一种半导体结构的制作方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构的制作方法，包括以下步骤：提供一待键合片，所述待键合片中设有键合焊盘，所述键合焊盘自所述待键合片的上表面起始，并往所述待键合片的下表面方向延伸；形成一硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面；以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀，使所述键合焊盘的至少一部分凸出于所述待键合片的上表面；去除所述硬掩膜层；对所述键合焊盘的顶面进行研磨。本发明专利技术在常规的化学机械抛光之后，对待键合片进行刻蚀，使得键合焊盘的至少一部分凸出于待键合片的上表面，然后对键合焊盘的顶面进行研磨，使得键合焊盘顶面的碟形缺陷厚度减小，形貌更为平坦，从而提升键合强度，使得键合焊盘之间的接触更加完全，有利于提升键合良率。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构的制作方法
本专利技术属于半导体集成电路
，涉及一种半导体结构的制作方法。
技术介绍
在铜到铜(CutoCu)的晶圆键合过程中，常常由于交界面的形貌不好，导致一系列的问题。比如键合强度达不到要求，导致后续工艺过程中晶圆报废，再如大量空洞的形成，影响良率。此外，铜与铜之间接触不完全，会导致器件电性能受到极大影响。由于铜对铜键合需要要求碟形(dishing)的规格小于50埃，对于传统化学机械抛光(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)制程而言，无法满足需求。因此，需要设计一种新型的方式，解决碟形规格过大的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体结构的制作方法，用于解决现有技术中在晶圆键合过程中，常常由于交界面的形貌不好，导致键合良率降低的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种半导体结构的制作方法，包括以下步骤：提供一待键合片，所述待键合片中设有键合焊盘，所述键合焊盘自所述待键合片的上表面起始，并往所述待键合片的下表面方向延伸；形成一硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面；以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀，使所述键合焊盘的至少一部分凸出于所述待键合片的上表面；去除所述硬掩膜层；对所述键合焊盘的顶面进行研磨。可选地，形成所述硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面包括以下步骤：形成所述硬掩膜层于所述待键合片的上表面，所述键合焊盘遮盖于所述硬掩膜层下方；形成一光阻层于所述硬掩膜层表面，并图形化所述光阻层，保留所述光阻层相对位于所述键合焊盘上方的部分；以所述光阻层为掩膜对所述硬掩膜层进行刻蚀，保留所述硬掩膜层相对位于所述键合焊盘上方的部分。可选地，还包括将所述待键合片作为第一待键合片，并提供第二待键合片，将所述第一待键合片具有所述键合焊盘的一面面向所述第二待键合片，以将所述第一待键合片与所述第二待键合片键合的步骤。可选地，以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀时，所采用的刻蚀气体对所述待键合片与所述硬掩膜层的刻蚀速率比大于4:1。可选地，以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀后，所述键合焊盘的突出部分的厚度不大于所述键合焊盘整体厚度的一半。可选地，对所述键合焊盘的顶面进行研磨后，所述键合焊盘的顶面凸出于所述待键合片的上表面，或与所述待键合片的上表面齐平。可选地，采用化学机械抛光法对所述键合焊盘的顶面进行研磨。可选地，形成所述硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面之前，所述键合焊盘的顶面具有碟形凹陷，对所述待键合片进行平坦化之后，所述碟形凹陷的厚度小于5nm。可选地，所述硬掩膜层的材质包括氮化硅。可选地，所述键合焊盘的材质包括铜。如上所述，本专利技术的半导体结构的制作方法在常规的化学机械抛光之后，对待键合片进行刻蚀，使得键合焊盘的至少一部分凸出于待键合片的上表面，然后对键合焊盘的顶面进行研磨，使得键合焊盘顶面的碟形缺陷厚度减小，形貌更为平坦，从而提升键合强度，使得键合焊盘之间的接触更加完全，有利于提升键合良率。附图说明图1显示为本专利技术的半导体结构的制作方法的工艺流程图。图2显示为本专利技术的半导体结构的制作方法提供的待键合片的剖面结构示意图。图3显示为本专利技术的半导体结构的制作方法形成硬掩膜层于所述待键合片的上表面的示意图。图4显示为本专利技术的半导体结构的制作方法形成一光阻层于所述硬掩膜层表面，并图形化所述光阻层的示意图。图5显示为本专利技术的半导体结构的制作方法以所述光阻层为掩膜对所述硬掩膜层进行刻蚀，保留所述硬掩膜层相对位于所述键合焊盘上方的部分的示意图。图6显示为本专利技术的半导体结构的制作方法以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀的示意图。图7显示为本专利技术的半导体结构的制作方法去除所述硬掩膜层之后所呈现的结构示意图。图8显示为本专利技术的半导体结构的制作方法对所述键合焊盘的顶面进行研磨的示意图。图9显示为本专利技术的半导体结构的制作方法对所述键合焊盘的顶面进行研磨后，所述键合焊盘的顶面与所述待键合片的上表面齐平的示意图。图10显示为形成图形化光阻层于所述硬掩膜层表面时，光阻层发生偏移的示意图图11显示为以偏移的光阻层为掩膜对所述硬掩膜层进行刻蚀后，所述硬掩膜层相对所述键合焊盘有所偏移的示意图。图12显示为以偏移的硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀后，有介质残留物的示意图。图13显示为去除所述硬掩膜层后，所述键合焊盘旁具有介质残留物的示意图。图14显示为对所述键合焊盘的顶面进行研磨后，所述键合焊盘旁具有少许介质残留物的示意图。元件标号说明1待键合片2键合焊盘3导电插塞4导电线路5连接柱6第一元器件7第二元器件8第三元器件9硬掩膜层10光阻层11介质残留物S1～S5步骤D1、D2碟形缺陷的厚度具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1至图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。实施例一本实施例中提供一种半导体结构的制作方法，请参阅图1，显示为该方法的工艺流程图，包括以下步骤：首先请参阅图2，执行步骤S1：提供一待键合片1，所述待键合片1中设有键合焊盘2，所述键合焊盘2自所述待键合片1的上表面起始，并往所述待键合片1的下表面方向延伸。作为示例，所述待键合片1中可预先形成有各种元器件及互连结构，例如，所述待键合片1中制作有元器件6、元器件7、元器件8等，所述待键合片1中还制作有导电线路4，所述键合焊盘2通过导电插塞3与所述导电线路4连接，所述元器件6通过连接柱5与所述导电线路4连接。当然，以上仅为示例，本专利技术的待键合片1适用于各类器件，其中的元器件与互连结构可根据需要进行设计，此处不应过分限制本专利技术的保护范围。作为示例，所述待键合片1之前通过传统的化学机械研磨(CMP)进行了平坦化，平坦化过程中可包含粗抛光和精抛光步骤。该常规的化学机械研磨使得所述键合焊盘2表面具有碟形凹陷。图2中示出了该碟形凹陷的厚度D1，若碟形缺陷的厚度太厚，键合后会出现铜铜连接的地方断路，导致器件失效。作为示例，所述键合焊盘2的材质包括但不限于铜。对于铜对铜键合来说，通常需要要求碟形缺陷的规格小于5nm，而传统的CMP制程无法满足要求。因此，本实施例的半导体结构的制作方法通过后续的处理，将碟形凹陷的厚度减小。请参阅图3至图5，执行步骤S2：形成一硬掩膜层9于所述键合焊盘2的顶面，以在后续刻蚀所述待键合片1的过程中避免铜副产物或其它副产物产生。作为示例，形成所述硬掩膜层9于所述键合焊盘2的顶面包括以下步骤：步骤S2-1：如图3所示，形成一硬掩膜层9于所述待键合片1的上表面，所述键合焊盘2遮盖于所述硬掩膜层9下方。具体的，所述硬掩膜层9的材质包括但不限于氮化硅。本实施例中，优选采用原子层沉积(ALD)工艺沉积氮化硅层作为所述硬掩膜层9。步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一待键合片，所述待键合片中设有键合焊盘，所述键合焊盘自所述待键合片的上表面起始，并往所述待键合片的下表面方向延伸；形成一硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面；以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀，使所述键合焊盘的至少一部分凸出于所述待键合片的上表面；去除所述硬掩膜层；对所述键合焊盘的顶面进行研磨。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一待键合片，所述待键合片中设有键合焊盘，所述键合焊盘自所述待键合片的上表面起始，并往所述待键合片的下表面方向延伸；形成一硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面；以所述硬掩膜层为掩膜对所述待键合片进行刻蚀，使所述键合焊盘的至少一部分凸出于所述待键合片的上表面；去除所述硬掩膜层；对所述键合焊盘的顶面进行研磨。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制作方法，其特征在于，形成所述硬掩膜层于所述键合焊盘的顶面包括以下步骤：形成所述硬掩膜层于所述待键合片的上表面，所述键合焊盘遮盖于所述硬掩膜层下方；形成一光阻层于所述硬掩膜层表面，并图形化所述光阻层，保留所述光阻层相对位于所述键合焊盘上方的部分；以所述光阻层为掩膜对所述硬掩膜层进行刻蚀，保留所述硬掩膜层相对位于所述键合焊盘上方的部分。3.根据权利要求1所述的半导体结构的制作方法，其特征在于：还包括将所述待键合片作为第一待键合片，并提供第二待键合片，将所述第一待键合片具有所述键合焊盘的一面面向所述第二待键合片，以将所述第一待键合片与所述第二待键合片键合的步骤。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海宽，沈新林，吴龙江，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32