晶圆键合的方法以及晶圆的键合部件技术

本发明专利技术提供一种晶圆键合的方法以及晶圆的键合部件，晶圆键合的方法包括：在第一晶圆的第一贴合端表面形成多个第一凸起，多个第一凸起之间具有第一空隙；在第二晶圆的第二贴合端表面形成多个第二凸起，多个第二凸起之间具有第二空隙，所述第二空隙能够容纳第一凸起，所述第一空隙能够容纳第二凸起；对第一晶圆和第二晶圆进行键合工艺，由于第一凸起、第二凸起的尺寸较第一贴合端和第二贴合端较小，使得第一贴合端与第二贴合端之间的接触面分成了多个尺寸较小的接触面，由于第一凸起、第二凸起表面的凹陷而造成的键和空隙占接触面的比例减小，第一贴合端和第二贴合端的实际接触面积有效增大，提高了晶圆之间的连接质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种晶圆键合的方法以及晶圆的键合部件。
技术介绍
晶圆级铜-铜键合(Wafer level Cu_Cu bonding)作为3D集成电路一项关键技术，在高端产品上有重要的应用趋势。晶圆级铜-铜键合是一种晶圆间的互连技术，这种互连技术将多个晶圆相互对准键合，使得多个晶圆表面的铜互连露出于晶圆表面的贴合端相互贴合，从而实现多个晶圆之间互连结构的电连接。晶圆级铜-铜键合工艺对铜互连贴合端的表面平整度要求非常高，要保证良好的接触。但是，在晶圆键合时，两个晶圆的贴合端之间经常出现键合空隙，这容易导致晶圆之间连接质量变差的问题。因此如何提高晶圆键合之后晶圆之间的连接质量，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶圆键合的方法以及晶圆的键合部件，增大贴合端之间的实际接触面积，以提高晶圆之间的连接质量。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶圆键合的方法，包括:提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆中形成第一贴合端；在所述第一贴合端的表面形成多个第一凸起，所述第一凸起之间具有第一空隙；在第二晶圆中形成第二贴合端；在所述第二贴合端的表面形成多个第二凸起，所述第二凸起之间具有第二空隙，所述第二凸起用于放置于所述第一空隙中，所述第二空隙用于容纳第一凸起；对第一晶圆和第二晶圆进行键合工艺，使第一贴合端和第二贴合端相互对准贴合，使第一凸起位于第二空隙中并与第二贴合端表面接触，还使第二凸起位于第一空隙中并与第一贴合端表面接触。可选的，在第一晶圆中形成第一贴合端的步骤包括:在所述第一晶圆内形成第一凹槽；在所述第一凹槽内填充第一金属层至覆盖第一晶圆的表面；对所述第一金属层进行化学机械研磨，至露出第一晶圆的表面，位于第一凹槽内的第一金属层形成所述第一贴合端。可选的，在所述第一贴合端的表面形成多个第一凸起的步骤包括:在所述第一晶圆和第一贴合端上形成第一介质层；在所述第一介质层中形成多个露出第一贴合端表面的第二凹槽；在所述第二凹槽内填充第二金属层至覆盖第一介质层表面；对所述第二金属层进行化学机械研磨，至露出第一介质层表面，位于多个第二凹槽内的第二金属层形成多个第一凸起；去除所述第一介质层。可选的，在第二晶圆中形成第二贴合端的步骤包括:在所述第二晶圆内形成第三凹槽；在所述第三凹槽内填充第三金属层至覆盖第二晶圆的表面；对所述第三金属层进行化学机械研磨至露出第二晶圆的表面，位于第三凹槽内的第三金属层形成所述第二贴合端。可选的，在所述第二贴合端上形成多个第二凸起的步骤包括:在所述第二晶圆和第二贴合端表面形成第二介质层；在所述第二介质层中形成多个露出第一贴合端表面的第四凹槽；在所述第四凹槽内填充第四金属层至覆盖第二介质层表面；对所述第四金属层进行化学机械研磨，至露出第二介质层表面，位于多个第四凹槽内的第四金属层形成多个第二凸起；去除所述第二介质层。可选的，所述第一凸起和第二凸起的高度相同，在0.6到1.6微米的范围内。可选的，使所述第一凸起和第二凸起的上表面为矩形，所述第一凸起和第二凸起上表面的面积在4平方微米到16平方微米的范围内。可选的，所述第一凸起和第一空隙在第一贴合端表面呈阵列排布，且在行方向和列方向上第一凸起和第一空隙均交替相邻；所述第二凸起和第二空隙在所述第二贴合表面呈阵列排布，且在行方向和列方向上第二凸起和第二空隙均交错相邻；所述第一凸起与所述第二空隙的位置相对应，且第一凸起的尺寸小于第二空隙的尺寸；所述第二凸起与所述第一空隙的位置相对应，且第二凸起的尺寸小于第一空隙的尺寸。可选的，所述第一凸起和第二凸起为条状凸起，第一空隙和第二空隙为条状空隙。可选的，所述第一凸起和第二凸起的宽度2微米到4微米的范围内，所述第一空隙和第二空隙的宽度在4微米到6微米的范围内。可选的，所述第一凸起和第二凸起的高度相同。可选的，对第一晶圆和第二晶圆进行键合工艺的步骤中，温度在300摄氏度到500摄氏度的范围内；压强在IMP到2MP的范围内；时间在30秒到90秒的范围内。本专利技术还提供一种晶圆的键合部件，所述晶圆的键合部件设置于进行键合工艺的第一晶圆和第二晶圆上，包括:位于第一晶圆中的第一贴合端；凸出于所述第一贴合端表面的多个第一凸起，所述第一凸起之间具有第一空隙；位于第二晶圆中的第二贴合端；凸出于所述第二贴合端表面的多个第二凸起，用于在键合工艺中放置在所述第一空隙中，所述第二凸起之间具有第二空隙，所述第二空隙用于在键合工艺中容纳所述第一凸起。可选的，所述第一凸起和第二凸起的高度相同，在0.6到1.6微米的范围内。可选的，所述第一凸起和第二凸起的上表面为矩形，所述第一凸起和第二凸起上表面的面积在4平方微米到16平方微米的范围内。可选的，所述第一凸起在第一贴合端表面呈阵列状排布；所述第二凸起在第二贴合端表面呈阵列状排布；所述第一凸起与所述第二空隙的位置相对应，且第一凸起的尺寸小于第二空隙的尺寸；所述第二凸起与所述第一空隙的位置相对应，且第二凸起的尺寸小于第一空隙的尺寸。可选的，所述第一凸起和第二凸起为条状凸起，所述第一空隙和第二空隙为条状空隙。可选的，所述第一凸起和第二凸起的宽度在2微米到4微米的范围内，所述第一空隙和第二空隙的宽度在4微米到6微米的范围内。可选的，所述第一凸起和第二凸起的高度相同。可选的，所述第一凸起、第二凸起、第一贴合端、第二贴合端的材料均为铜。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术中，由于第一凸起、第二凸起与第一贴合端和第二贴合端相比尺寸较小，因此在晶圆键合时，第一晶圆和第二晶圆之间的接触面为多个尺寸较小的凸起接触面，相应地，尺寸较小的凸起接触面上的凹陷尺寸也比较小，可以减小接触面上的凹陷造成的键和空隙占接触面的比例，增大了第一贴合端和第二贴合端之间实际接触面积，提高了晶圆之间的连接质量。【附图说明】图1至图3是现有技术一种晶圆键合方法的示意图；图4至图14是本专利技术晶圆键合方法一实施例的示意图。【具体实施方式】现有技术在晶圆键合时，两个晶圆的贴合端之间经常出现键合空隙，这容易导致晶圆之间的连接质量变差。结合晶圆键合的过程对两个晶圆的贴合端之间经常出现键合空隙的原因作出分析。参考图1至图3，示出了现有技术一种晶圆键合方法的示意图。首先提供如图1所示的第一晶圆01，第一晶圆01上包括第一介质层11和位于第一介质层11中的半导体结构，以及从第一介质层11的表面露出的第一贴合端12。在第一晶圆01上形成第一贴合端12的步骤中，一般先在第一介质层11中形成对应第一贴合端12形状的凹槽，再在所述凹槽中和第一介质层11表面形成金属层，对金属层表面进行化学机械研磨，去掉部分厚度的金属层至露出第一介质层11，位于凹槽中的金属层形成第一贴合端12。在化学机械研磨的步骤中，研磨液容易在第一贴合端12的中间区域聚集，使得在化学机械研磨之后，第一贴合端12的中间区域表面形成凹陷。提供如图2所示的第二晶圆02，第二晶圆02上包括当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶圆键合的方法，其特征在于，包括：提供第一晶圆和第二晶圆；在第一晶圆中形成第一贴合端；在所述第一贴合端的表面形成多个第一凸起，所述第一凸起之间具有第一空隙；在第二晶圆中形成第二贴合端；在所述第二贴合端的表面形成多个用于放置在第一空隙中的第二凸起，所述第二凸起之间具有用于容纳第一凸起的第二空隙；对第一晶圆和第二晶圆进行键合工艺，使第一贴合端和第二贴合端相互对准贴合，使第一凸起位于第二空隙中并与第二贴合端表面接触，还使第二凸起位于第一空隙中并与第一贴合端表面接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，郑超，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31