一种自对准混合键合结构及其制作方法技术

本发明专利技术公开的一种自对准混合键合结构，包括具有倒梯形凹槽Ⅲ的自对准结构Ⅰ和具有正梯形第二介质层图形的自对准结构Ⅱ，其中，所述倒梯形凹槽Ⅲ和正梯形第二介质层图形能够密切键合；所述自对准结构Ⅰ包括金属互连结构Ⅰ、位于金属互连结构Ⅰ上方的第一介质层，所述倒梯形凹槽Ⅲ贯穿所述第一介质层，且所述倒梯形凹槽Ⅱ在垂直方向上不与金属互连层重叠；所述自对准结构Ⅱ包括金属互连结构Ⅱ、位于金属互连结构Ⅱ上的第一介质层以及正梯形第二介质层图形，所述正梯形第二介质层图形位于所述第二介质层上方。本发明专利技术提供的提供一种自对准混合键合结构及其制作方法，能够提高混合键合时的对准精度，提高键合质量。

A Self-aligned Hybrid Bonding Structure and Its Fabrication Method

A self-aligning hybrid bonding structure disclosed by the invention includes a self-aligning structure I with an inverted trapezoidal groove III and a self-aligning structure II with a regular trapezoidal second dielectric layer pattern, in which the inverted trapezoidal groove III and the regular trapezoidal second dielectric layer pattern can be closely bonded; the self-aligning structure I includes a metal interconnection structure I and the first one located above the metal interconnection structure I. The inverted trapezoidal groove III penetrates the first dielectric layer, and the inverted trapezoidal groove II does not overlap with the metal interconnection layer in the vertical direction; the self-aligning structure II includes the metal interconnection structure II, the first dielectric layer located on the metal interconnection structure II and the pattern of the normal trapezoidal second dielectric layer, and the pattern of the normal trapezoidal second dielectric layer is located on the second dielectric layer. Upper. The invention provides a self-aligning hybrid bonding structure and a manufacturing method thereof, which can improve the alignment accuracy and bonding quality in hybrid bonding.

【技术实现步骤摘要】
一种自对准混合键合结构及其制作方法
本专利技术涉及一种混合键合技术，具体涉及一种自对准混合键合结构及其制作方法。
技术介绍
随着半导体超大规模集成电路的发展，现有的技术工艺已经接近物理极限。在对电子产品进一步小型化、多功能化的目的驱动下，其他新的技术、新的材料、新的科技被探索出来。三维堆叠封装技术就是其中之一。三维堆叠封装技术将硅片通过键合技术堆叠起来，实现三维层面上的金属互连结构，可以减少互连距离，提高传输速度，减小器件体积，并提供了异质结构集成的可能性。晶圆键合技术是实现三维堆叠的重要手段之一。晶圆键合技术包括硅-硅键合，铜-铜键合，混合键合等，其中混合键合可以同时提供金属互联结构和足够的机械支撑，是三维堆叠关键技术之一。现有的混合键合技术通常在两个待键合的衬底上通过绝缘层沉积，绝缘层图形化，绝缘层刻蚀和金属填充形成绝缘层-金属的混合界面，并通过平坦化技术降低表面的粗糙度，然后将经过上述处理的两个晶圆对准键合。然而在这种表面平滑的晶圆键合过程中，键合时需要金属-金属的高精度对准，由于目前用于键合对准的光学对准技术只能使用红外光源，因此对准精度存在理论极限，通常会存在对转误差，当对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自对准混合键合结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：对完全相同的金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ进行预处理，其中，所述金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ包括互连介质层以及镶嵌在该互连介质层中的金属互连层，且所述金属互连层的上表面与所述互连介质层的上表面齐平；具体处理方法包括：S011：在金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ的上表面沉积第一介质层并平坦化该第一介质层；S012：对金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ上表面的第一介质层进行光刻刻蚀，在该第一介质层中形成位于金属互连层上方的凹槽Ⅰ，所述凹槽Ⅰ贯穿所述第一介质层，且所述凹槽Ⅰ的水平截面面积小于所述金属互连层的水平截面；S013：在第一...

【技术特征摘要】
1.一种自对准混合键合结构的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：S01：对完全相同的金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ进行预处理，其中，所述金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ包括互连介质层以及镶嵌在该互连介质层中的金属互连层，且所述金属互连层的上表面与所述互连介质层的上表面齐平；具体处理方法包括：S011：在金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ的上表面沉积第一介质层并平坦化该第一介质层；S012：对金属互连结构Ⅰ和金属互连结构Ⅱ上表面的第一介质层进行光刻刻蚀，在该第一介质层中形成位于金属互连层上方的凹槽Ⅰ，所述凹槽Ⅰ贯穿所述第一介质层，且所述凹槽Ⅰ的水平截面面积小于所述金属互连层的水平截面；S013：在第一介质层上表面以及凹槽Ⅰ的侧壁和底部沉积扩散阻挡层；之后在凹槽Ⅰ以及第一介质层上填充金属，并平坦化去除第一介质层上表面的扩散阻挡层和金属；S02：对预处理后的金属互连结构Ⅰ进行处理，形成具有倒梯形凹槽Ⅲ的自对准结构Ⅰ，具体步骤包括：S021：在预处理后金属互连结构Ⅰ中第一介质层上方涂布光刻胶，并在光刻胶中形成位于第一介质层上方的倒梯形凹槽Ⅱ，所述倒梯形凹槽Ⅱ在垂直方向上不与金属互连层重叠；S022：以上述具有倒梯形凹槽Ⅱ的光刻胶为掩模，对其下方的第一介质层进行光刻，在第一介质层中相同位置形成和倒梯形凹槽Ⅱ相同的倒梯形凹槽Ⅲ，此时凹槽Ⅰ中的金属暴露出来，从而形成自对准结构Ⅰ，其中，所述倒梯形凹槽Ⅲ贯穿所述第一介质层，所述倒梯形凹槽Ⅲ的上表面面积大于其下表面面积；S03：对预处理后的金属互连结构Ⅱ进行处理，形成具有正梯形第二介质层图形的自对准结构Ⅱ，具体步骤包括：S031：在预处理后金属互连结构Ⅱ中第一介质层上方沉积第二介质层，随后在所述第二介质层上涂布光刻胶；并在光刻胶中形成正梯形光刻胶图形；S032：以该正梯形光刻胶图形为掩模，对其下方的第二介质层进行光刻，形成正梯形第二介质层图形，此时，凹槽Ⅰ中填充的金属暴露出来，形成自对准结构Ⅱ，当所述第一自对准结构Ⅰ的上表面与所述自对准结构Ⅱ的上表面相对时，所述倒梯形凹槽Ⅲ与正梯形第二介质层图形密切键合；S04：对上述处理之后的自对准结构Ⅰ和自对准结构Ⅱ施加压力，进行键合，其中，自对准结构Ⅰ中的倒梯形凹槽Ⅲ与自对准结构Ⅱ中的正梯形第二介质层图形能够进行自对准，使得自对准结构Ⅰ中暴露出来的金属和自对准结构Ⅱ中暴露出来的金属重合。2.根据权利要求1所述的一种自对准混合键合结构的制作方法，其特征在于，所述互连介质层材料为低介电常数材料。3.根据权利要求1所述的一种自对准混合键合结构的制作方法，其特征在于，所述金属互连层为铜或铝或钨。4.根据权利要求1所述的一种自对准混合键合...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛星晨，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31