[发明专利]多晶圆键合结构及键合方法

权利要求书

1.一种多晶圆键合结构，其特征在于，包括第一单元和第二单元；

所述第一单元包括相互键合的第一单元上晶圆和第一单元下晶圆，所述第二单元包括至少一个晶圆，所述第一单元上晶圆与所述第二单元相互键合；所述多晶圆键合结构中每个晶圆均包括衬底、位于所述衬底表面的介质层以及嵌设于所述介质层中的金属层；

所述第一单元中还包括第一单元TSV孔以及填充在所述第一单元TSV孔中的第一单元互连层，所述第一单元互连层通过所述第一单元TSV孔分别与所述第一单元上晶圆和第一单元下晶圆的金属层电连接；所述第一单元上晶圆还包括覆盖所述第一单元互连层的第一钝化层、贯穿所述第一钝化层的第一引出孔以及填充在所述第一引出孔中的第一键合层，所述第一键合层与所述第一单元互连层相接触以实现电连接；所述第二单元中与所述第一单元上晶圆相键合的晶圆还包括第二钝化层、贯穿所述第二钝化层的第二引出孔以及填充在所述第二引出孔中的第二键合层，所述第二键合层与所述第二单元的金属层电连接；所述第一键合层与所述第二键合层相接触以实现电连接；

其中，所述第一单元TSV孔包括第一单元TSV上开孔、第一单元TSV中开孔和第一单元TSV下开孔；所述第一单元TSV中开孔贯穿所述第一单元上晶圆的衬底且暴露出所述第一单元上晶圆的金属层；所述第一单元TSV下开孔贯穿所述第一单元上晶圆和部分所述第一单元下晶圆的介质层且暴露出所述第一单元下晶圆的金属层；所述第一单元上晶圆的衬底背面设置有绝缘层；所述第一单元TSV上开孔贯穿部分厚度的所述绝缘层，所述第一单元TSV上开孔分别与所述第一单元TSV中开孔和所述第一单元TSV下开孔连通；所述第一单元互连层填充所述第一单元TSV上开孔、所述第一单元TSV中开孔和所述第一单元TSV下开孔；所述多晶圆键合结构还包括第一沟槽和引出层，所述第一沟槽贯穿所述多晶圆键合结构中最顶层的晶圆的衬底和部分介质层，并位于所述最顶层的晶圆的金属层上方，所述最顶层的晶圆的金属层与所述第二键合层电连接，所述引出层形成于所述第一沟槽底部并与所述最顶层的晶圆的金属层电连接。

2.如权利要求1所述的多晶圆键合结构，其特征在于，

所述第二单元包括一个第二单元晶圆，所述第二单元晶圆与所述第一单元上晶圆相互键合；所述第二钝化层位于所述第二单元晶圆中且覆盖其介质层，所述第二引出孔贯穿所述第二钝化层和部分所述第二单元晶圆的介质层，所述第二键合层填充所述第二引出孔并与所述第二单元晶圆的金属层电连接；所述第二单元晶圆作为所述多晶圆键合结构中最顶层的晶圆。

3.如权利要求1所述的多晶圆键合结构，其特征在于，

所述第二单元包括相互键合的第二单元上晶圆和第二单元下晶圆；所述第二单元还包括第二单元TSV孔以及填充在所述第二单元TSV孔中的第二单元互连层，所述第二单元互连层通过所述第二单元TSV孔分别与所述第二单元上晶圆和第二单元下晶圆的金属层电连接。

4.如权利要求3所述的多晶圆键合结构，其特征在于，

所述第二钝化层位于所述第二单元上晶圆中并覆盖所述第二单元互连层，所述第二引出孔贯穿所述第二钝化层，所述第二键合层填充所述第二引出孔并与所述第二单元互连层电连接；

所述第二单元下晶圆作为所述多晶圆键合结构中最顶层的晶圆。