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(shí)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(guò)程中以及在后期封裝過(guò)程中，需要在不同的器件之間進(jìn)行鍵合，將不同半導(dǎo)體器件的焊墊進(jìn)行鍵合從而達(dá)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(guò)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(guò)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(guò)CMP工藝來(lái)達(dá)到平整的要求，但是由于CMP研磨液對(duì)于銅和二氧化硅的選擇比不一樣，會(huì)造成在銅頂端有凹陷(dishing)現(xiàn)象發(fā)生，若兩層界面通過(guò)具有凹陷的金屬焊墊進(jìn)行鍵合，由于界面的不平整，導(dǎo)致鍵合性能的下降，這對(duì)于鍵合是不利的，有可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)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(wèn)題。
[0006]公開(kāi)于該實(shí)用新型【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本實(shí)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(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)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(kāi)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(kāi)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(duì)應(yīng)的第二焊墊上下對(duì)齊鍵合連接，所述第一焊墊的第一開(kāi)口圖案和所述第二焊墊的第二開(kāi)口圖案在鍵合接觸面相互錯(cuò)開(kāi)。
[0009]優(yōu)選地，所述第一開(kāi)口圖案為一條或多條平行排列的直線(xiàn)條紋或折線(xiàn)條紋，所述第二開(kāi)口圖案為一條或多條平行排列的直線(xiàn)條紋或折線(xiàn)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(shí)，所述第一焊墊的一條或多條平行排列的直線(xiàn)條紋與所述第二焊墊的一條或多條平行排列的直線(xiàn)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(shí)，所述第一焊墊的一條或多條平行排列的折線(xiàn)條紋的轉(zhuǎn)折點(diǎn)朝向與所述第二焊墊的一條或多條平行排列的折線(xiàn)條紋的對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)朝向相對(duì)。
[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(kāi)口圖案的一條直線(xiàn)條紋或折線(xiàn)條紋的寬度為lum-20um，所述第二開(kāi)口圖案的一條直線(xiàn)條紋或折線(xiàn)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(xiàn)條紋的區(qū)域或者所述折線(xiàn)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(xiàn)條紋之間的區(qū)域或者所述折線(xiàn)條紋之間的區(qū)域?yàn)榻殡姴馁|(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(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型可以更大程度地減小線(xiàn)寬，進(jìn)而減少凹陷(dishing)現(xiàn)象的發(fā)生，保證鍵合效果；另外本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)使得對(duì)準(zhǔn)的過(guò)程更加方便，大大減小由于光刻或鍵合偏差帶來(lái)的電互聯(lián)失效。
【附圖說(shuō)明】
[0020]通過(guò)說(shuō)明書(shū)附圖以及隨后與說(shuō)明書(shū)附圖一起用于說(shuō)明本實(shí)用新型某些原理的【具體實(shí)施方式】，本實(shí)用新型所具有的其它特征和優(yōu)點(diǎn)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(jì)示意圖。
[0022]圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的焊墊設(shè)計(jì)示意圖。
[0023]圖3a為根據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的第一開(kāi)口圖案和第二開(kāi)口圖案的一實(shí)施例的俯視圖。
[0024]圖3b為根據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)的第一開(kāi)口圖案和第二開(kāi)口圖案的另一實(shí)施例的俯視圖。
[0025]圖4為根據(jù)本實(shí)用新型的半導(dǎo)體裝置鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)行鍵合的鍵合方法步驟圖。
[0026]應(yīng)當(dāng)了解，說(shuō)明書(shū)附圖并不一定按比例地顯示本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)，并且在說(shuō)明書(shū)附圖中用于說(shuō)明本實(shí)用新型某些原理的圖示性特征也會(huì)采取略微簡(jiǎn)化的畫(huà)法。本文所公開(kāi)的本實(shí)用新型的具體設(shè)計(jì)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(lái)確定。
[0027]在說(shuō)明書(shū)附圖的多幅附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示本實(shí)用新型的相同或等同的部分。
【具體實(shí)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(shí)用新型。但是本實(shí)用新型能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本實(shí)用新型不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0029]下面，結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例進(jìn)行描述。參閱圖1所示，為現(xiàn)有技術(shù)中焊墊(pad)的設(shè)計(jì)示意圖，其中將第一金屬層11和第二金屬層12之間進(jìn)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(guò)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(guò)研磨工藝(化學(xué)機(jī)械拋光(CMP，Chemical MechanicalPolishing)工藝)來(lái)達(dá)到平整的要求，但是由于CMP研磨液對(duì)于銅和二氧化娃的選擇比不一樣，會(huì)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(jìn)行鍵合時(shí)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(gè)電路性能受到影響。
[0030]而本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)要點(diǎn)在于當(dāng)構(gòu)成焊墊的銅線(xiàn)的線(xiàn)寬較大的時(shí)候?yàn)榱吮ＷC化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的均勻性，在設(shè)計(jì)焊墊時(shí)加入一些溝槽結(jié)構(gòu)，減少構(gòu)成焊墊的銅線(xiàn)的線(xiàn)寬。并進(jìn)一步提出增加溝槽后的銅線(xiàn)在鍵合的時(shí)候可以呈一定角度，這樣保證了在構(gòu)成焊墊的銅線(xiàn)的具有比較小的線(xiàn)寬時(shí)也不會(huì)由于光刻對(duì)準(zhǔn)或鍵合對(duì)準(zhǔn)時(shí)的偏差而導(dǎo)致電連接失效。
[0031]請(qǐng)參閱圖2所示，本實(shí)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(gè)第一溝槽2111從而在第一焊墊211的表面形成第一開(kāi)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(gè)第二溝槽2211從而在第二焊墊221的表面形成第二開(kāi)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(shí)際鍵合時(shí)，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(duì)應(yīng)的第二焊墊221上下對(duì)齊鍵合連接，所述第一開(kāi)口圖案和所述第二開(kāi)口圖案在鍵合接觸面是相互錯(cuò)開(kāi)的，即第一開(kāi)口圖案與第二開(kāi)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(lái)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(jì)為正方形，其邊長(zhǎng)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(jìn)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(shí)溝槽結(jié)構(gòu)的部分將填充銅之類(lèi)的金屬，而溝槽結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域?yàn)槎趸柚?lèi)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(kāi)口圖案和第二開(kāi)口圖案。所述第一開(kāi)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(xiàn)條紋(也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)為折線(xiàn)條紋)，所述第二開(kāi)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(xiàn)條紋(也可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)為