同時，由於在第1和第2半導體襯底10、13上產生的小畸變被第1和第2氮化矽膜68、69所產生的大的彎曲所吸收，故可以形成使結合時的壓力均勻地加在第1和第2半導體襯底10、13上去的狀態。在這種情況下，通過調整第1和第2氮化矽膜68、69的膜厚以及澱積條件，可以調節第1和第2半導體襯底10、13的彎曲量。
(第14實施例)下邊，參照圖28(a)—(c)說明本發明的第14實施例的半導體裝置製作方法。
首先，如圖28(a)所示，在已經形成了電晶體和電容元件等半導體元器件的第1半導體襯底10的表面上，形成第1電極11和第1電極所用的絕緣膜12，同時，在已形成半導體器件的第2半導體襯底13的表面上形成第2電極14和第2電極所用的絕緣膜15。
其次，在進行第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的位置對準之後，通過一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13，使第1電極11和第2電極14結合。
接著，如圖28(c)所示，在已接合的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的兩側面上塗上光硬化性樹脂70，之後，對該光硬化性樹脂照射光使之硬化。
若應用第14實施例，則由於採用在已結合的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的各個側面塗以光硬化樹脂70後使之硬化的辦法，可以大大地提高兩者間結合的機械強度。
(第15實施例)下邊，參照圖29(a)—(d)和圖30(a)—(c)說明本發明的第15實施例形態所涉及的半導體裝置的製作方法。
首先，如圖29(a)所示，在已形成半導體器件的透明的第1半導體襯底10的上邊形成由氮化矽膜構成且有透明性的第1絕緣膜71，之後，在該第1絕緣膜71上同時形成接觸電極所用的窗口部分71a和第1對準圖形72。
其次，如圖29(b)所示，在向接觸電極所用的窗口部分71a中填入金屬膜以形成第1接觸電極73之後，形成第1布線40，使得與上述第1接觸電極73相連。之後，在整個表面上用等離子體CVD法澱積由氮化矽膜構成的第1布線所用的絕緣膜45。其次，如圖29(c)所示，在研磨第1布線所用的絕緣膜45使第1布線40露出來的同時，使第1布線所用的絕緣膜45平坦化。此外，用同樣的作法，在已形成半導體器件的透明的第2半導體襯底13的上邊形成了由氮化矽膜構成的透明的第2絕緣膜74，之後，在該第2絕緣膜74上同時形成接觸電極所用的窗口部分和第2對準圖形75。此後，在向接觸電極所用的窗口部分填入金屬膜以形成第2接觸電極76之後，形成第2布線44，使之與上述接觸電極76相連。其後，在整個表面上用等離子體CVD法澱積上由氮化矽膜構成的第2布線所用的絕緣膜46之後，研磨該第2布線所用的絕緣膜46，在使第2布線44露出來的同時使第2布線所用的絕緣膜46平坦化(參看圖30(d))。
接著，如圖29(d)所示，用CVD法在整個面上澱積由二氧化矽膜構成的層間絕緣膜52之後，用光刻和幹法刻蝕技術，如圖30(a)所示，在層間絕緣膜52上形成窗口部分52a。之後，用無電解電鍍法，如圖30(b)所示，在層間絕緣膜52的窗口部分52a中填入錫以形成連接電極43。
其次，如圖30(c)所示，在把第1半導體襯底10保持在可在x、y方向上移動的下側保持器26中的同時，把第2半導體襯底13保持在可在x、y方向上移動的上側保持器25中，驅動上側保持器25和下側保持器26，以第1對準圖形72和第2對準圖形75作為標記進行第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的位置對準。接著，用一邊加熱一邊壓粘第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的辦法，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行結合。
如上所述，若應用第15實施例，則由於可以進行光學式的位置對準，故將提高位置對準的精度。在這種情況下，也可以通過採用全息照相法以0.1μm以下的精度進行位置對準。所以可以使帶有亞微米刻度的微細圖形的半導體襯底彼此結合，故可以在提高位置對準精度的同時，提高連接的可靠性。
(第16實施例)下邊，參照圖31(a)—(c)和圖32(a)，(b)說明本發明的第16實施例形態所涉及的半導體裝置的製作方法。
首先，如圖31(a)所示，在已形成電晶體和電容元件等半導體元器件的第1半導體襯底10的表面上形成第1布線40和第1布線所使用的絕緣膜45，同時，在已形成半導體器件的第2半導體襯底13的表面上形成第2布線44和第2布線所用的絕緣膜46。
其次，如圖31(b)所示，在第1半導體襯底10上形成第1光刻膠圖形18的同時，在第2半導體襯底13的上邊形成形狀與第1光刻膠圖形18相反轉的第2光刻膠圖形19。
接著，如圖31(c)所示，用第1光刻膠圖形對第1半導體襯底10進行刻蝕，在第1半導體襯底10的表面上形成用於位置對準的凹下部分78之後，如圖32(a)所示，使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13如此進行位置對準使用於進行位置對準的凹下部分78對著第2光刻膠圖形19。
接下來，如圖32(b)所示，在用灰化法除去第2光刻膠圖形19之後，一邊加熱一邊壓粘使第1半導體襯底10和第2半導體襯底13進行結合。
這樣一來，若應用第16實施例，則可以用現有的半導體製作技術自動地而且機械式地進行第1半導體襯底10與第2半導體襯底13的位置對準。
再有，在上述各實施例中，作為電極材料用無電解電鍍法填入的是錫，但也可以代之為可以用無電解電鍍法澱積的鎳和銀等等其他的金屬，同時，取決於構造，也可以不用無電解電鍍法而代之以用選擇CVD法以鎢、鋁、銅等等其他的金屬為電極材料進行澱積。此外，對於半導體襯底、半導體器件的種類、布線、層間絕緣膜的材料性質以及其層數等等沒有特別的限制。
還有，上述第1和第2半導體襯底10、13既可以是半導體晶片也可以是半導體圓片。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特徵是包括第1半導體襯底和第2半導體襯底，其中第1半導體襯底具有形成於襯底上的第1半導體器件、形成於襯底表面上且與上述半導體器件電連接的多個第1電極、形成於襯底表面上且使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層、形成於上述第1電極和第1絕緣層的表面上的多個凸出部分；第2半導體襯底具有形成於襯底上的第2半導體器件，在襯底表面上與上述第1半導體襯底的上述多個第1電極相對應的部位形成的且與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極、形成於襯底表面上且使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣層、在上述第2電極和第2絕緣層的表面上分別與上述第1塊半導體襯底的多個凸出部分相對應的部位上形成的多個凹下部分；使上述第1半導體襯底的多個凸出部分與上述第2半導體襯底的多個凹下部分互相凹凸嵌入而使上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底進行結合。
2.如權利要求1的半導體裝置，其中上述第1半導體襯底的多個凸出部分和上述第2半導體襯底的多個凹下部分分別形成為具有一維的或2維的相同圖形。
3.半導體裝置的製作方法，具備有下述工序第1工序，在已形成第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的多個第1電極且在上述第1半導體襯底的表面上形成使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層，同時，在已形成第2半導體器件的第2導半體襯底的表面上的與上述第1半導體襯底的上述多個第1電極相對應的部位上，形成與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極並且在上述第2半導體襯底的表面上形成使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣膜；第2工序，在上述第1電極和第1絕緣膜的表面上用刻蝕工藝形成多個凸出部分的同時，在各自與上述第2電極和第2絕緣膜的表面上的上述多個凸出部分相對應的部位上用刻蝕工藝形成多個凹下部分；第3工序，使上述第1半導體襯底的多個凸出部分與上述第2半導體襯底的多個凹下部分相互凹凸嵌入而使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底結合起來。
4.如權利要求3的半導體裝置製作方法，其中，上述第2工序包括下述工序在上述第1電極和第1絕緣膜的表面上形成具有第1圖形形狀的第1抗蝕圖形之後，以該第1光刻膠圖形為掩模刻蝕上述第1電極和第1絕緣膜以形成上述多個凸出部分；在上述第2電極和第2絕緣膜的表面上形成具有與上述第1圖形形狀反轉而形成的第2圖形的第2抗蝕圖形之後，以該第2光刻膠圖形為掩模刻蝕上述第2電極和第2絕緣膜以形成上述多個凹下部分。
5.半導體裝置的製作方法，包括下列4個工序第1工序，在已形成第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的多個第1電極，並在上述第1半導體襯底的表面上形成使上述多個第1電極彼此之間絕緣的第1絕緣層，同時，在已形成第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上與上述第1半導體襯底的多個第1電極相對應的部位形成與上述第2半導體器件電連接的多個第2電極，並在上述第2半導體襯底的表面上形成使上述多個第2電極彼此間絕緣的第2絕緣層；第2工序，使上述第1電極和第1絕緣膜的表面平坦化，同時使上述第2電極和第2絕緣膜的表面平坦化；第3工序，將上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底位置對準，以使上述第1半導體襯底的多個第1電極與第2半導體襯底的多個第2電極相互面向對方；第4工序，使已進行位置對準的上述第1半導體襯底與第2半導體襯底相互壓粘，以使上述第1半導體襯底與第2半導體襯底結合起來。
6.如權利要求5的半導體裝置的製作方法，其中，在上述第2工序和上述第3工序之間具備下述工序在上述第1電極和第1絕緣膜的表面上形成具有懸掛鍵的分子層；上述第4工序含有以下工序使已形成上述第1電極和第1絕緣膜的表面上分子層的懸掛鍵和上述第2電極及第2絕緣膜的表面層進行化學吸附，以使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底相結合。
7.如權利要求5的半導體裝置製作方法，其中，上述第3工序含有使上述第1半導體襯底與第2半導體襯底在液體中進行位置對準的工序。
8.如權利要求5的半導體裝置製作方法，其中，上述第3工序中包括以下工序在上述第1半導體襯底的表面上形成具有第1圖形的抗蝕圖形之後，以上述第1抗蝕圖形為掩模刻蝕上述第1半導體襯底，以在上述第1半導體襯底的表面上形成用於進行位置對準的凹下部分；在上述第2半導體襯底的表面上形成具有把上述第1圖形形狀反轉而形成的第2圖形的第2抗蝕圖形；在使上述用於進行位置對準的凹下部分與上述第2光刻膠圖形進行凹凸嵌入的狀態下把上述第1半導體襯底與第2半導體襯底位置對準。
9.權利要求5的半導體裝置製作方法，其中，上述第4工序包含下述工序把已進行位置對準的第1半導體襯底與第2半導體襯底保持在真空狀態下，其後，用氣體推壓上述第1半導體襯底和第2半導體襯底中至少一方的背面，以此使上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底互相壓粘。
10.如權利要求5的半導體裝置製作方法，其特徵是；上述第4工序包含一邊加熱一邊使已進行了位置對準的上述第1半導體襯底與第2半導體襯底相互壓粘的工序。
11.如權利要求5的半導體裝置製作方法，其中上述第1工序中的上述第1半導體襯底是透明的，同時還形成有對準標記；還具有第5工序用上述對準標記在上述第4工序中已與上述第2半導體襯底結合了的上述第1半導體襯底的背面進行刻蝕，在上述第1半導體襯底上形成開口到導電層(該導電層用於第1半導體襯底上與上述第1電極的電連接)的窗口，然後，通過在上述窗口部分填入金屬而在上述第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
12.如權利要求5的半導體裝置製作方法，其中，上述第1工序包含以下工序在形成填入到上述第1絕緣層中去的第1金屬膜的同時，與在填入到上述第2絕緣層中的上述第1金屬膜相對應的部位填埋第2金屬膜；上述第2工序包含以下工序；使已形成上述第1金屬膜的第1絕緣膜和已形成上述第2金屬膜的第2絕緣膜平坦化；上述第4工序包含使上述第1金屬膜與上述第2金屬膜進行結合的工序。
13.半導體裝置的製作方法，包括下列4個工序第1工序，在已形成第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1布線，同時，在已形成第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與上述第2半導體器件電連接的第2布線；第2工序，在已形成上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上與上述第1布線相對應的部位形成有第1窗口部分的第1層間絕緣膜，同時，在已形成上述第2布線的上述第2半導體襯底的表面上與上述第2布線相對應且與上述第1窗口部分相對應的部位形成有第2窗口部分的第2層間絕緣膜；第3工序，用無電解電鍍法在上述第1窗口部分和第2窗口部分的內部填入金屬，以此來形成連接上述第1布線和第2布線的連接電極；第4工序，通過在上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底之間填充絕緣性樹脂，使上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底進行結合。
14.如權利要求13的半導體裝置製作方法，其中，上述第1工序包含下述工序在已形成上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上，將使上述第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜和上述第1布線形成在同一面上，同時，在已形成上述第2布線的上述第2半導體襯底的表面上，將使上述第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜和上述第2布線形成在同一面上。
15.如權利要求13的半導體裝置製作方法，其中，上述第2工序中的上述第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜都是光刻膠圖形。
16.如權利要求13的半導體製作方法，其中，上述第2工序中的上述第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜都是二氧化矽膜。
17.如權利要求13的半導體裝置製作方法，其中，上述第1工序中的上述第1半導體襯底是透明的，且已形成有對準標記；還具有第5工序，即在第4工序中對已與上述第2半導體襯底結合的第1半導體襯底的背面用上述對準標記進行刻蝕，在上述第1半導體襯底上形成了直到導電層(該導電層形成在第1塊半導體襯底上用於與上述第1布線電連接)的窗口，然後，通過在上述窗口部分填入金屬而在上述第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
18.半導體裝置的製作方法，包括下述4個工序第1工序，在已形成第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1布線，同時，在已形成第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與第2半導體器件電連接的第2布線；第2工序，在已形成上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上與上述第1布線相對應的部位上形成有窗口部分的抗蝕圖形；第3工序，向上述抗蝕圖形的窗口部分填入金屬以形成連接電極；第4工序，使上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底位置對準使得上述連接電極和上述第2布線進行連接之後，邊加熱邊壓粘而使上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底相互結合。
19.如權利要求18的半導體裝置製作方法，其中，上述第1工序包含以下工序在已形成上述第1布線的上述第1半導體襯底的表面上，把使上述第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與上述第1布線形成於同一面上，同時在已經形成了上述第2布線的上述第2半導體襯底的表面上，把使上述第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與上述第2布線形成於同一面上。
20.如權利要求18的半導體裝置的製作方法中，上述第2工序包含有用加熱使上述抗蝕圖形熱硬化的工序。
21.如權利要求18的半導體裝置製作方法，其中，上述第3工序包含用無電解電鍍法選擇性地形成上述連接電極的工序。
22.如權利要求18的半導體裝置製作方法，其中，還具有第5工序，在用上述第4工序除掉了介於上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底之間的上述抗蝕圖形之後，在上述第1半導體襯底與上述第2半導體襯底之間填充上自旋玻璃或者熱硬化性樹脂，之後，使上述自旋玻璃或熱硬化樹脂硬化以形成層間絕緣膜。
23.如權利要求18的半導體裝置製作方法，其中，上述第1工序中的上述第1半導體襯底是透明的且已形成有對準標記；還具有第5工序在上述第4工序中對已與上述第2半導體襯底結合的上述第1半導體襯底的背面，用上述對準標記進行刻蝕，在上述第1半導體襯底上形成一起到達連接該第1塊半導體襯底內的上述第1布線的導電層的窗口部分之後，通過上述窗口部分埋入金屬，在第1半導體襯底上形成與外部電極電連接的引出電極。
24.一種半導體裝置的製作方法，包括下述工序第1工序，在已形成第1半導體器件的第1半導體襯底的表面上形成與上述第1半導體器件電連接的第1電極，同時，在已形成第2半導體器件的第2半導體襯底的表面上形成與上述第2半導體器件電連接的第2電極；第2工序，在已形成上述第1電極的上述第1半導體襯底的背面上形成使上述第1半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第1絕緣膜，同時，在已形成上述第2電極的上述第2半導體襯底的背面上形成使上述第2半導體襯底向表面一側凹狀彎曲的第2絕緣膜；第3工序，在使上述第1電極與上述第2電極對面相向的狀態下將上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底位置對準，之後，一邊加熱一邊壓粘上述第1半導體襯底和上述第2半導體襯底使之相互結合。
25.如權利要求24的半導體裝置製造方法，其中，上述第1工序中的第1絕緣膜和第2絕緣膜都是氮化矽膜。
全文摘要
在於第1半導體襯底的表面上形成第1電極和第1電極所用的絕緣膜的同時，在第2半導體襯底的表面上形成第2電極和第2電極所用的絕緣膜。在第1半導體襯底的表面上形成具有一定周期的剖面為鋸齒形的帶狀凹凸圖形，同時在第2半導體襯底的表面上形成對第1半導體襯底的表面的凹凸圖形相移180度的帶狀凹凸圖形。使第1半導體襯底與第2半導體襯底在表面的凹凸圖形相互咬合的狀態下相互結合。
文檔編號H01L25/065GK1119345SQ9511683
公開日1996年3月27日 申請日期1995年8月29日 優先權日1994年8月29日
發明者杉山龍男, 平尾秀司, 矢野航作, 野村登 申請人:松下電器產業株式會社