[发明专利]具有SLID粘结连接的两个衬底的装置和用于制造这种装置的方法

说明书

现有技术

本发明涉及一种借助于SLID(固液相互扩散)粘结连接相互连接的两个衬底的装置和一种用于制造这种装置的方法。

为了将两个衬底相互连接起来，已知首先在两个衬底上设置粘结材料并且接着实施粘结工艺。一种可能的粘结工艺在于，在此情况下使用所谓的SLID技术。SLID技术基于，作为粘结材料挑选出具有不同高低的熔点的两个合适的金属，其中两个金属一起形成稳定的合金，其具有比两个原始金属的较低的熔点高的熔点。在粘结加工中使两个粘结材料接触并且加热到高于较低的熔点的熔化温度，从而具有较低熔点的金属熔化并且扩散到较高熔化的金属里面。在此情况下在边界层上形成希望的固态的合金。理想的情况是低熔化的金属完全熔化并且完全转移到新形成的合金中。

这种SLID粘结连接在两个衬底之间的应用例如在DE102006019080B3中说明。其中建议使用锡(Sn)作为具有低的熔化温度的第一金属和使用铜(Cu)作为具有较高的熔化温度的第二金属。在锡加热到高于熔化温度时，锡扩散到铜里面并且此时形成一种合金，它的熔点高于锡的熔点。按照该文献所述，在几分钟的时间之后形成一种稳定的金属连接。

但是由现有技术已知的材料选择Cu/Sn不总是可能实现的或者需要大的附加费用下才可能。因此常常许多已知的半导体工艺已经被优化到一定的金属材料上，由此将现有技术中已知的SLID技术简单地移用到现有的半导体工艺中是不能够实现的。

因此存在提供一种修改的SLID技术的需求，这种修改的SLID技术也能够简单地应用到现有的半导体工艺中，在这种现有的半导体工艺中至今已知的材料选择要求很高的匹配费用。

发明的优点

按照本发明的装置以及用于制造这种装置的方法具有优点，即可以以简单的方式实现两个衬底之间的稳定的粘结连接（Bondverbindung），同时不必在大的费用下调整至今的制造工艺。

有利地，一方面完全保持SLID粘结连接的优点，另一方面没有必要在现有的工艺中必须采取相当大的干预。由此总体上获得一种用于希望的两个衬底的装置的、成本有利的制造方法，这在工业制造中是极其重要的。

本发明的有利的改进方案在从属权利要求中给出并且在说明书中说明。

附图

本发明的实施例将对照附图和依据下面的说明进行详细解释。附图中所示：

图1是两个要连接的衬底的实施例在粘结工艺之前的横截面视图，和

图2是图中的两个衬底在粘结工艺之后的横截面视图。

实施例的说明

按照本发明的用于制造具有借助于SLID(固/液相互扩散)粘结连接相互连接的第一和第二衬底的装置的方法将借助于图1和2进行解释。该方法原则上包括以下相继设置的步骤：a)提供第一5和第二衬底10，b)将具有第一金属材料的第一粘结材料15a施加到第一衬底5上和将具有第二金属材料的第二粘结材料15b施加到第二衬底10上，其中作为金属材料选择Al和Sn，和c)通过两个衬底5，10实施粘结工艺，由此实现一种包括金属间Al/Sn相15c的SLID(固液相互扩散)粘结连接15。

有利地，在按照本发明的方法中选择铝(Al)和(Sn)作为粘结用的材料组合。本发明基于新的认识，即这种材料组合是用于一个要形成的SLID粘结连接的非常合适的出发点。一方面通过这种材料组合可以制造一种具有金属间Al/Sn相15c的稳定的SLID粘结连接。另一方面非常多的半导体工艺过程被与其相协调，正好铝作为优选的金属被施加到衬底上。因此在按照本发明的方法中不需要用另一种金属如例如铜取代通过铝对衬底的通常的金属化，以实现SLID粘结连接15。

铝在此情况下优选作为第一金属材料第一衬底5上。相反，锡优选作为第二金属材料施加到第二衬底10上。

第一粘结材料15a因此包括Al作为第一金属材料。在此情况下，粘结材料15aAl可以或者作为纯Al或者也作为Al合金提供用于以后的金属间Al/Sn相15c。对此合适的Al合金是AlSi，AlCu或AlSiCu。

此外可以在步骤b)中在第二衬底10和第二粘结材料15b中的锡，即第二金属材料之间设置由Al或Cu构成的另一层(未在图中示出)。由此则形成层序列衬底/Al/Sn或衬底/Cu/Sn。重要的是Sn层总是形成最外的层。