[发明专利]一种基于嵌套结构和退火的快速常温微凸点键合方法

权利要求书

1.一种基于嵌套结构和退火的快速常温微凸点键合方法，其特征在于，具体步骤为：

（1）形成嵌套结构：在晶圆的正面和背面均形成嵌套结构，所述嵌套结构，其两端分别形成有第一凸起和凹陷部，所述凹陷部包括凹陷结构和环绕所述凹陷结构的第二凸起，所述第二凸起的高度大于所述凹陷结构的高度，所述嵌套结构中第一凸起和第二凸起采用高熔点金属材料，所述凹陷部的凹陷结构采用低熔点金属；

（2）键合：在键合机上将两片晶圆的所述嵌套结构对准，使其中一片晶圆的嵌套结构的所述第一凸起与另一片晶圆的嵌套结构的所述凹陷结构相互对准并键合，重复多次完成多层晶圆的键合；其中，所述第一凸起和所述凹陷结构构成固液扩散金属对；

（3）退火：对完成键合的所述多层晶圆进行退火处理，使所述固液扩散金属对中的高熔点金属和低熔点金属融化扩散形成金属间化合物实现电连接。

2.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述退火温度根据所述低熔点金属材料的熔点在150℃-250℃间设定。

3.根据权利要求1或2所述的键合方法，其特征在于，退火时间为5min~25min。

4.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述高熔点金属为Cu、Au、Ni中的一种或其任意组合。

5.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述低熔点金属为Sn、In、Ga中的一种或其任意组合。

6.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述嵌套结构形成步骤包括以下子步骤：

在晶圆上形成对准标记图形；

形成粘附层和种子层；

采用标准光刻工艺，曝光出布线图形和嵌套结构的基础层图形，用电镀或化学镀镀出高熔点金属材料，形成基础层；

采用标准光刻工艺，在所述基础层曝光出嵌套结构的第一凸起位置和凹陷部的第二凸起位置，电镀高熔点金属，形成第一凸起和凹陷部的第二凸起；

在所述第二凸起中电镀低熔点金属形成所述凹陷结构，然后干法刻蚀粘附层和种子层；

对晶圆的正面进行临时键合保护已有图形，反转晶圆在其背面重复上述步骤，完成背面的嵌套结构的制作，然后去除临时键合。

7.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述嵌套结构形成步骤包括以下子步骤：

在晶圆上形成对准标记图形；

形成粘附层和种子层；

采用标准光刻工艺，曝光出布线图形和嵌套结构的基础层图形，用电镀或化学镀镀出高熔点金属材料，形成基础层；

采用标准光刻工艺，在所述基础层的曝光出嵌套结构的凹陷部的凹陷结构，电镀低熔点金属，形成凹陷部的凹陷结构；

采用标准光刻工艺，在所述基础层上曝光出嵌套结构的第一凸起位置和凹陷部的第二凸起位置，电镀高熔点金属形成第一凸起和第二凸起；

对晶圆的正面进行临时键合保护已有图形，反转晶圆在其背面重复上述步骤，完成背面的嵌套结构的制作，然后去除临时键合。

8.根据权利要求6或7所述的键合方法，其特征在于，所述粘附层材料为TiW、Ti或Cr。

9.根据权利要求6或7所述的温键合方法，其特征在于，所述粘附层的厚度为20-50纳米，所述种子层的厚度为50-100纳米，所述基础层的厚度为2-3微米。

10.根据权利要求1所述的键合方法，其特征在于，所述凹陷结构的高度为1-3微米，所述第二凸起的高度为4-6微米。