用于直接键合结构的尺寸补偿控制.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115943489A(43)申请公布日2023.04.07(21)申请号202180036378.5(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所(22)申请日2021.03.1811256专利代理师丁君军(30)优先权数据62/991,7752020.03.19US(51)Int.Cl.H01L23/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2022.11.18(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2021/0230482021.03.18(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/188846EN2021.09.23(71)申请人隔热半导体粘合技术公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人G·高L·W·米卡里米G·G·小方丹C·E·尤佐权利要求书6页说明书17页附图19页(54)发明名称用于直接键合结构的尺寸补偿控制(57)摘要公开了一种将具有差异厚度的第一半导体元件和第二半导体元件直接混合键合的方法。该方法可以包括：对第一半导体元件上的多个第一接触特征进行图案化。该方法可以包括：对第二半导体元件上的与第一接触特征相对应的多个第二接触特征以用于直接混合键合。该方法可以包括：将光刻倍率校正因子应用于第一图案化和第二图案化中的一者，而不将光刻倍率校正因子应用于第一图案化和第二图案化中的另一者。在各种实施例中，差异膨胀补偿结构可以被设置在第一半导体元件和第二半导体元件中的至少一者上。差异膨胀补偿结构可以被配置为补偿第一半导体元件与第二半导体元件之间的差异膨胀，以减少至少第二接触特征与第四接触特征之间的未对准。CN115943489ACN115943489A权利要求书1/6页1.一种将具有差异厚度的第一半导体元件和第二半导体元件直接混合键合的方法，所述方法包括：获得光刻倍率校正因子，所述光刻倍率校正因子由所述第一半导体元件和所述第二半导体元件因所述差异厚度而产生的差异膨胀导出；对所述第一半导体元件上的多个第一接触特征进行第一图案化；对所述第二半导体元件上的与所述第一接触特征相对应的多个第二接触特征进行第二图案化以用于直接混合键合；以及将所述光刻倍率校正因子应用于所述第一图案化和所述第二图案化中的一者，而不将所述光刻倍率校正因子应用于所述第一图案化和所述第二图案化中的另一者。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：减薄所述第二半导体元件以产生所述差异厚度；以及随后将所述第一半导体元件直接混合键合到所述第二半导体元件，该步骤包括：将所述第一半导体元件和所述第二半导体元件的非导电层直接键合以及将所述第一接触特征与对应的所述第二接触特征直接键合。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在所述第二半导体元件上提供差异膨胀补偿结构，所述差异膨胀补偿结构被配置为补偿所述第一半导体元件与所述第二半导体元件之间的差异膨胀以减小在相对的接触特征之间的未对准。4.根据权利要求3所述的方法，其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：在所述第二半导体元件的背面上提供一个或多个介电层，所述背面与所述第二键合表面相对。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个介电层包括压缩层，所述压缩层被配置为平衡所述第二半导体元件的所述非导电层上的应力。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个介电层包括多个介电层。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个介电层包括在所述第二半导体元件的所述背面上的第一介电层和在第三半导体元件上的第二介电层，并且其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：在无需粘合剂的情况下将所述第二介电层直接键合到所述第一介电层。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述多个介电层包括第一介电层和第二介电层，并且其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：在所述第一介电层与所述第二介电层之间提供金属层。9.根据权利要求3所述的方法，其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：使氢离子在所述第二半导体元件中扩散。10.根据权利要求9所述的方法，还包括：对所键合的所述第一元件和所述第二元件加热并施加真空以去除所述氢离子。11.根据权利要求9所述的方法，其中扩散氢离子包括：将所述第二半导体元件暴露于含氢等离子体。12.根据权利要求3所述的方法，其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：对在所述第一半导体元件和所述第二半导体元件中的至少一者的所述非导电层中的金属层进行图案化。13.根据权利要求3所述的方法，其中提供所述差异膨胀补偿结构包括：在所述直接混合键合期间调整所述第一半导体元件与所述第二半导体元件之间的温度差。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一半导体元件比所述第二半导体元件厚，所述方法包括：将所述光刻倍率校正因子应用于所述第一图案化，其中所述光刻倍率校正2CN115943489A权利要求书2/6页因子的应用使