晶圆接合方法及半导体器件技术

本发明专利技术提出一种晶圆接合方法及半导体器件，该方法通过在第一晶圆的金属连接层区域形成第一凹陷区；在第一凹陷区内沉积一粘附层；然后将第一晶圆和第二晶圆接合形成晶圆堆叠；接着，进行升温键结和降温退火工艺，使第一晶圆和第二晶圆形成金属键键合。本申请提供的晶圆接合方法，通过平坦化工艺形成凹陷区，然后在凹陷区形成粘附层，利用粘附层的高附着力，增加金属与金属接合界面的附着力，来增加界面键结强度，从而减少空泡，解决晶圆接合不良的缺陷,解决例如电性断路、接触不良的问题,提高产品良率。产品良率。产品良率。

【技术实现步骤摘要】
晶圆接合方法及半导体器件


[0001]本专利技术属于半导体制作方法
，尤其涉及一种晶圆接合方法及半导体器件。

技术介绍

[0002]目前在所述3D集成电路中大都采用硅通孔以及位于硅通孔上方的金属互连结构形成电连接，然后进一步实现晶圆之间的键合。硅片与硅片的键合技术目前常用的方法是通过CMP(化学机械研磨)处理获得铜表面，再经过酸洗后去除铜表面的氧化层，最后通过铜
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铜的热压键合方式实现铜的键合，键合需要的时间长、效率低，热压键合还会影响键合的对准精度；另外，通过CMP处理获得的铜柱表面通常在控制不佳的情况下比电介质层层过低或过高，晶圆接合或是晶片接合时，由于表面不平整或是凹陷问题，或金属本身接合问题产生的接合不良，会导致缺陷产生，造成金属导线的断路或是高阻值问题，导致产品良率低。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术其中一缺陷，本专利技术提供一种晶圆接合方法及半导体器件。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种晶圆接合方法，包括：
[0006]提供一第一晶圆和一第二晶圆；
[0007]进行平坦化工艺，在所述第一晶圆的金属连接层区域形成第一凹陷区；
[0008]在所述第一凹陷区内沉积一粘附层；
[0009]将所述第一晶圆和所述第二晶圆接合形成晶圆堆叠；
[0010]进行退火工艺，使所述第一晶圆和所述第二晶圆形成金属键键合。
[0011]在本申请其中一些实施例中，所述第一凹陷区的凹陷深度为/>[0012]在本申请其中一些实施例中，所述粘附层厚度为
[0013]在本申请其中一些实施例中，所述粘附层材质为钴(Co)、钌(Ru)、钛(Ti)、鉭(Ta)、钨(W)中的一种。
[0014]在本申请其中一些实施例中，在所述第一凹陷区内沉积一粘附层，具体包括：
[0015]在所述第一晶圆表面沉积一粘附层；
[0016]进行平坦化工艺，去除所述第一凹陷区以外区域的所述粘附层。
[0017]本申请还提供一种晶圆接合方法，包括：
[0018]提供一第一晶圆和一第二晶圆；
[0019]进行平坦化工艺，在所述第一晶圆的金属连接层区域形成第一凹陷区；
[0020]进行平坦化工艺，在所述第二晶圆的金属连接层区域形成第二凹陷区；
[0021]在所述第一凹陷区内沉积一第一粘附层；
[0022]在所述第二凹陷区内沉积一第二粘附层；
[0023]将所述第一晶圆和所述第二晶圆接合形成晶圆堆叠；
[0024]进行升温键结和降温退火工艺，使所述第一晶圆和所述第二晶圆创建键合。
[0025]在本申请其中一些实施例中，所述凹陷区的凹陷深度为所述粘附层厚度为
[0026]在本申请其中一些实施例中，所述粘附层材质为钴(Co)、钌(Ru)、钛(Ti)、鉭(Ta)、钨(W)中的一种。
[0027]本申请还提供一种半导体器件，包括：
[0028]第一晶圆，其具有第一金属连接层；
[0029]第二晶圆，其具有与所述第一金属连接层相对应的第二金属连接层；
[0030]第一凹陷区，其位于所述第一金属连接层区域内；
[0031]第一粘附层，其位于所述第一凹陷区内，并连接所述第一金属连接层和所述第二金属连接层。
[0032]在本申请其中一些实施例中，所述的半导体器件，还包括：
[0033]第二凹陷区，其位于所述第二金属连接层区域内；
[0034]第二粘附层，其位于所述第二凹陷区内，并连接所述第一粘附层和所述第二金属连接层。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：本申请提供的晶圆接合方法，通过平坦化工艺形成凹陷区，然后在凹陷区形成粘附层，利用粘附层的高附着力，增加金属与金属接合界面的附着力，来增加界面键结强度，从而减少空泡，解决晶圆接合不良的缺陷，解决例如电性断路、接触不良的问题，提高产品良率。
附图说明
[0036]图1为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的流程示意图；
[0037]图2为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一凹陷区形成；
[0038]图3为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中粘附层形成；
[0039]图4为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一凹陷区以外的粘附层被去除；
[0040]图5为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一晶圆和第二晶圆进行接合；
[0041]图6为本专利技术一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一晶圆和第二晶圆创建键合；
[0042]图7为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的流程示意图；
[0043]图8为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一凹陷区和第二凹陷区形成；
[0044]图9为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一粘附层和第二粘附层形成；
[0045]图10为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一凹陷区和第二凹陷区以外的粘附层被去除；
[0046]图11为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一晶圆和第
二晶圆进行接合；
[0047]图12为本专利技术另一实施例中晶圆接合方法的步骤剖面示意图，其中第一晶圆和第二晶圆创建键合；
[0048]图中：
[0049]100、第一晶圆；110、第一金属连接层；120、第一电介质层；130、第一凹陷区；140、第一粘附层；
[0050]200、第二晶圆；210、第一金属连接层；220、第一电介质层；230、第一凹陷区；240、第一粘附层；
[0051]300、键合区域。
具体实施方式
[0052]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0053]如图1至图6所示，本专利技术实施例提供了一种晶圆接合方法，包括：
[0054]提供一第一晶圆100和一第二晶圆200；
[0055]进行平坦化工艺，在第一晶圆的金属连接层110区域形成第一凹陷区130；
[0056]在第一凹陷区130内沉积一粘附层140；
[0057]将第一晶圆100和第二晶圆100接合形成晶圆堆叠；
[0058]进行退火工艺，使第一晶圆100和第二晶圆200形成金属键键结。
[0059]本申请提供的晶圆接合方法，通过平坦化工艺形成第一凹陷区，然后在第一凹陷区形成粘附层，利用粘附层的高附着力，增加金属与金属接合界面的附着力，来增加界面键结强度，从而减少空泡，解决晶圆接合不良的缺陷，解决例如电性断路、接触不良的问题，提高产品良率。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆接合方法，其特征在于，包括：提供一第一晶圆和一第二晶圆；进行平坦化工艺，在所述第一晶圆的金属连接层区域形成第一凹陷区；在所述第一凹陷区内沉积一粘附层；将所述第一晶圆和所述第二晶圆接合形成晶圆堆叠；进行退火工艺，使所述第一晶圆和所述第二晶圆形成金属键键合。2.如权利要求1所述的晶圆接合方法，其特征在于，所述第一凹陷区的凹陷深度为所述粘附层厚度为3.如权利要求1所述的晶圆接合方法，其特征在于，所述粘附层材质为钴(Co)、钌(Ru)、钛(Ti)、鉭(Ta)、钨(W)中的一种。4.如权利要求1所述的晶圆接合方法，其特征在于，还包括：进行平坦化工艺，在所述第二晶圆的金属连接层区域形成第二凹陷区。5.如权利要求1所述的晶圆接合方法，其特征在于，在所述第一凹陷区内沉积一粘附层，具体包括：在所述第一晶圆表面沉积一粘附层；进行平坦化工艺，去除所述第一凹陷区以外区域的所述粘附层。6.一种晶圆接合方法，其特征在于，包括：提供一第一晶圆和一第二晶圆；进行平坦化工艺，在所述第一晶圆的金属连接层区域形成第一凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文俊，张添尚，颜天才，杨列勇，
申请(专利权)人：青岛物元技术有限公司，
类型：发明
国别省市：