[發明專利]混合式接合結構及其制作方法

在審

• 申請號: 202110017678.0
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN114743942A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 楊柏宇
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種混合式接合結構及其制作方法，其中該混合式接合結構包含一第一導電結構和一第二導電結構，第一導電結構包含一第一導電層，一第一緩沖層環繞并接觸第一導電層，一第一空氣間隙環繞并接觸第一緩沖層以及一第一介電層環繞并接觸第一空氣間隙，第二導電結構包含一第二導電層，一第二緩沖層接觸第二導電層，一第二介電層環繞第二緩沖層，其中第二導電層和第一導電層接合，第一介電層和第二介電層接合。

技術領域

本發明涉及一種混合式接合結構及其制作方法，特別是涉及一種避免晶片對準偏差時，金屬原子擴散至層間介電層的混合式接合結構及其制作方法。

背景技術

近年來各種電子元件的集成度的持續提高，在一方面集成密度的提高來自于最小特征尺寸(minimum feature size)的持續減小，使得更多較小的元件能夠整合到給定區域中。除此之外，利用堆疊接合多層晶片形成三維集成電路也是另一種增加元件集成度的方法，接合晶片可以通過兩種介電材料之間的黏合來完成兩個晶片的接合，或者通過兩種金屬材料之間的黏合來實現，或者通過結合前述兩種黏合機制的方法進行。

然而，對于三維集成電路技術來說仍存在很多待處理的挑戰，例如在黏合兩片晶片時，晶片的對準誤差(misalignment)會使得金屬材料接觸到層間介電層并且金屬原子會擴散入層間介電層造成污染。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種混合式接合結構及其制作方法，以解決晶片對準偏差時，金屬原子擴散至層間介電層的問題。

根據本發明的優選實施例，一種混合式接合結構包含一第一導電結構和一第二導電結構，第一導電結構包含一第一導電層，一第一緩沖層環繞并接觸第一導電層，一第一空氣間隙環繞并接觸第一緩沖層以及一第一介電層環繞并接觸第一空氣間隙，第二導電結構包含一第二導電層，一第二緩沖層接觸第二導電層，一第二介電層環繞第二緩沖層，其中第二導電層和第一導電層接合，第一介電層和第二介電層接合。

根據本發明的另一優選實施例，一種混合式接合結構的制作方法包含進行一空氣間隙制作工藝，包含提供一第一介電層，然后形成一蝕刻停止層覆蓋第一介電層，形成一第二介電層覆蓋蝕刻停止層，形成一溝槽位于第二介電層以及蝕刻停止層中，接著依序形成一第一緩沖層和一第一導電層填入溝槽，然后形成一圖案化掩模覆蓋第二介電層，其中第一緩沖層、第一導電層以及位于第一緩沖層周圍的第二介電層由圖案化掩模曝露出來，接續進行一蝕刻制作工藝，移除由圖案化掩模曝露出來的第二介電層以形成一空氣間隙圍繞第一緩沖層，最后移除圖案化掩模以完成一第N導電結構，其中N為由1至2的正整數。

為讓本發明的上述目的、特征及優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施方式，并配合所附的附圖，作詳細說明如下。然而如下的優選實施方式與附圖僅供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制者。

附圖說明

圖1至圖5A為本發明的第一優選實施例所繪示的一種空氣間隙制作工藝的示意圖；

圖5B為本發明的第一優選實施例的一種空氣間隙制作工藝的變化型的示意圖；

圖5C為本發明的第一優選實施例的一種空氣間隙制作工藝的另一變化型的示意圖；

圖6為圖5A、圖5B和圖5C的上視圖；

圖7至圖10為本發明的第二優選實施例所繪示的一種空氣間隙制作工藝的示意圖；

圖11A、圖11B、圖11C、圖11D、圖11E、圖11F和圖11G為本發明數個優選實施例所繪示的一種混合式接合結構的示意圖。

主要元件符號說明

10:第一介電層

12:金屬層

14:蝕刻停止層

16:第二介電層

18:溝槽