[发明专利]混合晶圆键合方法及其结构

权利要求书

1.一种混合晶圆键合方法，包括：

提供第一半导体结构，所述第一半导体结构包括：

第一衬底、形成于所述第一衬底上的第一电介质层、以及形成于所述第一电介质层中并且形成于所述第一衬底上的第一通孔结构，其中：

所述第一通孔结构包括第一接触通孔和在所述第一接触通孔中掺杂的第一金属杂质，所述第一接触通孔具有第一接触通孔表面；以及

提供第二半导体结构，所述第二半导体结构包括：

第二衬底、形成于所述第二衬底上的第二电介质层、以及形成于所述第二电介质层中并且形成于所述第二衬底上的第二通孔结构，其中：

所述第二通孔结构包括第二接触通孔和在所述第二接触通孔中掺杂的第二金属杂质，所述第二接触通孔具有第二接触通孔表面；

通过使所述第一接触通孔表面与所述第二接触通孔表面附接，来使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合，其中，所述第二接触通孔表面和所述第一接触通孔表面具有不同的表面积，并且具有重叠界面；以及

通过在所述第一半导体结构和所述第二半导体结构之间的合金化工艺，来在所述第一接触通孔表面和所述第二接触通孔表面中的一者或多者的非重叠表面上形成自阻隔层，其中，所述自阻隔层是由与所述第一金属杂质和所述第二金属杂质相对应的多组分氧化物形成的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金化工艺包括：

在大约350℃的温度处对所述第一半导体结构和所述第二半导体结构进行退火。

3.根据权利要求2所述的方法，其中：

将所述第一半导体结构和所述第二半导体结构在所述大约350℃的温度处保持大约120分钟。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一金属杂质包括Al、Mn或Ag中的至少一项，

所述第一电介质层和所述第二电介质层中的每一项包括氧化硅，并且

所述多组分氧化物包含Si、O以及以下各项中的至少一项：Al、Mn或Ag。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：

所述多组分氧化物是氧化铝硅。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

形成于所述第一接触通孔表面和所述第二接触通孔表面中的一者或多者的所述非重叠表面上的所述自阻隔层处于在所述第一半导体结构和所述第二半导体结构之间的键合界面处。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

所述第二接触通孔表面和所述第一接触通孔表面中的一者在所述键合界面上的正交投影完全覆盖所述第二接触通孔表面和所述第一接触通孔表面中的另一者的正交投影。

8.根据权利要求1所述的方法，其中：

阻隔膜被形成在所述第一衬底和所述第一电介质层之间，并且

所述阻隔膜包括氮化硅或者掺氮碳化硅。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，提供所述第一半导体结构包括：

提供所述第一衬底，

在所述第一衬底上形成所述第一电介质层，

在所述第一电介质层中形成接触孔，其中，所述接触孔包括：形成于所述第一衬底上的第一凹槽、以及连接至所述第一凹槽并且处于所述第一凹槽上的第一沟槽，

在所述接触孔的内表面上形成阻隔层并且在所述阻隔层上形成种层，以及

在所述接触孔中的所述种层之上填充铜和所述第一金属杂质，以形成所述第一通孔结构，其中，所述第一通孔结构包括：形成于所述第一凹槽中的第一开关元件、以及处于所述沟槽中并且处于所述第一开关元件上的第一接触通孔。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

所述第一半导体结构还包括处于所述第一衬底中的导电层，

所述第一开关元件被形成于所述导电层上，并且

所述第一接触通孔在所述第一衬底上的正交投影大于所述第一开关元件在所述第一衬底上的正交投影。