[发明专利]金属-电介质键合方法和结构

权利要求书

1.一种金属-电介质键合方法，包括：

提供第一半导体结构，所述第一半导体结构包括：

第一半导体层，

处于所述第一半导体层上的第一电介质层，以及

处于所述第一电介质层上的第一金属层，所述第一金属层具有背对所述第一半导体层的金属键合表面；

对所述金属键合表面施加表面处理；

提供第二半导体结构，所述第二半导体结构包括：

第二半导体层，以及

处于所述第二半导体层上的第二电介质层，所述第二电介质层具有背对所述第二半导体层的电介质键合表面；

对所述电介质键合表面施加表面处理；以及

通过使所述第一金属层的所述金属键合表面仅与所述第二电介质层的所述电介质键合表面键合来使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合。

2.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，在使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合之前，还包括：

清洁所述金属键合表面；以及

清洁所述电介质键合表面。

3.根据权利要求2所述的金属-电介质键合方法，其中：

清洁所述金属键合表面包括使用去离子水清洁所述金属键合表面。

4.根据权利要求2所述的金属-电介质键合方法，其中：

清洁所述金属键合表面包括使用亲水性化学物质清洁所述金属键合表面。

5.根据权利要求4所述的金属-电介质键合方法，其中：

所述亲水性化学物质为氨溶液或弱酸。

6.根据权利要求5所述的金属-电介质键合方法，其中：

所述弱酸包括氢氟酸、苯甲酸、乙酸、丙酸或丙烯酸。

7.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中：

对所述金属键合表面施加表面处理包括使用氮等离子体、氧等离子体、氩等离子体或氩-氢等离子体处理所述金属键合表面。

8.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中，使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合包括：

在所述第一半导体结构和所述第二半导体结构之间形成键合界面。

9.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中，使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合包括：

在处于从15℃到30℃的范围内的室温下使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合。

10.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中，使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合包括：

在高于0℃并且低于15℃的温度下或者在处于从30℃到100℃的范围内的温度下使所述第一半导体结构与所述第二半导体结构键合。

11.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中，使所述金属键合表面平面化包括：

通过化学机械平面化使所述金属键合表面的表面粗糙度降低至0.5nm或更低。

12.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中：

所述第一半导体层包括产生热量的功率器件；并且

所述第一金属层被形成为消散所述功率器件产生的热量。

13.根据权利要求12所述的金属-电介质键合方法，其中：

所述功率器件是二极管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管、绝缘栅双极型晶体管、双极结型晶体管或其组合。

14.根据权利要求1所述的金属-电介质键合方法，其中：

所述第一半导体层包括产生电磁辐射的器件；并且

所述第一金属层阻挡所述电磁辐射到达所述第二半导体结构。