一种键合结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种键合结构及其制造方法，在底层结构的正面形成有混合键合结构，在待键合的第二晶圆结构的背面预先形成背连线以及混合键合结构，通过第二晶圆结构背面的混合键合结构以及底层结构正面的混合键合结构实现晶圆结构的键合，在需要键合多个第二晶圆结构时，在已键合的第二晶圆结构的正面形成混合键合结构，实现多个第二晶圆结构的键合。该方法通过预先在待键合的第二晶圆结构的背面形成背连线结构以及混合键合结构，降低器件失效的风险，并且制造时间短、生产效率高。

A bonding structure and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种键合结构及其制造方法
本专利技术涉及半导体器件及其制造领域，特别涉及一种键合结构及其制造方法。
技术介绍
随着半导体技术进入后摩尔时代，为满足高集成度和高性能的需求，芯片结构向着三维方向发展，而晶圆级封装技术得到了广泛的应用，其是利用晶圆级封装技术将不同的晶圆堆叠键合在一起，可以实现不同技术节点、不同尺寸芯片间的互连，具有灵活度高的优点。然而，随着堆叠层数的增加，前层晶圆不断键合导致温度、应力等效应不断累积，增加后续晶圆器件失效的风险，同时，制造时间长，生产效率低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种键合结构及其制造方法，降低器件失效的风险，缩短制造时间，提高生产效率。为实现上述目的，本专利技术有如下技术方案：一种键合结构的制造方法，包括：提供第一晶圆结构，所述第一晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，所述第一晶圆结构的正面形成有混合键合结构，所述混合键合结构包括介质键合层以及导电键合垫；以所述第一晶圆结构为底层结构，利用混合键合结构，依次键合一个或多个第二晶圆结构，所述第二晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，且所述第二晶圆结构的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述第二晶圆结构中互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫；其中，当键合多个所述第二晶圆结构时，在所述第二晶圆结构的正面还形成混合键合结构，所述正面的混合键合结构中的导电键合垫与所述第二晶圆结构中的互连线电连接。可选的，所述第二晶圆结构为单层晶圆，预先形成所述单层晶圆背面的背连线结构和混合键合结构的方法包括：在所述单层晶圆的正面键合载片；以所述载片为支撑晶圆，在所述单层晶圆的背面形成背连线结构以及混合键合结构；则，在每次键合第二晶圆结构的步骤中，在键合之后，还包括：去除所述载片。可选的，所述底层结构为利用混合键合结构键合的多层已键合晶圆，且所述多层已键合晶圆中的被键合晶圆的背面依次键合至前一晶圆的正面。可选的，所述底层结构的形成方法包括：提供第一底层晶圆，所述第一底层晶圆的正面形成有混合键合结构；提供一个或多个被键合晶圆，各被键合晶圆的正面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述被键合晶圆中的互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫，其中，当键合多个所述被键合晶圆时，所述被键合晶圆的正面还形成混合键合结构；利用混合键合结构，在所述第一底层晶圆上依次将被键合晶圆的背面键合至前一晶圆的正面。可选的，所述各被键合晶圆的背面预先形成背连线结构和混合键合结构的方法包括：在所述被键合晶圆的正面键合载片；以所述载片为支撑晶圆，在所述被键合晶圆的背面形成背连线结构以及混合键合结构；则，在每次键合所述被键合晶圆的步骤中，在键合之后，还包括：去除所述载片。可选的，所述第二晶圆结构为多层已键合晶圆，所述第二晶圆结构的形成方法包括：提供第二底层晶圆，所述第二底层晶圆的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，背连线结构连接所述第二底层晶圆中互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫；提供被键合晶圆，所述被键合晶圆的正面形成有混合键合结构；利用混合键合结构，在所述第二底层晶圆上键合所述被键合晶圆；从所述被键合晶圆的背面形成背连线结构。可选的，所述导电键合垫的材料为金属材料，所述介质键合层的材料包括氧化硅、氮化硅、掺氮碳化硅和/或他们的组合。一种键合结构，包括：依次键合的多层晶圆，相邻层的晶圆之间通过混合键合结构键合且后一晶圆的背面键合至前一晶圆的正面。一种键合结构，包括：依次键合的多层芯片，相邻层的芯片之间通过被键合芯片的背面依次键合至前一芯片的正面。本专利技术实施例提供的键合结构及其制造方法，在底层结构的正面形成有混合键合结构，在待键合的第二晶圆结构的背面预先形成背连线以及混合键合结构，通过第二晶圆结构背面的混合键合结构以及底层结构正面的混合键合结构实现晶圆结构的键合，并且在需要键合多个第二晶圆结构时，可以利用已键合的第二晶圆结构的正面的混合键合结构以及待键合第二晶圆结构的背面的混合键合结构实现多个第二晶圆结构的键合，通过背连线结构以及正面的导电键合垫、背面的导电键合垫实现多个晶圆结构的电连接。该方法预先在待键合的第二晶圆结构的背面形成背连线结构以及混合键合结构，降低器件失效的风险，并且制造时间短、生产效率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1示出了根据本专利技术实施例的键合结构的制造方法的流程示意图；图2-10示出了根据本专利技术实施例的制造方法形成键合结构过程中的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。正如
技术介绍
中的描述，随着堆叠层数的增加，前层晶圆不断键合导致温度、应力等效应不断累积，增加后续晶圆器件失效的风险，同时，制造时间长，生产效率低。为此，本申请提供一种键合结构的制造方法，参考图1所示，包括：S01，提供第一晶圆结构，所述第一晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，所述第一晶圆结构的正面形成有混合键合结构，所述混合键合结构包括介质键合层以及导电键合垫；S02，以所述第一晶圆结构为底层结构，利用混合键合结构，依次键合一个或多个第二晶圆结构，所述第二晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，且所述第二晶圆结构的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述第二晶圆结构中互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫；其中，当键合多个所述第二晶圆结构时，所述第二晶圆结构的正面形成混合键合结构，所述正面的混合键合结构中的导电键合垫与所述第二晶圆结构中的互连线电连接。本申请中，在底层结构的正面形成有混合键合结构，在待键合的第二晶圆结构的背面预先形成背连线以及混合键合结构，通过第二晶圆结构背面的混合键合结构以及底层结构正面的混合键合结构实现晶圆结构的键合，在需要键合多个第二晶圆结构时，在第二晶圆结构的正面形成有混合键合结构，利用已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合结构的制造方法，其特征在于，包括：/n提供第一晶圆结构，所述第一晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，所述第一晶圆结构的正面形成有混合键合结构，所述混合键合结构包括介质键合层以及导电键合垫；/n以所述第一晶圆结构为底层结构，利用混合键合结构，依次键合一个或多个第二晶圆结构，所述第二晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，且所述第二晶圆结构的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述第二晶圆结构中互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫；/n其中，当键合多个所述第二晶圆结构时，所述第二晶圆结构的正面还形成混合键合结构，所述正面的混合键合结构中的导电键合垫与所述第二晶圆结构中的互连线电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种键合结构的制造方法，其特征在于，包括：
提供第一晶圆结构，所述第一晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，所述第一晶圆结构的正面形成有混合键合结构，所述混合键合结构包括介质键合层以及导电键合垫；
以所述第一晶圆结构为底层结构，利用混合键合结构，依次键合一个或多个第二晶圆结构，所述第二晶圆结构为单层晶圆或多层已键合晶圆，且所述第二晶圆结构的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述第二晶圆结构中互连线以及所述背面的混合键合结构中的导电键合垫；
其中，当键合多个所述第二晶圆结构时，所述第二晶圆结构的正面还形成混合键合结构，所述正面的混合键合结构中的导电键合垫与所述第二晶圆结构中的互连线电连接。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二晶圆结构为单层晶圆，预先形成所述单层晶圆背面的背连线结构和混合键合结构的方法包括：
在所述单层晶圆的正面键合载片；
以所述载片为支撑晶圆，在所述单层晶圆的背面形成背连线结构以及混合键合结构；则，
在每次键合第二晶圆结构的步骤中，在键合之后，还包括：去除所述载片。


3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述底层结构为利用混合键合结构键合的多层已键合晶圆，且所述多层已键合晶圆中的被键合晶圆的背面依次键合至前一晶圆的正面。


4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述底层结构的形成方法包括：
提供第一底层晶圆，所述第一底层晶圆的正面形成有混合键合结构；
提供一个或多个被键合晶圆，各被键合晶圆的背面预先形成有背连线结构以及混合键合结构，所述背连线结构连接所述被键合晶圆中的互连线以及所述背面的混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：占迪，刘天建，胡杏，郭万里，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42