[發(fā)明專利]晶圓鍵合方法及鍵合晶圓

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• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112614807A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 王超;劉婧;黃馳
• 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;H01L23/538
• 代理公司: 北京派特恩知識產(chǎn)權代理有限公司 11270
• 代理人: 劉戀;張穎玲

本公開實施例公開了一種晶圓鍵合方法及鍵合晶圓，所述方法包括：在第一襯底的表面的第一絕緣層，形成第一導電柱；形成覆蓋第一導電柱的導電的第一連接層；其中，第一連接層的晶粒尺寸小于第一導電柱的晶粒尺寸；在第二襯底的表面的第二絕緣層中，形成第二導電柱；形成覆蓋第二導電柱的導電的第二連接層；其中，第二連接層的晶粒尺寸小于第二導電柱的晶粒尺寸；鍵合第一連接層和第二連接層，形成第一晶粒融合層。

技術領域

本公開實施例涉及集成電路技術領域，特別涉及一種晶圓鍵合方法及鍵合晶圓。

背景技術

在三維存儲器技術中，為了提高存儲器的集成度，提出了通過晶圓與晶圓鍵合而達到互連的工藝。具體地，可通過第一個晶圓表面的第一金屬墊與第二個晶圓表面的第二金屬墊進行連接，使得第一晶圓與第二晶圓鍵合，形成鍵合晶圓。

鍵合晶圓的鍵合界面對于鍵合晶圓的良率至關重要。然而，相關技術中晶圓鍵合的效果較差，導致鍵合界面的力學性能和電學性能的可靠性較低，降低了鍵合晶圓的可靠性。因此，如何提高晶圓鍵合的可靠性成為亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本公開實施例提供一種晶圓鍵合方法及鍵合晶圓。

根據(jù)本公開實施例的第一方面，提供一種晶圓鍵合方法，包括：

在位于第一襯底的表面的第一絕緣層中，形成第一導電柱；

形成覆蓋所述第一導電柱的導電的第一連接層；其中，所述第一連接層的晶粒尺寸小于所述第一導電柱的晶粒尺寸；

在位于第二襯底的表面的第二絕緣層中，形成第二導電柱；

形成覆蓋所述第二導電柱的導電的第二連接層；其中，所述第二連接層的晶粒尺寸小于所述第二導電柱的晶粒尺寸；

鍵合所述第一連接層和所述第二連接層，形成第一晶粒融合層。

在一些實施例中，所述第一襯底上形成有控制電路；所述在位于第一襯底的表面的第一絕緣層中，形成第一導電柱，包括：

形成貫穿所述第一絕緣層的第一通孔；填充所述第一通孔，形成高度小于所述第一通孔高度的所述第一導電柱，并基于所述第一通孔的形貌和所述第一導電柱的形貌形成第一凹槽；其中，所述第一導電柱與所述控制電路電連接；

所述形成覆蓋所述第一導電柱的導電的第一連接層，包括：

填充所述第一凹槽，以形成所述第一連接層。

在一些實施例中，所述在位于第一襯底的表面的第一絕緣層中，形成第一導電柱，包括：

形成貫穿所述第一絕緣層的第一通孔；向所述第一通孔內(nèi)和所述第一絕緣層表面沉積第一導電材料，形成第一種子層；在所述第一種子層的表面形成第一電鍍層；平坦化處理所述第一電鍍層，直至顯露所述第一絕緣層；其中，位于所述第一通孔中的所述第一種子層和剩余第一電鍍層形成所述第一導電柱，所述第一導電柱的頂部包括朝所述第一襯底的表面凹陷的第二凹槽；

所述形成覆蓋所述第一導電柱的導電的第一連接層，包括：

填充所述第二凹槽，以形成所述第一連接層。

在一些實施例中，所述第一連接層的表面具有第一凹陷區(qū)域，所述方法還包括：

在所述第一連接層具有所述第一凹陷區(qū)域的表面形成第一填充材料；其中，所述第一填充材料突出于所述第一絕緣層表面；

平坦化處理所述第一填充材料，直至顯露至少部分所述第一連接層；其中，平坦化處理之后，剩余的第一填充材料形成的第一填充層的晶粒尺寸小于所述第一導電柱的晶粒尺寸；

鍵合所述第一填充層和所述第二連接層，以形成第二晶粒融合層。