半导体晶片接合结构制造技术

本公开涉及一种半导体晶片接合结构，该半导体晶片接合结构包括：下晶片，该下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，该上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。下顶部接合介电层和上底部接合介电层相连。下连接结构和上连接结构相连。连。连。

【技术实现步骤摘要】
半导体晶片接合结构


[0001]本公开的示例性实施方式涉及一种半导体晶片接合结构和半导体晶片层叠物，并且更具体地，涉及一种包括具有增大的面积的焊盘结构的半导体晶片接合结构和半导体晶片层叠物。

技术介绍

[0002]已经提出了其中在各种电子产品中针对宽带和高容量接合和层叠多个半导体晶片的半导体晶片接合结构和半导体晶片层叠结构。

技术实现思路

[0003]根据本公开的实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片，下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。下顶部接合介电层和上底部接合介电层可以彼此直接接合。下连接结构和上连接结构可以彼此直接接合。下连接结构可以包括下顶部接合焊盘结构，下顶部接合焊盘结构在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度。上连接结构可以包括上底部接合焊盘结构，上底部接合焊盘结构在第一水平方向上具有第三宽度并且在第二水平方向上具有第四宽度。第一水平方向与第二水平方向可以基本上彼此垂直。第二宽度可以大于第一宽度。第二宽度可以大于第四宽度。
[0004]根据本公开的另一实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片，下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。每个下连接结构可以包括：下通孔结构，下通孔结构包括下通孔插塞、围绕下通孔插塞的侧表面的下通孔屏障层和围绕下通孔屏障层的侧表面的下通孔衬层；以及下顶部接合焊盘结构，下顶部接合焊盘结构包括下顶部接合焊盘基部、下顶部接合焊盘基部上的下顶部接合焊盘屏障层和下顶部接合焊盘屏障层上的下顶部接合焊盘主体，并且下顶部接合介电层和上底部接合介电层彼此直接接合，并且每个下顶部接合焊盘结构和每个上连接结构彼此接合，并且每个下连接结构的上表面在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度，并且每个上连接结构的下表面在第一水平方向上具有第三宽度并且在第二水平方向上具有第四宽度。第一水平方向与第二水平方向可以彼此垂直。第二宽度可以是第一宽度的至少两倍并且可以是第四宽度的至少两倍。
[0005]根据本公开的又一实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片和层叠在下晶片上的上晶片。下晶片可以包括：下基板；下层间介电层，下层间介电层在下基板的有源表面上；下布线介电层，下布线介电层在下层间介电层上；下顶部接合介电层，下顶部接合介电层在下布线介电层上；下通孔结构，下通孔结构垂直穿透下基板和下层间介电层；以及下顶部接合焊盘结构，下顶部接合焊盘结构在下通孔结构上。上晶片可以包括：上基板；上钝化层，上钝化层在上基板的非有源表面上；上底部接合介电层，上底部接合介电层在上钝化层的下表面上；以及上通孔结构，上通孔结构垂直穿透上基板、上钝化层和上底部
接合介电层。下顶部接合介电层和上底部接合介电层可以彼此直接接合。每个下顶部接合焊盘结构和每个上通孔结构可以彼此直接接合。每个下顶部接合焊盘结构可以在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度。每个上通孔结构可以在第一水平方向上具有第三宽度并且在第二水平方向上具有第四宽度。第一水平方向与第二水平方向可以彼此基本垂直。第二宽度可以大于第一宽度并且可以大于第四宽度。
[0006]根据本公开的又一实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片，下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。下顶部接合介电层和上底部接合介电层可以彼此直接接合。每个下连接结构和每个上连接结构可以垂直对准以直接接合。下连接结构和上连接结构可以分别在第一水平方向上并排排列。每个下连接结构的上表面可以在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度。每个上连接结构的下表面可以在第一水平方向上具有第三宽度并且在第二水平方向上具有第四宽度。第一水平方向与第二水平方向可以彼此基本垂直。第二宽度可以大于第一宽度。第二宽度可以大于第四宽度。
[0007]根据本公开的实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片，下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。下顶部接合介电层和上底部接合介电层可以彼此直接接合。下连接结构和上连接结构可以彼此直接接合。下连接结构可以包括在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度的下顶部接合焊盘结构。第一水平方向和第二水平方向可以彼此基本垂直。
[0008]根据本公开的实施方式，一种半导体晶片接合结构可以包括：下晶片，下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，上晶片层叠在下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构。下顶部接合介电层和上底部接合介电层可以彼此直接接合。下连接结构和上连接结构可以彼此直接接合。上连接结构可以包括在第一水平方向上具有第五宽度并且在第二水平方向上具有第六宽度的上底部接合焊盘结构。第一水平方向和第二水平方向可以彼此基本垂直。
附图说明
[0009]图1A和图1B是示意性示出根据本公开的实施方式的半导体晶片接合结构的侧剖图。
[0010]图2A是图1A所示的区域A的放大图，并且图2B是图1B所示的区域B的放大图。
[0011]图3A是示出根据本公开的实施方式的下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上通孔结构的上通孔插塞的交叠和对准的布局，并且图3B是示出下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体与上通孔结构的上通孔插塞的接合结构的立体图。
[0012]图4A至图4D是示出根据本公开的不同实施方式的下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上通孔结构的上通孔插塞的交叠和对准的俯视图或平面图。
[0013]图5A是示出根据本公开的实施方式的下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上底部接合焊盘结构的上底部接合焊盘主体的交叠和对准的布局，并且图5B是示出下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上底部接合焊盘结构的上底部接合焊盘主体的接合结构的立体图。
[0014]图6A、图6B、图6C和图6D是示出根据本公开的不同实施方式的下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上底部接合焊盘结构的上底部接合焊盘主体的交叠和对准的俯视图或平面图。
[0015]图7A是示出根据本公开的实施方式的下顶部接合焊盘主体和上通孔插塞的交叠和对准的布局，并且图7B是示出下顶部接合焊盘主体和上通孔插塞的接合结构的立体图。
[0016]图8A、图8B、图8C、图8D和图8E是示出根据本公开的不同实施方式的下顶部接合焊盘结构的下顶部接合焊盘主体和上通孔结构的上通孔插塞的交叠和对准的俯视图或平面图。
[0017]图9A和图9B是示出根据本公开的实施方式的下顶部接合焊盘主体和上底部接合焊盘主体的交叠和对准的布局，并且图9B是示出下顶部接合焊盘主体和上底部接合焊盘主体的立体图。
[0018]图10A、图10B、图10C、图10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体晶片接合结构，所述半导体晶片接合结构包括：下晶片，所述下晶片包括下顶部接合介电层和下连接结构；以及上晶片，所述上晶片层叠在所述下晶片上并且包括上底部接合介电层和上连接结构，其中：所述下顶部接合介电层和所述上底部接合介电层彼此直接接合，所述下连接结构和所述上连接结构彼此直接接合，所述下连接结构包括下顶部接合焊盘结构，所述下顶部接合焊盘结构在第一水平方向上具有第一宽度并且在第二水平方向上具有第二宽度，所述上连接结构包括上底部接合焊盘结构，所述上底部接合焊盘结构在所述第一水平方向上具有第三宽度并且在所述第二水平方向上具有第四宽度，所述第一水平方向与所述第二水平方向彼此垂直，所述第二宽度大于所述第一宽度，并且所述第二宽度大于所述第四宽度。2.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述第二宽度是所述第一宽度的至少两倍。3.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述第一宽度大于所述第三宽度。4.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述第三宽度与所述第四宽度相同。5.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述下晶片还包括：下基板；下层间介电层，所述下层间介电层在所述下基板的有源表面上；以及下布线介电层，所述下布线介电层在所述下层间介电层和所述下顶部接合介电层之间，其中，每个所述下连接结构还包括：下通孔结构，所述下通孔结构垂直穿透所述下基板和所述下层间介电层；下布线通孔焊盘，所述下布线通孔焊盘设置在所述下层间介电层上以接触所述下通孔结构的上端；以及下布线通孔，所述下布线通孔垂直穿透所述下布线介电层以电连接所述下布线通孔焊盘和所述下顶部接合焊盘结构。6.根据权利要求5所述的半导体晶片接合结构，其中，每个所述下顶部接合焊盘结构包括：下顶部接合焊盘基部，所述下顶部接合焊盘基部设置在所述下布线介电层上以接触所述下布线通孔；下顶部接合焊盘屏障层，所述下顶部接合焊盘屏障层在所述下顶部接合焊盘基部上；以及下顶部接合焊盘主体，所述下顶部接合焊盘主体在所述下顶部接合焊盘屏障层上，其中，所述下顶部接合介电层围绕所述下顶部接合焊盘结构的侧表面。7.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述上晶片还包括：
上基板；上钝化层，所述上钝化层在所述上基板的非有源表面上；以及上底部接合介电层，所述上底部接合介电层设置在所述上钝化层的下表面上，其中，所述上连接结构还包括上通孔结构，所述上通孔结构通过垂直穿透所述上基板和所述上钝化层而连接到所述上底部接合焊盘结构。8.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述上底部接合焊盘结构与所述下顶部接合焊盘结构的中央区域或一个端部直接接触。9.根据权利要求8所述的半导体晶片接合结构，其中，每个所述下顶部接合焊盘结构具有支架形形状、箭头形状以及在所述第二水平方向上延伸的节段形状当中的一种。10.根据权利要求8所述的半导体晶片接合结构，其中，每个所述下顶部接合焊盘结构具有包括第一主体部分和从所述第一主体部分的一部分延伸的第二主体部分的肘形形状、T形形状和十字形形状当中的一种形状。11.根据权利要求10所述的半导体晶片接合结构，其中，两个相邻的下顶部接合焊盘结构具有对称形状或镜像形状。12.根据权利要求11所述的半导体晶片接合结构，其中，所述下顶部接合焊盘结构以交错形式并排排列，以使得所述下顶部接合焊盘结构在所述第一水平方向上交替。13.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，其中，所述下顶部接合焊盘结构和所述上底部接合焊盘结构分别在所述第一水平方向上并排排列成两行。14.根据权利要求1所述的半导体晶片接合结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：元罗彬，金钟薰，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：