[發(fā)明專利]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410514075.1
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105448862B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丁敬秀;何作鵬
• 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): H01L23/48
• 分類號(hào): H01L23/48;H01L23/52;H01L21/60
• 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: 應(yīng)戰(zhàn);駱蘇華

一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，其中半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法包括：提供第一晶圓以及第二晶圓，第一晶圓內(nèi)形成有第一金屬層，第二晶圓內(nèi)形成有第二金屬層；在第一晶圓表面形成第一材料層；在第二晶圓表面形成第二材料層；對(duì)所述第一晶圓與第二晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)處理以及鍵合處理，使第一材料層與第二材料層對(duì)準(zhǔn)且表面相接觸；在進(jìn)行鍵合處理后，對(duì)所述第一材料層以及第二材料層進(jìn)行加熱處理，使第一材料層以及第二材料層相互熔融，提高第一金屬層與第二金屬層之間的對(duì)準(zhǔn)精度。本發(fā)明利用第一材料層以及第二材料層相互熔融產(chǎn)生的表面張力，使第一材料層和第二材料層相互拉近，從而提高第一金屬層和第二金屬層之間的對(duì)準(zhǔn)精度，減小鍵合偏移。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域技術(shù)，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制作技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更快的運(yùn)算速度、更大的資料存儲(chǔ)量以及更多的功能，半導(dǎo)體芯片向更高集成度方向發(fā)展。而半導(dǎo)體芯片的集成度越高，半導(dǎo)體器件的特征尺寸(CD：Critical Dimension)越小。

三維集成電路(3D IC：Three-Dimensional Integrated Circuit)是利用先進(jìn)的芯片堆疊技術(shù)制備而成，其是將具不同功能的芯片堆疊成具有三維結(jié)構(gòu)的集成電路。相較于二維結(jié)構(gòu)的集成電路，三維集成電路的堆疊技術(shù)不僅可使三維集成電路信號(hào)傳遞路徑縮短，還可以使三維集成電路的運(yùn)行速度加快；簡(jiǎn)言之，三維集成電路的堆疊技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：滿足半導(dǎo)體器件更高性能、更小尺寸、更低功耗以及更多功能的需求。

根據(jù)三維集成電路中芯片間的連接方法的不同，使堆疊的芯片能互連的技術(shù)分為金屬引線鍵合(Wire Bonding)以及倒裝芯片鍵合(Wafer Bonding)。其中，倒裝芯片鍵合技術(shù)具有比金屬引線鍵合技術(shù)更短的電連接路徑，能夠提供更優(yōu)良的熱特性、電特性以及更小的結(jié)構(gòu)尺寸，因此倒裝芯片鍵合技術(shù)是目前熱門的關(guān)鍵技術(shù)之一，以實(shí)現(xiàn)不同芯片之間的臨時(shí)性或永久性的粘結(jié)。

倒裝芯片鍵合技術(shù)的鍵合類型包括：硅-硅直接鍵合技術(shù)、硅-玻璃靜電鍵合技術(shù)以及-金屬-金屬鍵合技術(shù)，其中，金屬-金屬鍵合技術(shù)是研究的重點(diǎn)之一。金屬-金屬鍵合是指通過(guò)純金屬或合金，依靠金屬間、金屬與晶圓表面間的擴(kuò)散、金屬熔融等作用使兩個(gè)晶圓面對(duì)面的鍵合在一起。

然而，采用現(xiàn)有技術(shù)提供的鍵合方法形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能有待提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制作方法，提高晶圓之間的對(duì)準(zhǔn)精度，以減小鍵合偏移。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法，包括：提供第一晶圓以及第二晶圓，所述第一晶圓內(nèi)形成有第一金屬層，且第一晶圓表面暴露出第一金屬層頂部表面，所述第二晶圓內(nèi)形成有第二金屬層，且第二晶圓表面暴露出第二金屬層頂部表面；在所述第一晶圓表面形成第一材料層，且所述第一材料層與第一金屬層位于第一晶圓的同一面；在所述第二晶圓表面形成第二材料層，且所述第二材料層與第二金屬層位于第二晶圓的同一面；對(duì)所述第一晶圓與第二晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)處理以及鍵合處理，使第一材料層與第二材料層對(duì)準(zhǔn)且表面相接觸，所述第一金屬層與第二金屬層之間具有第一對(duì)準(zhǔn)精度；在進(jìn)行鍵合處理后，對(duì)所述第一材料層以及第二材料層進(jìn)行加熱處理，使第一材料層以及第二材料層相互熔融，所述第一金屬層與第二金屬層之間具有第二對(duì)準(zhǔn)精度，且所述第二對(duì)準(zhǔn)精度大于第一對(duì)準(zhǔn)精度。

可選的，所述第一材料層覆蓋于第一金屬層頂部表面，所述第二材料層覆蓋于第二金屬層頂部表面，且所述第一材料層和第二材料層具有導(dǎo)電性。

可選的，所述第一材料層和第二材料層的材料包括錫銀合金、錫鉛合金、鉍銀合金、錫鉍合金或錫鉍鉛合金。

可選的，在進(jìn)行所述鍵合處理過(guò)程中，對(duì)第一晶圓背面施加壓力。