[发明专利]一种芯片结构、晶圆结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种芯片结构、晶圆结构及制造方法，第一芯片和第二芯片之间通过介质材料的键合层实现键合，并从键合后的芯片背面通过通孔将其中的顶层连线层引出，该通孔为键合用通孔，该通孔周围覆盖有键合层，第三芯片的顶层连线层通过键合垫引出，该键合垫形成于键合层中，将通孔与键合垫对准键合，从而实现这芯片的键合，并从第三芯片的背面通过引出衬垫将其中的顶层连线层引出。该堆叠结构中，第一和第二芯片键合后通过通孔引出，进而通过与第三芯片上的键合垫对准键合，并从第三芯片背面将第三芯片的连线层引出，实现堆叠式芯片的互连结构，该互连结构简单且长度短，有效提升器件传输效率，提高器件的性能。

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种芯片结构、晶圆结构及其制造方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，3D-IC(三维集成电路)技术得到了广泛的应用，其是利用晶圆级封装技术将不同的晶圆堆叠键合在一起，该技术具有高性能、低成本且高集成度的优点。在晶圆级封装技术的实现中，连线结构的实现是关键，同时对器件的速度以及性能都有影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种芯片结构、晶圆结构及其制造方法，互连结构简单且长度短，提高器件的性能。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种芯片结构，包括：

第一芯片和第二芯片，所述第一芯片的正面和所述第二芯片的正面分别覆盖有介质材料的第一键合层和第二键合层，且所述第一键合层键合至所述第二键合层；

覆盖所述第二芯片背面的介质材料的第三键合层；

从所述第三键合层分别贯穿至所述第一芯片中第一顶层连线层和贯穿至所述第二芯片中第二顶层连线层的键合通孔；

第三芯片，所述第三芯片包括第三顶层连线层、位于所述第三顶层连线层上且覆盖所述第三芯片正面的介质材料的第四键合层、贯穿所述第四键合层且与所述第三顶层连线层连接的键合垫，所述第三键合层与所述第四键合层键合且所述键合通孔与所述键合垫键合；

从所述第三芯片的背面贯穿至所述第三顶层连线层的引出衬垫。

可选地，所述第一芯片中的第一器件、所述第二芯片中的第二器件或所述第三芯片中的第三器件包括存储器件、传感器件或逻辑器件中的一种或多种。

可选地，所述第一键合层、第二键合层、第三键合层或第四键合层的材料包括：氧化硅、氮化硅或NDC中的一种或多种。

可选地，所述键合垫包括接线孔以及接线孔上的过孔。

可选地，所述键合垫的材料为铜，所述键合通孔的材料为铜。

可选地，所述引出衬垫的材料为铝。

一种晶圆结构，其特征在于，包括晶圆键合结构，所述晶圆键合结构包括依次层叠的第一晶圆、第二晶圆和第三晶圆，所述晶圆键合结构上阵列排布有上述任一项所述的芯片结构。

一种键合结构的制造方法，包括：

提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆的正面覆盖有介质材料的第一键合层，所述第二晶圆的正面覆盖有介质材料的第二键合层；

利用所述第一键合层和所述第二键合层将所述第二晶圆键合至所述第一晶圆；

在所述第二晶圆的背面覆盖介质材料的第三键合层，从所述第三键合层分别形成贯穿至所述第一晶圆中第一顶层连线层以及贯穿至所述第二晶圆中第二顶层连线层的键合通孔；

提供第三晶圆，所述第三晶圆包括第三顶层连线层、位于所述第三顶层连线层上且覆盖所述第三晶圆正面的介质材料的第四键合层、贯穿所述第四键合层且连接所述第三顶层连线层的键合垫；