一种晶圆的混合键合结构及方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆的混合键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有待混合键合的第一衬底，所述第二晶圆具有待混合键合的第二衬底；在所述第一衬底上形成第一金属导体，在所述第二衬底上形成第二金属导体；在所述第一金属导体的第一键合表面和/或所述第二金属导体的第二键合表面上形成阻挡层；键合所述第一晶圆和第二晶圆，使得所述第一金属导体和所述第二金属导体通过所述阻挡层进行键合，其中所述阻挡层与所述第一键合表面和/或所述第二键合表面之间的接触面为平面。

A Mixed Bonding Structure and Method for Wafers

The invention provides a hybrid bonding method for wafers, including the following steps: providing a first wafer and a second wafer, the first wafer having a first substrate to be mixed bonded, the second wafer having a second substrate to be mixed bonded, forming a first metal conductor on the first substrate, forming a second metal conductor on the second substrate, and the first metal conductor on the second substrate. A barrier layer is formed on the first bonding surface of the body and/or on the second bonding surface of the second metal conductor; the first and second wafers are bonded so that the first metal conductor and the second metal conductor are bonded through the barrier layer, and the contact surface between the first bonding surface and/or the second bonding surface is a plane.

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆的混合键合结构及方法
本专利技术主要涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆的混合键合结构及方法。
技术介绍
随着电子产业的发展，芯片的功能越来越复杂，尺寸越来越小，适应该需求的新的半导体技术不断涌现，如晶圆级封装、3D芯片堆叠、3D器件、绝缘体上硅晶圆等等，这些技术的发展驱动了晶圆键合技术的发展。晶圆键合是通过晶圆界面处的原子在外界能量的作用下，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶圆键合成为一体的技术。混合键合(例如同时包括绝缘体-绝缘体键合、半导体-半导体键合、金属-金属键合)是一种比较常用的晶圆键合方式，其广泛应用于3D芯片领域，例如CMOS图像传感器、DRAM、3D-NAND闪存与逻辑器件的键合过程中。然而随着键合制程过程中温度的升高或降低，金属体积会发生热膨胀和冷缩，键合界面处的金属(例如铜)会发生迁移和/或扩散，同时也会导致金属内部本征缺陷态(如薄膜沉积过程中产生的缺陷态)和/或界面平坦化过程中产生的各种缺陷态发生迁移与团簇，将会在键合界面以及键合金属处产生空洞(Void)，这些空洞将会导致电流泄露，不仅严重影响了器件可靠性与稳定性，且大大缩短了器件的寿命。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种晶圆的混合键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有待混合键合的第一衬底，所述第二晶圆具有待混合键合的第二衬底；在所述第一衬底上形成第一金属导体，在所述第二衬底上形成第二金属导体；在所述第一金属导体的第一键合表面和/或所述第二金属导体的第二键合表面上形成阻挡层；键合所述第一晶圆和第二晶圆，使得所述第一金属导体和所述第二金属导体通过所述阻挡层进行键合，其中所述阻挡层与所述第一键合表面和/或所述第二键合表面之间的接触面为平面。

【技术特征摘要】
1.一种晶圆的混合键合方法，包括以下步骤：提供第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有待混合键合的第一衬底，所述第二晶圆具有待混合键合的第二衬底；在所述第一衬底上形成第一金属导体，在所述第二衬底上形成第二金属导体；在所述第一金属导体的第一键合表面和/或所述第二金属导体的第二键合表面上形成阻挡层；键合所述第一晶圆和第二晶圆，使得所述第一金属导体和所述第二金属导体通过所述阻挡层进行键合，其中所述阻挡层与所述第一键合表面和/或所述第二键合表面之间的接触面为平面。2.根据权利要求1所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，在所述第一金属导体的第一键合表面和/或所述第二金属导体的第二键合表面上形成阻挡层的步骤包括：平坦化所述第一键合表面和/或所述第二键合表面；对平坦化之后的所述第一键合表面和/或所述第二键合表面进行表面处理；在表面处理之后的所述第一键合表面和/或所述第二键合表面上形成所述阻挡层。3.根据权利要求2所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，所述表面处理的方法为热退火或等离子处理。4.根据权利要求2所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，在表面处理之后的所述第一键合表面和/或所述第二键合表面上形成所述阻挡层的方法为化学气相沉积法。5.根据权利要求1所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，所述第一金属导体和所述第二金属导体的材质为铜。6.根据权利要求1所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，所述阻挡层的材质为石墨烯。7.根据权利要求1所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，所述阻挡层的厚度为1-5nm。8.根据权利要求1所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，所述第一金属导体端部的面积大于所述第二金属导体端部的面积，且在第一金属导体端部中不与第二金属导体端部接触的区域中形成阻挡层。9.根据权利要求1或8所述的晶圆的混合键合方法，其特征在于，阻挡层还包括在所述第一衬底和所述第一金属导...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖莉红，徐前兵，
申请(专利权)人：长江存储科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42