半导体装置键合结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体装置键合领域，特别涉及一种半导体装置键合结构。
【背景技术】
[0002]在半导体电路制造方法过程中以及在后期封装过程中，需要在不同的器件之间进行键合，将不同半导体器件的焊垫进行键合从而达到电性连接的目的。
[0003]键合的质量主要由焊垫本身的平整度以及焊垫之间的接触水平决定，现有的键合过程中，容易出现焊垫表面不平整而导致焊垫之间接触不良，从而使得不同的半导体器件之间的连接不佳，造成电路失效等不良后果。
[0004]具体地，传统采用DBI方法(Direct Bond Interconnect, DBI)的键合是通过在不同的金属焊垫(pad)之间施加压力和温度完成键合的，为了保证键合效果，需要在键合前通过CMP工艺来达到平整的要求，但是由于CMP研磨液对于铜和二氧化硅的选择比不一样，会造成在铜顶端有凹陷(dishing)现象发生，若两层界面通过具有凹陷的金属焊垫进行键合，由于界面的不平整，导致键合性能的下降，这对于键合是不利的，有可能会导致整个电路的电性连接不良，从而影响电路的性能。
[0005]综上所述，提供一种能够获得更佳键合效果的半导体装置键合结构，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
[0006]公开于该实用新型【背景技术】部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般【背景技术】的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【实用新型内容】
[0007]为解决上述问题，本实用新型提供一种半导体装置键合结构。
[0008]为了达到上述目的，本实用新型提供一种半导体装置键合结构，包括:第一金属层，所述第一金属层表面具有第一焊垫，所述第一焊垫具有第一开口图案；第二金属层，所述第二金属层表面具有第二焊垫，所述第二焊垫具有第二开口图案；所述第一金属层和所述第二金属层表面键合连接，所述第一焊垫和相对应的第二焊垫上下对齐键合连接，所述第一焊垫的第一开口图案和所述第二焊垫的第二开口图案在键合接触面相互错开。
[0009]优选地，所述第一开口图案为一条或多条平行排列的直线条纹或折线条纹，所述第二开口图案为一条或多条平行排列的直线条纹或折线条纹。
[0010]优选地，在所述第一焊垫与所述第二焊垫键合连接时，所述第一焊垫的一条或多条平行排列的直线条纹与所述第二焊垫的一条或多条平行排列的直线条纹之间形成夹角。
[0011]优选地，在所述第一焊垫与所述第二焊垫键合连接时，所述第一焊垫的一条或多条平行排列的折线条纹的转折点朝向与所述第二焊垫的一条或多条平行排列的折线条纹的对应的转折点朝向相对。
[0012]优选地，所述第一金属层的表面粗糙度低于lOOnm，所述第二金属层的表面粗糙度低于lOOnm。
[0013]优选地，所述第一焊垫的尺寸为10um-50um，所述第二焊垫的尺寸为10um_50um。
[0014]优选地，所述第一开口图案的一条直线条纹或折线条纹的宽度为lum-20um，所述第二开口图案的一条直线条纹或折线条纹的宽度为lum-20um。
[0015]优选地，所述第一焊垫和第二焊垫中填充设置有铜、锡、金、铝、铜锡合金、银锡合金、锡铂合金、镍银合金或镍锡合金。
[0016]优选地，所述直线条纹的区域或者所述折线条纹的区域填充设置有铜、锡、金、铝、铜锡合金、银锡合金、锡铂合金、镍银合金或镍锡合金。
[0017]优选地，所述直线条纹之间的区域或者所述折线条纹之间的区域为介电材质，所述介电材质为二氧化硅、氟氧化硅、碳氟化硅或SiCOH。
[0018]优选地，所述夹角为45度至135度。
[0019]本实用新型的有益效果是:本实用新型可以更大程度地减小线宽，进而减少凹陷(dishing)现象的发生，保证键合效果；另外本实用新型的结构使得对准的过程更加方便，大大减小由于光刻或键合偏差带来的电互联失效。
【附图说明】
[0020]通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本实用新型某些原理的【具体实施方式】，本实用新型所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
[0021]图1为现有技术的焊垫设计示意图。
[0022]图2为根据本实用新型的半导体装置键合结构的焊垫设计示意图。
[0023]图3a为根据本实用新型的半导体装置键合结构的第一开口图案和第二开口图案的一实施例的俯视图。
[0024]图3b为根据本实用新型的半导体装置键合结构的第一开口图案和第二开口图案的另一实施例的俯视图。
[0025]图4为根据本实用新型的半导体装置键合结构进行键合的键合方法步骤图。
[0026]应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本实用新型的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本实用新型某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本实用新型的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
[0027]在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本实用新型的相同或等同的部分。
【具体实施方式】
[0028]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
[0029]下面，结合附图对本实用新型的具体实施例进行描述。参阅图1所示，为现有技术中焊垫(pad)的设计示意图，其中将第一金属层11和第二金属层12之间进行键合，第一金属层11包括第一焊垫111，第二金属层12包括第二焊垫121，其中第一焊垫111和第二焊垫121之间的键合为采用DBI方法(Direct Bond Interconnect,DBI)的键合，其是通过在金属焊垫(一般为铜焊垫，也可以为其他合适的金属)之间施加压力和温度完成键合的，为了保证键合效果，需要在键合前通过研磨工艺(化学机械抛光(CMP，Chemical MechanicalPolishing)工艺)来达到平整的要求，但是由于CMP研磨液对于铜和二氧化娃的选择比不一样，会造成在铜顶端有凹陷(dishing)现象发生，即导致第一焊垫111和第二焊垫121的表面不平整，这样在第一焊垫111和第二焊垫121进行键合时两者之间的接触不良，从而使得第一金属层11和第二金属层12之间的电性连接不良，导致整个电路性能受到影响。
[0030]而本实用新型的设计要点在于当构成焊垫的铜线的线宽较大的时候为了保证化学机械抛光(CMP)的均匀性，在设计焊垫时加入一些沟槽结构，减少构成焊垫的铜线的线宽。并进一步提出增加沟槽后的铜线在键合的时候可以呈一定角度，这样保证了在构成焊垫的铜线的具有比较小的线宽时也不会由于光刻对准或键合对准时的偏差而导致电连接失效。
[0031]请参阅图2所示，本实用新型提供一种半导体装置键合结构，其包括第一金属层21和第二金属层22，所述第一金属层21表面具有第一焊垫211，所述第一焊垫211内形成有多个第一沟槽2111从而在第一焊垫211的表面形成第一开口图案，第二金属层22表面具有第二焊垫221，所述第二焊垫221内形成有多个第二沟槽2211从而在第二焊垫221的表面形成第二开口图案；所述第一金属层21和所述第二金属层22表面键合连接(实际键合时，是第一金属层21在图2所示的位置处翻转180度而与第二金属层22键合)，所述第一焊垫211和相对应的第二焊垫221上下对齐键合连接，所述第一开口图案和所述第二开口图案在键合接触面是相互错开的，即第一开口图案与第二开口图案是不完全相互重合的，例如是互相垂直或者呈一定角度等等。
[0032]其中，第一金属层21和第二金属层22的表面粗糙度以及第一焊垫211和第二焊垫221的尺寸需要根据具体工艺来决定，优选地，第一金属层21的表面粗糙度低于lOOnm，第二金属层22的表面粗糙度低于100nm，第一焊垫211的尺寸为10um-50um，第二焊垫221的尺寸为10um-50um( —般地，为了形成更好的电学连接，第一焊垫211和第二焊垫221设计为正方形，其边长为10Um-50Um)。另外，第一焊垫211和第二焊垫221填充设置有铜、锡、金、铝、铜锡合金、银锡合金、锡铂合金、镍银合金或镍锡合金，优选地为铜。进一步地，所述第一沟槽2111之间以及所述第二沟槽2211之间均为介电材质，所述介电材质为二氧化硅、氟氧化硅、碳氟化硅或SiCOH，优选地为二氧化硅，而所述第一沟槽2111中以及所述第二沟槽2211中则填充设置有铜、锡、金、铝、铜锡合金、银锡合金、锡铂合金、镍银合金或镍锡合金，优选地为铜。
[0033]具体地，如图2所示，第一焊垫211和第二焊垫221内均形成了各自的沟槽结构，即在形成焊垫时沟槽结构的部分将填充铜之类的金属，而沟槽结构之间的区域为二氧化硅之类的介电材质，这样便在第一焊垫211和第二焊垫221的表面形成了第一开口图案和第二开口图案。所述第一开口图案(即垂直于第一焊垫211表面观察到的第一沟槽2111形成的图案)为一条或多条平行排列的直线条纹(也可以根据需要设计为折线条纹)，所述第二开口图案(即垂直于第二焊垫221表面观察到的第二沟槽2211形成的图案)为一条或多条平行排列的直线条纹(也可以根据需要设计为