[发明专利]键合存储器件及其制造方法

权利要求书

1.一种用于形成键合半导体器件的方法，包括：

形成第一晶片和第二晶片，所述第一晶片具有衬底之上的功能层，其中，所述衬底不包括单晶硅并且用于形成存储器阵列，所述第一晶片的所述功能层具有形成在所述衬底之上而不在所述衬底之中的存储器阵列，其中，形成所述第一晶片进一步包括：

在所述衬底之上形成隔离结构；

在所述隔离结构中形成多个阵列基础区域，所述隔离结构使所述多个阵列基础区域彼此绝缘；以及

在所述多个阵列基础区域之上形成多个存储器阵列，其中，所述阵列基础区域包括为在其上形成所述存储器阵列而提供基础的材料或结构；

反转所述第一晶片以键合到所述第二晶片上，以形成键合半导体器件，因而所述衬底在所述功能层的顶部上；

去除所述衬底的至少一部分以形成所述键合半导体器件的顶表面，其中，所述去除包括剥离所述第一晶片的其上形成有所述存储器阵列的所述衬底；以及

在所述顶表面之上形成键合焊盘。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第一晶片进一步包括：

形成绝缘结构以覆盖所述多个存储器阵列和所述多个阵列基础区域；以及

形成处于所述绝缘结构中并且在所述第一晶片的顶表面被暴露的多个互连结构。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隔离结构和所述隔离结构中的所述多个阵列基础区域包括：

在所述衬底之上形成绝缘材料层；

对所述绝缘材料层进行图案化以在所述绝缘材料层中形成多个沟槽；以及

沉积半导体材料以填满所述多个沟槽，以形成所述多个阵列基础区域。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述隔离结构和所述隔离结构中的所述多个阵列基础区域包括：

在所述衬底之上形成另一绝缘材料层；

在所述另一绝缘材料层之上形成半导体材料层；

对所述半导体材料层进行图案化以去除所述半导体材料层的部分，暴露所述另一绝缘材料层，并且形成多个阵列基础区域；以及

沉积与所述另一绝缘材料层相同的材料，以填充由所述半导体材料层的被去除部分形成的空间、与所述另一绝缘材料层连接、并且形成所述隔离结构。

5.根据权利要求3或4所述的方法，还包括在形成所述多个阵列基础区域和所述隔离结构之后执行平坦化工艺，以去除所述多个阵列基础区域和所述隔离结构上的多余材料。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述绝缘材料层或形成另一绝缘材料层包括：沉积氧化硅；以及沉积所述半导体材料并形成所述半导体材料层包括：沉积掺杂多晶硅。

7.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，其中，在所述多个阵列基础区域之上形成所述多个存储器阵列包括在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成至少一个存储器阵列。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成所述至少一个存储器阵列包括：

在所述多个阵列基础区域中的每一个之上形成阶梯结构；

形成从所述阶梯结构的顶表面延伸到相应的阵列基础区域的沟道孔；

在所述沟道孔的底部形成半导体部分，所述半导体部分与所述阵列基础区域连接；以及

形成沟道形成结构以填满所述沟道孔并形成半导体沟道。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，形成所述半导体部分包括执行沉积工艺以在所述沟道孔的所述底部的所述相应阵列基础区域的暴露部分上形成半导体材料。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，用于形成所述半导体材料的所述沉积工艺包括沉积与所述相应阵列基础区域的材料相同的材料。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述沉积工艺包括化学气相沉积、物理气相沉积、原子层沉积和选择性气相沉积中的一种或多种。