專利名稱：半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及具有多層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件和用于制造該半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件微型化的趨勢中，近年來關(guān)注于超越摩爾定律的研究，該研究相對(duì)于基底在豎直方向上堆疊元件并且以三維方式連接配線，以替代于以“通過掩膜處理中的進(jìn)ー步微型化實(shí)現(xiàn)更高的集成度”為目的的延續(xù)摩爾定律研究。當(dāng)晶圓級(jí)的封裝技術(shù)開發(fā)取得進(jìn)展時(shí)，三維方向上的層疊能夠減少元件之間的RC，并且允許降低成本。 例如，日本特開平No. 11-261000公開了首先在第一層的晶圓中形成埋入配線并且在晶圓處理結(jié)束后通過研磨Si基底露出埋入的配線。然后，在露出的配線上形成突出部，并且第一層的晶圓被層疊到第二層的晶圓，所述晶圓的制造方法類似。經(jīng)由突出部建立第一層與第二層之間的電連接。另夕卜，Suntharalingam, V.、Berger, R.、Clark, S.、Knecht, J.、Messier, A.、Newcomb, K.、Rathman, D.、Slattery, R.、Soares, A.、Stevenson, C.、Warner, K.、Young,D.、Lin Ping Ang、Mansoorian, B.和 Shaver, D.在 ISSCC2009 發(fā)表的“四側(cè)可傾斜背光照明 3D集成多像素CMOS 圖像傳感器(A4_side tileable back illuminated 3D-integratedMpixel CMOS image sensor) ”公開了ー種方法,該方法制成孔,從而在將電路層疊在一起后與每個(gè)晶圓中預(yù)先設(shè)置的導(dǎo)電墊接觸或貫穿所述導(dǎo)電墊，并且通過在所述孔中埋入導(dǎo)電材料而在晶圓之間建立電連接。一些半導(dǎo)體器件具有稱為密封環(huán)或保護(hù)環(huán)的結(jié)構(gòu)，所述密封環(huán)或保護(hù)環(huán)形成在芯片的周緣部分中，以防止由于半導(dǎo)體器件被分割為單件時(shí)產(chǎn)生的裂紋傷及器件，或防止水從側(cè)表面侵入器件。密封環(huán)例如由多層配線區(qū)域中的配線和用于連接這些配線件中的每ー個(gè)的連接件組成，所述多層配線區(qū)域通過在半導(dǎo)體元件上交替布置絕緣層和配線層而形成，所述連接件貫穿層間絕緣膜。例如，日本特開2006-140404公開了將密封環(huán)布置在配線層中并且在密封環(huán)的外側(cè)上形成貫穿保護(hù)膜并到達(dá)在低介電常數(shù)膜與保護(hù)膜之間的位置的凹槽。這g在通過該凹槽和密封環(huán)來阻止具有低介電常數(shù)中間層的結(jié)構(gòu)的晶圓被劃片時(shí)產(chǎn)生的裂紋的發(fā)展。由此阻止劃片時(shí)的剝離。在如日本特開平11-261000中公開的方法那樣以三維方式進(jìn)行配線的方法中，元件相對(duì)于基底在豎向上層疊。由此，器件本身的厚度比以往的厚度大，使得劃片時(shí)間增加并且可增大劃片時(shí)對(duì)器件的沖擊。因此，趨于產(chǎn)生裂紋，并且需要更可靠地防止裂紋。另外，當(dāng)以三維方式進(jìn)行配線時(shí)，多個(gè)器件區(qū)域相對(duì)于基底的主表面在豎直方向上形成，從而所述區(qū)域中的每個(gè)區(qū)域需要被保護(hù)。但是，上面日本特開2006-140404中公開的方法并未考慮該問題，由此在技術(shù)并不令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
著眼于上述的幾點(diǎn)，期望提供一種半導(dǎo)體器件和制造該半導(dǎo)體器件的方法，其能夠阻止裂紋的發(fā)展，即使在元件以三維方式布置時(shí)也是如此。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件包括第一疊層，所述第一疊層具有在基底上形成的配線層；第二疊層，所述第二疊層具有在基底上形成的配線層，所述第二疊層的主表面被接合到所述第一疊層的主表面。根據(jù)本公開的的實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件還包括功能元 件，所述功能元件布置在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中。然后，當(dāng)從與所述第一疊層和所述第二疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述氣隙被布置在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)。根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法是用于制造上述半導(dǎo)體器件的方法。所述用于制造半導(dǎo)體器件的方法首先形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件。之后，將所述第一疊層的主表面與所述第二疊層的主表面彼此接合。然后，將貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的交界部并且具有在所述第一疊層和所述第二疊層中的一個(gè)的主表面中的開ロ的凹槽布置在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，所述主表面位于所述第一疊層和所述第二疊層中的ー個(gè)的所述接合表面的反向側(cè)上。用于制造半導(dǎo)體器件的另一方法形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件。之外，在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上形成在所述第一疊層的主表面中的凹槽和在所述第二疊層的主表面中的凹槽。然后，進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使得布置在所述第一疊層中的凹槽和布置在所述第二疊層中的凹槽彼此連通，并且將所述第一疊層的所述主表面與所述第二疊層的所述主表面彼此接合。根據(jù)所述半導(dǎo)體器件和根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，貫穿在第一疊層與第二疊層之間的交界部的氣隙被布置在電路形成區(qū)域的外側(cè)上。因此，已經(jīng)傳播過第一疊層和第二疊層之間的交界部的裂紋能夠到達(dá)電路形成區(qū)域的外側(cè)上的氣隙。根據(jù)所述半導(dǎo)體器件和根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，已經(jīng)傳播過第一疊層和第二疊層之間的交界部的裂紋能夠到達(dá)所述氣隙，從而能夠釋放裂紋的應(yīng)力。因此，能夠阻止裂紋發(fā)展到在布置有氣隙的位置的內(nèi)側(cè)上的電路形成區(qū)域內(nèi)。


圖I是根據(jù)本公開的第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖；圖2是用于說明根據(jù)比較例的半導(dǎo)體器件中的裂紋發(fā)展的圖；圖3是用于說明阻止根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中的裂紋發(fā)展的圖；圖4A至圖4E是用于說明在根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中的氣隙布置模式的圖；圖5A是用于說明第一疊層與第二疊層彼此接合之前的狀態(tài)的圖，而圖5B是用于說明第一疊層與第二疊層彼此接合之后的狀態(tài)的圖；圖5C是用于說明絕緣膜、端子和鈍化膜在基底上形成在第二疊層所在側(cè)上的狀態(tài)的圖，而圖是用于說明設(shè)置貫穿接合表面的氣隙的狀態(tài)的圖；圖6是根據(jù)本公開的第一變型例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖；圖7是根據(jù)本公開的第二變型例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖；圖8是根據(jù)本公開的第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖；圖9是根據(jù)本公開的第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖； 圖10是根據(jù)本公開的第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖；圖11是根據(jù)本公開的第五實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的構(gòu)成的示意性截面圖；圖12A是用于說明凹槽形狀的氣隙被布置在第一疊層的主表面和第二疊層的主表面上的狀態(tài)的圖，而圖12B是用于說明第一疊層和第二疊層被彼此接合的狀態(tài)的圖；圖12C是用于說明布置有貫穿第二疊層的基底的貫穿金屬構(gòu)件的狀態(tài)的圖，而圖12D是用于說明其中絕緣膜、端子和鈍化膜形成在第一疊層的基底上的狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施例方式下文中將說明執(zhí)行本公開的模式的示例。但是，本公開并不局限于下面的示例。另夕卜，在本公開中，貫穿接合表面的氣隙包括其一端與接合表面(交界部)重合的氣隙。將以如下順序進(jìn)行說明。I.第一實(shí)施方式(設(shè)置貫穿接合表面的凹槽的示例)2.第一變型例(不同接合表面的示例)3.第二變型例(接合三個(gè)或更多個(gè)疊層的示例)4.第二實(shí)施方式(設(shè)置到達(dá)配線的氣隙的示例)5.第三實(shí)施方式(通過貫穿基底的電極形成密封環(huán)的示例)6.第四實(shí)施方式(用于氣隙和貫穿金屬構(gòu)件的相同蝕刻阻擋層的示例)7.第七實(shí)施方式(僅在接合表面附近設(shè)置氣隙的示例)I.第一實(shí)施方式(設(shè)置貫穿接合表面的凹槽的示例)1-1.半導(dǎo)體器件的構(gòu)成圖I是根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100的示意性截面圖。根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100包括具有在基底I上形成的功能元件2和配線層3的第一疊層10和具有在基底11上形成的功能元件12和配線層13的第一疊層20。例如，Si基底和玻璃基底可用作基底1，或者基底I可由另ー金屬基底形成。功能元件2形成在基底I的主表面上。功能元件2并不局限于例如晶體管。期望由將在下面說明的密封環(huán)8保護(hù)的各種元件，比如MEMS致動(dòng)器、傳感器元件等可布置在基底I上。另外，例如Si02、SiN, SiON或者TEOS的絕緣膜7布置在基底I的主表面上，該主表面位于上面布置有功能元件2的表面的反向側(cè)，從而確保基底I的絕緣。配線層3布置在基底I和功能元件2上，其中由Si02、NSG (無摻雜硅酸鹽玻璃)、PSG (磷硅玻璃)或TEOS (正硅酸こ酯)制成的平坦化膜(絕緣膜)例如夾在配線層3和基底I以及功能元件2之間。本情況中的配線層3具有例如通過順序?qū)盈B第一配線層5a、第ニ配線層5b、第三配線層5c和第四配線層5d而形成的多層配線結(jié)構(gòu)。配線嵌入在每個(gè)層中。配線材料包括例如W、Al和Cu。SiCN和SiN例如被用于各個(gè)配線層中的層間絕緣膜4a、4b、4c、4e和4g。低介電常數(shù)材料，比如有機(jī)硅玻璃等和SiO2例如，被用于層間絕緣膜4b、4d、4f和4h。另外，在從與基底I的主表面垂直的方向上觀察的功能元件2的周緣位置中，在第一至第四配線層5a至5d中的配線件彼此連接，并且密封環(huán)8形成為包圍功能元件2。密封環(huán)8阻止裂紋發(fā)展到形成有功能元件2的區(qū)域，由此保護(hù)功能元件2。形成密封環(huán)8的材料期望具有高的浸沒抗力，以保護(hù)功能元件2。例如上述提及的配線材料W、A1、Cu、Ta、TiN等可用作形成密封環(huán)8的材料。 第二疊層20包括基底11以及在基底11的主表面上形成的功能元件12和配線層13。類似基底1，基底11并無具體限定。Si基底、玻璃基底或另ー金屬化基底例如可用作基底11。另外，類似功能元件2，功能元件12并無具體限定。晶體管之外的各種元件可布置作為功能元件12。由例如Si02、NSG、PSG或TEOS制成的平坦化膜(絕緣膜)15形成在基底11的主表面上并且形成在功能元件12上，功能元件12形成在所述主表面上。配線層13形成在平坦化膜16上。配線層13具有由第一配線層15a、第二配線層15b和第三配線層15c形成的多層配線結(jié)構(gòu)。配線形成在每個(gè)配線層中。低介電常數(shù)材料，比如有機(jī)硅玻璃等和SiO2，例如被用于層間絕緣膜14b、14d、14f0 SiCN和SiN例如被用于各個(gè)配線層中的層間絕緣膜14a、14c、14e。密封環(huán)18布置在當(dāng)從與基底11的主表面垂直的方向上觀察時(shí)的功能元件12的周緣上。密封環(huán)18形成為使得配線層13中的配線包圍功能元件12。密封環(huán)18保護(hù)功能元件12不受裂紋影響。關(guān)于密封環(huán)18，W、Al、Cu、Ta、TiN等可用于密封環(huán)18。另外，例如Si02、SiN或者TEOS制成的絕緣膜17形成在基底11的主表面上，該主表面位于上面形成有功能元件12的表面的反向側(cè)。用于外部連接的由Al等制成的端子21例如布置在絕緣膜17上，以被嵌入在絕緣膜17中。另外，由樹脂制成的鈍化膜19例如形成在絕緣膜17上。第一疊層10的配線層3所在側(cè)上的主表面疊加在第二疊層20的配線層13所在側(cè)上的主表面上。第一疊層10和第二疊層20在第一疊層10的配線層3所在側(cè)上的主表面疊加在第二疊層20的配線層13所在側(cè)上的主表面上的交界部處接合于彼此。該接合可通過施加粘接劑涂層比如樹脂等而通過粘接劑層進(jìn)行，或者可通過使用各種適當(dāng)?shù)姆椒ū热绲入x子接合、金屬接合、玻璃陽極接合等來進(jìn)行?？刹捎帽热绲谝化B層10和第二疊層20在接合時(shí)被彼此電連接的構(gòu)造，或者采用使第一疊層10和第二疊層20在接合時(shí)不彼此電連接的構(gòu)造。本實(shí)施方式中的半導(dǎo)體器件100具有貫穿第一疊層10和第二疊層20之間的交界部的氣隙9。另外，在本情況中，第一疊層10和第二疊層20之間的交界部是第一疊層10和第二疊層20的接合表面。根據(jù)本實(shí)施方式的氣隙9形成貫穿第二疊層20并且具有在第二疊層20的主表面中的開ロ的凹槽，該主表面位于第二疊層20的接合表面的反向側(cè)。另外，氣隙9形成在功能元件2和功能元件12的電路形成區(qū)域的外部，即當(dāng)從與第一疊層10或第二疊層20的主表面垂直的方向上觀察時(shí)形成在密封環(huán)8和密封環(huán)18的外部。由此，在待保護(hù)的電路形成區(qū)域的外部上形成貫穿第一疊層10和第二疊層20之間的交界部的氣隙9，能夠阻止裂紋進(jìn)ー步發(fā)展到待保護(hù)的電路形成區(qū)域內(nèi)。例如，圖2是具有不貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面的氣隙9a的半導(dǎo)體器件110的示意性截面圖。將以該示意性截面圖作為比較例進(jìn)行說明。半導(dǎo)體器件110具有第一疊層IOa的密封環(huán)8a和第二疊層20a的密封環(huán)18a,其中密封環(huán)8a和密封環(huán)18a包圍預(yù)定的電路形成區(qū)域，并且氣隙9a位于密封環(huán)8a和18a的 外部。但是，氣隙9a并不貫穿第一疊層IOa和第二疊層20a的接合表面。由氣隙9a形成的凹槽上的底部表面位于第二疊層20a內(nèi)。例如，具有第一疊層IOa的一側(cè)安裝在劃片槽上的半導(dǎo)體器件110在劃片時(shí)具有在箭頭Al標(biāo)示的方向上施加的載荷。假設(shè)裂紋由此已經(jīng)發(fā)生在第一疊層IOa的那ー側(cè)上。貝1J，由于應(yīng)カ集中在由氣隙9a形成的凹槽的底部表面上，裂紋朝向距離由氣隙9a形成的凹槽的底部表面中的裂紋發(fā)生位置最近的點(diǎn)Pl發(fā)展。接著，當(dāng)裂紋到達(dá)第一疊層IOa和第二疊層20a的接合表面23a并且接合表面23a不具有充分的強(qiáng)度吋，接合表面彼此剝離，并且裂紋傳播過接合表面23a，如箭頭A3所示。由于傳播過接合表面23a，裂紋可能經(jīng)過密封環(huán)8a和18a，并且發(fā)展到密封環(huán)8a和18a的內(nèi)側(cè)上的電路形成區(qū)域，如箭頭A4所示。另ー方面，圖3是表示根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件100被劃片時(shí)發(fā)生裂紋的情況的示意性截面圖。半導(dǎo)體器件100的第一疊層10和第二疊層20在接合表面23處彼此接合。另外，密封環(huán)8和18布置為包圍期望包括的電路形成區(qū)域，并且貫穿接合表面23的氣隙9形成在密封環(huán)8和18的外側(cè)上。當(dāng)?shù)谝化B層10的一側(cè)安裝在劃片槽上并且在箭頭A5的位置處進(jìn)行劃片時(shí)，例如，負(fù)載在箭頭A5的方向上被施加，并且裂紋可發(fā)生在第一疊層10的那ー側(cè)上。在本實(shí)施方式，半導(dǎo)體器件100在氣隙9的位置處被薄化，并且該位置易損。因此，當(dāng)在劃片位置處產(chǎn)生裂紋時(shí)，應(yīng)カ集中在距離氣隙9形成的凹槽的底部表面中的裂紋發(fā)生位置最近的點(diǎn)P2上。由此，裂紋朝向點(diǎn)P2發(fā)展，如箭頭A6所示。當(dāng)裂紋到達(dá)點(diǎn)P2時(shí)，應(yīng)カ通過氣隙9釋放，從而裂紋不進(jìn)一歩發(fā)展。由此，在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100中，由于氣隙9貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面23，阻止了裂紋到達(dá)接合表面23，并且能夠阻止裂紋傳播過接合表面23。另外，即使當(dāng)裂紋到達(dá)在氣隙9的相對(duì)于待保護(hù)的電路形成區(qū)域的外側(cè)上的位置中的接合表面23時(shí)，裂紋沿接合表面23的發(fā)展最終到達(dá)氣隙9，因?yàn)闅庀?貫穿接合表面23。由此，能夠阻止裂紋穿過密封環(huán)8和18并且發(fā)展到電路形成區(qū)域的內(nèi)側(cè)。另外，即使當(dāng)氣隙9的一端或者由氣隙9形成的凹槽的底部表面在本情況中與接合表面23重合時(shí)，類似地也能夠防止裂紋的發(fā)展，因?yàn)楫?dāng)裂紋到達(dá)凹槽的底部表面吋，應(yīng)カ被釋放。
期望該氣隙9被布置為當(dāng)從與半導(dǎo)體器件100的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，包圍半導(dǎo)體器件100中的待保護(hù)的電路形成區(qū)域(第一疊層10和第二疊層20)。圖4A至圖4E是用于說明氣隙9的形成模式的示例的示意圖。另外，圖4A至圖4E示出了當(dāng)從半導(dǎo)體器件100的主表面觀察時(shí)的狀態(tài)。如圖4A所示，氣隙可設(shè)置在密封環(huán)8和密封環(huán)18 (未示出)的外側(cè)上，以在包圍半導(dǎo)體器件100的電路形成區(qū)域的閉合回路中連續(xù)而無斷開。這能夠更為可靠地阻止在氣隙9的外側(cè)上產(chǎn)生的裂紋發(fā)展到氣隙9包圍的區(qū)域的內(nèi)側(cè)。另ー方面，如圖4B所示，氣隙9可形成虛線所示的形狀，這通過對(duì)包圍密封環(huán)8和18的閉合回路設(shè)置斷開而形成。在本情況中，配線可布置在氣隙9的斷開24的位置處，井且用于將半導(dǎo)體器件100連接到外部裝置的引線等例如可容易地設(shè)置。在圖4C中,氣隙9形成為第一氣隙9a和第二氣隙9b。氣隙9a形成為包圍包括有密封環(huán)8和18的電路形成區(qū)域的虛線所示的形狀。氣隙9b布置在氣隙9a的斷開的位置 處。該示例具有其中氣隙9的電路形成區(qū)域和氣隙9的外側(cè)上的區(qū)域通過第一氣隙9a的斷開24a和第二氣隙9b的斷開24b彼此連續(xù)的部分。但是，第一氣隙9a和第二氣隙9b中的至少ー個(gè)相對(duì)于氣隙9內(nèi)的電路形成區(qū)域在徑向上布置。由此能夠?qū)崿F(xiàn)與其中設(shè)置有連續(xù)的氣隙9的圖4A中的方案效果類似的效果。另外，從氣隙9的內(nèi)側(cè)上的電路形成區(qū)域到氣隙9的外側(cè)上的區(qū)域的引線等可布置穿過第一氣隙9a的斷開24a和第二氣隙9b的斷開24b。另外，如圖4D所示，與圖4A相比較，氣隙9可形成凹ロ(chipped)的形狀。在劃片時(shí)的碎裂可通過逼近某一曲線的凹ロ形狀阻止。另外，氣隙9可形成為包圍電路形成區(qū)域的閉合曲線的形狀。當(dāng)試用半導(dǎo)體器件的產(chǎn)品或測試半導(dǎo)體器件吋，TEG (測量元件組)25可形成在與半導(dǎo)體器件相同的基底上。在這樣的情況中，氣隙9能夠如圖4E所示地布置。在圖4E中，在TEG 25的布置位置，氣隙9沿著TEG 25的周邊布置，由此TEG 25位于氣隙9所包圍的區(qū)域的外側(cè)。當(dāng)氣隙9由此形成吋，已經(jīng)產(chǎn)生的裂紋在到達(dá)氣隙9之前首先到達(dá)TEG 25。通過以TEG 25作為阻礙，阻止已經(jīng)到達(dá)TEG 25的裂紋進(jìn)ー步發(fā)展。S卩，TEG 25可用作抵抗裂紋的屏障。另外，即使TEG 25布置在由氣隙9包圍的區(qū)域內(nèi)時(shí)，氣隙9也能夠阻止裂紋發(fā)展到電路形成區(qū)域內(nèi)。1-2.用于制造半導(dǎo)體器件的方法下面將參考圖5A至圖說明用于制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的方法。首先，如圖5A所示，制備具有在基底I的主表面上的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上的功能元件12的第二疊層20。密封環(huán)8形成為當(dāng)從與基底I的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件2。另外，密封環(huán)18形成為當(dāng)從與基底11的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件12。第一疊層10和第二疊層20可通過各種已知方法制造。用于制造第一疊層10和第二疊層20的方法不具體限定。接著，在本情況中，通過施加例如樹脂等粘接劑的涂層到第一疊層10和第二疊層20的接合表面、或施加到第一疊層10的其中功能元件2被設(shè)置到基底I的一側(cè)上的主表面而形成粘接劑層22。接著，如圖5B所示，通過將第一疊層10的在形成粘接劑層22的一側(cè)上的主表面與第二疊層20的在功能兀件12形成在基底11的一側(cè)上的主表面相層疊，第一疊層10和第二疊層20被彼此接合。接合方法可以是不使用粘接劑的另外的方法。例如，當(dāng)?shù)谝化B層10和第二疊層20直接彼此接觸時(shí)，可使用金屬接合、等離子接合、玻璃陽極接合等。另外，在接合之后，基底11通過CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)、BRG(背面研磨)等被研磨
至預(yù)定的厚度。接著，如圖5C所示，到達(dá)第二疊層20中的配線和電極的通孔27通過例如干法蝕 刻形成。接著，通過CVD等在通孔27的內(nèi)表面上形成由Si02、SiN、Si0N、TE0S等制成的絕緣膜以確保絕緣。沉積在通孔27的底部部分上的上述絕緣材料例如通過電子束移除。之后，通孔27的內(nèi)部被填充導(dǎo)電材料，例如，比如W、Al或Cu。沉積在基底11上的上述導(dǎo)電材料比如W、Al或Cu能夠用CMP或BRG被移除。接著，由Si02、SiN、Si0N、TE0S等制成的絕緣膜17形成在基底11上以確?；?1的絕緣。之后,例如,通過Al形成端子21。另外，樹脂等的鈍化膜19在絕緣膜17上形成在除布置有端子21的部分外的位置處。另外，設(shè)置到基底I的絕緣膜7可在接合第一疊層10之前預(yù)先形成，或者可以在接合第一疊層10之后形成，并且這并不具體限定。之后，如圖所示，貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面的氣隙9通過干法蝕刻、濕法蝕刻等形成。該氣隙9布置在當(dāng)從與基底11 (基底I或半導(dǎo)體器件100)的主表面垂直的方向上觀察時(shí)的密封環(huán)8和18的外側(cè)。由此完成半導(dǎo)體器件100。在圖中，例如從基底11的側(cè)部執(zhí)行蝕刻，由此氣隙9具有凹槽的形狀，該凹槽具有在基底11 ー側(cè)的表面中的開ロ。氣隙9可從半導(dǎo)體器件100的在基底I所在側(cè)上的主表面設(shè)置為凹槽的形狀。另外，不需要功能元件形成在第一疊層10和第二疊層20的兩者中，并且僅配線可形成在所述疊層中的ー個(gè)中。另外，當(dāng)貫穿接合表面的氣隙設(shè)置在疊層中的至少ー個(gè)的密封環(huán)的外側(cè)上的區(qū)域中時(shí)，密封環(huán)的內(nèi)側(cè)上的區(qū)域能夠被保護(hù)不受裂紋的影響。2.第一變型例(不同接合表面的示例)在第一實(shí)施方式中，兩個(gè)疊層的其中功能兀件形成在基底上的一側(cè)上的主表面彼此接合。但是，接合表面并不局限于此。圖6是根據(jù)第一變型例的半導(dǎo)體器件200的示意性構(gòu)造的截面圖。下面，與第一實(shí)施方式中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。根據(jù)本變型例的半導(dǎo)體器件200包括具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。第一疊層10具有在功能元件2上形成的第一至第四配線層5a至5d，其中平坦化膜(絕緣膜)6介于第一至第四配線層5a至5d和功能元件2之間，并且具有布置在基底I的與形成有功能元件2的一側(cè)反向的一側(cè)上的主表面上的絕緣膜7。密封環(huán)8布置為當(dāng)從與基底I的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件2的周緣。第一疊層10的包括這些部件的構(gòu)造可與第一實(shí)施方式(見圖I)中所示的構(gòu)造類似。第二疊層20具有在功能元件12上形成的配線層15a至15c，其中平坦化膜(絕緣膜)16介于配線層15a至15c與功能元件12之間。另外，密封環(huán)18布置為當(dāng)從與基底11的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件12。包括這些部件的構(gòu)造也可以與第一實(shí)施方式中所示的構(gòu)造類似。但是，在本實(shí)施方式，絕緣膜17形成在第三配線層15c上，并且端子21形成在絕緣膜17上。另外，鈍化膜19布置在絕緣膜17的除形成有端子21的一部分之外的部分上。另外，第一疊層10的位于功能元件2形成在基底I上的那ー側(cè)上的主表面與第二疊層20的位于與功能元件12形成在基底11上的一側(cè)反向的那ー側(cè)上的主表面彼此疊加， 并且在第一疊層10和第二疊層20之間的交界部彼此接合。第一疊層10和第二疊層20的接合可通過設(shè)置樹脂等形成的粘接劑層22來進(jìn)行，或者通過另外的方法比如等離子接合、金屬接合、玻璃陽極接合等進(jìn)行。應(yīng)注意到，本變型例另外具有貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面的氣隙9A。該氣隙9A形成為凹槽的形狀，所述凹槽具有在第二疊層20的表面中的開ロ。這樣的氣隙9A能夠阻止裂紋沿著接合表面發(fā)展，由此提高產(chǎn)品質(zhì)量。另外，氣隙9A形成在包括至少功能元件2和12的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，例如形成在密封環(huán)8和18的外側(cè)上，如從與半導(dǎo)體器件200 (基底I和11)的主表面垂直的方向上觀察的。由此，可以阻止裂紋進(jìn)ー步發(fā)展到電路形成區(qū)域內(nèi)，由此保護(hù)電路。氣隙9A可具有第一實(shí)施方式中所示的各種模式(見圖4A至圖4E)。由此，在本變型例中，第一疊層10和第二疊層20接合于彼此處的接合表面與第一實(shí)施方式中的接合表面不同。即，第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的接合表面可適當(dāng)?shù)剡x定。當(dāng)例如使用MEMS致動(dòng)器作為在第二疊層20中布置的功能元件12時(shí)，致動(dòng)器的可動(dòng)部分需要暴露于半導(dǎo)體器件200的表面，從而確保了用于驅(qū)動(dòng)所述可動(dòng)部分的空間。由此，在本情況中，第一疊層10的位于在基底11上未布置有功能兀件12的那ー側(cè)上的主表面可期望地接合到第二疊層20，如本變型例中那樣。在本情況中，配線層未形成在致動(dòng)器上，而是布置在例如第一疊層10的那ー側(cè)上。接著，用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器的晶體管、ニ極管等能夠作為功能元件2布置在第一疊層10中。關(guān)于制造方法，半導(dǎo)體器件200能夠通過與第一實(shí)施方式中所述的方法類似的方法制造，僅改變了第一疊層10和第二疊層20彼此接合的表面和上面形成有絕緣膜17、鈍化膜19和端子21的表面。另外，第一疊層10和第二疊層20可通過接合之外的方法層疊。例如，基底11通過蒸汽相膜形成或液相膜形成的方式形成在第一疊層10的配線層3上。例如，濺射等可用于形成硅制成的基底11，或者SOG(玻璃上旋涂)可用于形成玻璃基底。接著，通過將功能元件12、平坦化膜16和配線層13順序地形成在基底11上，第二疊層20被疊加在第一疊層10上。
另外在第二疊層20的基底11直接形成在第一疊層10上情況中，貫穿第一疊層10和第二疊層20之間的交界部的氣隙9可期望地以類似方式形成。這能夠阻止裂紋進(jìn)一歩沿著第一疊層10和第二疊層20之間的交界部發(fā)展。3.第二變型例(接合三個(gè)或更多個(gè)疊層的示例)另外，彼此接合的疊層的數(shù)量并不局限于兩個(gè)，而是三個(gè)或更多個(gè)疊層可彼此接
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ロ ο圖7是根據(jù)第二變型例的半導(dǎo)體器件300的示意性截面圖。在下面，與第一實(shí)施方式(見圖I)中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。
根據(jù)本變型例的半導(dǎo)體器件300包括具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10、具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20、以及具有在基底31上的功能元件32的第三疊層30。第一疊層10和第二疊層20的構(gòu)造可類似于第一實(shí)施方式中示出的構(gòu)造，并且不具體限定。第三疊層30具有在功能元件32上形成的配線層33，其中平坦化膜(絕緣膜)36介于配線層33與功能元件32之間。本情況中的配線層33由第一配線層35a、第二配線層35b、第三配線層35c和第四配線層35d構(gòu)成。Si基底、玻璃基底或金屬化基底例如可用作基底31。另外，例如Si02、NSG、PSG或TEOS用于平坦化膜36。如第一實(shí)施方式中的配線層，第一至第四配線層35a至35d中的每ー個(gè)包括例如由低介電常數(shù)材料，比如有機(jī)硅玻璃等或SiO2，制成的層間絕緣膜，以及由SiCN或SiN制成的層間絕緣膜。這些部件在第三疊層30中的構(gòu)造可類似于第一疊層10和第二疊層20的構(gòu)造，并且不具體限定。但是，在本變型例中，絕緣膜17、端子21和鈍化膜19布置在第三疊層30的配線層33上。另外，不必要從第一疊層10至第三疊層30的所有疊層中形成有功能元件。在所述疊層中的至少ー個(gè)中形成功能元件是足夠的。在本變型例中，第一疊層10的位于配線層3所在側(cè)上的主表面疊加第二疊層20的位于配線層13所在側(cè)上的主表面。接著，第一疊層10和第二疊層20在第一疊層10的位于配線層3所在側(cè)上的主表面疊加第二疊層20的位于配線層13所在側(cè)上的主表面的交界部處彼此接合。該接合可通過設(shè)置樹脂等形成的粘接劑層22來進(jìn)行，或者通過另外的方法比如等離子接合、金屬接合、玻璃陽極接合等進(jìn)行。另外，第二疊層20的位于基底11所在側(cè)上的主表面疊加第三疊層30的位于基底31所在側(cè)上的主表面。接著，第二疊層20和第三疊層30在第二疊層20的位于基底11所在側(cè)上的主表面疊加第三疊層30的位于基底31所在側(cè)上的主表面的交界部處彼此接合。該接合也可通過樹脂等形成的粘接劑層42來進(jìn)行，或者通過另外的方法比如等離子接合、金屬接合、玻璃陽極接合等進(jìn)行。由此，在本變型例中，半導(dǎo)體器件300通過將三個(gè)疊層彼此接合而形成。在本情況中，氣隙9B可期望地設(shè)置為貫穿第一疊層10和第二疊層20和接合表面以及第二疊層20和第三疊層30的接合表面。這能夠阻止裂紋進(jìn)一歩傳播過第一疊層10和第二疊層20的接合表面或者第二疊層20和第三疊層30的接合表面。另外，氣隙9B布置在包括至少功能元件2、12和32中的至少ー個(gè)的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，如從與半導(dǎo)體器件300(基底1、11或31)的主表面垂直的方向上觀察的。例如，在圖7中，氣隙9B布置在密封環(huán)8、18和38的外側(cè)上。這能夠阻止裂紋進(jìn)ー步發(fā)展到功能元件2、12和32內(nèi)、或者期望保護(hù)的電路形成區(qū)域內(nèi)。另外，在通過將四個(gè)或更多個(gè)疊層彼此接合而形成的半導(dǎo)體器件中，通過設(shè)置貫穿各個(gè)疊層的接合表面的氣隙，能夠阻止裂紋傳播過接合表面。另外，在每個(gè)疊層中，通過在期望保護(hù)的區(qū)域的外側(cè)上設(shè)置上述的氣隙，能夠阻止裂紋發(fā)展到期望保護(hù)的區(qū)域內(nèi)。
另外，氣隙9B可具有第一實(shí)施方式中所示的各種模式(見圖4A至圖4E)。關(guān)于制造方法，半導(dǎo)體器件300能夠通過與第一實(shí)施方式中所述的方法(見圖5A至圖5D)類似的方法制造，不同之處在于三個(gè)或更多個(gè)疊層被彼此接合并且設(shè)置貫穿各個(gè)疊層的接合表面的凹槽。關(guān)于是否使疊層彼此電接觸，并無具體限定?？筛鶕?jù)需要適當(dāng)?shù)匦纬蛇^孔等以在疊層之間建立電連接。4.第二實(shí)施方式(設(shè)置到達(dá)配線的氣隙的示例)圖8是根據(jù)第二實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件400的構(gòu)造的示意性截面圖。下面，與第ー實(shí)施方式(見圖I)中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件400包括具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。第一疊層10和第二疊層20的基本結(jié)構(gòu)可與根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100的基本結(jié)構(gòu)類似。本實(shí)施方式中的氣隙9C設(shè)置為貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面。例如，氣隙9C形成為具有在半導(dǎo)體器件400的位于第二疊層20所在側(cè)上的主表面中的開ロ的凹槽的形式。但是，氣隙9C到達(dá)第一疊層10中的配線5A，并且氣隙9C形成的凹槽的底部表面與配線5A的表面重合。通過該構(gòu)造，當(dāng)氣隙9C例如通過干法蝕刻或濕法蝕刻形成時(shí)，配線5A可用作蝕刻阻擋件，從而能夠容易地控制氣隙9C的深度。另外，氣隙9C所達(dá)到的配線5A可以是形成密封環(huán)8的配線的一部分，或者可以僅単獨(dú)布置配線5A。在根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件中，用于蝕刻阻擋件的虛擬配線(du_ywiring)或金屬層可局部布置在密封環(huán)8的外側(cè)上，并且可允許氣隙9C達(dá)到虛擬配線或金屬層。如上所述，另外在本實(shí)施方式中，氣隙9C設(shè)置為貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面。因此可以阻止裂紋傳播過第一疊層10和第二疊層20的接合表面。另外，當(dāng)在與半導(dǎo)體器件400 (基底I或基底11)垂直的方向上觀察時(shí)，氣隙9C布置在密封環(huán)18的外側(cè)上，即布置在第二疊層20中的電路形成區(qū)域的外側(cè)上。這能夠阻止裂紋發(fā)展到第二疊層20中的電路形成區(qū)域內(nèi)，由此保護(hù)功能元件12。當(dāng)氣隙9C達(dá)到第一疊層10中的密封環(huán)8的配線的一部分時(shí)，氣隙9C可期望地制造為達(dá)到形成密封環(huán)8的配線的最外區(qū)域中的配線，如在與半導(dǎo)體器件400(基底I或基底11)垂直的方向上觀察的。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件400能夠通過與第一實(shí)施方式中所示方法(圖5A至圖5D)類似的方法制造，不同之處在于氣隙9C被制成達(dá)到第一疊層10中的配線。另外在本實(shí)施方式中，第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的表面可如第一變型例中那樣改變，并且三個(gè)或更多個(gè)疊層可如第二變型例中那樣彼此接合。5.第三實(shí)施方式(通過金屬構(gòu)件貫穿基底而形成密封環(huán)的示例)圖9是根據(jù)第三實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件500的示意性截面圖。同樣，在本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式(見圖I)中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件500包括具有在基底I的主表面上形成 的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。第一疊層10和第二疊層20等的基本結(jié)構(gòu)可與根據(jù)第一實(shí)施方式的基本結(jié)構(gòu)類似。但是，當(dāng)從與第一疊層10和第二疊層20的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，第二疊層20包括在包括功能元件12的電路形成區(qū)域的外側(cè)上貫穿基底11和配線層13的金屬構(gòu)件26。在本實(shí)施方式中，該金屬構(gòu)件26的形成方式類似于所謂的TSV(直通矽晶穿孔)，并且被連接到第一疊層10中的密封環(huán)8。因此，可用作貫穿金屬構(gòu)件26的，例如是可建立MCVD (金屬化學(xué)蒸汽沉積)技術(shù)的W、聚硅、Cu、Al、Au和Sn，或者Ti、TiN、Ta和Tan，或者它們的堆疊結(jié)構(gòu)和合金。在第二疊層20中，金屬構(gòu)件26形成密封環(huán)。另外，金屬構(gòu)件26形成密封環(huán)，并且與所謂的TSV不同，并不將第一疊層10的那一側(cè)上的電路電連接到第二疊層20所在側(cè)上的電路。另外，氣隙9D布置在金屬構(gòu)件26的外側(cè)上，如在與第一疊層10和第二疊層20的主表面垂直的方向上觀察的。例如，氣隙9D形成為具有在500的主表面中的開ロ的凹槽的形式，該主表面位于第二疊層20所在側(cè)。另外，氣隙9D達(dá)到第一疊層10中的密封環(huán)8，并且由氣隙9D形成的凹槽的底部表面與密封環(huán)8的配線5B的表面重合。由此，同樣在本實(shí)施方式中，由于設(shè)置了貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面的氣隙9D，能夠阻止裂紋傳播過接合表面。另外，由于裂紋不傳播過接合表面，能夠阻止裂紋發(fā)展到其中布置有功能元件2和12的電路形成區(qū)域。另外，由于第二疊層20中的密封環(huán)由貫穿基底11和配線層13的金屬構(gòu)件26形成，則能夠可靠地阻止裂紋的發(fā)展。另外，在本實(shí)施方式中，與金屬構(gòu)件26連接的配線和用作第一疊層10中的由氣隙9D形成的凹槽的底部表面的配線5B布置在同一第四配線層5d中。因此，氣隙9D和用于布置金屬構(gòu)件26的通孔能夠同時(shí)形成。例如，在第一疊層10和第二疊層20彼此接合之后以及在形成絕緣膜17之前，用于金屬構(gòu)件26的通孔和氣隙9D通過例如干法蝕刻從第二疊層20中的基底11的ー側(cè)形成。接頭，第四配線層中的密封環(huán)8用作用于通孔和氣隙9D的蝕刻阻擋件。由此，通孔和氣隙9D能夠同時(shí)形成。另外，當(dāng)在第二疊層中設(shè)置待與第一疊層中的第四配線層5d中布置的配線連接的TSV吋，TSV、用于上述的金屬構(gòu)件26的通孔、以及氣隙9D能夠同時(shí)設(shè)置。接著，SiO2, SiN, SiON或者TEOS等絕緣膜通過CVD等形成在通孔的內(nèi)壁表面上，以確保絕緣。沉積在通孔的底部部分上的上述絕緣材料例如通過電子束移除。之后，通孔的內(nèi)部被填充如上述的材料。由此，形成金屬構(gòu)件26。在其它的制造步驟中，半導(dǎo)體器件500能夠通過與第一實(shí)施方式中所示方法(圖5A至圖5D)類似的方法制造。同樣在本實(shí)施方式中，第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的表面可如第一變型例中那樣改變，并且三個(gè)或更多個(gè)疊層可如第二變型例中那樣彼此接合。氣隙9D的如從與第一疊層10和第二疊層20垂直的方向上觀察的形成模式也可類似于第一實(shí)施方式中的形成模式(見圖4A至圖4E)。6.第四實(shí)施方式(用于氣隙和貫穿金屬構(gòu)件的同一蝕刻阻擋件的示例)另外，用于氣隙蝕刻阻擋件的配線和與貫穿金屬構(gòu)件連接的配線可彼此連接。圖10是根據(jù)第四實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件600的構(gòu)造的示意性截面圖。同樣，在本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式(見圖I)和第三實(shí)施方式(見圖9)中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件600包括具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。第一疊層10和第二疊層20等的基本構(gòu)造可與第一實(shí)施方式(見圖I)所示的基本構(gòu)造類似。第一疊層10具有密封環(huán)8，密封環(huán)8形成為當(dāng)從與第一疊層10的主表面垂直的方 向上觀察時(shí)包圍功能元件2。第二疊層20具有貫穿金屬構(gòu)件26，其布置為當(dāng)從與第二疊層20的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件12。該貫穿金屬構(gòu)件26與第一疊層10中的密封環(huán)8連接。另外，氣隙9E布置金屬構(gòu)件26的外側(cè)上，如從與第一疊層10和第二疊層20垂直的方向上觀察的。該氣隙9E形成為凹槽的形式，該凹槽具有在半導(dǎo)體器件600中的第二疊層20所在側(cè)上的開ロ，并且達(dá)到形成第一疊層10中的密封環(huán)8的配線。這些部件的構(gòu)造可類似于在第三實(shí)施方式(見圖9)中所述的半導(dǎo)體器件500。S卩，同樣在本實(shí)施方式中，由于設(shè)置了達(dá)到密封環(huán)8的氣隙9E，能夠阻止裂紋傳播過第一疊層10和第二疊層20的接合表面。另外，由于裂紋不傳播過接合表面，能夠阻止裂紋發(fā)展到其中布置有功能元件2和12的電路形成區(qū)域內(nèi)。但是，在本實(shí)施方式，通過將連接于金屬構(gòu)件26的配線和密封環(huán)8中的氣隙9E所達(dá)到的配線彼此連接而形成墊當(dāng)由此連接于金屬構(gòu)件26的配線與氣隙9E所達(dá)到的配線彼此連接時(shí)，増大了密封環(huán)8的最上表面(配線層5d)中的金屬(配線)的面積。由此，在設(shè)置有用于金屬構(gòu)件26和氣隙9E的通孔的狀態(tài)下，當(dāng)該墊被用作蝕刻阻擋件時(shí)，墊的大的面積能夠緩解蝕刻時(shí)所必需的對(duì)準(zhǔn)精度。另外，接合第一疊層10和第二疊層20時(shí)的對(duì)準(zhǔn)精度能夠同時(shí)得以緩解。因此，可以避免由于考慮提供對(duì)準(zhǔn)位移的余量造成芯片尺寸的増大。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體器件600能夠以類似于第三實(shí)施方式的方式制造，不同之處在于通過在形成第一疊層10中的配線層3時(shí)，將配線層5d中的密封環(huán)8的配線件彼此連接而形成墊5D。另外在本實(shí)施方式中，第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的表面可如第一變型例中那樣改變，并且三個(gè)或更多個(gè)疊層可如第二變型例中那樣彼此接合。另外，氣隙9E的如從與第一疊層10和第二疊層20垂直的方向上觀察的形成模式也可類似于第一實(shí)施方式中的形成模式(見圖4A至圖4E)。7.第五實(shí)施方式(僅在接合表面附近設(shè)置氣隙的示例)
7-1.半導(dǎo)體器件的構(gòu)造在迄今的實(shí)施方式中，設(shè)置了采用具有在半導(dǎo)體器件的表面中的開ロ的凹槽形狀的氣隙。但是，根據(jù)本公開的實(shí)施方式的氣隙貫穿疊層的接合表面是足夠的，或者氣隙的邊界與接合表面重合是足夠的。氣隙并不需要具有在半導(dǎo)體器件的表面中的開ロ。圖11是根據(jù)第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件700的構(gòu)造的示意性截面圖。同樣，在本實(shí)施方式中，與第一實(shí)施方式(見圖I)和第三實(shí)施方式(見圖9)中的部件對(duì)應(yīng)的部件標(biāo)示為相同的附圖標(biāo)記，并且將略去它們的重復(fù)說明。根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件700包括具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。另外，彼此接合第一疊層10和第二疊層20的方法可類似于第一實(shí)施方式中所示的方法。如在與第一疊層10和第二疊層20的主表面垂直的方向觀察的，氣隙9F布置在密封環(huán)8和18的外側(cè)上。氣隙9F布置為貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面。另外，氣隙9F的一端可與第一疊層10和第二疊層20的接合表面重合。在本實(shí)施方式中，氣隙9F不具有在半導(dǎo)體器件700的表面中的開ロ，而是布置在半導(dǎo)體器件700內(nèi)的封閉形狀。但是，由于氣隙9F貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面，氣隙9F能夠釋放裂紋的應(yīng)力，由此阻止裂紋傳播過接合表面。另外，由于裂紋不傳播過接合表面，如在與第一疊層10和第二疊層20的主表面垂直的方向上觀察的，能夠阻止裂紋發(fā)展到位于氣隙9F的內(nèi)側(cè)上的電路形成區(qū)域中。同樣，在本實(shí)施方式中，第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的表面可如第一變型例中那樣改變，并且三個(gè)或更多個(gè)疊層可如第二變型例中那樣彼此接合。另外，氣隙9F的如從與第一疊層10和第二疊層20垂直的方向上觀察的形成模式也可類似于第一實(shí)施方式中的形成模式(見圖4A至圖4E)。7-2.用于制造半導(dǎo)體器件的方法根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件700能夠如下制造。圖12A至圖12D是用于說明用于制造根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件700的方法的圖。首先，如圖12A中所示，制備具有在基底I的主表面上形成的功能元件2的第一疊層10和具有在基底11的主表面上形成的功能元件12的第二疊層20。
平坦化膜6形成在基底I上的功能元件2上。之后，第一至第四配線層5a至5d順序地形成。另外，平坦化膜16形成在基底11上的功能元件12上。之后，第一至第三配線層15a至15c順序地形成。另外，密封環(huán)8形成為當(dāng)從與基底I的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件2。另外，密封環(huán)18形成為當(dāng)從與基底11的主表面垂直的方向上觀察時(shí)包圍功能元件12。第一疊層10和第二疊層20可通過各種已知方法制造。用于制造第一疊層10和第二疊層20的方法不具體限定。接著，凹槽形狀的氣隙9G例如通過干法蝕刻、濕法蝕刻等形成在密封環(huán)8的在第ー疊層10的配線層3所在側(cè)的外側(cè)上。類似地，凹槽形狀的氣隙9H例如通過干法蝕刻、濕法蝕刻等在配線層13所在側(cè)上形成在第二疊層20的主表面的密封環(huán)18的外側(cè)上。 接著，如圖12B所示，第一疊層10的其中布置有氣隙9G的主表面和第二疊層20的其中布置有氣隙9H的主表面接合于彼此。此時(shí)，氣隙9G和氣隙9H彼此對(duì)準(zhǔn)，并且彼此接合使得氣隙9G和氣隙9H彼此連通。由此，形成貫穿第一疊層10和第二疊層20的接合表面的氣隙9F。接合方法并不局限于粘接劑，而可以使用另外的方法。例如，當(dāng)?shù)谝化B層10和第ニ疊層20直接彼此接觸時(shí),可使用金屬接合、等離子接合、玻璃陽極接合等。另外，在接合之后，基底11通過CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)、BRG(背面研磨)等被研磨至預(yù)定的厚度。接著，如圖12C所示，到達(dá)第二疊層20中的配線和電極的通孔28通過例如干法蝕刻從基底11側(cè)形成。接著，通過CVD等在通孔28的內(nèi)表面上形成由Si02、SiN、Si0N、TE0S等制成的絕緣膜，以確保絕緣。沉積在通孔28的底部部分上的上述絕緣材料例如通過電子束移除。之后，通孔28的內(nèi)部被填充導(dǎo)電材料，例如，比如W、Al或Cu。沉積在基底11上的上述導(dǎo)電材料比如W、Al或Cu能夠用CMP或BRG被移除。接著，如圖12D所示，由Si02、SiN、Si0N、TE0S等制成的絕緣膜17例如形成在基底11上以確保基底11的絕緣。之后，例如，通過Al形成端子21。另外，樹脂等的鈍化膜19在絕緣膜17上形成在除布置有端子21的部分外的位置處。由此,完成半導(dǎo)體器件700。另外，待設(shè)置到基底I的絕緣膜7使用例如Si02、SiN、Si0N或者TEOS類似地形成。絕緣膜7可在接合第一疊層10之前預(yù)先形成，或者可以在接合第一疊層10之后形成，并且這并不具體限定。另外，不需要功能元件形成在第一疊層10和第二疊層20的兩者中，并且僅配線可形成在所述疊層中的ー個(gè)中。另外，即使在第一疊層10和第二疊層20彼此接合處的接合表面改變的情況中，半導(dǎo)體器件700也能夠通過類似地形成在接合表面中的凹槽形狀的氣隙，使第一疊層10和第ニ疊層20彼此對(duì)準(zhǔn)，并且使第一疊層10和第二疊層20彼此接合，使得第一疊層10和第二疊層20的各個(gè)氣隙彼此連接。另外，在三個(gè)或更多個(gè)疊層彼此接合的情況中，半導(dǎo)體器件700能夠通過在疊層的各個(gè)接合表面中形成凹槽形狀的氣隙、使疊層彼此對(duì)準(zhǔn)和使疊層彼此接合形成氣隙而制造出。半導(dǎo)體器件的實(shí)施方式和用于制造所述半導(dǎo)體器件的方法在上面已經(jīng)說明。本公開并不局限于前述的實(shí)施方式，但包括不偏離權(quán)利要求書中所述的本公開的精神的可構(gòu)思到的各種形式。另外，本公開也可采用下面的構(gòu)造。(I)半導(dǎo)體器件包括第一疊層，所述第一疊層具有在基底上形成的配線層；第二疊層，所述第二疊層具有在基底上形成的配線層，所述第二疊層的主表面被接合到所述第一疊層的主表面；
功能元件，所述功能元件布置在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中；和氣隙，所述氣隙貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的接合表面，當(dāng)從與所述第一疊層和所述第二疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述氣隙被布置于在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中的包括所述功能元件的電路形成區(qū)域的外側(cè)。(2)根據(jù)⑴的半導(dǎo)體器件，其中所述氣隙是貫穿所述第二疊層的凹槽。(3)根據(jù)(I)或(2)的半導(dǎo)體器件，進(jìn)ー步包括密封環(huán)，當(dāng)從與所述第一疊層和所述第二疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述密封環(huán)包圍所述第一疊層和所述第二疊層中的所述電路形成區(qū)域，其中所述凹槽布置在所述密封環(huán)的外側(cè)上。(4)根據(jù)(3)的半導(dǎo)體器件，其中所述凹槽的底部表面與所述第一疊層內(nèi)的配線表面重合。(5)根據(jù)(4)的半導(dǎo)體器件，進(jìn)ー步包括貫穿金屬構(gòu)件，所述貫穿金屬構(gòu)件貫穿所述第二疊層的所述基底和所述接合表面，其中所述貫穿金屬構(gòu)件被連接到在與所述凹槽的底部表面重合的所述配線同一層的配線。(6)根據(jù)(5)的半導(dǎo)體器件，其中所述貫穿金屬構(gòu)件形成所述密封環(huán)。(7)根據(jù)(3)至(6)中一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中當(dāng)從與所述第一疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述凹槽形成為包圍所述密封環(huán)。(8)根據(jù)(3)至(7)中一個(gè)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述密封環(huán)形成在所述第一疊層和所述第二疊層兩者中。(9)用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件；將所述第一疊層的主表面與所述第二疊層的主表面彼此接合；并且將貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的接合表面并且具有在所述第一疊層和所述第二疊層中的一個(gè)的主表面中的開ロ的凹槽布置在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，所述主表面位于所述第一疊層和所述第二疊層中的ー個(gè)的所述接合表面的反向側(cè)上。(10)用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件；在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上形成在所述第一疊層的主表面中的凹槽和在所述第二疊層的主表面中的凹槽；并且進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使得布置在所述第一疊層中的凹槽和布置在所述第二疊層中的凹槽彼此連通，并且將所述第一疊層的所述主表面與所述第二疊層的所述主表面彼此接合。
(11)根據(jù)(9)或(10)所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法，其中形成密封環(huán)，當(dāng)從與所述第一疊層的所述主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述密封環(huán)包圍所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域，并且所述凹槽布置在所述密封環(huán)的外側(cè)上。本公開包含與2011年3月24日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP2011-065494中公開的主題內(nèi)容相關(guān)的主題，該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過引用合并于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在所附權(quán)利要求或其等效內(nèi)容的范圍內(nèi)，可依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素進(jìn)行各種修改、組合、子組合和替代。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 第一疊層，所述第一疊層具有在基底上形成的配線層； 第二疊層，所述第二疊層具有在基底上形成的配線層，所述第二疊層的主表面被接合到所述第一疊層的主表面； 功能元件，所述功能元件布置在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中；和氣隙，所述氣隙貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的交界部，當(dāng)從與所述第一疊層和所述第二疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述氣隙被布置于在所述第一疊層和所述第ニ疊層中的至少ー個(gè)中的包括所述功能元件的電路形成區(qū)域的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中所述氣隙是貫穿所述第二疊層的凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)ー步包括 密封環(huán)，當(dāng)從與所述第一疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述密封環(huán)包圍所述第ー疊層和所述第二疊層中的所述電路形成區(qū)域， 其中所述凹槽布置在所述密封環(huán)的外側(cè)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述凹槽的底部表面與所述第一疊層內(nèi)的配線表面重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，進(jìn)ー步包括貫穿金屬構(gòu)件，所述貫穿金屬構(gòu)件貫穿所述第二疊層的所述基底和所述交界部， 其中所述貫穿金屬構(gòu)件被連接到在與所述凹槽的底部表面重合的所述配線同一層的配線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述貫穿金屬構(gòu)件形成所述密封環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件， 其中當(dāng)從與所述第一疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述凹槽形成為包圍所述密封環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述密封環(huán)形成在所述第一疊層和所述第二疊層兩者中。
9.用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件； 將所述第一疊層的主表面與所述第二疊層的主表面彼此接合；并且將貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的交界部并且具有在所述第一疊層和所述第二疊層中的一個(gè)的主表面中的開ロ的凹槽布置在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，所述主表面位于所述第一疊層和所述第二疊層中的ー個(gè)的所述接合表面的反向側(cè)上。
10.用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括 形成具有在基底上形成的配線層的第一疊層、具有在基底上形成的配線層的第二疊層、和在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少ー個(gè)中布置的功能元件； 在所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域的外側(cè)上，形成在所述第一疊層的主表面中的凹槽和在所述第二疊層的主表面中的凹槽；并且進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，使得布置在所述第一疊層中的凹槽和布置在所述第二疊層中的凹槽彼此連通，并且將所述第一疊層的所述主表面與所述第二疊層的所述主表面彼此接合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的用于制造半導(dǎo)體器件的方法， 其中形成密封環(huán)，當(dāng)從與所述第一疊層的所述主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述密封環(huán)包圍所述第一疊層和所述第二疊層的電路形成區(qū)域，并且所述凹槽布置在所述密封環(huán)的外側(cè)上。
全文摘要
這里公開了一種半導(dǎo)體器件和用于制造半導(dǎo)體器件的方法，所述半導(dǎo)體器件包括第一疊層，所述第一疊層具有在基底上形成的配線層；第二疊層，所述第二疊層具有在基底上形成的配線層，所述第二疊層的主表面被接合到所述第一疊層的主表面；功能元件，所述功能元件布置在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少一個(gè)中；和氣隙，所述氣隙貫穿所述第一疊層和所述第二疊層的交界部，當(dāng)從與所述第一疊層和所述第二疊層的主表面垂直的方向上觀察時(shí)，所述氣隙被布置于在所述第一疊層和所述第二疊層中的至少一個(gè)中的包括所述功能元件的電路形成區(qū)域的外側(cè)。
文檔編號(hào)H01L23/31GK102693947SQ201210070818
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者平野嵩明 申請(qǐng)人:索尼公司