键合结构及其制备方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种键合结构及其制备方法。所述键合结构包括：其内具有连接孔的本体层；位于所述连接孔内的导电物质填充体；位于本体层正面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第一导电凸块；位于所述第一导电凸块上的第一缓冲层；位于所述第一缓冲层上的第一钎料层。本发明专利技术所提供的键合结构，在第一导电凸块与第一钎料层之间存在第一缓冲层，所述第一缓冲层在低温条件下可阻止第一钎料层向第一导电凸块内扩散，在高温条件下又可融入所述第一钎料层中，因此，本发明专利技术所提供的键合结构只需采用小剂量的钎料即可实现键合，且键合后键合界面的结合强度较高，可大大提高键合良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子封装
，更具体地说，涉及一种。
技术介绍
随着电子技术的飞速发展，人们对电子产品的要求逐渐向小型化、多功能和环保型等方向发展，这也就使得电子产品越做越小，使其集成度越来越高，功能更多和更强。为 了实现上述目的，现有技术中常将多个裸芯片或者衬底通过键合的方式堆叠起来，使所述多个裸芯片或者衬底在三维方向上形成互连结构，从而实现ー个系统或者某个功能在三维结构上的集成。在互连结构中通过键合方式相连的多个裸芯片或者衬底可称为键合结构，形成互连结构的技术称为三维堆叠封装技术，在所述三维堆叠封装技术中，“键合”是重中之重，通过“键合”可大大减小相邻键合结构之间的距离，进而可提高互连结构的传输速度。现有技术中常见的键合方法有直接氧化物键合、金属键合(如铜铜键合)及有机聚合物键合(如BCB键合)等；除此之外，还有不同材料之间的混合键合，如聚合物和金属的混合键合等。通常这些方法都是在高温高压条件下一层ー层进行键合，这也就使得这些键合方法存在以下问题第一、温度和压カ等键合条件会在一定程度上影响键合结构本身的可靠性和产率；第二、由于多层结构的堆叠需要ー层ー层去键合，而下一次的键合必然会对上ー次造成影响，这就使得键合精度和结合强度等都有一定的减小，即多次键合比单次键合的精度以及结合強度等都会有一定程度的减小；第三、由于键合过程中存在等待升温和等待降温的时间，因此，当需要形成大批量的多次键合结构时，势必会影响其整体的键合速度以及产量，从而大大增加生产成本。鉴于上述键合方法所存在的问题，新的键合方法逐渐被提出并被应用，例如在以硅为衬底的TSV (Though Silicon Via，硅通孔)结构上或者以玻璃为基板的TGV (ThoughGlass Via，玻璃通孔)上形成键合材料来完成键合，其中最常见的键合材料为钎料金属，所述钎料金属具有低成本、键合低温低压等特点，并且键合后相邻键合结构上的钎料可直接形成金属化合物。对于器件尺寸较大的情況，采用钎料金属来实现键合时所用钎料金属的体积一般较大，例如对于钎料球而言，其直径一般大于几十微米。随着器件尺寸的小型化发展，势必使得钎料金属的尺寸逐渐减小，因此，在小尺寸器件的键合过程中所用钎料的剂量较小。由于钎料在低温条件下会快速向金属层扩散，因此，钎料的扩散对于小剂量的钎料来说影响较大，进而影响小尺寸器件的键合結果。而如果在初始时形成剂量较大的钎料，这一方面会对小尺寸器件的结构造成影响，另一方面也造成了不必要的浪费。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种，在该键合结构上采用小剂量的钎料即可实现键合，从而避免了钎料的浪费，且键合后键合界面的强度较高，可大大提高键合良率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案 ー种键合结构，该键合结构包括其内具有连接孔的本体层；位于所述连接孔内的导电物质填充体；位于本体层正面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第一导电凸块；位于所述第一导电凸块上的第一缓冲层； 位于所述第一缓冲层上的第一钎料层。优选的，上述键合结构中，所述本体层为半导体器件或衬底。优选的，上述键合结构中，所述本体层的材料包括硅、化合物、陶瓷或玻璃。优选的，上述键合结构中，所述连接孔为盲孔。优选的，上述键合结构中，所述连接孔为通孔。优选的,上述键合结构还包括位于本体层背面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第二导电凸块；位于所述第二导电凸块上的第二缓冲层；位于所述第二缓冲层上的第二钎料层。优选的，上述键合结构中，所述第一缓冲层的材料包括镍、钛、鹤或银。优选的，上述键合结构中，所述第一缓冲层的厚度为10 500nm。优选的，上述键合结构中，所述第一钎料层的材料包括Sn、In、Snln、SnCu> SnAg和SnAgCu中的ー种或多种。优选的，上述键合结构中，所述第一钎料层的厚度为I 100 iim。优选的，上述键合结构中，所述第一导电凸块的材料包括铜、镍、钨、金、银、导电胶或重掺杂的半导体。优选的，上述键合结构中，所述第一导电凸块的厚度为I 100 iim。优选的，上述键合结构中，所述导电物质填充体的材料包括铜、镍、钨、金、银、导电胶或重掺杂的半导体。优选的，上述键合结构中，所述导电物质填充体的直径为I 200iim，厚度为5 300 u m0本专利技术还提供了ー种键合结构制备方法，该方法包括提供本体层，所述本体层正面内具有盲孔；在所述盲孔内形成导电物质填充体，并在所述导电物质填充体上形成第一导电凸块，所述第一导电凸块的宽度大于所述导电物质填充体的宽度；在所述第一导电凸块上形成第一缓冲层；在所述第一缓冲层上形成第一钎料层。优选的，上述方法还包括对所述本体层的背面进行减薄，使得所述盲孔形成通孔。优选的，上述方法还包括在所述本体层背面的导电物质填充体上形成第二导电凸块，且所述第二导电凸块的宽度大于所述导电物质填充体的宽度；在所述第二导电凸块上形成第二缓冲层；在所述第二缓冲层上形成第二钎料层。优选的，上述方法中，在所述盲孔内形成导电物质填充体之前，还包括在所述本体层正面及盲孔内形成绝缘层； 在盲孔内的绝缘层上依次形成粘附层和阻挡层；在所述本体层正面及盲孔内形成种子层。从上述技术方案可以看出，本专利技术所提供的键合结构包括其内具有连接孔的本体层；位于所述连接孔内的导电物质填充体；位于本体层正面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第一导电凸块；位于所述第一导电凸块上的第一缓冲层；位于所述第一缓冲层上的第一钎料层。本专利技术所提供的键合结构由于在第一导电凸块与第一钎料层之间具有第一缓冲层，所述第一缓冲层可对第一钎料层起到阻挡作用，因此，在低温条件下，第一钎料层中的钎料不利于向第一导电凸块内扩散，故采用小剂量的钎料即可实现键合结构之间的键合，这不仅避免了钎料的浪费，而且避免了大剂量的钎料对小尺寸的键合结构造成影响。除此之外，本专利技术所提供的键合结构在键合时(高温高压条件下)，所述第一缓冲层可融入第一钎料层中，并与所述第一钎料层形成高温金属化合物，从而減少了最終形成的键合界面中的空洞，因此，可提高键合界面的结合强度，提高键合良率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本专利技术实施例所提供的ー种键合结构制备方法的流程示意图；图2 图11为本专利技术实施例所提供的键合结构制备方法中器件的结构示意图。具体实施例方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。本专利技术所提供的键合结构具体包括其内具有连接孔的本体层；位于所述连接孔内的导电物质填充体；位于本体层正面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第一导电凸块；位于所述第一导电凸块上的第一缓冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种键合结构，其特征在于，包括：其内具有连接孔的本体层；位于所述连接孔内的导电物质填充体；位于本体层正面、导电物质填充体之上、且宽度大于所述导电物质填充体宽度的第一导电凸块；位于所述第一导电凸块上的第一缓冲层；位于所述第一缓冲层上的第一钎料层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于大全，王惠娟，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：