【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多层堆叠晶片接合结构有关，更具体言之，其涉及一种使用氧化层穿孔结构(through oxide via,tov)的多层堆叠晶片接合结构以及其制作方法。
技术介绍
1、在现今的半导体领域，由于制作工艺上的限制以及物理极限等因素，半导体元件的微缩以及元件密度的提升变得日益困难，为了要在有限的布局面积下设置更多的元件，将多颗芯片进行三维空间垂直整合的3d ic技术应运而生，其特点在于在同样的布局面积上以堆叠的方式设置或形成多种不同的芯片。除了可以在同样的布局面积下大幅增加元件密度以外，将各种不同性质与作用的芯片整合在同一基底上也可大幅简化整体制作工艺并提升装置的性能，同时也使得一些高阶应用得以实现，如人工智能cmos影像传感器(aicis)和存储器内运算技术(in-memory computing)等。
2、晶片接合是多种3d ic技术中的关键步骤之一，其通过将多片晶片对位堆叠并彼此接合的方式来实现多片晶片在三维空间的垂直整合，硅穿孔结构(through-siliconvia,tsv)可作为连接这些晶片中电路与元件的垂直互连结构。相较于传统使用焊锡结构或是中介基板连接的方式，使用tsv作为互连结构可大幅地缩短信号传输路径、减少能耗并增加整体制作工艺产能。
3、尽管tsv在晶片接合结构中有上述优点，其仍有不少缺点有待克服。例如，tsv具有极高的深宽比，当晶片的数目堆叠越多(例如超过四层)以及tsv所穿过的层结构越多，tsv很难维持其均一的深宽比截面轮廓。故此，本领域的技术人士仍需对现有的晶片接合
技术实现思路
1、有鉴于前述现有技术的现况说明，本专利技术于此提出了一种新颖的多层堆叠晶片接合结构，其特点在于采用氧化层穿孔结构(through-oxide vias,tov)而非硅穿孔结构(through-silicon via,tsv)来连接各晶片中的电路与元件，且各组不同的晶片堆叠结构可通过其氧化层穿孔结构彼此连接，来达到更高层数的晶片堆叠。
2、本专利技术的其一面向在于提出一种多层堆叠晶片接合结构，其结构包含：一逻辑晶片，具有一基底以及一逻辑电路层位于该基底上、多个存储器晶片，依序堆叠且接合在该逻辑晶片的该逻辑电路层上构成一第一多层堆叠结构，其中每个该存储器晶片包含一存储器层、一硅层位于该存储器层上以及多个氧化层位于该硅层的沟槽中并与该存储器层连接，该些氧化层与该硅层的表面齐平，且该些存储器晶片中的该些氧化层在垂直该基底的方向上对齐、以及多个氧化层穿孔结构，贯穿该第一多层堆叠结构中所有的该些存储器层以及该些氧化层至该逻辑晶片的该逻辑电路层中，且该些氧化层穿孔结构不穿过任何该些存储器晶片中的该些硅层。
3、本专利技术的另一面向在于提出一种多层堆叠晶片接合结构的制作方法，其步骤包含：提供一逻辑晶片，该逻辑晶片具有一第一基底以及一逻辑电路层位于该基底上、提供一存储器晶片，该存储器晶片具有一第二基底、多个氧化层位于该第二基底的沟槽中以及一存储器层位于该第二基底以及该些氧化层的表面上、将该存储器晶片的该存储器层与该逻辑晶片的该逻辑电路层接合、进行一晶背研磨步骤移除部分的该第二基底，使得该第二基底变为一硅层且从该硅层中露出该些氧化层，该些氧化层与该硅层的表面齐平、重复上述该提供存储器晶片与该晶背研磨步骤，将多个存储器晶片依序堆叠且接合在该逻辑晶片上而构成一第一多层堆叠结构，其中该些存储器晶片中的该些氧化层在垂直该第一基底的方向上对齐、进行一光刻制作工艺形成多个第一氧化层穿孔，其中该些第一氧化层穿孔贯穿该第一多层堆叠结构中所有的该些存储器层以及该些氧化层至该逻辑晶片的该逻辑电路层中，且该些第一氧化层穿孔不穿过任何该些存储器晶片中的该些硅层、以及在该些第一氧化层穿孔中填入导电材料形成第一氧化层穿孔结构。
4、本专利技术的这类目的与其他目的在阅者读过下文中以多种图示与绘图来描述的优选实施例的细节说明后应可变得更为明了显见。
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1.一种多层堆叠晶片接合结构，包含：
2.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含氧化物接合层位于部分的该存储器晶片的表面上，每个该氧化物接合层接合两个邻近的该些存储器晶片。
3.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含第二多层堆叠结构接合在该第一多层堆叠结构上，该第二多层堆叠结构具有与该第一多层堆叠结构相同的该些存储器层、该些硅层、该些氧化层以及该些氧化层穿孔结构，且该第二多层堆叠结构中的该些氧化层穿孔结构与该第一多层堆叠结构中的该些氧化层穿孔结构相接。
4.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含重布层位于最外侧的该存储器晶片的表面上并与该些氧化层穿孔结构连接，该重布层的材料为铜(Cu)。
5.如权利要求4所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含：
6.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中该些氧化层穿孔结构的表面具有阻障层，该些氧化层穿孔结构的材料为钨(W)，该些阻障层的材料为钛(Ti)、钽(Ta)或氮化钽(TaN)。
7.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中该第一多层堆叠结构
8.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含半导体中段制作工艺(viamiddle)硅穿孔结构位于该逻辑晶片中并与对应的该些氧化层穿孔结构相接。
9.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中每个该存储器晶片靠该存储器层的一侧为正面，靠该硅层与氧化层的一侧为反面，各个该存储器晶片个别采用该正面对该正面、该正面对该反面、或是该反面对该反面的方式堆叠且接合。
10.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中该逻辑晶片靠该逻辑电路层的一侧为正面，靠该基底的一侧为反面，该逻辑晶片采用该正面或是该反面来与该第一多层堆叠结构接合。
11.一种多层堆叠晶片接合结构的制作方法，包含：
12.如权利要求11所述的多层堆叠晶片接合结构的制作方法，还包含：
13.如权利要求11所述的多层堆叠晶片接合结构的制作方法，还包含：
14.如权利要求11所述的多层堆叠晶片接合结构的制作方法，还包含在最外侧的该存储器晶片的表面上形成重布层，该重布层与该第一氧化层穿孔结构连接。
15.如权利要求14所述的多层堆叠晶片接合结构的制作方法，还包含：
16.如权利要求11所述的多层堆叠晶片接合结构的制作方法，还包含在该些存储器晶片接合后在该逻辑晶片中形成半导体中段制作工艺(via middle)硅穿孔结构，后续形成的该些氧化层穿孔结构相接与对应的该些半导体中段制作工艺硅穿孔结构相接。
...【技术特征摘要】
1.一种多层堆叠晶片接合结构，包含：
2.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含氧化物接合层位于部分的该存储器晶片的表面上，每个该氧化物接合层接合两个邻近的该些存储器晶片。
3.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含第二多层堆叠结构接合在该第一多层堆叠结构上，该第二多层堆叠结构具有与该第一多层堆叠结构相同的该些存储器层、该些硅层、该些氧化层以及该些氧化层穿孔结构，且该第二多层堆叠结构中的该些氧化层穿孔结构与该第一多层堆叠结构中的该些氧化层穿孔结构相接。
4.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含重布层位于最外侧的该存储器晶片的表面上并与该些氧化层穿孔结构连接，该重布层的材料为铜(cu)。
5.如权利要求4所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含：
6.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中该些氧化层穿孔结构的表面具有阻障层，该些氧化层穿孔结构的材料为钨(w)，该些阻障层的材料为钛(ti)、钽(ta)或氮化钽(tan)。
7.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，其中该第一多层堆叠结构具有四个以上的该些存储器晶片。
8.如权利要求1所述的多层堆叠晶片接合结构，还包含半导体中段制作工艺(viamiddle)硅穿孔结构位于该逻辑晶片...
【专利技术属性】
技术研发人员：张守仁，吕俊麟，
申请(专利权)人：力晶积成电子制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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