用于直接接合的接触结构制造技术

公开了一种接合结构

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于直接接合的接触结构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年3月3日提交的题为“CONTACT STRUCTURES FOR DIRECT BONDING”的第
63/156,290
号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文
。


[0003]该领域涉及用于直接接合的接触结构
。

技术介绍

[0004]半导体元件
(
诸如半导体晶片
)
可以在没有粘合剂的情况下堆叠并且直接彼此接合
。
例如，在一些混合直接接合结构中，元件的非导电场区域可以直接彼此接合，并且对应导电接触结构可以直接彼此接合
。
在一些应用中，在相对的接触焊盘之间建立可靠的电连接可能是具有挑战性的
。
因此，仍然需要用于直接接合的改进的接触结构
。
附图说明
[0005]现在将参考以下附图描述具体实现，这些附图是通过示例而非限制的方式提供的r/>。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种接合结构，包括：第一元件，具有第一导电特征部和第一非导电区域，所述第一导电特征部包括具有
500nm
或更小的平均晶粒尺寸的细晶粒金属；以及第二元件，具有第二导电特征部和第二非导电区域，其中所述第一导电特征部在没有居间粘合剂的情况下直接接合到所述第二导电特征部，并且所述第二非导电区域在没有居间粘合剂的情况下直接接合到所述第二非导电区域
。2.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一导电特征部包括铜
。3.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述晶粒具有小于
500nm
的最大晶粒尺寸
。4.
根据权利要求3所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述晶粒具有小于
350nm
的所述最大晶粒尺寸
。5.
根据权利要求4所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述晶粒具有小于
50nm
的所述最大晶粒尺寸
。6.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第二导电特征部的晶粒的平均晶粒尺寸为
500nm
或更小
。7.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第二导电特征部包括粗晶粒金属
。8.
根据权利要求7所述的接合结构，其中所述第二导电特征部的晶粒的平均晶粒尺寸大于1微米
。9.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述细晶粒金属的所述平均晶粒尺寸为
350nm
或更小
。10.
根据权利要求9所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述细晶粒金属的所述平均晶粒尺寸在
10nm
至
300nm
的范围内
。11.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述晶粒的
95
％以上具有小于
10
％的晶粒尺寸变化
。12.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一元件还包括具有导电部分的金属化层
。13.
根据权利要求
12
所述的接合结构，其中所述金属化层的所述导电部分包括具有在1μ
m
至2μ
m
的范围内的平均晶粒尺寸的金属
。14.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述细晶粒金属包括惰性材料的纳米颗粒
。15.
根据权利要求
14
所述的接合结构，其中所述纳米颗粒的含量小于所述第一导电特征部的1％
。16.
根据权利要求
15
所述的接合结构，其中所述纳米颗粒的所述含量小于所述第一导电特征部的
0.1
％
。17.
根据权利要求
14
所述的接合结构，其中所述纳米颗粒包括氧化硅
、
氧化铝和氧化钛中的一种或多种
。18.
根据权利要求1所述的接合结构，其中所述细晶粒金属包括组分
。19.
一种接合结构，包括：
第一元件，具有第一导电特征部和第一非导电区域，所述第一导电特征部包括具有组分的细晶粒金属；以及第二元件，具有第二导电特征部和第二非导电区域，其中所述第一导电特征部在没有居间粘合剂的情况下直接接合到所述第二导电特征部，并且所述第二非导电区域在没有居间粘合剂的情况下直接接合到所述第二非导电区域
。20.
根据权利要求
19
所述的接合结构，其中所述组分包括硼
、
铟
、
磷
、
镓
、
镍
、
钴
、
锡
、
锰
、
钛
、
钒和硒中的至少一种
。21.
根据权利要求
19
所述的接合结构，其中所述第一导电特征部包括具有
500nm
或更小的平均晶粒尺寸的细晶粒金属
。22.
根据权利要求
21
所述的接合结构，其中所述第一导电特征部的所述细晶粒金属的所述平均晶粒尺寸在
10nm
至
300nm
的范围内
。23.
一种互连结构，包括：具有接合表面的元件，所述元件具有导电特征部和非导电区域，所述导电特征部至少部分地嵌入所述非导电区域中，所述导电特征部包括底部和设置在所述底部之上的顶部，所述顶部更靠近所述元件的所述接合表面被定位，所述顶部的平均晶粒尺寸小于所述底部的所述平均晶粒尺寸，其中所述顶部的所述平均晶粒尺寸为
500nm
或更小
。24.
一种接合结构，包括第二元件以及根据权利要求
23
所述的互连结构
。25.
一种方法，包括：在半导体元件的非导电层中提供腔体；在所述腔体中提供导电接触结构，所述导电接触结构具有平均晶粒尺寸小于
500nm
的细晶粒结构；以及制备所述非导电层和所述导电接触结构以用于直接接合
。26.
根据权利要求
25
所述的方法，其中所述导电接触结构包括铜
。27.
根据权利要求
25
所述的方法，其中所述平均晶粒尺寸小于
350nm。28.
根据权利要求
27
所述的方法，其中所述平均晶粒尺寸在
10nm
至
300nm
的范围内
。29.
根据权利要求
25
所述的方法，其中提供所述导电接触结构包括：提供具有小于
0.5
％的添加剂的铜电镀浴，并且将所述导电接触结构电镀到所述腔体中
。30.
根据权利要求
29
所述的方法，其中所述添加剂包括硼
、
铟
、
磷
、
镓
、
镍
、
钴
、
锡
、
锰
、
钛
、
钒和硒中的一种或多种
。31.
根据权利要求
25
所述的方法，其中提供所述导电接触结构包括：提供其中具有非电活性纳米颗粒的铜电镀浴
。32.
根据权利要求
31
所述的方法，其中所述非电活性纳米颗粒包括氧化硅
、
氧化铝和氧化钛中的一种或多种
。33.
根据权利要求
32
所述的方法，其中所述纳米颗粒的含量按体积计小于1％
。34.
根据权利要求
33
所述的方法，其中所述纳米颗粒的所述含量按体积计小于
0.1
％
。35.
根据权利要求
25
所述的方法，其中所述导电接触结构的金属晶粒恢复在室温和低于
120℃
的温度被抑制
。
36.
根据权利要求
25
所述的方法，其中提供所述导电接触结构包括：在低于
30℃
的温度电镀所述腔体
。37.
根据权利要求
36
所述的方法，还包括：在
5℃
至
15℃
的范围内的温度对所述腔体进行电镀
。38.
根据权利要求
37
所述的方法，还包括：在
5℃
至
15℃
的范围内的温度对所述非导电层和所述导电接触结构进行化学机械抛光
。39.
根据权利要求
25
所述的方法，还包括：在没有居间粘合剂的情况下，将所述半导体元件的所述非导电层直接接合到第二半导体元件的第二非导电层
。40.
根据权利要求
39
所述的方法，还包括：对所述半导体元件和所述第二半导体元件进行退火，以使所述导电接触结构接触所述第二半导体元件的第二导电接触结构
。41.
根据权利要求
40
所述的方法，其中所述退火在低于
300℃
的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：美商艾德亚半导体接合科技有限公司，
类型：发明
国别省市：