【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及半导体结构的形成方法。
技术介绍
1、随着微纳米技术的不断发展，半导体器件的特征尺寸不断减小，大幅提高了芯片中晶体管的集成度及芯片性能。但随着半导体器件特征尺寸越来越接近极限，摩尔定律的延续遇到了很大挑战。
2、三维(3d)集成技术是目前被认定为超越摩尔定律可持续实现小型化、高密度、多功能化的首选解决方案。和传统的平面二维封装技术相比，三维封装技术通过将两层，甚至更多芯片垂直堆叠、封装在一起，具有体积小、重量轻、集成度高、信号延迟小、功耗低等优势。hbm结构是目前芯片堆叠的量产应用，可以实现多层存储芯片堆叠，增加存储容量的同时，也缩短了信号传输距离。
3、目前主流hbm结构通过tsv(硅通孔)进行连接，但如何通过一种芯片设计实现多层堆叠的tsv电性测试是目前的问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体结构及半导体结构的形成方法，以通过一种芯片设计实现多层堆叠的tsv电性测试。
2、为解决上述技术问题，本专利技术技术方案提供一种半导体结构，包括：待键合晶圆，所述待键合晶圆包括相对的功能面和非功能面，所述待键合晶圆包括：衬底，所述衬底包括第一区和第二区；位于衬底上的器件层；位于器件层上的第一金属结构，所述第一金属结构包括位于第一区器件层上的第一金属层和第二金属层、位于第二区器件层上的第三金属层和第四金属层以及与第一金属层相接触的第一外延金属层，所述第一外延金属层位于第一金属
3、可选的，还包括：位于器件层上的第一介质结构，所述第一金属结构、第二金属结构和第一连接结构位于所述第一介质结构内，且所述第一介质结构暴露出第一连接结构顶部表面，所述第一介质结构表面和第一连接结构顶部表面为待键合晶圆的功能面。
4、可选的，还包括：键合晶圆结构，所述键合结构包括两个相键合的待键合晶圆，一个待键合晶圆的功能面与另一个待键合晶圆的功能面相键合，一个待键合晶圆的第一区与另一个待键合晶圆的第二区相对应，一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板相接触，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板相接触。
5、可选的，所述第一接触板、第二接触板、第三接触板和第四接触板在晶圆表面的投影形状包括矩形；一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.4微米，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.4微米。
6、可选的，所述第一插塞、第二插塞、第三插塞和第四插塞在晶圆表面的投影形状包括矩形或圆形；一个待键合晶圆的第一插塞与另一个待键合晶圆的第四插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米，一个待键合晶圆的第二插塞与另一个待键合晶圆的第三插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米。
7、可选的，还包括：位于一个待键合晶圆非功能面上的第一测试结构，所述第一测试结构包括：与待键合晶圆第一金属层电连接的第一过孔层，所述第一过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第二金属层电连接的第二过孔层，所述第二过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第三金属层电连接的第三过孔层，所述第三过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第四金属层电连接的第四过孔层，所述第四过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第一外延金属层电连接的第五过孔层，所述第五过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底。
8、可选的，所述第一测试结构还包括：与第一过孔层相连接的第一加电层；与第五过孔层和第二过孔层相连接的第二加电层。
9、可选的，还包括：位于键合晶圆结构第一测试结构上的第二连接结构，所述第二连接结构包括：与待键合晶圆第一过孔层电连接的第一过渡金属层、与待键合晶圆第二过孔层电连接的第二过渡金属层、与待键合晶圆第三过孔层电连接的第三过渡金属层、与待键合晶圆第四过孔层电连接的第四过渡金属层以及与待键合晶圆第五过孔层电连接的第五过渡金属层；与第一过渡金属层电连接的第五插塞以及与第五插塞相连接的第五接触板；与第二过渡金属层相连接的第六插塞以及与第六插塞相连接的第六接触板；与第三过渡金属层相连接的第七插塞以及与第七插塞相连接的第七接触板；与第四过渡金属层相连接的第八插塞以及与第八插塞相连接的第八接触板。
10、可选的，还包括：相键合的两个键合晶圆结构，一个所述键合晶圆结构的第五接触板与另一个键合晶圆结构的第八接触板相接触，一个所述待键合晶圆的第六接触板与另一个键合晶圆结构的第七接触板相接触，一个键合晶圆结构中的第五过渡金属层和第二过渡金属层通过第二外延金属层相连接。
11、可选的，还包括：位于待键合晶圆第一测试结构上的第二介质结构，所述第二连接结构位于所述第二介质结构内。
12、可选的，还包括：位于一个键合晶圆结构非功能面上的第二测试结构，所述第二测试结构包括：与一个待键合晶圆第一金属层电连接的第六过孔层，所述第六过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第二金属层电连接的第七过孔层，所述第七过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第三金属层电连接的第八过孔层，所述第八过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第四金属层电连接的第九过孔层，所述第九过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第一外延金属层电连接的第十过孔层，所述第十过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底。
13、可选的，所述第二测试结构还包括：与第六过孔层相连接的第三加电层；与第七过孔层和第十过孔层相连接的第四加电层；与第八过孔层相连接的第五加电层；与第九过孔层相连接的第六加电层。
14、相应地，本专利技术技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：形成待键合晶圆，所述待键合晶圆包括相对的功能面和非功能面，所述待键合晶圆包括：衬底，所述衬底包括第一区和第二区；位于衬底上的器件层；位于器件层上的第一金属结构，所述第一金属结构包括位本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于器件层上的第一介质结构，所述第一金属结构、第二金属结构和第一连接结构位于所述第一介质结构内，且所述第一介质结构暴露出第一连接结构顶部表面，所述第一介质结构表面和第一连接结构顶部表面为待键合晶圆的功能面。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，还包括：键合晶圆结构，所述键合结构包括两个相键合的待键合晶圆，一个待键合晶圆的功能面与另一个待键合晶圆的功能面相键合，一个待键合晶圆的第一区与另一个待键合晶圆的第二区相对应，一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板相接触，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板相接触。
4.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一接触板、第二接触板、第三接触板和第四接触板在晶圆表面的投影形状包括矩形；一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.4微米，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板在相同方向上尺寸差的绝对
5.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一插塞、第二插塞、第三插塞和第四插塞在晶圆表面的投影形状包括矩形或圆形；一个待键合晶圆的第一插塞与另一个待键合晶圆的第四插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米，一个待键合晶圆的第二插塞与另一个待键合晶圆的第三插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米。
6.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于一个待键合晶圆非功能面上的第一测试结构，所述第一测试结构包括：与待键合晶圆第一金属层电连接的第一过孔层，所述第一过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第二金属层电连接的第二过孔层，所述第二过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第三金属层电连接的第三过孔层，所述第三过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第四金属层电连接的第四过孔层，所述第四过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第一外延金属层电连接的第五过孔层，所述第五过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一测试结构还包括：与第一过孔层相连接的第一加电层；与第五过孔层和第二过孔层相连接的第二加电层。
8.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于键合晶圆结构第一测试结构上的第二连接结构，所述第二连接结构包括：与待键合晶圆第一过孔层电连接的第一过渡金属层、与待键合晶圆第二过孔层电连接的第二过渡金属层、与待键合晶圆第三过孔层电连接的第三过渡金属层、与待键合晶圆第四过孔层电连接的第四过渡金属层以及与待键合晶圆第五过孔层电连接的第五过渡金属层；与第一过渡金属层电连接的第五插塞以及与第五插塞相连接的第五接触板；与第二过渡金属层相连接的第六插塞以及与第六插塞相连接的第六接触板；与第三过渡金属层相连接的第七插塞以及与第七插塞相连接的第七接触板；与第四过渡金属层相连接的第八插塞以及与第八插塞相连接的第八接触板。
9.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，还包括：相键合的两个键合晶圆结构，一个所述键合晶圆结构的第五接触板与另一个键合晶圆结构的第八接触板相接触，一个所述待键合晶圆的第六接触板与另一个键合晶圆结构的第七接触板相接触，一个键合晶圆结构中的第五过渡金属层和第二过渡金属层通过第二外延金属层相连接。
10.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于待键合晶圆第一测试结构上的第二介质结构，所述第二连接结构位于所述第二介质结构内。
11.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于一个键合晶圆结构非功能面上的第二测试结构，所述第二测试结构包括：与一个待键合晶圆第一金属层电连接的第六过孔层，所述第六过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第二金属层电连接的第七过孔层，所述第七过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第三金属层电连接的第八过孔层，所述第八过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第四金属层电连接的第九过孔层，所述第九过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第一外延金属层电连接的第十过孔层，所述第十过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底。
12.如权利要求11所述的半导体结构，其特征在于，所述第二测试结构还包括：与第六过孔层相连接的第三加电层；与第七过孔层和第十过孔层相连接的第四加电层；与第八过孔层相连接的第五加电...
【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于器件层上的第一介质结构，所述第一金属结构、第二金属结构和第一连接结构位于所述第一介质结构内，且所述第一介质结构暴露出第一连接结构顶部表面，所述第一介质结构表面和第一连接结构顶部表面为待键合晶圆的功能面。
3.如权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，还包括：键合晶圆结构，所述键合结构包括两个相键合的待键合晶圆，一个待键合晶圆的功能面与另一个待键合晶圆的功能面相键合，一个待键合晶圆的第一区与另一个待键合晶圆的第二区相对应，一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板相接触，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板相接触。
4.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一接触板、第二接触板、第三接触板和第四接触板在晶圆表面的投影形状包括矩形；一个待键合晶圆的第一接触板与另一个待键合晶圆的第四接触板在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.4微米，一个待键合晶圆的第二接触板与另一个待键合晶圆的第三接触板在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.4微米。
5.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一插塞、第二插塞、第三插塞和第四插塞在晶圆表面的投影形状包括矩形或圆形；一个待键合晶圆的第一插塞与另一个待键合晶圆的第四插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米，一个待键合晶圆的第二插塞与另一个待键合晶圆的第三插塞在相同方向上尺寸差的绝对值为大于0.1微米。
6.如权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于一个待键合晶圆非功能面上的第一测试结构，所述第一测试结构包括：与待键合晶圆第一金属层电连接的第一过孔层，所述第一过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第二金属层电连接的第二过孔层，所述第二过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第三金属层电连接的第三过孔层，所述第三过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第四金属层电连接的第四过孔层，所述第四过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与待键合晶圆第一外延金属层电连接的第五过孔层，所述第五过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底。
7.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述第一测试结构还包括：与第一过孔层相连接的第一加电层；与第五过孔层和第二过孔层相连接的第二加电层。
8.如权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于键合晶圆结构第一测试结构上的第二连接结构，所述第二连接结构包括：与待键合晶圆第一过孔层电连接的第一过渡金属层、与待键合晶圆第二过孔层电连接的第二过渡金属层、与待键合晶圆第三过孔层电连接的第三过渡金属层、与待键合晶圆第四过孔层电连接的第四过渡金属层以及与待键合晶圆第五过孔层电连接的第五过渡金属层；与第一过渡金属层电连接的第五插塞以及与第五插塞相连接的第五接触板；与第二过渡金属层相连接的第六插塞以及与第六插塞相连接的第六接触板；与第三过渡金属层相连接的第七插塞以及与第七插塞相连接的第七接触板；与第四过渡金属层相连接的第八插塞以及与第八插塞相连接的第八接触板。
9.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，还包括：相键合的两个键合晶圆结构，一个所述键合晶圆结构的第五接触板与另一个键合晶圆结构的第八接触板相接触，一个所述待键合晶圆的第六接触板与另一个键合晶圆结构的第七接触板相接触，一个键合晶圆结构中的第五过渡金属层和第二过渡金属层通过第二外延金属层相连接。
10.如权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于待键合晶圆第一测试结构上的第二介质结构，所述第二连接结构位于所述第二介质结构内。
11.如权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，还包括：位于一个键合晶圆结构非功能面上的第二测试结构，所述第二测试结构包括：与一个待键合晶圆第一金属层电连接的第六过孔层，所述第六过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第二金属层电连接的第七过孔层，所述第七过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第三金属层电连接的第八过孔层，所述第八过孔层自待键合晶圆非功能面贯穿所述衬底；与一个待键合晶圆第四金属层电连接的第九过孔层，所述第九过孔层自待键合...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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