具有增强的铜对铜接合的三维（3D）集成电路及其形成方法技术

本发明专利技术公开涉及具有增强的铜对铜接合的三维（3D）集成电路及其形成方法。至少在第一器件晶片的Cu表面上形成至少一个金属粘附层。具有另一Cu表面的第二器件晶片被放置在第一器件晶片的Cu表面顶上且在至少一个金属粘附层上面。第一器件晶片和第二器件晶片然后被接合在一起。接合包含在施加或不施加外部施加的压力的情况下在低于400°C的温度下加热器件晶片。在加热期间，两个Cu表面被接合在一起，并且至少一个金属粘附层从两个Cu表面得到氧原子，并且在Cu表面之间形成至少一个金属氧化物接合层。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及半导体结构及其形成方法。尤其是，本公开涉及实现了改善的Cu-Cu接合的三维(3D)集成电路。
技术介绍
为了应对当今的电子器件的规模要求，芯片设计人员和制造商不断尝试设计最佳地使可用的芯片空间最大化的电路设计。得到的设计常常扩展到几个不同平面。例如，一个这样的三维(3D)电路设计可包含按层叠配置取向的多个不同器件层。在另一例子中，3D电路设计可包含由多个器件层和通过层间垂直通路连接在一起的互连层构成的垂直叠层。在典型的3D集成电路中，以背对背的方式层叠两个有源器件晶片。然后，通过使用出现Cu-Cu接合的热压縮，将两个有源器件晶片接合在一起。接合处理需要合理的高温和压カ施加。在这种直接Cu-Cu接合中，在被接合在一起的Cu表面上形成CuO。在Cu表面上存在CuO増加了接合结构的电阻，并且降低了接合结构的可靠性，特别是粘附カ(adhesionノ。因而，需要改善的用于将Cu表面接合在一起的方法，其中，避免在接合的Cu-Cu表面上形成CuO。
技术实现思路
至少在第一器件晶片的Cu表面(一般为Cu接合焊盘)上形成至少ー个金属粘附层。具有另ー Cu表面(一般为另ー Cu接合焊盘)的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成三维（3D）集成电路的方法，所述方法包括：提供包括Cu表面的第一器件晶片；至少在第一器件晶片的Cu表面上形成金属粘附层；在金属粘附层上且在第一器件晶片的Cu表面顶上放置包括另一Cu表面的第二器件晶片；和在低于400°C的温度下将第一器件晶片和第二器件晶片接合在一起，其中，所述金属粘附层从两个Cu表面得到氧原子，并且在第一器件晶片的Cu表面与第二器件晶片的另一Cu表面之间形成金属氧化物接合层。

【技术特征摘要】
2011.11.03 US 13/288,6451.种形成三维(3D)集成电路的方法，所述方法包括: 提供包括Cu表面的第一器件晶片； 至少在第一器件晶片的Cu表面上形成金属粘附层； 在金属粘附层上且在第一器件晶片的Cu表面顶上放置包括另ー Cu表面的第二器件晶片；和 在低于400° C的温度下将第一器件晶片和第二器件晶片接合在一起，其中，所述金属粘附层从两个Cu表面得到氧原子，并且在第一器件晶片的Cu表面与第二器件晶片的另ーCu表面之间形成金属氧化物接合层。2.按权利要求1所述的方法，其中，第一器件晶片的所述Cu表面和第二器件晶片的所述另ー Cu表面是Cu接合焊盘，并且每一 Cu接合焊盘都被构图。3.按权利要求1所述的方法，其中，第一器件晶片的所述Cu表面和第二器件晶片的所述另ー Cu表面是Cu接合焊盘，并且每一 Cu接合焊盘都未被构图。4.按权利要求1所述的方法，其中，所述形成金属粘附层包含非选择性的沉积处理。5.按权利要求1所述的方法，其中，所述形成金属粘附层包含选择性的沉积处理。6.根据权利求I的方法，其中，所述形成金属粘附层包含: 选择Mn、Ta、T1、Co、W、Ru、Ni或包含选自Mn、Ta、T1、Co、W、Ru和Ni中的两种或更多种金属的组合的合金中的至少ー种。7.按权利要求2所述的方法，其中，所述金属氧化物接合层与所述Cu接合焊盘的侧壁垂直一致。8.按权利要求1所述的方法，其中，所述第一器件晶片包含场效应晶体管，并且所述第ニ器件晶片包含另ー场效应晶体管。9.按权利要求1所述的方法，其中，所述至少ー个Cu表面位于互连级的最高表面顶上，所述互连级包含至少ー个互连电介质材料，所述至少一个互连电介质材料具有位于其中的多个导电特征件，其中，导电特征件中的至少ー个与第一器件晶片的所述Cu表面的最底部分接触。10.按权利要求1所述的方法，还包括: 在接合之前翻转器件晶片中的至少ー个。11.按权利要求1所述的方法，其中，金属粘附层的一部分保持在器件晶片中的至少ー个顶上。12.按权利要求1所述的方法，其中，所述金属粘附层包含多层结构，并且所述金属氧化物接合层包含多层结构。13.一种三维(3D)集成电路，包括: 包含Cu表面的第一器件晶片和包含另ー Cu表面的第二器件晶片的垂直叠层，其中，金属氧化物接合层位于第一器件晶片的第一 Cu表面与第二器件晶片的另ー Cu表面之间。14.按权利要求13所述的3D集成电路，其中，第一器件晶片的所述Cu表面与第二器件晶片的所述另ー Cu表面是Cu接合焊盘，并且每一 Cu接合焊盘都被构图。15.按权利要求13所述的3D集成电路，其中，第...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·V·源，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：