晶片键合结构及其制作方法技术

本申请公开了晶片键合结构及其制作方法。该晶片键合结构的第一键合层和第二键合层彼此接触以提供第一晶片和第二晶片彼此键合，第一键合层和第二键合层的接触面为键合面，第一晶片的第一导电通道和第二晶片的金属图案彼此连接以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的电连接，第一晶片的第一伪通道和第二晶片的金属图案彼此接触以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的机械连接，所述第一导电通道的横向尺寸大于所述第一伪通道的横向尺寸。该晶片键合结构在第一晶片形成的伪通道可以改善第一晶片和第二晶片之间键合面的图案分布，从而提高键合强度和可靠性。从而提高键合强度和可靠性。从而提高键合强度和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
晶片键合结构及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体技术，更具体地，涉及晶片键合结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]半导体技术的发展方向是特征尺寸的减小和集成度的提高。对于存储器件而言，存储器件的存储密度的提高与半导体制造工艺的进步密切相关。随着半导体制造工艺的特征尺寸越来越小，存储器件的存储密度越来越高。
[0003]为了进一步提高存储密度，已经开发出三维结构的存储器件(即，3D存储器件)。该3D存储器件包括沿着垂直方向堆叠的多个存储单元，在单位面积的晶片上可以成倍地提高集成度，并且可以降低成本。进一步地，已经开发出将3D存储器件芯片和驱动电路芯片键合在一起的晶片键合结构。该晶片键合结构可以提供存储器件的读写速度，并且提高集成度、降低器件成本和提高可靠性。
[0004]在上述的晶片键合结构中，晶片之间彼此接触的表面为键合面。晶片的键合面经过清洗和活化处理之后，达到清洁平整的程度。至少两个晶片的键合面彼此接触，在一定的温度和压力条件下，通过分子力或者原子力使晶片键合成为一体。
[0005]在现有技术中，为了提高晶片键合结构的键合强度，会在晶片键合结构中两个晶片的键合层中形成布线层和伪结构，布线层用于提供两个键合晶片之间的电连接，同时也兼有机械连接的功能，伪结构则用于提供两个键合晶片之间的机械连接。但是，这样的晶片键合结构由于要形成布线层和伪结构，因此在键合工艺上比较复杂。
[0006]为了降低键合工艺的复杂性，在上述的晶片键合结构基础上，在至少一个晶片中去除布线层可以节省工艺步骤，然而，相应地也会去除伪结构，导致晶片键合结构的键合强度和可靠性差的问题，期望进一步改进晶片键合工艺以提高键合强度和可靠性。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种晶片键合结构及其制作方法，其中，在第一晶片和第二晶片的键合层中形成彼此连接的伪通道以改善二者键合面的图案分布，从而提高键合强度和可靠性。
[0008]根据本专利技术的一方面，提供一种晶片键合结构，包括：
[0009]第一晶片，包括第一半导体衬底、第一键合层、穿透所述第一键合层的第一导电通道、以及从所述第一键合层的表面延伸到所述第一键合层中的第一伪通道，
[0010]第二晶片，包括第二半导体衬底、第二键合层、以及在所述第二键合层的表面暴露的金属图案，
[0011]其中，所述第一键合层和所述第二键合层彼此接触以使所述第一晶片和所述第二晶片彼此键合，所述第一键合层和所述第二键合层的接触面为键合面，
[0012]所述第一导电通道的横向尺寸大于所述第一伪通道的横向尺寸。
[0013]优选地，所述第一伪通道不穿透所述第一第一键合层。
[0014]优选地，所述晶片键合结构还包括：
[0015]第一层间绝缘层，位于所述第一半导体衬底和所述第一键合层之间；
[0016]第二层间绝缘层，位于所述第二半导体衬底和所述第二键合层之间。
[0017]优选地，还包括：
[0018]第一焊盘，位于所述第一半导体衬底上，所述第一导电通道从所述第一键合层的表面延伸至所述第一焊盘；
[0019]第二焊盘，位于所述第二半导体衬底上，所述第二导电通道从所述第二键合层的表面延伸至所述第二焊盘。
[0020]优选地，所述第一焊盘横向尺寸大于所述第一导电通道的横向尺寸。
[0021]优选地，所述第一导电通道和所述金属图案彼此连接以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的电连接，所述第一伪通道和所述金属图案彼此接触以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的机械连接。
[0022]优选地，根据所述第一晶片和所述第二晶片的电路互连设置所述第一导电通道的数量和位置，根据所述第一晶片和所述第二晶片之间键合面的金属密度分布设置所述第一伪通道的数量和位置，使得所述键合面的金属密度分布均匀。
[0023]优选地，所述第一导电通道和所述第一伪通道在所述键合面暴露的截面形状分别为选自以下形状的任意一种：矩形、方形、三角形、圆形、椭圆形和多边形。
[0024]优选地，所述第一晶片和所述第二晶片分别为选自存储晶片和外围电路晶片中的任意一种。
[0025]优选地，所述第二晶片的金属图案包括第二布线层和第二伪布线层，所述第二晶片还包括连接在所述第二焊盘和所述第二布线层之间的第二导电通道，所述第一晶片的所述第一导电通道与所述第二晶片的所述第二布线层接触，所述第一晶片的所述第一伪通道与所述第二晶片的所述第二伪布线层接触。
[0026]优选地，所述第二晶片的金属图案包括从所述第二键合层的表面延伸至所述第二层间绝缘层中的第二导电通道、以及从所述第二键合层的表面延伸到所述第二键合层中的第二伪通道，所述第一晶片的所述第一导电通道与所述第二晶片的所述第二导电通道接触，所述第一晶片的所述第一伪通道与所述第二晶片的所述第二伪通道接触。
[0027]根据本专利技术的另一方面，提供一种晶片键合结构的制作方法，包括：
[0028]形成第一晶片，包括第一半导体衬底、第一键合层、穿透所述第一键合层的第一导电通道、以及从所述第一键合层的表面延伸到所述第一键合层中的第一伪通道，
[0029]形成第二晶片，包括第二半导体衬底、第二键合层、以及在所述第二键合层的表面暴露的金属图案，
[0030]将所述第一晶片和所述第二晶片彼此键合，所述第一键合层和所述第二键合层彼此接触，所述第一键合层和所述第二键合层的接触面为键合面，
[0031]其中，所述第一导电通道的横向尺寸大于所述第一伪通道的横向尺寸。
[0032]优选地，所述第一伪通道不穿透所述第一键合层。
[0033]优选地，还包括：
[0034]形成第一层间绝缘层，所述第一层间绝缘层位于所述第一半导体衬底和所述第一键合层之间；
[0035]形成第二层间绝缘层，所述第二层间绝缘层位于所述第二半导体衬底和所述第二键合层之间。
[0036]优选地，还包括：
[0037]形成第一焊盘，位于所述第一半导体衬底上，所述第一导电通道从所述第一键合层的表面延伸至所述第一焊盘；
[0038]形成第二焊盘，位于所述第二半导体衬底上，所述第二导电通道从所述第二键合层的表面延伸至所述第二焊盘。
[0039]优选地，所述第一焊盘横向尺寸大于所述第一导电通道的横向尺寸。
[0040]优选地，所述第一导电通道和所述金属图案彼此连接以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的电连接，所述第一伪通道和所述金属图案彼此接触以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的机械连接。
[0041]优选地，根据所述第一晶片和所述第二晶片的电路互连设置所述第一导电通道的数量和位置，根据所述第一晶片和所述第二晶片之间键合面的金属密度分布设置所述第一伪通道的数量和位置，使得所述键合面的金属密度分布均匀。
[0042]优选地，所述第一导电通道和所述第一伪通道在所述键合面暴露的截面形状分别为选自以下形状的任意一种：矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶片键合结构，包括：第一晶片，包括第一层间绝缘层、位于所述第一层间绝缘层上的第一键合层、穿透所述第一键合层和所述第一层间绝缘层的第一导电结构、以及从所述第一键合层的表面延伸到所述第一键合层中的第一连接结构，第二晶片，包括第二键合层以及在所述第二键合层的表面暴露的金属图案，其中，所述第一键合层和所述第二键合层彼此接触以使所述第一晶片和所述第二晶片彼此键合。2.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述第一连接结构不穿透所述第一键合层。3.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述晶片键合结构还包括第一半导体衬底，所述第一层间绝缘层位于所述第一半导体衬底上。4.根据权利要求3所述的晶片键合结构，其中，还包括第一焊盘，位于所述第一半导体衬底上，所述第一导电结构从所述第一键合层的表面延伸至所述第一焊盘。5.根据权利要求4所述的晶片键合结构，其中，所述第一焊盘横向尺寸大于所述第一导电结构的横向尺寸。6.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述晶片键合结构还包括：第二半导体衬底；以及第二层间绝缘层，位于所述第二半导体衬底和所述第二键合层之间。7.根据权利要求6所述的晶片键合结构，其中，还包括第二焊盘，位于所述第二半导体衬底上，所述第二焊盘与所述金属图案电连接。8.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述第一导电结构和所述金属图案彼此连接以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的电连接，所述第一连接结构和所述金属图案彼此接触以提供所述第一晶片和所述第二晶片之间的机械连接。9.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述第一键合层和所述第二键合层的接触面为键合面，根据所述第一晶片和所述第二晶片的电路互连设置所述第一导电结构的数量和位置，根据所述第一晶片和所述第二晶片之间键合面的金属密度分布设置所述第一连接结构的数量和位置，使得所述键合面的金属密度分布均匀。10.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述第一键合层和所述第二键合层的接触面为键合面，所述第一导电结构和所述第一连接结构在所述键合面暴露的截面形状分别为选自以下形状的任意一种：矩形、方形、三角形、圆形、椭圆形和多边形。11.根据权利要求1所述的晶片键合结构，其中，所述第一晶片和所述第二晶片分别为选自存储晶片和外围电路晶片中的任意一种。12.根据权利要求7所述的晶片键合结构，其中，所述第二晶片的金属图案包括第二布线层和第二伪布线层，所述第二晶片还包括连接在所述第二焊盘和所述第二布线层之间的第二导电结构，所述第一晶片的所述第一导电结构与所述第二晶片的所述第二布线层接触，所述第一晶片的所述第一连接结构与所述第二晶片的所述第二伪布线层接触。13.根据权利要求6所述的晶片键合结构，其中，所述第二晶片的金属图案包括从所述第二键合层的表面延伸至所述第二层间绝缘层中的第二导电结构、以及从所述第二键合层的表面延伸到所述第二键合层中的第二连接结构，所述第一晶片的所述第一导电结构与所
述第二晶片的所述第二导电结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，胡思平，王家文，黄诗琪，朱继锋，陈俊，华子群，
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：