[發明專利]金屬-電介質鍵合方法和結構

有效

• 申請號: 202110031282.1
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN112885777B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 胡思平
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L21/768
• 分類號: H01L21/768;H01L27/108;H01L27/11551;H01L27/11578;H01L27/146
• 代理公司: 北京永新同創知識產權代理有限公司 11376
• 代理人: 楊錫勱;趙磊

1.一種金屬-電介質鍵合方法，包括：

提供第一半導體結構，所述第一半導體結構包括：

第一半導體層，

處于所述第一半導體層上的第一電介質層，以及

處于所述第一電介質層上的第一金屬層，所述第一金屬層具有背對所述第一半導體層的金屬鍵合表面；

對所述金屬鍵合表面施加表面處理；

提供第二半導體結構，所述第二半導體結構包括：

第二半導體層，以及

處于所述第二半導體層上的第二電介質層，所述第二電介質層具有背對所述第二半導體層的電介質鍵合表面；

對所述電介質鍵合表面施加表面處理；以及

通過使所述第一金屬層的所述金屬鍵合表面僅與所述第二電介質層的所述電介質鍵合表面鍵合來使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合。

2.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，在使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合之前，還包括：

清潔所述金屬鍵合表面；以及

清潔所述電介質鍵合表面。

3.根據權利要求2所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

清潔所述金屬鍵合表面包括使用去離子水清潔所述金屬鍵合表面。

4.根據權利要求2所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

清潔所述金屬鍵合表面包括使用親水性化學物質清潔所述金屬鍵合表面。

5.根據權利要求4所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

所述親水性化學物質為氨溶液或弱酸。

6.根據權利要求5所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

所述弱酸包括氫氟酸、苯甲酸、乙酸、丙酸或丙烯酸。

7.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

對所述金屬鍵合表面施加表面處理包括使用氮等離子體、氧等離子體、氬等離子體或氬-氫等離子體處理所述金屬鍵合表面。

8.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中，使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合包括：

在所述第一半導體結構和所述第二半導體結構之間形成鍵合界面。

9.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中，使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合包括：

在處于從15℃到30℃的范圍內的室溫下使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合。

10.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中，使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合包括：

在高于0℃并且低于15℃的溫度下或者在處于從30℃到100℃的范圍內的溫度下使所述第一半導體結構與所述第二半導體結構鍵合。

11.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中，使所述金屬鍵合表面平面化包括：

通過化學機械平面化使所述金屬鍵合表面的表面粗糙度降低至0.5nm或更低。

12.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

所述第一半導體層包括產生熱量的功率器件；并且

所述第一金屬層被形成為消散所述功率器件產生的熱量。

13.根據權利要求12所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

所述功率器件是二極管、功率金屬氧化物半導體場效應晶體管、絕緣柵雙極型晶體管、雙極結型晶體管或其組合。

14.根據權利要求1所述的金屬-電介質鍵合方法，其中：

所述第一半導體層包括產生電磁輻射的器件；并且

所述第一金屬層阻擋所述電磁輻射到達所述第二半導體結構。