半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及半導(dǎo)體裝置鍵合領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體電路制造方法過程中以及在后期封裝過程中，需要在不同的器件之間進行鍵合，將不同半導(dǎo)體器件的焊墊進行鍵合從而達到電性連接的目的。
[0003]鍵合的質(zhì)量主要由焊墊本身的平整度以及焊墊之間的接觸水平?jīng)Q定，現(xiàn)有的鍵合過程中，容易出現(xiàn)焊墊表面不平整而導(dǎo)致焊墊之間接觸不良，從而使得不同的半導(dǎo)體器件之間的連接不佳，造成電路失效等不良后果。
[0004]具體地，傳統(tǒng)采用DBI方法(Direct Bond Interconnect, DBI)的鍵合是通過在不同的金屬焊墊(pad)之間施加壓力和溫度完成鍵合的，為了保證鍵合效果，需要在鍵合前通過CMP工藝來達到平整的要求，但是由于CMP研磨液對于銅和二氧化硅的選擇比不一樣，會造成在銅頂端有凹陷(dishing)現(xiàn)象發(fā)生，若兩層界面通過具有凹陷的金屬焊墊進行鍵合，由于界面的不平整，導(dǎo)致鍵合性能的下降，這對于鍵合是不利的，有可能會導(dǎo)致整個電路的電性連接不良，從而影響電路的性能。
[0005]綜上所述，提供一種能夠獲得更佳鍵合效果的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。
[0006]公開于該實用新型【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對本實用新型的一般【背景技術(shù)】的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述問題，本實用新型提供一種半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)。
[0008]為了達到上述目的，本實用新型提供一種半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)，包括:第一金屬層，所述第一金屬層表面具有第一焊墊，所述第一焊墊具有第一開口圖案；第二金屬層，所述第二金屬層表面具有第二焊墊，所述第二焊墊具有第二開口圖案；所述第一金屬層和所述第二金屬層表面鍵合連接，所述第一焊墊和相對應(yīng)的第二焊墊上下對齊鍵合連接，所述第一焊墊的第一開口圖案和所述第二焊墊的第二開口圖案在鍵合接觸面相互錯開。
[0009]優(yōu)選地，所述第一開口圖案為一條或多條平行排列的直線條紋或折線條紋，所述第二開口圖案為一條或多條平行排列的直線條紋或折線條紋。
[0010]優(yōu)選地，在所述第一焊墊與所述第二焊墊鍵合連接時，所述第一焊墊的一條或多條平行排列的直線條紋與所述第二焊墊的一條或多條平行排列的直線條紋之間形成夾角。
[0011]優(yōu)選地，在所述第一焊墊與所述第二焊墊鍵合連接時，所述第一焊墊的一條或多條平行排列的折線條紋的轉(zhuǎn)折點朝向與所述第二焊墊的一條或多條平行排列的折線條紋的對應(yīng)的轉(zhuǎn)折點朝向相對。
[0012]優(yōu)選地，所述第一金屬層的表面粗糙度低于lOOnm，所述第二金屬層的表面粗糙度低于lOOnm。
[0013]優(yōu)選地，所述第一焊墊的尺寸為10um-50um，所述第二焊墊的尺寸為10um_50um。
[0014]優(yōu)選地，所述第一開口圖案的一條直線條紋或折線條紋的寬度為lum-20um，所述第二開口圖案的一條直線條紋或折線條紋的寬度為lum-20um。
[0015]優(yōu)選地，所述第一焊墊和第二焊墊中填充設(shè)置有銅、錫、金、鋁、銅錫合金、銀錫合金、錫鉑合金、鎳銀合金或鎳錫合金。
[0016]優(yōu)選地，所述直線條紋的區(qū)域或者所述折線條紋的區(qū)域填充設(shè)置有銅、錫、金、鋁、銅錫合金、銀錫合金、錫鉑合金、鎳銀合金或鎳錫合金。
[0017]優(yōu)選地，所述直線條紋之間的區(qū)域或者所述折線條紋之間的區(qū)域為介電材質(zhì)，所述介電材質(zhì)為二氧化硅、氟氧化硅、碳氟化硅或SiCOH。
[0018]優(yōu)選地，所述夾角為45度至135度。
[0019]本實用新型的有益效果是:本實用新型可以更大程度地減小線寬，進而減少凹陷(dishing)現(xiàn)象的發(fā)生，保證鍵合效果；另外本實用新型的結(jié)構(gòu)使得對準(zhǔn)的過程更加方便，大大減小由于光刻或鍵合偏差帶來的電互聯(lián)失效。
【附圖說明】
[0020]通過說明書附圖以及隨后與說明書附圖一起用于說明本實用新型某些原理的【具體實施方式】，本實用新型所具有的其它特征和優(yōu)點將變得清楚或得以更為具體地闡明。
[0021]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的焊墊設(shè)計示意圖。
[0022]圖2為根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的焊墊設(shè)計示意圖。
[0023]圖3a為根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的第一開口圖案和第二開口圖案的一實施例的俯視圖。
[0024]圖3b為根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的第一開口圖案和第二開口圖案的另一實施例的俯視圖。
[0025]圖4為根據(jù)本實用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)進行鍵合的鍵合方法步驟圖。
[0026]應(yīng)當(dāng)了解，說明書附圖并不一定按比例地顯示本實用新型的具體結(jié)構(gòu)，并且在說明書附圖中用于說明本實用新型某些原理的圖示性特征也會采取略微簡化的畫法。本文所公開的本實用新型的具體設(shè)計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
[0027]在說明書附圖的多幅附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示本實用新型的相同或等同的部分。
【具體實施方式】
[0028]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型。但是本實用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本實用新型不受下面公開的具體實施例的限制。
[0029]下面，結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施例進行描述。參閱圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中焊墊(pad)的設(shè)計示意圖，其中將第一金屬層11和第二金屬層12之間進行鍵合，第一金屬層11包括第一焊墊111，第二金屬層12包括第二焊墊121，其中第一焊墊111和第二焊墊121之間的鍵合為采用DBI方法(Direct Bond Interconnect,DBI)的鍵合，其是通過在金屬焊墊(一般為銅焊墊，也可以為其他合適的金屬)之間施加壓力和溫度完成鍵合的，為了保證鍵合效果，需要在鍵合前通過研磨工藝(化學(xué)機械拋光(CMP，Chemical MechanicalPolishing)工藝)來達到平整的要求，但是由于CMP研磨液對于銅和二氧化娃的選擇比不一樣，會造成在銅頂端有凹陷(dishing)現(xiàn)象發(fā)生，即導(dǎo)致第一焊墊111和第二焊墊121的表面不平整，這樣在第一焊墊111和第二焊墊121進行鍵合時兩者之間的接觸不良，從而使得第一金屬層11和第二金屬層12之間的電性連接不良，導(dǎo)致整個電路性能受到影響。
[0030]而本實用新型的設(shè)計要點在于當(dāng)構(gòu)成焊墊的銅線的線寬較大的時候為了保證化學(xué)機械拋光(CMP)的均勻性，在設(shè)計焊墊時加入一些溝槽結(jié)構(gòu)，減少構(gòu)成焊墊的銅線的線寬。并進一步提出增加溝槽后的銅線在鍵合的時候可以呈一定角度，這樣保證了在構(gòu)成焊墊的銅線的具有比較小的線寬時也不會由于光刻對準(zhǔn)或鍵合對準(zhǔn)時的偏差而導(dǎo)致電連接失效。
[0031]請參閱圖2所示，本實用新型提供一種半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)，其包括第一金屬層21和第二金屬層22，所述第一金屬層21表面具有第一焊墊211，所述第一焊墊211內(nèi)形成有多個第一溝槽2111從而在第一焊墊211的表面形成第一開口圖案，第二金屬層22表面具有第二焊墊221，所述第二焊墊221內(nèi)形成有多個第二溝槽2211從而在第二焊墊221的表面形成第二開口圖案；所述第一金屬層21和所述第二金屬層22表面鍵合連接(實際鍵合時，是第一金屬層21在圖2所示的位置處翻轉(zhuǎn)180度而與第二金屬層22鍵合)，所述第一焊墊211和相對應(yīng)的第二焊墊221上下對齊鍵合連接，所述第一開口圖案和所述第二開口圖案在鍵合接觸面是相互錯開的，即第一開口圖案與第二開口圖案是不完全相互重合的，例如是互相垂直或者呈一定角度等等。
[0032]其中，第一金屬層21和第二金屬層22的表面粗糙度以及第一焊墊211和第二焊墊221的尺寸需要根據(jù)具體工藝來決定，優(yōu)選地，第一金屬層21的表面粗糙度低于lOOnm，第二金屬層22的表面粗糙度低于100nm，第一焊墊211的尺寸為10um-50um，第二焊墊221的尺寸為10um-50um( —般地，為了形成更好的電學(xué)連接，第一焊墊211和第二焊墊221設(shè)計為正方形，其邊長為10Um-50Um)。另外，第一焊墊211和第二焊墊221填充設(shè)置有銅、錫、金、鋁、銅錫合金、銀錫合金、錫鉑合金、鎳銀合金或鎳錫合金，優(yōu)選地為銅。進一步地，所述第一溝槽2111之間以及所述第二溝槽2211之間均為介電材質(zhì)，所述介電材質(zhì)為二氧化硅、氟氧化硅、碳氟化硅或SiCOH，優(yōu)選地為二氧化硅，而所述第一溝槽2111中以及所述第二溝槽2211中則填充設(shè)置有銅、錫、金、鋁、銅錫合金、銀錫合金、錫鉑合金、鎳銀合金或鎳錫合金，優(yōu)選地為銅。
[0033]具體地，如圖2所示，第一焊墊211和第二焊墊221內(nèi)均形成了各自的溝槽結(jié)構(gòu)，即在形成焊墊時溝槽結(jié)構(gòu)的部分將填充銅之類的金屬，而溝槽結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域為二氧化硅之類的介電材質(zhì)，這樣便在第一焊墊211和第二焊墊221的表面形成了第一開口圖案和第二開口圖案。所述第一開口圖案(即垂直于第一焊墊211表面觀察到的第一溝槽2111形成的圖案)為一條或多條平行排列的直線條紋(也可以根據(jù)需要設(shè)計為折線條紋)，所述第二開口圖案(即垂直于第二焊墊221表面觀察到的第二溝槽2211形成的圖案)為一條或多條平行排列的直線條紋(也可以根據(jù)需要設(shè)計為