CN105097777A - 一种半导体器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体器件及其制备方法，所述半导体器件，包括第一接合晶圆和第二接合晶圆；其中，所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状，所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状的尺寸匹配。本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的接合晶圆，在所述接合晶圆中通过调整接合焊盘（bonding？PAD）的尺寸匹配，并通过调整Cu焊盘（PAD）的接合形貌，以达到提高接合良率及接合稳定性（bonding？reliability）的作用。

Description

一种半导体器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种半导体器件及其制备方法。

背景技术

在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路（integratedcircuit，IC）技术，3D集成电路（integratedcircuit，IC）被定义为一种系统级集成结构，将多个芯片在垂直平面方向堆叠，从而节省空间，各个芯片的边缘部分可以根据需要引出多个引脚，根据需要利用这些引脚，将需要互相连接的的芯片通过金属线互联，但是上述方式仍然存在很多不足，比如堆叠芯片数量较多，而且芯片之间的连接关系比较复杂，那么就会需要利用多条金属线，最终的布线方式比较混乱，而且也会导致体积增加。

因此，目前在所述3D集成电路（integratedcircuit，IC）技术中大都采用硅通孔（ThroughSiliconVia，TSV）以及位于硅通孔上方的金属互连结构形成电连接，然后进一步实现晶圆之间的键合。在3DIC立体叠合技术，硅通孔(TSV)、中介板(Interposer)等关键技术、封装零组件的协助下，在有限面积内进行最大程度的晶片叠加与整合，进一步缩减SoC晶片面积、封装体积并提升晶片沟通效率。

因此，晶圆水平上的Cu-Cu接合（WaferlevelCu-Cubonding）作为3DIC中的一项关键技术，目前还处在研发阶段，在3DCIS等高端产品上的有重要的应用趋势。

现有技术中晶圆水平上的Cu-Cu接合（WaferlevelCu-Cubonding）的方法，如图1a所示，首先提供第一晶圆10和第二晶圆11，通过第一晶圆10上的铜焊盘和第二晶圆11上的铜焊盘之间接合，实现晶片面对面堆叠(F2FStacking)。其中所述方法特点是在接合过程中接合应力（bondingforce）非常大，当Cu突出（protrusion）时，铜焊盘（CuPAD）会在巨大的接合应力（bondingforce）下受挤压变形挤出，有可能引起金属桥连（metalbridge），会导致Cu与氧化物（Oxide）接触引起金属铜的扩散（Cudiffuse），严重时可能由于较大压力导致碎裂（crack），如图1b和1c所示。

通常在Cu制程中用于阻挡Cu的氧化物阻挡层（oxidediffuse）的介质为SiN，但是在晶圆表面增加SiN保护层，会导致接合质量（bondingquality）较差。

因此，现有技术中虽然存在晶圆水平上的Cu-Cu接合（WaferlevelCu-Cubonding）的方法，但是现有技术中存在的各种弊端，例如接合对准（bondingalignment）、接合质量问题（Bondingqualityissue）、晶圆压力导致晶圆边缘接合失效（waferstressinducewaferedgebondingfail）以及铜扩散（Cudiffuseissue），上述弊端成为亟需解决的问题，以进一步提高器件的性能和良率。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明为了克服目前存在问题，提供了一种半导体器件，包括第一接合晶圆和第二接合晶圆；

其中，所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状，所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状的尺寸匹配。

作为优选，所述凸起形状凸出的高度大于所述凹槽形状的深度。

作为优选，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘。

作为优选，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um，以在两者之间形成间隙。

作为优选，所述第一接合晶圆的表面还设置有扩散阻挡层。

作为优选，所述第一接合晶圆中的接合焊盘和所述第二接合晶圆中的接合焊盘均选用铜焊盘。

作为优选，所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆中还设置有元器件，并通过互联结构与所述接合焊盘相连接。

本发明还提供了一种半导体器件的制备方法，包括：

制备第一接合晶圆，其中所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状；

制备第二接合晶圆，其中所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状尺寸匹配；

将所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆接合为一体。

作为优选，所述第一接合晶圆的制备方法包括：

提供基底，在所述基底上形成有第一层间介电层，在所述第一层间介电层中形成有互联结构；

在所述第一层间介电层上依次形成第二层间介电层和扩散阻挡层；

在所述第二层间介电层和所述扩散阻挡层中形成接合焊盘，以与所述互联结构相连接；

去除部分所述扩散阻挡层，以露出接合焊盘，形成所述凸起形状。

作为优选，所述方法还包括对所述接合焊盘执行低压力化学机械平坦化步骤，以使所述接合焊盘的表面更加平整。

作为优选，所述接合焊盘选用铜焊盘；

所述第二层间介电层选用氧化物层；

所述扩散阻挡层选用SiN。

作为优选，所述第二接合晶圆的制备方法包括：

提供第二基底，在所述第二基底上形成有第三层间介电层，在所述第三层间介电层中形成有第二互联结构；

在所述第三层间介电层上形成具有开口的第四层间介电层，以露出所述第二互联结构；

在所述第四层间介电层、所述第三层间介电层和所述第二互联结构上方形成金属材料层，以部分填充所述开口，形成凹槽；

在所述金属材料层上形成牺牲材料层，以填充所述凹槽；

去除所述第四层间介电层上方的所述金属材料层和所述牺牲材料层，以露出所述第四层间介电层；

去除所述凹槽中的牺牲材料层，以露出所述金属材料层，形成所述凹槽形状的接合焊盘。

作为优选，去除所述第四层间介电层上方的所述金属材料层和所述牺牲材料层的方法包括：

执行蚀刻步骤或者平坦化步骤，以去除所述牺牲材料层的表面，露出所述金属材料层；

平坦化所述金属材料层和所述牺牲材料层至所述第四层间介电层。

作为优选，所述平坦化方法选用低压力化学机械平坦化方法。

作为优选，所述金属材料层选用金属铜；

所述牺牲材料层选用SiGe或无定形碳。

作为优选，所述凸起形状凸出的高度大于所述凹槽形状凹陷的深度。

作为优选，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘。

作为优选，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um，以在两者之间形成间隙。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的接合晶圆，在所述接合晶圆中通过调整接合焊盘（bondingPAD）的尺寸匹配，并通过调整Cu焊盘（PAD）的接合形貌，以达到提高接合良率及接合稳定性（bondingreliability）的作用。

在本发明中其中一片晶圆中的金属焊盘为凸起形状的焊盘（CuPADprotrusion）另外一片晶圆中的金属焊盘为凹槽形状的焊盘，其中所述两晶圆中的金属焊盘的（topmetalCu）CMP均采用低压力机械研磨（lowdownforce）方式，以提高CuPAD的表面平整度，在接合（Bonding）后凹槽形状的CuPAD对另外一片晶圆中的接合焊盘（bondingPAD）形成环形包围，Cu受挤压后横向挤出可以与侧壁的Cu接触，另外两片晶圆之间的保护层（例如，SIN层）可以有效防止晶圆间的铜扩散（Cudiffuse）。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，

图1a现有技术中Cu-Cu接合的结构示意图；

图1b-1c现有技术中Cu-Cu接合存在缺陷的SEM图；

图2a-2b为本发明两晶圆中Cu-Cu接合的剖面示意图；

图3a-3k为本发明一具体地实施方式中两晶圆中Cu焊盘的制备以及接合过程的剖面示意图；

图4为本发明一具体地实施方式中两晶圆Cu-Cu接合的工艺流程图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例1

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的半导体器件，下面结合附图2a-2b对本发明所述半导体器件作进一步的说明。

首先，本发明所述半导体器件包括第一接合晶圆20（顶部接合晶圆）和第二接合晶圆21（底部接合晶圆），其中，所述第一接合晶圆20和第二接合晶圆21中均包含有接合焊盘，两接合晶圆中的接合焊盘接合为一体，以实现所述半导体器件的封装。

其中，如图2a所示，在该实施例中所述第一接合晶圆20中所述接合焊盘为凸起形状，所述第二接合晶圆21中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状的尺寸匹配。

具体地，其中，在所述第一接合晶圆20中，所述凸起形状的接合焊盘202包括多个间隔设置的部分，其数目并不局限于某一数值范围，其中所述凸起形状的接合焊盘202嵌于第一接合晶圆中，例如嵌于所述第一接合晶圆20表面的层间介电层中，所述层间介电层可以选用本领域常用的材料。

其中，所述凸起形状可以为方形、多边形以及其他的图案，并不局限于某一种，但是要和所述凹槽的形状相匹配，所述相匹配包括形状以及尺寸。

作为优选，所述凸起形状的接合焊盘202选用铜金属焊盘，为了防止所述铜金属焊盘的扩散，在所述第一晶圆20的表面（例如层间介电层的表面）还设置有扩散阻挡层201，所述扩散阻挡层201的厚度较小，以保证所述接合焊盘呈凸出形状。

进一步，所述扩散阻挡层选用SiN。

其中，所述凸起形状的接合焊盘202凸出的高度为Ht，其中所述凸起的高度Ht是指所述接合焊盘202到所述扩散阻挡层201的距离，其中所述凸起形状的接合焊盘202的关键尺寸为Wt，所述关键尺寸为Wt是指所述接合焊盘的宽度或者长度，由所述接合焊盘的形状所决定。

其中，所述第二接合晶圆21中的接合焊盘为凹槽形状，所述凹槽形状的深度为Hb，表面形成有金属材料层203，所述凹槽形状的关键尺寸为Wb，其中所述凹槽形状可以为方形、多边形以及其他的图案，并不局限于某一种。

作为优选，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘。

其中Ht﹥Hb，Ht和Hb的值可以通过在线过程（inlineprocess）精确控制，Ht高度大于Hb是为了两片晶圆中的Cu焊盘（PAD）更好接触，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大，以保证所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘，并在两者之间形成间隙，在接合后凹槽形状的Cu焊盘对第一晶圆中的凸起形状的接合焊盘形成环形包围，如图2b所示，凸起形状的接合焊盘受挤压后横向挤出可以与凹槽形状的侧壁的Cu接触，以实现两接合晶圆的有效接合，并且避免桥连的形成，提高接合良率，提高器件的性能。

作为进一步的优选，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um。

进一步，所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆中还设置有元器件，并通过互联结构与所述接合焊盘相连接。

实施例2

下面结合附图3a-3k对本发明一具体地实施方式中所述半导体器件的制备方法做进一步说明。

其中，所述半导体器件中包括第一接合晶圆30和第二接合晶圆31，下面分别对所述第一接合晶圆30和所述第二接合晶圆31的制备方法以及接合方法作进一步的说明。

首先参照图3a-3d对第一接合晶圆的制备方法进行详细的说明。

首先，执行步骤301提供基底301，所述基底上形成有第一层间介电层，所述第一层间介电层中形成有互联结构。

具体地，如图3a所示，所述基底301至少包括半导体衬底，所述半导体衬底可以选用本领域常用的材料，在所述半导体衬底中还进一步形成有其他元器件，包括各种有源器件和/或无源器件，其种类以及形成方法不再赘述。

所述基底上形成有第一层间介电层，所述第一层间介电层可以选用本领域常用的材料，所述第一层间介电层中形成有互联结构，所述互联结构包括依次交替形成的通孔和金属层，以和所述基底中的元器件形成连接，所述互联结构的形成方法可以选用本领域中常用的方法，例如双镶嵌方法，并不局限于某一种，在此不再赘述。

执行步骤302在所述第一层间介电层上形成第二层间介电层302和扩散阻挡层303。

具体地，如图3b所示，其中，所述第二层间介电层302和扩散阻挡层303的形成方法可以选用常规的方法，其厚度并不局限于某一数值范围，可以根据需要进行设计。

作为优选，所述第二层间介电层302选用氧化物层；所述扩散阻挡层303选用SiN，但并不局限于该示例。

执行步骤303在所述第二层间介电层302和所述扩散阻挡层303中形成接合焊盘，以与所述互联结构相连接。

具体地，如图3c所示，在所述第二层间介电层302和所述扩散阻挡层303中形成接合焊盘，所述接合焊盘选用金属铜，以和所述互联结构相连接，进而形成双镶嵌结构。

在该实施例中可以通过下述方法形成所述接合焊盘：图案化第二层间介电层302和所述扩散阻挡层303，以在所述第二层间介电层302和所述扩散阻挡层303中形成接合焊盘凹槽。

具体地，首先在所述扩散阻挡层303上形成图案化的光刻胶层或者有机分布层（Organicdistributionlayer,ODL），含硅的底部抗反射涂层（Si-BARC）以及位于顶部的图案化了的光刻胶层（图中未示出），其中所述光刻胶上的图案定义了所述接合焊盘凹槽的图案，然后以所述光刻胶层为掩膜层蚀刻所述有机分布层、底部抗反射涂层形成接合焊盘凹槽的图案，然后以所述有机分布层、底部抗反射涂层为掩膜，蚀刻所述层间金属介电层，以形成所述接合焊盘凹槽。

进一步，所述接合焊盘凹槽可以选用普通的形状，例如方形、多边形以及其他的图案，并不局限于某一形状，可以根据需要进行设置。所述接合焊盘凹槽的数目，也并非局限于某一数值范围。

具体地，在该步骤中选用干法蚀刻或者湿法蚀刻，在本发明中优选C-F蚀刻剂来蚀刻，所述C-F蚀刻剂为CF₄、CHF₃、C₄F₈和C₅F₈中的一种或多种。在该实施方式中，所述干法蚀刻可以选用CF₄、CHF₃，另外加上N₂、CO₂中的一种作为蚀刻气氛，其中气体流量为CF₄10-200sccm，CHF₃10-200sccm，N₂或CO₂或O₂10-400sccm，所述蚀刻压力为30-150mTorr，蚀刻时间为5-120s，优选为5-60s，更优选为5-30s。

然后，选用接合焊盘材料填充所述接合焊盘凹槽，以形成接合焊盘。具体地，沉积金属Cu的种子层，并通过电化学镀铜的方法形成金属Cu，以填充所述接合焊盘凹槽；接着执行平坦化步骤，以获得高度均一的接合焊盘。在该步骤中低压力化学机械平坦化步骤，以使所述接合焊盘的表面更加平整。

执行步骤304，去除部分所述扩散阻挡层303，以露出接合焊盘，形成突出所述凸起形状304。

具体地，如图3d所示，在该步骤中回蚀刻所述扩散阻挡层303，以减薄所述扩散阻挡层303的厚度，露出部分所述接合焊盘，形成所述凸起形状304。

具体地，在该步骤中选用和所述接合焊盘具有较大蚀刻选择比的方法去除部分所述扩散阻挡层303，以保证所述接合焊盘在该步骤中不受损坏，可以选用本领域常用的干法或者湿法蚀刻。

下面结合附图3e-3k对第二接合晶圆的制备方法作进一步的说明。

首先，执行步骤305，提供第二基底301ˊ，所述第二基底301ˊ上形成有第三层间介电层，所述第三层间介电层中形成有第二互联结构。

如图3e所示，具体地的制备方法可以参照步骤301，在此不再赘述。

执行步骤306，在所述第三层间介电层上形成具有开口的第四层间介电层302ˊ，以露出所述互联结构。

具体地，如图3f所示，首先在所述第三层间介电层上形成第四层间介电层302ˊ，然后图案化所述第四层间介电层302ˊ，以在所述第四层间介电层302ˊ中形成开口，具体地图案化方法可以参照步骤303中的图案化方法，在此不再赘述。

形成所述开口之后，能够露出所述第二互联结构，以便后续的步骤中形成双镶嵌的互连结构。

执行步骤307，在所述第四层间介电层302ˊ、所述第三层间介电层和所述互联结构上形成金属材料层305，以部分填充所述开口，形成凹槽。

如图3g所示，在该步骤中在所述第四层间介电层302ˊ、所述第三层间介电层和所述第二互联结构上均匀的形成一层金属材料层305，优选为金属铜，形成的方法优选为电化学镀铜（ECP）的方法。

在该步骤中沉积金属材料层305之后仅部分填充了所述开口，在所述金属材料层305上仍存在凹槽形状，如图3e所示。

执行步骤308，在所述金属材料层305上形成牺牲材料层306，以完全填充所述凹槽。

具体地，如图3h所示，通过沉积牺牲材料层306来完全填充步骤307中仍存在的凹槽，其中，所述牺牲材料层306优选为SiGe或无定形碳，其沉积方法可以选用本领域常用的方法，在此不再赘述。

执行步骤309，去除部分所述金属材料层305和所述牺牲材料层306至所述第四层间介电层302ˊ。

具体地，如图3i所示，在该步骤中去除所述金属材料层305和所述牺牲材料层306的方法包括以下两个步骤：首先执行蚀刻步骤或者平坦化步骤，以去除所述牺牲材料层306的表面，露出所述金属材料层305。

然后平坦化所述金属材料层305和所述牺牲材料层306至所述第四层间介电层302ˊ，在该步骤中所述平坦化方法选用低压力化学机械平坦化方法，以获得更加平整的表面。

执行步骤310，去除所述凹槽中的牺牲材料层306，以露出所述金属材料层305，形成所述凹槽形状的接合焊盘。

具体地，如图3j所示，在该步骤中选用和所述金属材料层305具有较高蚀刻选择比的方法去除所述牺牲材料层306。

去除所述牺牲材料层306之后，露出所述金属材料层305，形成凹槽，以得到凹槽形状的接合焊盘，如图3h所示。

其中，所述凹槽形状凹陷的深度小于所述凸起形状凸出的高度，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um，以在两者之间形成间隙。

执行步骤311，将所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆接合为一体。

具体地，如图3k所示，其中在该步骤中通过共晶接合或者热键合的方法将所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆接合为一体，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大，接合过程中所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘，并在两者之间形成间隙，接合过程中凸起形状的接合焊盘受挤压后横向挤出可以与凹槽形状的侧壁的Cu接触，以实现两接合晶圆的有效接合，并且能避免桥连的形成。

至此，完成了本发明实施例的半导体器件的制造方法的相关步骤的介绍。在步骤311之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制造方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。

图4为本发明一具体地实施方式中两晶圆Cu-Cu接合的工艺流程图，具体包括以下步骤：

步骤401制备第一接合晶圆，其中所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状；

步骤402制备第二接合晶圆，其中所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状尺寸匹配；

步骤403将所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆接合为一体。

本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的接合晶圆，在所述接合晶圆中通过调整接合焊盘（bondingPAD）的尺寸匹配，并通过调整Cu焊盘（PAD）的接合形貌，以达到提高接合良率及接合稳定性（bondingreliability）的作用。

在本发明中其中一片晶圆中的金属焊盘为凸起形状的焊盘（CuPADprotrusion）另外一片晶圆中的金属焊盘为凹槽形状的焊盘，其中所述两晶圆中的金属焊盘的（topmetalCu）CMP均采用低压力机械研磨（lowdownforce）方式，以提高CuPAD的表面平整度，在接合（Bonding）后凹槽形状的CuPAD对另外一片晶圆中的接合焊盘（bondingPAD）形成环形包围，Cu受挤压后横向挤出可以与侧壁的Cu接触，另外两片晶圆之间的保护层（例如，SIN层）可以有效防止晶圆间的铜扩散（Cudiffuse）。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。

Claims (18)

1.一种半导体器件，包括第一接合晶圆和第二接合晶圆；

其中，所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状，所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状的尺寸匹配。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述凸起形状凸出的高度大于所述凹槽形状的深度。

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘。

4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um，以在两者之间形成间隙。

5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一接合晶圆的表面还设置有扩散阻挡层。

6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一接合晶圆中的接合焊盘和所述第二接合晶圆中的接合焊盘均选用铜焊盘。

7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆中还设置有元器件，并通过互联结构与所述接合焊盘相连接。

8.一种半导体器件的制备方法，包括：

制备第一接合晶圆，其中所述第一接合晶圆中的接合焊盘为凸起形状；

制备第二接合晶圆，其中所述第二接合晶圆中的接合焊盘为凹槽形状，其中所述凸起形状和所述凹槽形状尺寸匹配；

将所述第一接合晶圆和所述第二接合晶圆接合为一体。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一接合晶圆的制备方法包括：

提供基底，在所述基底上形成有第一层间介电层，在所述第一层间介电层中形成有互联结构；

在所述第一层间介电层上依次形成第二层间介电层和扩散阻挡层；

在所述第二层间介电层和所述扩散阻挡层中形成接合焊盘，以与所述互联结构相连接；

去除部分所述扩散阻挡层，以露出接合焊盘，形成所述凸起形状。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述接合焊盘执行低压力化学机械平坦化步骤，以使所述接合焊盘的表面更加平整。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接合焊盘选用铜焊盘；

所述第二层间介电层选用氧化物层；

所述扩散阻挡层选用SiN。

12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二接合晶圆的制备方法包括：

提供第二基底，在所述第二基底上形成有第三层间介电层，在所述第三层间介电层中形成有第二互联结构；

在所述第三层间介电层上形成具有开口的第四层间介电层，以露出所述第二互联结构；

在所述第四层间介电层、所述第三层间介电层和所述第二互联结构上方形成金属材料层，以部分填充所述开口，形成凹槽；

在所述金属材料层上形成牺牲材料层，以填充所述凹槽；

去除所述第四层间介电层上方的所述金属材料层和所述牺牲材料层，以露出所述第四层间介电层；

去除所述凹槽中的牺牲材料层，以露出所述金属材料层，形成所述凹槽形状的接合焊盘。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，去除所述第四层间介电层上方的所述金属材料层和所述牺牲材料层的方法包括：

执行蚀刻步骤或者平坦化步骤，以去除所述牺牲材料层的表面，露出所述金属材料层；

平坦化所述金属材料层和所述牺牲材料层至所述第四层间介电层。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述平坦化方法选用低压力化学机械平坦化方法。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述金属材料层选用金属铜；

所述牺牲材料层选用SiGe或无定形碳。

16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凸起形状凸出的高度大于所述凹槽形状凹陷的深度。

17.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹槽形状的接合焊盘环形包围所述凸起形状的接合焊盘。

18.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述凹槽形状的关键尺寸比所述凸起形状的关键尺寸大0.5～1um，以在两者之间形成间隙。