[发明专利]金属连接结构及其形成方法

说明书

本发明涉及一种金属连接结构及其形成方法，所述金属连接结构的形成方法包括：提供第一基底，所述第一基底包括第一介质层和位于所述第一介质层内的第一金属通孔；提供第二基底，所述第二基底包括第二介质层，所述第二介质层内形成有开口；形成覆盖所述开口侧壁表面的第二阻挡层，所述第二阻挡层为非金属材料；形成位于所述第二阻挡层表面且填充满所述开口的第二金属通孔；将所述第一金属通孔表面与所述第二金属通孔表面键合，使得所述第一金属通孔与第二金属通孔电连接。上述方法能够避免所述金属连接结构的金属向外扩散，提高产品的可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种金属连接结构及其形成方法。

背景技术

近年来，闪存(Flash Memory)存储器的发展尤为迅速。闪存存储器的主要特点是在不加电的情况下能长期保持存储的信息，且具有集成度高、存取速度快、易于擦除和重写等优点，因而在微机、自动化控制等多项领域得到了广泛的应用。为了进一步提高闪存存储器的位密度(Bit Density)，同时减少位成本(Bit Cost)，三维的闪存存储器(3D NAND)技术得到了迅速发展。

在3D NAND闪存结构中，包括存储阵列结构以及位于存储阵列结构上方的CMOS电路结构，所述存储阵列结和CMOS电路结构通常分别形成于两个不同的晶圆上，然后通过键合方式，将CMOS电路晶圆键合到存储阵列结构上方。存储阵列结构的金属通孔与CMOS电路结构中的金属通孔键合连接。

但是，现有技术中存储阵列结构与CMOS电路结构的金属通孔接触面的金属容易扩散进入周围的介质层中，导致产品的可靠性下降。

如何避免金属通孔接触面的金属扩散至介质层中，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种金属连接结构及其形成方法，可以避免金属扩散，提高产品的可靠性。

本发明提供一种金属连接结构的形成方法，包括：提供第一基底，所述第一基底包括第一介质层和位于所述第一介质层内的第一金属通孔；提供第二基底，所述第二基底包括第二介质层，所述第二介质层内形成有开口；形成覆盖所述开口侧壁表面的第二阻挡层，所述第二阻挡层为非金属材料；形成位于所述第二阻挡层表面且填充满所述开口的第二金属通孔；将所述第一金属通孔表面与所述第二金属通孔表面键合，使得所述第一金属通孔与第二金属通孔电连接。

可选的，所述第一介质层包括层间介质层和位于所述层间介质层表面的第一阻挡层；所述金属连接结构的形成方法还包括：将所述第二阻挡层表面与所述第一阻挡层表面键合。

可选的，所述第二金属通孔的形成方法包括：在所述开口内以及第二介质层表面沉积填充满所述开口的金属材料；以所述第二介质层作为停止层，对所述金属材料进行化学机械研磨处理，在所述开口内形成第二金属通孔。

可选的，在对所述金属材料进行化学机械研磨处理的过程中，对所述第二阻挡层的研磨速率小于对所述金属材料的研磨速率。

可选的，所述第二金属通孔的材料在所述第二阻挡层内的扩散速率小于在所述第二介质层内的扩散速率。

可选的，所述第二阻挡层的材料包括氮化硅、碳化硅以及BLOk中的至少一种。

可选的，所述第二阻挡层厚度范围为15nm～50nm。

可选的，所述第二阻挡层的形成方法包括：在所述开口内壁表面和所述第二介质层表面沉积阻挡材料层；采用各向异性刻蚀工艺去除位于所述第二介质层表面以及位于所述开口底部表面的阻挡材料层，形成位于所述开口侧壁表面的第二阻挡层。

可选的，所述第一金属通孔表面在所述第二金属通孔表面的投影完全位于所述第二金属通孔表面内。