[发明专利]键合结构及其形成方法、晶圆键合结构及晶圆的键合方法

说明书

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种键合结构及其形成方法、晶圆键合结构及晶圆的键合方法。所述晶圆间键合结构的形成方法包括：提供基底；在所述基底上形成停止层，所述停止层的材料为掺碳的氮化硅；在所述停止层中形成通孔，所述通孔不插入所述衬底；形成保护层，所述保护层覆盖所述通孔的侧壁和底部表面；在所述保护层上形成金属材料层，所述金属材料层填充满所述通孔；平坦化所述金属材料层直至停止层，从而在所述通孔中形成键合金属层，所述键合金属层和两侧的停止层构成键合结构。本发明的方法防止了键合金属层表面凹陷缺陷的产生，提高了键合的强度。

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，尤其涉及一种键合结构及其形成方法、晶圆键合结构及晶圆的键合方法。

背景技术

随着微电子器件高集成度、多功能化的要求，现有的二维封装技术难以满足封装要求，而三维封装具有尺寸小、重量轻、减小信号延迟等优点，正成为微电子器件封装的主流技术。键合是实现三维封装的关键工艺，应用于三维封装的键合方法有多种，包括：金属-金属键合、氧化物直接键合、阳极键合、粘接键合、基于焊料的键合、超声键合、玻璃介质键合等等。金属-金属键合由于其工艺简单，键合强度大等优点被广泛的应用在三维封装结构中。

现有的利用金属-金属键合工艺形成三维封装结构的方法一般包括：提供第一晶圆和第二晶圆，第一晶圆和第二晶圆上分别形成有绝缘层和位于绝缘层中的键合金属层；将第一晶圆和第二晶圆上对应的金属层键合。

但是采用现有的金属-金属键合方法形成三维封装结构时，所述键合金属层的表面容易产生凹陷缺陷(dishing defect)，当将第一晶圆和第二晶圆进行键合时，使得键合的强度难以保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是怎样防止键合金属层的表面形成凹陷缺陷，提高键合的强度。

为了解决上述问题，本发明提供了一种晶圆间键合结构的形成方法，包括：

提供基底；

在所述基底上形成停止层，所述停止层的材料为掺碳的氮化硅；

在所述停止层中形成通孔，所述通孔不插入所述衬底；

形成保护层，所述保护层覆盖所述通孔的侧壁和底部表面；

在所述保护层上形成金属材料层，所述金属材料层填充满所述通孔；

平坦化所述金属材料层直至停止层，从而在所述通孔中形成键合金属层，所述键合金属层和两侧的停止层构成键合结构。

可选的，平坦化所述金属材料层直至停止层的具体步骤包括：

采用化学机械研磨工艺平坦化所述金属材料层直至停止层，所述停止层与所述金属材料层的研磨选择比为8:1～15：1。

可选的，所述金属材料层包括种子层和位于种子层上的金属层。

可选的，所述种子层位于通孔的侧壁和底部表面以及通孔两侧的保护层表面上，所述金属层位于种子层上，所述金属层填充满剩余的通孔。

可选的，所述保护层的材料为氧化硅。

可选的，在形成所述保护层之后，形成所述种子层之前，对所述通孔进行预清洗。

可选的，所述停止层中碳元素的摩尔百分比浓度为10％～30％。

为了解决上述问题，本发明还提供了一种键合结构，包括：

基底；

位于所述基底上的停止层，所述停止层的材料为掺碳的氮化硅；

位于所述停止层中的通孔，所述通孔不插入所述基底；

位于所述通孔的侧壁和底部表面的保护层；