[發明專利]鍵合結構及其形成方法、晶圓鍵合結構及晶圓的鍵合方法

在審

• 申請號: 202110264360.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN113053806A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 高林;蔣陽波;王光毅
• 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;H01L23/528;H01L23/532;H01L21/18;H01L21/762
• 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;陳麗麗

本發明涉及半導體制作領域，尤其涉及一種鍵合結構及其形成方法、晶圓鍵合結構及晶圓的鍵合方法。所述晶圓間鍵合結構的形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成停止層，所述停止層的材料為摻碳的氮化硅；在所述停止層中形成通孔，所述通孔不插入所述襯底；形成保護層，所述保護層覆蓋所述通孔的側壁和底部表面；在所述保護層上形成金屬材料層，所述金屬材料層填充滿所述通孔；平坦化所述金屬材料層直至停止層，從而在所述通孔中形成鍵合金屬層，所述鍵合金屬層和兩側的停止層構成鍵合結構。本發明的方法防止了鍵合金屬層表面凹陷缺陷的產生，提高了鍵合的強度。

技術領域

本發明涉及半導體制作領域，尤其涉及一種鍵合結構及其形成方法、晶圓鍵合結構及晶圓的鍵合方法。

背景技術

隨著微電子器件高集成度、多功能化的要求，現有的二維封裝技術難以滿足封裝要求，而三維封裝具有尺寸小、重量輕、減小信號延遲等優點，正成為微電子器件封裝的主流技術。鍵合是實現三維封裝的關鍵工藝，應用于三維封裝的鍵合方法有多種，包括：金屬-金屬鍵合、氧化物直接鍵合、陽極鍵合、粘接鍵合、基于焊料的鍵合、超聲鍵合、玻璃介質鍵合等等。金屬-金屬鍵合由于其工藝簡單，鍵合強度大等優點被廣泛的應用在三維封裝結構中。

現有的利用金屬-金屬鍵合工藝形成三維封裝結構的方法一般包括：提供第一晶圓和第二晶圓，第一晶圓和第二晶圓上分別形成有絕緣層和位于絕緣層中的鍵合金屬層；將第一晶圓和第二晶圓上對應的金屬層鍵合。

但是采用現有的金屬-金屬鍵合方法形成三維封裝結構時，所述鍵合金屬層的表面容易產生凹陷缺陷(dishing defect)，當將第一晶圓和第二晶圓進行鍵合時，使得鍵合的強度難以保證。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是怎樣防止鍵合金屬層的表面形成凹陷缺陷，提高鍵合的強度。

為了解決上述問題，本發明提供了一種晶圓間鍵合結構的形成方法，包括：

提供基底；

在所述基底上形成停止層，所述停止層的材料為摻碳的氮化硅；

在所述停止層中形成通孔，所述通孔不插入所述襯底；

形成保護層，所述保護層覆蓋所述通孔的側壁和底部表面；

在所述保護層上形成金屬材料層，所述金屬材料層填充滿所述通孔；

平坦化所述金屬材料層直至停止層，從而在所述通孔中形成鍵合金屬層，所述鍵合金屬層和兩側的停止層構成鍵合結構。

可選的，平坦化所述金屬材料層直至停止層的具體步驟包括：

采用化學機械研磨工藝平坦化所述金屬材料層直至停止層，所述停止層與所述金屬材料層的研磨選擇比為8:1～15：1。

可選的，所述金屬材料層包括種子層和位于種子層上的金屬層。

可選的，所述種子層位于通孔的側壁和底部表面以及通孔兩側的保護層表面上，所述金屬層位于種子層上，所述金屬層填充滿剩余的通孔。

可選的，所述保護層的材料為氧化硅。

可選的，在形成所述保護層之后，形成所述種子層之前，對所述通孔進行預清洗。

可選的，所述停止層中碳元素的摩爾百分比濃度為10％～30％。

為了解決上述問題，本發明還提供了一種鍵合結構，包括：

基底；

位于所述基底上的停止層，所述停止層的材料為摻碳的氮化硅；

位于所述停止層中的通孔，所述通孔不插入所述基底；

位于所述通孔的側壁和底部表面的保護層；