[发明专利]包括支撑芯片和三维存储器芯片的经翘曲补偿的键合结构

权利要求书

1.一种形成半导体结构的方法，所述方法包括：

提供第一半导体管芯，所述第一半导体管芯包括第一半导体器件、第一金属互连结构和具有第一凹形顶表面的第一金属键合焊盘；

通过在所述第一金属键合焊盘的所述第一凹形顶表面上选择性地沉积金属材料将金属凸块部分直接形成在所述第一金属键合焊盘的所述第一凹形顶表面上；

提供第二半导体管芯，所述第二半导体管芯包括第二半导体器件、第二金属互连结构和第二金属键合焊盘；并且

通过经由金属间键合将所述第二金属键合焊盘键合至所述金属凸块部分来将所述第二半导体管芯附接到所述第一半导体管芯。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一金属键合焊盘通过下述步骤来形成：在覆盖在所述第一金属互连结构上的第一焊盘层级介电层内形成焊盘层级凹槽，在所述焊盘层级凹槽中和所述第一焊盘层级介电层上方沉积至少一种金属材料，以及通过化学机械平坦化从包括所述第一焊盘层级介电层的顶表面的水平平面上方移除所述至少一种金属材料，其中所述至少一种金属材料在所述焊盘层级凹槽的区域上出现附带凹陷；并且

所述焊盘层级凹槽中的所述至少一种金属材料的其余部分构成所述第一金属键合焊盘。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属凸块部分通过选择性金属化学气相沉积、电镀或化学镀工艺形成，所述选择性金属化学气相沉积、电镀或化学镀工艺使所述金属凸块部分的金属材料从所述第一金属键合焊盘的物理暴露的第一凹形顶表面生长，同时抑制所述金属材料从电介质表面生长。

4.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一金属键合焊盘和所述第二金属键合焊盘包含铜；并且

所述金属凸块部分包含与铜不同的金属材料。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述金属凸块部分的所述金属材料基本上由选自钴、钌和钼的元素金属组成。

6.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述金属凸块部分在中心部分处的厚度大于在边缘部分处的厚度；

所述第二金属键合焊盘具有第二凹形顶表面；并且

所述金属凸块部分的所述中心部分接触所述第二金属键合焊盘的所述第二凹形顶表面。

7.一种形成半导体结构的方法，所述方法包括：

提供第一半导体管芯，所述第一半导体管芯包括第一半导体器件、第一金属互连结构和以第一焊盘到焊盘间距横向间隔开的第一金属键合焊盘；

提供第二半导体管芯，所述第二半导体管芯包括第二半导体器件和第二金属互连结构；并且

采用光刻曝光工艺以第二焊盘到焊盘间距在所述第二金属互连结构上形成第二金属键合焊盘，在所述光刻曝光工艺中在曝光工具的透镜上执行移轴操作，其中所述光刻工艺限定用于所述第二金属键合焊盘的图案。

8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述移轴操作期间，所述透镜的中心轴线相对于所述曝光工具的光传播轴倾斜非零倾斜角，并且所述透镜的几何中心从所述曝光工具的所述光传播轴横向偏移。

9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：

在所述光刻曝光工艺之前，在所述第二半导体管芯上方施加光致抗蚀剂层；

在所述光刻曝光工艺之后，使光致抗蚀剂层显影以提供经显影的光致抗蚀剂层；并且

转印所述经显影的光致抗蚀剂层中的图案以将所述第二金属键合焊盘的图案复制到位于所述第二半导体管芯上并且位于所述经显影的光致抗蚀剂层下方的材料层中。