用于对准微电子组件的方法_3

文档序号:8413963阅读:来源:国知局
湿层覆盖或它可已经经受润湿处理。微凸块30同样与第二钝化层29的上表面处于同一水平。芯片同样提供有垂直侧壁31,在侧壁31和接触区表面之间具有尖锐边缘32。芯片的接触区4与由垂直壁31作为边界的总体区域相对应。换言之,导线沿接触区4的周线行进,但位于接触区之下,并且被包括在接触区的覆盖区中,代替位于所述覆盖区之外并且因而围绕接触区(如在图1到3的情况)。将水维持在接触区4上同样通过边缘锁定效应来实现。钝化层26和28可完全或部分地与基板或芯片的后段制程部分中的最后金属化层相对应(如果基板是例如中间芯片或作为芯片堆叠的一部分的芯片的话,参见下文)。对准导体6/7/11因而可作为芯片或基板本身的生产过程的一部分来在芯片或基板上产生,代替之后被施加到基板或芯片的顶部(图1到3的实施例中的情况)。在图4的实施例中,导线因而被包括在要对准的组件中,而在图1到3的实施例中,导线被施加到组件的顶部。要注意,图1到3的实施例中的任一个在导体的类型方面(例如,图3中的具有交指型扩展21的导体)可被包括在组件中,例如作为组件的最后BEOL层中的金属线。
[0050]图5a到5d示出图4的基板和芯片的对准过程。在图5a中,一滴水33被施加到基板的接触区2。该滴水通过润湿层27的效应来润湿接触区,并且通过边缘锁定效应被包含在表面上。随后,芯片3被放置(预对准并释放),且水滴通过毛细作用力效应建立两个接触区2和4之间的自对准(图5b)。在水蒸发时(图5c),可能通过加热该组装件,静电对准确保获得并维持完美对准,静电对准力随基板与芯片之间的空隙减小而变得更强。在所有水已蒸发或以其他方式移除时,静电力确保在实际接合过程中对准保持不变,其中例如通过钝化层27和29之间的接合来建立微凸块之间的电连接(图5d)。这些可以是可使用或不使用压力/热来形成接合(已知为‘直接接合’技术)的氧化物/金属互连层。
[0051]图6示出图1已示出的实施例的更详细视图。在此,微凸块35被示出在基板I上和芯片3上。可以看到,导体6/7和11实际上被嵌入在润湿层5中,它们从润湿层5中稍微伸出。憎水带8和12位于润湿层5的上表面上。润湿层5被沉积在钝化层36上,钝化层36完全或部分地与芯片或基板的后段制程部分的顶部金属化层相对应(如果例如基板是插入基板的话)。
[0052]本发明的方法可应用来产生若干组件或多个堆的堆叠,例如载体基板上的一个或多个芯片堆叠。这在图7中示出。堆叠中除最上芯片之外的每一芯片在该芯片的两侧上提供有亲水接触表面5。同样在该芯片的两侧上,提供导线来实现上述静电对准。在图7所示的示例中,基板I上的两个芯片40/41的堆叠中的中间芯片40提供有绕其下接触表面的单个导线以及绕其上接触表面的双导线。中间芯片40与上芯片41之间的对准根据图1的实施例发生,其中中间芯片40担当基板的角色。中间芯片40的上表面上的导线需要用来自外部源的电荷来补充。这可例如通过提供在中间芯片40内行进的所谓的‘透硅通孔’ 45来完成。通过在钝化层36中提供的金属线37的方式,芯片的顶表面上的导体随后可通过与在基板I上的导体相同的源来充电。
[0053]两个进一步实施例在图8和9中示出。图8示出了图4的实施例的变型,其中导线6/7和11被包括在钝化层26和28中(例如,IC芯片或插入层的最后BEOL层),并且同时嵌入在也被包括在所述钝化层中的憎水材料带8/12中。钝化层26/28本身是亲水的或通过施加亲水涂层或处理来变成亲水的。接触区2/4是分别由憎水带8/12包围的区域。图10是基本上图1和6的实施例,其中上表面被钝化层60/61拉平到凸块35的水平,钝化层60/61例如是适于用在直接接合技术中的氧化物层。
[0054]根据一实施例,进一步对准装置被添加到上述静电和毛细作用力引起的对准装置。这被称为基于共形锁钥的对准,通过对要对准的组件之一上的导线的合适处理来获得。用于共形锁钥的不同方法可取决于要对准的(微)组件的要求来改编。一种这样的方法在图10中示出。基板I同样提供有覆盖了亲水层5和嵌入在憎水带8中的双导线6/7的接触区2。芯片的接触区4也同样提供有亲水层5和单个闭环导线11,用于通过导线6/7和11的相反充电进行静电对准。然而,基板的导线6/7现在被提供在沿基板的接触区2的周线行进的凹陷50中。凹陷50的横截面与芯片上的憎水带12的形状相对应,使得凹陷和该带可以按锁钥的方式来彼此适合,以建立芯片与基板之间的对准。共形锁钥特征可以与上述静电对准实施例中的任一个相组合,以及与落入本发明的范围内的任何其他实施例相组合。凹陷50可以在芯片上代替在基板上。
[0055]其他锁钥对准装置可以存在来作为图10的机构的替换或补充(其中憎水带形成适合到另一组件中的对应凹陷的‘钥匙’)。微凸块35可被产生作为一个组件上的凸块以及另一组件上的对应凹接合垫,如本领域中已知的‘插入接合’。表面上的其他特征可被用作适合到相对表面上的对应凹陷中的‘钥匙’,例如球形钥匙/凹陷、六边形钥匙/凹陷、锥形钥匙/凹陷。
[0056]本发明的一般原理的其他实施例或变型在所附权利要求书的范围内,例如:接触区的周线可以不同于矩形。根据一实施例,在导线被包括在作为要对准的组件的一部分的钝化层中时,抗湿材料带可被置于导线之外。在图4的情况下,例如,这将意味着垂直侧壁24被围绕接触区2和4的憎水材料区替换。上述实施例的若干组合将被本领域技术人员理解为处于所附权利要求书的范围内。例如,图4、6、8、9和10的实施例可容易地与图2的导线一起实现,即要对准的组件中的每一个上的一个导线15/16。要对准的组件可被提供有用于包含对准液体的不同装置,例如基板上的憎水材料带以及芯片上的垂直侧壁。
[0057]在其中要对准的组件之一被提供有非充电导线11的上述实施例中,这一导线已被描述为闭环。但是,这不是必需的。例如,可以使用沿接触区的周线行进的一系列导线,每一导线可通过靠近相对组件中的正和负充电的导线6/7而被分开充电。
[0058]在以上描述和权利要求书中引用的‘抗湿材料带’优选地形成绕接触区的闭环。然而,根据特定实施例,该带可被非抗湿的区域中断,假定这些区域的大小足够小而不能造成对准液体从接触区泄漏。带的宽度与有效面积的大小和要包含的对准液体的量有关,并且可由本领域技术人员确定。同样,带中的开口的可允许大小取决于所使用的液体的类型。
[0059]上述实施例中示出的或在根据本发明的任何实施例中应用的对准导线6/7/11/15/16不一定必需被嵌入在要对准的组件的抗湿材料带中或钝化层中。根据本发明的各实施例,要对准的组件中的至少一个的导线不被嵌入在任何材料中,例如在抗湿材料带的顶部或钝化层的顶部,如组件的BEOL部分的最后金属化层。必须注意以下情况:导体在对准过程期间没有物理接触,例如通过适当地调整铜接触凸块的大小。
[0060]施加用来经由通过外部源提供的电势对导线充电的电压可以取决于接触区的大小以及与组件相关的其他参数而变化。它可以是DC或AC电压。例如,取决于具体参数,可施加10和1000V之间的DC电压。
[0061]相对于要对准的组件,接触区2和4优选地尽可能大。例如,芯片的接触区4优选地与芯片的表面区域相对应(如图4的情况),或与芯片的表面减去憎水带8/12/17/18的表面相对应。如上所述,用于静电对准的导线可以在接触区之下或与接触区相邻。
[0062]在根据本发明的任何实施例中,‘用于将对准液体包含在接触区上的装置’可通过用于创
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