[发明专利]使用多孔化表面用于制作堆栈结构的接合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用多孔化表面(porosified surface)的接合方法。

背景技术

近来三维(3D)芯片、晶粒以及晶圆整合（下面共称为堆栈结构）的创新己带来较多的装置微缩化以及速度与密度上的技术进步，功耗与成本也跟着降低。然而，结合影响3D集成电路(IC)堆栈结构可制造性及量产的相关议题目前正阻碍更具成本效益的微缩化。目前的接合工艺，例如铜对铜(Cu-Cu)接合、氧化物接合、焊接接合、或其它聚合物接合工艺，无法妥善解决产业界对于精密对齐、接合强度、电互连、以及可制造性持续增加的需求。例如，包含互补式金属氧化物半导体(CMOS)晶圆的晶圆接合必须将接合温度限制在大约400℃。另外，必须对晶圆施加高力量(high force)以达到合理的接合强度。然而，将高接合力量施加于晶圆对晶圆层级接合可能会增加晶圆破坏。

因此，存在一种对于能够以较低接合力量及较低温度制造具有改良式对齐、接合强度、电互连、以及可制造性的3D IC堆栈结构的接合方法论需求。

发明内容

一种用于接合半导体表面以通过具备具有第一装置与第一接合区的第一半导体表面以及具有第二接合区的半导体表面产生堆栈结构的方法。在第一或第二接合区上形成多孔化表面。通过施加压力及热量对齐并且接合第一与第二接合区。

在另一具体实施例中，在于多孔化表面上方具有金属层的第一或第二接合区上形成多孔化表面。通过施加压力及热量对齐并且接合第一与第二接合区。

在又一具体实施例中，在第一或第二接合区上形成多孔化表面。在其它接合区的表面上形成烧结金属(sintered metal)或金属纳米线(metal nanowire)的层件。通过施加压力及热量对齐并且接合第一与第二接合区。

在第四具体实施例中，在于多孔化表面上方具有金属层的第一或第二接合区上形成多孔化表面。在其它接合区的表面上形成烧结金属或金属纳米线的层件。通过施加压力及热量对齐并且接合第一与第二接合区。

这些具体实施例连同本文所述的其它优点及特征透过引用以下说明及附图将变得显而易知。另外，要理解的是本文所述各个具体实施例的特征不互斥并且可存在于各个组合及排列中。

附图说明

在图式中，相称的组件符号在所有图中普遍意指相同的部件。还有，图式不一定依照比例绘制，反而为了描述本发明的原理而普遍加以强调。在以下的说明中，本发明的各个具体实施例为引用以下的图式予以说明，其中：

图1显示第一装置的一个具体实施例的剖面图；

图2显示第一装置的另一具体实施例的剖面图；

图3显示第二装置的一个具体实施例的剖面图；

图4显示第二装置的另一具体实施例的剖面图；

图5显示具有第一装置与第二装置的接合装置的一个具体实施例的剖面图；

图6显示具有第一装置与第二装置的接合装置的第二具体实施例的剖面图；

图7显示具有第一装置与第二装置的接合装置的第三具体实施例的剖面图；

图8显示具有第一装置与第二装置的接合装置的第四具体实施例的剖面图；

图9a至图9e显示根据本发明的一个具体实施例的用于形成第一装置的处理流程。

图10a至图10c显示根据本发明的一个具体实施例的在第一装置上制造多孔化层的不同方法的流程图；以及

图11a至图11c显示根据本发明的一个具体实施例的用于形成第二装置的处理流程。

符号说明

100  第一装置

105  衬底

110  装置区、装置

120  阻挡层

140  保护层

130  多孔化层

175  凹槽

180  介电侧壁

185  移动部件

200  第一装置

230  多孔化层

240  金属层、保护层

300  第二装置

310  装置层、装置

302  顶部表面

303  底部表面

305  衬底

350  互连件

365  介电层

370  互连介电层

400  第二装置

405  衬底

450  互连件

460  金属层

500  装置

503  表面