[发明专利]一种通过键合材料进行键合的方法和键合结构

说明书

本申请提供一种通过键合材料进行键合的方法和键合结构，该方法包括：在第一基板的主面和/或第二基板的主面形成位于键合区域的外周的凹部；在所述第一基板的主面和/或所述第二基板的主面的所述键合区域形成键合材料；以及向所述第一基板和所述第二基板施加压力，使所述第一基板的主面和所述第二基板的主面通过由所述键合材料形成的键合层而键合。根据本申请，在键合区域外周形成凹部，用于容纳从键合区域溢流出的键合材料，从而避免键合材料从键合的基板边缘溢出。

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种通过键合材料进行键合的方法和键合结构。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，为了实现器件的小型化、多功能化、高性能化，常常需要把两个基板键合起来。特别是具有可动微结构的微机电系统(MEMS)器件，为了防止可动微结构的损伤，或者维持其环境气体压力稳定来保障器件功能的稳定，常常需要将微结构进行气密性封装，而且，这种封装的气密性需要长时间的稳定性。比如MEMS加速度传感器、陀螺仪以及压力计等器件，对封装的气密性有很高的要求。这种气密性封装常用基板键合技术来实现。

在各种基板键合技术之中，共晶键合可以实现较高的气密度和较好的气密度稳定性。同时，共晶键合往往具有键合温度较低、键合强度大的特点。比如，专利文献WO2006/101769提供了一个用AlGe共晶键合将MEMS器件和互补金属氧化物半导体(CMOS)基板键合密封的技术。该技术提供的铝(Al)和锗(Ge)的共晶键合不仅温度低(约450℃)，而且材料也与CMOS工艺兼容。同时，AlGe共晶还具有较好的导电性从而可以实现键合基板间的电连接。在AlGe共晶键合中，一般先在两基板上分别形成Al或Ge的单层薄膜、或形成Al和Ge交替叠加的多层膜、再把薄膜加工成所设计的图形。然后把两个基板对准，加热到略高于AlGe共晶熔点(约424℃)的温度，比如450℃。同时，在两基板间加上一定的压力，使两基板紧密接触。虽然这时的基板温度远远低于纯Ge的熔点938℃或纯Al的熔点660℃，但是由于温度超过了AlGe的共晶熔点，Al和Ge就会在二者的表面处液化并互相扩散。互相扩散后，再把温度降到AlGe共晶熔点以下时，二者就会形成稳定的固态共晶。如上所述，共晶键合时要经过一个共晶材料的液化过程。

用胶作为键合层的胶键合也是基板键合的重要手段。同共晶键合一样，胶键合能够实现基板的结合和器件的密封。与直接键合的方式相比，胶键合与共晶键合一样都具有对基板表面平坦度、平滑度、划伤、附着颗粒不敏感的优势。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

在共晶键合和胶键合等通过键合层而进行基板键合的技术中，键合层会在键合过程中流动到基板边缘外部，使后续对基板的操作变得困难，这种溢流有时还会污染机械，甚至使基板粘合到机械上，造成机械故障，影响生产。例如，融化的共晶材料在键合压力作用下会在键合表面产生流动，导致共晶材料溢流到基板边缘外部；或者，胶键合的胶也会在键合过程中流动，并从基板边缘溢出。

为了避免上述溢流的影响，可以考虑减少键合层的厚度、降低键合层的流动性、减小键合时的基板温度和压力。但是，这些做法有可能导致键合强度变低、和/或在键合界面产生空洞等不良状态，降低键合质量。

本申请提供一种通过键合材料进行键合的方法和键合结构，在键合区域外周形成凹部，用于容纳从键合区域溢流出的键合材料，从而避免键合材料从键合的基板边缘溢出。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种通过键合材料进行键合的方法，包括：

在第一基板的主面和/或第二基板的主面形成位于键合区域的外周的凹部；在所述第一基板的主面和/或所述第二基板的主面的所述键合区域形成键合材料；以及向所述第一基板和所述第二基板施加压力，使所述第一基板的主面和所述第二基板的主面通过由所述键合材料形成的键合层而键合。