金属互连，制造金属互连的方法，半导体装置和制造半导体装置的方法与流程

各种实施例一般涉及金属互连，制造金属互连的方法，半导体装置和制造半导体装置的方法。

背景技术：

结构与无铅管芯附接之间的无铅互连正处于增长趋势，特别是在半导体工业中。该趋势的部分是由在铅的使用上的关注而推动的，其中一些政府机构计划禁止在半导体工业中使用铅。包含铅的焊接互连通常用于高度导电的互连。

因此，可以取代焊接互连的高度导电的无铅互连将是合期望的。用于实现导电的无铅互连的一些选项已包括烧结或扩散焊接。在这两种情况下，存在许多要求考虑的重要的边界处理条件。

例如，用于烧结或扩散接合的压力以及用于烧结或扩散接合的温度都不可以太高，以便防止对半导体结构的损坏，并且不能够通过现有的设备来实现。此外，在最终固定管芯之前，必须以高的精度将其放置在位并且在随后的处置步骤期间使其保持在该位置。这些边界条件可能给出对于烧结或扩散焊接的处理而言可能并非最佳的要求，或者可能不适合于利用常规的互连和管芯附接设备执行处理。以相对低的温度实现最终互连并且在互连中或者在互连周围不存在过量的支承材料将是合期望的。

附图说明

在附图中，贯穿不同的视图，同样的参考标号一般指代相同的部分。附图未必是成比例的，相反重点一般被放在图示本发明的原理上。在以下的描述中，参照以下附图描述了本发明的各种实施例，在附图中：

图1a和图1b示出结构之间的金属互连。

图2a至图2d示出在柱的远端上的金属互连。

图3示出制造金属互连的方法。

图4示出制造金属互连的方法。

图5a至图5g示出制造金属互连。

图6示出在柱的远端上制造金属互连的方法。

图7a至图7d示出在柱的远端上制造金属互连。

图8a和图8b示出半导体装置。

图9示出制造半导体装置的方法。

图10示出制造半导体装置的方法。

图11示出制造半导体装置的方法。

图12a至图12c示出半导体装置。

图13示出制造半导体装置的方法。

图14a至图14g示出制造半导体装置。

图15a至图15c示出半导体装置。

图16a和图16b示出功率半导体装置。

具体实施方式

下面的详细描述参照随附附图，附图通过图示的方式示出其中可以实践本发明的特定细节和实施例。

词语“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或说明”。本文中作为“示例性”描述的任何实施例或设计未必被解释为较之其它实施例或设计是优选或有利的。

如本文中所使用的，“电路”可以被理解为任何种类的逻辑（模拟或数字）实现实体，其可以是专用线路或执行存储在存储器、固件、硬件或它们的任何组合中的软件的处理器。更进一步地，“电路”可以是硬布线逻辑电路或可编程逻辑电路，诸如可编程处理器，例如微处理器（例如复杂指令集计算机（cisc）处理器或精简指令集计算机（risc）处理器）。“电路”还可以是执行软件的处理器，软件例如是任何种类的计算机程序，例如使用虚拟机代码（诸如例如java）的计算机程序。将在下面更详细地描述的相应的功能的任何其它种类的实现还可以被理解为“电路”。理解的是，所描述的电路中的任何两个（或更多个）可以被组合成具有实质上等同的功能的单个电路，并且相反，任何单个描述的电路可以被分配到具有实质上等同的功能的两个（或更多个）分离的电路中。特别是，关于在包括在本文中的权利要求中的“线路”的使用，“电路”的使用可以被理解为总体地指代两个或更多个电路。

如在本文中使用的“处理电路”（或者等同地，“处理线路”）被理解为指代对（多个）信号执行（多个）操作的任何电路，诸如例如，对电信号或光信号执行处理的任何电路。因此，处理电路可以指代更改电信号或光信号（其可以包括模拟数据、数字数据或它们的组合）的特性或性质的任何模拟或数字线路。因此，处理电路可以指代模拟电路（明确地称为“模拟处理电路（线路）”）、数字电路（明确地称为“数字处理电路（线路）”）、逻辑电路、处理器、微处理器、中央处理单元（cpu）、图形处理单元（gpu）、数字信号处理器（dsp）、现场可编程门阵列（fpga）、集成电路、专用集成电路（asic）等，或它们的任何组合。相应地，处理电路可以指代作为硬件或作为软件（诸如在硬件（例如，处理器或微处理器）上执行的软件）来对电信号或光信号执行处理的电路。如本文中所使用的，“数字处理电路（线路）”可以指代使用对信号（例如电信号或光信号）执行处理的数字逻辑实现的电路，其可以包括（多个）逻辑电路、（多个）处理器、（多个）标量处理器、（多个）矢量处理器、（多个）微型处理器、（多个）控制器、（多个）微型控制器、（多个）中央处理单元（cpu）、（多个）图形处理单元（gpu）、（多个）数字信号处理器（dsp）、（多个）现场可编程门阵列（fpga）、（多个）集成电路、（多个）专用集成电路（asic），或者它们的任何组合。更进一步地，理解的是，单个处理电路可以被等同地分成两个分离的处理电路，并且相反，两个分离的处理电路可以被组合成单个等同的处理电路。

术语“形成”可以指代部署、布置、构造或沉积。用于形成例如层、材料或区域等的方法可以包括各种沉积方法，其除了其它方面之外还可以包括：化学气相沉积、物理气相沉积（例如，用于电介质材料）、电沉积（其还可以被称为电镀覆，例如，用于金属或金属合金）或者旋转涂覆（例如，用于流体材料）。一般地，气相沉积可以通过溅射、激光烧蚀、阴极电弧气化或热蒸镀来执行。用于形成金属的方法可以包括金属电镀，例如电镀覆或化学电镀。

术语“形成”还可以包括化学反应或化学合成物的制备，其中，例如，层、材料或区域的至少一部分是通过将一组化学物质转化为化学成分而形成的。“形成”可以例如包括：通过断裂或形成一组的化学物质的原子之间的化学键来改变电子的位置。术语“形成”还可以包括氧化和还原、络合、沉淀、酸-碱反应、固态反应、替换、掺杂、添加和消去、扩散，或光化学反应。“形成”可以例如改变化学合成层、材料或区域的一部分的一组化学物质的化学性质和物理性质。示例性的化学性质或物理性质可以包括电导率、相组成或光学性质等。“形成”可以例如包括将化学试剂应用于初始化合物以改变初始化合物的化学性质和物理性质。

术语“构造”可以指修改结构的形式（例如，修改结构以实现想要的形状或想要的图案）。为了构造例如材料，可以例如经由蚀刻去除材料的一部分。为了从例如层、材料，或区域中去除材料，可以使用掩模（其提供图案），即，掩模提供用于根据掩模的图案来去除材料（例如，蚀刻结构以去除结构的材料）的图案。说明性地，掩模可以防止（可能意图保留的）区域被（例如，通过蚀刻）去除。替换地或者附加地，为了构造层，可以使用掩模（掩模提供图案）来部署材料或材料的区域。掩模可以提供用于根据掩模的图案来形成（例如，部署）材料的图案。

一般而言，去除材料可以包括诸如蚀刻材料的处理。术语“蚀刻”可以包括各种蚀刻过程，例如，化学蚀刻（包括，例如，湿法蚀刻或干法蚀刻）、物理蚀刻、等离子体蚀刻、离子蚀刻等。在蚀刻层、材料或区域时，可以将蚀刻剂施加到层、材料或区域。例如，蚀刻剂可以与层、材料或区域反应，形成可以被容易地去除的物质（或化学合成物），例如挥发性物质。替换地或者附加地，蚀刻剂可以例如使层、材料或区域汽化。

附加地或者替换地，去除材料可以包括涉及化学和机械手段的处理，例如化学机械抛光（或化学机械平坦化）。术语“化学机械平坦化”可以包括化学的和机械的材料去除处理的组合，诸如与研磨剂（例如胶体，其可以包括附加的磨料颗粒以及对材料有腐蚀性的内容物）结合的磨蚀（例如，应用具有对材料进行磨蚀的表面的抛光板）。

掩模可以是临时掩模，即，在蚀刻之后可以将其去除（例如，掩模可以由树脂或金属或诸如硬掩模材料（诸如氧化硅、氮化硅或碳等）的另外的材料等形成），或者掩模可以是永久掩模（例如，掩模片），其可以被使用若干次。临时掩模可以是例如使用光掩模形成的。

半导体器件可以是包括形成在半导体材料中的线路的装置以及用于半导体器件的功能和操作的任何其它相关联的组件，例如，半导体器件可以包括微电子机械系统，该微电子机械系统包括与微电子机械组件通信的微电子机械组件和线路，类似地，半导体器件可以是功率半导体器件。例如，功率半导体器件可以是实现在功率电子器件中的固态开关和/或整流器，诸如二极管、整流器、晶闸管、晶体管等。

根据各种实施例，微电子机械器件可以被形成为半导体器件的一部分，或者可以包括半导体器件。例如，半导体器件可以包括微电子机械组件（其还可以被称为微电子机械系统）。换句话说，微电子机械组件可以被实现到例如单片集成的半导体器件中（例如可以是其一部分）。半导体器件（其还可以被称为芯片、管芯或微芯片）可以是在晶片上或者在晶片（或者例如衬底或载体）中用半导体技术处理的。半导体器件可以包括一种或多种微电子机械系统（mems），其是在半导体技术处理或制备期间形成的。半导体载体可以是半导体器件的一部分，例如，半导体载体可以是芯片的半导体本体的一部分，或者可以形成芯片的半导体本体。可选地，微电子机械组件可以是芯片上的集成电路的一部分，或者可以被电耦合到芯片上的集成电路。

根据各种实施例，半导体载体（例如，微电子机械器件的半导体载体，例如，半导体芯片的半导体载体）可以是通过从晶片的切口区域去除材料（还被称为对晶片切块或切割）而从晶片单体化的。例如，从晶片的切口区域去除材料可以是通过划刻和断裂、劈裂、刀片切块或机械锯切（例如，使用切块锯）来处理的。换句话说，半导体载体可以是通过晶片切块处理来单体化的。在晶片切块处理之后，半导体载体（或完成的微电子机械器件）可以被电接触并且例如由模制材料包封成芯片载体（其还可以被称为芯片壳体），芯片载体然后可以适用于在电子设备中使用。例如，半导体芯片可以通过布线接合到芯片载体。更进一步地，半导体芯片（其可以被接合到芯片载体）可以被安装（例如，焊接）到印刷电路板上。

根据各种实施例，半导体载体（例如，微电子机械器件的半导体载体或半导体芯片的半导体载体）可以包括各种类型的半导体材料或者可以由各种类型的半导体材料制成（换句话说，由其形成），各种类型的半导体材料包括iv族半导体（例如，硅或锗），化合物半导体，例如，iii-v族化合物半导体（例如，砷化镓），或其它的类型，包括iii族半导体，v族半导体，或者例如聚合物。在实施例中，半导体载体可以是掺杂的或未掺杂的。在替换的实施例中，半导体载体可以是绝缘体上硅（soi）晶片。作为替换，任何其它合适的半导体材料可以被用于半导体载体，例如，半导体化合物材料，诸如磷化镓（gap），磷化铟（inp），或任何合适的三元半导体化合物材料，例如砷化铟镓（ingaas），或四元半导体化合物材料，诸如磷化铝镓铟（alingap）。

根据各种实施例，半导体载体（例如，微电子机械器件的半导体载体或半导体芯片的半导体载体）可以被覆盖有钝化层以用于保护半导体载体免受环境影响，例如氧化。钝化层可以包括金属氧化物，半导体载体（其还可以被称为衬底或半导体本体）的氧化物（例如氧化硅），氮化物（例如氮化硅），聚合物（例如，苯并环丁烯（bcb）或聚酰亚胺（pi）），树脂，抗蚀剂或电介质材料。

根据各种实施例，导电材料可以包括如下或者可以由如下形成：金属，金属合金，金属间化合物，硅化物（例如，硅化钛，硅化钼，硅化钽或硅化钨），导电聚合物，多晶半导体或高掺杂半导体，例如多晶硅（其还可以被称为多晶硅），或者高掺杂硅。导电材料可以被理解为具有适度的电导率的材料，例如，具有大于约10s/m的电导率（在室温下并且在恒定的电场方向上测量），例如，大于约10²s/m的电导率，或具有高的电导率，例如，大于约10⁴s/m的电导率，例如，大于约10⁶s/m的电导率。

根据各种实施例，金属可以包括如下的一组元素中的一种元素或者可以由如下的一组元素中的一种元素形成：铝，铜，镍，镁，铬，铁，锌，锡，金，银，铱，铂或钛。替换地或附加地，金属可以包括如下的金属合金或者可以由如下的金属合金形成：所述金属合金包括一种元素或多于一种的元素。例如，金属合金可以包括金属间化合物，例如，金和铝的金属间化合物，铜和铝的金属间化合物，铜和锌的金属间化合物（黄铜）或铜和锡的金属间化合物（青铜）。

根据各种实施例，电绝缘材料（例如，电介质材料）可以被理解为具有差的电导率的材料，例如，具有小于约10^-2s/m的电导率（在室温下并且在恒定的电场方向上测量），例如小于约10^-5s/m的电导率，或例如小于约10^-7s/m的电导率。

根据各种实施例，电绝缘材料可以包括半导体氧化物，金属氧化物，陶瓷，半导体氮化物，金属氮化物，半导体碳化物，金属碳化物，玻璃（例如氟硅酸盐玻璃（fsg）），电介质聚合物，硅酸盐（例如硅酸铪或硅酸锆），过渡金属氧化物（例如，二氧化铪或二氧化锆），氧氮化物（例如氮氧化硅），或任何其它类型的电介质材料。绝缘材料可以承受电场而不击穿（换句话说，不经受其绝缘性质的失效，例如，没有实质上改变其电导率）。

根据各种实施例，微电子机械组件可以被配置为如下中的至少之一：响应于传输到导电组件的电信号而提供用以致动用于致动的部件的力；以及响应于用于致动的部件的致动（例如响应于机械波）而提供电信号。用于致动的部件（例如，隔膜）可以以各种方式安装到衬底，例如，浮动安装，悬臂安装，桥安装，例如，实质上沿着一个横向轴线锚固的或实质上沿着用于致动的部件的外周安装的膜片。一般而言，微电子机械组件可以被配置为将机械能转化为电能和/或将电能转化为机械能。换句话说，微电子机械组件可以起换能器的作用，所述换能器被配置为将机械能转换为电能或者反之亦然。微电子机械组件可以具有在从约几微米（μm）至约几毫米（mm）的范围内的大小，例如在从约10μm至约5mm的范围内的大小，例如在从约100μm至约2mm的范围内的大小，例如约1mm的大小，或者替换地，小于约1mm的大小，例如小于500μm的大小，例如小于100μm的大小。根据各种实施例的微电子机械组件可以是以半导体技术处理的。

根据各种实施例的微电子机械组件可以被用作为传感器（例如，微传感器），所述传感器用于感测机械信号并且用以生成表示该机械信号的电信号。替换地，微电子机械组件可以被用作为用于基于电信号生成机械信号的致动器。例如，微电子机械组件可以被用作为麦克风。

微电子机械组件可以包括隔膜。隔膜可以被配置为响应于力而进行致动。力可以是从微电子机械组件外部提供的，即力可以并不源自微电子机械器件。力可以是机械相互作用，即压力梯度，例如机械波（包括声学波或声波）或压力。附加地或替换地，力可以是电场相互作用，即库伦力或静电力，或者可以是磁场相互作用，例如磁力，诸如洛伦兹力等。例如电极或传感器的导电组件可以响应于隔膜的致动而提供电信号。电信号可以表示隔膜上的力或隔膜的致动（例如，或者电信号可以与力成比例）。

图1a中的图示100示出金属互连或管芯附接的示例，其可以是无铅的，并且其可以是在室温下在非常适度的压力下制造的。可以在没有辅助化学物（例如，在最终互连中过量的那些的附加材料，诸如焊膏中的熔剂）的帮助的情况下并且在适度的温度下执行金属互连的最终固定。因为最终互连是金属的，所以该互连可以具有最佳的电性质和热性质，同时避免互连的再熔化，例如，随后的回流处理。

图示100示出第一结构101和第二结构102之间的金属互连103。金属互连103可以是在可以受益于机械连接、导电连接和/或导热互连的任何两个结构之间，诸如第一结构101和第二结构102之间的金属互连103。金属互连103可以由纯金属形成，例如可以本质上由纯金属构成。纯金属可以是可以包括可以不影响元素的性质的其它痕量元素的单一元素的金属，或者可以是纯粹的金属。纯金属在暴露于氧时可能易于在纯金属的表面上形成金属氧化物，诸如在铜的情况下，可能在其上形成例如（i）型铜氧化物或（ii）型铜氧化物的铜氧化物。

金属互连可以具有多孔区域103-1。与多孔区域103-1相邻的相邻区域103-2（或一个或多个相邻区域103-2）可以具有比多孔区域103-1低的孔隙率，即，多孔区域103-1可以具有比一个或多个相邻区域103-2高的孔隙率。多孔区域130-1的孔隙率可以大于20％，而相邻区域130-2可以具有小于20％的孔隙率。孔隙率还可以与金属互连103的想要的电导率相关。因此，可以选择使金属互连103的机械性质和电性质平衡的孔隙率。示例性的最大孔隙率可以是如下的孔隙率：其使得等同于至少大于焊接材料的电导率的电导率。

多孔区域103-1可以由接触微结构的区域限定，接触微结构的区域可以被互连、缠绕和/或互锁，其在几何结构上可以是牢固而抗剥离的。微结构可以被形变为任何数量的形状和方向，导致微结构之间的相对高水平的表面区域接触。孔隙率可以被定义为微结构之间的间隙或空隙。因此，多孔区域103-1的横截面可以看起来像图5f和/或图5g中的微结构。

孔隙率可以是可变的并且在制造期间被选择，并且是关于电性能、热性能和结构性能（例如应力减少）而平衡的。多孔区域103-1可以具有多个空隙，即没有纯金属的空间。空隙可以大于纯金属的晶体结构中的间隙空间，例如，空隙可以大于晶体结构中的多个金属原子的空间。空隙还可以被称为孔，并且可以具有被定义为微结构之间的负空间的形状，即，空隙可以是被不规则地构形的。

多孔区域103-1可以使第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。与实心金属结构（例如，相邻区域103-2）相比，多孔区域103-1由于该区域的空隙结构而可以是更有弹性的。因此，更少的在第一结构101和第二结构102中的一个或两个中发源的应力可以被转移到另一结构。应力可能源自热效应，诸如在第一结构101和第二结构102的材料之间的热膨胀系数（cte）失配。应力可能在操作或制造期间发生。例如，第一结构101可以是在操作期间生成热的半导体器件。第一结构101的本体可能因为热而膨胀。第二结构102可能不经受同样的热，或者第二结构102的材料可以具有与第一结构101的材料不相似的cte，因此引发应力。类似地，图1a中描绘的装置可能在装置的制造期间暴露于热，因此还由于例如cte失配而引发应力。装置的制造也可能在结构中留下固有应力，一旦对装置进行互连，固有应力就被施加在互连结构上，除非应力例如被经由多孔区域103-1解耦。

替换地，金属互连103可以由金属合金形成，例如由二元合金或多种金属的合金（其可以包含痕量元素）形成。多孔区域103-1可以具有更平衡的金属合金比例，因为相邻区域103-2可以具有更高比例的金属合金中的单一金属。如稍后将更详细地描述的那样，多孔区域103-1可以是两种纯金属之间的相互扩散（例如，在相邻区域103-2中发源）的区域。因此，可能存在一种金属的从与第二结构102相邻的区域开始的并且在朝向第一结构101的方向上减小的梯度。同样，可能存在另一种金属的从与第一结构101相邻的区域开始的并且在朝向第二结构102的方向上减小的梯度。在金属最初相遇的位置处的表面处，金属互连103可以没有金属间相生长。

合金可以由铋，铅，铊，金，铂，铱，铼，钨，锑，锡，铟，镉，银，钯，铑，硒，锗，锌，铜，镍，钴，铁，锰，铬，钒，钛或它们的任何组合构成。合金可以是二元合金，诸如钛-铬，钛-铁，钛-钴，钛-镍，钛-锌，钛-镉，钒-铬，钒-锰，钒-铁，钒-锌，铬-锰，铬-铁，铬-银，铬-锑，铬-钨，铬-铼，锰-铁，锰-钴，锰-镍，锰-铜，锰-锌，锰-硒，锰-锡，锰-钨，铁-钴，铁-镍，铁-铜，铁-锌，铁-锗，铁-银，铁-镉，铁-锡，铁-钨，铁-铼，铁-铅，钴-镍，钴-铜，钴-锌，钴-锗，钴-铑，钴-钯，钴-银，钴-镉，钴-锡，钴-钨，钴-铼，钴-金，钴-铅，镍-铜，镍-锌，镍-锗，镍-铑，镍-钯，镍-银，镍-镉，镍-锡，镍-钨，镍-铼，镍-铂，镍-金，镍-镍-铊，镍-铅，铜-锌（例如黄铜），铜-锗，铜-硒，铜-银，铜-镉，铜-铟，铜-锡（例如青铜），铜-锑，铜-钨，铜-铼，铜-铂，铜-金，铜-铊，铜-铅，铜-铋，锌-锗，锌-银，锌-镉，锌-铟，锌-锡，锌-锑，锌-金，锌-铅，锗-银，硒-银，硒-镉，铑-钯，铑-银，铑-铱，铑-铂，钯-银，钯-锡，钯-铂，钯-金，银-镉，银-铟，银-锡，银-锑，银-铱，银-铂，银-金，银-铊，银-铅，银-铋，镉-铟，镉-锡，镉-锑，镉-钨，镉-金，镉-铅，铟-锡，铟-锑，铟-钨，铟-金，铟-铅，铟-铋，锡-锑，锡-钨，锡-金，锡-铅，锡-铋，锑-钨，锑-金，锑-铅，锑-铋，铼-钯，铱-钯，铅-金，铊-铅，铅-铋等。

金属互连103可以被用于半导体工业中的管芯附接。例如，第一结构101可以是半导体器件。作为非限制性的示例，半导体器件可以是形成在半导体材料中的电子组件，诸如晶体管、二极管和集成电路等。本领域技术人员将认识到其它半导体器件，其还可以被称为（半导体）芯片或管芯。金属互连103如在图1a中示出那样可以实质上覆盖半导体器件的接近衬底的表面，或者可以仅部分地覆盖半导体器件101的表面。

第二结构102可以是衬底或载体，诸如引线框、印刷电路板（pcb）、热沉、层压结构、金属箔、金属片和/或金属板，其可以被集成到另一器件或者可以被在沉积在其上。半导体器件101可以经由金属互连103附接到衬底102，金属互连103可以机械地、电气地以及热地连接两个结构。由于金属互连103可以是纯金属或金属合金（其可以是无铅的），所以与其它互连（诸如导电粘合剂）相比由于其优良的电导率和热导率，其对于管芯附接而言可以是最佳互连。

如可以在图1b中的图示110中示出那样，第三结构105还可以经由金属互连104连接到第一结构101。金属互连104可以与金属互连103相同或实质上相同。金属互连104可以由纯金属或金属合金构成，并且可以具有多孔区域104-1，多孔区域104-1具有比相邻区域104-2高的孔隙率。金属互连104可以实质上覆盖半导体器件101的接近第三结构105的表面，或者可以仅部分地覆盖半导体器件101的表面，如在图1b中示出那样。金属互连104可以在半导体器件101的与金属互连103相对的一侧上。

第一结构101可以是半导体器件101并且第二结构102可以是衬底102。第三结构105可以是附接于半导体器件101的导电连接器。例如，第三结构105可以是将半导体器件101连接到另一物体（例如，另一衬底和/或半导体器件（未示出））的夹具或其它互连器。类似地，第三结构105可以是接触焊盘，互连器可以从该接触焊盘连接到其它物体（未示出）。半导体器件101在单个表面上可以具有两个或更多个金属互连，例如，每个金属互连可以不覆盖半导体器件101的整个表面，诸如金属互连104的图示。

替换地，第三结构103可以是另一半导体器件，例如，堆叠的半导体器件。这样的器件可以包括形成在半导体材料中的多个组件，例如逻辑芯片和存储器、逻辑芯片和mem组件、多个存储器、多个逻辑芯片等。金属互连103可以是有益的，因为它与其它互连技术（诸如焊接和球栅阵列）相比提供低间距互连。由于桥接于来自邻近接触的焊料或助熔剂润湿的风险，用于这样的技术的最低的可能的间距可能是受限制的。因为金属互连103可以在没有在最终的固定期间可能是液体或变为液体的第二或第三组件的情况下形成，所以可以减小间距以及还有在例如可以由金属互连103形成的接触之间的距离。

在本公开的一方面中，图2a中的图示200示出从第一结构101突出的柱106，第一结构101可以具有一个或多个柱106。在柱106的远端上的是连接到第二结构102的金属互连103。图示200可以是放大视图，未示出第一结构101的全部也未示出第二结构102的全部。柱106可以（与也限定间隙的部分的金属互连一起）实质上限定第一结构101和第二结构102之间的间隙。柱106的高度106h可以大于金属互连103的高度103h。柱106的横截面可以是一定的几何形状，诸如多边形或者可以为圆形。替换地，柱106的横截面可以是不规则的。沿着柱106的高度，横截面是可能变化。

柱106可以由纯金属构成，例如与金属互连103相同的金属，诸如铜。替换地，柱106可以由金属合金构成，诸如与金属互连103相同的金属合金。

在第一结构101和第二结构102之间要求间隙同时还提供金属互连103的益处的情况下柱106可能是有益的。更进一步地，柱106可以用于第一结构101和第二结构102之间的高精度接触，因为柱106的远端的表面区域将小于第一结构101的接近第二结构102的表面的表面区域。这允许低于50μm（诸如30μm或甚至20μm）的间距，因此允许针对给定区域的更大数目的接触（例如i/o接触）。柱106还可以减少其中第一结构101和第二结构102之间的应力可能传递的表面区域。此外，金属互连103的多孔区域103-1可以进一步使应力解耦。

在半导体的情形下，第一结构101可以是半导体器件，诸如倒装芯片。一个或多个柱106可以对应于半导体器件101上的接触焊盘或连接点。

图2b中的图示210示出多个柱106。在多个柱的远端上的是将第一结构101连接到第二结构102的金属互连103。多个柱可以实质上限定第一结构101和第二结构102之间的间隙。多个柱可以在第一结构101和第二结构102之间提供多于一个的高精度接触，并且可以位于要被互连的第一结构101和第二结构102上的接触之间。多个柱106还可以改善第一结构101和第二结构102之间的机械连接。

图2c中的图示220可以示出类似于图示210的结构，除了第二结构102还可以包括从第二结构102的表面突出的一个或多个柱106。从第二结构102延伸出的一个或多个柱106可以经由在一个或多个柱106的相应的远端处的一个或多个金属互连连接到从第一结构101延伸出的一个或多个柱106。这种装置可以允许多接触的高精度互连。此外，第一结构101和第二结构102之间的间隙可以利用端对端的两个柱106来增加。替换地，两个柱106可以等于与一个柱106相同的高度，例如高度106h，或者还可以包括高度103h，如在图2a中示出的那样。

图2d中的图示230示出填充有材料107的在第一结构101和第二结构102之间的间隙。材料107可以被配置为在第一结构101和第二结构102之间提供弹性机械互连，以使第一结构101和第二结构102之间的应力（例如热引发的应力）解耦。此外，材料107可以被配置作为具有高热导率（例如大于100w/m∙k）的热传递材料。材料107可以包括聚合物。材料107包括电绝缘体。材料107可以进一步包括具有高热导率的材料（例如填料），诸如金属。材料107可以是底部填充材料。

如上面讨论的那样，无铅金属互连将是有利的，特别是对于半导体工业中的管芯附接。此外，当制造金属互连时可以实现进一步的益处。与用于无铅互连的替换的选项相比，金属互连103可以是优化的。

例如，烧结处理可以被用于形成无铅的金属互连。烧结处理可能是受限制的，因为金属焊膏的印刷处理具有有限的精确度。此外，在互连形成处理期间对于烧结而言要求相对高的压力，这意味着可能只能形成例如在芯片背侧上的面接触，因为在芯片上压力可能局部地过大，造成断裂。通常，银可以被用于烧结金属互连，因为与其它金属相比，用以实现烧结所要求的温度和压力可以更低。当利用银经由烧结固定管芯时，通常可以使用银焊膏，其包括固定管芯的有机添加剂（溶剂等）。然而，银容易形成枝晶，这可能降低半导体器件的可靠性。被烧结的铜焊膏经常在高温退火之后导致有害的水平和类型的空隙，诸如导致空位簇而形成空隙。

另一选项是使用焊料，然而，无铅焊料材料不可用于所有的应用。使用焊料可能不要求使用压力来形成互连，但是最终的固定物通常利用焊膏或助熔剂制成，其由于焊接材料的流动而精确度低，同时还将辅助化学物引入到互连。辅助化学物的使用要求附加的清洁步骤以从互连部位去除辅助化学物（诸如过量的材料）。使用流体焊料材料可能导致例如在将半导体器件放置在衬底上期间的焊料溢出和/或漂移。此外，焊料材料可能具有低的电性能特性和热性能特性而具有相对高的接合线厚度（例如60μm）。焊料互连还可能要求导体之间的相对高的余隙距离（其可能是大于500μm），并且可能导致在衬底上的低效的空间使用。另外，如果要求重新加工，则焊接的连接可能重新熔化。

进一步的选项可以是使用扩散焊料。然而，扩散焊料处理也要求在形成互连时施加压力，由此将互连形成限制于面接触以避免芯片断裂。扩散焊接处理中的互连的固定物可能要求固定化学物，例如，固定物可能是通过使用定位焊熔剂或中间带制作的。用于完整的扩散的扩散处理可能要求非常精确的处理，其可能在重新加工期间经受至少部分的重新熔化。

在图3的方法300中示出了最佳的替换。方法可以包括：在310处，提供包括第一金属层110的第一结构101，第一金属层110具有从第一金属层110突出的第一微结构111；在320处，提供包括第二金属层120的第二结构102，第二金属层120具有从第二金属层120突出的第二微结构121；在330处，使第一微结构111和第二微结构121接触以在第一结构101和第二结构102之间形成机械连接115，其中机械连接115被配置为允许流体穿透机械连接115；在340处，利用穿透机械连接115并且与一种或多种非金属化合物反应的还原剂来去除在第一金属层110和第二金属层120上的一种或多种非金属化合物；以及在350处，在引起第一金属层110和第二金属层120相互扩散的温度下加热第一金属层110和第二金属层120，以在第一结构101和第二结构102之间形成金属互连103。

因此，在方法300中，由于由接触的第一微结构111和第二微结构121形成的机械连接115，第一结构101可以被放置于将是其在第二结构102上的最终固定位置的位置，第一微结构111和第二微结构121可以被使得为彼此接触以最大化接触表面面积，例如，接触可以引起微结构的形变，其中它们可能变得缠绕或互锁。因此，与减小两个金属层的表面粗糙度从而它们尽可能平坦以增加两个金属层之间的接触点相比，可以利用接触的微结构来做到在接触点上的增加。此外，微结构可以形变以适配它们被使得接触于其中的表面，因此增加了在微结构与接触表面之间的接触点的数量，例如，增加了第一微结构111和第二微结构121之间的接触点。

具有接触的第一微结构111和第二微结构121的机械连接115还允许流体（其可以是气体或液体）穿透机械连接115。可以引入还原剂，还原剂穿透机械连接并且去除可能在其表面上的一种或多种非金属化合物。一种或多种非金属化合物可能是阻挡物，例如，对于第一金属层110和/或第二金属层120（每个包括相应的微结构）的金属的相互扩散的扩散阻挡物。因为这些阻挡物可以通过还原剂去除，所以可以在低于在完整阻挡物的情况下形成金属互连103的温度下（例如在其处将发生金属互连103的金属或金属合金的退火的温度下）执行金属的相互扩散。

第一金属层110的金属和第二金属层120的金属可以是相同的。例如，金属可以是铜。金属可以在其暴露于氧气的表面上形成氧化物。第一金属层110的金属和第二金属层120的金属可以是金属合金，或者可以是形成合金的两种不同的金属。

第一微结构111和第二微结构121可以具有与宽度相比更大的长度。第一微结构111和第二微结构121可以是使用掩模利用电镀覆处理由金属（诸如铜）形成的纳米布线或微布线。掩模可以包括管状结构，并且可以形成在金属表面上。可以通过电镀覆在金属表面上形成纳米布线或微布线，因此由于掩模中的管状腔而实现布线状结构。

微布线可以是实心的，即不像管那样中空。微结构111，121可以具有在5μm至60μm之间的高度和在100nm至2μm之间的例如直径的宽度。如本文中使用的那样，微结构可以是具有如上面描述的尺寸的结构，然而，还可以形成纳米尺度上的结构或者纳米尺度上的结构是微结构111，121的一部分。纳米结构可以例如具有布线状的或树枝状的形状，并且可以例如具有小于200nm的长度。替换地，对于本公开的各种方面而言，可以使用纳米结构代替微结构111，121。微结构111，121可以形成在第一结构101和第二结构102的一个或多个表面上，并且可以在要与金属互连103结合的两个表面中的仅一个表面上。

当将第一微结构111和第二微结构121推到一起时，由于多个单独的突出结构形成通过摩擦将第一结构101和第二结构102相对于彼此保持在位的干涉配合，它们可以形成类似于钩绕扣件的机械连接115。更进一步地，初始的机械互连115的可变的孔隙率可以是取决于用于在第一结构101和第二结构102之间形成初始的机械互连的压力来实现的。例如，与相比较而言可以具有更高的孔隙率的更小的压力相比，更大的压力将具有更低的孔隙率。因此，通过选择压力，可以针对在电性能、热性能和应力降低之间的优化来确定金属互连103的最终孔隙率。

可以通过可以例如在真空炉（其可以具有低于外部气氛压力的内部气氛压力）中被引入到第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的还原剂来执行一种或多种非金属化合物（例如氧化物）的化学还原。可以在实质上没有第一金属层110的金属和第二金属层120的金属的氧化剂的情况下执行去除一种或多种非金属化合物。还原剂可以是如下的制剂：其将使金属露出，例如减少金属的金属氧化物。还原剂可以包括氢。还原剂可以包括酮、醇或其混合物。还原剂可以包括具有例如从1个碳至20个碳、例如从1个碳至10个碳、例如从1个碳至5个碳的碳链。其可以是气态氢和气态氮的混合物，例如形成包括h2和n2的气体。气态氢的部分可以在5％和10％之间。还原剂可以包括蚁酸。例如，还原剂可以是蚁酸或包括蚁酸，形成气体、乙醇、丙醇、丁醇、甲醇、戊醇、己醇、庚醇、异丁醇（ectanol）或其混合物。在引起第一金属层110和/或第二金属层120的相互扩散的温度下，还原剂可以分解以包括自由基氢。还原剂可以是等离子体。

还原剂可以包括蚁酸（ch2o2），其可以是气态形式的，并且形成气体（h2和n2）。在利用这些还原剂进行还原期间，根据热力学数据，当与形成气体（具有5％的h2的部分）相比时，对于利用蚁酸还原而言，在反应期间形成的水压（气态）的平衡压力可以大6个数量级。相应地，使用具有痕量或更大量的蚁酸（例如100ppm至100,000ppm）的形成气体（具有例如0.1%—10％的h2、例如5％—10％的h2的部分）的气体混合物可以在大约200℃的温度下极大地增加还原速度。相应地，第一金属层110、第二金属层120、第一微结构111和第二微结构121的金属或金属合金可以在可以是惰性的处理气体（诸如氮气或氩气）中被处理。示例性的还原剂可以是在氮气中的具有5%—10％的h2的部分的形成气体；在氮气中的具有0.1%—10％的h2的部分的形成气体；形成气体与蚁酸蒸气（例如100ppm至100,000ppm）的混合物；氮气或氩气与蚁酸蒸气（例如100ppm至100,000ppm）的混合物；和/或前述选项中的任何一种附加地与作为还原剂的乙醇或丙酮的混合物。

通过去除表面上的金属氧化物或其它非金属元素或化合物，还原剂可以清洁第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的表面。因此，不要求更高的温度来分解表面上的金属氧化物或其它非金属元素或化合物，并且可以在更低的温度下执行退火。温度可以低于350℃，例如在260°c和150°c之间。例如有关于微结构的结构宽度或颗粒大小，微结构还可以降低退火所要求的温度，例如具有2-3nm的颗粒大小的银颗粒可以在大约150°c的温度下一起自发地退火，而更大的颗粒大小要求更高的温度。可以选择在室温下不发生自发退火的颗粒大小，例如对于银而言，颗粒大小应当大于1纳米，以避免微结构在例如大约20°c的室温下一起退火。此外或者替换地，还原等离子体可以被用于通过去除在表面上的金属氧化物或其它非金属元素或化合物来清洁第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的表面，从而在大约100℃的温度下可以清洁表面并且使第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的金属退火以形成金属互连103。

还原剂与表面上的金属氧化物或其它非金属元素或化合物反应，由此去除它们和其它潜在的扩散阻挡物（例如作为副产物）。然后留下纯金属或金属合金。金属互连103可以是通过纯金属或金属合金的材料相互扩散而形成的，即第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的金属原子可以例如由于不同的原子金属—金属键的高结合能而在施加于其的温度（例如第一金属层和/或第二金属层的金属的退火温度）下相互扩散。可以在去除一种或多种非金属化合物的同时执行加热。加热可以在真空炉中执行。加热可以在没有对第一金属层110和第二金属层120施加机械负载的情况下发生。副产物可以是h2o的形式（其可以是气态的）以及是co2的形式（也可以是气态的）。副产物可以被从第一金属层110和第二金属层120移除，例如诸如经由排气而被从真空炉去除。

此外，第一金属层110和/或第二金属层120可能在它们的表面上具有一种或多种有机材料。例如，一种或多种有机材料可以是充当扩散阻挡物的有机材料，因此妨碍第一金属层110和第二金属层120的金属的相互扩散。一种或多种有机材料可以是碳和/或基于碳的化合物和/或用于第一金属层110和/或第二金属层120的金属的腐蚀抑制剂。例如，对于铜而言，苯并三唑（bta）可以被用于在第一金属层110和/或第二金属层120的表面上形成钝化层。

在引起第一金属层110和第二金属层120的金属相互扩散以形成金属互连103的温度下加热第一金属层110和第二金属层120期间，一种或多种有机材料也可能被加热和分解。所分解的一种或多种有机材料然后可以被从第一金属层110和第二金属层120上移除，例如诸如经由排气而被从真空炉去除。例如，如果一种或多种有机材料是bta并且在利用还原剂去除一种或多种非金属化合物的同时或之前或之后执行加热，则缺失氧化剂可能意味着bta是经由热解反应去除的，即在没有例如氧的情况下的材料的热化学分解。除了加热以外还可以使用超声脉冲，以通过超声波的机械冲击来发起一种或多种有机材料的分解。超声脉冲可以将一种或多种有机材料的层分裂成更小的部分，这可以增加一种或多种有机材料的分解速率。

例如当第一金属层110和第二金属层120具有突出的结构（例如第一微结构111和/或第二微结构121、树枝状突出、布线状突出或多孔结构）时，金属合金可以具有更高的相互扩散速率。然而，形成合金的金属必须还彼此反应，并且通过形成金属间相以及形成具有所要求的最小溶解度的浓溶液来在相应的金属的熔化温度下形成牢固的接合。金属的更低的烧结温度可以是通过高的热力学动量实现的，而不是通过对于金属互连103而言由于合金或一些合金的对比于纯金属相互扩散的材料相互扩散，这具有如下优点：可以使用更低的反应温度，这导致在例如第一结构101和第二结构102上的最小的热引发的应力（其可能是由于cte失配）。特别是，例如具有小于200nm的长度的纳米结构可以实现比微结构低的退火温度。

方法300可以具有如下的益处：在不施加高温或高压的情况下使用常规的管芯附接设备执行该方法300。此外，可以在没有任何附加的辅助化学物的情况下执行例如经由机械连接的初始固定，因为接触的微结构提供了足够的机械稳定性。另一个益处可以是：金属互连103的形成可以是在真空炉中作为批处理经由还原退火进行的，或者是通过还原的各向同性等离子体进行的，这可以在标准设备上完成。因此，可以在单个装置和/或多个装置上同时形成多于一个的金属互连103。例如，金属互连103可以被形成在芯片背侧和芯片前侧上。使用焊膏也可能导致互连的体积收缩，利用第一金属层110和第二金属层120的相互扩散不是这种情况。例如微柱的柱106可以被用于超高精确度，并且其可能不要求导致最小节距（例如几微米）和最低可能余隙距离的附加的润湿剂。此外，形成金属互连103对于在没有精度损失以及在没有诸如重新熔化焊料、高压和/或裂缝风险的其它问题的情况下例如作为金属互连103堆叠至引线框、芯片、夹具、层压结构和/或要求互连的其它半导体结构中的一种或多种而言可能是的最佳的。

金属互连103可以具有比第一金属层110和第二金属层120高的孔隙率，其可以被配置为使第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。如上面所讨论的那样，金属互连103可以具有在芯片—金属界面处形成的“竖向”孔，例如空隙103-1。相对于随着它们增加而可能导致剥离的“圆形”孔，“竖向”孔可以具有增加的可靠性。“竖向”孔还可以使金属互连103更有弹性，并且对于气体（诸如还原剂）和/或对于底部填料（例如，涂覆层）而言是可渗透的。机械连接115可以具有第一孔隙率，并且金属互连103可以具有小于第一孔隙率的第二孔隙率，因为相互扩散可能使一些空隙的大小封闭、塌缩和/或减小。

微结构还可以对并非是金属互连103的部分的区域中的引线框或芯片有益处，因为它们可能为模制化合物的粘合提供最佳的粗糙化表面。相应地，可能不要求在模制化合物和引线框或半导体器件之间的粘合促进剂。

微结构111、121的尺寸还可以被适配为具有不同的高度和厚度，例如直径，并且还可以被适配以适配微结构111、121可能与之配合的特定拓扑。像这样，对于在大的表面区域上的接合而言可能不需要在纳米范围下的平坦度。此外，至热界面材料（tim）的热传递可以被最大化。

方法300可以进一步包括在第一结构101上形成第一金属层110和在第二结构102上形成第二金属层120。此外，方法300还可以包括在第一金属层110上形成第一微结构111和在第二金属层120上形成第二微结构121。

更进一步地，方法300可以包括在第一微结构111之间填充非金属材料192至小于第一微结构111的完整长度的高度，形成非金属材料192与延伸通过非金属层192的第一微结构111的复合层119，从而第一微结构111的部分从非金属材料192突出。从非金属层192突出的第一微结构111的部分可以在5-60μm之间。

附加地或替换地，方法300可以进一步包括在第二微结构121之间填充非金属材料19至小于第二微结构121的完整长度的高度，形成非金属材料192与延伸通过非金属层192的第二微结构121的复合层119，从而第二微结构121的部分从非金属材料192突出。从非金属层192突出的第二微结构121的部分可以在5-60μm之间。

非金属材料192和第一微结构111或第二微结构121的复合层119可以被配置为使在第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。非金属材料192对于还原剂来说可以是惰性的。

第一结构101可以是半导体器件，并且第二结构102可以是衬底。替换地，第二结构102可以包括微电子机械系统（mems），并且第一结构101可以是在mems中密封成密封结构的帽。mems可以是采用半导体技术的换能器，其将一种能量类型的输入转换成另一种类型的能量，其中各类型的能量之一可以是电能，例如电信号。

方法300在半导体情形下可以是有利的。图4中的方法400可以示出方法300在半导体情形中的应用，其中第一结构101是半导体器件101，并且第二结构102是衬底102。方法400可以包括：在410中，在半导体器件101上形成第一金属层110，其中第一金属层110包括从第一金属层110突出的第一微结构111，其中第一金属层110和第一微结构111至少部分地由第一金属氧化物覆盖；在420中，提供包括第二金属层120的衬底102，第二金属层120具有从第二金属层120突出的第二微结构121，其中第二金属层120和第二突出结构121至少部分地由第二金属氧化物覆盖；在430中，使第一微结构111和第二微结构121接触以在半导体器件101和衬底102之间形成机械连接115，其中机械连接被配置为允许流体穿透机械连接115；在440中，利用还原剂去除第一金属氧化物和第二金属氧化物，所述还原剂穿透机械连接115并且与第一金属氧化物和第二金属氧化物反应；以及在450中，在引起第一金属层110和第二金属层120相互扩散的温度下加热第一金属层110和第二金属层120，以在半导体器件101和衬底102之间形成金属互连115。

图5a中的图示500示出方法300、400的一部分。可以是半导体器件101的第一结构101被示出为具有在第一结构101的表面上的第一金属层110，第一金属层110具有从第一金属层110突出的第一微结构111。然而，第一金属层110和第一微结构111可以在第一结构101的多于一个的表面上并且可以覆盖第一结构101的每个表面。此外，示出了第二结构102，其可以是衬底102。第二结构102包括具有第二微结构121的第二金属层120。虽然图示500示出第二结构102在第二结构102的一个表面上具有第二金属层120和第二微结构121，但是第二金属层120和第二微结构121可以覆盖第二结构102的多于一个的表面或所有表面。当使第一微结构111和第二微结构121接触时，可以例如在进行放置和接触之前通过对准标记来将第一结构101与第二结构102对准。

图5b中的图示510示出从第一金属层110突出的第一微结构111的示例性特写视图。从第二金属层120突出的第二微结构121可以实质上相同或相似。如可以看到的那样，各个微结构可以是不同的，例如在每一维度上具有不同，然而，微结构可以全都具有5-60μm之间的长度和在100nm和2μm之间的宽度。微结构可以一般地被以对于第一金属层110垂直的定向布置，然而，可能并非所有的微结构都是以这种定向布置的。一些微结构可能聚在一起，而其它微结构可能是独立的。微结构可以是具有一般地为圆柱形的形状的微布线。微结构可以是通过使用抗蚀剂的电镀覆处理而形成的。

图5c中的图示520和图5d中的图示530示出微结构和/或纳米结构111的替换结构和尺寸。这些金属或金属合金微结构和/或纳米结构可以具有降低的退火温度或甚至熔化温度，这允许相对低的处理温度，这在例如半导体制造中可能是有益的。在以更低的处理温度来形成金属互连103的情况下，对于带有具有高的cte失配的两个结构的系统，可以能够使诸如在双金属效应上的相互间的应力和相对位移最小化，以及减少可能降低最终器件的高度的永久性翘曲。相比于流体到固体转化，固体微结构和/或纳米结构也可以避免形成空隙。微结构和/或纳米结构可以是通过如下形成的：电流沉积；金属衬底的蚀刻；气相沉积技术，例如物理气相沉积、化学气相沉积等；和/或在液相或气相下的金属有机键合的热的或化学的破坏。电化学沉积可以被用于生长树枝状结构，例如利用直流电和脉冲电镀沉积，这可能使用相等的幅度、持续时间和极性的一系列脉冲以用于沉积。金属或金属合金的无电电镀还可以与还原剂一起使用，例如对于铜而言无电nip和nahpo3，其可以是在不使用外部功率源的情况下的非电流电镀处理。有机金属和无机盐（例如作为液体膜的羧酸银）的热分解也可以被用于形成微结构或纳米级颗粒的多孔层。例如可以通过燃烧有机金属以及与金属阳离子反应的无机盐的分解物来使用气相沉积。

在沉积期间或在沉积之后的有机层的吸附可以防止微结构彼此相互扩散。例如可以通过具有苯并三唑和/或苯并三唑衍生物作为添加剂的银电解质或者使用有机溶剂作为其中溶剂分子可以充当保护层的电解质（例如，胺，二胺，三唑衍生物，异氰化物等）来避免氧化层或表面的其它钝化。可以例如经由其中当在没有氧的情况下被加热到特定温度或高于特定温度时层的有机材料可以分解的热解反应，通过对这些层加热直到层分解来去除这些层，然而，对于相互扩散不敏感的表面和更大的结构可能不要求中间扩散阻挡物或保护层。

图5e中的图示540示出在具有第二结构102的机械连接115中的并且还在具有第三结构105的机械连接115中的第一结构101。第一结构101和第二结构102之间的机械连接115可以是通过使第一微结构111和第二微结构121接触而形成的，而第一结构101和第三结构105之间的机械连接115可以是通过使从第三金属层130突出的第三微结构131和从第四金属层140突出的第四微结构141接触而形成的。第三金属层130和第四金属层140可以类似于第一金属层110和第二金属层120。第三金属层130的金属和第四金属层140的金属可以是相同的。例如，该金属可以是铜。金属可以在被暴露于氧气的表面上形成氧化物。第三金属层130的金属和第四金属层140的金属可以是金属合金，或者可以是形成合金的两种不同的金属。

第三微结构131和第四微结构141可以具有比宽度大的长度。第三微结构131和第四微结构141可以是利用使用抗蚀剂的电镀覆处理由诸如铜的金属形成的微布线。微布线可以是实心的，即并非诸如管那样中空。微结构131、141可以具有在5μm至60μm之间的高度和在100nm至2μm之间的例如直径的宽度。微结构131、141可以被形成在第一结构101和第三结构105的一个或多个表面上，并且可以在要与金属互连104结合的两个表面中的仅一个表面上的。

当将第三微结构131和第四微结构141推到一起时，由于多个单独的突出结构形成通过摩擦将第一结构101和第三结构105相对于彼此保持在位的干涉配合，它们可以形成类似于钩绕扣件的机械连接115。更进一步地，初始的机械互连115的可变的孔隙率可以是取决于用于在第一结构101和第三结构105之间形成初始的机械互连的压力来实现的。例如，与相比较而言可以具有更高的孔隙率的更小的压力相比，更大的压力将具有更低的孔隙率。相应地，通过选择压力，可以针对在电性能、热性能和应力降低之间的优化来确定金属互连104的最终孔隙率。

图5f中的图示550详细示出机械互连115。在此，机械连接115示例性地由接触的第一微结构111和第二微结构121形成。接触的微结构可以通过摩擦在结构之间诸如以把第一结构101和第二结构102保持在位的干涉配合来形成机械连接115。如可以看到那样，机械连接115可以被配置为允许流体穿透机械连接115。流体可以是可以能够穿透机械连接115以去除第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120、第二微结构121、第三金属层130、第三微结构131、第四金属层140和第四微结构141的表面上的非金属元素或化合物（诸如金属氧化物）的还原剂。

图5g中的图示560示出在引起相互扩散的温度下加热之后的图示550。在此可以看到的是，第一金属层110和第二金属层120已经相互扩散（例如退火）以形成具有多孔区域103-1的金属互连103以及具有比多孔区域103-1低的孔隙率的金属互连103的相邻区域103-2。相邻区域103-2可以实质上由第一金属层110和第二金属层120形成，而多孔区域103-1可以实质上由第一微结构111和第二微结构121形成。

如在图5f和图5g中示出那样，可以使第一微结构111和第二微结构121彼此接触，引起微结构的形变，其中它们可以变得互绕或互锁。此外，微结构可以形变以适配它们被使得接触于其中的表面，因此增加了在微结构与接触表面之间的接触点的数量，例如，增加了第一微结构111和第二微结构121之间的接触点。

图6中的方法600可以包括：在610中，提供具有一个或多个柱106的第一结构101，一个或多个柱106从第一结构101突出并且在相应的一个或多个柱106的远端上包括第一金属层110，第一金属层110具有从第一金属层110突出的第一微结构111；在620中，提供包括第二金属层120的第二结构102，第二金属层120具有从第二金属层120突出的第二微结构121；在630中，使第一微结构111和第二微结构121接触以在第一结构101和第二结构102之间形成机械连接115，其中一个或多个柱106限定第一结构101和第二结构102之间的间隙，其中机械连接115被配置为允许流体渗透该机械连接115；在640中，利用还原剂去除在第一金属层110和第二金属层120上的一种或多种非金属化合物，所述还原剂穿透机械连接115并且与一种或多种非金属化合物反应；以及在650中，在引起第一金属层110和第二金属层120相互扩散的温度下加热第一金属层110和第二金属层120，以在第一结构101和第二结构102之间形成金属互连103。

方法600可以进一步包括利用材料107填充第一结构101和第二结构102之间的间隙。材料107可以被配置为在第一结构101和第二结构102之间提供弹性机械互连，以使第一结构101和第二结构102之间的应力（例如热引发的应力）解耦。此外，材料107可以被配置作为具有高热导率的热传递材料，例如，大于100w/m∙k。材料107可以包括聚合物。材料107包括电绝缘体。材料107可以进一步包括具有高热导率的例如填料的材料，诸如金属。材料107可以是底部填充材料。

图7a中的图示700示出具有一个或多个柱106的第一结构101，一个或多个柱106从第一结构101突出并且包括在相应的一个或多个柱106的远端上的第一金属层110，第一金属层110具有从第一金属层110突出的第一微结构111。还示出了包括第二金属层120的第二结构102，第二金属层120具有从第二金属层120突出的第二微结构121。第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120、第二微结构121和一个或多个柱106可以由例如铜的相同的金属制成。金属可以是纯金属，其可以包括一种或多种痕量元素。替换地，一个或多个柱106的金属可以是与第一金属层110、第一微结构111、第二金属层120和第二微结构121的金属不同的金属。柱可以与被配置用于第二结构102上的电连接的接触点对准。

图7b中的图示710示出也具有一个或多个柱106的第二结构102，一个或多个柱106在一个或多个柱106的远端上包括第二金属层120，第二金属层120具有从第二金属层120突出的第二微结构121。第一结构101和第二结构102上的一个或多个柱可以被配置为对准从而第一微结构111和第二微结构121可以在相应的柱106上互锁。

图7c中的图示720示出被接触以形成机械互连115的第一微结构111和第二微结构121。由于机械互连115，第一结构101可以在第二结构102上被保持在位。如在图示720中示出那样，第二金属层120和第二微结构图121可以覆盖第二结构102的整个表面，然而，它们也可以被布置在第二结构102的可以与第一结构101上的一个或多个柱对应并且对准的特定区域中，从而第二结构102可以具有一个或多个接触区域，每个接触区域具有带有从第二金属层120突出的第二微结构121的第二金属层120。

图7d中的图示730详细示出柱106，柱106在其远端上具有金属互连103，金属互连103将第一结构101机械地和电气地连接到第二结构102。柱106可以限定在第一结构101和第二结构102之间的间隙，例如堆叠的半导体器件和/或组件之间的间距。多孔区域103-1的孔隙率可以具有比其它应用中低的孔隙率，例如多孔区域103-1的孔隙率可以小于10％，例如或者甚至小于5％，因为第一结构101和第二结构102之间的任何应力可以在一个或多个柱上共享，即可能在单个柱上传输的应力小于更大表面区域接触的应力，从而在一个或多个柱上的金属互连103的孔隙率可以小于金属互连103在更大的表面区域上的孔隙率。

图8a中的图示800示出机械互连116。第一结构101（其可以是半导体器件101）可以包括第一金属层110，第一金属层110具有从第一金属层110突出的第一微结构111。第二结构102（其可以是衬底102）可以被形成在第一金属层110上从而形成机械连接116，在机械连接116中第一微结构111穿透到具有可以被配置为将第一结构101机械地固定到第二结构102的在形态上变化的表面区域的第二结构102。第一微结构111可以在第一金属层110上形成在形态上变化的表面，其由于两种材料的接触的结构而可以提供更不易发生分离（例如剥离）的强的机械连接。

以类似的方式，在图8b中的图示810示出可以是半导体器件101的第一结构101包括具有从第一金属层110突出的第一微结构111的第一金属层110。在可以是衬底102的第二结构102之间可以是热界面材料170，其可以被配置为将热从第一结构101传递到第二结构102。第一微结构111可以通过增加与热界面材料170的物理接触来减小热接触阻抗。例如，第一微结构111可以能够适配于具有相对高的表面粗糙度的表面，因为第一微结构111可以被压缩从而它们形变并且适配于热界面材料170的变化的表面或者第一微结构111可能被应用于的任何其它表面。

热界面材料170可以包括聚合物基质171和导热颗粒172。例如，聚合物基质171可以是由惰性的并且热稳定的聚合物材料（例如硅酮）形成的。导热颗粒172可以包括以下中的至少一种：金属、金属化合物和/或导热陶瓷材料，例如氮化硼（bn）和氮化铝（aln）。

导热颗粒172可以具有比第一微结构111小的大小以在第一微结构111之间进行配合并且形成在导热颗粒171和第一微结构111之间的在形态上变化的表面区域接触117。第一微结构111的高度、宽度和间隔距离可以被选择从而导热颗粒172可以在它们之间进行配合以例如优化热传递。与没有第一微结构111的表面对比，这还可以导致增大的表面区域，从而在增大的表面区域上可能出现增加的热流动。类似于本公开的该方面，图示800中的第二结构102可以是热沉或热扩散器，并且增加的表面区域可以能够更有效地将热传递到第二结构102。

图9中的方法900可以包括：在910中，在半导体器件101上形成包括第一微结构111的第一金属层110，第一微结构111从第一金属层110突出；以及在920中，在第一金属层110上形成衬底102，其中第一微结构111利用被配置为将半导体器件101机械地固定到衬底102的在形态上变化的表面区域接触116来穿透到衬底102中。

图10中的方法1000可以包括：在1010中，在半导体器件101上形成包括第一微结构111的第一金属层110，第一微结构111从第一金属层110突出；在1020中，在第一金属层110上沉积包括聚合物基质171和导热颗粒172的热界面材料170，其中导热颗粒172具有比第一微结构111小的大小并且在第一微结构111之间进行配合以在导热颗粒172和第一微结构111之间形成在形态上变化的表面区域接触117；以及在1030中，将具有热界面材料170的半导体器件101布置在衬底172上，其中热界面材料172被配置为将热从半导体器件101传递到衬底102。

在图11中的方法1100可以包括：在1110中，在衬底102上沉积包括聚合物基质171和导热颗粒172的热界面材料170；在1120中，在半导体器件101上形成包括第一微结构111的第一金属层110，第一微结构111从第一金属层110突出；以及在1130中，将半导体器件101的第一微结构111布置在热界面材料170上，其中导热颗粒172具有比第一微结构111小的大小并且在第一微结构111之间进行配合以在导热颗粒172和第一微结构111之间形成在形态上变化的表面区域接触117，并且其中热界面材料172被配置为将热从半导体器件101传递到衬底102。

在本公开的另一方面中，图12a中的图示1200示出半导体装置。第二结构102可以是衬底并且第一结构101可以是半导体器件。在第一结构101和第二结构102之间可以是包括非金属材料192的复合层119，非金属材料192可以是具有遍布于其的空隙的多孔聚合物材料192，其中金属结构191穿透通过多孔聚合物材料192。金属结构191可以在第二结构102和第一结构101之间形成导电连接，并且可以被配置为使第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。

在引线框（例如衬底以及硅，例如半导体器件的材料）之间形成的连接可能是在高温（例如高于200℃的温度）下形成的。这些配合件的cte失配可能在冷却之后导致配合件之间的相对高的应力水平。这样的应力可能改变半导体的电性质以及机械失效，尤其是在应力测试期间。

在半导体器件上（例如在芯片背侧上）的复合层119（例如，混合的聚合物—金属层）可以作为也具有热导率和电导率的弹性连接层而是有益的。因此，复合层119可以起如下作用：衬底（例如芯片载体）和半导体器件（例如，可以来自被单体化的晶片的芯片）之间的缓冲层；以及用于衬底的管芯附接层，例如采用芯片载体上的箔的形式，多孔聚合物材料192可以有可能地连同附加的金属化层一起被熔化到管芯附接层上，形成形状配合的连接。

多孔聚合物材料192的空隙可以通过电流处理而实质上由金属结构191填充，并且还可以是通过将多孔聚合物材料192冲压到金属结构191上而形成的。多孔聚合物材料192可以是聚合物泡沫。多孔聚合物材料192可以具有玻璃转化点和/或高于260℃的熔点。多孔聚合物材料192可以是从由如下构成的组中选择的：聚酰亚胺、聚-醚-酮、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、液晶聚合物以及它们的任何组合。多孔聚合物材料192（并且因此复合层119）可以具有在1μm和100μm之间、在1μm和50μm之间、或者在10μm和15μm之间的厚度。此外，可以使用来自于热固性材料（诸如环氧树脂、丙烯酸树脂等）的预制备的聚合物结构。环氧树脂可以是有益的，因为它可以是可无电镀制的。

导电粘合材料可以将复合层119连接至第二结构102。导电粘合材料可以完成与在第一结构101和第二结构102之间的复合层119的导电连接。

如可以在图12b中的图示1210中示出那样，在金属结构191的远端上的可以是在复合层119和第二结构102之间的金属层193。金属结构191的金属可以是与金属层193的金属相同的金属。焊料材料可以将金属层193连接到第二结构102。

在图12c中的图示1220示出半导体装置。金属结构191可以是第一微结构111，其一部分可以形成金属互连103。除了多孔区域103-1之外，复合层119也可以被配置为使第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。相应地，在该方面中，与复合层119并非是装置的部分的情况相比多孔层103-1的孔隙率可以被选择为更小。

图13中的方法1300可以包括：在1310中，在半导体器件101上形成包括具有遍布于其的空隙的多孔聚合物材料192的复合层119，其中金属结构191穿透通过多孔聚合物材料192；以及，将复合层119附接到衬底102，从而金属结构191在衬底102和半导体器件101之间形成导电连接，并且复合层119的多孔聚合物材料192使在衬底102和半导体器件101之间的应力解耦。

包括空隙的多孔聚合物材料192可以被形成在半导体器件101上。多孔聚合物材料192的空隙可以被填充有穿透通过多孔聚合物材料192的金属结构191以形成复合层119。如果多孔聚合物材料192是可直接镀制的材料，则可以首先在其上形成种子层，可以通过电镀制将想要的层厚度沉积到种子层上。通过仅部分地填充空隙，与空隙被完全填充的情况相比复合层119可以具有更高的弹性。

替换地，可以是针形状的金属结构191可以被形成在半导体器件101上。具有空隙的多孔聚合物材料192可以被沉积在金属结构191之间以形成例如作为纳米针海绵的复合层119。

在形成复合层119之后，第一结构101可以被单体化为各单独的第一结构101-1、101-2以及101-3。此外，方法1300可以包括在复合层119上形成金属层193。金属层193可以是可焊接的，例如银-锡，铜-锡和/或金-锡，而金属结构191可以是由不太可焊接的不同的材料（例如金属，诸如铜）形成的。金属层193可以被焊接到衬底102以将半导体器件101连接到衬底102。附加地或者替换地，复合层119可以被利用导电粘合材料粘合到衬底102以附接半导体器件101。

图14a中的图示1400示出形成复合层119。具有空隙（该空隙可以被指示为空隙194）的多孔聚合物材料192可以被形成在第一结构101上，第一结构101可以是一个或多个半导体器件101-1、102-2和102-3（虽然在此示出三个半导体器件，但是半导体器件的数量不限制于此），其可以是一个或多个半导体器件101。一个或多个空隙194可以被互连，从而可以从多孔聚合物材料192的一侧到多孔聚合物材料192的相对的侧形成不间断的路径。如可以在图14b中的图示1410中示出那样，该路径可以通过沉积处理而被填充有金属以形成穿透通过多孔聚合物材料192的金属结构191，因此形成复合层119。

此外，为了在复合层119上形成金属层193，填充空隙194以形成金属结构191的沉积处理可以继续以形成金属层193或者可以使用分离的沉积处理。更进一步地，可以通过使与填充空隙194相同的处理继续以形成衬底102来在复合层119上直接形成衬底102，该衬底102可以比金属层193厚，或者可以使用分离的沉积处理以除了形成金属结构191之外还在复合层119上形成衬底102。这可以避免不得不将分离的衬底102粘合到第一结构101。

在对上述的替换中，图14e中的图示1440示出首先形成可以是第一微结构111的金属结构191，并且相应地，金属结构191可以如上面描述那样被形成在第一结构101上。多孔聚合物材料可以被填充在金属结构191之间以形成复合层119，如可以在图14f中的图示1450中示出那样。多孔聚合物材料192的高度可以在如下的程度上实质上等于金属结构191的整个长度：金属结构191穿透通过多孔聚合物材料192，即通过多孔聚合物材料192的两个相对的侧。

替换地，第一金属层110以及可以是第一微结构111的金属结构191可以被形成在一个或多个第一结构101上，如可以在图14g中的图示1460中示出那样。多孔聚合物材料192可以未在金属结构191之间填充到小于形成多孔聚合物材料192的复合层119的金属结构191的整个长度的高度，其中金属结构191延伸通过多孔聚合物材料192从而金属结构191的一部分从多孔聚合物材料192突出。从多孔聚合物材料192突出的金属结构191的部分可以在5-60μm之间。多孔聚合物材料192的复合层119和金属结构191可以被配置为使第一结构101和第二结构102之间的应力解耦。金属结构191的从复合层119突出的部分可以如上面所描述那样与在第二结构102的第二金属层120上的第二微结构121互锁以形成金属互连103。

图15a中的图示1500示出具有第二多孔金属层122的第二结构102。第二多孔金属层122可以被形成在第二结构102上。例如，第二多孔金属层122可以是印刷在第二结构102上的焊膏。焊膏然后可以被干燥以从焊膏去除任何熔剂，留下多孔的纯金属或金属合金结构。然后可以对干燥的焊膏退火。与多孔区域103-1相比第二多孔金属层122可以具有更大的孔，即在形成第二多孔金属层122期间形成的孔可以大于接触的第一微结构111和第二微结构121之间的空间。

例如，如在图5b的图示1510中示出那样，当使第一微结构111与第二多孔金属层122接触时，第二多孔金属层122的孔对于第一微结构111的一个或多个布线进入到孔中并形成机械连接而言可以是足够大的，例如孔可以被测量为具有如下的直径或弦：所述直径或弦具有20μm至50μm的长度。

类似于上面描述的方法，第一金属层110和第二多孔金属层122可以通过穿透机械连接并且与一种或多种非金属化合物反应的还原剂来使所述一种或多种非金属化合物被去除。可以在引起第一金属层110和第二金属层120相互扩散的温度下加热第一金属层110和第二多孔金属层122以在第一结构101和第二结构102之间形成金属互连103。

包括第二多孔金属层122的金属互连103因此还可以具有相邻区域130-2，该相邻区域130-2具有比多孔区域130-1的孔隙率低的孔隙率，而第二多孔金属层122可以具有还更高的孔隙率，如在图15c的图示1520中示出那样。更进一步地，多孔区域130-1可以由在形变的微结构之间的间隙或空隙限定，而第二多孔金属层122的孔可以由从对焊膏干燥而留下的孔限定，例如为球状的或具有圆形特征，但是未必是球形空隙。

在本公开的一方面中，第一结构102可以是功率半导体器件或者可能生成可能负面地影响半导体器件的性能和操作的热的任何其它半导体器件。第二结构102可以是被配置为耗散由半导体器件生成的热的热沉。功率半导体器件中的热耗散对于器件的安全操作和可靠性而言是重要的，特别是在安全敏感的应用中，诸如在汽车和电力工业中以及在针对其中维护可能是昂贵的工业的应用（诸如风力发电应用）中。在这样的实例中，金属互连103也是有益的，因为与使用热界面材料的焊接连接或附接相比纯金属或金属合金互连的热导率更大得多。例如，焊料一般可以具有大约65w/m∙k的热导率，而铜金属互连103可以具有大约365w/m∙k的热导率。除了上面讨论的金属互连103的机械优点之外，金属互连103还可以较之常规的互连技术具有有益的热传递性质。

如在图16a的图示1600中示出那样，第一结构101可以是例如如在此那样在封装的模块中的功率半导体器件。具有第一微结构111（第一微结构111从第一金属层110突出）的第一金属层110可以被沉积在第一结构101的全部或部分上，第一结构101可以是功率半导体器件。第一金属层110还可以集成到功率半导体器件的模块，其中第一微结构111被形成到第一金属层110上。

类似地，如在图示1610中示出那样，具有第二微结构121（第二微结构121从第二金属层120突出）的第二金属层120可以被沉积在第二结构102的全部或部分上，第二结构102可以是热沉。第二金属层120还可以集成到热沉，其中第二微结构121被形成到第二金属层110上，在此例如，第二金属层120可以被认为是热沉的表面。

如在图示1630中示出那样，并且如例如上面在方法300和/或400中讨论的那样，第一结构101可以被布置在第二结构102上（或者反之亦然）并且被使得接触以形成初始的、可渗透的机械连接。接触的第一微结构111和第二微结构121可以被暴露于穿透机械连接以去除一种或多种非金属化合物的还原剂。然后可以在引起第一金属层110和第二金属层120相互扩散的温度下加热第一金属层110和第二金属层120，以在第一结构101和第二结构102之间形成金属互连103。此外，可以例如通过在一定温度下进行分解来去除第一金属层110和/或第二金属层120上的一种或多种有机材料。因此，利用金属互连103附接至热沉的功率半导体器件的在图示1630中示出的装置与其它互连技术相比可以具有有益的热传递性质。

在本公开的另一方面中，图16b还可以示出作为功率半导体器件的第一结构101和作为热沉的第二结构102，这些装置可以实质上类似于图16a中示出的装置或者与图16a中示出的装置相同。图示1640示出第一结构101（例如功率半导体器件101），其包括具有从第一金属层110突出的第一微结构111的第一金属层110。第一金属层110和第一微结构111可以部分地或完全地覆盖功率半导体器件，例如整个模块。在图示1650和图示1660中的是两个热沉，即第二结构102-1和第二结构102-2，第二结构102-1和第二结构102-2中的每个可以包括具有从第二金属层120突出的第二微结构121的第二金属层120。第二金属层120和第二微结构121可以部分地或完全地覆盖第二结构102-1和102-2。在图示1670中示出的装置与图16a中的那些装置不同在于，功率模块可以具有经由一个或多个金属互连103附接至功率半导体器件的一个或多个热沉。例如，在此功率半导体器件在第一结构101的相对侧上具有热沉（例如第二结构102-1和102-2）。

下面可以列出以上的公开的示例方面。

示例1可以是在第一结构和第二结构之间形成金属互连的方法，该方法包括：提供包括第一金属层的第一结构，第一金属层具有从第一金属层突出的第一微结构；提供包括第二金属层的第二结构，第二金属层具有从第二金属层突出的第二微结构；使第一微结构和第二微结构接触以在第一结构和第二结构之间形成机械连接，其中机械连接被配置为允许流体穿透该机械连接；利用穿透机械连接并且与一种或多种非金属化合物反应的还原剂去除第一金属层和第二金属层上的一种或多种非金属化合物；在引起第一金属层和第二金属层相互扩散的温度下加热第一金属层和第二金属层以在第一结构和第二结构之间形成金属互连。

示例2可以包括根据示例1的方法，其中，一种或多种非金属化合物是对于第一金属层和/或第二金属层的相互扩散的阻挡物。

示例3可以包括根据示例1和2中的任何一个的方法，其中第一微结构具有比宽度大的长度。

示例4可以包括根据示例1-3中的任何一个的方法，其中，第一微结构是微布线。

示例5可以包括根据示例1-4中的任何一个的方法，其中，第二微结构具有比宽度大的长度。

示例6可以包括根据示例1-5中的任何一个的方法，其中，第二微结构是微布线。

示例7可以包括根据示例1-6中的任何一个的方法，其中相应的微结构的长度在5-60μm之间，并且相应的微结构的宽度在100nm和2μm之间。

示例8可以包括根据示例1-7中的任何一个的方法，其中还原剂包括氢。

示例9可以包括根据示例1-8中的任何一个的方法，其中，还原剂包括气态氢和气态氮的混合物。

示例10可以包括根据示例9的方法，其中，气态氢的部分是0.1-10％。

示例11可以包括根据示例1-10中的任何一个的方法，其中，还原剂包括蚁酸。

示例12可以包括根据示例1-8中的任何一个的方法，其中，还原剂是等离子体。

示例13可以包括根据示例1-12中的任何一个的方法，其中，还原剂在一定温度下分解以包括自由基氢。

示例14可以包括根据示例1-13中的任何一个的方法，其中，加热在没有对第一金属层和第二金属层施加机械负载的情况下发生。

示例15可以包括根据示例1-14中的任何一个的方法，其中，金属互连具有比第一金属层和第二金属层高的孔隙率。

示例16可以包括根据示例15的方法，其中，更高的孔隙率被配置为使第一结构和第二结构之间的应力解耦。

示例17可以包括根据示例1-16中的任何一个的方法，其中，机械连接具有第一孔隙率并且金属互连具有小于第一孔隙率的第二孔隙率。

示例18可以包括根据示例1-17中的任何一个的方法，其中，第一金属层的金属和第二金属层的金属是相同的。

示例19可以包括根据示例18的方法，其中第一金属层的金属和第二金属层的金属是铜。

示例20可以包括根据示例18和19中的任何一个的方法，其中金属互连本质上由实质上纯粹的金属构成。

示例21可以包括根据示例1-17中的任何一个的方法，其中金属互连本质上由在第一金属层和第二金属层之间的金属合金构成，其中在金属合金中本质上由第一金属层的金属和第二金属层的金属构成。

示例22可以包括根据示例1-21中的任何一个的方法，其中，温度是第一金属层的金属和/或第二金属层的金属的退火温度。

示例23可以包括根据示例1-22中的任何一个的方法，其中，温度低于350℃。

示例24可以包括根据示例1-23中的任何一个的方法，其中，温度在180°c和250°c之间。

示例25可以包括根据示例1-23中的任何一个的方法，其中，温度为100°c。

示例26可以包括根据示例1-25中的任何一个的方法，其中，去除一种或多种非金属化合物是在实质上没有第一金属层的金属和第二金属层的金属的氧化剂的情况下执行的。

示例27可以包括根据示例1-26中的任何一个的方法，其中，在去除一种或多种非金属化合物的同时执行加热。

示例28可以包括根据示例1-27中的任何一个的方法，其中，第一结构是半导体器件。

示例29可以包括根据示例1-28中的任何一个的方法，其中，第二结构是衬底。

示例30可以包括根据示例1-27中的任何一个的方法，其中，第二结构是微电子机械的机械装置。

示例31可以包括根据示例1-27和示例30中的任何一个的方法，其中，第一结构是在微电子机械装置中进行密封的帽。

示例32可以包括根据示例1-31中的任何一个的方法，进一步包括：在第一结构上形成第一金属层。

示例33可以包括根据示例1-32中的任何一个的方法，在第一金属层上形成第一微结构。

示例34可以包括根据示例1-33中的任何一个的方法，进一步包括：在第二结构上形成第二金属层。

示例35可以包括根据示例1-34中的任何一个的方法，在第二金属层上形成第二微结构。

示例36可以包括根据示例1-35中的任何一个的方法，进一步包括：去除还原剂和一种或多种非金属化合物之间的反应的副产物。

示例37可以包括根据示例36的方法，其中，副产物包括水和二氧化碳。

示例38可以包括根据示例1-37中的任何一个的方法，进一步包括：在第一微结构之间填充非金属材料至小于形成非金属材料的复合层的第一微结构的整个长度的高度，其中第一微结构延伸通过非金属层从而第一微结构的一部分从非金属材料突出。

示例39可以包括根据示例1-37中的任何一个的方法，进一步包括：在第二微结构之间填充非金属材料至小于形成非金属材料的复合层的第二微结构的整个长度的高度，其中第二微结构延伸通过非金属层从而第二微结构的一部分从非金属材料突出。

示例40可以包括根据示例38和39中的任何一个的方法，其中，非金属材料的复合层和第一微结构或第二微结构被配置为使第一结构和第二结构之间的应力解耦。

示例41可以包括根据示例38-40中的任何一个的方法，其中，非金属材料对于还原剂是惰性的。

示例42可以是制造半导体装置的方法，该方法包括：在半导体器件上形成第一金属层，其中第一金属层包括从第一金属层突出的第一微结构，其中第一金属层和第一微结构至少部分地由第一金属氧化物覆盖；提供包括第二金属层的衬底，第二金属层具有从第二金属层突出的第二微结构，其中第二金属层和第二突出结构至少部分地由第二金属氧化物覆盖；使第一微结构和第二微结构接触以在半导体器件和衬底之间形成机械连接，其中机械连接被配置为允许流体穿透该机械连接；利用穿透机械连接并且与第一金属氧化物和第二金属氧化物反应的还原剂去除第一金属氧化物和第二金属氧化物；以及在引起第一金属层和第二金属层相互扩散的温度下加热第一金属层和第二金属层，以在半导体器件和衬底之间形成金属互连。

示例43可以包括根据示例42的方法，其中，第一微结构具有比宽度大的长度。

示例44可以包括根据示例42和43中的任何一个的方法，其中，第一微结构是微布线。

示例45可以包括根据示例42-44中的任何一个的方法，其中，第二微结构具有比宽度大的长度。

示例46可以包括根据示例42-45中的任何一个的方法，其中，第二微结构是微布线。

示例47可以包括根据示例42-46中的任何一个的方法，其中，相应的微结构的长度在5-60μm之间，并且相应的微结构的宽度在100nm和2μm之间。

示例48可以包括根据示例42-47中的任何一个的方法，其中，还原剂包括氢。

示例49可以包括根据示例42-48中的任何一个的方法，其中，还原剂包括气态氢和气态氮的混合物。

示例50可以包括根据示例49的方法，其中，气态氢的部分是5-10％。

示例51可以包括根据示例42-50中的任何一个的方法，其中，还原剂包括蚁酸。

示例52可以包括根据示例42-48中的任何一个的方法，其中，还原剂是等离子体。

示例53可以包括根据示例42-52中的任何一个的方法，其中，还原剂在一定温度下分解以包括自由基氢。

示例54可以包括根据示例42-53中的任何一个的方法，其中，加热在没有对第一金属层和第二金属层施加机械负载的情况下发生。

示例55可以包括根据示例42-54中的任何一个的方法，其中，金属互连具有比第一金属层和第二金属层高的孔隙率。

示例56可以包括根据示例55的方法，其中，更高的孔隙率被配置为使第一结构和第二结构之间的应力解耦。

示例57可以包括根据示例42-56中的任何一个的方法，其中，机械连接具有第一孔隙率并且金属互连具有小于第一孔隙率的第二孔隙率。

示例58可以包括根据示例42-57中的任何一个的方法，其中，第一金属层的金属和第二金属层的金属是相同的。

示例59可以包括根据示例58的方法，其中，第一金属层的金属和第二金属层的金属是铜。

示例60可以包括根据示例58和59中的任何一个的方法，其中，金属互连本质上由纯金属构成。

示例61可以包括根据示例42-57中的任何一个的方法，其中，金属互连本质上由第一金属层和第二金属层之间的金属合金构成，其中在金属合金中本质上由第一金属层的金属和第二金属层的金属构成。

示例62可以包括根据示例42-61中的任何一个的方法，其中，温度是第一金属层的金属和/或第二金属的金属的退火温度。

示例63可以包括根据示例42-62中的任何一个的方法，其中，温度低于350℃。

示例64可以包括根据示例42-63中的任何一个的方法，其中，温度在180°c和250°c之间。

示例65可以包括根据示例42-63中的任何一个的方法，其中，温度为100°c。

示例66可以包括根据示例42-65中的任何一个的方法，其中，去除一种或多种非金属化合物是在实质上没有第一金属层的金属和第二金属层的金属的氧化剂的情况下执行的。

示例67可以包括根据示例42-66中的任何一个的方法，其中，在去除一种或多种非金属化合物的同时执行加热。

示例68可以包括根据示例42-67中的任何一个的方法，其中，第一结构是半导体器件。

示例69可以包括根据示例42-68中的任何一个的方法，其中，第二结构是衬底。

示例70可以包括根据示例42-69中的任何一个的方法，进一步包括：在半导体器件上形成第一金属层。

示例71可以包括根据示例42-70中的任何一个的方法，在第一金属层上形成第一微结构。

示例72可以包括根据示例42-71中的任何一个的方法，进一步包括：在衬底上形成第二金属层。

示例73可以包括根据示例42-72中的任何一个的方法，在第二金属层上形成第二微结构。

示例74可以包括根据示例42-73中的任何一个的方法，进一步包括：去除还原剂和一种或多种非金属化合物之间的反应的副产物。

示例75可以包括根据示例74的方法，其中，副产物包括水和二氧化碳。

示例76可以包括根据示例42-75中的任何一个的方法，进一步包括：在第一微结构之间填充非金属材料至小于形成非金属材料的复合层的第一微结构的整个长度的高度，其中第一微结构延伸通过非金属层从而第一微结构的一部分从非金属材料突出。

示例77可以包括根据示例42-75中的任何一个的方法，在第二微结构之间填充非金属材料至小于形成非金属材料的复合层的第二微结构的整个长度的高度，其中第二微结构延伸通过非金属层从而第二微结构的一部分从非金属材料突出。

示例78可以包括根据示例76和77中的任何一个的方法，其中，非金属材料的复合层和第一微结构或第二微结构被配置为使第一结构和第二结构之间的应力解耦。

示例79可以包括根据示例76-78中的任何一个的方法，其中，非金属材料对于还原剂是惰性的。

示例80可以是半导体器件装置，包括：衬底；经由金属互连机械地和电气地连接到衬底的半导体器件，其中金属互连本质上由纯金属构成，并且包括具有比金属互连的相邻区域高的孔隙率的纯金属的多孔区域。

示例81可以包括根据示例79的半导体器件装置，其中，金属互连实质上覆盖半导体器件的接近衬底的表面。

示例82可以包括根据示例79和80中的任何一个的半导体器件装置，其中，纯金属的多孔区域被配置为使半导体器件和衬底之间的应力解耦。

示例83可以包括根据示例79-81中的任何一个的半导体器件装置，进一步包括：在半导体器件和金属互连之间的复合层，其中复合层包括非金属材料以及穿透通过复合层以使半导体器件和金属互连接触的金属结构。

示例84可以包括根据示例82的半导体器件装置，其中，非金属材料是具有遍布于其的空隙的多孔聚合物材料，其中复合层的多孔聚合物材料被配置为使半导体器件和衬底之间的应力解耦。

示例85可以是在第一结构和第二结构之间形成金属互连的方法，方法包括：提供具有一个或多个柱的第一结构，一个或多个柱从第一结构突出并且包括在相应的一个或多个柱的远端上的第一金属层，其中第一微结构从第一金属层突出；提供包括第二金属层的第二结构，第二金属层具有从第二金属层突出的第二微结构；使第一微结构和第二微结构接触，以在第一结构和第二结构之间形成机械连接，其中一个或多个柱限定在第一结构和第二结构之间的间隙，其中机械连接被配置为允许流体渗透该机械连接；利用穿透机械连接并且与一种或多种非金属化合物反应的还原剂来去除第一金属层和第二金属层上的一种或多种非金属化合物；以及在引起第一金属层和第二金属层相互扩散的温度下加热第一金属层和第二金属层，以在第一结构和第二结构之间形成金属互连。

示例86可以包括根据示例85的方法，进一步包括：利用材料填充第一结构和第二结构之间的间隙。

示例87可以包括根据示例86的方法，其中，材料是聚合物。

示例88可以包括根据示例86和87中的任何一个的方法，其中材料是底部填充材料。

示例89可以包括根据示例85-88中的任何一个的方法，其中，第一微结构具有比宽度大的长度。

示例90可以包括根据示例85-89中的任何一个的方法，其中，第一微结构是微布线。

示例91可以包括根据示例85-90中的任何一个的方法，其中，第二微结构具有比宽度大的长度。

示例92可以包括根据示例85-91中的任何一个的方法，其中，第二微结构是微布线。

示例93可以包括根据示例85-92中的任何一个的方法，其中相应的微结构的长度在5-60μm之间，并且相应的微结构的宽度在100nm和2μm之间。

示例94可以包括根据示例85-93中的任何一个的方法，其中，还原剂包括氢。

示例95可以包括根据示例85-94中的任何一个的方法，其中，还原剂包括气态氢和气态氮的混合物。

示例96可以包括根据示例85-95中的任何一个的方法，其中，气态氢的部分是5-10％。

示例97可以包括根据示例85-96中的任何一个的方法，其中，还原剂包括蚁酸。

示例98可以包括根据示例85-94中的任何一个的方法，其中，还原剂是等离子体。

示例99可以包括根据示例85-98中的任何一个的方法，其中，还原剂在一定温度下分解以包括自由基氢。

示例100可以包括根据示例85-100中的任何一个的方法，其中，加热在没有对第一金属层和第二金属层施加机械负载的情况下发生。

示例101可以包括根据示例85-100中的任何一个的方法，其中，金属互连具有比第一金属层和第二金属层高的孔隙率。

示例102可以包括根据示例85-101中的任何一个的方法，其中，更高的孔隙率被配置为使第一结构和第二结构之间的应力解耦。

示例103可以包括根据示例5-102中的任何一个的方法，其中，机械连接具有第一孔隙率，并且金属互连具有小于第一孔隙率的第二孔隙率。

示例104可以包括根据示例85-103中的任何一个的方法，其中，第一金属层的金属和第二金属层的金属是相同的。

示例105可以包括根据示例104的方法，其中，第一金属层的金属和第二金属层的金属是铜。

示例106可以包括根据示例85-105中的任何一个的方法，其中，金属互连本质上由实质上纯粹的金属构成。

示例107可以包括根据示例85-103中的任何一个的方法，其中，金属互连本质上由第一金属层和第二金属层之间的金属合金构成，其中在金属合金中本质上由第一金属层的金属和第二金属层的金属构成。

示例108可以包括根据示例85-107中的任何一个的方法，其中，温度是第一金属层的金属和/或第二金属层的金属的退火温度。

示例109可以包括根据示例85-108中的任何一个的方法，其中，温度低于350℃。

示例110可以包括根据示例85-109中的任何一个的方法，其中，温度在180°℃和250℃之间。

示例111可以包括根据示例85-109中的任何一个的方法，其中，温度为100°c。

示例112可以包括根据示例85-111中的任何一个的方法，其中，去除一种或多种非金属化合物是在实质上没有第一金属层的金属和第二金属层的金属的氧化剂的情况下执行的。

示例113可以包括根据示例85-112中的任何一个的方法，其中，在去除一种或多种非金属化合物的同时执行加热。

示例114可以包括根据示例85-113中的任何一个的方法，其中，第一结构是半导体器件。

示例115可以包括根据示例85-114中的任何一个的方法，其中，第二结构是衬底。

示例116可以包括根据示例85-115中的任何一个的方法，进一步包括：在第一结构上形成第一金属层。

示例117可以包括根据示例85-116中的任何一个的方法，进一步包括：在第二金属层上形成第一微结构。

示例118可以包括根据示例85-117中的任何一个的方法，进一步包括：在第二结构上形成第二金属层。

示例119可以包括根据示例85-118中的任何一个的方法，进一步包括：在第二金属层上形成第二微结构。

示例120可以包括根据示例85-119中的任何一个的方法，进一步包括：去除还原剂和一种或多种非金属化合物之间的反应的副产物。

示例121可以包括根据示例85-120中的任何一个的方法，其中，副产物包括水和二氧化碳。

示例122可以是半导体装置，其包括：包括第二金属层的衬底，第二金属层具有从第二金属层突出的第二微结构；半导体器件，具有从半导体器件突出的一个或多个柱，一个或多个柱限定半导体器件和衬底之间的间隙；其中，在一个或多个柱的远端处的是将一个或多个柱电气地并且机械地连接到衬底的一个或多个相应的金属互连，其中一个或多个相应的金属互连本质上由纯金属构成并且包括纯金属的多孔区域，纯金属的多孔区域具有比金属互连的相邻区域高的孔隙率。

示例123可以包括根据示例122的半导体装置，其中，第一金属层的金属、第二金属层的金属以及一个或多个柱的金属是与一个或多个相应的金属互连的纯金属相同的金属。

示例124可以包括根据示例122和123中的任何一个的半导体装置，进一步包括：填充半导体器件和衬底之间的间隙的材料。

示例125可以包括根据示例122-124中的任何一个的半导体装置，其中，材料是聚合物。

示例126可以包括根据示例122-125中的任何一个的半导体装置，其中，材料是底部填充材料。

示例127可以包括根据示例122-126中的任何一个的半导体器件装置，其中，纯金属的多孔区域被配置为使半导体器件和衬底之间的应力解耦。

示例128可以是半导体装置，其包括：衬底；在衬底上的复合层，其包括具有遍布于其的空隙的多孔聚合物材料，其中金属结构穿透通过多孔聚合物材料；以及在复合层上的半导体器件；其中金属结构在衬底和半导体器件之间形成导电连接，并且其中复合层的多孔聚合物材料被配置为使衬底和半导体器件之间的应力解耦。

示例129可以包括根据示例128的半导体装置，其中，空隙实质上是由金属结构填充的。

示例130可以包括根据示例128和129中的任何一个的半导体装置，进一步包括：在复合层和衬底之间的金属层，其中金属层与金属结构物理接触。

示例131可以包括根据示例130的半导体装置，进一步包括：将金属层连接到衬底的焊料材料。

示例132可以包括根据示例128和129中的任何一个的半导体装置，进一步包括：将复合层连接到衬底的导电粘合材料，其中导电粘合材料完成在半导体器件和衬底之间的与复合层的导电连接。

示例133可以包括根据示例128-132中的任何一个的半导体装置，其中，多孔聚合物材料具有玻璃转化点和/或高于260℃的熔点。

示例134可以包括根据示例128-133中的任何一个的半导体装置，其中，多孔聚合物材料是从由如下构成的组中选择的：聚酰亚胺、聚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、液晶聚合物以及它们的任何组合。

示例135可以是制造半导体装置的方法，方法包括：在半导体器件上形成包括具有遍布于其的空隙的多孔聚合物材料的复合层，其中金属结构穿透通过多孔聚合物材料；以及将复合层附接到衬底从而金属结构在衬底和半导体器件之间形成导电连接，并且复合层的多孔聚合物材料使衬底和半导体器件之间的应力解耦。

示例136可以包括根据示例135的方法，进一步包括：在半导体器件上形成包括空隙的多孔聚合物材料。

示例137可以包括根据示例136的方法，进一步包括：利用穿透通过多孔聚合物材料的金属结构填充多孔聚合物材料的空隙以形成复合层。

示例138可以包括根据示例135-137中的任何一个的方法，进一步包括：在复合层上形成金属层。

示例139可以包括根据示例138的方法，其中，将复合层附接到衬底包括将金属层焊接到衬底。

示例140可以包括根据示例135-138中的任何一个的方法，其中，将复合层附接到衬底包括经由导电粘合材料将复合层粘合到衬底。

示例141可以包括根据示例135的方法，进一步包括：在半导体器件上形成针形状的金属结构。

示例142可以包括根据示例141的方法，进一步包括：在金属结构之间沉积具有空隙的多孔聚合物材料。

示例143可以包括根据示例135，141和142中的任何一个的方法，进一步包括：在复合层上形成金属层。

示例144可以包括根据示例143的方法，其中，将复合层附接到衬底包括将金属层焊接到衬底。

示例145可以包括根据示例135，141和142中的任何一个的方法，其中将复合层附接到衬底包括导电粘合材料。

示例146可以包括根据示例134-145中的任何一个的方法，其中，多孔聚合物材料具有玻璃转化点和/或高于260℃的熔点。

示例147可以包括根据示例135-146中的任何一个半导体装置，其中，多孔聚合物材料是从由如下构成的组中选择的：聚酰亚胺、聚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、液晶聚合物以及它们的任何组合。

示例148可以是制造半导体装置的方法，方法包括：在半导体器件上形成具有遍布于其的空隙的多孔聚合物层；利用穿透通过多孔聚合物层的金属结构填充多孔聚合物层的空隙以形成复合层；在复合层上形成载体，其中金属结构在载体和半导体器件之间形成导电连接，并且复合层的多孔聚合物材料使载体和半导体器件之间的应力解耦。

示例149可以包括根据示例147的方法，其中，载体是由与金属结构相同的金属或金属合金形成的。

示例150可以包括根据示例148和149中的任何一个的方法，其中，多孔聚合物材料具有玻璃转化点和/或高于260℃的熔点。

示例151可以包括根据示例147-150中的任何一个的方法，其中，多孔聚合物材料是从由如下构成的组中选择的：聚酰亚胺、聚醚酮、聚酰胺-酰亚胺、聚醚砜、聚砜、聚苯乙烯、液晶聚合物以及它们的任何组合。

示例152可以是半导体装置，其包括：衬底；包括金属层的半导体器件，金属层具有从金属层突出的微结构；其中微结构利用被配置为将半导体器件机械地固定到衬底的在形态上变化的表面区域来穿透到衬底中。

示例153可以是制造半导体装置的方法，方法包括：在半导体器件上形成包括微结构的金属层，微结构从金属层突出；以及在金属层上形成衬底，其中微结构利用被配置为将半导体器件机械地固定到衬底的在形态上变化的表面区域接触来穿透到衬底中。

示例154可以是半导体装置，其包括：衬底；包括金属层的半导体器件，金属层具有从金属层突出的微结构；以及被配置为将热从半导体器件传递到衬底的在衬底和半导体器件之间的热界面材料，其中热界面材料包括聚合物基质和导热颗粒；其中导热颗粒具有小于微结构的大小以在微结构之间进行配合并且在导热颗粒和微结构之间形成在形态上变化的表面区域接触。

示例155可以是制造半导体装置的方法，方法包括：在半导体器件上形成包括微结构的金属层，微结构从金属层突出；在金属层上沉积包括聚合物基质和导热颗粒的热界面材料，其中导热颗粒具有比微结构小的大小并且在微结构之间进行配合以在导热颗粒和微结构之间形成在形态上变化的表面区域接触；以及在衬底上利用热界面材料布置半导体器件，其中热界面材料被配置为将热从半导体器件传递到衬底。

示例156可以是制造半导体装置的方法，方法包括：在衬底上沉积包括聚合物基质和导热颗粒的热界面材料；在半导体器件上形成金属层，金属层包括从金属层突出的微结构；以及将半导体器件的微结构布置在热界面材料上，其中导热颗粒具有比微结构小的大小并且在微结构之间进行配合以在导热颗粒和微结构之间形成在形态上变化的表面区域接触，并且其中热界面材料被配置为将热从半导体器件传递到衬底。

虽然已经参照具体实施例特别地示出并描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是，可以在不脱离本如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下在其中作出在形式和细节上的各种改变。因此本发明的范围由所附权利要求指示，并且因此意图涵盖在权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。