键合晶圆结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种键合晶圆结构及其制备方法，通过于UTS结构上方保留挡光金属层来加强UTS结构的可靠性，以防止UTS结构上方阻挡层的不够带来的可靠性问题，并将位于相邻的UTS结构之上的挡光金属层之间进行隔断设计，以保证每个UTS成独立单元来降低漏电，从而为UTS结构在三维集成的更广泛应用打下基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种键合晶圆结构及其制备方法。
技术介绍
随着电子设备及存储器朝着小型化和薄型化发展，对芯片的体积和厚度也有了更高的要求。晶圆的三维集成是在保持现有技术节点的同时提高芯片性能的解决方案，这种技术将两个或者多个功能相同或者不同的芯片通过键合集成在一起，这种集成在保持芯片体积的同时提高了芯片的性能；同时缩短了功能芯片之间的金属互连，使得发热、功耗、延迟大幅度减少；并大幅度提高了功能模块之间的带宽，从而在保持现有技术节点的同时提高了芯片的性能。堆叠(Stacking)技术在当前晶圆的三维集成工艺中已占据重要地位，UTS(Ultra Thin Stacking，超薄堆叠)结构作为堆叠结构的连接单元的工艺也广泛应用于半导体相关生产当中。当前日趋复杂和高集成度的工艺也对UTS结构连接的可靠性也要求越来越高。然而，随着晶圆集成度的加大，在UTS的后续工艺也变得复杂，这些后续工艺对UTS本身的(特别是顶端)带来了很多可靠性问题。例如UTS的后续CMP工艺会影响阻挡层(block layer)的厚度，而阻挡层较薄时就会发生可靠性问题，这是本领域技术人员所不愿意见 到的。
技术实现思路
针对上述存在的问题，本专利技术公开了一种键合晶圆结构，包括：键合晶圆，所述键合晶圆设置有若干互连区域，每个所述互连区域中均设置有互不接触的第一金属层和第二金属层，且所述第一金属层和所述第二金属层在同一水平面上的垂直投影互不重叠或仅部分重叠；若干UTS结构，分别设置于所述若干互连区域中以将每个所述互连区域中的第一金属层和所述第二金属层均予以电连接；阻挡层，设置于所述键合晶圆之上，且将所述若干UTS结构的上表面均予以覆盖；第一氧化层，设置于所述阻挡层之上；若干挡光金属层(backside metal grid，简称BMG)，分别正对若干所述UTS结构设置于所述第一氧化层之上，所述挡光金属层和所述UTS结构一一对应；第二氧化层，设置于所述第一氧化层之上且将若干所述挡光金属层均予以包覆，且相邻所述挡光金属层之间通过所述第二氧化层隔离。上述的键合晶圆结构，其中，所述键合晶圆包括第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和第一BEOL介质层；所述第二晶 圆包括第二衬底和第二BEOL介质层，且所述第一BEOL介质层覆盖所述第二BEOL介质层的上表面；其中，所述第一金属层位于所述第一BEOL介质层内，所述第二金属层位于所述第二BEOL介质层内。上述的键合晶圆结构，其中，所述阻挡层为氮化硅。上述的键合晶圆结构，其中，所述第一氧化层和所述第二氧化层均为二氧化硅。上述的键合晶圆结构，其中，所述挡光金属层为铝或钨。本专利技术还公开了一种键合晶圆结构的制备方法，包括：步骤S1，提供一设置有若干互连区域的键合晶圆，每个所述互连区域均设置有互不接触的第一金属层和第二金属层，且所述第一金属层和所述第二金属层在同一水平面上的垂直投影互不重叠或仅部分重叠；步骤S2，刻蚀位于所述若干互连区域的所述键合晶圆，以形成将每个互连区域中的所述第一金属层的部分表面和所述第二金属层的部分表面均予以暴露的若干互连硅穿孔；步骤S3，于所述若干互连硅穿孔中均填充金属后，形成将每个互连区域中的所述第一金属层和所述第二金属层均予以电连接的若干UTS结构；步骤S4，于所述键合晶圆的上表面制备阻挡层以将若干所述UTS结构的上表面均予以覆盖；步骤S5，于所述阻挡层之上形成第一氧化层；步骤S6，于所述第一氧化层之上分别正对所述若干UTS结构形成若干挡光金属层，且所述挡光金属层和所述UTS结构一一对应；步骤S7，继续于所述第一氧化层之上形成第二氧化层以将所述若干挡光金属层均予以包覆，且相邻所述挡光金属层之间通过所述第二氧化层隔离。上述的键合晶圆结构的制备方法，其中，所述键合晶圆包括第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和第一BEOL介质层；所述第二晶圆包括第二衬底和第二BEOL介质层，且所述第一BEOL介质层覆盖所述第二BEOL介质层的上表面；其中，所述第一金属层位于所述第一BEOL介质层内，所述第二金属层位于所述第二BEOL介质层内。上述的键合晶圆结构的制备方法，其中，所述阻挡层为氮化硅。上述的键合晶圆结构的制备方法，其中，所述第一氧化层和所述第二氧化层均为二氧化硅。上述的键合晶圆结构的制备方法，其中，所述挡光金属层为铝或钨。上述专利技术具有如下优点或者有益效果：本专利技术公开了一种键合晶圆结构及其制备方法，通过于UTS结构上方保留挡光金属层来加强UTS结构的可靠性，以防止UTS结构上方阻挡层的不够带来的可靠性问题，并将位于相邻的UTS结构之上的挡光金属层之间进行隔断设计，以保证每个UTS成独立单元来降低漏电(Leakage source)，从而为UTS结构在三维集成的更广泛 应用打下基础。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本专利技术的主旨。图1是本专利技术实施例中键合晶圆结构的示意图；图2是本专利技术实施例中制备键合晶圆结构的方法流程图；图3～10是本专利技术实施例中制备键合晶圆结构的方法的流程结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限定。实施例一：本专利技术公开了一种键合晶圆结构，该键合晶圆结构包括键合晶圆、设置于键合晶圆中的若干UTS结构、设置于键合晶圆之上且将若干UTS结构的上表面均予以覆盖的阻挡层、设置于阻挡层之上的第一氧化层、设置于第一氧化层之上的若干挡光金属层以及设置于第一氧化层之上且将若干挡光金属层均予以包覆的第二氧化层；其中，该键合晶圆设置有若干互连区域，每个互连区域中均设置有互不接触 的第一金属层和第二金属层，且第一金属层和第二金属层在同一水平面上的垂直投影互不重叠或仅部分重叠；若干UTS结构将每个互连区域中的第一金属层和第二金属层均予以电连接；若干挡光金属层分别正对若干UTS结构设置于第一氧化层之上，且挡光金属层和UTS结构一一对应，且相邻挡光金属层之间均通过第二氧化层进行隔离。本专利技术中的键合晶圆结构，通过在若干UTS结构上方设置挡光金属层来加强UTS结构的可靠性，以防止UTS结构上方阻挡层的不够带来的可靠性问题，并将位于相邻的UTS结构之上的挡光金属层之间进行隔断设计，以保证每个UTS成独立单元来降低漏电。具体的，如图1所示，本实施例涉及一种键合晶圆结构，该键合晶圆结构包括键合晶圆、设置于键合晶圆中的若干UTS结构3、设置于键合晶圆之上且将若干UTS结构3的上表面予以覆盖的阻挡层4、设置于阻挡层4之上的第一氧化层5、设置于第一氧化层5之上的若干挡光金属层6以及设置于第一氧化层5之上且将若干挡光金属层6均予以包覆的第二氧化层7；具体的，该键合晶圆包括第一晶圆和第二晶圆，第一晶圆包括第一衬底21和第一BEOL介质层22；第二晶圆包括第二衬底11和第二BEOL介质层12，且第一BEOL介质层22覆盖第二BEOL介质层12的上表面；其中，第一BEOL介质层22中设置有第一金属层23，第二BEOL介质层12中设置有第二金属层13，且位于一个互连区域(图中仅示出了两个互连区域)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种键合晶圆结构，其特征在于，包括：键合晶圆，所述键合晶圆设置有若干互连区域，每个所述互连区域中均设置有互不接触的第一金属层和第二金属层，且所述第一金属层和所述第二金属层在同一水平面上的垂直投影互不重叠或仅部分重叠；若干UTS结构，分别设置于所述若干互连区域中以将每个所述互连区域中的第一金属层和所述第二金属层均予以电连接；阻挡层，设置于所述键合晶圆之上，且将所述若干UTS结构的上表面均予以覆盖；第一氧化层，设置于所述阻挡层之上；若干挡光金属层，分别正对若干所述UTS结构设置于所述第一氧化层之上，且所述挡光金属层和所述UTS结构一一对应；第二氧化层，设置于所述第一氧化层之上且将若干所述挡光金属层均予以包覆，且相邻所述挡光金属层之间通过所述第二氧化层隔离。

【技术特征摘要】
1.一种键合晶圆结构，其特征在于，包括：键合晶圆，所述键合晶圆设置有若干互连区域，每个所述互连区域中均设置有互不接触的第一金属层和第二金属层，且所述第一金属层和所述第二金属层在同一水平面上的垂直投影互不重叠或仅部分重叠；若干UTS结构，分别设置于所述若干互连区域中以将每个所述互连区域中的第一金属层和所述第二金属层均予以电连接；阻挡层，设置于所述键合晶圆之上，且将所述若干UTS结构的上表面均予以覆盖；第一氧化层，设置于所述阻挡层之上；若干挡光金属层，分别正对若干所述UTS结构设置于所述第一氧化层之上，且所述挡光金属层和所述UTS结构一一对应；第二氧化层，设置于所述第一氧化层之上且将若干所述挡光金属层均予以包覆，且相邻所述挡光金属层之间通过所述第二氧化层隔离。2.如权利要求1所述的键合晶圆结构，其特征在于，所述键合晶圆包括第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和第一BEOL介质层；所述第二晶圆包括第二衬底和第二BEOL介质层，且所述第一BEOL介质层覆盖所述第二BEOL介质层的上表面；其中，所述第一金属层位于所述第一BEOL介质层内，所述第二金属层位于所述第二BEOL介质层内。3.如权利要求1所述的键合晶圆结构，其特征在于，所述阻挡层为氮化硅。4.如权利要求1所述的键合晶圆结构，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层均为二氧化硅。5.如权利要求1所述的键合晶圆结构，其特征在于，所述挡光金属层为铝或钨。6.一种键合晶圆结构的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，提供一设置有若干互连区域的键合晶圆，每个所述互连区域均设置有互不接触的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡思平，朱继锋，董金文，陈赫，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42