[发明专利]一种键合方法及采用该键合方法形成的键合结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种键合方法及采用该键合方法形成的键合结构。

背景技术

目前，铜铜键合的主要方法有热超声键合、热压键合以及表面改性等键合方法，但是这些键合方法都存在温度高、压力大且表面改性成本高等问题。过高的温度和压力使得半导体制造工艺无法实现带有器件的晶圆的键合，也无法完成较薄芯片键合。

发明内容

本发明针对现有铜铜键合方法的上述缺陷，提供一种能够克服这些缺陷的键合方法及采用该键合方法形成的键合结构。

本发明提供一种键合方法，该键合方法包括：

生成能够相互嵌套的键合结构，其中所述能够相互嵌套的键合结构之间的摩擦热大于它们之间的键合能；以及

利用所述能够相互嵌套的键合结构之间的摩擦热来键合所述能够相互嵌套的键合结构。

本发明还提供一种采用上述键合方法所形成的键合结构。

由于根据本发明的键合方法和键合结构利用能够相互嵌套的键合结构之间的摩擦热大于它们之间的键合能的特性来进行键合，所以能够实现在常温、低压下进行键合。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是根据本发明的键合方法的流程图；

图2a、3a、4a、5a和6a是能够相互嵌套的示例性键合结构的俯视图；

图2b、3b、4b、5b和6b是分别从图2a、3a、4a、5a和6a中的粗箭头方向看过去的剖面图；

图7a-7g示出了生成能够相互嵌套的键合结构的示例性流程图；以及

图8示出了键合剖面是斜面的能够相互键合的示例性键合结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，根据本发明的键合方法可以包括以下步骤：

S11、生成能够相互嵌套的键合结构，其中所述能够相互嵌套的键合结构之间的摩擦热大于它们之间的键合能。

能够相互嵌套的键合结构的类型可以如图2-6所示，其中，图2a、3a、4a、5a和6a是能够相互嵌套的示例性键合结构的俯视图，图2b、3b、4b、5b和6b是分别从图2a、3a、4a、5a和6a中的粗箭头方向看过去的剖面图。但是本领域技术人员应当理解的是，在实际应用中，其他能够相互嵌套的键合结构也是可行的，图2-6仅是示例，也即，本发明并不对键合结构的具体形状、大小以及键合结构中的凸点形状、大小等进行限制，只要键合结构能够相互嵌套并且是利用键合结构的摩擦热大于它们之间的键合能的原理来实现键合，则其就位于本发明的保护范围之内。而且，如图8所示的键合剖面是斜面的、能够相互嵌套的键合结构也位于本发明的保护范围之内，这种斜面型的键合剖面可以是因工艺等原因而形成的，当然也可以是人为制成的，而且这种斜面型的键合结构能够使得键合更容易完成。

S12、利用所述能够相互嵌套的键合结构之间的摩擦热来键合所述能够相互嵌套的键合结构。

优选地，步骤S11中，生成能够相互嵌套的键合结构可以包括：在衬底上生成第一凸点下金属层图案；在所述第一凸点下金属层图案上形成第二凸点下金属层图案；以及在所述第二凸点下金属层图案上形成凸点，从而形成所述能够相互嵌套的键合结构，其中，在将所述能够相互嵌套的键合结构进行键合时，所述凸点能够与所述第一凸点下金属层图案进行键合。

优选地，所述凸点与所述第一凸点下金属层图案通过加压热退火处理进行键合。

优选地，所述第一凸点下金属层图案由位于所述衬底上的粘附层和位于所述粘附层上的种子层构成。优选地，所述粘附层由能够与所述衬底（例如硅衬底、二氧化硅衬底等）粘附的金属构成，例如可以是由TiN、TiW、Ti、Cr、Ta、Mo、Co等中的至少一者形成。优选地，所述种子层也由金属构成，例如可由铜、金、镍等金属形成。

另外，所述凸点也可由金属构成。

图7a-7g示出了生成能够相互嵌套的键合结构的示例性流程图，但是本领域技术人员应当理解的是，这仅是示例，半导体领域中任何能够形成能够相互嵌套的键合结构的方法和工艺都是可行的，包括半导体CMOS制备工艺、双极制备工艺中的任何工艺处理方法。