JP2014504014A - チャネルを用いたボイドフリーウェハ接合 - Google Patents

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substrate
wafer
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process unit
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オガネシアン，ヴァーゲ
ハーバ，ベルガセム
モハメッド，イリヤス
サヴァリア，ピーユーシュ
ミッチェル，クレイグ
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テッセラ，インコーポレイテッド
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Abstract

第１のマイクロ電子素子と第２のマイクロ電子素子とを接合する方法は、内部に能動回路素子１０８を含む第１の基板１００と第２の基板１１２とを、各基板の対向する面の間にある流動性誘電材料１０２とともに押圧するステップを含む。第１の基板１００及び第２の基板１１２の各々の熱膨張係数は１０ｐｐｍ／℃未満であり、対向する面のうちの少なくとも一方は、該面の縁から延びている複数のチャネル１１８Ａ〜１１８Ｆを有する。それにより、対向する面によって定められる平面間にある誘電材料１０２は、少なくとも実質的にボイドフリーでありかつ厚みが１ミクロンを超え、誘電材料１０２の少なくとも一部はチャネルのうちの少なくともいくつかに流れ込む。
【選択図】図１（ｆ）

Description

本発明は、複数のマイクロ電子素子を有するマイクロ電子アセンブリ又はユニットの製造に関し、より詳細には、マイクロ電子素子を合わせて接合する方法と、複数のチップを含むウェハ等の基板とすることができるマイクロ電子素子と、少なくとも半導体材料の層と、能動デバイス又は受動デバイスの少なくとも一方とを有することができる基板とに関する。
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１０年１２月１６日出願の米国特許出願第１２／９７０，５２９号の継続出願であり、その開示内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
半導体チップの製造においては、２つ以上の基板を合わせて接合することが必要な場合がある。従来の接合方法によれば、ウェハ等の２つの基板の間に接合剤（bonding material）又は接着剤層（adhesive layer）を施し、その後、接合剤を硬化させる必要がある。硬化の際、接合剤の特性により、第１のウェハ及び第２のウェハを合わせて接合しかつ固定することができる。第１のウェハ及び第２のウェハを接合するために接合剤を使用することにより、比較的安価な形態の接合が可能となるが、このような使用により少なくとも１つの主な欠点がもたらされる。接合剤に空気が取り込まれることが多く、それにより、接合剤に空気のポケットすなわちボイドが形成される。これにより、接着剤の厚みが、それぞれのウェハに沿ったある特定の箇所で変化することになる。ウェハ内に存在する空気のボイドにより、ウェハの一部においては、接合剤が存在しない可能性があるウェハの別の部分と比べて、接着材料が厚くなる。その結果、ウェハの全てのチップにわたる接合強度が均一でなく、ボイドが存在する場所において接合強度が低下する。したがって、さらに、接合剤とウェハとの全体的な接合が弱くなる。
これらの欠点を改善するさまざまな方法が考案されている。しかし、接合を改善することに当てられた全ての労力にも関らず、更なる改善に対する必要は満たされていない。
本発明の一態様によれば、第１のマイクロ電子素子と第２のマイクロ電子素子とを接合する方法が提供される。本方法は、内部に能動回路素子を含む第１の基板と第２の基板とを合わせて押圧するステップを含む。流動性誘電材料を前記それぞれの基板の対向する面の間に設けることができる。前記第１の基板及び前記第２の基板の熱膨張係数は１０ｐｐｍ／℃未満とすることができる。前記対向する面のうちの少なくとも一方は、該面の縁から延びている複数のチャネルを有することができる。それにより、前記対向する面によって定められる平面間の誘電材料の厚みが１ミクロンを超えることとなる。前記誘電材料の少なくとも一部は、前記チャネルのうちの少なくともいくつかに流れ込むことができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記押圧するステップの後に、前記第１の基板及び前記第２の基板を、それらの間にある前記流動性誘電材料とともにチャンバ内に配置するステップと、前記チャンバから空気を排出するステップとを更に含む。これにより、前記流動性誘電材料又は前記チャネルのうちの少なくとも一方にある空気を除去することが可能になる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記押圧するステップの前に、第１の基板及び第２の基板を、前記対向する面のうちの少なくとも一方に接触している前記流動性誘電材料とともにチャンバ内に配置することができ、前記チャンバから空気を排出することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記第１の基板は、前記対向する面から離れているコンタクト支持面を有することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記第１の基板の前記対向する面はそれ自体のコンタクト支持面である。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記第２の基板は内部に能動回路素子を有することができる。あるいは、前記第２の基板は、前記チャネルを有する面とは反対側を向いているコンタクト支持面を有することができる。前記複数のチャネルは前記第２の基板のダイシングレーンに配置することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記押圧するステップの後に、前記複数のチャネルのうちの少なくともいくつかが、部分的にのみ前記流動性誘電材料で満たされる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記誘電材料は接着剤を含むことができるか又は前記誘電材料は部分的に硬化した誘電材料を含むことができる。代替的には、前記押圧するステップの後に、前記流動性誘電材料を硬化させることができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、少なくともいくつかのチャネルが第１の端部及び第２の端部を有し、各々が前記第２の基板の少なくとも１つの縁において露出している。代替的には、前記複数のチャネルのうちの少なくとも２つは交差することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記マイクロ電子素子は、複数の縁を有する矩形形状とすることができ、少なくともいくつかのチャネルは、前記複数の縁のうちの少なくともいくつかにまで延ばすことができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記マイクロ電子素子は、少なくとも実質的に円形状のウェハであり、少なくともいくつかのチャネルが前記ウェハの縁まで延びている。
本発明の別の態様によれば、インプロセスユニット（in-process unit）は、それぞれの平面を定める対向する面と該平面間の空間を満たす誘電材料とを有する第１のマイクロ電子素子及び第２のマイクロ電子素子を具備することができる。前記対向する面のうちの少なくとも一方は、それぞれの面の縁から延びている複数のチャネルを有することができる。前記誘電材料は、前記平面間の空間における厚みが１ミクロンを超えることができ、かつ前記チャネルの全てを満たすことなく前記チャネルのうちの少なくともいくつかに存在しうる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記対向する面からの前記チャネルの深さは少なくとも５ミクロンである。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記第１の基板は、前記対向する面から離れたコンタクト支持面を有することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記複数のチャネルは前記第２の基板のダイシングレーンに配置することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記誘電材料は接着剤を含むことができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記誘電材料は部分的に硬化した誘電材料を含む。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、少なくともいくつかのチャネルが第１の端部及び第２の端部を有し、前記チャネルの各々が前記第２の基板の少なくとも１つの縁において露出することができる。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記チャネルのうちの少なくとも１つは誘電材料を含む。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記複数のチャネルのうちの少なくとも２つが交差している。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記第１のマイクロ電子素子及び前記第２のマイクロ電子素子が、複数の縁を有する矩形形状であり、少なくともいくつかのチャネルは、前記複数の縁のうちの少なくともいくつかにまで延びている。
本発明のこの態様の別の実施の形態では、前記マイクロ電子素子は、少なくとも実質的に円形状のウェハであり、少なくともいくつかのチャネルは前記ウェハの縁まで延びている。
本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の一実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態によるウェハを接合する方法を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 図１（ｃ）及び図２（ｃ）に示す基板の代替実施形態を示す図である。 本発明の別の実施形態による基板を接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態による基板を接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態による基板を接合する方法を示す図である。 本発明の別の実施形態による基板を接合する方法を示す図である。 図１（ｄ）の代替実施形態を示す図である。 図１（ｄ）の代替実施形態を示す図である。 図１（ｄ）の代替実施形態を示す図である。 図１（ｄ）の代替実施形態を示す図である。
図１は、本発明の例示的な実施形態による基板を合わせて接合する方法を示している。図１（ａ）を参照すると、基板及び接合剤１０２が示されている。この実施形態では、基板を、ダイシングレーン１１０に沿って取り付けられた複数のチップ１０１からなるウェハ１００とすることができる。例示的には、ウェハは、限定されないもののシリコン、シリコンの合金、他のＩＶ族半導体、ＩＩＩ−Ｖ族半導体及びＩＩ−ＶＩ族半導体を含む、少なくとも半導体材料の層を含む多くの入手可能なタイプのウェハのうちの１つである。図１（ｂ）、すなわちウェハ１００の上面図に示すように、各チップ１０１には、半導体デバイス層に半導体デバイス領域１０８が設けられており、この半導体デバイス領域１０８は、例えばチップの半導体材料に一体的に形成された１つ以上の能動デバイス又は受動デバイスを有する。このようなデバイスの例として、限定はされないが、ＳＡＷデバイス、ＭＥＭＳデバイス、ＶＣＯ等のマイクロ電子デバイス又は微小電気機械デバイスと、電気光学デバイスとが挙げられる。各チップ１０１のデバイス領域１０８は、配線（図示せず）により、各チップ１０１の能動面１０４のボンドパッド領域に配置されたボンドパッド１０６に電気的に接続されている。いくつかのタイプのチップでは、ボンドパッド１０８は、表面において露出しているはんだ濡れ性（solder-wettable）領域を有している。
再び図１（ａ）を参照すると、第１のウェハ１００の能動面１０４に、接合剤１０２の層を設けることができる。接合剤１０２を、２つの基板の接合をもたらすことのできる任意のタイプの材料とすることができる。例えば、接着材料、誘電材料等を使用することができる。一実施形態では、エポキシ樹脂といった高分子材料等の接着材料を使用することができる。
次に図１（ｃ）及び図１（ｄ）を参照すると、表面１１４（図１（ｄ））と裏面１１６（図１（ｄ））とを有する第２のウェハ１１２が示されている。この実施形態では、第２のウェハ１１２は、その上に能動デバイスがない丸いブランクウェハである。図示しているように、第２のウェハ１１２の表面１１４にチャネル１１８が設けられているが、チャネル１１８を、代替的には、第２のウェハ１１２の表面１１４と裏面１１６との一方又は両方に設けることができる。チャネルは、特にレーザエッチング、ウェットエッチング、サンドブラスト加工、のこ引き（sawing）又は機械的フライス加工等による任意の既知の方法を用いて基板に形成することができる。
再び図１（ｃ）及び図１（ｄ）を参照すると、本実施形態として示すように、チャネル１１８は、第２のウェハ１１２の表面１１４上に延びている丸みを帯びた断面（profile）とすることができる。チャネル１１８はまた、第１の端部１１８Ａと第２の端部１１８Ｂとを有することもでき、端部１１８Ａ、１１８Ｂの各々は第２のウェハ１１２の縁１２０に隣接している。チャネルを、第２のウェハ１１２のソーレーン（saw lane）に位置合せすることができ、チャネルは、ウェハの表面１１４からその最下点まで測定した際に少なくとも５ミクロンの深さＸ（図１（ｄ））を有することができる。チャネル１１８の各々を、均一に成形及び離間することができる。チャネル１１８は、さまざまな形状、サイズ及び／又は設計のうちの任意の１つをとることができることが理解されるべきである。例えば、チャネル１１８を、ウェハの１つ以上の面にわたって分散させることができ、互いに均一に離間する必要はない。
第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２が用意されると、それらを、図１（ｅ）に示すように互いに位置合せすることができる。第２のウェハ１１２を、第１のウェハ１００及び接合剤１０２の上に重なるように配置することができる。第２のウェハ１１２の表面１１４は、接合剤１０２の上面１２２及び第１のウェハ１００のコンタクト支持面１０４と向かい合うようにすることができる。一実施形態では、第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２は、熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃未満である。これは、接合剤１０２が硬化した後の、第１のウェハ１００と第２のウェハ１１２との間のいかなる反り又は不整合性をも低減するのに役立つ。
次に図１（ｆ）を参照すると、接合剤１０２が流れるようにするために接合剤１０２の温度を上昇させることができる。接合剤１０２は流動性を有する一方で、第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２を互いに接合できるように、矢印Ａ１及びＡ２に示す方向に沿ってともに押圧することもできる。他の実施形態では、力を一度にウェハの一方のみに加えることができることが理解されるべきである。例えば、第１のウェハ１００にのみ力を加えることができ、第２のウェハ１１２は、押圧中に移動しないか、又は移動が防止されることになる。あるいは、第２のウェハ１１２にのみ力を加えることができ、第１のウェハ１００は、押圧中に移動しないか、又は移動が防止されることになる。同様に、力を第１のウェハ１００に加え、その後、第２のウェハ１１２に加えることができるが、両方に同時に加えることはできない。
第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２を合わせて押圧すると、接合剤１０２の一部がチャネル１１８内に流れ込み始める可能性がある。チャネル１１８は、接合剤１０２のいかなる過剰な空気又はボイドも逃げ、かつ接合剤１０２が流れるような通路を提供する。図示しているように、本実施形態では、チャネル１１８を用いて、過剰な空気及び接合剤を収容することができるため、接合剤１０２がチャネル１１８の全体の体積を満たす可能性は低い。内部に接合剤がないいくつかのチャネル１１８Ａ、１１８Ｄが存在する可能性があり、他のチャネル１１８Ｂ、１１８Ｅ、１１８Ｆは部分的にチャネルが満たされる。１つ以上のチャネル１１８Ｃに関して、他のチャネル１１８Ｂ、１１８Ｅ、１１８Ｆよりも接合剤１０２が少ない可能性もある。チャネル１１８の各々が、第２のウェハ１１２の縁１２０から延びている少なくとも１つの端部を有していることにより、接合剤内に取り込まれた過剰な空気は、第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２の外縁に流れ込み、第１のウェハ１００と第２のウェハ１１２とのボイドフリーな接合をもたらしうる。第１のウェハ１００及び第２のウェハ１１２を合わせて押圧した後、接合剤は、ファンデルワールス力以外の接合力が優勢となる厚みを有することができる。一例では、これを、接合剤が１ミクロンを超える厚みとなることを確実にすることによって達成することができる。
本実施形態では、チャネルは、接合剤１０２の上面１２２の上に重なることができるが、接合剤の底面１２４には重ならない可能性があることが理解されるべきである。これは、接合剤１０２の底面１２４に隣接してチャネルを設けると、単に、チャネル１１８の容積全体が接合剤で充填されることになるためである。この場合、チャネル１１８がその意図した目的で作用すること、すなわち接合剤に取り込まれた過剰な空気を逃がすための通路を提供することが妨げられる。
チャネル１１８を設けるステップを含む接合プロセス全体が、システム内の過剰な空気によりもたらされる可能性のある接合剤１０２のボイドを低減するのに役立つ。それはまた、第２のウェハ１１２の表面１１４と接合剤１０２の上面１２２との間と、接合剤の底面１２４と第１のウェハ１００のコンタクト支持面１０４との間とに、より平面状の接触面を提供するのにも役立つ。接合剤１０２に取り込まれる可能性があるいかなる過剰な空気も、ここでチャネル１１８内に押し込まれ、接合剤及びシステム全体から排出することができる。
次に図１（ｇ）を参照すると、過剰な空気が押圧ステップ中に排出されると、接合剤が硬化しうる。その後、ウェハは、個々のチップデバイスに切断される用意ができる。一実施形態では、ウェハを、チャネル１１８及びダイシングレーン１１０に沿って切断することができ、それにより、ダイシングレーン１１０に沿った切断プロセスにより全てのチャネル１１８が除去される。
次に図２に、本発明の代替的な実施形態を示している。図２において、かつ本明細書を通して、同様の参照符号を用いて同様の要素を特定していることを理解されたい。図示しているように、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すステップは、図１（ａ）〜図１（ｄ）を参照して説明したステップ及び構造と同一である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、接合剤２０２は、ダイシングレーン２１０に沿って取り付けられた複数のチップ２０１から構成された第１のウェハ２００の上を覆っている。各チップ２０１は、内部にコンタクトパッド２０６及び能動デバイス２０８を有していてもよい。チャネル２１８（図２（ｃ）及び図２（ｄ））を有する第２のウェハ２１２も示している。
次にステップ２（ｅ）を参照すると、第１のウェハ２００と第２のウェハ２１２とを接合する代替的な方法によれば、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を位置合せすることができる。本実施形態では、スペーサ２０９が第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を分離している。図示しているように、第２のウェハ２１２の底面は、スペーサ２０９の上面２１１と向かい合っている。スペーサ２０９の底面２０８は、第１のウェハ２００の能動面２０４と向かい合っている。その後、図２（ｆ）に示していように、真空チャンバ２２６内に、事前に位置合せされた第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を配置することができる。次に図２（ｇ）を参照すると、チャンバから空気又はガスを排出することができ、スペーサ２９２を除去することができる。矢印Ａ１又はＡ２によって示す方向に沿って、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２に力を加えることができる。図２（ｈ）を参照すると、上述したように、いかなる過剰な空気及び材料もチャネル内にかつチャネルを通じて流れ、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２上において、場所によって接合剤の厚みが変わってしまう原因となる接合剤のいかなるボイドの存在もなくすのに役立つ。真空を使用し続けることで、チャネルを通って排出されたいかなる過剰な空気も除去することができる。
代替的な実施形態では、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を、任意の時点で真空チャンバ内に配置することができることを理解されたい。例えば、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を、合わせて押圧する前に又は押圧した後に真空チャンバ２２６内に配置することができる。さらに、真空チャンバ２２６を、第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２を合わせて押圧する前か、押圧している間か、押圧した後かに動作可能とすることができる。
第１のウェハ２００及び第２のウェハ２１２が合わせて接合されると、それらを硬化させ、その後、図２（ｉ）に示すように個々のマイクロ電子デバイス２２８Ａ、２２８Ｂ、２２８Ｃ、２２８Ｄに切断することができる。この例では、チャネル２１８Ａ、２１８Ｃ、２１８Ｅといったいくつかのみが除去され、その他のチャネル２１８Ｂ、２１８Ｄ、２１８Ｆは、マイクロ電子デバイス２２８Ｂ、２２８Ｃ及び２２８Ｄの一部として残ることになる。
本明細書にて示しているように、チャネル１１８（図１（ｃ））及びチャネル２１８（図２（ｃ）は、２つ以上のウェハ間のボイドフリーな接合を実現するのに役立つために重要な役割を果たす。本発明によれば、チャネル１１８の様々な形状、サイズ及びパターンを利用することができる。チャネルを、広く、狭く、又は可変とすることができる。チャネルは、ウェハのある縁から反対側の縁まで直線状に延びるか、又は単にウェハのある縁のみから延びるものとすることができる。必須ではないものの、過剰な空気及び材料が第１のウェハと第２のウェハとの組合せから出て行くことができるように、チャネルの少なくとも一端がウェハの外縁に隣接していることが望ましい。
図３〜図１０は、ウェハ上のチャネルの形状及び設計のさまざまな実施形態の小さなサンプリングを提供するものである。まず図３を参照すると、ウェハ３００が示されており、そこでは、チャネル３１８は、ウェハ３００の表面３１４を横切るように水平（ｘ軸）方向及び垂直（ｙ軸）方向の両方に均一に延びている。チャネルの配置により、過剰な空気及び流体が通過する複数の通路がもたらされる。
図４にはウェハ４００を示している。この実施形態では、２つのチャネル４１８Ａ、４１８Ｂのみが設けられており、それらの各々は、ウェハ４００の中心を通って延びており、ウェハ４００の直径となっている。同様に、図５には、３つのチャネル５１８Ａ、５１８Ｂ、５１８Ｃが中心を通って延びている別のウェハ５００を示している。当然ながら、任意の数のチャネルを用いることができることを理解されたい。
図６には、代替的なウェハ６００を示している。本実施形態では、ウェハ６００は、正方形の形状であり、４つの縁、すなわち第１の縁６０２と第２の縁６０４と第３の縁６０６と第４の縁６０８とを有している。複数のチャネル６１８が、ウェハのある縁から反対側の縁まで水平（ｘ方向）にかつ垂直（ｙ方向）に延びている。例えば、チャネル６１８Ａは、第２の縁６０４から反対側にある第４の縁６０８まで垂直方向に延びている。チャネル６１８Ｂは、第３の縁６０６から反対側にある第１の縁６０２まで延びている。
図７には、別の代替的なウェハ７００を示している。これまでの実施形態とは対照的に、チャネル７１８は、１つの縁のみが、ウェハ７００の外縁７２０まで延びている。例えば、チャネル７１８Ａは、ウェハ７００の外縁７２０に沿って第１の箇所７５０において位置合せされている第１の外縁７１７を有している。チャネル７１８はまた、ウェハ７００の内部のある箇所に第２の内縁７１９も有している。したがって、チャネル７１８は、ウェハの外縁７２０の第１の箇所からウェハの外縁７２０に沿った第２の箇所まで延びているわけではない。
図８を参照すると、代替的なウェハ８００を示しており、そこでは、チャネル８１８が、ウェハ８００の中心部８７０からウェハ８００の縁８２０まで半径方向外側に延びている。チャネル８１８を、ウェハ８００の中心部８７０から外縁８２０まで直線状に延びていないような形状とすることができる。
図９を参照すると、代替的なウェハ９００は、放射状チャネル９１８Ｂとウェハ９００の中心部からウェハ９００の縁９２０まで延びているチャネル９１８Ａとの両方の使用を示したものである。チャネル９１８Ａ、９１８Ｂの配置により、チャネル９１８Ａ、９１８Ｂ内において空気及びあらゆる接合剤のより大きな移動が可能となる。
次に図１０を参照すると、この実施形態では、単一のチャネル１０１８のみを用いている。チャネル１０１８は、ウェハ１０００の中心を通って延びているわけではなく、ウェハの縁１０２０の第１の箇所１０７０から縁１０２０の第２の箇所１０７２までしか延びていない弦となっている。
ここで説明した接合の方法は、２つ以上のウェハを接合するのに適用可能であることを理解されたい。図１１を参照すると、接合する前のマイクロ電子ユニット１１３０（図１１（ａ））を示している。マイクロ電子ユニット１１３０は、第１のウェハ１１００と、第２のウェハ１１１２と、第１のウェハ１１００と第２のウェハ１１１２との間に挿入された第１の接合剤１１０２とを有している。第２のウェハ１１１２は表面１１１４及び裏面１１１６を有している。
これまでの実施形態とは対照的に、第２のウェハ１１１２はブランクウェハではなく、代わりに、内部に、裏面１１１６から離れる方向に延びているコンタクト１１０６と能動デバイス１１０８とを有している。図１１（ｂ）を参照すると、この実施形態では、第３のウェハ１２８０をその表面１２１４を横切るようにチャネル１２１８が延びているブランクウェハとすることができる。その後、図１１（ｃ）に示すように、ユニット１１３０の上に第３のウェハ１２８０を配置することができる。第２のウェハ１１１２の裏面１１１６に、第２の接合剤１２０２を堆積させるか又は設けることができる。その後、第２の接合剤１２０２の上面１２２２の上に第３のウェハ１２８０を配置することができる。先行する実施形態のように、最も外側にあるウェハを合わせて押圧することができる。ここで、力を、第３のウェハ１２８０に対して矢印Ａ１の方向に加えることができる。第１のウェハ１１００に対して矢印Ａ２の方向に沿って同様の力を加えることができる。第１のウェハ１１００、第２のウェハ１１１２及び第３のウェハ１２８０の押圧により、第１の接合剤１１０２及び第２の接合剤１２０２内の過剰な空気がチャネル１１１８及び１２１８内に押し込まれる。オプショナルではあるが、上述したように、過剰な空気を真空により除去することができる。
図１１（ｄ）を参照すると、先行する実施形態のように、その後、第１のウェハ１１００、第２のウェハ１１１２及び第３のウェハ１２８０を個々のデバイスに切断することができる。
図１２〜図１３の代替的な実施形態を参照すると、ウェハ自体の中にチャネルを形成するのとは対照的に、ウェハの上にチャネルを形成する代替的方法が示されている。これらの例では、ウェハの上に別個の表面層を堆積させることができ、それは、すでにチャネルを有しているか、又はそこからチャネルを形成することができる。図１２に示した例では、第２のウェハ１２’の上に連続した表面層１２００（図１２（ａ））を堆積させることができる。表面層１２００からチャネル１２１８（図１２（ｂ））を選択的に形成することができる。図１３に示した別の例では、ウェハ１２’’（図１３（ａ））が示されている。スクリーン印刷、リソグラフィ、ディスペンシング等を用いて、ウェハ１２’’の上に事前に形成されたチャネル１３１８（図１３（ｂ））を設けることができる。
本発明は特定の実施形態を参照しながら本明細書において説明してきたが、これらの実施形態は本発明の原理及び応用形態を例示しているに過ぎないことを理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に数多くの変更を加えることができること、及び他の構成を考案することができることを理解されたい。

Claims (27)

  1. 内部に能動回路素子を有する第１の基板と第２の基板とを、前記各基板の対向する面の間にある流動性誘電材料とともに押圧するステップであって、前記第１の基板及び前記第２の基板の各々の熱膨張係数が１０ｐｐｍ／℃未満であり、前記対向する面の少なくとも一方は、該面の縁から延びている複数のチャネルを有し、それにより、前記対向する面によって定められる平面間の前記誘電材料の厚みが１ミクロンを超え、前記誘電材料の少なくとも一部が前記チャネルのうちの少なくともいくつかに流れ込むこととなる、ステップを含む、第１のマイクロ電子素子と第２のマイクロ電子素子とを接合する方法。
  2. 前記押圧するステップの後に、
    前記第１の基板と前記第２の基板とを、それらの間にある前記流動性誘電材料とともにチャンバ内に配置するステップと、
    前記流動性誘電材料と前記チャネルとの少なくとも一方にある空気を除去するために前記チャンバから空気を排出するステップと
    を更に含む請求項１に記載の接合する方法。
  3. 前記押圧するステップの前に、
    前記第１の基板と前記第２の基板とを、前記対向する面の少なくとも一方に接触している前記流動性誘電材料とともにチャンバ内に配置するステップと、
    前記チャンバから空気を排出するステップと
    を更に含む請求項１に記載の接合する方法。
  4. 前記第１の基板が、前記対向する面から離れたコンタクト支持面を有するものである、請求項１に記載の方法。
  5. 前記第１の基板の前記対向する面がそれ自体のコンタクト支持面である、請求項１に記載の方法。
  6. 前記第２の基板が内部に能動回路素子を有するものである、請求項１に記載の方法。
  7. 前記第２の基板が、前記チャネルを有する面とは反対側を向いているコンタクト支持面を有するものである、請求項６に記載の方法。
  8. 前記複数のチャネルが前記第２の基板のダイシングレーンに配置される、請求項６に記載の方法。
  9. 前記押圧するステップの後に、前記複数のチャネルの少なくともいくつかが、部分的にのみ前記流動性誘電材料により満たされる、請求項１に記載の方法。
  10. 前記誘電材料が接着剤を含むものである、請求項１に記載の方法。
  11. 前記誘電材料が部分的に硬化した誘電材料を含むものである、請求項１に記載の方法。
  12. 前記押圧するステップの後に、前記流動性誘電材料を硬化させるステップを更に含む請求項１１に記載の方法。
  13. 少なくともいくつかのチャネルが第１の端部及び第２の端部を有し、各々が前記第２の基板の少なくとも１つの縁において露出している、請求項１に記載の方法。
  14. 前記複数のチャネルのうちの少なくとも２つが交差している、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記マイクロ電子素子が複数の縁を有する矩形形状であり、少なくともいくつかのチャネルが前記複数の縁のうちの少なくともいくつかにまで延びている、請求項１に記載の方法。
  16. 前記マイクロ電子素子が、少なくとも実質的に円形状のウェハであり、少なくともいくつかのチャネルが前記ウェハの縁まで延びている、請求項１に記載の方法。
  17. 各平面を定める対向する面と該平面間の空間を満たす誘電材料とを有する第１のマイクロ電子素子及び第２のマイクロ電子素子であって、前記対向する面のうちの少なくとも一方は、該面の縁から延びている複数のチャネルを有し、前記誘電材料は、前記平面間の空間における厚みが１ミクロンを超え、かつ前記チャネルの全てを満たすことなく前記チャネルのうちの少なくともいくつかに存在する、第１のマイクロ電子素子及び第２のマイクロ電子素子を備えたインプロセスユニット。
  18. 前記チャネルにおける前記対向する面からの深さが少なくとも５ミクロンである、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  19. 前記第１の基板が、前記対向する面から離れたコンタクト支持面を有している、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  20. 前記複数のチャネルが前記第２の基板のダイシングレーンに設けられている、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  21. 前記誘電材料が接着剤を含むものである、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  22. 前記誘電材料が部分的に硬化した誘電材料を含むものである、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  23. 少なくともいくつかのチャネルが第１の端部及び第２の端部を有し、前記チャネルの各々が前記第２の基板の少なくとも１つの縁において露出している、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  24. 前記チャネルのうちの少なくとも１つが誘電材料を含むものである、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  25. 前記複数のチャネルのうちの少なくとも２つが交差している、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  26. 前記第１のマイクロ電子素子及び前記第２のマイクロ電子素子が、複数の縁を有する矩形形状であり、少なくともいくつかのチャネルが、前記複数の縁のうちの少なくともいくつかにまで延びている、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
  27. 前記マイクロ電子素子が、少なくとも実質的に円形状のウェハであり、少なくともいくつかのチャネルが前記ウェハの縁まで延びている、請求項１７に記載のインプロセスユニット。
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