半导体结构及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构的形成方法包括：提供第一基底，在所述第一基底表面形成第一焊垫；在所述第一焊垫侧壁表面形成第一侧墙；提供第二基底，在所述第二基底表面形成第二焊垫；在所述第二焊垫侧壁表面形成第二侧墙；在第二焊垫表面形成第三焊垫；将第二基底与第一基底进行键合，使第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫形成共晶键合。上述方法可以提高形成的半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
微机电系统(micro-electron-mechanical system，MEMS)作为起源于上世纪90年代的跨学科的先进制造技术，广泛应用于改善人们生活质量、提高人们生活水平和增强国力。微机电系统是利用半导体集成电路的微细加工技术，将传感器、制动器、控制电路等集成在微小芯片上的技术，也被称为微纳米技术。目前，在通信、汽车、光学、生物等领域获得了广泛的应用。许多MEMS器件需要在真空环境下工作，以减少空气阻力，因此引入了键合工艺，在MEMS器件上形成盖板，将MEMS器件置于盖板与衬底形成的密闭空腔内。现有技术中，对MEMS器件进行封装通常采用温度较低的共晶键合(Eutectic bonding)工艺，例如Al-Ge-Al工艺。但是由于金属具有较高的延展的性，在进行键合的过程中，Al容易向两侧发生延展。请参考图1，为了避免Al在金属键合过程中的延展现象，可以在基底10上形成具有凹槽的钝化层11，然后在凹槽内形成Al焊垫12，将盖板20上的Ge焊垫21做成凸起形状，然后进行Al-Ge键合。由于凹槽两侧的钝化层11对Al焊垫12有限制作用，从而能够控制Al焊垫12在键合过程中的延展现象。但是，现有技术为了降低工艺成本，往往直接在基底表面形成Al焊垫，从而使得在Al-Ge键合过程中，Al发生延展，导致键合面的连接性能下降，从而影响键合的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，提高所述半导体结构的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供第一基底，在所述第一基底表面形成第一焊垫；在所述第一焊垫侧壁表面形
成第一侧墙；提供第二基底，在所述第二基底表面形成第二焊垫；在所述第二焊垫侧壁表面形成第二侧墙；在第二焊垫表面形成第三焊垫；将第二基底与第一基底进行键合，使第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫形成共晶键合。可选的，所述第三焊垫的面积小于第一焊垫、第二焊垫的面积。可选的，所述第三焊垫的面积为第一焊垫面积的60％～70％；所述第三焊垫的面积为第二焊垫面积的60％～70％。可选的，所述第三焊垫的体积与第一焊垫、第二焊垫总体积的比小于40％。可选的，所述第一侧墙的形成方法包括：在所述第一基底和第一焊垫表面形成第一侧墙材料层之后，采用无掩膜刻蚀工艺去除位于第一基底表面和第一焊垫顶部表面的第一侧墙材料层，形成覆盖第一焊垫侧壁表面的第一侧墙。可选的，所述第一侧墙的材料为锗、硅、锡、铟、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或无定形碳。可选的，所述第一侧墙的厚度为可选的，同时形成所述第二侧墙和第三焊垫。可选的，形成所述第二侧墙和第三焊垫的方法包括：在所述第二基底和第二焊垫表面形成第二侧墙材料层；在位于第二焊垫顶部的第二侧墙材料层表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀第二侧墙材料层，形成位于第二焊垫侧壁表面的第二侧墙以及位于第二焊垫表面的第三焊垫，然后去除所述掩膜层。可选的，所述第二侧墙材料层的材料为锗、硅、锡或铟。可选的，所述第二侧墙的厚度为第三焊垫的厚度为可选的，所述第一焊垫的材料为铝、金、铜或银，第二焊垫的材料为铝、金、铜或银。可选的，第一焊垫的厚度为第二焊垫的厚度为可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第一侧墙材料层。可选的，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述第二侧墙材料层。可选的，所述干法刻蚀工艺采用的刻蚀气体包括：SF6、O2和C4F8，其中，SF6的流量为60sccm～100sccm，O2的流量为200sccm～400sccm，C4F8的流量为700sccm～1100sccm，源功率为1000W～1500W，偏置功率为60W～100W，温度为5℃～15℃，压强为60mtorr～100mtorr。可选的，所述第一焊垫的形成方法包括：在所述第一基底表面形成第一焊垫材料层；在所述第一焊垫材料层表面形成第一图形化掩膜层，所述第一图形化掩膜层覆盖部分第一焊垫材料层表面；以所述第一图形化掩膜层为掩膜，刻蚀所述第一焊垫材料层，形成第一焊垫。可选的，所述第二焊垫的形成方法包括：在所述第二基底表面形成第二焊垫材料层；在所述第二焊垫材料层表面形成第二图形化掩膜层，所述图形化掩膜层覆盖部分第二焊垫材料层表面；以所述第二图形化掩膜层为掩膜，刻蚀所述第二焊垫材料层，形成第二焊垫。可选的，键合过程的温度为420℃～440℃，压强为20千牛顿～30千牛顿。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种采用上述方法形成的半导体结构，包括：第一基底，所述第一基底表面具有第一焊垫；位于所述第一焊垫侧壁表面的第一侧墙；第二基底，所述第二基底表面具有第二焊垫；位于所述第二焊垫侧壁表面的第二侧墙；位于所述第二焊垫表面的第三焊垫；所述第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫之间构成共晶键合。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的半导体结构的形成方法中，在第一基底上形成第一焊垫、位于第一焊垫侧壁表面的第一侧墙；在第二基底形成第二焊垫、位于第二焊垫侧壁表面的第二侧墙以及位于第二焊垫表面的第三焊垫；然后将第二基底与第一基底进行键合，使第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫形成共晶键合。所述第一侧墙和第二侧墙可以在键合过程中，避免所述第一焊垫和第二焊垫向外侧
发生横向延展，使得所述第一焊垫和第二焊垫的形貌不发生变化，从而使形成的键合面的电阻得到控制。进一步的，第一侧墙和第二侧墙厚度为所述第一侧墙和第二侧墙具有足够的厚度和强度，在进行键合的过程中，能够对第一焊垫和第二焊垫侧壁进行保护，并阻挡所述第一焊垫和第二焊垫在水平方向发生延展。进一步的，在对第一侧墙材料层、第二侧墙材料层进行刻蚀形成第一侧墙和第二侧墙的过程中，采用的干法刻蚀工艺的刻蚀气体不含有Cl2，所以在刻蚀过程中不会对第一焊垫、第二焊垫造成腐蚀，从而避免影响后续键合的质量。进一步的，所述第三焊垫的面积小于第二焊垫、第一焊垫的面积，使得在键合过程中，未被第三焊垫覆盖的部分第二焊垫可以与第一焊垫直接接触，形成低电阻的金属连接，即便所述第三焊垫未被完全消耗，也能保证形成的键合面具有较低的电阻。具体的，所述第三焊垫的面积可以为第二焊垫、第一焊垫面积的60％～70％。进一步的，若要求后续键合过程形成低阻的电性连接，所述第三焊垫的面积和厚度不能过小，如果所述第三焊垫的面积和厚度过小，在焊接过程中，不能形成有效的共晶键合，会导致键合的连接不可靠；所述第三焊垫的面积和厚度也不能过大，如果所述第三焊垫的面积和厚度过大，容易导致第三焊垫204在键合过程中没有完全消耗，而第三焊垫本身的电阻较大，会影响形成的键合面的电阻。在本专利技术的一个实施例中，所述第三焊垫的体积与第一焊垫、第二焊垫总体积的比小于40％，可以确保所述第三焊垫在后续的键合过程中能够被完全消耗，从而形成低阻连接。本专利技术的技术方案的半导体结构包括：第一基底，位于第一基底表面的第一焊垫，第一焊垫侧壁表面的第一侧墙；第二基底，位于第二基底表面的第二焊垫，第二焊垫侧壁表面的第二侧墙，第二焊垫表面的第三焊垫；所述第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫之间构成共晶键合。所述第一侧墙、第二侧墙分别保护所述第一焊垫、第二焊垫的侧壁，并且，限制所述第一焊垫、第
二焊垫向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供第一基底，在所述第一基底表面形成第一焊垫；在所述第一焊垫侧壁表面形成第一侧墙；提供第二基底，在所述第二基底表面形成第二焊垫；在所述第二焊垫侧壁表面形成第二侧墙；在第二焊垫表面形成第三焊垫；将第二基底与第一基底进行键合，使第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫形成共晶键合。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供第一基底，在所述第一基底表面形成第一焊垫；在所述第一焊垫侧壁表面形成第一侧墙；提供第二基底，在所述第二基底表面形成第二焊垫；在所述第二焊垫侧壁表面形成第二侧墙；在第二焊垫表面形成第三焊垫；将第二基底与第一基底进行键合，使第一焊垫、第三焊垫和第二焊垫形成共晶键合。2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第三焊垫的面积小于第一焊垫、第二焊垫的面积。3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第三焊垫的面积为第一焊垫面积的60％～70％；所述第三焊垫的面积为第二焊垫面积的60％～70％。4.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第三焊垫的体积与第一焊垫、第二焊垫总体积的比小于40％。5.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的形成方法包括：在所述第一基底和第一焊垫表面形成第一侧墙材料层之后，采用无掩膜刻蚀工艺去除位于第一基底表面和第一焊垫顶部表面的第一侧墙材料层，形成覆盖第一焊垫侧壁表面的第一侧墙。6.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的材料为锗、硅、锡、铟、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或无定形碳。7.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的厚度为8.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，同时形成所述第二侧墙和第三焊垫。9.根据权利要求8所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述第
\t二侧墙和第三焊垫的方法包括：在所述第二基底和第二焊垫表面形成第二侧墙材料层；在位于第二焊垫顶部的第二侧墙材料层表面形成掩膜层；以所述掩膜层为掩膜，刻蚀第二侧墙材料层，形成位于第二焊垫侧壁表面的第二侧墙以及位于第二焊垫表面的第三焊垫，然后去除所述掩膜层。10.根据权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二侧墙材料层的材料为锗、硅、锡或铟。11.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二侧墙的厚度为第三焊垫的厚度为12.根据权利要求1所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：伏广才，宣荣峰，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31