半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构及其形成方法，所述半导体结构包括：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附层；位于所述第一粘附层表面的第一键合层，所述第一粘附层的致密度大于所述第一键合层的致密度

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法
[0001]本公开是申请日为
2018
年
06
月
29
日，申请号为
201880096617.4
，专利技术名称为“半导体结构及其形成方法”的专利申请的分案申请
。


[0002]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法
。

技术介绍

[0003]在
3D
的芯片技术平台中，通常会将两片及以上形成有半导体器件的晶圆通过晶圆键合技术进行键合，以提高芯片的集成度
。
现有的晶圆键合技术，在晶圆键合面上形成键合薄膜，两层晶圆之间通过键合薄膜表面键合实现晶圆键合
。
[0004]现有技术中，通常采用氧化硅和氮化硅薄膜作为键合薄膜，键合强度不够，导致工艺过程中容易出现缺陷，产品良率受到影响
。
[0005]并且，键合薄膜内还形成有金属连接结构，在混合键合的过程中，所述金属连接结构容易在键合界面出现扩散现象，导致产品性能受到影响
。
[0006]因此，如何提高晶圆键合的质量，是目前亟待解决的问题
。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种半导体结构及其形成方法，以提高键合质量
。
[0008]为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构，包括：一种半导体结构，其特征在于，包括：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附层；位于所述第一粘附层表面的第一键合层，所述第一粘附层的致密度大于所述第一键合层的致密度
。
[0009]可选的，所述第一键合层的材料为包含
C
元素的介质材料
。
[0010]可选的，所述第一键合层还包括
Si
和
N。
[0011]可选的，所述第一粘附层的材料包括氮化硅
、
氮氧化硅以及氧化硅中的至少一种
。
[0012]可选的，所述第一粘附层的厚度为
[0013]可选的，所述第一键合层中，
C
的原子浓度均匀分布，或者
C
的原子浓度随第一键合层厚度增加而增大
。
[0014]可选的，还包括：第二基底，所述第二基底表面形成有第二粘附层和位于所述第二粘附层表面的第二键合层，所述第二粘附层的致密度大于所述第二键合层的致密度；所述第二键合层与所述第一键合层表面相对键合固定
。
[0015]可选的，所述第二键合层与所述第一键合层的材料相同，所述第二粘附层与所述第一粘附层的材料相同
。
[0016]可选的，所述第二粘附层的厚度为
[0017]可选的，还包括贯穿所述第一键合层和第一粘附层的第一键合垫；贯穿所述第二键合层和第二粘附层的第二键合垫；所述第一键合垫与第二键合垫相对键合连接
。
[0018]为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供第一基底；在所述第一基底表面形成第一粘附层；对所述第一粘附层进行等离子体轰击，以提高致密度；在所述第一粘附层表面形成第一键合层，所述第一粘附层的致密度大于所述第一键合层的致密度
。
[0019]进行所述等离子体轰击之前，所述第一粘附层含有
H
键；在所述等离子体轰击步骤中，采用含
N
等离子体进行轰击，以减少所述第一粘附层中的
H
键
。
[0020]可选的，所述第一键合层的材料为包含
C
元素的介质材料
。
[0021]可选的，所述第一键合层还包括
Si
和
N。
[0022]可选的，所述第一粘附层的材料包括氮化硅
、
氮氧化硅以及氧化硅中的至少一种
。
[0023]可选的，所述第一粘附层的厚度为
[0024]本专利技术的半导体结构的第一基底与第一键合层之间具有第一粘附层，所述第一粘附层的致密度大于第一键合层致密度，从而提高第一粘附层与第一键合层之间的粘附力
。
且所述第一键合层在键合后也能在键合表面具有较强的键合力，能够阻挡金属材料在键合界面的扩散，从而提高形成的半导体结构的性能
。
附图说明
[0025]图1至图4为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的形成过程的结构示意图；
[0026]图5为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的结构示意图；
[0027]图6为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的结构示意图
。
具体实施方式
[0028]下面结合附图对本专利技术提供的半导体结构及其形成方法的具体实施方式做详细说明
。
[0029]请参考图1至图4，为本专利技术一具体实施方式的半导体结构的形成过程的结构示意图
。
[0030]请参考图1，提供第一基底
100。
[0031]所述第一基底
100
包括第一半导体衬底
101、
形成于所述第一半导体衬底
101
表面的第一器件层
102。
[0032]所述第一半导体衬底
101
可以为单晶硅衬底
、Ge
衬底
、SiGe
衬底
、SOI
或
GOI
等；根据器件的实际需求，可以选择合适的第一半导体衬底
101
，在此不作限定
。
该具体实施方式中，所述第一半导体衬底
101
为单晶硅晶圆
。
[0033]所述第一器件层
102
包括形成于所述半导体衬底
101
上的半导体器件
、
连接所述半导体器件的金属互连结构
、
覆盖所述半导体器件以及金属互连结构的介质层等，所述介质层通常为氧化硅
、
氮化硅或氮氧化硅
。
所述第一器件层
102
可以为多层或单层结构
。
在一个具体实施方式中，所述第一器件层
102
包括介质层以及形成于介质层内的
3D NAND
结构
。
[0034]请参考图2，在所述第一基底
100
表面形成第一粘附层
202
和位于所述第一粘附层
202
表面的第一键合层
201。
[0035]可以分别采用化学气相沉积工艺，依次形成所述第一粘附层
202
和第一键合层
201。
该具体实施方式中，采用等离子体增强化学气相沉积工艺形成所述第一粘附层
202
和
第一键合层
201。
[0036]所述第一粘附层
202
的材料为致密本文档来自技高网...

【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：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附层；位于所述第一粘附层表面的第一键合层；其中，所述第一粘附层与所述第一基底界面两侧的材料至少包括一种相同的元素；所述第一粘附层与所述第一键合层界面两侧的材料至少包括一种相同的元素
。2.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一粘附层与所述第一基底界面两侧的材料组分基本相同，和
/
或所述第一键合层与所述第一粘附层界面两侧的材料组分基本相同
。3.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一键合层包括
Si、N
和
C
，所述第一粘附层包括
Si
和
N。4.
根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一键合层中包括第一位置和第二位置，所述第二位置相对第一位置远离所述第一粘附层，所述第一位置处的
C
原子浓度与所述第二位置处的
C
原子浓度不同
。5.
根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述第一位置处的
C
原子浓度小于所述第二位置处的
C
原子浓度
。6.
根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一键合层中包括第一位置和第二位置，所述第二位置相对第一位置远离所述第一粘附层，所述第一位置处的
C
原子浓度与所述第二位置处的
C
原子浓度相同
。7.
根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一键合层中
C
的原子浓度大于0且小于
50
％
。8.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一键合层的厚度大于所述第一粘附层的厚度
。9.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一粘附层还包括
O、H、P、F
元素中的至少一种
。10.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一粘附层的材料包括氮化硅
、
氮氧化硅以及氧化硅中的至少一种
。11.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一粘附层的厚度为
12.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：第二基底；位于所述第二基底表面的第二粘附层；位于所述第二粘附层表面的第二键合层；其中，所述第一键合层与所述第一键合层键合
。13.
根据权利要求
12
所述的半导体结构，其特征在于，还包括：贯穿所述第一键合层和所述第一粘附层的第一键合垫；贯穿所述第二键合层和所述第二粘附层的第二键合垫；所述第一键合垫与所述第二键合垫键合连接
。
14.
一种键合结构，其特征在于，包括：第一基底；位于所述第一基底表面的第一粘附层；位于所述第一粘附层表面的第一键合层；贯穿所述第一键合层和第一粘附层的第一键合垫；第二基底；位于所述第二基底表面的第二粘附层；位于所述第二粘附层表面的第二键合层；贯穿所述第二键合层和第二粘附层的第二键合垫；其中，所述第一键合垫与所述第二键合垫键合连接；所述第一粘附层与所述第一基底界面两侧的材料至少包括一种相同的元素；所述第一粘附层与所述第一键合层界面两侧的材料至少包括一种相同的元素；所述第二粘附层与所述第二基底界面两侧的材料至少包括一种相同的元素；所述第二粘附层与所述第二键合层界面两侧的材料至少包括一种相同的元素
。15.
根据权利要求
14
所述的键合结构，其特征在于，所述第一键合层与所述第一键合层的键合界面包括
Si
‑
O
键
。16.
根据权利要求
14
所述的键合结构，其特征在于，所述第一粘附层与所述第一基底界面两侧的材料组分基本相同；和
/
或所述第一键合层与所述第一粘附层界面两侧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新胜，张莉，张高升，万先进，华子群，王家文，丁滔滔，朱宏斌，程卫华，杨士宁，
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：