导体26来限定端面54。块状导体可以是导电金属，诸如铜、镍、钨或包括这些或其他适当材料的各种合金。如果存在的话，阻挡层32可以是诸如氮化钽(TaN)、钼、钼-铬等的材料。晶种层34可以任选地形成在阻挡层和/或块状导体26之上。晶种层可用于利于在阻挡层32之上形成附加层，例如在特定材料的块状导体26之上。晶种层还可以用于贡献以该方法或类似方法形成的合金块16的各种特性，如以下所讨论的。在其他情况下，诸如当块状导体26是铜且不存在阻挡层时，可以不需要晶种层34。如果存在的话，晶种层34可以是铜或类似导电金属，并且可以根据以下讨论的标准来选择。
[0055]第一 LMP材料36上覆至少块状导体26，其中上述阻挡层32和/或晶种层34任选地定位在块状导体26和第一 LMP材料层36之间。LMP材料层36可以包括任何上面列出的LMP材料。LMP层36可以包括单个LMP材料(诸如镓，如上面参照图4所描述的示例)，或者与诸如铜等的其他金属进行组合。例如，LMP层可以是镓的单层、镓-铜合金的单层、铟-镓-铜合金的单层或者具有镓和铜的多个子层、或者预定配置的镓、铜和铟等的一个或多个子层的结构，以为LMP材料层36给出LMP材料36的期望总体百分比，其还可以在层36的整个高度中创建LMP材料的梯度浓度等级。如此，如本文其他地方限定的，LMP材料层本身可以不具有“低”熔点，但是可以包含本文讨论的一种LMP材料的期望量。
[0056]第一保护层38可以上覆第一 LMP材料层36并且可以包括与块状导体26、晶种层34或LMP材料层36中包括的任何非LMP材料类似的材料。在其他示例中，砸闪光层可用于保护层38。例如，保护层38可以为LMP材料层34提供针对氧化等或者处理元件12期间的损伤的保护。如上面参照4进一步讨论的，保护层还可以提供完成合金块16内的非LMP材料的源的至少一部分。如以下讨论的，保护层38的厚度，具体为相对于LMP材料层和/或晶种层34的相对厚度可以影响合金块16形成的后续步骤期间接合部分30的行为。在一个示例中，保护层38可以具有大约200埃的厚度，尽管可以例如根据上述标准使用更厚或更薄的保护层38。可以使用电镀、无电镀、蒸镀、化学气相沉积(“CVD”)等来形成第一接合部分30或任何其他类型接合部分的各个层。
[0057]与第一接合部分30—样，第二接合部分40可以接合至第二元件14或以其他方式与第二元件14连接。在图7所示示例中，第二接合部分40上覆至少穿过第二元件14的支持材料层18的一部分的金属化过孔22的端面54。类似于第一接合部分30，第二接合部分40可以任选地包括晶种层44，其可以上覆过孔22的块状导体25，并且过孔22可以任选地包括位于晶种层44和块状导体26之间的阻挡层42。阻挡层42和晶种层44可以具有与上面参照图6讨论的阻挡层32和晶种层34类似的结构和类似的组成。
[0058]第二接合部分40进一步包括上覆第二元件14的过孔22并且进一步上覆阻挡层42和晶种层44(当结构中存在的话)的LMP材料层46。LMP材料层46可以包括上文参照图4讨论的一种LMP材料，并且可以进一步包括不同于LMP材料层36的LMP材料。例如，如图4所示，LMP材料可以包括铟。此外，LMP材料46可以包括附加材料，诸如铜等的导电金属。LMP材料层46内的任何附加非LMP材料可以以合金的形式与LMP材料混合并且可以包括在LMP材料层46的多个子层中，其可以被配置为在层46内提供期望的材料浓度和/或在层46的整个厚度中提供期望的材料梯度。
[0059]如图8所示，第一元件12和第二元件14可以被定位为使得相应的表面29相互面对，并且使得第一接合部分30与第二接合部分40对准并沿着其保护层38和48相互接触。然后，至少接合部分30和40可以被加热到预定温度，以使得相应LMP材料层36和46内的LMP材料熔化并消耗在保护层38和48、晶种层34和44或者在LMP材料层36和46自身的任何一个中找到的非LMP材料。在这种加热期间，合金块16可以形成为消耗的非LMP材料变成在LMP材料的液相中悬浮的固态颗粒并且形成为液体LMP材料混合到一起。这种混合物将具有针对混合物整体的对应熔点，其将根据组成的百分比(重量或原子量)而变化，在该点处，非LMP材料也将熔化到混合物中并且整个系统将处于液相。类似地，诸如镓的LMP材料(其熔点低于诸如铟的另一 LMP材料)可以在其熔点(在镓的示例中为30°C)之上但是在另一 LMP材料的熔点(对于铟来说为大约156°C )之下消耗另一 LMP材料。
[0060]在接合部分30和40的一些变型中，可以不需要保护层38或48。例如，在接合部分30和40的变型中，其中LMP材料36包括LMP材料和非LMP材料的图案的多个镀层，这些层的最上部可以是保护的非LMP材料，诸如铜。在其他变型中，LMP材料36或46的组成可以是梯度合金结构，至少足够的保护材料在其上部附近以取消对于分别的保护层38和48的需求。在该变型以及可能的其他变型(诸如保护层是在加热期间蒸发的易失性材料)中，LMP材料层的材料可以不与任何保护层材料扩散。在其他情况下，保护层可以不是必须的，诸如当第一和第二元件12和14在具有低氧等级的环境中形成和组装时或者在可以发生氧化之前形成和组装到一起时。
[0061]此外，可以被液体LMP材料消耗的非LMP材料的量随着系统的温度而变化。即，用于消耗这种系统内的非LMP材料的温度随着非LMP材料的量的增加而增加。因此，接合部分30和40内的LMP材料与非LMP材料的比率增加，消耗保护层36和46所要求的温度增加，因此增加接合部分30和40的对应材料和组成变得充分混合以形成接合至第一元件12和第二元件14的合金块16所要求的温度。如图4的示例性示图所示，混合物不需要同质以实现合金块16的形成，但是至少应该消耗所有的保护层38和48。在一些示例中，合金块16可以在暴露给禁止(proscribed)温度的10分钟和30分钟之间的时间之后充分形成。这可以允许合金块16内的材料足够混合为使得当冷却时，第一和第二元件将接合到一起，并且在图9的组件10的情况下，相应元件12和14的过孔22电连接到一起。
[0062]由于用于合金块16形成所需的温度随着接合部分30和40内包括的非LMP材料的量而增加，所以该温度(可以称为“接合温度”)可以通过接合部分30和40中存在的保护层38和48以及任何晶种层(诸如晶种层34和44)的厚度来控制。通过从上文列出的材料中选择各种材料并通过调整接合部分30和40内的各种LMP材料和非LMP材料的相对量，可以在30°C至150°C的范围内实现焊接温度。在参照图6至图9讨论的示例中，其中第一 LMP材料包括铟，第二 LMP材料包括镓，并且晶种层34和44以及保护层38和48为铜，晶种层的初始厚度可以为30-600nm，镓的第一材料层的初始厚度可以为100_500nm，并且保护层的初始厚度可以为10-100nm。类似厚度可用于第二接合部分40。在接合部分30和40的变型中(在LMP材料层36或46中包括非LMP材料)，这种非LMP材料与LMP材料的比例还可以影响接合部分30和40的接合温度。
[0063]来自接合部分30和40的各个层的材料一起扩散到合金块16产生具有较高熔点(高于其中包括的LMP材料(诸如上述示例所使用的镓和铟)的熔点)的结构。此外，一旦合金块16冷却和固化，其随后的熔点可以高于在其形成中所使用的焊接温度。对于接合部分30和40内的层的上文列出的材料的各种组合可以使得接合部分30和40具有在上文给出的范围内的焊接温度，其可以形成具有也在上文给出的范围内的熔化温度的合金块16。接合部分的特定焊接温度以及所生成的合金块16的熔化温度可以通过如上所述调整接合部分30和40的组成的相对比例来控制或调整。换句话说，可以选择非LMP材料以增加包括非LMP材料和至少一种其他LMP材料的合金的熔点。
[0064]根据各种标准，接合部分30和40的选择性组成可以被设计为控制其适当的焊接温度和所得到的合金块16的熔化温度。例如，可以期望其形成可以在可达到的温度处再加工的合金块16而不对相关元件(诸如元件12或14)的其他部分引起损伤或者甚至不会使得相同封装10等内的其他接合本身变得再加工。这种标准可以利用相对较高的LMP材料和非LMP材料组成的比率来实现。类似地，期望可用于一些接合部分，它们用于形成合金块以具有低焊接温度，使得它们可以被熔化并接合到一起而不引起已经形成的接合件或接合回流或受损伤。另一方面，可以期望用于一些合金块16，它们被用于将元件接合到一起以具有相对较高的熔化温度，使得它们更加耐受更高温度的应用或者在创建随后的合金块16或组件中的其他接合件期间不会回流。接合部分30和40可以根据上述标准来制造以实现这些特性并且在用于形成它们的合金块16中实现这种特性。
[0065]如上所述，这种合金块16可用于接合元件，其中元件在其各个部件处具有多个不同的微电子应用。在上述示例中，合金块16被用于电且机械地接合元件中的导电过孔22，其中元件可以是中介片、微电子裸片、封装微电子元件等。虽然只有单个合金块16被示为连接至每个第一元件12和第二元件14中的对应金属化过孔22，但这种组件10可以在每一个第一元件和第二元件中包括多个金属化过孔22，其中对应的合金块16附接在相应的多个过孔22之间。这种过孔可以以微电子组件或封装微电子设备中使用的任何数量的结构来配置，诸如以过孔22(例如，隔开最小间距等)的行和列的阵列进行配置。可以使用本文讨论的类型的合金块来接合类似阵列中的其他部件，诸如接合焊盘与一个或多个其他导电部件(诸如导线等)或者导电销或柱(可以上覆接触焊盘并与接合焊盘电连接)等连接。
[0066]在其他应用中，这种部件可以与大量焊料或其他接合金属接合，这要求接合部件之间的最小间距至少为该部件的宽度的1.5倍(如图1C所示)。如图5所示，上述的接合部分30和40可用于通过在应用中形成合金块16来接合导电部件，其中导电部件位于具有小于导电部件本身的宽度的最小间距P的阵列中。此外，在导电部件(形成有大量导电接合材料)之间具有接合件的组件中，这种焊料、接合高度或元件之间的间距可以直接与用于这种导电部件所需的宽度相关。即，较大的接合高度需要导电部件的较大宽度。在使用用于接合导电部件的前述合金块16的结构中，这种部件可以具有小于6 μ m的宽度W，并且在一些情况下小于3 μπι，接合高度例如大于6 μπι，尽管更大的宽度也是可以的。在相应的接合界面处具有减小的宽度的导电部件的使用还可以产生一种结构，其可以更加可靠地制造为在导电部件的界面表面处具有较少的凹陷。如图1B所示，与其他接合结构连接所使用的大接触焊盘2由于形成这种元件的凹陷或其他步骤而可以沿着表面3