半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构包括：第一基底，所述第一基底包括第一连接层以及覆盖所述第一连接层的第一钝化层；覆盖所述第一钝化层表面的介质层；贯穿所述介质层至所述第一连接层表面的导电接触部，所述导电接触部顶部高于所述介质层表面；第二基底，所述第二基底包括第二连接层以及覆盖所述第二连接层的第二钝化层，所述第二钝化层内具有暴露所述第二连接层至少部分表面的第二开口，所述第二开口位置与所述导电接触部在第一基底内的位置对应；所述第一基底与所述第二基底键合连接，所述导电接触部顶部嵌入所述第二开口内，与所述第二连接层连接。所述半导体结构的形成过程简单，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
技术介绍
随着集成电路的不断发展，芯片的集成度越来越高。通过晶圆的堆叠键合，在三维尺度上构建集成电路，是提高集成度的一个重要方法。例如在3DNAND闪存结构中，包括存储阵列结构以及位于存储阵列结构上方的CMOS电路结构，所述存储阵列结构和CMOS电路结构通常分别形成于两个不同的晶圆上，然后通过混合键合方式，将CMOS电路晶圆键合到存储整列结构上方。存储阵列结构的金属第一开口(VIA)与CMOS电路结构中的金属第一开口(VIA)键合连接。目前的混合键合技术通常采用VIA-VIA键合，在被键合的两片晶圆完成自身的制程之后，需要在晶圆上制造出用于键合连接的金属第一开口，增加了成本以及出货时间。金属第一开口制造过程中，需要通过化学机械研磨工艺(CMP)进行平坦化处理，所述金属第一开口在CMP过程中容易出现均一性较差的问题，而混合键合过程中，需要的金属第一开口数量巨大，很难对每个金属第一开口都进行测试，容易出现缺陷，影响产品良率。如何减低晶圆混合键合的工艺成本，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种半导体结构及其形成方法，进一步降低混合键合的工艺成本。本专利技术提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供第一基底，所述第一基底包括第一连接层以及覆盖所述第一连接层的第一钝化层；在所述第一钝化层表面形成介质层以及贯穿所述介质层和所述第一钝化层与所述第一连接层连接的导电接触部，所述导电接触部的顶部高于所述介质层表面；提供第二基底，所述第二基底包括第二连接层以及覆盖所述第二连接层的第二钝化层；刻蚀所述第二钝化层，形成至少暴露部分第二连接层表面的第二开口，所述第二开口位置与所述导电接触部在第一基底内的位置对应；将所述第一基底与所述第二基底进行键合，包括：将所述第一基底上的导电接触部顶部嵌入所述第二开口内，与所述第二连接层键合连接。可选的，形成所述导电接触部的方法包括：刻蚀所述介质层、第一钝化层至所述第一连接层表面，形成第一开口；形成填充满所述第一开口，且覆盖所述介质层表面的导电层；去除所述第一开口周围的介质层表面的导电层，形成填充满所述第一开口且顶部高于所述介质层表面的导电接触部。可选的，通过刻蚀工艺去除所述第一开口周围的介质层表面的导电层。可选的，通过化学机械研磨工艺对所述导电层进行研磨，形成所述导电接触部。可选的，所述导电接触部的顶部呈弧形凸起。可选的，所述化学机械研磨工艺采用的研磨液对所述介质层的研磨速率大于对所述导电层的研磨速率。可选的，将所述第一基底与所述第二基底进行键合的方法还包括：将所述第一基底上的导电接触部顶部嵌入所述第二开口后，进行热处理，形成热处理结合界面。可选的，所述导电接触部的材料包括Al、Cu或W中至少一种。可选的，所述第一基底上的导电接触部顶部嵌入所述第二开口后，所述第二开口的至少部分边缘与所述导电接触部之间具有间隙。本专利技术的技术方案还提供一种半导体结构，包括：第一基底，所述第一基底包括第一连接层以及覆盖所述第一连接层的第一钝化层；覆盖所述第一钝化层表面的介质层；贯穿所述介质层至所述第一连接层表面的导电接触部，所述导电接触部顶部高于所述介质层表面；第二基底，所述第二基底包括第二连接层以及覆盖所述第二连接层的第二钝化层，所述第二钝化层内具有暴露所述第二连接层至少部分表面的第二开口，所述第二开口位置与所述导电接触部在第一基底内的位置对应；所述第一基底与所述第二基底键合连接，所述导电接触部顶部嵌入所述第二开口内，与所述第二连接层连接。可选的，所述导电接触部顶部平坦。可选的，所述导电接触部顶部呈弧形凸起。可选的，所述导电接触部与所述第二连接层之间具有一热处理结合界面。可选的，所述导电接触部的材料包括Al、Cu或W中至少一种。可选的，所述第二开口的至少部分边缘与所述导电接触部之间具有间隙。本专利技术的半导体结构的形成方法中，仅需要在一片基底上形成用于键合连接的导电接触部，结构简单，降低工艺难度，从而可以减少工艺成本；且键合后两片基底之间的电连接路径较短，可以降低电阻，提高两片基底之间的电信号传输效率。进一步的，仅需要2～3道光罩来完成基底键合前的连接结构的形成过程，从而降低工艺成本，缩短处理时间。附图说明图1为本专利技术一具体实施方式的键合前晶圆的结构示意图；图2至图8为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的形成过程的结构示意图；图9至图11为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的形成过程的结构示意图。具体实施方式如
技术介绍
中所述，现有技术中的金属第一开口形成过程中，通过CMP进行平坦化，容易出现不均一性，影响键合连接的可靠性。专利技术人研究发现，由于在晶圆混合键合过程中，VIA-VIA键合区域的面积与整片晶圆相比，面积较小，金属第一开口在整片晶圆上的分布不均匀，导致CMP过程中不均匀，容易在金属第一开口上造成蝶形凹陷。为了解决上述问题，一种方案是在晶圆内形成如图1结构的金属第一开口结构，包括连接导电层101的底部连接部102以及位于所述底部连接部102上方的顶部连接部103。所述顶部连接部103不仅形成于底部连接部102上方，在其他区域也形成所述顶部连接部103，以提高晶圆表面导电层的分布均匀性，从而改善CMP过程的不均匀性。但是在这个过程中，需要分别通过两道不同的光罩来分别定义所述底部连接部102和顶部连接线103、的位置与尺寸。在整个键合过程中，需要分别在两片晶圆内形成如图1所示的金属第一开口结构，一共需要4道光罩及光刻步骤，工艺成本高，且耗费时间较长。为了能够提高键合连接的可靠性同时，降低成本，专利技术人提出了一种新的半导体结构及其形成方法。下面结合附图对本专利技术提供的半导体结构及其形成方法的具体实施方式做详细说明。请参考图2，提供第一基底200，所述第一基底包括第一连接层210以及覆盖所述第一连接层210的第一钝化层220。所述第一基底200包括形成有半导体器件的晶圆，具体的，包括衬底201及形成于所述衬底表面的钝化层220。所述衬底201可以包括半导体层及形成于半导体层表面的介质层。所述第一连接层210形成于所述介质层表面内，为顶层导电层。所述衬底内还形成有半导体器件，以及连接所述半导体器件和所述第一连接层210的金属互连结构。所述衬底201表面形成有所述第一钝化层220，用于保护所述第一连接层210。所述第一钝化层220的材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或者碳氧化硅等绝缘介质层，保护所述第一连接层不受损伤，还可以减少第一连接层材料在衬底201表面的迁移，以及作为刻蚀阻挡层。请参考图3，在所述第一钝化层220表面形成介质层230；刻蚀所述介质层230至所述第一连接层210表面，形成第一开口240。可以通过沉积工艺形成所述介质层230，所述介质层230的材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：/n提供第一基底，所述第一基底包括第一连接层以及覆盖所述第一连接层的第一钝化层；/n在所述第一钝化层表面形成介质层以及贯穿所述介质层和所述第一钝化层与所述第一连接层连接的导电接触部，所述导电接触部的顶部高于所述介质层表面；/n提供第二基底，所述第二基底包括第二连接层以及覆盖所述第二连接层的第二钝化层；/n刻蚀所述第二钝化层，形成至少暴露部分第二连接层表面的第二开口，所述第二开口位置与所述导电接触部在第一基底内的位置对应；/n将所述第一基底与所述第二基底进行键合，包括：将所述第一基底上的导电接触部顶部嵌入所述第二开口内，与所述第二连接层键合连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：
提供第一基底，所述第一基底包括第一连接层以及覆盖所述第一连接层的第一钝化层；
在所述第一钝化层表面形成介质层以及贯穿所述介质层和所述第一钝化层与所述第一连接层连接的导电接触部，所述导电接触部的顶部高于所述介质层表面；
提供第二基底，所述第二基底包括第二连接层以及覆盖所述第二连接层的第二钝化层；
刻蚀所述第二钝化层，形成至少暴露部分第二连接层表面的第二开口，所述第二开口位置与所述导电接触部在第一基底内的位置对应；
将所述第一基底与所述第二基底进行键合，包括：将所述第一基底上的导电接触部顶部嵌入所述第二开口内，与所述第二连接层键合连接。


2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述导电接触部的方法包括：刻蚀所述介质层、第一钝化层至所述第一连接层表面，形成第一开口；形成填充满所述第一开口，且覆盖所述介质层表面的导电层；去除所述第一开口周围的介质层表面的导电层，形成填充满所述第一开口且顶部高于所述介质层表面的导电接触部。


3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，通过刻蚀工艺去除所述第一开口周围的介质层表面的导电层。


4.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，通过化学机械研磨工艺对所述导电层进行研磨，形成所述导电接触部。


5.根据权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述导电接触部的顶部呈弧形凸起。


6.根据权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述化学机械研磨工艺采用的研磨液对所述介质层的研磨速率大于对所述导电层的研磨速率。


7.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，将所述第一基底与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：严孟，胡思平，
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