专利名称：一种三维芯片的金属键合结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体制造领域，具体涉及一种三维芯片的金属键合结构。
背景技术：
把不同功能的芯片集成在一起已经是集成电路发展的一个趋势。大规模集成电路制造工艺是一种平面制作工艺，其在同一衬底上形成大量各种类型的半导体器件，并互相连接以具有完整的功能。目前，大多数在开发的是用TSV的方法。即将芯片键合之后，对芯片进行深通孔，通过在深通孔中填充金属材料连接两片芯片中的金属部分。现在这种键合结构承在复杂性，可靠性低和成本高的缺点。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种三维芯片的金属键合结构来解决现有技术中键合结构复杂，可靠性低和成本高的缺点。本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种三维芯片的金属键合结构，包括顶部芯片和底部芯片，所述顶部芯片的顶部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有顶部芯片铜，所凹槽与凹槽之间裸露顶部二氧化硅层部分上均设有氮化硅层，所述底部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有底部芯片铜，所述底部芯片铜的高度高于底部二氧化硅层，所述底部芯片铜与顶部芯片铜相连接，所述顶部芯片上氮化硅层与底部二氧化硅层相连接。本实用新型的有益效果是:本实用新型能在低温下进行金属与金属键合来达到芯片键合目的，使用氧化硅与氮化硅来配合金属与金属键合使键合质量更高，且氮化硅层薄膜还能阻止金属扩散至周围材料中，达到键合机构简单，可靠性高且成本低的效果。进一步，所述顶部芯片上的顶部芯片铜与顶部二氧化硅层之间均设有一层阻挡层，所述底部芯片上的底部芯片铜与底部二氧化硅层之间设有一层阻挡层。采用上述进一步方案的有益效果是:通过此阻挡层能防止金属向周围材料扩散，进一步提闻键合后芯片的质量。
图1为本实用新型键合晶圆图；图2为本实用新型顶部芯片结构图；图3为本实用新型底部芯片结构图。附图中，各标号所代表的部件如下:1、顶部芯片，2、顶部芯片铜,3、氮化娃层,4、底部芯片，5、底部金属铜,6、顶部二氧化硅层，7、底部二氧化硅层。
具体实施方式
[0013]
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。如图1所示，本实用新型键合晶圆图，包括顶部芯片I和底部芯片4，所述顶部芯片的顶部二氧化硅层6上设有凹槽，所述凹槽中设有顶部芯片铜2，所凹槽与凹槽之间裸露顶部二氧化硅层6部分上均设有氮化硅层3，所述底部二氧化硅层7上设有凹槽，所述凹槽中设有底部芯片铜5，所述底部芯片铜5的高度高于底部二氧化硅层7，所述底部芯片铜5与顶部芯片铜2相连接，所述顶部芯片I上氮化硅层3与底部二氧化硅层7相连接。图2为本实用新型顶部芯片结构图，包括顶部芯片I上的顶部二氧化硅层6，嵌在顶部二氧化硅层6中的顶部芯片铜2和淀积在顶部二氧化硅层6与顶部芯片铜2上的氮化硅层3，所述氮化硅层3上设有与顶部芯片铜2表面大小相同的开口，所述开口置于顶部芯片铜2之上。图3是本实用新型底部芯片结构图，包括底部芯片上的底部二氧化硅层7，嵌在顶部二氧化硅层7中的底部芯片铜5，所述底部芯片铜5的高度高于底部二氧化硅层7。所述顶部芯片I上的顶部芯片铜2与顶部二氧化硅层6之间均设有一层阻挡层，所述底部芯片I上的底部芯片铜5与底部二氧化硅层7之间设有一层阻挡层。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种三维芯片的金属键合结构，包括顶部芯片和底部芯片，其特征是:所述顶部芯片的顶部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有顶部芯片铜，所凹槽与凹槽之间裸露顶部二氧化硅层部分上均设有氮化硅层，所述底部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有底部芯片铜，所述底部芯片铜的高度高于底部二氧化硅层，所述底部芯片铜与顶部芯片铜相连接，所述顶部芯片上氮化硅层与底部二氧化硅层相连接。
2.根据权利要求1所述的一种三维芯片的金属键合结构，其特征是:所述顶部芯片上的顶部芯片铜与顶部二氧化硅层之间均设有一层阻挡层，所述底部芯片上的底部芯片铜与底部二氧化硅层之间设有一层阻挡层。
专利摘要本实用新型涉及半导体制造领域，具体涉及一种三维芯片的金属键合结构。包括顶部芯片和底部芯片，所述顶部芯片的顶部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有顶部芯片铜，所凹槽与凹槽之间裸露顶部二氧化硅层部分上均设有氮化硅层，所述底部二氧化硅层上设有凹槽，所述凹槽中设有底部芯片铜，所述底部芯片铜的高度高于底部二氧化硅层，所述底部芯片铜与顶部芯片铜相连接，所述顶部芯片上氮化硅层与底部二氧化硅层相连接。本实用新型能在低温下进行金属与金属键合来达到芯片键合目的，使用氧化硅与氮化硅来配合金属与金属键合使键合质量更高，且氮化硅层薄膜还能阻止金属扩散至周围材料中，达到键合机构简单，可靠性高且成本低的效果。
文档编号H01L23/522GK203013712SQ20132001724
公开日2013年6月19日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者李平 申请人:陆伟