[發明專利]包括支撐芯片和三維存儲器芯片的經翹曲補償的鍵合結構

在審

• 申請號: 201980079159.8
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN113169125A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: S·卡納卡梅達拉;R·S·馬卡拉;李姚盛;陳建
• 申請（專利權）人: 桑迪士克科技有限責任公司
• 主分類號: H01L23/00
• 分類號: H01L23/00;H01L21/02;H01L21/78;H01L21/683
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 楊貝貝;臧建明

第一半導體管芯和第二半導體管芯可以增強鍵合焊盤的對準的方式鍵合。可通過在第一晶圓的背側上形成圖案化的應力產生膜來補償包括第一半導體管芯的第一晶圓的非均勻變形。金屬凸塊部分可通過選擇性金屬沉積工藝形成在金屬鍵合焊盤的凹形表面上，以減小鍵合的金屬鍵合焊盤對之間的間隙。可在光刻曝光工具中采用移軸操作來調節半導體管芯上的焊盤到焊盤間距，以與另一個半導體管芯的焊盤到焊盤間距匹配。可采用被配置為在晶圓上提供非均勻位移的卡盤來將晶圓保持在成型的形狀，以用于在匹配的成型位置中與另一個晶圓鍵合。可采用獨立的高度控制的銷來將晶圓保持在非平面構型中。

相關申請

本申請要求2019年1月31日提交的美國非臨時專利申請序列號16/263,058和16/263,086的優先權權益，并且這些申請的全部內容以引用方式并入本文。

技術領域

本公開整體涉及半導體器件領域，并且具體地涉及包括支撐管芯和三維存儲器管芯的經翹曲補償的鍵合結構及其制造方法。

背景技術

每個單元具有一個位的三維垂直NAND串在T.Endoh等人的標題為“具有堆疊環繞式柵極晶體管(S-SGT)結構化單元的新型超高密度存儲器(Novel Ultra High DensityMemory With A Stacked-Surrounding Gate Transistor(S-SGT)Structured Cell)”，IEDM Proc.(2001)33-36的文章中公開。

發明內容

根據本公開的一個方面，提供了一種形成半導體結構的方法，該方法包括：在第一晶圓上形成多個第一半導體管芯，其中該第一晶圓由于多個第一半導體管芯所產生的應力而發生應變；在該第一晶圓的背側上沉積應力產生膜；利用圍繞穿過該第一晶圓的幾何中心的垂直軸線不具有連續旋轉對稱性的圖案來圖案化該應力產生膜，其中經圖案化的應力產生膜設置在該第一晶圓的背側上；提供包括多個第二半導體管芯的第二晶圓；以及當該經圖案化的應力產生膜存在于該第一晶圓的背側上時，將該第二晶圓鍵合到該第一晶圓。

根據本公開的另一方面，提供了一種形成半導體結構的方法，該方法包括：提供第一半導體管芯，該第一半導體管芯包括第一半導體器件、第一金屬互連結構和具有第一凹形頂表面的第一金屬鍵合焊盤；通過在該第一金屬鍵合焊盤的該第一凹形頂表面上選擇性地沉積金屬材料將金屬凸塊部分直接形成在該第一金屬鍵合焊盤的第一凹形頂表面上；提供第二半導體管芯，該第二半導體管芯包括第二半導體器件、第二金屬互連結構和第二金屬鍵合焊盤；以及通過經由金屬間鍵合將該第二金屬鍵合焊盤鍵合至該金屬凸塊部分來將該第二半導體管芯附接到該第一半導體管芯。

根據本公開的又一方面，提供了一種形成半導體結構的方法，該方法包括：提供第一半導體管芯，該第一半導體管芯包括第一半導體器件、第一金屬互連結構和以第一焊盤到焊盤間距橫向間隔開的第一金屬鍵合焊盤；提供第二半導體管芯，該第二半導體管芯包括第二半導體器件和第二金屬互連結構；以及采用光刻曝光工藝以第二焊盤到焊盤間距在該第二金屬互連結構上形成第二金屬鍵合焊盤，在該光刻曝光工藝中對曝光工具的透鏡執行移軸操作，其中該光刻工藝限定用于該第二金屬鍵合焊盤的圖案。

根據本公開的又一方面，提供了一種形成半導體結構的方法，該方法包括：在第一晶圓上形成多個第一半導體管芯，其中該第一晶圓由于多個第一半導體管芯所產生的應力而具有非平坦背側表面；將該第一晶圓設置在第一卡盤上，其中該第一卡盤包括多個第一銷，該多個第一銷被配置為提供該第一晶圓的非平坦背側表面從該第一卡盤的平坦頂表面的局部豎直位移；將非均勻的豎直位移提供給第一銷以向第一晶圓提供結構支撐；將包括多個第二半導體管芯的第二晶圓設置在該第一晶圓上方；以及在該第一晶圓設置在該第一卡盤上方時，將該多個第二半導體管芯鍵合到該多個第一半導體管芯。