以下描述涉及集成电路(“ic”)的抛光。更具体地,以下描述涉及用于ic的混合接合的机械抛光。
背景技术:
1、混合接合是用于接合微电子部件(诸如管芯和晶片)并形成电气连接的有用技术。一种混合接合技术是购自xperi corp.的附属公司invensas bonding technologies,inc.(以前称为ziptronix,inc.)的接合技术的“direct bond interconnect”(参见例如美国专利号7,485,968,该美国专利全文以引用方式并入本文)。一般来讲,将两种电介质(各自定位在单独的基板上)放在一起,以在没有中介材料(诸如粘合剂)的情况下在低温或环境温度下形成接合部。
2、作为该接合方法的一部分或在该接合方法之后,导电结构(诸如铜垫、柱形件、穿过基板的通孔,或凸块)可散布在ic的电介质层内。可以将每个基板上的导电特征对准,以在两个基板之间提供电接口。
3、用于形成接合表面的常规技术可包括在基板(例如,有源半导体管芯等)上形成绝缘层(例如氧化物),所述接合表面用于形成混合接合。绝缘层可被图案化以形成开口,并且可在绝缘层上方和图案化的开口内形成阻挡层。另外,也可在开口中并且通常在绝缘层上方形成导电结构(例如cu等)。然后可通过化学-机械平面化(cmp)方法去除导电结构的一部分,并且可通过cmp方法进一步去除覆盖绝缘层的阻挡层。这样,剩余的导电结构和绝缘层的表面可被准备成使得导电结构可与另一基板的导电结构形成电连接,并且绝缘层可与另一基板的绝缘层形成混合(即机械)接合。
4、然而,当使用此类常规技术时,可能发生氧化物圆化(rounding)和导电结构凹进(dishing)。氧化物圆化可导致每个基板的铜元件之间的氧化物接合中的间隙。另外,导电结构凹进可导致失败的铜接合。此类缺陷的原因可能是由于此类材料在cmp方法期间被不均匀地磨损,从而影响了接合表面的质量。因此,需要改善表面的平面化和导电结构凹进,这继而将改善混合接合技术的收率和可靠性。
技术实现思路
1、公开了用于混合接合的化学机械抛光的各种实施方案和技术。这些实施方案包括防止或去除在管芯上发现的电介质侵蚀(或圆化)和导电结构凹进的存在,从而导致更均匀且一致的平面接合表面的技术。
2、一种方法可包括在基板上沉积和图案化电介质层以在电介质层中形成开口;在电介质层上方和开口的一部分内沉积阻挡层;以及将导电结构沉积在阻挡层上方和开口的至少一部分内,该导电结构的至少一部分耦接或接触基板内的电路。另外,可对导电结构进行抛光以显露出阻挡层的沉积在电介质层上方而不是开口中的部分,使得导电结构在由阻挡层的沉积在电介质层上方而不是开口中的部分限定的平面下方不会凹陷超过第一预定量。此外,可利用选择性抛光对阻挡层进行抛光,以在电介质层上或电介质层处显露出接合表面,使得电介质层的邻近导电结构的表面不被圆化到超过第二预定量。另外,在制备导电结构的接合表面之后,可使导电结构凹陷不超过第三预定量。在提供多个导电结构的情况下,它们可具有相同或不同的尺寸并且可按一个或多个规则图案布置,每种布置可具有相同或相似尺寸的结构和/或相邻结构之间的相同或不同的节距。例如,导电结构可各自大于5微米,并且按某一图案以1.2或更大的节距布置。
3、在第一实施方案中,在开口的第二部分中的导电结构的至少一部分耦接到或接触基板内的电路。另外,该方法可包括将基板的接合表面与另一基板的接合表面接合。例如,通过使接合的结构在低于400℃的温度下退火,可在接合之后在基板的导电部分与另一基板之间形成电连接。另外,可使用不利用粘合剂的直接接合技术来接合基板的接合表面和另一基板的接合表面。此外,接合表面和导电结构的表面粗糙度可小于2nm均方根(rms)或在另一实施方案中小于1nm rms。另外,在一个实施方案中,电介质层的表面粗糙度可小于1nm rms。
4、在第二实施方案中,对导电结构进行抛光可包括维持一致的导电结构去除率。另外,对导电结构进行抛光可通过反应性液体浆液来控制。
5、在第三实施方案中,对阻挡层进行抛光可包括去除开口外的任何过量阻挡层。另外,对阻挡层进行抛光可包括同时去除导电材料的至少一部分、阻挡层的至少一部分和电介质层的至少一部分。与对阻挡层进行抛光相关联的去除速率可控制导电结构的深度和电介质层的与阻挡层和/或导电结构相邻的部分的倾斜度。
6、在第四实施方案中,与对阻挡层进行抛光相关联的选择性可控制导电结构的深度和电介质层的倾斜度。例如,选择性可以是两种不同材料的去除速率的比率。导电结构对电介质层的选择性可为导电结构的去除速率除以电介质层的去除速率的比率。
7、在第五实施方案中,选择性可包括修改金属层参数,金属层参数包括阻挡金属的类型、阻挡金属的厚度或阻挡金属的侵蚀速率中的至少一者。例如,阻挡金属的类型可包括与cabot epoch c8902铜浆液一起使用的钛,或与dow acuplanetmlk393一起使用的钛或钽(或基于此类元素中的任一者的化合物)中的至少一种。可通过修改抛光消耗品来实现选择性,该抛光消耗品包括抛光垫、浆液类型、流量、浆液稀释度、抛光压力或调节盘(conditioning disc)类型中的至少一者。例如,抛光垫可包括subatm500或dow ic1000tm型垫中的一者。另外,选择性可包括修改抛光参数,该抛光参数包括台板速度、晶片载具速度、浆液流量、向下力或垫调节类型中的至少一者。例如,增加浆液流量可使导电材料的凹进减少,或降低浆液流量可使导电材料的凹进增加。在一个实施方案中,此类浆液流量可在对200mm的导电结构进行抛光的情况下施加。
8、在第六实施方案中,一个或多个接合的结构可包括在该一个或多个接合的结构的正面和背面两者处均暴露的连续导电结构。在一个实施方案中,一个或多个接合的结构可包括接合的基板。另外,一个或多个接合的结构的正面和背面两者均可被平面化,使得对应于该一个或多个接合的结构的正面和背面中的每一个的表面不会凹陷超过预定量。
9、一些公开的过程可以使用方框流程图来示出,包括图形流程图和/或文本流程图。描述所公开的过程的顺序不旨在被解释为限制,并且可以以任何顺序组合任何数量的所描述的过程框以实现该过程或另选过程。另外,在不脱离本文描述的主题的实质和范围的情况下,可以从这些过程中删除某些单独框。此外,在不脱离本文描述的主题的范围的情况下,所公开的过程可以在任何合适的制造或加工设备或系统中连同任何硬件、软件、固件或它们的组合一起实现。
10、下面使用多个示例更详细地解释实施方式。尽管在此处和下文讨论了各种实施方式和示例,但是通过组合各个实施方式和示例的特征和元素,其它实施方式和示例也是可能的。
1.一种通过直接混合接合形成的部件,包括:
2.根据权利要求1所述的部件,其中所述第二基板还包括导电结构的第四布置,所述导电结构的第四布置在所述第二基板的与所述导电结构的第三布置相同的一侧上,所述第二基板上的所述导电结构的第四布置的所述导电结构中的至少一个导电结构被直接接合到所述第一基板上的所述导电结构的第二布置的所述导电结构中的至少一个导电结构。
3.根据权利要求2所述的部件,其中所述没有导电结构的区域包括接合界面的小于一半的面积。
4.根据权利要求1所述的部件,其中所述没有导电结构的区域是沿着所述第一基板与所述第二基板之间的接合界面的中心区域。
5.根据权利要求1所述的部件,其中所述导电结构的第一布置的节距不同于所述第一基板上的所述导电结构的第二布置的节距。
6.根据权利要求5所述的部件,其中所述导电结构的第一布置中的至少一个导电结构的宽度不同于所述导电结构的第二布置中的至少一个导电结构的宽度。
7.根据权利要求6所述的部件,其中所述第一布置与所述第二布置分隔开所述距离,所述距离不同于所述第一布置的所述节距或所述第二布置的所述节距。
8.根据权利要求1所述的部件,其中所述导电结构的第二布置具有不规律的图案。
9.根据权利要求1所述的部件,其中所述第二基板包括微电子存储器件。
10.根据权利要求1所述的部件,其中所述导电结构由铜、铜合金或镍构成。
11.一种通过直接混合接合形成的部件,包括:
12.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一布置中的所述第一导电结构中的至少一个第一导电结构的宽度不同于所述第二布置中的所述第二导电结构中的至少一个第二导电结构的宽度。
13.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一导电结构的第一布置的节距是所述第一导电结构中的至少一个第一导电结构的宽度的至少1.2倍。
14.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一基板还包括没有导电结构的第一区域,所述第一区域沿着所述第一基板与所述第二基板之间的接合界面、在所述第一基板的与所述第一布置和所述第二布置相同的一侧上。
15.根据权利要求14所述的部件,其中所述第一区域是在沿着所述第一基板与所述第二基板之间的所述接合界面的中心区域中,并且其中所述中心区域包括所述接合界面的小于一半的面积。
16.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一布置与所述第二布置分隔开一距离,所述距离大于所述第一布置的所述第一节距或所述第二布置的所述第二节距,并且其中将所述第一布置与所述第二布置分隔开的区域没有导电结构。
17.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一布置中的所述第一导电结构的宽度是均匀的。
18.根据权利要求11所述的部件,其中所述第一布置中的所述第一导电结构的节距是均匀的。
19.根据权利要求11所述的部件,其中所述一个或多个沉积层还包含碳。
20.根据权利要求11所述的部件,其中所述一个或多个沉积层还包含氧。
21.一种通过直接混合接合形成的部件,包括:
22.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一布置中的每个第一导电结构具有至少5微米的宽度。
23.根据权利要求22所述的部件,其中所述第一导电结构的第一布置的节距不同于所述第二导电结构的第二布置的节距。
24.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一导电结构的第一布置的节距是所述第一导电结构中的至少一个第一导电结构的宽度的至少1.2倍。
25.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一布置与所述第二布置分隔开一距离,所述距离大于所述第一布置的节距或所述第二布置的节距。
26.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一导电结构和所述第二导电结构各自具有均匀的节距。
27.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一导电结构中的每个第一导电结构的第一宽度大于所述第二导电结构中的每个第二导电结构的第二宽度,并且其中相邻的第一导电结构之间的第一间隔小于相邻的第二导电结构之间的第二间隔。
28.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一布置中的所述第一导电结构的宽度是均匀的。
29.根据权利要求21所述的部件,其中所述第一布置中的所述第一导电结构的节距是均匀的。
30.一种部件,包括:
31.一种部件,包括:
32.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的节距不同于所述第二多个第二导电结构的节距。
33.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一轮廓和所述第二轮廓包括不同的形状。
34.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构中的每个第一导电结构具有至少5微米的宽度。
35.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的节距是所述第一导电结构中的至少一个的宽度的至少1.2倍。
36.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构与所述第二多个第二导电结构分隔开一定距离,所述距离大于所述第一多个第一导电结构的节距或所述第二多个第二导电结构的节距。
37.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构和所述第二多个第二导电结构分别具有均匀的节距。
38.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一轮廓包括第一宽度,并且所述第二轮廓包括大于所述第一宽度的第二宽度。
39.根据权利要求31所述的部件,其中相邻的第一导电结构之间的第一间距小于相邻的第二导电结构之间的第二间距。
40.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的形状是圆形。
41.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的宽度是均匀的。
42.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的节距是均匀的。
43.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一导电结构的宽度是均匀的,并且所述第二导电结构的宽度是均匀的。
44.根据权利要求31所述的部件,其中所述第一基板包括光学装置。
45.一种部件,包括:
46.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构中的至少一个的宽度不同于所述第二多个第二导电结构中的至少一个的宽度。
47.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的节距是所述第一导电结构中的至少一个的宽度的至少1.2倍。
48.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一基板还包括沿着所述第一基板和所述第二基板之间的所述接合界面在所述第一基板的与所述第一多个第一导电结构和所述第二多个第二导电结构相同的侧上没有导电结构的第一区域。
49.根据权利要求48所述的部件,其中所述第一区域位于沿着所述第一基板和所述第二基板之间的所述接合界面的中心区域中,并且其中所述中心区域小于所述接合界面的面积的一半。
50.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构与所述第二多个第二导电结构分割开一定距离,所述距离大于所述第一多个第一导电结构的第一节距或所述第二多个第二导电结构的第二节距,并且其中分隔所述第一多个第一导电结构与所述第二多个第二导电结构的区域没有导电结构。
51.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的宽度是均匀的。
52.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一多个第一导电结构的节距是均匀的。
53.根据权利要求45所述的部件,其中所述第一电介质层包括氮化硅。
54.根据权利要求45所述的部件,其中所述第二电介质层包括含氮的沉积层。
55.根据权利要求54所述的部件,其中所述第二电介质层包括氮化硅。