形成键合半导体结构的方法及该方法形成的半导体结构技术

本发明专利技术涉及形成键合半导体结构的方法及该方法形成的半导体结构。形成键合半导体结构的方法包括以下步骤：将半导体结构临时地直接键合在一起；使这些半导体结构中的至少一个变薄；以及随后将变薄的半导体结构永久地键合到另一个半导体结构。在不使用粘合剂的情况下，可以建立临时的直接键合。根据这样的方法制造键合半导体结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式总体上涉及用于形成键合半导体结构的方法，并涉及使用这样的方法所形成的最终结构。
技术介绍
两个或更多个半导体结构的三维(3D)集成可以对微电子应用产生多种益处。例如，对微电子组件的3D集成可以获得改善的电性能和功耗，同时减少器件覆盖区域的面积。例如参见 P. Garrou 等人的 “!"he Handbook of 3D Integration, " Wiley-VCH(2008) 半导体结构的3D集成可以通过将半导体裸片附接到一个或更多个其它的半导体裸片(即，裸片到裸片(D2D))、将半导体裸片附接到一个或更多个半导体晶片(S卩，裸片到晶片(D2W))以及将半导体晶片附接到一个或更多个其它的半导体晶片(即，晶片到晶片 (W2W))或它们的组合来进行。通常，单独的半导体裸片或晶片可能较薄并且难以利用处理裸片或晶片的设备来操作。因而，可以将所谓“承载”裸片或晶片附接到实际包括可操作的半导体器件的有源或无源组件的裸片或晶片。承载裸片或晶片通常不包括要形成的半导体器件的任何有源或无源组件。这样的承载裸片或晶片在本文中被称为“承载基片”。承载基片增加了裸片或晶片的总厚度并便于通过用于处理要被附接到的、包括要在其上制造的半导体器件的有源和/ 或无源组件的裸片或晶片的处理装置来操作裸片或晶片。将把这种包括要在其上制造的半导体器件的有源和/或无源组件的、或者在完成制造处理完成时最终包括了要在其上制造的半导体器件的有源和/或无源组件的裸片或晶片称为“器件基片”。承载基片通常利用粘合剂附接到器件基片。相似的接合方法还可以用于将包括一个或更多个半导体器件的有源和/或无源组件的一个裸片或晶片固定到也包括一个或更多个半导体器件的有源和/或无源组件的另一个裸片或晶片。通常用于将一个裸片或晶片(如，承载晶片)接合到另一个裸片或晶片(如，器件基片)的粘合剂可能在用于在裸片或晶片中制造一个或更多个半导体器件的有源和/或无源组件的后续处理步骤中造成问题。
技术实现思路
本专利技术的实施方式可以提供用于形成半导体结构的方法和结构，并且更具体地， 提供用于形成键合半导体结构的方法和结构。提供本概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在对本专利技术的实施方式的详细说明中进一步得到说明。本概述并不是旨在标示所要求的主题的关键特征或基本特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。因此，在本专利技术的一些实施方式中，形成键合半导体结构的方法包括以下步骤通过在第一半导体结构的键合表面与第二半导体结构的键合表面之间提供直接原子键合或直接分子键合，将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构。所述第一半导体结构可以被选择为具有位于所述第一半导体结构的第一侧的有效面和位于所述第一半导体结构的相反的第二侧的背面，并且所述第一半导体结构被选择为包括在基片上形成的至少一个器件结构。通过从所述第一半导体结构的所述背面去除所述第一半导体结构的所述基片的材料，可以使所述基片变薄。在使所述第一半导体结构的所述基片变薄后，所述第一半导体结构的所述背面可以永久地键合到第三半导体结构的表面，并且同时所述第一半导体结构保持临时键合到所述第二半导体结构。然后，所述第二半导体结构可以与所述第一半导体结构分开。在本专利技术的另外的实施方式中，形成半导体结构的方法包括以下步骤在第一半导体结构的键合表面与第二半导体结构的键合表面之间不使用粘合剂地将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构。所述第一半导体结构被选择为具有位于所述第一半导体结构的第一侧的有效面和位于所述第一半导体结构的相反的第二侧的背面，并且所述第一半导体结构被选择为包括在基片上形成的至少一个器件结构。所述第一半导体结构的所述背面永久地键合到第三半导体结构的表面，并且同时，所述第一半导体结构保持临时键合到所述第二半导体结构。然后，所述第二半导体结构可以与所述第一半导体结构分开。本专利技术的实施方式还包括一半导体结构，该半导体结构包括第一半导体结构； 以及第二半导体结构，所述第二半导体结构在其与所述第一半导体结构之间没有粘合剂的情况下临时键合到所述第一半导体结构。所述第一半导体结构具有位于所述第一半导体结构的第一侧的有效面和位于所述第一半导体结构的相反的第二侧的背面。所述第一半导体结构包括基片和在所述基片上形成的至少一个器件结构。所述第一半导体结构与所述第二半导体结构之间的键合能是大约lOOOmJ/m2或更小。第三半导体结构永久地键合到所述第一半导体结构的所述背面，并且所述第一半导体结构与所述第三半导体结构之间的键合能至少是大约1200mJ/m2。附图说明通过参照下面对本专利技术实施方式的详细描述以及附图，可以更充分地理解本专利技术的实施方式，在附图中图IA至图IE是半导体结构的简化的示意性横截面图，并示出本专利技术的用于形成键合半导体结构的示例性实施方式；图2A至图2E是半导体结构的简化的示意性横截面图，并示出本专利技术的用于形成键合半导体结构的另外示例性实施方式；图3和图4是半导体结构的简化的示意性横截面图，并示出可以用于将一个半导体结构(例如，裸片或晶片)临时键合到另一个半导体结构(例如，另一个裸片或晶片)的方法的示例；以及图5至图7是半导体结构的简化的示意性横截面图，并示出可以用于将一个半导体结构临时键合到另一个半导体结构的方法的另一个示例。具体实施例方式这里呈现的图示不表示任何特定的材料、器件、系统或方法的实际视图，而仅用于描述本专利技术的实施方式的理想化表示。这里使用的任何标题不应被视为是限制如下面的权利要求以及它们的等同物所限定的本专利技术的实施方式的范围。在任何特定标题中描述的概念总体上适用于整个说明书中的其他部分。本文中引用了多个参考，为了各种目的，以引用的方式将这些参考的完整公开的全部内容并入本文中。此外，不管在本文中如何表征这些参考，所引用的这些参考中的任一个都不被认为是本文所要求的本专利技术的主题的现有技术。如本文中使用的，术语“半导体结构”表示并包括了在形成半导体器件过程中使用的任何结构。例如，半导体结构包括裸片和晶片(例如，承载基片和器件基片)以及包括彼此三维集成起来的两个或更多个裸片和/或晶片的组合件或复合结构。半导体结构还包括完全制造完成的半导体器件以及在半导体器件的制造期间形成的中间结构。如本文中使用的，术语“经处理的半导体结构”表示并包括具有一个或更多个部分地形成的器件结构的任何半导体结构。经处理的半导体结构是半导体结构的子集，并且所有经处理的半导体结构均是半导体结构。如本文中使用的，术语“键合半导体结构”表示并包括具有附接在一起的两个或更多个半导体结构的任何结构。键合半导体结构是半导体结构的子集，并且所有键合半导体结构均是半导体结构。此外，包括一个或更多个经处理的半导体结构的键合半导体结构也是经处理的半导体结构。如本文中使用的，术语“器件结构”表示并包括经处理的半导体结构的任何部分， 即，包括或限定了要在半导体结构上或在半导体结构中形成的半导体器件的有源或无源组件的至少一部分。例如，器件结构包括集成电路的有源或无源组件，诸如晶体管、转换器、电阻器、导线、导电通孔和导电接触焊盘。如本文中使用的，术语“晶片通孔互连(through wafer interconnect”或“TWI ” 表示并包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种形成键合半导体结构的方法，该方法包括以下步骤：通过在第一半导体结构的键合表面和第二半导体结构的键合表面之间提供直接原子键合或直接分子键合，将所述第一半导体结构临时键合到所述第二半导体结构；将所述第一半导体结构选择为具有位于所述第一半导体结构的第一侧的有效面和位于所述第一半导体结构的相反的第二侧的背面，并且将所述第一半导体结构选择为包括在基片上形成的至少一个器件结构；通过从所述第一半导体结构的所述背面去除所述基片的材料，使所述第一半导体结构的所述基片变薄；在使所述第一半导体结构的所述基片变薄后，将所述第一半导体结构的所述背面永久键合到第三半导体结构的表面，同时使所述第一半导体结构保持临时键合到所述第二半导体结构；以及将所述第二半导体结构与所述第一半导体结构分开。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽亚姆·萨达卡，约努茨·拉杜，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR