[发明专利]一种铜的混合键合方法

摘要

本发明涉及一种铜的混合键合方法。本发明在需要键合的两片晶圆表面，采用传统的后端铜互联技术，制造平坦的铜和绝缘体平面，并使两片晶圆上的铜图形一一对应；在晶圆混合键合过程中，首先实现晶圆键合，即晶圆绝缘体之间的键合，其次将键合后的晶圆放置在高温下退火，使热膨胀系数大于绝缘体的铜受到绝缘体键合界面的压缩，在温度和压力的共同作用下，使两边铜金属接近、压缩并熔合成一体，从而达到两边铜导体合二为一的结构。本发明用于与传统集成电路兼容的机器与制程中，实现混合键合过程中的金属互联问题，通过上下衬底的金属晶粒熔合成一体，大大减小了跨晶圆的导线电阻及延迟，为后续步骤提供了较好的工艺基础。

主权项

1.一种铜的混合键合方法，包括以下步骤：步骤一，提供待混合键合的上衬底和待混合键合的下衬底，所述上衬底底部和所述下衬底顶部均具有绝缘层；步骤二，在上衬底底部的绝缘层上形成多个第一金属导体，所述多个第一金属导体分别具有第一端面，所述第一端面均比周围绝缘层表面稍低，形成第一凹陷，所述第一凹陷的深度范围为50～100nm；步骤三，在下衬底顶部的绝缘层上形成多个第二金属导体，所述多个第二金属导体分别具有第二端面，所述第二端面均比周围绝缘层表面稍低，形成第二凹陷，所述第二凹陷的深度范围为50～100nm；所述下衬底绝缘层上第二金属导体的位置与所述上衬底绝缘层上第一金属导体的位置一一对应；步骤四，对所述上下衬底进行清洗，去除所述上衬底和所述下衬底上附着的沾污物；步骤五，将经步骤四处理的上下衬底对准，通过键合装置施加压力，使所述上衬底的绝缘层和所述下衬底的绝缘层键合在一起，形成稳固的预键合结构；步骤六，将预键合后的上下衬底进行退火，所述第一金属导体和第二金属导体在温度和绝缘体压力的作用下熔合成一体。