專利名稱：鍵合結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子封裝技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種鍵合結(jié)構(gòu)及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)電子產(chǎn)品的要求逐漸向小型化、多功能和環(huán)保型等方向發(fā)展，這也就使得電子產(chǎn)品越做越小，使其集成度越來(lái)越高，功能更多和更強(qiáng)。為 了實(shí)現(xiàn)上述目的，現(xiàn)有技術(shù)中常將多個(gè)裸芯片或者襯底通過鍵合的方式堆疊起來(lái)，使所述多個(gè)裸芯片或者襯底在三維方向上形成互連結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)ー個(gè)系統(tǒng)或者某個(gè)功能在三維結(jié)構(gòu)上的集成。在互連結(jié)構(gòu)中通過鍵合方式相連的多個(gè)裸芯片或者襯底可稱為鍵合結(jié)構(gòu)，形成互連結(jié)構(gòu)的技術(shù)稱為三維堆疊封裝技術(shù)，在所述三維堆疊封裝技術(shù)中，“鍵合”是重中之重，通過“鍵合”可大大減小相鄰鍵合結(jié)構(gòu)之間的距離，進(jìn)而可提高互連結(jié)構(gòu)的傳輸速度?，F(xiàn)有技術(shù)中常見的鍵合方法有直接氧化物鍵合、金屬鍵合(如銅銅鍵合)及有機(jī)聚合物鍵合(如BCB鍵合)等；除此之外，還有不同材料之間的混合鍵合，如聚合物和金屬的混合鍵合等。通常這些方法都是在高溫高壓條件下一層ー層進(jìn)行鍵合，這也就使得這些鍵合方法存在以下問題第一、溫度和壓カ等鍵合條件會(huì)在一定程度上影響鍵合結(jié)構(gòu)本身的可靠性和產(chǎn)率；第二、由于多層結(jié)構(gòu)的堆疊需要ー層ー層去鍵合，而下一次的鍵合必然會(huì)對(duì)上ー次造成影響，這就使得鍵合精度和結(jié)合強(qiáng)度等都有一定的減小，即多次鍵合比單次鍵合的精度以及結(jié)合強(qiáng)度等都會(huì)有一定程度的減?。坏谌?、由于鍵合過程中存在等待升溫和等待降溫的時(shí)間，因此，當(dāng)需要形成大批量的多次鍵合結(jié)構(gòu)時(shí)，勢(shì)必會(huì)影響其整體的鍵合速度以及產(chǎn)量，從而大大增加生產(chǎn)成本。鑒于上述鍵合方法所存在的問題，新的鍵合方法逐漸被提出并被應(yīng)用，例如在以硅為襯底的TSV (Though Silicon Via，硅通孔)結(jié)構(gòu)上或者以玻璃為基板的TGV (ThoughGlass Via，玻璃通孔)上形成鍵合材料來(lái)完成鍵合，其中最常見的鍵合材料為釬料金屬，所述釬料金屬具有低成本、鍵合低溫低壓等特點(diǎn)，并且鍵合后相鄰鍵合結(jié)構(gòu)上的釬料可直接形成金屬化合物。對(duì)于器件尺寸較大的情況，采用釬料金屬來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵合時(shí)所用釬料金屬的體積一般較大，例如對(duì)于釬料球而言，其直徑一般大于幾十微米。隨著器件尺寸的小型化發(fā)展，勢(shì)必使得釬料金屬的尺寸逐漸減小，因此，在小尺寸器件的鍵合過程中所用釬料的劑量較小。由于釬料在低溫條件下會(huì)快速向金屬層擴(kuò)散，因此，釬料的擴(kuò)散對(duì)于小劑量的釬料來(lái)說(shuō)影響較大，進(jìn)而影響小尺寸器件的鍵合結(jié)果。而如果在初始時(shí)形成劑量較大的釬料，這一方面會(huì)對(duì)小尺寸器件的結(jié)構(gòu)造成影響，另一方面也造成了不必要的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種鍵合結(jié)構(gòu)及其制備方法，在該鍵合結(jié)構(gòu)上采用小劑量的釬料即可實(shí)現(xiàn)鍵合，從而避免了釬料的浪費(fèi)，且鍵合后鍵合界面的強(qiáng)度較高，可大大提高鍵合良率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案 ー種鍵合結(jié)構(gòu)，該鍵合結(jié)構(gòu)包括其內(nèi)具有連接孔的本體層；位于所述連接孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體；位于本體層正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第一導(dǎo)電凸塊；位于所述第一導(dǎo)電凸塊上的第一緩沖層；
位于所述第一緩沖層上的第一釬料層。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述本體層為半導(dǎo)體器件或襯底。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述本體層的材料包括硅、化合物、陶瓷或玻璃。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述連接孔為盲孔。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述連接孔為通孔。優(yōu)選的,上述鍵合結(jié)構(gòu)還包括位于本體層背面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第二導(dǎo)電凸塊；位于所述第二導(dǎo)電凸塊上的第二緩沖層；位于所述第二緩沖層上的第二釬料層。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一緩沖層的材料包括鎳、鈦、鶴或銀。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一緩沖層的厚度為10 500nm。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一釬料層的材料包括Sn、In、Snln、SnCu> SnAg和SnAgCu中的ー種或多種。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一釬料層的厚度為I 100 iim。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電凸塊的材料包括銅、鎳、鎢、金、銀、導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述第一導(dǎo)電凸塊的厚度為I 100 iim。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的材料包括銅、鎳、鎢、金、銀、導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體。優(yōu)選的，上述鍵合結(jié)構(gòu)中，所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的直徑為I 200iim，厚度為5 300 u m0本發(fā)明還提供了ー種鍵合結(jié)構(gòu)制備方法，該方法包括提供本體層，所述本體層正面內(nèi)具有盲孔；在所述盲孔內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體，并在所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第一導(dǎo)電凸塊，所述第一導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度；在所述第一導(dǎo)電凸塊上形成第一緩沖層；在所述第一緩沖層上形成第一釬料層。優(yōu)選的，上述方法還包括對(duì)所述本體層的背面進(jìn)行減薄，使得所述盲孔形成通孔。
優(yōu)選的，上述方法還包括在所述本體層背面的導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第二導(dǎo)電凸塊，且所述第二導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度；在所述第二導(dǎo)電凸塊上形成第二緩沖層；在所述第二緩沖層上形成第二釬料層。優(yōu)選的，上述方法中，在所述盲孔內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體之前，還包括在所述本體層正面及盲孔內(nèi)形成絕緣層； 在盲孔內(nèi)的絕緣層上依次形成粘附層和阻擋層；在所述本體層正面及盲孔內(nèi)形成種子層。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)包括其內(nèi)具有連接孔的本體層；位于所述連接孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體；位于本體層正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第一導(dǎo)電凸塊；位于所述第一導(dǎo)電凸塊上的第一緩沖層；位于所述第一緩沖層上的第一釬料層。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)由于在第一導(dǎo)電凸塊與第一釬料層之間具有第一緩沖層，所述第一緩沖層可對(duì)第一釬料層起到阻擋作用，因此，在低溫條件下，第一釬料層中的釬料不利于向第一導(dǎo)電凸塊內(nèi)擴(kuò)散，故采用小劑量的釬料即可實(shí)現(xiàn)鍵合結(jié)構(gòu)之間的鍵合，這不僅避免了釬料的浪費(fèi)，而且避免了大劑量的釬料對(duì)小尺寸的鍵合結(jié)構(gòu)造成影響。除此之外，本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)在鍵合時(shí)(高溫高壓條件下)，所述第一緩沖層可融入第一釬料層中，并與所述第一釬料層形成高溫金屬化合物，從而減少了最終形成的鍵合界面中的空洞，因此，可提高鍵合界面的結(jié)合強(qiáng)度，提高鍵合良率。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例所提供的ー種鍵合結(jié)構(gòu)制備方法的流程示意圖；圖2 圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的鍵合結(jié)構(gòu)制備方法中器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)具體包括其內(nèi)具有連接孔的本體層；位于所述連接孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體；位于本體層正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第一導(dǎo)電凸塊；位于所述第一導(dǎo)電凸塊上的第一緩沖層；位于所述第一緩沖層上的第一釬料層。
本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)，在第一導(dǎo)電凸塊與第一釬料層之間存在第一緩沖層，所述第一緩沖層在低溫條件下可阻擋第一釬料層向第一導(dǎo)電凸塊擴(kuò)散，從而使得所述第一釬料層中釬料的量不易發(fā)生變化，因此，當(dāng)小尺寸器件之間相互鍵合時(shí)，采用小劑量的釬料即可實(shí)現(xiàn)鍵合，這ー方面避免了釬料的浪費(fèi)，另一方面也不會(huì)對(duì)器件的結(jié)構(gòu)造成影響。除此之外，所述第一緩沖層在高溫條件下又可融入所述第一釬料層中，并與所述第一釬料層形成高溫金屬化合物，因此，在最終形成的鍵合界面中不易形成空洞，從而可提高鍵合界面的結(jié)合強(qiáng)度，提高鍵合良率。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)中的連接孔可以為盲孔，也可以為通孔，下面結(jié)合附圖詳細(xì)描述這兩種情況。參考圖9，圖9為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種鍵合結(jié)構(gòu)的示意圖，該鍵合結(jié)構(gòu)包括本體層101，本體層101內(nèi)設(shè)置有盲孔(圖中盲孔內(nèi)已填充有絕緣層、金屬等物質(zhì))；位于所述本體層101表面且覆蓋盲孔側(cè)壁和底部的絕緣層102 ;位于所述盲孔內(nèi)絕緣層之上 的粘附阻擋層103，所述粘附阻擋層103可由粘附層和阻擋層分別來(lái)形成；位于所述本體層101表面、覆蓋絕緣層102井覆蓋盲孔內(nèi)粘附阻擋層103的種子層131 ;位于所述盲孔內(nèi)覆蓋種子層131的導(dǎo)電物質(zhì)填充體105 ;位于所述本體層101表面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體105之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105寬度的第一導(dǎo)電凸塊106 ;位于所述第一導(dǎo)電凸塊106上的第一緩沖層107 ;位于所述第一緩沖層107上的第一釬料層108。本實(shí)施例中的本體層101可以為半導(dǎo)體器件(例如芯片)或襯底，所述本體層101的材料可以為硅、化合物、陶瓷或玻璃等。所述絕緣層102的材料可以包括硅的氧化物和硅的氮化物中的ー種或兩種。所述粘附阻擋層103可以由粘附層Ta和阻擋層TaN來(lái)形成，也可以由粘附層Ti和阻擋層TiN來(lái)形成。所述種子層131材料可以包括銅、鎳、金或鎢等金屬。所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105的材料可以包括銅、鎢、鎳、金或銀等常見導(dǎo)電金屬，也可以包括導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體等導(dǎo)電物質(zhì)。所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105的直徑為I 200 iim，厚度為5 300 ym。所述第一導(dǎo)電凸塊106的材料可以包括銅、鎳、鎢、金、銀、導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體等導(dǎo)電物質(zhì)，所述第一導(dǎo)電凸塊106可與導(dǎo)電物質(zhì)填充體105—起形成。所述第一導(dǎo)電凸塊106的厚度為I 100 iim。所述第一緩沖層107的材料包括鎳、鈦、鎢或釩等與第一釬料層108中釬料反應(yīng)較慢的材料。所述第一緩沖層107的厚度為十到幾千納米不等，其厚度與第一釬料層108的厚度有夫。所述第一釬料層108的材料包括Sn、In、Snln、SnCu> SnAg和SnAgCu中的一種或多種。所述第一釬料層108的厚度為I 100 u m。參考圖10，圖10為本發(fā)明實(shí)施例所提供的另ー種鍵合結(jié)構(gòu)的示意圖，該鍵合結(jié)構(gòu)與圖9中所示鍵合結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于其本體層內(nèi)設(shè)置有通孔而非盲孔，且該本體層的兩面均存在導(dǎo)電凸塊、緩沖層及釬料層，具體地，該鍵合結(jié)構(gòu)包括其內(nèi)設(shè)置有通孔的本體層101 ;位于所述通孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體105 ;依次位于本體層101正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體105之上的第一導(dǎo)電凸塊106、第一緩沖層107和第一釬料層108 ;依次位于本體層101背面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體105之上的第二導(dǎo)電凸塊109、第二緩沖層110和第二釬料層111。除此之外，所述本體層101的正面、背面及通孔側(cè)壁還設(shè)置有絕緣層102，絕緣層102之上還設(shè)置有種子層131，且在通孔內(nèi)的絕緣層102與種子層131之間設(shè)置有粘附阻擋層103。當(dāng)然，所述第二導(dǎo)電凸塊109與第一導(dǎo)電凸塊106的材料可以相同，所述第二緩沖層110與第一緩沖層107的材料可以相同，所述第二釬料層111與第一釬料層108的材料可以相同。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)，其上的緩沖層在低溫條件下可阻止釬料層向?qū)щ娡箟K內(nèi)擴(kuò)散，在高溫條件下又可融入釬料層中與所述釬料層一起形成高溫化合物。當(dāng)需要對(duì)兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍵合時(shí)，只需將兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)中的釬料層相對(duì)接，然后在高溫條件下對(duì)其進(jìn)行處理。鍵合結(jié)構(gòu)中的緩沖層，在低溫條件下可阻止釬料層向?qū)щ娡箟K內(nèi)擴(kuò)散，高溫條件下又會(huì)融入釬料層中與所述釬料層一起形成高溫金屬化合物，相鄰鍵合結(jié)構(gòu)中的釬料層在高溫條件下會(huì)彼此融合，從而使得兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)形成互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)通過鍵合方式形成的互連結(jié)構(gòu)，其鍵合界面中不易出現(xiàn)空洞，這是因?yàn)楦邷貤l件下緩沖層融入了釬料層中并與所述釬料層形成了高溫金屬化合物，因此，鍵合后的鍵合界面具有較高的結(jié)合強(qiáng)度，從而也提高了鍵合良率。上面詳細(xì)描述了本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)，下面具體介紹本發(fā)明所提供的鍵合結(jié) 構(gòu)的制備方法，參考圖1，圖I為本發(fā)明實(shí)施例所提供的ー種鍵合結(jié)構(gòu)制備方法的流程示意圖，該方法具體包括如下步驟步驟SI :提供本體層，所述本體層正面內(nèi)具有盲孔。參考圖2，圖中示出了本體層101，本體層101正面內(nèi)的盲孔121。本實(shí)施例中所述本體層101為硅襯底，當(dāng)然，其他實(shí)施例中，所述本體層101還可以為化合物、玻璃或陶瓷等半導(dǎo)體器件或襯底。所述本體層101正面內(nèi)的盲孔121的形成方法一般包括深刻蝕方法，例如ICP(介電感應(yīng)耦合等離子)刻蝕、激光打孔、濕法刻蝕等。步驟S2 :在所述本體層正面依次形成絕緣層、粘附阻擋層和種子層。參考圖3 圖5，首先在本體層101正面形成絕緣層102，所述絕緣層102覆蓋本體層101正表面及盲孔121的側(cè)壁和底部。所述絕緣層102的材料一般為硅的氧化物或硅的氮化物，或者是兩者的混合物。之后在盲孔121的側(cè)壁及底部形成用于粘結(jié)金屬與絕緣層、并阻擋金屬擴(kuò)散的粘附阻擋層103，所述粘附阻擋層103可以分別由粘附層和阻擋層來(lái)形成，所述粘附層和阻擋層可以分別為Ta和TaN，也可以分別為Ti和TiN等。最后在整個(gè)本體層101正表面包括盲孔121的側(cè)壁及底部濺射ー層用于填充盲孔121的種子層131，所述種子層131的材料一般包括銅、鎳、金或鎢等金屬。步驟S3 :在所述盲孔內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體，并在所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第ー導(dǎo)電凸塊，所述第一導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度。參考圖6和圖7,本實(shí)施例中導(dǎo)電物質(zhì)填充體105和第一導(dǎo)電凸塊106是在同一エ藝過程中形成的，具體形成過程包括首先在本體層101正表面包括盲孔121的側(cè)壁及底部旋涂ー層較厚的光刻膠，接著采用相應(yīng)的掩膜版對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光，之后顯影，在本體層101正表面形成具有相應(yīng)圖案的光刻膠層104，接著以所述光刻膠層104為掩膜在本體層101的盲孔121內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)，之后對(duì)所述導(dǎo)電物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械掩膜(CMP)，最終在本體層101的盲孔121內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體105，并在所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105之上形成第一導(dǎo)電凸塊106,所述第一導(dǎo)電凸塊106的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105的寬度。在CMPエ藝中所述光刻膠層104是作為研磨阻擋層而存在的，因此，所述光刻膠層104既可作為掩膜遮擋不需要形成導(dǎo)電物質(zhì)的區(qū)域，又可作為研磨阻擋層控制第一導(dǎo)電凸塊106的高度。在盲孔121內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)的方法包括電鍍、化學(xué)鍍、濺射或蒸發(fā)等。由于本實(shí)施例中所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體105和第一導(dǎo)電凸塊106是在同一エ藝過程中形成的，因此，兩者的材料相同，其材料可以包括銅、鎳、金、銀、鎢等金屬，也可以包括導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體等。步驟S4 :在所述第一導(dǎo)電凸塊上依次形成第一緩沖層和第一釬料層。參考圖8和圖9，首先去除光刻膠層，接著在本體層101表面依次形成緩沖層及釬料層，然后采用光刻、刻蝕エ藝在所述第一導(dǎo)電凸塊106上依次形成第一緩沖層107和第一釬料層108。所述緩沖層的形成方法包括電鍍、濺射、蒸發(fā)或化學(xué)氣相沉積等，所述釬料層的形成方法包括電鍍、化學(xué)氣相沉積或直接印刷等。所述緩沖層的材料一般包括鎳、鈦、鶴或鑰;等與釬料層中釬料反應(yīng)較慢的材料，所述釬料層的材料可以包括Sn、In、Snln、SnCu> SnAg和SnAgCu中的一種或多種。
本步驟中應(yīng)注意控制第一緩沖層107 (或緩沖層)的厚度，應(yīng)保證所形成的第一緩沖層107既可在低溫條件下阻擋第一釬料層108向第一導(dǎo)電凸塊106內(nèi)快速擴(kuò)散，又能夠在聞溫條件下完全融入弟一針料層108中，并在最終鍵合完成后，與針料層中的針料及導(dǎo)電凸塊中的導(dǎo)電物質(zhì)一起形成化合物。步驟S5 :對(duì)所述本體層的背面進(jìn)行減薄，使得所述盲孔形成通孔。步驟S6 :在所述本體層背面的導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第二導(dǎo)電凸塊，且所述第二導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度。參考圖10，在本體層101背面形成第二導(dǎo)電凸塊109之前，首先按照步驟S2在本體層101背面依次形成絕緣層102及種子層131，且在通孔內(nèi)的絕緣層102及種子層131之間形成粘附阻擋層103，之后在本體層101背面的導(dǎo)電物質(zhì)填充體105上形成第二導(dǎo)電凸塊109，形成第二導(dǎo)電凸塊109的過程與步驟S3中所述步驟相類似，在此不再贅述。步驟S7 :在所述第二導(dǎo)電凸塊上依次形成第二緩沖層和第二釬料層。參考圖10，與步驟S4中所述步驟相類似，在本體層101背面的第二導(dǎo)電凸塊109上依次形成第二緩沖層110和第二釬料層111。至此，在本體層101的正面及背面均形成了導(dǎo)電凸塊、緩沖層及釬料層，此種結(jié)構(gòu)的鍵合結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)多層之間的一次堆疊。當(dāng)然，依照上述步驟也可以形成其他不同于此的鍵合結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要將兩個(gè)或者多個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行堆疊(或鍵合)吋，只需使鍵合結(jié)構(gòu)上的釬料層相互對(duì)準(zhǔn)，鍵合結(jié)構(gòu)之間無(wú)釬料的部位可填充常見的介電粘附層，之后對(duì)這些鍵合結(jié)構(gòu)施加一定的壓カ和溫度，使得相鄰鍵合結(jié)構(gòu)上的釬料層相互融合，且相鄰鍵合結(jié)構(gòu)中的緩沖層也融入所述釬料層中，并與導(dǎo)電凸塊中的部分導(dǎo)電物質(zhì)一起形成化合物，與此同吋，鍵合結(jié)構(gòu)之間所填充的介電粘附層也固化到一起，從而起到雙重鍵合作用。參考圖11，圖11為本發(fā)明實(shí)施例所提供的兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)鍵合后的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中示出了第一鍵合結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電凸塊112、第二鍵合結(jié)構(gòu)中的導(dǎo)電凸塊113以及兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)鍵合后的鍵合界面114和介電粘附層界面115，所述鍵合界面114是由兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)中全部的釬料層和緩沖層，以及部分導(dǎo)電凸塊112和部分導(dǎo)電凸塊113而形成的化合物，所述介電粘附層界面115是兩個(gè)鍵合結(jié)構(gòu)之間所填充的介電粘附層固化后而形成的界面115，介電粘附層界面115的形成可增加鍵合結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合強(qiáng)度。總之，依照上述方法所形成的鍵合結(jié)構(gòu)，由于在鍵合結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電凸塊與釬料層之間形成有緩沖層，所述緩沖層在低溫條件下可阻止釬料層向?qū)щ娡箟K內(nèi)擴(kuò)散，在高溫條件下又可與所述釬料層及部分導(dǎo)電凸塊一起形成高溫化合物，因此，本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)，只需采用小劑量的釬料即可實(shí)現(xiàn)鍵合結(jié)構(gòu)的堆疊，這不僅避免了釬料的浪費(fèi)，而且避免了采用較大劑量的釬料對(duì)器件所造成的影響；除此之外，鍵合結(jié)構(gòu)堆疊后形成的互連結(jié)構(gòu)，其鍵合界面中不易形成空洞，最終使形成的鍵合界面的結(jié)合強(qiáng)度較大，因此，提高了鍵合良率。本發(fā)明實(shí)施例中對(duì)鍵合結(jié)構(gòu)及其制備方法的描述各有側(cè)重點(diǎn)，相關(guān)之處可相互參考。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將ー個(gè)實(shí)體或者操作與另ー個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備
所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括ー個(gè)......”限定的要素，并不排
除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 其內(nèi)具有連接孔的本體層； 位于所述連接孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體； 位于本體層正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第一導(dǎo)電凸塊； 位于所述第一導(dǎo)電凸塊上的第一緩沖層； 位于所述第一緩沖層上的第一釬料層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述本體層為半導(dǎo)體器件或襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述本體層的材料包括硅、化合物、陶瓷或玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接孔為盲孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述連接孔為通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括 位于本體層背面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第二導(dǎo)電凸塊； 位于所述第二導(dǎo)電凸塊上的第二緩沖層； 位于所述第二緩沖層上的第二釬料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一緩沖層的材料包括鎮(zhèn)、欽、鶴或f凡。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一緩沖層的厚度為10 500nmo
9.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一釬料層的材料包括Sn、In、Snln、SnCu> SnAg 和 SnAgCu 中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一釬料層的厚度為I 100 μ m。
11.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電凸塊的材料包括銅、鎳、鎢、金、銀、導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一導(dǎo)電凸塊的厚度為I 100 μ m。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的材料包括銅、鎳、鎢、金、銀、導(dǎo)電膠或重?fù)诫s的半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的直徑為I 200 μ m,厚度為 5 300 μ m。
15.—種鍵合結(jié)構(gòu)制備方法,其特征在于,包括 提供本體層，所述本體層正面內(nèi)具有盲孔； 在所述盲孔內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體，并在所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第一導(dǎo)電凸塊，所述第一導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度； 在所述第一導(dǎo)電凸塊上形成第一緩沖層； 在所述第一緩沖層上形成第一釬料層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括 對(duì) 所述本體層的背面進(jìn)行減薄，使得所述盲孔形成通孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括 在所述本體層背面的導(dǎo)電物質(zhì)填充體上形成第二導(dǎo)電凸塊，且所述第二導(dǎo)電凸塊的寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體的寬度； 在所述第二導(dǎo)電凸塊上形成第二緩沖層； 在所述第二緩沖層上形成第二釬料層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，在所述盲孔內(nèi)形成導(dǎo)電物質(zhì)填充體之前，還包括 在所述本體層正面及盲孔內(nèi)形成絕緣層； 在盲孔內(nèi)的絕緣層上依次形成粘附層和阻擋層； 在所述本體層正面及盲孔內(nèi)形成種子層。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種鍵合結(jié)構(gòu)及其制備方法。所述鍵合結(jié)構(gòu)包括其內(nèi)具有連接孔的本體層；位于所述連接孔內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)填充體；位于本體層正面、導(dǎo)電物質(zhì)填充體之上、且寬度大于所述導(dǎo)電物質(zhì)填充體寬度的第一導(dǎo)電凸塊；位于所述第一導(dǎo)電凸塊上的第一緩沖層；位于所述第一緩沖層上的第一釬料層。本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)，在第一導(dǎo)電凸塊與第一釬料層之間存在第一緩沖層，所述第一緩沖層在低溫條件下可阻止第一釬料層向第一導(dǎo)電凸塊內(nèi)擴(kuò)散，在高溫條件下又可融入所述第一釬料層中，因此，本發(fā)明所提供的鍵合結(jié)構(gòu)只需采用小劑量的釬料即可實(shí)現(xiàn)鍵合，且鍵合后鍵合界面的結(jié)合強(qiáng)度較高，可大大提高鍵合良率。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102820268SQ20111015636
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月10日
發(fā)明者于大全, 王惠娟 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所