一种芯片键合方法及半导体芯片结构技术

本申请实施例公开了一种芯片键合方法和半导体芯片结构，所述方法包括：提供第一芯片；第一芯片包括第一接触垫；第一接触垫包括第一部分和第二部分，第一部分低于第一衬底的第一表面，第二部分高于第一衬底的第一表面，以形成呈台阶状的第一接触垫；提供第二芯片；第二芯片包括第二接触垫；第二接触垫包括第三部分和第四部分，第三部分低于第二衬底的第三表面，第四部分高于第二衬底的第三表面，以形成呈台阶状的第二接触垫；将第一芯片和第二芯片进行键合，其中，第一芯片的第一部分和第二部分分别与第二芯片的第四部分和第三部分接触。分分别与第二芯片的第四部分和第三部分接触。分分别与第二芯片的第四部分和第三部分接触。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片键合方法及半导体芯片结构


[0001]本申请涉及芯片封装制程
，尤其涉及一种芯片键合方法及半导体芯片结构。

技术介绍

[0002]在集成电路制造过程中，对多个芯片进行堆叠并建立机械连接和电连接是减小集成电路体积的重要方法。现行的做法通常先对需要堆叠的各芯片制作TSV(Through Silicon Vias，硅通孔)，然后形成每个TSV的接触垫，最后使用芯片对芯片或芯片对晶圆的方式进行定位键合，利用各接触垫和TSV实现上层芯片和下层芯片的电连接。目前，如何高效、高质量实现晶圆或芯片键合成为重要研究方向。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本申请实施例提供一种芯片键合方法及半导体芯片结构。
[0004]根据本申请实施例的第一方面，提供了一种芯片键合方法，所述方法包括：
[0005]提供第一芯片；所述第一芯片包括第一衬底，所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面；所述第一芯片还包括位于第一表面一侧的所述第一衬底内的第一凹槽，以及位于所述第一凹槽内的第一接触垫；所述第一接触垫包括第一部分和第二部分，所述第一部分低于所述第一衬底的第一表面，所述第二部分高于所述第一衬底的第一表面，以形成呈台阶状的所述第一接触垫；
[0006]提供第二芯片；所述第二芯片包括第二衬底，所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面；所述第二芯片还包括位于第三表面一侧的所述第二衬底内的第二凹槽，以及位于所述第二凹槽内的第二接触垫；所述第二接触垫包括第三部分和第四部分，所述第三部分低于所述第二衬底的第三表面，所述第四部分高于所述第二衬底的第三表面，以形成呈台阶状的所述第二接触垫；
[0007]将所述第一芯片和所述第二芯片进行键合，其中，所述第一芯片的第一部分和第二部分分别与所述第二芯片的第四部分和第三部分接触。
[0008]在一些实施例中，所述方法还包括：
[0009]将所述第一芯片和所述第二芯片进行键合后，在所述第一接触垫和所述第二接触垫之间形成空隙。
[0010]在一些实施例中，所述第一接触垫的第二部分高于所述第一衬底的第一表面的部分在靠近所述第一衬底一侧呈圆弧状；
[0011]所述第二接触垫的第四部分高于所述第二衬底的第三表面的部分在靠近所述第二衬底一侧呈圆弧状。
[0012]在一些实施例中，所述第一芯片还包括第一通孔结构，所述第一通孔结构位于所述第一衬底的第二表面一侧的所述第一衬底内；沿垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第一通孔结构的投影图像内；
[0013]所述第二芯片还包括第二通孔结构，所述第二通孔结构位于所述第二衬底的第四表面一侧的所述第二衬底内；沿垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第二通孔结构的投影图像内。
[0014]在一些实施例中，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一通孔结构的投影图像落在所述第一接触垫的投影图像内；
[0015]在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述第二通孔结构的投影图像落在所述第二接触垫的投影图像内。
[0016]在一些实施例中，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一接触垫的形状为圆形或矩形；
[0017]在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述第二接触垫的形状为圆形或矩形。
[0018]在一些实施例中，沿所述台阶延伸的方向，所述第一部分的宽度大于所述第一接触垫的宽度的一半；所述第三部分的宽度大于所述第二接触垫的宽度的一半。
[0019]在一些实施例中，所述第二部分高于所述第一部分的部分的高度范围为100nm
‑
500nm；
[0020]所述第四部分高于所述第三部分的部分的高度范围为100nm
‑
500nm。
[0021]在一些实施例中，所述提供第一芯片，包括：
[0022]形成第一衬底，所述第一衬底包括第一基板、贯穿所述第一基板的第一通孔结构，以及覆盖所述第一基板和所述第一通孔结构上表面的第一介质层；
[0023]刻蚀所述第一衬底形成第一凹槽，所述第一凹槽位于所述第一通孔结构的上方；
[0024]填充所述第一凹槽，形成第一接触垫预层；
[0025]刻蚀部分所述第一接触垫预层，形成第一接触垫；
[0026]所述提供第二芯片，包括：
[0027]形成第二衬底，所述第二衬底包括第二基板、贯穿所述第二基板的第二通孔结构，以及覆盖所述第二基板和所述第二通孔结构上表面的第二介质层；
[0028]刻蚀所述第二衬底形成第二凹槽，所述第二凹槽位于所述第二通孔结构的上方；
[0029]填充所述第二凹槽，形成第二接触垫预层；
[0030]刻蚀部分所述第二接触垫预层，形成第二接触垫。
[0031]在一些实施例中，将所述第一芯片和所述第二芯片进行键合；包括：将所述第一芯片和所述第二芯片以镜射方式进行上下键合。
[0032]在一些实施例中，所述在所述第一接触垫和所述第二接触垫之间形成空隙，包括：在第一接触垫的第二部分和第二接触垫的第四部分之间形成空隙。
[0033]根据本申请实施例的第二方面，提供一种半导体芯片结构，所述半导体芯片包括：
[0034]第一芯片，所述第一芯片包括第一衬底，所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面；所述第一芯片还包括位于第一表面一侧的所述第一衬底内的第一凹槽，以及位于所述第一凹槽内的第一接触垫；
[0035]第二芯片，所述第二芯片包括第二衬底，所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面；所述第二芯片还包括位于第三表面一侧的第二衬底内的第二凹槽，以及位于所述第二凹槽内的第二接触垫；
[0036]所述第一芯片的第一接触垫与所述第二芯片的第二接触垫接触，并在所述第一接触垫和所述第二接触垫之间形成有空隙。
[0037]在一些实施例中，所述第一接触垫凸出于所述第一衬底的第一表面的部分在靠近所述第一衬底一侧呈圆弧状；所述第二接触垫凸出于所述第二衬底的第三表面的部分在靠近所述第二衬底一侧呈圆弧状。
[0038]在一些实施例中，所述第一芯片还包括第一通孔结构，所述第一通孔结构位于所述第一衬底的第二表面一侧的所述第一衬底内；在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第一通孔结构的投影图像内；
[0039]所述第二芯片还包括第二通孔结构，所述第二通孔结构位于所述第二衬底的第四表面一侧的所述第二衬底内；在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第二通孔结构的投影图像内。
[0040]在一些实施例中，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一通孔结构的投影图像落在所述第一接触垫的投影图像内；
[0041]在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述第二通孔结构的投影图像落在所述第二接触垫的投影图像内。
[0042]在一些实施例中，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片键合方法，其特征在于，包括：提供第一芯片；所述第一芯片包括第一衬底，所述第一衬底包括相对的第一表面和第二表面；所述第一芯片还包括位于第一表面一侧的所述第一衬底内的第一凹槽，以及位于所述第一凹槽内的第一接触垫；所述第一接触垫包括第一部分和第二部分，所述第一部分低于所述第一衬底的第一表面，所述第二部分高于所述第一衬底的第一表面，以形成呈台阶状的所述第一接触垫；提供第二芯片；所述第二芯片包括第二衬底，所述第二衬底包括相对的第三表面和第四表面；所述第二芯片还包括位于第三表面一侧的所述第二衬底内的第二凹槽，以及位于所述第二凹槽内的第二接触垫；所述第二接触垫包括第三部分和第四部分，所述第三部分低于所述第二衬底的第三表面，所述第四部分高于所述第二衬底的第三表面，以形成呈台阶状的所述第二接触垫；将所述第一芯片和所述第二芯片进行键合，其中，所述第一芯片的第一部分和第二部分分别与所述第二芯片的第四部分和第三部分接触。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述第一芯片和所述第二芯片进行键合后，在所述第一接触垫和所述第二接触垫之间形成空隙。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一接触垫的第二部分高于所述第一衬底的第一表面的部分在靠近所述第一衬底一侧呈圆弧状；所述第二接触垫的第四部分高于所述第二衬底的第三表面的部分在靠近所述第二衬底一侧呈圆弧状。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一芯片还包括第一通孔结构，所述第一通孔结构位于所述第一衬底的第二表面一侧的所述第一衬底内；沿垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第一通孔结构的投影图像内；所述第二芯片还包括第二通孔结构，所述第二通孔结构位于所述第二衬底的第四表面一侧的所述第二衬底内；沿垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述空隙的投影图像落在所述第二通孔结构的投影图像内。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一通孔结构的投影图像落在所述第一接触垫的投影图像内；在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述第二通孔结构的投影图像落在所述第二接触垫的投影图像内。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在垂直于所述第一衬底平面方向的投影中，所述第一接触垫的形状为圆形或矩形；在垂直于所述第二衬底平面方向的投影中，所述第二接触垫的形状为圆形或矩形。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿所述台阶延伸的方向，所述第一部分的宽度大于所述第一接触垫的宽度的一半；所述第三部分的宽度大于所述第二接触垫的宽度的一半。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二部分高于所述第一部分的部分的高度范围为100nm
‑
500nm；所述第四部分高于所述第三部分的部分的高度范围为100nm
‑
500nm。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供第一芯片，包括：形成第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志伟，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：