[发明专利]一种半导体结构及其制作方法、图像传感器

权利要求书

1.一种半导体结构的制作方法，其特征在于，包括：

提供一第一堆叠结构和一第二堆叠结构；所述第一堆叠结构包括第一衬底以及沿着靠近所述第一衬底的方向依次层叠设置第一氧化物层、第一硬掩膜层、第一介质层、第一平坦层、第一铜层；所述第二堆叠结构包括第二衬底以及沿着靠近所述第二衬底的方向依次层叠设置第二氧化物层、第二硬掩膜层、第二介质层、第二平坦层、第二铜层；所述第一硬掩膜层和所述第二硬掩膜层的材料由绝缘材料制成，绝缘材料包括但不限于为氮化硅、氧化硅中任一种；所述第一铜层包括多个用于布线的第一顶层金属柱结构；所述第二铜层包括多个用于布线的第二顶层金属柱结构；

基于金属网格掩膜版进行图案化处理，在所述第一堆叠结构上形成第一走线槽和第一连接凹槽，在所述第二堆叠结构上形成第二走线槽和第二连接凹槽；所述第一走线槽和所述第一连接凹槽贯穿所述第一硬掩膜层，所述第二走线槽和所述第二连接凹槽贯穿所述第二硬掩膜层；

所述在所述第一堆叠结构上形成第一走线槽和第一连接凹槽包括：

在第一堆叠结构上形成多个第一沟道结构；每个第一沟道结构穿过贯穿第一氧化物层、第一硬掩膜层和第一介质层，但是第一沟道结构穿过第一平坦层中远离第一衬底的上表面但不贯穿第一平坦层中靠近第一衬底的下表面；

在暴露出第一平坦层的位置后，进行刻蚀以在第一沟道结构处移除被开口暴露的第一堆叠结构的部分而形成截面为倒梯形的第一走线槽，直到刻蚀形成的第一走线槽暴露出相对设置的第一顶层金属柱结构为止；

形成多个第一连接凹槽，其中，每个第一连接凹槽穿过贯穿第一氧化物层、第一硬掩膜层，但是第一连接凹槽穿过第一介质层中远离第一衬底的上表面但不贯穿第一介质层中靠近第一衬底的下表面；

所述在所述第二堆叠结构上形成第二走线槽和第二连接凹槽包括：

在第二堆叠结构上形成多个第二沟道结构；每个第二沟道结构穿过贯穿第二氧化物层、第二硬掩膜层和第二介质层，但是第二沟道结构穿过第二平坦层中远离第二衬底的上表面但不贯穿第二平坦层中靠近第二衬底的下表面；第一堆叠结构上形成的多个第一沟道结构与第二堆叠结构上形成的多个第二沟道结构的位置相匹配；

在暴露出第二平坦层的位置后，进行刻蚀工以在第二沟道结构处移除被开口暴露的第二堆叠结构的部分而形成截面为倒梯形的第二走线槽，直到刻蚀形成的第二走线槽暴露出相对设置的第二顶层金属柱结构为止；

形成多个第二连接凹槽，其中，每个第二连接凹槽穿过贯穿第二氧化物层、第二硬掩膜层，但是第二连接凹槽穿过第二介质层中远离第二衬底的上表面但不贯穿第二介质层中靠近第二衬底的下表面；第一堆叠结构上形成的多个第一连接凹槽与第二堆叠结构上形成的多个第二连接凹槽的位置相匹配；

去除所述第一氧化物层和所述第二氧化物层；

形成第一走线部和第一电连接件以得到第一晶圆，形成第二走线部和第二电连接件以得到第二晶圆；所述第一走线部、所述第一电连接件以及所述第一硬掩膜层的表面齐平，所述第二走线部、所述第二电连接件以及所述第二硬掩膜层的表面齐平；

键合所述第一晶圆和所述第二晶圆得到半导体结构；所述第一走线部和所述第二走线部、所述第一电连接件和所述第二电连接件相对配合设置；

键合所述第一晶圆和所述第二晶圆得到半导体结构，包括：

对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行表面活化处理；

所述对所述第一晶圆和所述第二晶圆进行表面活化处理，包括：

将所述第一晶圆和所述第二晶圆放置于活性溶液；所述活性溶液包括酸性溶液；所述第一晶圆和第二晶圆分别置于盛有活性溶液的第一容器和第二容器中；

对所述第一堆叠结构和所述第二堆叠结构的表面进行清洗；

其中，用等离子体清洗技术将所述第一晶圆表面的所述第一铜层和所述第一硬掩膜层进行活化，使所述第一硬掩膜层表面形成氮化硅羟基来改善所述第一晶圆的亲水性；另外，让所述第一容器中沉没于所述活性溶液的所述第一晶圆中的所述第一铜层产生羟基或形成部分铜表面的羟基；

其中，用等离子体清洗技术将所述第二晶圆表面的所述第二铜层和所述第二硬掩膜层进行活化，使所述第二硬掩膜层表面形成氮化硅羟基来改善所述第二晶圆的亲水性；另外，让所述第二容器中沉没于所述活性溶液的所述第二晶圆中的所述第二铜层产生羟基或形成部分铜表面的羟基；

对活化后的所述第一晶圆和所述第二晶圆进行初步键合处理得到键合晶圆结构；

采用键合工艺和合金工艺，将所述第一晶圆和所述第二晶圆初步键合；将活化后的所述第一晶圆和所述第二晶圆进行键合，使其形成SiN-O-SiN，CU-O-SiN的共价键，使得所述第一晶圆和所述第二晶圆初步键合；

对所述键合晶圆结构进行热膨胀键合处理得到所述半导体结构；所述第一硬掩膜层和所述第二硬掩膜层的表面均形成所述氮化硅羟基，因此，所述第一硬掩膜层和所述第二硬掩膜层通过脱水反应形成共价键。