晶圆键合的方法以及晶圆的键合部件的制作方法_2

文档序号:9617463阅读:来源:国知局
第二介质层13和位于第二介质层14中的半导体结构,以及从第二介质层13的表面露出的第二贴合端14。因为同样的原因,在第二晶圆02上形成第二贴合端14的步骤中,第二贴合端14的中间区域表面也容易形成凹陷。
[0062]参考图3,在对第一晶圆01和第二晶圆02进行键合工艺的步骤中,使第一贴合端12和第二贴合端14对准贴合,由于第一贴合端12和第二贴合端14表面存在凹陷,在晶圆键合之后第一贴合端12和第二贴合端14之间形成较大的键合空隙15,而第一贴合端12和第二贴合端14的实际接触面积很小影响了第一晶圆01和第二晶圆02的键合质量,进而造成所形成的半导体器件的失效。
[0063]为了解决上述技术问题,本发明提出一种晶圆键合的方法,包括:提供第一晶圆和第二晶圆;在第一晶圆中形成第一贴合端;在所述第一贴合端的表面形成多个第一凸起,所述第一凸起之间具有第一空隙;在第二晶圆中形成第二贴合端;在所述第二贴合端的表面形成多个第二凸起,所述第二凸起之间具有第二空隙,所述第二凸起能够放置于所述第一空隙中,所述第二空隙能够容纳第一凸起;对第一晶圆和第二晶圆进行键合工艺,使第一贴合端和第二贴合端相互对准贴合,使第一凸起位于第二空隙中并与第二贴合端表面接触,还使第二凸起位于第一空隙中并与第一贴合端表面接触。
[0064]由于第一凸起、第二凸起与第一贴合端和第二贴合端相比尺寸较小,因此在晶圆键合时,第一晶圆和第二晶圆之间的接触面为多个尺寸较小的凸起接触面,相应地,尺寸较小的凸起接触面上的凹陷尺寸也比较小,可以减小接触面上的凹陷造成的键和空隙占接触面的比例,增大了第一贴合端和第二贴合端之间实际接触面积,提高了晶圆之间的连接质量。
[0065]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0066]参考图4,提供第一晶圆10,在本实施例中,第一晶圆10包括衬底(未示出),所述衬底为硅衬底,在其他实施例中,所述衬底还可以为锗硅衬底或绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底,对此本发明不做任何限制。
[0067]在其他实施例中,晶圆10中还可以包括多层具有半导体器件的复杂结构,本发明对此不作限制。
[0068]继续参考图4,第一晶圆包括层间介质层100以及位于介质层100中的互连结构104。
[0069]具体地,在本实施例中,所述层间介质层100的材料为氧化硅,在其他实施例中,还可以采用其他材料,所述层间介质层100的材料还可以为光敏苯并环丁烯或氮化硅等,本发明对所述层间介质层100的材料不做限制。
[0070]在本实施例中,在所述层间介质层100中的互连结构104为铜互连,但是本发明对互连结构104的材料不做限制,在其他实施例中,所述互连结构104还可以为铝互连或铜铝互连等其他材料的互连结构。
[0071]需要说明的是,在其他实施例中,在衬底上还可以形成有多层层间介质层以及位于层间介质层中的互连结构,本发明对此不作限制。
[0072]参考图5,在第一晶圆10内形成第一凹槽105。
[0073]具体地,在本实施例中,在层间介质层100中形成第一凹槽105,形成第一凹槽105的方法可以采用光刻。第一凹槽105底部露出互连结构104,以使得在第一凹槽105中形成的第一贴合端与互连结构104电连接。
[0074]结合参考图6,在所述第一凹槽105内填充第一金属层106至覆盖第一晶圆10表面。
[0075]具体地,在本实施例中,所述第一金属层106的材料为铜,但是本发明对第一金属层106的材料不做限制,在其他实施例中,所述第一金属层106还可以为其他金属材料,如招坐
ΤΡ ο
[0076]参考图7,对所述第一金属层106进行化学机械研磨,至露出第一晶圆10的表面,在本实施例中,化学机械研磨后露出了层间介质层100的表面。位于第一凹槽105内的第一金属层106形成第一贴合端101。
[0077]参考图8,在所述第一晶圆10和第一贴合端101表面形成第一介质层108。
[0078]具体地,本实施例中,第一介质层108的材料为氧化硅,但是本发明对第一介质层108的具体材料不做限制,在其他实施例中,第一介质层108的材料还可以为氮化硅等。
[0079]在第一贴合端101上方的第一介质层108中形成多个第二凹槽109,所述多个第二凹槽109底部露出第一贴合端101表面。
[0080]参考图9,在所述第二凹槽109内填充第二金属层110至覆盖第一介质层108的表面。
[0081]具体地,在本实施例中,所述第二金属层110的材料为铜,但是本发明对第二金属层110的材料不做限制,在其他实施例中,所述第二金属层110还可以为其他金属材料,如招坐
ΤΡ ο
[0082]结合参考图10,对所述第二金属层110进行化学机械研磨,至露出第一介质层108表面,位于多个第二凹槽109内的第二金属层110形成多个第一凸起102。
[0083]继续参考图10,去除所述第一介质层108,露出所述第一贴合端101表面,多个第一凸起102之间第一介质层108的原位置形成第一空隙103。
[0084]结合参考图11,提供第二晶圆20,在第二晶圆20中形成从第二晶圆20的表面露出的第二贴合端201,在所述第二贴合端201表面形成多个第二凸起202,多个第二凸起202之间具有第二空隙203。
[0085]所述第二凸起202用于放置于所述第一空隙103中,所述第二空隙203用于容纳第一凸起102。
[0086]形成第二贴合端201、多个第二凸起202的方法与形成第一贴合端101、多个第一凸起102以及第一空隙103的方法类似,大致包括:
[0087]在所述第二晶圆20中形成第三凹槽(未示出);在所述第三凹槽内填充第三金属层至覆盖第二晶圆20表面;对所述第三金属层(未示出)进行化学机械研磨,至露出第二晶圆20表面,位于第三凹槽内的第三金属层形成第二贴合端201。
[0088]在所述第二贴合端表面形成多个第二凸起202的步骤包括:
[0089]在所述第二晶圆20和第二贴合端201表面形成第二介质层(未示出);在第二贴合端201上方的第二介质层中形成多个第四凹槽(未示出),所述多个第四凹槽底部露出第二贴合端201表面;在所述第四凹槽内填充第四金属层(未示出)至覆盖第二介质层表面;对所述第四金属层进行化学机械研磨,至露出第二介质层表面,位于多个第四凹槽内的第二金属层形成多个第二凸起202 ;去除所述第二介质层,露出所述第二贴合端201表面,在多个第二凸起202之间形成第二空隙203。
[0090]本实施例中,所述第三金属层和第四金属层的材料为铜。
[0091]需要说明的是,在本实施例中,使所述第一凸起102和第二凸起202的高度相同,以使得在对第一晶圆10和第二晶圆20进行键合工艺的工程中,第一凸起102容纳于第二空隙203中后,能够与第二贴合端201表面接触;使第二凸起202容纳于第一空隙103中后,能够与第一贴合端201表面接触。但是本发明对第一凸起102和第二凸起202的高度是否相同不做限制,在其他实施例中,所述第一凸起102和第二凸起202的高度可以有一定差另1J。
[0092]在本实施例中,使所述第一凸起102和第二凸起202的高度在0.6到1.6微米的范围内,在此范围内第一凸起102和第二凸起202不容易在键合工艺中损伤,并且接触良好。在其他实施例中,随着第四凹槽的深度不同以及对第二金属层的化学机械研磨程度不同,第二凸起202的高度也可以不在0.6到1.6微米的范围内。
[0093]参考图12,示出了本实施例中所述第一贴合端101表面的俯视图。在本实施例中,使所述第一凸起102和第二凸起202的上表面为矩形。
[0094]具体地,如图12所7K,所述第一凸起102和第一空隙103在第一贴合端101表面呈阵列排布,且在阵列的行方向和列方向上第一凸起102和第一空隙103均交替相邻,构成一 “棋盘格”结构。
[0095]如图13所示,所述第二凸起202和第二空隙203在所述第二贴合端201表面呈阵列排布,且在行方向和列方向上第二凸起202和第二空隙203均交替相邻,构成另一“棋盘格”结构。
[0096]第一晶圆上的棋盘格结构与第二晶圆上的棋盘格结构为互补关系,具体地说,第一凸起102与第二空隙203的位置相对应,第二凸起202与第一空隙103的位置相对应。同时,第二
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1