[發(fā)明專利]鍵合結構及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410199435.3
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN105097743B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 周鳴
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L23/488
• 分類號: H01L23/488;H01L21/60
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種鍵合結構及其形成方法，該鍵合結構包括：鍵合層，鍵合層包括鍵合金屬和晶粒細化材料，晶粒細化材料用于細化鍵合金屬的晶粒。本申請為了解決現(xiàn)有技術中的鍵合層的機械強度較差的問題，使鍵合層包括鍵合金屬和用于細化鍵合金屬晶粒的晶粒細化材料，這樣，便可以使鍵合金屬的晶粒細化，進而可以提高鍵合層的機械強度，使得鍵合層的結構更加穩(wěn)固，有效地避免了出現(xiàn)鍵合結構的鍵合層容易松動、脫落的問題。

技術領域

本申請涉及集成電路的技術領域，具體而言，涉及一種鍵合結構及其形成方法。

背景技術

晶片鍵合技術是將兩片表面清潔、原子級粗糙度的同質或異質材料經表面清洗和活化處理后，不使用任何粘接物質，在一定條件下直接貼合成一體，兩片晶體通過范德華力、分子力，甚至原子力結合到一起。這種晶片鍵合技術是利用鍵合結構實現(xiàn)的，鍵合結構可以理解為一種連接元件。。

晶片鍵合技術有極大的優(yōu)越性，通過這種技術獲得的界面具有牢固、平滑、光學透明的優(yōu)點，這種界面對于光器件的創(chuàng)新具有非常重要的意義。

在現(xiàn)有技術中，如圖1所示，一般鍵合結構包括鍵合層1和載體層2，且鍵合層1僅由單一的鍵合金屬制成，這種鍵合金屬的晶粒較大。

本領域的技術人員已經知曉，晶粒的大小對金屬材料的性能有很大的影響，下面根據(jù)晶粒的大小對金屬材料的影響進行詳細的分析：晶粒之間的“邊界”稱為晶界，而“晶界”又類似材料中的“裂紋”，那么晶粒越大則材料中的“裂紋”也就越大；其次，晶粒內部的原子排列較為規(guī)則，容易產生“滑移”，而晶界上的原子排列較為凌亂，存在許多“錯位”和“劈間”，使得原子面之間不易滑移和變形，那么晶粒細小時，其內的滑移變形就較小且能被晶界有效地抑制；第三，晶粒、晶界都越細小，外來的總重荷及變形將分散到更多的晶粒上，這樣便減小了該材料破損的可能性。

另外，根據(jù)Hall-Patch公式：σ_y＝σ₀+kd-1/2，式中σ_y為材料的屈服強度，σ₀為單晶體的屈服強度，d為晶粒尺寸，k為常數(shù)，且k與泰勒因子M²和剪切應力τ成正比(k∝M²τ)。上式表明，晶粒越細，枝晶間距越小，屈服強度越高，同時硬度越好。該理論運用的解釋原理為位錯強化機制和裂紋擴展機制。

經過分析可知，金屬材料的晶粒越小，金屬的強度、塑性、韌性便會越高。

然而，現(xiàn)有技術中的鍵合層1的鍵合金屬的晶粒較大，晶粒之間的“裂紋”也就越大，這使得鍵合層1的機械強度較差，鍵合金屬的晶粒內部的原子面之間容易發(fā)生滑移和變形，從而導致該鍵合結構容易出現(xiàn)鍵合層松動、脫落的問題。

發(fā)明內容

本申請旨在提供一種鍵合結構及其形成方法，以解決現(xiàn)有技術中鍵合結構的鍵合層的機械強度較差的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本申請的一個方面，提供了一種鍵合結構，包括：鍵合層，鍵合層包括鍵合金屬和晶粒細化材料，晶粒細化材料用于細化鍵合金屬的晶粒。

進一步地，鍵合金屬為金屬鋁。

進一步地，晶粒細化材料為稀有金屬。

進一步地，晶粒細化材料為金屬鈦。

進一步地，鍵合結構還包括：載體層，鍵合層設置在載體層上。

進一步地，載體層包括：粘附層和介質層，粘附層設置在介質層上，且鍵合層設置在粘附層上。

進一步地，粘附層上設置有沉積槽，且鍵合層設置在沉積槽內。

進一步地，鍵合層由鍵合金屬和晶粒細化材料分層設置而成，且鍵合結構包括多層鍵合層。

進一步地，鍵合結構包括2至10層鍵合層。