本发明涉及一种半导体装置的制造方法。
背景技术：
1、专利文献1～3中公开了用于半导体装置的三维安装中的晶圆至晶圆(wafer-to-wafer，w2w)接合工艺或晶圆上芯片(chip-on-wafer，cow)接合工艺的混合接合(hybridbonding，hb)技术的一例。
2、以往技术文献
3、专利文献
4、专利文献1：日本特开2021-197430号公报
5、专利文献2：日本特开2021-197431号公报
6、专利文献3：日本特表2018-528622号公报
技术实现思路
1、发明要解决的技术课题
2、在专利文献1等中所记载的混合接合技术中，有时在绝缘部使用有机材料(树脂)，在该情况下，有时因构成端子电极的金属材料与构成绝缘部的有机材料之间的热膨胀系数(线性热膨胀系数cte)之差而在表面的位置产生偏移，从而在绝缘部或端子电极中产生接合不良。因此，期望一种在用于混合接合的半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间容易预先设置所期望的段差的方法。
3、本发明的目的在于提供一种在使用有机绝缘膜的混合接合制法中，能够容易地在半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间设置所期望的段差的半导体装置的制造方法。
4、用于解决技术课题的手段
5、[1]本发明的一方面所涉及的半导体装置的制造方法包括如下工序：准备第1半导体基板，所述第1半导体基板具有第1基板主体、设置于第1基板主体的一面的第1有机绝缘膜及第1电极；及对第1半导体基板的表面照射等离子体。在照射等离子体的工序中，以第1有机绝缘膜的表面比第1电极的前端面更靠第1基板主体的方式，通过等离子体至少对第1有机绝缘膜进行蚀刻。
6、在该半导体装置的制造方法中，以第1有机绝缘膜的表面比第1电极的前端面更靠第1基板主体的方式，通过等离子体至少对第1有机绝缘膜进行蚀刻。在该情况下，虽然对第1有机绝缘膜及第1电极的两者照射等离子体，但因两者的弹性模量的差异等，通过等离子体进行蚀刻的量不同。因此，根据该制造方法，通过根据有机绝缘膜及电极的材料或两者的弹性模量的差异等而改变等离子体的条件，在使用有机绝缘膜的混合接合制法中，能够容易地在半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间设置所期望的段差。
7、[2]在上述[1]的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，优选对第1半导体基板照射氩等离子体。在该情况下，更容易将半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间的段差调整为所期望的值。
8、[3]在上述[1]或[2]的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，等离子体用气体的流量优选为3.38×10-2pa·m3/sec(20sccm)～1.69pa·m3/sec(1000sccm)。通过使等离子体用气体的流量为3.38×10-2pa·m3/sec(20sccm)以上，能够促进利用等离子体的蚀刻而使半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间的段差早期成为所期望的值。另一方面，通过使等离子体用气体的流量为1.69pa·m3/sec(1000sccm)以下，能够抑制由等离子体引起的有机绝缘膜及电极的表面的粗糙化。
9、[4]在上述[1]至[3]中任一项的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，等离子体输出优选为10w～1000w。通过使等离子体输出为10w以上，能够促进利用等离子体的蚀刻而使半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间的段差早期成为所期望的值。另一方面，通过使等离子体输出为1000w以下，能够抑制由等离子体引起的有机绝缘膜及电极的表面的粗糙化。
10、[5]在上述[1]至[4]中任一项的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，等离子体的处理时间优选为30秒以上。通过使等离子体的处理时间为30秒以上，能够促进利用等离子体的蚀刻而使半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间的段差早期成为所期望的值。
11、[6]在上述[1]至[5]中任一项的半导体装置的制造方法中，第1有机绝缘膜的弹性模量优选为7.5gpa以下。在该情况下，能够容易地在半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间设置所期望的段差。
12、[7]在上述[1]至[6]中任一项的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，可以以第1有机绝缘膜的表面与第1电极的前端面之间的段差距离成为40nm以上且100nm以下的方式，对第1半导体基板的表面照射等离子体。在该情况下，通过混合接合将该第1半导体基板接合于其他基板时，通过热膨胀，第1有机绝缘膜的表面与第1电极的前端面的偏移量变小，能够更可靠地进行第1半导体基板与其他基板的接合。
13、[8]在上述[1]至[6]中任一项的半导体装置的制造方法中，在照射等离子体的工序中，可以以第1有机绝缘膜的表面与第1电极的前端面之间的段差距离成为60nm以上且80nm以下的方式，对第1半导体基板的表面照射等离子体。在该情况下，通过混合接合将该第1半导体基板接合于其他基板时，通过热膨胀，第1有机绝缘膜的表面与第1电极的前端面的偏移量变小，能够更可靠地进行第1半导体基板与其他基板的接合。
14、[9]上述[1]至[8]中任一项的半导体装置的制造方法进一步包括研磨设置于第1半导体基板的一面的第1有机绝缘膜及第1电极的工序，研磨第1半导体基板的工序优选在照射等离子体的工序之前进行。在研磨的工序中，能够降低第1半导体基板的第1有机绝缘膜的表面和第1电极的前端面的表面粗糙度，并且使段差成为所期望的值，但是难以调整细微的段差。因此，在研磨的工序中无法获得所期望的段差量的情况下，通过在研磨的工序之后进行照射等离子体的工序，能够进一步调整段差量。由此，根据该制造方法，能够降低混合接合中的接合不良。
15、[10]在上述[9]的半导体装置的制造方法中，在研磨第1半导体基板的工序中，优选以第1有机绝缘膜及第1电极的各表面的表面粗糙度ra成为5nm以下、优选为1nm以下的方式进行研磨。在该情况下，能够更可靠地降低混合接合中的接合不良。
16、[11]上述[1]至[10]中任一项的半导体装置的制造方法可以进一步包括如下工序：准备第2半导体基板，所述第2半导体基板具有第2基板主体、设置于第2基板主体的一面的第2有机绝缘膜及第2电极；进行第2半导体基板的第2电极相对于第1半导体基板的第1电极的位置对准；及对第1半导体基板及第2半导体基板进行加热及加压，使第1有机绝缘膜与第2有机绝缘膜彼此接合，并且使第1电极与第2电极彼此接合。在该情况下，能够通过混合接合来接合第1半导体基板与第2半导体基板。另外，在此所述的混合接合可以为用于晶圆至晶圆(wafer-to-wafer，w2w)接合工艺及晶圆上芯片(chip-on-wafer，cow)接合工艺中的任一种的混合接合。
17、[12]上述[11]的半导体装置的制造方法进一步包括对第2半导体基板的表面照射等离子体的工序，在对第2半导体基板照射等离子体的工序中，可以以第2有机绝缘膜的表面比第2电极的前端面更靠第2基板主体的方式，通过等离子体至少对第2有机绝缘膜进行蚀刻。在该情况下，通过根据有机绝缘膜及电极的材料或两者的弹性模量的差异等而改变等离子体的条件，即使在第2半导体基板中，也能够容易地在半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间设置所期望的段差。
18、[13]在上述[1]至[12]中任一项的半导体装置的制造方法中，第1有机绝缘膜中所包含的树脂材料可以包含双马来酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰亚胺前驱体、聚酰胺酰亚胺、苯并环丁烯即bcb、聚苯并噁唑即pbo或pbo前驱体。由于这些材料为液态或可溶于溶剂，因此例如容易通过旋转涂布法等来制作第1有机绝缘膜，并且容易形成薄膜。并且，这些材料的耐热性高，因此能够耐受将第1半导体基板接合于第2半导体基板时的高温，并且能够更可靠地进行基板彼此的接合。另外，第2半导体基板的第2有机绝缘膜可以包含上述的有机材料而形成。即使在该情况下，也能够发挥相同的作用效果。
19、发明效果
20、根据本发明，在使用有机绝缘膜的混合接合制法中，能够容易地在半导体基板的有机绝缘膜的表面与电极的前端面之间设置所期望的段差。
1.一种半导体装置的制造方法，其包括如下工序：
2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，
3.根据权利要求1或2所述的半导体装置的制造方法，其中，
4.根据权利要求1至3中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
5.根据权利要求1至4中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
7.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
8.根据权利要求1至6中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
9.根据权利要求1至8中任一项所述的半导体装置的制造方法，其进一步包括研磨在所述第1半导体基板的所述一面设置的所述第1有机绝缘膜及所述第1电极的工序，
10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中，
11.根据权利要求1至10中任一项所述的半导体装置的制造方法，其进一步包括如下工序：
12.根据权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其进一步包括对所述第2半导体基板的表面照射等离子体的工序，
13.根据权利要求1至12中任一项所述的半导体装置的制造方法，其中，
