[发明专利]半导体晶片的复合粘接方法及相关的三维集成器件

权利要求书

1.一种将两个半导体晶片粘接在一起的复合粘接方法，每个半导体晶片具有暴露在晶片顶表面上并在其间限定凹槽的多个相互间隔的导电垫，该方法包括以下步骤：

a)在所述半导体晶片的第一半导体晶片上，以保形方式将未固化的硅氧烷聚合物涂层沉积于所述第一半导体晶片的顶表面和其导电垫上，以掩埋所述导电垫并填充在它们之间的凹槽，所述硅氧烷聚合物是在固化时收缩的类型；

a2)实现所述半导体晶片的第二半导体晶片，所述半导体晶片具有暴露的导电垫，并且在所述第二半导体晶片的顶表面上方以及在所述导电垫之间的凹槽中具有还没有固化的所述硅氧烷聚合物或氧化硅的涂层；

b)通过用化学机械抛光技术去除其最上部分减小所述第一半导体晶片的未固化的所述硅氧烷聚合物层的厚度，以暴露其导电垫并使它们与填充有未固化的所述硅氧烷聚合物的凹槽一起平坦化；

c)将对准的第一半导体晶片和第二半导体晶片彼此面对地结合，以使彼此相对的第一半导体晶片和第二半导体晶片的导电垫邻接，并使填充有尚未固化的所述硅氧烷聚合物部分和/或所述氧化硅部分的所述凹槽彼此邻接；

d)将彼此结合的第一半导体晶片和第二半导体晶片在所述硅氧烷聚合物未固化时置于烤箱中，在足以同时固化所述硅氧烷聚合物部分且，同时，使所述硅氧烷聚合物部分粘结在一起或与所述氧化硅部分粘结在一起的温度和时间下烘烤。

2.根据权利要求1所述的复合粘接方法，其特征在于，通过在所述半导体晶片的所述第二半导体晶片上以保形方式沉积尚未固化的所述硅氧烷聚合物的涂层于所述第二半导体晶片的顶表面和其导电垫上，以掩埋其导电垫并填充它们之间的凹槽，然后通过用化学机械抛光技术去除其最上部分来减小所述第二半导体晶片的尚未固化的所述硅氧烷聚合物层的厚度，以暴露其导电垫并使它们与填充有尚未固化的所述硅氧烷聚合物的凹槽一起平坦化来执行所述步骤a2)。

3.根据权利要求1所述的复合粘接方法，其特征在于，所述步骤a2)通过在所述半导体晶片的所述第二半导体晶片上沉积氧化硅涂层，在所述涂层中挖孔并用金属填充以实现所述导电垫来执行。

4.根据权利要求1-3中任一所述的复合粘接方法，其特征在于，所述硅氧烷聚合物选自下组：SC-480型的硅氧烷聚合物、SC-200系列的硅氧烷聚合物、SC-300系列的硅氧烷聚合物、SC-400系列的硅氧烷聚合物、SC-500系列的硅氧烷聚合物、SC-700系列的硅氧烷聚合物、SC-800系列的硅氧烷聚合物及其混合物。

5.根据权利要求1-3中任一所述的复合粘接方法，其特征在于，包括以下步骤：使用H₂O₂和NH₃通过湿法清洁工艺初步清洁第一半导体晶片和第二半导体晶片的所述顶表面，然后在执行步骤a1)和a2)之前用异丙醇干燥所述顶表面。

6.根据权利要求1-3中任一所述的复合粘接方法，其特征在于，所述步骤d)在300℃至400℃的温度范围内进行。

7.根据权利要求1-3中任一所述的复合粘接方法，其特征在于，包括在步骤b)之后和步骤c)之前执行以下操作：

在100℃和200℃之间的温度下烘烤带有SC-480聚合物类型的硅氧烷聚合物涂层的第一半导体晶片和/或第二半导体晶片2分钟。