本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2013年9月18日、發(fā)明名稱為“半導(dǎo)體器件、半導(dǎo)體器件制造方法以及固體攝像裝置”的申請(qǐng)?zhí)枮?01310429001.3的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和半導(dǎo)體器件制造方法，并且更加具體地，涉及通過層疊多個(gè)半導(dǎo)體層三維地布置有元件的半導(dǎo)體器件、用于制造這種半導(dǎo)體器件的方法以及使用這種半導(dǎo)體器件的固體攝像裝置。

背景技術(shù)：

作為被構(gòu)造用來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件的更高集成化的結(jié)構(gòu)之一，已經(jīng)提出了在多個(gè)層中層疊有不同特性的元件的3維結(jié)構(gòu)。在具有這樣的3維結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，例如，存在下列兩種構(gòu)造。

第一種構(gòu)造是這樣的構(gòu)造：其中，制備了多個(gè)其中形成有元件的基板并且這些基板被彼此接合起來。在此情況下，例如，與所述元件連接的連接電極被構(gòu)造成朝著這些基板的接合表面?zhèn)缺灰觥Ｍㄟ^將被引出的連接電極與連接電極接合，兩個(gè)基板就被接合起來從而使得這兩個(gè)基板能夠彼此電連接(關(guān)于這些內(nèi)容，例如參見日本專利申請(qǐng)第2005-268662號(hào)公報(bào))。

第二種構(gòu)造是這樣的構(gòu)造：其中，在形成有包含第一半導(dǎo)體層的元件的基板上形成層間絕緣膜且在該層間絕緣膜上形成有包含第二半導(dǎo)體層的元件，并且這兩層的元件在上層中被連接起來(關(guān)于這些內(nèi)容，例如參見日本專利申請(qǐng)第2009-94495號(hào)公報(bào))。

然而，在第一構(gòu)造中，需要在各基板的前表面上使連接電極迂回。為此原因，其中布線有連接電極的占用面積會(huì)根據(jù)所形成的電路的種類而增大，并且因此阻礙了半導(dǎo)體器件的小型化。在第二構(gòu)造中，在最上層中將上層元件和下層元件連接起來。因此，用來將各元件相互連接的配線的迂回面積可能進(jìn)一步增大，因而可能進(jìn)一步阻礙半導(dǎo)體器件的小型化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明期望提供一種半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中，即使當(dāng)層疊有多個(gè)元件層時(shí)，也能夠在不讓配線進(jìn)行迂回的情況下就把上層元件和下層元件連接起來，并因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。本發(fā)明還期望提供使用該半導(dǎo)體器件的固體攝像裝置以及用于制造該半導(dǎo)體器件的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括：半導(dǎo)體層，其包括有源區(qū)域；半導(dǎo)體元件，它們是利用所述有源區(qū)域形成的；連接區(qū)域，它們是通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以相對(duì)于所述有源區(qū)域孤立的島狀形狀金屬化而獲得的；絕緣膜，其被形成為覆蓋所述半導(dǎo)體層的一個(gè)主表面?zhèn)?；電極，它們被設(shè)置成面對(duì)著所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域，且所述電極與所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域之間夾著所述絕緣膜；以及接觸部，其貫穿所述絕緣膜從而選擇性地形成在用于將所述半導(dǎo)體元件或所述連接區(qū)域連接至所述電極的各部分之中的所需部分中。

在具有這樣結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件中，在與所述半導(dǎo)體層中所包含的所述有源區(qū)域所處的同一層中形成有所述連接區(qū)域作為電極焊盤，所述連接區(qū)域是通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以獨(dú)立于所述有源區(qū)域的島狀形狀金屬化而獲得的。因此，通過在所述連接區(qū)域與所述電極之間以及所述半導(dǎo)體元件與所述電極之間選擇性地布置所述接觸部，能夠?qū)⑺霭雽?dǎo)體元件的各部分的電勢(shì)引出至布置于與所述電極側(cè)相反的側(cè)的所述連接區(qū)域(所述連接區(qū)域與所述電極之間布置有所述絕緣膜)。因此，能夠通過選擇所述接觸部的布置方式而不是依賴于僅僅使所述配線迂回的方式來形成所期望的電路。

本發(fā)明實(shí)施例的固體攝像裝置是這樣的裝置：其使用本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，并且包括上述半導(dǎo)體器件和含有光電轉(zhuǎn)換單元的攝像基板。

此外，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件制造方法，其包括：在半導(dǎo)體層中形成有源區(qū)域，并且形成通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以相對(duì)于所述有源區(qū)域孤立的島狀形狀金屬化而獲得的連接區(qū)域；利用所述有源區(qū)域形成半導(dǎo)體元件；形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的一個(gè)主表面?zhèn)鹊慕^緣膜；在到達(dá)所述半導(dǎo)體元件或所述連接區(qū)域的各部分之中的所需部分中選擇性地形成貫穿所述絕緣膜的接觸部；以及在面對(duì)著所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域的位置處形成電極，所述電極與所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域之間夾著所述絕緣膜，并且一部分所述電極連接至所述接觸部。

根據(jù)本發(fā)明的上述各實(shí)施例，能夠通過選擇所述接觸部的布置方式而不依賴于僅僅讓所述配線迂回的方式形成所期望的電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化。

附圖說明

圖1是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖；

圖2是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的平面圖；

圖3是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的平面圖；

圖4是沿圖1的線a1-a1'截取的截面圖；

圖5是沿圖1的線a2-a2'截取的截面圖；

圖6是沿圖1的線b1-b1'截取的截面圖；

圖7是沿圖1的線b2-b2'截取的截面圖；

圖8是沿圖1的線b3-b3'截取的截面圖；

圖9是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中包含的nand(邏輯)電路的等效電路圖；

圖10是沿線a-a'截取的截面圖，并且圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中柵極電極部分的連接構(gòu)造示例；

圖11是沿線b-b'截取的截面圖，并且圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中源極和漏極部分的連接構(gòu)造示例-1；

圖12是沿線b-b'截取的截面圖，并且圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中源極和漏極部分的連接構(gòu)造示例-2；

圖13圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第1部分)；

圖14圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第2部分)；

圖15圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第3部分)；

圖16圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第1部分)；

圖17圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第2部分)；

圖18圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第3部分)；

圖19圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第1部分)；

圖20圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第2部分)；

圖21圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第3部分)；

圖22是圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖；

圖23是沿圖22中的線a1-a1'截取的截面圖；

圖24圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第1部分)；

圖25圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第2部分)；

圖26圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第3部分)；

圖27圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第4部分)；

圖28圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第5部分)；

圖29圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第6部分)；

圖30圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第7部分)；

圖31圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第8部分)；

圖32是圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖；

圖33是沿圖32中的線a1-a1'截取的截面圖；

圖34是沿圖32中的線b1-b1'截取的截面圖；

圖35是沿圖32中的線b2–b2'截取的截面圖；

圖36是圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中包含的nand電路的等效電路圖；

圖37圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第1部分)；

圖38圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第2部分)；

圖39圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第3部分)；

圖40圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第4部分)；

圖41是圖示了第四實(shí)施例的固體攝像裝置的截面圖；

圖42是圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件(應(yīng)用于fin結(jié)構(gòu)的示例)的平面圖；

圖43是圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的平面圖；

圖44是圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的平面圖；

圖45是沿圖42中的線a-a'截取的截面圖；

圖46是沿圖42中的線b-b'截取的截面圖；

圖47是沿圖42中的線c1-c1'截取的截面圖；

圖48是沿圖42中的線c2-c2'截取的截面圖；

圖49圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第1部分)；

圖50圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第2部分)；

圖51圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第3部分)；

圖52圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第一元件層的制造工藝(第4部分)；

圖53圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第1部分)；

圖54圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第2部分)；

圖55圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第3部分)；

圖56圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的第二元件層的制造工藝(第4部分)；

圖57圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第1部分)；

圖58圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的層疊工藝(第2部分)；

圖59是第五實(shí)施例的變型例1的截面圖；

圖60圖示了第五實(shí)施例的變型例1的層疊工藝(第1部分)；

圖61圖示了第五實(shí)施例的變型例1的層疊工藝(第2部分)；

圖62是第五實(shí)施例的變型例2的截面圖(對(duì)應(yīng)于沿圖42中的線a-a'截取的圖)；

圖63是第五實(shí)施例的變型例2的截面圖(對(duì)應(yīng)于沿圖42中的線b-b'截取的圖)；

圖64是第五實(shí)施例的變型例2的截面圖(對(duì)應(yīng)于沿圖42中的線c1-c1'截取的圖)；

圖65是第五實(shí)施例的變型例2的截面圖(對(duì)應(yīng)于沿圖42中的線c2-c2'截取的圖)；

圖66是圖示了第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的特征部分的截面圖；

圖67是圖示了第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的截面圖；

圖68是圖示了第六實(shí)施例的變型例的特征部分的截面圖；

圖69是圖示了第六實(shí)施例的變型例的制造方法的截面圖(第1部分)；

圖70是圖示了第六實(shí)施例的變型例的制造方法的截面圖(第2部分)；

圖71是圖示了第六實(shí)施例的變型例的制造方法的截面圖(第3部分)；

圖72是圖示了第六實(shí)施例的變型例的制造方法的截面圖(第4部分)；

圖73圖示了第七實(shí)施例的電子設(shè)備的構(gòu)造。

具體實(shí)施方式

下文中，將參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。需要注意的是，在本說明書和附圖中，用相同的附圖標(biāo)記表示具有大體相同功能和結(jié)構(gòu)的構(gòu)成元件，并且省略了這些構(gòu)成元件的重復(fù)說明。

下文中，將參照附圖按照如下順序說明本發(fā)明的實(shí)施例。

1.第一實(shí)施例(2層結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)(包含nand電路))

1-1結(jié)構(gòu)

1-2制造方法

2.第二實(shí)施例(3層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

2-1結(jié)構(gòu)

2-2制造方法

3.第三實(shí)施例(使用支撐基板的層疊結(jié)構(gòu)的示例(包含nand電路))

3-1結(jié)構(gòu)

3-2制造方法

4.第四實(shí)施例(應(yīng)用于固體攝像裝置的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

5.第五實(shí)施例(應(yīng)用于fin結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

5-1結(jié)構(gòu)

5-2制造方法

5-3變型例1(3層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

5-4變型例1的制造方法

5-5變型例2(接觸部之間直接連接的示例)

6.第六實(shí)施例(使用氧化鉭層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

6-1結(jié)構(gòu)

6-2制造方法

6-3變型例

6-4變型例的制造方法

7.第七實(shí)施例(使用固體攝像裝置的電子設(shè)備)

1.第一實(shí)施例(2層結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)(包含nand電路))

1-1結(jié)構(gòu)

圖1是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造的平面圖。該圖所圖示的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1是具有3維結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，且在該3維結(jié)構(gòu)中層疊著第一元件層10-1和第二元件層10-2。圖2是圖示了第一元件層10-1的平面圖。圖3是圖示了第二元件層10-2的平面圖。這些圖中所示的第一元件層10-1和第二元件層10-2彼此接合，使得它們的上面形成有半導(dǎo)體元件的表面彼此面對(duì)，因此它們的特征在于第一元件層10-1和第二元件層10-2之間的半導(dǎo)體元件的連接狀態(tài)。

下文中，將舉例說明這樣的情況：半導(dǎo)體器件1的詳細(xì)構(gòu)造被應(yīng)用于包含nand電路的半導(dǎo)體器件，所述nand電路是數(shù)字電路的示例。這里，將參照?qǐng)D1至圖3的平面圖和沿這些平面圖的線a1-a1'、線a2-a2'、線b1-b1'等所截取的其它部分的截面圖(圖4至圖8)，按照第一元件層10-1、第二元件層10-2、形成于第一元件層10-1和第二元件層10-2的層疊體的外側(cè)的配線層11的順序來說明所述詳細(xì)構(gòu)造。圖9是圖示了形成于半導(dǎo)體器件1中的nand電路的等效電路圖。

第一元件層10-1

圖1和圖2的平面圖以及圖4至圖8的截面圖中所示的第一元件層10-1包括位于半導(dǎo)體基板21的一個(gè)主表面上的n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3。覆蓋這些n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的層疊絕緣膜27(僅在截面圖中圖示)和對(duì)向電極29依此次序形成于半導(dǎo)體基板21的所述一個(gè)主表面?zhèn)?，并且還形成有貫穿層疊絕緣膜27的接觸部31。這些組成元件的細(xì)節(jié)如下所述。

[半導(dǎo)體基板21]

半導(dǎo)體基板21包括在所述一個(gè)主表面?zhèn)鹊那氨砻鎸由系挠性磪^(qū)域21a。有源區(qū)域21a是周圍被淺溝槽型的元件分隔區(qū)域21b包圍的區(qū)域。利用有源區(qū)域21a形成稍后所述的n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3。

這樣的半導(dǎo)體基板21例如可以由硅(si)形成，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此。該半導(dǎo)體基板可以是由適合于n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的其它半導(dǎo)體材料形成的。其它材料的示例包括鍺(ge)、硅鍺(sige)、碳化硅(sic)、碳(c)、碳納米管、石墨烯、砷化鎵(gaas)以及銦鎵砷化物(ingaas)。特別地，使用由上述這些材料中的銦鎵砷化物(ingaas)形成的第一元件層10-1和半導(dǎo)體基板21，能實(shí)現(xiàn)n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的高性能。

半導(dǎo)體基板21可以是這樣的基板(所謂的soi基板)：其中在絕緣基板上形成有薄膜半導(dǎo)體層。在此情況下，假定有源區(qū)域21a和元件分隔區(qū)域21b形成于該半導(dǎo)體層中。

[n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3]

n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3是利用有源區(qū)域21a形成的元件。n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3每一者分別包括柵極絕緣膜23(僅在截面圖中圖示)和柵極電極25(見圖2、圖4和圖5)，柵極絕緣膜23覆蓋著半導(dǎo)體基板21的所述一個(gè)主表面?zhèn)?，柵極電極25被設(shè)置成跨越有源區(qū)域21a且柵極電極25與該有源區(qū)域21a之間隔著所述柵極絕緣膜。

這里，例如使用高介電膜形成柵極絕緣膜23。高介電膜的示例不僅包括氮化硅膜(sin)，還包括氧化鉿膜(hfo2)、氧化鉭膜(tao2)、氧化鋁膜(alo2)以及這些氧化物的相應(yīng)的氮化物膜。

考慮到例如功函數(shù)，柵極電極25可以選擇適合于所述n型晶體管的材料以供使用。

在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的各者中，與柵極電極25交替布置著并且位于柵極電極25兩側(cè)的有源區(qū)域21a被構(gòu)造為源極和漏極s/d(見圖6至圖8)，并且該源極和漏極s/d被構(gòu)造成被相鄰的晶體管共用。該源極和漏極s/d是n型區(qū)域并且可以金屬化。與柵極電極25重疊的有源區(qū)域21a是這樣的部分：其充當(dāng)溝道區(qū)域，并且仍然是未變成n型區(qū)域、未被金屬化的區(qū)域，因此仍然是保持了半導(dǎo)體特性的區(qū)域。

圖4是沿n型晶體管ntr1中的柵極電極25的延伸方向截取的截面圖。圖5是沿n型晶體管ntr2中的柵極電極25的延伸方向截取的截面圖。如這些圖中所示，以從有源區(qū)域21a到與元件分隔區(qū)域21b重疊的區(qū)域的足夠長(zhǎng)度引出各柵極電極25，使得各柵極電極25與該柵極電極的接觸部在與元件分隔區(qū)域21b重疊的位置處相接觸。

[層疊絕緣膜27]

層疊絕緣膜27被形成為把位于半導(dǎo)體基板21的所述一個(gè)主表面?zhèn)鹊膎型晶體管ntr1、ntr2及ntr3埋住，并且被形成為具有平坦表面的平坦化絕緣膜。層疊絕緣膜27被形成為與稍后所述的第二元件層10-2的絕緣膜27'接合。

[對(duì)向電極29]

多個(gè)對(duì)向電極29是面對(duì)著形成于稍后所述的第二元件層10-2中的電極29'的電極29，并且以與電極29'一對(duì)一接合的狀態(tài)形成于層疊絕緣膜27的一個(gè)主表面?zhèn)?。?duì)向電極29每一者均沿柵極電極25的延伸方向鋪設(shè)并且每一者均被布置于有源區(qū)域21a兩側(cè)，使得該對(duì)向電極的一個(gè)端側(cè)被布置成與有源區(qū)域21a重疊并且另一個(gè)端側(cè)被布置成與元件分隔區(qū)域21b重疊。

在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的各者中都布置有六個(gè)上述對(duì)向電極29。即，在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的各者中，分別形成有兩個(gè)對(duì)向電極29使得它們的一端在各柵極電極25的延伸方向上與該柵極電極25的兩端重疊。此外，在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的各者中，分別布置有兩個(gè)對(duì)向電極29使得它們的一端與位于柵極電極25兩個(gè)側(cè)邊處的有源區(qū)域21a的部分(即，源極和漏極s/d)重疊，換句話說，總共布置有四個(gè)對(duì)向電極29。因此，在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3每一者中分別布置了共六個(gè)對(duì)向電極29。然而，被設(shè)置在中間的n型晶體管ntr2與n型晶體管ntr1且與n型晶體管ntr3共用所述源極和漏極s/d。因此，共有十四個(gè)對(duì)向電極29被布置于這三個(gè)n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3中。

這樣的對(duì)向電極29具有固定的平面形狀并且在柵極電極25的布置方向上以固定的間隔規(guī)則地布置著。

上述這些對(duì)向電極29被形成為嵌入在層疊絕緣膜27中的嵌入電極，且被布置成具有與層疊絕緣膜27的上述一個(gè)主表面的高度相同的高度，并且例如由銅(cu)形成。

[接觸部31]

接觸部31被形成為貫穿層疊絕緣膜27。在n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3中的將柵極電極25以及源極和漏極s/d連接至對(duì)向電極29的部分之中，選擇性地在所需部分中形成接觸部31。在形成接觸部31的部分中，將柵極電極25連接至對(duì)向電極29的部分是指如下六個(gè)部分：在這六個(gè)部分中，柵極電極25和對(duì)向電極29被布置成在有源區(qū)域21a外側(cè)的元件分隔區(qū)域21b中彼此重疊。此外，將源極和漏極s/d連接至對(duì)向電極29的部分是指如下八個(gè)部分：在這八個(gè)部分中，有源區(qū)域21a和對(duì)向電極29被布置成在沒有柵極電極25介入的情況下彼此重疊。

在上述這些部分中，根據(jù)使用n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3形成的電路而在所需部分中選擇性地形成貫穿層疊絕緣膜27的接觸部31。即，通過在上述部分中選擇形成接觸部31的部分的位置來選擇n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3與對(duì)向電極29之間的連接狀態(tài)。

例如，在該半導(dǎo)體器件1中，使用兩個(gè)n型晶體管ntr1和ntr2形成nand電路，并且因此按如下方式來選擇接觸部31的形成位置。

首先，參照?qǐng)D2、圖4和圖5，接觸部31被形成為將n型晶體管ntr1和ntr2的柵極電極25連接至被布置成與這些柵極電極重疊的對(duì)向電極29。雖然在此情況下布置有兩個(gè)對(duì)向電極29與每個(gè)柵極電極25重疊，但是每個(gè)柵極電極25可以被連接到至少一個(gè)對(duì)向電極29。

此外，參照?qǐng)D2以及圖6至圖8，接觸部31被形成為將未被兩個(gè)n型晶體管ntr1和ntr2共用的源極和漏極s/d連接至被布置成與源極和漏極s/d重疊的對(duì)向電極29。雖然在此情況下布置有兩個(gè)對(duì)向電極29與每個(gè)源極和漏極s/d重疊，但是所述源極和漏極s/d可以被連接至至少一個(gè)對(duì)向電極29。

第二元件層10-2

圖1和圖3的平面圖以及圖4至圖8的截面圖中所示的第二元件層10-2包括在薄化的半導(dǎo)體層21'的一個(gè)主表面(在第一元件層10-1側(cè))上的p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3。覆蓋這些p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3的層疊絕緣膜27'(僅在截面圖中圖示)和電極29'依此次序形成于半導(dǎo)體層21'的所述一個(gè)主表面?zhèn)?，并且還形成有貫穿絕緣膜27'的接觸部31'。

特別地，半導(dǎo)體層21'的特征在于除了包括有源區(qū)域21a'之外還包括連接區(qū)域21c'。這些連接區(qū)域是不同于第一元件層10-1的區(qū)域。下文中，將詳細(xì)說明這些組成元件。

[半導(dǎo)體層21']

半導(dǎo)體層21'由薄膜半導(dǎo)體形成并且包括連接區(qū)域21c'和有源區(qū)域21a'。有源區(qū)域21a'和連接區(qū)域21c'是周圍被具有絕緣性的元件分隔區(qū)域21b'包圍的區(qū)域。這些區(qū)域之中的有源區(qū)域21a'形成稍后所述的p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3部分。

另一方面，連接區(qū)域21c'是這樣的區(qū)域：它們被形成為使得半導(dǎo)體層21'的一些部分以相對(duì)于有源區(qū)域21a'孤立的島狀形狀被金屬化，并且可以具有與形成于有源區(qū)域21a'中的源極和漏極s/d'的構(gòu)造相同的構(gòu)造。各連接區(qū)域21c'以獨(dú)立的島狀形狀形成于與稍后所述的各電極29'的被引出至有源區(qū)域21a'外側(cè)的一個(gè)端側(cè)重疊的位置處。

因此，在第二元件層10-2中形成有十四個(gè)電極29'的示例性構(gòu)造的情況下，連接區(qū)域21c'分別形成在所述十四個(gè)獨(dú)立位置處。

可以使用硅(si)形成這樣的半導(dǎo)體層21'，但是本發(fā)明的實(shí)施例并不限于此。可以使用適合于p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3的其他不同半導(dǎo)體材料。例如，作為除了硅以外的材料，使用與形成第一元件層10-1的半導(dǎo)體基板21的材料相同的材料。特別地，使用由鍺(ge)形成的半導(dǎo)體層21'能實(shí)現(xiàn)p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3的高性能。

[p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3]

p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3是利用有源區(qū)域21a'形成的元件。p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3每一者分別包括柵極絕緣膜23'(僅在截面圖中圖示)和柵極電極25'，柵極絕緣膜23'覆蓋第二元件層10-2的一個(gè)主表面?zhèn)?，柵極電極25'被布置為跨越有源區(qū)域21a'且柵極電極25'與該有源區(qū)域21a'之間隔著所述柵極絕緣膜。

這里，使用與n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3的柵極絕緣膜23一樣的高介電膜形成柵極絕緣膜23'。

另一方面，考慮到例如功函數(shù)，柵極電極25'可以選擇適合于p型晶體管的材料以供使用。

在各p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3中，與柵極電極25'交替布置著并且位于柵極電極25'兩側(cè)的有源區(qū)域21a'被構(gòu)造為源極和漏極s/d'，并且源極和漏極s/d'被構(gòu)造成被相鄰的晶體管共用。該源極和漏極s/d'是p型區(qū)域并且可以被金屬化。與柵極電極25'重疊的有源區(qū)域21a'是這樣的部分：其充當(dāng)溝道區(qū)域，并且仍然是未變成n型區(qū)域且未被金屬化的區(qū)域，因此它仍然是保持了半導(dǎo)體特性的區(qū)域。

圖4是沿p型晶體管ptr1中柵極電極25'的延伸方向截取的截面圖。圖5是沿p型晶體管ptr2中柵極電極25'的延伸方向截取的截面圖。如這些圖所示，以從有源區(qū)域21a'到與元件分隔區(qū)域21b'重疊的位置的足夠長(zhǎng)度引出各柵極電極25'，從而各柵極電極25'與該柵極電極的接觸部在與元件分隔區(qū)域21b'重疊的位置處相接觸。

[絕緣膜27']

絕緣膜27'被形成為把位于第二元件層10-2的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬系膒型晶體管ptr1、ptr2及ptr3埋住，并且被形成為具有平坦表面的平坦化絕緣膜。絕緣膜27'被形成為與第一元件層10-1的層疊絕緣膜27接合。

[電極29']

多個(gè)電極29'是面對(duì)著形成于上述第一元件層10-1側(cè)的對(duì)向電極29的電極29'，并且以與對(duì)向電極29一對(duì)一接合的狀態(tài)形成于絕緣膜27'的所述一個(gè)主表面?zhèn)取ｋ姌O29'每一者均在柵極電極25'的延伸方向上鋪設(shè)，并且每一者均布置于有源區(qū)域21a'兩側(cè)從而使得該電極的一個(gè)端側(cè)被布置為與有源區(qū)域21a'重疊且另一端側(cè)被設(shè)置為與連接區(qū)域21c'重疊。

在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3每一者中分別布置有六個(gè)上述電極29'。即，在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3每一者中，分別形成有兩個(gè)對(duì)向電極29'使得它們的一端在各柵極電極25'的延伸方向上與該柵極電極25'的兩端重疊。此外，在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3每一者中，分別布置有兩個(gè)電極29'使得它們的一端與位于柵極電極25'兩個(gè)側(cè)邊處的有源區(qū)域21a'的部分(即源極和漏極s/d')重疊，換句話說，共布置有四個(gè)電極29'。因此，在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3每一者中分別布置有共六個(gè)電極29'。然而，被設(shè)置在中間的p型晶體管ptr2與兩側(cè)的p型晶體管ptr1和ptr3都共用源極和漏極s/d'。因此，共有十四個(gè)電極29'被布置于這三個(gè)p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3中。

這些電極29'具有固定的平面形狀，并且在柵極電極25'的布置方向上以固定的間隔規(guī)則地布置著。

各上述電極29'被構(gòu)造為嵌入在絕緣膜27'中的嵌入電極，且被布置成具有與絕緣膜27'的所述一個(gè)主表面的高度相同的高度，并且例如由銅(cu)形成。

[接觸部31']

接觸部31'被形成為貫穿絕緣膜27'。在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3中的將柵極電極25'和源極和漏極s/d'連接至電極29'的部分之中的所需部分中選擇性地形成接觸部31'。此外，使用這些連接區(qū)域21'c作為電極焊盤，接觸部31'被選擇性地連接至連接區(qū)域21'c。即，在將連接區(qū)域21c'連接至電極29'的部分之中的所需部分中也選擇性地形成有接觸部31'。

上述部分之中的將柵極電極25'連接到電極29'的部分是指如下的六個(gè)部分：在所述六個(gè)部分中，柵極電極25'和電極29'被設(shè)置成在有源區(qū)域21a'外側(cè)的元件分隔區(qū)域21b'中彼此重疊。此外，將源極和漏極s/d'連接至電極29'的部分是指如下的八個(gè)部分：在所述八個(gè)部分中，有源區(qū)域21a'和電極29'被布置為在沒有柵極電極25'介入的情況下彼此重疊。此外，將連接區(qū)域21c'連接至電極29'的部分是指如下的十四個(gè)部分：在所述十四個(gè)部分中，連接區(qū)域21c'和電極29'被布置為彼此重疊。

在上述這些部分之中，根據(jù)使用這些p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3形成的電路在所需部分中選擇性地形成貫穿絕緣膜27'的接觸部31'。即，通過在上述部分中選擇形成有接觸部31'的部分的位置，來選擇p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3與電極29'以及連接區(qū)域21c'與電極29'之間的連接狀態(tài)。此外，通過選擇接觸部31'的形成位置來選擇p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3經(jīng)由電極29'與連接區(qū)域21c'的連接狀態(tài)。

例如，在本半導(dǎo)體器件1中，使用兩個(gè)p型晶體管ptr1和ptr2形成nand電路，并且因此按如下方式來選擇接觸部31'的形成位置。

首先，參照?qǐng)D3、圖4和圖5，接觸部31'形成于所選擇的部分中從而使得p型晶體管ptr1和ptr2的柵極電極25'被連接至n型晶體管ntr1和ntr2的柵極電極25，p型晶體管ptr1和ptr2的柵極電極25'與n型晶體管ntr1和ntr2的柵極電極25是被布置為彼此面對(duì)的。

此外，參照?qǐng)D3以及圖6至圖8，接觸部31'形成于所選擇的部分中從而使得第一元件層10-1的n型晶體管ntr1和ntr2中的源極和漏極s/d單獨(dú)連接至連接區(qū)域21c'。

配線層11

配線層11形成于第二元件層10-2的頂部上。該配線層11具有這樣的構(gòu)造：其中，從第二元件層10-2側(cè)起依次布置有上部絕緣膜35(僅在截面圖中圖示)、上部接觸部37和配線39。各組成元件的細(xì)節(jié)如下。

[上部絕緣膜35]

上部絕緣膜35是這樣的層：其被形成為與第二元件層10-2接觸并且被形成于絕緣膜27'側(cè)的相反側(cè)上，第二元件層10-2的半導(dǎo)體層21'夾于上部絕緣膜35與絕緣膜27'之間。上部絕緣膜35被構(gòu)造成具有這樣的層疊結(jié)構(gòu)：其中，從半導(dǎo)體層21'側(cè)依次層疊有第一層35a和第二層35b，第一層35a是使用與柵極絕緣膜23'中所使用的高介電膜相同的高介電膜形成的，第二層35b具有上層的保護(hù)膜特性。

[上部接觸部37]

上部接觸部37被形成為貫穿上部絕緣膜35。在連接至第二元件層10-2中的連接區(qū)域21c'或有源區(qū)域21a'的源極和漏極s/d'的部分之中在所需部分中選擇性地形成上部接觸部37。這里，例如，上部接觸部37被選擇性地形成于充當(dāng)nand電路的端子的位置處和充當(dāng)將nand電路中所包含的元件連接起來的端子的位置處。

[配線39]

配線39形成于上部絕緣膜35的一個(gè)主表面?zhèn)葟亩沟眠@些配線與上部接觸部37連接。這些配線39被形成為nand電路中的vdd端子、vss端子、vg1端子和vg2端子，并且被形成為p型晶體管ptr1和ptr2的源極和漏極s/d之間的連接配線，由此形成了nand電路。

第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件1中，使用連接區(qū)域21c'作為電極焊盤，這些連接區(qū)域21c'是通過將與有源區(qū)域21a'相同的同一半導(dǎo)體層21'的一些部分金屬化而獲得的。因此，通過在連接區(qū)域21c'與電極29'之間以及在p型晶體管ptr1、ptr2及ptr3與電極29'之間選擇性地布置接觸部31'，能夠?qū)型晶體管ptr1、ptr2及ptr3各部分的電勢(shì)引出至連接區(qū)域21c'。此外，由于連接至n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3各部分的對(duì)向電極29與電極29'接合，所以能夠?qū)型晶體管ntr1、ntr2及ntr3各部分的電勢(shì)通過這些對(duì)向電極29和這些電極29'引出至這些連接區(qū)域21c'。

如上所述，能夠通過選擇接觸部31'的布置而不是依賴于僅僅使對(duì)向電極29、電極29'及配線39迂回來形成所期望的電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化。

這里，圖10至圖12圖示了在半導(dǎo)體器件1中接觸部31和31'的可選布置示例。

圖10是沿線a-a'截取的截面圖并且是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中的柵極電極25和25'部分的連接構(gòu)造示例的截面圖。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中，如該圖所示，通過選擇接觸部31和31'的布置，能夠?qū)⒌谝辉?0-1的柵極電極25和第二元件層10-2的柵極電極25'單獨(dú)地向上引出至配線39。

此外，圖11是沿線b-b'截取的截面圖并且是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中源極和漏極s/d及s/d'部分的連接構(gòu)造示例-1的截面圖。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中，如該圖所示，通過選擇接觸部31和31'的布置，能夠?qū)⒌谝辉?0-1的源極和漏極s/d單獨(dú)地引出至兩個(gè)配線39。

此外，圖12是沿線b-b'截取的截面圖并且是圖示了第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中源極和漏極s/d及s/d'部分的連接構(gòu)造示例-2的截面圖。在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件1中，如該圖所示，通過選擇接觸部31、31'及37的布置，能夠?qū)⒌谝辉?0-1的源極和漏極s/d以及第二元件層10-2的源極和漏極s/d'單獨(dú)地向上引出至配線39。這里雖然未圖示，但是通過選擇接觸部31、31'及37的布置，也能夠?qū)⒌诙?0-2的源極和漏極s/d'引出至三個(gè)配線39。

因此，在本第一實(shí)施例中，已經(jīng)舉例說明了這樣的情況：其中，通過選擇接觸部31、31'及37的布置來形成nand電路。然而，本第一實(shí)施例的應(yīng)用并不限于此。當(dāng)然，可以利用基本的二維和三維結(jié)構(gòu)來形成諸如以nor和inverter為首的以及觸發(fā)器(flip-flop)等被稱為標(biāo)準(zhǔn)單元的數(shù)字電路。本發(fā)明的實(shí)施例不限于所述數(shù)字電路，而是同樣可以應(yīng)用于模擬電路。稍后所述實(shí)施例也是如此。

1-2制造方法

下面，將參照附圖詳細(xì)說明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。這里，將按照第一元件層10-1的制造工藝、第二元件層10-2的制造工藝及層疊工藝的順序進(jìn)行說明。

第一元件層10-1的制造工藝

圖13至圖15圖示了制造工藝以說明第一元件層10-1的制造工藝，并且均圖示了半導(dǎo)體基板21的一個(gè)主表面?zhèn)鹊钠矫鎴D以及沿該平面圖中的線b1-b1'和線a1-a1'截取的截面圖。如這些圖所示，按照如下方式制造第一元件層10-1。

首先，如圖13(該圖圖示了所述制造工藝(第1部分))所示，在半導(dǎo)體基板21的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬蓽喜蹱畹脑指魠^(qū)域21b從而包圍有源區(qū)域21a。在有源區(qū)域21a中形成n型的源極和漏極s/d，形成柵極絕緣膜23以覆蓋半導(dǎo)體基板21，并且隨后在該柵極絕緣膜的頂部上形成柵極電極25。當(dāng)所述基板變?yōu)榘雽?dǎo)體基板21并且使用soi基板時(shí)，是在薄膜半導(dǎo)體層中形成有源區(qū)域21a和元件分隔區(qū)域21b的。

其次，如圖14(該圖圖示了所述制造工藝(第2部分))所示，在半導(dǎo)體基板21的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬蓪盈B絕緣膜27(僅在截面圖中圖示)從而覆蓋柵極電極25。隨后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿層疊絕緣膜27并且到達(dá)柵極電極25以及到達(dá)源極和漏極s/d的接觸部31。

此后，如圖15(該圖圖示了所述制造工藝(第3部分))所示，進(jìn)一步累積層疊絕緣膜27，并且隨后通過對(duì)累積的層疊絕緣膜27應(yīng)用嵌入電極工藝(所謂的鑲嵌工藝(damasceneprocess))來形成對(duì)向電極29，一部分對(duì)向電極29與接觸部31連接。此時(shí)，在層疊絕緣膜27中形成凹槽，形成電極材料膜以嵌入到所述凹槽中，并且去除處于層疊絕緣膜27上的所述電極材料膜以使所述電極材料薄膜僅保留在所述凹槽中，并且使剩余的電極材料薄膜形成為對(duì)向電極29。

如上所述，能夠獲得上述的第一元件層10-1。除了僅僅在從預(yù)設(shè)部分中選擇的部分中形成接觸部31并且在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成對(duì)向電極29之外，上述工藝處理順序并沒有特別地限制，并且以常規(guī)順序進(jìn)行上述第一元件層10-1的制造。例如，當(dāng)形成接觸部31和對(duì)向電極29時(shí)，可以應(yīng)用雙鑲嵌工藝(dualdamasceneprocess)。

第二元件層10-2的制造工藝

圖16至圖18圖示了制造工藝以說明第二元件層10-2的制造工藝，并且圖示了半導(dǎo)體層21'的一個(gè)主表面?zhèn)鹊钠矫鎴D以及沿所述平面圖中的線b1'-b1和線a1'-a1截取的截面圖。如這些圖中所示，按照如下方式制造第二元件層10-2。

首先，如圖16(該圖圖示了所述制造工藝(第1部分))所示，在半導(dǎo)體基板20的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬蓽喜蹱畹脑指魠^(qū)域21b'從而包圍有源區(qū)域21a'和連接區(qū)域21c'。這時(shí)，通過元件分隔區(qū)域21b'，形成了獨(dú)立于有源區(qū)域21a'的島狀的連接區(qū)域21c'。在有源區(qū)域21a'中形成n型的源極和漏極s/d'。這時(shí)，在用于形成源極和漏極s/d'的處理的同一處理中，使獨(dú)立于有源區(qū)域21a'的島狀的連接區(qū)域21c'金屬化。此外，在形成覆蓋半導(dǎo)體基板20的柵極絕緣膜23'(僅在截面圖中圖示)之后，在該柵極絕緣膜的頂部上形成柵極電極25'。

所述基板可以變?yōu)榘雽?dǎo)體基板20并且可以使用soi基板。在此情況下，在薄膜半導(dǎo)體層中形成有源區(qū)域21a'、元件分隔區(qū)域21b'、連接區(qū)域21c'以及源極和漏極s/d'，并且在所述有源區(qū)域、所述元件分隔區(qū)域和所述連接區(qū)域的頂部上形成柵極絕緣膜23'和柵極電極25'。

接下來，如圖17(該圖圖示了所述制造工藝(第2部分))所示，在半導(dǎo)體基板20的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬筛采w柵極電極25'的絕緣膜27'(僅在截面圖中圖示)。隨后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿絕緣膜27'并且到達(dá)柵極電極25'以及到達(dá)源極和漏極s/d'的接觸部31'。

此后，如圖18(該圖圖示了所述制造工藝(第3部分))所示，進(jìn)一步累積絕緣膜27'，并且之后通過將嵌入電極工藝(所謂的鑲嵌工藝)應(yīng)用于該絕緣膜27'來形成電極29'。這時(shí)，在絕緣膜27'中形成凹槽，形成電極材料膜以使其嵌入到所述凹槽中，并且去除位于絕緣膜27'上的所述電極材料膜使得所述電極材料膜僅留在所述凹槽中，并且使剩余的所述電極材料膜形成為電極29'。特別地，這里重要的是：在保持固定間隔的同時(shí)以與上述第一元件層的對(duì)向電極相對(duì)應(yīng)的固定形狀形成電極29'。

如上所述，能夠獲得上述的第二元件層10-2。除了形成連接區(qū)域21c'、僅在從預(yù)設(shè)部分中選擇的部分中形成接觸部31'、并且在保持固定間隔的同時(shí)以固定形狀形成電極29'之外，以常規(guī)順序進(jìn)行上述第二元件層10-2的制造。例如，當(dāng)形成接觸部31'和電極29'時(shí)，可以應(yīng)用雙鑲嵌工藝。

層疊工藝

圖19至圖21圖示了層疊工藝以說明第一元件層10-1和第二元件層10-2的層疊工藝，并且對(duì)應(yīng)于沿上述平面圖中的線a1-a1'截取的截面圖。如這些圖所示，按照如下方式進(jìn)行第一元件層10-1和第二元件層10-2的層疊工藝。

首先，如圖19(該圖圖示了所述層疊工藝(第1部分))所示，將第一元件層10-1和第二元件層10-2布置為讓它們彼此面對(duì)從而使得第一元件層10-1的對(duì)向電極29面對(duì)著第二元件層10-2的電極29'。這時(shí)，調(diào)整第一元件層10-1和第二元件層10-2從而使得對(duì)向電極29和電極29'一一對(duì)應(yīng)。在這種狀態(tài)下，將第一元件層10-1的對(duì)向電極29和第二元件層10-2的電極29'接合起來。此外，通過將第一元件層10-1的層疊絕緣膜27與第二元件層10-2的絕緣膜27'接合，第一元件層10-1被接合至第二元件層10-2。

在所述接合過程中，施加約400℃的加熱并且在對(duì)向電極29與電極29'之間進(jìn)行金屬間接合(例如cu與cu間的接合)。此外，在層疊絕緣膜27和絕緣膜27'之間的接合過程中，利用脫水和縮合來施加等離子體接合等。

在接合表面上，對(duì)向電極29和電極29'以相同的尺寸和相同的形狀一一彼此對(duì)應(yīng)。然而，根據(jù)在形成各電極時(shí)的加工差異精度和在接合時(shí)對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)精度，當(dāng)然可以將對(duì)向電極29與電極29'之間的接合部的尺寸設(shè)定為大或小。稍后所述實(shí)施例也是如此。

接著，如圖20(該圖圖示了所述層疊工藝(第2部分))中所示，削切第二元件層10-2的半導(dǎo)體基板20直到連接區(qū)域21c'從暴露的表面?zhèn)嚷冻?，從而形成了通過薄化第二元件層10-2側(cè)的半導(dǎo)體基板20而獲得的半導(dǎo)體層21'。這時(shí)，當(dāng)所述基板變?yōu)榘雽?dǎo)體基板20并且使用soi基板時(shí)，可以通過剝離soi基板中的絕緣基板部?jī)H保留薄膜半導(dǎo)體層。

之后，如圖21(該圖圖示了所述層疊工藝(第3部分))中所示，在第二元件層10-2的半導(dǎo)體層21'上形成配線層11。在此情況下，通過依次形成由與柵極絕緣膜23'相同的高介電膜形成的第一層35a和具有上層的保護(hù)膜特性的第二層35b，形成具有層疊結(jié)構(gòu)的上部絕緣膜35。然后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿上部絕緣膜35且到達(dá)連接區(qū)域21c'以及到達(dá)源極和漏極s/d'(這里未圖示)的上部接觸部37。

此外，通過在上部絕緣膜35上形成連接至上部接觸部37的配線39，完成了半導(dǎo)體器件1。

第一實(shí)施例的制造方法的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述制造方法，能夠制造具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件1。由于在保持固定間隔的同時(shí)以固定形狀形成第一元件層10-1的對(duì)向電極29和第二元件層10-2的電極29'，所以能夠形成高度保持固定不變的對(duì)向電極29和電極29'。例如，當(dāng)應(yīng)用所述嵌入電極工藝形成這些對(duì)向電極29和這些電極29'時(shí)，能夠阻止所述電極材料膜的去除膜厚度發(fā)生變化，并因此形成了高度保持固定不變的對(duì)向電極29和電極29'。因此，當(dāng)層疊第一元件層10-1和第二元件層10-2以使兩者接合時(shí)，能夠提高粘附性，并因此能夠確保第一元件層10-1與第二元件層10-2的接合強(qiáng)度。

2.第二實(shí)施例(3層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

2-1結(jié)構(gòu)

圖22是圖示了第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造的平面圖。圖23是沿圖22中的線a1-a1'截取的截面圖。這些圖中所示的第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件2是具有3維結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，在該半導(dǎo)體器件中，層疊有四個(gè)元件層即第一元件層10-1至第四元件層10-4。

半導(dǎo)體器件2與第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的不同之處在于：在第二元件層10-2上方形成有第三元件層10-3且二者之間夾著中間層13-1，并且在第三元件層10-3上方形成有第四元件層10-4且二者之間夾著中間層13-2(僅在截面圖中圖示了中間層)。因此，所述層疊體被構(gòu)造為：在第一元件層10-1的頂部上依次層疊有第二元件層10-2、中間層13-1、第三元件層10-3、中間層13-2、第四元件層10-4和配線層11。

下文中，將從第一元件層10-1側(cè)開始按順序詳細(xì)地說明所述組成元件。相同的附圖標(biāo)記用來表示與第一實(shí)施例的組成元件相同的組成元件，并且省略了重復(fù)的說明。

第一元件層10-1和第二元件層10-2

第一元件層10-1和第二元件層10-2具有與第一實(shí)施例中說明的構(gòu)造相同的構(gòu)造，并且以與第一實(shí)施例中說明的方式相同的方式層疊。

中間層13-1

中間層13-1布置于第二元件層10-2和第三元件層10-3之間。中間層13-1具有這樣的構(gòu)造：其中，從第二元件層10-2側(cè)開始布置有中間絕緣膜41、中間接觸部43和中間電極45。各組成元件的細(xì)節(jié)如下。

[中間絕緣膜41]

中間絕緣膜41是這樣的層：第二元件層10-2被形成為與第三元件層10-3在該層中接觸，并且中間絕緣膜41被形成為覆蓋第二元件層10-2中的半導(dǎo)體層21'。中間絕緣膜41被構(gòu)造成具有這樣的層疊結(jié)構(gòu)：在該層疊結(jié)構(gòu)中，從第二元件層10-2的半導(dǎo)體層21'側(cè)起按順序?qū)盈B有由與柵極絕緣膜23'相同的高介電膜形成的第一層41a和具有上層的層間絕緣性的第二層41b。

[中間接觸部43]

中間接觸部43被形成為貫穿中間絕緣膜41。在第二元件層10-2中的被連接至連接區(qū)域21c'以及有源區(qū)域21a'的源極和漏極s/d'(這里未圖示)的部分之中的所需部分中選擇性地形成中間接觸部43。

[中間電極45]

中間電極45是這樣的電極：其被布置為面對(duì)著下文中所述的形成于第三元件層10-3中的電極29'并且以與電極29'一對(duì)一接合的狀態(tài)形成于中間絕緣膜41的一個(gè)主表面?zhèn)?。中間電極45的形狀和布置狀態(tài)可以與第一元件層10-1的對(duì)向電極29的形狀和布置狀態(tài)相同。即，中間電極45具有固定的平面形狀并且在柵極電極25的布置方向上以固定間隔規(guī)則地布置著。

上述中間電極45被形成為嵌入在中間絕緣膜41中的嵌入電極，且被布置成具有與中間絕緣膜41的所述一個(gè)主表面的高度相同的高度，并且例如由銅(cu)形成。

第三元件層10-3

第三元件層10-3是這樣的層：其具有與第二元件層10-2相同的構(gòu)造并且包括半導(dǎo)體層21'、晶體管tr1、tr2及tr3、絕緣膜27'、電極29'和接觸部31'。本實(shí)施例的特征在于：連接區(qū)域21c'形成于半導(dǎo)體層21'中并且接觸部31'被形成在根據(jù)需要而選擇的部分中。然而，第三元件層10-3中所包含的晶體管tr1、tr2及tr3可以不必與第二元件層10-2的晶體管ptr1、ptr2、ptr3的導(dǎo)電類型相同，并且可以是n型或p型晶體管。在此情況下，假定適當(dāng)?shù)剡x擇第三元件層10-3中所包含的各組成元件的材料。

在第三元件層10-3中，電極29'以與中間層13-1的中間電極45一一接合的狀態(tài)被布置在中間層13-1的一個(gè)主表面?zhèn)取?/p>

中間層13-2

中間層13-2布置于第三元件層10-3和第四元件層10-4之間。中間層13-2具有與上述中間層13-1相同的構(gòu)造，并且具有從第三元件層10-3側(cè)起布置有中間絕緣膜41、中間接觸部43和中間電極45的構(gòu)造。

第四元件層10-4

第四元件層10-4具有與第二元件層10-2相同的構(gòu)造并且包括半導(dǎo)體層21'、晶體管tr1、tr2及tr3、絕緣膜27'、電極29'和接觸部31'。該實(shí)施例的特征在于：連接區(qū)域21c'形成于半導(dǎo)體層21'中并且接觸部31'形成于根據(jù)需要而選擇的部分中。然而，第四元件層10-4中包含的晶體管tr1、tr2及tr3可以不必與第二元件層10-2的晶體管ptr1、ptr2、ptr3的導(dǎo)電類型相同，并且可以是n型或p型晶體管。在此情況下，假定適當(dāng)?shù)剡x擇第四元件層10-4中包含的各組成元件的材料。

在第四元件層10-4中，電極29'以與中間層13-2的中間電極45一一接合的狀態(tài)布置于中間層13-2的一個(gè)主表面?zhèn)取?/p>

配線層11

配線層11具有與第一實(shí)施例中所述的構(gòu)造相同的結(jié)構(gòu)并且以與第一實(shí)施例中所述的方式相同的方式層疊。然而，這里，所述配線層布置在第四元件層10-4的頂部上。

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件2中，在第二元件層10-2和第三元件層10-3中包含的半導(dǎo)體層21'各者的兩個(gè)表面上形成有絕緣膜27'和41、電極29'和45以及接觸部31'和43。

第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件2中，在元件層10-1至元件層10-4的各者中也使用連接區(qū)域21c'作為電極焊盤，這些連接區(qū)域21c'是通過將與有源區(qū)域21a'相同的同一半導(dǎo)體層21'的一些部分金屬化而獲得的。因此，在例如3個(gè)以上元件層的多個(gè)元件層的層疊結(jié)構(gòu)中，與第一實(shí)施例中一樣，各層的晶體管的各部分的電勢(shì)也能夠被向上引出至最上層(第四元件層10-4)的連接區(qū)域21c'。因此，能夠通過選擇接觸部31'的布置而不是依賴于僅僅使元件層10-1至10-4的對(duì)向電極29、電極29'及配線39迂回來形成所期望的電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化。

2-2制造方法

接下來，將參照?qǐng)D24至圖31詳細(xì)地說明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，圖24至圖31圖示了層疊工藝。

首先，如圖24(其圖示了所述層疊工藝(第1部分))所示，以對(duì)齊的狀態(tài)層疊第一元件層10-1和第二元件層10-2。然后，如圖25(其圖示了所述層疊工藝(第2部分))所示，形成通過薄化第二元件層10-2的半導(dǎo)體基板20而獲得的半導(dǎo)體層21'。如在第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造中那樣進(jìn)行上述處理。

接著，如圖26(其圖示了所述層疊工藝(第3部分))所示，在第二元件層10-2的半導(dǎo)體層21'上依次形成由與柵極絕緣膜23'相同的高介電膜形成的第一層41a以及具有上層的層間絕緣性且形成于該第一層41a的頂部上的第二層41b，從而形成具有層疊結(jié)構(gòu)的中間絕緣膜41。然后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿中間絕緣膜41并且到達(dá)連接區(qū)域21c'以及到達(dá)源極和漏極s/d'(這里未圖示)的中間接觸部43。

然后，進(jìn)行累積以形成第二層41b，并且隨后通過對(duì)該第二層41b應(yīng)用嵌入電極工藝(所謂的鑲嵌工藝)來形成中間電極45。特別地，這里，重要的是在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成中間電極45。

如上所述，能夠獲得上述中間層13-1。除了僅在從預(yù)設(shè)部分選擇出的部分中形成中間接觸部43，并且在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成中間電極45之外，處理順序并沒有特別地限制，并且以常規(guī)的順序進(jìn)行上述中間層13-1的形成。例如，當(dāng)形成中間接觸部43和中間電極45時(shí)，可以應(yīng)用雙鑲嵌工藝。

之后，如圖27(其圖示了所述層疊工藝(第4部分))所示，將第三元件層10-3層疊于中間層13-1中的形成有中間電極45的表面上。如在第一實(shí)施例中所述的第二元件層10-2的制造工藝那樣進(jìn)行第三元件層10-3的制造工藝。如在第一實(shí)施例中所述的第一元件層10-1上的第二元件層10-2的層疊那樣進(jìn)行中間層13-1上的第三元件層10-3的層疊，從而使得中間層13-1的中間電極45和第三元件層10-3的電極29'以一對(duì)一的方式接合。

然后，如圖28(其圖示了所述層疊工藝(第5部分))所示，削切第三元件層10-3的半導(dǎo)體基板20直到連接區(qū)域21c'從暴露的表面?zhèn)嚷冻?，從而形成半?dǎo)體層21'，半導(dǎo)體層21'是通過薄化第三元件層10-3側(cè)的半導(dǎo)體基板20而獲得的。

此外，如圖29(其圖示了所述層疊工藝(第6部分))所示，在第三元件層10-3的半導(dǎo)體層21'上形成中間層13-2。如在參照?qǐng)D26的上述中間層13-1的形成中那樣進(jìn)行中間層13-2的形成。

之后，如圖30(其圖示了所述層疊工藝(第7部分))所示，如在第三元件層10-3中那樣，在中間層13-2中的形成有中間電極45的表面上層疊第四元件層10-4。

隨后，如圖31(其圖示了所述層疊工藝(第8部分))所示，削切第四元件層10-4的半導(dǎo)體基板20直到連接區(qū)域21c'從暴露的表面?zhèn)嚷冻?，從而形成半?dǎo)體層21'，半導(dǎo)體層21'是通過薄化第四元件層10-4側(cè)的半導(dǎo)體基板20而獲得的。

當(dāng)層疊4個(gè)以上的元件層時(shí)，通過以與附加的元件層的數(shù)目一樣多的次數(shù)反復(fù)地進(jìn)行從圖29至圖31的處理，能夠?qū)盈B任意層疊數(shù)量的元件層。

之后，如圖23所示，通過在第四元件層10-4上形成配線層11，完成了半導(dǎo)體器件2。

第二實(shí)施例的制造方法的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述的制造方法，能夠制造具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件2。由于在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成第一元件層10-1的對(duì)向電極29、第二元件層10-2至第四元件層10-4的電極29'以及中間層13-1和13-2的中間電極45，所以能夠形成高度保持固定不變的對(duì)向電極29、電極29'和中間電極45。因此，當(dāng)層疊第一元件層10-1、第二元件層10-2、第三元件層10-3、第四元件層10-4以及中間層13-1和13-2以使它們接合時(shí)，能夠提高粘附性，并且因此能夠確保這些層的接合強(qiáng)度。

3.第三實(shí)施例(使用支撐基板的層疊結(jié)構(gòu)的示例(包括nand電路))

3-1結(jié)構(gòu)

圖32是圖示了第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造的平面圖。該圖所示的第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件3具有半導(dǎo)體器件的另一種構(gòu)造：該構(gòu)造具有其中層疊有四層(第一元件層10-1'至第四元件層10-4)的三維結(jié)構(gòu)。

半導(dǎo)體器件3與第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的不同之處在于：第一元件層10-1'至第四元件層10-4層疊于支撐基板15的頂部上；以及第一元件層10-1'。其余構(gòu)造與第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造相同。

下文中，將舉例說明這樣的情況：在該情況中，半導(dǎo)體器件3的具體構(gòu)造被應(yīng)用于包括nand電路(其是數(shù)字電路的示例)的半導(dǎo)體器件。這里，將參照上述圖32的平面圖和沿該平面圖的線a1-a1'、線b1-b1'和線b2-b2'截取的各部分的截面圖(圖33至圖35)，說明與第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造不同的支撐基板15的構(gòu)造和第一元件層10-1'的構(gòu)造。圖36是圖示了形成于半導(dǎo)體器件3中的nand電路的等效電路圖。

支撐基板15

支撐基板15是其上安裝有第一元件層10-1'至第四元件層10-4的基板。在支撐基板15中，可以確保其上安裝有第一元件層10-1'至第四元件層10-4的表面?zhèn)鹊慕^緣性，并且可以不限制材料。例如，可以使用這樣的基板：在所述基板中，半導(dǎo)體基板或金屬基板的前表面被絕緣膜覆蓋著。

第一元件層10-1'

第一元件層10-1'與上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的第一元件層的不同之處在于：基板被換成半導(dǎo)體基板并且使用了半導(dǎo)體層21'，并且所述第一元件層與第二元件層10-2至第四元件層10-4相同。即，第一元件層10-1'包括半導(dǎo)體層21'、n型晶體管ntr1、ntr2及ntr3、絕緣膜27'、電極29'以及接觸部31'。

本實(shí)施例的特征在于：連接區(qū)域21c'形成于半導(dǎo)體層21'中，并且接觸部31'形成于根據(jù)需要而選擇的部分中。

第一元件層10-1'被布置為面對(duì)著支撐基板15從而使得電極29'朝向支撐基板15側(cè)。

中間層13-1布置于第一元件層10-1'和第二元件層10-2之間。因此，在支撐基板15的頂部上依次層疊有第一元件層10-1'、中間層13-1、第二元件層10-2、中間層13-2、第三元件層10-3、中間層13-3、第四元件層10-4以及配線層11。

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件3中，如圖33至圖35的截面圖所示，通過設(shè)置根據(jù)需要選擇性地形成于各層中的接觸部31'、中間接觸部43和上部接觸部37，形成了圖36中的nand電路。這里，n型晶體管ntr形成于第一元件層10-1'和第三元件層10-3中，并且p型晶體管ptr形成于第二元件層10-2和第四元件層10-4中。

第三實(shí)施例的構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件3中，在各元件層10-1'至10-4中也使用連接區(qū)域21c'作為電極焊盤，這些連接區(qū)域21c'是通過將與有源區(qū)域21a'相同的同一半導(dǎo)體層21'的一些部分金屬化而獲得的。因此，在諸如三個(gè)以上元件層等多個(gè)元件層的層疊結(jié)構(gòu)中，如在第一實(shí)施例中那樣，也能夠?qū)⒏鲗拥木w管的各部分的電勢(shì)向上引出至最上層(第四元件層10-4)的連接區(qū)域21c'。因此，能夠通過選擇接觸部31'和37的布置而不是依賴于僅僅使元件層10-1'至10-4的電極29'和配線39迂回來形成所期望的電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化。

3-2制造方法

接下來，將參照?qǐng)D37至圖40詳細(xì)地說明第三實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法，圖37至圖40圖示了層疊工藝。

首先，如圖37(其圖示了所述層疊工藝(第1部分))所示，將第一元件層10-1'層疊在支撐基板15的一個(gè)主表面?zhèn)壬?。這里，支撐基板15接合在第一元件層10-1'的電極29'側(cè)。如在第一實(shí)施例的第二元件層的形成工藝中那樣進(jìn)行第一元件層10-1'的制造工藝。

然后，如圖38(其圖示了所述層疊工藝(第2部分))所示，通過薄化第一元件層10-1'的半導(dǎo)體基板20露出連接區(qū)域21c'，并且形成通過薄化第二元件層10-2的半導(dǎo)體基板20而獲得的半導(dǎo)體層21'。

然后，如圖39(其圖示了所述層疊工藝(第3部分))所示，在露出第一元件層10-1'的連接區(qū)域21c'的半導(dǎo)體層21'上形成中間層13-1。以與第二實(shí)施例中參照?qǐng)D26說明的方式相同的方式進(jìn)行中間層13-1的形成。

之后，如圖40(其圖示了所述層疊工藝(第4部分))所示，通過重復(fù)相同的順序，將第二元件層10-2、中間層13-2、第三元件層10-3、中間層13-3和第四元件層10-4層疊在中間層13-1上。然后，形成通過薄化第四元件層10-4的半導(dǎo)體基板20而使連接區(qū)域21c'露出的半導(dǎo)體層21'。

在上述處理之后，如圖33所示，通過在第四元件層10-4上形成配線層11，完成了半導(dǎo)體器件3。

第三實(shí)施例的制造方法的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述制造方法，能夠制造具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件3。因?yàn)樵诒３止潭ㄩg隔的同時(shí)以固定的形狀形成第一元件層10-1'至第四元件層10-4的電極29'以及中間層13-1、13-2和13-3的中間電極45，所以能夠形成高度保持固定不變的電極29'和中間電極45。因此，當(dāng)層疊元件層10-2至10-4和中間層13-1至13-3以將它們接合時(shí)，能夠提高粘附性，并且因此能夠確保這些層的結(jié)合強(qiáng)度。

4.第四實(shí)施例(適用于固體攝像裝置的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

圖41是圖示了應(yīng)用了本發(fā)明的第四實(shí)施例的固體攝像裝置的截面圖。該圖所示的固體攝像裝置4具有在攝像基板50上層疊了多個(gè)元件層10-1'至10-3的構(gòu)造。作為元件層10-1'至10-3的層疊結(jié)構(gòu)，圖示了應(yīng)用第三實(shí)施例的層疊結(jié)構(gòu)作為示例的情況。因此，省略了元件層10-1'至10-3的層疊結(jié)構(gòu)的說明并且將說明攝像基板50的構(gòu)造。

攝像基板50

例如，攝像基板50包括半導(dǎo)體基板51，半導(dǎo)體基板51的內(nèi)部包括被構(gòu)造成雜質(zhì)區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換單元53且包括浮動(dòng)擴(kuò)散部55。在作為半導(dǎo)體基板51的光接收表面相反側(cè)的一個(gè)主表面上形成有傳輸晶體管57、其它晶體管(這里未圖示)和配線(這里未圖示)，并且所述傳輸晶體管、所述其它晶體管和所述配線被絕緣膜59覆蓋。另一方面，在半導(dǎo)體基板51的光接收表面?zhèn)刃纬捎斜粯?gòu)造用來將光會(huì)聚至光電轉(zhuǎn)換單元53的微透鏡61。

構(gòu)造有層疊體，使得在具有上述構(gòu)造的攝像基板50的絕緣膜59側(cè)依次層疊有上述的第一元件層10-1'、中間層13-1、……、配線層11。例如，通過這樣的層疊體構(gòu)造了用于成像的驅(qū)動(dòng)電路。所述層疊結(jié)構(gòu)并不限于第三實(shí)施例的層疊結(jié)構(gòu)，而是可以應(yīng)用第一實(shí)施例的層疊結(jié)構(gòu)或第二實(shí)施例的層疊結(jié)構(gòu)。

雖然這里未圖示，但是假設(shè)驅(qū)動(dòng)電路通過貫穿攝像基板50的絕緣膜59而形成的接觸部而被連接至第一元件層10-1'的電極29'。

第四實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

固體攝像裝置4具有這樣的層疊構(gòu)造：在該層疊構(gòu)造中，使用攝像基板50作為支撐基板并且在所述攝像基板的頂部上層疊有具有上述構(gòu)造的第一元件層10-1'、中間層13-1、……、配線層11。因此，由于能夠?qū)崿F(xiàn)其中形成有驅(qū)動(dòng)電路等的這種層疊體的小型化，所以實(shí)現(xiàn)了具有所述層疊體(半導(dǎo)體器件)的固體攝像裝置4的小型化。

5.第五實(shí)施例(應(yīng)用于fin結(jié)構(gòu)的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

5-1結(jié)構(gòu)

圖42是圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的示意性構(gòu)造的平面圖。該圖所示的第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件5是這樣的示例：在該示例中，本發(fā)明被應(yīng)用于包括fin結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造并且是具有3維結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件，在該3維結(jié)構(gòu)中層疊有包含fin結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的第一元件層50-1和第二元件層50-2。圖43是圖示了第一元件層50-1的元件形成表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。圖44是圖示了第二元件層50-2的元件形成表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。這些圖所示的第一元件層50-1和第二元件層50-2彼此接合從而使得上面形成有半導(dǎo)體元件的表面彼此面對(duì)，并且第一元件層50-1和第二元件層50-2的特征在于第一元件層50-1和第二元件層50-2之間的半導(dǎo)體元件的連接狀態(tài)。

下文中，將參照?qǐng)D42至圖44的上述平面圖和沿這些平面圖的線a-a'、線b-b'、線c1-c1'和線c2-c2'截取的部分的截面圖(圖45至圖48)，說明半導(dǎo)體器件5的詳細(xì)構(gòu)造。按照形成于所述元件層的層疊體的外側(cè)的第一元件層50-1、第二元件層50-2和配線層11的順序進(jìn)行說明。相同的附圖標(biāo)記用來表示與上述實(shí)施例的組成元件相同的組成元件，并且將省略重復(fù)的說明。

第一元件層50-1

圖42和圖43的平面圖以及圖45至圖48的截面圖所示的第一元件層50-1包括位于支撐基板15的一個(gè)主表面上的n型晶體管ntr1和ntr2。在支撐基板15的所述一個(gè)主表面?zhèn)纫来涡纬捎懈采w這樣的n型晶體管ntr1和ntr2的層疊絕緣膜27(僅在截面圖中圖示)和對(duì)向電極29，并且也形成有貫穿層疊絕緣膜27的接觸部31。這些組成元件的細(xì)節(jié)如下。

[支撐基板15]

支撐基板15是在其上安裝有n型晶體管ntr1和ntr2的基板。在支撐基板15中，可以確保其上安裝有n型晶體管ntr1和ntr2的表面?zhèn)鹊慕^緣性，并且可以不必限定材料。例如，可以使用這樣的基板：其中用絕緣膜覆蓋著半導(dǎo)體基板或金屬基板的前表面。

[n型晶體管ntr1和ntr2]

n型晶體管ntr1和ntr2是利用通過使半導(dǎo)體層圖形化而獲得的多個(gè)有源區(qū)域71而被形成的元件。這些n型晶體管ntr1和ntr2分別包括覆蓋著有源區(qū)域71a的柵極絕緣膜23(僅在截面圖中圖示)和被布置為隔著該柵極絕緣膜跨越有源區(qū)域71a的柵極電極25。因此，這些n型晶體管ntr1和ntr2被構(gòu)造成其中在面對(duì)著柵極電極25布置的有源區(qū)域71a的三個(gè)表面上形成有溝道的三柵極型晶體管。

這里，如在其它實(shí)施例中那樣，使用適合于n型晶體管的材料形成柵極絕緣膜23、柵極電極25和用于形成有源區(qū)域71a的半導(dǎo)體層。

在各n型晶體管ntr1和ntr2中，與柵極電極25交替形成并且位于柵極電極25兩側(cè)的有源區(qū)域71a被構(gòu)造成源極和漏極s/d(見圖43至圖47)，并且源極和漏極s/d被構(gòu)造成被相鄰的晶體管共用。該源極和漏極s/d是n型區(qū)域并且可以被金屬化。與柵極電極25重疊的有源區(qū)域71a是這樣的部分：它充當(dāng)溝道區(qū)域，并且仍然保持為未變成n型區(qū)域且未被金屬化的區(qū)域，并且因此仍然是保持著半導(dǎo)體特性的區(qū)域。

被設(shè)置成平行于柵極電極25的源極和漏極電極69與各源極和漏極s/d連接。這些源極和漏極電極69是由金屬材料形成并且是具有良好導(dǎo)電性的電極。

圖45是在n型晶體管ntr1中的柵極電極25的延伸方向上截取的截面圖。如該圖所示，假定以向上抵達(dá)偏離于有源區(qū)域71a的位置的足夠長(zhǎng)度引出各柵極電極25，從而使得在不與有源區(qū)域71a重疊的位置處實(shí)現(xiàn)與該柵極電極25的接觸。

當(dāng)支撐基板15被構(gòu)造成半導(dǎo)體基板時(shí)，用于形成上述有源區(qū)域71a的半導(dǎo)體層可以是被形成為該半導(dǎo)體基板的前表面層的層。在此情況下，半導(dǎo)體基板的前表面層(半導(dǎo)體層)可以被形成得被圖形化成凸的有源區(qū)域71a并且有源區(qū)域71a底部的半導(dǎo)體基板的前表面可以被形成為由絕緣膜覆蓋。

[層疊絕緣膜27]

層疊絕緣膜27被形成為把在支撐基板15的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬系膎型晶體管ntr1和ntr2埋住，并且被形成為具有平坦表面的平坦化絕緣膜。層疊絕緣膜27被形成為與下面將要說明的第二元件層50-2的絕緣膜27'接合。

[對(duì)向電極29]

對(duì)向電極29與第一實(shí)施例的對(duì)向電極相同。這些對(duì)向電極以固定的間隔被規(guī)則地布置，并且被構(gòu)造成嵌入在層疊絕緣膜27中的嵌入電極。

[接觸部31]

接觸部31與第一實(shí)施例的接觸部相同。根據(jù)使用n型晶體管ntr1和ntr2形成的電路而在所需部分中選擇性地以貫穿層疊絕緣膜27的方式形成接觸部。然而，接觸部31通過源極和漏極電極69與源極和漏極s/d接觸。

第二元件層50-2

圖42和圖44的平面圖以及圖45至圖48的截面圖所示的第二元件層50-2包括配線層11的一個(gè)主表面上的p型晶體管ptr1和ptr2。在配線層11的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬弦来涡纬捎懈采w這些p型晶體管ptr1和ptr2的層疊絕緣膜27'(僅在截面圖中圖示)和電極29'，并且還形成有接觸部31'以貫穿絕緣膜27'。

特別地，本實(shí)施例的特征在于：在p型晶體管ptr1和ptr2外側(cè)包含有連接區(qū)域71c'，這不同于第一元件層50-1。下文中，將詳細(xì)地說明這些組成元件。

[p型晶體管ptr1和ptr2]

p型晶體管ptr1和ptr2是使用通過使半導(dǎo)體層圖形化而獲得的多個(gè)有源區(qū)域71a'形成的元件。這些p型晶體管ptr1和ptr2分別包括覆蓋有源區(qū)域71a'的柵極絕緣膜23'(僅在截面圖中圖示)和被設(shè)置成隔著該柵極絕緣膜跨越有源區(qū)域71a'的柵極電極25'。因此，這些p型晶體管ptr1和ptr2被形成為其中在面對(duì)著柵極電極25'布置的有源區(qū)域71a'的三個(gè)表面上形成有溝道的三柵極型晶體管。

這里，如在其它實(shí)施例中一樣，使用適合于p型晶體管的材料形成柵極絕緣膜23'、柵極電極25'和用于形成有源區(qū)域71a'的半導(dǎo)體層。

在各p型晶體管ptr1和ptr2中，與柵極電極25'交替形成并且位于柵極電極25'兩側(cè)的有源區(qū)域71a'被構(gòu)造成源極和漏極s/d'，并且源極和漏極s/d'被構(gòu)造成被相鄰的晶體管共用。該源極和漏極s/d'是p型區(qū)域并且可以被金屬化。與柵極電極25'重疊的有源區(qū)域71a'是這樣的部分：其充當(dāng)溝道區(qū)域，且仍然保持為未變成p型區(qū)域且未被金屬化的區(qū)域，并且因此仍然是保持著半導(dǎo)體特性的區(qū)域。

被設(shè)置成平行于柵極電極25'的源極和漏極電極69'與各源極和漏極s/d'連接。這些源極和漏極電極69'是由金屬材料形成的并且是具有良好導(dǎo)電性的電極。

圖45是在p型晶體管ptr1中的柵極電極25'的延伸方向上截取的截面圖。如該圖所示，假定以向上抵達(dá)偏離于有源區(qū)域71a'的位置的足夠長(zhǎng)度引出各柵極電極25'，從而在不與有源區(qū)域71a'重疊的位置處實(shí)現(xiàn)與該柵極電極25'的接觸。

[連接區(qū)域71c']

連接區(qū)域71c'是第二元件層50-2中特有的部分并且是通過將與有源區(qū)域71a'的半導(dǎo)體層相同的同一半導(dǎo)體層圖形化而獲得的。這些連接區(qū)域71c'是這樣形成的區(qū)域：它們被形成為使得以獨(dú)立于有源區(qū)域71a'的島狀形狀圖形化的半導(dǎo)體層被金屬化，并且可以具有與形成于有源區(qū)域71a'中的源極和漏極s/d'相同的構(gòu)造。各連接區(qū)域71c'在有源區(qū)域71a'外側(cè)以獨(dú)立的島狀形狀形成于與下面將要說明的各電極29'的一端側(cè)重疊的位置處。

因此，在第二元件層50-2中形成有10個(gè)電極29'的該構(gòu)造的示例性情況下，在十個(gè)獨(dú)立的位置處分別形成有連接區(qū)域71c'。

如圖48的截面圖所示，在該連接區(qū)域71c'上可以形成由與源極和漏極電極69'相同的層形成的連接電極69c'。

[絕緣膜27']

絕緣膜27'被形成為把在配線層11的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬系膒型晶體管ptr1和ptr2埋住，并且被形成為具有平坦表面的平坦化絕緣膜。絕緣膜27'被形成為與第一元件層50-1的層疊絕緣膜27接合。

[電極29']

電極29'與第一實(shí)施例的電極相同。這些電極以固定的間隔被規(guī)則地布置并且被構(gòu)造成嵌入在絕緣膜27'中的嵌入電極。

[接觸部31']

接觸部31'與第一實(shí)施例的接觸部相同。根據(jù)使用這些p型晶體管ptr1和ptr2形成的電路在所需部分中選擇性地以貫穿絕緣膜27'的方式形成這些接觸部。

配線層11

配線層11與其它實(shí)施例的配線層相同。該配線層具有其中從第二元件層50-2側(cè)開始布置有上部絕緣膜35(僅在截面圖中圖示)、上部接觸部37和配線39的構(gòu)造。

第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

在具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件5中，也使用連接區(qū)域71c'作為電極焊盤，這些連接區(qū)域71c'是通過將與有源區(qū)域71a'相同的同一半導(dǎo)體層的一些部分金屬化獲得的。因此，通過在連接區(qū)域71c'與電極29'之間以及p型晶體管ptr1及ptr2與電極29'之間選擇性地布置接觸部31'，能夠?qū)型晶體管ptr1和ptr2的各部分的電勢(shì)引出至連接區(qū)域71c'。此外，由于連接至n型晶體管ntr1和ntr2的各部分的對(duì)向電極29與電極29'結(jié)合，所以n型晶體管ntr1和ntr2的各部分的電勢(shì)能夠通過這些對(duì)向電極29和這些電極29'被引出至這些連接區(qū)域71c'。

因此，如在第一實(shí)施例中一樣，通過選擇接觸部31、31'和37的布置而不是依賴于僅僅使對(duì)向電極29、電極29'及配線39迂回，能夠形成所期望的電路。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體器件的小型化。

5-2制造方法

接下來，將參照所述附圖詳細(xì)地說明第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。這里，將按照第一元件層50-1的制造工藝、第二元件層50-2的制造工藝和層疊工藝的順序進(jìn)行說明。

第一元件層50-1的制造工藝

圖49至圖52圖示了制造工藝以說明第一元件層50-1的制造工藝，并且是圖示了支撐基板15的一個(gè)主表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。如這些圖所示，按照如下方式制造第一元件層50-1。

首先，如圖49(其圖示了所述制造工藝(第1部分))所示，在支撐基板15的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬蠄D形化地形成通過使半導(dǎo)體層圖形化而獲得的多個(gè)有源區(qū)域71a。當(dāng)半導(dǎo)體基板被用作支撐基板15時(shí)，所述半導(dǎo)體基板的前表面層被處理為凸的有源區(qū)域71a，并且在有源區(qū)域71a的底部上以絕緣膜覆蓋所述半導(dǎo)體基板的前表面。

之后，使用偽柵極(這里未圖示)作為掩模在有源區(qū)域71a中形成n型的源極和漏極s/d。然后，在各源極和漏極s/d的頂部上形成跨越有源區(qū)域71a的源極和漏極電極69。

然后，如圖50(其圖示了所述制造工藝(第2部分))所示，去除上述偽柵極，并且隨后在源極和漏極s/d之間形成跨越有源區(qū)域71a的柵極電極25，有源區(qū)域71a與該柵極電極25之間夾著所述柵極絕緣膜(這里未圖示)。

之后，如圖51(其圖示了所述制造工藝(第3部分))所示，在支撐基板15的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬蓪盈B絕緣膜27(這里未圖示)以覆蓋柵極電極25。隨后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿該層疊絕緣膜27并且到達(dá)柵極電極25以及到達(dá)源極和漏極電極69的接觸部31。此后，進(jìn)一步累積層疊絕緣膜27。

在上述工序之后，如圖52(其圖示了所述制造工藝(第4部分))所示，通過將嵌入電極工藝(所謂的鑲嵌工藝)應(yīng)用于累積起來的層疊絕緣膜27，形成對(duì)向電極29，一部分對(duì)向電極29連接至接觸部31。特別地，這里重要的是在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成對(duì)向電極29。

如上所述，能夠獲得上述第一元件層50-1。除了僅在從預(yù)設(shè)部分選擇出的部分中形成接觸部31，并且在保持固定間隔的同時(shí)形成對(duì)向電極29之外，處理順序并沒有特別地限制，并且以常規(guī)順序進(jìn)行上述第一元件層50-1的制造。例如，當(dāng)形成接觸部31和對(duì)向電極29時(shí)，可以應(yīng)用雙鑲嵌工藝。

第二元件層50-2的制造工藝

圖53至圖56圖示了制造工藝以說明第二元件層50-2的制造工藝，并且是圖示了制造基板73的一個(gè)主表面?zhèn)鹊钠矫鎴D。如這些圖所示，按照如下方式制造第二元件層50-2。

首先，如圖53(其圖示了所述制造工藝(第1部分))所示，在具有絕緣性的制造基板73的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬蠄D形化地形成通過使半導(dǎo)體層圖形化而獲得的多個(gè)有源區(qū)域71a'和具有獨(dú)立于所述有源區(qū)域的島狀形狀的連接區(qū)域71c'。當(dāng)半導(dǎo)體基板被用作制造基板73時(shí)，將所述半導(dǎo)體基板的前表面層處理為凸的有源區(qū)域71a'和島狀的連接區(qū)域71c'，并且在有源區(qū)域71a'和連接區(qū)域71c'的底部上用絕緣膜覆蓋所述半導(dǎo)體基板的前表面。

之后，使用偽柵極(這里未圖示)作為掩模在有源區(qū)域71a'中形成n型的源極和漏極s/d'。此外，在與形成源極和漏極s/d'的處理相同的同一處理中，將連接區(qū)域71c'金屬化。然后，在各源極和漏極s/d'的頂部上形成跨越有源區(qū)域71a'的源極和漏極電極69'。在與該處理相同的同一處理中，在連接區(qū)域71c'的頂部上形成連接電極69c'。

然后，如圖54(其圖示了所述制造工藝(第2部分))所示，去除上述偽柵極，并且隨后在源極和漏極s/d'之間形成跨越有源區(qū)域71a'的柵極電極25'，有源區(qū)域71a'與柵極電極25'之間夾著所述柵極絕緣膜(這里未圖示)。

之后，如圖55(其圖示了所述制造工藝(第3部分))所示，在制造基板73的所述一個(gè)主表面?zhèn)壬闲纬蓪盈B絕緣膜27'(這里未圖示)以覆蓋柵極電極25'。隨后，在根據(jù)需要而選擇的部分中形成貫穿該層疊絕緣膜27'并且到達(dá)柵極電極25'、源極和漏極電極69'以及連接電極69c'的接觸部31'。之后，進(jìn)一步累積層疊絕緣膜27'。

在上述工序之后，如圖56(其圖示了所示制造工藝(第4部分))所示，通過將嵌入電極工藝(所謂的鑲嵌工藝)應(yīng)用于累積起來的層疊絕緣膜27'，形成電極29'，一部分電極29'連接至接觸部31'。特別地，這里重要的是在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成電極29'。

如上所述，能夠獲得上述第二元件層50-2。除了僅在從預(yù)設(shè)部分選擇出的部分中形成接觸部31'，并且在保持固定間隔的同時(shí)形成電極29'以外，處理順序并沒有特別地限制，并且以常規(guī)順序進(jìn)行上述第二元件層50-2的制造。例如，當(dāng)形成接觸部31'和電極29'時(shí)，可以應(yīng)用雙鑲嵌工藝。

層疊工藝

圖57和圖58圖示了層疊工藝以說明第一元件層50-1和第二元件層50-2的層疊工藝，并且對(duì)應(yīng)于沿上述平面圖的線a-a'截取的截面圖。如這些圖所示，按照如下方式進(jìn)行第一元件層50-1和第二元件層50-2的層疊工藝。

首先，如圖57(其圖示了所述層疊工藝(第1部分))所示，將第一元件層50-1和第二元件層50-2布置為彼此面對(duì)從而使得第一元件層50-1的對(duì)向電極29面對(duì)著第二元件層50-2的電極29'。這時(shí)，對(duì)齊第一元件層50-1和第二元件層50-2從而使得對(duì)向電極29和電極29'彼此一一對(duì)應(yīng)。在此狀態(tài)下，第一元件層50-1的對(duì)向電極29與第二元件層50-2的電極29'接合。此外，通過使第一元件層50-1的層疊絕緣膜27與第二元件層50-2的絕緣膜27'接合，將第一元件層50-1接合至第二元件層50-2。

然后，如圖58(其圖示了所述層疊工藝(第2部分))所示，從第二元件層50-2側(cè)剝離制造基板73。當(dāng)半導(dǎo)體基板被用作制造基板73時(shí)，削切所述半導(dǎo)體基板直到露出有源區(qū)域71a'和連接區(qū)域71c'的底部上的絕緣膜，并且必要時(shí)也去除該絕緣膜。

之后，如圖45和圖46所示，在第二元件層50-2側(cè)形成配線層11。以與參照?qǐng)D21在第一實(shí)施例中說明的方式相同的方式進(jìn)行配線層11的形成。如上所述，完成了半導(dǎo)體器件5。

第五實(shí)施例的制造方法的優(yōu)點(diǎn)

根據(jù)上述制造方法，能夠制造出具有上述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件5。由于在保持固定間隔的同時(shí)以固定的形狀形成第一元件層50-1的對(duì)向電極29和第二元件層50-2的電極29'，因此能夠形成高度保持固定不變的對(duì)向電極29和電極29'。因此，當(dāng)層疊第一元件層50-1和第二元件層50-2以將它們接合時(shí)，能夠提高粘附性，并且因此能夠確保第一元件層50-1與第二元件層50-2的接合強(qiáng)度。

5-3變型例1(3層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

圖59是圖示了第五實(shí)施例的變型例1的半導(dǎo)體器件5'的示意性構(gòu)造的截面圖。該圖所示的變型例1的半導(dǎo)體器件5'具有其中層疊有三層以上的半導(dǎo)體層的構(gòu)造。這里，圖示了其中在第二元件層50-2側(cè)進(jìn)一步層疊有第三元件層50-3的3層層疊結(jié)構(gòu)的示例。

在此情況下，假定第三元件層50-3及更上部的元件層的構(gòu)造與第二元件層50-2的構(gòu)造相同。在第二元件層50-2、第三元件層50-3以及更上部的元件層之間可以以相同的構(gòu)造布置有與第二實(shí)施例中所說明的中間層相同的中間層13。

5-4變型例1的制造方法

按照如下方式進(jìn)行這樣的變型例1的半導(dǎo)體器件5'的制造。

首先，如圖60(其圖示了所述層疊工藝(第1部分))所示，層疊第一元件層50-1和第二元件層50-2，并且剝離第二元件層50-2側(cè)的制造基板。至此，以與第五實(shí)施例中所說明的方式相同的方式進(jìn)行制造。之后，在第二元件層50-2側(cè)形成中間層13。如參照?qǐng)D26在第二實(shí)施例中說明的中間層13-1的形成中那樣進(jìn)行中間層13的形成。

然后，如圖61(其圖示了所述層疊工藝(第2部分))所示，在中間層13中的形成有中間電極45的表面上層疊第三元件層50-3。如參照?qǐng)D53至圖56在第五實(shí)施例中說明的第二元件層50-2的制造工藝中那樣進(jìn)行第三元件層50-3的制造工藝。如同在以一對(duì)一的方式接合中間層13的中間電極45與第三元件層50-3的電極29'時(shí)那樣進(jìn)行中間層13上的第三元件層50-3的層疊。此后，將制造基板73從第三元件層50-3剝離。

隨后，如圖59所示，通過在第三元件層50-3上形成配線層11，完成了變型例1的半導(dǎo)體器件5'。

在本發(fā)明被應(yīng)用于包括具有fin結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件的構(gòu)造時(shí)三層以上的結(jié)構(gòu)的層疊示例并不限于本變型例1。例如，如第二實(shí)施例所述，還能夠以這樣的構(gòu)造作為示例：在該構(gòu)造中，除了第一元件層之外所有具有相同構(gòu)造的元件層也都隔著中間層被層疊起來。

在上述變型例1的半導(dǎo)體器件5'中，也能夠?qū)⒏鲗拥木w管的各部分的電勢(shì)向上引出至最上層的連接區(qū)域71c'。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)其中層疊有具有fin結(jié)構(gòu)的諸如三個(gè)以上元件層等多個(gè)元件層的半導(dǎo)體器件5'的小型化。

5-5變型例2(接觸部之間直接連接的示例)

圖62至圖65的截面圖是圖示了第五實(shí)施例的變型例2的半導(dǎo)體器件5”的示意性構(gòu)造的截面圖。這些截面圖對(duì)應(yīng)于沿圖42至圖45的平面圖(它們圖示了第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的構(gòu)造)的線a-a'、線b-b'、線c1-c1'、和線c2-c2'截取的部分。這些圖所示的變型例2的半導(dǎo)體器件5”與第五實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的不同之處在于：第二元件層50-2”不包括通過使半導(dǎo)體層金屬化而獲得的連接區(qū)域。其余的構(gòu)造相同。

也即是，在變型例2的半導(dǎo)體器件5”中所包含的第二元件層50-2”中，在由半導(dǎo)體層形成的有源區(qū)域71a'外側(cè)僅形成有連接電極69c'，這些連接電極69c'是通過以獨(dú)立的島狀形狀對(duì)與源極和漏極電極69'相同的同一層進(jìn)行圖形化而獲得的。電極29'被形成為在根據(jù)需要而選擇的部分中連接至連接電極69c'。

在具有變型例2的構(gòu)造的半導(dǎo)體器件5”中，各層的晶體管的各部分的電勢(shì)能夠被向上引出至最上層的連接電極69c'。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)其中層疊有具有fin結(jié)構(gòu)的諸如三個(gè)以上元件層等多個(gè)元件層的半導(dǎo)體器件5”的小型化。

包括第五實(shí)施例的變型例1和變型例2在內(nèi)的上述第五實(shí)施例能夠被應(yīng)用于用來形成第四實(shí)施例中所說明的固體攝像裝置的驅(qū)動(dòng)電路的層疊體。

6.第六實(shí)施例(使用氧化鉭層的層疊結(jié)構(gòu)的示例)

6-1結(jié)構(gòu)

圖66是圖示了第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的特征部分的截面圖。該圖所示的第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件6的特征在于：在參照?qǐng)D1至圖12說明的第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中形成有氧化鉭層81。第六實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于：接觸部31和31'被形成于第一元件層10-1和第二元件層10-2的所有部分中。下文中，將僅選擇不同于第一實(shí)施例的部分說明第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的細(xì)節(jié)。相同的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí)施例的組成元件相同的組成元件，并且省略了重復(fù)說明。

[第一元件層10-1的接觸部31]

第一元件層10-1的接觸部31形成于將n型晶體管ntr的柵極電極25以及源極和漏極s/d(這里未圖示)連接至對(duì)向電極29的所有部分中。

[第二元件層10-2的接觸部31']

第二元件層10-2的接觸部31'形成于將p型晶體管ptr的柵極電極25'、源極和漏極s/d'(這里未圖示)以及連接區(qū)域21c'連接至電極29'的所有部分中。

[氧化鉭層81]

氧化鉭層81被形成為夾在第一元件層10-1和第二元件層10-2之間。因此，在被布置成以一對(duì)一的方式彼此面對(duì)的第一元件層10-1的所有對(duì)向電極29與第二元件層10-2的所有電極29'之間都形成有氧化鉭層81。

僅在需要被連接起來的對(duì)向電極29與電極29'之間的氧化鉭層81中形成擴(kuò)散部81a，對(duì)向電極29的材料和電極29'的材料中的至少一者擴(kuò)散至擴(kuò)散部81a。通過所述電極的材料的擴(kuò)散，擴(kuò)散部81a變成導(dǎo)電部。

6-2制造方法

按照如下方式制造上述半導(dǎo)體器件6。

首先，如圖67所示，將第一元件層10-1(其中，在所有的上述部分中均形成有接觸部31)和第二元件層10-2(其中，在所有的上述部分中均形成有接觸部31')在它們中間夾有氧化鉭層81的狀態(tài)下層疊?？梢栽趯盈B第一元件層10-1和第二元件層10-2之前將氧化鉭層81形成于第一元件層10-1側(cè)、或者形成于第二元件層10-2側(cè)或者形成于所述第一元件層側(cè)和所述第二元件層側(cè)。這時(shí)，第一元件層10-1的對(duì)向電極29和第二元件層10-2的電極29'彼此一一對(duì)應(yīng)。之后，在第二元件層10-2側(cè)形成配線層11。這時(shí)，甚至在配線層11中，在所有的上述部分中均形成有上部接觸部37，并且形成了連接至上部接觸部37的配線39。

在這種狀態(tài)下，將選擇的配線39用作端子，向需要連接起來的對(duì)向電極29和電極29'施加電壓。因此，對(duì)向電極29的電極材料和電極29'的電極材料中的至少一者擴(kuò)散至被施加有電壓的部分的對(duì)向電極29與電極29'之間的氧化鉭層81。因此，通過在所選擇的對(duì)向電極29和所選擇的電極29'之間施加電壓，僅在所需部分中形成圖66中所示的具有導(dǎo)電性的擴(kuò)散部81a。

這時(shí)，當(dāng)對(duì)向電極29和電極29'由銅(cu)形成時(shí)，銅(cu)從對(duì)向電極29和電極29'二者擴(kuò)散至氧化鉭層81，并且形成了具有導(dǎo)電性的擴(kuò)散部81a。

如上所述，完成了第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件6。

根據(jù)本第六實(shí)施例，在通過所述半導(dǎo)體工藝制造了半導(dǎo)體器件之后，通過借助所選擇的配線39來施加電壓，能夠形成所期望的電路。

6-3變型例

圖68是圖示了第六實(shí)施例的變型例的特征部分的截面圖。該圖中圖示的變型例的半導(dǎo)體器件6'與第六實(shí)施例的半導(dǎo)體器件6的不同之處在于局部地形成氧化鉭層81。此外，假定接觸部31和31'形成于第一元件層10-1和第二元件層10-2中的所選擇的部分中。下文中，將僅選擇特征部分來說明第六實(shí)施例的變型例的半導(dǎo)體器件6'的細(xì)節(jié)。相同的附圖標(biāo)記表示與第一實(shí)施例和第六實(shí)施例的組成元件相同的組成元件，并且省略了重復(fù)說明。

[第一元件層10-1的接觸部31]

在從將n型晶體管ntr的柵極電極25、源極和漏極s/d(這里未圖示)連接至對(duì)向電極29的部分之中選擇出的部分中，形成有第一元件層10-1的接觸部31。

[第二元件層10-2的接觸部31']

在從將p型晶體管ptr的柵極電極25'、源極和漏極s/d'(這里未圖示)、連接區(qū)域21c'連接至電極29'的部分之中選擇出的部分中，形成有第二元件層10-2的接觸部31'。

[氧化鉭層81]

在從第一元件層10-1的對(duì)向電極29和第二元件層10-2的電極29'之中選擇出的電極之間形成有氧化鉭層81。這里，在該圖中圖示了這樣的部分：在該部分中，氧化鉭層81被夾在兩對(duì)對(duì)向電極29和電極29'中的每一對(duì)之間。

僅在需要被連接起來的對(duì)向電極29與電極29'之間的氧化鉭層81中形成擴(kuò)散部18a，對(duì)向電極29的材料和電極29'的材料中的至少一者擴(kuò)散至擴(kuò)散部81a。通過所述電極的材料的擴(kuò)散，擴(kuò)散部81a變成導(dǎo)電部。

6-4變型例的制造方法

按照如下方式制造這樣的變型例的半導(dǎo)體器件6'。

首先，如圖69的截面圖(第1部分)所示，制備第一元件層10-1。以與第一實(shí)施例中說明的方式相同的方式進(jìn)行第一元件層10-1的制造工藝。之后，將第一元件層10-1中所選擇的對(duì)向電極29薄化，并且在層疊絕緣膜27中在對(duì)向電極29的頂部上形成了凹槽h。

然后，如圖70的截面圖(第2部分)所示，在形成于第一元件層10-1中的凹槽h中形成氧化鉭層81。這時(shí)，氧化鉭層81的表面、層疊絕緣膜27的表面和未變薄的對(duì)向電極29的表面被設(shè)定為具有相同的高度。

然后，如圖71的截面圖(第3部分)所示，在第一元件層10-1上層疊以與第一實(shí)施例中說明的制造工藝相同的制造工藝制備的第二元件層10-2。這時(shí)，如在第一實(shí)施例中那樣，將第一元件層10-1和第二元件層10-2層疊從而使得第一元件層10-1的對(duì)向電極29和第二元件層10-2的電極29'彼此一一對(duì)應(yīng)。之后，通過削切第二元件層10-2側(cè)的半導(dǎo)體基板20直到露出連接區(qū)域21c'，形成了通過薄化第二元件層10-2側(cè)的半導(dǎo)體基板20而獲得的半導(dǎo)體層21'。

如在第一元件層10-1中那樣，在第二元件層10-2中也可以形成氧化鉭層81。在此情況下，可以不在第一元件層10-1中形成氧化鉭層81。

然后，如圖72的截面圖(第4部分)所示，在第二元件層10-2側(cè)上形成配線層11。這時(shí)，在配線層11中，在所選擇的部分中形成上部接觸部37，并且形成了連接至上部接觸部37的配線39。

在上述工序之后，使用所選擇的配線39作為端子，在需要被連接起來的對(duì)向電極29和電極29'之間施加電壓。因此，對(duì)向電極29的電極材料和電極29'的電極材料中的至少一者擴(kuò)散至被施加了電壓的部分的對(duì)向電極29與電極29'之間的氧化鉭層81。

因此，僅在所選擇的部分中形成了圖68中圖示的具有導(dǎo)電性的擴(kuò)散部81a。這時(shí)，當(dāng)對(duì)向電極29和電極29'由銅(cu)形成時(shí)，銅(cu)從對(duì)向電極29和電極29'二者擴(kuò)散至氧化鉭層81，并且形成了具有導(dǎo)電性的擴(kuò)散部81a。

如上所述，完成了第六實(shí)施例的變型例的半導(dǎo)體器件6'。

根據(jù)第六實(shí)施例的變型例，在通過所述半導(dǎo)體工藝制造半導(dǎo)體器件之后，能夠通過借助所選擇的配線39施加電壓而形成所期望的電路。在此情況下，通過對(duì)對(duì)向電極29和電極29'之間的形成有氧化鉭層81的間隙的選擇、對(duì)因向氧化鉭層81施加電壓而形成的擴(kuò)散部81a的選擇以及對(duì)布置有接觸部31和31'的部分的選擇，能夠?qū)崿F(xiàn)具有更高自由度的電路設(shè)計(jì)。

在上述第六實(shí)施例中，已經(jīng)說明了在第一實(shí)施例的構(gòu)造中形成有氧化鉭層81的構(gòu)造。然而，該第六實(shí)施例適用于包括變型例在內(nèi)的全部第二實(shí)施例至第五實(shí)施例，并且能夠獲得相同的優(yōu)點(diǎn)。

7.第七實(shí)施例(使用固體攝像裝置的電子設(shè)備)

能夠?qū)⑸鲜龅谒膶?shí)施例中說明的關(guān)于本發(fā)明的固體攝像裝置設(shè)置為用于電子設(shè)備的固體攝像裝置，所述電子設(shè)備例如是諸如數(shù)碼相機(jī)或攝像機(jī)等相機(jī)系統(tǒng)、具有攝像功能的手機(jī)、或者包括攝像功能的其它設(shè)備。

圖73圖示了作為本發(fā)明實(shí)施例的相機(jī)的示例和電子設(shè)備的示例，使用了固體攝像裝置的相機(jī)和使用了該相機(jī)的電子設(shè)備的構(gòu)造。本實(shí)施例的電子設(shè)備90包括能夠拍攝靜止圖像和運(yùn)動(dòng)圖像的攝像機(jī)91。攝像機(jī)91包括固體攝像裝置4、將入射光引導(dǎo)至固體攝像裝置4的光接收傳感器單元的光學(xué)系統(tǒng)93、快門裝置94、用于驅(qū)動(dòng)固體攝像裝置4的驅(qū)動(dòng)電路95以及用于處理固體攝像裝置4的輸出信號(hào)的信號(hào)處理電路96。

固體攝像裝置4是具有上述第四實(shí)施例中所述構(gòu)造的固體攝像裝置。光學(xué)系統(tǒng)(光學(xué)透鏡)93把來自拍攝對(duì)象的圖像光(入射光)形成為固體攝像裝置4的成像面上的圖像。在所述成像面中排列有多個(gè)像素，并且來自光學(xué)系統(tǒng)93的入射光被引導(dǎo)至成像區(qū)域，在所述成像區(qū)域中排列著像素中包含的光電轉(zhuǎn)換單元。因此，信號(hào)電荷在固體攝像裝置4的光電轉(zhuǎn)換單元中積累一定的時(shí)間。光學(xué)系統(tǒng)93還可以是包括多個(gè)光學(xué)透鏡的光學(xué)透鏡系統(tǒng)?？扉T裝置94控制固體攝像裝置4的光照期間和遮光期間。驅(qū)動(dòng)電路95向固體攝像裝置4和快門裝置94提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且基于所提供的驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)序信號(hào))控制用于將信號(hào)輸出至固體攝像裝置4的信號(hào)處理電路96的操作和由快門裝置94執(zhí)行的快門操作。也即是，通過提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)(時(shí)序信號(hào))，驅(qū)動(dòng)電路95進(jìn)行將信號(hào)從固體攝像裝置4傳輸至信號(hào)處理電路96的操作。信號(hào)處理電路96對(duì)從固體攝像裝置4傳輸來的信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理。經(jīng)過上述信號(hào)處理的視頻信號(hào)被存儲(chǔ)在例如存儲(chǔ)器等存儲(chǔ)介質(zhì)中或被輸出至顯示器。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以在本發(fā)明隨附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合以及改變。

此外，本發(fā)明還可以被構(gòu)造如下。

(1)一種半導(dǎo)體器件，其包括：

半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括有源區(qū)域；

半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件是利用所述有源區(qū)域形成的；

連接區(qū)域，所述連接區(qū)域是通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以相對(duì)于所述有源區(qū)域孤立的島狀形狀金屬化而獲得的；

絕緣膜，所述絕緣膜被形成為覆蓋所述半導(dǎo)體層的一個(gè)主表面?zhèn)龋?/p>

電極，所述電極被布置為面對(duì)著所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域，且所述電極與所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域之間夾著所述絕緣膜；以及

接觸部，所述接觸部貫穿所述絕緣膜從而選擇性地形成在用于將所述半導(dǎo)體元件或所述連接區(qū)域連接至所述電極的各部分之中的所需部分中。

(2)根據(jù)(1)所述的半導(dǎo)體器件，其中，通過選擇所述接觸部的形成位置來選擇所述半導(dǎo)體元件與所述連接區(qū)域之間的經(jīng)由所述電極的連接狀態(tài)。

(3)根據(jù)(1)或(2)所述的半導(dǎo)體器件，還包括：

對(duì)向電極，所述對(duì)向電極布置于面對(duì)著所述電極的位置處并且與所述電極連接；

層疊絕緣膜，所述層疊絕緣膜形成于所述絕緣膜的一個(gè)主表面?zhèn)壬弦愿采w所述對(duì)向電極；

其它半導(dǎo)體元件，所述其它半導(dǎo)體元件形成于所述層疊絕緣膜的所述對(duì)向電極側(cè)的相反側(cè)上，并且所述層疊絕緣膜位于所述對(duì)向電極與所述其它半導(dǎo)體元件之間；以及

其它接觸部，所述其它接觸部貫穿所述層疊絕緣膜從而選擇性地形成在用于將所述其它半導(dǎo)體元件連接至所述對(duì)向電極的各部分之中的所需部分中。

(4)根據(jù)(3)所述的半導(dǎo)體器件，其中，利用半導(dǎo)體基板的前表面層形成所述其它半導(dǎo)體元件。

(5)根據(jù)(1)至(4)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，多個(gè)所述電極以固定的間隔布置于所述絕緣膜的表面內(nèi)。

(6)根據(jù)(1)至(5)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，還包括：

上部絕緣膜，所述上部絕緣膜形成于所述絕緣膜側(cè)的相反側(cè)上，并且所述半導(dǎo)體層位于所述絕緣膜與所述上部絕緣膜之間；

上部接觸部，所述上部接觸部貫穿所述上部絕緣膜從而選擇性地形成在連接至所述連接區(qū)域或所述有源區(qū)域的各部分之中的所需部分中；以及

配線，所述配線形成于所述上部絕緣膜上，所述配線連接至所述上部接觸部。

(7)根據(jù)(1)至(6)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，在所述半導(dǎo)體層的兩個(gè)表面上均形成有所述絕緣膜、所述電極和所述接觸部。

(8)根據(jù)(1)至(7)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中，形成有與布置于所述半導(dǎo)體層的一個(gè)表面上的所述電極接觸的支撐基板。

(9)根據(jù)(1)至(8)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，

其中所述半導(dǎo)體層在所述有源區(qū)域和所述連接區(qū)域中被圖形化，并且

其中所述半導(dǎo)體元件分別包括跨越圖形化的所述有源區(qū)域的柵極電極。

(10)根據(jù)(3)所述的半導(dǎo)體器件，其中，在多個(gè)所述電極之中的所需電極與面對(duì)著該電極布置的所述對(duì)向電極之間，通過使該電極的材料和該對(duì)向電極的材料中的至少一者擴(kuò)散，形成有具有導(dǎo)電性的氧化鉭層。

(11)根據(jù)(3)所述的半導(dǎo)體器件，其中，

在所有的多個(gè)所述電極與面對(duì)著這些電極布置的所有的多個(gè)所述對(duì)向電極之間都形成有氧化鉭層，并且

所述多個(gè)電極之中的所需電極的材料和面對(duì)著該電極布置的所述對(duì)向電極的材料中的至少一者擴(kuò)散至位于該電極與該對(duì)向電極之間的所述氧化鉭層。

(12)根據(jù)(3)所述的半導(dǎo)體器件，其中使用不同的半導(dǎo)體材料形成所述半導(dǎo)體元件和所述其它半導(dǎo)體元件。

(13)根據(jù)(3)所述的半導(dǎo)體器件，其中通過經(jīng)由所述對(duì)向電極和所述連接區(qū)域?qū)⑺霭雽?dǎo)體元件連接至所述其它半導(dǎo)體元件，來形成數(shù)字電路。

(14)根據(jù)(1)至(13)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述半導(dǎo)體層由硅(si)、鍺(ge)、硅鍺(sige)、碳化硅(sic)、碳(c)、碳納米管、石墨烯、砷化鎵(gaas)或銦鎵砷化物(ingaas)形成。

(15)一種固體攝像裝置，其包括：

攝像基板，所述攝像基板包括光電轉(zhuǎn)換單元；

半導(dǎo)體層，所述半導(dǎo)體層包括有源區(qū)域并且形成于所述攝像基板的一個(gè)主表面?zhèn)壬戏剑?/p>

半導(dǎo)體元件，所述半導(dǎo)體元件是利用所述有源區(qū)域形成的；

連接區(qū)域，所述連接區(qū)域是通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以相對(duì)于所述有源區(qū)域孤立的島狀形狀金屬化而獲得的；

絕緣膜，所述絕緣膜被形成為覆蓋所述半導(dǎo)體層的一個(gè)主表面?zhèn)龋?/p>

電極，所述電極被布置為面對(duì)著所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域，且所述電極與所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域之間夾著所述絕緣膜；以及

接觸部，所述接觸部貫穿所述絕緣膜從而選擇性地形成在用于將所述半導(dǎo)體元件或所述連接區(qū)域連接至所述電極的各部分之中的所需部分中。

(16)一種半導(dǎo)體器件制造方法，所述方法包括如下步驟：

在半導(dǎo)體層中形成有源區(qū)域，并且形成通過將所述半導(dǎo)體層的一些部分以相對(duì)于所述有源區(qū)域孤立的島狀形狀金屬化而獲得的連接區(qū)域；

利用所述有源區(qū)域形成半導(dǎo)體元件；

形成覆蓋所述半導(dǎo)體層的一個(gè)主表面?zhèn)鹊慕^緣膜；

在到達(dá)所述半導(dǎo)體元件或所述連接區(qū)域的各部分之中的所需部分中選擇性地形成貫穿所述絕緣膜的接觸部；以及

在面對(duì)著所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域的位置處形成電極，所述電極與所述半導(dǎo)體元件和所述連接區(qū)域之間夾著所述絕緣膜，并且一部分所述電極連接至所述接觸部。

(17)根據(jù)(16)所述的半導(dǎo)體器件制造方法，還包括如下步驟：

將包括面對(duì)著所述電極布置的對(duì)向電極的元件基板接合至形成有所述半導(dǎo)體元件和所述電極的基板，使得所述電極與所述對(duì)向電極接合。

(18)根據(jù)(16)或(17)所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，在所述絕緣膜的表面內(nèi)以固定的間隔形成多個(gè)所述電極。

(19)根據(jù)(16)至(18)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其在形成所述電極之后還包括如下步驟：

將一基板接合至所述電極側(cè)；

使所述連接區(qū)域從所述絕緣膜側(cè)的相反側(cè)露出；

在露出所述連接區(qū)域的所述半導(dǎo)體層上形成上部絕緣膜；以及

在到達(dá)所述連接區(qū)域或所述有源區(qū)域的各部分之中的所需部分中選擇性地形成貫穿所述上部絕緣膜的上部接觸部。

(20)根據(jù)(16)至(19)中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件制造方法，其中，在形成所述電極的步驟中，在所述絕緣膜中形成凹槽，將電極材料膜形成為嵌入在所述凹槽中，并且去除所述絕緣膜上的所述電極材料膜，使得所述電極材料膜只留在所述凹槽中。

本申請(qǐng)包含與2012年9月28日向日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)jp2012-218000所公開的內(nèi)容相關(guān)的主題，因此將該日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文。