[发明专利]一种半导体器件及其制造方法和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。

背景技术

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integrated circuit，IC)技术，3D集成电路(integrated circuit，IC)被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间，各个芯片的边缘部分可以根据需要引出多个引脚，根据需要利用这些引脚，将需要互相连接的芯片通过金属线互联，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆叠芯片数量较多，而且芯片之间的连接关系比较复杂，那么就会需要利用多条金属线，最终的布线方式比较混乱，而且也会导致体积增加。

因此，目前在所述3D集成电路(integrated circuit，IC)技术中大都采用硅通孔(Through Silicon Via，TSV)以及位于硅通孔上方的金属互连结构形成电连接，然后进一步实现晶圆之间的键合。

在3D IC立体叠合技术，硅通孔(TSV)、中介板(Interposer)等关键技术、封装零组件的协助下，在有限面积内进行最大程度的晶片叠加与整合，进一步缩减晶片面积、封装体积并提升晶片沟通效率。因此，晶圆水平上的Cu-Cu接合(Wafer level Cu-Cu bonding)作为3D IC中的一项关键技术，在高端产品上的有重要的应用趋势。

在目前的工艺中在将底部晶圆和顶部晶圆相接合合，但是所述方法不仅占用较大的芯片面积，而且需要执行两个步骤形成深硅通孔和浅硅通孔，需要多个掩膜、执行多个蚀刻步骤，工艺繁琐，使工艺成本增加。

因此，为解决目前工艺中的上述技术问题，有必要提出一种新的半导体器件及其制造方法和电子装置。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明实施例一提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

第一晶圆；

第二晶圆，位于所述第一晶圆的上方并与所述第一晶圆相接合；

第一顶部金属层，位于所述第一晶圆中并与所述第一晶圆中的第一功能部件电连接；

第二金属层，位于所述第二晶圆中且位于所述第一顶部金属层的上方，所述第二金属层与所述第二晶圆中的第二功能部件电连接；

电连接结构，其中所述电连接结构贯穿所述第二晶圆和所述第二金属层并延伸至所述第一晶圆中的所述第一顶部金属层上，以使所述第二晶圆中的所述第二功能部件与所述第一晶圆中的第一功能部件电连接。

可选地，所述第二金属层环绕所述电连接结构的周边设置。

可选地，所述第二金属层呈中空的环形结构，所述电连接结构与所述环形结构中的中空部分相匹配并嵌于所述环形结构中。

可选地，所述第二金属层呈方形中空环形结构、圆形中空环形结构或多边形的中空环形结构。

可选地，所述中空部分尺寸比所述第二金属层的尺寸大1/3～2/3。

可选地，所述电连接结构包括硅通孔。

可选地，所述第一晶圆为逻辑晶圆，所述第二晶圆为CMOS图像传感器晶圆。

本发明还提供了一种半导体器件的制备方法，所述方法包括：

提供第一晶圆和第二晶圆，所述第二晶圆与所述第一晶圆相互接 合为一体，其中，所述第二晶圆位于所述第一晶圆的上方，所述第一晶圆中形成有第一顶部金属层，所述第一顶部金属层与所述第一晶圆中的第一功能部件电连接，所述第二晶圆中形成有第二金属层，所述第二金属层与第二晶圆中的第二功能部件电连接并且所述第二金属层为具有中空部分的环形结构，并且所述第二金属层中的所述中空部分在垂直方向上的投影位于所述第一顶部金属层的上方；

图案化所述第二晶圆、所述第二金属层和所述第一晶圆，以去除所述第二金属层中的所述中空部分并形成开口，露出所述第一顶部金属层；

在所述开口中形成电连接结构，以将所述第一晶圆中的第一功能部件和所述第二晶圆中的第二功能部件形成电连接。

可选地，所述第二金属层呈方形的中空环形结构、圆形的中空环形结构或多边形的中空环形结构。