一种永久性晶圆键合互连方法
【专利摘要】本发明涉及一种永久性晶圆键合互连的方法。所要解决的技术问题是传统晶圆键合工艺中存在成本高、工艺步骤复杂、技术不成熟等缺点。本发明利用相变合金PCA具有在一定的条件下可以在导体与绝缘体两种状态下快速切换的特性，在晶圆的互连区域覆盖一层PCA，对需要导通的区域进行相变处理，使其转换成导电体，其他区域仍然维持绝缘状态，然后将两片经过上述处理的两片晶圆进行面对面键合。技术工艺具有简单可靠、成本低、容易实现的优点。
【专利说明】—种永久性晶圆键合互连方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子【技术领域】一种制造或处理半导体或固体器件的方法，尤其涉及一种永久性晶圆键合互连的方法。
【背景技术】
[0002]晶圆键合(冊作!' 13011(11118)技术是利用两片表面平滑，可互为相同或相异材质、单晶或多晶形态的晶圆材料的表面原子间的键合力，进行面对面接合，再经由退火处理，使此两片晶圆表面原子发生反应，形成共价键，使得两平面彼此间的键合能达到一定强度，而使这两芯片能够不通过其他媒介物，如键合胶，依靠原子键的作用结成为一体。这种特性能保障接合界面保持绝对纯净，避免媒介物方式带来的杂质污染，以符合现代微电子材料、光电材料及纳米级1213的严格制作要求。该技术目前在产业领域中得到较为广泛的研究的方式有直接键合法、阳极键合法、低温键合法以及粘结键合法等，但都还很不成熟。比如直接键合法中，目前&1-&1键合、3102-3102键合比较受瞩目，但是从现有应用的角度来看，仍然存在成本高、工艺步骤复杂、技术不成熟等缺点。
[0003]在晶圆键合【技术领域】，为了克服薄晶圆或薄芯片在处理过程中易受损坏的困难，不得不引进临时键合和拆键合工艺，增加了工艺的成本。另外，以硅通孔(巧”为标志的2.50/30技术中，娃转接板(31 1=1:611)08610发挥着极为重要的作用。目前,转接板的制作通常涉及两个步骤，即在转接板材料，如玻璃，上开孔，随后在该孔内填充导电金属，随着封装密度以及深宽比的不断提高，上述两个步骤的难度也随之增大，成本也越来越高。
[0004](￠11886 01181186 107)相变合金属于相变材料屮⑶)中的一种，它具有在一定的条件下可以在晶体态(导体)与玻璃态(绝缘体)两种状态下快速切换的特性，切换的时间在10微妙之内，目前使用的较多的材料组合是锗铺締(681, 861'胍！1丨皿，8111:11110117 ^^611111-111111)。应用的领域包括相变存储器、光盘技术，如070的读写和蓝光。
【发明内容】
[0005]为了解决上述晶圆键合过程中的工艺复杂、成本高的问题，本发明提出一种永久性晶圆键合互连方法，技术方案如下:
一种永久性晶圆键合互连方法，包括以下步骤:
1在晶圆的互连区域覆盖一层相变合金；
比对需要导通的区域进行相变处理，使其转换成晶体(导电体)，其他区域仍然维持玻璃态(绝缘状态)；
0,将两片经过上述处理的两片晶圆进行面对面键合。
[0006]作为优选，上述相变合金相变合金为锗锑碲合金。
[0007]进一步，晶圆表面相变合金的覆盖厚度不超过50微米。
[0008]步骤6中所述的相变处理采用光加热方式。
[0009]0步骤中所述的键合采用常规热压键合方式。
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果在于，两片带有同样相变合金材料的晶圆键合时，由于属于同样材料，而且表面平整，键合工艺的难度大大降低。克服了传统晶圆键合工艺中存在的成本高、工艺步骤复杂、技术不成熟等缺点，可以应用于制备超细间距微凸点工艺中，以及硅转接板的制作等其他2.50/30【技术领域】。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明。
[0012]图1为键合前的晶圆剖视图。
[0013]图2为覆盖一层后的晶圆剖视图。
[0014]图3为相变处理过程的示意图。
[0015]图4为相变处理后的示意图。
[0016]图5和图6分别表不经过相变处理的两片晶圆键合如和键合后的状态不意图。
[0017]图7和图8分别表示一单面覆盖相变合金，并且经过相变处理的晶圆和一个未覆盖相变合金的晶圆在键合前和键合后的状态示意图。
【具体实施方式】
[0018]图1所示为键合前的晶圆剖视图，其中，1代表金属互连部分，可以是铜、铝、钨等金属，2为介质层,3为半导体衬底。
[0019]在上述晶圆的基础上，如图2所不，在晶圆的拟键合处理的一面涂覆一层相变合金(900材料，对应的附图标记为4。该材料的成分优选为锗铺締￠31,皿，8111:11110117 涂覆的厚度原则上不超过50微米，可以根据键合的强度要求或互连的密度在上述范围内调整。
[0020]涂覆工艺结束后，进行如图3所示的相变处理阶段，光源通过曝光掩模版5对相变合金加热，加热的时间约为数秒。光源可以是激光或者—光。
[0021]相变处理结束后，经过加热的区域变成相变导电区6，如图4所示。
[0022]接下来，将两片经过上述处理的两片晶圆进行面对面键合。两片晶圆键合前和键合后的状态示意图分别为图5和6。上下晶圆的导电区6通过键合实现互连，仍然维持玻璃态(绝缘状态)的其他区域也处于键合状态，从而实现了上下晶圆的永久性键合互连目的。
[0023]本发明也不局限于两片晶圆的键合面都经过相变处理，也可以是单面做过相变处理，另一片晶圆没有做过相变处理。图7和图8分别表示一单面覆盖相变合金，并且经过相变处理的晶圆和一个未覆盖相变合金的晶圆在键合前和键合后的状态示意图。
[0024]对于本领域普通技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，也能够以其他的具体形式实现本发明。因此，均应将上述实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。
【权利要求】
1.一种永久性晶圆键合互连方法，其特征在于包括以下步骤: 在晶圆的互连区域覆盖一层相变合金； 匕对需要导通的区域进行相变处理，使其转换成导电体，其他区域仍然维持绝缘状态； 0.将两片经过上述处理的两片晶圆进行面对面键合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述相变合金为锗锑碲合金。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述相变合金的覆盖厚度不超过50微米。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述相变处理采用光加热的方式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于^步骤中所述的键合采用常规热压键合。
【文档编号】H01L21/60GK104409374SQ201410799300
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】靖向萌, 张文奇 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司