接合的晶圆结构及其制作方法技术

一种接合的晶圆结构及其制作方法，诸如晶圆上晶圆(wafer

【技术实现步骤摘要】
接合的晶圆结构及其制作方法


[0001]本揭露内容是关于一种接合的晶圆结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]由于半导体产业的各种电子组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等)在集成密度方面的不断提高而不断成长。在大多数情况下，这些集成密度的改善已来自最小特征大小的依接续减小，此举允许将更多组件集成至给定区域中。
[0003]亦可通过制作三维(three
‑
dimensional，3D)集成电路(integrated circuit，IC)元件结构而实现更高密度的电子组件。一些3D元件结构，诸如晶圆上晶圆结构包含在半导体晶圆阶层上堆叠及接合多个IC元件(即，晶片)。由于堆叠的晶片之间的互连接的降低长度，如此3D接合的晶圆元件结构可提供改善的集成密度及其他优点，诸如更快的速度及更高的带宽。然而，有许多与3D元件有关的挑战。

技术实现思路

[0004]本揭露内容的一实施方式提供了接合的晶圆结构，包含具有第一基材的第一晶圆、第一元件结构、及第一互连接结构，具有第二基材的第二晶圆、第二元件结构、及第二互连接结构位于第二基材的第一表面上，其中第二互连接结构包含顶部金属接触垫的阵列，在顶部金属接触垫的阵列与第一基材的第一表面之间的接合层及在第一基材的第二表面之上的接触垫阵列，其中顶部金属接触垫阵列具有与在第一基材的第二表面之上形成的接触垫阵列的图案相对应阵列图案。
[0005]本揭露内容的另一实施方式提供了一种接合的晶圆结构，包含第一晶圆，具有第一基材、第一元件结构、及第一互连接，第二晶圆，具有第二基材、第二元件结构、及第二互连接结构，其中第二互连接结构包含顶部金属阶层，顶部金属阶层具有接触垫区及与接触垫区邻接的第二区的多个金属特征，其中接触垫区具有配置成用于第二晶圆的电路探针测试的长度及宽度尺寸，在第二互连接结构的顶部金属阶层及第一基材的第一表面之间的接合层，及在第一基材的第二表面之上的在第一基材的接触垫阵列。
[0006]本揭露内容的又一实施方式提供了制作接合的晶圆结构的方法，包含提供第一晶圆，包含在第一基材上的元件结构及互连接结构，在第一晶圆的互连接结构的顶部金属阶层中形成顶部金属接触垫阵列，在顶部金属接触垫阵列之上形成接合层，将第一晶圆接合至第二晶圆以形成接合的晶圆结构，及在接合的晶圆结构的表面之上形成接触垫阵列，其中在接合的晶圆结构的表面之上形成的接触垫阵列的图案对应至在第一晶圆的互连接结构的顶部金属阶层中形成的顶部金属接触垫阵列的图案。
附图说明
[0007]当与随附图示一起阅读时，可由后文实施方式最佳地理解本揭露内容的态样。注意到根据此产业中的标准实务，各种特征并未按比例绘制。实际上，为论述的清楚性，可任
意增加或减少各种特征的尺寸。
[0008]图1A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含元件及在半导体材料基材上形成的互连接结构；
[0009]图1B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含元件及在半导体材料基材上形成的互连接结构；
[0010]图2A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在互连接结构之上沉积的介电材料层及在介电材料层之上形成的图案化遮罩；
[0011]图2B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含在互连接结构之上沉积的介电材料层及在介电材料层之上形成的图案化遮罩；
[0012]图3A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，图示通过介电材料层及在第一介电材料层之上沉积的图案化遮罩所形成的通孔开口；
[0013]图3B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，图示通过介电材料层及在介电材料层之上沉积的图案化遮罩所形成的通孔开口；
[0014]图4A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在介电材料层中形成的多个沟槽开口；
[0015]图4B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含在介电材料层中形成的多个沟槽开口；
[0016]图5A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在介电材料层上沉积且填充介电材料层中的多个沟槽及通孔开口的金属材料层；
[0017]图5B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含在介电材料层上沉积且填充介电材料层中的多个沟槽及通孔开口的金属材料层；
[0018]图6A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含多个金属特征及嵌入在介电材料层中的通孔结构；
[0019]图6B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含嵌入在介电材料层中的多个金属特征及通孔结构；
[0020]图7A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的顶部金属层的一部分的顶部视图，图示嵌入在介电材料层中的金属特征阵列；
[0021]图7B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的顶部金属层的一部分的顶部视图，图示嵌入在介电材料层中的金属特征阵列；
[0022]图8A为根据本揭露内容的实施例，接合的晶圆结构的一部分的顶部视图，图示接合的晶圆结构的接触垫阵列；
[0023]图8B为根据本揭露内容的实施例，用于接合的晶圆结构的晶圆的顶部金属阶层的一部分的顶部视图，图示包含接触垫阵列的多个金属特征；
[0024]图8C为根据本揭露内容的实施例，接合的晶圆结构的接触垫及接合的晶圆结构中的晶圆的顶部金属接触垫的垂直截面视图；
[0025]图9为根据本揭露内容的实施例，晶圆的一部分的顶部视图，图示具有接触垫区域的顶部金属特征；
[0026]图10A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在顶部金属阶层之上沉积的介电材料层及在介电材料层之上形成的图案化遮罩；
[0027]图10B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含在顶部金属阶层之上沉积的介电材料层及在介电材料层之上形成的图案化遮罩；
[0028]图11A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含通过介电材料层所形成以暴露顶部金属阶层的部分的开口；
[0029]图11B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含通过介电材料层所形成以暴露顶部金属阶层的部分的开口；
[0030]图12A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在介电材料层中形成的沟槽；
[0031]图12B为根据本揭露内容的实施例，第二晶圆的一部分的垂直截面视图，第二晶圆包含在介电材料层中形成的沟槽；
[0032]图13A为根据本揭露内容的实施例，第一晶圆的一部分的垂直截面视图，第一晶圆包含在介电材料层上沉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种接合的晶圆结构，其特征在于，包括：一第一晶圆，包括一第一基材、多个第一元件结构、及一第一互连接结构；一第二晶圆，包括一第二基材、多个第二元件结构、及在该第二基材的一第一表面之上的一第二互连接结构，其中该第二互连接结构包括一顶部金属接触垫阵列；一接合层，在该顶部金属接触垫阵列与该第一基材的一第一表面之间；及一接触垫阵列，在该第一基材的一第二表面之上，其中该顶部金属接触垫阵列包括一阵列图案，该阵列图案对应至在该第一基材的该第二表面之上形成的多个接触垫的一阵列图案。2.根据权利要求1所述的接合的晶圆结构，其特征在于，该些顶部金属接触垫中的各者包含自约40μm至约100μm的一范围内的长度及宽度尺寸。3.根据权利要求1所述的接合的晶圆结构，其特征在于，在该第一基材的该第二表面之上形成的该顶部金属接触垫阵列中的每个接触垫的一几何中心点的空间坐标，在一共同参考架构之中的该顶部金属接触垫阵列的每个顶部金属接触垫的一几何中心点的该些空间坐标的5μm以内。4.根据权利要求1所述的接合的晶圆结构，其特征在于，该顶部金属接触垫阵列中的至少一些该些顶部金属接触垫包括开槽垫。5.根据权利要求1所述的接合的晶圆结构，其特征在于，进一步包括：多个通过基材的导电通孔，延伸通过该第一基材并接触该第一晶圆的该第一互连接结构的一金属特征，其中在该第一基材的该第二表面之上的该接触垫阵列中的每个接触垫电性地连接至一相应的通过基材的导电通孔。6.根据权利要求1所述的接合的晶圆结构，其特征在于，该接合层包括通过介电材料横向地围绕的多个接合垫，及将该些接合垫电性地连接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄学理，黄文铎，吴伟成，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：