半导体设备、装备以及半导体设备的制造方法与流程

1.本公开涉及半导体设备、装备以及半导体设备的制造方法。


背景技术：

2.已知具有以下结构的半导体设备：各自包括半导体基板和布线结构的半导体组件被堆叠并且布线结构被接合在一起。
3.日本专利申请公开no.2015-164190讨论了一种具有以下结构的半导体设备：导体部分和绝缘膜位于两个半导体组件的每个布线结构的最上面表面上，并且导体部分被接合在一起且绝缘膜被接合在一起，由此接合两个半导体组件。
4.在通过在接合表面上接合导体部分并接合绝缘膜来接合两个半导体组件的情况下，在接合的可靠性方面，接合表面具有高的平坦度是重要的。例如，如果通过切断晶片而获得的裸片(die)中的至少一个被用作半导体组件，则在切断期间接合表面的平坦度可能受损。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本公开涉及提高通过将两个半导体组件在接合表面上接合而获得的半导体设备中的接合的可靠性。
6.根据本发明的一方面，一种半导体设备包括：第一半导体组件，第一半导体组件包括第一半导体基板和第一布线结构，第一布线结构包括堆叠在第一半导体基板上的至少一个布线层和至一个绝缘层，第一半导体组件具有位于第一布线结构的与第一半导体基板相对的一侧的第一表面；以及第二半导体组件，第二半导体组件包括第二半导体基板和第二布线结构，第二布线结构包括堆叠在第二半导体基板上的至少一个布线层和至少一个绝缘层，第二半导体组件具有位于第二布线结构的与第二半导体基板相对的一侧的第二表面，第一半导体组件的第一表面和第二半导体组件的第二表面被接合在一起。在具有与通过在平行于第一表面的虚拟平面的法线方向上将第一表面投影在虚拟平面上而获得的形状对应的外周的区域是第一区域、具有与通过在虚拟平面的法线方向上将第二表面投影在虚拟平面上而获得的形状对应的外周的区域是第二区域、具有与通过在虚拟平面的法线方向上将第一布线结构投影在虚拟平面上而获得的形状对应的外周的区域是第三区域、以及具有与通过在虚拟平面的法线方向上将第二布线结构投影在虚拟平面上而获得的形状对应的外周的区域是第四区域的情况下，第一区域的面积小于第二区域的面积，第一区域的整个外周被包括在第二区域中，第四区域的面积小于第三区域的面积，并且第四区域的整个外周被包括在第三区域中。
7.根据以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的其他特征将变得清楚。
附图说明
8.图1的部分(a)是图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的示例的截面图。图
1的部分(b)图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的投影图。
9.图2图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的另一示例的投影图。
10.图3a至图3c是各自图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的制造方法的流程图。
11.图4a至图4e各自图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的制造处理。
12.图5是根据第一示例性实施例的半导体设备的制造处理中用于第一半导体组件的晶片的顶视图。
13.图6a至图6f各自图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的制造处理。
14.图7a至图7c各自图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的制造处理。
15.图8图示了根据第一示例性实施例的半导体设备的另一示例的制造处理。
16.图9a是图示了根据第二示例性实施例的半导体设备的示例的截面图。图9b图示了根据第二示例性实施例的半导体设备的投影图。
17.图10a至图10g各自图示了根据第二示例性实施例的半导体设备的制造处理。
18.图11a是图示了根据第三示例性实施例的半导体设备的示例的截面图。图11b图示了根据第三示例性实施例的半导体设备的投影图。
19.图12a至图12f各自图示了根据第三示例性实施例的半导体设备的制造处理。
20.图13a至图13c各自图示了根据第三示例性实施例的半导体设备的制造处理。
21.图14a是图示了根据第四示例性实施例的半导体设备的示例的截面图。图14b图示了根据第四示例性实施例的半导体设备的投影图。
22.图15是图示了根据第五示例性实施例的装备的示意性配置的框图。
23.图16是图示了根据第六示例性实施例的图像捕获系统的示意性配置的框图。
24.图17a和图17b各自图示了根据第七示例性实施例的图像捕获系统和移动体的示意性配置。
具体实施方式
25.下面，将参考附图来描述用于实施本发明的模式。在以下的描述和图中，多个图当中一样的组件由相同的附图标记表示。将交叉参照多个图来描述一样的组件，并且将适当地省略由相同的附图标记表示的组件的描述。具有相同名称并由不同的附图标记表示的组件可以适当地通过表述“第n个”来区分，例如，第一组件、第二组件和第三组件。
26.图1的部分(a)和图1的部分(b)是用于图示半导体设备1的示图。图1的部分(a)是图示了根据第一示例性实施例的半导体设备1 的截面图。图1的部分(b)图示了通过将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面上而获得的半导体设备1的投影图。
27.半导体设备1包括第一半导体组件10(第一电路组件)和第二半导体组件20(第二电路组件)。半导体设备1具有第一半导体组件10和第二半导体组件20被堆叠的结构。在以下描述中，第一半导体组件10和第二半导体组件20被堆叠的方向被定义为堆叠方向z，并且与堆叠方向 z垂直的方向被分别定义为方向x和y。方向x和y是彼此垂直的方向。在堆叠方向z上，半导体设备1中从第一半导体组件10到第二半导体组件20的方向被定义为正方向。
28.第一半导体组件10包括第一半导体基板110和第一布线结构120。
29.第一布线结构120具有至少一个布线层和至少一个绝缘层被堆叠的结构。至少一
个布线层和至少一个绝缘层被交替地堆叠并形成在第一半导体基板110上。第一半导体组件10具有位于第一布线结构120的与第一半导体基板110相对的一侧的第一表面s1。
30.第一表面s1是绝缘层121的与第一半导体基板110相对的表面。绝缘层121位于形成第一布线结构120的至少一个绝缘层中的距第一半导体基板110最远的位置。第一表面s1是平坦表面。绝缘层121包括多个导体部分1211。
31.绝缘层121具有导体部分1211分别嵌入到形成绝缘层121的绝缘体部分1212中形成的多个凹入部分中的镶嵌结构。导体部分1211各自暴露于第一表面s1。换句话说，第一表面s1由包括在绝缘层121中的多个导体部分1211和绝缘体部分1212形成。
32.每个导体部分1211可以优选地包含金属。导体部分1211可以优选地包含铜(cu)，但替代地可以包含例如金(au)或银(ag)。特别地，导体部分1211可以优选地主要由cu构成。绝缘体部分1212可以优选地主要由硅化合物构成。阻挡金属层可以位于导体部分1211的与绝缘体部分1212相邻的部分上。阻挡金属层可以包含钽或钛。第一半导体基板110 包括诸如晶体管(未图示)之类的半导体元件。该半导体元件通过包括在第一布线结构120中的布线层电连接到导体部分1211。第一半导体基板110的材料不受特别限制。可以使用硅或者诸如iii-v半导体或ii-vi 半导体之类的化合物半导体。第一半导体基板110可以包含砷化铟镓 (ingaas)、锑化铟砷(inassb)、砷化铟(inas)、锑化铟(insb)和碲化汞镉(hgcdte)中的至少一个。
33.第二半导体组件20包括第二半导体基板210和第二布线结构220。
34.第二布线结构220具有至少一个布线层和至少一个绝缘层被堆叠的结构。第二布线结构220通过至少一个布线层和至少一个绝缘层交替地堆叠在第二半导体基板210上而形成。第二半导体组件20具有位于第二布线结构220的与第二半导体基板210相对的一侧的第二表面s2。
35.第二表面s2是绝缘层221的与第二半导体基板210相对的表面。绝缘层221位于形成第二布线结构220的至少一个绝缘层中的距第二半导体基板210最远的位置。第二表面s2是平坦表面。绝缘层221包括多个导体部分2211。
36.绝缘层221具有导体部分2211分别嵌入到形成绝缘层221的绝缘体部分2212中形成的多个凹入部分中的镶嵌结构。多个导体部分2211各自暴露于第二表面s2。换句话说，第二表面s2由包括在绝缘层221中的多个导体部分2211和绝缘体部分2212形成。
37.导体部分2211可以优选地包含金属。导体部分2211可以优选地包含cu，但替代地可以包含au或ag。特别地，导体部分2211可以优选地主要由cu构成。绝缘体部分2212可以优选地主要由硅化合物构成。阻挡金属层可以位于导体部分2211的与绝缘体部分2212相邻的部分上。阻挡金属层可以包含钽或钛。第二半导体基板210包括诸如晶体管(未图示)之类的半导体元件。该半导体元件通过包括在第二布线结构220 中的布线层电连接到导体部分2211。第二半导体基板210的材料不受特别限制。可以使用硅或者诸如iii-v半导体或ii-vi半导体之类的化合物半导体。第二半导体基板210可以包含ingaas、inassb、inas、insb 和hgcdte中的任一个。
38.如图1的部分(a)中图示的，在半导体设备1中，第一半导体组件 10和第二半导体组件20以分别包括在第一半导体组件10和第二半导体组件20中的布线结构(第一布线结构120和第二布线结构220)彼此面对并彼此重叠的状态下在接合表面s3上接合在一起。换句
话说，第一半导体组件10的第一表面s1和第二半导体组件20的第二表面s2接合在一起。在接合表面s3上，包括在第一布线结构120中的导体部分1211 和包括在第二布线结构220中的导体部分2211接合在一起。在接合表面 s3上，包括在第一布线结构120中的绝缘体部分1212和包括在第二布线结构220中的绝缘体部分2212接合在一起。
39.接下来，将参考图1的部分(b)来描述构成根据本示例性实施例的半导体设备1的第一半导体组件10和第二半导体组件20的大小和布置关系。图1的部分(b)图示了通过将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面上而获得的半导体设备1的投影图。假定平行于第一表面 s1的平面被定义为虚拟平面vp，考虑通过在虚拟平面vp的法线方向上将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的区域。假定具有与通过将第一表面s1垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第一区域a1，并且具有与通过将第二表面s2垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第二区域 a2。换句话说，第一区域a1是由通过将第一表面s1垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第二区域a2是由通过将第二表面s2垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域。另外，假定具有与通过将第一布线结构120垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第三区域a3，并且具有与通过将第二布线结构220垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第四区域a4。换句话说，第三区域a3是由通过将第一布线结构 120垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第四区域a4是由通过将第二布线结构220垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域。
40.如图1的部分(b)中图示的，在半导体设备1中，第一区域a1至第四区域a4满足以下关系(1)至(4)。
41.(1)第一区域a1的面积小于第二区域a2的面积。
42.(2)第一区域a1的整个外周被包括在第二区域a2中。
43.(3)第四区域a4的面积小于第三区域a3的面积。
44.(4)第四区域a4的整个外周被包括在第三区域a3中。
45.如图1的部分(b)中图示的，在半导体设备1中，第一区域a1的面积小于第三区域a3的面积并且小于第四区域a4的面积。在本示例性实施例中，半导体设备1满足关系(第一区域a1的面积)《(第二区域 a2的面积)＝(第四区域a4的面积)《(第三区域a3的面积)。
46.如以下详细描述的，在本示例性实施例中，第一表面s1的轮廓通过刻蚀处理形成，并且第二表面s2的轮廓通过诸如刀片切割之类的切割处理形成。通常，在诸如刀片切割之类的切割处理期间，可能对待处理的目标施加损坏，这可能引起在切断之后芯片端面剥落的被称为剥落 (chipping)的现象。如果在第二半导体组件20的切断期间出现剥落，则第二表面s2的平坦度在第二表面s2的轮廓附近降低，这可能导致产生台阶。因此，在本示例性实施例中，与在第一半导体组件10的第一表面s1的轮廓附近相比，台阶更有可能出现在第二半导体组件20的第二表面s2的轮廓附近(周边部分)。
47.当上述关系(1)和(2)被满足时，第一半导体组件10和第二半导体组件20接合在一起的接合表面s3的外周由第一表面s1的外周确定。换句话说，接合表面s3与第一表面s1匹配，并且第二表面s2的不与第一表面s1重叠的部分不被包括在接合表面s3中。因此，当上述关系(1) 和(2)被满足时，第二表面s2的轮廓附近的区域(周边部分)的至少一部分不被包
括在接合表面s3中。这使得防止第二表面s2的平坦度有可能降低的部分被包括在接合表面s3中。这导致第一半导体组件10与第二半导体组件20之间的接合强度提高，并且还导致接合的可靠性提高。
48.如下所述，在本示例性实施例中，呈芯片(裸片)形状的第二半导体组件20接合到晶片，并且然后晶片被切割以从晶片切出第一半导体组件10，由此制造半导体设备1。在这种情况下，当上述关系(3)和(4) 被满足时，可以防止在接合之后的切割处理期间对第二半导体组件20的损坏。这导致第一半导体组件10与第二半导体组件20之间的接合强度提高，并且还导致接合的可靠性提高。
49.假定具有与通过将第一半导体基板110垂直地投影在虚拟平面vp 上而获得的形状对应的外周的区域是第五区域a5，并且具有与通过将第二半导体基板210垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第六区域a6。换句话说，第五区域a5是由通过将第一半导体基板110垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第六区域a6是由通过将第二半导体基板210垂直地投影在虚拟平面 vp上而获得的形状所围绕的区域。如图1的部分(b)中图示的，在半导体设备1中，第五区域a5和第六区域a6可以优选地满足以下关系(5) 和(6)。
50.(5)第六区域a6的面积小于第五区域a5的面积。
51.(6)第六区域a6的整个外周被包括在第五区域a5中。
52.另外，在半导体设备1中，第一区域a1和第二区域a2可以优选地满足以下关系(7)。
53.(7)第一区域a1的外周与第二区域a2的外周不重叠。
54.当除了关系(1)和(2)之外还满足关系(7)时，如图1的部分(b) 中图示的，第一区域a1的外周与第二区域a2的外周不重叠，并且第一区域a1的外周位于第二区域a2的外周内侧距第二区域a2的外周的一定距离处。因此，第二表面s2的平坦度有可能降低的整个外周部分不被包括在接合表面s3中。因此，第一半导体组件10与第二半导体组件20 之间的接合强度可以进一步提高，并且接合的可靠性可以进一步提高。
55.当上述关系(5)被满足时，假定第一区域a1的外周与第二区域a2 的外周之间的最短距离由“c”表示，距离“c”可以优选地大于或等于5微米(μm)。当距离“c”大于或等于5μm时，可以可靠地防止第二表面s2 的平坦度有可能降低的部分被包括在接合表面s3中，由此进一步提高接合的可靠性。距离“c”的上限不受特别限制，但可以小于或等于100μm，可以小于或等于50μm，或者可以小于或等于20μm。
56.如图1的部分(a)中图示的，在本示例性实施例中，第一半导体组件10包括从第一表面s1朝向第一半导体基板110凹陷的凹入部分13。凹入部分13包括底部131。凹入部分13的底部131可以是距第一表面 s1最深的部分。在本示例性实施例中，凹入部分13的底部131位于第一布线结构120内部。然而，凹入部分13的底部131的位置不受特别限制。凹入部分13的底部131可以位于第一半导体基板110内部。
57.在沿着垂直于第一表面s1的平面截取的第一半导体组件10的截面上与第一表面s1垂直的长度中，第一半导体组件10包括具有第一长度的第一部分123和具有比第一长度长的第二长度的第二部分124。在图1 的部分(a)中，第一长度和第二长度分别对应于第一部分123的z方向上的长度和第二部分124的z方向上的长度。换句话说，上述底部131 的位置对应于第二部分124的上表面的位置。
58.在第一表面s1的平面图中，凹入部分13可以优选地围绕第一表面 s1。换句话说，在第一表面s1的平面图中，第二部分124可以优选地围绕第一部分123。当在平面图中围绕第一表面s1设置凹入部分13时，上述关系(1)、(2)和(5)可以被满足。因此，如上所述可以进一步提高接合的可靠性。
59.在本文中，假定凹入部分13的深度或者第一长度与第二长度之间的差值由“b”表示。凹入部分13的深度“b”对应于基于包括第一表面s1的平面的凹入部分13的底部131的深度。换句话说，深度“b”对应于从包括第一表面s1的平面到凹入部分13的底部131的距离。另外，假定包括在第一半导体组件10中的每个导体部分1211的底部的深度由“e”表示。每个导体部分1211的底部的深度“e”对应于基于包括第一表面s1的平面的每个导体部分1211的底部的深度。换句话说，深度“e”对应于从包括第一表面s1的平面到每个导体部分1211的底部的距离。
60.在这种情况下，凹入部分13的深度“b”可以优选地大于每个导体部分1211的底部的深度“e”(b》e)。换句话说，凹入部分13的底部131可以优选地被定位为比每个导体部分1211的底部远离包括第一表面s1的平面。凹入部分13的深度“b”可以优选地大于形成第一布线结构120的至少一个布线层中的形成第一表面s1的布线层的厚度。如下所述，在接合第一半导体组件10和第二半导体组件20的情况下，在第一半导体组件10的第一表面s1和第二半导体组件20的第二表面s2接合在一起之后执行热处理，由此提高接合强度。
61.在热处理中，例如，由于形成导体部分1211和2211以及绝缘体部分1212和2212的材料的热膨胀系数的差异，可能出现热变形。根据本示例性实施例，凹入部分13的深度“b”被设置为大于每个导体部分1211 的底部的深度“e”和形成第一表面s1的布线层的厚度，由此使得可以执行接合同时减少由于热变形引起的影响。这导致接合的可靠性提高。
62.第一半导体组件10可以包括密封环122，并且第二半导体组件20 可以包括密封环222。密封环122设置在第一布线结构120中，并且密封环222设置在第二布线结构220中。密封环122和密封环222各自由在多个布线层和绝缘层上方形成的导线和通孔构成。密封环122和密封环 222的设置防止水从第一半导体组件10和第二半导体组件20中的每一个的芯片端面渗透。
63.如图1的部分(a)中图示的，从密封环122到凹入部分13的侧壁的距离由“d”表示。在这种情况下，距离“d”可以优选地大于或等于1μm。假定通过在虚拟平面vp的法线方向上将密封环122投影在虚拟平面vp 上而获得的区域是第七区域a7，第七区域a7的外周与第一表面s1的外周之间的最短距离“d”可以优选地大于或等于1μm。当距离“d”大于或等于1μm时，可以在形成凹入部分13期间减少对第一半导体组件10的损坏。当距离“d”大于或等于1μm时，即使在形成凹入部分13的情况下，也可以防止水的渗透。
64.可以优选的是，第一区域a1的轮廓不具有小于或等于90
°
的内角。在本示例性实施例中，与图1的部分(b)中图示的，第一区域a1的轮廓不具有角度，并且轮廓的长边和短边利用曲线平滑地连接。如下所述，通过将整个第一表面s1接合到第二表面s2来完成接合第一半导体组件 10和第二半导体组件20的处理。在这种情况下，如果第一区域a1的轮廓具有小于或等于10
°
的内角，则第一表面s1与第二表面s2之间的接合的进展可能在该角度处被抑制，并且接合可能不均匀地进展。这可能引起接合失败以及接合的可靠性的恶化。相比之下，根据本示例性实施例，第一区域a1的轮廓被设置为不具有小于或等于90
°
的内角，由此
防止接合不均匀地进展，这导致接合的可靠性提高。
65.虽然本示例性实施例图示了第一区域a1的轮廓的长边和短边利用具有弧形状的曲线平滑地连接的示例，但本示例性实施例不限于该示例。长边和短边可以利用具有除了弧形状之外的形状的曲线平滑地连接。曲线的曲率不受特别限制，只要第一区域a1包括弯曲部分即可。第一区域 a1的轮廓可以具有大于90
°
的内角。图2图示了通过以与图1的部分(b) 中相同的方式将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上获得的根据本示例性实施例的半导体设备1的变形例的投影图。如图2 中图示的，第一区域a1的轮廓可以具有多边形形状，并且第一区域a1 的轮廓的每个内角可以大于90
°
。另外，在该形状中，可以获得相同的有利效果。
66.《《制造方法》》
67.接下来，将描述半导体设备1的制造方法。首先将描述用于第一半导体组件10的晶片的制造方法和第二半导体组件20的制造方法，然后将描述使用用于第一半导体组件10的晶片和第二半导体组件20的半导体设备1的制造方法。用于第一半导体组件10的晶片和第二半导体组件 20可以按任意顺序制造。例如，用于第一半导体组件10的晶片和第二半导体组件20可以依次制造，并且第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片可以依次制造。可替换地，这些组件可以同时并行地制造。
68.《用于第一半导体组件10的晶片的制造方法》
69.现在，将参考图3a中图示的流程图和图4a至图4e来描述用于第一半导体组件10的晶片的制造方法。图3a是图示了用于第一半导体组件10的晶片的制造方法的流程图。图4a至图4e是各自图示了用于第一半导体组件10的晶片的制造方法中的处理的示意图。图4a至图4e 各自图示了晶片的一部分。
70.(步骤s101)
71.制备作为用于第一半导体组件10的半导体晶片的一部分的晶片p1。晶片p1包括第一半导体基板110和诸如形成在第一半导体基板110上的晶体管之类的半导体元件(未图示)。尽管未图示，但形成晶体管的栅电极、以及覆盖栅电极的绝缘层和布线层被堆叠并形成在第一半导体基板 110上。包括在每个布线层中的布线经由接触插塞电连接到晶体管的栅电极、源极和漏极。每个绝缘层包括电连接包括在上布线层和下布线层中的布线的通孔插塞。当形成绝缘层和布线层时，还形成保护环122。省略晶片p1的制造方法的详细描述。
72.(步骤s102)
73.如图4a中图示的，在晶片p1上形成绝缘膜1213。绝缘膜1213的示例包括二氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、含碳二氧化硅膜和含氟二氧化硅膜。绝缘膜1213可以由一种类型的材料制成的单层形成，或者可以由不同类型的材料制成的多个层形成。在这种情况下，例如，形成二氧化硅膜，然后通过化学机械抛光(cmp)执行平坦化，由此使得可以减少在后续处理中由于台阶而引起的缺陷。
74.(步骤s103)
75.接下来，如图4b中图示的，在绝缘层1213中形成导体材料要被埋入的多个凹入部分1214。凹入部分1214中的至少一些被形成为到达晶片 p1的最上面布线层。凹入部分1214在整个芯片区域上以适当的密度形成。凹入部分1214可以形成为使得凹入部分1214中的至少一些的底部部分到达晶片p1的最上面布线层，或者可以在凹入部分1214下方形成孔(通
孔)。形成凹入部分1214和孔的顺序不受特别限制。
76.(步骤s104)
77.接下来，如图4c中图示的，在整个表面上方形成导体材料140。
78.在这种情况下，凹入部分1214被埋入有导体材料140。如果在凹入部分1214下方形成孔，则这些孔也被埋入有导体材料140。铜可以用作导体材料140。
79.(步骤s105)
80.接下来，如图4d中图示的，通过使用化学机械抛光(cmp)方法去除额外量的导体材料140来形成导体部分1211。如果在凹入部分1214 下方形成孔，则在与孔对应的部分中形成位于导体部分1211下方的通孔。在整个芯片区域上方以适当的密度形成导体部分1211可以防止在cmp 处理期间由于cmp处理而出现凹陷或侵蚀。这导致接合之前的用于第一半导体组件10的半导体晶片的表面的平坦度的改善，并且还导致由于接合期间的台阶而引起的缺陷的减少。通过该处理，完成第一布线结构 120。
81.(步骤s106)
82.接下来，如图4e中图示的，通过光刻和刻蚀形成凹入部分13。在用于第一半导体组件10的晶片的上表面上，由凹入部分13所围绕的区域对应于第一表面s1。因此，通过刻蚀处理形成第一表面s1的轮廓。
83.图5是在步骤s106之后获得的用于第一半导体组件10的晶片的顶视图。如上所述，第一表面s1被凹入部分13围绕。假定凹入部分13的最窄部分的宽度由“a”表示，则可以优选地满足a》c。宽度“a”可以优选地大于或等于10μm，并且更优选地，大于或等于15μm。当a》c被满足并且宽度“a”大于或等于10μm时，即使在上述距离“c”大于或等于5μm 的情况下，也可以防止第二表面s的轮廓附近的部分在接合期间接触用于第一半导体组件10的晶片。如下面详细描述的，可以在第二表面s2 的轮廓附近产生台阶。防止该部分接触用于第一半导体组件10的晶片，由此在接合期间实现第一表面s1和第二表面s2的形成接合表面s3的部分的优异的接触性质。
84.如图5中图示的，在本示例性实施例中，凹入部分13被形成为使得第一表面s1不具有小于或等于90
°
的内角。结果，在下面将描述的步骤 s302中通过使第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片彼此接触来接合第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片的处理中，接合可以均匀且平稳地进展。这导致接合的可靠性提高。
85.虽然图5图示了在晶片p1上仅形成与第一半导体组件10对应的一个部分的示例，但本示例性实施例不限于该示例。可以在晶片p1上形成与第一半导体组件10对应的多个部分。
86.通过上述处理，完成接合之前的第一半导体组件10。
87.《第二半导体组件20的制造方法》
88.现在，将参考图3b中图示的流程图和图6a至图6f来描述第二半导体组件20的制造方法。图3b是图示了第二半导体组件20的制造方法的流程图。图6a至图6f是各自图示了第二半导体组件20的制造方法中的处理的示意图。图6a至图6f各自图示了晶片的一部分。
89.(步骤s201)
90.制备作为用于第二半导体组件20的半导体晶片的一部分的晶片p2。晶片p2包括第二半导体基板210和诸如形成在第二半导体基板210上的晶体管之类的半导体元件(未图
示)。尽管未图示，但形成晶体管的栅电极、以及覆盖栅电极的绝缘层和布线层被堆叠并形成在第二半导体基板 210上。包括在每个布线层中的布线经由接触插塞电连接到晶体管的栅电极、源极和漏极。每个绝缘层包括电连接包括在上布线层和下布线层中的布线的通孔插塞。当形成绝缘层和布线层时，还形成保护环222。省略晶片p2的制造方法的详细描述。
91.(步骤s202)
92.如图6a中图示的，在晶片p2上形成绝缘膜2213。绝缘膜2213的示例包括二氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、含碳二氧化硅膜和含氟二氧化硅膜。绝缘膜2213可以由一种类型的材料制成的单层形成，或者可以由不同类型的材料制成的多个层形成。在这种情况下，例如，形成二氧化硅膜，然后通过cmp执行平坦化，由此使得可以减少在后续处理中由于台阶而引起的缺陷。
93.(步骤s203)
94.接下来，如图6b中图示的，在绝缘层2213中形成导体材料要被埋入的多个凹入部分2214。凹入部分2214可以形成为使得凹入部分2214 中的至少一些的底部部分到达晶片p2的最上面布线层。凹入部分2214 在整个芯片区域上方以适当的密度形成。多个凹入部分2214可以形成为使得凹入部分2214中的至少一些的底部部分到达晶片p2的最上面布线层，或者可以在凹入部分2214下方形成孔(通孔)。形成多个凹入部分 2214和孔的顺序不受特别限制。
95.(步骤s204)
96.接下来，如图6c中图示的，在整个表面上方形成导体材料240。
97.在这种情况下，凹入部分2214被埋入有导体材料240。如果在凹入部分2214下方形成孔，则这些孔也被埋入有导体材料240。铜可以用作导体材料240。
98.(步骤s205)
99.接下来，如图6d中图示的，通过cmp方法去除额外量的导体材料 240以形成导体部分2211。如果在凹入部分2214下方形成孔，则在与孔对应的部分中形成位于导体部分2211下方的通孔。在整个芯片区域上方以适当的密度形成导体部分1211可以防止在cmp处理期间由于cmp 处理而出现凹陷或侵蚀。这导致接合之前的用于第二半导体组件20的半导体晶片的表面的平坦度的改善，并且还导致由于接合期间的台阶而引起的缺陷的减少。通过该处理，完成第二布线结构220。
100.(步骤s206)
101.接下来，如图6e中图示的，在步骤s205中通过cmp方法进行平坦化的晶片被切割以形成第二半导体组件20。作为切割方法，使用诸如使用刀片的刀片切割或使用激光的激光切割之类的切割处理。这些方法中的两种或更多种类型可以被组合使用。
102.通过上述处理，完成图6f中图示的接合之前的第二半导体组件20。
103.通过步骤s206中的切割来形成用作第二半导体组件20的接合表面的第二表面s2的轮廓。如果在切割处理中出现剥落，则第二表面s2的平坦度在第二表面s2的轮廓附近降低，这可能导致产生台阶。因此，第二半导体组件20可以在第二表面s2的轮廓附近在第二表面s2的法线方向上包括台阶。
104.通过上述处理，完成接合之前的第二半导体组件20。
105.《半导体设备1的制造方法》
106.最后，将参考图3c中图示的流程图和图7a至图7c来描述半导体设备1的制造方法。图3c是图示了半导体设备1的制造方法的流程图。图7a至7c是各自图示了半导体设备1的制造方法中的处理的示意图。图7a至图7c各自图示了晶片的一部分。
107.(步骤s301)
108.如图7a中图示的，第二半导体组件20被反转以面对要用于第一半导体组件10的晶片。更具体地，第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片彼此相对，使得第二半导体组件20的第二表面s2和第一半导体组件10的第一表面s1彼此面对。
109.执行对准处理，使得第一半导体组件10的导体部分1211和第二半导体组件20的导体部分2211在平面图中彼此重叠，并且第一半导体组件10的绝缘体部分1212和第二半导体组件20的绝缘体部分2212在平面图中彼此重叠。可以通过在xy平面内在xy方向上旋转第一半导体组件10来执行对准处理，或者可以通过在xy平面内在xy方向上旋转第二半导体组件20来执行对准处理，或者可以组合使用这些方法来执行对准处理。
110.根据本示例性实施例，在该处理中，第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片被对准以使得通过将第一表面s1垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的第一区域a1被包括在通过将第二表面s2垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的第二区域a2中。即使当第二半导体组件 20和用于第一半导体组件10的晶片在后续处理中接合在一起时，这样也防止第二半导体组件20的第二表面s2的轮廓接触第一半导体组件10的第一表面s1。如上所述，第二半导体组件20在第二表面s2的轮廓附近可能包括台阶。然而，根据本示例性实施例，可以防止第二表面s2的平坦度有可能降低的部分被包括在接合表面s3中。这导致第一半导体组件 10与第二半导体组件20之间的接合强度的提高，并且还导致接合的可靠性的提高。
111.另外，在该处理中完成对准的状态下，第二半导体组件20的第二表面s2的轮廓可以优选地与用于第一半导体组件10的晶片的凹入部分13 完全地重叠。换句话说，通过将第二表面s2的轮廓垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的整个区域(形状)可以被优选地包括在通过将凹入部分13垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的区域中。这使得即使在第二半导体组件20和要用于第一半导体组件10的晶片在后续处理中接合在一起时，第二表面s2的轮廓也能够面对凹入部分13。因此，可以防止第二半导体组件20的第二表面s2的轮廓和用于第一半导体组件10的晶片在接合期间彼此接触。这导致第一半导体组件10与第二半导体组件20 之间的接合强度的提高，并且还导致接合的可靠性的提高。
112.上述距离“c”对应于第二半导体组件20的第二表面s2与凹入部分13 在平面图中彼此重叠的区域的最窄部分的宽度(参见图7b)。如上所述，当距离“c”大于或等于5μm时，可以较可靠地防止第二表面s2的平坦度有可能降低的部分被包括在接合表面s3中，由此进一步提高接合的可靠性。
113.(步骤s302)
114.接下来，如图7b中图示的，第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片在接合表面s3上接合在一起。在接合之后，获得第二半导体组件20被堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的结构。例如，可以通过执行临时接合处理并且然后执行主接合处理来执行接合。首先，通过等离子体活化来使第一表面s1的绝缘体部分1212和第二表面s2的绝缘体部分2212活化，然后活化后的绝缘体部分1212和2212被接合在一起，由此执行用于接合
第二半导体组件20和用于第一半导体组件10 的晶片的临时接合处理。此后，例如，在350℃执行热处理，由此与临时接合处理中相比，绝缘体部分1212和绝缘体部分2212在接合表面s3 上更紧密地接合(主接合处理)。导体部分1211和导体部分2211通过导体部分1211与导体部分2211之间的铜的相互扩散而接合在一起。
115.热处理可能由于导体部分1211和2211与绝缘体部分1212和2212 之间的热膨胀系数的差异而导致热变形。如果出现热变形，则第一表面 s1和第二表面s2中的每一个的平坦度降低，从而导致接合强度的降低。因此，在本示例性实施例中，凹入部分13的深度“b”被设置为大于每个导体部分1211的底部的深度“e”和形成第一表面s1的布线层的厚度。因此，可以执行接合，同时减少由于热处理期间可能引起的热变形而导致的影响。这导致接合的可靠性的提高。
116.在接合之后，可以提供用于处理堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的第二半导体组件20的处理。例如，可以提供用于减小第二半导体组件20的第二半导体基板210的厚度的处理。作为用于减小第二半导体基板210的厚度的方法，可以使用背面研磨、cmp、刻蚀等。可替换地，可以提供用于形成诸如金属氧化物膜、抗反射膜和绝缘膜之类的膜的膜形成处理。
117.可以重复执行步骤s301和s302，以如图8中图示地将多个第二半导体组件20堆叠在用于第一半导体组件10的单个晶片上。在这种情况下，对多个第二半导体组件20中的每一个执行临时接合处理，并且可以对多个第二半导体组件20共同地执行主接合处理。多个第二半导体组件 20被堆叠在用于第一半导体组件10的单个晶片上的配置的示例包括多个第二半导体组件20分别堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的不同区域上的配置。可替换地，一个第二半导体组件20可以堆叠在已被堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的另一第二半导体组件20上。根据该配置，可以获得通过堆叠三个或更多个组件(半导体组件)而形成的半导体组件。
118.(步骤s303)
119.接下来，如图7c中图示的，用于第一半导体组件10的晶片被切割以获得半导体设备1。因此，完成了半导体设备1。
120.上述的本示例性实施例图示了以下的配置示例：呈晶片形状的第一半导体组件10被接合到被切割并呈芯片(也被称为裸片)形状的第二半导体组件20。这种接合方法也被称为裸片-晶片接合。然而，接合方法不限于该示例。被切割并呈芯片形状的第一半导体组件10也可以被接合到呈芯片形状的第二半导体组件20。另外，在这种情况下，第一半导体组件10设置有凹入部分13，凹入部分13导致第一半导体组件10与第二半导体组件20之间的接合强度的提高，并且还导致接合的可靠性的提高。
121.图9a和图9b各自图示了根据第二示例性实施例的半导体设备1。图9a是半导体设备1的截面图。图9b图示了通过将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的半导体设备1的投影图。在本示例性实施例中，与图1的部分(a)和图1的部分(b)中图示的半导体设备1的截面结构中的组件类似的组件由相同的参考标号表示，并且省略重复的描述。
122.如图9a中图示的，在本示例性实施例中，第二半导体组件20包括从第二表面s2朝向第二半导体基板210凹陷的凹入部分14。凹入部分 14包括底部141。凹入部分14的底部
141可以是距第二表面s2最深的部分。第二半导体组件20包括位于凹入部分14的与第二表面s2相对的一侧的第四表面s4。
123.将参考图9b来描述构成根据本示例性实施例的半导体设备1的第一半导体组件10和第二半导体组件20的大小和布局关系。图9b图示了通过将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面上而获得的半导体设备1的投影图。假定平行于第一表面s1的平面被定义为虚拟平面vp，考虑通过在虚拟平面vp的法线方向上将半导体设备1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的区域。假定具有与通过将第一表面s1 垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第一区域a1，并且具有与通过将第二表面s2垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第八区域a8。换句话说，第一区域a1 是由通过将第一表面s1垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第八区域a8是由通过将第二表面s2垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域。另外，假定具有与通过将第一布线结构120垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第三区域a3，并且具有与通过将第二布线结构220垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第四区域a4。换句话说，第三区域a3是由通过将第一布线结构120垂直地投影在虚拟平面 vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第四区域a4是由通过将第二布线结构220垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域。
124.如图9b中图示的，在半导体设备1中，区域(第一区域a1、第三区域a3、第四区域a4和第八区域a8)满足以下关系(1)至(6)。
125.(1)第一区域a1的面积小于第八区域a8的面积。
126.(2)第一区域a1的整个外周被包括在第八区域a8中。
127.(3)第七区域a7的面积小于第四区域a4的面积。
128.(4)第七区域a7的整个外周被包括在第四区域a4中。
129.(5)第四区域a4的面积小于第三区域a3的面积。
130.(6)第四区域a4的整个外周被包括在第三区域a3中。
131.如图9b中图示的，在半导体设备1中，第一区域a1的面积小于第三区域a3的面积并且小于第四区域a4的面积。在本示例性实施例中，半导体设备1满足关系(第一区域a1的面积)《(第八区域a8的面积) 《(第四区域a4的面积)《(第三区域a3的面积)。
132.如以下详细描述的，在本示例性实施例中，第一表面s1的轮廓通过刻蚀处理形成，第二表面s2的轮廓通过刻蚀处理形成，并且第四表面 s4的轮廓通过诸如刀片切割之类的切割处理形成。通常，在诸如刀片切割之类的切割处理期间，可能对要处理的对象施加损坏，这可能引起在切断之后芯片端面剥落的被称为剥落的现象。如果在切断第二半导体组件20期间出现剥落，则第四表面s4的平坦度在第四表面s4的轮廓附近降低，这可能导致产生台阶。因此，在本示例性实施例中，与在第一半导体组件10的第一表面s1的轮廓附近相比，台阶更有可能出现在第二半导体组件20的第四表面s4的轮廓附近(周边部分)。
133.当上述关系(3)和(4)被满足时，第四表面s4的轮廓附近的区域 (周边部分)的至少一部分不被包括在第二表面s2中。结果，可以防止第二表面s2的平坦度有可能降低的部分被包括在接合表面s3中。这导致第一半导体组件10与第二半导体组件20之间的接合强度的提高，并且还导致接合的可靠性的提高。
134.如下所述，在本示例性实施例中，呈芯片(裸片)形状的第二半导体组件20被接合到晶片，并且然后晶片被切割以从晶片切出第一半导体组件10，由此制造半导体设备1。在这种情况下，当上述关系(5)和(6) 被满足时，可以防止在接合之后在切割处理期间对第二半导体组件20的损坏。这导致第一半导体组件10与第二半导体组件2之间的接合强度的提高，并且还导致接合的可靠性的提高。
135.假定具有与通过将第一半导体基板110垂直地投影在虚拟平面vp 上而获得的形状对应的外周的区域是第五区域a5，并且具有与通过将第二半导体基板210垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状对应的外周的区域是第六区域a6。换句话说，第五区域a5是由通过将第一半导体基板110垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的形状所围绕的区域，并且第六区域a6是由通过将第二半导体基板210垂直地投影在虚拟平面 vp上而获得的形状所围绕的区域。如图9b中图示的，在半导体设备1 中，第五区域a5和第六区域a6可以优选地满足以下关系(7)和(8)。
136.(7)第六区域a6的面积小于第五区域a5的面积。
137.(8)第六区域a6的整个外周被包括在第五区域a5中。
138.另外，在半导体设备1中，第一区域a1和第八区域a8可以优选地满足以下关系(9)。
139.(9)第一区域a1的外周与第八区域a8的外周彼此不重叠。
140.当除了关系(7)和(8)之外还满足关系(9)时，如图9b中图示的，第一区域a1的外周与第八区域a8的外周彼此不重叠，并且第一区域a1的外周位于第八区域a8的外周内侧距第八区域a8的外周的一定距离处。因此，第二表面s2的整个外周部分不被包括在接合表面s3中。
141.如图9a中图示的，在本示例性实施例中，第二半导体组件20包括从第二表面s2朝向第二半导体基板210凹陷的凹入部分14。在本示例性实施例中，凹入部分14的底部141位于第二布线结构220内部。然而，凹入部分14的底部141的位置不限于该示例。凹入部分14的底部141 可以位于第二半导体基板210内部。
142.在沿着垂直于第二表面s2的平面截取的第二半导体组件20的截面上与第二表面s2垂直的长度中，第二半导体组件20包括具有第三长度的第三部分223和具有比第三长度长的第四长度的第四部分224。在图 9a中，第三长度和第四长度分别对应于第三部分223的z方向上的长度和第四部分224的z方向上的长度。换句话说，上述底部141的位置对应于第四部分224的下表面的位置。
143.在第二表面s2的平面图中，凹入部分14可以优选地围绕第二表面 s2。换句话说，在第二表面s2的平面图中，第四部分224可以优选地围绕第三部分223。如果在平面图中凹入部分14被形成为围绕第二表面s2，则可以满足上述关系(3)和(4)。如上所述，这导致接合的可靠性的进一步提高。
144.假定凹入部分14的深度或第三长度与第四长度之间的差值由“f”表示。换句话说，凹入部分14的深度“f”对应于基于包括第二表面s2的平面的凹入部分14的底部141的深度，或者对应于从包括第二表面s2 的平面到凹入部分14的底部141的距离。
145.另外，假定包括在第二半导体组件20中的每个导体部分2211的底部的深度由“g”表示。换句话说，每个导体部分2211的底部的深度“g”对应于基于包括第二表面s2的平面的每个导体部分2211的底部的深度，或者对应于从包括第二表面s2的平面到每个导体部分
2211的底部的距离。
146.在这种情况下，凹入部分14的深度“f”可以优选地大于每个导体部分2211的底部的深度“g”(f》g)。换句话说，凹入部分14的底部141可以优选地被定位为比每个导体部分2211的底部远离包括第二表面s2的平面。凹入部分14的深度“f”可以优选地大于形成第二布线结构220的至少一个布线层中的形成第二表面s2的布线层的厚度。如下所述，在接合第一半导体组件10和第二半导体组件20的处理中，第一半导体组件 10的第一表面s1和第二半导体组件20的第二表面s2接合在一起，并且然后执行热处理，由此提高接合强度。在热处理中，例如，由于形成导体部分1211和2211以及绝缘体部分1212和2212的材料的热膨胀系数的差异，可能出现热变形。根据本示例性实施例，凹入部分14的深度“f”被设置为大于每个导体部分2211的底部的深度“g”和形成第二表面s2 的布线层的厚度，由此使得可以执行接合同时减少由于热变形而引起的影响。这导致接合的可靠性的提高。
147.如图9a中图示的，从密封环222到凹入部分14的侧壁的距离由“h”表示。在这种情况下，距离“h”可以优选地大于或等于1μm。假定通过在虚拟平面vp的法线方向上将密封环222投影在虚拟平面vp上而获得的区域是第九区域s9，第九区域s9的外周与第二区域a2的外周之间的最短距离“h”可以优选地大于或等于1μm。当距离“h”大于或等于1μm 时，在形成凹入部分14期间对第二半导体组件20的损坏可以减少。当距离“h”大于或等于1μm时，即使在形成凹入部分14的情况下，也可以防止水的渗透。
148.可以优选的是，第八区域a8的轮廓不具有小于或等于90
°
的内角。在本示例性实施例中，如图9b中图示的，第八区域a8的轮廓不具有角部，并且轮廓的长边和短边利用具有弧形状的曲线平滑地连接。如下所述，通过将整个第一表面s1接合到第二表面s2来完成接合第一半导体组件10和第二半导体组件20的处理。在这种情况下，如果第八区域a8 的轮廓具有小于或等于90
°
的内角，则第一表面s1与第二表面s2之间的接合的进展可能在该角度处被抑制，并且接合可能不均匀地进展。这可能导致接合的可靠性的恶化。相比之下，根据本示例性实施例，第八区域a8的轮廓被设置为不具有小于或等于90
°
的内角，由此防止接合不均匀地进展，这导致接合的可靠性的提高。
149.虽然本示例性实施例图示了第八区域a8的轮廓的长边和短边利用具有弧形状的曲线平滑地连接的示例，但本示例性实施例不限于该示例。长边和短边可以利用具有除了弧形状之外的形状的曲线平滑地连接。每个曲线的曲率不受特别限制，只要第八区域a8包括弯曲部分即可。第八区域a8的轮廓可以具有大于90
°
的内角。
150.《《制造方法》》
151.接下来，将描述半导体设备1的制造方法。在本示例性实施例中，省略了与上述示例性实施例中的制造方法中的处理类似的处理的重复描述。将描述用于第二半导体组件20的晶片的制造方法。
152.《用于第二半导体组件20的晶片的制造方法》
153.现在，将参考图10a至图10g来描述用于第二半导体组件20的晶片的制造方法。图10a至图10g是各自图示了用于第二半导体组件20 的晶片的制造方法中的处理的示意图。图10a至图10g各自图示了晶片的一部分。
154.(步骤s401)
155.图10a至10d分别类似于步骤s201至s205，因此省略其重复描述。
156.(步骤s402)
157.如图10e中图示的，通过光刻和刻蚀形成凹入部分14。用于第二半导体组件20的晶片的上表面上的由凹入部分14所围绕的区域对应于第二表面s2。因此，通过刻蚀处理形成第二表面s2的轮廓。
158.(步骤s403)
159.接下来，如图10f中图示的，晶片被切割以形成第二半导体组件20。作为切割方法，使用诸如使用刀片的刀片切割或使用激光的激光切割之类的切割处理。这些方法中的两种或更多种类型可以被组合使用。
160.通过上述处理，完成如图10g中图示的接合之前的第二半导体组件 20。
161.通过步骤s402中的切割来形成第二半导体组件20的第四表面s4的轮廓。如果在切割处理中出现剥落，则第四表面s4的平坦度在第四表面 s4的轮廓附近降低，这可能导致产生台阶。因此，第二半导体组件20 在第四表面s4的轮廓附近在第四表面s4的法线方向上可能包括台阶。
162.通过上述处理，完成接合之前的第二半导体组件20。
163.图11a和图11b各自图示了根据第三示例性实施例的半导体设备1。图11a是半导体设备1的截面图，并且图11b图示了通过将半导体设备 1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的半导体设备1的投影图。在本示例性实施例中，与图1的部分(a)和图1的部分(b)以及图9a和图9b中图示的半导体设备1的截面结构中的组件类似的组件由相同的参考标号表示，并且省略重复的描述。
164.如图11a中图示的，在本示例性实施例中，第一半导体组件10包括从第一表面s1朝向第一半导体基板110凹陷的凹入部分13。凹入部分 13的面向第一布线结构120的侧表面可以优选地不具有小于或等于90
°
的内角。在本示例性实施例中，如图11a中图示的，凹入部分13的侧表面具有大于或等于90
°
的内角，并且凹入部分13的侧表面与第三区域a3 的轮廓接触。
165.通过诸如使用刀片的刀片切割或使用激光的激光切割之类的切割处理来切割半导体设备1。在这种情况下，凹入部分13的面向第一布线结构120的侧表面132被形成为不具有小于或等于90
°
的内角，由此防止在切割处理期间由于角部部分上的应力集中而引起的对第一布线结构120 的损坏，这导致接合的可靠性的提高。
166.更具体地，如图11a中图示的，在本示例性实施例中，在截面图中从第一表面s1到第三区域a3的范围中形成的侧表面132具有锥形形状。如果在图7b中图示的状态下执行切割，则在切割处理期间，应力被集中在包括在第一布线结构210的外周中的角部部分和包括在第二布线结构 220的外周中的角部部分上。相比之下，根据本示例性实施例，侧表面 132具有锥形形状，这使得可以减少应力集中。
167.第二半导体组件20还包括从第二表面s2朝向第二半导体基板210 凹陷的凹入部分14。凹入部分14的面向第二布线结构220的侧表面142 可以优选地不具有小于或等于90
°
的内角。在本示例性实施例中，如图 11a中图示的，凹入部分14的侧表面142具有大于或等于90
°
的内角，并且凹入部分14的侧表面142与第四区域a4的轮廓接触。
168.更具体地，在本示例性实施例中，如图11a中图示的，在截面图中从第二表面s2到第四区域a4的范围中形成的侧表面142具有锥形形状。如果在图11b中图示的状态下执行切
割，则在切割处理期间，应力被集中在包括在第一布线结构210的外周中的角部部分和包括在第二布线结构220的外周中的角部部分上。相比之下，根据本示例性实施例，侧表面142具有锥形形状，这使得可以减少应力集中。
169.通过诸如使用刀片的刀片切割或使用激光的激光切割之类的切割处理来切割第二半导体组件20。在这种情况下，凹入部分14的面向第二布线结构220的侧表面142被形成为不具有小于或等于90
°
的内角。该配置可以防止在切割处理期间由于角部部分上的应力集中而引起的对第二布线结构220的损坏，并且导致接合的可靠性的提高。
170.尽管上述本示例性实施例图示了第一半导体组件10的凹入部分13 和第二半导体组件20的凹入部分14的侧表面不具有小于或等于90
°
的内角(该示例具有锥形形状)的示例，但本示例性实施例不限于该示例。仅第一半导体组件10的凹入部分13可以包括不具有小于或等于90
°
的内角的侧表面。可替换地，仅第二半导体组件20的凹入部分14可以包括不具有小于或等于90
°
的内角(具有锥形形状)的侧表面。
171.《《制造方法》》
172.接下来，将描述半导体设备1的制造方法。省略与根据第一示例性实施例至第四示例性实施例的制造方法中的处理类似的根据本示例性实施例的制造方法中的处理的重复描述。以下，将描述接合之前的用于第一半导体组件10的晶片的制造方法。
173.《用于第一半导体组件10的晶片的制造方法》
174.现在，将参考图12a至图12f来描述用于第一半导体组件10的晶片的制造方法。图12a至图12f是各自图示了用于第一半导体组件10 的晶片的制造方法中的处理的示意图。图12a至图12f各自图示了晶片的一部分。
175.(步骤s501)
176.图12a至12d分别类似于步骤s101至s105，因此省略其重复描述。
177.(步骤s502)
178.如图12e中图示的，在晶片p3上形成绝缘膜1215。绝缘膜1215的示例包括二氧化硅膜、氮化硅膜、氧氮化硅膜、含碳二氧化硅膜和含氟二氧化硅膜。绝缘膜1215可以由一种类型的材料制成的单层形成，或者可以由不同类型的材料制成的多个层形成。
179.接下来，通过光刻和刻蚀形成凹入部分161。
180.(步骤s503)
181.如图12f中图示的，然后通过cmp去除导体部分1211上的额外量的绝缘膜1215，以形成导体部分1211。通过cmp执行平整，由此对凹入部分161的角部部分进行主动抛光。因此，侧表面132被形成为锥形形状。在整个芯片区域上方以适当的密度形成导体部分1211使得可以防止在cmp处理期间由于cmp处理而出现凹陷或侵蚀。这导致接合之前的用于第一半导体组件10的半导体晶片的表面的平坦度的改善，并且还导致由于接合期间的台阶而引起的缺陷的减少。通过该处理，完成第一布线结构120。
182.《半导体设备1的制造方法》
183.最后，将参考图13a至13c来描述在仅第一半导体组件10的凹入部分13包括不具有小于或等于90
°
的内角的侧表面132的情况下半导体设备1的制造方法。图13a至13c是各自图示了半导体设备1的制造方法中的处理的示意图。图13a至图13c各自图示了晶片的一部分。第二半导体组件20的制造方法类似于第一示例性实施例的制造方法，因此省略其重复
描述。
184.(步骤s601)
185.如图13a中图示的，第二半导体组件20被反转以面对用于第一半导体组件10的晶片。更具体地，第二半导体组件20和第一半导体组件10 彼此相对，使得第二半导体组件20的第二表面s2和用于第一半导体组件10的晶片的第一表面s1彼此面对。然后，执行对准处理，使得第一半导体组件10的导体部分1211和第二半导体组件20的导体部分2211 在平面图中彼此重叠，并且第一半导体组件10的绝缘体部分1212和第二半导体组件20的绝缘体部分2212在平面图中彼此重叠。可以通过在 xy平面内在xy方向上旋转第一半导体组件10来执行对准处理，或者可以通过在xy平面内在xy方向上旋转第二半导体组件20来执行对准处理，或者可以组合使用这些方法来执行对准处理。
186.(步骤s602)
187.接下来，如图13b中图示的，将第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片彼此接触并且在接合表面s3上接合在一起。在接合之后，由此获得第二半导体组件20被堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的结构。例如，可以通过执行临时接合处理然后执行主接合处理来实现接合。首先，通过等离子体活化来使第一表面s1的绝缘体部分1212 和第二表面s2的绝缘体部分2212活化。然后，活化后的绝缘体部分1212 和2212被接合在一起，由此执行用于接合第二半导体组件20和用于第一半导体组件10的晶片的临时接合处理。此后，例如，在350℃执行热处理，由此与临时接合处理中相比，绝缘体部分1212和绝缘体部分2212 在接合表面s3上更紧密地接合(主接合处理)。导体部分1211和导体部分2211通过导体部分1211与导体部分2211之间的铜的相互扩散而接合在一起。
188.在接合之后，可以提供用于处理堆叠在用于第一半导体组件10的晶片上的第二半导体组件20的处理。例如，可以提供用于减小第二半导体组件20的第二半导体基板210的厚度的处理。作为用于减小第二半导体基板210的厚度的方法，可以使用背面研磨、cmp、刻蚀等。可替换地，可以提供用于形成诸如金属氧化物膜、抗反射膜和绝缘膜之类的膜的膜形成处理。
189.(步骤s603)
190.接下来，如图13c中图示的，用于第一半导体组件10的晶片被切割以获得半导体设备1。凹入部分13的侧表面132具有锥形形状并且形成为不具有小于或等于90
°
的内角“i”。这防止在半导体设备1的切割期间应力被局部集中在凹入部分13的角部部分上，由此防止对第一布线结构 120的损坏。因此，完成半导体设备1。上述的本示例性实施例图示了以下的配置示例：呈晶片形状的第一半导体组件10被接合到被切割以呈芯片(也被称为裸片)形状的第二半导体组件20。这种接合方法也被称为裸片-晶片接合。然而，本示例性实施例不限于该示例。也被切割以呈芯片形状的第一半导体组件10也可以被接合到呈芯片形状的第二半导体组件20。
191.图14a和图14b各自图示了根据第四示例性实施例的半导体设备1。图14a是半导体设备1的截面图，并且图14b图示了通过将半导体设备 1的每个部分垂直地投影在虚拟平面vp上而获得的半导体设备1的投影图。在本示例性实施例中，与图1的部分(a)和图1的部分(b)、图 9a和图9b以及图11a和图11b中图示的半导体设备1的截面结构中的组件类似的组件由相同的参考标号表示，并且省略重复的描述。
192.在本示例性实施例中，如图14a中图示的，第一半导体组件10包括从第一表面s1朝向第一半导体基板110凹陷的凹入部分13。凹入部分 13的面向第一布线结构120的侧表面132优选地利用具有弧形状的曲线平滑地连接，并且可以优选地不具有小于或等于90
°
的内角。该配置防止在半导体设备1的切割期间应力被局部集中在凹入部分13的角部部分上，由此防止对第一布线结构120的损坏。虽然本示例性实施例图示了凹入部分13的面向第一布线结构120的侧表面132利用具有弧形状的曲线平滑地连接的示例，但本示例性实施例不限于该示例。凹入部分13的侧表面132可以利用具有除了弧形状之外的形状的曲线平滑地连接。曲线的曲率不受特别限制。尽管未图示，但图11a中图示的侧表面142可以形成为具有弧形状而非锥形形状。
193.下面，将参考图15来详细描述包括上述示例性实施例中的半导体设备1的装备eqp。图15是图示了装备eqp的示意性配置的框图。
194.装备eqp包括用于封装半导体设备1的封装pkg。在本示例性实施例中，光电转换装置(固体图像捕获装置)被用作半导体设备1。半导体设备1包括像素电路pxc布置成矩阵的像素区域px以及位于像素区域px附近的周边区域pr。周边电路可以设置在周边区域pr中。像素区域px可以设置在第一半导体组件10和第二半导体组件20中的一个中，并且周边区域pr可以设置在第一半导体组件10和第二半导体组件20中的另一个中。
195.封装pkg可以包括半导体设备1固定到其上的底座、与半导体设备 1相对并由玻璃等制成的盖子、以及用于将设置在底座上的端子连接到设置在半导体设备1上的端子的诸如接合布线和凸块之类的连接构件。
196.装备eqp可以包括光学系统opt、控制设备ctrl、处理设备 prcs、显示设备dspl、存储设备mmry和机械设备mchn中的至少一个。
197.光学系统opt被配置为在半导体设备1上形成图像。光学系统opt 包括例如透镜、快门和反射镜。
198.控制设备ctrl被配置为控制半导体设备1。例如，控制设备ctrl 是诸如专用集成电路(asic)之类的算术设备。处理设备prcs被配置为处理从半导体设备1输出的信号。处理设备prcs是用于配置模拟前端(afe)或数字前端(dfe)的诸如中央处理单元(cpu)或asic 之类的算术设备。
199.显示设备dspl是显示由半导体设备1获得的信息(图像)的有机电致发光(el)显示设备或液晶显示设备。存储设备mmry是存储由半导体设备1获得的信息(图像)的磁性设备或半导体设备。存储设备 mmry是诸如静态随机存取存储器(sram)、动态ram之类的易失性存储器、或者诸如闪存或硬盘驱动器之类的非易失性存储器。
200.机械设备mchn包括诸如马达或发动机之类的可移动部分或推进部分。装备eqp在显示设备dspl上显示从半导体设备1输出的信号，并使用包括在装备eqp中的通信装置(未图示)将信号发送到外部。因此，装备eqp可以优选地与包括在半导体设备1中的存储电路和算术电路分开地包括存储设备mmry和处理设备prcs。可以基于从半导体设备1输出的信号来控制机械设备mchn。
201.装备eqp适合用作诸如具有图像捕获功能的信息终端(例如，智能电话和可穿戴终端)以及相机(例如，透镜可更换相机、紧凑型相机、视频相机和监视相机)之类的电子装备。相机中的机械设备mchn被配置为驱动光学系统opt的组件以执行变焦操作、聚焦操作和快
门操作。
202.装备eqp可以是诸如车辆、船舶或飞行器之类的运输装备。运输装备中的机械设备mchn可以用作可移动设备。用作运输装备的装备eqp 适合用于运输半导体设备1的装备以及用于使用图像捕获功能辅助和/或自动化进行驱动(操作)的装备。用于辅助和/或自动化进行驱动(操作) 的处理设备prcs被配置为基于由半导体设备1获得的信息来执行用于操作作为可移动设备的机械设备mchn的处理。可替换地，装备eqp 可以是诸如内窥镜之类的医疗装备、诸如测距传感器之类的测量装备、或诸如电子显微镜之类的分析装备。
203.在不脱离本发明的技术思路的情况下，可以以各种方式修改上述示例性实施例。本发明不限于所公开的示例性实施例，并且以下权利要求的范围将被赋予最广泛的解释，以便涵盖可以从说明书和附图中理解的所有的这种修改。
204.根据本示例性实施例，可以提高半导体设备的接合部分的可靠性。因此，根据本示例性实施例的半导体设备的使用增强了半导体设备的性能。例如，当半导体设备安装在运输装备上时，相应地，在运输装备的外部的图像捕获期间或者在外部环境的测量期间，可以获得优异的图像质量和高测量精度。因此，在运输装备的性能的增强方面，有利于确定将根据本示例性实施例的半导体设备安装在运输装备上以制造和销售运输装备。
205.现在，将参考图16来描述根据本发明的第六示例性实施例的图像捕获系统。图16是图示了根据第六示例性实施例的图像捕获系统的示意性配置的框图。
206.上述示例性实施例中描述的半导体设备1(图像捕获装置)可以应用于各种图像捕获系统。适用的图像捕获系统不受特别限制。适用的图像捕获系统的示例包括各种类型的装备，诸如数字静态相机、数字便携式摄录机、监视相机、复印机、传真机、蜂窝电话、车载相机、观测卫星和医用相机之类。适用的图像捕获系统的示例还包括包含光学系统(即，透镜)和图像捕获装置(光电转换装置)的相机模块。图16图示了作为适用的图像捕获系统的示例的数字静态相机的框图。
207.如图16中图示的，图像捕获系统2000包括图像捕获装置1000、图像捕获光学系统2002、cpu 2010、透镜控制单元2012、图像捕获装置控制单元2014和图像处理单元2016。图像捕获系统2000还包括光圈快门控制单元2018、显示单元2020、操作开关2022和记录介质2024。
208.图像捕获光学系统2002是用于形成被摄体的光学图像的光学系统，并且包括透镜组和光圈2004。光圈2004具有通过调整光圈2004的孔径直径进行的要在图像捕获期间使用的光量调整功能、以及在静态图像捕获期间的曝光时间调整快门的功能。透镜组和光圈2004被保持为沿着光轴向前和向后移动，并且这些元件的联动操作实现了缩放功能(变焦功能)和焦点调整功能。图像捕获光学系统2002可以与图像捕获系统2000 一体化，或者可以是可安装在图像捕获系统2000上的图像捕获透镜。
209.图像捕获装置1000被定位为使得图像捕获表面位于图像捕获光学系统2002的图像空间中。图像捕获装置1000对应于第一示例性实施例中描述的半导体设备1，并且包括互补型金属氧化物半导体(cmos)传感器(像素部分)和周边电路(周边电路区域)。图像捕获装置1000包括二维地布置的具有多个光电转换部分的像素和布置在像素上的滤色器，由此形成二维的单板颜色传感器。图像捕获装置1000对由图像捕获光学系统2002形成的被摄体图像进行光电转换，并输出图像信号和焦点检测信号。
210.透镜控制单元2012被配置为控制图像捕获光学系统2002的透镜组的向前/向后驱动以执行缩放功能和焦点调整功能，并且包括被配置为实现这些功能的电路和处理设备。光圈快门控制单元2018被配置为改变光圈2004的孔径直径并(利用孔径值作为变量)调整图像捕获光的量，并且包括被配置为实现这些功能的电路和处理设备。
211.cpu 2010是相机中的用于对相机主体执行各种控制操作的控制设备，并且cpu 2010包括算术单元、只读存储器(rom)、ram、模拟
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数字(a/d)转换器、数字-模拟(d/a)转换器和通信接口电路。cpu 2010 根据存储在rom等中的计算机程序来控制相机中的每个单元的操作，并执行诸如包括图像捕获光学系统2002的焦点状态的检测(焦点检测) 的自动聚焦(af)操作、图像处理和记录之类的一系列图像捕获操作。 cpu 2010还用作信号处理单元。
212.图像捕获装置控制单元2014控制图像捕获装置1000的操作，对从图像捕获装置1000输出的信号执行a/d转换，并将该信号发送到cpu2010。图像捕获装置控制单元2014包括被配置为实现这些功能的电路和控制设备。a/d转换功能可以被包括在图像捕获装置1000中。图像处理单元2016是对在a/d转换之后获得的信号执行诸如γ转换或颜色插值之类的图像处理由此生成图像信号的处理设备。图像处理单元2016包括被配置为实现这些功能的电路和控制设备。显示单元2020是诸如液晶显示设备(lcd)之类的显示设备，并显示例如关于相机图像捕获模式的信息、图像捕获之前的预览图像、用于图像捕获之后的检查的图像、以及焦点检测期间的对焦状态。操作开关2022包括电源开关、释放(图像捕获触发)开关、变焦操作开关和图像捕获模式选择开关。记录介质2024 用于记录捕获图像等。记录介质2024可以被装入图像捕获系统中，或者可以是诸如存储卡之类的可拆卸介质。
213.如上所述，应用了根据第一示例性实施例的半导体设备1的图像捕获系统2000被配置为由此以高性能实现图像捕获系统。
214.将参考图17a和图17b来描述根据本发明的第七示例性实施例的图像捕获系统和移动体。图17a和图17b各自图示了根据第七示例性实施例的图像捕获系统和移动体中的每一个的示意性配置。
215.图17a图示了用于车载相机的图像捕获系统2100的示例。图像捕获系统2100包括图像捕获装置2110。图像捕获装置2110对应于上述根据第一示例性实施例的半导体设备1。图像捕获系统2100包括作为对由图像捕获装置2110获取的多个图像数据执行图像处理的处理设备的图像处理单元2112。图像捕获系统2100还包括作为基于由图像捕获装置2110 获取的多个图像数据来计算视差(视差图像之间的相位差)的处理设备的视差获取单元2114。图像捕获系统2100还包括作为基于计算出的视差来计算到对象的距离的处理设备的距离获取单元2116。图像捕获系统 2100还包括作为基于计算出的距离来确定发生碰撞的可能性的处理设备的碰撞确定单元2118。在这种情况下，视差获取单元2114和距离获取单元2116是获取诸如指示到对象的距离的距离信息之类的信息的信息获取单元的示例。换句话说，距离信息是关于例如视差、散焦量和到对象的距离的信息。碰撞确定单元2118可以使用距离信息中的任一个来确定发生碰撞的可能性。上述处理设备可以由专门设计的硬件来实现，或者可以由用于基于软件模块进行计算的通用硬件来实现。可替换地，处理设备可以由现场可编程门阵列(fpga)、asic等或其组合来实现。
216.图像捕获系统2100连接到车辆信息获取装置2120，并且可以获得诸如车辆速度、
偏航率和转向角之类的车辆信息。图像捕获系统2100还连接到控制ecu 2125，控制ecu 2125用作基于来自碰撞确定单元2118 的确定结果来输出引起车辆上的制动力的控制信号的控制设备。换句话说，控制ecu 2125是基于距离信息来控制移动体的移动体控制单元的示例。图像捕获系统2100还连接到警报装置2140，警报装置2140基于来自碰撞确定单元2118的确定结果来向驾驶员发出警报。例如，如果基于来自碰撞判定单元2118的确定结果很有可能发生碰撞，则控制ecu 2125执行用于通过例如施加制动、释放加速器或抑制发动机输出来避免碰撞或减少损坏的车辆控制。警报装置2140通过例如发出诸如声音之类的警报、在汽车导航系统等的画面上显示警报信息或者向安全带或方向盘施加振动来向用户发出警报。
217.在本示例性实施例中，图像捕获系统2100捕获车辆周围(例如，车辆前方或后方)的图像。图17b图示了当捕获车辆的前部部分(图像捕获范围2150)的图像时的图像捕获系统2100的配置示例。车辆信息获取装置2120发送操作图像捕获系统2100并使其能够执行图像捕获的指令。使用根据第一示例性实施例的半导体设备1作为图像捕获装置2110使得根据本示例性实施例的图像捕获系统2100能够进一步提高测距精度。
218.虽然上述示例性实施例图示了用于防止一辆车辆与另一车辆碰撞的控制操作的示例，但本示例性实施例还可以应用于例如用于通过跟随另一车辆进行自动驾驶的控制操作以及用于进行自动驾驶以防止车辆偏离车道的控制操作。图像捕获系统2100可以应用于诸如汽车之类的车辆和诸如船舶、飞行器或工业机器人之类的移动体(运输装备)。移动体(运输装备)中的可移动设备的示例包括诸如发动机、马达、车轮和推进器之类的各种驱动源。另外，可移动设备可以不仅应用于移动体，而且应用于诸如智能运输系统(its)之类的使用对象识别的各式各样的装备。
219.根据本发明的一方面，可以提供有利于提高通过将两个半导体组件在接合表面上接合而获得的半导体设备中的接合的可靠性的技术。
220.虽然已参考示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。随附权利要求的范围应被赋予最宽泛的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。