專利名稱：半導體裝置及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體裝置及其制作方法，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(fā)，對作為這種開發(fā)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(fā)出來，且其制作技術也多種多樣(FED—109，有關三維電路元件的波及效應和未來展望的調(diào)研報告書，平成3年10月，財團法人新機能素子研究開發(fā)協(xié)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(xiàn)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(xiàn)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之后，用化學氣相淀積法(以下稱之為CVD法)選擇性地形成由鎢構成的第1個凸柱103。之后，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的背面進行研磨之后，如圖33(c)所示，在第1塊半導體襯底101的背面上形成鋁制第2層布線106。之后，用聚酰亞胺(polyimide)107把第1塊半導體襯底101的背面覆蓋起來。然后在聚酰亞胺107上形成窗口部分之后，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后，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，然后加熱使之結合在一起。
下邊，如圖34(c)所示，除去支持襯底105則就制得了兩層器件。在這種情況下，形成于第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，則由于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上邊淀積第1二氧化硅膜112、鋁膜113和第2二氧化硅膜114。之后，如圖35(b)所示，用光刻和干蝕技術，在第2二氧化硅膜114上形成窗口部分114a之后，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2二氧化硅膜114之后，如圖35(e)所示，用聚酰亞胺把半導體襯底111覆蓋起來。
其次，如圖35(f)所示用有機溶劑等等把聚酰亞胺膜116的一部分進行刻蝕以形成鎢制凸柱117(相當于圖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，依次淀積二氧化硅膜122和由鎢和鋁構成的淀積布線123之后，用聚酰亞胺膜124把半導體襯底121覆蓋起來。
接著，如圖34(b)所示在聚酰亞胺膜124上涂覆光刻膠膜125之后，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，之后，以光刻膠圖形126為掩模進行干法刻蝕，用這種辦法在聚酰亞胺膜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淀積金和銦的合金膜127埋入窗口部分124(a)之后，如圖34(e)所示，用有機溶劑除去光刻膠圖形126并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(相當于圖34中的凹槽電極108)。
上述現(xiàn)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制作方法是有效的，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的形成工藝復雜這樣的問題。
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(chǎn)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于存在把已經(jīng)形成了半導體器件的半導體襯底粘貼在支持襯底上并進行研磨之后再從支持襯底上剝離下來的工序，故粘貼后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，由于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。
鑒于上述情況，本發(fā)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，減小了粘貼后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(fā)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于襯底上的第1半導體器件、形成于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、形成于襯底表面上且使上述多個第1電極彼此間絕緣的第1絕緣層以及形成于上述第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于半導體襯底上的第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、形成于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，由于采用使第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，由于多個凸出部分和凹下部分的數(shù)目變多、結合部分的數(shù)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(fā)明所涉及的第1種半導體裝置的制作方法具有3個工序。第1個工序在已經(jīng)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，并在上述第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，并在上述第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。
由于采用刻蝕工藝形成多個凸出部分和多個凹下部分并使這些凸出部分和凹下部分相互凹凸嵌入，故省掉了現(xiàn)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(xiàn)有技術更少而且更簡單的工序來制作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第1種半導體裝置的制作方法中，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光刻膠圖形之后，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(zhuǎn)而形成的第2種圖形形狀的第2光刻膠圖形之后，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，由于用具有互為反轉(zhuǎn)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(fā)明所涉及的第2種半導體裝置的制作方法具有以下4個工序第1工序，用于在已經(jīng)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電極并在上述第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(jīng)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，并在上述第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，由于把接觸面平坦的第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(xiàn)有技術更少且簡單的工序來制作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第2種半導體裝置的制作方法中，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工序最好是采用使在上述第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種半導體裝置的制作方法中，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，由于第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(chǎn)生損傷。
在第2種半導體裝置的制作方法中，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光刻膠圖形之后，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于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(zhuǎn)而形成的第2種圖形形狀的第2光刻膠圖形；通過使上述用于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，由于用第1光刻膠圖形進行刻蝕，使在第1半導體襯底上形成的用于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種半導體裝置的制作方法中，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(tài)下之后，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，由于在真空狀態(tài)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，之后因為用氣體對第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，又由于第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種半導體裝置的制作方法中，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，由于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種半導體裝置的制作方法中，理想的是還要具備形成引出電極的第5工序，由于上述第1工序中的上述第1半導體襯底具有透明性并形成了對準標記，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后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，由于在形成直到導電層的窗口部分(該導電層用于在第1半導體襯底上和第1電極電連接)之后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，故可以制作易于與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
在第2種半導體裝置的制作方法中，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。
由于使埋于第1絕緣層中的第1金屬膜與埋于第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(fā)明所涉及的第3種半導體裝置的制作方法具備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(jīng)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(nèi)部用無電解電鍍法埋入金屬，以形成用于把上述第1布線與上述第2布線連接起來的連接電極；第4工序，采用在上述第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，由于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，而形成用于進行連接的電極，因此可以防止第1布線與第2布線和用于連接的金屬之間的界面處發(fā)生污染，故將會提高電連接的可靠性和連接強度，同時，由于簡化了第1布線與第2布線相連的工序，故可以用比現(xiàn)有技術更少且簡單的工序來制作結合強度高的粘貼式半導體裝置。
在第3種半導體裝置的制作方法中上述第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布線形成于同一面上，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布線形成于同一面上。
這樣，由于在第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。之后，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種半導體裝置的制作方法中，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，由于介于第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制造工序。
在第3種半導體裝置的制作方法中，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硅膜。這樣的話，由于第1層間絕緣膜和第2層間絕緣膜都是二氧化硅膜，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種半導體裝置的制作方法中最好還具有第5工序由于在上述第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(nèi)形成的與上述第1布線電連接的導電層的窗口部分之后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(用于在第1半導體襯底內(nèi)與第1電極電連接而形成的)的窗口部分之后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，故將可以制作易于與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
本發(fā)明所涉及的第4種半導體裝置的制作方法具備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于進行連接的電極；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于進行連接的電極與上述第2布線連接起來之后，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，由于在第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后，向該抗蝕圖形的窗口部分埋入金屬而形成用于進行連接的電極，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(xiàn)有技術少且簡單的工序來制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種半導體裝置的制作方法中，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布線形成于形成了上述第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布線形成于同一面上。
這樣做的話，由于把使第1布線彼此間絕緣的第1絕緣膜與第1布線形成于第1半導體襯底的表面上的同一面上之后才形成抗蝕圖形，故抗蝕圖形的表面將變得平坦。同時，由于把使第2布線彼此間絕緣的第2絕緣膜與第2布線形成于第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種半導體裝置的制作方法中，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，由于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濕，從而可以防止連接電極被腐蝕的情況發(fā)生，同時借助于第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，從而可以防止用于進行結合的電極被剝落的情況。
在第4種半導體裝置的制作方法中，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，由于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污染，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種半導體裝置的制作方法中最好還應具有第5工序在除去了介于通過上述第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后，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，之后，使上述自旋玻璃或熱硬化樹脂硬化以形成層間絕緣膜。
由于在除掉了介于第1半導體襯底和第2半導體襯底之間的抗蝕圖形之后，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(diào)整介電常數(shù)。此外，由于除掉了介于第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(fā)生剝離。
在第4種半導體裝置的制作方法中，最好還具有第5工序由于上述第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，并且在上述第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(用于在該第1半導體襯底內(nèi)與上述第1布線電連接而形成的)的窗口部分之后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(該導電層用于在第1塊半導體襯底上與第1電極電連接而形成的)的窗口之后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，故可以制造易于與外部電極連接的粘貼式半導體裝置。
本發(fā)明的第5種半導體裝置的制作方法具有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(cè)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(cè)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?qū)Ψ街螅贿吋訜嵋贿厜赫呈股鲜龅?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(cè)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(cè)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(chǎn)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(tài)，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種半導體裝置的制作方法中，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硅膜。這樣的話，可以通過調(diào)整氮化硅膜的膜厚和形成條件來調(diào)節(jié)第1和第2半導體襯底的彎曲量。
圖1是本發(fā)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(fā)明的第1實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖3(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第1實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖4(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第2實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖5(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第2實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖6(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第3實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
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(fā)明的第4實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖9(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第5實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖10(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第5實施例的變形所涉及的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖11(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第6實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖12(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第6實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖13(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第6實施例的變形例所涉及的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖14(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第6實施例的變形例所涉及的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖15(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第7實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖16(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第7實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖17(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖18(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖19(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第8實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖20(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第9實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖21(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第10實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖22(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第10實施例的半導體裝置的制作方法的各個工序。
圖23(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第11實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖24(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第11實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖25(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第11實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖26(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第12實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖27(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第13實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖28(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第14實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖29(a)—(d)的剖面圖示出了本發(fā)明的第15實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖30(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第15實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖31(a)—(c)的剖面圖示出了本發(fā)明的第16實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖32(a)、(b)的剖面圖示出了本發(fā)明的第16實施例的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖33(a)—(c)的剖面圖示出了現(xiàn)有的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖34(a)—(c)的剖面圖示出了現(xiàn)有的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖35(a)—(f)的剖面圖示出了現(xiàn)有的半導體裝置制作方法的各個工序。
圖36(a)—(e)的剖面圖示出了現(xiàn)有的半導體裝置制作方法的各個工序。
(第1實施例)以下對本發(fā)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，形成了相對于第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(tài)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(tài)。
這樣，由于在待連接的第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于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制作方法。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制作方法進行說明。
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之后，在整個面上淀積第1電極所用的絕緣膜12。然后，在把第1半導體襯底10保持在襯底保持器16上的狀態(tài)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復周期的窗口部分的第1抗蝕圖形18之后，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之后，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之后，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。
然后，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(tài)下相對放好之后，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是聚酰亞胺膜的時候，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。
倘采用這一制作方法，則由于可以用現(xiàn)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(fā)明的第2實施例的半導體裝置的制作方法。
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的表面暴露于環(huán)六甲基二硅氮烷((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的表面用由甲硅烷基(Si(CH3)3)組成的單分子層22覆蓋起來。由于構成甲硅烷基的Si與(CH3)3的結合力弱，故隨著時間的流逝，如圖4(b)所示，甲基從甲硅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(jīng)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之后，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，而且由于是化學性激勵狀態(tài)，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，并且把第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(fā)明的第3實施例的半導體裝置的制作方法進行說明。
首先，和第1實施例一樣，如圖6(a)所示，在已經(jīng)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(tài)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(cè)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(cè)保持器26中之后，如圖6(b)所示，使上側(cè)保持器25和下側(cè)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(nèi)。
接下來，使上側(cè)保持器26向X—Y—Z—θ方向移動并在裝滿純水27的容器28內(nèi)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，由于使第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。而且由于一邊排開中介于第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之后，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(nèi)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硅組成的柱狀的第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(tài)下，使第1電極11的頂端部分陷入到第2電極14中去。這樣做之后，由于在第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。之后，在兩者之間留有間隔的狀態(tài)下并且在封入樹脂的狀態(tài)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(fā)明的第4實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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(nèi)部的氣體排放出去的排氣裝置32、向容器31內(nèi)導入空氣或氮氣等氣體的氣體導入口33、保持第2半導體襯底并具有使之在X—Y—Z—θ方向上移動的4軸控制機構的上側(cè)保持器25和保持第1半導體襯底10并使之在Z方向上移動的下側(cè)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(tài)下，把第2半導體襯底13保持在上側(cè)保持器25中的同時，把第1半導體襯底10保持在下側(cè)保持器26中，之后，開動排氣裝置32使容器31的內(nèi)部形成真空狀態(tài)。其后，使上側(cè)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，由于容器31的內(nèi)部是真空狀態(tài)，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(cè)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的動作之后，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(tài)下進行壓粘，故第1電極11和第2電極14實現(xiàn)電子共有而相互結合。
還有，由于在真空狀態(tài)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(nèi)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(fā)明的第5實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個上表面上涂敷光刻膠膜41之后，研磨該光刻膠膜41使之平滑化。
接著如圖9(b)所示，在用光刻技術于光刻膠膜41上形成了窗口部分41a之后，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(nèi)埋入錫以形成用于連接的電極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位置對準之后，采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，而且制得了在第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連接起來的用于連接的電極43，同時，由于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(fā)明的第5實施例的變形例的半導體裝置制作方法進行說明。
首先，如圖10(a)所示，在已經(jīng)形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面涂敷用SiN或SiO2構成的第1布線所用的絕緣膜45，之后，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的整個表面上涂敷第2布線所用的絕緣膜46，之后，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的整個表面上涂敷上光刻膠膜41之后，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。其后，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(nèi)埋入錫以形成用于連接的電極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進行位置對準之后，采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，而且制得了在第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，還可以把借助于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，由于第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(fā)明的第6實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個表面上涂敷上第1光刻膠膜41，之后，研磨該第1光刻膠膜41的表面使之平滑化。然后，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的整個表面上涂敷上第2光刻膠膜48之后，研磨該第2光刻膠膜48的表面使之平滑化。然后，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，之后，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浸泡于錫的無電解電鍍槽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(nèi)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，由于僅僅在第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酰亞胺構成的絕緣性樹脂50之后，采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連接起來的用于連接的電極43的同時，還可以把借助于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，由于連接第1布線40和第2布線44的用于連接的電極43是在無電解電鍍槽42中形成，減少了連接面的污染，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(fā)明的第6實施例的變形例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個表面上涂敷上由SiN或SiO2構成的第1布線所用的絕緣膜45，之后，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。其后，在第1半導體襯底10的上邊全面地涂敷上第1光刻膠膜41之后，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的整個表面上涂敷上第2布線所用絕緣膜46，之后，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。其后，在第2半導體襯底13的上邊全面地涂敷上第2光刻膠膜48之后，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。位置對準之后，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(nèi)埋入錫以形成連接第1布線40和第2布線44的用于連接的電極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上選擇性地形成用于連接的電極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之后，采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，同時可以把借助于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，由于第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，由于在無電解電鍍槽42中形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43，連接面的污染變少，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(fā)明的第7實施例的半導體裝置的制作方法進行說明。
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的整個表面上涂敷了由SiN或SiO2構成的第1布線所用絕緣膜45之后，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的整個表面上涂敷上第2布線所用絕緣膜46，之后，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上邊淀積上由二氧化硅膜形成的層間絕緣膜52之后，用光刻技術和干法刻蝕技術，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浸泡于錫的無電解電鍍槽42中，向?qū)娱g絕緣膜52的窗口部分52a中埋入錫以形成用于連接的電極43。在這種情況下，由于在層間絕緣膜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上選擇性地形成用于進行連接的電極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進行了位置對準之后，采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，而且可以制得在第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(yōu)良的二氧化硅膜形成的層間絕緣膜52介于襯底之間，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，形成用于連接的電極43這樣可以擴大電極材料的選擇范圍。此外，作為構成層間絕緣膜52的材料，若不用二氧化硅膜而代之以低介電常數(shù)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(fā)明的第7實施例的變形例所涉及的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個表面上涂敷上第1布線所用的絕緣膜45之后，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。其后，如圖17(b)所示，在第1半導體襯底10的上邊用CVD法淀積由二氧化硅膜形成的第1層間絕緣膜52之后，用光刻技術和干法刻蝕技術，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的整個表面上涂敷上第2布線所用的絕緣膜46之后，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。之后，在第2半導體襯底13的上邊，用CVD法淀積上由二氧化硅膜形成的第2層間絕緣膜53之后，用光刻技術和干法刻蝕技術在第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，然后，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浸泡于錫的無電解電鍍槽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(nèi)，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之后，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，則由于在無電解電鍍槽42中形成連接第1布線40和第2布線44的連接電極43，減少了連接面的污染，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(fā)明的第8實施你的半導體裝置的制作方法進行說明。
首先，如圖19(a)所示，在已經(jīng)形成了半導體器件和第1布線40的第1半導體襯底10的整個表面上涂敷上第1布線所用的絕緣膜45之后，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。其后，在第1半導體襯底10的整個表面上涂敷上第1光刻膠膜41之后，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的整個表面上涂敷上第2布線所用的絕緣膜46，之后，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。之后，在第2半導體襯底13的整個表面上涂敷上第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浸泡于錫的無電解電鍍槽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浸泡于錫的無電解電鍍槽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進行了位置對準后，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，而且還制得了在第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(tài)，則由于可以在第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，由于可以向第1和第2光刻膠膜41、48各自的窗口部分41a、48a內(nèi)填充第1和第2連接電極43、55而不會使之產(chǎn)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，雖然作為介于第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硅膜等其他絕緣物質(zhì)構成的絕緣層。
(第9實施例)下邊，參照圖20(a)—(d)對本發(fā)明的第9實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個面上涂敷上第1布線所用的絕緣膜45，之后，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。之后，在第1半導體襯底10的整個面上涂敷上光刻膠膜41之后，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的整個面上涂敷上第2布線所用的絕緣膜46，之后，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浸泡于錫的無電解電鍍槽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進行位置對準之后，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，而且還制得了在第1半導休襯底10和第2半導體襯底13之間介有由借助于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，則由于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中吸濕，并可以防止在第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(chǎn)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(fā)明的第10實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個面上涂敷上第1布線所用的絕緣膜45之后，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的整個面上涂敷上第2布線所用的絕緣膜46之后，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))。之后，在第1半導體襯底10的整個面上涂敷上光刻膠41，然后，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浸泡于錫的無電解電鍍槽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進行了位置對準之后，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固定住之后，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浸于有機溶液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進行均勻化處理之后，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，則由于在除去了曾介在于第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(diào)整介電常數(shù)。另外，由于在加熱、壓粘使第1布線40和第2布線44用連接電極43進行結合之后，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(fā)明的第11實施例的半導體裝置制作方法進行說明。
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的整個面上涂敷上第1布線所用的絕緣膜45之后，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的整個面上涂敷上第2布線所用的絕緣膜46之后，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))。之后，用CVD法在第1半導半導體襯底10的整個面上淀積上由二氧化硅膜形成的層間絕緣膜52，之后，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浸于錫的無電解電鍍槽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的位置對準之后，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。其后，以光刻膠圖形62為掩模對第1半導體襯底10干法刻蝕，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。
然后，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浸于錫的無電解電鍍槽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的背面上用濺射法淀積上鋁膜后，對該鋁膜用光刻膠進行干法刻蝕，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，則由于可以在第1半導體襯底10的背面上形成用于連接外部電極的端子64，故可以制作易于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(fā)明的第12實施例的半導體裝置的制作方法進行說明。
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法在整個表面上淀積上由二氧化硅膜形成的第1層間絕緣膜52，然后，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淀積TiN/Ti膜之后，用CVD法在整個表面上淀積鎢膜，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。之后，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的上邊淀積第2層間絕緣膜53，其后，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，依次用濺射法淀積TiN/Ti膜、用CVD法淀積鎢膜，使膜厚超過填平第2層間絕緣膜53的窗口部分53a的厚度。之后，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進行了位置對準之后，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，則由于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，并且使第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，由于其結構可使第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干擾，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(fā)明的第13實施例的半導體裝置的制作方法進行說明。
首先，如圖27(a)所示，在已形成晶體管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之后，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法淀積第1氮化硅膜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之后，在第2半導體襯底13的背面上用等離子體CVD法淀積第2氮化硅膜69。由于第1和第2氮化硅膜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(cè)凹狀彎曲的狀態(tài)。
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，之后，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，由于第1和第2半導體襯底10、13在表面一側(cè)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，若采用第13實施例，則由于在第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氮化硅膜68、69，第1和第2半導體襯底10、13在表面一側(cè)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，由于在第1和第2半導體襯底10、13上產(chǎn)生的小畸變被第1和第2氮化硅膜68、69所產(chǎn)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(tài)。在這種情況下，通過調(diào)整第1和第2氮化硅膜68、69的膜厚以及淀積條件，可以調(diào)節(jié)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(fā)明的第14實施例的半導體裝置制作方法。
首先，如圖28(a)所示，在已經(jīng)形成了晶體管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的位置對準之后，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(cè)面上涂上光硬化性樹脂70，之后，對該光硬化性樹脂照射光使之硬化。
若應用第14實施例，則由于采用在已結合的第1半導體襯底10和第2半導體襯底13的各個側(cè)面涂以光硬化樹脂70后使之硬化的辦法，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(fā)明的第15實施例形態(tài)所涉及的半導體裝置的制作方法。
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的上邊形成由氮化硅膜構成且有透明性的第1絕緣膜71，之后，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之后，形成第1布線40，使得與上述第1接觸電極73相連。之后，在整個表面上用等離子體CVD法淀積由氮化硅膜構成的第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硅膜構成的透明的第2絕緣膜74，之后，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。此后，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之后，形成第2布線44，使之與上述接觸電極76相連。其后，在整個表面上用等離子體CVD法淀積上由氮化硅膜構成的第2布線所用的絕緣膜46之后，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法在整個面上淀積由二氧化硅膜構成的層間絕緣膜52之后，用光刻和干法刻蝕技術，如圖30(a)所示，在層間絕緣膜52上形成窗口部分52a。之后，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(cè)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(cè)保持器25中，驅(qū)動上側(cè)保持器25和下側(cè)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，則由于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，也可以通過采用全息照相法以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(fā)明的第16實施例形態(tài)所涉及的半導體裝置的制作方法。
首先，如圖31(a)所示，在已形成晶體管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(zhuǎn)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的表面上形成用于位置對準的凹下部分78之后，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于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之后，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(xiàn)有的半導體制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淀積的鎳和銀等等其他的金屬，同時，取決于構造，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淀積。此外，對于半導體襯底、半導體器件的種類、布線、層間絕緣膜的材料性質(zhì)以及其層數(shù)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既可以是半導體芯片也可以是半導體圓片。
權利要求
1.一種半導體裝置，其特征是包括第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于襯底上的第1半導體器件、形成于襯底表面上且與上述半導體器件電連接的多個第1電極、形成于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、形成于上述第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于襯底上的第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、形成于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.半導體裝置的制作方法，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電極并且在上述第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的半導體裝置制作方法，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抗蝕圖形之后，以該第1光刻膠圖形為掩?？涛g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(zhuǎn)而形成的第2圖形的第2抗蝕圖形之后，以該第2光刻膠圖形為掩?？涛g上述第2電極和第2絕緣膜以形成上述多個凹下部分。
5.半導體裝置的制作方法，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，并在上述第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，并在上述第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?qū)Ψ?；?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的半導體裝置的制作方法，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的半導體裝置制作方法，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的半導體裝置制作方法，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圖形的抗蝕圖形之后，以上述第1抗蝕圖形為掩?？涛g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于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(zhuǎn)而形成的第2圖形的第2抗蝕圖形；在使上述用于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(tài)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的半導體裝置制作方法，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(tài)下，其后，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的半導體裝置制作方法，其特征是；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的半導體裝置制作方法，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(該導電層用于第1半導體襯底上與上述第1電極的電連接)的窗口，然后，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的半導體裝置制作方法，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.半導體裝置的制作方法，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(nèi)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的半導體裝置制作方法，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的半導體裝置制作方法，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的半導體制作方法，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硅膜。
17.如權利要求13的半導體裝置制作方法，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塊半導體襯底上用于與上述第1布線電連接)的窗口，然后，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.半導體裝置的制作方法，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布線進行連接之后，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的半導體裝置制作方法，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布線形成于同一面上，同時在已經(jīng)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布線形成于同一面上。
20.如權利要求18的半導體裝置的制作方法中，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的半導體裝置制作方法，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的半導體裝置制作方法，其中，還具有第5工序，在用上述第4工序除掉了介于上述第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后，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，之后，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的半導體裝置制作方法，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(nèi)的上述第1布線的導電層的窗口部分之后，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制作方法，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(cè)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(cè)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(tài)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，之后，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的半導體裝置制造方法，其中，上述第1工序中的第1絕緣膜和第2絕緣膜都是氮化硅膜。
全文摘要
在于第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(tài)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(yōu)先權日1994年8月29日
發(fā)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(chǎn)業(yè)株式會社