[发明专利]一种用于三维集成混合键合结构及其键合方法

权利要求书

1.一种用于三维集成混合键合结构，包括第一衬底（10）；其特征是：所述第一衬底（10）上设有与第一衬底（10）电连接的键合互连金属，所述键合互连金属对应与第一衬底（10）相连的另一端部内陷形成凹腔（31），键合互连金属对应设置凹腔（31）的端部边缘形成凸点顶部边缘（60）；第一衬底（10）对应形成键合互连金属的表面覆盖有第一介电粘附层（20），所述第一介电粘附层（20）包围键合互连金属且第一介电粘附层（20）的高度低于键合互连金属的高度。

2.根据权利要求1所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述键合互连金属为高温键合金属（30）。

3.根据权利要求2所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述高温键合金属（30）的材料为Cu、Ni、Al、Pt、Pd或Au中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述键合互连金属包括高温键合金属（30）及位于所述高温键合金属（30）一端的低熔点钎料（40），键合互连金属中的高温键合金属（30）与第一衬底（10）对应相连，并在低熔点钎料（40）的端部内陷形成凹腔（31）；第一介电粘附层（20）的高度低于低熔点钎料（40）形成凹腔（31）端部的高度。

5.根据权利要求4所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述低熔点钎料（40）为锡基合金或铟基合金。

6.根据权利要求1所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述第一介电粘附层（20）的材料包括BCB、SU-8、PI聚合物或SiO₂。

7.根据权利要求1所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述第一衬底（10）通过键合互连金属与第二键合体（2）对应配合，第二键合体（2）包括第二衬底（70），所述第二衬底（70）的表面上设有与第二衬底（70）电连接的焊盘（50），第二衬底（70）对应形成焊盘（50）的表面覆盖第二介电粘附层（25）；键合互连金属通过凸点顶部边缘（60）与焊盘（50）对应接触，并在所需的温度及压力下紧密结合，且第一介电粘附层（20）与第二介电粘附层（25）粘结后连成一体。

8.根据权利要求7所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述焊盘（50）的材料为高温金属或低熔点钎料。

9.根据权利要求7所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述第二介电粘附层（25）的材料包括BCB、SU-8、PI聚合物或SiO₂。

10.根据权利要求7所述的用于三维集成混合键合结构，其特征是：所述第二衬底（70）的材料包括硅。

11.一种用于三维集成混合键合结构的键合方法，其特征是，所述键合方法包括如下步骤：

（a）、提供第一键合体（1），所述第一键合体（1）上相应键合互连金属的端部形成凹腔（31）及凸点顶部边缘（60）；

（b）、提供第二键合体（2），所述第二键合体（2）上包括焊盘（50）及第二介电粘附层（25）；

（c）、将键合互连金属对应形成凸点顶部边缘（60）的端部与第二键合体（2）上的焊盘（50）定位接触；

（d）、在所需的键合温度及压力下，键合互连金属对应形成凸点顶部边缘（60）的端部与焊盘（50）紧密接触，第一键合体（1）上的第一介电粘附层（20）与第二键合体（2）上的第二介电粘附层（25）粘结成一体。