半导体装置和固体摄像器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体装置和固体摄像器件，且具体地，涉及能够以更简单的方式来提高抗裂性(crack resistance)的半导体装置和固体摄像器件。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，已经知晓如下技术:当将两个半导体基板接合在一起且使用贯穿孔来将它们电连接时，为了防止出现裂纹，把引线接合用和探测用焊盘设置在置于下侧的半导体基板中(例如，请参考专利文献I)。这里，所述置于下侧的半导体基板是位于与实施引线接合和探测的那一侧(上侧)相反的一侧处的半导体基板。
[0003]上述引线接合用和探测用焊盘被设置于下侧的半导体基板上，这是因为:如果该焊盘被设置于上侧的半导体基板上，那么在实施引线接合和在实施探测时作用于该半导体基板上的荷载会集中在该焊盘下面的绝缘膜部分上，这会导致开裂。
[0004]此外，也曾经提出了这样的技术:当上侧和下侧晶片(半导体基板)的电连接是通过同时将Cu电极和绝缘膜接合来实现时，为了使上述Cu部分或上述绝缘膜平坦化，在这两个晶片的接合表面中设置有Cu虚设焊盘(例如，请参考专利文献2)。
[0005]引用文献列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利申请特开JP 2011-35038A
[0008]专利文献2:日本专利申请特开JP 2012-256736A
【发明内容】
[0009 ]本发明要解决的技术问题
[0010]然而，在将上述引线接合用和探测用焊盘设置于下侧的半导体基板中的技术中，所述焊盘的开口做得很深，并且需要很长一段的处理时间来形成所述焊盘的所述开口。此夕卜，因为所述焊盘被设置于距上侧(它是用于实施引线接合和探测的那一侧)的半导体基板很深的位置处，所以相应地会更加频繁地出现引线接合不良或探测时的针的接触不良。
[0011]此外，在设置有Cu虚设焊盘的技术中，当将要设置穿透到上述引线接合用焊盘这个部分的开口时，上述两个晶片的接合表面上的所述Cu虚设焊盘通过干式蚀刻而被暴露出来。因此，所述Cu虚设焊盘充当掩模，并且不可能形成抵达上述引线接合用焊盘的开口。
[0012]因此，当通过使Cu部分和绝缘膜平坦化来使两个晶片彼此接合时，必须在比接合表面更高的位置处设置引线接合用焊盘。然而，在这种情况下，如果该引线接合用焊盘仅仅被制作于上侧晶片(半导体基板)中，那么就会担忧如上所述的在引线接合时出现开裂。
[0013]本技术考虑了上面的情形，并且旨在以更简单的方式提高抗裂性。
[0014]解决技术问题所采取的技术方案
[0015]根据本技术的第一方面的半导体装置包括:第一基板，所述第一基板具有多个布线层；以及第二基板，所述第二基板具有多个布线层，并且所述第二基板被接合至所述第一基板。在所述半导体装置中，在所述第一基板和所述第二基板中的一个基板中设置有焊盘，在所述焊盘与以最靠近另一个基板的方式位于所述另一个基板侧上的布线层之间在各布线层中设置有由金属形成的金属布线，并且在与所述焊盘或所述金属布线相邻的位于所述另一个基板侧上的布线层中，在处于上一层中的所述焊盘或所述金属布线的至少拐角部分处设置有其它的金属布线。
[0016]所述焊盘可以是引线接合用或探测用焊盘。
[0017]所述焊盘可以被设置于所述第一基板和所述第二基板中的用于实施引线接合或探测的那一侧的基板中。
[0018]所述第一基板和所述第二基板可以通过把设置于所述第一基板的表面上的Cu布线和设置于所述第二基板的表面上的Cu布线接合起来而被接合在一起。
[0019]在所述金属布线的位于所述第一基板和所述第二基板的接合表面上的接合表面侧表面(bonding-surface-side surface)的中央部分处可以设置有不包含用于形成所述金属布线的材料的区域。
[0020]在所述焊盘或所述金属布线的至少侧边部分处可以设置有所述其它的金属布线。[0021 ]在构成所述另一个基板且上面层叠有多个布线层的那个基板与所述金属布线之间可以设置有绝缘膜。
[0022]构成所述另一个基板且上面层叠有多个布线层的那个基板中的与所述金属布线发生接触的那部分的区域可以利用被埋入所述另一个基板中的绝缘体来与所述另一个基板的其它区域电气隔离。
[0023]在形成有接触部的布线层中，所述焊盘可以由与所述接触部相同的金属形成，所述接触部用于使构成所述一个基板且上面层叠有多个布线层的那个基板与设置于所述一个基板中的布线层中的布线连接。
[0024]在所述第一基板和所述第二基板的接合之后，所述焊盘可以被形成于停止层这个部分中，所述停止层被设置在所述一个基板内的布线层中、且是通过形成开口而被除去的。
[0025]所述半导体装置还可以包括:被设置在构成所述一个基板且上面层叠有多个布线层的那个基板中的通孔，所述通孔穿透所述一个基板并且被连接至所述金属布线。所述焊盘可以被设置于所述一个基板的表面的所述通孔上方。
[0026]所述焊盘可以被设置于所述一个基板中的开口的一部分中，并且是通过利用具有比所述一个基板中的所述开口更窄的开口的金属掩模而被形成的。
[0027]在所述一个基板中的所述开口的侧面上可以形成有绝缘膜。
[0028]在所述焊盘中可以埋入有由不同于所述焊盘的金属形成的布线，并且在位于该布线的所述另一个基板侧上的布线层中设置有所述金属布线。
[0029]在与所述焊盘相邻的位于所述另一个基板侧上的布线层中在所述焊盘的至少拐角部分处，所述布线可以被设置为所述金属布线。
[0030]在所述布线的表面的中央部分处可以设置有不包含用于形成所述布线的材料的区域。
[0031 ]根据本技术的第一方面，设置了第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个布线层，所述第二基板具有多个布线层且被接合至所述第一基板。在所述第一基板和所述第二基板中的一个基板中设置有焊盘，在所述焊盘与以最靠近另一个基板的方式位于所述另一个基板侧上的布线层之间在各布线层中设置有由金属形成的金属布线，并且在与所述焊盘或所述金属布线相邻的位于所述另一个基板侧上的布线层中，在处于上一层中的所述焊盘或所述金属布线的至少拐角部分处设置有其它的金属布线。
[0032]根据本技术的第二方面的半导体装置包括:第一基板，所述第一基板具有多个布线层；以及第二基板，所述第二基板具有多个布线层且被接合至所述第一基板。在所述第一基板中设置有:设置于跟所述第二基板接合的接合表面上的接合用Cu焊盘;及穿透多个布线层且使所述接合用Cu焊盘与Cu布线连接的Cu通孔。而且，在所述第二基板中设置有:设置于跟所述第一基板接合的接合表面上且与所述接合用Cu焊盘接合的另一个接合用Cu焊盘。
[0033]根据本技术的第二方面，设置了第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个布线层，所述第二基板具有多个布线层且被接合至所述第一基板。在所述第一基板中设置有:设置于跟所述第二基板接合的接合表面上的接合用Cu焊盘;及穿透多个布线层且使所述接合用Cu焊盘与Cu布线连接的Cu通孔(Cu vias)。而且，在所述第二基板中设置有:设置于跟所述第一基板接合的接合表面上且与所述接合用Cu焊盘接合的另一个接合用Cu焊盘。
[0034]根据本技术的第三方面的固体摄像器件包括:第一基板，其具有多个布线层;和第二基板，其具有多个布线层，并且被接合至所述第一基板。在所述第一基板和所述第二基板中的一个基板中设置有焊盘，在所述焊盘与以最靠近另一个基板的方式位于所述另一个基板侧上的布线层之间在各布线层中设置有由金属形成的金属布线，并且在与所述焊盘或所述金属布线相邻的位于所述另一个基板侧上的布线层中，在处于上一层中的所述焊盘或所述金属布线的至少拐角部分处设置有其它的金属布线。
[0035]根据本技术的第三方面，设置了第一基板和第二基板，所述第一基板具有多个布线层，所述第二基板具有多个布线层且被接合至所述第一基板。在所述第一基板和所述第二基板中的一个基板中设置有焊盘，在所述焊盘与以最靠近另一个基板的方式位于所述另一个基板侧上的布线层之间在各布线层中设置有由金属形成的金属布线，并且在与所述焊盘或所述金属布线相邻的位于所述另一个基板侧上的布线层中，在处于上一层中的所述焊盘或所述金属布线的至少拐角部分处设置有其它的金属布线。
[0036]本发明的有益效果
[0037]根据本技术的第一方面至第三方面，能够以更简单的方式提高抗裂性。
[0038]应当注意的是，这里所说明的效果并非是限制性的，而是也可以展现出本申请文件中所说明的任何效果。
【附图说明】
[0039]图1是说明了作用于焊盘上的应力和保护用焊盘的图。
[0040]图2是示出了保护用焊盘的示例的图。
[0041 ]图3是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0042]图4是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0043]图5是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0044]图6是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0045]图7是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0046]图8是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0047]图9是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0048]图10是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0049]图11是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0050]图12是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0051 ]图13是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0052]图14是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0053]图15是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0054]图16是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0055]图17是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0056]图18是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0057]图19是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0058]图20是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0059]图21是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0060]图22是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0061]图23是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0062]图24是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0063]图25是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0064]图26是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0065]图27是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0066]图28是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0067]图29是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0068]图30是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0069]图31是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0070]图32是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0071 ]图33是示出了半导体装置的构造示例的图。
[0072]图34是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0073]图35是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0074]图36是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0075]图37是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0076]图38是说明了半导体装置的制造步骤的图。
[0077]图39是示出了固体摄像器件的构造示例的图。
【具体实施方式】
[0078]以下，将参照附图来说明本技术适用的实施例。
[0079]第一实施例
[0080]本技术的概述
[0081]本发明涉及一种通过例如将两个半导体基板接合在一起而获得的半导体装置(芯片)。首先，将会说明本技术的概述。
[0082]如图1所示，例如，当从被接合的上侧半导体基板这一侧对设置于半导体装置中的Al (铝)焊盘PDll实施引线接合或探测时，应力如上所述就集中在焊盘roil上。这样就会担忧的是:在紧邻地处于焊盘roll下面的绝缘膜部分等中出现开裂。
[0083]因此，本技术为了在引线接合或探测时保护焊盘roil的作为撞击力集中地点的下部拐角(拐角)或侧边的目的，如箭头Qll和箭头Q12所示的那样布置有Cu(铜)布线。
[0084]应当注意的是，箭头Qll示出了沿构成半导体装置的半导体基板的法线方向来观看焊盘roil时的图，并且箭头Q12示出了沿着从该图的下部至上部的方向来观看由箭头Qll示出的焊盘roll时的图，即横截面图。
[0085]在由箭头Qll和箭头Q12所示出的示例中，由Cu形成的焊盘CPDll-1至焊盘CPD11-4被设置于焊盘roll的四个拐角部分处。应当注意的是，当没有特别的需要来区分这些焊盘时，焊盘CPD11-1至焊盘CPD11-4也将会被简称为焊盘CPD11。
[0086]此外，如箭头Q13所示，比焊盘CPDll更大的焊盘CPD21被设置于焊盘CPDll的下面。换言之，例如，如箭头Q14所示，焊盘CPD21-1和焊盘CPD21-2被设置于由箭头Q12所示出的焊盘CPD11-3和焊盘CPD11-4的下面。
[0087]如图2中的箭头Q21所示，被设置于焊盘HHl下侧的焊盘可以被形成为设置于焊盘roil的各拐角下面的例如正方形焊盘CPDll-1至正方形焊盘CPD11-4，或可以被形成为其他不同的形状。
[0088]应当注意的是，图2是从构成半导体装置的半导体基板的法线方向来观看焊盘PDll时的图，并且与图1中的元件对应的图2中的元件将会赋予相同的附图标记，且将适当地省略它们的说明。
[0089]此外，如箭头Q22所示，在焊盘HHl的下面可以设置有用于保护焊盘PDll的各个侧边部分的Cu焊盘CPD31(即，Cu布线)。这个焊盘CPD31被设置成紧邻地处于焊盘PDll的侧边部分的下面，以致于当从半导体基板的法线方向来观看焊盘roil时，焊盘CPD31包围着焊盘PDll的各个侧边。换言之，焊盘CPD31被形成为环形，且因此在焊盘PDll的中央部分的底部中不存在用于构成焊盘CPD31的Cu。换言之，在焊盘CPD31的中央附近适度地设置有不包含Cu的部分。
[0090]此外，如箭头Q23和箭头Q24所示，在由沿着焊盘PDlI的四条侧边设置着的Cu布线封闭起来的空间中，可以设置有其中布置有至少一个Cu布线配置的焊盘。
[0091 ]例如，在由箭头Q23所示出的示例中，在焊盘HHI的下面设置有焊盘CPD32，该焊盘CPD32包括:用于保护焊盘roll的各个侧边部分的Cu布线；以及位于焊盘roll的中央处且沿着将焊盘roil的上、下两个侧边连接起来的纵向方向而延伸的Cu布线。在焊盘CPD32的中央附近适度地设置有不包含Cu(它是用于形成焊盘CPD32的材料)的部分。
[0092]此外，在由箭头Q24所示出的示例中，在焊盘HHI的下面设置有焊盘CPD33，该焊盘CPD33包括:用于保护焊盘ro11的各个侧边部分的Cu布线;位于焊盘ro11的中央处且沿着将焊盘ro 11的上、下两个侧边连接起来的纵向方向而延伸的Cu布线；以及沿着将焊盘ro 11的左右两个侧边连接起来的水平方向而延伸的Cu布线。在焊盘CPD33的中央附近适度地设置有不包含Cu(它是用于形成焊盘CPD33的材料)的部分。
[0093]此外，可以设置比焊盘PDll更大的矩形焊盘以作为用于保护该焊盘PDll的Cu焊盘。
[0094]在本技术中，在半导体基板的法线方向上在引线接合用或探测用焊盘的下面，SP，在半导体基板的接合表面侧上，设置有由Cu等形成的、且至少保护所述引线接合用或探测用焊盘的拐角部分或侧边部分的焊盘(布线)。此外，在保护用焊盘的下面也设置有用于保护这些保护用焊盘的拐角部分或侧边部分的焊盘。另外，如上所述的用于保护上一层焊盘的拐角部分或侧边部分的各层焊盘例如以这些保护用焊盘呈放射状扩张的方式而被彼此连结(层叠起来)直到到达与设置有所述用于引线接合等用途的焊盘的半导体基板相接合的半导体基板。
[0095]于是，所述引线接合用或探测用焊盘的抗裂性能够被提高，这使得能够实施针对于上侧半导体基板的引线接合或探测。结果，能够使焊盘的深度保持得比较浅，并且能够实现缩短焊盘开口形成时间和防止引线接合不良和探针接触不良。
[0096]应当注意的是，在两个半导体基板相互接合在一起的接合表面上必须使Cu焊盘的尺寸大到例如足以覆盖图1中所示的Al焊盘PDll的整个区域，以使得焊盘PDll能够被保护着。
[0097]然而，当在接合表面上存在着大的Cu焊盘时，该焊盘会影响为了使接合表面平坦化而对Cu部分或绝缘膜部分进行化学机械研磨(CMP:chemical-mechanical polishing)时的平坦化，且因此在Cu焊盘部分中发生凹陷。换言之，Cu焊盘部分变成凹形的。
[0098]因为发生了这样的凹陷的部分很难进行接合，所以有必要让接合表面上的Cu焊盘的形状是能够防止发生凹陷的形状。
[0099]因此，优选的是，在处于接合表面上的Cu焊盘的接合表面侧的表面上设置有不包含Cu的部分(区域)。具体地，通过将接合表面上的Cu焊盘的形状设置成例如由图2中的箭头Q22所示出的焊盘CPD31的形状，能够减小接合表面上的Cu部分的面积，并且能够抑制凹陷的发生。此外，通过将接合表面上的Cu焊盘的形状设置成例如图2中的由箭头Q23所示出的焊盘CPD32的形状或由箭头Q24所示出的焊盘CPD33的形状，能够抑制凹陷的发生，并且能够更加稳固地保护处于焊盘roii下面的接合表面部分。
[0100]半导体装置的构造示例
[0101]接下来，将会说明本技术适用的具体实施例。
[0102]图3是示出了本技术适用的半导体装置的实施例的构造示例的图。
[0103]图3中所示的半导体装置11包括由例如互补金属氧化物半导体(CMOS:complementary metal-oxide semiconductor)图像传感器构成的摄像器件，并且具有接合在一起的上侧基板21和下侧基板22。应当注意的是，上侧基板21与下侧基板22之间的虚线表示上侧基板21和下侧基板22的接合表面。
[0104]上侧基板21包括Si基板31和配线层32，配线层32被层叠于Si基板31上。配线层32包括多个布线层。此外，片上透镜33和彩色滤光片34被设置于该图中的Si基板31的上侧上，片上透镜33用于聚集来自被摄对象的光，彩色滤光片34透射由片上透镜33聚集的光中的预定颜色的光。而且，由Al形成的引线接合用焊盘35也被设置于配线层32中。
[0105]下侧基板22包括Si基板41和配线层42，配线层42被层叠于Si基板41上，并且在配线层42的与Si基板41接触的那部分的一部分上设置有绝缘膜43。此外，配线层42包括多个布线层。
[0106]此外，在这个示例中，在配线层32和配线层42中的位于引线接合用焊盘35与绝缘膜43之间的各层中，设置有由Cu形成的用于保护焊盘35的焊盘，并且这些焊盘利用绝缘膜43而与Si基板41绝缘。具体地，在半导体装置11中，焊盘组44被设置于焊盘35与绝缘膜43之间，焊盘组44由多层焊盘(布线)组成且用于保护上一层的Cu焊盘或Al焊盘35。
[0107]换言之，在该图中的位于焊盘35下面的布线层中，在焊盘35的至少拐角部分处设置有用于保护焊盘35的Cu焊盘。此外，在该图中的位于各层Cu焊盘下面的各布线层中，在各个位于上层的Cu焊盘的至少拐角部分处设置有由Cu形成的、且进一步保护