[發(fā)明專利]混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410391293.0
• 申請日: 2014-08-08
• 公開（公告）號: CN104201157A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅紹寧;程衛(wèi)華;朱繼鋒;陳俊
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L23/367
• 分類號: H01L23/367;H01L23/58
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 吳俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種鍵合工藝中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和方法。

背景技術(shù)

在先進的三維集成電路制造中，通常都需要對含有金屬和電介質(zhì)薄膜的兩片晶圓進行混合鍵合工藝，通過混合鍵合工藝可以使兩片晶圓合為一體，與此同時，會產(chǎn)生大量的熱，這些熱量會在鍵合后堆疊在芯片的內(nèi)部，從而使器件的穩(wěn)定性下降，進而影響器件的性能。

中國專利(CN103107128A)公開了一種三維芯片結(jié)構(gòu)的簡述鍵合的方法及鍵合結(jié)構(gòu)。包括對頂部芯片銅進行化學(xué)機械平坦化處理；在化學(xué)機械平坦化后的表面淀積一層氮化硅層；刻蝕附著在頂部芯片銅上的氮化硅層形成凹槽，凹槽底部為頂部芯片銅；對底部芯片銅進行化學(xué)機械平坦化處理；對底部二氧化硅層進行刻蝕使銅突出；底部二氧化硅層刻蝕完成后進行表面活化處理；將頂部芯片與底部芯片的銅對準(zhǔn)并鍵合；將鍵合后的芯片進行退火處理。

中國專利(CN102593087A)公開了一種用于三維集成混合鍵合結(jié)構(gòu)，包括第一襯底；該第一襯底上設(shè)有與第一襯底電連接的鍵合互連金屬，該鍵合互連金屬對應(yīng)與第一襯底相連的另一端部內(nèi)陷形成凹腔；第一襯底上在鍵合互連金屬的周圍覆蓋有第一介電粘附層，第一介電粘附層包圍鍵合互連金屬且第一介電粘附層的高度低于鍵合互連金屬的邊緣高度。

上述兩個專利均未涉及如何解決現(xiàn)有的鍵合工藝中的熱堆積問題。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)和方法。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述方法包括：

提供兩片需要進行混合鍵合工藝的晶圓，每個所述晶圓中均設(shè)置有若干金屬器件結(jié)構(gòu)層；

在至少一個所述晶圓中設(shè)置有一散熱層，所述散熱層設(shè)置于至少一層所述金屬器件結(jié)構(gòu)層上方的空閑區(qū)域中，且該散熱層與位于其下方的相鄰的一層所述金屬器件結(jié)構(gòu)層連通；

其中，每個所述散熱層的材質(zhì)均為熱的良導(dǎo)體。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述散熱層的材質(zhì)為金屬。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述散熱層通過若干通孔與其下方相鄰的金屬器件結(jié)構(gòu)層連通。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述若干通孔在同一平面內(nèi)均勻分布。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述散熱層由若干在同一平面內(nèi)平行分布的金屬線構(gòu)成，每相鄰兩根所述金屬線在各自的兩端進行連接。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，每根所述金屬線的寬度均相等。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述散熱層設(shè)置于兩片所述晶圓的鍵合界面處。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱方法，其中，所述金屬包括鋁、鐵、銅中的任意一種或多種的組合。

一種混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)包括：

設(shè)置于兩片待鍵合晶圓上的若干金屬器件結(jié)構(gòu)層；以及

至少一散熱層，每個所述散熱層設(shè)置于某一所述金屬器件結(jié)構(gòu)層的上方的空閑區(qū)域中，且每個所述散熱層通過若干通孔與其下方相鄰的金屬器件結(jié)構(gòu)層連接；

其中，每個所述散熱層的材質(zhì)均為熱的良導(dǎo)體。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，所述散熱層的材質(zhì)為金屬。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，所述金屬包括鋁、鐵、銅、鎢、鉭、鈦、金、銀中的任意一種或多種的組合。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，所述通孔中填充有與所述散熱層材質(zhì)相同的金屬。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，所述散熱層由若干在同一平面內(nèi)平行分布的金屬線構(gòu)成，每相鄰兩個所述金屬線在兩端進行連接。

所述的混合鍵合工藝中的半導(dǎo)體散熱結(jié)構(gòu)，其中，每根所述金屬線的寬度均相等。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果：

通過將本發(fā)明中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)層設(shè)置于需要進行鍵合的晶圓中，可以使得鍵合過程中產(chǎn)生的熱量進行均勻地傳遞和分布，在一定程度上阻隔了熱輻射的傳遞，從而避免了熱量堆積于芯片中某一位置而導(dǎo)致器件的良率降低等問題的出現(xiàn)；另一方面，采用本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還能夠起到屏蔽電磁輻射的作用。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。

圖1是本發(fā)明實施例中將散熱層設(shè)置于需鍵合的晶圓中的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；