用于结合的膨胀控制的制作方法

本领域涉及具有可控膨胀率的导电特征。

背景技术：

1、半导体元件(诸如集成设备管芯或芯片)可被安装或堆叠在其他元件上。例如，半导体元件可以被安装到载体(诸如封装衬底、插入物、重组晶片或元件等)。作为另一示例，半导体元件可以被堆叠在另一半导体元件的顶部，例如，第一集成设备管芯可以被堆叠在第二集成设备管芯上。半导体元件中的每个半导体元件可以具有导电焊盘，用于将半导体元件彼此机械地和电气地结合。对于用于形成用于可靠结合的导电焊盘的改进方法存在持续的需求。

技术实现思路

技术特征：

1.一种具有接触表面的元件，所述元件包括：

2.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料的所述晶胞尺寸比所述第二导电材料的所述晶胞尺寸大至少1.3倍。

3.根据权利要求1所述的元件，还包括沿所述腔体的表面被共形设置的阻挡层。

4.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料被设置在所述腔体的底表面与所述第二导电材料之间。

5.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料完全被埋在所述第二导电材料下。

6.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料未被暴露。

7.根据权利要求1所述的元件，其中所述第二导电材料是铜。

8.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料具有低于230℃的特性形成温度。

9.根据权利要求8所述的元件，其中所述第一导电材料具有低于130℃的特性形成温度。

10.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料是金属硅化物。

11.根据权利要求10所述的元件，其中所述金属硅化物包括镍、钛或钴。

12.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料包括锌、钛或镍。

13.根据权利要求1所述的元件，其中所述第二导电材料包括面心立方结构，并且所述第一导电材料包括六方晶体结构。

14.根据权利要求13所述的元件，其中所述第二导电材料包括铜，并且所述第一导电材料包括钛。

15.根据权利要求14所述的元件，其中所述第一导电材料的电阻率比所述第二导电材料的电阻率大。

16.根据权利要求15所述的元件，其中所述第一导电材料的所述电阻率比所述第二导电材料的所述电阻率的40倍小。

17.根据权利要求16所述的元件，其中所述第一导电材料的所述电阻率比所述第二导电材料的所述电阻率的20倍小。

18.根据权利要求1所述的元件，其中所述第二导电材料的厚度比所述第一导电材料的厚度大。

19.根据权利要求1所述的元件，其中所述第一导电材料是化学机械抛光兼容材料。

20.一种具有接触表面的第一元件，所述第一元件包括：

21.根据权利要求20所述的第一元件，还包括沿所述腔体的表面被共形设置的阻挡层。

22.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物被设置在所述腔体的底表面与所述金属之间。

23.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物完全被埋在所述金属下。

24.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属未被暴露。

25.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属是铜。

26.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物是金属合金化材料。

27.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物具有低于230℃的特性形成温度。

28.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物包括镍、钛或铜。

29.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物的电阻率比所述金属的电阻率大。

30.根据权利要求29所述的第一元件，其中所述金属硅化物的所述电阻率比所述金属的所述电阻率的40倍小。

31.根据权利要求30所述的第一元件，其中所述金属硅化物的所述电阻率比所述金属的所述电阻率的20倍小。

32.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属的厚度比所述金属硅化物的厚度大。

33.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属和所述金属硅化物彼此不发生反应。

34.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属包括铜，并且所述金属硅化物包括锌。

35.根据权利要求20所述的第一元件，其中所述金属硅化物是化学机械抛光兼容材料。

36.一种结合结构，包括：

37.根据权利要求36所述的结合结构，其中所述结合导电接触包括合金化元素的梯度。

38.一种结合结构，包括：

39.根据权利要求38所述的结合结构，其中所述第一元件还包括在所述第一非导电区域与所述第一导电特征之间的阻挡层。

40.根据权利要求38所述的结合结构，其中所述金属硅化物包括镍、钛或铜。

41.一种结合结构，包括：

42.根据权利要求41所述的结合结构，其中所述第一元件还包括在所述第一非导电区域与所述第一导电特征之间的阻挡层。

43.根据权利要求41所述的结合结构，其中所述第一导电特征包括金属硅化物。

44.根据权利要求43所述的结合结构，其中所述金属硅化物包括镍、钛或铜。

45.根据权利要求41所述的结合结构，其中所述结合导电接触包括正交晶体结构。

46.根据权利要求41所述的结合结构，其中所述结合导电接触具有比所述导电材料的晶胞尺寸大的晶胞尺寸。

47.一种结合结构，包括：

48.根据权利要求47所述的结合结构，其中所述结合导电接触包括正交晶体结构或六方晶体结构。

49.根据权利要求47所述的结合结构，其中所述结合导电接触包括合金化元素的梯度。

50.根据权利要求47所述的结合结构，其中所述第一元件还包括在所述第一非导电区域与所述第一导电特征之间的阻挡层。

51.根据权利要求47所述的结合结构，其中所述结合导电接触包括铜钛。

52.一种结合结构，包括：

53.根据权利要求52所述的结合结构，还包括沿所述第一腔体的表面被共形设置的阻挡层。

54.根据权利要求52所述的结合结构，其中所述第一导电材料被设置在所述第一腔体的底表面与所述第二导电材料之间。

55.根据权利要求54所述的结合结构，其中所述第一导电材料完全被埋在所述第二导电材料下。

56.根据权利要求54所述的结合结构，其中所述直接结合的第一接触焊盘和第二接触焊盘限定包括正交晶体结构的结合导电接触。

57.根据权利要求56所述的结合结构，其中所述直接结合的接触焊盘包括铜钛。

58.根据权利要求54所述的结合结构，其中所述直接结合的第一接触焊盘和第二接触焊盘限定包括合金化元素的梯度的结合导电接触。

59.一种形成元件的方法：

60.根据权利要求59所述的方法，其中形成所述腔体包括蚀刻所述非导电材料的一部分。

61.根据权利要求59所述的方法，还包括沿所述腔体的表面共形地提供阻挡层。

62.根据权利要求59所述的方法，其中提供所述第一导电材料包括电镀所述第一导电材料。

63.根据权利要求59所述的方法，其中所述第二导电材料是铜。

64.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一导电材料是金属合金化材料。

65.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一导电材料具有低于230℃的特性形成温度。

66.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一导电材料是金属硅化物。

67.根据权利要求66所述的方法，其中所述金属硅化物包括镍、钛或铜。

68.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一导电材料包括铝、锌、钛或镍。

69.根据权利要求59所述的方法，其中所述第二导电材料包括面心立方结构，并且所述第一导电材料包括六方晶体结构。

70.根据权利要求69所述的方法，其中所述第二导电材料包括铜，并且所述第一导电材料包括钛。

71.根据权利要求59所述的方法，其中所述第一导电材料的电阻率比所述第二导电材料的电阻率大。

72.根据权利要求71所述的方法，其中所述第一导电材料的所述电阻率比所述第二导电材料的所述电阻率的40倍小。

73.根据权利要求72所述的方法，其中所述第一导电材料的所述电阻率比所述第二导电材料的所述电阻率的20倍小。

74.根据权利要求59所述的方法，其中所述第二导电材料的厚度比所述第一导电材料的厚度大。

75.根据权利要求59所述的方法，其中所述抛光包括通过化学机械抛光兼容材料抛光所述非导电材料的所述表面和所述第二导电材料的所述表面。

76.根据权利要求59所述的方法，其中所述元件不经退火而被形成。

77.一种形成结合结构的方法，所述结合结构包括根据权利要求0所述的元件和具有接触焊盘的第二元件，所述方法包括退火所述第一导电材料、所述第二导电材料和所述接触焊盘，从而使所述第一导电材料、所述第二导电材料和所述接触焊盘膨胀以形成结合导电接触。

78.根据权利要求77所述的方法，其中所述退火在所述第一材料与所述第二材料之间形成合金。

79.一种形成元件的方法：

80.根据权利要求79所述的方法，其中形成所述腔体包括蚀刻所述非导电材料的一部分。

81.根据权利要求79所述的方法，其中提供所述第一导电材料包括电镀所述第一导电材料。

82.根据权利要求79所述的方法，其中所述第二导电材料是铜。

83.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一导电材料是金属合金化材料。

84.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一导电材料具有低于230℃的特性形成温度。

85.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一导电材料是金属硅化物。

86.根据权利要求79所述的方法，其中所述第二导电材料包括面心立方结构，并且所述第一导电材料包括六方晶体结构。

87.根据权利要求86所述的方法，其中所述第二导电材料包括铜，并且所述第一导电材料包括钛。

88.根据权利要求79所述的方法，其中所述第一导电材料的电阻率比所述第二导电材料的电阻率大。

89.根据权利要求88所述的方法，其中所述第一导电材料的所述电阻率比所述第二导电材料的所述电阻率的40倍小。

90.根据权利要求89所述的方法，其中所述第二导电材料的所述电阻率比所述第一导电材料的所述电阻率的20倍小。

91.根据权利要求79所述的方法，其中所述第二导电材料的厚度比所述第一导电材料的厚度大。

92.根据权利要求79所述的方法，其中所述抛光包括通过化学机械抛光兼容材料抛光所述非导电材料的所述表面和所述第二导电材料的所述表面。

93.根据权利要求79所述的方法，其中所述元件不经退火而被形成。

94.一种形成元件的方法：

95.根据权利要求94所述的方法，其中形成所述腔体包括蚀刻所述非导电材料的一部分。

96.根据权利要求94所述的方法，其中提供所述第一导电材料包括电镀所述第一导电材料。

97.根据权利要求94所述的方法，其中所述第二导电材料是铜。

98.根据权利要求94所述的方法，其中所述第一导电材料具有低于230℃的特性形成温度。

99.根据权利要求94所述的方法，其中所述第二导电材料包括铜，并且所述第一导电材料包括钛。

100.根据权利要求94所述的方法，其中所述第一导电材料的电阻率比所述第二导电材料的电阻率大。

101.根据权利要求94所述的方法，其中所述第二导电材料的厚度比所述第一导电材料的厚度大。

102.根据权利要求94所述的方法，其中所述抛光包括通过化学机械抛光兼容材料抛光所述非导电材料的所述表面和所述第二导电材料的所述表面。

103.根据权利要求94所述的方法，其中所述元件不经退火而被形成。

104.一种形成结合结构的方法，所述结合结构包括根据权利要求0所述的元件和具有接触焊盘的第二元件，所述方法包括退火所述第一导电材料、所述第二导电材料和所述接触焊盘，从而使所述第一导电材料、所述第二导电材料和所述接触焊盘膨胀以形成结合导电接触。

105.根据权利要求104所述的方法，其中所述退火在所述第一导电材料与所述第二导电材料之间形成合金。

106.一种形成结合结构的方法，所述方法包括：

107.根据权利要求106所述的方法，其中提供所述第一元件包括在所述第一非导电区域中形成腔体，并用所述第一导电特征至少部分地填充所述腔体。

108.根据权利要求107所述的方法，其中形成所述腔体包括蚀刻所述非导电材料的一部分。

109.根据权利要求108所述的方法，还包括沿所述腔体的表面共形地提供阻挡层。

110.根据权利要求107所述的方法，其中提供所述第一导电特征包括电镀所述第一导电特征。

111.根据权利要求106所述的方法，其中所述第一导电材料是铜。

112.根据权利要求106所述的方法，其中所述第二导电材料具有低于230℃的特性形成温度。

113.根据权利要求106所述的方法，其中所述第二导电材料是金属硅化物。

114.根据权利要求113所述的方法，其中所述金属硅化物包括镍、钛或铜。

115.根据权利要求106所述的方法，其中所述第二导电材料包括铝、锌、钛或镍。

116.根据权利要求106所述的方法，其中所述第一导电材料包括面心立方结构，并且所述第二导电材料包括六方晶体结构。

117.根据权利要求116所述的方法，其中所述第一导电材料包括铜，并且所述第二导电材料包括钛。

118.根据权利要求106所述的方法，其中所述第二导电材料的电阻率比所述第一导电材料的电阻率大。

119.根据权利要求118所述的方法，其中所述第二导电材料的所述电阻率比所述第一导电材料的所述电阻率的40倍小。

120.根据权利要求119所述的方法，其中所述第二导电材料的所述电阻率比所述第一导电材料的所述电阻率的20倍小。

121.根据权利要求106所述的方法，其中所述第一导电材料的厚度比所述第二导电材料的厚度大。

122.根据权利要求106所述的方法，还包括通过化学机械抛光兼容材料抛光所述非导电材料的表面和所述第一导电材料的表面。

123.根据权利要求106所述的方法，其中所述退火包括在100℃至200℃之间的温度下退火所述第一导电特征和所述第二导电特征。

124.根据权利要求106所述的方法，其中所述退火包括在100℃至150℃之间的温度下退火所述第一导电特征和所述第二导电特征。

125.根据权利要求106所述的方法，其中所述退火在所述第一导电材料与所述第二导电材料之间形成合金。

126.一种形成结合结构的方法，所述方法包括：

127.一种具有接触表面的元件，所述元件包括：

128.一种具有接触表面的元件，所述元件包括：

129.一种具有接触表面的元件，所述元件包括：

130.根据权利要求130所述的元件，其中所述粗糙化的接触表面包括尖刺。

131.根据权利要求129所述的元件，其中所述接触焊盘包括正交晶体结构。

132.根据权利要求129所述的元件，其中所述接触表面的表面粗糙度介于3nm与100nm之间的范围。

133.根据权利要求129所述的元件，其中所述接触表面的表面粗糙度介于3nm与50nm之间的范围。

134.根据权利要求129所述的元件，其中所述接触表面的表面粗糙度比所述非导电区域的结合表面的粗糙度高。

135.一种结合结构，包括：

136.根据权利要求135所述的结合结构，其中所述导电接触特征包括所述第一导电材料和所述第二导电材料的合金。

137.根据权利要求135所述的结合结构，其中所述导电接触特征在没有介入粘合剂的情况下被直接结合到所述第二元件的第二导电接触特征。

技术总结
公开了一种元件和一种包括元件的结合结构。元件可以包括：非导电区域，具有从接触表面至少部分地延伸穿过非导电区域的厚度的腔体；以及接触特征，被形成在腔体中。非导电区域被配置为直接结合到第二元件的非导电区域。元件的接触焊盘被配置为直接结合到第二元件的接触焊盘。接触焊盘可以包括第一导电材料和第二导电材料。第一导电材料可以具有比第二导电材料的晶胞尺寸大的晶胞尺寸。第一导电材料可以是金属合金化材料。第一导电材料可以是金属硅化物，并且第二导电材料可以是金属。结合导电接触可以包括导电材料和合金化元素，并且合金化元素的量可以随着结合导电接触的厚度而变化。

技术研发人员：J·A·泰尔,T·沃克曼,C·E·尤佐,J·佩雷斯,P·姆罗策克
受保护的技术使用者：美商艾德亚半导体接合科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/11