[發(fā)明專利]晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410504766.3
• 申請(qǐng)日: 2014-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN105513983B
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉;包德君;陳政;張海芳;戚德奎;李新;張蓓蓓
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/603
• 分類號(hào): H01L21/603;H01L23/485
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;駱蘇華

本發(fā)明提供一種晶圓鍵合的方法以及一種晶圓鍵合結(jié)構(gòu)，所述晶圓鍵合的方法包括：在晶圓鍵合工藝之前，在晶圓上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層；在所述層間介質(zhì)層中形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)的一部分凸出于層間介質(zhì)層表面，為互連結(jié)構(gòu)的貼合端；在貼合端側(cè)壁上形成側(cè)墻。本發(fā)明的有益效果在于，所述絕緣層將層間介質(zhì)層表面完全覆蓋，所述側(cè)墻將貼合端側(cè)壁覆蓋，對(duì)多個(gè)晶圓進(jìn)行鍵合工藝之后，相鄰的貼合端具有絕緣層和側(cè)墻隔斷，不容易發(fā)生短路。此外，在側(cè)墻的保護(hù)下，貼合端沒(méi)有暴露于外界環(huán)境中，不容易受氧氣和水汽的影響而形成氧化物，同樣減小了短路的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

晶圓級(jí)銅-銅鍵合(Wafer level Cu-Cu bonding)作為3D集成電路一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在高端產(chǎn)品上具有重要的應(yīng)用趨勢(shì)。晶圓級(jí)銅-銅鍵合是一種晶圓間的互連技術(shù)，將多個(gè)晶圓相互對(duì)準(zhǔn)鍵合，使得多個(gè)晶圓表面的銅互連凸出晶圓表面的貼合端相互貼合，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)互連結(jié)構(gòu)的電連接。

參考圖1，示出了現(xiàn)有技術(shù)一種晶圓鍵合的方法的側(cè)視圖，第一晶圓01表面上設(shè)有多個(gè)第一貼合端03，第二晶圓02表面上設(shè)有多個(gè)第二貼合端04，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，第一貼合端03和第二貼合端04的密度逐漸增大，也就是說(shuō)，第一晶圓01表面第一貼合端03之間的距離較小，第二晶圓02表面第二貼合端04之間的距離較小，相鄰第一貼合端03或相鄰第二貼合端04電連接而造成短路，進(jìn)而可能造成最終形成3D集成電路的失效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構(gòu)，以使晶圓鍵合工藝之后，相鄰的貼合端之間不容易發(fā)生短路。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種晶圓鍵合的方法，包括：提供多個(gè)晶圓；在晶圓上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層；在所述層間介質(zhì)層中形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)的一部分凸出于層間介質(zhì)層表面，為互連結(jié)構(gòu)的貼合端；在貼合端的側(cè)壁上形成側(cè)墻；使多個(gè)晶圓的互連結(jié)構(gòu)的貼合端相互對(duì)準(zhǔn)貼合，對(duì)多個(gè)晶圓進(jìn)行晶圓鍵合工藝。

可選的，在多個(gè)晶圓的層間介質(zhì)層表面形成側(cè)墻的步驟包括：在貼合端的表面以及層間介質(zhì)層表面形成絕緣材料層；對(duì)所述絕緣材料層進(jìn)行等離子體刻蝕，去除貼合端表面以及層間介質(zhì)層表面的絕緣材料層，覆蓋在貼合端側(cè)壁的絕緣材料層形成側(cè)墻。

可選的，所述絕緣層和絕緣材料層的材料為氮化硅。

可選的，所述貼合端的高度在600到2000埃的范圍內(nèi)。

可選的，在晶圓的層間介質(zhì)層上形成絕緣材料層的步驟中，所述絕緣材料層的厚度在700到4000埃的范圍內(nèi)。

可選的，所述等離子體刻蝕法采用的刻蝕氣體包括含氟氣體。

可選的，所述含氟氣體包括CF₄、SF₆、CHF₃中的一種或多種。

可選的，形成互連結(jié)構(gòu)的步驟包括：在所述絕緣層上形成第二介質(zhì)層；形成位于層間介質(zhì)層以及第二介質(zhì)層中的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)表面與第二介質(zhì)層表面齊平；對(duì)所述第二介質(zhì)層進(jìn)行回刻，去掉第二介質(zhì)層至露出絕緣層，使部分互連結(jié)構(gòu)凸出層間介質(zhì)層表面，所述凸出層間介質(zhì)層表面的部分互連結(jié)構(gòu)作為貼合端。

可選的，在晶圓上形成層間介質(zhì)層的步驟包括：在形成第一介質(zhì)層之前，在所述晶圓上形成阻擋層，所述層間介質(zhì)層還包括所述阻擋層；形成位于層間介質(zhì)層以及第二介質(zhì)層中的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)表面與第二介質(zhì)層表面齊平步驟包括：在所述絕緣層上形成第二介質(zhì)層之后，在所述第二介質(zhì)層和絕緣層中形成溝槽，在所述阻擋層和第一介質(zhì)層中形成通孔，在所述溝槽和第二通孔中填充金屬層，以形成互連結(jié)構(gòu)。

可選的，所述第二介質(zhì)層的厚度在600到2500埃的范圍內(nèi)。