一种半导体结构的形成方法、半导体结构和存储器与流程

本公开涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构的形成方法、半导体结构和存储器。

背景技术：

1、芯片对晶圆键合工艺（die to wafer，d2w）是指将单个已切割、筛选合格的芯片（die）高精度对准并键合到整片晶圆（wafer）上的工艺，其中，芯片对晶圆的键合方式通常为混合键合（hybrid bonding）。在d2w工艺中，受晶圆形貌限制，晶圆边缘位置布设芯片会产生翘边、气泡等问题，因此需要在该区域键合虚拟芯片（dummy die），以此提升芯片对晶圆键合后整片晶圆的表面平整度。

2、目前通常在晶圆边缘位置采用小尺寸裸硅（bare silicon，bare si）作为虚拟芯片，但裸硅与功能芯片的材料、热膨胀系数存在差异，在后续高温制程中容易出现翘曲、键合界面分层等不良问题，且键合虚拟芯片需要消耗光刻机的机时，影响d2w工艺的效率。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种半导体结构的形成方法、半导体结构和存储器。

2、第一方面，本公开实施例提供了一种半导体结构的形成方法，包括：

3、提供晶圆；

4、确定所述晶圆的虚拟键合映射图案和芯片键合映射图案；其中，所述虚拟键合映射图案和所述芯片键合映射图案相对于所述晶圆呈互补构型，且所述虚拟键合映射图案对应所述晶圆的边缘区域；

5、基于所述芯片键合映射图案对所述晶圆进行曝光光刻，形成芯片键合区，且所述虚拟键合映射图案所对应的晶圆的所述边缘区域形成边层；

6、在所述芯片键合区内键合多个芯片，形成半导体结构；其中所述多个芯片中的每个所述芯片均为完整芯片。

7、在一些实施例中，所述确定所述晶圆的虚拟键合映射图案和芯片键合映射图案，具体包括：

8、根据所述芯片的尺寸，确定所述芯片对应的曝光场尺寸；

9、根据所述曝光场尺寸计算所述晶圆上的有效键合区域，并基于所述有效键合区域得到初始映射图案；

10、根据所述有效键合区域，确定虚拟曝光场，并基于所述虚拟曝光场得到所述虚拟键合映射图案；

11、根据所述虚拟曝光场和所述初始映射图案，计算光刻机需要执行的目标曝光场，并基于所述目标曝光场得到所述芯片键合映射图案。

12、在一些实施例中，所述根据所述曝光场尺寸计算所述晶圆上的有效键合区域，具体包括：

13、根据所述曝光场尺寸将所述芯片对应的芯片曝光场按照预设排列规则，在所述晶圆上进行阵列排布，排除涉及所述晶圆边缘的部分，得到所述有效键合区域。

14、在一些实施例中，所述预设排列规则至少包括矩形阵列排列或六边形阵列排列，且所述芯片的四周保留预设的切割道；

15、所述芯片键合区还包括间隙；所述间隙邻接于所述边层；所述间隙内布设有金属互连线，所述金属互连线与所述芯片键合区内键合的所述芯片电连接。

16、在一些实施例中，所述根据所述虚拟曝光场和所述初始映射图案，计算光刻机需要执行的目标曝光场，并基于所述目标曝光场得到所述芯片键合映射图案，具体包括：

17、筛除所述初始映射图案中预键合的芯片与所述晶圆的边缘和所述虚拟曝光场的边界相交的曝光场，得到候选目标曝光场；

18、检测所述候选目标曝光场与所述晶圆的轮廓和所述虚拟曝光场的边界的交集面积，根据预设条件跳过所述候选目标曝光场；

19、将未跳过的所述候选目标曝光场确定为所述目标曝光场，基于所述目标曝光场更新所述初始映射图案，得到所述芯片键合映射图案。

20、在一些实施例中，所述基于所述芯片键合映射图案对所述晶圆进行曝光光刻，形成芯片键合区，具体包括：

21、在所述晶圆上方沿第一方向依次沉积保护层、第一牺牲层、第二牺牲层和第三牺牲层，所述第一方向垂直于所述晶圆的表面；

22、沿所述第一方向在所述第三牺牲层的表面形成光刻胶层；

23、以所述芯片键合映射图案为掩模，曝光显影所述光刻胶层，形成图案化的所述光刻胶层；

24、以图案化的所述光刻胶层为掩模，刻蚀所述第三牺牲层，直至暴露出所述第二牺牲层的表面；

25、以刻蚀后的所述第三牺牲层为掩模，刻蚀所述第二牺牲层，直至暴露出所述第一牺牲层的表面；

26、以刻蚀后的所述第二牺牲层为掩模，刻蚀所述第一牺牲层，直至暴露出所述保护层的表面；

27、以刻蚀后的所述第一牺牲层为掩膜，刻蚀所述保护层，直至暴露出晶圆表面的键合表面，形成所述芯片键合区。

28、在一些实施例中，所述在所述芯片键合区内键合多个芯片，形成半导体结构，具体包括：

29、对所述晶圆的表面进行表面活化处理；

30、将预键合的所述芯片与所述芯片键合区进行对准键合；

31、在所述芯片与所述晶圆键合完成后，在所述芯片与所述晶圆之间的所述切割道填充介质材料，形成所述半导体结构。

32、第二方面，本公开实施例提供了一种半导体结构，包括晶圆、边层和多个芯片；

33、所述晶圆包括芯片键合区，所述边层设置于所述晶圆的边缘区域，所述芯片键合区和所述边层相对于所述晶圆呈互补构型；所述芯片键合区中键合的每个所述芯片均为完整芯片。

34、在一些实施例中，所述边层还沿第一方向设置于所述芯片键合区的边缘。

35、第三方面，本公开实施例提供了一种存储器，所述存储器包括根据第一方面中任一项所述的半导体结构的形成方法制造的半导体结构或如第二方面中任一项所述的半导体结构。

36、第四方面，本公开实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第三方面中所述的存储器。

37、本公开提供了一种半导体结构的形成方法、半导体结构和存储器；其中形成方法需要确定晶圆的虚拟键合映射图案和芯片键合映射图案；而虚拟键合映射图案和芯片键合映射图案相对于晶圆呈互补构型，且虚拟键合映射图案对应晶圆的边缘区域；基于芯片键合映射图案对晶圆进行曝光光刻，形成芯片键合区，且虚拟键合映射图案所对应的晶圆的边缘区域形成边层；在芯片键合区内键合多个芯片，形成半导体结构；其中多个芯片中的每个芯片均为完整芯片。本公开中晶圆的芯片键合区与边层都能够均匀受力，从而可以避免因为键合界面受力不均产生气泡，还可以均衡后续高温制程中的应力分布，从而可以降低晶圆翘曲、键合界面分层的风险，有效提升芯片对晶圆键合工艺的良率与制程可靠性。

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述确定所述晶圆的虚拟键合映射图案和芯片键合映射图案，具体包括：

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述根据所述曝光场尺寸计算所述晶圆上的有效键合区域，具体包括：

4.根据权利要求3所述的形成方法，其特征在于，所述预设排列规则至少包括矩形阵列排列或六边形阵列排列，且所述芯片的四周保留预设的切割道；

5.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述根据所述虚拟曝光场和所述初始映射图案，计算光刻机需要执行的目标曝光场，并基于所述目标曝光场得到所述芯片键合映射图案，具体包括：

6.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述基于所述芯片键合映射图案对所述晶圆进行曝光光刻，形成芯片键合区，具体包括：

7.根据权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述在所述芯片键合区内键合多个芯片，形成半导体结构，具体包括：

8.一种半导体结构，其特征在于，包括晶圆、边层和多个芯片；

9.根据权利要求8所述的半导体结构，其特征在于，所述边层还沿第一方向设置于所述芯片键合区的边缘。

10.一种存储器，其特征在于，所述存储器包括根据权利要求1至7中任一项所述的半导体结构的形成方法制造的半导体结构或如权利要求8至9中任一项所述的半导体结构。