[发明专利]用于晶圆键合组件的晶圆级低熔解温度互连的制造方法

说明书

一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法包括：将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内。将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离。在低于150摄氏度的温度下将氧化物层涂覆在所述第一晶圆的表面上。应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造，更具体地涉及产生晶圆互连。

背景技术

采用各种制造方法产生晶圆互连。典型的晶圆键合工艺涉及使用直接键合杂化(DBH或直接键合互连)连接晶圆。这涉及首先通过图案化的光刻胶(PR)的电镀模具在金属种晶层上进行电镀而在两个晶圆上形成柱。然后将SiO₂层沉积在金属结构上。然后使表面平面化(即，制成平面)，例如使用化学机械抛光(Chemical-Mechanical Polishing，CMP)工艺。然后将晶圆的平坦表面对齐并粘结在一起并退火。

某些具有低熔点的金属(诸如铟)在用作互连件时，尤其是在需要顺从性互连金属和非磁性金属的工艺中，具有理想的属性。但是，典型的DBH互连制造工艺往往会超过225摄氏度的温度。在这种高温下的工艺趋于引起低熔点金属(诸如熔点大约为157摄氏度的铟)在互连之前熔化和/或变形。另外，在包括某些低熔点互连件的表面上施加CMP会污染氧化物粘结表面，使该表面不能达到DBH所需的粘结强度。

此外，当在开发互连件的过程中填充细间距阵列时，典型的电镀技术面临均匀性挑战。细间距阵列中的不均匀会导致较差的互连性。

发明内容

鉴于上述需求，在至少一个方面，需要一种允许制造用于晶圆的DBH的互连件的有效方法的工艺，该互连件可以用低熔点材料来实践，同时该工艺仍提供用于互连件的高产精细间距阵列。

在至少一个方面，本技术涉及一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法。将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内。将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离。在低于150摄氏度的温度下将氧化物层涂覆在所述第一晶圆的表面上。应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。

在一些实施方式中，在剥离所述图案模具的步骤之后，围绕每个所述柱涂覆PR层。在涂覆PR层的步骤之后，可以在所述基板上蚀刻金属种晶层以分离所述柱的阵列。在蚀刻金属种晶层的步骤之后，可以剥离所述PR层。

在一些实施方式中，在应用CMP的步骤之后，用第二PR层保护所述柱的阵列的暴露表面。然后可以例如通过涂覆HCl来清洁氧化物层的表面。在一些实施方式中，在涂覆氧化物层的步骤中，在127摄氏度至147摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。在一些情况下，在135摄氏度至139摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。在一些情况下，所述柱由铟组成。

在至少一个方面，本技术涉及一种制造具有铟互连件的键合晶圆组件的方法。提供具有基板层、绝缘层和金属种晶层的第一晶圆，所述金属种晶层通过通孔连接到所述基板层，所述通孔延伸穿过所述绝缘层中的多个第一孔。将光刻胶(PR)图案模具施加在所述金属种晶层上，以使穿过所述PR图案模具的多个第二孔与所述通孔对齐。在所述PR图案模具中的所述多个第二孔内电镀铟，以在所述第一晶圆上形成铟柱的阵列。剥离所述PR图案模具。蚀刻所述金属种晶层的一部分以分离所述铟柱的阵列。在低于150摄氏度的温度下在所述第一晶圆的表面上涂覆氧化物层。应用化学机械抛光(CMP)以形成平坦表面，所述平坦表面包括所述铟柱的阵列和所述氧化物层。重复上述步骤以产生第二晶圆。然后对齐所述第一晶圆的所述铟柱和所述第二晶圆的所述铟柱。然后将所述第一晶圆和所述第二晶圆键合在一起以形成所述键合晶圆组件。