用于晶圆键合组件的晶圆级低熔解温度互连的制造方法技术

一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法包括：将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内。将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离。在低于150摄氏度的温度下将氧化物层涂覆在所述第一晶圆的表面上。应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于晶圆键合组件的晶圆级低熔解温度互连的制造方法
本专利技术涉及半导体器件的制造，更具体地涉及产生晶圆互连。
技术介绍
采用各种制造方法产生晶圆互连。典型的晶圆键合工艺涉及使用直接键合杂化(DBH或直接键合互连)连接晶圆。这涉及首先通过图案化的光刻胶(PR)的电镀模具在金属种晶层上进行电镀而在两个晶圆上形成柱。然后将SiO2层沉积在金属结构上。然后使表面平面化(即，制成平面)，例如使用化学机械抛光(Chemical-MechanicalPolishing，CMP)工艺。然后将晶圆的平坦表面对齐并粘结在一起并退火。某些具有低熔点的金属(诸如铟)在用作互连件时，尤其是在需要顺从性互连金属和非磁性金属的工艺中，具有理想的属性。但是，典型的DBH互连制造工艺往往会超过225摄氏度的温度。在这种高温下的工艺趋于引起低熔点金属(诸如熔点大约为157摄氏度的铟)在互连之前熔化和/或变形。另外，在包括某些低熔点互连件的表面上施加CMP会污染氧化物粘结表面，使该表面不能达到DBH所需的粘结强度。此外，当在开发互连件的过程中填充细间距阵列时，典型的电镀技术面临均匀性挑战。细间距阵列中的不均匀会导致较差的互连性。
技术实现思路
鉴于上述需求，在至少一个方面，需要一种允许制造用于晶圆的DBH的互连件的有效方法的工艺，该互连件可以用低熔点材料来实践，同时该工艺仍提供用于互连件的高产精细间距阵列。在至少一个方面，本技术涉及一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法。将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内。将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离。在低于150摄氏度的温度下将氧化物层涂覆在所述第一晶圆的表面上。应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。在一些实施方式中，在剥离所述图案模具的步骤之后，围绕每个所述柱涂覆PR层。在涂覆PR层的步骤之后，可以在所述基板上蚀刻金属种晶层以分离所述柱的阵列。在蚀刻金属种晶层的步骤之后，可以剥离所述PR层。在一些实施方式中，在应用CMP的步骤之后，用第二PR层保护所述柱的阵列的暴露表面。然后可以例如通过涂覆HCl来清洁氧化物层的表面。在一些实施方式中，在涂覆氧化物层的步骤中，在127摄氏度至147摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。在一些情况下，在135摄氏度至139摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。在一些情况下，所述柱由铟组成。在至少一个方面，本技术涉及一种制造具有铟互连件的键合晶圆组件的方法。提供具有基板层、绝缘层和金属种晶层的第一晶圆，所述金属种晶层通过通孔连接到所述基板层，所述通孔延伸穿过所述绝缘层中的多个第一孔。将光刻胶(PR)图案模具施加在所述金属种晶层上，以使穿过所述PR图案模具的多个第二孔与所述通孔对齐。在所述PR图案模具中的所述多个第二孔内电镀铟，以在所述第一晶圆上形成铟柱的阵列。剥离所述PR图案模具。蚀刻所述金属种晶层的一部分以分离所述铟柱的阵列。在低于150摄氏度的温度下在所述第一晶圆的表面上涂覆氧化物层。应用化学机械抛光(CMP)以形成平坦表面，所述平坦表面包括所述铟柱的阵列和所述氧化物层。重复上述步骤以产生第二晶圆。然后对齐所述第一晶圆的所述铟柱和所述第二晶圆的所述铟柱。然后将所述第一晶圆和所述第二晶圆键合在一起以形成所述键合晶圆组件。在一些实施方式中，通过低温退火工艺进行所述键合。在一些实施方式中，围绕每个所述铟柱放置PR层。在一些实施方式中，在蚀刻所述金属种晶层之后且在涂覆所述氧化物层之前，剥离所述PR层。在一些实施方式中，在应用CMP之后，将第二PR层放置在所述铟柱的阵列的暴露表面上。在一些情况下，在放置第二PR层的步骤之后，清洁所述氧化物层的暴露表面。可以通过涂覆HCl清洁氧化物层的暴露表面。在一些实施方式中，在127摄氏度至147摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。在一些实施方式中，在135摄氏度至139摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。附图说明因此，所公开系统所属领域的普通技术人员将更容易理解如何制作和使用该系统，可以参考以下附图。图1A是示出了根据本技术的用于制造晶圆组件的方法的流程图。图1B是示出了根据本技术的用于制造晶圆级互连件的简化方法的流程图。图2是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图3是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图4是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图5是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图6是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图7是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图8是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图9是根据本技术的在制造晶圆级互连件的方法期间的晶圆的示意性截面图。图10是通过根据本技术的方法制成的键合晶圆组件的示意性截面图。具体实施方式本技术克服了现有技术中与半导体器件的制造相关联的许多问题。简而言之，本技术提供了制造晶圆或晶圆组件(尤其是包括基于铟的互连件的晶圆或晶圆组件)的方法。从以下结合附图对某些优选实施方式的详细描述，本文中公开的系统和方法的优点和其它特征对于本领域的普通技术人员而言将变得更加显而易见，附图阐述了本专利技术的代表性实施方式。相似的附图标记在本文中用于表示相似的部分。进一步地，表示诸如“上”、“下”、“远”和“近”等方位的词语仅用于帮助描述附图中各部件相对于彼此的位置。例如，一个部分的“上”表面仅意在描述与该同一部分的“下”表面分离的表面，如图所示。表示方位的词语都不用于描述绝对方位(即，“上”部必须始终位于顶部)。现在参照图1A，示出了根据本技术的用于制造晶圆级互连件的方法100的流程图。该方法100总体上包括：在诸如III-V族半导体器件等的晶圆器件上产生互连件，以及可选地与分离的晶圆键合以形成晶圆组件。在所示的示例中，该方法100开始于第一步骤102，该第一步骤102包括：提供具有器件层252、绝缘层254和金属种晶层256的第一晶圆250，如图2所示。在本领域中已经理解制造第一晶圆250的预备步骤，因此省略了对其的全面描述。器件层252通常为硅基板且包括延伸穿过其中的处理电路，并且由Al、Cu、注入物等组成。绝缘层254位于器件层252的上表面260之上，且可以由诸如SiO2、SiNx等材料组成。金属种晶层256被提供用于电镀柱或互连件，如下面更全面地讨论，且由诸如TiW、Al、Sn等材料组成。绝缘层254被金属种晶层256延伸穿过的多个第一孔或穿孔262破坏，形成通孔264。通孔264用于提供器件层252和下面讨论的柱或互连件之间的连接。值得注意的是，绝缘层254和金属种晶层256都可以附加地或可替选地由本领域已知的其它材料组成，以按照本文中描述的绝缘层254和金属种晶层256起作用。在步骤104，现在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法，包括：/n将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内；/n将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离；/n在低于150摄氏度的温度下在所述第一晶圆的表面上涂覆氧化物层；以及/n应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180213 US 15/895,5121.一种制造平面晶圆级金属柱的阵列的方法，包括：
将柱的阵列电镀在第一晶圆的基板上的光刻胶(PR)图案模具内；
将所述PR图案模具从所述基板和所述柱的阵列剥离；
在低于150摄氏度的温度下在所述第一晶圆的表面上涂覆氧化物层；以及
应用化学机械抛光(CMP)以使所述氧化物层和所述柱的阵列平面化。


2.如权利要求1所述的方法，还包括：在剥离所述图案模具的步骤之后，围绕每个所述柱涂覆PR层。


3.如权利要求2所述的方法，还包括：在涂覆PR层的步骤之后，在所述基板上蚀刻金属种晶层以分离所述柱的阵列。


4.如权利要求3所述的方法，还包括：在蚀刻金属种晶层的步骤之后，剥离所述PR层。


5.如权利要求2所述的方法，还包括：在应用CMP的步骤之后，用第二PR层保护所述柱的阵列的暴露表面。


6.如权利要求5所述的方法，还包括：在保护所述柱的阵列的暴露表面的步骤之后，清洁所述氧化物层的表面。


7.如权利要求6所述的方法，其中，在清洁所述氧化物层的表面的步骤中，通过涂覆HCl来清洁所述表面。


8.如权利要求1所述的方法，其中，在涂覆氧化物层的步骤中，在127摄氏度至147摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。


9.如权利要求1所述的方法，其中，在涂覆氧化物层的步骤中，在135摄氏度至139摄氏度的温度下涂覆所述氧化物层。


10.如权利要求1所述的方法，其中，所述柱由铟组成。


11.一种制造具有铟互连件的键合晶圆组件的方法，包括：
a)提供具有基板层、绝缘层和金属种晶层的第一晶圆，所述金属种晶层通过通孔连接到所述基板层，所述通孔延伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖恩·P·基尔科因，埃里克·R·米勒，乔治·格拉马，
申请(专利权)人：雷神公司，
类型：发明
国别省市：美国;US