半导体结构及其形成方法技术

本公开提供了一种半导体结构及其形成方法，该半导体结构包含第一半导体装置、第二半导体装置及接合结构。第一半导体装置包含第一导电层形成于第一基板上，第一蚀刻停止层形成于第一导电层上，且与第一导电层直接接触，第一接合层形成于第一蚀刻停止层上，以及第一接合导孔穿过第一接合层和第一蚀刻停止层而形成。第二半导体装置包含第二导电层和第二蚀刻停止层形成于第二基板上，第二接合层形成于第二蚀刻停止层上，以及第二接合导孔穿过第二接合层和第二蚀刻停止层而形成。接合结构位于第一基板与第二基板之间，且包含第一接合导孔接合至第二接合导孔。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术实施例涉及半导体制造，且特别有关于半导体装置的接合技术及其形成的结构。
技术介绍
半导体装置用于各种电子产品的应用上，例如个人电脑、手机、数字数码相机和其他电子设备。半导体装置通常通过按序沉积绝缘或介电层、导电层和半导体层的材料于半导体基底上，且使用光刻技术将各种材料层图案化，以形成电路组件和元件在半导体基底上。许多集成电路通常是在单一半导体晶圆上制造，且通过沿着切割道在集成电路之间进行切割，将晶圆上各自独立的晶粒分开。举例而言，在多芯片模块中，或者在其他种类的封装中，这些各自独立的晶粒通常分开封装。影像感测器用于将聚焦于影像感测器上的光学影像转变为电性信号。影像感测器包含光线检测元件例如光电二极管的阵列，且光线检测元件配置为对应于照射在光线检测元件上的光线强度产生电性信号。电性信号用于显示相对应的影像在屏幕上，或提供关于光学影像的信息。虽然目前的影像感测器装置结构及其形成方法通常已经足够用于其预期的目的，但是仍无法在全部方面完全地令人满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一些实施例，提供半导体结构。此半导体结构包含第一半导体装置、第二半导体装置以及接合结构。第一半导体装置包含第一导电层形成于第一基板之上；第一蚀刻停止层形成于第一导电层之上，其中第一蚀刻停止层直接接触第一导电层；第一接合层形成于第一蚀刻停止层之上；以及第一接合导孔穿过第一接合层和第一蚀刻停止层而形成，其中第一接合导孔电性连接至第一导电层。第二半导体装置包含第二导电层形成于第二基板之上；第二蚀刻停止层形成于第二导电层之上，其中第二蚀刻停止层直接接触第二导电层；第二接合层形成于第二蚀刻停止层之上；以及第二接合导孔穿过第二接合层和第二蚀刻停止层而形成，其中第二接合导孔电性连接至第二导电层。接合结构位于第一基板与第二基板之间，其中接合结构包含第一接合导孔接合至第二接合导孔。根据本专利技术的另一些实施例，提供半导体结构。此半导体结构包含影像感测器装置、逻辑电路装置以及混成接合结构。影像感测器装置包含第一基板，其中第一基板包含第一内连线区和像素区；光感测区形成于第一基板中的像素区内；第一氧化物层形成于光感测区下方；第一接合层形成于第一氧化物层下方；以及第一接合导孔穿过第一接合层和第一氧化物层而形成。逻辑电路装置形成于影像感测器装置下方，其中逻辑电路装置包含第二基板，其中第二基板包含第二内连线区和逻辑区；晶体管装置形成于第二基板之上；第二氧化物层形成于晶体管装置之上；第二接合层形成于第二氧化物层之上；以及第二接合导孔穿过第二接合层和第二内连线区内的第二氧化物层而形成。混成接合结构位于影像感测器装置与逻辑电路装置之间，且混成接合结构包括第一接合导孔接合至第二接合导孔。根据本专利技术的一些实施例，提供形成半导体结构的方法。此方法包含形成第一半导体装置，其中形成第一半导体装置的步骤包含形成第一氧化物层于第一基板之上，其中第一基板包含像素区和第一内连线区；形成第一接合层于第一氧化物层之上；形成第一凹陷于第一接合层中的像素区内；形成第一沟槽穿过第一内连线区内的第一接合层和第一氧化物层；填充导电材料于第一凹陷和第一沟槽内，以形成第一虚置垫和第一接合导孔。此方法也包含形成第二半导体装置，其中形成第二半导体装置的步骤包含形成第二氧化物层于第二基板之上，其中第二基板包含逻辑区和第二内连线区；形成第二接合层于第二氧化物层之上；形成第二凹陷于逻辑区内的第二接合层中；形成第二沟槽穿过第二接合层和第二氧化物层；填充导电材料于第二凹陷和第二沟槽内，以形成第二虚置垫和第二接合导孔。此方法还包含通过将第一接合导孔接合至第二接合导孔，以及将第一虚置垫接合至第二虚置垫，将第一半导体装置与第二半导体装置接合。附图说明为了让本专利技术实施例能更容易理解，以下配合说明书附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件(feature)未必按照比例绘制。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。第1A-1I图显示根据本专利技术的一些实施例，形成半导体结构的剖面示意图。图2显示根据本专利技术的一些实施例，图1H的第一虚置垫、第一接合导孔、第二虚置垫和第二接合导孔的俯视图。第3A-3C图显示根据本专利技术的一些实施例，形成半导体结构的剖面示意图。第4A-4D图显示根据本专利技术的一些实施例，第一虚置垫和第二虚置垫的排列或布局的立体图。第5A-5D图显示根据本专利技术的一些实施例，形成半导体结构的剖面示意图。附图标记说明：11、21～第一区；12、22～第二区；15a～第一蚀刻步骤；15b～第二蚀刻步骤；15c～第三蚀刻步骤；25～光线；100a、100b、500～第一半导体装置；200a、200b、600～第二半导体装置；300a、300b、700～半导体结构；102、502～第一基板；102a、502a、602a～第一表面；102b、502b、602b～第二表面；104～第一导电层；106～第一蚀刻停止层；108～第一氧化物层；110～第一接合层；111～凹陷；T1～第一厚度；T2～第二厚度；112～导电材料；113～第一沟槽；114～第一虚置垫；116～第一接合导孔；W1～第一宽度；W2～第二宽度；W3～第三宽度；W4～第四宽度；D1～第一深度；D2～第二深度；D3～第三深度；D4～第四深度；202、602～第二基板；204～第二导电层；206～第二蚀刻停止层；208～第二氧化物层；210～第二接合层；214～第二虚置垫；216～第二接合导孔；310～混成接合结构；310a～第一金属接合接口；310b～第二金属接合接口；310c～非金属接口；504～光感测区；506、606～栅极介电层；508、608～栅极电极层；510、610～晶体管装置；512、612～栅极间隔物；514、614～层间介电层；520～第一内连线结构；522、622～金属间介电层；524、624～导线；526、626～导孔插塞；528～金属阻挡结构；530～深隔离结构；532～金属遮蔽结构；534～网格结构；534a～底部；534b～顶部；536～介电层；540～彩色滤光片；542～微透镜结构；620～第二内连线结构。具体实施方式以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本专利技术实施例标的的不同部件。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本专利技术实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本专利技术实施例。举例而言，在以下描述中提及于第二部件上方或其上形成第一部件，其可以包含第一部件和第二部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包含在第一部件和第二部件之间形成额外的部件，使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本专利技术实施例可在各个范例中重复参考标号及/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例及/或配置之间的关系。以下描述实施例的一些变化，在各种附图和说明的实施例中，使用相似的参考标号来标示相似的元件。可以理解的是，在描述的方法的前、期间和之后可以提供额外的操作，并且在此描述的一些操作对于方法的其他实施例而言可以被置换或消除。提供实施例以形成具有混成接合(hybridbonding)结构的半导体结构。第1A-1I图显示根据本专利技术的一些实施例，形成半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，包括：一第一半导体装置，其中该第一半导体装置包括：一第一导电层，形成于一第一基板之上；一第一蚀刻停止层，形成于该第一导电层之上，其中该第一蚀刻停止层直接接触该第一导电层；一第一接合层，形成于该第一蚀刻停止层之上；以及一第一接合导孔，穿过该第一接合层和该第一蚀刻停止层而形成，其中该第一接合导孔电性连接至该第一导电层；一第二半导体装置，其中该第二半导体装置包括：一第二导电层，形成于一第二基板之上；一第二蚀刻停止层，形成于该第二导电层之上，其中该第二蚀刻停止层直接接触该第二导电层；一第二接合层，形成于该第二蚀刻停止层之上；以及一第二接合导孔，穿过该第二接合层和该第二蚀刻停止层而形成，其中该第二接合导孔电性连接至该第二导电层；以及一接合结构，位于该第一基板与该第二基板之间，其中该接合结构包括该第一接合导孔接合至该第二接合导孔。

【技术特征摘要】
2017.09.27 US 62/563,871;2018.02.27 US 15/906,2141.一种半导体结构，包括：一第一半导体装置，其中该第一半导体装置包括：一第一导电层，形成于一第一基板之上；一第一蚀刻停止层，形成于该第一导电层之上，其中该第一蚀刻停止层直接接触该第一导电层；一第一接合层，形成于该第一蚀刻停止层之上；以及一第一接合导孔，穿过该第一接合层和该第一蚀刻停止层而形成，其中该第一接合导孔电性连接至该第一导电层；一第二半导体装置，其中该第二半导体装置包括：一第二导电层，形成于一第二基板之上；一第二蚀刻停止层，形成于该第二导电层之上，其中该第二蚀刻停止层直接接触该第二导电层；一第二接合层，形成于该第二蚀刻停止层之上；以及一第二接合导孔，穿过该第二接合层和该第二蚀刻停止层而形成，其中该第二接合导孔电性连接至该第二导电层；以及一接合结构，位于该第一基板与该第二基板之间，其中该接合结构包括该第一接合导孔接合至该第二接合导孔。2.如权利要求1所述的半导体结构，其中该第一半导体装置还包括一第一氧化物层位于该第一蚀刻停止层与该第一接合层之间，其中该第一接合导孔穿过该第一氧化物层。3.如权利要求2所述的半导体结构，其中该第一接合层具有一第一耐蚀刻性，该第一氧化物层具有一第二耐蚀刻性，且该第二耐蚀刻性大于该第一耐蚀刻性。4.如权利要求1所述的半导体结构，还包括：一第一虚置垫，形成于该第一接合层中；以及一第二虚置垫，形成于该第二接合层中，其中该接合结构还包括该第一虚置垫接合至该第二虚置垫。5.如权利要求4所述的半导体结构，其中当从上视角度观的，该第一虚置垫被该第一接合导孔围绕。6.如权利要求4所述的半导体结构，其中该第一虚置垫的一第一侧壁表面与该第二虚置垫的一第二侧壁表面不对齐，且在该第一侧壁表面与该第二侧壁表面之间有一间隔。7.一种半导体结构，包括：一影像感测器装置，其中该影像感测器装置包括：一第一基板，其中该第一基板包括一第一内连线区和一像素区；一光感测区，形成于该第一基板中且位于该像素区内；一第一氧化物层，形成于...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏嘉余，李承远，林彦良，李国政，黄薰莹，陈信吉，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71