[发明专利]半导体装置和其制造方法

说明书

提供了一种半导体装置和其制造方法。所述方法包含提供第一衬底。所述方法还包含在所述第一衬底上形成第一金属层。所述第一金属层包含第一金属材料。所述方法进一步包含用包含第二金属材料的离子的溶液处理所述第一金属层的第一表面。另外，所述方法包含在所述第一金属层的所述第一表面的一部分上形成包含所述第二金属材料的多个金属颗粒。

技术领域

本公开涉及一种半导体装置和其制造方法。

背景技术

铜-铜键合(copper to copper bonding)是制造半导体装置的一个步骤。铜-铜键合通常通过退火工艺来实施。然而，常规退火工艺在超过250℃的温度下执行，从而导致半导体装置、晶圆或其它电子组件损坏。因此，需要新的方法来提高制造半导体装置的产率。

发明内容

根据本公开的一些实施例，一种用于制造半导体装置的方法包含提供第一衬底。所述方法还包含在所述第一衬底上形成第一金属层。所述第一金属层包含第一金属材料。所述方法进一步包含用包含第二金属材料的离子的溶液处理所述第一金属层的第一表面。另外，所述方法包含在所述第一金属层的所述第一表面的一部分上形成包含所述第二金属材料的多个金属颗粒。

根据本公开的一些实施例，一种半导体装置包含衬底和导电元件。所述导电元件安置在所述衬底上。所述导电元件包含第一金属层、第二金属层和合金层。所述第一金属层包含第一金属材料。所述第二金属层包含第二金属材料。所述合金层包含所述第一金属材料和所述第二金属材料，并且安置在所述第一金属层与所述第二金属层之间。所述第一金属层和所述第二金属层沿某一方向交替布置。

根据本公开的一些实施例，一种半导体装置包含衬底和导电元件。所述导电元件安置在所述衬底上。所述导电元件具有侧面。所述导电元件包含第一金属层、多个金属颗粒和多个合金壳体。所述第一金属层包含第一金属材料。所述多个金属颗粒包含第二金属材料。所述多个金属颗粒中的至少一个金属颗粒嵌入在所述第一金属层中。所述多个金属颗粒中的至少一个金属颗粒具有从所述第一金属层的所述侧面凸出的一部分。所述多个合金壳体包含所述第一金属材料和所述第二金属材料。所述多个合金壳体中的每个合金壳体覆盖对应的金属颗粒。

附图说明

当与附图一起阅读以下详细描述时，可以根据以下详细描述容易地理解本公开的各方面。应当注意的是，各种特征可能不一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面视图。

图2A是图1中所示出的半导体装置的局部放大视图。

图2B、图2C和图2D是根据本公开的一些实施例的导电元件的横截面视图。

图3、图4、图5、图6和图7是根据本公开的一些实施例的半导体装置的横截面视图。

图8A、图8B、图8C、图8D和图8E展示了根据本公开的一些实施例的用于制造半导体装置的方法的各个阶段。

图9A和图9B展示了根据本公开的一些实施例的经过改进的金属衬垫。

贯穿附图和详细描述，使用相同的附图标记来指示相同或类似的部件。根据以下结合附图进行的详细描述，本公开将更加明显。

具体实施方式

以下公开提供了用于实施所提供主题的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述了组件和布置的具体实例。当然，这些仅仅是实例并且不旨在是限制性的。在本公开中，在以下描述中对在第二特征之上或上形成或安置第一特征的引用可以包含将第一特征和第二特征形成为或安置为直接接触的实施例，并且还可以包含可以在第一特征与第二特征之间形成或安置另外的特征使得第一特征和第二特征可以不直接接触的实施例。此外，本公开可以在各个实例中重复附图标记和/或字母。这种重复是为了简单和清晰的目的并且本身并不指示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。