CN108472126A - 用于体内使用的电子和光电设备的柔性的气密性电互连件 - Google Patents

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Abstract

一种电子设备，所述电子设备可以包括：第一电子模块；第二电子模块；以及用于对它们进行气密性耦合的气密性电互连件。所述气密性电互连件可以包括：底部金属层；底部绝缘层，所述底部绝缘层沉积在所述底部金属层上以使所述底部金属层绝缘；互连金属层，所述互连金属层沉积在底部绝缘层上并且沉积以形成底部密封环；并且所述互连金属层被图案化以形成接触垫之间的电气连接件并形成中间密封环；图案化的顶部绝缘层，所述图案化的顶部绝缘层沉积在所述互连金属层上以使所述互连金属层绝缘；并且所述图案化的顶部绝缘层被图案化以形成馈通孔；以及顶部金属层，所述顶部金属层沉积在所述顶部绝缘层上以通过填充所述馈通孔而开始形成触点；并且所述顶部金属层被图案化以通过所述馈通孔完成触点的形成、形成单独的阻挡层、并且完成所述顶部密封环的形成。

Description

用于体内使用的电子和光电设备的柔性的气密性电互连件
技术领域
本专利文件涉及电子和光电设备。更详细地说，本专利文件涉及包括用于体内使用的气密性柔性互连的(光电)电子设备。
背景技术
据我们所知，最新的体内电气连接仅被开发用于起搏器应用。通过插座插头式连接件将起搏导线连接至起搏设备。例如，如在美国专利号4,764,132中所描述的，通常通过使用固定螺钉来保持插头就位而确保可靠性。在这些设备中，使用非腐蚀性金属、绝缘和防潮层来维持长达10年的预计使用寿命。这些连接件较大，而且不是气密性的。因此，在设备的操作期间可能引起不利的泄漏电流。通常通过使用绝缘和距离来减轻这些泄漏电流。泄漏电流在起搏器应用中也不那么重要，因为导线仅在设备发送起搏脉冲时携带电流。
最近，已经提出了各种电活性人工晶状体(EA-IOL)系统。这些EA-IOL还需要体内使用的电子连接。然而，在EA-IOL中不存在用于起搏器的较大电气连接件的空间。另外，这些EA-IOL的电源通常非常小，它们可以连续工作，并且所有电子模块相互非常靠近。为了避免泄漏电流以及随后引起腐蚀的湿气侵入，在这样的系统中，电子连接件以及连接件之间的导体必须经由气密性互连方案而与体内环境完全隔离。
过去已经提出了一些相关的互连件方案，如D.C.Rodger和Y-C.Tai在IEEEEngineering in Medicine and Biology Magazine(第52页，2005年9月)的文章“Microelectronic Packaging for Retinal Prostheses(视网膜假体的微电子封装)”中的高密度芯片级集成互连件封装系统。然而，所描述的方案应用聚合物层(聚对二甲苯)作为气密涂层，并且因此随着时间的推移遭受湿气侵入而引起泄漏电流并最终导致互连件和连接线的腐蚀。
至少由于上述原因，需要气密性密封的互连件足够小以便植入眼中，即使在电子模块相互靠近时也能基本上消除泄漏电流，并且即使在暴露于生物组织的盐度条件下也能提供约10年的可靠密封。
发明内容
本专利文件中的实施例通过引入用于在有待植入以用于体内使用的电子模块之间制作抗腐蚀的或气密性的柔性互连件的结构和方法来着手解决上述挑战。在一些实施例中，电子设备可以包括：第一电子模块；第二电子模块；以及用于在第一电子模块和第二电子模块之间提供气密性密封的电耦合的气密性电互连件。
在一些实施例中，气密性电互连件可以包括：底部金属层；底部绝缘层，所述底部绝缘层沉积在所述底部金属层上以使所述底部金属层绝缘，并且被图案化以形成底部密封环沟槽；互连金属层，所述互连金属层沉积在所述底部绝缘层上并沉积以填充所述底部密封环沟槽以形成底部密封环；并且所述互连金属层被图案化以形成接触垫之间的电气连接件，并且在所述电气连接件周围形成与所述底部密封环耦合的中间密封环；图案化的顶部绝缘层，所述图案化的顶部绝缘层沉积在所述互连金属层上以使所述互连金属层绝缘并将所述中间密封环与所述互连金属层分离；并且所述图案化的顶部绝缘层被图案化以形成用于所述接触垫的馈通孔并形成与所述中间密封环耦合的顶部密封环沟槽；以及顶部金属层，所述顶部金属层沉积在所述顶部绝缘层上以通过填充所述馈通孔而开始形成触点、并沉积以通过填充所述顶部密封环沟槽而开始形成顶部密封环；并且所述顶部金属层被图案化以通过所述馈通孔完成触点的形成、形成单独的阻挡层、并且完成所述顶部密封环的形成。
在一些实施例中，制作用于光电设备的气密性电互连件的方法可以包括以下步骤：在晶片或基板上沉积底部金属层；在所述底部金属层上沉积底部绝缘层以使所述底部金属层绝缘；并且使所述底部绝缘层图案化以形成底部密封环沟槽；在所述底部绝缘层上沉积互连金属层，以填充所述底部密封环沟槽以形成底部密封环；并且使所述互连金属层图案化以形成接触垫之间的电气连接件并在所述电气连接件周围形成中间密封环；在所述互连金属层上沉积顶部绝缘层以使所述互连金属层绝缘并使所述中间密封环与所述互连金属层分离；并且使所述顶部绝缘层图案化以形成与所述接触垫耦合的馈通孔并形成与所述中间密封环耦合的顶部密封环沟槽；在所述顶部绝缘层上沉积顶部金属层以通过填充所述馈通孔而开始形成触点并通过填充所述顶部密封环沟槽而开始形成顶部密封环；并且使所述顶部金属层图案化以通过所述馈通孔完成触点的形成、形成单独的阻挡层、并且完成与所述中间密封环耦合的所述顶部密封环的形成；并且将第一电子模块和第二电子模块的接触垫安置到所述触点中并将模块密封环安置到所述顶部密封环中。
在一些实施例中，制作用于光电设备的气密性电互连件的方法可以包括以下步骤：由具有暴露的电子接触垫的第一电子模块和第二电子模块形成平坦化结构；在所述平坦化结构上沉积模块金属层，并且使所述的沉积的模块金属层图案化以具有与所述第一和第二电子模块的所述电子接触垫耦合的馈通孔；在所述模块金属层上沉积第一绝缘层以使所述模块金属层绝缘，并且使所述的沉积的第一绝缘层图案化以使所述馈通孔的内表面绝缘；在所述第一绝缘层上和所述馈通孔中沉积互连金属层以形成触点，并且使所沉积的互连金属层图案化以形成与所述第一和第二电子模块的所述接触垫相对应的所述触点之间的电气连接；在所述互连金属层上沉积第二绝缘层以密封所述互连金属层；并且在所述第二绝缘层上沉积最终阻挡层以完成所述电气互连的气密性密封。
附图说明
图1展示了具有气密性密封的电互连件200的光电设备100。
图2展示了具有气密性电互连件200的光电设备100的横截面。
图3展示了材料特性的图表。
图4A-B1-B2展示了形成气密性密封的电互连件200的方法300。
图5展示了由方法300产生的气密性密封的电互连件200的顶视图。
图6A-C展示了形成气密性密封的电互连件200的方法400。
图7展示了用于形成平坦化结构310的方法500。
具体实施方式
本文描述的实施例通过引入具有气密性电互连件以在(光电)电子设备的电子模块之间提供气密性密封的电气连接的电子或光电设备来着手解决上述需要和挑战。这种(光电)电子设备的实施例具有各种有利方面，包括以下内容。
(1)实施例可以为电子模块及其电气连接提供长寿命的生物相容性环境保护。实施例可以在10年或20年是抗腐蚀的，从而使得此设备能够植入而用于长期体内使用。
(2)可以使用导致低制造成本的半导体批量制作技术来制作实施例。
(3)采用半导体制造技术改造的薄膜沉积技术在工艺质量和控制方面非常成熟。
(4)使用这些薄膜沉积技术可以利用各种各样的材料，诸如金属和陶瓷。
(5)可以使实施例小型化至非常小的尺寸。
(6)在一些实施例中，气密性互连件可以是柔性的。柔性可以使插入所需的眼科手术切口的尺寸最小化。此外，实施例可以适应身体运动、组织柔软性以及周围组织形状的潜在演变。
(7)实施例可以具有设备的模块化设计，所述模块化设计允许在原始植入之后为所述设备添加外围设备。这些外围设备可以包括远端模块、传感模块(诸如化学、机械和电气传感器)以及功能活动模块(诸如容纳神经刺激的透镜和电极)。
(8)实施例防止意外的负面影响，诸如连接之间的电流泄漏以及由于湿气侵入引起的电介质材料的电压击穿。
图1展示了光电设备100的实施例，所述光电设备包括第一电子模块101、第二电子模块102、以及用于在第一电子模块101和第二电子模块102之间提供气密性密封的电耦合的气密性电互连件200。在电活性人工晶状体实施方式(EA-IOL)中，第一电子模块101和第二电子模块102可以是EA-IOL 110、电子器件模块120或电池组130中的任何一项。为了表示第一电子模块和第二电子模块可以是这些元件中的任何一个，将IOL标记为101/102/110，将电子器件标记为101/102/120，并且将电池标记为101/102/130。在其他实施例中，第一电子模块101或第二电子模块102可以是集成电路与设备的组合的气密性密封的外壳。本说明书是按光电设备来表述的。然而，类似的实施例也可以在用于体内使用的非眼科电子设备中实施。
在一些实施例中，气密性电互连件200可以是生物相容的。这样的实施例非常适合于植入到组织中，诸如用于体内使用的眼组织。
在一些实施例中，气密性电互连件200可以是柔性的。如所讨论的，这种柔性可以减小将光电设备100插入眼睛所需的眼科手术切口的尺寸。此外，实施例可以适应身体运动、组织柔软性以及周围组织形状的潜在演变。
在一些实施例中，气密性电互连件200可以通过半导体批量制作技术来制造。由于半导体技术成熟且高效，因此采用这种技术可以以低成本、极好的控制和极小的尺寸生产出可靠的设备。
图2更详细地示出了光电设备100的实施例的横截面。如前所述，设备100可以包括第一电子模块101和第二电子模块102，所述第一电子模块在当前情况下是密封电子器件120(诸如集成电路)，并且所述第二电子模块在此情况下是密封电池组130。在其他实施例中，其中一个电子模块可以是电活性IOL 110。气密性电互连件200提供这两个或更多个模块之间的电气连接，并且可以包括以下元件。
气密性电互连件200可以包括底部金属层210。此底部金属层210可以形成在稍后可以移除的晶片或基板上。
气密性电互连件200可以包括底部绝缘层220，所述底部绝缘层沉积在底部金属层210上以使底部金属层210绝缘，并且所述底部绝缘层被图案化以形成底部密封环沟槽261bt(为了清楚起见稍后在图4A中示出)。
气密性电互连件200可以包括互连金属层230，所述互连金属层沉积在底部绝缘层220上并且沉积以填充底部密封环沟槽261bt以形成底部密封环261b；并且所述互连金属层被图案化以形成由与底部密封环261b耦合的中间密封环261m围绕的接触垫234-1与234-2之间的电气连接。
气密性电互连件200可以包括图案化的顶部绝缘层240，所述图案化的顶部绝缘层沉积在互连金属层230上以使互连金属层230绝缘；并且所述图案化的顶部绝缘层被图案化以形成用于接触垫234-1和234-2的馈通孔242-1和242-2(为了清楚起见稍后在图4B1-4B2中示出)并形成与中间密封环261m耦合的顶部密封环沟槽261tt(为了清楚起见稍后在图4B1-4B2中示出)。
气密性电互连件200可以包括顶部金属层250，所述顶部金属层沉积在顶部绝缘层240上，并且沉积以填充馈通孔242-1和242-2以开始形成触点254-1和254-2并且填充顶部密封环沟槽261tt以开始形成顶部密封环261t；并且所述顶部金属层被图案化以完成穿过馈通孔242-1和242-2的触点254-1和254-2的成形、形成单独的阻挡层256、并完成顶部密封环261t的形成。
在一些实施例中，第一电子模块101/120和第二电子模块102/130可以具有电子接触垫258-1和258-2，并且这些电子接触垫258-1和258-2可以被安置到触点254-1和254-2中。这样做经由气密性电互连件200而建立了第一电子模块101/120和第二电子模块102/130之间的电气连接。
在一些实施例中，设备100可以进一步包括模块密封环260，所述模块密封环沿着电子模块的周边附连至第一电子模块和第二电子模块101/102。此模块密封环260可以被安置到并附连至气密性互连件200的顶部密封环261t中。在一些实施例中，可以存在多于一个模块密封环260，例如，每个电子模块101/120和102/130可以具有其自己的模块密封环260，如所示出的。在所有这些实施例中，顶部密封环261t可以成形为与模块密封环或环260的布局相匹配。
在实施例中，底部金属层210、底部密封环261b、中间密封环261m、顶部密封环261t、模块密封环260、第一电子模块101和第二电子模块102的密封壳体以及阻挡层256可以形成用于光电设备100的完整的气密性密封。
将模块密封环260附连至顶部密封环261t可以通过各种各样的方法来执行，诸如热机械结合、使用低熔点合金的回流工艺、通过透明材料的激光诱导回流以及超声波结合。合适的低熔点合金的实例是Au/Sn。
图2集中于展示接触垫234-1与234-2之间的电气连接，所述接触垫是通过可见地使其连接的互连金属层230而形成的。通常，在实施例中可以存在多个附加的接触垫，诸如所示的触点234-3和234-4。其电气连接可以布置在互连金属层230的平面中，并且因此移入和移出图2所示的横截面的平面。可以通过形成在互连金属层230中的迹线而使接触垫234-3和234-4电气连接，迹线离开接触垫234-3处的横截面的平面并重新进入接触垫234-4处的平面。这就是为什么在图2的横截面中接触垫234-3和234-4看起来未连接的原因：它们是通过横截面平面外的轨迹进行连接的。在图7B中展示了这种附加电气连接在互连金属230的平面中的布局的顶视图。为了便于描述，本说明书的其余部分集中在接触垫234-1与234-2之间的电气连接，但是应该理解的是，该描述也适用于在横截面平面的前方以及在横截面平面后方的另外的电气连接。
图3展示了底部金属层210原则上可以考虑各种各样的材料。然而，生物组织中的长期植入设定了严格的选择标准。最终金属层的实施例优选地应具有(a)低渗透性、(b)在很长一段时间、(c)具有小的层厚度。有必要满足这些标准，以确保即使在植入10年后也不会发生湿气侵入或渗漏。
图3示出，如果所述长期被设定为10年或更长时间，则通常情况下硅酮、环氧树脂和聚合物是不合适的，甚至玻璃也需要几毫米的厚度才能达到所需的设计性能。在眼科应用中，不存在几毫米厚的连接空间。因此，在互连件200的实施例中，底部金属层210被选择为金属或陶瓷。在使用金属的实施例中，金属在至少10年的时间段上在金属厚度范围为0.5微米至1微米时渗透率小于10-14g/(cm*sec*torr)。在其他实施例中，渗透率可以小于10- 13g/(cm*sec*torr)，在又另外的实施例中为10-15g/(cm*sec*torr)，两者都是在至少10年的时间段上在相同的金属厚度范围为0.5微米至1微米时。满足这些标准并且也是生物相容性的金属包括Ti、Au、Pt或Nb。因此，底部金属层210的实施例可以使用Ti、Au、Pt或Nb或包含这些金属中的一种或多种的合金来形成。
虽然光电设备100的许多实施例将主要根据由金属形成的金属层210和250来描述，但是在其他实施例中，这些相同的层210和250可以由陶瓷形成。
而且，底部金属层210的实施例可以抵抗平衡盐溶液(BSS)的腐蚀达至少十年。
此外，第一绝缘层和第二绝缘层可以由各种各样的绝缘材料形成。可以感光的材料是特别合适的，因为使用它们可以减少制作光电设备100所需的光刻步骤的数量。这种感光材料的实例包括聚酰亚胺。在其他实施例中，也可以使用非感光材料。
在一些实施例中，顶部绝缘层240在馈通孔处具有阶梯式“金字塔形”覆盖图案以提高密封效率。这样的实施例可以具有更好的密封性能，但是其制作可能需要额外的步骤。将结合图6对这样的实施例的实例进行详细描述。
图4A-B1-4B2展示了制作气密性电连接件200的方法300。为了清楚起见，图4A-B1-B2将步骤展示为两列。在右手侧，示出了与层和电气连接的形成有关的步骤(a，b，c)和这些步骤的子步骤(c1，d2)。在左手侧，示出了与密封的形成有关的步骤(bs，cs)和这些步骤的子步骤(c1s，d2s)。通过为电气连接和密封这两个目的而使这些层在沉积时图形化，电气连接和密封的形成是平行进行。
光电设备显然在两个边缘上都具有密封结构。没有示出右手侧的密封以便保持数字不那么混乱。其存在仅用虚线表示。
方法300可以包括以下步骤。
步骤300(a)-在晶片(或基板)212上沉积底部金属层210。基板/晶片212可以是硅，例如<100>n型。如所讨论的，用于此沉积步骤的金属应满足在10年或更长时间在厚度范围为0.5微米至5微米(诸如约1微米)时具有低渗透性的严格标准。满足这些标准的金属的实例包括Ti、Au、Pt以及Nb。底部金属层210的厚度可以是0.5微米至2微米。在一些情况下，此底部金属层210实际上可以由两个金属层构成，诸如1微米的Au层和500埃的Ti层。
步骤300(b)-在底部金属层210上沉积底部绝缘层220以密封底部金属层210。例如，底部绝缘层220可以利用旋涂(spin coating)来进行沉积，例如其厚度范围为0.5微米至5微米，诸如1微米。底部绝缘层可以是感光层。在一些实施例中，在绝缘层220是这种光刻胶的情况下，其可以利用典型的“使用掩模曝光-使光刻胶显影-热处理(“烘烤”)”程序来进行图案化。在其他实施例中，绝缘层220可以是非光刻胶层，在这种情况下，通过光刻过程来完成图案化，所述光刻过程涉及沉积附加的单独光刻胶层，随后是曝光、显影和蚀刻步骤。
步骤300(bs)-使底部绝缘层220图案化以形成底部密封环沟槽261bt。此底部密封环沟槽261bt可以是环绕预计的电气连接的覆盖区域的、具有环形布局的小凹口。
步骤300(c1)-在底部绝缘层220上沉积互连金属层230以使底部绝缘层220绝缘。例如，可以利用溅射来沉积互连金属层230。其厚度可以是0.5微米至5微米，诸如1微米。金属层230可以由Au、Ti或等价物制成。
步骤300(c1s)-沉积互连金属层230以填充底部密封环沟槽261bt以形成底部密封环261b。
步骤300(c2)-使互连金属层230图案化以形成接触垫234-1与234-2之间的电气连接。可以通过以下步骤来执行图案化：沉积光刻胶232，使用互连掩模对其进行曝光，然后使光刻胶232显影，去除未曝光部分，并且然后蚀刻掉互连金属层230以形成期望的图案。在图4A中，在接触垫234-1与234-2之间形成简单的线性电气连接。图7B展示了二维的更复杂的电气连接图案的形成。
步骤300(c2s)-使互连金属层230图案化以形成围绕电气连接的与底部密封环261b耦合的中间密封环261m。
图4B1-4B2展示了步骤300(d1)-在互连金属层230上沉积顶部绝缘层240以使互连金属层230绝缘。
步骤300(d1s)-沉积顶部绝缘层240以使中间密封环261m与互连金属层230分离。
步骤300(d2)-使顶部绝缘层240图案化以形成与接触垫234-1和243-2耦合的馈通孔242-1和242-2。顶部绝缘层240的图案化可以使用通常的沉积光刻胶-利用馈通掩模曝光光刻胶-显影光刻胶-将馈通孔242蚀刻到顶部绝缘层240中的方法来进行。在一些实施例中，顶部绝缘层本身可以是光刻胶，需要更少的过程步骤。
步骤300(d2s)-使顶部绝缘层240图案化以形成与中间密封环261m耦合的顶部密封环沟槽261tt。
步骤300(e1)-在顶部绝缘层240上沉积顶部金属层250以通过填充馈通孔242-1和242-2而开始形成触点254-1和254-2。
步骤300(e1s)-(e1s)沉积顶部金属层250以通过填充顶部密封环沟槽261tt而开始形成顶部密封环261t。
步骤300(e2)-使顶部金属层250图案化以完成通过馈通孔242-1和242-2形成触点254-1和254-2，并且形成单独的阻挡层256以充当用于整个互连件200的湿气屏障和绝缘。阻挡层256也可以提供结构强度。如通常那样，顶部金属层250的图案化可以通过使光刻胶252沉积并曝光、然后进行蚀刻步骤来执行。蚀刻可以将顶部金属层250分离成不与互连金属层230电耦合的阻挡层256以及通过馈通孔242-1和242-2电耦合至互连金属层230的触点254-1和254-2。如图2中所示的，这些触点254-1和254-2可以具有托架的形状。
步骤300(e2s)-使顶部金属层250图案化以完成与中间密封环耦合的顶部密封环261t的形成。顶部密封环261t可以具有与触点254非常相似的形状，关键区别在于因为其功能是密封和保护而与互连金属层230电隔离。如所示出的，在一些情况下，顶部密封环261t可以具有托架形状。顶部密封环261t可以耦合至中间密封环261m并以闭环形式环绕互连件200的整个周边以完成保护。在一些实施例中，在第一电子模块101和第二电子模块102周围存在单独的顶部密封环261t。
步骤300(f)-将第一电子模块101和第二电子模块102的接触垫258-1和258-2安置在触点254-1和254-2上。
步骤300(fs)-将模块密封环260安置到顶部密封环261t中。在一些实施例中，此步骤300(fs)完成了在气密性电互连件200的周边周围的密封。
虽然此文件中的描述是根据两个触点254-1和254-2来表达实施例，但显然在各种实施例中触点的数量可以实质上更多。例如，图7B的实施例展示了通过气密性电互连件200使10个不同触点电气连接的设计。
图5展示了由方法300制作的互连件200的顶视图。示出了触点254-1和254-2：在此实施例中，这些触点中的每一触点都有两个。在图5的平面下方，这四个触点254-1和254-2通过图案化的互连金属层230而成对地电气连接。
这些触点254被顶部绝缘层240围绕。在顶部表面是或可能暴露于生物组织的情况下，顶部被阻挡层256覆盖。最后，顶部密封环261t被示出为围绕装置的整个外周边形成环。
在一些实施例中，互连金属层230、底部金属层210和顶部金属层250的沉积可以包括溅射。沉积的底部金属层210和顶部金属层250可以包括Ti、Au、Pt或Nb、或其合金。
而且，在一些实施例中，使底部绝缘层220和顶部绝缘层240沉积并图案化可以包括旋涂、喷涂或层压。
如所示出的，在外边缘处，可以例如通过激光切割而将所形成的层的不需要的部分切掉。
图6A-C展示了用于制作用于光电设备100的气密性电互连件200的实施例的方法400。方法300以与电子模块的接触平面(底部金属层210)最远的层而开始沉积顺序。作为替代方案，现在描述的方法400以与电子模块的接触平面最靠近的层而开始沉积。从这个意义上说，方法300和400相互补充。它们也可以分别称为自下而上和自上而下的程序。方法400可以包括以下步骤。对于每一步，提供侧视图和底视图以增强清晰度。
步骤400(a)-由具有暴露的电子接触垫330-1和330-2的至少第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2来形成平坦化结构310。如前所述，第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2可以是电活性IOL 110、电子器件120或电池组130中的任何一种。在所示实施例中，平坦化结构310由全部三个电子模块110、120和130形成。如前所述，虽然每个电子模块只明确描述了一个接触垫，但是各种实施方式可能具有多个接触垫。
将关于图7来描述形成平坦化结构310的可能方式。
步骤400(b)-在平坦化结构310上沉积模块金属层340，并且使沉积的模块金属层340图案化以使馈通孔350-1和350-2与第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2的电子接触垫330-1和330-2耦合。在实施例中，馈通孔350的数量可以与接触垫330的数量相同。
图6B展示了步骤400(c)-在模块金属层340上沉积第一绝缘层360以使模块金属层340绝缘，并且使沉积的第一绝缘层360图案化以使馈通孔350-1和350-2的内表面绝缘。
步骤400(d)-在第一绝缘层360上和在馈通孔350-1和350-2中沉积互连金属层370以形成触点351-1和351-2，并且使沉积的互连金属层370图案化以在与第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2的接触垫相对应的触点351-1与351-2之间形成电气连接件375。
图6C展示了步骤400(e)-在互连金属层370上沉积第二绝缘层380以密封互连金属层370。
步骤400(f)-在第二绝缘层380上沉积最终阻挡层390以完成电互连件200的气密性密封。
方法400可以包括以下可选步骤：去除用于形成步骤400(a)中的平坦化结构310的平坦化结构支撑件395。
图7更详细地展示了方法500，是准备步骤400(a)的实施例。形成平坦化结构的方法500可以包括以下步骤。
步骤500(a)-提供临时基板510。
步骤500(b)-用粘合剂将第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2附连至临时基板510。
步骤500(c)-用环氧树脂520覆盖第一电子模块101/320-1和第二电子模块102/320-2。此环氧树脂可以是方法400的平坦化结构支撑件395的实施例。
步骤500(d)-去除临时基板510。
关于方法400，在一些实施例中，在步骤400(d)中沉积互连金属层370可以利用溅射来执行；并且在步骤400(c)中沉积第一绝缘层360或者在步骤400(e)中沉积第二绝缘层380可以利用旋涂来执行。
沉积模块金属层340的步骤400(b)和沉积最终阻挡层390的步骤400(f)可以包括沉积包括Ti、Au、Pt和Nb中的至少一种的金属层。
虽然本说明书含有许多具体细节，但这些不应解读为对本发明的范围或者所可以要求保护的范围的限制，而是解读为对具体实施例的特定特征的描述。本说明书中在分开的实施例的背景下所描述的某些特征也可以组合地实现在单个实施例中。相反，在单个实施例的背景下描述的不同特征也可以分开地或以任何适合的子组合形式实现在多个实施例中。此外，尽管上文中特征可以被描述为在某些组合中起作用并且甚至最初也是如此要求保护的，但是在一些情况下，可以从组合中除去来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变型。

Claims (24)

1.一种电子设备，包括：
第一电子模块；
第二电子模块；以及
气密性电互连件，所述气密性电互连件用于在所述第一电子模块和第二电子模块之间提供气密性密封的电耦合。
2.如权利要求1所述的设备，其中：
所述第一电子模块和所述第二电子模块选自于由以下各项组成的组：电池组、电活性人工晶状体、电子器件模块、以及集成电路与设备的组合的气密性密封的外壳。
3.如权利要求1所述的设备，其中：
所述气密性电互连件是生物相容的。
4.如权利要求1所述的设备，其中：
所述气密性电互连件是柔性的。
5.如权利要求1所述的设备，其中：
所述气密性电互连件可由半导体批量制作技术制造。
6.如权利要求1所述的设备，所述气密性电互连件包括：
底部金属层；
底部绝缘层，所述底部绝缘层沉积在所述底部金属层上以使所述底部金属层绝缘，并且被图案化以形成底部密封环沟槽；
互连金属层，所述互连金属层沉积在所述底部绝缘层上并沉积以填充所述底部密封环沟槽以形成底部密封环；并且所述互连金属层被图案化以形成接触垫之间的电气连接件，并且在所述电气连接件周围形成与所述底部密封环耦合的中间密封环；
图案化的顶部绝缘层，所述图案化的顶部绝缘层沉积在所述互连金属层上以使所述互连金属层绝缘并将所述中间密封环与所述互连金属层分离；并且所述图案化的顶部绝缘层被图案化以形成用于所述接触垫的馈通孔并形成与所述中间密封环耦合的顶部密封环沟槽；以及
顶部金属层，所述顶部金属层沉积在所述顶部绝缘层上以通过填充所述馈通孔而开始形成触点、并沉积以通过填充所述顶部密封环沟槽而开始形成顶部密封环；并且所述顶部金属层被图案化以通过所述馈通孔完成触点的形成、形成单独的阻挡层、并且完成所述顶部密封环的形成。
7.如权利要求6所述的设备，其中：
所述第一电子模块和第二电子模块具有电子接触垫；并且
所述第一电子模块和第二电子模块的所述电子接触垫被安置到所述触点中。
8.如权利要求6所述的设备，进一步包括：
模块密封环，所述模块密封环沿着所述电子模块的周边附连至所述第一电子模块和第二电子模块，并且被安置到所述气密性互连件的所述顶部密封环中。
9.如权利要求8所述的设备，其中：
所述模块密封环是通过热机械结合、使用低熔点合金的回流工艺、通过透明材料的激光诱导回流以及超声波结合之一来形成的。
10.如权利要求9所述的设备，其中：
所述底部金属层、所述底部密封环、所述中间密封环、所述顶部密封环、所述模块密封环、所述第一电子模块和第二电子模块的密封壳体以及所述阻挡层形成了完整的气密性密封。
11.如权利要求6所述的设备，所述底部金属层和所述顶部金属层中的至少一项包括：
以下至少一项：Ti、Au、Pt、Nb以及这些金属中的一种或多种的合金。
12.如权利要求6所述的设备，所述底部金属层和所述顶部金属层中的至少一项包括：
能够抵抗平衡盐溶液腐蚀至少十年的金属。
13.如权利要求6所述的设备，所述底部金属层和所述顶部金属层中的至少一项包括：
在至少10年的时间在厚度范围为0.5微米至1微米时渗透率小于10-14g/(cm*sec*torr)的金属。
14.如权利要求6所述的设备，所述第一绝缘层和第二绝缘层包括：
感光聚酰亚胺。
15.如权利要求6所述的设备，其中：
所述顶部绝缘层在馈通孔处具有阶梯覆盖图案以提高密封效率。
16.一种制作用于光电设备的气密性电互连件的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)在基板上沉积底部金属层；
(b)在所述底部金属层上沉积底部绝缘层以使所述底部金属层绝缘；并且(bs)使所述底部绝缘层图案化以形成底部密封环沟槽；
(c)(c1)在所述底部绝缘层上沉积互连金属层，(c1s)以填充所述底部密封环沟槽以形成底部密封环；并且(c2)使所述互连金属层图案化以形成接触垫之间的电气连接件并且(c2s)在所述电气连接件周围形成中间密封环；
(d)(d1)在所述互连金属层上沉积顶部绝缘层以使所述互连金属层绝缘并且(d1s)使所述中间密封环与所述互连金属层分离；并且(d2)使所述顶部绝缘层图案化以形成与所述接触垫耦合的馈通孔并且(d2s)形成与所述中间密封环耦合的顶部密封环沟槽；
(e)(e1)在所述顶部绝缘层上沉积顶部金属层以通过填充所述馈通孔而开始形成触点并且(e1s)通过填充所述顶部密封环沟槽而开始形成顶部密封环；并且(e2)使所述顶部金属层图案化以通过所述馈通孔完成触点的形成、形成单独的阻挡层、并且(e2s)完成与所述中间密封环耦合的所述顶部密封环的形成；并且
(f)将第一电子模块和第二电子模块的接触垫安置到所述触点中，并且(fs)将模块密封环安置到所述顶部密封环中。
17.如权利要求16所述的方法，其中：
所述互连金属层、所述底部金属层和所述顶部金属层的沉积中的至少一项包括溅射。
18.如权利要求16所述的方法，其中：
沉积并图案化所述底部绝缘层以及沉积并图案化所述顶部绝缘层中的至少一项包括旋涂、喷涂和层压中的至少一项。
19.如权利要求16所述的方法，所述使所述顶部绝缘层沉积和图案化包括：
使所述顶部绝缘层图案化以在馈通孔处具有阶梯覆盖图案以提高密封效率。
20.如权利要求16所述的方法，沉积所述底部金属层和所述顶部金属层包括：
沉积包括Ti、Au、Pt和Nb中的至少一种的金属层。
21.一种制作用于光电设备的气密性电互连件的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)由具有暴露的电子接触垫的第一电子模块和第二电子模块形成平坦化结构；
(b)在所述平坦化结构上沉积模块金属层，并且使所述的沉积的模块金属层图案化以具有与所述第一和第二电子模块的所述电子接触垫耦合的馈通孔；
(c)在所述模块金属层上沉积第一绝缘层以使所述模块金属层绝缘，并且使所述的沉积的第一绝缘层图案化以使所述馈通孔的内表面绝缘；
(d)在所述第一绝缘层上和所述馈通孔中沉积互连金属层以形成触点，并且使所沉积的互连金属层图案化以形成与所述第一和第二电子模块的所述接触垫相对应的所述触点之间的电气连接；
(e)在所述互连金属层上沉积第二绝缘层以密封所述互连金属层；并且
(f)在所述第二绝缘层上沉积最终阻挡层以完成所述电互连件的气密性密封。
22.如权利要求21所述的方法，所述形成所述平坦化结构的步骤包括：
(a)提供临时基板；
(b)用粘合剂将所述第一电子模块和第二电子模块附连至所述临时基板；
(c)用环氧树脂覆盖所述第一电子模块和第二电子模块；并且
(d)去除所述临时基板。
23.如权利要求21所述的方法，其中：
利用溅射来执行所述互连金属层的沉积；以及
利用旋涂、喷涂和层压中的至少一种来执行所述第一绝缘层和所述第二绝缘层中的至少一项的沉积。
24.如权利要求21所述的方法，其中：
沉积所述模块金属层和沉积所述最终阻挡层中的至少一项包括沉积金属层，所述金属层包括Ti、Au、Pt和Nb中的至少一种。
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