晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉半導體領域，具體涉及一種晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構。
【背景技術】
[0002]晶圓級銅-銅鍵合(Wafer level Cu-Cu bonding)作為3D集成電路一項關鍵技術，在高端產(chǎn)品上具有重要的應用趨勢。晶圓級銅-銅鍵合是一種晶圓間的互連技術，將多個晶圓相互對準鍵合，使得多個晶圓表面的銅互連凸出晶圓表面的貼合端相互貼合，從而實現(xiàn)多個互連結(jié)構的電連接。
[0003]參考圖1，TJK出了現(xiàn)有技術一種晶圓鍵合的方法的側(cè)視圖，第一晶圓01表面上設有多個第一貼合端03，第二晶圓02表面上設有多個第二貼合端04，隨著半導體技術的發(fā)展，第一貼合端03和第二貼合端04的密度逐漸增大，也就是說，第一晶圓01表面第一貼合端03之間的距離較小，第二晶圓02表面第二貼合端04之間的距離較小，相鄰第一貼合端03或相鄰第二貼合端04電連接而造成短路，進而可能造成最終形成3D集成電路的失效。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶圓鍵合的方法以及晶圓鍵合結(jié)構，以使晶圓鍵合工藝之后，相鄰的貼合端之間不容易發(fā)生短路。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶圓鍵合的方法，包括:提供多個晶圓；在晶圓上形成層間介質(zhì)層，所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層；在所述層間介質(zhì)層中形成互連結(jié)構，所述互連結(jié)構的一部分凸出于層間介質(zhì)層表面，為互連結(jié)構的貼合端；在貼合端的側(cè)壁上形成側(cè)墻；使多個晶圓的互連結(jié)構的貼合端相互對準貼合，對多個晶圓進行晶圓鍵合工藝。
[0006]可選的，在多個晶圓的層間介質(zhì)層表面形成側(cè)墻的步驟包括:在貼合端的表面以及層間介質(zhì)層表面形成絕緣材料層；對所述絕緣材料層進行等離子體刻蝕，去除貼合端表面以及層間介質(zhì)層表面的絕緣材料層，覆蓋在貼合端側(cè)壁的絕緣材料層形成側(cè)墻。
[0007]可選的，所述絕緣層和絕緣材料層的材料為氮化硅。
[0008]可選的，所述貼合端的高度在600到2000埃的范圍內(nèi)。
[0009]可選的，在晶圓的層間介質(zhì)層上形成絕緣材料層的步驟中，所述絕緣材料層的厚度在700到4000埃的范圍內(nèi)。
[0010]可選的，所述等離子體刻蝕法采用的刻蝕氣體包括含氟氣體。
[0011]可選的，所述含氟氣體包括cf4、sf6、chf3中的一種或多種。
[0012]可選的，形成互連結(jié)構的步驟包括:在所述絕緣層上形成第二介質(zhì)層；形成位于層間介質(zhì)層以及第二介質(zhì)層中的互連結(jié)構，所述互連結(jié)構表面與第二介質(zhì)層表面齊平；對所述第二介質(zhì)層進行回刻，去掉第二介質(zhì)層至露出絕緣層，使部分互連結(jié)構凸出層間介質(zhì)層表面，所述凸出層間介質(zhì)層表面的部分互連結(jié)構作為貼合端。
[0013]可選的，在晶圓上形成層間介質(zhì)層的步驟包括:在形成第一介質(zhì)層之前，在所述晶圓上形成阻擋層，所述層間介質(zhì)層還包括所述阻擋層；形成位于層間介質(zhì)層以及第二介質(zhì)層中的互連結(jié)構，所述互連結(jié)構表面與第二介質(zhì)層表面齊平步驟包括:在所述絕緣層上形成第二介質(zhì)層之后，在所述第二介質(zhì)層和絕緣層中形成溝槽，在所述阻擋層和第一介質(zhì)層中形成通孔，在所述溝槽和第二通孔中填充金屬層，以形成互連結(jié)構。
[0014]可選的，所述第二介質(zhì)層的厚度在600到2500埃的范圍內(nèi)。
[0015]可選的，所述互連結(jié)構的材料為銅、鋁中的一種或多種。
[0016]可選的，在對多個晶圓進行晶圓鍵合工藝的步驟中，溫度在300攝氏度到500攝氏度的范圍內(nèi)；壓強在IMP到2MP ;時間在30秒到90秒。
[0017]可選的，在晶圓上形成的貼合端的數(shù)量為多個，相鄰貼合端之間的距離在2微米到10微米的范圍內(nèi)。
[0018]本發(fā)明還提供一種晶圓鍵合結(jié)構，包括:
[0019]晶圓；
[0020]位于晶圓上的層間介質(zhì)層,所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層；
[0021]位于層間介質(zhì)層中的互連結(jié)構，所述互連結(jié)構的一部分凸出于層間介質(zhì)層表面，凸出于層間介質(zhì)層表面的所述互連結(jié)構的一部分為貼合端；
[0022]位于所述貼合端側(cè)壁上的側(cè)墻。
[0023]可選的，所述絕緣層和側(cè)墻的材料為氮化硅。
[0024]可選的，所述貼合端凸出層間介質(zhì)層表面的高度在600到2000埃的范圍內(nèi)。
[0025]可選的，所述互連結(jié)構的材料為銅、鋁中的一種或多種。
[0026]可選的，所述層間介質(zhì)層還包括:位于晶圓表面與第一介質(zhì)層之間的阻擋層，所述互連結(jié)構為大馬士革互連結(jié)構，所述互連結(jié)構還位于所述阻擋層中。
[0027]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0028]在晶圓鍵合工藝之前,在晶圓上形成層間介質(zhì)層,所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層；在所述層間介質(zhì)層中形成互連結(jié)構，所述互連結(jié)構的一部分凸出于層間介質(zhì)層表面，為互連結(jié)構的貼合端；在貼合端側(cè)壁上形成側(cè)墻。所述絕緣層將層間介質(zhì)層表面完全覆蓋，所述側(cè)墻將貼合端側(cè)壁覆蓋，對多個晶圓進行鍵合工藝之后，相鄰的貼合端具有絕緣層和側(cè)墻隔斷，不容易發(fā)生短路。此外，在側(cè)墻的保護下，貼合端沒有暴露于外界環(huán)境中，不容易受氧氣和水汽的影響而形成氧化物，同樣減小了短路的風險。
【附圖說明】
[0029]圖1是現(xiàn)有技術一種晶圓鍵合的方法的側(cè)視圖；
[0030]圖2至圖9是本發(fā)明晶圓鍵合的方法一實施例中各個步驟的側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0031]如【背景技術】所述，在3D集成電路的制作工藝中，晶圓鍵合工藝后，貼合端之間容易發(fā)生短路，影響了鍵合質(zhì)量。
[0032]分析貼合端之間容易發(fā)生短路的原因，繼續(xù)參考圖1所示，由于第一晶圓01表面第一貼合端03之間的距離較小，第二晶圓02表面第二貼合端04之間的距離較小，這樣，第一貼合端03或第二貼合端04中的金屬離子如圖1中虛線所示，容易發(fā)生擴散，從而使得相鄰第一貼合端03之間或相鄰第二貼合端04之間容易發(fā)生短接。
[0033]此外，第一貼合端03和第二貼合端04通常采用銅材料，銅暴露于空氣中容易受到氧氣和水汽的腐蝕作用，形成金屬氧化物05，在晶圓級銅-銅鍵合之后，金屬氧化物05附著于第一貼合端03、第二貼合端04與晶圓表面，可能將相鄰的相鄰第一貼合端03或相鄰第二貼合端04電連接，造成短路。
[0034]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提出一種晶圓鍵合的方法，在晶圓鍵合工藝之前，在多個晶圓上形成層間介質(zhì)層以及于位于層間介質(zhì)層中的互連結(jié)構，所述層間介質(zhì)層包括依次形成的第一介質(zhì)層和絕緣層，所述互連結(jié)構具有高于層間介質(zhì)層表面的貼合端；在多個晶圓的貼合端側(cè)壁表面形成側(cè)墻。
[0035]本發(fā)明對多個晶圓進行鍵合工藝之后，相鄰的貼合端具有絕緣層和側(cè)墻隔斷，不容易發(fā)生短路。此外，在形成貼合端到進行晶圓鍵合之間的工藝間隙期，在絕緣層和側(cè)墻的保護下，貼合端沒有暴露于外界環(huán)境中，不容易受氧氣和水汽的影響而形成氧化物，同樣減小了短路的風險。
[0036]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0037]參考圖2至圖9，示出了本發(fā)明晶圓鍵合的方法一實施例各個步驟的側(cè)視圖。
[0038]參考圖2，提供多個晶圓，需要說明的是，本圖2只示出了一個第一晶圓10。在本實施例中，所述第一晶圓10包括襯底100，所述襯底100為硅襯底，在其他實施例中，所述襯底100還可以為鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底等其它半導體襯底，對此本發(fā)明不做任何限制。
[0039]襯底100中可以形成有多層具有半導體器件，如晶體管、存儲器、MEMS器件的復雜結(jié)構，本發(fā)明對此不作限制。
[0040]繼續(xù)參考圖2，在第一晶圓10上形成層間介質(zhì)層。具體地，在襯底100上形成層間介質(zhì)層。所述層間介質(zhì)層包括依次形成的阻擋層101、第一介質(zhì)層102、絕緣層103。
[0041 ] 需要說明的是，本實施例中的層間介質(zhì)層和將要在層間介質(zhì)層中形成的互連結(jié)構位于晶圓金屬互連區(qū)域的頂部，用于進行封裝或鍵合工藝，在本實施例中的層間介質(zhì)層和互連結(jié)構與襯底100之間還可能形成有多層金屬互連，本發(fā)明對此不作限制。
[0042]所述阻擋層101用于將第一介質(zhì)層102和互連結(jié)構與其他層級的金屬互連隔離，但是本發(fā)明對是否形成阻擋層101不做限制，在其他實施例中，所述層間介質(zhì)層還可以僅包括第一介質(zhì)層102和絕緣層103。
[0043]在本實施例中，所述阻擋層101、絕緣層103的材料為氮化硅，所述第一介質(zhì)層102的材料為氧化硅，但是本發(fā)明對阻擋層101、絕緣層103、第一介質(zhì)層102的材料均不做限制，在其他實施例中，所述第一介質(zhì)層102的材料還可以為低K介質(zhì)或超低K介質(zhì)，所述阻擋層101、絕緣層103的材料還可以為氮化鈦等金屬化合物。
[0044]在本實施例中，形成絕緣層103后，在所述絕緣層103上形成第二介質(zhì)層104。所述第二介質(zhì)層104的材料為氧化硅，但是本發(fā)明對第二介質(zhì)層104的材料不做限制，在其他實施例中，所述第二介質(zhì)層104的材料還可