[发明专利]晶粒与晶片间三维互连的接合结构与方法

权利要求书

1.一种晶粒与晶片间的接合方法，其特征在于该方法包含：

提供一晶粒，具有一导电垫片；

沉积一铜金属层于该导电垫片上；

沉积一氮化钽层于该铜金属层上；

沉积一铜铝合金层于该氮化钽层上；

形成一导电堆叠在该导电垫片上，该导电堆叠包含该铜金属层、该氮化钽层与该铜铝合金层；以及

接合该导电堆叠的该铜铝合金层至一晶片的一穿硅导孔中的一金属插塞上，以形成一导电路径于该晶粒的该导电垫片与该晶片的该金属插塞间，其中不需要焊料凸块，该铜铝合金层直接接合至该金属插塞上。

2.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其更包含：

在沉积该铜金属层前，沉积一钛金属层于该导电垫片上。

3.根据权利要求2述的接合方法，其特征在于其更包含：

在沉积该钛金属层于该导电垫片上前，覆盖一聚酰亚胺于该晶粒上并裸露该导电垫片。

4.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其更包含：

在沉积该氮化钽层前，清洗该铜金属层，其中该清洗步骤的方法为去离子水刷洗、氩气等离子体去沫或去离子水刷洗与氩气等离子体去沫。

5.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其更包含：

在形成该导电堆叠前，沉积一抗反射薄层于该铜铝合金层上。

6.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于其中所述的抗反射薄层为一个氮氧化硅层。

7.根据权利要求6所述的接合方法，其特征在于其中所述的沉积该氮氧化硅层的方法为化学气相沉积法。

8.根据权利要求5所述的接合方法，其特征在于其更包含：

在接合前，移除该抗反射薄层。

9.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其中所述的沉积该氮化钽层的方法为溅镀法。

10.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其中所述的沉积该铜铝合金层的方法为溅镀法。

11.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其更包含：

在接合该晶粒的该铜铝合金层与该晶片的该穿硅导孔前，清洗该铜铝合金层，其中该清洗步骤的方法为去离子水刷洗，氩气等离子体去沫或去离子水刷洗与氩气等离子体去沫。

12.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其中所述的接合该晶粒的该铜铝合金层与该晶片的该穿硅导孔中的该金属插塞的方法为热压接法，且接合温度低于175℃。

13.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其中所述的氮化钽层与该铜铝合金层的总厚度小于1.5微米。

14.根据权利要求1所述的接合方法，其特征在于其中所述的氮化钽层的厚度小于1000埃。

15.一种接合结构，其特征在于其包含：

一晶粒，具有一导电垫片；以及

一导电堆叠于该导电垫片上，其包含：

一铜金属层；

一个氮化钽层于该铜金属层上；及

一铜铝合金层于该氮化钽层上，其中该铜铝合金层用以不需要焊料凸块，直接与一晶片的一金属插塞接合，以在该导电垫片与该晶片间提供一导电路径。

16.根据权利要求15所述的接合结构，其特征在于其更包含一钛金属层于该导电垫片与该铜金属层间。

17.一种接合结构，其特征在于其包含：

一晶粒，其包含：

一第一铜金属层；

一个氮化钽层于该第一铜金属层上；及

一铜铝合金层于该氮化钽层上；以及

一晶片，具有一第二铜金属区，该第二铜金属区包含具有金属插塞的穿硅导孔，其中该铜铝合金层不需要焊料凸块，直接与该金属插塞接合，藉以接合该晶粒与该晶片。

18.根据权利要求17所述的接合结构，其特征在于其中所述的晶片包含：

一第三铜金属层；

一第二氮化钽层于该第三铜金属层上；以及

一第二铜铝合金层于该第二氮化钽层上。

19.根据权利要求18所述的接合结构，其特征在于其更包含一基底，具有一第四铜金属区，其中该第二铜铝合金层与该第四铜金属区接合，藉以接合该晶片与该基底。

20.根据权利要求19所述的接合结构，其特征在于其中所述的第四铜金属区包含具有金属插塞的穿硅导孔。