【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种晶圆键合结构及其形成方法。
技术介绍
1、穿硅通孔(through-silicon via，tsv)技术是三维电子封装(3d ic)的核心技术。相比于引线键合技术，tsv可以提供芯片到芯片的最短互连、最小焊盘尺寸与节距，从而可以实现更好的电性能，更低的功耗，更宽的数据位宽，更高的互联密度，更小的质量和体积。
2、在tsv的制作中，大多采用深反应离子刻蚀(即所谓的bosch工艺)进行硅刻蚀。由于tsv刻蚀的深度很深。仅采用光刻胶的方式不足以阻挡这种深度的刻蚀，所以在硅刻蚀及接下来的介质层刻蚀多采用硬掩膜(hard mask，hm)。
3、由于tsv刻蚀深度很深，也就是说tsv刻蚀去除的部分很厚，这部分很厚的材料被去除后，暴露出的金属层会由于压应力的减小而翘起，影响芯片电性和可靠性。因此，有必要提供一种更有效、更可靠的技术方案。
技术实现思路
1、本申请提供一种晶圆键合结构及其形成方法，可以提高器件电学性能以及器件可靠性。
2、本申请的一个方面提供一种晶圆键合结构的形成方法，包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一面和第二面，靠近所述第一面的第一晶圆中形成有若干隔离结构，所述第一面还形成有第一介质层，所述第一介质层中形成有金属层；提供第二晶圆，所述第二晶圆表面形成有第二介质层；通过所述第一介质层和第二介质层键合所述第一晶圆和第二晶圆；刻蚀所述第一晶圆的第二面至所述金属层形成穿硅通孔，其中，所述穿硅通孔包括位于所述第一晶圆
3、在本申请的一些实施例中，刻蚀所述第一晶圆的第二面至所述金属层形成穿硅通孔的方法包括：在所述第一晶圆的第二面形成硬掩膜层，所述硬掩膜层中形成有定义所述第一通孔位置的第一开口；执行第一刻蚀工艺刻蚀所述第一开口底部的第一晶圆至暴露所述部分隔离结构以及第一介质层形成所述第一通孔以及部分第二通孔；执行第二刻蚀工艺刻蚀所述部分第二通孔底部的第一介质层至所述部分第二通孔的底部位于所述金属层和第一晶圆之间；在所述第一通孔和所述部分第二通孔的底部和侧壁以及所述隔离结构表面和硬掩膜层表面形成绝缘层；执行第三刻蚀工艺刻蚀所述部分第二通孔底部的绝缘层和第一介质层至暴露所述金属层形成完整第二通孔，所述第一通孔和第二通孔构成所述穿硅通孔。
4、在本申请的一些实施例中，所述第一刻蚀工艺为对第一晶圆材料和隔离结构材料刻蚀选择比大于10的刻蚀工艺。
5、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构的宽度为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
6、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构之间的间距为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
7、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构的纵截面形状为梯形，其中，所述若干隔离结构靠近所述第一面的边为长边。
8、本申请的另一个方面还提供一种晶圆键合结构，包括：第一晶圆，所述第一晶圆包括第一面和第二面，靠近所述第一面的第一晶圆中形成有若干隔离结构，所述第一面还形成有第一介质层，所述第一介质层中形成有金属层；第二晶圆，所述第二晶圆表面形成有第二介质层，所述第一晶圆和第二晶圆通过所述第一介质层和第二介质层键合；穿硅通孔，位于所述第一晶圆和第一介质层中暴露所述金属层，其中，所述穿硅通孔包括位于所述第一晶圆中暴露部分所述隔离结构的第一通孔以及位于所述若干隔离结构之间暴露所述金属层的第二通孔，所述部分隔离结构及所述部分隔离结构下方的部分第一介质层对所述金属层提供压应力；导电通孔结构，位于所述穿硅通孔中电连接所述金属层。
9、在本申请的一些实施例中，所述晶圆键合结构还包括：绝缘层，位于所述导电通孔结构和第一晶圆之间，用于隔离所述导电通孔结构和第一晶圆。
10、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构的宽度为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
11、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构之间的间距为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
12、在本申请的一些实施例中，所述若干隔离结构的纵截面形状为梯形，其中，所述若干隔离结构靠近所述第一面的边为长边。
13、本申请提供一种晶圆键合结构及其形成方法，在穿硅通孔中利用隔离结构及部分第一介质层对金属层提供压应力，避免金属层翘起，可以提高器件电学性能以及器件可靠性。
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1.一种晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述第一晶圆的第二面至所述金属层形成穿硅通孔的方法包括：
3.如权利要求2所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺为对第一晶圆材料和隔离结构材料刻蚀选择比大于10的刻蚀工艺。
4.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干隔离结构的宽度为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
5.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干隔离结构之间的间距为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
6.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干隔离结构的纵截面形状为梯形，其中，所述若干隔离结构靠近所述第一面的边为长边。
7.一种晶圆键合结构，其特征在于，包括：
8.如权利要求7所述的晶圆键合结构，其特征在于，还包括：绝缘层，位于所述导电通孔结构和第一晶圆之间，用于隔离所述导电通孔结构和第一晶圆。
9.如权利要求7所述的晶圆
10.如权利要求7所述的晶圆键合结构，其特征在于，所述若干隔离结构之间的间距为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
11.如权利要求7所述的晶圆键合结构，其特征在于，所述若干隔离结构的纵截面形状为梯形，其中，所述若干隔离结构靠近所述第一面的边为长边。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述第一晶圆的第二面至所述金属层形成穿硅通孔的方法包括：
3.如权利要求2所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述第一刻蚀工艺为对第一晶圆材料和隔离结构材料刻蚀选择比大于10的刻蚀工艺。
4.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干隔离结构的宽度为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
5.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干隔离结构之间的间距为所述穿硅通孔宽度的10％至15％。
6.如权利要求1所述的晶圆键合结构的形成方法，其特征在于，所述若干...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏佳奇，
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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