[发明专利]半导体器件及其形成方法、芯片

权利要求书

1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：

提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底、位于所述第一衬底上的第一介质层、嵌设于所述第一介质层中的第一金属层、至少一个贯穿部分厚度的所述第一介质层并暴露出所述第一金属层的第一开孔和填充所述第一开孔并与所述第一金属层互连的第一互连金属层；

提供第二晶圆，所述第二晶圆包括第二衬底、位于所述第二衬底上的第二介质层和嵌设于所述第二介质层中的第二金属层、至少一个贯穿部分厚度的所述第二介质层并暴露出所述第二金属层的第二开孔和填充所述第二开孔并与所述第二金属层互连的第二互连金属层；

将所述第一晶圆和所述第二晶圆键合，所述第一互连金属层面对所述第二互连金属层键合；

形成隔离层，所述隔离层至少覆盖键合界面上所述第一互连金属层与所述第二互连金属层接触后其中任意一方被另一方露出的部分；

所述第一晶圆还包括：第一阻挡层；所述第一阻挡层覆盖所述第一开孔的侧壁表面和被暴露出的所述第一金属层的表面；所述第二晶圆还包括：第二阻挡层；所述第二阻挡层覆盖所述第二开孔的侧壁表面和被暴露出的所述第二金属层的表面；所述隔离层还覆盖位于所述第二开孔的侧壁表面和所述第二金属层表面的所述第二阻挡层的表面和/或位于所述第一开孔的侧壁表面和所述第一金属层表面的所述第一阻挡层的表面；

其中，所述第一金属层和所述第二金属层中至少有其中一个金属层的材质包括活泼金属；

所述形成隔离层包括：对所述第二金属层和所述第一金属层中材质包括活泼金属的金属层热氧化处理形成所述隔离层。

2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一金属层和所述第二金属层中至少有其中一个金属层的材质包括铝。

3.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述形成隔离层包括：将键合后的所述第一晶圆和所述第二晶圆，在氮气气氛中，350℃~450℃条件下退火20~40分钟。

4.如权利要求3所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述形成隔离层包括：所述第二金属层的材质包括活泼金属，所述第二金属层的金属扩散至所述第二开孔中，并捕获游离在键合间隙以及所述第二衬底中的氧，在所述第二开孔的侧壁以及键合界面缝隙处生成第二金属氧化物作为隔离层；和/或，所述第一金属层的材质包括活泼金属，所述第一金属层的金属扩散至所述第一开孔中，并捕获游离在键合间隙以及所述第一衬底中的氧，在所述第一开孔的侧壁以及键合界面缝隙处生成第一金属氧化物作为隔离层。

5.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一晶圆还包括：位于所述第一介质层上的第一键合层，所述第一开孔贯穿所述第一键合层；所述第二晶圆还包括：位于所述第二介质层上的第二键合层，所述第二开孔贯穿所述第二键合层；所述第一键合层面对所述第二键合层键合；所述隔离层位于键合界面上所述第一互连金属层被所述第二互连金属层接触后露出的部分与所述第二键合层之间，和/或所述隔离层位于键合界面上所述第二互连金属层被所述第一互连金属层接触后露出的部分与所述第一键合层之间。

6.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一互连金属层与所述第二互连金属层的材质均为铜；或者所述第一互连金属层与所述第二互连金属层的材质均为钨；或者所述第一互连金属层与所述第二互连金属层的材质一个为铜，另一个为钨。