一种半导体结构及其制作方法技术

本公开实施例涉及半导体领域，提供一种半导体结构及其制作方法，其中，一种半导体结构包括：具有第一面的第一基底，第一基底具有凸出于第一面的电连接柱；具有第二面的第二基底，第二基底内具有导电柱，且第二面还具有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽相连通，第一凹槽位于导电柱上方且暴露出导电柱的至少部分顶面，第二凹槽暴露出导电柱的至少部分侧面；第二面与第一面相键合，且电连接柱的凸出部分位于第二凹槽内，且电连接柱的部分侧面与导电柱的部分侧面在垂直于第一面或第二面的方向上错位交叠；焊接结构，至少部分焊接结构填充于第一凹槽，且至少部分焊接结构还位于电连接柱与第二凹槽底面之间，至少可以提高半导体结构的可靠性。半导体结构的可靠性。半导体结构的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构及其制作方法


[0001]本公开实施例涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及其制作方法。

技术介绍

[0002]随着三维封装技术的发展，多层堆叠封装技术应用广泛，但是多层堆叠结构需要用到尺寸相同的晶圆来做堆叠，晶圆与晶圆间的连接结构会占据多层堆叠结构的一定厚度，会则增大多层堆叠结构整体的厚度，不适应现在终端越来越薄的需求。
[0003]此外，随着集成度的不断微缩，多层堆叠结构中连接结构的尺寸越来越小，相邻连接结构间的距离越来越小，容易引起相邻连接结构间的短路以及晶圆与晶圆间的脱落。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种半导体结构及其制作方法，至少有利于提高半导体结构的可靠性。
[0005]根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种半导体结构，包括：具有第一面的第一基底，所述第一基底具有凸出于所述第一面的电连接柱；具有第二面的第二基底，所述第二基底内具有导电柱，且所述第二面还具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相连通，所述第一凹槽位于所述导电柱上方且暴露出所述导电柱的至少部分顶面，所述第二凹槽暴露出所述导电柱的至少部分侧面；所述第二面与所述第一面相键合，且所述电连接柱的凸出部分位于所述第二凹槽内，且所述电连接柱的部分侧面与所述导电柱的部分侧面在垂直于所述第一面或所述第二面的方向上错位交叠；焊接结构，至少部分所述焊接结构填充于所述第一凹槽，且至少部分所述焊接结构还位于所述电连接柱与所述第二凹槽底面之间。
[0006]在一些实施例中，所述电连接柱包括：导电主体部、位于所述导电主体部底面和侧面的第一扩散阻挡层及位于所述导电主体部顶面的第一金属保护层，且所述第一金属保护层位于所述导电主体部与所述焊接结构之间，且所述导电主体部的部分位于所述第二凹槽内。
[0007]在一些实施例中，所述导电主体部的材料包括铜或铝；所述第一扩散阻挡层的材料包括钽、钛、氮化钛或者氮化钽。
[0008]在一些实施例中，所述第一扩散阻挡层和所述第一金属保护层还具有凸出于所述导电主体部顶面的部分。
[0009]在一些实施例中，所述半导体结构还包括：第一电镀种子层，所述第一电镀种子层位于所述导电主体部与所述第一扩散阻挡层之间。
[0010]在一些实施例中，在垂直于所述第一面的方向上，所述第一凹槽的深度与所述第二凹槽的深度之比在1:1～1:10范围内。
[0011]在一些实施例中，所述焊接结构还位于所述电连接柱与所述第二凹槽侧壁之间以及所述导电柱与所述电连接柱之间。
[0012]在一些实施例中，所述焊接结构的材料包括锡或者锡银合金等。
[0013]在一些实施例中，还包括：第二扩散阻挡层，所述第二扩散阻挡层位于所述第一凹槽底面上以及侧壁上，且还位于所述第二凹槽底面上以及侧壁上，以及还位于所述导电柱被所述第一凹槽暴露的顶面上和所述导电柱被所述第二凹槽暴露的侧面上。
[0014]在一些实施例中，还包括：第二电镀种子层，所述第二电镀种子层位于所述第二扩散阻挡层与所述第一凹槽底面以及侧壁之间，且还位于所述第二扩散阻挡层与所述第二凹槽底面与侧壁之间，以及还位于所述第二扩散阻挡层与所述导电柱被所述第一凹槽暴露的顶面之间和所述第二扩散阻挡层与所述导电柱被所述第二凹槽暴露的侧面之间。
[0015]在一些实施例中，在垂直于所述导电柱延伸的方向上，所述第一凹槽与所述第二凹槽的宽度和是所述导电柱宽度的2～3倍。
[0016]根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构的制作方法，包括：提供具有第一面的第一基底，所述第一基底具有凸出于所述第一面的电连接柱；提供具有第二面的第二基底，所述第二基底内具有导电柱，且所述第二面还具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相连通，所述第一凹槽位于所述导电柱上方且暴露出所述导电柱的至少部分顶面，所述第二凹槽暴露出所述导电柱的至少部分侧面；所述第二面与所述第一面相键合，且所述电连接柱的凸出部分位于所述第二凹槽内，且所述电连接柱的部分侧面与所述导电柱的部分侧面在垂直于所述第一面或所述第二面的方向上错位交叠；形成焊接结构，至少部分所述焊接结构填充于所述第一凹槽，且至少部分所述焊接结构还位于所述电连接柱与所述第二凹槽底面之间。
[0017]在一些实施例中，形成所述电连接柱的方法包括：形成第一扩散阻挡层，形成导电主体部以及位于所述导电主体部顶面的第一金属保护层，所述第一金属保护层还位于所述导电主体部与所述焊接结构之间，所述第一扩散阻挡层至少位于所述导电主体部的侧面以及底面。
[0018]在一些实施例中，在垂直于所述导电柱延伸的方向上，形成的所述第一凹槽与所述第二凹槽的宽度和是所述导电柱宽度的2～3倍。
[0019]在一些实施例中，在垂直于所述第一面的方向上，形成的所述第一凹槽的深度与所述第二凹槽的深度之比在1:1～1:10范围内。
[0020]在一些实施例中，在键合所述第二面与所述第一面前还包括：形成第二扩散阻挡层，所述第二扩散阻挡层位于所述第一凹槽底面上以及侧壁上，以及还位于所述导电柱被所述第一凹槽暴露的顶面上和所述导电柱被所述第二凹槽暴露的侧面上。
[0021]在一些实施例中，形成所述焊接结构包括：形成初始焊接结构，所述初始焊接结构位于所述电连接柱的顶面；键合所述第二面与所述第一面的过程中对所述初始焊接结构进行退火处理，以形成所述焊接结构。
[0022]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：通过在第二基底的第二面上设置第一凹槽及第二凹槽，并通过设置电连接柱与导电柱错位交叠的方式可以使电连接柱与导电柱相互卡合，有利于避免第一基底和第二基底相互滑动，进而提高第一基底及第二基底之间键合的稳定性；通过设置电连接柱的突出部分位于第二凹槽内可以降低整个半导体结构的高度；通过焊接结构实现电连接柱及导电柱的连接的同时可以增加电连接柱与导电柱之间的接触面积，从而可以提高整个半导体结构的散热，且通过增加电连接柱与导电柱
之间的接触面积可以提高第一基底与第二基底之间的接触面积，进而降低第一基底与第二基底之间的接触电阻，提高半导体结构的性能。
附图说明
[0023]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
[0024]图1为本公开一实施例提供一种半导体结构的结构示意图；
[0025]图2至图13为本公开一实施例提供的一种半导体结构的制作方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0026]由
技术介绍
可知，随着集成度的不断微缩，多层堆叠结构中连接结构的尺寸越来越小，且相邻连接结构的间距越来越小，然而连接结构之间的间距小就可能带来相邻的连接结构之间出现搭接，导致相邻的连接结构之间出现短路的情况。
[0027]经分析发现，目前的堆叠基底封装技术中，通常采用TCB
‑
NCF热压键合工艺，其中，TC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：具有第一面的第一基底，所述第一基底具有凸出于所述第一面的电连接柱；具有第二面的第二基底，所述第二基底内具有导电柱，且所述第二面还具有第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相连通，所述第一凹槽位于所述导电柱上方且暴露出所述导电柱的至少部分顶面，所述第二凹槽暴露出所述导电柱的至少部分侧面；所述第二面与所述第一面相键合，且所述电连接柱的凸出部分位于所述第二凹槽内，且所述电连接柱的部分侧面与所述导电柱的部分侧面在垂直于所述第一面或所述第二面的方向上错位交叠；焊接结构，至少部分所述焊接结构填充于所述第一凹槽，且至少部分所述焊接结构还位于所述电连接柱与所述第二凹槽底面之间。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述电连接柱包括：导电主体部、位于所述导电主体部底面和侧面的第一扩散阻挡层及位于所述导电主体部顶面的第一金属保护层，且所述第一金属保护层位于所述导电主体部与所述焊接结构之间，且所述导电主体部的部分位于所述第二凹槽内。3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述导电主体部的材料包括铜或铝；所述第一扩散阻挡层的材料包括钽、钛、氮化钛或者氮化钽。4.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述第一扩散阻挡层和所述第一金属保护层还具有凸出于所述导电主体部顶面的部分。5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：第一电镀种子层，所述第一电镀种子层位于所述导电主体部与所述第一扩散阻挡层之间。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，在垂直于所述第一面的方向上，所述第一凹槽的深度与所述第二凹槽的深度之比在1:1～1:10范围内。7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述焊接结构还位于所述电连接柱与所述第二凹槽侧壁之间以及所述导电柱与所述电连接柱之间。8.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述焊接结构的材料包括锡或者锡银合金等。9.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：第二扩散阻挡层，所述第二扩散阻挡层位于所述第一凹槽底面上以及侧壁上，且还位于所述第二凹槽底面上以及侧壁上，以及还位于所述导电柱被所述第一凹槽暴露的顶面上和所述导电柱被所述第二凹槽暴露的侧面上。10.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，还包括：第二电镀种子层，所述第二电镀种子层位于所述第二扩散阻挡层与所述第一凹槽底面以及侧壁之间，且还位于所述第二扩散阻...

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