用于浸润接合的系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例提供用于浸润接合的系统及方法。本发明专利技术实施例涉及一种用于制造堆叠半导体装置的代表性系统及方法，其包含在接合之前将水性碱溶液放置于第一半导体装置与第二半导体装置之间。在代表性实施方案中，第一半导体装置及第二半导体装置可彼此混合接合，其中所述第一半导体装置的电介质构件接合到所述第二半导体装置的电介质构件，且所述第一半导体装置的金属构件接合到所述第二半导体装置的金属构件。如此形成的浸润接合证实与接合缺陷相关联的大体上较低脱层发生率。

System and method for immersion joint

Embodiments of the present invention provide systems and methods for infiltrating joints. Embodiments of the present invention relate to a representative system and method for fabricating stacked semiconductor devices, which include placing aqueous alkaline solutions between the first semiconductor device and the second semiconductor device before bonding. In a representative embodiment, a first semiconductor device and the semiconductor device can be mixed with each other two joint, wherein the dielectric member of the first semiconductor device is bonded to the dielectric member of the second semiconductor device, metal component and the first semiconductor device is bonded to the metal components of the second semiconductor device. The formation of such an invasive joint confirms the generally lower rate of delamination associated with the joint defects.

【技术实现步骤摘要】
用于浸润接合的系统及方法
本专利技术实施例涉及半导体装置及其制造方法，尤其涉及半导体封装及其制造方法。
技术介绍
半导体产业已经历归因于各种电子组件(例如，晶体管、二极管、电阻器、电容器等等)的集成密度的持续改进的快速增长。在大多数情况下，集成密度的此改进已来自最小构件大小的重复减小(例如，将半导体工艺节点朝向亚20nm节点缩小)，其允许更多组件集成到给定区域中。随着近来对于小型化、更高速度及更大带宽以及更低功率消耗及延时的需求已增长，需要半导体裸片的更小且更具创造性封装技术。随着半导体技术进一步进展，堆叠半导体装置(例如，3D集成电路(3DIC))已作为有效替代品出现以进一步减小半导体装置的物理大小。在堆叠半导体装置中，有源电路(例如逻辑、存储器、处理器电路及其类似者)经制造在不同半导体晶片上。两个或两个以上半导体晶片可彼此配合以进一步减小半导体装置的尺寸架构。两个半导体晶片或裸片可通过合适接合技术接合在一起。常用接合技术包含直接接合、化学活化接合、等离子体活化接合、阳极接合、共晶接合、玻璃介质接合、粘合剂接合、热压接合、反应性接合及/或其类似者。电连接可提供在堆叠半导体晶片之间。堆叠半导体结构提供具有较小尺寸架构的较高装置密度，且允许具有较低功率消耗的增强性能。
技术实现思路
根据实施例，一种制造半导体装置的方法包含将第一半导体裸片及第二半导体裸片浸没在水溶液中，且在浸没时，将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片。水溶液可包括去离子水。所述水溶液可具有约7.0的pH。所述水溶液可具有大于7.0的pH。所述水溶液可包括氢氧离子。第一晶片可包括第一半导体裸片，其中浸润第一半导体裸片包含将第一晶片浸润在水溶液中，且接合第一半导体裸片包含将第一晶片接合到第二半导体裸片。第二晶片可包括第二半导体裸片，其中浸润第二半导体裸片包含将第二晶片浸润在水溶液中，且将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片包含将第一晶片接合到第二晶片。第一半导体裸片及第二半导体裸片可被浸润在水溶液的液相或气相中的一者中。将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片可包括在第一半导体裸片与第二半导体裸片的对应电介质区域之间及在第一半导体裸片与第二半导体裸片的对应金属区域之间形成混合接合。根据另一实施例，一种制造半导体装置的方法包含：将水溶液放置在第一半导体裸片与第二半导体裸片之间；以及在将水溶液放置于第一半导体裸片与第二半导体裸片之间之后，将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片。水溶液可包括去离子水。所述水溶液可具有约7.0的pH。所述水溶液可具有大于7.0的pH。所述水溶液可包括氢氧离子。所述方法可进一步包含将第二半导体裸片浸入浸渍槽中以将水溶液放置于第二半导体裸片上。所述方法可进一步包含在浸渍之后，将第二半导体裸片与第一半导体裸片对准。所述方法可进一步包含在对准之后，使第二半导体裸片着陆在第一半导体裸片上。第一晶片可包括第一半导体裸片，其中第一半导体裸片放置在第一晶片的第一区域中，水溶液放置在第一区域上方，第二半导体裸片放置在水溶液上方，且将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片可包含将第一晶片接合到第二半导体裸片。第二晶片可包括第二半导体裸片，其中第二半导体裸片放置在第二晶片的第二区域中，水溶液放置在第二区域上方，且将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片可包含将第一晶片接合到第二晶片。水溶液可呈液相或气相中的一者。将第一半导体裸片接合到第二半导体裸片可包括在第一半导体裸片与第二半导体裸片的对应电介质区域之间及在第一半导体裸片与第二半导体裸片的对应金属区域之间形成混合接合。根据另一实施例，一种制造半导体装置的方法包含：将第一半导体装置及第二半导体装置浸润在碱性溶液蒸气中；将第一半导体装置与第二半导体装置对准；(在浸润时)使第一半导体装置着陆于第二半导体装置上方；及(在着陆之后且在浸润时)将第一半导体装置的第一电介质区域混合接合到第二半导体装置的第二电介质区域，且将第一半导体装置的第一金属区域混合接合到第二半导体装置的第二金属区域。附图说明当结合附图阅读时从下列详细描述最好地理解本揭露的方面。应注意，根据产业中的标准实践，各种构件未按比例绘制。事实上，为了清楚论述，可任意增大或减小各种构件的尺寸。图1代表性地说明根据实施例的第一半导体晶片(或装置)的区域，其接合到第二半导体晶片(或装置)的区域。图2代表性地说明根据实施例的第一半导体装置，其混合接合到第二半导体装置。图3A、3B及3C代表性地说明根据各种实施例的第一半导体装置及第二半导体装置的浸润接合。图3A’、3B’、3C’、3D及3D’代表性地说明根据各种实施例的第一半导体装置及第二半导体装置(水溶液放置在其之间)的接合。图4及5说明根据实施例的处于制造的各种阶段的第一半导体装置及第二半导体装置的接合。图6代表性地说明根据实施例的用于第一半导体装置及第二半导体装置的气相浸润接合的设备。图7代表性地说明根据实施例的用于适于浸润接合的半导体装置表面的x射线光电子光谱术(XPS)分析的方法。图8代表性地说明根据实施例的从适于浸润接合的半导体装置表面获得的XPS数据。图9A代表性地说明形成在第一半导体装置与第二半导体装置之间的周围大气中的接合的共焦扫描声学显微术(CSAM)分析。图9B代表性地说明形成在第一半导体装置与第二半导体装置之间的周围大气中的接合的剖面的隧道电子显微术(TEM)分析。图10A代表性地说明根据实施例的形成在第一半导体装置与第二半导体装置之间的浸润接合的CSAM分析。图10B代表性地说明根据实施例的形成在第一半导体装置与第二半导体装置之间的浸润接合的剖面的TEM分析。图11代表性地说明图10B的TEM分析的放大图。图12代表性地说明根据实施例的形成在第一半导体装置与第二半导体装置之间的浸润接合的桥接层剖面的TEM分析。图13A、14A、15A、16A及17A代表性地说明根据各种实施例的衔接在第一半导体装置与第二半导体装置之间形成浸润接合之后的各种制造阶段的透视图。图13B、14B、15B、16B及17B分别代表性地说明图13A、14A、15A、16A及17A的正视剖面。图18、19A及19B代表性地说明根据各种实施例的用于制造浸润接合半导体装置的方法。具体实施方式下列揭示内容提供用于实施所提供目标的不同特征的许多不同实施例或实例。下文将描述组件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不旨在限制。举例来说，在下列描述中，使第一构件形成在第二构件上方或第二构件上可包含其中所述第一构件及所述第二构件经形成直接接触的实施例，且还可包含其中额外构件可形成在所述第一构件与所述第二构件之间使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复出于简化及清晰的目的，且其本身不指示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。此外，为便于描述，例如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”及其类似者的空间相对术语可在本文中用于描述图中所说明的一个元件或构件与另一(些)元件或构件的关系。空间相对术语除涵盖图中所描绘的定向以外，还希望涵盖使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式经定向(例如旋转90度或按其它定向)且因此还可解释本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造半导体装置的方法，所述方法包括：将第一半导体裸片及第二半导体裸片浸没在水溶液中；以及在浸没时，将所述第一半导体裸片接合到所述第二半导体裸片。

【技术特征摘要】
2016.05.13 US 15/154,3381.一种制造半导体装置的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：董志航，杨素纯，邵栋梁，余振华，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71