[发明专利]通过制备超细间距微凸点实现金属互连的方法及相应器件

权利要求书

1.一种通过制备超细间距微凸点来实现半导体或固体器件金属互连的方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）先在第一晶圆上沉积一层厚1～3μm的电解质层，涂胶，然后进行掩膜光刻，刻蚀出贯穿所述电解质层的孔；

（2）在第一晶圆表面和所述孔内沉积一层金属种子层；

（3）在第一晶圆表面和所述孔内填充金属；

（4）对第一晶圆表面的金属进行CMP，将孔之外的金属去除，直至相邻孔内填充的金属之间被电解质材料隔离；

（5）对孔内金属的头部周围的电解质材料进行刻蚀，使得金属的头部端面高于周围的电解质面，形成金属露头结构；

（6）在第二晶圆上对与第一晶圆上的上述孔内填充的金属相对应的互连区域重复上述步骤（1）至步骤（4）形成金属镶嵌在电解质材料内的平面结构或重复上述步骤（1）至步骤（5）形成金属露头结构；

（7）在第一晶圆或第二晶圆的金属露头结构端面镀上一层兼有防止金属氧化的金属层或T_m<250℃的低熔点金属；

（8）对第一晶圆和第二晶圆进行面对面的键合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的电解质层为氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮氧化硅。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的电解质层为氧化硅，且所述的阻挡层为Ta、TaN时，在步骤（5）中，用HF对孔内金属头部周围的氧化硅进行刻蚀。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的金属种子层和孔内填充金属一致，为铜或钨，当填充的金属为钨时，无需在第一晶圆表面和所述孔内沉积一层金属种子层，在步骤（3）中，通过电镀填充金属铜或化学气相沉积填充金属钨。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：在步骤（2）中，在沉积的金属种子层为铜时，先在晶圆表面和孔的底部和侧壁沉积阻挡层，所述的阻挡层为Ti、TiN、Ta或TaN。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（7）中，所述的金属层为化学镍金或化学镍钯金。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（7）中，所述的低熔点金属为锡、铟、锡银合金或锡银铜合金。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤（8）中，所述的第一晶圆和第二晶圆通过热压进行键合，热压温度为150℃～400℃。

9.一种基于权利要求1所述的方法制得的半导体或固体器件金属互连的器件，其特征在于：所述的器件包括上下两个芯片，二者面对面键合，第一个芯片具有刻蚀孔内填充的金属高于周围电解质层的金属露头结构，所述的金属露头结构端面上覆有一层兼有防氧化功能的金属物质层或T_m<250℃的低熔点金属，并与第二个芯片上所对应的互连区域中的导电层接触，所述的第二个芯片具有金属镶嵌在电解质材料内的平面结构且所述金属的区域大于第一晶圆的金属露头结构，或所述的第二个芯片具有刻蚀孔内填充的金属高于周围电解质层的金属露头结构。

10.根据权利要求9所述的器件，其特征在于：所述的刻蚀孔内填充的金属为铜或钨；所述的电解质层为氧化硅、碳化硅、氮化硅或氮氧化硅；所述的金属物质层为化学镍金或化学镍钯金；所述的低熔点金属为为锡、铟、锡银合金或锡银铜合金。