晶圆键合方法以及晶圆键合结构技术

本发明专利技术提供一种晶圆键合方法以及晶圆键合结构，所述晶圆键合方法包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面；在部分所述第一晶圆面上形成第一金属层；在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，所述第一环形挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面；在部分所述第二晶圆面上形成第二金属层；在所述第二晶圆面上形成第二环形挡墙结构，所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙；将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合。本发明专利技术形成的晶圆键合结构的晶圆键合效果得到提高。

【技术实现步骤摘要】
晶圆键合方法以及晶圆键合结构
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆键合方法以及晶圆键合结构。
技术介绍
封装技术是一种芯片打包技术，这种打包技术用于防止空气中的杂质使芯片电路发生腐蚀而造成的电学性能降低。此外，封装后的芯片还便于运输和安装。封装技术的水平高低直接影响到芯片的性能以及与之连接的印制电路板的设计和制造。目前的封装技术已经从表面贴装技术、球栅阵列端子型封装技术(BallGridArray，BGA)逐渐过渡到三维封装技术(3DPackage)。三维封装技术分为封装叠层的三维封装技术、芯片叠层的三维封装技术以及晶圆叠层的三维封装技术等类型。三维封装技术的优点是能够提高互连线的密度，降低器件外形的总体高度。然而，现有的封装技术存在晶圆键合效果不能满足半导体领域技术发展需求的问题。因此，如何提高晶圆键合效果，成为亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶圆键合方法以及晶圆键合结构，改善晶圆键合的效果。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：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面；在部分所述第一晶圆面上形成第一金属层；在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，所述第一环形挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙，其中，所述第二环形挡墙位于所述第一环形挡墙包围的第一晶圆面上，且所述第一金属层位于所述第一环形挡墙与所述第二环形挡墙之间的第一晶圆面上；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面；在部分所述第二晶圆面上形成第二金属层；在所述第二晶圆面上形成第二环形挡墙结构，所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙，其中，所述第四环形挡墙位于所述第三环形挡墙包围的第二晶圆面上，且所述第二金属层位于所述第三环形挡墙与所述第四环形挡墙之间的第二晶圆面上；将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合。相应的，本专利技术还提供一种晶圆键合结构，其特征在于，包括：第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面；位于部分所述第一晶圆面上的第一金属层；位于所述第一晶圆面上的第一环形挡墙结构，所述第一挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙，其中，所述第二环形挡墙位于所述第一环形挡墙包围的第一晶圆面上，且所述第一金属层位于所述第一环形挡墙与所述第二环形挡墙之间的第一晶圆面上；第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面；位于部分所述第二晶圆面上的第二金属层；位于所述第二晶圆面上的第二环形挡墙结构，所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙，其中，所述第四环形挡墙位于所述第三环形挡墙包围的第二晶圆面上，且所述第二金属层位于所述第三环形挡墙与所述第四环形挡墙之间的第二晶圆面上；其中，所述第一金属层与所述第二金属层相互键合。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的晶圆键合方法的技术方案中，在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，在所述第二晶圆面上形成第二环形挡墙结构，使得将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合的过程中，具有良好的防溢效果。具体的，由于所述第一环形挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙，且所述第一金属层位于所述第一环形挡墙与所述第二环形挡墙之间的晶圆面上；所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙，且所述第二金属层位于所述第三环形挡墙与所述第四环形挡墙之间的晶圆面上，使得所述第一环形挡墙结构和所述第二环形挡墙结构能够起到双重防止溢出的效果，从而提高了晶圆键合的效果；同时，所述第一环形挡墙结构和所述第二环形挡墙结构还具有限位功能，提高了所述第一金属层与所述第二金属层相互键合的对位精度。可选方案中，所述第一环形挡墙结构顶部与所述第二晶圆面相接触，且所述第二环形挡墙结构顶部与所述第一晶圆面相接触，使得所述第一环形挡墙结构与所述第二晶圆面之间，以及所述第二环形挡墙结构与所述第一晶圆面之间形成封闭的溢流槽，使得所述第一金属层和所述第二金属层键合过程中合金的溢出风险得到降低。附图说明图1是一种晶圆键合结构的俯视透视图；图2是图1沿J方向上的局部剖面结构示意图；图3至图20是本专利技术晶圆键合结构一实施例形成方法各步骤对应的结构示意图；图20、图22和图23是本专利技术实施例分别提供的三种晶圆键合结构的剖面结构示意图；图21为图20晶圆键合结构的变形示意图。具体实施方式根据
技术介绍
可知，晶圆键合结构的键合效果有待提高。现结合一种晶圆键合结构分析其键合效果有待提高的原因。图1和图2示出了一种晶圆键合结构的结构示意图，其中图1为所述晶圆键合结构的俯视透视图，图2为图1沿J方向上的局部剖面结构示意图。结合参考图1和图2，所述晶圆键合结构包括：第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面141；位于部分所述第一晶圆面141上的第一金属层120；第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面142；位于部分所述第二晶圆面142上的第二金属层130；位于所述第二晶圆面142上的环形挡墙结构110，所述环形挡墙结构110包括相互分立的第一环形挡墙101和第二环形挡墙102，其中，所述第二环形挡墙102位于所述第一环形挡墙101包围的第二晶圆面142上，且所述第二金属层130位于所述第一环形挡墙101与所述第二环形挡墙102之间的第二晶圆面142上；所述第一金属层120与所述第二金属层130相互键合，所述第一金属层120包裹所述第二金属层130；位于所述第二环形挡墙102包围的器件区100，所述器件区100内具有器件。所述第一晶圆面141上还形成有第一介质层151，所述第一金属层120位于所述第一介质层151上；所述第二晶圆面142上还形成有第二介质层152，所述第二金属层130位于所述第二介质层152上。经分析发现，导致上述晶圆键合结构的键合效果有待提高的原因包括：所述第一金属层120与所述第二金属层130相互键合的过程中，由于仅具有单道的所述环形挡墙结构110，容易导致所述第一金属层120与所述第二金属层130相互键合形成的合金发生溢出的问题。具体的，由于所述第一金属层120与所述第二金属层130相互键合时会产生熔融状态的合金，且所述合金具有较大的流动性，同时，由于所述第二晶圆面142上仅具有单道的所述环形挡墙结构110，导致熔融合金容易从所述环形挡墙结构110与所述第一晶圆面141之间的缝隙溢出。进一步分析，由于所述第一金属层120与所述第二金属层130相互键合产生的合金为熔融状态，所述合金的流动性较大，造成所述第一金属层120与所述第二金属层130在键合过程中还容易发生较大偏移。在产生较大偏移的情况下，为了使得所述第一金属层120和第二金属层130能够相互键合，通常设计所述第一金属层120包裹所述第二金属层130，且沿平行于所述第一晶圆面141的方向上，所述第一金属层120的宽度比所述第二金属层130的宽度大15微米至30微米；因此，在所述晶圆键合结构中，所述第一金属层120可能与所述环形挡墙结构110相接触，进一步导致了所述熔融合金容易沿着所述第一金属层120的通道溢出，从而造成晶圆键合效果差。为了解决上述技术问题，本专利技术在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，且在所述第二晶圆上形成第二环形挡墙结构，即形成双道的环形挡墙结构，相较于只在第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面；在部分所述第一晶圆面上形成第一金属层；在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，所述第一环形挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙，其中，所述第二环形挡墙位于所述第一环形挡墙包围的第一晶圆面上，且所述第一金属层位于所述第一环形挡墙与所述第二环形挡墙之间的第一晶圆面上；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面；在部分所述第二晶圆面上形成第二金属层；在所述第二晶圆面上形成第二环形挡墙结构，所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙，其中，所述第四环形挡墙位于所述第三环形挡墙包围的第二晶圆面上，且所述第二金属层位于所述第三环形挡墙与所述第四环形挡墙之间的第二晶圆面上；将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合方法，其特征在于，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一晶圆面；在部分所述第一晶圆面上形成第一金属层；在所述第一晶圆面上形成第一环形挡墙结构，所述第一环形挡墙结构包括相互分立的第一环形挡墙和第二环形挡墙，其中，所述第二环形挡墙位于所述第一环形挡墙包围的第一晶圆面上，且所述第一金属层位于所述第一环形挡墙与所述第二环形挡墙之间的第一晶圆面上；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二晶圆面；在部分所述第二晶圆面上形成第二金属层；在所述第二晶圆面上形成第二环形挡墙结构，所述第二环形挡墙结构包括相互分立的第三环形挡墙和第四环形挡墙，其中，所述第四环形挡墙位于所述第三环形挡墙包围的第二晶圆面上，且所述第二金属层位于所述第三环形挡墙与所述第四环形挡墙之间的第二晶圆面上；将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合。2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，在进行所述相互键合之前，在沿垂直于第一晶圆面且第一晶圆面指向第一金属层的方向上，所述第一环形挡墙结构在沿平行于第一晶圆面方向上的宽度逐渐减小；在沿垂直于第二晶圆面且第二晶圆面指向第二金属层的方向上，所述第二环形挡墙结构在沿平行于第二晶圆面的方向上的宽度逐渐减小。3.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，先形成所述第一环形挡墙结构，后形成所述第一金属层；或者，先形成所述第一金属层，后形成所述第一环形挡墙结构。4.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为锗或铝；所述第二金属层的材料为锗或铝；所述第一环形挡墙结构的材料包括：氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅中的一种或者多种；所述第二环形挡墙结构的材料包括：氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅中的一种或者多种。5.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，形成第一环形挡墙结构的步骤包括：在所述第一晶圆面上形成第一阻挡层；在部分所述第一阻挡层上形成第一环形光刻胶；在所述第一环形光刻胶包围的第一阻挡层上形成第二环形光刻胶，所述第二环形光刻胶与所述第一环形光刻胶相互分立；以所述第一环形光刻胶为掩膜刻蚀所述第一阻挡层，形成所述第一环形挡墙；以所述第二环形光刻胶为掩膜刻蚀所述第一阻挡层，形成所述第二环形挡墙；去除所述第一环形光刻胶和第二环形光刻胶。6.如权利要求5所述的晶圆键合方法，其特征在于，形成所述第一环形光刻胶以及第二环形光刻胶的步骤之后，形成所述第一环形挡墙以及第二环形挡墙的步骤之前，所述形成方法还包括：对所述第一环形光刻胶以及第二环形光刻胶进行第一回流处理。7.如权利要求6所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第一回流处理的参数包括：所述第一回流处理的处理温度在150摄氏度至200摄氏度范围内，处理时间为2分钟至10分钟。8.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第一金属层与所述第一晶圆面之间还具有第一介质层；在提供所述第一晶圆之后，形成所述第一金属层之前，所述形成方法还包括：在所述第一晶圆面上形成第一介质层。9.如权利要求8所述的晶圆键合方法，其特征在于，先形成所述第一环形挡墙结构，后形成所述第一金属层；形成所述第一介质层和所述第一金属层的步骤包括：在所述第一晶圆面和所述第一环形挡墙结构上形成所述第一介质层；在所述第一介质层上形成第一金属膜；图形化所述第一金属膜，形成所述第一金属层。10.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，将所述第一金属层与所述第二金属层相互键合的步骤中，所述第一环形挡墙结构顶部与所述第二晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晋广，施林波，陈福成，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31