三维存储器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种三维存储器及其制造方法。所述三维存储器包括：第一晶圆，具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；第二晶圆，具有朝向所述第一键合面设置的第二键合面以及暴露于所述第二键合面的第二导电层；粘合层，位于所述第一键合面与所述第二键合面之间，并与所述第一键合面、第二键合面连接，所述粘合层具有用于电性连接所述第一导电层与所述第二导电层的掺杂部，所述掺杂部中包括自所述第一导电层和/或所述第二导电层扩散而来的导电粒子。本发明专利技术提高了第一晶圆与第二晶圆的键合强度，改善了键合后形成的三维存储器的性能。

【技术实现步骤摘要】
三维存储器及其制造方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种三维存储器及其制造方法。
技术介绍
随着技术的发展，半导体工业不断寻求新的方式生产，以使得存储器装置中的每一存储器裸片具有更多数目的存储器单元。在非易失性存储器中，例如NAND存储器，增加存储器密度的一种方式是通过使用垂直存储器阵列，即3DNAND(三维NAND)存储器；随着集成度的越来越高，3DNAND存储器已经从32层发展到64层，甚至更高的层数。Xtacking型3DNAND存储器是目前较为前沿、且极具发展潜力的三维存储器技术。在Xtacking型3DNAND存储器中，通常包括相互键合的外围器件晶圆和存储阵列晶圆。但是，由于现有技术的限制，使得键合后的三维存储器性能较差。因此，如何提高三维存储器的性能，是目前亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种三维存储器及其制造方法，用于解决现有的三维存储器性能较差的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种三维存储器，包括：第一晶圆，具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；第二晶圆，具有朝向所述第一键合面设置的第二键合面以及暴露于所述第二键合面的第二导电层；粘合层，位于所述第一键合面与所述第二键合面之间，并与所述第一键合面、第二键合面连接，所述粘合层具有用于电性连接所述第一导电层与所述第二导电层的掺杂部，所述掺杂部中包括自所述第一导电层和/或所述第二导电层扩散而来的导电粒子。优选的，所述第一晶圆为存储阵列晶圆，所述第二晶圆为外围电路晶圆。优选的，所述第一导电层包括多个第一导电塞，所述第二导电层包括与多个第一导电塞一一对应的多个第二导电塞；所述粘合层中具有与多个第一导电塞一一对应的多个掺杂部。优选的，所述第一晶圆包括第一衬底以及覆盖于所述第一衬底表面的第一介质层，所述第一键合面为所述第一介质层背离所述第一衬底的表面；所述第二晶圆包括第二衬底以及覆盖于所述第二衬底表面的第二介质层，所述第二键合面为所述第二介质层背离所述第二衬底的表面。优选的，所述第一导电层与所述第二导电层的材料均为金属；所述掺杂部中同时包括自所述第一导电层和所述第二导电层扩散而来的金属离子。优选的，所述第一导电层与所述第二导电层的材料均为铜；所述粘合层的材料为环氧树脂聚合物。优选的，所述粘合层的厚度为3μm～50μm。优选的，所述三维存储器为3DNAND存储器。为了解决上述问题，本专利技术还提供了一种三维存储器的制造方法，包括如下步骤：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二键合面以及暴露于所述第二键合面的第二导电层；通过一粘合层连接所述第一键合面与所述第二键合面，所述粘合层具有用于电性连接所述第一导电层与所述第二导电层的掺杂部，所述掺杂部中包括自所述第一导电层和/或所述第二导电层扩散而来的导电粒子。优选的，通过一粘合层连接所述第一键合面与所述第二键合面的具体步骤包括：形成粘合层于所述第一键合面表面；以所述第一键合面朝向所述第二键合面的方式将所述第一晶圆与所述第二晶圆连接，形成键合结构；扩散所述第一导电层和/或所述第二导电层中的导电粒子至所述粘合层，形成所述掺杂部。优选的，所述第一晶圆、所述第二晶圆中，其中之一为存储阵列晶圆、另一为外围电路晶圆。优选的，所述第一晶圆包括第一衬底以及覆盖于所述第一衬底表面的第一介质层；形成粘合层于所述第一键合面表面的具体步骤包括：涂布粘合材料于所述第一键合面，形成所述粘合层。优选的，所述第一导电层包括多个第一导电塞，所述第二导电层包括与多个第一导电塞一一对应的多个第二导电塞；形成所述掺杂部的具体步骤包括：扩散所述第一导电塞和/或所述第二导电塞中的导电粒子至所述粘合层，形成所述掺杂部。优选的，所述第一导电层和所述第二导电层的材料均为金属。优选的，扩散所述第一导电层和/或所述第二导电层中的导电粒子至所述粘合层的具体步骤包括：热处理所述键合结构，使得所述第一导电层和/或所述第二导电层中的金属离子扩散至所述粘合层。优选的，所述粘合层的厚度为3μm～50μm。优选的，所述三维存储器为3DNAND存储器。本专利技术提供的三维存储器及其制造方法，通过粘合层键合第一晶圆与第二晶圆，并通过第一晶圆上的第一导电层和/或第二晶圆上的第二导电层扩散至粘合层中的导电粒子来实现所述第一导电层与所述第二导电层的电连接，一方面提高了第一晶圆与第二晶圆的键合强度，另一方面通过导电粒子的扩散还实现了所述第一晶圆与所述第二晶圆的自对准，降低了键合工艺的复杂度，改善了键合后形成的三维存储器的性能。附图说明附图1是本专利技术具体实施方式中三维存储器的结构示意图；附图2是本专利技术具体实施方式中三维存储器的制造方法流程图；附图3A-3D是本专利技术具体实施方式中三维存储器在制造过程中的主要工艺截面示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术提供的三维存储器及其制造方法的具体实施方式做详细说明。在三维存储器中，存储阵列晶圆与外围电路晶圆通过键合方式实现电连接。通常，所述存储阵列晶圆与所述外围电路晶圆的键合是电介质层与电介质层之间的直接接触式键合。键合所述存储阵列晶圆与所述外围电路晶圆的具体方式是：在特定的键合温度下，使得所述存储阵列晶圆的键合面与所述外围电路的键合面接触，并利用外界压力将两片晶圆键合在一起。但是，这种依靠两片晶圆上的电介质层直接接触实现键合的方式，至少具有以下两方面的缺陷：一方面，两电介质层之间的键合强度较弱；另一方面，当其中一片晶圆具有弯曲形变或者应力的情况下，难以进行有效键合。为了改善晶圆之间的键合质量，本具体实施方式提供了一种三维存储器，附图1是本专利技术具体实施方式中三维存储器的结构示意图。本具体实施方式提供的三维存储器优选为3DNAND存储器，更优选为Xtacking型3DNAND存储器。如图1所示，本具体实施方式提供的三维存储器，包括：第一晶圆，具有第一键合面101以及暴露于所述第一键合面101的第一导电层10；第二晶圆，具有朝向所述第一键合面101设置的第二键合面102以及暴露于所述第二键合面102的第二导电层11；粘合层12，位于所述第一键合面101与所述第二键合面102之间，并与所述第一键合面101、第二键合面102连接，所述粘合层12具有用于电性连接所述第一导电层10与所述第二导电层11的掺杂部13，所述掺杂部13中包括自所述第一导电层10和/或所述第二导电层11扩散而来的导电粒子。优选的，所述第一晶圆、所述第二晶圆中，其中之一为存储阵列晶圆、另一为外围电路晶圆。具体来说，所述第一晶圆为存储阵列晶圆，所述第二晶圆为外围电路晶圆；或者，所述第一晶圆为外围电路晶圆，所述第二晶圆为存储阵列晶圆。本具体实施方式以所述第一晶圆为存储阵列晶圆、所述第二晶圆为外围电路晶圆为例进行说明。所述存储阵列晶圆包括第一衬底14、位于所述第一衬底14表面的堆叠结构(图中未示出)以及覆盖于所述堆叠结构表面的第一介质层15，所述堆叠结构包括沿垂直于所述第一衬底14的方向交替堆叠的栅极层和层间绝缘层。所述第一键合面101为所述第一介质层15背离所述第一衬底14的表面。所述第一导电层10用于向所述堆叠结构中的存储单元传输电信号。所述外围电路晶圆包括第二衬底16、位于所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维存储器，其特征在于，包括：第一晶圆，具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；第二晶圆，具有朝向所述第一键合面设置的第二键合面以及暴露于所述第二键合面的第二导电层；粘合层，位于所述第一键合面与所述第二键合面之间，并与所述第一键合面、第二键合面连接，所述粘合层具有用于电性连接所述第一导电层与所述第二导电层的掺杂部，所述掺杂部中包括自所述第一导电层和/或所述第二导电层扩散而来的导电粒子。

【技术特征摘要】
1.一种三维存储器，其特征在于，包括：第一晶圆，具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；第二晶圆，具有朝向所述第一键合面设置的第二键合面以及暴露于所述第二键合面的第二导电层；粘合层，位于所述第一键合面与所述第二键合面之间，并与所述第一键合面、第二键合面连接，所述粘合层具有用于电性连接所述第一导电层与所述第二导电层的掺杂部，所述掺杂部中包括自所述第一导电层和/或所述第二导电层扩散而来的导电粒子。2.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述第一晶圆、所述第二晶圆中，其中之一为存储阵列晶圆、另一为外围电路晶圆。3.根据权利要求2所述的三维存储器，其特征在于，所述第一导电层包括多个第一导电塞，所述第二导电层包括与多个第一导电塞一一对应的多个第二导电塞；所述粘合层中具有与多个第一导电塞一一对应的多个掺杂部。4.根据权利要求3所述的三维存储器，其特征在于，所述第一晶圆包括第一衬底以及覆盖于所述第一衬底表面的第一介质层，所述第一键合面为所述第一介质层背离所述第一衬底的表面；所述第二晶圆包括第二衬底以及覆盖于所述第二衬底表面的第二介质层，所述第二键合面为所述第二介质层背离所述第二衬底的表面。5.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述第一导电层与所述第二导电层的材料均为金属；所述掺杂部中同时包括自所述第一导电层和所述第二导电层扩散而来的金属离子。6.根据权利要求5所述的三维存储器，其特征在于，所述第一导电层与所述第二导电层的材料均为铜；所述粘合层的材料为环氧树脂聚合物。7.根据权利要求6所述的三维存储器，其特征在于，所述粘合层的厚度为3μm～50μm。8.根据权利要求1所述的三维存储器，其特征在于，所述三维存储器为3DNAND存储器。9.一种三维存储器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：提供第一晶圆，所述第一晶圆具有第一键合面以及暴露于所述第一键合面的第一导电层；提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第二键合面以及暴露于所述第二键合面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘峻，
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