基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法及键合晶圆技术

本申请提供了基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法及键合晶圆，键合方法包括如下步骤：将两片待键合的晶圆样本表面的二氧化硅进行刻蚀处理，制得两片具有二氧化硅纳米结构的晶圆样本；进行表面纳米化处理，制得两片具有二氧化硅纳米结构和微纳米铜阵列的晶圆样本；使用等离子体轰击进行表面纳米化处理，制得两片表面处理后的晶圆样本；将两片表面处理后的晶圆样本于真空施压条件下键合。本申请利用表面处理后获取原子级清洁的固体表面拥有的活性，结合纳米材料的尺度效应在低温下加压接触产生强附着力实现键合，降低键合过程中由于热膨胀系数导致的残余应力，实现Cu‑Cu、SiO<subgt;2</subgt;‑SiO<subgt;2</subgt;两种界面的同步低温键合，同时确保键合强度。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及半导体材料与器件制备，具体涉及基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法及键合晶圆。

技术介绍

1、半个多世纪以来集成电路一直遵循摩尔定律发展，目前3nm工艺节点已经量产，正在逼近物理极限。以硅通孔(tsv)、重布线层(rdl)、超薄芯片堆叠键合等为核心支撑的三维集成具有高集成度、低功耗、高性能等优点，被认为是延续摩尔定律重要途径。传统tsv三维集成ic应用主要采用cu/sn微焊点键合工艺实现超薄芯片的堆叠，由于cu/sn微焊点存在焊料外溢引发相邻微焊点间短路的风险，限制了节距进一步地缩小。

2、cu/sio2混合键合是两个内嵌微铜块的氧化硅的表面彼此对准、键合，既包含sio2-sio2之间的键合，也包含sio2内嵌的微铜块-微铜块之间的键合。由于键合过程不存在传统焊料、不需要下填充，cu/sio2混合键合中微铜块互连具有更小节距、以及更优的热学性能与高频电学损耗等优点，被认为是实现三维集成芯片间互连密度提升的关键使能技术。传统的混合键合方式先通过预键合，sio2界面通过范德华力形成界面的连接，同时在周围sio2约束下微铜块-微铜块膨胀本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，所述刻蚀采用的气体的体积流量为CF4,12sccm-16sccm、CHF3，24sccm-30sccm，刻蚀速度为0.42nm/min-0.62nm/min，刻蚀深度为25nm-35nm。

3.如权利要求1所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，所述将两片待键合的晶圆样本表面的二氧化硅进行刻蚀处理，制得两片具有二氧化硅纳米结构的晶圆样本之后，还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的...

【技术特征摘要】

1.一种基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，所述刻蚀采用的气体的体积流量为cf4,12sccm-16sccm、chf3，24sccm-30sccm，刻蚀速度为0.42nm/min-0.62nm/min，刻蚀深度为25nm-35nm。

3.如权利要求1所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，所述将两片待键合的晶圆样本表面的二氧化硅进行刻蚀处理，制得两片具有二氧化硅纳米结构的晶圆样本之后，还包括以下步骤：

4.如权利要求1所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，采用飞秒激光扫描进行cu表面的表面纳米化处理，重复频率为65khz-80khz，激光功率为0.012w-2w，扫描速度为1200μm/s-2700μm/s。

5.如权利要求4所述的基于表面纳米结构和表面活化处理的键合方法，其特征在于，采用“己”字型进行cu表面的飞秒激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志文，王倩，刘俐，刘胜，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：