3dic互連器件及其形成方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】3D1C互連器件及其形成方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002] 本申請(qǐng)要求于2014年5月30日提交的名稱(chēng)為"Multi-WaferStackingby Oxide-OxideBonding"的第62/005, 763號(hào)美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于 此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 由于多種電子組件（諸如，晶體管、二極管、電阻器、電容器等）的集成密度的不斷 提高，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速的增長(zhǎng)。就絕大部分而言，集成密度的提高來(lái)自于最小部 件尺寸的不斷減?。ㄖT如，縮小半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)至亞20nm節(jié)點(diǎn)），這使得更多的組件被集成 到給定的區(qū)域中。近來(lái)，隨著對(duì)于小型化、高速度、大帶寬、低功耗和低延時(shí)的需求的增長(zhǎng)， 對(duì)于半導(dǎo)體管芯的更小以及更具創(chuàng)造性的封裝技術(shù)的需求也相應(yīng)的增長(zhǎng)。
[0005] 隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)一步推進(jìn)，已經(jīng)出現(xiàn)了諸如3D集成電路（3DIC)的堆疊半導(dǎo) 體器件作為進(jìn)一步減小半導(dǎo)體器件的物理尺寸的有效替代物。在堆疊半導(dǎo)體器件中，在不 同的半導(dǎo)體晶圓上制造諸如邏輯、存儲(chǔ)、處理器電路等的有源電路。兩個(gè)或更多的半導(dǎo)體晶 圓堆疊在彼此的頂部上，以進(jìn)一步減小半導(dǎo)體器件的物理尺寸。
[0006] 通過(guò)合適的接合技術(shù)將兩個(gè)半導(dǎo)體晶圓接合在一起。通常使用的接合技術(shù)包括直 接接合、化學(xué)活化接合、等離子活化接合、陽(yáng)極接合、共晶接合、玻璃介質(zhì)接合、附著接合、熱 壓縮接合、反應(yīng)接合等。在堆疊半導(dǎo)體晶圓之間提供電連接。堆疊半導(dǎo)體器件可提供具有 更小物理尺寸的更高的密度，并且具有增強(qiáng)的性能以及更低的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體器 件，包括：第一工件，包括：第一襯底；和第一金屬化層，形成在所述第一襯底的正面上，所 述第一金屬化層具有第一互連件；第二工件，與所述第一工件接合，所述第二工件包括：第 二襯底；和第二金屬化層，形成在所述第二襯底的正面上，所述第二金屬化層具有第二互連 件，其中，所述第二襯底的正面面對(duì)所述第一襯底的正面；第一再分布層（RDL)，形成在所 述第二襯底的背面上，所述第二襯底的背面與所述第二襯底的正面相對(duì)；第一導(dǎo)電塞，從所 述第二襯底的背面延伸至所述第一互連件，所述第一導(dǎo)電塞延伸穿過(guò)所述第二互連件；第 三工件，與所述第二工件接合，所述第三工件包括：第三襯底；和第三金屬化層，形成在所 述第三襯底的正面上，所述第三金屬化層具有第三互連件，其中，所述第三襯底的正面面對(duì) 所述第二襯底的背面；以及第二導(dǎo)電塞，從所述第三襯底的背面延伸至所述第一RDL，所述 第二導(dǎo)電塞延伸穿過(guò)所述第三互連件，所述第三襯底的背面與所述第三襯底的正面相對(duì)。
[0008] 該半導(dǎo)體器件還包括：第二RDL，形成在所述第三襯底的背面上，所述第二RDL與 所述第二導(dǎo)電塞電接觸。
[0009] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第一導(dǎo)電塞與所述第一RDL、所述第一互連件和所述第二 互連件電接觸。
[0010] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第二導(dǎo)電塞與所述第一RDL和所述第三互連件電接觸。
[0011] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第一導(dǎo)電塞具有從所述第二襯底的正面延伸至所述第二 互連件的第一寬度，并且所述第一導(dǎo)電塞具有從所述第二互連件延伸至所述第一互連件的 第二寬度，所述第二寬度小于所述第一寬度。
[0012] 該半導(dǎo)體器件還包括：第三導(dǎo)電塞，所述第三導(dǎo)電塞從所述第二襯底的所述背面 延伸至所述第二金屬化層的第四互連件，所述第三導(dǎo)電塞與所述第一RDL和所述第四互連 件電接觸。
[0013] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第三導(dǎo)電塞具有從所述第二襯底的背面延伸至所述第二 襯底的正面的第一寬度，并且所述第三導(dǎo)電塞具有從所述第二襯底的正面延伸至所述第二 金屬化層中的所述第四互連件的第二寬度，所述第二寬度小于所述第一寬度。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：第一工件，包括：第一襯 底；多個(gè)第一介電層，形成在所述第一襯底的正面上；和第一互連件，形成在所述多個(gè)第一 介電層內(nèi)；第二工件，堆疊在所述第一工件的頂部上，所述第二工件包括：第二襯底；多個(gè) 第二介電層，形成在所述第二襯底的正面上，其中，所述第一襯底的正面面對(duì)所述第二襯底 的正面；和第二互連件，形成在所述多個(gè)第二介電層內(nèi)；第一再分布層（RDL)，形成在所述 第二襯底的背面上，所述第二襯底的背面與所述第二襯底的正面相對(duì)；第一導(dǎo)電塞，從所述 第二襯底的背面延伸至所述第一互連件，所述第一導(dǎo)電塞電互連所述第一RDL、所述第一互 連件和所述第二互連件；第三工件，堆疊在所述第二工件的頂部上，所述第三工件包括：第 三襯底；多個(gè)第三介電層，形成在所述第三襯底的正面上；和第三互連件，形成在所述多個(gè) 第三介電層內(nèi)，其中，所述第三襯底的正面面對(duì)所述第二襯底的背面；以及第二導(dǎo)電塞，從 所述第三襯底的背面延伸至所述第一RDL，所述第二導(dǎo)電塞電互連所述第一RDL和所述第 三互連件，所述第三襯底的背面與所述第三襯底的正面相對(duì)。
[0015] 該半導(dǎo)體器件還包括：第二RDL，形成在所述第三襯底的背面上，其中，所述第二 導(dǎo)電塞電夾置在所述第二RDL和所述第三互連件之間。
[0016] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第一RDL與所述第二RDL電互連。
[0017] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第一導(dǎo)電塞橫向偏離第二導(dǎo)電塞。
[0018] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第一導(dǎo)電塞具有延伸穿過(guò)所述多個(gè)第二介電層中的第一 介電層的第一寬度，并且所述第一導(dǎo)電塞具有延伸穿過(guò)所述第二互連件的第二寬度，所述 多個(gè)第二介電層中的第一介電層是最靠近所述第二襯底的介電層，所述第二寬度小于所述 第一寬度。
[0019] 該半導(dǎo)體器件還包括：第三導(dǎo)電塞，從所述第一RDL延伸至所述第二介電層內(nèi)的 第四互連件，所述第三導(dǎo)電塞提供所述第一RDL和所述第四互連件之間的電接觸件。
[0020] 在該半導(dǎo)體器件中，所述第三導(dǎo)電塞具有延伸穿過(guò)所述第二襯底的第一寬度，并 且所述第三導(dǎo)電塞具有延伸穿過(guò)所述多個(gè)第二介電層中的第一介電層的第二寬度，所述多 個(gè)第二介電層中的第一介電層是最靠近所述第二襯底的介電層，所述第二寬度小于所述第 一寬度。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括：提供 第一工件，所述第一工件在所述第一工件的第一側(cè)上具有形成在一個(gè)或多個(gè)第一介電層內(nèi) 的第一互連件；提供第二工件，所述第二工件在所述第二工件的第一側(cè)上具有形成在一個(gè) 或多個(gè)第二介電層內(nèi)的第二互連件；將所述第一工件接合至所述第二工件，使得所述第一 工件的第一側(cè)面對(duì)所述第二工件的第一側(cè)；從所述第二工件的第二側(cè)形成第一開(kāi)口，所述 第二工件的第二側(cè)與所述第二工件的第一側(cè)相對(duì)，其中，所述第一開(kāi)口從所述第二工件的 第二側(cè)延伸至所述第一互連件，所述第一開(kāi)口延伸穿過(guò)所述第二互連件；用導(dǎo)電材料填充 所述第一開(kāi)口；在所述第二工件的第二側(cè)上形成第一再分布層（RDL);提供第三工件，所述 第三工件在所述第三工件的第一側(cè)上具有形成在一個(gè)或多個(gè)第三介電層內(nèi)的第三互連件； 將所述第三工件接合至所述第二工件，使得所述第三工件的第一側(cè)面對(duì)所述第二工件的第 二側(cè)；從所述第三工件的第二側(cè)形成第二開(kāi)口，所述第三工件的第二側(cè)與所述第三工件的 第一側(cè)相對(duì)，其中，所述第二開(kāi)口從所述第三工件的第二側(cè)延伸至所述第一RDL，所述第二 開(kāi)口延伸穿過(guò)所述第三互連件；以及用所述導(dǎo)電材料填充所述第二開(kāi)口。
[0022] 在該方法中，將所述第一工件接合至所述第二工件包括電介質(zhì)與電介質(zhì)接合。
[0023] 在該方法中，將所述第三工件接合至所述第二工件包括電介質(zhì)與電介質(zhì)接合。
[0024] 在該方法中，形成所述第一開(kāi)口還包括使用所述第二互連件作為硬掩模。
[0025] 在該方法中，形成所述第二開(kāi)口還包括使用所述第三互連件作為硬掩模。
[0026] 該方法還包括：從所述第二工件的第二側(cè)形成第三開(kāi)口，其中，所述第三開(kāi)口從所 述第二工件的第二側(cè)延伸至形成在所述一個(gè)或多個(gè)第二介電層內(nèi)的第四互連件；以及用所 述導(dǎo)電材料填充所述第三開(kāi)口。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào) 的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種 部件的尺寸可以被任意增加或減少。
[0028] 圖1至圖6是根據(jù)一些實(shí)施例的在制造多個(gè)接合的工件之間的互連結(jié)構(gòu)期間的多 個(gè)處理步驟的截面圖。
[0029] 圖7示出了根據(jù)一些實(shí)施例的互連件的示例性的頂視圖。
[0030] 圖8是示出了根據(jù)一些實(shí)施例的在多個(gè)接合的工件之間形成互連結(jié)構(gòu)的方法的 流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 以下公開(kāi)內(nèi)容提供了許多不同實(shí)施例或?qū)嵗糜趯?shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征。 以下將描述組件和布置