[发明专利]具有帽盖层的键合触点及其形成方法

说明书

公开了键合的半导体结构及其制造方法的实施例。在示例中，一种半导体器件包括第一半导体结构、第二半导体结构、以及第一和第二半导体结构之间的键合界面。第一半导体结构包括衬底、设置于衬底上的第一器件层、以及设置于第一器件层上方并包括第一键合触点的第一键合层。第二半导体结构包括第二器件层、以及设置于第二器件层下方并包括第二键合触点的第二键合层。第一键合触点在键合界面处与第二键合触点接触。第一键合触点和第二键合触点中的至少一个包括帽盖层，所述帽盖层在所述键合界面处并且具有与相应的所述第一键合触点或所述第二键合触点的其余部分不同的导电材料。

背景技术

本公开的实施例涉及键合的半导体结构及其制造方法。

通过改善工艺技术、电路设计、编程算法和制造过程，诸如存储器单元的平面半导体器件被缩放到更小尺寸。然而，随着半导体器件的特征尺寸接近下限，平面工艺和制造技术变得具有挑战性且成本高昂。三维(3D)器件架构可以解决例如闪存存储器件的一些平面半导体器件中的密度限制。

可以通过堆叠半导体晶圆或管芯并例如使用贯穿硅通孔(TSV)或铜到铜(Cu-Cu)连接而将它们竖直互连来形成3D半导体器件，以使得所得的结构充当单个器件，从而以与常规平面工艺相比减小的功率和更小的占用面积实现性能提高。在用于堆叠半导体衬底的各种技术之中，混合键合被认为是有希望的技术之一，因为其能够形成高密度互连。

发明内容

本文公开了半导体器件、键合结构、以及其制造方法的实施例。

在一个示例中，一种半导体器件包括第一半导体结构、第二半导体结构以及第一半导体结构和第二半导体结构之间的键合界面。第一半导体结构包括衬底、设置于衬底上的第一器件层、以及设置于第一器件层上方并包括第一键合触点的第一键合层。第二半导体结构包括第二器件层、以及设置于第二器件层下方并包括第二键合触点的第二键合层。第一键合触点在键合界面处与第二键合触点接触。第一键合触点和第二键合触点中的至少一个包括帽盖层，所述帽盖层在键合界面处并且具有与相应的第一或第二键合触点的其余部分不同的导电材料。

在另一个示例中，一种键合结构包括：包括第一键合触点和第一电介质的第一键合层，包括第二键合触点和第二电介质的第二键合层，以及第一键合层和第二键合层之间的键合界面。第一键合触点在键合界面处与第二键合触点接触，并且第一电介质在键合界面处与第二电介质接触。第一键合触点和第二键合触点中的至少一个包括帽盖层，所述帽盖层在键合界面处并且具有与相应的第一或第二键合触点的其余部分不同的导电材料。

在不同示例中，公开了一种用于形成半导体器件的方法。第一器件层形成在第一衬底上。包括第一键合触点的第一键合层形成在第一器件层上方。第一帽盖层形成在第一键合触点的上端。第一帽盖层具有与第一键合触点的其余部分不同的导电材料。第二器件层形成在第二衬底上。包括第二键合触点的第二键合层形成在第二器件层上方。第一衬底和第二衬底以面对面的方式键合，以使得第一键合触点通过第一帽盖层与第二键合触点接触。

附图说明

被并入本文并形成说明书的一部分的附图例示了本公开的实施例并与说明书一起进一步用以解释本公开的原理，并使相关领域的技术人员能够做出和使用本公开。

图1示出了根据本公开的一些实施例的包括具有帽盖层的键合触点的示例性半导体器件的截面。

图2A-图2C示出了根据本公开的各种实施例的具有帽盖层的各种示例性键合结构的截面。

图3A-图3D示出了根据本公开的一些实施例的用于形成包括具有帽盖层的键合触点的第一半导体结构的示例性制造过程。

图4A-图4D示出了根据本公开的一些实施例的用于形成包括具有帽盖层的键合触点的第二半导体结构的示例性制造过程。

图5A-图5B示出了根据本公开的一些实施例的用于键合第一半导体结构和第二半导体结构的示例性制造过程。