晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构

摘要

本发明提供了一种晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构，第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；位于非金属层区域的第一调整层低于位于金属层区域的所述第一调整层；第二调整层覆盖第一调整层；化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对第一调整层和第二调整层的研磨速率不同，使在非金属层区域剩余的第二调整层高于或低于在金属层区域剩余的第一调整层，在非金属层区域形成第一凸起部或第一凹陷部，以匹配与其键合的有凹陷或凸起的晶圆或芯片。减少键合间隙，提高工艺质量以及产品良率。消除或减少由于化学机械研磨工艺带来的局部位置凹陷，修正上下晶圆的键合空隙，提高键合强度以及质量。

权利要求

1.一种晶圆键合方法，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和位于所述第一衬底上方的第一金属层；

所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

形成覆盖所述第一金属层和所述第一衬底的第一调整层，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

形成覆盖所述第一调整层的第二调整层；

化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对所述第一调整层和所述第二调整层的研磨速率不同，使在所述非金属层区域剩余的所述第二调整层高于或低于在所述金属层区域剩余的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹陷部；

形成第一互连层，在剩余的所述第二调整层和剩余的所述第一调整层上方形成第一介质层，在所述第一介质层中刻蚀开孔，并在所述开孔中填充所述第一互连层；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷部；

提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第三凸起部或第三凹陷部；所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配；

将所述第一晶圆与所述第二晶圆键合。

2.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层；采用正硅酸乙酯淀积工艺形成所述第二调整层。

3.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，研磨液对所述第二调整层的研磨速率小于对所述第一调整层的研磨速率。

4.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层的工艺参数包括：腔体的压力设置为5毫托～10毫托，顶源射频功率设置为1200W～1300W、侧源射频功率设置为3000W～3100W以及偏压射频为3200W～

3300W。

5.如权利要求4所述的晶圆键合方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层的工艺气体参数包括：氩气的流量为105sccm～115sccm、氧气的流量为120sccm～130sccm以及硅烷的流量为115sccm～125sccm。

6.如权利要求2所述的晶圆键合方法，其特征在于，采用正硅酸乙酯淀积工艺形成所述第二调整层包括：

对正硅酸乙酯液体进行气化处理，以产生正硅酸乙酯气体；

将氧气和所述正硅酸乙酯气体通入反应腔室；

对所述氧气和所述正硅酸乙酯气体进行解离，反应生成所述第二调整层。

7.如权利要求6所述的晶圆键合方法，其特征在于，对所述正硅酸乙酯液体进行气化处理的温度为80℃～120℃；

通入所述反应腔室中的所述氧气的流量为2000sccm～4500sccm，所述正硅酸乙酯气体的流量为500sccm～1500sccm；

通过射频对所述氧气和所述正硅酸乙酯气体进行解离，所述射频的功率为300W～

800W。

8.如权利要求2至7任意一项所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述第一调整层和所述第二调整层的材质均为氧化硅层。

9.如权利要求1至7任意一项所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述非金属层区域包括切割道区域和/或所述第一晶圆中的单个芯片结构中未分布金属层的区域。

10.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述研磨液对所述第一调整层的研磨速率大于对所述第二调整层的研磨速率，在所述非金属层区域形成所述第一凸起部。

11.如权利要求1所述的晶圆键合方法，其特征在于，所述研磨液对所述第一调整层的研磨速率小于对所述第二调整层的研磨速率，在所述非金属层区域形成所述第一凹陷部。

12.一种晶圆键合结构，其特征在于，包括：第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

第一调整层，所述第一调整层覆盖所述第一金属层和所述第一衬底，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

第二调整层，所述第二调整层位于所述非金属层区域且覆盖所述第一调整层，所述第二调整层高于或低于位于所述金属层区域的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹陷部；

第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一调整层和所述第二调整层；所述第一介质层中分布有开孔；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷部；

第一互连层，所述第一互连层填充在所述开孔中；

第二晶圆，所述第二晶圆具有第三凸起部或第三凹陷部；

所述第一晶圆与所述第二晶圆键合，所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配。

13.一种芯片键合结构，其特征在于，包括：第一芯片，所述第一芯片包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一芯片包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

第一调整层，所述第一调整层覆盖所述第一金属层和所述第一衬底，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

第二调整层，所述第二调整层位于所述非金属层区域且覆盖所述第一调整层，所述第二调整层高于或低于位于所述金属层区域的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹陷部；

第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一调整层和所述第二调整层；所述第一介质层中分布有开孔；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷部；

第一互连层，所述第一互连层填充在所述开孔中；

第二芯片，所述第二芯片具有第三凸起部或第三凹陷部；

所述第一芯片与所述第二芯片键合，所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配。

说明书

晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构

技术领域

[0001] 本发明属于集成电路制造技术领域，具体涉及一种晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构。

背景技术

[0002] 在3D‑IC晶圆键合工艺中，常采用金属层对金属层以及介质层对介质层的混合键合。键合表面既有介质层的分子间键合，也有金属层对金属层的电连接，因此对键合表面要
求很高。在两片晶圆上，一般用介质层作为电性隔离以及调整键合形貌，介质层可以利用化
学机械研磨(CMP)得到晶圆级别理想的形貌。此外在微米和亚微米的微观尺度，一般利用研
磨液对键合表面介质层与金属层的选择比可控制填充在单个开孔中的金属层的表面不平
整度在μm级别以内，开孔中的金属层的表面的该不平整度对于键合是可接受的。

[0003] 当前键合表面采用化学机械研磨工艺后，虽然能控制晶圆级别以及单个开孔中的金属层的表面的键合形貌，但在0.1～10mm的微观尺度上，发现键合形貌并不平整，特别是
在芯片周围切割道上没有填充金属层位置的介质层，受限于CMP研磨液的选择比特性，该位
置的介质层研磨速率偏快，得到的微观形貌会凹陷几个纳米左右，在键合时上下晶圆的凹
陷会形成空隙，最终影响键合强度以及质量。而有的应用场合，介质层上又有局部凸起，不
平整，也影响键合强度以及质量。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构，改善微观形貌，形成具有凸起或凹陷的晶圆结构或芯片结构，以匹配与其键合的有凹陷或凸起
的晶圆或芯片，提高键合强度以及质量。

[0005] 本发明提供一种晶圆键合方法，包括：

[0006] 提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

[0007] 形成覆盖所述第一金属层和所述第一衬底的第一调整层，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

[0008] 形成覆盖所述第一调整层的第二调整层；

[0009] 化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对所述第一调整层和所述第二调整层的研磨速率不同，使在所述非金属层区域剩余的所述第二调整层高于或低于
在所述金属层区域剩余的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹
陷部。

[0010] 进一步的，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层；采用正硅酸乙酯淀积工艺形成所述第二调整层。

[0011] 进一步的，研磨液对所述第二调整层的研磨速率小于对所述第一调整层的研磨速率。

[0012] 进一步的，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层的工艺参数包括：腔体的压力设置为5毫托～10毫托，顶源射频功率设置为1200W～1300W、侧源射频
功率设置为3000W～3100W以及偏压射频为3200W～3300W。

[0013] 进一步的，采用高密度等离子体化学气相淀积工艺形成所述第一调整层的工艺气体参数包括：氩气的流量为105sccm～115sccm、氧气的流量为120sccm～130sccm以及硅烷
的流量为115sccm～125sccm。

[0014] 进一步的，采用正硅酸乙酯淀积工艺形成所述第二调整层包括：

[0015] 对正硅酸乙酯液体进行气化处理，以产生正硅酸乙酯气体；

[0016] 将氧气和所述正硅酸乙酯气体通入反应腔室；

[0017] 对所述氧气和所述正硅酸乙酯气体进行解离，反应生成所述第二调整层。

[0018] 进一步的，对所述正硅酸乙酯液体进行气化处理的温度为80℃～120℃；

[0019] 通入所述反应腔室中的所述氧气的流量为2000sccm～4500sccm，所述正硅酸乙酯气体的流量为500sccm～1500sccm；

[0020] 通过射频对所述氧气和所述正硅酸乙酯气体进行解离，所述射频的功率为300W～800W。

[0021] 进一步的，所述第一调整层和所述第二调整层的材质均为氧化硅层。

[0022] 进一步的，所述非金属层区域包括切割道区域和/或所述第一晶圆中的单个芯片结构中未分布金属层的区域。

[0023] 进一步的，化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层之后，还包括：

[0024] 形成第一互连层，在剩余的所述第二调整层和剩余的所述第一调整层上方形成第一介质层，在所述第一介质层中刻蚀开孔，并在所述开孔中填充所述第一互连层；在所述非
金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷部；

[0025] 提供第二晶圆，所述第二晶圆具有第三凸起部或第三凹陷部；所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配；

[0026] 将所述第一晶圆与所述第二晶圆键合。

[0027] 进一步的，所述研磨液对所述第一调整层的研磨速率大于对所述第二调整层的研磨速率，在所述非金属层区域形成所述第一凸起部。

[0028] 进一步的，所述研磨液对所述第一调整层的研磨速率小于对所述第二调整层的研磨速率，在所述非金属层区域形成所述第一凹陷部。

[0029] 本发明还提供一种晶圆键合结构，包括：

[0030] 第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

[0031] 第一调整层，所述第一调整层覆盖所述第一金属层和所述第一衬底，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

[0032] 第二调整层，所述第二调整层位于所述非金属层区域且覆盖所述第一调整层，所述第二调整层高于或低于位于所述金属层区域的所述第一调整层，在所述非金属层区域形
成第一凸起部或第一凹陷部。

[0033] 进一步的，还包括：

[0034] 第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一调整层和所述第二调整层；所述第一介质层中分布有开孔；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷
部；

[0035] 第一互连层，所述第一互连层填充在所述开孔中；

[0036] 第二晶圆，所述第二晶圆具有第三凸起部或第三凹陷部；

[0037] 所述第一晶圆与所述第二晶圆键合，所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配。

[0038] 本发明还提供一种芯片键合结构，包括：

[0039] 第一芯片，所述第一芯片包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一芯片包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

[0040] 第一调整层，所述第一调整层覆盖所述第一金属层和所述第一衬底，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

[0041] 第二调整层，所述第二调整层位于所述非金属层区域且覆盖所述第一调整层，所述第二调整层高于或低于位于所述金属层区域的所述第一调整层，在所述非金属层区域形
成第一凸起部或第一凹陷部。

[0042] 进一步的，还包括：

[0043] 第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一调整层和所述第二调整层；所述第一介质层中分布有开孔；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷
部；

[0044] 第一互连层，所述第一互连层填充在所述开孔中；

[0045] 第二芯片，所述第二芯片具有第三凸起部或第三凹陷部；

[0046] 所述第一芯片与所述第二芯片键合，所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配。

[0047] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

[0048] 本发明提供的晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构中，所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；位于所述非金属层区域的所述第
一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；第二调整层覆盖所述第一调整层；
化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对所述第一调整层和所述第二调
整层的研磨速率不同，使在所述非金属层区域剩余的所述第二调整层高于或低于在所述金
属层区域剩余的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹陷部，以
匹配与其键合的有凹陷或凸起的晶圆或芯片。减少键合间隙，提高工艺质量以及产品良率。
消除或减少由于化学机械研磨工艺带来的局部位置凹陷，修正上下晶圆的键合空隙，提高
键合强度以及质量。

附图说明

[0049] 图1为本发明实施例的晶圆键合方法示意图。

[0050] 图2至图7为本发明实施例的晶圆键合方法各步骤示意图。

[0051] 其中，附图标记如下：

[0052] 10‑第一晶圆；101‑第一衬底；102‑第一绝缘层；103‑第一金属层；104a‑第一调整层；104b‑第二调整层；105‑第一介质层；106‑第一互连层；

[0053] 20‑第二晶圆；201‑第二衬底；202‑第二绝缘层；203‑第二金属层；204‑隔离层；205‑第二介质层；206‑第二互连层；

[0054] I‑金属层区域；II‑非金属层区域；A1‑第一凸起部；A2‑第一凹陷部；B1‑第二凸起部；C2‑第三凹陷部。

具体实施方式

[0055] 基于上述研究，本发明实施例提供了一种晶圆键合结构及晶圆键合方法。以下结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更
清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且使用非精准的比例，仅用以方便、明晰
地辅助说明本发明实施例的目的。

[0056] 本发明实施例提供了一种晶圆键合方法，如图1所示，包括：

[0057] 提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

[0058] 形成覆盖所述第一金属层和所述第一衬底的第一调整层，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

[0059] 形成覆盖所述第一调整层的第二调整层；

[0060] 化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对所述第一调整层和所述第二调整层的研磨速率不同，使在所述非金属层区域剩余的所述第二调整层高于或低于
在所述金属层区域剩余的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹
陷部。

[0061] 下面结合图2至图7介绍本发明实施例的晶圆键合方法的各步骤。

[0062] 如图2所示，提供第一晶圆，所述第一晶圆包括第一衬底101和位于所述第一衬底101上方的第一金属层103；所述第一晶圆包括非金属层区域II和分布有所述第一金属层
103的金属层区域I。所述第一晶圆阵列排布有芯片结构，所述非金属层区域II包括第一晶
圆上阵列排布的芯片结构之间的切割道区域和/或所述第一晶圆中的单个芯片结构中未分
布金属层的区域。具体的，所述第一衬底101上还分布有第一绝缘层102，所述第一金属层
103位于所述第一绝缘层102上。

[0063] 形成覆盖所述第一金属层103和所述第一衬底101的第一调整层104a，位于所述非金属层区域II的所述第一调整层104a低于位于所述金属层区域I的所述第一调整层104a。

[0064] 如图3所示，形成覆盖所述第一调整层104a的第二调整层104b。

[0065] 如图4a和图4b所示，化学机械研磨所述第二调整层104b和所述第一调整层104a，研磨液对所述第一调整层104a和所述第二调整层104b的研磨速率不同，使在所述非金属层
区域II剩余的所述第二调整层104b高于或低于在所述金属层区域I剩余的所述第一调整层
104a，在所述非金属层区域II形成第一凸起部A1或第一凹陷部A2。

[0066] 第一调整层104a和第二调整层104b可选不同的材质，利用同一研磨液对不同材质的研磨速率不同，实现在非金属层区域II形成所述第一凸起部A1，或第一凹陷部A2。也可以
通过在研磨液中添加一些杂质来改变研磨液对第一调整层104a或第二调整层104b的研磨
速率。

[0067] 如图4a所示，在所述非金属层区域II形成所述第一凸起部A1，利用研磨液对所述第一调整层104a的研磨速率大于对所述第二调整层104b的研磨速率形成。

[0068] 如图4b所示，在所述非金属层区域II形成所述第一凹陷部A2，利用研磨液对所述第一调整层104a的研磨速率小于对所述第二调整层104b的研磨速率形成。示例性的，研磨
液例如为碱性溶液，可以包括：二氧化硅和双氧水以及有机添加剂，二氧化硅和双氧水的比
例可以为1:10～1:20，第一调整层104a可以为氮化硅、氮化钽或氮化钛中的任意一种，第二
调整层104b可以为氧化硅、氧化钽、氧化铝、氧化铪或FSG中的任意一种。还可通过不同沉积
方式形成相同材质或不同材质的第一调整层104a和第二调整层104b，通过不同沉积方式造
成针对同一研磨液的研磨速率不同，形成不同的形貌。通过沉积形成不同研磨速率的第一
调整层104a和第二调整层104b，最后研磨形成具有凸起或者凹陷的形貌。

[0069] 具体的，如图2所示，可采用HDP‑CVD(高密度等离子体‑化学气相淀积)工艺形成第一调整层104a，所述第一调整层104a覆盖所述第一金属层103和所述第一衬底101。HDP‑CVD
工艺在同一个反应腔中同步地进行淀积和刻蚀的工艺。具体来说，淀积工艺通常是由SiH4
和O2的反应来实现，而蚀刻工艺通常是由Ar和O2的溅射来完成。

[0070] 本实施例的HDP‑CVD工艺形成第一调整层104a的方法，包括预加热步骤和淀积步骤，所述预加热步骤在腔体中形成高密度等离子体并利用所述高密度等离子体对第一晶圆
加热，使所述第一晶圆的温度从腔体的初始温度上升。所述预加热步骤之后的第一晶圆最
终温度大于等于400度，且小于等于所述淀积步骤中的第一晶圆的温度。所述淀积步骤中的
所述第一晶圆的温度例如为640℃～720℃。所述预加热步骤的加热时间可以为15秒到90
秒。

[0071] 在一个较佳实施例中，所述淀积步骤的工艺参数包括：腔体的压力设置为5～10毫托；顶源射频功率设置为1200W～1300W、侧源射频的功率设置为3000W～3100W以及偏压射
频为3200W～3300W。工艺气体包括：从所述腔体的顶部流入的氩气流量为105sccm～
115sccm、氧气的流量为120sccm～130sccm。硅源采用硅烷，硅烷的流量为115sccm～
125sccm。采用上述工艺参数进行淀积时，稳定后所述腔体和所述第一晶圆的温度为680℃
～700℃。

[0072] HDP‑CVD工艺在高密度等离子体反应腔中实现了在较低温度下的淀积，淀积的第一调整层104a具有高密度，低杂质缺陷等优点，同时对第一金属层103和第二绝缘层102有
优良的粘附能力。

[0073] 接着，如图3所示，采用正硅酸乙酯(TEOS)淀积工艺形成第二调整层104b，所述第二调整层104b覆盖所述第一调整层104a。采用正硅酸乙酯(TEOS)淀积工艺形成第二调整层
104b的制备方法包括：

[0074] 对TEOS(正硅酸乙酯)液体进行气化处理，对TEOS液体进行气化的温度例如为80℃～120℃，以产生TEOS气体。

[0075] 将氧气(O2)和所述TEOS气体通入反应腔室，其中，通入反应腔室中的所述氧气的流量为2000sccm～4500sccm，所述TEOS的流量为500sccm～1500sccm。所述TEOS气体通过惰
性气体作为载体进入反应腔室，其中，惰性气体包括但不限于氦气(He)。反应腔室中的反应
温度为380℃～420℃。

[0076] 对所述氧气和所述TEOS气体进行解离，反应生成第二调整层104b。通过射频对所述氧气和所述TEOS气体进行解离，其中，射频功率为300W～800W。通过本实施例制备方法制
备的第二调整层104b，具有更好的致密性，耐研磨。

[0077] 接着，如图3和图4a所示，执行化学机械抛光(CMP)工艺，研磨所述第二调整层104b，至少露出位于所述金属层区域I的所述第一调整层104a。研磨液对正硅酸乙酯淀积工
艺形成的所述第二调整层104b的研磨速率小于对高密度等离子体化学气相淀积工艺形成
的所述第一调整层104a的研磨速率。在所述非金属层区域II形成第一凸起部A1。具体的，所
述第一调整层104a和所述第二调整层104b的材质例如均为氧化硅层。

[0078] 利用CMP工艺研磨到目标厚度后，所述非金属层区域II(例如包括切割道区域和/或所述第一晶圆中的单个芯片结构中未分布金属层的区域。)有两层氧化硅层，由于研磨液
对TEOS工艺形成的第二调整层104b研磨速率较低，该位置会形成微观凸起，即第一凸起部
A1。控制氧化硅层厚度以及研磨去除的厚度，可以较准确控制凸起量。

[0079] 通过在第一金属层103上方采用高密度等离子体(HDP)沉积工艺形成第一调整层104a，采用正硅酸乙酯(TEOS)淀积工艺形成第二调整层104b，作为调整层，通过控制两层氧
化硅层的生长厚度以及研磨厚度，非金属层区域II(例如切割道区域和/或所述第一晶圆中
的单个芯片结构中未分布金属层的区域。)得到两层氧化硅层，利用CMP工艺研磨的选择比
特性，TEOS工艺形成的第二调整层104b研磨速率较慢，在所述非金属层区域II形成第一凸
起部A1。

[0080] 如图5所示，形成第一互连层106，在剩余的所述第二调整层104b和剩余的所述第一调整层104a上方形成第一介质层105。在所述第一介质层105中刻蚀开孔，所述开孔贯穿
所述第一介质层105和部分厚度的第一调整层104a。在所述开孔中填充所述第一互连层
106；第一互连层106与第一金属层103电连接(未示出)，用于将第一晶圆10的电信号引出。
第一互连层106的材质为金属，例如铜或钨。经CMP工艺后，因研磨量较少，整个上表面的形
貌继承下来，第一介质层105在所述非金属层区域II也会形成凸起，即第二凸起部B1。所述
第二凸起部B1位于所述第一凸起部A1正上方，且所述第二凸起部B1位于键合表面。

[0081] 如图6所示，提供第二晶圆20，所述第二晶圆20包括第二衬底201和位于所述第二衬底201上方的第二金属层203；所述第二晶圆包括非金属层区域II和分布有所述第二金属
层203的金属层区域I。所述第二晶圆20阵列排布有芯片结构，所述非金属层区域包括第二
晶圆20上阵列排布的芯片结构之间的切割道区域和/或所述第二晶圆20中的单个芯片结构
中未分布金属层的区域。具体的，所述第二衬底201上还分布有第二绝缘层202，所述第二金
属层203位于所述第二绝缘层202上。隔离层204覆盖所述第二金属层203。所述隔离层204上
形成有第二介质层205，第二互连层206嵌设在所述第二介质层205和隔离层204中。第二互
连层206与第二金属层203电连接(未示出)，用于将第二晶圆20的电信号引出。所述第二晶
圆20具有第三凸起部(未示出)或第三凹陷部C2。可以通过控制第一晶圆产生凸起或凹陷以
与第二晶圆20相应配合。第二晶圆20具有第三凹陷部C2，示例性的，第三凹陷部C2形成于第
二晶圆20非金属层区域II的第二介质层205中。

[0082] 第二晶圆20中的隔离层204可为单层结构，也可为复合隔离层结构。隔离层204为复合隔离层结构时，可包括第一隔离层和第二隔离层(未示出)，可与第一晶圆10的调整层
(第一调整层104a和第二调整层104b)结构相同。示例性的，第一隔离层覆盖所述第二金属
层203和所述第二衬底201，位于所述非金属层区域II的所述第一隔离层低于位于所述金属
层区域I的所述第一隔离层。第二隔离层位于所述非金属层区域II且覆盖所述第一隔离层，
所述第二隔离层高于或低于位于所述金属层区域I的所述第一隔离层，在非金属层区域II
形成凸起或凹陷。第二介质层205覆盖隔离层204，对应的在非金属层区域II形成第三凸起
部或第三凹陷部。第一隔离层和第二隔离层的形成方法、结构及材质与第一调整层104a和
第二调整层104b相同，可参见第一调整层104a和第二调整层104b的形成方法、结构及材质，
在此不再赘述。

[0083] 如图6和7所示，将所述第一晶圆10与所述第二晶圆20进行混合键合，所述第二凸起部B1与所述第三凹陷部C2匹配。第二晶圆20非金属层区域II的第三凹陷部C2与第一晶圆
10的第二凸起部B1咬合，减少键合间隙。最终键合表面形成微观尺度上的凸起或凹陷，可以
与第二晶圆的非金属层区域II(例如切割道区域)咬合，减少键合间隙，提高工艺质量以及
产品良率。

[0084] 本发明还提供一种晶圆键合结构，如图4a至图7所示，包括：

[0085] 第一晶圆10，所述第一晶圆10包括第一衬底101和位于所述第一衬底101上方的第一金属层103；所述第一晶圆10包括非金属层区域II和分布有所述第一金属层103的金属层
区域I；

[0086] 第一调整层104a，所述第一调整层104a覆盖所述第一金属层103和所述第一衬底101，位于所述非金属层区域II的所述第一调整层104a低于位于所述金属层区域I的所述第
一调整层104a；

[0087] 第二调整层104b，所述第二调整层104b位于所述非金属层区域II且覆盖所述第一调整层104a，所述第二调整层104b高于或低于位于所述金属层区域I的所述第一调整层
104a，在所述非金属层区域II形成第一凸起部A1或第一凹陷部A2。

[0088] 具体的，所述第一调整层104a和所述第二调整层104b配置为被同一研磨液研磨的速率不同。

[0089] 进一步的，晶圆键合结构，还包括：

[0090] 第一介质层105，所述第一介质层105覆盖所述第一调整层104a和所述第二调整层104b；所述第一介质层105中分布有开孔；在所述非金属层区域II，所述第一介质层105具有
第二凸起部B1或第二凹陷部；

[0091] 第一互连层106，所述第一互连层106填充在所述开孔中；

[0092] 第二晶圆20，所述第二晶圆20具有第三凸起部(未示出)或第三凹陷部C2；

[0093] 所述第一晶圆与所述第二晶圆键合，所述第三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部C2与所述第二凸起部B1匹配。

[0094] 如图7所示，本实施例的晶圆键合结构中，所述非金属层区域II包括第一晶圆10上阵列排布的芯片结构之间的切割道区域和/或所述第一晶圆中的单个芯片结构中未分布金
属层的区域。所述非金属层区域还包括第二晶圆20上阵列排布的芯片结构之间的切割道区
域和/或所述第二晶圆20中的单个芯片结构中未分布金属层的区域。

[0095] 当所述非金属层区域II为第一晶圆10和第二晶圆20中各自的单个芯片结构中未分布金属层的区域，或者所述非金属层区域II为第一晶圆10和第二晶圆20中各自的单个芯
片结构中未分布金属层的区域和各自的阵列排布的芯片结构之间的切割道区域时，将所述
晶圆键合结构划片分割后即得到与图7所示结构一致的下述本实施例的芯片键合结构。本
发明还提供一种芯片键合结构，包括：

[0096] 第一芯片，所述第一芯片包括第一衬底和位于所述第一衬底上方的第一金属层；所述第一芯片包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；

[0097] 第一调整层，所述第一调整层覆盖所述第一金属层和所述第一衬底，位于所述非金属层区域的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；

[0098] 第二调整层，所述第二调整层位于所述非金属层区域且覆盖所述第一调整层，所述第二调整层高于或低于位于所述金属层区域的所述第一调整层，在所述非金属层区域形
成第一凸起部或第一凹陷部。

[0099] 进一步的，还包括：

[0100] 第一介质层，所述第一介质层覆盖所述第一调整层和所述第二调整层；所述第一介质层中分布有开孔；在所述非金属层区域，所述第一介质层具有第二凸起部或第二凹陷
部；

[0101] 第一互连层，所述第一互连层填充在所述开孔中；

[0102] 第二芯片，所述第二芯片具有第三凸起部或第三凹陷部；

[0103] 所述第一芯片与所述第二芯片键合，所述三凸起部与所述第二凹陷部匹配，或所述第三凹陷部与所述第二凸起部匹配。

[0104] 综上所述，本发明提供的晶圆键合结构、晶圆键合方法及芯片键合结构中，所述第一晶圆包括非金属层区域和分布有所述第一金属层的金属层区域；位于所述非金属层区域
的所述第一调整层低于位于所述金属层区域的所述第一调整层；第二调整层覆盖所述第一
调整层；化学机械研磨所述第二调整层和所述第一调整层，研磨液对所述第一调整层和所
述第二调整层的研磨速率不同，使在所述非金属层区域剩余的所述第二调整层高于或低于
在所述金属层区域剩余的所述第一调整层，在所述非金属层区域形成第一凸起部或第一凹
陷部，以匹配与其键合的有凹陷或凸起的晶圆或芯片。减少键合间隙，提高工艺质量以及产
品良率。消除或减少由于化学机械研磨工艺带来的局部位置凹陷，修正上下晶圆的键合空
隙，提高键合强度以及质量。

[0105] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法
而言，由于与实施例公开的器件相匹配，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明
即可。

[0106] 上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护
范围。