JP2018092991A - Semiconductor device, electronic apparatus, semiconductor device manufacturing method, wafer and wafer manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、半導体装置に関する。 The present technology relates to a semiconductor device.
ダマシン構造を有する配線において、ダミーパターンを配置することでCMP法による平坦処理の際に生じるディッシングやエロージョンを抑制することが知られている。 It is known that in a wiring having a damascene structure, dishing and erosion that occur during flattening processing by the CMP method are suppressed by arranging a dummy pattern.
特許文献1には、配線層を、一方の表面が層間絶縁膜の表面と同一面上に位置した電極パッドと、電極パッドの周囲に配設されたダミー電極と、によって構成することが開示されている。
特許文献2には、スクライブ領域にダミー配線を形成することが開示されている。 Patent Document 2 discloses forming dummy wirings in a scribe region.
本発明者は、特許文献1のダミーパターンの存在が、半導体装置の特性および/または信頼性を低下させうるという課題を見出した。
The present inventor has found a problem that the presence of the dummy pattern of
そこで本発明は、半導体装置の特性および/または信頼性を向上する上で有利な技術を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a technique advantageous in improving characteristics and / or reliability of a semiconductor device.
上記課題を解決するための手段は、第1半導体素子を有する第1基板と、第2半導体素子を有する第2基板と、前記第1基板と前記第2基板との間に配された第1配線構造と、前記第1配線構造と前記第2基板との間に配された第2配線構造と、を備える半導体装置であって、前記第1配線構造は絶縁体膜を含み、前記絶縁体膜の前記第2配線構造に対向する面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が設けられており、前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が設けられており、前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が設けられており、前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、前記第1部分は前記第2配線構造の導電体で構成された第4部分に接合していることを特徴とする。 Means for solving the above-described problems include a first substrate having a first semiconductor element, a second substrate having a second semiconductor element, and a first substrate disposed between the first substrate and the second substrate. A semiconductor device comprising: a wiring structure; and a second wiring structure disposed between the first wiring structure and the second substrate, wherein the first wiring structure includes an insulator film, and the insulator A first groove, a second groove, and a third groove are provided on a surface of the film facing the second wiring structure, and a first portion made of a conductor is provided in the first groove. A second portion made of a dielectric is provided in the second groove, and a third portion made of a conductor is provided in the third groove, The second part is located between the first part and the third part, and the first part is a fourth part made of a conductor of the second wiring structure. Characterized in that it is joined to.
上記課題を解決するための手段は、第1半導体素子を有する第1基板と、前記第1基板の上に配された第1配線構造を含む第1部品を用意する段階と、第2半導体素子を有する第2基板と、前記第2基板の上に配された第2配線構造を含む第2部品を用意する段階と、前記第1部品と前記第2部品とを、前記第1基板と前記第2基板との間に前記第1配線構造および前記第2配線構造が位置するように接合する段階と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記用意された前記第1部品の前記第1配線構造は絶縁体膜を含み、前記絶縁体膜の前記接合する段階で前記第2配線構造に対向する面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が位置し、前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が位置し、前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が位置し、前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、前記接合では、前記第1部分は前記第2配線構造の導電体で構成された第4部分に接合することを特徴とする。 Means for solving the above-described problems include a step of preparing a first substrate having a first semiconductor element, a first component including a first wiring structure disposed on the first substrate, and a second semiconductor element. Preparing a second component including a second wiring structure including a second wiring structure disposed on the second substrate, the first component and the second component, and the first substrate and the second component. Bonding with the second substrate so that the first wiring structure and the second wiring structure are located, wherein the first part of the prepared first component is provided. The one wiring structure includes an insulating film, and a first groove, a second groove, and a third groove are provided on a surface of the insulating film that faces the second wiring structure at the joining stage. A first portion made of a conductor is located in one groove, and a dielectric made in the second groove. A second part is located, a third part made of a conductor is located in the third groove, the second part is located between the first part and the third part, In the joining, the first part is joined to a fourth part made of a conductor having the second wiring structure.
上記課題を解決するための手段は、半導体素子を有する基板と、前記基板の上に配された配線構造と、を備えるウエハであって、前記配線構造は周囲の雰囲気までの距離が100nm未満である面を有する絶縁体膜を含み、前記絶縁体膜の前記面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が設けられており、前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が設けられており、前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が設けられており、前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、前記第1部分および前記第3部分の前記雰囲気までの距離が100nm未満であることを特徴とする。 Means for solving the above problem is a wafer comprising a substrate having a semiconductor element and a wiring structure disposed on the substrate, wherein the wiring structure has a distance to the surrounding atmosphere of less than 100 nm. A first groove, a second groove, and a third groove are provided on the surface of the insulator film, and the first groove is made of a conductor. A first portion is provided, a second portion made of a dielectric is provided in the second groove, and a third portion made of a conductor is provided in the third groove. The second part is located between the first part and the third part, and the distance of the first part and the third part to the atmosphere is less than 100 nm. To do.
本発明によれば、半導体装置の特性および/または信頼性を向上することができる。 According to the present invention, characteristics and / or reliability of a semiconductor device can be improved.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。なお、同じ名称であるが異なる符号を付した要素については、必要に応じて第1、第2・・・と修飾して区別することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the following description and drawings, common reference numerals are given to common configurations over a plurality of drawings. Therefore, a common configuration is described with reference to a plurality of drawings, and a description of a configuration with a common reference numeral is omitted as appropriate. In addition, about the element which attached | subjected the code | symbol which is the same name but different, it can distinguish and modify with 1st, 2nd ... as needed.
<第1実施形態>
図1(a)は本実施形態の半導体装置ISが備える半導体デバイスICの一例の断面図を示している。本例の半導体装置は撮像装置であり、半導体デバイスICは撮像装置のための構造を有するが、半導体装置は撮像装置に限らず、演算装置や記憶装置、制御装置であってもよい。
<First Embodiment>
FIG. 1A shows a cross-sectional view of an example of a semiconductor device IC provided in the semiconductor device IS of this embodiment. Although the semiconductor device of this example is an imaging device and the semiconductor device IC has a structure for the imaging device, the semiconductor device is not limited to the imaging device, and may be an arithmetic device, a storage device, or a control device.
半導体装置ISは、半導体素子を有する基板100と、半導体素子を有する基板200と、を備える。半導体装置ISは、基板100と基板200との間に配された配線構造110と、配線構造110と基板200との間に配された配線構造210と、を備える。配線構造110と配線構造210とが接合界面300で接合されている。
The semiconductor device IS includes a
配線構造110は溝131と溝132と溝133を有する絶縁体膜130を含む。絶縁体膜130の配線構造210に対向する面が対向面301である。溝131と溝132と溝133は対向面301に設けられた凹部である。対向面301のうちの凹部の外は平坦部である。溝131の中には導電体で構成された部分である導電体部141が設けられている。溝132の中には誘電体で構成された部分である誘電体部152が設けられている。溝133の中には導電体で構成された部分である導電体部143が設けられている。誘電体部152は導電体部141と導電体部143との間に位置している。導電体部141、142は配線構造110の一部である。このように導電体部141が配された溝131と導電体部143が配された溝133との間の溝132に導電体ではなく誘電体で構成された部分を配置することで、配線構造110の配線容量を低減できる。従って、配線構造110の電気的特性を向上することができる。
The
配線構造210は溝231と溝232と溝233を有する絶縁体膜230を含む。絶縁体膜230の配線構造110に対向する面が対向面302である。溝231と溝232と溝233は対向面302に設けられた凹部である。対向面302のうちの凹部の外は平坦部である。溝231の中には導電体で構成された部分である導電体部241が設けられている。溝232の中には誘電体で構成された部分である誘電体部252が設けられている。溝233の中には導電体で構成された部分である導電体部243が設けられている。誘電体部252は導電体部241と導電体部243との間に位置している。導電体部241、243は配線構造110の一部である。このように導電体部241が配された溝231と導電体部243が配された溝233との間の溝232に導電体ではなく誘電体で構成された部分である誘電体部252を配置することで、配線構造210の配線容量を低減できる。従って、配線構造110の電気的特性を向上することができる。
The
本例では、導電体部141は導電体部241に接合しており、導電体部143は導電体部243に接合している。絶縁体膜130は絶縁体膜230に接合している。導電体部141が導電体部241に接合し、導電体部143は導電体部243に接合することにより、配線構造110と配線構造210とが電気的および機械的に結合されている。これにより、半導体装置ICは基板100の回路と基板200の回路とが電気的に接続された構成を有している。導電体部141、143、241、243のそれぞれは、例えば、バリアメタル層と銅層とを含みうる。主に銅層が上述した結合を成しうる。バリアメタル層は銅層と絶縁体膜130、230との間に配されている。バリアメタル層は、銅とは異なる導電体材料を主成分とする導電体層であり、例えばタンタル、タンタル化合物、チタン、チタン化合物の層である。
In this example, the
誘電体部152、252を構成する誘電体は、絶縁体膜130、230を構成する絶縁体と同じ材料であってもよい。誘電体は絶縁体とも言い換えることができる。本例の誘電体部152、252を構成する誘電体は気体である。この気体としては空気または不活性ガスでありうるが、他の気体でもよい。誘電体部152、252を構成する誘電体は固体であってもよい。溝132の中には誘電体で構成された部分である誘電体部152の代わりに、真空で構成された部分である真空部が設けられていてもよい。誘電体部252も同様に真空部であってもよい。“真空”の第1の意味は、誘電体部152、253を構成する誘電体が大気圧よりも低い圧力を示す気体であることである。真空の第2の意味は、気体、液体および固体のうちの少なくともいずれかの性質を示す物質が存在しない空間であることである。誘電体部152、253が真空部である場合、第1の意味の真空で構成されている。つまり、誘電体部152、253が真空部であっても、誘電体としての気体は存在する。誘電体部152、252が気体で構成される場合、誘電体部152、252のことを空隙部あるいは空間部と称することができる。誘電体部152、252が空隙部であれば、接合界面300に生じる応力を空隙部で緩和できる。例えば、絶縁体膜130、230の熱膨張や導電体部141、143、241、243の熱膨張を空隙部の変形により吸収できる。従って、接合界面300における接合の信頼性を向上できる。
The dielectric constituting the
本例は絶縁体膜130の対向面301の平坦部と、絶縁体膜230の対向面302の平坦部とが接触して、接合界面300を構成している。これに限らず、絶縁体膜130の対向面301と絶縁体膜230の対向面302との間に接着層を設けることができる。その場合、接合界面300は、接着層と対向面301との間と、接着層と対向面302との間と、にそれぞれ形成される。
In this example, the flat portion of the facing
誘電体部152の誘電率は絶縁体膜130の誘電率よりも低いことが好ましい。誘電体部152の誘電率が絶縁体膜130の誘電率よりも同じかより高くても、溝132が、溝131や溝133と同様に導電体で構成された部分が配されるよりも、配線構造110の配線容量を低減することができる。同様に、誘電体部252の誘電率は絶縁体膜230の誘電率よりも低いことが好ましい。誘電体部152、252を気体で構成すれば、誘電体部152、252の誘電率を絶縁体膜130、230の誘電率よりも低くすることが容易である。絶縁体膜130、230の誘電率は例えば2以上5以下であり、誘電体部152、252の誘電率は1以上3以下である。誘電体部152、252は固体と気体の双方で構成されていてもよい。固体と気体の双方で構成された誘電体部152、252は、固体層と気体層とで形成してもよいし、多孔質体で形成してもよい。本例の誘電体部は絶縁体膜に接しており、誘電体部と絶縁体膜は界面を成している。溝132、232の中には誘電体部の他に導電体が設けられていてもよい。
The dielectric constant of the
図1(b)は光電変換装置ISを備える撮像システムSYSの構成の一例を示している。撮像システムSYSは、光学系OU、制御装置CU,処理装置PU、表示装置DU、記憶装置MUの少なくともいずれかをさらに備え得る。撮像システムSYSの詳細に関する説明は後述する。 FIG. 1B shows an example of the configuration of an imaging system SYS including the photoelectric conversion device IS. The imaging system SYS may further include at least one of an optical system OU, a control device CU, a processing device PU, a display device DU, and a storage device MU. Details regarding the imaging system SYS will be described later.
以下、半導体デバイスICの詳細を説明する。基板100はシリコンなどの半導体で構成され、表面と裏面を有する。主に半導体からなる基板100を半導体基板と称することもできる。基板100の表面には転送トランジスタが配置されている。転送トランジスタはソースを成すn型の半導体領域103とドレインを成すn型の半導体領域104と、ゲートを成すゲート電極105を有する。基板100には、シリコンなどの半導体層に、素子分離部106によって半導体領域103、104を有する活性領域が画定されている。
Details of the semiconductor device IC will be described below. The
基板100には、半導体領域103はフォトダイオードのカソードである。半導体領域104はフローティングディフュージョンである。フォトダイオードは埋め込み構造を有することができる。
In the
配線構造110は、層間絶縁膜111、112と、複数のコンタクトプラグを含むコンタクト層114と、複数の配線を含む配線層115とを含む。本例の配線層115はシングルダマシン構造を有する銅配線層であるが、デュアルダマシン構造を有する銅配線層であってもよいし、アルミニウム配線層であってもよい。さらに、配線構造110は、導電体部141と配線層115の配線を接続する接続部121、導電体部143と配線層115の配線を接続する接続部123と、を有している。配線構造110に含まれる配線層の層数は任意に設定可能である。
The
基板200はシリコンなどの半導体で構成され、表面と裏面を有する。主に半導体層からなる基板200を半導体基板と称することもできる。基板200の表面には増幅トランジスタが配置されている。増幅トランジスタはソースを成すn型の半導体領域203とドレインを成すn型の半導体領域204と、ゲートを成すゲート電極205を有する。基板200には、シリコンなどの半導体層に、素子分離部206によって半導体領域203、204を有する活性領域が画定されている。
The
配線構造210は、層間絶縁膜211、212と、複数のコンタクトプラグを含むコンタクト層214と、複数の配線を含む配線層215、225とを含む。本例の配線層215はシングルダマシン構造を有する銅配線層であり、配線層225はデュアルダマシン構造を有する銅配線層であるが、配線層215、225はアルミニウム配線層であってもよい。さらに、配線構造210は、導電体部241と配線層225の配線を接続する接続部221、導電体部243と配線層225の配線を接続する接続部223と、を有している。配線構造210に含まれる配線層の層数は任意に設定可能である。
The
配線構造110と配線構造210は導電体部141、143、241、243を介して電気的に接続されている。これにより、半導体領域104とゲート電極205とが電気的に接続されている。フォトダイオードにおける光電変換によって生成され、n型の半導体領域103で蓄積された電荷は、ゲート電極105によって形成された転送チャネルを介して、n型の半導体領域104に転送される。n型の半導体領域104に転送された電荷に基づく電位は配線構造110と配線構造210とを介してゲート電極205へと伝達される。ソースフォロワ回路などの読み出し回路を成す増幅トランジスタによって、ゲート電極205へ伝達された電位は増幅された画素信号として出力される。
The
基板100の裏面側には誘電体膜160、複数のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイ170、複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ180がこの順に配置されている。複数のカラーフィルタ及び複数のマイクロレンズはそれぞれが1つのフォトダイオードに対応して、すなわち画素毎に配置されているが、複数画素に対して1つずつ設けられていてもよい。
On the back side of the
<第2実施形態>
第2実施形態として、第1実施形態で説明した半導体装置ISの製造方法を図2〜4を用いて説明する。なお、半導体装置ISの製造方法においては、以下の説明における各段階に到るための全ての工程を下記の順に経る必要はなく、少なくとも1つの段階を省略したり、段階の順番を入れ替えたり、或る段階に到るための所定の工程を外注したりすることができる。
Second Embodiment
As a second embodiment, a method for manufacturing the semiconductor device IS described in the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the manufacturing method of the semiconductor device IS, it is not necessary to go through all the steps for reaching each step in the following description in the following order, omit at least one step, change the order of steps, A predetermined process for reaching a certain stage can be outsourced.
図2(a)〜(d)は部材120となる部品12を作製するための段階a〜dを示している。
FIGS. 2A to 2D show steps a to d for manufacturing the
図2(a)で示す段階aでは、まず、例えばシリコンなどの半導体ウエハである基板10に、素子分離部106を形成する。素子分離部106は、酸化シリコンなどの絶縁体を含み、例えばLOCOSやSTI構造を有する。そして、基板10に任意の導電型のウエル(不図示)を形成する。その後、光電変換素子やトランジスタを構成するn型の半導体領域103、104、及びp型の半導体領域(不図示)を形成する。また、転送トランジスタのゲート電極105を形成する。ゲート電極105は例えば、ポリシリコン層の堆積及びパターニングによって形成され、このポリシリコン層からはゲート電極105以外のゲート電極や配線も形成される。
In step a shown in FIG. 2A, first, the
次に、基板10の表面上に配線構造11を形成する。具体的には、まず、ゲート電極105を覆うように層間絶縁膜111を形成する。層間絶縁膜111は例えば酸化シリコン膜である。層間絶縁膜111にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内にバリアメタル膜及びタングステン膜を形成する。バリアメタル膜及びタングステン膜の余分な部分を除去することでコンタクト層114を形成する。そして、層間絶縁膜111およびコンタクト層114の上に層間絶縁膜112を形成する。層間絶縁膜112は酸化シリコン層の単層膜であってもよいし、酸化シリコン層と、炭化シリコン層および/または窒化シリコン層との複層膜であってもよい。層間絶縁膜112は3.8以下の誘電率を有するlow−k絶縁層を含むことができる。層間絶縁膜112にトレンチを形成し、配線層115をシングルダマシン法により形成する。層間絶縁膜112は銅などの金属の拡散防止層や、トレンチ形成時のエッチングストップ層、化学機械研磨(CMP)処理に対するキャップ層を含むこともできる。
Next, the
さらに、層間絶縁膜112と配線層115の上に絶縁体膜130を形成する。絶縁体膜130は酸化シリコン層の単層膜であってもよいし、酸化シリコン層と、炭化シリコン層および/または窒化シリコン層との複層膜であってもよい。絶縁体膜130は、対向面301となる上面31を有する。上面31は外面とも称することができる。絶縁体膜130の基板10側の面は下面あるいは内面と称することができる。
Further, an
絶縁体膜130の上面31上に所定のパターンのマスク310を形成し、マスク310を用いて絶縁体膜130をエッチングし、上面31に溝131、132、133を含む複数の溝(トレンチ)を形成する。また、溝131、133と配線層115との間に位置する孔116、118(ビアホール)を形成する。溝131、133と孔116、118の形成の順序は問わない。つまりトレンチファーストでもビアファーストでもよい。ここではビアファーストの例を示している。マスク310はフォトレジストのパターニングにより形成できる他、無機材料のパターニングによって得られるハードマスクであってもよい。
A
図2(b)に示す段階bでは、溝131、132、133を含む複数の溝を埋めるように銅の拡散防止機能を有するバリアメタル膜(不図示)と、銅膜とからなる導電体材料を成膜する。導電体材料に化学機械研磨(CMP)などの研磨処理を施すことによって、溝131、132、133外の余分なバリアメタル膜及び銅膜除去する。このようにデュアルダマシン法によって、溝131、132、133の中にバリアメタル層と銅層とを含む導電体部141、142、143がそれぞれ形成される。また、孔116、118の中にバリアメタル層と銅層とを含む接続部121、123が形成される。
In step b shown in FIG. 2B, a conductor material comprising a barrier metal film (not shown) having a copper diffusion preventing function so as to fill a plurality of grooves including the
なお、溝131、132、133を設ける絶縁体膜130を形成する前に、接続部121、123を層間絶縁膜に形成しておくことで、導電体部141、142、143をシングルダマシン法によって形成することができる。その場合には上記段階aにおいて絶縁体膜130に孔116、118を設ける必要はない。
In addition, before forming the
次に、図2(c)に示す段階cでは、複数の溝の各々に配された複数の導電体部のうちの一部である導電体部142が露出するようにマスク320が形成される。マスク320はフォトレジストのパターニングにより行うことができる。
Next, in step c shown in FIG. 2C, the
次に、図2(d)に示す段階dでは、マスク320を用いて硫酸などの薬液によるウエットエッチング処理により、溝132内の導電体部142を除去する。これにより、溝132の中は、誘電体部152としての空隙部となる。
Next, in step d shown in FIG. 2D, the
以上の段階a〜dを経て、基板10上に配線構造11を有する部品12を用意できる。部品12は、シリコンなどの半導体ウエハである基板10の上に配線構造11を有するものであるから、ウエハと称することができる。
The
後述する接合の段階(段階i)までは、導電体部141、143および絶縁体膜130の対向面301となる上面31の平坦部は保護膜で覆われていてもよい。保護膜の厚みは100nm未満、さらには10nm未満でありうる。そのため、導電体部141、143は、周囲の雰囲気までの距離が100nm未満、さらには10nm未満でありうる。絶縁体膜130の対向面301となる上面31も、周囲の雰囲気までの距離が100nm未満、さらには10nm未満でありうる。保護膜によって導電体部141、143の酸化等を抑制できるが、保護膜は必須ではない。保護膜を設けない場合には、絶縁体膜130の上面31や導電体部141、143は周囲の雰囲気に曝されることになり、絶縁体膜130の上面31や導電体部141、143から周囲の雰囲気までの距離はゼロになる。
Until the later-described bonding stage (stage i), the flat portions of the
溝131と溝133との間に溝132を配置することにより、段階bにおけるCMP処理時のディッシングがエロージョンやの発生を抑制できる。ディッシングの発生を抑制することで、導電体部141、143の上面と絶縁体膜130の上面31の平坦部の平坦性を向上することができる。また、エロージョンの発生を抑制することで、導電体部141、143の上面と、対向面301である絶縁体膜130の上面31を含む複合面の平坦性を向上することができる。溝132に形成された導電体部142は段階dにおいて除去されるため、溝132はダミーの溝ということができる。溝131、132、133を含む複数の溝のパターンは、ディッシングやエロージョンの発生を抑制するために適切に設計すればよい。
By disposing the
図3(e)〜(h)は第2部材220となる第2部品を作製する段階e〜hを示している。
FIGS. 3E to 3H show stages e to h for producing the second part to be the
図3(e)で示す段階eでは、まず、例えばシリコンウエハなどの基板20に、素子分離部206を形成する。素子分離部206は、酸化シリコンなどの絶縁体を含み、例えばLOCOSやSTI構造を有する。そして、基板20に任意の導電型のウエル(不図示)を形成する。その後、トランジスタのソース、ドレインを構成するn型の半導体領域203、204、及びp型の半導体領域(不図示)を形成する。また、増幅トランジスタのゲート電極205を形成する。ゲート電極205は例えば、ポリシリコン層の堆積及びパターニングによって形成され、このポリシリコン層からはゲート電極205以外のゲート電極や配線も形成される。
In step e shown in FIG. 3E, first, an
次に、基板20の表面上に配線構造21を形成する。具体的には、まず、ゲート電極205を覆うように層間絶縁膜211を形成する。層間絶縁膜211は例えば酸化シリコン膜である。層間絶縁膜211にコンタクトホールを形成し、コンタクトホール内にバリアメタル膜及びタングステン膜を形成する。バリアメタル膜及びタングステン膜の余分な部分を除去することでコンタクト層214を形成する。そして、層間絶縁膜211およびコンタクト層214の上に層間絶縁膜212を形成する。層間絶縁膜212は酸化シリコン層の単層膜であってもよいし、酸化シリコン層と、炭化シリコン層および/または窒化シリコン層との複層膜であってもよい。層間絶縁膜212は3.8以下の誘電率を有するlow−k絶縁層を含むことができる。層間絶縁膜212にトレンチを形成し、配線層215をシングルダマシン法により形成する。層間絶縁膜212は銅などの金属の拡散防止層や、トレンチ形成時のエッチングストップ層、化学機械研磨(CMP)処理に対するキャップ層を含むこともできる。
Next, the
さらに、層間絶縁膜212と配線層215の上に絶縁体膜230を形成する。絶縁体膜230は酸化シリコン層の単層膜であってもよいし、酸化シリコン層と、炭化シリコン層および/または窒化シリコン層との複層膜であってもよい。絶縁体膜230は、対向面302となる上面32を有する。上面32は外面とも称することができる。絶縁体膜230の基板20側の面は下面あるいは内面と称することができる。絶縁体膜230の上面32の上に所定のパターンのマスク320を形成し、マスク320を用いて絶縁体膜230をエッチングし、上面31に溝231、232、233を含む複数の溝(トレンチ)を形成する。また、溝231、233と配線層215との間に位置する孔216、218(ビアホール)を形成する。溝231、233と孔216、218の形成の順序は問わない。つまりトレンチファーストでもビアファーストでもよい。ここではビアファーストの例を示している。マスク320はフォトレジストのパターニングにより形成できる他、無機材料のパターニングによって得られるハードマスクであってもよい。
Further, an
図3(f)に示す段階fでは、溝231、232、233を含む複数の溝を埋めるように銅の拡散防止機能を有するバリアメタル膜(不図示)と、銅膜とからなる導電体材料を成膜する。導電体材料に化学機械研磨(CMP)などの研磨処理を施すことによって、溝231、232、233外の余分なバリアメタル膜及び銅膜を除去する。このようにデュアルダマシン法によって、溝231、232、233の中にバリアメタル層と銅層とを含む導電体部241、242、243がそれぞれ形成される。また、孔216、218の中にバリアメタル層と銅層とを含む接続部221、223が形成される。
In step f shown in FIG. 3 (f), a conductor material comprising a barrier metal film (not shown) having a copper diffusion preventing function so as to fill a plurality of grooves including the
なお、溝231、232、233を設ける絶縁体膜230を形成する前に、接続部221、223を層間絶縁膜に形成しておくことで、導電体部241、242、243をシングルダマシン法によって形成することができる。その場合には上記段階eにおいて絶縁体膜230に孔216、218を設ける必要はない。
In addition, before forming the
次に、図3(g)に示す段階gでは、複数の溝の各々に配された複数の導電体部のうちの一部である導電体部242が露出するようにマスク320が形成される。マスク320はフォトレジストのパターニングにより行うことができる。
Next, in step g shown in FIG. 3G, the
次に、図3(h)に示す段階hでは、マスク320を用いて硫酸などの薬液によるウエットエッチング処理により、溝232内の導電体部242を除去する。これにより、溝232の中は、誘電体部252としての空隙部となる。
Next, in step h shown in FIG. 3H, the
以上の段階e〜hを経て、基板20上に配線構造21を有する部品22を用意できる。部品22は、シリコンなどの半導体ウエハである基板20の上に配線構造21を有するものであるから、ウエハと称することができる。
Through the above steps e to h, the
後述する接合の段階(段階i)までは、導電体部241、243および絶縁体膜230の上面32は保護膜で覆われていてもよい。保護膜の厚みは100nm未満、さらには10nm未満でありうる。そのため、導電体部241、243は、周囲の雰囲気までの距離が、保護膜の厚さ分の100nm未満、さらには10nm未満でありうる。絶縁体膜230の上面32も、周囲の雰囲気までの距離が、保護膜の厚さ分の100nm未満、さらには10nm未満でありうる。保護膜によって導電体部241、243の酸化等を抑制できるが、保護膜は必須ではない。保護膜を設けない場合には、絶縁体膜230の上面32や導電体部241、243は周囲の雰囲気に曝されることになり、絶縁体膜230の上面32や導電体部241、243から周囲の雰囲気までの距離はゼロになる。
Until the later-described bonding stage (stage i), the
溝231と溝233との間に溝232を配置することにより、段階fにおけるCMP処理時のディッシングがエロージョンやの発生を抑制できる。ディッシングの発生を抑制することで、導電体部241、243の上面と絶縁体膜230の上面31の平坦部の平坦性を向上することができる。また、エロージョンの発生を抑制することで、導電体部242、243の上面と、対向面302である絶縁体膜230の上面31を含む複合面の平坦性を向上することができる。溝232に形成された導電体部242は段階hにおいて除去されるため、溝232はダミーの溝ということができる。溝231、232、233を含む複数の溝のパターンは、ディッシングやエロージョンの発生を抑制するために適切に設計すればよい。
By disposing the
図4(i)、(j)は半導体装置を作製する段階i、jを示している。 4 (i) and 4 (j) show stages i and j for manufacturing a semiconductor device.
部品12と部品22が、基板10と基板20との間に配線構造11、21が位置し、配線構造11と配線構造21とが互いに対向するように貼り合せる。なお、上述したように、保護膜によって絶縁体膜130、230の上面や導電体部141、143、241、243を覆う場合には、保護膜は除去することが好ましい。ただし、保護膜の厚さが10nm未満であれば、保護膜を除去しなくても、導電体部141、143と導電体部241、243とを接合できる。
The
貼り合せ方法は、部品12と部品22の表面をそれぞれプラズマ活性化処理を行い、部品12と部品22を仮接合する。本実施形態では導電体部141、143、241、243のディッシングや対向面301、302のエロージョンを抑制することができる。そのため、接合の際の、接合界面300の平坦性が向上し、接合強度を向上させることができる。その後、例えば350℃の熱処理を行うことで絶縁体膜130と絶縁体膜230とを接合し、また、導電体部141と導電体部241とを接合し、導電体部143と導電体部243とを接合する。導電体部141、143、241、243は必要個所のみに設けられている。それらの間の溝132、232の導電体部142、242は段階d、hで除去されているため、熱処理の際の導電体部141、143の膨張による影響が小さくなり接着性の低下を防ぐ効果がある。
In the bonding method, the surfaces of the
次に、図4(j)に示す段階jでは部品12と部品22とを貼り合せた後、基板10を薄化して光電変換部の近傍に受光面を形成する。薄化は、CMP法やエッチングによって行うことが可能である。その後に、基板10の受光面上に、誘電体膜160、カラーフィルタアレイ170、マイクロレンズアレイ180を形成する。誘電体膜160は表面保護層や平坦化層、反射防止層を含みうる。
Next, in step j shown in FIG. 4 (j), after the
その後、ダイシング段階において、部品12と部品22との複合体をダイシングすることにより、複合体を複数の半導体デバイスICに分割する。ダイシングによって、基板10、20はそれぞれの半導体デバイスICにおける基板100、200となる。配線構造11、21はそれぞれの半導体デバイスICにおける配線構造110、210となる。さらに、必要に応じて、パッケージング段階において、半導体デバイスICをパッケージングする。
Thereafter, in the dicing stage, the composite of the
このようにして、第1実施形態で説明した半導体装置ISを得ることができる。本実施形態によれば、配線容量を低減できるために半導体装置の電気的特性を向上できる。また、接合界面300での応力を緩和できるため、接合の信頼性を向上でき、製造歩留まりも向上できる。
In this way, the semiconductor device IS described in the first embodiment can be obtained. According to this embodiment, since the wiring capacitance can be reduced, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, since stress at the
<第3実施形態>
第3実施形態として、第1実施形態で説明した半導体装置IS、および/または、第2実施形態で説明した半導体装置ISの製造方法の変形例を、図5を用いて説明する。
<Third Embodiment>
As a third embodiment, a modification of the method for manufacturing the semiconductor device IS described in the first embodiment and / or the semiconductor device IS described in the second embodiment will be described with reference to FIG.
図5(a)に示す例では、絶縁体膜130に設けられた複数の溝の中の導電体で構成された他の部分として、導電体部142、144、146、149を示している。絶縁体膜130に設けられた複数の溝の中の誘電体で構成された他の部分として、誘電体部151、155、157、158を示している。また、図5(a)は、絶縁体膜230に設けられた複数の溝の中の導電体で構成された他の部分として、導電体部242、245、246、248を示している。絶縁体膜230に設けられた複数の溝の中の誘電体で構成された他の部分として、誘電体部251、254、257、259を示している。第1実施形態における導電体部141、143は、導電体部142、144、146、149の何れかに置き換えが可能である。同様に導電体部241、243は、導電体部242、245、246、248の何れかに置き換えが可能である。
In the example shown in FIG. 5A,
導電体部144と誘電体部254、誘電体部155と導電体部245、導電体部146と導電体部246は、それぞれ互いに対向している。誘電体部157と誘電体部257、誘電体部158と導電体部248、導電体部149と誘電体部259は、それぞれ互いに対向している。誘電体部151と絶縁体膜230、および、導電体部142と絶縁体膜230は、それぞれ互いに対向している。本例では、導電体部144、146、149および誘電体部155、157、158は部分的に絶縁体膜230に対向しているが、これらは絶縁体膜230に対向していなくてもよい。誘電体部251と絶縁体膜130、および導電体部242と絶縁体膜130は、それぞれ互いに対向している。本例では、導電体部242、245、246、248および誘電体部254、257、259は部分的に絶縁体膜130に対向しているが、これらは絶縁体膜に対向していなくてもよい。誘電体部や絶縁体部が部分的に絶縁体膜に対向していることは、これらの誘電体部や絶縁体部が本来対向する誘電体部や絶縁体部との幅の違いや、接合時のアライメントのズレに起因するものである。
The
なお、対向とは、2つの部分の間に、2つの部分とは別の部材が介在している場合と、2つの部分の間に何も介在していない場合の両方を含む。これらの互いに対向する、誘電体部と導電体部の組、誘電体部と誘電体部の組、導電体部と導電体部の組、誘電体部と絶縁体膜の組、導電体部と絶縁体膜の組の少なくともいずれかは、互いに接触していてもよい。さらに、これらの互いに接触する組は、互いに接合していてもよい。接合とは接触の一種であって、2つの部分の間に結合力が生じている場合を意味する。 Note that the term “opposite” includes both a case where a member different from the two parts is interposed between the two parts and a case where nothing is interposed between the two parts. A pair of a dielectric part and a conductor part, a pair of a dielectric part and a dielectric part, a pair of a conductor part and a conductor part, a pair of a dielectric part and an insulator film, a conductor part, At least one of the sets of insulator films may be in contact with each other. Furthermore, these mutually contacting sets may be joined together. Bonding is a kind of contact and means a case where a bonding force is generated between two portions.
第1実施形態で説明した複数の導電体部の間に誘電体部が位置する関係は、配線構造110と配線構造210の少なくとも一方で満足していればよく、複数の導電体部の間に誘電体部に対向する部分の構造は本例のように適宜変更が可能である。例えば、誘電体部と当該誘電体部の両側の導電体部との間には別の誘電体部や導電体部が有ってもよい。この場合、別の導電体部は導電体部と対向せずに、誘電体部材や誘電体膜と対向していてもよい。
The relationship in which the dielectric portion is located between the plurality of conductor portions described in the first embodiment may be satisfied as long as at least one of the
図5(b)に示す例では、溝132に連続して、下層の配線層115まで到達する孔117が設けられている。そして配線層115はアルミニウム配線層である。仮に配線層115が銅配線層であれば、導電体部が除去される溝132の下に孔117があると、孔117を介して配線層115がエッチャントに侵されてしまう。一方、本例では、配線層115をアルミニウム配線層とし、アルミニウムよりも銅に対するエッチングレートが高い(例えば10倍以上)エッチャントを用いる。つまり、配線層115自身をエッチングストッパとして用いる。このようにすることで、配線層115へのダメージを低減できる。
In the example shown in FIG. 5B, a
図5(c1)に示す段階c1は、第2実施形態の段階cあるいは段階gに相当する段階であり、本例では段階cに基づく変形例を説明する。ダマシン法によって溝132にはバリアメタル層1421と銅層1422とを含む導電体部142が配されている。
Step c1 shown in FIG. 5 (c1) is a step corresponding to step c or step g in the second embodiment, and in this example, a modification based on step c will be described. A
図5(c2)に示す段階c2は、第2実施形態の段階dあるいは段階hに相当する段階であり、本例では段階dに基づく変形例を説明する。段階c2では、段階c1で形成された導電体部142のうち、バリアメタル層1421を残留させつつ銅層1422を除去する。バリアメタル層1421よりも銅層1422に対するエッチングレートが高い(例えば10倍以上)エッチャントを用いることで、バリアメタル層1421を残すことができる。これにより銅層1422が存在していた部分に空隙部を形成できる。導電体であるバリアメタル層1421が残るため配線容量の低減の効果は低下するが、空隙部を形成できるため、応力を緩和することができる。また、バリアメタル層1421を残すことで、銅層1422の除去時のエッチャントによる絶縁体膜130の汚染を抑制できる。
Stage c2 shown in FIG. 5C2 is a stage corresponding to stage d or stage h of the second embodiment, and in this example, a modification based on stage d will be described. In step c2, the
図5(c1)、(c2)で説明した例において、図5(b)の例と同様に、溝132に連続して下層の配線層115まで到達する孔117が設けることができる。孔117の底にバリアメタル層1421を残すことで、配線層115の導電材料の種類に関わらず、銅層1422のエッチング時の配線層115へのダメージを低減できる。
In the example described with reference to FIGS. 5C1 and 5C2, a
図5(d1)に示す段階d1、図5(d2)に示す段階d2は、第2実施形態の段階dあるいは段階hの後に有し得る段階であり、本例では段階dの後に有する段階として説明する。段階d1では、段階dで空隙部が形成された溝132に誘電体材料350を埋め込む。誘電体材料350は、スピンオングラス(SOG)材料をスピンコーティング法などの塗布法により成膜し、加熱して硬化させて形成できる。塗布法を用いて誘電体材料350を形成することで、誘電体材料350の上面は平坦化される。これに限らず、誘電体材料350をCVD法を用いて形成することも可能である。
Step d1 shown in FIG. 5 (d1) and step d2 shown in FIG. 5 (d2) can be included after step d or step h in the second embodiment. In this example, the steps are included after step d. explain. In step d1, the dielectric material 350 is embedded in the
段階d2では、段階d1で埋め込まれた誘電体材料350のうち、溝132の外に位置する部分をCMP法やエッチバック法によって除去する。段階d1で誘電体材料350の上面を塗布法によって平坦にしておけば、この除去段階も良好に行うことができる。段階d2では、誘電体材料350は導電体部141、142の上に位置する部分が少なくとも除去される必要がある。誘電体材料350のうち、溝132の中に位置する部分が固体の誘電体部152となる。誘電体部152を固体とすることにより、接合界面300での接合面積が増大し、接合強度を高めることができる。誘電体材料350に絶縁体膜130よりも誘電率の低い材料を用いれば、容量低減と接合強度の向上のバランスを適正化できる。誘電体材料350に多孔質材料を用いれば、導電体部141、142の熱膨張による変形の、誘電体部152での吸収にも有利に作用する。
In step d2, a portion of the dielectric material 350 embedded in step d1 located outside the
このように、誘電体部152を固体とすることにより、接合界面300での接合面積が増大し、接合強度を高めることができる。誘電体材料350に絶縁体膜130よりも誘電率の低い材料を用いれば、容量低減と接合強度の向上のバランスを適正化できる。
Thus, by making the
図5(e1)に示す段階e1、図5(e2)に示す段階e2は、第2実施形態の段階dあるいは段階hの後に有し得る段階であり、本例では段階dの後に有する段階として説明する。段階e1では、段階dで空隙部が形成された溝132と導電体部141、142を覆う誘電体膜360を形成する。溝132の形状に沿った誘電体膜360はCVD法を用いて形成することができる。
The stage e1 shown in FIG. 5 (e1) and the stage e2 shown in FIG. 5 (e2) are stages that can be included after the stage d or the stage h in the second embodiment. explain. In step e1, a
段階e2では、段階e1で形成された誘電体膜360のうち、導電体部141、142の上に位置する部分を除去して導電体部141、142の上に開口361、362を形成する。導電体部141、143は、開口361、362を介して導電体部241、243に接合されることになる。開口361、362は不図示のマスクを用いて誘電体膜360をエッチングして部分的に除去すればよい。溝132の中には誘電体膜360が残る。誘電体膜360は、溝132の外の部分(平坦部)を覆う部分と、溝132の中に位置する部分を有する。溝132の中に残る部分が固体の誘電体部152となり、誘電体膜360の厚さを溝132の寸法に合わせて制御することで溝132の中には空隙部も残りうる。そのため、応力緩和や容量低減に有利である。開口361、362の形成後に絶縁体膜130上に残された誘電体膜360は、接合界面300の接合強度を増すための接着層でありうる。このほか、誘電体膜360は、絶縁体膜130上に接合される配線構造21の導電体部の金属に対する拡散防止層、あるいは保護膜でありうる。誘電体膜360の厚さは100nm未満であることが好ましい。
In step e2, the portions of the
<第4実施形態>
第2実施形態で説明した半導体装置ISの製造方法の変形例を説明する。本例は、部品12と部品22との複合体のうち、ダイシングされるスクライブ領域の構成に関する。
<Fourth embodiment>
A modification of the method for manufacturing the semiconductor device IS described in the second embodiment will be described. This example relates to a configuration of a scribe region to be diced in a composite of the
図6(a)は、図4(i)で示した段階iの直前の、部品12と部品22とを対向配置した状態を示している。部品12はデバイス領域411とデバイス領域412との間にスクライブ領域410を有している。デバイス領域411とデバイス領域412の各々には、上述した導電体部141、143と誘電体部152が配されている。スクライブ領域410には絶縁体膜130の溝431に配された誘電体部451、絶縁体膜130の溝432に配された誘電体部452が配されている。誘電体部451、452はデバイス領域411の導電体部141、143と、デバイス領域412の導電体部141、143と、の間に位置することになる。誘電体部451と誘電体部452との間には導電体部は存在していない。本例では、段階iの前の状態でスクライブ領域410には絶縁体膜130の溝に配された導電体部が配されていない。
FIG. 6A shows a state in which the
部品22はデバイス領域421とデバイス領域422との間にスクライブ領域420を有している。デバイス領域421とデバイス領域422の各々には、上述した導電体部241、243と誘電体部252が配されている。誘電体部453、454はデバイス領域421の導電体部241、243と、デバイス領域422の導電体部241、243と、の間に位置することになる。スクライブ領域420には絶縁体膜230の溝433に配された誘電体部453、絶縁体膜230の溝434に配された誘電体部454が配されている。誘電体部453と誘電体部454との間には導電体部は存在していない。本例では、スクライブ領域420には絶縁体膜230の溝に配された導電体部が配されていない。
The
なお、段階dの前の状態では、溝431、432には導電体部が配されている。これにより、溝への導電体部の形成をCMP法を用いたダマシン法によって行っても、デバイス領域411、412におけるスクライブ領域410の近傍部におけるディッシングやエロージョンを抑制できる。同様に、段階hの前の状態では、溝433、434に導電体部を配することで、デバイス領域421、422におけるスクライブ領域420の近傍部におけるディッシングやエロージョンを抑制できる。
In the state before stage d, the conductor portions are arranged in the
溝431、432に配された導電体部は段階dで除去され、溝433、434に配された導電体部は段階hで除去される。これにより図6(a)のような状態となっている。
The conductor portions disposed in the
図6(b)は、図4(j)で示した段階jの状態を示している。部品12のデバイス領域411と部品22のデバイス領域421とが接合され、部品12のデバイス領域412と部品22のデバイス領域422とが接合される。そして、スクライブ領域410とスクライブ領域420とが接合される。本例では、スクライブ領域410の誘電体部451とスクライブ領域420の誘電体部453とが対向し、スクライブ領域420の誘電体部452とスクライブ領域420の誘電体部454とが対向する。これに限らず、誘電体部451、452が絶縁体膜130に対向したり、誘電体部453、454が絶縁体膜230に対向したりしてもよい。その後、不図示のカラーフィルタアレイやマイクロレンズアレイ等を形成する。
FIG. 6B shows the state of the stage j shown in FIG. The
図6(c)は、段階jの後のダイシング段階を示している。ダイシング方法によって、部品12をスクライブ領域410で切断し、部品22をスクライブ領域420で切断する。これにより、デバイス領域411とデバイス領域421とが接合されてなる半導体デバイスICと、デバイス領域412とデバイス領域422とが接合されてなる半導体デバイスICとに分割する。
FIG. 6 (c) shows the dicing stage after stage j. The
本実施形態では、スクライブ領域410、420において溝の中を導電体部ではなく、誘電体部にしている。そのため、スクライブ領域410、420に存在する導電体部を可及的に減らすか、無くすことができる。そのため、スクライブ領域410、420の導電体部がダイシングに与える好ましくない影響を低減できる。好ましくない影響とは、ダイシングソーへのダメージや、ダイシングが困難になること、導電体部の除去の導電体による汚染などである。
In this embodiment, in the
図1(b)に示した撮像システムSYSは、カメラや撮影機能を有する情報端末などの電子機器でありうる。また、撮像システムSYSは、車両や船舶、飛行体などの輸送機器でありうる。輸送機器としての撮像システムSYSは、光電変換装置ISを輸送するものや、撮影機能により運転(操縦)の補助および/または自動化を行うものに好適である。 The imaging system SYS illustrated in FIG. 1B may be an electronic device such as an information terminal having a camera and a photographing function. In addition, the imaging system SYS can be a transportation device such as a vehicle, a ship, or a flying object. The imaging system SYS as a transportation device is suitable for a device that transports the photoelectric conversion device IS and a device that assists and / or automates driving (maneuvering) by a photographing function.
半導体装置ISは半導体チップICだけでなく、さらに半導体チップICを収容するパッケージPKGをさらに備えることもできる。光電変換装置としての半導体装置ISのパッケージPKGは、半導体チップICが固定された基体と、半導体チップICに対向するガラス等の蓋体と、を含みうる。基体に設けられた端子と半導体チップICに設けられた端子とは、ボンディングワイヤやバンプ等の接続部材で接続される。 The semiconductor device IS can further include not only the semiconductor chip IC but also a package PKG that accommodates the semiconductor chip IC. The package PKG of the semiconductor device IS as the photoelectric conversion device can include a base body on which the semiconductor chip IC is fixed and a lid body such as glass facing the semiconductor chip IC. The terminal provided on the base and the terminal provided on the semiconductor chip IC are connected by a connecting member such as a bonding wire or a bump.
光学系OUは光電変換装置としての半導体装置ISに結像するものであり、例えばレンズやシャッター、ミラーである。制御装置CUは半導体装置ISを制御するものであり、例えばASICなどの半導体デバイスである。処理装置PUは半導体装置ISから出力された信号を処理するものであり、AFE(アナログフロントエンド)あるいはDFE(デジタルフロントエンド)を構成するための、CPUやASICなどの半導体デバイスである。表示装置DUは半導体装置ISで得られた画像を表示する、EL表示デバイスや液晶表示デバイスである。記憶装置MUは、半導体装置ISで得られた画像を記憶するもので、SRAMやDRAMなどの揮発性メモリ、あるいは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。 The optical system OU forms an image on the semiconductor device IS as a photoelectric conversion device, and is, for example, a lens, a shutter, or a mirror. The control unit CU controls the semiconductor device IS and is a semiconductor device such as an ASIC. The processing unit PU processes a signal output from the semiconductor device IS, and is a semiconductor device such as a CPU or an ASIC for configuring an AFE (analog front end) or a DFE (digital front end). The display device DU is an EL display device or a liquid crystal display device that displays an image obtained by the semiconductor device IS. The storage device MU stores an image obtained by the semiconductor device IS, and is a volatile memory such as SRAM or DRAM, or a nonvolatile memory such as flash memory or hard disk drive.
以上、説明した実施形態は、本発明の思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。本開示の内容には上記説明で明文化したことだけでなく、図面の記載や製造工程の説明から把握可能な全ての事項を含む。 The embodiments described above can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. The contents of the present disclosure include not only what is clearly stated in the above description but also all matters that can be grasped from the description of the drawings and the description of the manufacturing process.
IS 半導体装置
100、200 基板
110、210 配線構造
130 絶縁体膜
301 対向面
131、132、133 溝
141、143、241 導電体部
152 誘電体部
Claims (20)
第2半導体素子を有する第2基板と、
前記第1基板と前記第2基板との間に配された第1配線構造と、
前記第1配線構造と前記第2基板との間に配された第2配線構造と、
を備える半導体装置であって、
前記第1配線構造は絶縁体膜を含み、
前記絶縁体膜の前記第2配線構造に対向する面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、
前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が設けられており、
前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が設けられており、
前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が設けられており、
前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、
前記第1部分は前記第2配線構造の導電体で構成された第4部分に接合していることを特徴とする半導体装置。 A first substrate having a first semiconductor element;
A second substrate having a second semiconductor element;
A first wiring structure disposed between the first substrate and the second substrate;
A second wiring structure disposed between the first wiring structure and the second substrate;
A semiconductor device comprising:
The first wiring structure includes an insulator film;
A first groove, a second groove, and a third groove are provided on a surface of the insulator film facing the second wiring structure;
In the first groove, a first portion made of a conductor is provided,
A second portion made of a dielectric material is provided in the second groove,
A third portion made of a conductor is provided in the third groove,
The second part is located between the first part and the third part;
The semiconductor device according to claim 1, wherein the first portion is bonded to a fourth portion made of a conductor having the second wiring structure.
前記第1部分と前記絶縁体膜との間には銅とは異なる導電体材料を主成分とする導電体層が配されており、
前記第2部分は前記絶縁体膜と界面を成している、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。 The first portion is made of copper;
A conductor layer mainly composed of a conductor material different from copper is disposed between the first portion and the insulator film,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second portion forms an interface with the insulator film.
前記第4溝の中には前記第4部分が設けられており、
前記第2溝は前記第5溝に対向する、請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半導体装置。 The second wiring structure includes an insulator film having a fourth groove and a fifth groove,
The fourth portion is provided in the fourth groove,
The semiconductor device according to claim 1, wherein the second groove opposes the fifth groove.
前記半導体デバイスを収容するパッケージと、
を備える、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半導体装置。 A semiconductor device comprising the first substrate and the second substrate;
A package containing the semiconductor device;
The semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記半導体装置から出力された信号を処理する処理装置と、
を備える電子機器。 A semiconductor device according to any one of claims 1 to 11,
A processing device for processing a signal output from the semiconductor device;
Electronic equipment comprising.
第2半導体素子を有する第2基板と、前記第2基板の上に配された第2配線構造を含む第2部品を用意する段階と、
前記第1部品と前記第2部品とを、前記第1基板と前記第2基板との間に前記第1配線構造および前記第2配線構造が位置するように接合する段階と、
を有する半導体装置の製造方法であって、
前記用意された前記第1部品の前記第1配線構造は絶縁体膜を含み、
前記絶縁体膜の前記接合する段階で前記第2配線構造に対向する面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、
前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が位置し、
前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が位置し、
前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が位置し、
前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、
前記接合では、前記第1部分は前記第2配線構造の導電体で構成された第4部分に接合することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Providing a first substrate having a first semiconductor element and a first component including a first wiring structure disposed on the first substrate;
Preparing a second substrate having a second semiconductor element and a second component including a second wiring structure disposed on the second substrate;
Bonding the first component and the second component such that the first wiring structure and the second wiring structure are positioned between the first substrate and the second substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device having
The first wiring structure of the prepared first component includes an insulator film;
A first groove, a second groove, and a third groove are provided on a surface of the insulator film facing the second wiring structure in the bonding step;
A first portion made of a conductor is located in the first groove,
A second portion made of a dielectric material is located in the second groove,
A third portion made of a conductor is located in the third groove,
The second part is located between the first part and the third part;
In the bonding, the first portion is bonded to a fourth portion made of a conductor having the second wiring structure.
前記第1溝と前記第2溝の中に導電体材料を配置する段階と、
前記導電体材料に研磨処理を施す段階と、
前記研磨処理の後に、前記第1溝の中の前記導電体材料を残留させつつ、前記第2溝の中の前記導電体材料を除去する段階と、を含む、請求項13に記載の半導体装置の製造方法。 The step of preparing the first part includes:
Disposing a conductor material in the first groove and the second groove;
Polishing the conductor material; and
The semiconductor device according to claim 13, further comprising a step of removing the conductor material in the second groove while leaving the conductor material in the first groove after the polishing process. Manufacturing method.
前記接合によって得られた前記第1部品と前記第2部品の複合体を、前記スクライブ領域において切断して、前記第1部分を含む第1チップと前記第3部分を含む第2チップとを段階を有する、請求項13または14に記載の半導体装置の製造方法。 The second groove is provided in a scribe region;
The composite of the first part and the second part obtained by the joining is cut in the scribe region, and a first chip including the first part and a second chip including the third part are obtained. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, comprising:
前記第4溝の中には前記第4部分が位置し、
前記第5溝の中には誘電体または真空で構成された第5部分が位置し、
前記接合では前記第2溝と前記第5溝とが対向することを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 The second wiring structure of the prepared second component includes a second insulator film having a fourth groove and a fifth groove;
The fourth portion is located in the fourth groove,
A fifth portion made of a dielectric or vacuum is located in the fifth groove,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the second groove and the fifth groove face each other in the bonding.
前記基板の上に配された配線構造と、を備えるウエハであって、
前記配線構造は周囲の雰囲気までの距離が100nm未満である面を有する絶縁体膜を含み、
前記絶縁体膜の前記面には第1溝と第2溝と第3溝が設けられており、
前記第1溝の中には導電体で構成された第1部分が設けられており、
前記第2溝の中には誘電体で構成された第2部分が設けられており、
前記第3溝の中には導電体で構成された第3部分が設けられており、
前記第2部分は前記第1部分と前記第3部分との間に位置し、
前記第1部分および前記第3部分の前記雰囲気までの距離が100nm未満であることを特徴とするウエハ。 A substrate having a semiconductor element;
A wiring structure disposed on the substrate,
The wiring structure includes an insulator film having a surface whose distance to the surrounding atmosphere is less than 100 nm,
A first groove, a second groove, and a third groove are provided on the surface of the insulator film,
In the first groove, a first portion made of a conductor is provided,
A second portion made of a dielectric material is provided in the second groove,
A third portion made of a conductor is provided in the third groove,
The second part is located between the first part and the third part;
A wafer characterized in that the distance between the first portion and the third portion to the atmosphere is less than 100 nm.
前記第1溝、前記第2溝および前記第3溝の中に導電体材料を配置する段階と、
前記導電体材料に研磨処理を施す段階と、
前記研磨処理の後に、前記第1溝の中の前記導電体材料を残留させつつ、前記第2溝の中の前記導電体材料を除去する段階と、を含む、ウエハの製造方法法。 A method of manufacturing a wafer according to claim 18 or 19,
Disposing a conductor material in the first groove, the second groove and the third groove;
Polishing the conductor material; and
Removing the conductor material in the second groove while leaving the conductor material in the first groove after the polishing process.
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