[发明专利]形成键合半导体结构的方法及该方法形成的半导体结构

权利要求书

1.一种形成键合半导体结构的方法，该方法包括以下步骤：

通过在第一半导体结构的键合表面和第二半导体结构的键合表面之间提供直接原子键合或直接分子键合，将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构；

将所述第一半导体结构选择为具有位于所述第一半导体结构的第一侧的有效面和位于所述第一半导体结构的相反的第二侧的背面，并且将所述第一半导体结构选择为包括在基片上形成的至少一个器件结构；

通过从所述第一半导体结构的所述背面去除所述基片的材料，使所述第一半导体结构的所述基片变薄；

在使所述第一半导体结构的所述基片变薄后，将所述第一半导体结构的所述背面永久键合到第三半导体结构的表面，同时使所述第一半导体结构保持临时键合到所述第二半导体结构；以及

将所述第二半导体结构与所述第一半导体结构分开。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：将所述第一半导体结构选择为包括至少一个晶片通孔互连，并且其中，使所述第一半导体结构的所述基片变薄的步骤包括露出穿过所述第一半导体结构的所述背面的所述至少一个晶片通孔互连的至少一部分的步骤，并且其中，将所述第一半导体结构的所述背面永久键合到第三半导体结构的表面的步骤包括使所述至少一个晶片通孔互连与所述第三半导体结构的至少一个导电结构电互连的步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：在将所述第一半导体结构的所述背面永久键合到所述第三半导体结构的表面后，形成穿过所述第一半导体结构的至少一个晶片通孔互连，并且使所述至少一个晶片通孔互连与所述第三半导体结构的至少一个导电结构电互连。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构的步骤包括以下步骤：

将所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中每一方均形成为具有大约2纳米或更小的表面粗糙度；

将所述第一半导体结构的所述键合表面紧靠所述第二半导体结构的所述键合表面；以及

将所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面保持在介于大约200摄氏度和大约400摄氏度之间的温度达大约2分钟和大约15小时之间的时间。

5.根据权利要求4所述的方法，该方法还包括以下步骤：在将所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面保持在介于大约200摄氏度和大约400摄氏度之间的温度达大约2分钟和大约15小时之间的时间的同时，保持所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面之间的介于大约0.14MPa和1.43MPa之间的压力；以及

在将所述第一半导体结构的所述键合表面紧靠所述第二半导体结构的所述键合表面之前，活化所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中的至少一方。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构的步骤包括以下步骤：形成所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面之间的键合界面区域，该键合界面区域是所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面之间沿它们之间的键合界面的总面积的大约80％或更小。

7.根据权利要求6所述的方法，该方法还包括以下步骤：在所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中的至少一方中形成多个凹槽。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中的至少一方中形成多个凹槽的步骤包括以下步骤：

在所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中的一方上以图案形成所述多个凹槽；以及

将所述图案选择为包括位于所述第一半导体结构的所述键合表面和所述第二半导体结构的所述键合表面中的另一方上的金属特征的另一个图案的镜像。