半导体器件及其制造方法、电子设备与流程
本技术实施例涉及半导体，尤指一种半导体器件及其制造方法、电子设备。
背景技术：
1、随着集成电路技术的发展，器件的关键尺寸日益缩小，单个芯片所包含的器件种类及数量随之增加，使得工艺生产中的微小差异可能对器件性能造成影响。
2、为了尽可能降低产品的成本，人们希望在有限的衬底上做出尽可能多的器件单元。自从摩尔定律问世以来，业界提出了各种半导体结构设计和工艺优化，以满足人们对当前产品的需求。
技术实现思路
1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本技术的保护范围。
2、本技术实施例提供了一种半导体器件及其制造方法、电子设备，该半导体器件的两个半导体结构之间的键合强度大，半导体结构脱落的风险小。
3、本技术实施例提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：沿第一方向堆叠设置并键合在一起的第一半导体结构和第二半导体结构；所述第一半导体结构具有由第一金属材料形成的第一金属部件，所述第二半导体结构具有由第二金属材料形成的第二金属部件；所述第一金属部件与所述第二金属部件之间具有键合部件，所述第一金属部件与所述第二金属部件通过所述键合部件键合在一起；所述键合部件的至少部分区域与所述第一金属部件和所述第二金属部件中的至少一个为一体式结构；
4、所述第一金属部件在垂直于所述第一方向的第一平面上的正投影落入所述键合部件在所述第一平面上的正投影的范围内；所述第二金属部件在所述第一平面上的正投影落入所述键合部件在所述第一平面上的正投影的范围内。
5、在本技术的一些实施例中，所述键合部件包括由所述第一金属材料形成的第一区域和由所述第二金属材料形成的第二区域中的至少一个；
6、其中，所述第一区域与所述第一金属部件为一体式结构，所述第一区域的平均密度小于所述第一金属部件的平均密度；
7、所述第二区域与所述述第二金属部件为一体式结构，所述第二区域的平均密度小于所述第二金属部件的平均密度。
8、在本技术的一些实施例中，所述第一金属部件在所述第一平面上的正投影与所述第二金属部件在所述第一平面上的正投影完全重合或具有部分交叠。
9、在本技术的一些实施例中，所述键合部件在所述第一方向上的高度在50nm至200nm范围内。
10、在本技术的一些实施例中，所述键合部件与所述第一金属部件之间具有金属键，和/或，所述键合部件与所述第二金属部件之间具有金属键。
11、在本技术的一些实施例中，所述键合部件还包括由第三金属材料形成的金属层；
12、所述第一金属材料与所述第二金属材料相同或不同；和/或，
13、所述第三金属材料与所述第一金属材料相同或不同；和/或，
14、所述第三金属材料与所述第二金属材料相同或不同。
15、在本技术的一些实施例中，所述第一金属材料、所述第二金属材料和所述第三金属材料相同，选自铜、铜镍合金、铜锡合金、银和钨中的任意一种。
16、本技术实施例还提供一种半导体器件制造方法，所述制造方法包括：
17、提供第一初始半导体结构，所述第一初始半导体结构具有第一衬底和由第一金属材料形成的第一初始金属部件，所述第一初始金属部件具有远离所述第一衬底的第一端；所述第一端的部分侧壁和端面被露出；
18、提供一侧具有绝缘层的第二衬底，在所述绝缘层中形成凹槽和由第二金属材料形成的第二初始金属部件，得到第二初始半导体结构；所述第二初始金属部件具有远离所述第二衬底的第二端；所述第二端被所述凹槽露出；所述凹槽配置为能够容纳所述第一端；
19、将所述第一端置于所述凹槽中，并且所述凹槽的至少部分侧壁与所述第一端的侧壁之间具有孔隙；
20、通过退火使所述第一初始金属部件和所述第二初始金属部件中的至少一个受热膨胀并且填满所述凹槽，得到位于所述凹槽中的键合部件和分别位于所述凹槽两侧的第一金属部件和第二金属部件；所述键合部件两侧的所述第一初始半导体结构和所述第二初始半导体结构分别形成第一半导体结构和第二半导体结构，所述键合部件将所述第一半导体结构和所述第二半导体结构键合在一起。
21、在本技术的一些实施例中，所述在所述绝缘层中形成凹槽和由第二金属材料形成的第二初始金属部件，得到第二初始半导体结构，包括：
22、采用第二金属材料在所述绝缘层中形成所述第二初始金属部件，并且所述绝缘层至少露出所述第二端的端面；
23、在所述绝缘层表面形成覆盖所述第二端的牺牲层；
24、通过刻蚀将所述牺牲层形成间隔分布的多个岛状结构，并且一个岛状结构覆盖一个所述第二端；
25、在所述岛状结构四周填充所述绝缘层；
26、去除所述岛状结构，形成所述凹槽，得到所述第二初始半导体结构。
27、在本技术的一些实施例中，所述在所述绝缘层中形成凹槽和由第二金属材料形成的第二初始金属部件，得到第二初始半导体结构，包括：
28、采用第二金属材料在所述绝缘层中形成第三初始金属部件，并且至少露出所述第三初始金属部件的远离所述第二衬底的一端端面；
29、对所述第三初始金属部件进行刻蚀，形成所述凹槽和所述第二初始金属部件，得到所述第二初始半导体结构。
30、在本技术的一些实施例中，所述在所述绝缘层中形成凹槽和由第二金属材料形成的第二初始金属部件，得到第二初始半导体结构，包括：
31、采用第二金属材料在所述绝缘层内部形成所述第二初始金属部件，所述第二初始金属部件被所述绝缘层包覆；
32、去除覆盖所述第二初始金属部件的至少部分绝缘层，露出所述第二初始金属部件的至少部分区域，形成所述凹槽，得到所述第二初始半导体结构。
33、在本技术的一些实施例中，所述制造方法还包括：在形成所述凹槽之后，将所述第一端置于所述凹槽中之前，
34、采用第三金属材料在所述凹槽的内壁上形成金属层；
35、其中，所述第一金属材料与所述第二金属材料相同或不同；和/或，
36、所述第三金属材料与所述第一金属材料相同或不同；和/或，
37、所述第三金属材料与所述第二金属材料相同或不同。
38、在本技术的一些实施例中，所述将所述第一端置于所述凹槽中，并且所述凹槽的部分侧壁与所述第一端的侧壁之间留有孔隙，包括：
39、将所述第一端的整个侧壁和端面均置于所述凹槽中，并且所述第一端的端面与所述第二端的端面接触，以及所述凹槽的部分侧壁与所述第一端的侧壁之间留有孔隙。
40、在本技术的一些实施例中，所述凹槽的开口尺寸允许所述第一端伸入；并且在将所述第一端置于所述凹槽中之后，所述凹槽的开口与所述第一端的侧壁接触，或者所述凹槽的开口与所述第一端的侧壁之间具有孔隙。
41、在本技术的一些实施例中，所述凹槽仅露出所述第二端的端面；或者，所述凹槽露出所述第二端的至少部分侧壁和端面。
42、在本技术的一些实施例中，所述退火的温度为250℃至400℃。
43、在本技术的一些实施例中，所述凹槽的开口与所述第二端的端面之间的距离等于所述第一端的露出部分的长度。
44、在本技术的一些实施例中，所述凹槽的深度为50nm至200nm。
45、在本技术的一些实施例中，所述凹槽的开口的最大尺寸与槽底的最大尺寸的比例不超过0.8。
46、在本技术的一些实施例中，所述牺牲层与所述绝缘层之间的刻蚀选择比不低于10:1。
47、本技术实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的半导体器件，或者，包括通过如上所述的制造方法得到的半导体器件。
48、本技术实施例的半导体器件的制造方法通过退火使所述第一初始金属部件和所述第二初始金属部件中的至少一个受热膨胀并且填满所述凹槽，使得在第一半导体结构和第二半导体结构的接口处形成类似榫卯的结构，该方法能有效提升两个半导体结构(例如，两个晶圆)之间的键合强度，有助于减少半导体结构脱离的风险。
49、本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得明显的，或者通过实施本技术而了解。本技术的其他优点可通过在说明书以及附图中所描述的方案来实现和获得。