本發(fā)明涉及一種封裝方法及相關(guān)的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在微機(jī)電系統(tǒng)(mems)與微電子領(lǐng)域中，時(shí)常需要將晶片接合在一起，用以于真空空腔或是具有受控氣壓的凹物中封裝結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)可必須能操作非常長(zhǎng)的時(shí)間，最經(jīng)常為數(shù)十年。理想是還可經(jīng)由密封而在晶片之間提供電連接。

當(dāng)然絕對(duì)需要將晶片處理/接合在一起并且提供所述空腔的實(shí)際密合的接點(diǎn)(joint)會(huì)提供足夠好的密封，不會(huì)隨時(shí)間而退化。然而，隨著現(xiàn)代半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)越來越精巧，整體熱預(yù)算緊縮，因而現(xiàn)有的共晶接合材料的接合溫度變得令人無法接受。特別地，在共晶接合工藝過程中所施加的處理力還隨著高級(jí)工藝的演進(jìn)而降低，所述高級(jí)工藝?yán)鏼emd結(jié)構(gòu)。

因此，半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)迫切需要新的接合機(jī)制以滿足上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種封裝方法，其包含提供第一半導(dǎo)體襯底；在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成接合區(qū)，其中所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第一接合金屬層以及第二接合金屬層；提供半導(dǎo)體襯底，其具有接合區(qū)，其中所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第三接合金屬層；以及通過使所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)接觸所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)，將所述第一半導(dǎo)體襯底接合到所述第二半導(dǎo)體襯底；其中所述第一與第三接合金屬層包括銅(cu)，且所述第二接合金屬層包括錫(sn)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種封裝方法，其包含提供第一半導(dǎo)體襯底；在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成接合區(qū)，其中所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第一接合金屬層；提供第二半導(dǎo)體襯底，其具有接合區(qū)，其中所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第二接合金屬層；通過使用輔助接合金屬，接合所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)與所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)；以及施加按壓力，其為每單位面積約1mpa到約2mpa或以下，以使所述第一與第二半導(dǎo)體襯底向彼此按壓。

本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種封裝結(jié)構(gòu)，其包含第一半導(dǎo)體襯底，其上具有第一接合區(qū)；以及第二半導(dǎo)體襯底，其上具有第二接合區(qū)；其中所述第一接合區(qū)接合所述第二接合區(qū)，且所述第一與第二接合區(qū)之間的接合界面包括cu3sn。

附圖說明

為協(xié)助讀者達(dá)到最佳理解效果，建議在閱讀本發(fā)明時(shí)同時(shí)參考附件圖示及其詳細(xì)文字?jǐn)⑹稣f明。請(qǐng)注意，為遵循業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)作法，本專利說明書中的圖式不一定按照正確的比例繪制。在某些圖式中，尺寸可能刻意放大或縮小，以協(xié)助讀者清楚了解其中的討論內(nèi)容。

圖1到11為說明制造cmos-mems裝置結(jié)構(gòu)的處理步驟的一系列剖面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了數(shù)個(gè)不同的實(shí)施方法或?qū)嵤├?，可用于?shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同特征。為簡(jiǎn)化說明起見，本發(fā)明也同時(shí)描述了特定零組件與布置的范例。請(qǐng)注意，提供這些特定范例的目的僅在于示范，而非予以任何限制。舉例來說，在以下說明第一特征如何在第二特征上或上方的敘述中，可能會(huì)包含某些實(shí)施例，其中第一特征與第二特征直接接觸，而敘述中也可能包含其它不同實(shí)施例，其中第一特征與第二特征中間另有其它特征，以致于第一特征與第二特征并不直接接觸。此外，本發(fā)明中的各種范例可能使用重復(fù)的參考數(shù)字和/或文字注記，以使文件更加簡(jiǎn)單化和明確，這些重復(fù)的參考數(shù)字與注記不代表不同的實(shí)施例與配置之間的關(guān)聯(lián)性。

另外，本發(fā)明在使用與空間相關(guān)的敘述詞匯，如“在…之下”，“低”，“下”，“上方”，“之上”，“下”，“頂”，“底”和類似詞匯時(shí)，為便于敘述，其用法均在于描述圖示中一個(gè)元件或特征與另一個(gè)(或多個(gè))元件或特征的相對(duì)關(guān)系。除了圖示中所顯示的角度方向外，這些空間相對(duì)詞匯也用來描述所述裝置在使用中以及操作時(shí)的可能角度和方向。所述裝置的角度方向可能不同(旋轉(zhuǎn)90度或其它方位)，而在本發(fā)明所使用的這些空間相關(guān)敘述可以同樣方式加以解釋。

盡管提出本發(fā)明的廣范圍的數(shù)值范圍與參數(shù)為近似值，在特定范例中的所提出的數(shù)值仍盡可能精準(zhǔn)。然而，任何數(shù)值固然含有某些誤差，這必然是來自于個(gè)別測(cè)試測(cè)量所得到的標(biāo)準(zhǔn)偏差。再者，在本文中，“約”字通常指給定值或范圍的10％、5％、1％或0.5％以內(nèi)?；蛘?，所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員考量時(shí)，“約”字指平均值的可接受的標(biāo)準(zhǔn)誤差。除了在操作/工作范例中，或是除非特別聲明，例如本文所揭示的材料的量、時(shí)間期間、溫度、操作條件、量的比例以及類似者，所有數(shù)值范圍、量、值以及百分比應(yīng)可理解為受到“約”字的修飾。據(jù)此，除非有相反的指示，否則本發(fā)明與所附權(quán)利要求書中所提出的數(shù)值參數(shù)皆為近似值，可視需要而發(fā)生變化。至少，應(yīng)根據(jù)報(bào)告的有效位數(shù)以及應(yīng)用一般的舍入技術(shù)解讀各個(gè)數(shù)值參數(shù)。本文所表示的范圍是從一端點(diǎn)到另一端點(diǎn)或是在兩個(gè)端點(diǎn)之間。除非特別聲明，否則本文所揭示的所有范圍都包括端點(diǎn)。

本發(fā)明一般涉及接合，特別是共晶接合(eutecticbonding)。以下說明的呈現(xiàn)使得所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可制造并且使用本發(fā)明，以及以下說明是以專利申請(qǐng)的內(nèi)文及其需求而提供。所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可輕易理解較佳實(shí)施例與本文所述的通用原理與特征的各種修飾。因此，本發(fā)明不受限于所示的實(shí)施例，而是根據(jù)與本文所述的原理與特征相符的最廣范圍。

在所述的實(shí)施例中，微機(jī)電系統(tǒng)(mems)指使用半導(dǎo)體類工藝所制造的一類結(jié)構(gòu)或裝置并且具有機(jī)械特性，例如移動(dòng)或變形的能力。mems通常但非總是與電子信號(hào)交互作用。mems裝置包括但不限于陀螺儀、加速度計(jì)、地磁儀(magnetometer)、壓力感應(yīng)器以及射頻元件。在一些實(shí)施例中，mems裝置結(jié)構(gòu)可包括多個(gè)上述mems裝置。含有mems裝置或mems裝置結(jié)構(gòu)的硅晶片指mems晶片。

在所述的實(shí)施例中，mems裝置可指實(shí)施作為微機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置。mems裝置結(jié)構(gòu)可指與多個(gè)mems裝置的組合相關(guān)的任何特征。工程絕緣體上硅(engineeredsilicon-on-insulator，esoi)可指soi晶片具有空腔(cavities)于硅裝置層或襯底之下。覆蓋(cap)或處理(handle)晶片典型指較厚的襯底，作為絕緣體上硅晶片中較薄的硅感應(yīng)襯底的載體。覆蓋或處理襯底以及覆蓋或處理晶片可相互交換。在所述的實(shí)施例中，空腔可指襯底晶片中的開口或是凹部，以及封閉空間(enclosure)可指完全被包圍的空間。

為了更詳細(xì)描述本發(fā)明的特征，揭示設(shè)備與制造方法，達(dá)成具有包括改善的接合溫度與接合過程中所施加的處理力的特征的mems裝置。

圖1到11為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例說明制造mems裝置組合或mems裝置的工藝步驟的剖面圖。在圖1中，感應(yīng)襯底104與覆蓋襯底101以薄介電膜103置于其間而接合在一起，形成esoi襯底102。請(qǐng)注意，在本發(fā)明的例示實(shí)施例中，感應(yīng)襯底104與覆蓋襯底101是在相對(duì)高的處理溫度通過熔融接合而接合在一起，使得在密封mems結(jié)構(gòu)的空腔之前，從所述介電材料進(jìn)一步完全移除化學(xué)物質(zhì)。在接合過程中，所述兩個(gè)襯底進(jìn)行退火，其減少空腔形成工藝過程中化學(xué)物質(zhì)的排放。相較于金屬接合，由于較高的接合比例，通過熔融接合所接合的mems結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度。此外，熔融接合使得在mems結(jié)構(gòu)中形成貫穿襯底通路(tsv)而不減少產(chǎn)量。然而，本發(fā)明的概念不以此為限。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替代。本發(fā)明的概念還可應(yīng)用于一些實(shí)施例中其它形式的mems裝置組合。

薄介電膜103包括例如氧化硅或其它絕緣層的材料。沿著覆蓋襯底101的表面，定義所要的尺寸的多個(gè)空腔112并且例如經(jīng)由蝕刻而進(jìn)行圖案化，但此并非本發(fā)明的限制。所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替代。使用多個(gè)空腔112，以容納所要制造的mems裝置的相鄰可動(dòng)質(zhì)量塊。根據(jù)mems裝置的可動(dòng)質(zhì)量塊與/或所要的性能，決定各個(gè)空腔112的尺寸。在一些實(shí)施例中，各個(gè)空腔112與其它空腔可為不同深度或大小。

而后，使用研磨與/或其它薄化工藝，薄化感應(yīng)襯底104，達(dá)到所要的厚度，如圖2所示?？墒褂矛F(xiàn)有的薄化技術(shù)，如化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)與/或反應(yīng)性離子蝕刻(rie)，以達(dá)到所要的厚度。可使用合適的研磨與拋光設(shè)備用于所述薄化工藝。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替換。在一些實(shí)施例中，蝕刻停止層集成于感應(yīng)襯底104中，以便于薄化工藝的精準(zhǔn)控制。所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替換。

參閱圖3，而后，在感應(yīng)襯底104上，沉積金屬層302。在此實(shí)施例中，金屬層302包括銅(cu)層。特別地，金屬層302包括薄鈦(ti)層于所述cu層之下。在一些實(shí)施例中，使用電鍍、物理氣相沉積(pvd)或化學(xué)氣相沉積(cvd)，沉積所述金屬層302。所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替換。參閱圖4，而后，在金屬層302上，沉積不同于金屬層302的另一金屬層304。在此實(shí)施例中，金屬層304包括錫(sn)層。在一些實(shí)施例中，使用電鍍、物理氣相沉積(pvd)或化學(xué)氣相沉積(cvd)，沉積金屬層304。所述領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾、以及替換。

根據(jù)所要生產(chǎn)的mems的結(jié)構(gòu)，圖5所示的下一步驟為圖案化且蝕刻金屬層302與304。作為圖案化和蝕刻操作的結(jié)果，形成多個(gè)接合區(qū)402'與404'用于以下步驟中的接合，例如例示實(shí)施例中所使用的共晶接合。特別地，各個(gè)接合區(qū)402'包括金屬層402與406；以及各個(gè)接合區(qū)404'包括金屬層404與408，其中金屬層406與408被視為在接合操作過程中的輔助接合金屬層以形成共晶接合。

為了清楚起見，此工藝流程中未繪示光刻蝕刻工藝，其中在金屬層304上沉積光阻層并且圖案化以形成蝕刻掩模。在光刻蝕刻工藝過程中，可嚴(yán)格控制蝕刻掩模的尺寸，并且可由任何合適的材料形成所述蝕刻掩模，所述合適的材料為可抵抗用于蝕刻金屬層的蝕刻工藝。在一些實(shí)施例中，使用氮化硅(si3n4)的蝕刻掩模。在一些實(shí)施例中，光阻層可作為蝕刻掩模。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替換。雖然圖5說明一維剖面圖，然而對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，明顯的是在金屬層302與304中形成所要的幾何的二維圖案。在一些實(shí)施例中，接合區(qū)402'與404'可進(jìn)一步包含鎳(ni)、鍺(ge)、鋁(al)。在其它實(shí)施例中，可使用其它材料用于所述接合區(qū)，所述其它材料例如金(au)、銦(in)或具有良好黏著下層與改善的濕潤(rùn)能力的其它焊料。

對(duì)于感應(yīng)襯底104選擇性進(jìn)行第一淺空腔蝕刻。在所述第一淺空腔蝕刻過程中，形成淺空腔，達(dá)到從圖5的所述感應(yīng)襯底104的表面所測(cè)量的某深度。在第一淺空腔蝕刻之后，留下從感應(yīng)襯底104的蝕刻表面突出的多個(gè)第一步驟接合突起502與504，如圖6所示。更具體來說，多個(gè)第一步驟接合突起502與504位于接合區(qū)402'與404'之下。多個(gè)第一步驟接合突起502與504攜載傳導(dǎo)的接合區(qū)402'與404'以形成堆迭結(jié)構(gòu)。在例示實(shí)施例中，多個(gè)第一步驟接合突起502與504的寬度可實(shí)質(zhì)等于接合區(qū)402'與404'或是比接合區(qū)402'與404'寬。多個(gè)第一步驟接合突起502與504的側(cè)壁可為垂直的或錐形的。所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可理解有許多變化、修飾以及替換。

而后，將感應(yīng)襯底104圖案化與蝕刻以形成圖7所示的感應(yīng)襯底。感應(yīng)襯底包括質(zhì)量塊(proof-mass)、平衡或不平衡的、由至少一彈簧或彈性裝置所中止，并且在x-、y-與z-方向其中之一個(gè)方向上自由移動(dòng)，具有至少一電極包埋在所述至少一彈簧或彈性裝置中。所述至少一彈簧或彈性裝置附接到支撐結(jié)構(gòu)，其附接到感應(yīng)襯底104。所述質(zhì)量塊、支撐結(jié)構(gòu)以及至少一電極是制造于相同的半導(dǎo)體層中成為驅(qū)動(dòng)/感應(yīng)電路。在一些實(shí)施例中，所述至少一彈簧或彈性裝置與支撐結(jié)構(gòu)形成支撐網(wǎng)路。由支撐網(wǎng)路中止的質(zhì)量塊于任何方向自由移動(dòng)。mems電容感應(yīng)或產(chǎn)生質(zhì)量塊于任何方向的移動(dòng)。在一些實(shí)施例中，所述方向可包括沿著x-、y-與z-方向至少其中之一的方向。

在一些實(shí)施例中，用于形成感應(yīng)襯底的圖案化與蝕刻技術(shù)可依照mems裝置的形式而發(fā)生變化。例如，mems加速度計(jì)的圖案化與蝕刻不同于mems陀螺儀的圖案化與蝕刻?？墒褂矛F(xiàn)有的蝕刻技術(shù)，如非等向性蝕刻、rie或類似者。在一些實(shí)施例中，感應(yīng)襯底104的厚度可變化為沿著感應(yīng)襯底的長(zhǎng)度的位置的函數(shù)，其中沿著與襯底的厚度正交的方向定義所述長(zhǎng)度。例如，感應(yīng)襯底104可于一端具有第一厚度、于中心具有第二厚度以及于另一端具有第三厚度。

接著，如圖8a所示，預(yù)先清理esoi襯底102與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)晶片106，而后在共晶接合之間對(duì)齊。在本發(fā)明中，cmos晶片可稱為cmos襯底。cmos晶片106可包括襯底812。襯底812可包含半導(dǎo)體材料，例如硅，然而，可使用其它半導(dǎo)體材料。在襯底812的表面，形成多個(gè)cmos裝置814(例如電晶體)。再者，形成互連結(jié)構(gòu)816，以電耦合到cmos裝置814。互連結(jié)構(gòu)816可包括介電層，其進(jìn)一步包括低介電常數(shù)介電層、非低介電常數(shù)介電層，例如鈍化層，以及類似物。在介電層中形成金屬線與通路，其可由銅、鋁及其組合而形成。

圖案化互連結(jié)構(gòu)816的頂部介電層810，以及在頂部介電層810中形成多個(gè)開口，其包括對(duì)應(yīng)于接合區(qū)402'與404'的開口802與804。因此，暴露接合區(qū)806與808。相較于cmos襯底106的多個(gè)接合區(qū)806與808的接合材料，介電層810具有不同的熔化特性。在例示實(shí)施例中，接合區(qū)806與808包括cu層。特別地，接合區(qū)806與808進(jìn)一步包括薄ti層于所述cu層之下。然而，此非本發(fā)明的限制。

在一些其它的實(shí)施例中，在接合區(qū)806與808上進(jìn)一步形成不同于接合區(qū)806與808的接合材料的另一金屬層用于共晶接合。在接合區(qū)806與808上形成的金屬層包括與金屬層406及408相同的金屬。實(shí)施例如圖8b所示，其中金屬層406'與408'分別電鍍到接合區(qū)806與808上。在另一些其它實(shí)施例中，相同或類似于圖8b，在接合區(qū)806與808上進(jìn)一步形成不同于接合區(qū)806與808的接合材料的另一金屬層用于共晶接合，但省略圖8b的金屬層406與408。實(shí)施例是如圖8c所示，其中sn層406'與408'分別電鍍到接合區(qū)806與808上，以及感應(yīng)襯底104的接合區(qū)僅包括金屬層402與404。

此后，esoi襯底102的接合區(qū)402'與404'(或圖8c的金屬層402與404)是經(jīng)由cmos晶片106的開口802與804而接觸接合區(qū)806與808。在接合過程中，加熱esoi襯底102與cmos晶片106，以及當(dāng)溫度升高時(shí)，施加工藝力以使esoi襯底102與cmos晶片106壓向彼此。換言之，esoi襯底102與cmos晶片106之間的接合界面受熱與按壓力，以回焊包含于cmos晶片106的接合區(qū)402'與404'(或圖8c的金屬層402與404)以及對(duì)應(yīng)接合區(qū)806與808(圖8b與8c的金屬層406'與408')中的金屬。所述按壓力施加在esoi襯底102上對(duì)抗cmos晶片106，以及/或施加在cmos晶片106上對(duì)抗esoi襯底102，因而產(chǎn)生密封。

金屬的回焊造成熔融接合結(jié)構(gòu)，其在esoi襯底102與cmos晶片106之間提供歐姆接觸。在例示實(shí)施例中，esoi襯底與cmos晶片106之間的接合包括cu-sn共晶接合。這排除在感應(yīng)襯底與cmos晶片106之間提供信號(hào)的個(gè)別電路徑的需要。共晶反應(yīng)是在向圖中的三重點(diǎn)，其中固體合金混合物直接轉(zhuǎn)型為液相。cu-sn接合的共晶熔化溫度為約231攝氏度，為了確保cu-sn的適當(dāng)或足夠的共晶反應(yīng)，共晶接合工藝過程中提供的接合溫度可高于所述共晶溫度。在此實(shí)施例中，共晶接合工藝過程中所提供的接合溫度范圍可為從約240攝氏度到約300攝氏度，每單位面積的按壓力為約1mpa到約2mp或以下。然而，此非本發(fā)明的限制。

相較于現(xiàn)存的共晶接合，所揭示的cu-sn共晶接合具有較低的接合溫度，以及通過使用cu-sn共晶接合的較低的接合按壓力。特別地，一些現(xiàn)存的共晶接合包括au-in接合、au-sn接合、au-ge接合、au-si接合以及al-ge接合，其中au-sn接合、au-ge接合、au-si接合以及al-ge接合都需要高接合溫度。au-sn接合具有約280攝氏度的共晶熔化溫度，并且需要的接合溫度范圍為約280攝氏度到約310攝氏度。au-ge接合具有約361攝氏度的共晶熔化溫度，并且需要的接合溫度范圍為約380攝氏度到約400攝氏度。au-si接合具有約363攝氏度的共晶熔化溫度，并且需要的接合溫度范圍為約390攝氏度到約415攝氏度。al-ge接合具有約419攝氏度的共晶熔化溫度，并且需要的接合溫度范圍為約430攝氏度到約450攝氏度。

雖然au-in接合的共晶熔化溫度為約156攝氏度，并且需要的接合溫度范圍為約180攝氏度到約210攝氏度，其不高于所揭示的cu-sn接合。然而，au-in接合被視為與標(biāo)準(zhǔn)的cmos工藝不相容。再者，au-in接合、au-sn接合、au-ge接合、au-si接合以及al-ge接合都具有按壓力高于每單位面積約10mpa，當(dāng)技術(shù)收縮時(shí)，其變得不適用。

在冷卻之后，形成微結(jié)構(gòu)，如圖9所示，其為穩(wěn)固且密封的。共晶金屬組合物作為密封材料具有一些好處，包括正確沉積且定義金屬于所要的圖案中的能力、表面偏差的耐受性、粗糙度與顆粒，加上金屬固有的密封性與傳導(dǎo)性。由于封裝內(nèi)的裝置的機(jī)械與電性功能典型依賴關(guān)鍵的環(huán)境控制，因而密封性，即容器或封裝的氣密程度，對(duì)于mems封裝是有用的。封裝內(nèi)部的氣壓變化可造成性能偏移或甚至裝置的整體故障。

關(guān)于圖8a所架構(gòu)的實(shí)施例，通過金屬層406及金屬層402與806的至少一部分形成圖9的合金1006；以及同樣地，通過金屬層408與金屬層404及808的至少一部分形成合金1008。關(guān)于圖8b所架構(gòu)的實(shí)施例，通過金屬層406、406'與金屬層402及806的至少一部分形成圖9的合金1006；以及同樣地，通過金屬層408、408'與金屬層404及808的至少一部分形成合金1008。關(guān)于圖8c所架構(gòu)的實(shí)施例，通過金屬層406'與金屬層402及806至少一部分形成圖9的合金1006；以及同樣地，通過金屬層408'與金屬層404及808的至少一部分形成合金1008。特別地，金屬層406、408、406'與408'是與上方或下方金屬層402、404、802與804實(shí)質(zhì)完全反應(yīng)。

在例示實(shí)施例中，合金1006與1008包括cu3sn。在接合之后，殘留一些未反應(yīng)的cu是可接受的。然而，在接合之后殘留任何未反應(yīng)的sn是不理想的，因?yàn)閟n比cu與cu3sn更不安定。為了完全消耗金屬層406、408、406'與408'中的sn，可根據(jù)在金屬層406、408、406'與408'上方或下方的金屬層402、404、802與804的厚度，預(yù)先決定金屬層406、408、406'與408'的厚度。

在后續(xù)步驟中，進(jìn)行墊開口步驟(padopeningstep)。例如，在蝕刻步驟或磨開步驟中，移除覆蓋襯底101的部分902與904，如圖10所示。所得到的結(jié)構(gòu)是如圖11所示。因此，cmos襯底106中的接墊1002與1004不再受到esoi襯底102的覆蓋。接墊1002與1004是從cmos襯底106暴露，以接收外部接合或打線。在一些實(shí)施例中，所述蝕刻為非等向性蝕刻，因而圖11的覆蓋襯底101的邊緣基本上是直的。或者，通過磨開步驟可移除部分902與904，其中使用研磨輪或刀清除部分902與904。在一些實(shí)施例中，在完成形成包含封裝的mems裝置之前，可使用研磨與/或其它薄化工藝以薄化感應(yīng)襯底104，達(dá)成所要的厚度。

本發(fā)明提供生產(chǎn)晶片級(jí)封裝(wlp)的改善接合的方法，所述晶片級(jí)封裝已廣泛使用于三維(3d)ic、芯片級(jí)封裝(csp)以及mems裝置組合中。然而，所揭示的接合與相關(guān)方法不限于wlp或3dic、csp以及mems裝置。所揭示的接合工藝可集成到標(biāo)準(zhǔn)的cmos工藝中，因而產(chǎn)生簡(jiǎn)化的、低成本的解決方案。相較于現(xiàn)有的共晶接合，所揭示的cu-sn共晶接合具有較低的接合溫度以及通過使用cu-sn共晶接合的較低的接合按壓力。

本發(fā)明的一些實(shí)施例系提供封裝方法。所述封裝方法包括提供第一半導(dǎo)體襯底；在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成接合區(qū)，其中所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第一接合金屬層與第二接合金屬層；提供具有接合區(qū)的第二半導(dǎo)體襯底，其中所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第三接合金屬層；以及通過使所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)接觸所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)，將所述第一半導(dǎo)體襯底接合到所述第二半導(dǎo)體襯底；其中所述第一與第三接合金屬層包括銅(cu)，以及所述第二接合金屬層包括錫(sn)。

本發(fā)明的一些實(shí)施例為提供封裝方法。所述封裝方法包括提供第一半導(dǎo)體襯底；在所述第一半導(dǎo)體襯底上形成接合區(qū)，其中所述第一半導(dǎo)體襯底的接合區(qū)包括第一接合金屬層；提供具有接合區(qū)的第二半導(dǎo)體襯底，其中所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)包括第二接合層；通過使用輔助接合金屬，接合所述第一半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)與所述第二半導(dǎo)體襯底的所述接合區(qū)；以及施加每單位面積約1mpa到約2mpa或以下的按壓力，使得所述第一與第二半導(dǎo)體襯底向彼此按壓。

本發(fā)明的一些實(shí)施例為提供封裝結(jié)構(gòu)。所述封裝結(jié)構(gòu)包括具有第一接合區(qū)于其上的第一半導(dǎo)體襯底；以及具有第二接合區(qū)于其上的第二半導(dǎo)體襯底；其中所述第一接合區(qū)為接合所述第二接合區(qū)，以及所述第一與第二接合區(qū)之間的接合界面包括cu3sn。

前述內(nèi)容概述實(shí)施方式的一些特征，因而所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可更加理解本發(fā)明的各方面。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解可輕易使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)，用于設(shè)計(jì)或修飾其它工藝與結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)與本申請(qǐng)案所述的實(shí)施例具有相同目的與/或達(dá)到相同優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)理解此均等架構(gòu)并不脫離本發(fā)明揭示內(nèi)容的精神與范圍，并且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可進(jìn)行各種變化、取代與替換，而不脫離本發(fā)明的精神與范圍。

符號(hào)說明

101覆蓋襯底

102esoi襯底

103薄介電膜

104感應(yīng)襯底

106cmos晶片

112空腔

302金屬層

304金屬層

402金屬層

402'接合區(qū)

404金屬層

404'接合區(qū)

406金屬層

406'金屬層

408金屬層

408'金屬層

502接合突起

504接合突起

802開口

804開口

806接合區(qū)

808接合區(qū)

810頂部介電層

812襯底

814cmos裝置

816互連結(jié)構(gòu)

902覆蓋襯底的部分

904覆蓋襯底的部分

1006合金

1008合金