[發(fā)明專利]提升直接接合的接觸對(duì)準(zhǔn)容限

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680073087.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN108369913A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 保羅·M·恩奎特斯;蓋烏斯·吉爾曼·方騰·二世;賈維爾·A·狄拉克魯茲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英帆薩斯邦德科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/52
• 分類號(hào): H01L21/52;H01L21/18;H01L21/768;H01L23/00
• 代理公司: 北京寰華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11408
• 代理人: 林柳岑;賀亮

一種接合裝置結(jié)構(gòu)包括：第一基板，其具有第一組傳導(dǎo)性接觸結(jié)構(gòu)(較佳的是連接到一裝置或電路)，并且具有在第一基板上相鄰接觸結(jié)構(gòu)的第一非金屬性區(qū)域；第二基板，其具有第二組傳導(dǎo)性接觸結(jié)構(gòu)(較佳的是連接到一裝置或電路)，并且具有在第二基板上相鄰接觸結(jié)構(gòu)的第二非金屬性區(qū)域；以及在第一組和第二組接觸結(jié)構(gòu)之間的接觸接合接口，其是藉由將第一非金屬性區(qū)域接觸接合至第二非金屬性區(qū)域所形成。接觸結(jié)構(gòu)包括在兩個(gè)基板上是非平行的長(zhǎng)形接觸特征(諸如個(gè)別線路或在格柵中連接的線路)，而在相交點(diǎn)接觸。因而，改善了對(duì)準(zhǔn)容限同時(shí)使凹陷和寄生電容最小化。

相關(guān)申請(qǐng)案的交互參照

本申請(qǐng)案請(qǐng)求于2015年12月18日所提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)案第62/269,412號(hào)的權(quán)益，其整體內(nèi)容基于一切目的在此處以引用的方式被并入。

背景

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域是有關(guān)于直接晶圓接合，并且更具體地說是有關(guān)于要被用于半導(dǎo)體裝置和集成電路制造中的基板的接合和電性互連。

背景技術(shù)

隨著逼近了習(xí)知CMOS裝置的物理極限且對(duì)于高效能電子系統(tǒng)具有迫切需求，系統(tǒng)單芯片(SOC)變成半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的一種自然解決方案。為了制備系統(tǒng)單芯片，在一芯片上需要各種不同的功能。雖然硅技術(shù)是處理大量裝置的主流技術(shù)，但是許多想要的電路及光電功能現(xiàn)今可從硅之外的材料制成的個(gè)別裝置和/或電路來有效獲得。因此，將非硅基組件與硅基組件整合的混合式系統(tǒng)有可能提供單獨(dú)采用純硅或純非硅組件所無法提供的獨(dú)特SOC功能。

一種異質(zhì)性裝置整合的方法已經(jīng)將不相似的材料異質(zhì)磊晶成長(zhǎng)在硅上。至今為止，此異質(zhì)磊晶成長(zhǎng)已經(jīng)在異質(zhì)磊晶成長(zhǎng)膜中產(chǎn)生高密度的瑕疵，其大部份是因?yàn)榉枪枘づc基板之間的晶格常數(shù)不匹配所導(dǎo)致。

另一種異質(zhì)性裝置整合的途徑已經(jīng)采用晶圓接合技術(shù)。然而，在升高溫度下具有不同熱膨脹系數(shù)的不相似材料的晶圓接合會(huì)導(dǎo)入會(huì)造成錯(cuò)位產(chǎn)生、脫膠或裂痕的熱應(yīng)力。因此，低溫接合是有需要的。如果不相似材料包括低分解溫度的材料或溫度敏感性裝置(舉例而言，諸如InP異質(zhì)接合雙極性晶體管或具有超淺源極和汲極輪廓的經(jīng)處理Si裝置)，則低溫接合對(duì)于不相似材料的接合亦很重要。

在含有不同材料的相同芯片上產(chǎn)生不同功能所需要的制程設(shè)計(jì)是困難并且難以進(jìn)行優(yōu)化。事實(shí)上，所產(chǎn)生的許多SOC芯片(特別是具有較大整合尺寸者)展現(xiàn)出低的良率。一種途徑已經(jīng)藉由晶圓黏著劑接合和層轉(zhuǎn)移來互連經(jīng)完全處理的IC。舉例而言，請(qǐng)參考Y.Hayashi、S.Wada、K.Kajiyana、K.Oyama、R.Koh、S.Takahashi以及T.Kunio的Symp.VLSITech.Dig.95(1990)的研討會(huì)文件及美國專利案5,563,084號(hào)，兩個(gè)參考文件的整體內(nèi)容在此處以引用方式并入。然而，晶圓黏著劑接合通常在升高溫度下操作且受到熱應(yīng)力、滲氣、氣泡形成以及黏著劑不穩(wěn)定等困擾，導(dǎo)致制程的良率降低且隨時(shí)間經(jīng)過有不良的可靠度。并且，黏著劑接合通常不是密封的。

晶圓直接接合是一種可使晶圓在室溫下接合而不用任何黏著劑的技術(shù)。室溫直接晶圓接合通常是密封的。其不像黏著劑接合一樣容易導(dǎo)入應(yīng)力及非均質(zhì)性。再者，如果低溫接合晶圓對(duì)可承受薄化制程，則當(dāng)經(jīng)接合對(duì)中的一晶圓被薄化至比特定材料組合的各自臨界值更小的厚度時(shí)，可加以避免在后續(xù)熱處理步驟期間的層中產(chǎn)生錯(cuò)位差排和經(jīng)接合對(duì)的滑動(dòng)或裂痕。舉例而言，請(qǐng)參考Q.-Y.Tong以及U.的Semiconductor WaferBonding:Science and Technology,John Wiley&Sons,New York,(1999)，該文件的整體內(nèi)容在此處以引用方式并入。

再者，晶圓直接接合及層轉(zhuǎn)移是一種VLSI(超大型集成(Very Large ScaleIntegration))兼容性、高可變性且可制造的技術(shù)，因而適于形成三維系統(tǒng)單芯片(3-DSOC)。可將3-D SOC途徑視為既有集成電路的整合以在芯片上形成系統(tǒng)。