專利名稱：襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，在MEMS (Micro Electromechanical System，微電子機械系統(tǒng))、功率器件及電路等方面也得到了廣泛的應(yīng)用，通過將微機械技術(shù)或其他技術(shù)同集成電路制造工藝相結(jié)合，在半導(dǎo)體材料的襯底上制作微型器件、微型系統(tǒng)或功率器件、 功率電路等。傳統(tǒng)地，多采用單晶硅襯底和SOI (Silicon On hsulator，絕緣體上硅)襯底來進行器件的制作。對于SOI襯底，SOI本身的價格就高，而且微機械器件及電路的制作工藝也較傳統(tǒng)工藝更復(fù)雜，會大大提高產(chǎn)品的成本。對于單晶硅襯底，主要通過在單晶硅襯底上淀積多晶材料及其他絕緣材料后，通過刻蝕來形成器件，但由于多晶材料淀積工藝及材料本身的缺陷，這使得其淀積厚度受到限制，也影響到器件的性能。具體的，上述單晶硅襯底形成器件的問題在于，在襯底上淀積的多晶材料的本身具有較大的應(yīng)力，該應(yīng)力會影響多晶硅可以實現(xiàn)的淀積厚度及器件的性能，尤其會影響對應(yīng)力敏感的器件，例如，對于MEMS慣性傳感器或電容式壓力傳感器，它們是利用多晶硅結(jié)構(gòu)釋放后在慣性或壓力的作用下使電容發(fā)生變化的原理，在制造這種傳感器時，多晶硅的應(yīng)力會嚴(yán)重影響到器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體襯底及其制作方法，能夠避免形成器件中的應(yīng)力，進而提高在襯底中形成的功能器件的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供一種襯底結(jié)構(gòu)，包括相對設(shè)置的第一襯底和第二襯底；所述第一襯底的第一表面朝向第二襯底的第二表面，所述第一表面依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層和鍵合層；所述鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層與第二襯底連接?？蛇x地，所述第一襯底包括單晶半導(dǎo)體或單晶半導(dǎo)體化合物?？蛇x地，所述導(dǎo)體互連層至少包括一層導(dǎo)電層?？蛇x地，所述鍵合層為絕緣層或?qū)щ妼??？蛇x地，所述鍵合層為導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層為屏蔽功能層?？蛇x地，所述鍵合層為絕緣層，所述導(dǎo)體互連層至少包括兩層導(dǎo)電層?？蛇x地，還包括貫通第一襯底的隔離區(qū)，多個隔離區(qū)將第一襯底分隔成相互絕緣的區(qū)域?？蛇x地，還包括位于所述第二襯底中的、由第二襯底與鍵合層組成的第一空腔。
可選地，還包括位于所述第一表面和所述第二表面之間的第二空腔?？蛇x地，還包括由第一空腔貫通第二空腔組成的第三空腔?？蛇x地，所述第一襯底下表面具有外延層或摻雜層，所述外延層或摻雜層用于形成器件的部分功能層?？蛇x地，還包括貫穿所述第一襯底的引出通孔，所述引出通孔外壁具有絕緣隔離層，所述引出通孔用于向外電電引出導(dǎo)體互連層。相應(yīng)的、還提供一種襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，包括提供第一襯底；在所述第一襯底的第一表面上依次形成導(dǎo)體互連層以及鍵合層；提供第二襯底；通過鍵合層將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二襯底的第二表面，以將第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底?？蛇x地，形成所述導(dǎo)體互連層的步驟包括在所述第一表面上形成至少包括一層導(dǎo)電層的導(dǎo)體互連層?？蛇x地，所述鍵合層為絕緣層或?qū)щ妼?。可選地，所述鍵合層為導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層為屏蔽功能層?？蛇x地，所述鍵合層為絕緣層，形成所述導(dǎo)體互連層的步驟為在所述第一表面上形成至少包括兩層導(dǎo)電層的導(dǎo)體互連層。可選地，在連接第二襯底后，還包括步驟從與第一表面相對的表面減薄及拋光所述第一襯底?？蛇x地，在提供第一襯底時，還包括從第一襯底的第一表面在第一襯底內(nèi)形成隔離區(qū)；以及在連接第二襯底后，還包括從與第一表面相對的表面減薄及拋光第一襯底，暴露所述隔離區(qū)，以使隔離區(qū)貫通第一襯底，多個隔離區(qū)將第一襯底分隔成相互絕緣的區(qū)域?？蛇x地，在提供第二襯底時，還包括從第二襯底的第二表面在所述第二襯底內(nèi)形成第一開口 ；連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二表面，以使第一開口與鍵合層形成第一空腔，并將第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底?？蛇x地，在形成導(dǎo)體互連層和鍵合層后，還包括刻蝕所述鍵合層以及導(dǎo)體互連層，形成暴露第一表面的第二開口 ；連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二襯底的第二表面，以使第二開口同第二表面形成第二空腔，并將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底；或者，連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二表面，以使第一開口形成第一空腔，以及第二開口形成第二空腔，并將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底?？蛇x地，提供第一襯底時，包括提供第一襯底，所述第一襯底的第一表面上具有摻雜層或外延層，用于形成器件的部分功能層?？蛇x地，在提供第一襯底時，還包括從第一表面在第一襯底內(nèi)形成具有絕緣隔離層的引出通孔；以及在連接第二襯底后，還包括從與第一表面相對的表面減薄及拋光第一襯底，暴露所述引出通孔，以使引出通孔貫通第一襯底，所述引出通孔用于向外電引出導(dǎo)體互連層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點本發(fā)明實施例提供的襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法包括兩個襯底，第一襯底及導(dǎo)體互連層同第二襯底通過鍵合層鍵合連接集成在一起，這樣，第二襯底可以作為支撐功能的襯底， 第一襯底作為直接制作器件的襯底，而第一襯底為通過晶體生長形成的，不會有厚度和自身的應(yīng)力的問題，避免了不必要的應(yīng)力，進而提高在第一襯底中形成的器件的性能。此外，所述導(dǎo)體互連層中或鍵合層可以具有屏蔽功能，在該襯底結(jié)構(gòu)用于對電信號有特別要求的器件制造時，作為導(dǎo)電層和/或鍵合層的同時，還用于屏蔽不需要的電信號。此外，第一襯底中還可以包括隔離區(qū)，多個隔離區(qū)將第一襯底分隔成多個相互絕緣的區(qū)域，使第一襯底在電性上相隔離，而襯底結(jié)構(gòu)在機械上卻仍是連接的。此外，第二襯底中還可以有第一空腔和/或第一襯底和第二襯底之間還可以有第二空腔，所述第一空腔可以作為器件的一部分，也可以為第二襯底上的對準(zhǔn)圖形，所述第二空腔或第一與第二空腔的組合可以用于后續(xù)形成需要空腔的器件或結(jié)構(gòu)，例如用于壓力傳感器的參考壓力腔。此外，第一襯底中還可以具有引出通孔，所述引出通孔用于向外電引出導(dǎo)體互連層，相當(dāng)于將埋在第一襯底之下的導(dǎo)體互連層引出到第一襯底之上，進而便于進行后續(xù)的器件電連接，一方面簡化后續(xù)制造工藝，另一方面節(jié)約了后續(xù)集成器件的面積。


通過附圖所示，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1、2為實施例一中襯底結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實施例一中襯底結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖；圖4-圖6為實施例一中的襯底結(jié)構(gòu)的各個制造階段的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7、圖8為實施例二中襯底結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9、圖10為實施例三中襯底結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11、圖12為實施例四中襯底結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
為了避免用于形成器件過程中的應(yīng)力，本發(fā)明提供了一種襯底結(jié)構(gòu)，參考圖2，所述結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200 ；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200-1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。在本發(fā)明中，所述導(dǎo)體互連層110至少包括一層導(dǎo)電層110a，所述導(dǎo)電層可以為
一層或疊層結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，所述導(dǎo)體互連層110還可以包括導(dǎo)電通孔110b，導(dǎo)電層IlOa之間和/或?qū)щ妼覫lOa同第一襯底110之間可以通過導(dǎo)電通孔IlOb實現(xiàn)電連接，所述導(dǎo)電層 110a、導(dǎo)電通孔IlOb可以為金屬或摻雜的半導(dǎo)體材料或其他合適的導(dǎo)電材料，例如Al、Cu、 AlSi、Ti、W或多晶硅等。在本發(fā)明中，所述導(dǎo)體互連層110可以位于導(dǎo)體間介質(zhì)層120中。在本發(fā)明中，所述鍵合層130為絕緣層或?qū)щ妼樱哂墟I合連接功能，所述鍵合層用于將第一襯底和導(dǎo)體互連層與第二襯底連接，可以為多晶硅、多晶鍺硅(SiGe)、鋁(Al)、 銅(Cu)、氧化硅、氮氧化硅或非晶硅或其他合適的材料。在本發(fā)明中，所述第一襯底100可以為單晶半導(dǎo)體或單晶半導(dǎo)體化合物或其他合適的材料，例如單晶硅、單晶鍺、單晶鍺硅或其他單晶材料，優(yōu)選地，第一襯底可以為單晶硅，可以用于在其上進一步形成所需器件或電路；所述第二襯底200可以為單晶、多晶或非晶半導(dǎo)體材料或其他合適的材料，例如單晶硅、多晶硅、石英、玻璃等，所述第二襯底200 還可以是由不同材料形成的疊層，例如表面具有氧化層或其他材料層的單晶或多晶硅的疊層?？梢杂糜跈C械支撐或其他作用。對于所述第一襯底、第二襯底的材料及應(yīng)用，此處僅為示例，本發(fā)明并不限于此。本發(fā)明通過鍵合層連接第一襯底及導(dǎo)體互連層和第二襯底組成襯底結(jié)構(gòu)，這樣， 第二襯底可以作為支撐功能的襯底，第一襯底作為直接制造器件的襯底，而第一襯底為通過晶體生長形成的，不會有厚度和自身應(yīng)力的問題，避免了襯底內(nèi)不必要的應(yīng)力，進而提高在第一襯底上形成的器件的性能。基于上述思想，以下將對具體的實施例進行詳細的描述。實施例一參考圖1、圖2，為本實施例中鍵合層分別為絕緣層和導(dǎo)電層的襯底結(jié)構(gòu)的實施例，如圖所示，該襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200 ；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200-1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。其中，如圖1所示，所述鍵合層130可以為絕緣層，可以為非導(dǎo)電材料，例如氧化硅、氮氧化硅或未摻雜的非晶硅或其他合適的材料。在鍵合層130為絕緣層的實施例中，所述導(dǎo)體互連層110包括至少一層導(dǎo)電層110a，可以用作電極或電連線，優(yōu)選地，在用于對電信號有特別要求的器件制造時，所述導(dǎo)體互連層110可以包括至少兩層導(dǎo)電層110a，第一層導(dǎo)電層(靠近第一襯底的導(dǎo)電層)可以用作電極或電連線，第二層導(dǎo)電層(靠近第二襯底的導(dǎo)電層)可以用作屏蔽功能層，來屏蔽不需要的電信號，所述鍵合層130用于將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110同第二襯底200固定連接。其中，如圖2所示，所述鍵合層130可以為導(dǎo)電層，在鍵合層130為導(dǎo)電層的實施例中，所述導(dǎo)體互連層110包括至少一層導(dǎo)電層110a，通過導(dǎo)電通孔IlOb同導(dǎo)電層IlOa電連接，該導(dǎo)電層的鍵合層130具有導(dǎo)電功能及鍵合連接第一襯底100和第二襯底的功能。所述鍵合層130可以為摻雜的半導(dǎo)體材料、金屬材料或其他合適的導(dǎo)電材料，例如多晶硅、多晶鍺硅、非晶硅、鋁(Al)或銅(Cu)或其他合適的材料。優(yōu)選地，在該襯底結(jié)構(gòu)用于對電信號有特別要求的器件制造時，所述導(dǎo)電層的鍵合層130還可以為屏蔽功能層，在具有導(dǎo)電功能和鍵合功能的同時，來屏蔽不需要的電信號。在本實施例中，所述導(dǎo)體互連層110形成于導(dǎo)體間介質(zhì)層120中。在本實施例中，所述導(dǎo)電層IlOa還包括導(dǎo)電通孔110b，導(dǎo)電層IlOa之間和/或?qū)щ妼覫lOa同第一襯底110之間通過導(dǎo)電通孔IlOb實現(xiàn)電連接，所述導(dǎo)電層110a、導(dǎo)電通孔IlOb可以為金屬或摻雜的半導(dǎo)體材料或其他合適的導(dǎo)電材料，例如Al、Cu、AlSi、Ti、 W或多晶硅等。在本實施例中，所述第一襯底100為單晶硅，所述第二襯底200為單晶或多晶硅， 在其他實施例中，所述第一襯底還可以是其他單晶半導(dǎo)體、單晶半導(dǎo)體化合物或其他合適的材料，可以用于在其上進一步形成所需器件或電路；在其他實施例中，所述第二襯底還可以為其他單晶或多晶或非晶半導(dǎo)體材料或其他合適的材料，例如單晶硅、玻璃、石英等，可以用于機械支撐或其他作用，所述第二襯底200還可以是由不同材料形成的疊層，例如表面具有氧化層或其他材料層的單晶或多晶硅的跌層。此處僅為示例，本發(fā)明并不限于此。該實施例中，通過為絕緣層或?qū)щ妼拥逆I合層130將具有導(dǎo)體互連層110的第一襯底100同第二襯底200連接起來，第二襯底可以作為支撐功能的襯底，第一襯底作為直接制造器件的襯底，而第一襯底為通過晶體生長形成的，不會有厚度和自身應(yīng)力的問題，避免了不必要的應(yīng)力，進而提高在第一襯底中形成的器件的性能。此外，在優(yōu)選的實施例中，所述導(dǎo)體互連層或鍵合層具有屏蔽功能，用于屏蔽不需要的電信號。下面結(jié)合附圖詳細說明上述襯底結(jié)構(gòu)的制作方法。圖3為本發(fā)明實施例中所述襯底結(jié)構(gòu)的制作方法的流程圖，圖4至圖6為所述襯底結(jié)構(gòu)的制作方法的示意圖。如圖所示， 所述制作方法包括在步驟S11，提供第一襯底100。參考圖4，所述第一襯底100具有第一表面100-1和與第一表面100_1相對的表面 100-2。在本實施例中，所述第一襯底為單晶硅襯底，在其他實施例中，第一襯底還可以是其他單晶半導(dǎo)體、單晶半導(dǎo)體化合物或其他合適的材料。在步驟S12，參考圖4，在所述第一襯底100的第一表面100_1上依次形成導(dǎo)體互連層110以及鍵合層130。具體地，可以通過傳統(tǒng)的互連工藝或雙大馬士革互連工藝，在所述第一表面100-1 上形成導(dǎo)體間介質(zhì)層120以及在導(dǎo)體間介質(zhì)層120中形成導(dǎo)體互連層110，所述導(dǎo)體互連層 110至少包括一層導(dǎo)電層110a，還包括導(dǎo)電通孔110b，導(dǎo)電層1 IOa之間和/或?qū)щ妼? IOa 同第一襯底110之間可以通過導(dǎo)電通孔1 IOb實現(xiàn)電連接。
而后，在導(dǎo)體互連層110上形成鍵合層130。在鍵合層130為多晶硅層的實施例中，可以通過上述互連工藝來形成同導(dǎo)體互連層Iio電連接的鍵合層130，優(yōu)選地，該鍵合層130具有屏蔽功能，為屏蔽功能層，例如多晶硅、多晶鍺硅、非晶硅、鋁(Al)、銅(Cu)等。在鍵合層130為絕緣層的實施例中，可以通過淀積及平坦化的方法，在導(dǎo)體互連層110上形成介質(zhì)材料的鍵合層，例如氧化硅、氮氧化硅、非晶硅等，優(yōu)選地，所述導(dǎo)體互連層110至少包括兩層導(dǎo)電層110a。其中，所述導(dǎo)體互連層110、導(dǎo)電層IlOa和導(dǎo)電通孔IlOb可以為金屬或摻雜的半導(dǎo)體材料或其他合適的導(dǎo)電材料，例如Al、Cu、多晶硅等。在步驟S13，提供第二襯底200。參考圖5，所述第二襯底200具有第二表面200-1和與其相對的表面。在本實施例中，所述第二襯底200為單晶或多晶硅，在其他實施例中，所述第二襯底還可以為其他單晶或多晶或非晶半導(dǎo)體材料或其他合適的材料，例如玻璃、石英等，所述第二襯底200也可以是由不同材料形成的疊層。在步驟S14，通過鍵合層130將所述第一襯底100及導(dǎo)體互連層110連接至第二襯底200的第二表面200-1，以將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110固定于第二襯底200，參考圖6。具體地，先將第一襯底100及其第一表面上的導(dǎo)體互連層110和鍵合層130與第二襯底200的第二表面200-1相對設(shè)置，使鍵合層130與第二表面200-1相接觸，而后，從第一 100和第二襯底200的背面施加壓力，使鍵合層130與第二襯底200重復(fù)鍵合連接，以將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110固定于第二襯底200，例如鍵合層為多晶硅。此處僅為示例，本發(fā)明并不限于此，所述鍵合連接的步驟因鍵合層130材料不同而不同。優(yōu)選地，在鍵合連接第二襯底200后，還可以進一步對第一襯底從背面100-2進行減薄和拋光，以使第一襯底100達到所需厚度。至此，本實施例提供的襯底結(jié)構(gòu)制作完成，第一襯底100和第二襯底200之間形成有導(dǎo)體互連層110，可以根據(jù)器件的設(shè)計需要，在第一襯底和/或第二襯底上形成器件、電路或其他結(jié)構(gòu)，例如制造MEMS或功率器件/電路等，由于第一襯底和/或第二襯底可以為通過晶體生長形成的襯底，因此不會有厚度和自身應(yīng)力的問題，避免了襯底內(nèi)不必要的應(yīng)力。以上對通過鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層和第二襯底連接起來的襯底結(jié)構(gòu)及其制造方法進行了詳細的描述，此外，在此襯底結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還可以進一步包括其他的結(jié)構(gòu)，例如在第一襯底中的隔離區(qū)、第二襯底中的第一空腔、第一襯底和第二襯底之間的第二空腔、第一襯底的第一表面上的摻雜層或外延層、第一襯底中的引出通孔或他們的任意組合，以下將根據(jù)具體的實施例對這些襯底結(jié)構(gòu)進行詳細的描述。實施例二下面將僅就實施例二區(qū)別于實施例一的方面進行闡述。未描述的部分應(yīng)當(dāng)認為與實施例一采用了相同的步驟、方法或者工藝來進行，因此在此不再贅述。參考圖7、圖8，為實施例二中鍵合層分別為絕緣層和導(dǎo)電層的襯底結(jié)構(gòu)的實施例，可以在實施例一的襯底結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步包括貫通第一襯底的隔離區(qū)，如圖所示，具體地，該襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200 ；貫通第一襯底100的隔離區(qū)140，多個隔離區(qū)140將第一襯底100分隔成相互絕緣的區(qū)域；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200_1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。其中，多個所述隔離區(qū)140將第一襯底100分隔成多個相互絕緣的區(qū)域。同實施例一相比，區(qū)別僅在于，進一步包括了隔離區(qū)140，該隔離區(qū)140為絕緣材料，以將第一襯底100分隔成多個相互絕緣的區(qū)域，使第一襯底在電性上相隔離，而襯底結(jié)構(gòu)在機械上卻仍是連接的。同實施例一相同的部分不再贅述。對于實施例二的制作方法，參考圖7-8，具體包括以下步驟S21，提供第一襯底100，從第一襯底100的第一表面100-1在第一襯底內(nèi)形成隔離區(qū) 140?？梢酝ㄟ^半導(dǎo)體工藝中形成隔離的傳統(tǒng)工藝，從第一表面100-1在第一襯底內(nèi)刻蝕開口，而后通過淀積絕緣材料并進行平坦化來形成隔離區(qū)140(圖未示出)，可以根據(jù)最終形成的襯底結(jié)構(gòu)中第一襯底100的厚度來確定所述隔離區(qū)140的深度，可以等于或大于最終結(jié)構(gòu)中第一襯底100的厚度。S22，在所述第一襯底100的第一表面100-1上依次形成導(dǎo)體互連層110以及鍵合層 130。在步驟S23，提供第二襯底200。在步驟S24，通過鍵合層130將所述第一襯底100及導(dǎo)體互連層110連接至第二襯底200的第二表面200-1，以將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110固定于第二襯底200。在步驟S25，從與第一表面100-1相對的表面100_2減薄及拋光第一襯底100，暴露所述隔離區(qū)140。從而形成貫通第一襯底的隔離區(qū)140，多個隔離區(qū)140將第一襯底100 分隔成相互絕緣的區(qū)域。同實施例一的制作方法相比，區(qū)別僅在于步驟S21和步驟S25，相同部分不再贅述。通過形成隔離區(qū)140，將第一襯底100分隔成相互絕緣的區(qū)域，進而可以在后續(xù)器件制作中，在相互絕緣的襯底區(qū)域制造所需器件。實施例三下面將僅就實施例三區(qū)別于實施例一的方面進行闡述。未描述的部分應(yīng)當(dāng)認為與實施例一采用了相同的步驟、方法或者工藝來進行，因此在此不再贅述。圖9、圖10為實施例三中鍵合層分別為絕緣層和導(dǎo)電層的襯底結(jié)構(gòu)的實施例，可以在實施例一或?qū)嵤├囊r底結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進一步包括第二襯底中的第一空腔150或第一表面100-1和第二表面200-1之間的第二空腔152，或者進一步包括第一空腔150和第二空腔152的組合。如圖9所示，具體地，在一些實施例中，所述襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200 ；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200_1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；位于所述第二襯底200中的、由第二襯底200與鍵合層130組成的第一空腔150 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。其中，所述第一空腔可以作為器件的一部分，例如壓力傳感器的參考壓力腔；也可以作為第二襯底上的對準(zhǔn)圖形，可以用于鍵合層連接第一襯底和第二襯底時，第二襯底相對于第一襯底的對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)。如圖10所示，在另一些實施例中，所述襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200 ；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200-1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；位于第一表面100-1和第二表面200-1之間的第二空腔152 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。其中，所述第二空腔可以用于后續(xù)形成需要空腔的器件或結(jié)構(gòu)，例如用于壓力傳感器的參考壓力腔，或其他用途。此處僅為示例，本發(fā)明并不限于此。此外，在又一些實施例中(圖未示出)，所述襯底可以同時包括上述第一空腔和第二空腔，具體地，所述襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底和第二襯底；所述第一襯底的第一表面朝向第二襯底的第二表面，所述第一表面依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層和鍵合層；位于所述第二襯底中的、由第二襯底與鍵合層組成的第一空腔，以及位于第一表面和第二表面之間的第二空腔；所述鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層與第二襯底連接。更進一步地，所述第一空腔可以對應(yīng)于第二空腔，由第一空腔150貫通第二空腔 152組成第三空腔(圖未示出)，組成一個更深的或更大的空腔，用于后續(xù)形成需要大空腔的器件或結(jié)構(gòu)，或其他功能。可選地，該襯底結(jié)構(gòu)還可以進一步包括第一襯底100中的隔離區(qū)140(圖未示出， 參照上述實施例的圖示)。同實施例一或?qū)嵤├啾?，區(qū)別僅在于，進一步包括了第一空腔150和/或第二空腔152，相同部分不再贅述。所述第一空腔可以作為器件的一部分，也可以為第二襯底上的對準(zhǔn)圖形，可以用于鍵合層連接第一襯底和第二襯底時，第二襯底相對于第一襯底的對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第二空腔或第一與第二空腔的組合可以用于后續(xù)形成需要空腔的器件或結(jié)構(gòu)，例如用于壓力傳感器的參考壓力腔。對于實施例三的制作方法，同實施例一或?qū)嵤├啾?，區(qū)別在于在一些實施例中，區(qū)別在于，提供第二襯底200的步驟，具體地，在提供第二襯底時包括提供第二襯底200，并從第二襯底200的第二表面200-1在所述第二襯底200內(nèi)形成第一開口 ；以及在連接第二襯底的步驟中，包括通過鍵合層130將所述第一襯底100及導(dǎo)體互連層110連接至第二襯底200的第二表面200-1，以將第一襯底100及導(dǎo)體互連層 110固定于第二襯底200，并使第一開口與鍵合層形成第一空腔150。其中，根據(jù)器件設(shè)計的需要，在連接時，所述第一空腔150可以對準(zhǔn)于第一襯底上的導(dǎo)體互連層或第一襯底中的其他結(jié)構(gòu)。在另外一些實施例中，區(qū)別在于，形成導(dǎo)體互連層和鍵合層的步驟，具體地，包括 形成導(dǎo)體互連層Iio和鍵合層130，而后，刻蝕所述鍵合層130以及導(dǎo)體互連層120，形成暴露第一表面110-1的第二開口 ；以及在連接第二襯底的步驟中，包括通過鍵合層130將所述第一襯底100及導(dǎo)體互連層110連接至第二襯底200的第二表面200-1，以將第一襯底 100及導(dǎo)體互連層110固定于第二襯底200，并使第二開口與第二表面200-1形成第二空腔 152。其中，所述第二空腔可以用于后續(xù)形成需要空腔的器件或結(jié)構(gòu)，例如用于壓力傳感器的參考壓力腔，或其他用途。在又一些實施例中，區(qū)別在于，提供第二襯底以及形成導(dǎo)體互連層和鍵合層的步驟，具體地，形成導(dǎo)體互連層和鍵合層的步驟，包括形成導(dǎo)體互連層Iio和鍵合層130，而后，刻蝕所述鍵合層130以及導(dǎo)體互連層120，形成暴露第一表面110-1的第二開口 ；以及提供第二襯底的步驟，包括提供第二襯底200，并從第二襯底200的第二表面200-1在所述第二襯底200內(nèi)形成第一開口 ；連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110連接至第二表面200-1，以使第一開口形成第一空腔150，以及第二開口形成第二空腔152，并將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底。其中，在連接時，根據(jù)器件設(shè)計的需要，所述第一空腔150可以對準(zhǔn)第二空腔152、 第一襯底上的導(dǎo)體互連層110或第一襯底100中的其他結(jié)構(gòu)。在第一空腔對準(zhǔn)第二空腔的實施例中，第一空腔150貫通第二空腔152，形成第一空腔150貫通第二空腔152的第三空腔，組成一個更深的或更大的空腔，用于后續(xù)形成需要大空腔的器件或結(jié)構(gòu)，或其他功能。。同實施例一或?qū)嵤├闹谱鞣椒ㄏ啾?，區(qū)別僅在于，進一步形成了第一空腔150 和/或第二空腔152，相同部分不再贅述。所述第一空腔可以作為器件的一部分，也可以用于后續(xù)器件制造中的對準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，所述第二空腔或第一與第二空腔的組合可以用于后續(xù)形成需要空腔的器件或結(jié)構(gòu)，例如用于壓力傳感器的參考壓力腔。實施例四下面將僅就實施例四區(qū)別于實施例一的方面進行闡述。未描述的部分應(yīng)當(dāng)認為與實施例一采用了相同的步驟、方法或者工藝來進行，因此在此不再贅述。參考圖11、圖12，為實施例四中鍵合層分別為絕緣層和導(dǎo)電層的襯底結(jié)構(gòu)的實施例，可以在實施例一、實施例二或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，進一步包括摻雜層或外延層160，具體地，如圖所示，該襯底結(jié)構(gòu)包括相對設(shè)置的第一襯底100和第二襯底200，所述第一襯底100的第一表面100-1具有摻雜層或外延層160 ；所述第一襯底100的第一表面100-1朝向第二襯底200的第二表面200_1，所述第一表面100-1依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層110和鍵合層130 ；所述鍵合層130將第一襯底100及導(dǎo)體互連層110與第二襯底200連接。其中，所述摻雜層或外延層160可以用于形成器件的部分功能層，例如形成埋柵或連線或其他功能，此處僅為示例?；蛘?，在實施例一、實施例二或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，進一步包括引出通孔170，通過該引出通孔170可以將導(dǎo)體互連層引出到第一襯底的第二表面100-2之上，相當(dāng)于將埋在第一襯底之下的導(dǎo)體互連層引出到第一襯底之上，進而便于進行后續(xù)的器件電連接，一方面簡化后續(xù)制造工藝，另一方面節(jié)約了后續(xù)集成器件的面積。或者，在一些實施例中，更進一步地，如圖11、圖12，還可以包括貫穿所述第一襯底Iio的引出通孔170。根據(jù)具體設(shè)計需要，該引出通孔170可以通過所述導(dǎo)體互連層110 將用于形成部分器件的摻雜層或外延層160連接起來，進一步通過引出通孔將這種連接引出到第一襯底的第二表面100-2之上，進而進行后續(xù)的電連接。上述引出通孔170外壁可以具有絕緣隔離層172。上述的導(dǎo)電通孔170可以用于向外電引出導(dǎo)體互連層110，以便對導(dǎo)體互連層110 進一步的電連接或者在封裝時引向壓焊焊墊，或者其他功能。此外，可選地，該實施例中的襯底結(jié)構(gòu)還可以進一步包括第一襯底100中的隔離區(qū)140、第二襯底中的第一空腔150或第一表面與第二表面之間的第二空腔152，或者他們的任意組合(圖未示出，參照上述實施例的圖示)。同實施例一、實施例二和實施例三相比，本實施例的區(qū)別在于具有摻雜層或外延層和/或引出通孔，相同部分不再贅述。所述摻雜層和/或外延層可以用于形成器件的部分功能層，以在后續(xù)器件制造中，形成所需的器件，所述引出通孔用于向外電引出導(dǎo)體互連層，相當(dāng)于將埋在第一襯底之下的導(dǎo)體互連層引出到第一襯底之上，進而便于進行后續(xù)的器件電連接，一方面簡化后續(xù)制造工藝，另一方面節(jié)約了后續(xù)集成器件的面積。對于實施例四的制作方法，同實施例一、實施例二或?qū)嵤├啾?，區(qū)別在于在提供第一襯底時，包括提供第一襯底100，第一襯底的第一表面100-1上具有摻雜層或外延層160，用于形成器件的部分功能層?；蛘撸谔峁┑谝灰r底時，還包括從第一表面100-1、摻雜層或外延層160在第一襯底100內(nèi)形成具有絕緣隔離層172的引出通孔170 ；以及在連接第二襯底200后，還包括 從與第一表面相對的表面100-2減薄及拋光第一襯底100，暴露所述引出通孔170，以使引出通孔170貫通第一襯底100，所述引出通孔170用于向外電引出導(dǎo)體互連層110。同上述制作方法相比，區(qū)別僅在于，進一步形成了摻雜層或外延層160和/或引出通孔，相同部分不再贅述。所述摻雜層和/或外延層160可以用于形成器件的部分功能層， 以在后續(xù)器件制造中，形成所需的器件，所述引出通孔170用于向外電引出導(dǎo)體互連層11， 以便對導(dǎo)體互連層110進一步的電連接或者在封裝時引向壓焊焊墊，或者其他功能。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。本發(fā)明提供的襯底結(jié)構(gòu)避免了形成器件的襯底中的應(yīng)力，可以根據(jù)具體設(shè)計的需要，進一步制作器件、電路或其他結(jié)構(gòu)，尤其是MEMS和功率器件及電路。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 相對設(shè)置的第一襯底和第二襯底；所述第一襯底的第一表面朝向第二襯底的第二表面，所述第一表面依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層和鍵合層；所述鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層與第二襯底連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底包括單晶半導(dǎo)體或單晶化合物半導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)體互連層至少包括一層導(dǎo)電層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鍵合層為絕緣層或?qū)щ妼印?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鍵合層為導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層為屏蔽功能層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鍵合層為絕緣層，所述導(dǎo)體互連層至少包括兩層導(dǎo)電層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括貫通第一襯底的隔離區(qū)，多個隔離區(qū)將第一襯底分隔成相互絕緣的區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述第二襯底中的、由第二襯底與鍵合層組成的第一空腔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括位于所述第一表面和所述第二表面之間的第二空腔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括由第一空腔貫通第二空腔組成的第三空腔。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一襯底下表面具有外延層或摻雜層，所述外延層或摻雜層用于形成器件的部分功能層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的襯底結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括貫穿所述第一襯底的引出通孔，所述引出通孔外壁具有絕緣隔離層，所述引出通孔用于向外電電引出導(dǎo)體互連層。
13.一種半導(dǎo)體襯底結(jié)構(gòu)的制作方法，其特征在于，包括 提供第一襯底；在所述第一襯底的第一表面上依次形成導(dǎo)體互連層以及鍵合層； 提供第二襯底；通過鍵合層將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二襯底的第二表面，以將第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，形成所述導(dǎo)體互連層的步驟包括 在所述第一表面上形成至少包括一層導(dǎo)電層的導(dǎo)體互連層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述鍵合層為絕緣層或?qū)щ妼印?br> 16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的制造方法，其特征在于，所述鍵合層為導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層為屏蔽功能層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，所述鍵合層為絕緣層，形成所述導(dǎo)體互連層的步驟為在所述第一表面上形成至少包括兩層導(dǎo)電層的導(dǎo)體互連層。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在連接第二襯底后，還包括步驟 從與第一表面相對的表面減薄及拋光所述第一襯底。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在提供第一襯底時，還包括從第一襯底的第一表面在第一襯底內(nèi)形成隔離區(qū)；以及在連接第二襯底后，還包括從與第一表面相對的表面減薄及拋光第一襯底，暴露所述隔離區(qū)，以使隔離區(qū)貫通第一襯底，多個隔離區(qū)將第一襯底分隔成相互絕緣的區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，在提供第二襯底時，還包括從第二襯底的第二表面在所述第二襯底內(nèi)形成第一開口 ；連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二表面，以使第一開口與鍵合層形成第一空腔，并將第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底。
21.根據(jù)權(quán)利要求13或20所述的制造方法，其特征在于，在形成導(dǎo)體互連層和鍵合層后，還包括刻蝕所述鍵合層以及導(dǎo)體互連層，形成暴露第一表面的第二開口 ；連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二襯底的第二表面，以使第二開口同第二表面形成第二空腔，并將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底；或者，連接第二襯底的步驟具體為通過鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層連接至第二表面，以使第一開口形成第一空腔，以及第二開口形成第二空腔，并將所述第一襯底及導(dǎo)體互連層固定于第二襯底。
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其特征在于，提供第一襯底時，包括提供第一襯底，所述第一襯底的第一表面上具有摻雜層或外延層，用于形成器件的部分功能層。
23.根據(jù)權(quán)利要求13或22所述的制造方法，其特征在于，在提供第一襯底時，還包括 從第一表面在第一襯底內(nèi)形成具有絕緣隔離層的引出通孔；以及在連接第二襯底后，還包括從與第一表面相對的表面減薄及拋光第一襯底，暴露所述引出通孔，以使引出通孔貫通第一襯底，所述引出通孔用于向外電引出導(dǎo)體互連層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種襯底結(jié)構(gòu)，包括相對設(shè)置的第一襯底和第二襯底；所述第一襯底的第一表面朝向第二襯底的第二表面，所述第一表面依次設(shè)置有導(dǎo)體互連層和鍵合層；所述鍵合層將第一襯底及導(dǎo)體互連層與第二襯底連接。該襯底結(jié)構(gòu)及其制作方法?？梢詫⒌诙r底作為支撐功能的襯底，第一襯底作為直接制作器件的襯底，而第一襯底為通過晶體生長形成的，不會有厚度和自身的應(yīng)力的問題，避免了不必要的應(yīng)力，進而提高在第一襯底中形成的器件的性能。
文檔編號H01L21/20GK102226999SQ20111012147
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者柳連俊 申請人:邁爾森電子(天津)有限公司