[發明專利]一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法及鍵合結構

有效

• 申請號: 201310013061.7
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103107128A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 李平
• 申請（專利權）人: 陸偉
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L23/522
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

1.一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：包括以下步驟，

步驟一，所述三維芯片的頂部芯片上設有頂部芯片溝槽,所述頂部芯片溝槽中及頂部芯片表面均淀積有銅,對淀積有銅的頂部芯片表面進行化學機械平坦化處理至露出頂部二氧化硅層,所述頂部芯片溝槽內銅為頂部芯片銅；

步驟二，在進行化學機械平坦化后的所述頂部芯片表面淀積一層氮化硅層；

步驟三，刻蝕附著在所述頂部芯片銅上方的氮化硅層,形成凹槽,直至露出凹槽底部的頂部芯片銅；

步驟四，所述三維芯片的底部芯片上設有底部芯片溝槽,所述底部芯片溝槽中及底部芯片表面均淀積有銅,對淀積有銅的底部芯片表面進行化學機械平坦化處理至露出底部二氧化硅層,所述底部芯片溝槽內銅為底部芯片銅;

步驟五，對底部芯片上底部二氧化硅層進行刻蝕使底部芯片銅高于底部二氧化硅層；

步驟六，使用等離子體對底部芯片銅和露出的底部二氧化硅層表面均進行活化處理；

步驟七，將頂部芯片銅與底部芯片銅對準,并將頂部芯片與底部芯片進行鍵合；

步驟八，將鍵合后的芯片進行退火處理。

2.根據權利要求1所述的一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：所述步驟一中,在對頂部芯片溝槽及頂部芯片表面進行銅淀積之前,先在頂部芯片溝槽及頂部芯片表面上淀積一層阻擋層;所述步驟四中,在對底部芯片溝槽及底部芯片表面進行銅淀積之前,先在底部芯片溝槽及底部芯片表面上淀積一層阻擋層。

3.根據權利要求1所述的一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：所述步驟二中淀積氮化硅層的方法為等離子體增強化學汽相淀積法。

4.根據權利要求1所述的一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：所述步驟二中淀積氮化硅層的方法為高密度等離子體化學汽相淀積法。

5.根據權利要求1所述的一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：所述步驟三中刻蝕氮化硅層所用刻蝕方法為高密度等離子體刻蝕。

6.根據權利要求1所述的一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：所述步驟三中對底部二氧化硅層進行刻蝕的方式是高密度等離子體刻蝕。

7.一種三維芯片結構的金屬鍵合的方法，其特征是：包括以下步驟，

步驟一，所述三維芯片的底部芯片上設有底部芯片溝槽,所述底部芯片溝槽中及底部芯片表面均淀積有銅,對淀積有銅的底部芯片表面進行化學機械平坦化處理至露出底部二氧化硅層,所述底部芯片溝槽內銅為底部芯片銅;

步驟二，對底部芯片上底部二氧化硅層進行刻蝕使底部芯片銅高于底部二氧化硅層；

步驟三，使用等離子體對底部芯片銅和露出的底部二氧化硅層表面均進行活化處理；

步驟四，所述三維芯片的頂部芯片上設有頂部芯片溝槽,所述頂部芯片溝槽中及頂部芯片表面均淀積有銅,對淀積有銅的頂部芯片表面進行化學機械平坦化處理至露出頂部二氧化硅層,所述頂部芯片溝槽內銅為頂部芯片銅；

步驟五，在進行化學機械平坦化后的所述頂部芯片表面淀積一層氮化硅層；

步驟六，刻蝕附著在所述頂部芯片銅上方的氮化硅層,形成凹槽,直至露出凹槽底部的頂部芯片銅；

步驟七，將頂部芯片銅與底部芯片銅對準,并將頂部芯片與底部芯片進行鍵合；

步驟八，將鍵合后的芯片進行退火處理。

8.一種三維芯片的金屬鍵合結構,包括頂部芯片和底部芯片,其特征是:所述頂部芯片的頂部二氧化硅層上設有凹槽,所述凹槽中設有頂部芯片銅,所凹槽與凹槽之間裸露頂部二氧化硅層部分上均設有氮化硅層,所述底部二氧化硅層上設有凹槽,所述凹槽中設有底部芯片銅,所述底部芯片銅的高度高于底部二氧化硅層,所述底部芯片銅與頂部芯片銅相連接，所述頂部芯片上氮化硅層與底部二氧化硅層相連接。

9.根據權利要求8所述的一種三維芯片的金屬鍵合結構，其特征是：

所述頂部芯片上的頂部芯片銅與頂部二氧化硅層之間均設有一層阻擋層，所述底部芯片上的底部芯片銅與底部二氧化硅層之間設有一層阻擋層。