[发明专利]一种半导体器件及制备方法、电子装置

说明书

本发明涉及一种半导体器件及制备方法、电子装置。所述方法包括：提供第一晶圆，所述第一晶圆的表面形成有具有开口的表面材料层，在所述开口表面以及所述表面材料层表面形成有第一阻挡层和接合材料的种子层；在所述开口中依次形成第一接合材料层和第一焊料层至所述表面材料层的顶部；去除所述表面材料层表面上的所述第一阻挡层和接合材料的种子层；提供第二晶圆并与所述第一晶圆相接合。在所述方法中通过在接合区域中形成接合材料层和焊料层(Solder layer)，其中采用焊料层(Solder layer)可以减小接合材料层(例如Cu)表面的粗糙度要求，减少Cu平坦化的要求，降低键合温度和退火温度，通过将焊料层作为接合材料，可以降低键合工艺难度，提高工艺的良率。

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制备方法、电子装置。

背景技术

在半导体技术中CMOS图像传感器(CIS)技术相当热门，从前面照式(FSI)到背面照射(BSI)，越来越小的像素(pixel)尺寸，越来越好的感光性能；3D CIS技术是在目前的CIS技术基础上，使用两片晶圆接合(wafer bonding)的技术，一片晶圆上制作图像传感器像素(CIS pixel)的芯片，另一片晶圆上制作像素数据处理芯片，然后将两片晶圆接合在一起，来形成3D CIS芯片。这种制作方式的优势在于芯片不仅像素面积更大，而且性能更加优越，同时芯片的数据处理更快。

目前的Cu-Cu直接接合(direct bonding)技术中有两种解决方案，第一种称为热压接合(thermal-compress bonding)，接合焊盘(bonding pad)突出表面，Cu焊盘的表面粗糙度(roughness)要求在几个纳米以下，接合之后，接合界面是有一条小细缝的，两片晶圆的界面不能直接接合在一起。此种工艺的缺点在于键合工艺时间长，键合一对硅片，基本需要1小时左右。

第二种，称为复合接合(hybrid bonding)，接合焊盘低于表面，先使用熔融键合(fusion bonding)，表面材料可以是氧化物或者氮化物，然后再执行退火,使得Cu结晶(grain)增大，Cu-Cu焊盘就能接触到一起，Cu焊盘的表面粗糙度(roughness)要求在几个纳米以下，同时Cu焊盘低于表面为10～20A左右。

因此，现有技术中虽然存在晶圆水平上的Cu-Cu接合(Wafer level Cu-Cubonding)的方法，但是现有技术中存在各种弊端，上述弊端成为亟需解决的问题，以进一步提高器件的性能和良率。

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，在所述第一晶圆的表面形成有具有开口的表面材料层，在所述开口的表面以及所述表面材料层上形成有第一阻挡层和接合材料的种子层；

在所述开口中依次形成第一接合材料层和第一焊料层至所述表面材料层的顶部；

去除所述表面材料层表面上的所述第一阻挡层和所述种子层；

提供第二晶圆并与所述第一晶圆相接合。

可选地，在所述第二晶圆中形成有第二接合材料层和第二焊料层，将所述第一焊料层和所述第二焊料层通过范德华力共晶键合为一体。

可选地，在去除所述第一阻挡层和所述种子层之后所述方法还包括：

对所述第一焊料层进行回流，以形成第一接合焊球；