[发明专利]传导阻障直接混合型接合

说明书

本发明提供一种形成直接混合型接合的方法和源自直接混合型接合的装置，其包括：第一基板，其具有第一组金属接合衬垫(其较佳而言连接到装置或电路，而由传导阻障所覆盖)，并且具有第一非金属区域(其相邻于第一基板上的金属接合衬垫)；第二基板，其具有第二组金属接合衬垫(其由第二传导阻障所覆盖、对齐于第一组金属接合衬垫、较佳而言连接到装置或电路)，并且具有第二非金属区域(其相邻于第二基板上的金属接合衬垫)；以及接触接合接口，其在第一和第二组金属接合衬垫之间、由传导阻障所覆盖、而通过第一非金属区域对第二非金属区域的接触接合所形成。

相关申请案/作为参考并入于此的申请案的相交参考

本专利申请案相关于美国专利申请案第09/505,253、10/359,608以及11/201,321号，其在此通过引用方式整体并入。

技术领域

本发明关于直接接合的领域，更特定而言关于混合型直接接合(较佳而言在室温或低温)；更特别而言关于半导体材料、装置或电路的接合，而要用于堆栈半导体装置和集成电路制作；甚至更特别而言关于制作消费者和商业产品中的附加价值零件，包括移动电话中的影像传感器、移动电话中的射频(RF)前端、高效能图形产品中的三维(threedimensional，3D)内存、服务器中的3D内存。

背景技术

对于以较小形式因素、较低成本来增加功能性的持续要求而言，晶粒、芯片或晶圆堆栈已经变成工业标准实务。一般而言，堆栈可以随着堆栈诸层之间的电互连来做，而形成作为堆栈过程的一部分或在堆栈过程之后。在堆栈过程之后所形成的电互连的范例使用贯穿硅通孔(through silicon via，TSV)蚀刻，并且填充穿过堆栈中的一层而到堆栈中的相邻层里，以在堆栈的诸层之间做出电互连。形成作为堆栈过程的一部分的这些三维(3D)电互连的范例包括焊料凸块和铜柱(其具有或没有底填)、混合型接合、直接混合型接合。将3D电互连实现成堆栈过程的一部分则就许多原因来说是有利的，包括但不限于免除TSV(贯穿硅通孔)科技的成本和专属需求。直接混合型接合也称为直接接合互连(direct bondinginterconnect，)，则就许多原因来说要比其他形式的堆栈来得有利，包括但不限于在金属和介电表面构件上方有平坦的接合(其在低温下提供高强度)以及能够做到尺度达次微米的3D互连间距。