[發(fā)明專利]在微電子學(xué)中用于接合異種材料的技術(shù)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980044534.5
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN112368828A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G·G·小方丹;C·曼達(dá)拉普;L·W·米卡里米
• 申請（專利權(quán)）人: 伊文薩思粘合技術(shù)公司
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L23/14
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 楊飛

1.一種在微電子學(xué)中用于直接鍵合異種材料的過程，包括：

獲得第一材料的第一襯底，所述第一材料具有第一熱膨脹系數(shù)(CTE)；

獲得第二材料的第二襯底，所述第二材料具有第二CTE，其中所述第二CTE與所述第一材料的所述第一CTE不同；

在所述第一襯底的表面上和/或所述第二襯底的表面上形成或沉積氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物或氧氮化物的薄非晶層，所述薄非晶層作為所述第一襯底與所述第二襯底之間的直接鍵合中間物；以及

在環(huán)境室溫下，將所述第一襯底和所述第二襯底直接鍵合在一起以制作接合的堆疊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：將所述接合的堆疊在所述環(huán)境室溫下維持至少48小時。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：以每分鐘約1℃或更低的速率，將所述接合的堆疊的溫度升高到約50℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：當(dāng)所述材料中的一種材料為硅時，以每分鐘約1℃或更低的速率，將所述接合的堆疊的溫度升高到約100℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：

在將所述第一晶片和所述第二晶片直接鍵合在一起之前，對所述第一晶片和所述第二晶片的鍵合表面進(jìn)行等離子體激活；以及

將等離子體激活的所述鍵合表面暴露于NH₄OH(氫氧化銨)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：

在將所述第一晶片和所述第二晶片直接鍵合在一起之前，對所述第一晶片和所述第二晶片的鍵合表面進(jìn)行等離子體激活；以及

將等離子體激活的所述鍵合表面暴露于去離子水。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中所述第一襯底的所述表面和/或所述第二襯底的所述表面上形成的所述氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物或氧氮化物包括：沉積的化合物的離散層，所述離散層的厚度介于大約100nm與大約1000nm之間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中所述第一襯底的所述表面和/或所述第二襯底的所述表面上形成的所述氧化物、碳化物、氮化物、碳氮化物或氧氮化物包括：所述第一襯底的所述第一材料或所述第二襯底的所述第二材料的至少一種自然氧化物，所述至少一種自然氧化物通過使所述第一材料或所述第二材料中的一種或兩種材料氧化或反應(yīng)而形成。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過程，還包括：以每分鐘約1度或更低的溫度增加速率將所述接合的堆疊的溫度從50℃升高到100℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中所述第一襯底的所述第一材料包括鉭酸鋰(LiTaO₃)或鈮酸鋰(LiNbO₃)，并且所述第二襯底的所述第二材料包括硅(Si)、石英、熔融二氧化硅玻璃、藍(lán)寶石、或玻璃。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，還包括：將所述接合的堆疊在所述環(huán)境室溫下維持至少大約48小時，然后以每分鐘約1℃或更低的溫度增加速率將所述接合的堆疊的溫度升高到約50℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程，其中所述第一襯底的所述第一材料包括砷化鎵(GaAs)或氮化鎵(GaN)，并且所述第二襯底的所述第二材料包括硅(Si)、石英、熔融二氧化硅玻璃、藍(lán)寶石、或玻璃。

13.根據(jù)權(quán)利要求1的過程，還包括：

在所述環(huán)境室溫下執(zhí)行所述直接鍵合之前，通過化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)來對所述第一襯底和所述第二襯底中的每個襯底的鍵合表面進(jìn)行平坦化；

使用PVA刷擦洗過程和去離子水沖洗過程，清潔被平坦化的表面；

進(jìn)一步使用Megasonic SC1過程清潔所述被平坦化的表面、并且使用去離子水沖洗；以及

對所清潔的表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)干燥。