本發(fā)明涉及銅銅鍵合，具體的是一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、銅銅鍵合是一種用于電子封裝和芯片連接的技術(shù)，主要利用銅材料的導(dǎo)電性和良好的機(jī)械性能來實(shí)現(xiàn)高效的電氣連接。它一般包括將兩個(gè)銅表面通過加熱和施加壓力使兩側(cè)的銅原子在接觸界面相互擴(kuò)散，從而形成牢固的金屬鍵合。廣泛用于集成電路（ic）封裝，尤其是在芯片與引腳之間的連接。

2、因銅表面容易氧化，會降低鍵合成功率。現(xiàn)有的技術(shù)方案是，讓鍵合過程在還原性氣體（如：甲酸）環(huán)境中進(jìn)行，避免銅表面在鍵合前被氧化。

3、然而，甲酸有較強(qiáng)的腐蝕性，會引起結(jié)膜炎、眼瞼水腫、鼻炎、支氣管炎，重者可引起急性化學(xué)性肺炎。并且，還原性氣體還會對鍵合樣品表面的其他物質(zhì)反應(yīng)，比如用于生長碳納米管的鐵催化劑，這限制了銅銅鍵合與碳納米管導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)的相容性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)，包括銅材一和銅材二，所述銅材一的鍵合面上陣列設(shè)置有多個(gè)銅柱，所述銅材二的鍵合面上陣列開設(shè)有多個(gè)與多個(gè)所述銅柱配合使用的凹陷；

4、所述凹陷為倒置的四棱臺結(jié)構(gòu)。

5、本發(fā)明的另一目的在于提供一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)的鍵合方法，包括以下步驟：

6、s1：在銅材一的鍵合面上制作銅柱；

7、s2：在銅材二的鍵合面上形成凹陷；

8、s3：將銅材一和銅材二通過銅柱和凹陷進(jìn)行鍵合。

9、所述s1包括以下步驟：

10、s11：在銅材一上制作氧化層；

11、s12：在銅材一的鍵合面上濺射鈦鎢隔離層和銅種子層；

12、s13：在銅材一的鍵合面上制作光刻膠，并通過曝光以及顯影暴露出銅柱的區(qū)域；

13、s14：在銅材一的鍵合面上經(jīng)過電鍍形成多個(gè)陣列分布的銅柱；

14、s15：在銅材一的鍵合面上用丙酮溶解光刻膠。

15、所述s2包括以下步驟：

16、s21：通過曝光以及顯影光刻膠，干法刻蝕氧化硅層，露出凹陷區(qū)硅襯底的晶面；

17、s22：使用tmah濕法刻蝕硅襯底，利用不同晶面刻蝕速率的不同，形成多個(gè)凹陷；

18、s23：使用濕法去除氧化硅層；

19、s24：重新氧化銅材二的整個(gè)表面，形成氧化層；

20、s25：在銅材二的鍵合表面濺射鈦鎢隔離層和銅種子層；。

21、所述s3包括以下步驟：

22、s31：將銅材一和銅材二對齊，使得銅柱與凹陷對齊；

23、s32：升溫至二百五十?dāng)z氏度；

24、s33：在每組銅柱凹陷對受壓零點(diǎn)二牛頓條件下熱壓五分鐘，即可完成銅銅鍵合。

25、本發(fā)明的有益效果：

26、1、本發(fā)明通過設(shè)計(jì)銅柱與四棱臺結(jié)構(gòu)的凹陷配合，以實(shí)現(xiàn)增大接觸區(qū)域的壓強(qiáng)，從而優(yōu)化銅銅鍵合過程，使得在鍵合過程中無需依賴去除氧化層的方法，由于不需要使用有毒還原性氣體，能夠有效降低工作環(huán)境中的化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，確保操作人員的健康安全。

27、2、本發(fā)明的凹陷通過濕法刻蝕技術(shù)制備而成，具有平整的斜面和優(yōu)良的耐高溫性能。不僅提供了增大的接觸表面積，還能有效引導(dǎo)銅柱集中施加的壓力，從而形成高壓強(qiáng)接觸點(diǎn)，進(jìn)一步提高連接的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括銅材一（1）和銅材二（2），所述銅材一（1）的鍵合面上陣列設(shè)置有多個(gè)銅柱（3），所述銅材二（2）的鍵合面上陣列開設(shè)有多個(gè)與多個(gè)所述銅柱（3）配合使用的凹陷（4）；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)的鍵合方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)的鍵合方法，其特征在于，所述s1包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)的鍵合方法，其特征在于，所述s2包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)的鍵合方法，其特征在于，所述s3包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及銅銅鍵合技術(shù)領(lǐng)域，具體的是一種銅銅鍵合結(jié)構(gòu)及其鍵合方法，本發(fā)明包括銅材一和銅材二，銅材一的鍵合面上陣列設(shè)置有多個(gè)銅柱，銅材二的鍵合面上陣列開設(shè)有多個(gè)與多個(gè)銅柱配合使用的凹陷；凹陷為倒置的四棱臺結(jié)構(gòu)；本發(fā)明通過設(shè)計(jì)銅柱與四棱臺結(jié)構(gòu)的凹陷配合，以實(shí)現(xiàn)增大接觸區(qū)域的壓強(qiáng)，從而優(yōu)化銅銅鍵合過程，使得在鍵合過程中無需依賴去除氧化層的方法，能夠有效降低工作環(huán)境中的化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)，確保操作人員的健康安全；本發(fā)明的凹陷通過濕法刻蝕技術(shù)制備而成，具有平整的斜面和優(yōu)良的耐高溫性能。不僅提供了增大的接觸表面積，還能有效引導(dǎo)銅柱集中施加的壓力，從而形成高壓接觸點(diǎn)能夠進(jìn)一步提高連接的可靠性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：許驊,李世瑋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：香港科技大學(xué)深港協(xié)同創(chuàng)新研究院（深圳福田）
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6