[發明專利]一種半導體器件及其制造方法和電子裝置

有效

• 申請號: 201710253829.6
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN108735725B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 董燕;張冠
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L21/50
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 高偉;馮永貞

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法和電子裝置。所述半導體器件包括：第一晶圓，在所述第一晶圓中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料層；第二晶圓，在所述第二晶圓上形成有金屬柱，其中所述金屬柱嵌入并填充所述接合凹槽。通過設置嵌入式的鉚柱類型的金屬柱可以防止第二晶圓碎裂，并且在經過高溫工藝和長時間的壓力之后也不會使電路斷開，從而使器件的性能和良率提高。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體而言涉及一種半導體器件及其制造方法和電子裝置。

背景技術

在電子消費領域，多功能設備越來越受到消費者的喜愛，相比于功能簡單的設備，多功能設備制作過程將更加復雜，比如需要在電路版上集成多個不同功能的芯片，因而出現了3D集成電路(integrated circuit，IC)技術，3D集成電路(integrated circuit，IC)被定義為一種系統級集成結構，將多個芯片在垂直平面方向堆疊，從而節省空間，各個芯片的邊緣部分可以根據需要引出多個引腳，根據需要利用這些引腳，將需要互相連接的芯片通過金屬線互聯，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆疊芯片數量較多，而且芯片之間的連接關系比較復雜，那么就會需要利用多條金屬線，最終的布線方式比較混亂，而且也會導致體積增加。

目前在倒裝芯片組裝工藝(flip chip assembly process)中銅柱得到廣泛應用。

但是銅柱的制備工藝中相對于焊接凸起包括更多的壓力，這會導致晶圓碎裂，并且在經過高溫工藝和長時間的壓力之后會使電路斷開，從而使器件的性能降低，甚至失效。

因此，為解決目前工藝中的上述技術問題，有必要提出一種新的半導體器件及其制造方法和電子裝置。

發明內容

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了克服目前存在的問題，本發明提供了一種半導體器件，所述半導體器件包括：

第一晶圓，在所述第一晶圓中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料層；

第二晶圓，在所述第二晶圓上形成有金屬柱，其中所述金屬柱嵌入并填充所述接合凹槽。

可選地，在所述接合材料層上還設置有包裹嵌于所述接合凹槽中的所述金屬柱的表面的焊接材料層。

可選地，所述金屬柱部分地嵌入所述接合凹槽，部分地位于所述第二晶圓的水平表面以上。

可選地，在所述第一晶圓和所述第二晶圓之間形成有填充所述第一晶圓和所述第二晶圓之間間隙的填充材料。

可選地，所述金屬柱包括銅柱。

可選地，所述第一晶圓為支撐晶圓，所述第二晶圓為器件晶圓。

本發明還提供了一種半導體器件的制備方法，所述方法包括：

提供第一晶圓，在所述第一晶圓中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料層；

提供第二晶圓，在所述第二晶圓上形成有金屬柱，將所述金屬柱嵌入并填充所述接合凹槽，以使所述第一晶圓和所述第二晶圓相接合。

可選地，使所述第一晶圓和所述第二晶圓相接合的方法包括：

將所述金屬柱嵌入所述接合凹槽中；

執行回流步驟，以使所述金屬柱熔融并完全填充所述接合凹槽。

可選地，在所述金屬柱的表面還形成有覆蓋所述接合材料層的焊接材料層，在所述回流步驟中所述焊接材料層包裹嵌于所述接合凹槽中的所述金屬柱的表面。