[发明专利]用于晶圆级封装的共晶键合方法

权利要求书

1.一种用于晶圆级封装的共晶键合方法，其特征在于，所述共晶键合方法包括步骤：

提供一第一晶圆，于所述第一晶圆上形成第一叠层，所述第一叠层包括含有第一金属的层和含有第二金属的层，所述第一金属与所述第二金属相比具有更强的抗氧化性；

提供一第二晶圆，于所述第二晶圆上形成第二叠层，所述第二叠层包括设置于其表层的含有所述第一金属的层；

使所述第一叠层的键合面与所述第二叠层的键合面对准并接触，以及使所述第一金属与所述第二金属之间发生共晶键合，以形成所述第一金属和所述第二金属组成的共晶键合层，

其中，所述第一叠层的键合面与所述第二叠层的键合面由相同的材料组成，所述第一叠层和所述第二叠层中的含有所述第一金属的层的厚度之和t₁与含有所述第二金属的层的厚度t₂满足以下关系式：

其中：ρ₁、ρ₂分别为第一金属和第二金属的密度；at％₁、at％₂分别为第一金属和第二金属的质量分数；M₁、M₂分别为第一金属元素和第二金属元素的相对原子质量，并且at％₁与at％₂之比为所述第一金属与所述第二金属在共晶点处的质量比。

2.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于：所述第一金属包括锗、锡、铂或金中的一种，所述第二金属包括铝、铜、锌、钛或铬中的一种。

3.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于，所述共晶键合方法还包括：在使所述第一金属与所述第二金属之间发生共晶键合之前，通过等离子体刻蚀工艺图形化所述第一叠层和所述第二叠层的至少一者，以在所述第一晶圆上形成多个第一图形化区段或/及在所述第二晶圆上形成多个第二图形化区段。

4.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于，所述共晶键合方法还包括：在使所述第一金属与所述第二金属之间发生共晶键合之前，通过光刻工艺和等离子体刻蚀工艺图形化所述第一叠层和所述第二叠层，以在所述第一晶圆上形成多个第一图形化区段，在所述第二晶圆上形成多个第二图形化区段，每个第一图形化区段与相应的第二图形化区段对准。

5.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于，于所述第一晶圆上形成所述第一叠层包括：于所述第一晶圆表面上依次形成多个周期的含有所述第二金属的层和含有所述第一金属的层，以得到含有所述第一金属的层与含有所述第二金属的层交替层叠的堆叠结构。

6.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于，形成所述第二叠层的步骤包括：于所述第二晶圆表面上形成键合阻挡层，随后在所述键合阻挡层上形成所述第二叠层的表层。

7.根据权利要求6所述的共晶键合方法，其特征在于：所述键合阻挡层用于阻挡所述第一金属层扩散，并且包括钛或铬中的一种。

8.根据权利要求1或5所述的共晶键合方法，其特征在于：其中所述第一金属是锗，所述第二金属是铝，t₁与t₂满足

9.根据权利要求8所述的共晶键合方法，其特征在于：将所述第一晶圆和所述第二晶圆加热到425℃-470℃的温度，以5000Mpa-10000Mpa的键合压力对所述第一晶圆和所述第二晶圆机械加压以使所述第一金属与所述第二金属之间发生共晶键合。

10.根据权利要求1所述的共晶键合方法，其特征在于：所述第一叠层和所述第二叠层的总厚度为0.1μm～5μm，所述第一叠层的最表层具有小于50nm的厚度。

11.一种通过晶圆级封装工艺制作的微机电装置，所述晶圆级封装工艺包括根据权利要求1-10任一项所述的共晶键合方法。