[发明专利]衬垫结构及其形成方法

说明书

一种衬垫结构及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底的表面形成金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；在所述金属互连层的表面形成介质层；对所述介质层进行刻蚀，以形成多个衬垫沟槽；向所述衬垫沟槽内填充衬垫材料，以形成衬垫结构，所述衬垫结构与所述金属互连结构电连接；其中，所述衬垫结构位于预设的衬垫版图区域内，所述衬垫版图区域具有多个单位区域，且每个单位区域均具有多个衬垫结构。本发明方案可以降低碟形效应，提高接触面积，进而提高键合强度。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种衬垫结构及其形成方法。

背景技术

图像传感器是摄像设备的核心部件，通过将光信号转换成电信号实现图像拍摄功能。以互补金属氧化物半导体图像传感器(CMOS Image Sensors，CIS)器件为例，由于其具有低功耗和高信噪比的优点，因此在各种领域内得到了广泛应用。

3维堆栈式(3D-Stack)CIS被开发出来，以支持对更高质量影像的需求。具体而言，3D-Stack CIS可以对逻辑晶圆以及像素晶圆分别进行制作，进而将所述逻辑晶圆的正面以及所述像素晶圆的正面键合，由于像素部分和逻辑电路部分相互独立，因此可针对高画质的需求对像素部分进行优化，针对高性能的需求对逻辑电路部分进行优化。

在具体实施中，可以采用金属键合技术(例如Cu-to-Cu晶圆键合技术)对逻辑晶圆与像素晶圆进行键合，以实现晶圆之间的互连功能。

然而，在现有的Cu-to-Cu的晶圆键合技术中，容易发生碟形效应，影响键合质量。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种衬垫结构及其形成方法，可以降低碟形效应，提高接触面积，进而提高键合强度。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种衬垫结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底的表面形成金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；在所述金属互连层的表面形成介质层；对所述介质层进行刻蚀，以形成多个衬垫沟槽；向所述衬垫沟槽内填充衬垫材料，以形成衬垫结构，所述衬垫结构与所述金属互连结构电连接；其中，所述衬垫结构位于预设的衬垫版图区域内，所述衬垫版图区域具有多个单位区域，且每个单位区域均具有多个衬垫结构。

可选的，所述衬垫沟槽的截面形状为圆形；其中，所述截面的延伸方向平行于所述半导体衬底的表面。

可选的，基于预设掩膜版的衬垫图形，形成所述衬垫沟槽；其中，所述衬垫图形的边缘为锯齿形。

可选的，各个衬垫结构的截面的面积一致；其中，所述截面的延伸方向平行于所述半导体衬底的表面。

可选的，所述衬垫沟槽暴露出所述金属互连结构的顶部表面。

可选的，所述衬垫版图区域中的每个单位区域的衬垫结构的数量选自：4至16。

可选的，所述衬垫材料选自：铜、钨、钛、铝、钴、银以及金。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种衬垫结构，包括：半导体衬底；金属互连层，所述金属互连层内具有金属互连结构；介质层，位于所述金属互连层的表面；衬垫沟槽，位于所述介质层内；衬垫结构，位于所述衬垫沟槽内，所述衬垫结构与所述金属互连结构电连接；其中，所述衬垫结构位于预设的衬垫版图区域内，所述衬垫版图区域具有多个单位区域，且每个单位区域均具有多个衬垫结构。

可选的，所述衬垫沟槽的截面形状为圆形；其中，所述截面的延伸方向平行于所述半导体衬底的表面。

可选的，各个衬垫结构的截面的面积一致；其中，所述截面的延伸方向平行于所述半导体衬底的表面。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：