[发明专利]微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法

权利要求书

1.微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，至少包括在版图设计中增加第二次电镀金属的几何结构来提高金属扩散键合的剪切强度和键合面积，其特征是包括如下工艺步骤：

1）在第一次电镀形成键合界面图形的基础上，溅射一层金属粘附层；

2）光刻工艺形成第二次电镀的几何图形，湿法腐蚀工艺将不需要的粘附层金属去除；

3）二次电镀后，去除掩蔽层，形成阵列式微柱金属，第二次采用湿法腐蚀，将其余的金属粘附层去除，在第一次电镀平面图形的基础上，形成立体微小的电镀结构，再与另一个电镀有图形的晶片分别通过氧等离子体干法清洁，去除氧化层和粘物颗粒，至此对准键合，在高温高压下实现圆片级的金属扩散键合；

4）增加第二次立体式图形的电镀，增大键合界面的压强，通过新型干法清洗技术的运用，实现键合强度的提高和键合面积的增加。

2.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的增加第二次电镀的版图，是在第一次电镀平面图形基础上，继续电镀形成二次电镀图形。

3.根据权利要求2所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的在第一次电镀基础上，晶片溅射一层辅助的金属粘附层薄膜，用二次电镀版图光刻、腐蚀，使得二次电镀的地方暴露出第一次电镀层，这样电镀金属图形不会在旁边的粘附层材料上电镀生长，就不会导致电镀金属图形的溢出而引发浮胶现象，精确保持二次电镀图形。

4.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的第二次电镀后，去掉掩蔽层，腐蚀去除其余辅助的金属粘附层，这样第一次电镀图形上面直接形成独立的、立体的、阵列式排列的二次电镀几何图形。

5.根据权利要求4所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的阵列式金属几何图形，其几何图形的大小与几何图形之间的间距为10μm。

6.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的干法清洗金属立体结构技术，在规定功率下，纯氧经高压电离产生等离子体，在微小立体结构表面不会因尖端放电产生电弧而引发烧焦、发黑现象，只是去除氧化物与有机粘污颗粒，从而清洁金属键合表面。

7.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的金属扩散键合技术，根据键合面积调整施加的温度与压力，为防止工艺参数突变导致键合应力过大，采用压力与温度同步、逐步升高的方法，并分为软化时间与键合时间，在规定时间内完成扩散键合；金属扩散键合工艺，包括Au-Au、Cu-Cu 、Cu-Au、Au-Ag金属材料，适用于同质或异质衬底材料间的多层结构堆叠。

8.根据权利要求7所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的金属扩散键合技术，在原有器件结构的版图上增加第二次电镀形成立体图形，不影响器件原有的结构与性能设计，不增加工艺难度，适用于具有不同键合面积比例的MEMS器件，具有密闭封装、剪切强度高、成品率提高。

9.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的键合强度增大，通过二次电镀，将电镀平面改为电镀立体柱状结构，在同样的压力氛围下，接触面积越小，承受的压力越大，压强就越大，局部的挤压扩散效应越显著，剪切强度进一步增强；所述的键合面积增大，键合界面内的柱状几何金属图形，在紧密贴合的区域内压平，而在键合界面有间隙的地方，柱状金属会挤压形变，变粗变短，与上、下金属层表面在足够时间内扩散键合在一起，从而扩充填实间隙，扩大键合面积。

10.根据权利要求1所述的微型电镀立体结构提高圆片级金属键合强度的工艺方法，其特征是所述的金属粘附层材料是Ti、Cr、Pt与金属粘附牢固的金属薄膜。