[发明专利]晶圆键合结构以及晶圆键合结构的制作方法

说明书

本申请提供一种晶圆键合结构及其形成方法。所述晶圆键合结构包括：第一晶圆；第一介质层，位于所述第一晶圆上；金属互连结构，位于所述第一介质层中，且所述金属互连结构被分隔成至少两个局部连通的子金属互连结构。所述的晶圆键合结构以及形成方法，将所述金属互连结构的表面分隔为至少两个局部连通的子金属互连结构，不仅实现了个子金属互连结构之间的电连接，还减小了进行键合时键合面的表面积，提高了晶圆之间的电连接质量。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体来说，涉及一种晶圆键合结构以及晶圆键合结构的制作方法。

背景技术

晶圆级铜-铜键合(Wafer level Cu-Cu bonding)是一种晶圆间的互连技术，这种互连技术将至少一对铜互连结构相互对准键合，从而实现多个晶圆之间铜互连结构的电连接。

所述的铜互连结构参考附图1所示，包括第一晶圆100，位于所述第一晶圆100上的第一介质层101以及位于所述第一介质层101中的第一铜互连结构102，由于第一铜互连结构102形成工艺中采用CMP研磨所述铜互连结构，所述的第一铜互连结构102表面存在凹部(Dishing)10。

参考附图2所示，当位于所述第二晶圆200上的第二介质层201以及位于所述第二介质层201内的第二铜互连结构202与所述第一介质层101和位于所述第一介质层101内的所述第一铜互连结构102键合，形成的凹部20的面积将加倍。

参考附图3所示，即使采用退火工艺处理所述键合后的第一铜互连结构102和第二铜互连结构202，所述凹部20的面积依然较大。所述键合工艺形成的凹部20大于设计规格时，将会影响键合后器件的电性能。

因此，需要设计新的键合结构以及所述键合结构的制作方法，提高所述晶圆之间铜互连结构的电连接质量。

发明内容

本申请技术方案要解决的技术问题是：针对现有晶圆级铜-铜键合的键合面存在大于设计规格的凹部的技术缺陷，提供一种晶圆键合结构以及晶圆键合结构的制作方法，以减小所述凹部尺寸至设计规格以下，从而提高晶圆之间的电连接质量。

本申请的一方面提供一种晶圆键合结构的形成方法，包括：提供第一晶圆，在所述第一晶圆上形成第一介质层；在所述第一介质层中形成第一通孔，所述第一通孔未贯穿所述第一介质层；在所述第一介质层上形成第二掩膜，所述第二掩膜具有第二开口，其中，所述第二开口暴露出所述第一通孔并用于定义第一沟槽，以及所述第二开口中具有分隔图案，所述分隔图案将所述第二开口分隔成至少两个局部连通的子开口；刻蚀所述第一介质层形成所述第一沟槽，以及继续刻蚀所述第一通孔至暴露出所述第一晶圆；去除所述第二掩膜；在所述第一介质层上以及第一沟槽和第一通孔内填充金属互连材料；去除所述第一介质层上的金属互连材料，在所述第一沟槽和第一通孔内形成金属互连结构。

在本申请的一些实施例中，在所述第一介质层中形成第一通孔的方法包括：在所述第一介质层上形成第一掩膜，所述第一掩膜具有第一开口，所述第一开口用于定义第一通孔；刻蚀所述第一介质层形成第一通孔；去除所述第一掩膜。

在本申请的一些实施例中，在所述第一沟槽和第一通孔内形成金属互连结构的方法包括：在所述第一介质层上以及第一沟槽和第一通孔内填充金属互连材料；去除所述第一介质层上的金属互连材料，在所述第一沟槽和第一通孔内形成金属互连结构。

在本申请的一些实施例中，所述子开口的横截面面积小于1.5μm×1.5μm。

在本申请的一些实施例中，所述子开口的横截面为正方形或者圆形或者长方形。

在本申请的一些实施例中，所述子开口的数量为4个，并且所述4个子开口的形状以及尺寸相同。