一种半导体器件及其制造方法和电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。所述半导体器件包括：第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，其中所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽。通过设置嵌入式的铆柱类型的金属柱可以防止第二晶圆碎裂，并且在经过高温工艺和长时间的压力之后也不会使电路断开，从而使器件的性能和良率提高。

Semiconductor device and manufacturing method and electronic device thereof

The invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method and an electronic device thereof. The semiconductor device comprises a first wafer with a joint groove formed in the first wafer, a bonding material layer formed on the surface of the joint groove, a second wafer with a metal column formed on the second wafer, wherein the metal column is embedded and filled with the joint groove. The second wafer can be prevented from breaking by setting the embedded rivet type metal column, and the circuit will not be disconnected after high temperature process and long time pressure, thus improving the performance and yield of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制造方法和电子装置
本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。
技术介绍
在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integratedcircuit，IC)技术，3D集成电路(integratedcircuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间，各个芯片的边缘部分可以根据需要引出多个引脚，根据需要利用这些引脚，将需要互相连接的芯片通过金属线互联，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆叠芯片数量较多，而且芯片之间的连接关系比较复杂，那么就会需要利用多条金属线，最终的布线方式比较混乱，而且也会导致体积增加。目前在倒装芯片组装工艺(flipchipassemblyprocess)中铜柱得到广泛应用。但是铜柱的制备工艺中相对于焊接凸起包括更多的压力，这会导致晶圆碎裂，并且在经过高温工艺和长时间的压力之后会使电路断开，从而使器件的性能降低，甚至失效。因此，为解决目前工艺中的上述技术问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法和电子装置。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，其中所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽。可选地，在所述接合材料层上还设置有包裹嵌于所述接合凹槽中的所述金属柱的表面的焊接材料层。可选地，所述金属柱部分地嵌入所述接合凹槽，部分地位于所述第二晶圆的水平表面以上。可选地，在所述第一晶圆和所述第二晶圆之间形成有填充所述第一晶圆和所述第二晶圆之间间隙的填充材料。可选地，所述金属柱包括铜柱。可选地，所述第一晶圆为支撑晶圆，所述第二晶圆为器件晶圆。本专利技术还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括：提供第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，将所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽，以使所述第一晶圆和所述第二晶圆相接合。可选地，使所述第一晶圆和所述第二晶圆相接合的方法包括：将所述金属柱嵌入所述接合凹槽中；执行回流步骤，以使所述金属柱熔融并完全填充所述接合凹槽。可选地，在所述金属柱的表面还形成有覆盖所述接合材料层的焊接材料层，在所述回流步骤中所述焊接材料层包裹嵌于所述接合凹槽中的所述金属柱的表面。可选地，在将所述第一晶圆和所述第二晶圆相接合之后，所述方法还进一步包括使用填充材料填充所述第一晶圆和所述第二晶圆之间间隙的步骤。可选地，形成所述接合凹槽的步骤包括：提供第一晶圆，在所述第一晶圆上形成有第一金属层；图案化所述第一金属层和所述第一晶圆，以形成若干接合凹槽；在所述第一金属层上和所述接合凹槽的表面形成所述接合材料层；在所述接合凹槽中形成T形的牺牲材料层；以所述牺牲材料层为掩膜去除所述第一晶圆表面的所述接合材料层和所述第一金属层；去除所述牺牲层，以形成所述接合凹槽。可选地，形成所述接合凹槽之后，所述方法还包括：形成保护层，以覆盖所述第一晶圆；图案化所述保护层，以形成开口并露出所述接合凹槽。可选地，形成所述T形的牺牲材料层的方法包括：形成覆盖所述接合材料层的覆盖层；图案化所述覆盖层，以形成开口尺寸大于所述接合凹槽的开口图案；选用牺牲层填充所述接合凹槽和所述开口图案。可选地，所述金属柱包括铜柱。可选地，所述第一晶圆为支撑晶圆，所述第二晶圆为器件晶圆。本专利技术还提供了一种电子装置，包括上述的半导体器件。在本专利技术中为了解决压力过大造成第二晶圆碎裂的问题，提供了一种半导体器件及其制备方法，在所述半导体器件中在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；在所述第二晶圆上形成有金属柱，其中所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽。通过设置嵌入式的铆柱类型的金属柱可以防止第二晶圆碎裂，并且在经过高温工艺和长时间的压力之后也不会使电路断开，从而使器件的性能和良率提高。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1为本专利技术的另一个实施例的一种半导体器件的制造方法的示意性流程图；图2A-图2D为本专利技术的一实施例中的一种半导体器件的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；图3A-图3J为本专利技术的一实施例中的一种半导体器件中第一晶圆的制造方法的相关步骤形成的结构的剖视图；图4示出了根据本专利技术一实施方式的电子装置的示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本专利技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，其中所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，其中所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，在所述接合材料层上还设置有包裹嵌于所述接合凹槽中的所述金属柱的表面的焊接材料层。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述金属柱部分地嵌入所述接合凹槽，部分地位于所述第二晶圆的水平表面以上。4.根据权利要求3所述的半导体器件，其特征在于，在所述第一晶圆和所述第二晶圆之间形成有填充所述第一晶圆和所述第二晶圆之间间隙的填充材料。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述金属柱包括铜柱。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述第一晶圆为支撑晶圆，所述第二晶圆为器件晶圆。7.一种半导体器件的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供第一晶圆，在所述第一晶圆中形成有接合凹槽，在所述接合凹槽的表面形成有接合材料层；提供第二晶圆，在所述第二晶圆上形成有金属柱，将所述金属柱嵌入并填充所述接合凹槽，以使所述第一晶圆和所述第二晶圆相接合。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述第一晶圆和所述第二晶圆相接合的方法包括：将所述金属柱嵌入所述接合凹槽中；执行回流步骤，以使所述金属柱熔融并完全填充所述接合凹槽。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述金属柱的表面还形成有...

【专利技术属性】
技术研发人员：董燕，张冠，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11