一种半导体器件键合结构及其制造方法

本发明涉及半导体器件领域，具体说是一种半导体器件键合结构及其制造方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展，器件集成度不断提高以满足性能需求。然而，高温、高频率和高功率应用对材料的热导率和热膨胀系数提出了更高要求。碳化硅作为第三代半导体材料，在高温、高频率和高功率应用中具有显著优势。然而，在半导体工艺中，铜作为常用的封装材料，与碳化硅之间存在晶格常数和热膨胀系数的不匹配问题，且铜易于氧化，影响了器件的良率和使用寿命。此外，高温度下的碳化硅与铜之间的界面反应会降低铜的热导率，导致器件性能不稳定。因此，开发一种能够解决上述问题的新型半导体器件结构及其制造方法，具有重要的技术价值和应用前景。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种半导体器件键合结构。该半导体器件键合结构采用特定的键合技术，将碳化硅与铜材料紧密地结合在一起，实现了高效散热和优良电气性能。该键合结构有效简化了原先的欧姆电极层、导热层和封装层，将它们整合成电极和封装层的结构。这种整合不仅提高了制造复杂电子器件和集成电路的效率与性能，还减少了界面复杂性和电阻，从而提升了器件的整体性能。此外，根据器件的复杂程度，可以灵活地将铜图形化，创造出性能卓越且结构复杂的器件。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种半导体器件键合结构，其特征在于：

4、所述键合结构自上而下依次为：碳化硅晶圆、铜晶圆；

5、其中铜晶圆的结构自上而下依次为：金属铜、金属钛和硅单晶晶圆。

6、本发明的另一个目的为：提供一种半导体器件键合结构的制造方法。

7、为了达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

8、一种如权利要求1所述的半导体器件键合结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

9、步骤1，在硅单晶晶圆表面溅射一层金属钛，然后在上述金属钛层表面溅射一层金属铜，得到铜晶圆；

10、步骤2，对碳化硅晶圆和步骤1得到的铜晶圆进行清洗；

11、步骤3，使用等离子活化方法对经步骤清洗的碳化硅晶圆表面和铜晶圆的金属铜层表面进行激活；

12、步骤4，将经过步骤3活化后的碳化硅晶圆表面和铜晶圆的金属铜层表面紧密贴合，进行加压键合；

13、步骤5，把经过步骤4得到的键合晶圆上的硅单晶晶圆去除，得到半导体器件键合结构。

14、如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：

15、步骤1所述的一层金属铜可以进行图形化处理。

16、如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：

17、步骤4中，所述加压键合的压力为1000-25000n，温度为室温-500℃。

18、本发明所述的一种半导体器件键合结构及其制造方法，其有益效果为：

19、(1)该半导体器件键合结构采用特定的键合技术，将碳化硅与铜材料紧密地结合在一起，实现了高效散热和优良电气性能。

20、(2)该键合结构将欧姆电极层、导热层和封装层整合成电极和封装层的结构，不仅提高了制造复杂电子器件和集成电路的效率与性能，还减少了界面复杂性和电阻，从而提升了器件的整体性能。此外，根据器件的复杂程度，可以灵活地将铜图形化，创造出性能卓越且结构复杂的器件。

21、(3)键合结构中的金属铜层下方的金属钛层，可以有效防止金属铜层的氧化，提高整体器件的热导率。

技术特征：

1.一种半导体器件键合结构，其特征在于：

2.一种如权利要求1所述的半导体器件键合结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：

4.如权利要求2所述的制造方法，其特征在于：

技术总结本发明涉及一种半导体器件键合结构及其制造方法。本发明采用特定的键合技术，在较低的温度下将碳化硅与铜复合材料紧密地结合在一起，实现了高效散热和优良电气性能。该键合结构将原先的欧姆电极层、导热层和封装层整合成电极和封装层的结构，不仅提高了制造复杂电子器件和集成电路的效率与性能，还减少了界面复杂性和电阻，从而提升了器件的整体性能。此外，根据器件的复杂程度，可以灵活地将铜图形化，创造出性能卓越且结构复杂的器件。技术研发人员：高鹏,黄思瑜受保护的技术使用者：北京大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25