[发明专利]一种混合键合结构及混合键合方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体混合键合领域，尤其涉及一混合键合结构及混合键合方法。

背景技术

混合晶圆键合由于其在键合过程中同步将电路引线接通，成为当前三维集成技术研发的重点。对于混合键合工艺，目前业界主要还是处于研发阶段。之所以还未大规模生产，是由于其对待键合晶圆的表面要求极高，如晶圆表面的粗糙特性，厚度均匀性，不同介质之间的平整度等。当前急需一种能实现混合键合的稳定工艺，来使得混合键合技术能投入生产。

当前混合晶圆键合的良率主要取决于对待键合晶圆键合表面的平整度，特别是不同介质之间的平整度等。目前平整度很难在晶圆级别做到稳定，常常遇到键合导线与导线间出现气隙(air gap)，导致连线失败。

发明内容

鉴于上述技术问题，本发明披露一种带开关层的混合键合结构及混合键合方法，可以实现给待键合晶圆表面平整度带来巨大改进。

本发明解决上述技术问题的主要技术方案为：

一种混合键合结构，包括相对设置的第一晶圆和第二晶圆，所述第一晶圆具有第一键合面，所述第二晶圆具有第二键合面，其中，

所述第一键合面上覆盖有第一绝缘层，所述第一绝缘层中设置有多块第一金属垫，所述第二键合面上覆盖有第二绝缘层，所述第二绝缘层中设置有多块第二金属垫；以及

所述第一绝缘层中还设置有第一开关层，所述第一开关层位于所述第一金属垫和所述第一键合面之间，和/或，所述第二绝缘层中还设置有第二开关层，所述第二开关层位于所述第二金属垫和所述第二键合面之间。

优选的，上述的混合键合结构，其中，当所述第一绝缘层中设置有所述第一开关层时，

所述多块第一金属垫呈阵列均匀分布于所述第一绝缘层中，所述第一开关层位于至少一个所述第一金属垫和所述第一键合面之间；以及

与所述第一开关层接触的所述第一金属垫用于连线键合。

优选的，上述的混合键合结构，其中，当所述第二绝缘层中设置有所述第二开关层时，

所述多块第二金属垫呈阵列均匀分布于所述第二绝缘层中，所述第二开关层位于至少一个所述第二金属垫和所述第二键合面之间；以及

与所述第二开关层接触的所述第二金属垫用于连线键合。

优选的，上述的混合键合结构，其中，当同时设置有所述第一开关层及所述第二开关层时，

所述多块第一金属垫呈阵列均匀分布于所述第一绝缘层中，所述第一开关层位于至少一个所述第一金属垫和所述第一键合面之间，与所述第一开关层接触的所述第一金属垫用于连线键合；

所述多块第二金属垫呈阵列均匀分布于所述第二绝缘层中，所述第二开关层位于至少一个所述第二金属垫和所述第二键合面之间，与所述第二开关层接触的所述第二金属垫用于连线键合；以及

所述第一开关层和所述第二开关层上下对应。

优选的，上述的混合键合结构，其中，所述多块第一金属垫暴露的上表面与所述第一绝缘层的上表面齐平，以及

所述多块第二金属垫暴露的上表面与所述第二绝缘层的上表面齐平。

优选的，上述的混合键合结构，其中，所述第一开关层和所述第二开关层的材质为金属。

优选的，上述的混合键合结构，其中，所述第一键合面为所述第一晶圆的顶层金属层，所述第二键合面为所述第二晶圆的顶层金属层。

本发明还提供一种混合键合方法，包括提供待键合的具有第一键合面的第一晶圆和待键合的具有第二键合面的第二晶圆，其中，还包括：

在所述第一键合面上形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层中形成用于电连接的第一开关层以及多个第一金属垫，所述多个第一金属垫呈阵列均匀分布于所述第一绝缘层中，所述第一开关层至少位于一个所述第一金属垫与所述第一键合面之间；

在所述第二键合面上形成第二绝缘层，在所述第二绝缘层中形成多个第二金属垫；

将与所述第一开关层接触的所述第一金属垫与对应的所述第二金属垫连线键合。

本发明还提供一种混合键合方法，包括提供待键合的具有第一键合面的第一晶圆和待键合的具有第二键合面的第二晶圆，其中，还包括：

在所述第一键合面上形成第一绝缘层，在所述第一绝缘层中形成多个第一金属垫；

在所述第二键合面上形成第二绝缘层，在所述第二绝缘层中形成用于电连接的第二开关层以及多个第二金属垫，所述多个第二金属垫呈阵列均匀分布于所述第二绝缘层中，所述第二开关层至少位于一个所述第二金属垫与所述第二键合面之间；