[發明專利]半導體結構及其形成方法

有效

• 申請號: 201880096607.0
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN112567506B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 王新勝;張莉;張高升;萬先進;華子群;王家文;丁滔滔;朱宏斌;程衛華;楊士寧
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768
• 代理公司: 上海盈盛知識產權代理事務所(普通合伙) 31294
• 代理人: 孫佳胤;高翠花

本發明涉及一種半導體結構及其形成方法，所述半導體結構包括：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附層；位于所述第一粘附層表面的第一緩沖層；位于所述第一緩沖層表面的第一鍵合層，所述第一粘附層和第一緩沖層的致密度均大于所述第一鍵合層的致密度。所述半導體結構的第一粘附層與所述第一基底以及第一緩沖層之間、第一緩沖層與第一鍵合層之間具有較高的粘附性，有利于提高半導體結構的性能。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種半導體結構及其形成方法。

背景技術

在3D的芯片技術平臺中，通常會將兩片及以上形成有半導體器件的晶圓通過晶圓鍵合技術進行鍵合，以提高芯片的集成度。現有的晶圓鍵合技術，在晶圓鍵合面上形成鍵合薄膜，兩層晶圓之間通過鍵合薄膜表面鍵合實現晶圓鍵合。

現有技術中，通常采用氧化硅和氮化硅薄膜作為鍵合薄膜，鍵合強度不夠，導致工藝過程中容易出現缺陷，產品良率受到影響。

并且，鍵合薄膜內還形成有金屬連接結構，在混合鍵合的過程中，所述金屬連接結構容易在鍵合界面出現擴散現象，導致產品性能受到影響。

因此，如何提高晶圓鍵合的質量，是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種半導體結構及其形成方法，以提高鍵合質量。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體結構，包括：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附層；位于所述第一粘附層表面的第一緩沖層；位于所述第一緩沖層表面的第一鍵合層，所述第一粘附層和第一緩沖層的致密度均大于所述第一鍵合層的致密度。

可選的，所述第一鍵合層和所述第一緩沖層的材料均為包含C元素的介質材料，且所述第一鍵合層內C的原子濃度大于所述第一緩沖層內C的原子濃度。

可選的，所述第一鍵合層內C的原子濃度大于35％，所述第一緩沖層內C的原子濃度為0～50％。

可選的，所述第一鍵合層內，C的原子濃度隨所述第一鍵合層厚度增加而增大；所述第一緩沖層內，C的原子濃度隨所述第一緩沖層厚度增加而增大。

可選的，所述第一粘附層的材料包括氮化硅、氮氧化硅以及氧化硅中的至少一種。

可選的，所述第一鍵合層的材料還包括Si和N。

可選的，所述第一緩沖層的材料還包括Si和N。

可選的，所述第一粘附層的厚度為所述第一緩沖層的厚度為

可選的，還包括：第二基底，所述第二基底表面形成有第二粘附層、位于所述第二粘附層表面的第二緩沖層，位于所述第二緩沖層表面的第二鍵合層；所述第二粘附層和第二緩沖層的致密度均大于所述第二鍵合層的致密度；所述第二鍵合層與所述第一鍵合層表面相對鍵合固定。

可選的，所述第二鍵合層與所述第一鍵合層的材料相同，所述第二緩沖層與所述第一緩沖層的材料相同，所述第二粘附層與所述第一粘附層的材料相同。

可選的，還包括：貫穿所述第一鍵合層、所述第一緩沖層和所述第一粘附層的第一鍵合墊；貫穿所述第二鍵合層、所述第二緩沖層和所述第二粘附層的第二鍵合墊；所述第一鍵合墊與所述第二鍵合墊相對鍵合連接。

為解決上述問題，本發明的具體實施方式還提供一種半導體結構的形成方法，包括：提供第一基底；在所述第一基底表面形成第一粘附層；對所述第一粘附層進行等離子體轟擊，以提高致密度；在所述第一粘附層表面形成第一緩沖層；在所述第一緩沖層表面形成第一鍵合層，所述第一粘附層和第一緩沖層的致密度均大于所述第一鍵合層的致密度。

可選的，進行所述等離子體轟擊之前，所述第一粘附層含有H鍵；在所述等離子體轟擊步驟中，采用含N等離子體進行轟擊，以減少所述第一粘附層中的H鍵。