[发明专利]一种键合晶圆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种键合晶圆及其制备方法。所述键合晶圆包括依次层叠的以下结构：第一晶圆；具有第一顶层金属的第一顶层金属绝缘层，所述第一顶层金属绝缘层层叠在所述第一晶圆上；一个或两个互连金属绝缘层，其中所述一个或两个互连金属绝缘层层叠在所述第一顶层金属绝缘层上，且在所述一个或两个互连金属绝缘层中形成有互连金属柱；具有第二顶层金属的第二顶层金属绝缘层，所述第二顶层金属绝缘层层叠在所述互连金属绝缘层上；和第二晶圆，所述第二晶圆层叠在所述第二顶层金属绝缘层上，其中，所述互连金属柱与所述第一顶层金属和所述第二顶层金属之间形成电连接。本发明的键合晶圆结构简单，制备方法经济简便，并避免引入更多缺陷。

技术领域

本发明实施例涉及半导体制造领域，具体涉及键合晶圆及其制备方法。

背景技术

三维集成电路需要在两片晶圆键合的同时实现数千个芯片的内部互连，而这些需要对两片晶圆进行导电性键合。晶圆键合工艺仍存在成本高、效率低等问题，因此，需要进一步改进的工艺来降低成本，提高键合效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种工艺简单的晶圆键合方法以及结构更简单的键合晶圆。

因此，本发明的第一方面提供一种键合晶圆，所述键合晶圆包括依次层叠的以下结构：

第一晶圆；

具有第一顶层金属的第一顶层金属绝缘层，所述第一顶层金属绝缘层层叠在所述第一晶圆上；

一个或两个互连金属绝缘层，其中，所述一个或两个互连金属绝缘层层叠在所述第一顶层金属绝缘层上，且在所述一个或两个互连金属绝缘层中形成有互连金属柱；

具有第二顶层金属的第二顶层金属绝缘层，所述第二顶层金属绝缘层层叠在所述互连金属绝缘层上；和

第二晶圆，所述第二晶圆层叠在所述第二顶层金属绝缘层上；

其中，所述互连金属柱与所述第一顶层金属和所述第二顶层金属之间形成电连接。

根据一种实施方式，所述第一顶层金属、第二顶层金属或互连金属柱的金属材料各自选自铜、铝、锡和钨中的至少一种，优选铜。

根据一种实施方式，所述第一晶圆和所述第二晶圆中的每一个可具有器件区、存储区中的至少一个区。

各所述绝缘层的绝缘材料相同或不同，可为选自氧化物、氮化物和氮氧化物中的至少一种。具体可选自氧化硅、氮化硅中的一种。

本发明的第二方面提供一种键合晶圆的制备方法，所述方法包括：

提供第一晶圆，并在所述第一晶圆上形成第一顶层金属绝缘层，其中，在所述第一顶层金属绝缘层中形成有第一顶层金属；

在所述第一顶层金属绝缘层上形成第一互连金属绝缘层；

蚀刻所述第一互连金属绝缘层以形成暴露所述第一顶层金属的第一通孔；

向所述第一互连金属绝缘层以及所述第一通孔沉积金属以在所述第一通孔内形成第一互连金属柱并在第一互连金属绝缘层上形成第一金属层；

蚀刻所述第一金属层以暴露所述第一互连金属绝缘层并形成具有与所述第一通孔的外轮廓相同的第一金属键合垫；提供第二晶圆，并在所述第二晶圆上形成第二顶层金属绝缘层，其中在所述第二顶层金属绝缘层中形成有第二顶层金属；

可选地，进一步在所述第二顶层金属绝缘层上形成第二互连金属绝缘层，其中在所述第二互连金属绝缘层中形成有与所述第二顶层金属互连的第二互连金属柱；和

使第一晶圆和第二晶圆键合。