用于施加接合层的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将由基本层及保护层组成的接合层施加到基板上的方法，其具有以下方法步骤：将可氧化的基本材料作为基本层施加到该基板的接合侧上，用可至少部分地溶解于该基本材料中的保护材料作为保护层来至少部分地覆盖该基本层。另外，本发明专利技术涉及一种相应的基板。

Method for applying a bonding layer

The invention relates to a method for will be composed of basic layer and a protective layer of the bonding layer method applied to the substrate, the method has the following steps: basic materials will be used as the basic oxide layer is applied to the bonding side of the substrate, which is at least partially dissolved in the basic material in the protection material for protection to at least partially covers the basic layer. In addition, the invention relates to a corresponding substrate.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的方法以及根据权利要求9的基板。
技术介绍
在现有技术中，存在将不同材料相互连接的多种方法。在半导体工业中，近年来，主要是将两个基板暂时地或永久地相互连接的接合技术得到了认可。很多时候，接合过程在基板上的(若干)半导体和/或金属结构之间发生。近来最为熟知的金属接合技术是铜接合。基板是用于功能组件、如微芯片、内存芯片或MEMS组件的载体。近年来，增多地尝试在布置在不同的基板上的组件之间建立连接，以便回避所述组件之间的成本高的、昂贵且易出现缺陷的导线接合过程。另外，直接接合方案具有提高的组件密度的巨大优点。组件不必再并排地定位并经由导线连接，而是相叠地堆叠并通过不同的技术相互垂直地连接。通常通过接触点产生垂直连接。不同基板的接触点必须彼此相同且在实际接合过程之前彼此对齐。另一较少流行的方法是铝接合。在该工艺中，基板的表面上的镀铝点应该与处于第二基板上的材料接合。在此，可以是铝或适合的不同材料。铝的缺点是其极端的氧亲和性。即使对于铜，氧亲和性亦是高的，使得通常必须在接合过程之前移除氧化铜。对于铝，氧亲和性高多倍。对此，铝还形成难以移除的相对厚的钝化氧化铝层。与铜相比，铝因此更少用于接合连接，因为现在由于十分稳定的氧化层而不能以合理的花费实现可靠的接合结果。然而，铝广泛用于半导体领域中，以便在芯片表面上在横向方向上建立金属连接。在此，铝的特征在于，铝在硅中比例如铜或金具有明显更慢的扩散行为。扩散至硅中的金属将影响晶体管的特性或使晶体管完全丧失功能。基于该有利的扩散行为，伴随着低成本及相对优良的导电性，多年来铝已成为用于在半导体芯片上横向地建立电连接的主要使用的材料。近来，在最新一代芯片中，虽然铜由于其更优选的导电性而日益取代铝，然而尽管如此，铝主要地在用稍老生产技术在200mm基板上生产芯片的情形中一如既往地具有重要作用。具体地，这些生产周边区/工厂近来已发现用于生产MEMS(微机电系统)部件的增强用途。这些MEMS部件的生产又频繁地需要接合过程，使得对可靠的铝接合过程的需求增加。除了半导体工业之外，铝由于其质轻、便宜且主要地可硬化而亦是有需求市场的结构材料。在半导体工业中，基于上述的原因，较长时间以来已尝试开发可将铝用作结构材料且特别是用于接合连接的材料的工艺。在使用氧亲和性材料、如铜及铝时的最大问题是避免在接合面上的氧化以及在接合过程之前从接合面完全移除氧化物。此外，极端氧亲和性材料、如铝产生强力且难以还原的氧化物。用于氧化物移除的设备是昂贵的、花费高的且可能是危险的(有毒物质)。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是说明一种方法以及一种配备有接合层的基板，借助该方法可氧化的材料、如特别是铝可以用于接合。该任务借助权利要求1和9的特征来解决。在从属权利要求中说明本专利技术的有利的改进方案。在说明书、权利要求和/或附图中说明的特征中的至少两个的所有组合亦落在本专利技术的范围内。在所说明的值范围中，处于所述的范围内的值也应该被公开为边界值且可以任何组合予以主张。本专利技术的基本理念是在基板上特别是作为扩散对设置由基本层与保护层组成的接合层，其中该基本层的基本材料是可氧化的，而该保护层的保护材料可至少较不容易氧化。因此，本专利技术特别是关于一种工艺，在该工艺中从一开始便防止氧亲和性材料、如特别是铝(优选的)或铜的氧化。根据本专利技术，特别是通过沉积至少部分地、特别是占大部分地、优选地完全地覆盖基本材料的保护材料来实现对氧亲和性基本材料的保护。元素关于其氧亲和性的目标分解可最简单地由电化学电压序列定义。氧亲和性元素、如锂不是极端昂贵的，容易氧化，且因此充当还原剂，容易释放电子，且因此具有极端负性的标准电极电位。而具有低氧亲和性的元素被称为贵重元素，因为其可容易地被还原且因此充当氧化剂，接纳电子，且具有极其正性的标准电极电位。特别是，使用具有小于2.00V、优选地小于1.00V、更优选地小于0.0V、最优选地小于-1.0V、极其优选地小于-2.0V且最最优选地小于-3.0V的标准电极电位的材料作为基本材料。铜具有大约0.16V的标准电极电位，铝具有大约-1.66V的标准电极电位。最贵重的金属是具有大约1.69V(针对第一氧化等级)的标准电极电位的金。在一种特别优选的方案中，基本材料及保护材料作为彼此分离的靶材位于涂布室中且在真空下连续地被涂敷，使得不产生基本材料与含氧气氛的接触。本专利技术的一种实施方式在于：在接合过程期间将保护材料施于基本材料上并且保护材料由于其化学物理特性在接合过程期间至少部分地、特别是占大部分地、优选地完全溶解于基本材料中。实现基本材料-保护材料组合的选择，使得该选择允许固体溶解过程。与基本材料溶解于保护材料中相比，保护材料优选地更好地溶解于基本材料中。特别是，保护材料在确定的过程条件下溶解于基本材料中。因此，基本材料对保护材料具有边界溶解度和/或基本材料可与基本材料至少部分地、特别是占大部分地、优选地完全地混合。在保护材料在基本材料中的现有边界溶解度的情形中，在室温下的边界溶解度特别是是足够大的，以便保持一定量的保护材料被溶解。以此方式，保护材料根据本专利技术可以作为极薄的层被涂敷，以便在保护材料至基本材料中的扩散过程期间避免可导致(不期望的)沉淀的局部浓度过高。本专利技术的另一根据本专利技术的并且有利的方面在于：特别是通过用保护层至少占大部分地覆盖基本层的未由基板覆盖的面来防止氧亲和性基本材料与含氧或富氧气氛的接触。保护材料本身优选地特别是至少在室温下是固体。因此，该固体是非液态的且允许所保护的基本材料穿过含氧气氛的传输。在本专利技术的一种有利实施方式中，选择保护材料，使得该保护材料具有比基本材料小的氧亲和性，或可以比移除形成于基本材料上的氧化物的情形更简单的手段移除形成于保护材料上的可能的氧化物。有利地选择用于保护层的氧化物形成材料，使得除简单移除氧化物以外，在氧化物移除之后还仅又缓慢形成新氧化物。特别是，在至少2分钟、优选地至少5分钟、更优选地至少10分钟且最优选地至少15分钟过去后形成小于0.3nm的氧化物，优选地小于0.1nm的氧化物。根据本专利技术，特别是至少主要地防止形成于保护层上的可能的氧化物被吸收到基本材料中。为此，特别是紧接在接合过程之前移除保护材料的氧化物。在较小量的所形成氧化物的情形中，亦可设想在稍后所期望的接合过程期间破坏氧化物且直接构建到边界层中。优选地使用具有下文提及的特性中的一个或多个的保护材料：˙低氧亲和性，特别是由大于0V、优选地大于1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于将由基本层及保护层组成的接合层施加到基板上的方法，其具有以下方法步骤：将可氧化的基本材料作为基本层施加到基板的接合侧上，用可至少部分地溶解于所述基本材料中的保护材料作为保护层来至少部分地覆盖所述基本层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于将由基本层及保护层组成的接合层施加到基板上的方法，其具有以下方法步
骤：
将可氧化的基本材料作为基本层施加到基板的接合侧上，
用可至少部分地溶解于所述基本材料中的保护材料作为保护层来至少部分地覆盖所
述基本层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基本材料是氧亲和性的，特别是至少
占大部分地由铝和/或铜组成。
3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述基本材料的施加和/或用所述
保护材料覆盖所述基本材料通过沉积来实现。
4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以小于10μm、优选地小于1μm、更
优选地小于100nm、最优选地小于10nm，最最优选地小于1nm的厚度施加所述保护层。
5.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，以相对于气氛至少占大部分地、优
选完全地密封所述基本层的方式施加所述保护层。
6.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，特别是在与另一基板的接合步骤
中，所述保护层至少占大部分地、特别是完全地溶解于所述基本层中。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在接合步骤之前利用以下工艺中的一个或
多个处理所述保护层：
化学的氧化物移除，特别是通过
气体还原剂和/或
液体还原剂
物理的氧化物移除，特别是借助等离子体
离子辅助化学蚀刻，特别是
快速离子轰击(FAB，溅镀)
研磨，和/或
抛光。
8.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：M温普林格，
申请(专利权)人：EV集团E·索尔纳有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT