[發明專利]芯片接合結構及其制作方法

無效

• 申請號: 201310545281.4
• 申請日: 2013-11-06
• 公開（公告）號: CN103887260A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳瑞琴;林哲歆;顧子琨
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L23/485
• 分類號: H01L23/485;H01L21/60
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

1.一種芯片接合結構，至少包括：

第一基板；

第二基板，相對該第一基板配置；以及

銅對接結構，位在該第一基板與該第二基板之間，其中該銅對接結構內具有一Cu-Cu接合界面，該Cu-Cu接合界面具有不同的凹凸組合特征，且該Cu-Cu接合界面的兩邊的銅結晶方向不同。

2.如權利要求1所述的芯片接合結構，其中該Cu-Cu接合界面為凹凸接合面或凸凸接合面。

3.如權利要求1所述的芯片接合結構，還包括：

第一氧化層，位于該第一基板的表面；以及

第二氧化層，位于該第二基板相對該第一基板的表面，其中該銅對接結構嵌在該第一氧化層與該第二氧化層內。

4.如權利要求3所述的芯片接合結構，其中該第一氧化層與該第二氧化層互不接觸。

5.如權利要求3所述的芯片接合結構，其中該第一氧化層與該第二氧化層接觸。

6.如權利要求5所述的芯片接合結構，其中該第一氧化層與該第二氧化層之間通過共價鍵結而接合。

7.一種芯片混合式接合的方法，用以接合一第一基板與一第二基板，該第一基板的表面形成有一第一氧化層以及位于該第一氧化層內的一第一銅層，該第二基板的表面形成有一第二氧化層以及位于該第二氧化層內的一第二銅層，該第一銅層與該第二銅層是通過銅大馬士革制作工藝形成，所述方法包括：

對該第一銅層進行一第一銅化學機械研磨制作工藝，移除該第一銅層的頂面多余的銅變成凹面；

對該第二銅層進行一第二銅化學機械研磨制作工藝，移除該第二銅層的頂面多余的銅變成凹面；

移除部分該第一氧化層，使該第一銅層的頂部突出于該第一氧化層；

對突出于該第一氧化層的該第一銅層進行非金屬或阻障層的化學機械研磨制作工藝，使該第一銅層的頂面變成凸面，其中該非金屬或阻障層的化學機械研磨制作工藝是銅研磨速率小于非金屬或阻障層研磨速率的化學機械研磨制作工藝；

接合該第二銅層的該凹面與該第一銅層的該凸面，同時使該第一氧化層與該第二氧化層接觸；以及

進行回火，使該第一氧化層與該第二氧化層產生共價鍵結，同時使該第一銅層和該第二銅層互相接合。

8.如權利要求7所述的芯片混合式接合的方法，其中該第二銅層包括銅墊或是銅硅穿孔，且該銅墊或是該銅硅穿孔的邊長或直徑尺寸在5μm～100μm之間，且該凹面的中央的深度被控制在至之間。

9.如權利要求7所述的芯片混合式接合的方法，其中該第一銅層包括銅墊或是銅硅穿孔，且該銅墊或是該銅硅穿孔的邊長或直徑尺寸在5μm～100μm之間，且該凸面的中央的高度被控制在以上。

10.如權利要求7所述的芯片混合式接合的方法，其中移除部分該第一氧化層的方法包括干蝕刻或是濕蝕刻。

11.如權利要求10所述的芯片混合式接合的方法，其中所述濕蝕刻的溶液為含0.1%～49%的氫氟酸溶液或是pH>9的堿性溶液。

12.如權利要求11所述的芯片混合式接合的方法，其中所述濕蝕刻的蝕刻時間為5秒～60分鐘。

13.如權利要求7所述的芯片混合式接合的方法，其中該非金屬或阻障層的化學機械研磨制作工藝的時間為5秒～20分鐘。

14.一種芯片熱壓接合的方法，用以接合一第一基板與一第二基板，該第一基板的表面形成有一第一氧化層以及位于該第一氧化層內的一第一銅層，該第二基板的表面形成有一第二氧化層以及位于該第二氧化層內的一第二銅層，該第一銅層與該第二銅層是通過銅大馬士革制作工藝形成，所述方法包括：

對該第一銅層與第二銅層分別進行銅化學機械研磨制作工藝，移除該第一銅層與第二銅層的頂面多余的銅變成凹面；

移除部分該第一氧化層，使該第一銅層的頂部突出于該第一氧化層；

移除部分該第二氧化層，使該第二銅層的頂部突出于該第二氧化層；

對突出于該第一氧化層的該第一銅層與突出于該第二氧化層的該第二銅層分別進行非金屬或阻障層的化學機械研磨制作工藝，使該第一銅層與該第二銅層的所述凹面變成凸面，其中該非金屬或阻障層的化學機械研磨制作工藝是銅研磨速率小于非金屬或阻障層研磨速率的化學機械研磨制作工藝；以及

對接該第一銅層與該第二銅層的所述凸面。