[发明专利]使用混合键合的结构和器件及其形成方法

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和第二半导体结构。第一半导体结构包括第一互连层，所述第一互连层包括第一互连。至少一个第一互连是第一虚设互连。第一半导体结构还包括第一键合层，所述第一键合层包括第一键合触点。每个第一互连与相应的第一键合触点接触。第二半导体结构包括第二互连层，所述第二互连层包括第二互连。至少一个第二互连是第二虚设互连。第二半导体结构还包括第二键合层，所述第二键合层包括第二键合触点。每个第二互连与相应的第二键合触点接触。半导体器件还包括第一键合层与第二键合层之间的键合界面。每个第一键合触点在键合界面处与相应的第二键合触点接触。

技术领域

本公开的实施例涉及键合的半导体结构及其制造方法。

背景技术

通过改进工艺技术、电路设计、编程算法和制造工艺，将诸如存储单元的平面半导体器件缩放到更小的尺寸。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昂贵。三维(3D)器件架构可以解决一些平面半导体器件(例如，闪存器件)中的密度限制。

可以通过堆叠半导体晶圆或管芯并使用例如穿硅通孔(TSV)或铜-铜(Cu-Cu)连接将它们竖直互连来形成3D半导体器件，从而与传统平面工艺相比，得到的结构用作单个器件以降低的功率和更小的占用面积实现性能改进。在用于堆叠半导体衬底的各种技术中，混合键合被认为是有前途的技术之一，因为其具有形成高密度互连的能力。

发明内容

本文公开了半导体器件、键合结构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和第二半导体结构。第一半导体结构包括第一互连层，所述第一互连层包括多个第一互连。第一互连中的至少一个是至少一个第一虚设互连。第一半导体结构还包括第一键合层，所述第一键合层包括多个第一键合触点。每个第一互连与第一键合触点中的相应一个接触。第二半导体结构包括第二互连层，所述第二互连层包括多个第二互连。第二互连中的至少一个是至少一个第二虚设互连。第二半导体结构还包括第二键合层，所述第二键合层包括多个第二键合触点。每个第二互连与第二键合触点中的相应一个接触。半导体器件还包括第一键合层与第二键合层之间的键合界面。每个第一键合触点在键合界面处与第二键合触点中的相应一个接触。

在另一个示例中，键合结构包括键合界面，一对功能键合触点和一对虚设键合触点。该对功能键合触点在键合界面处彼此接触。该对键合触点分别与键合界面的相对侧上的一对功能互连接触。该对虚设键合触点在键合界面处彼此接触。该对虚设键合触点分别与键合界面的相对侧上的一对虚设互连接触。

在又一个示例中，公开了一种用于形成半导体器件的方法。在第一衬底上方形成包括多个第一互连的第一互连层。第一互连中的至少一个是至少一个第一虚设互连。在第一互连层上方形成包括多个第一键合触点的第一键合层，使得每个第一互连与第一键合触点中的相应一个接触。在第二衬底上方形成包括多个第二互连的第二互连层。第二互连中的至少一个是至少一个第二虚设互连。在第二互连层上方形成包括多个第二键合触点的第二键合层，使得每个第二互连与第二键合触点中的相应一个接触。以面对面的方式键合第一衬底和第二衬底，使得每个第一键合触点在键合界面处与第二键合触点中的相应一个接触。

附图说明

并入本文中并形成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与文字描述一起进一步用于解释本公开的原理并且使相关领域的技术人员能够实现和利用本公开。

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性键合的半导体器件的横截面。

图2A和2B示出了根据本公开的各种实施例的包括虚设键合触点的各种示例性键合的半导体器件的横截面。

图3示出了根据本公开的一些实施例的包括虚设键合触点和虚设互连的示例性键合的半导体器件的横截面。