KR101168786B1 - Chip connector - Google Patents

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    • H01L2224/05138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05147Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/05568Disposition the whole external layer protruding from the surface
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    • H01L2224/05571Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface
    • H01L2224/05572Disposition the external layer being disposed in a recess of the surface the external layer extending out of an opening
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    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05638Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/05644Gold [Au] as principal constituent
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    • H01L2224/056Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/05663Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05664Palladium [Pd] as principal constituent
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    • H01L2224/05663Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than 1550°C
    • H01L2224/05666Titanium [Ti] as principal constituent
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    • H01L2224/13138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/13147Copper [Cu] as principal constituent
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    • H01L2224/136Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof
    • H01L2224/13601Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron [B], silicon [Si], germanium [Ge], arsenic [As], antimony [Sb], tellurium [Te] and polonium [Po], and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of less than 400°C
    • H01L2224/13609Indium [In] as principal constituent
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    • H01L2224/75302Shape
    • H01L2224/75303Shape of the pressing surface
    • H01L2224/75305Shape of the pressing surface comprising protrusions
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    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/8119Arrangement of the bump connectors prior to mounting
    • H01L2224/81193Arrangement of the bump connectors prior to mounting wherein the bump connectors are disposed on both the semiconductor or solid-state body and another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
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    • H01L2224/80Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
    • H01L2224/81Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a bump connector
    • H01L2224/812Applying energy for connecting
    • H01L2224/8121Applying energy for connecting using a reflow oven
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Abstract

제1 웨이퍼 상의 제1 콘택을 제2 웨이퍼의 제2 콘택에 전기적으로 접속하는 방법 - 제1 콘택은 강성 물질을 포함하고, 제2 콘택은 강성 물질에 대하여 유연한 물질을 포함하여, 접합시, 강성 물질이 연성 물질을 관통하도록 하고, 강성 및 연성 물질은 전기적으로 도전성임 - 에 있어서, 강성 물질을 연성 물질에 접촉시키는 단계; 제1 콘택 및 제2 콘택 중의 하나에 힘을 가하여 강성 물질이 연성 물질을 관통하도록 하는 단계; 강성 및 연성 물질을 가열하여 연성 물질이 부드러워지도록 하는 단계; 및 연성 물질을 사전 지정된 영역 내로 구속하는 단계를 포함하는 방법이 개시된다.A method of electrically connecting a first contact on a first wafer to a second contact of a second wafer, the first contact comprising a rigid material and the second contact comprising a material that is flexible with respect to the rigid material Allowing the material to penetrate the soft material, wherein the rigid and soft material are electrically conductive; contacting the rigid material with the soft material; Applying a force to one of the first contact and the second contact such that the rigid material penetrates the soft material; Heating the rigid and ductile material to make the ductile material soft; And constraining the soft material into a predetermined area.

콘택, 연성 물질, 강성 물질, 웨이퍼 Contacts, flexible materials, rigid materials, wafers

Description

칩 커넥터{CHIP CONNECTOR}Chip Connector {CHIP CONNECTOR}

본 발명은 반도체에 관한 것으로, 특히 장치용 전기 접속부에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to semiconductors, and in particular, to electrical connections for devices.

(전기 도체 비어를 형성함으로써) 전자 칩을 통한 모든 진로를 연장하는 전기 콘택을 만드는 것은 어렵다. a) 비어가 매우 얕은 경우, 즉, 100 미크론보다 상당히 작은 깊이인 경우, b) 비어 폭이 큰 경우, c) 비어들이 큰 거리만큼, 즉, 비어 폭의 수배만큼, 떨어져 있는 경우 중의 하나 이상이 아니면, 대량 뿐만 아니라 정밀도 또는 제어된 반복성을 갖도록 하는 것은 거의 불가능하다. 이 어려움은 비어가 신호 크로스토크를 발생시키기에 충분히 가까운 경우 또는 비어를 통과하는 칩이 전하를 갖는 경우에 심화된다. 그 이유는 비어 내의 도체가 단락 회로로서 동작하도록 허용될 수 없거나 칩의 관련 부분의 전하와 다른 전하를 운반할 수 없기 때문이다. 또한, 기존의 종래 프로세스는 집적 회로(IC) 칩(즉, 액티브 반도체 장치를 포함)을 형성하는데 이용되기에 적합하지 않다. 이들 프로세스는 칩에 손상을 줄 수 있기 때문에 비용을 증가시키고, 궁극적인 수율을 감소시킨다. 상술한 문제점에 더하여, 비어를 통과하는 물질이 전하를 갖거나 비어를 통해 전송될 신호의 주파수가 매우 높을 때, 예를 들어, 0.3 GHz를 초과할 때, 용량 및 저항 문제가 발생한다.It is difficult to make an electrical contact (by forming an electrical conductor via) that extends all of the course through the electronic chip. a) the vias are very shallow, i.e. at a depth significantly less than 100 microns, b) the vias are large, c) the vias are separated by a large distance, i.e., several times the width of the vias Otherwise, it is almost impossible to have not only large quantities but also precision or controlled repeatability. This difficulty is exacerbated when the via is close enough to generate signal crosstalk, or when the chip passing through the via has charge. The reason is that the conductors in the vias cannot be allowed to operate as short circuits or carry a charge that is different from the charge of the relevant part of the chip. In addition, existing conventional processes are not suitable for use in forming integrated circuit (IC) chips (ie, including active semiconductor devices). These processes can damage the chip, increasing costs and ultimately reducing yield. In addition to the problems described above, capacity and resistance problems arise when the material passing through the via has a charge or when the frequency of the signal to be transmitted through the via is very high, for example, above 0.3 GHz.

실제로, 넌-스케일러블(non-scaleable) 큰 패키징의 사용, 어셈블리 비용이 유사한 반도체를 스케일링하지 않는다는 것과, 칩 비용이 면적에 비례한다는 것, 및 고성능 프로세스가 매우 비싸다는 것 뿐만 아니라 칩 영역의 일부만이 실제로 고성능 프로세스를 요한다는 것, 현재의 프로세스가 전압 및 다른 기술에 있어서 제한된다는 것과, 칩 설계자가 설계를 위한 하나의 프로세스 및 하나의 물질로 제한되는 것, 고전력 패드 드라이버가 (패키지를 통해) 칩간 접속을 위해 필요하다는 것, 작은 변화 또는 사소한 설계 에러조차도 새로운 칩을 위한 하나 이상의 완전한 새로운 마스크의 제조를 필요로 한다는 것, 완전한 새로운 칩을 만든다는 것은 마스크 비용만으로 수백만 달러를 필요로 한다는 것, 개별 칩을 테스트하기 어렵거나 복잡하다는 것, 및 완전한 패키징 전에 칩의 조합을 테스트하기 더 어렵다는 것을 포함하는 수많은 문제가 반도체 기술에 잔존한다.Indeed, the use of non-scaleable large packaging, not scaling semiconductors with similar assembly costs, chip cost proportional to area, and high performance processes are very expensive, as well as only part of the chip area. This actually requires a high performance process, the current process is limited in voltage and other technologies, the chip designer is limited to one process and one material for the design, the high power pad driver (via the package) What is needed for the chip-to-chip connection, that even small changes or even minor design errors require the manufacture of one or more complete new masks for the new chip, making a complete new chip requires millions of dollars for the mask cost alone, Difficult or complex to test chips, and complete Numerous problems remain in semiconductor technology, including the difficulty of testing a combination of chips before packaging.

따라서, 상술한 문제점의 하나 이상을 처리할 수 있는 기술을 필요로 한다.Thus, there is a need for a technique that can address one or more of the above-described problems.

웨이퍼를 관통하는 비어를 갖는 칩간 전기 접속부, 미리 형성된 제3칩, 도핑된 반도체 기판을 용이하게 형성하는 프로세스를 개발하였다. 여기에 기재된 형태는 어프로치에 도움을 주며 칩을 서로 결합하는 일반적인 필드에 있어서 개량을 나타낸다.A process for facilitating the formation of chip-to-chip electrical connections with vias through the wafer, pre-formed third chips, and doped semiconductor substrates has been developed. The form described here assists the approach and represents an improvement in the general field of coupling chips together.

하나의 형태는 제1 웨이퍼 상의 제1 콘택을 제2 웨이퍼의 제2 콘택에 전기적으로 접속하는 방법 - 상기 제1 콘택은 강성 물질을 포함하고, 상기 제2 콘택은 상기 강성 물질에 대하여 유연한 물질을 포함하여, 접합시, 강성 물질이 연성 물질을 관통하도록 하고, 상기 강성 및 연성 물질은 전기적으로 도전성임 - 에 있어서, 상기 강성 물질을 연성 물질에 접촉시키는 단계; 상기 제1 콘택 및 제2 콘택 중의 하나에 힘을 가하여 상기 강성 물질이 상기 연성 물질을 관통하도록 하는 단계; 상기 강성 및 연성 물질을 가열하여 연성 물질이 부드러워지도록 하는 단계; 및 상기 연성 물질을 사전 지정된 영역 내로 구속하는 단계를 포함하는 방법을 포함한다.One form is a method of electrically connecting a first contact on a first wafer to a second contact of a second wafer, the first contact comprising a rigid material, wherein the second contact is a flexible material relative to the rigid material. Comprising, upon bonding, allowing the rigid material to penetrate the soft material, wherein the rigid and soft material are electrically conductive; contacting the rigid material with the soft material; Applying a force to one of the first and second contacts such that the rigid material penetrates the flexible material; Heating the rigid and ductile material to soften the ductile material; And constraining the soft material into a predetermined area.

다른 형태는 상기 연성 물질을 바운드(bound)하고 구속하는 형태로 상기 제2 웨이퍼 상에 웰을 형성하는 단계를 포함한다. Another embodiment includes forming a well on the second wafer in a manner that binds and constrains the malleable material.

또 다른 형태는 상기 제2 웨이퍼의 IC 패드 상에 상기 연성 물질을 부가하는 단계를 더 포함하고, 상기 IC 패드는 IC 패드 부근에 배치된 제2 웨이퍼의 커버 글래스 또는 제2 웨이퍼 상의 유전체 중의 적어도 하나에 대하여 리세스되어, 상기 연성 물질이 부분적으로 IC 패드의 상부에 놓여 있고 부분적으로 커버 글래스 또는 유전체 또는 그 양쪽의 상부에 놓여 있고, IC 패드의 상부에 놓인 연성 물질의 외부 표면부는 상기 커버 글래스 또는 유전체 또는 그 양쪽의 상부에 놓인 연성 물질의 다른 부분과 다른 높이에 있다.Another form further includes adding the soft material onto the IC pad of the second wafer, wherein the IC pad is at least one of a cover glass of a second wafer disposed near the IC pad or a dielectric on the second wafer. Recessed with respect to the soft material partially overlying the IC pad and partially over the cover glass or dielectric or both, and the outer surface of the soft material overlying the IC pad is It is at a different height than the other portions of the soft material overlying the dielectric or both.

또 다른 형태는 2개의 칩 상에 상보 콘택 사이에 형성된 접속부에 있어서, 상기 2개의 칩의 제1 칩 상의 제1 전기 콘택; 상기 2개의 칩의 제2 칩 상의 제2 전기 콘택; 상기 제1 및 제2 전기 콘택을 물리적으로 전기적으로 접속하는 본딩 금속; 및 상기 콘택들로부터 횡방향으로 상기 본딩 금속이 부풀거나 밖으로 새어 나오는 것을 방지하기 위하여 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질을 포함하는 접속부를 포함한다.Yet another aspect is a connection formed between complementary contacts on two chips, comprising: a first electrical contact on a first chip of the two chips; A second electrical contact on a second chip of the two chips; Bonding metal to physically electrically connect the first and second electrical contacts; And a connection comprising a material bounding the periphery of the bonding metal to prevent the bonding metal from swelling or leaking out in the lateral direction from the contacts.

여기에 기재된 이점 및 특징은 대표적인 실시예로부터 이용가능한 많은 이점 및 특징 중의 일부이며 본 발명의 이해를 돕기 위하여 기재되어 있다. 이들은 청구범위에 의해 기재된 발명에 대한 한정 또는 청구항의 동등물에 대한 한정으로 간주되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 단일 실시예에 동시에 존재할 수 없다는 점에서 이들 이점 중의 일부는 상호 양립하지 않는다. 마찬가지로, 어떤 이점은 본 발명의 일 형태에 적용가능하지만 다른 형태에는 적용가능하지 않다. 따라서, 특징 및 이점의 요약은 동등물을 결정하는 방향으로 간주되어서는 안된다. 본 발명의 또 다른 이점 및 특징은 이하의 상세한 설명, 도면, 청구범위로부터 명백해질 것이다.The advantages and features described herein are some of the many advantages and features available from exemplary embodiments and are described to aid in the understanding of the present invention. It is to be understood that they are not to be regarded as limiting the invention as described by the claims or as equivalents to the claims. For example, some of these advantages are incompatible with each other in that they cannot exist simultaneously in a single embodiment. Likewise, some advantages are applicable to one aspect of the present invention but not to other aspects. Thus, summaries of features and advantages should not be considered in the direction of determining equivalents. Further advantages and features of the present invention will become apparent from the following detailed description, drawings, and claims.

도 1은 다수의 액티브 전자 장치를 포함하는 칩의 일부의 간략화된 측면도.1 is a simplified side view of a portion of a chip that includes a number of active electronic devices.

도 2는 도 1의 특정 영역의 상부면의 평면도.FIG. 2 is a plan view of the top surface of the specific area of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 일부의 간략화된 단면도.3 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1.

도 4는 도 3에서 측면도에 도시된 트렌치를 형성한 후의 도 1의 특정 영역의 상부면의 평면도.4 is a plan view of the top surface of the particular region of FIG. 1 after forming the trench shown in side view in FIG.

도 5는 연속되는 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.5 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1 as a result of subsequent processing.

도 6은 도 5에서 측면도에 도시된 전기 절연 물질로 트렌치를 채운 후의 도 1의 특정 영역의 상부면의 평면도.6 is a plan view of the top surface of the particular region of FIG. 1 after filling the trench with the electrically insulating material shown in side view in FIG.

도 7은 연속된 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.7 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1 as a result of continued processing.

도 8은 비어 트렌치를 생성한 후의 도 1의 특정 영역(124)의 상부면의 평면 도.8 is a plan view of the top surface of the specific region 124 of FIG. 1 after creating the via trench.

도 9는 연속된 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.9 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1 as a result of continued processing.

도 10은 비어 트렌치의 금속화 후의 도 1의 특정 영역의 상부면의 평면도.10 is a plan view of the top surface of the particular region of FIG. 1 after metallization of the via trench;

도 11은 연속하는 임의의 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.11 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 1 as a result of any subsequent processing.

도 12는 잔존하는 보이드로 본딩 물질을 임의적으로 도입한 후의 도 1의 특정 영역의 상부의 평면도.12 is a plan view of the top of a particular region of FIG. 1 after optionally introducing a bonding material into the remaining voids.

도 13은 다른 임의의 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.13 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 1 as a result of any other processing.

도 14는 잔존하는 보이드로 마무리 물질을 임의적으로 추가한 후의 도 1의 특정 영역의 상부면의 평면도.14 is a plan view of the top surface of the particular area of FIG. 1 after optionally adding a finishing material with remaining voids. FIG.

도 15는 연속된 프로세싱의 결과로서 도 1의 일부의 간략화된 단면도.15 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1 as a result of continued processing.

도 16은 기판을 씨닝(thinning)하여 바닥부 금속을 제거한 후의 도 1의 일부의 간략화된 단면도.16 is a simplified cross-sectional view of a portion of FIG. 1 after thinning the substrate to remove the bottom metal.

도 17은 다른 변형의 프로세싱의 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.17 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of processing of another variant.

도 18은 비어 트렌치의 생성 후의 도 1의 특정 영역 하부에서 취해진 단면의 상면도.FIG. 18 is a top view of the section taken below the particular region of FIG. 1 after creation of the via trench; FIG.

도 19는 도 9와 연결하여 기재되는 방식으로 또 다른 프로세싱의 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.19 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of further processing in the manner described in connection with FIG.

도 20은 도 11과 연결하여 기재되는 방식으로 또 다른 임의의 프로세싱의 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.20 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of another optional processing in the manner described in connection with FIG.

도 21은 도 13과 연결하여 기재되는 방식으로 또 다른 임의의 프로세싱의 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.21 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of another optional processing in the manner described in connection with FIG.

도 22는 도 17의 다른 변형에서 도 15와 연결하여 기재되는 방식으로 기판을 씨닝하여 바닥부 금속을 노출시킨 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.22 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of thinning the substrate in a manner described in connection with FIG. 15 in another variation of FIG.

도 23은 도 17의 다른 변형을 위하여 도 16과 관련하여 기재되는 방식으로 기판을 씨닝하여 바닥부 금속을 제거한 결과로서 도 5의 일부의 간략화된 단면도.FIG. 23 is a simplified cross-sectional view of the portion of FIG. 5 as a result of thinning the substrate to remove the bottom metal in the manner described in connection with FIG. 16 for further modification of FIG.

도 24는 측벽의 금속화 후의 듀얼 도체 변형을 간략화된 형태로 나타내는 도면.24 shows in simplified form the dual conductor deformation after metallization of the sidewalls;

도 25는 트렌치를 전기 절연 물질(500)로 채운 후의 듀얼 도체 변형을 간략화된 형태로 나타내는 도면.FIG. 25 illustrates in simplified form the dual conductor variant after filling the trench with an electrically insulating material 500. FIG.

도 26은 반도체 물질의 모든 아일랜드를 제거함으로써 생성된 비어 트렌치를 간략화된 형태로 나타내는 도면. FIG. 26 illustrates in simplified form a via trench created by removing all islands of semiconductor material;

도 27은 반도체 물질의 내부 아일랜드만은 제거함으로써 생성된 비어 트렌치를 간략화된 형태로 나타내는 도면.FIG. 27 illustrates in simplified form a via trench created by removing only an inner island of semiconductor material;

도 28은 듀얼 도체 변형의 일 예를 간략화된 형태로 나타내는 도면.28 illustrates, in simplified form, an example of a dual conductor variant.

도 29는 듀얼 도체 변형의 다른 예를 간략화된 형태로 나타내는 도면.29 shows, in simplified form, another example of a dual conductor variant;

도 30A 및 30B는 도 28 및 29의 어프로치에서 임의의 추가의 열적 생성 유전체 또는 절연체의 사용을 각각 나타내는 도면.30A and 30B illustrate the use of any additional thermally produced dielectric or insulator, respectively, in the approaches of FIGS. 28 and 29.

도 31은 3-도체 변형의 일 예를 간략한 형태로 나타내는 도면.31 shows, in simplified form, an example of a three-conductor variant.

도 32는 금속화 후에 잔존하는 보이드가 채워지지 않은 것을 제외하고 도 9 내지 16의 구현과 유사한 다른 칩 구현예의 일부의 간략화된 단면도.32 is a simplified cross-sectional view of a portion of another chip implementation similar to the implementation of FIGS. 9-16 except that voids remaining after metallization are not filled.

도 33은 금속화 후에 잔존하는 보이드가 채워지지 않은 것을 제외하고 도 23과 유사한 다른 칩 구현예의 일부의 간략화된 단면도.FIG. 33 is a simplified cross-sectional view of a portion of another chip implementation similar to FIG. 23 except that voids remaining after metallization are not filled.

도 34 및 35는 각각 서로 결합(hybridization)한 후의 도 32 및 33의 칩의 각각의 단면도.34 and 35 are cross-sectional views of each of the chips of FIGS. 32 and 33 after hybridization to each other.

도 36은 절연체 또는 등각 코팅재의 선택적인 코팅 후의 도 34의 구현예를 나타내는 도면.FIG. 36 illustrates the embodiment of FIG. 34 after selective coating of an insulator or conformal coating.

도 37은 환형 트렌치의 단면의 대표적인 예를 나타내는 도면.FIG. 37 shows a representative example of a cross section of an annular trench; FIG.

도 38은 스택용 웨이퍼를 준비하는 프로세스의 일반적인 개략적 형태를 간략한 형태로 나타낸 도면.FIG. 38 shows, in simplified form, a general schematic form of a process of preparing a wafer for a stack.

도 39 내지 41은 나중에 함께 스택되어 칩 유닛을 형성하는 여기에 기재된 프로세스들의 다른 변형을 이용하여 스루-칩(through-chip) 접속부를 생성하기 위해 처리되는 예시적인 칩의 일부를 나타내는 도면.39-41 illustrate portions of example chips that are processed to create through-chip connections using other variations of the processes described herein that are later stacked together to form a chip unit.

도 42는 후방-전방의 변형을 위한 프로세스를 간략한 형태로 나타내는 도면.42 shows, in simplified form, a process for rear-front deformation.

도 43은 용량 결합 변형을 위한 프로세스를 간략한 형태로 나타내는 도면.Figure 43 shows in simplified form the process for capacitive coupling deformation;

도 44는 사전-접속 변형을 위한 프로세스를 간략한 형태로 나타내는 도면.FIG. 44 illustrates in simplified form the process for pre-connection modifications.

도 45 및 46은 예시적인 택 및 퓨즈 파라미터를 간략한 형태로 나타내는 도면.45 and 46 illustrate, in simplified form, exemplary tack and fuse parameters.

도 47은 "최소" 콘택을 포함하는 간략화된 예를 나타내는 도면.FIG. 47 illustrates a simplified example including a “minimum” contact. FIG.

도 48은 확장된 콘택을 포함하는 간략화된 예를 나타내는 도면.FIG. 48 illustrates a simplified example involving extended contacts. FIG.

도 49는 여기에 기재된 스루-칩 접속부를 갖는 반도체 칩의 스택의 일부를 나타내는 도면.FIG. 49 illustrates a portion of a stack of semiconductor chips with through-chip connections described herein. FIG.

도 50은 포스트 및 관통 접속 어프로치를 이용하여 스택된 도 49에 도시된 칩의 간략화된 스택의 일부를 나타내는 도면.FIG. 50 illustrates a portion of a simplified stack of the chip shown in FIG. 49 stacked using a post and through connection approach.

도 51는 사전 형성된 포스트에 의해 금속화 막 내의 보이드를 간략한 형태로 나타내는 도면.51 shows in simplified form the voids in the metallization film by means of preformed posts.

도 52는 전자 칩에 결합된 후 도 51의 칩을 간략한 형태로 나타내는 도면.FIG. 52 shows, in simplified form, the chip of FIG. 51 after being coupled to an electronic chip;

도 53 내지 71은 기본 콘택 형성 및 결합 어프로치의 간략화된 변형예를 나타내는 도면.53-71 illustrate simplified variations of the basic contact formation and engagement approach.

도 72 내지 87은 기본 콘택 형성 및 결합 어프로치의 다른 간략화된 변형예를 나타내는 도면.72-87 illustrate another simplified variation of the basic contact formation and engagement approach.

도 88 내지 91은 나중에 도터 웨이퍼의 후방측 상에 강성 포스트가 될 것을 형성하는 2개의 또 다른 변형 어프로치의 제1 부분을 간략화된 병렬 형태로 나타내는 도면.88-91 illustrate, in simplified parallel form, a first portion of two further variant approaches that will later form rigid posts on the backside of the daughter wafer.

도 92는 예시적인 경사진 비어의 단면 사진.92 is a cross-sectional photograph of an exemplary beveled via.

도 93은 100 미크론의 깊이 및 20 미크론의 직경을 갖는 예시적인 비어의 사진.93 is a photograph of an exemplary viae having a depth of 100 microns and a diameter of 20 microns.

도 94는 날카로운 비어가 형성된 칩의 단면 사진.94 is a cross-sectional photograph of a chip on which sharp vias are formed.

도 95 내지 102는 도 88 내지 91의 2개의 또 다른 변형예의 제2 부분을 간략화된 병렬 형태로 나타내는 도면.95-102 show, in simplified parallel form, a second portion of two further alternatives of FIGS. 88-91;

도 103 내지 125는 다른 요소로의 결합을 위한 웨이퍼를 준비하는 변형된 프로세스를 간략한 병렬 형태로 나타내는 도면.103-125 illustrate, in simplified parallel form, a modified process of preparing a wafer for bonding to other elements.

도 126 내지 도 139는 다른 요소로의 결합을 위한 웨이퍼를 준비하는 또 다른 변형된 프로세스를 간략화된 형태로 나타내는 도면.126-139 illustrate, in simplified form, another modified process for preparing a wafer for bonding to other elements.

도 140은 택 상태 직전에 도터 웨이퍼 콘택 및 마더 웨이퍼 콘택을 간략한 형태로 나타내는 도면.140 is a simplified illustration of daughter wafer contacts and mother wafer contacts immediately before a tack state;

도 141은 퓨즈 프로세스가 완료된 후 도 140의 콘택을 간략한 형태로 나타내는 도면.141 illustrates in simplified form the contact of FIG. 140 after the fuse process is complete;

도 142는 연성 콘택의 프로파일을 나타내는 도면.142 illustrates a profile of a flexible contact.

도 143A 내지 143P는 무수한 가능한 마더 콘택 프로파일 중 일부의 대표적인 예를 나타내는 도면.143A-143P illustrate representative examples of some of the myriad of possible mother contact profiles.

도 144는 연성 콘택의 프로파일의 다른 예를 나타내는 사진.144 is a photograph showing another example of the profile of a soft contact.

도 145는 도 144의 연성 콘택을 관통하도록 설계된 강성 콘택의 프로파일을 나타내는 사진.145 is a photograph showing a profile of a rigid contact designed to penetrate the flexible contact of FIG. 144.

도 146은 또 다른 콘택 예의 프로파일을 간략한 형태로 나타내는 도면.146 illustrates in simplified form a profile of another contact example;

도 147 내지 152는 웰 부착 개념을 구현하는 변형된 프로세스를 나타내는 도면.147 through 152 illustrate a modified process for implementing the well attachment concept.

도 153 내지 156은 리버스(reverse) 웰 변형의 종류를 간략한 형태로 나타내는 도면.153 through 156 show, in simplified form, the types of reverse well modifications.

도 157a 내지 157b는 각각 155 미크론 깊이로 연장하는 25 미크론 직경의 비 어와 135 미크론 깊이로 연장하는 15 미크론 직경의 비어 세트의 종단면 사진.157A-157B are longitudinal cross-sectional photographs of sets of 25 micron diameter vials extending to 155 microns deep and sets of 15 micron diameter vias extending to 135 microns deep, respectively.

도 158은 바닥부로의 모든 진로를 채워지지 않는 도 157A 및 157B와 다른 비어의 사진.158 is a photograph of a via different from FIGS. 157A and 157B not filling all of the paths to the bottom.

도 159 내지 167은 클래스 II-타입 강성 웰 부착 어프로치의 또 다른 변형을 나타내는 도면.159 through 167 show yet another variation of the class II-type rigid well attachment approach.

도 168 내지 170은 별개의 원격 콘택들에 의해 칩이 서로 부착된 웰 부착 어프로치의 또 다른 변형을 나타내는 도면.168-170 illustrate yet another variation of the well attachment approach where chips are attached to each other by separate remote contacts.

도 171a 및 171b는 다른 원격 콘택 변형의 평명도.171A and 171B are schematic views of different remote contact variants.

도 172는 예시적인 동축 콘택의 단면을 나타내는 도면.172 illustrates a cross section of an exemplary coaxial contact.

도 173 내지 175는 동축 콘택의 사용예를 나타내는 도면.173 through 175 illustrate examples of use of coaxial contacts.

도 176 내지 179는 여기에 기재된 콘택을 사용한 밀봉의 2가지 예를 나타내는 도면.176 through 179 show two examples of sealing using the contacts described herein.

도 180은 강성/연성 콘택 패러다임을 사용한 다른 변형을 형성하는 다른 어프로치를 요약한 챠트.FIG. 180 is a chart summarizing different approaches to forming other strains using the rigid / soft contact paradigm. FIG.

도 181 및 182는 비어 변형을 형성하는 다른 어프로치를 요약한 챠트.181 and 182 are charts summarizing different approaches to forming via strains.

도 183 내지 195는 도터 웨이퍼 상의 금속 증착을 포함하는 특정 예를 위한 프로세스 흐름을 상세히 나타내는 도면.183-195 detail the process flow for a particular example involving metal deposition on a daughter wafer.

도 196 내지 205는 도터 웨이퍼 상의 금속 도금을 포함하는 특정 예를 위한 프로세스 흐름을 상세히 나타내는 도면.196-205 illustrate in detail the process flow for a particular example involving metal plating on a daughter wafer.

도 206은 마더 웨이퍼 무전해 도금 변형을 간략한 형태로 나타내는 도면.206 illustrates in simplified form the mother wafer electroless plating variant;

도 207은 마더 웨이퍼의 얇은 유전체 변형을 간략한 형태로 나타내는 도면.207 shows in simplified form a thin dielectric strain of a mother wafer;

도 208은 마더 웨이퍼의 두꺼운 유전체 변형을 간략한 형태로 나타내는 도면.208 shows in simplified form the thick dielectric strain of a mother wafer.

도 209는 배리어 증착 전에 50 미크론의 피치로 이격된 14 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 마더 웨이퍼 콘택을 위한 예시적이고 일반적인 치수를 나타내는 도면.FIG. 209 illustrates exemplary general dimensions for a mother wafer contact having 14 micron wide contact pads spaced at a pitch of 50 microns prior to barrier deposition.

도 210은 배리어 및 캡 증착 후의 도 209의 콘택을 나타내는 도면.FIG. 210 illustrates the contact of FIG. 209 after barrier and cap deposition.

도 211은 25 미크론 피치로 이격된 8 미크로 폭의 콘택 패드를 갖는 마더 웨이퍼 콘택의 일반적인 치수를 나타내는 도면.FIG. 211 shows the general dimensions of a mother wafer contact with 8 micro wide contact pads spaced at 25 micron pitch.

도 212는 증착에 의해 생성된, 50 미크론 피치로 이격된 14 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 도터 웨이퍼 콘택의 예시적이고 일반적인 치수를 나타내는 도면.FIG. 212 illustrates exemplary typical dimensions of a daughter wafer contact having 14 micron wide contact pads spaced at 50 micron pitch produced by deposition. FIG.

도 213은 증착에 의해 생성된, 25 미크론 피치로 이격된 8 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 도터 웨이퍼 콘택의 예시적이고 일반적인 치수를 나타내는 도면.FIG. 213 illustrates exemplary typical dimensions of daughter wafer contacts having 8 micron wide contact pads spaced at 25 micron pitch produced by deposition.

도 214는 자기 정렬된 시드 에칭이 수행되기 전에 50 미크론 피치로 이격된 14 미크론 콘택 패드를 갖는 도금된 변형 마더 웨이퍼 콘택의 예시적이고 일반적인 치수를 나타내는 도면.FIG. 214 illustrates exemplary general dimensions of plated strained mother wafer contacts with 14 micron contact pads spaced at 50 micron pitch before self-aligned seed etching is performed.

도 215는 자기 정렬된 시드 에칭이 수행된 후의 도 214의 콘택을 나타내는 도면.FIG. 215 illustrates the contact of FIG. 214 after self-aligned seed etching is performed.

도 216은 가열 파이프 배열의 일부로서 내부 비어를 사용하는 것을 나타내는 도면.216 illustrates using an internal via as part of a heating pipe arrangement.

도 217은 분리 및 연결 변형예를 간략한 병렬 형태로 나타내는 도면.217 illustrates in simplified parallel form a variant of separation and connection;

도 218은 또 다른 분리 및 연결 변형예를 간략한 병렬 형태로 나타내는 도면.FIG. 218 illustrates, in simplified parallel form, yet another variant of separation and connection;

도 219는 종래의 마이크로프로세서 칩의 대표적인 예 및 그 각각의 구성 요소를 간략한 형태로 나타내는 도면.219 shows, in simplified form, a representative example of a conventional microprocessor chip and its respective components;

도 220은 더 작은 공간 및 실질적으로 감소된 요소간의 거리를 제공하기 위하여 다른 마이크로프로세서가 도 219의 마이크로프로세서의 요소로부터 구성될 수 있는 방법을 간략한 형태로 나타내는 도면.FIG. 220 illustrates, in simplified form, how other microprocessors may be constructed from the elements of the microprocessor of FIG. 219 to provide less space and substantially reduced distances between elements.

도 221은 도 219의 칩의 공간과 도 220의 칩의 공간 간의 직접 비교를 나타내는 도면.FIG. 221 shows a direct comparison between the space of the chip of FIG. 219 and the space of the chip of FIG. 220;

도 222는 기능적인 패키징 변형을 나타내는 도면.222 illustrates a functional packaging variant.

도 223은 도 222의 패키징의 변형의 구체적 예를 나타내는 도면.FIG. 223 shows a specific example of a variant of the packaging of FIG. 222;

도 224 내지 231은 라우팅리스(routingless) 프로세싱 변형의 간략한 개요를 나타내는 도면.224 through 231 show a brief overview of routingless processing variations.

도 232 내지 235는 다른 라우팅리스 프로세싱 변형을 간략한 형태로 나타내는 도면.232 through 235 illustrate, in simplified form, another routingless processing variant.

도 236은 2개의 칩 사이에 유선이 아닌 광학 접속부의 사용을 간략한 형태로 나타내는 도면.236 shows in simplified form the use of an optical connection rather than a wire between two chips;

도 237은 레이저-베어링 칩과 포토디텍터-베어링 칩 사이에 2개의 다른 칩이 개재된 경우에도 레이저-베어링 칩으로부터 포토디텍터-베어링 칩으로 광을 통과시키는 가열 파이프 구성의 변형의 사용을 간략한 형태로 나타내는 도면.Figure 237 illustrates in simplified form the use of a variant of the heating pipe configuration that allows light to pass from the laser-bearing chip to the photodetector-bearing chip even when two other chips are interposed between the laser-bearing chip and the photodetector-bearing chip. Indicative drawing.

도 238은 택 및 퓨즈 프로세스 어프로치를 간략한 형태로 나타내는 도면.238 illustrates in simplified form the tack and fuse process approach.

도 239는 도터 콘택의 기능층을 간략한 형태로 나타내는 도면.239 illustrates in simplified form the functional layer of a daughter contact;

도 240은 마더 콘택의 기능층을 간략한 형태로 나타내는 도면.240 illustrates in simplified form the functional layer of a mother contact;

도 241은 도터 콘택의 기능층의 물질 구성예를 간략한 형태로 나타내는 도면.FIG. 241 is a view showing, in a simplified form, a material constitution example of a functional layer of a daughter contact; FIG.

도 242는 마더 콘택의 기능층의 물질 구성예를 간략한 형태로 나타내는 도면.242 shows, in simplified form, an example of the material construction of the functional layer of a mother contact;

도 243a, 243b 및 243c는 결합된 마더 및 도터 콘택의 사진.243A, 243B and 243C are photographs of combined mother and daughter contacts.

도 244 및 245는 칩당 단일핀 세공을 간략한 형태로 나타내는 도면.244 and 245 show, in simplified form, single pin pores per chip;

도 248 및 249는 다른 세공 어프로치를 간략한 형태로 나타내는 도면.248 and 249 illustrate, in simplified form, different pore approaches.

도 250 내지 254는 또 다른 세공 어프로치를 간략한 형태로 나타내는 도면.250-254 illustrate, in simplified form, another pore approach.

이하,첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 상세 동작 및 구조에 대하여 상세히 설명한다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the detailed operation and structure of the present invention. It should be noted that reference numerals and like elements among the drawings are denoted by the same reference numerals and symbols as much as possible even though they are shown in different drawings.

먼저, 이하 본 발명에서 사용될 용어 "웨이퍼"는, 특정 언급이 명확하게 또한 배타적으로 오직 전체 웨이퍼(다수의 칩으로 나뉨)만을 언급하지 않는다면, "칩", "다이(die)", 및 "웨이퍼" 등의 모든 용어의 범주를 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들면, 전체 웨이퍼는, 8-인치 혹은 12-인치 웨이퍼, 칩 혹은 다이 "칩과 웨이퍼(chip-to-wafer)", "웨이퍼와 웨이퍼(wafer-to-wafer)", 혹은 "웨이퍼 스케일(wafer scale)" 프로세싱에 의해 다수의 칩으로 분할된다. 상기 용어는 기술적으로는 칩" 혹은 "다이"로도 얼마든지 대체될 수 있다. 게다가, 이하 사용될 "웨이퍼 혹은 칩" 혹은 "웨이퍼 혹은 다이"에 관한 실질적인 언급은, 상기 언급한 내용이 만족되지 않더라도 고의가 아닌 용어 중복으로 간주되어야 할 것이다.Firstly, the term "wafer" to be used in the present invention hereinafter refers to "chip", "die", and "wafer" unless the specific mention clearly and exclusively refers to only the entire wafer (divided into multiple chips). It should be noted that all terms such as "may be included. For example, an entire wafer may be an 8-inch or 12-inch wafer, chip or die "chip-to-wafer", "wafer-to-wafer", or "wafer scale". (wafer scale) " processing into multiple chips. The term may be technically replaced by a chip or die. In addition, the substantive reference to "wafer or chip" or "wafer or die" to be used hereinafter is intentional even if the above mentioned content is not satisfied. Should be considered as term duplication.

일반적으로, 이하 설명될 특정 구현예는 두 개 이상의 웨이퍼간의 접속부분(connection) 형성을 가능하게 하며, 상기 각 웨이퍼는 간단하게 제어되는 방식(fashion)에 따른 완성된 형태의(fully-formed) 전자(electronic) 장치, 액티브 광학 장치, 전자광학 장치를 포함하며, 이러한 제어 방식에 의해, 비어(via)가 깊어지고, 높은 반복성(repeatability), 제어되는 커패시턴스 및 저항, 및 상기 비어(via)와 웨이퍼 혹은 기판(-비어를 통과시킴-)간의 전기적 절연이 가능해진다.In general, certain embodiments to be described below enable the formation of a connection between two or more wafers, each wafer being a fully-formed electron in a simple controlled fashion. (electronic) device, active optical device, electro-optical device, and by this control scheme, the via is deepened, high repeatability, controlled capacitance and resistance, and the via and wafer Alternatively, electrical isolation between the substrates (through the vias) is possible.

본 발명의 구현예에 따르면 전기적으로 도전성을 가진 비어(via)를 형성할 수 있다. 비록 칩의 깊이 대비 폭(depth-to-width ratio)이 5:1 내지 10:1의 비율로 일반적으로 사용되지만, 본 발명의 비어는 폭이 약 15 미크론 이하, 깊이는 약 50 미크론 이상이고, 칩의 깊이 대비 폭의 비율이 30:1 및 3:1의 비율로 정해진다. 게다가, 본 발명은 비어가 관통하는 칩 부분이 전기적으로 액티브하게 되게 하는 점에서 그 잇점이 있다. According to the embodiment of the present invention, an electrically conductive via may be formed. Although the chip's depth-to-width ratio is generally used in a ratio of 5: 1 to 10: 1, the vias of the present invention are less than about 15 microns wide and about 50 microns deep, The ratio of the width to the depth of the chip is set at the ratio of 30: 1 and 3: 1. In addition, the present invention has the advantage that the chip portion through which the via penetrates becomes electrically active.

특히, 본 발명은 통로(passage)를 이용하여 웨이퍼의 도핑된(doped) 반도체 부분을 통한 전기적 접속구조(electrical access)를 제공한다. 상기 통로의 위치에서 측벽들이 전기 도체로부터 도핑된 반도체를 절연하며, 상기 전기도체는 상기 통로를 통하여 전파된다. In particular, the present invention provides an electrical access through the doped semiconductor portion of the wafer using a passage. Sidewalls at the location of the passageway insulate the doped semiconductor from the electrical conductor, the electrical conductor propagating through the passageway.

게다가, 본 발명은 일정하고 어셉터블한 커패시턴스와 저항을 유지하기 위하여, 절연물질(isolating material) 및 전기도체의 두께의 타이트한 제어를 가능하게 하는 폭이 좁은 통로(즉, 약 15미크론 또는 그 이하)를 제공함에 있다. In addition, the present invention provides a narrow passageway (i.e., about 15 microns or less) that allows tight control of the thickness of the insulating material and the electrical conductors in order to maintain constant and acceptable capacitance and resistance. ) In providing.

또한, 본 발명은 0.1 미크론 내지 15 미크론인 패드의 원형 직경을 가진 콘택(contact) 형성에 적합한 것으로서, 상기 콘택은 상단부와 하단부를 가지는데, 상기 상단부는 리미트(limit)가 없고 크기가 간단하여 본 발명에서는 일반적인 집적도를 더 개선할 수 있고, 상기 하단부는 현재 가능한 사진식각(photolithographic)기술로 구현된다. 즉, 본 발명의 사진식각기술에서의 진보성은, 더욱 작아진 선명도(smaller definition)로서 현재의 리미트를 더욱 줄일 수 있게 한다. In addition, the present invention is suitable for forming a contact having a circular diameter of the pad (0.1 micron to 15 microns), the contact has an upper end and a lower end, the upper end has no limit (limit) and the size is simple In the present invention, the general degree of integration may be further improved, and the lower end may be implemented with photolithographic techniques currently available. In other words, the advancement in the photolithography technique of the present invention makes it possible to further reduce the current limit as a smaller definition.

또한, 솔더 콘택(solder contacts)는 길이가 수백 수천 미크론이고, 또는, 와이어본드 콘택(wirebond contacts)는 길이가 수천 미크론이고 칩간의 임피던스 구동을 위해 종종 패드 드라이버(pad driver)를 필요로 한다. 본 발명은 매우 짧은 길이의 콘택(10 미크론 이하)를 이용하며, 이는 칩간의 기생 전기 효과(parasitic electrical effect)를 더욱 낮추는 효과가 있다. In addition, solder contacts are hundreds of thousands of microns in length, or wirebond contacts are thousands of microns in length and often require a pad driver for impedance-to-chip impedance driving. The present invention utilizes very short contacts (less than 10 microns), which further lowers the parasitic electrical effect between chips.

본 연구의 콘택은 콘택들 사이가 콘택 크기의 세배 또는 그 이하만큼 서로 간격이 떨어져 있고, 상보성 콘택 (complementary contact)를 가진 집적도 이전에 적응적 물질(mellalleable material)의 폭을 갖는다. 상기 상보성 콘택은, 예를 들면, 초기 콘택 높이가 8 미크론이면, 콘택간의 간격이 약 25 미크론까지에 이른 다. The contacts in this study are spaced from each other by three or less times the contact size, and have a width of mellalleable material prior to the degree of integration with complementary contacts. The complementary contacts, for example, have an initial contact height of 8 microns, and the spacing between the contacts reaches up to about 25 microns.

본 발명은 약 20미크론 이하의 분리 스페이싱(separation spacing)상에 적층(stacking)을 허용함에 있다. 본 발명에서는 약 1미크론 스페이싱이 구현되었지만, 보통은 10미크론 이하의 스페이싱이 일반적이다. 일반적으로, 최소 스페이싱은, 서로 연결되는 두 개의 웨이퍼간 가장 근접한 표면의 토폴로지에 의해 결정되고, 상기 두 웨이퍼는 그들의 최고 높이에서 서로 접촉하며 패드간 거리는 최대 높이 스페이싱을 나타낸다.The present invention allows for stacking on separation spacings of about 20 microns or less. Although about 1 micron spacing is implemented in the present invention, spacing of less than 10 microns is common. In general, the minimum spacing is determined by the topology of the nearest surface between the two wafers that are connected to each other, the two wafers contact each other at their highest height and the distance between the pads represents the maximum height spacing.

본 발명은 50미크론 이하의 피치(pitch)상에 콘택을 형성할 수 있다. 본발명에서는 7미크론 크기의 피치를 구현하였지만, 보통은 25 미크론 이하의 피치가 사용되고 있고. 현재 이용가능한 사진식각 기술의 기능으로 제한된다. 여기서, 피치가 더 작아질 수 있다. The present invention can form a contact on a pitch of 50 microns or less. In the present invention, a pitch of 7 microns is realized, but a pitch of 25 microns or less is usually used. Limited to the capabilities of currently available photolithography techniques. Here, the pitch can be made smaller.

몇 가지 변형예(variants)의 특징은 다음과 같다. Some variants have the following characteristics:

즉, cm2 당 수백만의 콘택를 위한 포텐셜; 동시에 발생되는 전기적, 기계적, 열적 부착물(attachment); 낮은 힘(force)을 가지지만 높은 강도(1000kg/cm2)의 접속부(high strenghth connection)를 가진 부착물; 경제성(economines of scale)을 가진 접속부(connections); 수용가능한(accommodated) 비평면(non-planar) 웨이퍼; 웨이퍼 스케일 (예, 8",10", 12" 웨이퍼상의 10미크론 GaAs)에 행해지는 대부분의 프로세싱; 칩과 칩(chip-to-chip), 칩과 웨이퍼(chip-to-wafer), 웨이퍼와 웨이퍼(wafer-to-wafer)에 기반한 프로세스; 전기적으로 접지되는 프로세스; 선형성된 장치(즉, 디바이스-베어링(device-bearing) 칩)에 만들어져 제3자공급칩(third-party supplied chip)으로 사용되는 접속부; 다수의 칩이 서로 연결되기 전에 비어를 형성하는 것; 영구적으로 연결되기 전에 칩 콤비네이션(chip combination)을 테스트하거나 필요시 재동작하는 캐퍼빌러티(capability); 서로 다른 기술들을 믹싱하고 매칭하는 것 (즉, GaAs-to-InP, InP-to-Si,GaAs-to-Si,SiGe-to-SiGe-to-Si 등, 그리고, 세라믹, LCP 혹은 유리로 만들어진 절연 웨이퍼); 반도체 프로세스 경제성의 잇점을 가진 칩-사이즈의 패키지를 형성하는 어빌리티(ability); 고가의 프로세스를 불필요하게 하는 저속기능(low-speed function)을 가능하게 하나, 하나의 칩처럼 동작하게 하는 전체 회로 세트를 구비하고, 개별 칩이 특정 설계에 가장 적합하게 이용될 수 있도록 다수의 전압, 기술, 및 물질을 갖도록 설계되도록 하는 어빌리티; 설계의 다른 양상에 필요한 테크놀로지를 고려하지 않는 점; 강화된 오프-칩 커뮤니케이션 (enhanced off-chip communication); 칩 레벨에서 설계의 모듈래러티(modularity) 증가를 용이하는 점 - 여기서, 칩레벨은 남은 여분의 비반복 엔지니어링 비용(redundant non-recurring engineering costs)을 소비하지 않고도 핵심 디자인이 다수의 제품으로 생산되도록 함 -; 및 기술타입으로서 속도 매칭을 가능하게 하여 저속 회로가 더 이상 고가로 생산될 필요가 없어지고, 속도면에서 기술을 구현한 점- 을 특징으로 갖고 있다.That is, the potential for millions of contacts per cm 2 ; Electrical, mechanical and thermal attachments occurring simultaneously; Attachments having a low force but high strength (1000 kg / cm 2 ) connection; Connections with economines of scale; Accommodated non-planar wafers; Most processing on wafer scale (eg 10 micron GaAs on 8 ", 10", 12 "wafers); chip and chip-to-chip, chip and wafer, chip and wafer Wafer-to-wafer-based processes; electrically grounded processes; made in linearized devices (i.e., device-bearing chips) and used as third-party supplied chips Connecting vias; forming vias before multiple chips are connected to each other; capability to test or reactivate chip combinations as needed before permanently connecting them; mixing and matching different technologies (Ie GaAs-to-InP, InP-to-Si, GaAs-to-Si, SiGe-to-SiGe-to-Si, etc., and insulating wafers made of ceramic, LCP or glass); The ability to form chip-sized packages with the benefits of expensive processors It has a complete set of circuits that enable a low-speed function that eliminates the need for one chip, but behaves like a single chip, with multiple voltages, technologies, And the ability to be designed to have materials; not taking into account the technology required for other aspects of the design; enhanced off-chip communication; facilitating increased modularity of the design at the chip level. Where the chip level allows the core design to be produced in multiple products without spending the remaining redundant non-recurring engineering costs; and enabling speed matching as a technology type The circuit no longer needs to be produced at high cost, and the technology is implemented in terms of speed.

전체적으로, 본 발명은 스루-웨이퍼(through-wafer) 전기적 콘택을 사용하여 칩-칩(chip-to-chip) 접속부를 형성하는 능력을 개선함에 목적이 있다. 상기 스루-웨이퍼(through-wafer) 전기적 콘택은 도핑된 기판으로 사용될 수 있으나, 기판을 쇼트아웃 (short out)하지는 않을 것이므로, 기판과 반대되는 전하를 띄게 된다. 게다가, 이러한 "스루-웨이퍼" 연구는 반도체, 세라믹과 같은 절연체, 및 도전 혹은 비도전 물질로 구성된 웨이퍼로 이용가능하다. Overall, the present invention aims to improve the ability to form chip-to-chip connections using through-wafer electrical contacts. The through-wafer electrical contact can be used as a doped substrate, but will not short out the substrate, resulting in a charge opposite to the substrate. In addition, this "through-wafer" study is available with wafers composed of semiconductors, insulators such as ceramics, and conductive or nonconductive materials.

게다가, 반도체 물질을 에칭하는 현재의 장치 (30 대 1의 애스팩트 비율을 가짐) 를 이용하면, 좁은 단면(즉, 15미크론의 폭, 몇경우는 그이하)의 비어들들(vias)과 전체적인 깊이가 50 미크론에서 500미크론까지 확장되는 비어들을 위한 프로세스가 행해진다. 게다가, 상기 프로세스는 커패시턴스와 저항의 밀접한 제어를 가능하게 한다. 예를 들면, 상기 프로세스를 통해 형성된 비어들은 몇몇 구현예에서 고속 전기 신호(즉, 0.3GHz 초과의 주파수)들 혹은 광신호들을 전달한다.In addition, using current devices for etching semiconductor materials (with a 30 to 1 aspect ratio), vias and narrow vias of narrow cross section (i.e. 15 microns wide, in some cases less) A process is done for vias whose depth extends from 50 microns to 500 microns. In addition, the process enables close control of capacitance and resistance. For example, vias formed through the process convey high speed electrical signals (ie, frequencies above 0.3 GHz) or optical signals in some implementations.

또한, 본 발명의 실시예들은 동심의 비어(concentric vias)의 형성이 가능하게 하며, 만약 이들이 도전성을 가진다면, 각각은 서로 다른 신호와 전하들을 운반할 수 있다. 더욱 나아가서, 본 발명의 실시예들은 동심 비어내에 이너비어(inner via)를 포함되게 하며, 상기 동심비어 내에서 상기 이너비어가 열 파이프 설비(heat pipe arrangement)로 사용되는 냉각 시스템(cooling system)의 부분으로 사용될 수 있도록 한다. 또 다른 실시예들은 적층(stacking) 방법의 사용을 가능하게 하며, 상기 적층 방법에 의해, 다수의 칩들이 적층되고 칩과 칩, 칩과 웨이퍼, 혹은 웨이퍼와 웨이퍼에 기초하여 전기적으로 서로 연결된다. In addition, embodiments of the present invention allow the formation of concentric vias, and if they are conductive, each can carry different signals and charges. Furthermore, embodiments of the invention allow for the inclusion of an inner via in a concentric via, in which the inner beer is used as a heat pipe arrangement in a cooling system. To be used as a part. Still other embodiments enable the use of a stacking method, in which a plurality of chips are stacked and electrically connected to each other based on the chip and the chip, the chip and the wafer, or the wafer and the wafer.

유리하게는, 사실상, 이하 설명될 모든 적층(stacking) 프로세스와 변형예(variants)들이 피스 하단에 정렬될 새로운 적층 부분(new stacked piece)만을 필요로 한다. 이것은 종래의 기술과 확연히 대비되는 점으로서, 적층내 모든 피스 들을 함께 정렬(align)해야만 하고, 그 이후에 트랜스-적층 접속부(trans-stack connection)를 형성하도록 도전물질을 적층에 삽입한다. Advantageously, virtually all the stacking processes and variants described below require only a new stacked piece to be aligned at the bottom of the piece. This is in stark contrast to the prior art, where all the pieces in the stack must be aligned together, after which the conductive material is inserted into the stack to form a trans-stack connection.

본 연구는 적층내 모든 피스들이, 일반적으로 배치되는 상기 피스 바로 하단보다는, 매 다른 피스에 맞추어 정확히 정렬되도록 한다. 게다가, 본 연구는 보통의 정렬방법에서 전혀 이루어질 수 없었던, 단축(uniaxial), 동축(coaxial), 및 3축(triaxial) 접속부를 이용하여 균등한 구현을 가능하게 한다. This study ensures that all the pieces in the stack are aligned exactly with every other piece, rather than just underneath the piece in which it is typically placed. In addition, the present study allows for an even implementation using uniaxial, coaxial, and triaxial connections, which could not be achieved at all in the normal alignment method.

상기의 다양한 방법들은 반도체물질로 구성된 웨이퍼의 모든 예를 사용하여단지 예시물로써 제시된 것일 뿐이다. 상기 반도체 물질의 예를 들면, 실리콘(Si), 실리콘-게르마늄(SiGe), 갈륨-비소(GaAs), 등으로, 이들은 미리 형성되어 진다 (즉, 집적 회로 혹은 그 구성요소를 기포함하고, 콘택 패드, 변조기, 레이저검출기와 같은 광학 장치를 기포함함).The various methods described above are merely presented as examples using all examples of wafers composed of semiconductor materials. Examples of the semiconductor materials are silicon (Si), silicon-germanium (SiGe), gallium-arsenic (GaAs), and the like, which are preformed (ie, include integrated circuits or components thereof, and contact Optical devices such as pads, modulators, laser detectors).

본 발명의 첫 번째 실시예는 2-에치(two-etch) 프로세스를 포함함에 있다. 여기서, 상기 2-에치 프로세스에서 반도체 물질(즉, 이와 관련된 몇 개의 혹은 전부의 기판이 있거나 없는 도핑된 반도체)의 목적을 위하여 웨이퍼가 식각될 필요성이 있다. The first embodiment of the present invention involves the two-etch process. Here, there is a need for the wafer to be etched for the purpose of semiconductor material (ie doped semiconductor with or without some or all of the substrates associated therewith) in the two-etch process.

이 실시예 프로세스는 반도체 물질의 디바이스-베어링-웨이퍼(device-bearing-wafer)에서 시작된다. 정확한 폭을 가진 적어도 하나 이상의 트렌치 부분은 웨이퍼가 원하는 깊이만큼 식각되어, 반도체 웨이퍼의 경우에, 트렌치가 웨이퍼 기판으로 확장되고 반도체 물질 부분에 대하여 돌출부(perimeter)를 형성하도록 한다.This embodiment process begins with a device-bearing-wafer of semiconductor material. At least one trench portion with the correct width allows the wafer to be etched to the desired depth, in the case of a semiconductor wafer, so that the trench extends into the wafer substrate and forms a perimeter with respect to the semiconductor material portion.

특히, 돌출부 형태가 닫힌 형태(closed shape)를 이루도록 하여, 트렌치의 외벽/내벽이 같은 모양을 가질 필요가 없게 된다. 궁극적인 비어 접속부의 커패시턴스와 저항은 트렌치의 내측/외측 돌출부의 모양 및 이들의 분리 거리(separation distance)의 선택을 통해 제어가능하다. 트렌치의 깊이는 일반적으로 50미크론이상이다(어떤 경우에는 500 미크론 이상이기도 함). 그러나, 트렌치는 웨이퍼의 전체 기판을 통해 전파되지 않기 때문에, 바운드된(bounded) 반도체 피스가 밖으로 떨어지지 않는다. 상기 트렌치는 전기적 절연물질로 가득 채워진다. In particular, the protrusions form a closed shape so that the outer wall / inner wall of the trench need not have the same shape. The capacitance and resistance of the ultimate via connection is controllable through selection of the shape of the inner / outer protrusions of the trench and their separation distance. Trench depth is typically over 50 microns (in some cases over 500 microns). However, since the trench does not propagate through the entire substrate of the wafer, the bounded semiconductor piece does not fall out. The trench is filled with an electrically insulating material.

적어도 상기 바운드된 반도체 피스 부분은, 외곽의 트렌치 벽에 의해 바운드된 것보다 좁아지는 단면의 홀(hole)을 남기고 식각되어, 상기 반도체 비어를 에칭하여 형성된 비어(via)가 절연물질에 의해 바운드되거나, 깊이의 중심 반도체 피스로부터 돌출된 링 (perimeter ring)에 의해 바운드되며, 나머지는 기판이 된다. 홀은 웨이퍼의 상부와 홀의 하부 간에 전기적 접속이 형성되도록 금속화된다(metalized). 상기 웨이퍼의 뒷부분은 (즉, 기판)은 상기 홀의 하부에서 메탈라이징부분을 노출하도록 두께가 얇아지게 되어, 상기 홀이 기판 측면 콘택 (substrate side contact) 혹은 그 부분(이하, 광의의 용어 "콘택"로 칭함)이 된다. At least the bound portion of the semiconductor piece is etched away leaving a hole of a cross section narrower than bound by an outer trench wall, such that vias formed by etching the semiconductor via are bound by an insulating material or Bound by a perimeter ring protruding from the central semiconductor piece of depth, the remainder being the substrate. The holes are metalized to form electrical connections between the top of the wafer and the bottom of the holes. The back portion of the wafer (ie, the substrate) is thinned to expose the metallized portion at the bottom of the hole so that the hole is a substrate side contact or portion thereof (hereinafter, broadly referred to as "contact"). ).

전형적으로, 비록 몇몇 실시예에서 금속화가 기판이 충분이 박막처리될 때 오직 충분한 깊이까지 노출되도록 확장되기는 하지만, 홀을 정의하는 표면부의 최고 깊이까지는 적어도 금속화될 것이다. 이러한 점에서, 만약 상기 금속화를 수행하기 위한 프로세스가 금속화처리가 박막(thinning)이 멈추는 곳까지 확장되는 최 고 깊이(full depth)까지 금속화를 수행하지 못한다면, 상기 콘택은 형성될 수있다. 예를 들면, 본 실시예에서, 만약 비어가 전체 길이가 약 600미크론인 기판으로 확장되면, 금속화는 전체 깊이가 약 300미크론에 이르게 되고 (즉, 비어 그 자체보다 적은 300미크론), 상기 프로세스는 기판이 박막화되는 깊이(웨이퍼나 칩을 용납불가능한 범위로 약하게 하지 않고 금속화를 할 수 있게함)까지는 부정적인 영향을 받지 않는다. Typically, although in some embodiments the metallization extends to only a sufficient depth when the substrate is sufficiently thinned, it will at least be metalized to the highest depth of the surface portion defining the hole. In this regard, the contact can be formed if the process for performing the metallization fails to perform metallization up to the full depth where the metallization extends to where the thinning stops. . For example, in this embodiment, if the vias are expanded to a substrate having a total length of about 600 microns, the metallization will reach a total depth of about 300 microns (ie, 300 microns less than the vias themselves), and the process Is not negatively affected until the depth at which the substrate is thinned (allowing metallization without weakening the wafer or chip to an unacceptable range).

상기에서 설명된 실시예, 변형예(variants), 순열(permutations) 및 조합(combinations)들을 통하여, 접속점들(connection points)이 온-칩 디바이스(on-chip device)로 더욱 근접할 수 있게 되었다. 온-칩 디바이스에 접속점을 더욱 근접하게 있게 됨으로써, 수직방향(즉, 스루-칩 스태킹)으로의 칩-칩(chip-to-chip) 접속부를 더욱 용이하게 하고, 접속점간의 거리를 줄일 수 있고, 칩-칩 접속부(chip-to-chip connections)를 위한 와이어본드의 사용 필요성을 감소시킨다. Through the embodiments, variants, permutations and combinations described above, connection points can be brought closer to on-chip devices. By bringing the connection point closer to the on-chip device, the chip-to-chip connection in the vertical direction (i.e. through-chip stacking) is made easier, and the distance between the connection points can be reduced, Reduce the need for the use of wirebonds for chip-to-chip connections.

게다가, 본 발명은 부-요소 특징적인 설계(sub-component specialty design)의 형성을 용이하게 하여, 제조과정에서 서로 믹스되고 매치될 수 있도록 한다. 즉, 제 3 치수(third dimension)는 칩셋 물질(chipset material), 기하학, 및 제품을 더욱 쉽게 이용할 수 있도록 한다.In addition, the present invention facilitates the formation of sub-component specialty designs, allowing them to be mixed and matched with one another during manufacturing. That is, the third dimension makes the chipset material, geometry, and product easier to use.

또한, 본 발명은 서로 다른 속도 혹은 물질 테크놀로지 타입의 믹싱을 가능하게 하고, 주구성요소 혹은 부구성요소 설계의 믹스-매칭뿐만 아니라, 제조단가를 절감한다는 점에서 발전이 있다. 칩간칩 접속부(chip-to-chip connection)는 칩간의 전기적 접속보다는 광학적인 부분을 사용하여 형성된다.In addition, the present invention develops in that it allows mixing of different speeds or material technology types and reduces manufacturing costs as well as mix-matching of major or subcomponent designs. Chip-to-chip connections are formed using optical parts rather than electrical connections between chips.

상기 본 발명의 내용은 칩-칩 접속부의 광학적인 사용을 통해 더욱 유용해지며, 이로써, 서로 연결되는 칩들의 스트레스(stress)를 줄일 수 있고, 칩 손상 위험성을 줄일 수 있다.The contents of the present invention become more useful through the optical use of the chip-chip connection, thereby reducing the stress of the chips connected to each other and reducing the risk of chip damage.

위와 같은 특징들은 특정 도면들을 참고하여 다수의 예들 통해 설명될 것이며, 이는 오직 본 발명의 설명을 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이에 한정되지는 않고 다른 예에도 적용가능하다. 몇몇 경우에서는, 본 발명의 프리젠테이션과 이해도를 돕기 위하여 의도적인 견지에서 전반적으로 과장되거나 왜곡될 수도 있다.The above features will be described through a number of examples with reference to specific drawings, which are only for the purpose of explanation of the invention and the scope of the invention is not limited thereto and can be applied to other examples. In some cases, the overall exaggeration or distortion may be intentional to aid in the presentation and understanding of the present invention.

게다가, 상기의 본 발명에 따르면, 칩 상에서 특정 장치들이 서로 독립하게 배치된다. 따라서, 장치의 특정 유형에 관한 레퍼런스들은 (예를 들면, 제 1 예의 레이저) 임의의 것이며, 전기적 콘택이 만들어질 필요가 있는 장치의 범부가 아니라면, 이하 설명될 양상과 아무 관련이 없다. 즉, 이하 설명될 본 발명은 근본적으로 콘택이 형성되는 모든 장치 및 회로 요소에서 동일하게 적용된다. In addition, according to the present invention described above, specific devices are arranged on a chip independently of each other. Thus, references to a particular type of device (e.g., a laser of the first example) are arbitrary and have nothing to do with the aspects to be described below, unless the electrical contact is a part of a device that needs to be made. That is, the present invention, which will be described below, applies essentially the same in all devices and circuit elements in which contacts are formed.

도 1은 다수의 고체 전자장치, 예를 들어, 저항, 커패시터, 트랜지스터, 다이오드, 레이저, 포토디텍터, 또는 이것들의 소정 조합을 포함하는 칩(102)의 일부(100)를 나타낸 간략 측면도이다. 도 1에 나타낸 일부(100)는, 예시만을 목적으로 한 것으로서, 상부 미러(106)와, 그 아래의 활성영역(108)와, 기판(112) 상에 배치된 바닥부 미러(110)를 갖는 레이저(104)를 포함하여 이루어지며, 이 장치(104)는 칩(102)의 장치(104) 근처의 비장치 부의 상부외측면(116)으로부터 수 미크론만큼의 높이(114)를 지니고 있다.1 is a simplified side view illustrating a portion 100 of a chip 102 that includes a number of solid state electronics, such as resistors, capacitors, transistors, diodes, lasers, photodetectors, or some combination thereof. The part 100 shown in FIG. 1 is for illustrative purposes only and has an upper mirror 106, an active region 108 below it, and a bottom mirror 110 disposed on the substrate 112. And a laser 104, which has a height 114 of several microns from the upper outer surface 116 of the non-device portion near the device 104 of the chip 102.

도시된 바와 같이, 레이저(104)는 기존의 VCSEL(vertical cavity surface emitting laser)이다. 설명의 편의상, 상부 미러(106)는 레이저(104)가 제공되는 측부(120) 반대편의 기판의 측부(118) 상의 소정의 소자에 전기적으로 연결되어 특정 영역(124) 내에서 장치(104) 근처의 도핑 반도체재료(122)을 관통해야 할 필요가 있다고 가정해야 한다.As shown, the laser 104 is a conventional vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). For convenience of description, the top mirror 106 is electrically connected to a predetermined element on the side 118 of the substrate opposite the side 120 where the laser 104 is provided to be located near the device 104 within the specific area 124. It should be assumed that it is necessary to penetrate through the doped semiconductor material 122.

최초에, 레이저 또는 포토디텍터를 상기한 장치로서 언급하고 있다는 점에서, 상기한 “상부(top)”과 “바닥부(bottom)”이란 용어는 관례에 따르는 것이며, 따라서 “바닥부”은 레이저가 기판(112)쪽으로 방출되는지 아니면 기판(112)으로부터 방출되는지 여부와 상관없이(혹은 포토디텍터인 경우에는 광을 수신하는 방향과 상관없이) 기판에 가장 가까운 부분을 말하는 것이다.Initially, the terms "top" and "bottom" described above are customary in that a laser or photodetector is referred to as the device described above, so that "bottom" means that the laser It refers to the part closest to the substrate regardless of whether it is emitted toward the substrate 112 or from the substrate 112 (or regardless of the direction of receiving light in the case of a photodetector).

도 2는 공정이 시작되기 전에 도 1의 특정 영역(124)의 상면(116)를 나타낸 상면도이다.FIG. 2 is a top view of the top surface 116 of the particular region 124 of FIG. 1 before the process begins.

이하 도 1 및 도 2에서 소개된 사항들을 참고하여 관통칩 콘택(through-chip contact)를 형성하는 기본 공정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a basic process of forming a through-chip contact will be described with reference to the information introduced in FIGS. 1 and 2.

도 3은 다음과 같은 처리의 결과로서 도 1의 부분(100)를 나타낸 간략 절단도를 나타낸 것이다.3 shows a simplified cutaway view of the portion 100 of FIG. 1 as a result of the following processing.

우선, (상대적으로 일직선인 트렌치 측벽(304)을 형성하기 위해) 바람직하게는 이방성 식각 공정을 이용하여, 트렌치(302)가 부분적으로 기판(112)에 형성되는 깊이로 반도체재료(122)를 식각 및 관통하여 트렌치(302)를 형성한다. 트렌치(302)의 전체 깊이는 100 미크론 이상일 수 있으며 경우에 따라 500에서 600 미크론 이상으로 연장될 수 있다. 하지만 트렌치(320)는 기판(112)이 완전히 관통하 도록 연장되기 전에 형성을 멈춰야 하며, 그렇지 않으면 많은 경우에 본 발명의 구현 능력을 상실하게 된다. 트렌치(302)는 기판의 평면에 평행한 평면에 단면을 형성하면서, 닫혀진 형태를 취하는 고리형태이다. 이러한 고리형 트렌치(302)를 사용함으로써, 반도체재료(122)의 아일랜드(306)이 남게 되며 적어도 기판(112)의 무손상부(308)에 의해 제자리에 위치하게 된다. 이때 트렌치(302)를 가리키기 위해 기술한“고리부”를 원 형상으로 나타내었지만, 이는 단지 설명을 단순화하기 위한 것이란 점을 유념해야 한다. 여기에서 쓰인 “고리형” 및 “고리부”라는 용어는 어떠한 특별한 또는 일정한 형태에도 한정되지 않을 뿐만 아니라 외주부가 내주부와 동일한 형태를 취할 필요가 없다는 점을 알아야 한다. 트렌치가 닫혀진 형태를 취하여 그 내부에 “아일랜드”을 형성하는 한, 본 발명에서 사용된 것처럼 용어 트렌치를 고리형 트렌치 또는 고리형태로서 생각해야 할 것이다. 즉, 상기 “고리형”및 “고리부”라는 용어는 닫혀진 (정다각형이거나 그렇지 않은) 다각형을 포함하는 닫혀진 내외주 형상 또는 그 이외의 닫혀진 내외주 형상, 예를 들어 부드러운 형상, 울퉁불퉁한 형상 등의 내외주 형상의 어떠한 조합도 포함하도록 기술된 것이다. 또한 이들 용어는 특정한 경우에 요구에 따라 혹은 필요에 따라 고정된 폭과 변하는 폭을 둘러싸도록 포함하도록 기술된 것이다.First, the semiconductor material 122 is etched to a depth at which the trench 302 is partially formed in the substrate 112, preferably using an anisotropic etching process (to form a relatively straight trench sidewall 304). And penetrate through to form trench 302. The overall depth of trench 302 may be at least 100 microns and may optionally extend from 500 to 600 microns or more. The trench 320, however, must stop forming before the substrate 112 extends completely through, otherwise in many cases the implementation of the present invention is lost. The trench 302 is a ring shape that takes a closed form while forming a cross section in a plane parallel to the plane of the substrate. By using such an annular trench 302, the island 306 of the semiconductor material 122 remains and is in place by at least the intact portion 308 of the substrate 112. At this time, the "ring" described to indicate the trench 302 is shown in a circular shape, but it should be noted that this is merely to simplify the description. The terms "ring" and "ring" as used herein are not limited to any particular or certain form, and it should be understood that the outer circumference does not have to take the same form as the inner circumference. As long as the trench takes a closed form and forms an "island" therein, the term trench, as used herein, should be considered as a cyclic trench or loop. That is, the terms “ring” and “ring” refer to a closed inner and outer circumferential shape that includes a closed (or regular polygon) or other closed inner and outer circumferential shape, such as a soft shape, a rugged shape, or the like. It is described to include any combination of inner and outer shape. These terms are also described to encompass fixed and varying widths as desired or required in certain cases.

도 4는 도 3의 측면도에 나타낸 트렌치(302)를 형성한 이후에, 도 1의 특정 영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다. 도 4에서, 트렌치(302)의 고리형 특성을 명확히 볼 수 있다. 트렌치(302)는 닫혀진 내주부(312)와 외주부(314)와 폭(310)을 가지고 있고 아일랜드(306)을 둘러싸서 반도체재료(122)로부터 그 안에 아일랜드(306)을 형성하게 된다.FIG. 4 is a plan view illustrating the top surface 116 of the specific region 124 of FIG. 1 after forming the trench 302 shown in the side view of FIG. 3. In FIG. 4, the annular nature of the trench 302 can be clearly seen. The trench 302 has a closed inner circumference 312, outer circumference 314 and width 310 and surrounds the island 306 to form an island 306 therein from the semiconductor material 122.

도 5는 다음과 같은 후속 처리의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 5 is a simplified cut-away view showing part 100 of FIG. 1 as a result of subsequent processing as follows.

적어도, 트렌치(302)는 유전체 또는 그 이외의 전기 절연 재료(500)로 도포되어 있으며, 선택적으로 이 절연재료(500)은 외측면(116)의 일부를 소정의 두께로 덮도록 도포될 수도 있다. 선택적으로, 열전달이 우려될 경우, 전기적으로 절연성을 지니는 좋은 열전달체를 상기 전기 절연 재료(500)로 이용할 수도 있다.At least the trench 302 is coated with a dielectric or other electrically insulating material 500, and optionally, the insulating material 500 may be applied to cover a portion of the outer surface 116 to a predetermined thickness. . Optionally, if heat transfer is a concern, a good thermally insulator may be used as the electrically insulating material 500.

상기한 방식으로 얻어지는 효과는 종래기술과 관련하여 대조해보면 알 수 있다. 첫째, 일반적인 문제로서, 특히 두께가 균일해야 할 경우, 유전체재료를 균일하게 도포하기는 매우 어렵다. 둘째, 이러한 문제는 유전체를 평탄하지 않은 표면에 도포해야 하는 경우에 심각해지며, 본 발명에서 기술된 비어 등의 수직벽 상에 도포해야 하는 경우에는 더욱 심각해진다. 따라서, 다른 방식들이 홀을 형성하고 형성된 홀의 벽에 정확히 유전체를 도포한 뒤 도전성을 지니도록 하고 있다는 점에서, 이들 방식은 균일성을 제어하는 의미 있는 능력을 전혀 지니고 있지 않다. 이들 방식의 균일성 결여는 특히 관련 신호 주파수가 매우 높은 경우, 예를 들어 0.3GHz를 초과하는 경우 전기용량과 임피던스에 급격히 영향을 주고 따라서 성능에 급격히 영향을 주게 된다. 이와는 대조적으로, 본 발명에서 설명하는 방식들에 의하면, 트렌치(302)의 크기를 트렌치(302) 자체의 정밀도까지 정밀하게 제어할 수 있으므로 전기용량과 저항을 정밀하게 제어할 수 있다. 트렌치(302)의 내외주벽은 절연재료(500)에 의해 덮인 부분을 그 안에 가두고 있으므로 그 덮인 부분의 두께 와 균일성이 트렌치(302)의 내외주벽에 의해 정의되며, 결국 전기용량과 임피던스가 정의된다. 따라서, 트렌치(302)가 채워져 있는지를 확인하기만 하면 되고, 이는 정밀도가 매우 낮은 저비용의 공정이다. 종래 기술과 달리, 유전체의 도포 중에 정밀성을 필요로 하지 않는다.The effect obtained in the above manner can be seen by contrast with respect to the prior art. First, as a general problem, it is very difficult to apply the dielectric material uniformly, especially when the thickness must be uniform. Secondly, this problem is aggravated when the dielectric is to be applied to an uneven surface, and more serious when it is to be applied on vertical walls such as vias as described in the present invention. Thus, these methods have no meaningful ability to control uniformity, in that other schemes form holes and allow the dielectric to be precisely applied to the walls of the formed holes and then conductive. The lack of uniformity in these schemes can have a dramatic effect on capacitance and impedance, especially when the relevant signal frequencies are very high, for example above 0.3 GHz, and thus the performance. In contrast, according to the methods described herein, the size of the trench 302 can be precisely controlled to the precision of the trench 302 itself, so that the capacitance and the resistance can be precisely controlled. Since the inner and outer circumferential walls of the trench 302 contain a portion covered by the insulating material 500 therein, the thickness and uniformity of the covered portion are defined by the inner and outer circumferential walls of the trench 302. Is defined. Therefore, it is only necessary to make sure that the trench 302 is filled, which is a low cost process with very low precision. Unlike the prior art, there is no need for precision during the application of the dielectric.

도 6은 도 5의 측면도에 나타낸 것처럼 트렌치(302)를 전기 절연 재료(500)로 채우고 (선택적으로) 상부 외측면(116)의 일부를 부분적으로 덮은 후의 도 1의 특정영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다.FIG. 6 is a top view of the particular region 124 of FIG. 1 after filling the trench 302 with an electrically insulating material 500 and (optionally) partially covering a portion of the upper outer surface 116 as shown in the side view of FIG. 5. It is a top view which shows 116.

도 7은 다음과 같은 후속 공정의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 7 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 1 as a result of subsequent processing as follows.

전기 절연재료(500)가 (경화(curing or hardening) 처리 또는 그 이외의 처리에 의해) 고체화되면, 절연재료(500)의 고리부(704) 내의 반도체재료의 아일랜드(306)을 특별히 소망하는 구현을 달성하기 위해 필요한 만큼 충분한 깊이(502)로 (예를 들어, 트렌치(302)와 비슷한 깊이로)(즉, 트렌치가 기판 안으로 어느 정도 거리까지 추가로 연장되지만, 바람직하게는 기판(112)를 완전히 관통하지는 않도록) 제거하여 비어 트렌치(702)를 형성한다. 실제로, 비어트렌치(702)의 깊이(502)는, 이 예의 경우 필요시 후술하는 바와 같은 처리 도중에, 기판(112) 안으로 트렌치(302)와 실질적으로 동일한 거리로 도달될 수 있도록 충분한 깊이로 추가 연장되기만 하면 트렌치(302)의 깊이보다 길거나 짧을 수 있다. 또한, 아일랜드(306)의 경계를 정의하는 고리부(704)의 최내벽은 이후에 유전체가 될 상기 제거공정에 의해 형성되는 비어트렌치(702)의 형태와 윤곽을 결정한다. 따라서, 이는 식각 공정에 의해 일반적으로 영향을 받지 않으며, 반도체재료의 아일랜드(306) 제거 시 그 폭과 깊이 방향에 있어서 엄격한 제어를 필요로 하지 않기 때문에 저정밀 식각공정을 사용하여 아일랜드(306)을 제거할 수 있다. 물론, 그 이외의 적절한 공정, 예를 들면 레이저 제거, 레이저 드릴링, 또는 이들의 소정 조합을 이용하여 상기 아일랜드(306)의 제거를 보강하거나, 혹은 그렇지 않으면 아일랜드(306)의 제거를 실현할 수 있다.When the electrical insulating material 500 is solidified (by curing or hardening treatment or other processing), the particular desired implementation of the island 306 of semiconductor material in the annular portion 704 of the insulating material 500 is realized. To a depth 502 sufficient (e.g., to a depth similar to trench 302) as necessary to achieve (i.e., the trench further extends to some distance into the substrate, but preferably the substrate 112 is And not to fully penetrate) to form via trench 702. Indeed, the depth 502 of the via trench 702 further extends to a depth sufficient to reach substantially the same distance as the trench 302 into the substrate 112 during the processing as described below in this case, if necessary. As long as it is longer or shorter than the depth of the trench 302. In addition, the innermost wall of the annulus 704 defining the boundary of the island 306 determines the shape and contour of the via trench 702 formed by the removal process that will later become a dielectric. Therefore, it is not generally affected by the etching process, and the removal of the island 306 of the semiconductor material does not require strict control in the width and depth directions thereof. Can be removed Of course, other suitable processes, such as laser ablation, laser drilling, or some combination thereof, may be used to augment the removal of the island 306 or otherwise to remove the island 306.

이 예의 공정에 이어서, 비어트렌치(702)가 형성되면, 측벽(706)은 절연재료(500)이 될 것이고 바닥부(708)는 기판(112)에 의해 정의될 것이므로, 트렌치(702)의 바닥부(708)뿐만 아니라 비어트렌치(702)의 측벽(706)은 모두 전기적으로 비전도성이 될 것이다.Subsequent to this example process, if via trench 702 is formed, sidewall 706 will be an insulating material 500 and bottom 708 will be defined by substrate 112, so that bottom of trench 702 is defined. The sidewalls 706 of the via trench 702 as well as the portion 708 will all be electrically nonconductive.

도 8은 도 7의 측면도에 나타낸 전기 절연재료(500)의 고리부(704) 내에 비어트렌치(702)를 형성한 다음에, 도 1의 특정영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다.FIG. 8 is a plan view showing the top surface 116 of the specific region 124 of FIG. 1 after the via trench 702 is formed in the annular portion 704 of the electrical insulation material 500 shown in the side view of FIG. .

도 9는 다음과 같은 후속 공정의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 9 is a simplified cutaway view of the portion 100 of FIG. 1 as a result of subsequent processing as follows.

비어트렌치(702)는 예를 들어 스퍼터링, 증착, 도금, 또는 그 이외의 금속 도포를 위한 물리적 또는 화학적 증착 기술, 또는 필요시 이들의 소정의 조합을 이용하여 적어도 비어트렌치 측벽표면(706)의 길이방향부(longitudinal portion)를 (즉, 그 깊이를 따라) 금속화함으로써 전기적으로 전도성을 갖게 된다. 즉, 이러한 금속화 처리에서는 전도성 고체, 전도성 에폭시 또는 재유동성 재료(reflowable material)(예를 들어, 솔더와 같은 적절한 온도 전도성 액상재료)을 이용할 수 있다. 이러한 금속화처리는 적어도 대략 비어바닥부(708)에서부터 상면(116)까지 (많은 경우에는 해당 장치가 비어가 형성되는 칩의 일부일 때 해당 장치까지) 연속적인 전기전도성 연결부를 형성하는데 이용될 수 있고 일반적으로 이용될 것이다. 대표적인 예로서, 도 9는 레이저(104)의 상부미러(106) 상의 콘택(904)에서부터 비어트렌치(702)의 바닥부(708)까지 연장되는, 이 처리에 의해 형성된 전선(electrical trace)(902)을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 비어트렌치(702)의 측벽(706)과 바닥부(708)의 전체 면이 금속으로 완전히 도포되어 있다.The via trench 702 is at least the length of the via trench sidewall surface 706 using, for example, physical or chemical vapor deposition techniques for sputtering, deposition, plating, or other metal application, or any combination thereof, if desired. The metallization of the longitudinal portion (ie along its depth) makes it electrically conductive. That is, in this metallization treatment, a conductive solid, a conductive epoxy or a reflowable material (for example, a suitable temperature conductive liquid material such as solder) can be used. This metallization can be used to form a continuous electroconductive connection at least approximately from the via bottom 708 to the top 116 (in most cases to the device when the device is part of the chip where the via is formed). Generally will be used. As a representative example, FIG. 9 shows an electrical trace 902 formed by this process that extends from the contact 904 on the top mirror 106 of the laser 104 to the bottom 708 of the via trench 702. ). As shown, the entire sides of the sidewalls 706 and bottom 708 of the via trench 702 are completely covered with metal.

상술한 바와 같이, 절연 고리부의 폭과 길이는 상기 금속처리에 의해 형성된 도전체의 두께처럼, 엄격하게 제어할 수 있으므로 금속화된 표면에 대해서 일정한 전기용량을 달성할 수 있다. 또한, 절연재료(500)은 콘택(904)을 이것이 통과하는 반도체재료(122)로부터 전기적으로 절연시키며, 따라서 절연시키지 못하는 경우 콘택을 다른 장치 또는 전도체에 전기적으로 단락시키게 될 수도 있는 반도체 재료의 결함을 일으킬 수 있다.As described above, the width and length of the insulating ring portion can be strictly controlled, such as the thickness of the conductor formed by the metal treatment, thereby achieving a constant capacitance for the metallized surface. Insulation material 500 also electrically insulates contact 904 from the semiconductor material 122 through which it passes, thus failing to insulate the semiconductor material, which, if not insulated, may electrically short the contact to another device or conductor. May cause

도 10은 도 9의 측면도에 나타낸 비어트렌치(702)의 금속화 및 장치 콘택(904)까지의 전선(902)의 형성 이후에, 도 1의 특정영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다.FIG. 10 is a plan view showing the top surface 116 of the specific region 124 of FIG. 1 after metallization of the via trench 702 and formation of wires 902 to the device contacts 904 shown in the side view of FIG. 9. to be.

도 11 내지 도 14는 몇가지 구현을 위해 유용하거나 바람직할 수 있는 추가적이고 선택적인 처리를 나타낸 도면이다. 도 11 또는 도 12에 나타낸 방식은 도 13 또는 도 14에 나타낸 방식과 독립적인 방식이다. 결과적으로, 특정한 구현예에 따라, 도 11과 도 12에 나타낸 방식 또는 도 13과 도 14에 나타낸 방식은 각각 별도로 이용될 수 있고 이 두 방식을 각각의 순서로 함께 이용될 수 있다.11-14 illustrate additional and optional processing that may be useful or desirable for some implementations. The manner shown in FIG. 11 or 12 is independent of the manner shown in FIG. 13 or FIG. As a result, depending on the particular implementation, the schemes shown in FIGS. 11 and 12 or the schemes shown in FIGS. 13 and 14 may each be used separately and the two schemes may be used together in their respective order.

이들 선택적인 방식 중 하나 또는 모두를 통해서 여러 가지 효과를 얻을 수 있다. 첫째로, 그 빈공간에 재료로 채우면 기계적인 강도를 더하게 되고 구조적인 강도를 증가시킴으로써, 잠재적인 응력을 줄이게 된다. 둘째로, 솔더, 에폭시, 또는 그 이외의 접합재료를 사용하면, 칩을 다른 소자에 최종적으로 연결하는데 있어서 도움을 줄 수 있으며, 특히 연결처리에 칩을 다른 칩에 결합하는 과정이 포함되는 경우 도움을 줄 수 있다. 세 번째로, 상기 빈공간에 재료를 주입함으로써 원하지 않은 재료가 그곳에 들어가는 위험을 줄일 수 있다. 마지막으로, 특히 모든 측벽보다 적게 금속화된 경우에 주입재료에 의해 비어트렌치 내의 금속화된 부분이 손상될 가능성이 줄어들거나 없어지게 된다. 또한, 절연부과 금속의 두께를 변경함으로써 웨이퍼의 열팽창계수(CTE)를 웨이퍼의 열팽창계수에 일치되도록 균형을 맞출 수 있다. 예를 들어 (열팽창계수가 2.5ppm인) 실리콘의 열팽창계수를 맞추기 위해 (열팽창계수가 17ppm인) 구리와 함께 (열팽창계수가 1ppm인) 산화물을 이용할 수 있다.One or both of these optional methods can achieve various effects. First, filling the void with material adds mechanical strength and increases structural strength, thereby reducing potential stress. Secondly, the use of solder, epoxy, or any other bonding material can help in the final connection of the chip to other devices, especially if the connection involves bonding the chip to another chip. Can give Third, by injecting the material into the void, it is possible to reduce the risk of unwanted material entering it. Finally, the possibility of damaging the metallized part in the via trench by the injection material is reduced or eliminated, especially when less than all sidewalls are metallized. In addition, by changing the thickness of the insulating portion and the metal, the coefficient of thermal expansion (CTE) of the wafer can be balanced to match the coefficient of thermal expansion of the wafer. For example, an oxide (with a thermal expansion coefficient of 1 ppm) may be used together with copper (with a thermal expansion coefficient of 17 ppm) to match the thermal expansion coefficient of silicon (with a thermal expansion coefficient of 2.5 ppm).

물론, 이 두 가지 사항은 모두 선택적인 것이기 때문에, 본 발명을 이용하면서도 모두 채택하지 않을 수 있다. 하지만 완전히 이해할 수 있도록 도 11 내지 도 14와 함께 이들 2가지 처리를 예시하였다.Of course, both of these matters are optional and may not be adopted while using the present invention. However, these two treatments are illustrated in conjunction with FIGS. 11 to 14 to fully understand.

도 11은 다음과 같은 선택적 처리의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.11 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 1 as a result of the following optional processing.

금속화를 완료한 후, 남아있는 빈공간(1100)를 후술하는 것처럼 사용할 목적으로 빈상태로 남겨두지 않는 경우, 남은 빈공간(1100)을 소정의 재료(이 경우 예를 들면 접합재료(1102))로 부분적으로 혹은 전체적으로 채운다. 이러한 변형예를 사용하게 될 특정 구현예에 따라, 접합재료(1102)은 도전성일수도 있고 비도전성일 수도 있다. 즉, 예를 들어 무전해도금 또는 전해도금을 통해 도포될 수 있거나 증발 증착 또는 스퍼터링에 의해 증착되는 솔더, 금속, 또는 합금 등의 전기전도성 재료일 수 있으며, 또는 아교 또는 에폭시 또는 이산화실리콘과 같은 산화물과 같은 비도전성 접합재일 수도 있다.After the metallization is completed, if the remaining empty space 1100 is not left empty for use as described below, the remaining empty space 1100 is a predetermined material (in this case, for example, the bonding material 1102). In part or in full. Depending on the particular embodiment in which this variant is to be used, the bonding material 1102 may be conductive or non-conductive. That is, for example, it may be an electrically conductive material, such as solder, metal, or alloy, which may be applied through electroless plating or electroplating or deposited by evaporation deposition or sputtering, or an oxide such as glue or epoxy or silicon dioxide. It may also be a non-conductive bonding material such as.

도 12는 도 11의 측면도에 나타낸 비어트렌치(702)의 남은 빈공간(1100)에 접합재료(1102)을 선택적으로 주입한 이후에, 도 1의 특정영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다.12 illustrates the top surface 116 of the specific region 124 of FIG. 1 after selectively injecting the bonding material 1102 into the remaining void 1100 of the via trench 702 shown in the side view of FIG. 11. Top view.

도 13은 다음과 같은 선택적 처리의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.13 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 1 as a result of the following optional processing.

상술한 처리 대신에 혹은 추가적으로, 금속화처리에 의해 상기 빈공간이 완전히 채워지지 않은 경우, 금속화처리가 완료된 후 남은 빈공간(1100)이 있으면 예를 들어 단순 마감재(1302)로 부분적으로 혹은 전체적으로 채울 수도 있다. 이러한 변형예를 사용하게 되는 특정 구현예에 따라, 마감재(1302)로는 트렌치(302)를 채우는데 최초에 이용했던 절연재료(500)과 같은 절연체, 전도성 에폭시, 전도성 고체, 또는 재유동성 재료 등의 도전체를 이용할 수 있으며 그렇지 않으면 공형(conformal) 코팅을 이용할 수도 있다. 또한, 마감재(1302)를 사용하는 경우, 마감재를 빈공간(1100)에 단독으로 주입할 필요가 없다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 마감재(1302)가 전기절연재료이고 접합재(1102)를 이용된 경우, 마감재(1302)를 그러한 접합재(1102) 형성 후에 그 상부에 주입할 수 있고, 웨이퍼의 외측표면의 일부 및/또는 콘택(904)까지 연장되는 전선(902)의 일부(1304)를 덮어서 보호하도록 빈공간(1100) 밖으로 연장될 수 있으며, 혹은 빈공간이 없는 경우에도 웨이퍼를 평탄화하기 위해 주입될 수 있다. 예를 들어, 마감재(1302)는 평탄화되어, 웨이퍼를 평탄화함으로써 전표면이 웨이퍼 또는 개별 칩과 같은 다른 소자에 접합하는데 이용될 수 있는 산화재료일 수 있다.In place of or in addition to the above-described treatment, if the void space is not completely filled by the metallization treatment, if there is a void space 1100 remaining after the metallization treatment is completed, for example, a part or whole of a simple finish 1302 may be used. It can also be filled. Depending on the particular embodiment in which this variant is to be used, the finish 1302 may include an insulator, such as an insulating material 500 that was originally used to fill the trench 302, a conductive epoxy, a conductive solid, or a reflowable material. Conductors can be used or else a conformal coating can be used. In addition, when using the finishing material 1302, it is not necessary to inject the finishing material into the empty space 1100 alone. As shown in FIG. 13, when the finish 1302 is an electrically insulating material and a bonding material 1102 is used, the finishing material 1302 can be injected on top of such a bonding material 1102 after formation, and of the outer surface of the wafer. It may extend out of the void 1100 to cover and protect a portion 1304 of the wire 902 extending to a portion and / or contact 904, or may be implanted to planarize the wafer even when there is no void have. For example, finish 1302 may be planarized, an oxidized material that may be used to planarize the wafer so that the entire surface may be bonded to other elements such as wafers or individual chips.

도 14는 도 13의 측면도에 나타낸 것처럼 접합재(1102)의 상부에 남은 빈공간(1100) 안으로, 적어도 전선(902)의 일부(1304)를 덮어서 보호하기에 충분한 양의 마감재(1302)를 선택적으로 추가하고 나서, 도 1의 특정영역(124)의 상면(116)을 나타낸 평면도이다.14 selectively selects an amount of finishing material 1302 sufficient to cover and protect at least a portion 1304 of wire 902 into the void 1100 remaining on top of the bonding material 1102 as shown in the side view of FIG. After the addition, the top view 116 of the specific region 124 in FIG. 1 is a plan view.

상기한 기본 공정을 다시 참조하면, 도 15는 다음과 같은 후속 공정의 결과로서 도 1의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.Referring back to the above basic process, FIG. 15 is a simplified cutaway view of the portion 100 of FIG. 1 as a result of the following subsequent process.

도 9 및 도 10에 나타낸 금속화처리가 완료되면, (도 11 내지 도 14에 나타낸 2가지 선택적 사항 중 하나를 사용하든 모두를 사용하든지 상관없이) 기판(112)의 (비장치(non-device)가 제공되는) 후면부(118)를, 예를 들어 식각과 같은 화학처리, 연마와 같은 기계적 처리, 화학기계적 처리(CMP), 혹은 이들의 소정의 조합을 이용하여, 적어도 바닥부 금속화부(1502)가 노출될 때까지 박형화(thinning)함으로써, 특수한 후방처리를 수행할 필요 없이 (레이저(104)의 하단미러(110)의 경 우에) 도핑된 반도체재료(122)로부터 전기적으로 절연된 장치 콘택(904)에 전기적으로 연결된 기판(112)의 후면부(118)에 전기적 콘택(1504)를 형성하게 된다.When the metallization shown in FIGS. 9 and 10 is completed, the non-device of the substrate 112 (whether using either or both of the two options shown in FIGS. 11-14) is used. Back side 118, at least bottom metallization 1502, using, for example, chemical treatment such as etching, mechanical treatment such as polishing, chemical mechanical treatment (CMP), or some combination thereof. By thinning until) is exposed, device contacts electrically insulated from the doped semiconductor material 122 (in the case of the bottom mirror 110 of the laser 104) without having to perform a special post-treatment ( An electrical contact 1504 is formed in the backside 118 of the substrate 112 that is electrically connected to 904.

이러한 처리 대신에, 하단 금속화부(1502)가 제거되거나 (채워져 있는지 여부와 상관없이) 빈공간(1100) 자체가 노출될 때까지 박형화를 수행할 수도 있다. 도 16은 기판을 박형화하여 하단금속화부를 제거하는 처리 이후에, 도 15의 일부를 나타낸 간략 절단도이다. 바람직하게도, 적어도 도 11과 도 12의 방식을 사용하였다면, 빈공간(1100)은 접착재(1102)로 채워져 있을 것이다. 따라서, 도 16에 나타낸 바와 같이, 도 15의 하단금속화부(1502)가 제거될 때까지 기판(112)의 후방부(118)를 박형화하면, 여전히 후방측 전기적 콘택의 일부로서 역할을 할 수 있는 금속 콘택(1602)의 “고리부”를 그대로 두면서 접합재(1102)를 노출시킬 수 있다. 따라서, 접합재(1102)가 전기적으로 도전성이 있으면(예를 들어 솔더이면), 고리부(1602)와 접합재(1102)는 모두 콘택으로서 기능을 하게 된다. 반면에 접합재(1102)가 전기적으로 도전성이 없으면, 고리부(1602)가 콘택으로서 기능을 하며 후방부(118)에서 장치 콘택(904)까지 전기적으로 도전성인 경로를 제공하면서도, 접합재(1102)를 이용하여 칩을 다른 소자에 접합할 수 있다.Instead of this process, thinning may be performed until the bottom metallization 1502 is removed or the void 1100 itself is exposed (whether or not it is filled). FIG. 16 is a simplified cutaway view of a portion of FIG. 15 after the process of thinning the substrate to remove the bottom metallization; FIG. Preferably, if at least the method of FIGS. 11 and 12 is used, the empty space 1100 will be filled with the adhesive material 1102. Thus, as shown in FIG. 16, thinning the rear portion 118 of the substrate 112 until the bottom metallization 1502 of FIG. 15 is removed may still serve as part of the rear side electrical contact. The bonding material 1102 may be exposed while leaving the “ring” of the metal contact 1602 intact. Therefore, if the bonding material 1102 is electrically conductive (for example, solder), both the ring portion 1602 and the bonding material 1102 function as contacts. On the other hand, if the bonding material 1102 is not electrically conductive, the ring portion 1602 functions as a contact and provides an electrically conductive path from the rear portion 118 to the device contact 904, while providing the bonding material 1102. Can be used to bond the chip to other devices.

이러한 방식 대신에, 단독으로 또는 본 발명에서 기술하는 택 및 융해(tack and fuse) 방식과 함께, 포스트 및 관통 방식에서 콘택으로서 사용하기 위해 웨이퍼의 바닥부 밖으로 돌출되도록 도 15 또는 도 16의 구성을 박형화할 수도 있다.Instead of this approach, the configuration of FIG. 15 or FIG. 16 may be adapted to project out of the bottom of the wafer for use as a contact in a post and through manner, either alone or in conjunction with the tack and fuse methods described herein. It can also be thinned.

여기에서, 상술한 기본 공정에 따라 구현되는 더 복잡한 다른 공정들과 함께 상술한 기본 공정은, 웨이퍼 위에 (예를 들어 트랜지스터, 다이오드, 레이저, 포토 디텍터 등의) 장치들을 제조하기 전에 비어를 형성할 필요가 없다는 점에서 종래기술에 비해 추가적인 효과가 있다는 점을 알아야 한다. 또한, 이 공정에 따르면, 기존의 배선접합 패드가 발생하게 되는 칩의 주변(periphery) 상에 비어만이 발생해야 할 필요가 없다. 그 대신에, 그러한 순간 공정은 더욱 국소화되어, 회로가 비어 형성 이전에 반도체 상에 형성되거나 내부에 내장될 수 있고 비어가 칩의 주부 이외의 영역에 배치될 수 있도록 충분히 낮은 온도로 수행될 수 있다. 이에 따라, 다른 제조사에 의해 제조되는 칩들의 설계과정에 상기 공정을 포함시킬 필요 없이 상기 공정을 이용할 수 있고, 아래에 더욱 상세히 설명하는 바와 같이 서로 다른 칩들 위의 장치들 사이에 연결경로를 배선접합 패드를 이용할 때 보다 훨씬 짧게 형성할 수 있다. 또한, 아래에 상세히 설명하는 바와 같이, 상기 공정은 웨이퍼를 관통하는 경로를 쉽게 형성할 수 있으므로, 상기 공정은 칩 적층 또는 믹스 앤 매치 칩 유닛들을 형성하는데 매우 유용하다.Here, the basic process described above, along with other more complex processes implemented according to the basic process described above, may form a via prior to fabricating devices (e.g., transistors, diodes, lasers, photo detectors, etc.) on the wafer. It should be noted that there is an additional effect compared to the prior art in that there is no need. In addition, according to this process, only vias need not be generated on the periphery of the chip where the existing wiring pads are generated. Instead, such instantaneous processing may be more localized, such that the circuit may be formed on or embedded in the semiconductor prior to via formation and may be performed at a sufficiently low temperature so that the vias may be placed in areas other than the main portion of the chip. . Thus, the process can be used without the need to include the process in the design of chips manufactured by other manufacturers, and wiring connections between devices on different chips as described in more detail below. It can be formed much shorter than when using the pad. In addition, as will be described in detail below, the process can easily form a path through the wafer, making the process very useful for forming chip stacks or mix and match chip units.

전기절연 재료를 트렌치에 채우는 과정과 관련하여, 특히 트렌치가 폭이 좁고 상대적으로 깊은 (예를 들어 깊이가 100미크론 이상인) 경우에, 전기절연재료에 핀홀, 기포, 또는 다른 결함이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 이러한 결함이 남게 되면, 트렌치가 장치를 관통하여 그 안에 도전체가 형성되는 장치의 도핑 반도체재료 사이에 원하지 않은 도전성 경로가 생길 수 있다.Regarding the process of filling the trench with electrically insulating material, the problem that pinholes, bubbles, or other defects may occur in the electrically insulating material, especially when the trench is narrow and relatively deep (eg more than 100 microns deep) There is. If such defects remain, unwanted conductive paths can occur between the doped semiconductor material of the device where the trench penetrates the device and the conductors are formed therein.

다행히도, 이러한 잠재적인 문제 또는 우려가 있는 경우, 도 17 내지 도 23에 나타낸 다른 변형예를 적용하여 그러한 문제 또는 우려를 실제적으로 해소할 수 있다.Fortunately, if there is such a potential problem or concern, other variations shown in Figs. 17-23 can be applied to practically solve the problem or concern.

도 17은 다음과 같은 다른 변형예에 따른 처리의 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 17 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 5 as a result of processing in accordance with another variation as follows.

도 7과 같이 비어 트렌치(1700)가 형성되지만 도 7과 달리 절연재료(500)의 고리부(704) 내의 반도체재료(122)의 전체 아일랜드(306)을 제거하지 않는다. 비어트렌치(1700)은 도 7의 경우보다는 작아서 반도체재료(122)의 주부 고리 볼륨(perimeter annulus volume)(1702)이 남게 된다. 반도체재료(122)의 주부볼륨(1702)은 절연재료(500)과 기판(112)에 의해 경계가 결정되기 때문에, 장치(104)의 반도체재료(122)로부터 전기적으로 절연되게 된다. 또한, 전체적인 반도체 재료(122)이 더욱 완벽하고 균일하게 형성되므로, 트렌치(302) 내의 절연재료(500)의 어떠한 결함도 반도체재료(122)의 주부 볼륨(1702)에 의해 비어(1700) 내의 금속화부로부터 절연되게 될 것이다. 그 이외에는, 상기 방식은 도 7에서 설명한 것과 동일하다. 따라서, 도 7과 유사하게, 비어트렌치(1700)는 예를 들어 추가적인 식각처리 또는 그 이외의 적절한 처리를 통해, 예를 들어 레이저 드릴링을 통해 기판(112) 내에 깊이(1704)까지 (바람직하게는 기판을 완전히 관통하지 않게) 형성될 수 있다. 비어트렌치(1700)가 형성되면, 비어트렌치(1700)의 바닥부(1708) 뿐만 아니라 비어트렌치(1700)의 측벽(1706)이 상술한 것처럼 모두 전기적으로 비도전성이 될 것이지만, 측벽(1706)은 고리 절연재료(704)에 의해 둘러 쌓인 절연된 반도체 재료(1702)가 될 것이다.The via trench 1700 is formed as shown in FIG. 7, but unlike FIG. 7, the entire island 306 of the semiconductor material 122 in the annular portion 704 of the insulating material 500 is not removed. The via trench 1700 is smaller than that of FIG. 7, leaving a perimeter annulus volume 1702 of the semiconductor material 122. The major volume 1702 of the semiconductor material 122 is electrically insulated from the semiconductor material 122 of the device 104 because the boundary is determined by the insulating material 500 and the substrate 112. In addition, since the overall semiconductor material 122 is more complete and uniformly formed, any defects in the insulating material 500 in the trench 302 may cause any defects in the metal 1 in the vias 1700 by the housewife volume 1702 of the semiconductor material 122. It will be insulated from fire. Otherwise, the method is the same as described in FIG. Thus, similar to FIG. 7, the via trench 1700 is (preferably to a depth 1704 in the substrate 112 via, for example, additional drilling or other suitable treatment, such as laser drilling). May not be formed completely through the substrate). Once the via trench 1700 is formed, not only the bottom portion 1708 of the via trench 1700 but also the side walls 1706 of the via trench 1700 will be electrically non-conductive as described above, but the side walls 1706 may be It will be an insulated semiconductor material 1702 surrounded by the ring insulating material 704.

도 18은 도 17의 측면도에 나타낸 바와 같이 전기절연 재료(704)에 의해 경계가 정의되는 반도체재료(1702)의 고리부 내에 비어트렌치(1700)를 형성한 이후 에, 도 1의 특정 영역(124) 아래에서 A-A선을 따라 취한 단면부를 나타낸 평면도이다.FIG. 18 shows the specific region 124 of FIG. 1 after forming the via trench 1700 in the annulus of the semiconductor material 1702 whose boundaries are defined by the electrically insulating material 704 as shown in the side view of FIG. 17. ) Is a plan view showing a cross section taken along line AA below.

도 19는 도 9를 참조하여 설명한 방식으로 도 17의 다른 변형예에 대한 금속화처리를 추가로 수행한 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 19 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 5 as a result of further metallization of another variant of FIG. 17 in the manner described with reference to FIG. 9.

도 20은 도 11을 참조하여 설명한 방식으로 도 17의 다른 변형예에 대한 금속화처리를 추가로 수행한 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.20 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 5 as a result of further metallization of another variant of FIG. 17 in the manner described with reference to FIG. 11.

도 21은 도 13을 참조하여 설명한 방식으로 도 17의 다른 변형예에 대한 금속화처리를 추가로 수행한 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 21 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 5 as a result of further metallization of another variation of FIG. 17 in the manner described with reference to FIG. 13.

도 22는 도 17의 다른 변형예에 대해서 도 15를 참조하여 설명한 방식으로 하단금속화부(1502)가 노출되도록 기판을 박형화한 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 22 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 5 as a result of thinning the substrate such that the bottom metallization 1502 is exposed in the manner described with reference to FIG. 15 for another variation of FIG.

도 23은 도 17의 다른 변형예에 대해서 도 16을 참조하여 설명한 방식으로 하단금속화부(1502)가 제거되고 접합재(1102)가 노출되도록 기판을 박형화한 결과로서 도 5의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.FIG. 23 illustrates a portion 100 of FIG. 5 as a result of thinning the substrate such that the lower metallization 1502 is removed and the bonding material 1102 is exposed in the manner described with reference to FIG. 16 for another variation of FIG. It is a simplified cutaway view.

상술한 것에 기초하여, 이중 절연 도전체(즉, 동축 도전체)를 갖는 추가적인 다른 변형예를 형성할 수 있다. 이 변형예에 따르면, 이중 도전체는 더욱 큰 접촉 밀도를 가능하게 하여 크로스토크를 줄일 수 있으므로 유리한 효과가 있다. 또한, 아래에서 알 수 있듯이, 이중 도전체 변형예에 따르면, 외측 도전체는 내측 도전체로부터 전기적으로 분리되어 다른 전압으로 구동될 수 있고, 하나의 도전체는 전자기 간섭(EMI) 차단막으로서 동작하여 신호 노이즈로부터 보호할 수 있거나, 신호들 이 그 구조를 통해 서로 다르게 전파되어 저 노이즈 데이터 전송이 일어날 수 있도록 한다. 또한, 단일 도전체 방식과 마찬가지로, 한번의 리쏘그라피방식으로 정의된 정밀 식각 처리가 수행되어 고리형 트렌치가 형성된다. 아래에서 알 수 있듯이, 경계 금속에 의해 중심 재료의 제거를 제어하게 되며, 포토리쏘리라피에서 정의되는 단계들 또는 식각처리에서 원래 일어나는 공정 변화를 겪지 않는다. 따라서, 이 방식도 더욱 재생가능성이 높고 공정 안정성(process robustness)이 높다.Based on the above, it is possible to form further alternative variants with double insulated conductors (ie, coaxial conductors). According to this variant, the double conductor has an advantageous effect because it enables a larger contact density to reduce crosstalk. Further, as can be seen below, according to the double conductor variant, the outer conductor can be electrically separated from the inner conductor and driven at a different voltage, and one conductor acts as an electromagnetic interference (EMI) blocking film It can protect against signal noise, or the signals can propagate differently through the structure so that low noise data transmission can occur. In addition, as in the single conductor method, a precision etching process defined by one lithography method is performed to form a cyclic trench. As can be seen below, the removal of the central material is controlled by the boundary metal and does not undergo the process changes that originally occur in the steps or etching processes defined in photolithography. Thus, this method is also more reproducible and has high process robustness.

이하 2개의 동축 변형예를 도 24 내지 도 29b를 통해 설명하기로 한다. 이 변형예는 최외측 도전체가 역효과 없이 반도체 재료과 직접 접촉할 수 있는 경우에 적절하다. 그 다음으로 여러 가지 다른 동축 변형예를 도 30a와 도 30b를 참조하여 설명한다. 도 30a 및 도 30b의 다른 이중 도전체 변형예는 도 17 내지 도 23에 나타낸 다른 변형예와 유사하며 개량된 것으로서, 그와 마찬가지로 동일한 문제 또는 우려를 실질적으로 해소하는데 적절하다.Hereinafter, two coaxial modifications will be described with reference to FIGS. 24 to 29B. This variant is suitable when the outermost conductor can be in direct contact with the semiconductor material without adverse effects. Next, various other coaxial modifications will be described with reference to FIGS. 30A and 30B. The other double conductor variants of FIGS. 30A and 30B are similar and improved as the other variants shown in FIGS. 17-23 and are likewise suitable for substantially solving the same problems or concerns.

처음으로, 기본 이중 도전체 형성 공정은 도 1 내지 도 3을 참조로 설명하는 방식에 따른다. 이 변형예는 앞서 설명한 것에 기초하여 구현되기 때문에, 설명을 단순화하기 위해 이 변형예와 관련된 추가적이거나 다른 측면들만을 설명하기로 하며, 그 나머지는 이전 설명으로부터 알 수 있을 것이다. 그후, 상기 이중 도전체의 다른 변형예에 따른 처리는 다음과 같다. 우선, 도 24에 나타낸 바와 같이, 상술한 바와 같이 적어도 도 3의 측벽(304)를 금속화(2402)한다. 트렌치(302)의 최하단면(2400)은 금속화할 수도 있고 금속화하지 않을 수 있지만, 이는 이후 설명에서 명확히 알 수 있듯이 최종 결과에는 영향을 주지 않는다. 도 24는 이러한 변형 예에 따른 금속화처리 바로 다음에, 도 3의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다.For the first time, the basic double conductor formation process is in the manner described with reference to FIGS. Since this variant is implemented based on the foregoing, only additional or other aspects related to this variant will be described for simplicity, and the rest will be appreciated from the previous description. Thereafter, the treatment according to another variant of the double conductor is as follows. First, as shown in FIG. 24, at least sidewall 304 of FIG. 3 is metalized 2402 as described above. The bottom end 2400 of the trench 302 may or may not be metalized, but this will not affect the final result, as will be apparent from the description below. FIG. 24 is a simplified cutaway view of a portion 100 of FIG. 3 immediately following the metallization according to this variation.

금속화처리 이후에, 적어도 트렌치(302)는 전기 절연 재료(500)으로 채워진다. 이 단계의 결과를 도 25에 나타내었다.After metallization, at least trench 302 is filled with electrically insulating material 500. The result of this step is shown in FIG.

다시 도 26을 참조하면, 비어트렌치(2600)는 금속화부(2402)의 고리부(2602)의 내주부에 의해 경계가 정의되는 반도체재료(122)의 전체 아일랜드(2406)을 제거함으로써 형성된다.Referring again to FIG. 26, the via trench 2600 is formed by removing the entire island 2406 of the semiconductor material 122 whose boundaries are defined by the inner circumference of the annulus 2602 of the metallization 2402.

혹은, 도 27에 나타낸 바와 같이, 이 시점에서 도 17의 방식과 유사한 방식을 적용할 수도 있다. 즉, 절연재료(500)의 고리부(704) 내부의 반도체재료(122)의 전체 아일랜드(306)을 제거하는 대신에, 반도체재료(122)의 주부 고리 볼륨(2704)이 남도록 내측부분만을 제거한다(2702).Alternatively, as shown in FIG. 27, a method similar to that of FIG. 17 may be applied at this point. That is, instead of removing the entire island 306 of the semiconductor material 122 in the ring portion 704 of the insulating material 500, only the inner portion of the semiconductor material 122 is removed so that the main ring volume 2704 of the semiconductor material 122 remains. (2702)

그렇지 않으면, 그 후 상기 방식은 앞서 설명한 것과 실질적으로 동일할 것이다. 비어트렌치(2600, 2702)는 예를 들어 추가적인 식각처리 또는 그 이외의 적절한 처리를 통해, 예를 들어 레이저 드릴링 또는 제거를 통해 기판(112) 내에 소정의 깊이까지 (바람직하게는 기판을 완전히 관통하지 않게) 형성될 수 있다.Otherwise, the scheme will then be substantially the same as described above. The via trenches 2600 and 2702 do not fully penetrate the substrate 112 to a predetermined depth (preferably through additional etching or other suitable treatment, for example, by laser drilling or removal). Can be formed).

그리고 나서 비어트렌치(2600,2702)에 도전체(2802)를 채우고 기판을 상술한 바와 같이 박형화한다. 제1 이중 도전체 변형예(도 28a)의 경우에, 도 28b에 나타낸 바와 같이 하단 금속화부가 제거되고 내부 도전체(2802)가 기판(112) 상에서 노출될 때까지 박형화처리를 실시한다. 제2 이중 도전체 변형예(도 29a)의 경우에는, 도 29b에 나타낸 바와 같이 금속화부의 최하부가 내부 도전체를 따라 노출될 때까지 박형화처리를 실시한다. 도 28b의 변형예의 경우, 그 중 하나의 도전체는 금속화부(2804)의 외측 링으로 이루어지며 다른 하나는 금속화부(2804)의 내측 링과 내부 도전체(2802)으로 이루어진다. 그 이유는 그 2개가 서로 접하여 단락되는데 반해, 도 29b의 변형예에서는, 그 중 하나의 도전체가 도전체(2402)로 이루어지고 다른 하나는 내부 도전체(2802)로 이루어지기 때문이다.Then, the conductors 2802 are filled in the via trenches 2600 and 2702 and the substrate is thinned as described above. In the case of the first double conductor variant (FIG. 28A), a thinning process is performed until the bottom metallization is removed and the inner conductor 2802 is exposed on the substrate 112 as shown in FIG. 28B. In the second double conductor variant (FIG. 29A), as shown in FIG. 29B, the thinning process is performed until the lowest part of the metallization part is exposed along the inner conductor. In the variant of FIG. 28B, one conductor consists of an outer ring of metallization 2804 and the other consists of an inner ring and inner conductor 2802 of metallization 2804. This is because the two are shorted in contact with each other, whereas in the modification of FIG. 29B, one of the conductors is made of the conductor 2402 and the other is made of the inner conductor 2802.

따라서, 도 28b에 나타낸 것과 같이 이중 도전체 변형예에서는, 고리부(704)의 깊이와 비어트렌치(2700)의 깊이가 모두 기판이 최종적으로 박형화되는 지점보다 더 깊도록 하는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 웨이퍼의 전체 두께는 500미크론이고 웨이퍼기판이 200미크론 만큼 박형화된 경우에, 비어트렌치(2700)의 깊이는 적어도 300미크론과 가능한 금속화부 두께의 합이 될 것이며, 결과적으로 고리부(704)의 원래 깊이는 비어트렌치(2700) 보다 더 깊을 필요가 있었을 것이다. 이러한 필요성의 이유는 2개의 도전체 사이에 전기 절연성이 필요하기 때문이다. 또한 그러한 이유때문에, 일부 구현예에서는, 트렌치(302)의 최하부를 도포하는 것에 실패해도 박형화 공정에서 제거되기 때문에 거의 영향이 없다.Thus, in the double conductor variant, as shown in FIG. 28B, it is more preferable that both the depth of the ring portion 704 and the depth of the via trench 2700 are both deeper than the point where the substrate is finally thinned. That is, if the total thickness of the wafer is 500 microns and the wafer substrate is as thin as 200 microns, the depth of the via trench 2700 will be at least 300 microns plus the possible metallization thickness, resulting in the ring portion 704. The original depth of would need to be deeper than the beer trench 2700. The reason for this necessity is the need for electrical insulation between the two conductors. Also for that reason, in some embodiments, failure to apply the bottom of trench 302 has little effect since it is removed in the thinning process.

상술한 것에 기초하여, 단순히 금속화 이전에 트렌치의 측벽을 비도전성이 되도록 함으로써 도 28b 또는 29b와 유사한 추가적인 다른 동축 변형예를 형성할 수 있다는 점을 알아야 한다. 이 변형예는 예를 들어 유전체 스퍼터링, 플라즈마 증착을 통해, 또는 초기 고리 트렌치를 미리 (즉 전자 장치 제조 이전에) 형성하고 열 또는 스팀 산화 기술을 이용하여, 측벽에 얇은 유전체 막을 도포함으로써 구현할 수 있다. 이 기술에는 측벽을 반응성 가스에 노출시켜, 실리콘웨이퍼의 경우 측벽이 산화되어(개념적으로는 철을 녹슬게 하는 것과 동일함) 측벽면 상에 얇은 이산화 실리콘 막을 형성하도록 하는 공정이 포함된다. 일반적인 개요를 말하면, 실리콘의 산화를 Deal-Grove 모델에 따라 스팀 환경에서 수행될 수 있다는 것이다. 이 방식에 의해 고도로 제어되고 정확히 재생가능한 방식으로 산화가 일어날 수 있다. 유사한 공정들을 산소질화 실리콘막이나 질화 실리콘막을 형성하는데 이용할 수 있다. 이러한 변형예에 따르면, 그 결과 산화막이 증착되지 않고 열적으로 성장하기 때문에, 균일하게 형성되어 액상의 점성이 있는 페이스트 또는 다른 형태의 유전체를 도포할 때 원래 발생하는 문제들을 일으키지 않는 유리한 점이 있다. 또한, 이에 따라 매우 균일하고 고도로 제어가능한 유전체 막이 밀리미터 이상의 두께로, 아주 정밀한 허용범위(tolerance)까기 12인치 실리콘 웨이퍼에 걸쳐서 형성하게 된다. 또한, 이 공정에 의하면 측벽이 매끄럽게 되는 효과가 얻어지게 되어 균일한 금속화에 더욱 도움이 되게 된다.Based on the foregoing, it should be appreciated that additional coaxial variations similar to FIGS. 28B or 29B can be formed by simply making the sidewalls of the trench non-conductive prior to metallization. This variant can be implemented, for example, by dielectric sputtering, plasma deposition, or by forming an initial ring trench in advance (ie prior to electronic device fabrication) and applying a thin dielectric film to the sidewalls using thermal or steam oxidation techniques. . This technique involves exposing the sidewalls to a reactive gas such that in the case of silicon wafers the sidewalls are oxidized (conceptually equivalent to rusting iron) to form a thin silicon dioxide film on the sidewall face. In general terms, the oxidation of silicon can be performed in a steam environment according to the Deal-Grove model. In this way oxidation can occur in a highly controlled and accurately reproducible manner. Similar processes can be used to form a silicon oxynitride film or a silicon nitride film. According to this variant, the result is that since the oxide film grows thermally without being deposited, it is advantageous in that it is formed uniformly and does not cause the problems that originally arise when applying liquid viscous paste or other types of dielectrics. In addition, a very uniform and highly controllable dielectric film is thus formed over a 12 inch silicon wafer to a very precise tolerance to a thickness of more than millimeters. Further, according to this step, the effect of smoothing the sidewall is obtained, which further contributes to the uniform metallization.

물론, 이러한 추가적인 다른 변형예는 몇몇 응용에서는 이산화 실리콘, 산소질화 실리콘, 또는 질화 실리콘의 유전율 때문에 부적절할 수 있으며 본 발명의 요지를 이해하는 것과 관련 없는 다른 요소들로 인해 다른 응용에도 구현되는 것이 불가능할 수 있다. 그 이외에, 상기 방식은 도 24 내지 도 29b를 참조하여 상술한 변형예 모두에서 설명한 것과 동일한 방식이다.Of course, these additional alternatives may be inadequate in some applications due to the dielectric constant of silicon dioxide, silicon oxynitride, or silicon nitride and may not be feasible for other applications due to other factors not relevant to understanding the subject matter of the present invention. Can be. In addition, the method is the same as described in all of the modifications described above with reference to Figs.

완전한 이해를 위하여, 상기한 선택적인, 추가적으로 열적으로 형성되는 유전체 또는 절연체(3002)의 특징처리를 도 28과 도 29의 방식에 추가하는 예들을 각각 도 30a과 도 30b를 참조하여 설명하기로 한다. 도 30b의 몇몇 변형예에서는, 즉, 비어트렌치 주위에 반도체 재료의 고리부가 남도록 내부 아일랜드을 일부만 제 거하는 변형예에서는, 해당 공정이 칩 내부에 혹은 그 위에 미리 형성된 장치에, 혹은 칩 내부에 혹은 그 위에 있는 장치가 모두 해당 공정에 대해서 손상을 입지 않는 경우에 그 칩 상에 미리 형성된 장치에 해당 공정이 손상을 주지 않도록 하는 적절한 조치를 취한 이후에, 혹은 장치 형성 이전에 상기한 특징 처리를 수행할 수 있다는 가정하에, 남은 고리부 상에 유전체 막을 형성하기 위해 상기한 열적으로 형성되는 유전체 방식을 이용할 수 있다.For complete understanding, examples of adding the optional, additionally thermally formed dielectric or insulator 3002 to the scheme of FIGS. 28 and 29 will be described with reference to FIGS. 30A and 30B, respectively. . In some variations of FIG. 30B, that is, in a variant in which only a portion of the inner island is removed so that the annulus of the semiconductor material remains around the via trench, the process may be in a device preformed on or on the chip, or in or on the chip. If all of the above devices are not damaged for the process, the above-described feature processing may be carried out after appropriate measures are taken to prevent the process from damaging the devices previously formed on the chip. Assuming that it can be used, the thermally formed dielectric scheme described above can be used to form a dielectric film on the remaining annulus.

혹은, 상기한 부분적인 제거처리는 역 부분 제거(inverse partial removal)일 수 있다. 즉, 비어트렌치로부터 안쪽으로 내부 아일랜드을 제거하여 비어트렌치 내부에 더 작은 아일랜드을 남길 수 있다. 이 변형예에 따르면, 상기 작은 아일랜드은 콘택이 그 위에 구성되고 금속화부 또는 도전체에 접속되는 포스트로서 작용을 할 수 있다. 이와 유사하게, 상기 부분 제거처리는 암수 도전체 중 수 도전체로서 이용될 수 있거나 도전성을 갖게 된 경우에는 전기 콘택으로서 역할을 할 수 있게 되는 웰 또는 함몰부를 남기도록 깊이 측면에서 부분적으로 제거하는 것일 수 있다.Alternatively, the partial removal process may be inverse partial removal. That is, the inner islands can be removed from the beer trench inward, leaving smaller islands inside the beer trench. According to this variant, the small island can act as a post on which a contact is made and connected to the metallization or conductor. Similarly, the partial removal treatment is partial removal in terms of depth to leave wells or depressions that can be used as male conductors of the male and female conductors or, if they become conductive, can serve as electrical contacts. Can be.

결과적으로 도 28b과 같은 방식을 취하지만 도 28a에 나타낸 정도까지만 (즉, 트렌치의 바닥부에 있는 금속화재료가 완전히 제거될 때까지) 박형화를 수행함으로써 도 31에 나타낸 바와 같이 3개의 도전체 (즉, 3축) 변형예를 구성할 수 있다는 점을 명확히 알 수 있다. 이러한 3개의 도전체 변형예는 외측의 금속화부가 내측의 금속화부 및/또는 도전체와 근처의 장치를 지지하는 반도체재료 사이의 차단막으로서 역할을 할 수 있도록 하고 외측 금속화부와 내측 도전체 사이의 금속 화부가 그 2개의 사이의 차단막 또는 세번째 도전체로서 역할을 할 수 있도록 하기 때문에 유리한 효과가 있다. 따라서, 3개-도전체 변형예는 그 자체로 여러 가지 다른 효과를 갖는다. 물론, 단일 도전체와, 2개-도전체와, 3개-도전체 사이의 관계의 관점에서, 그 중 임의의 것과 사용되도록 설명한 모든 선택사항(즉, (열적으로 형성되거나 도포된) 도포막, 빈공간 주입, (후술하는) 포스트 및 관통 콘택 등)을 일반적으로 그 모두에 서로 상호 적용할 수 있다.As a result, the three conductors (as shown in FIG. 31) are formed by performing the thinning as described in FIG. 28B but only to the extent shown in FIG. 28A (ie, until the metallization material at the bottom of the trench is completely removed). That is, it can be clearly seen that the three-axis) modification can be configured. These three conductor variants allow the outer metallization to act as a barrier between the inner metallization and / or the conductor and the semiconductor material supporting the nearby device and between the outer metallization and the inner conductor. There is an advantageous effect since the metallization can serve as a barrier or third conductor between the two. Thus, the three-conductor variant in itself has several different effects. Of course, in view of the relationship between the single conductor, the two-conductor, and the three-conductor, any of the options described (ie, thermally formed or applied) coated film for use with any of them , Void injection, post and through contacts (described below), etc., are generally mutually applicable to all of them.

위에서 간략히 설명한 것처럼, 중심 아일랜드 재료의 제거 이후에 남은 빈공간을 임의의 것으로 채우는 것은 불필요하다. 또한, 본 발명에서 설명한 몇몇 구현예는 그렇게 하지 않은 것에 대해 특정한 효과를 갖는다.As briefly described above, it is not necessary to fill the empty space left after the removal of the central island material with any. In addition, some embodiments described herein have a particular effect on not doing so.

도 32는 레이저(104)의 상부 콘택(904)에 전기적으로 연결될 전자칩(3200) 상의 콘택패드(3202)가 빈공간(3210) 아래에 있도록 칩(102)을 전자칩(3200)에 결합하는 경우 전자칩(3200) 위에 배치된 칩 구현예의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다. 도 32의 구현예는 금속화 이후에 남은 빈공간(3210)이 전혀 채워지지 않는다는 점을 제외하면 도 9 내지 도 16의 구현예와 유사하다. 솔더 범프 또는 다른 연화가능하고 변형가능한 전기 전도성 재료(3204)이 콘택 패드(3202) 위에 놓여지고, 압력에 의한 삽입 시의 변형 또는 모세관작용을 통해 2개의 칩(102,3200)의 이 부분을 물리적으로 또한 전기적으로 접합하는데 이용되게 된다.32 illustrates coupling the chip 102 to the electronic chip 3200 such that the contact pad 3202 on the electronic chip 3200 to be electrically connected to the upper contact 904 of the laser 104 is below the empty space 3210. A simplified cutaway view of a portion 100 of a chip implementation disposed on an electronic chip 3200. The implementation of FIG. 32 is similar to the implementation of FIGS. 9-16 except that no void 3210 remaining after metallization is filled at all. Solder bumps or other soft, deformable, electrically conductive materials 3204 are placed on the contact pads 3202 and physically pass this portion of the two chips 102, 3200 through deformation or capillary action upon insertion by pressure. Also used for electrical bonding.

도 33은 레이저(104)의 상부 콘택(904)에 전기적으로 연결될 전자칩(3300) 상의 콘택패드(3302)가 빈공간(3310) 아래에 있도록 칩(102)을 전자칩(3300)에 결합하는 경우 전자칩(3300) 위에 배치된 다른 칩 구현예의 일부(100)를 나타낸 간략 절단도이다. 도 33의 구현예는 도 32와 같이 금속화 이후에 남은 빈공간(3310)이 전혀 채워지지 않는다는 점을 제외하면 도 23의 경우와 유사하다. 솔더 범프(2404)가 콘택 패드(3302) 위에 놓여지고, 2개의 칩(3302,3300)의 이 부분을 물리적으로 또한 전기적으로 접합하는데 이용되게 된다.33 illustrates coupling the chip 102 to the electronic chip 3300 such that the contact pad 3302 on the electronic chip 3300 to be electrically connected to the upper contact 904 of the laser 104 is below the void 3310. A simplified cutaway view of a portion 100 of another chip implementation disposed on an electronic chip 3300. The embodiment of FIG. 33 is similar to the case of FIG. 23 except that the empty space 3310 remaining after metallization is not filled at all, as shown in FIG. 32. Solder bumps 2404 are placed over contact pads 3302 and will be used to physically and electrically bond this portion of the two chips 3302 and 3300.

도 32 또는 도 33의 구현예에서 빈공간(3210,3310)을 채우지 않음으로써, 모세관작용을 이용하여 솔더(3204)를 빈공간(3210,3310)으로 끌어들일 수 있으며 압력을 이용하여 변형가능한 재료(3204)이 변형되어 빈공간으로 진입할 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라 a) 우수한 전기적 연결성을 확보할 수 있고, b) 칩들을 정렬하는데 도움을 줄 수 있다.32 or 33, by not filling the voids 3210 and 3310, capillary action can be used to draw the solder 3204 into the voids 3210 and 3310 and use pressure to deform the material ( 3204) may be modified to enter the void, thereby a) ensuring good electrical connectivity, and b) helping to align the chips.

도 34 및 도 35는 칩들을 서로 결합 한 이후에, 도 32 및 도 33의 단면도를 각각 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 칩이 결합되는 각각의 전자 칩(3200,3300)의 콘택(3202,3302) 상에 상기 칩의 콘택(3206,3306)이 상대적으로 중심에 있는 상태로 솔더(3202)가 각각의 빈공간(3210,3310) 안쪽으로 끌어올려져 있다.34 and 35 illustrate cross-sectional views of FIGS. 32 and 33, respectively, after coupling the chips together. As shown, the solders 3202 are respectively centered on the contacts 3202 and 3302 of the respective electronic chips 3200 and 3300 to which the chips are coupled, with the contacts 3206 and 3306 of the chips relatively centered. Is pulled into the empty spaces 3210 and 3310.

도 34의 구현예에 대해서 도 36에 나타낸 바와 같이, (도 35의 구현에 대해서 거의 동일하게 적용되지만(도시하지 않음)) 절연체 또는 공형 코팅(2800)을 선택적으로 수행할 수 있다.As shown in FIG. 36 for the embodiment of FIG. 34, the insulator or conformal coating 2800 may optionally be performed (although the same applies to the implementation of FIG. 35 (not shown)).

위에서 간략히 언급한 바와 같이, 사용된 변형예와 상관없이 상술한 고리형 트렌치는 (해당 변형예가 사용된 경우에는 반도체재료의 주변(perimeter)도 마찬가지로) 임의의 닫혀진 형태를 취할 수 있다. 하지만, 상술한 것의 연장된 개념으로 서, 전기용량 또는 저항 또는 양쪽 모두 뿐만 아니라 구현을 쉽게 하기 위해서 대부분의 구현에 있어서는 동일한 형태를 취하지만, 비어트렌치는 고리형 트렌치와 같은 형태를 취할 필요가 없고 고리형 트렌치의 폭도 균일할 필요는 없다는 점을 알아야 한다. 도 37a 내지 도 37f는 이러한 점을 예시하기 위해 고리형 트렌치의 단면의 수개의 대표 예를 나타내고 있다. 도 37a에 있어서, 고리형 트렌치(3702)는 삼각형으로 도시되고 있다. 결과적으로 트렌치(3702)의 폭(3704)은 삼각형의 각 변(3708) 보다 각 점(3706)에서 더 크다. 도 37b에서, 고리형 트렌치(3710)는 직사각형으로 도시되고 있다. 결과적으로 트렌치(3710)의 폭(3704)은 직사각형의 각 변(3714) 보다 각 모서리(3712)에서 더 크고, 긴 변들(3716)이 짧은 변들(3718)보다 더 멀리 떨어져 있다. 도 37c에 있어서, 고리형트렌치(3720)는 2개의 서로 다른 타원에 의해 경계가 정의되도록 도시되어 있다. 결과적으로, 고리형트렌치(3720)의 전체 폭은 위치에 따라 변한다. 도 37d에 있어서, 고리형 트렌치(3722)는 정사각형으로 도시되어 있다. 결과적으로 트렌치(3722)의 폭은 각 변에서보다 각 모서리에서 더 크지만, 각 변은 서로 동일하게 떨어져 있다. 도 37e에서, 고리형트렌치(3724)는 외주(3726)에서 직사각형으로서 도시되어 있지만, 내주(3728)에서는 원형으로 되어 있다. 도 37f에 있어서, 고리형트렌치(3730)는 외주(3732)에서 직사각형으로서 도시되어 있지만, 내주(3734)에서는 정사각형으로 되어 있다. 도 37g에 있어서, 고리형트렌치(3736)은 요철형태(또는 콩팥모양)로 되어 있고, 이때 외주(3738)와 내주(3740)는 서로에 대해서 일정한 비율로 축소/확대된 것이고 트렌치의 폭은 일정하다. 도 37h에 있어서, 고리형트렌치(3742)는 도 37g와 형태가 유사한 외주(3744)를 가지고 있고 6각형인 내주(3746)를 가지고 있다.As briefly mentioned above, irrespective of the variant used, the above-mentioned annular trench can take any closed form (as well as the perimeter of the semiconductor material, if that variant is used). However, as an extended concept of the foregoing, most of the implementations take the same form to facilitate implementation, as well as capacitance or resistance, or both, but the via trenches do not have to take the form of annular trenches. Note that the width of the annular trench need not be uniform. 37A-37F show several representative examples of cross sections of annular trenches to illustrate this point. In FIG. 37A, the annular trench 3702 is shown in a triangle. As a result, the width 3704 of the trench 3702 is larger at each point 3706 than each side 3708 of the triangle. In FIG. 37B, the annular trench 3710 is shown rectangular. As a result, the width 3704 of the trench 3710 is larger at each edge 3712 than each of the sides 3714 of the rectangle, and the long sides 3716 are farther than the short sides 3718. In FIG. 37C, the annular trench 3720 is shown such that the boundary is defined by two different ellipses. As a result, the overall width of the annular trench 3720 varies with location. In FIG. 37D, the annular trench 3722 is shown square. As a result, the width of the trench 3722 is larger at each corner than at each side, but each side is equally spaced from each other. In FIG. 37E, the annular trench 3724 is shown as a rectangle on the outer circumference 3726, but is circular on the inner circumference 3728. In FIG. 37F, the annular trench 3730 is shown as a rectangle on the outer circumference 3732, but is square on the inner circumference 3374. In FIG. 37G, the annular trench 3736 has an uneven shape (or kidney), wherein the outer circumference 3738 and the inner circumference 3740 are reduced / expanded at a constant rate with respect to each other and the width of the trench is constant. Do. In FIG. 37H, the annular trench 3742 has an outer circumference 3734 similar in shape to that of FIG. 37G and has an inner circumference 3746 that is hexagonal.

상술한 것에서 연장된 개념을 반도체 재료로 된 고리부를 갖는 변형예에 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 각 주면(peripheral surfaces)의 형태를 다른 것들과 동일하게 할 수 있고, 특정한 응용에서 요구에 따라 혹은 필요에 따라 하나 이상의 주면을 그 이외의 하나 이상의 주면과 다르게 할 수 있다.The concept extended from the above is equally applicable to the variant having the annular portion of the semiconductor material. That is, the shape of each peripheral surface may be the same as the others, and one or more principal surfaces may be different from one or more other principal surfaces as required or needed in a particular application.

2개의 칩 사이에 연결부를 최종적으로 형성하기 위해 상술한 방식을 이용하는 것으로부터 원래 얻어지는 효과 이외에도, 상술한 방식은 칩, 다이 또는 웨이퍼 적층(stacking)의 면적 측면에서 큰 효과가 있다. 칩, 다이 또는 웨이퍼가 미리 가공된 경우에, 예를 들어 이것이 포함하게 될 트랜지스터, 전기용량, 다이오드, 스위치, 저항, 커패시터 등의 관점에서 기능을 하는 장치들이 무엇이든 그 위에 형성되어 있다는 기능적 측면에서 완전히 형성된 경우에, 특히 그러한 효과가 있다.In addition to the effects originally obtained from using the method described above to finally form a connection between two chips, the method described above has a great effect in terms of area of chip, die or wafer stacking. In the case of a chip, die or wafer being pre-machined, for example, in terms of the transistors, capacitives, diodes, switches, resistors, capacitors, etc. that it will contain, any device that functions will be formed on the functional side. In the case of a complete formation, there is especially such an effect.

고리형비어 공정을 이용하여 비어를 형성함으로써, 전기전도성을 얻도록 하며 웨이퍼를 융해한 뒤에 그 후처리를 거의 또는 완전히 필요로 하지 않는 방식으로 웨이퍼를 적층할 수 있는 방법을 얻어지게 된다. 이 점은 비용 및 수율 측면에서 매우 효과적인 것으로, 특히 2개의 웨이퍼가 결합되거나 하나의 웨이퍼가 여러 개의 개별 칩과 같이 배치되는 경우 웨이퍼 수준에서 특히 효과적이다. 웨이퍼들을 결합하는 경우, 주요 실현예들 중 하나는 (2개의 웨이퍼를 결합한 이후에) 결합된 2개-웨이퍼 조각이 (결합 직전의 하나의 웨이퍼인) 단일-웨이퍼 조각보다 훨씬 높은 값을 갖게 된다. 마찬가지로, 3개의 웨이퍼 조각을 적층결합하면, 그 값은 훨씬 높아지게 된다. 적층된 일련의 다이를 일체화한 이후에 행해지는 어떠한 후처리도, 손상에 의해 결과적으로 매우 큰 값이 더해진 조각이 파괴되게 되기 때문에 아주 큰 위험이 추가되는 것이다.By forming vias using an annular hollow process, a method is obtained in which the wafers can be stacked in such a way as to achieve electrical conductivity and to require little or no post-treatment after melting the wafer. This is very effective in terms of cost and yield, especially at the wafer level where two wafers are combined or one wafer is placed with several individual chips. When joining wafers, one of the major implementations is that the combined two-wafer piece (after joining two wafers) will have a much higher value than the single-wafer piece (which is one wafer just before joining). . Similarly, stacking three pieces of wafers together results in much higher values. Any post-processing performed after integrating a series of stacked dies adds a great risk because damage will result in the destruction of very largely added pieces.

따라서, 상기한 공정들에 의하면, 적층하기 전에 비어 가공 및 박형화가 일어나기 때문에 훨씬 우수한 방식이 얻어지게 된다. 결과적으로, 완전히 적층 준비가 완료된 조각들이 형성되게 되고 하나의 조각이 다른 하나 위에 결합(즉, 결합)하기 위해 놓여질 수 있게 되며, 추가적인 웨이퍼 처리가 없고, 온칩 장치의 형성 이후와 결합 이전에 비어 형성이 완료된 상태가 된다. 칩이 상술한 방식으로 적층됨에 따라, 그 조합의 값이 점점 상승하게 되면서, (즉, 박형화가 필요하지 않고 결합 이전에 박형화가 수행되었다면) 다른 층(즉, 다른 다이)을 부착하는 단계의 개수는 일반적으로 단지 하나가 된다. 이에 따라, 칩들을 적층하고 그 이후에 전기적콘택을 형성하는 종래의 적층 방식에서 원래 발생하는 후 처리로 인한 고가의 부품들에 대한 수율 손실의 위험성이 최소화된다.Therefore, according to the above processes, a much better manner is obtained because via processing and thinning occur before lamination. As a result, pieces ready to be stacked are formed and one piece can be placed to join (ie, join) on top of another, without additional wafer processing, and forming vias after and before the formation of the on-chip device. This is a completed state. As the chips are stacked in the manner described above, the value of the combination gradually increases, i.e., the number of steps of attaching another layer (i.e., another die), i.e. if thinning is not required and thinning was performed prior to bonding. Is usually just one. This minimizes the risk of yield loss for expensive components due to the post-processing that originally occurs in conventional stacking schemes in which chips are stacked and subsequently made electrical contacts.

따라서, 종래기술에 비해, 적층 이전에 비어를 형성하는 것은 다음과 같은 것을 가능하게 한다.Thus, as compared with the prior art, forming the vias before lamination makes it possible to:

1) 적층된 조각 상에 후처리가 전혀 없거나 감소하게 되며 (따라서, 노동력이 적게 들고 수율이 증가된다);1) there is no post-treatment on the laminated piece at all or a reduction (thus, less labor and increased yield);

2) 정렬 허용범위가 매우 크게 된다(즉, 모든 조각이 바닥의 조각에 대해서 공통으로 정렬되야만 하는 종래의 적층방식과 달리, 각 칩은 바로 아래의 칩에 대해서만 잘 정렬하기만 하면 된다).2) The alignment tolerance becomes very large (ie, unlike conventional stacking where all pieces must be aligned in common with the bottom piece, each chip only needs to be aligned well with the chip just below it).

도 38은 적층할 웨이퍼를 준비하는 공정의 일반적인 개요를 간단한 형태로 나타낸 도면이다. 도 38a는 초기에 완전히 형성된 웨이퍼의 일부와, 특히 장치(3802)와 그 하부기판(3804)을 간단한 형태로 나타낸 도면이다. 그 일반 공정은 다음과 같다. 우선, 재료(3806)이 웨이퍼의 장치 측에 적층된다(도 38b). 그리고 재료(3806)과 콘택을 위한 그 아래 부분들을 식각하여 트렌치(3830)을 형성한다(도 38c). 트렌치(3808)의 벽(3810)은 절연되어 (3812) 도핑된 반도체재료가 형성될 콘택과 단락될 가능성을 방지하게 된다(도 38d).38 is a diagram schematically illustrating a general outline of a process of preparing a wafer for lamination. 38A shows in simplified form a portion of an initially fully formed wafer, in particular the apparatus 3802 and its lower substrate 3804. The general process is as follows. First, material 3806 is laminated to the device side of the wafer (FIG. 38B). The material 3806 and its underlying portions for contact are etched to form a trench 3830 (FIG. 38C). The walls 3810 of the trench 3808 are insulated (3812) to prevent the possibility of shorting of the contacts to be formed with the contacts to be formed (FIG. 38D).

이러한 처리 대신에, 재료(3806)을 절연층(3812)의 적층 도중에 자동적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 재료(3806)의 제1적층물을 제거하고, 트렌치(3808)을 식각하고 나서 TEOS(산화재료)을 적층함으로써 TEOS를 웨이퍼들 위에 배치시킨다. 이 재료가 적층되는 방식 때문에, 2.5미크론의 재료가 웨이퍼의 상부에 배치되고 1.25미크론이 트렌치 내의 벽 상에 배치되게 된다. 이에 따라, 트렌치의 벽을 덮는 동시에 두꺼운 상부층을 얻는 또 다른 방식이 얻어지게 된다. 즉, 이러한 방식에서는, 재료(3806)을 별개의 단계로서 배치하는 처리를 생략할 수 있거나 웨이퍼의 토폴로지에 따라 남은 단계들과 함께 사용될 수 있다.Instead of this treatment, material 3806 may be automatically formed during the lamination of insulating layer 3812. For example, the first stack of material 3806 is removed, the trench 3808 is etched and then the TEOS is placed over the wafers by stacking the TEOS (oxidation material). Because of the way this material is stacked, 2.5 microns of material are placed on top of the wafer and 1.25 microns are placed on the walls in the trench. This results in another way of obtaining a thick top layer while covering the walls of the trench. That is, in this manner, the process of placing the material 3806 as a separate step can be omitted or can be used with the remaining steps depending on the topology of the wafer.

이어서 금속(3814)을 트렌치 내에 주입하여 도전체의 도금을 위한 시드층을 제공한다(도 38e). 그리고 나서, 남은 비어 볼륨을 도전체가 될 금속(3816)으로 채운다(도 38f). 이어서, 여분의 금속(과 선택적으로는 절연층(3812)와 금속(3806)의 일부)를 예를 들어 화학적 또는 기계적 처리 또는 이들의 소정의 조합에 의해 제거한다(도 38g). 그리고 나서, 웨이퍼를 식각하여 개구부(3820,3822)를 형성하여 이를 통해 원래 존재하는 콘택 부분들(3824,3826)에 대해 접근을 가능하게 한다(도 38h). 그리고 나서, 금속(3828,3830)을 도포하여 기존의 콘택 부분들(3824,3826)을 새로운 가공에 의해 형성된 콘택(3832,3834)와 상호 접속한다(도 38i). 이어서, 웨이퍼의 후방부(3826)를 박형화하여 가공 형성된 콘택(3832,3834)의 다른쪽 단부를 노출시키고, 선택적으로는 트렌치(3808)의 바닥에 있는 절연부(3812)를 제거한다(도 38j). 이어서, 웨이퍼의 후방부(3826)를 식각하여 융기된 포스트(3838,3840)를 형성하고, 트렌치(3808) 바닥의 절연부(3812)가 이전 단계에서 제거되지 않았다면, 절연부(3812)를 제거하게 된다(도 38k). 이러한 처리 대신에, 몇몇 구현예에서는, 절연부(3812)를 부분적으로 제거하거나, 전기도전성이 필요치 않으면 (예를 들어, 비전도성 포스트형 연결부를 단순히 정렬하거나 형성하는데 이용될 경우에는) 경우에 따라 완전히 제거되지 않을 수도 있다. 마지막으로, 상기한 포스트가 될 노출된 충전재료가 산화할 수 있거나, 연결부를 나중에 형성하는 것에 대해 역 반응을 일으키는 타입인 경우, 선택적 배리어층(3842)을 융기된 포스트(3838,3840) 상에 도포하여 산화 혹은 그러한 이외의 역반응을 방지하게 된다. Metal 3814 is then implanted into the trench to provide a seed layer for plating of the conductor (FIG. 38E). The remaining via volume is then filled with metal 3816 to be the conductor (FIG. 38F). The extra metal (and optionally the insulating layer 3812 and a portion of the metal 3806) is then removed, for example, by chemical or mechanical treatment or any combination thereof (FIG. 38g). The wafer is then etched to form openings 3820 and 3822 to allow access to the original contact portions 3824 and 3826 (FIG. 38H). Metal 3830 and 3830 are then applied to interconnect existing contact portions 3824 and 3826 with contacts 3832 and 3834 formed by new processing (FIG. 38I). Subsequently, the rear portion 3826 of the wafer is thinned to expose the other ends of the formed contacts 3832 and 3834, and optionally to remove the insulating portion 3812 at the bottom of the trench 3808 (FIG. 38J). ). Subsequently, the rear portion 3826 of the wafer is etched to form raised posts 3838 and 3840, and if the insulation 3812 at the bottom of the trench 3808 has not been removed in the previous step, the insulation 3814 is removed. (FIG. 38K). Instead of this process, in some embodiments, if the insulation 3812 is partially removed, or if electroconductivity is not needed (eg, used to simply align or form non-conductive post-shaped connections) It may not be completely removed. Finally, if the exposed filling material to be the post is of a type that can oxidize or cause adverse reactions to later forming connections, the optional barrier layer 3842 is formed on the raised posts 3838 and 3840. Application to prevent oxidation or other adverse reactions.

또 다른 변형예에 따르면, 연성 혹은 연성(malleable) 재료를 금속(3828,3830)의 상부에 도포하여 그 금속들을 보호한 후에 도 38j, 도 38k, 및 도 38l의 단계를 (후술하는 것처럼 이용되는) 수행할 수 있다. 이러한 변형예에 의하면 웨이퍼를 박형화한 이후에 수행되어야 하는 단계의 개수를 줄일 수 있다.According to another variant, a soft or malleable material is applied on top of the metals 3828 and 3830 to protect the metals and then the steps of FIGS. 38J, 38K, and 38L are used as described below. Can be performed. According to this variant, the number of steps to be performed after thinning the wafer can be reduced.

이때, 일반적 스루칩 연결부가 형성된 상태가 되고, 칩, 다이 또는 웨이퍼 기판 위에 적층(stacking)을 용이하게 하고 하나 이상의 여러 웨이퍼 단위들을 형성하도록 할 수 있게 된다.In this case, a general through-chip connection is formed, and the stacking may be facilitated on a chip, a die, or a wafer substrate, and one or more wafer units may be formed.

도 39 내지 도 41은 상술한 공정들의 다른 변형예들을 이용하여 스루칩 연결부를 형성하도록 가공된 뒤에 그러한 유닛을 형성하도록 적층결합된 칩들의 소정 부분들을 포괄적으로 나타낸 도면이다. 특히, 도 39는 상기 기본 방식의 변형예를 이용하여 서로 상호 접속된 일련의 적층 칩들의 대응 부분(3900)들을 나타낸 도면이다. 도 40은 적층된 일련의 2중 도전체 변형 칩들의 대응 부분(4000)들을 나타낸 도면이다. 도 41은 적층된 일련의 3중 도전체 변형 칩들의 대응 부분(4100)들을 나타낸 도면이다. 본 발명에서 설명한 공정들 중 하나를 이용함으로써, 동일평면 방식 또는 완전히 중첩되는 방식으로 구성될 필요가 없으나 그래도 수직방향으로는 연장이 가능한 웨이퍼 부품들로부터 적층물(stacks)들과 유닛들을 형성할 수 있다는 점을 상술한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.Figs. 39-41 are views generally showing certain portions of chips stacked to form such a unit after being fabricated to form through-chip connections using other variations of the above-described processes. In particular, FIG. 39 shows corresponding portions 3900 of a series of stacked chips interconnected with each other using a variation of the basic scheme. 40 shows corresponding portions 4000 of a series of stacked double conductor modified chips. FIG. 41 shows corresponding portions 4100 of a series of stacked triple conductor modified chips. By using one of the processes described in the present invention, stacks and units can be formed from wafer components that do not need to be configured in a coplanar manner or in a completely overlapping manner but are still extendable in a vertical direction. It will be appreciated from the above description that there is.

도 39 내지 도 41의 3개의 적층물 중 각각 내에서, 선택적 콘택 패드(3902,4002,4102,4104)가 절연기(standoff)로서 추가된 상태에 있으며, 따라서 웨이퍼 사이에 적절한 여유와 우수한 전기적 콘택을 확보하게 된다.Within each of the three stacks of FIGS. 39-41, optional contact pads 3902, 4002, 4102, 4104 are added as standoffs, thus providing adequate clearance and good electrical contact between wafers. Will be secured.

상술한 방식이 사용되는 특정한 응용에 따라, 콘택을 여러 가지 방식으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 상술한 비어는 종래기술의 C-4 솔더 타입 공정에 의해 그곳에 마이크로범프가 형성되어, 전기적으로 연결될 2 지점이 접촉하게 되고 솔더가 액상으로 변하게 되며, 그후 경화되어 그 2개의 조각이 물리적으로 또한 전기적으로 결합되게 된다. 다른 변형예에 의하면, 한쌍의 콘택 중 하나는 강성이고 다 른 하나는 그것에 비해 상대적으로 연성이 있는 한쌍의 콘택을 이용할 수 있으며 본 발명에서 설명하는 공정을 이용하여 그 2개를 결합할 수 있다. 또 다른 변형예에 의하면, 콘택 쌍 중 양쪽 모두가 연성이 있는 재료를 그 위에 형성할 수 있고, 본 발명 혹은 다른 기술에서 설명하는 적절한 공정을 이용하여 그 2개를 결합할 수 있다. 혹은, 종래의 포스트 및 소캣 타입의 방식을 이용할 수도 있다. 이러한 방식에 의하면, 그 2개의 콘택은, 포스트가 소캣에 비해 상대적으로 약간 크거나 소캣이 포캣의 크기보다 상대적으로 약간 작아서 결과적으로 그 2개를 모으면 그 2개 사이에 억지 끼워맞춤(interference fit)이 이루어지는 상보적인 형태를 취하게 된다.Depending on the particular application in which the foregoing schemes are used, the contacts can be formed in various ways. For example, the vias described above are microbumps formed therein by prior art C-4 solder type processes, where the two points to be electrically connected are brought into contact and the solder turns into a liquid phase, which is then cured to form the two pieces. It is to be physically and electrically coupled. In another variant, one of the pair of contacts is rigid and the other is using a pair of contacts that are relatively soft relative to it and the two can be joined using the process described herein. According to another variant, both of the contact pairs can form a ductile material thereon and combine the two using the appropriate process described in the present invention or other techniques. Alternatively, conventional post and socket types may be used. In this way, the two contacts have a post fit that is slightly larger than the Socat, or that the Socat is slightly smaller than the size of the forcat, resulting in an interference fit between them. This takes a complementary form.

어느 경우에는, 두꺼운 웨이퍼(도 42a)를 사용하여 취급시 강도를 확보하는 것이 바람직한 경우가 있다. 웨이퍼가 특히 두껍고 원하는 비어의 지름이 원하는 웨이퍼의 두께의 대략 1/20에서 1/30보다 작은 경우에, 몇몇 변형예에 상기와 다른 공정을 이용하여 더 두꺼운 웨이퍼에 적합하게 할 수 있다. 그러한 “후방에서 전방으로”의 비어를 형성하는 공정을 도 42b 내지 도 42e에 간단한 형태로 나타내었다. 우선, 장치를 지지하는 웨이퍼의 후방측을 식각하여 비어를 형성한다(도 42b). 그리고 나서, 본 발명에서 설명하는 (단일 도전체, 동축, 3축 등의) 공정들 중 하나를 이용하거나 사전에 형성된 포스트를 삽입하는 등의 다른 소정의 공정을 통해 비어를 도전성을 지니게 한다(도 42c). 이러한 방식에 의하면 결과적으로 후방측이 연성이 있는 재료 혹은 강성인 포스트 재료 중 하나를 갖게 된다. 그리고 나서, 도전체에 걸쳐서 위에서 (정면 또는 장치쪽에서) 아래쪽으로 후방측 도전체 의 바닥이 끝나는 지점까지 식각하여 대응하는 비어를 형성한다(도 42d). 이어서, 선택적으로, 전방측 장치들을 보호하게 되며, 요구가 있는 경우, 예를 들어 본 발명에서 설명하는 방식을 이용하여 장치들에 대한 콘택 또는 재경로형성(rerouting)을 수행하며(도시하지 않음), 후방측에 이용되는 방식과 실질적으로 동일하게 비어가 도전성을 갖게 한다(도 42e). 몇몇 변형예에 의하면, 후방측 도전체의 바닥에 있는 재료은 식각 정지막 및/또는 그 도전체를 전방측에서부터 도금하기 위한 시드층으로서 역할을 할 수 있다는 이점이 있다. 이에 따라 도전체를 후방측에 형성하기 위해 이용되는 방식에 비해 처리 단계의 개수를 줄일 수 있다. 또한, 다른 변형예에 따르면, 후방 비어로부터의 도전체와 전방 비어로부터의 도전체 사이에 물리적인 접속이 없는 것이 바람직한 경우에, 전기용량 결합을 통해 연결이 이루어진 상태에서 그 2개의 도전체 사이에 적절한 양의 웨이퍼가 남아 있게 될 수 있다.In some cases, it may be desirable to secure the strength during handling using a thick wafer (FIG. 42A). If the wafer is particularly thick and the diameter of the desired via is smaller than approximately 1/20 to 1/30 of the thickness of the desired wafer, some variations may be used to accommodate thicker wafers using a process different from the above. The process of forming such a “back to front” via is shown in simplified form in FIGS. 42B-42E. First, the back side of the wafer supporting the apparatus is etched to form a via (FIG. 42B). The via is then made conductive through other predetermined processes such as using one of the processes described herein (such as single conductor, coaxial, triaxial, etc.) or inserting a preformed post (FIG. 42c). This approach results in the rear side having either a ductile material or a rigid post material. Then, from the top (on the front or device side) over the conductor, it is etched down to the point where the bottom of the rear conductor ends, forming a corresponding via (FIG. 42D). Then, optionally, the front side devices are protected and, if desired, contact or rerouting to the devices is carried out (not shown) using, for example, the manner described herein. The vias are made conductive in substantially the same manner used on the back side (FIG. 42E). According to some variations, the material at the bottom of the backside conductor has the advantage that it can serve as a seed layer for plating the etch stop film and / or the conductor from the front side. This can reduce the number of processing steps compared to the method used to form the conductor on the back side. Further, according to another variant, where it is desired that there is no physical connection between the conductors from the rear vias and the conductors from the front vias, between the two conductors in a connection made via capacitive coupling Appropriate amount of wafers may be left.

이러한 방식은 단일 비어가 형성되고 절연체와 금속들이 하나의 구멍에 적층되는 기존의 2가지 비어 형성공정들과 함께 적용할 수 있거나, 앞서 설명한 본 발명의 공정에서는 고리형 비어 방식과 함께 적용하여 고도로 제어되는 임피던스 비어를 형성할 수 있다.This method can be applied with two existing via forming processes in which a single via is formed and the insulator and metals are stacked in one hole, or in the process of the present invention described above, it can be applied in conjunction with the annular via method to provide a high degree of control. Impedance vias can be formed.

또한, 일측에는 완전히 채워지지 않은 비어가 있어서 그 비어의 채워지지 않은 부분이 “포스트”(즉, 압력 또는 억지 끼워맞춤 연결부)를 수용하는 “슬롯”으로서 역할을 하여 정렬 및/또는 전기적 접속성 및 물리적 접속성을 달성할 수 있도록 되는 경우에, 후방에서 전방으로의 방식을 이용할 수 있다. 이러한 타입의 압력 또는 억지 끼워맞춤 방식을 도 42f에 나타내었다.Also, on one side there are vias that are not fully filled so that the unfilled portion of the via serves as a “slot” to receive a “post” (ie a pressure or interference fit connection) to provide alignment and / or electrical connectivity and Where physical connectivity can be achieved, a scheme from rear to front can be used. This type of pressure or interference fit is shown in FIG. 42F.

다른 변형예에 의하면, 전기용량 결합을 칩 사이에서의 데이터 전송을 위해 이용할 수 있는 방식으로 칩을 부분적으로 통과하는 연결부를 형성하는데 상술한 후방에서 전방으로의 비어 형성 방법을 이용할 수 있다. 전기용량 결합은 콘택이 가까울 때 동작하고 연결부들의 밀도가 크로스토크에 의해 제한을 받으므로, 본 발명에서 설명하는 방식들의 변형예는 통신 타입을 이용하여 칩을 형성하는데 이상적이 된다. 이들 방식은 차단수단이 제공되도록 동축 또는 3축 포스트를 이용하여 콘택 사이의 거리를 최소화할 수 있기 때문에 서로 가까운 연결부들에 의한 크로스토크를 쉽게 최소화할 수 있다. 또한, 전기용량적 콘택은 부품 사이에 실질적인 전기적 접촉이 필요 없다는 장점을 지닌다. 이러한 방에 의하면, 도 43a 내지 도 43d에 나타낸 바와 같이, 비어가 콘택으로부터 물리적으로 제거되도록 칩 상부의 콘택에 충분이 가깝도록 하지만, 충전된 경우 충전재료과 콘택 사이에 인가된 신호의 우수한 전기용량 결합이 가능하도록 비어가 충분히 가깝도록 하는 방식으로, 칩의 후방에서부터 식각하여 비어를 형성한다(도 43b). 이어서, 이러한 비어를 금속스터드와, 단일 도전체, 동축 또는 3축 도전체로 채워서 우수한 전기용량 결합을 얻도록 한다(도 43c). 이러한 방식에 의해, 연결부들이 적절한 거리를 갖는 동시에 웨이퍼 취급을 위한 충분한 강도를 얻을 수 있는 전체적인 두께를 웨이퍼가 유지할 수 있게 된다. 이러한 방식은 하나의 웨이퍼의 후방측을 다른 웨이퍼의 전방측에 적층함으로써 적층물이 생길 수 있다는 추가적인 장점이 있다. 이러한 방식으로, 칩의 다중 적층(즉, 3개 이상의 칩의 적층)이 도 43d와 같이 발생할 수 있다. 칩이 전방과 후방이 마주보는 것이 아니고 전방과 전방이 마주보도록 해야 하 는 방식은 세 번째 칩이 다른 2개의 칩중 하나의 후방에 놓여지게 되고 웨이퍼 전체를 통해 통신하게 됨으로써, 크로스토크의 가능성을 피하기 위해 콘택 밀도가 낮아야 할 필요가 있을 것이므로 쉽게 칩의 적층을 일으키기가 쉽지 않는다는 방식이란 점에서 상술한 방식과 상당히 대조된다. 물론, 본 발명에서 설명하는 방식에 따르면, 크로스토크를 방지하기 위해 신호의 차단성을 향상시키도록 동축 또는 3축 비어를 이용할 수 있다.According to another variant, the above-described method of forming vias from the back to the front can be used to form the connection partially passing through the chip in such a way that capacitive coupling can be used for data transfer between the chips. Since capacitive coupling operates when the contacts are close and the density of the connections is limited by crosstalk, variations of the schemes described herein are ideal for forming chips using communication types. These methods can easily minimize crosstalk by close connections, since the distance between the contacts can be minimized by using coaxial or triaxial posts to provide blocking means. In addition, capacitive contacts have the advantage that no substantial electrical contact is required between the components. In this way, as shown in Figs. 43A-43D, the vias are close enough to the contacts on the top of the chip to physically remove them from the contacts, but the good capacitive coupling of the signal applied between the filling material and the contact when charged. The vias are etched from the back of the chip to form vias in such a way that the vias are close enough to allow this (FIG. 43B). This via is then filled with a metal stud and a single conductor, coaxial or triaxial conductor to obtain good capacitive coupling (FIG. 43C). In this way, it is possible for the wafer to maintain the overall thickness at which the connections have the proper distance and at the same time obtain sufficient strength for wafer handling. This approach has the additional advantage that a stack can be produced by stacking the back side of one wafer on the front side of another wafer. In this way, multiple stacks of chips (ie, stacks of three or more chips) can occur as shown in FIG. 43D. The way in which the chip should face forward and backward rather than face to face is to avoid the possibility of crosstalk, as the third chip is placed behind one of the other two chips and communicates across the wafer. The contact density will need to be low, so it is not easy to cause chip stacking. Of course, according to the scheme described in the present invention, coaxial or triaxial vias can be used to improve the signal blocking property to prevent crosstalk.

또한, 예를 들어 2개의 비어가 서로 연결되지 않는다는 점에서 진정한 후방에서 전방쪽으로의 연결이 이루어지지 않은 경우에(즉, 전방측에서부터 형성된 비어와 후방측의 포스트 사이에 재료가 남은 경우), 전기용량적 결합을 압력 맞춤 연결부와 함께 이용할 수 있다. 이러한 경우, 본 발명에서 설명하는 변형예들 중 하나에 따라 전방측 비어가 후방측 비어처럼 독립적으로 형성될 것이다.Also, for example, if there is no true rear-to-forward connection in that the two vias are not connected to each other (i.e., material remains between the vias formed from the front side and the posts on the rear side), Capacitive coupling can be used with pressure fit connections. In such a case, the front via will be formed independently like the rear via according to one of the variants described herein.

또한, (비어 방식 혹은 다른 방식을 통해 형성되던지 여부와 상관 없이) 칩 표면 상에 있는 하나 이상의 콘택 사이에서 전기 용량 결합이 발생할 수 있다. 이러한 방식은, 예를 들어 2개의 상보적인 콘택 사이에 칩 또는 금속화부가 있거나 또는 다른 구조에 의해 격리된 상태를 유지하기 때문에 혹은 2중 하나 혹은 2개 모두가 TEOS와 같은 절연체, 포토레지스트 또는 그 이외의 산화물에 의해 덮여져 있기 때문에, 예를 들어 적층 방식에 의해 칩의 높이가 2개의 상보적인 콘택이 가까운데도 불구하고 토폴로지에 의해 물리적으로 쉽게 접촉하기가 쉽지 않을 정도의 높이인 경우에, 바람직할 수 있다.In addition, capacitive coupling can occur between one or more contacts on the chip surface (whether or not formed via a via or other method). This approach is, for example, because the chip or metallization is kept between two complementary contacts or is isolated by other structures, or one or both of them are insulators, photoresists or the like such as TEOS. Since it is covered by oxides other than the above, it is preferable when the height of the chip is such that, for example, the height of the chip is not easily physically easily contacted by the topology even though two complementary contacts are close by the lamination method. can do.

상술한 설명으로부터 본 발명의 방식의 여러 기능들을 더욱 명확히 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 방식들을 이용하여 얻을 수 있는 광범이하고 다양한 가능성들을 나타내는 또 다른 변형예를 형성할 수 있다. 그러한 변형예들 중 하나를 도 44a 내지 도 44i에 나타내었다. 이 방식은 “사전 연결(pre-connect)” 변형예로서, 본 발명에서 설명하는 임의의 처리가 시작되기 전에 (즉, 고리형 트렌치를 형성하기 전에) 미리 형성된 하부 웨이퍼(4402)(이하 “베이스”웨이퍼라 칭함)에 가공되어야할 웨이퍼를 부착시키기 때문에 상술한 방식 및 그 이외의 방식들과 다른 방식이다. 이러한 변형예에서는, 기본 연결 형성 공정들 중 어떠한 것도 이용할 수 있다. 이 변형 공정은 다음과 같이 행해진다.  It will be clear from the foregoing description that the various functions of the inventive method are more clearly understood. It is also possible to form another variant that represents the broad and varied possibilities achievable using the methods of the present invention. One such variant is shown in FIGS. 44A-44I. This approach is a “pre-connect” variant, in which a preformed lower wafer 4402 (hereinafter “base”) is formed before any processing described herein begins (ie, before forming the annular trench). This method is different from the above-described method and others because it attaches a wafer to be processed to a wafer (“wafer”). In this variant, any of the basic linkage forming processes may be used. This deformation | transformation process is performed as follows.

우선, 비어가 기판을 완전히 관통할 수 있도록 하는데 필요한 정도까지 최초 웨이퍼를 박형화한다(도 44a). 이 단계는 선택적인 것으로, 이용될 특정 식각 공정이 어려움 없이 칩 전체를 관통할 수 있을 경우에는 수행될 필요가 없다. 그리고 나서, 초기 웨이퍼를 정렬하고(도 44b) 접합재 또는 웨이퍼 융합을 이용하거나, 웨이퍼들이 매우 평탄한 경우에는 공유결합을 이용하여 베이스 웨이퍼에 부착한다(도 44c). 다음으로, 고리형 비어가 베이스 웨이퍼 상의 원하는 패드를 둘러 싸도록 베이스 웨이퍼까지 아래로 연장되도록, 베이스웨이퍼의 패드들을 걸쳐서 초기 웨이퍼 내에 고리형 비어를 형성한다(도 44d). 이어서 이렇게 형성된 고리형 비어에, 이후의 도전체 증착이 절연되도록 절연체로 채운다(도 44e). 이어서, 베이스 웨이퍼의 원하는 패드 위에 빈공간을 형성하기 위해 중심 포스트의 모두 또는 일부를, 베이스 웨이퍼 상의 원하는 패드까지 아래쪽으로 식각해 제거한다(도 44f). 마지막으로, 그 빈공간을 금속화하고(도 44g), 선택적으로, 본 발명에서 설명한 방 식들 중 하나를 이용하여 빈공간을 도전체로 완전히 채우거나(도 44h), 아니면 금속화부에 의해 빈공간의 중심이 완전히 채워지지 않는 경우에는 절연체로 채울 수 있다(도 44i). 결과적으로, 금속 주입에 의해 베이스웨이퍼까지 전기적인 연결이 생기게 되어 베이스웨이퍼 패드가 초기 웨이퍼를 통해 효과적으로 위로 연장되게 되어, 이 2개의 칩이 물리적으로 결합되게 된다. 이러한 방식을 이용하면, 절연체가 베이스웨이퍼 패드와 간섭되지 않도록 반도체 재료의 중심 포스트가 베이스 웨이퍼의 패드를 보호할 수 있게 된다는 장점이 얻어진다. 이는, 기존의 방식에 따르면 베이스웨이퍼를 노출된 상태로 남겨놓아서 도포된 절연체에 의해 오염될 수 있기 때문에 기존의 방식을 이용하여 동일한 일을 수행하려고 하는 경우 얻어지는 것과 상당히 다른 것이다.First, the initial wafer is thinned down to the extent necessary to allow the via to fully penetrate the substrate (FIG. 44A). This step is optional and need not be performed if the particular etching process to be used can penetrate the entire chip without difficulty. The initial wafer is then aligned (FIG. 44B) and attached to the base wafer using bonding or wafer fusion, or covalent bonding if the wafers are very flat (FIG. 44C). Next, an annular via is formed in the initial wafer across the pads of the base wafer such that the annular via extends down to the base wafer to surround the desired pad on the base wafer (FIG. 44D). The annular vias thus formed are then filled with insulator so that subsequent conductor deposition is insulated (FIG. 44E). Subsequently, all or a portion of the center post is etched down to the desired pad on the base wafer to form a void on the desired pad of the base wafer (FIG. 44F). Finally, the voids are metallized (FIG. 44G) and, optionally, completely filled with voids with a conductor (FIG. 44H) using one of the methods described herein, or by the metallization of the voids. If the center is not completely filled, it can be filled with insulators (Fig. 44I). As a result, the metal injection creates an electrical connection to the base wafer, which effectively extends the base wafer pad up through the initial wafer, causing the two chips to be physically coupled. Using this approach, the advantage is obtained that the center post of the semiconductor material can protect the pad of the base wafer so that the insulator does not interfere with the base wafer pad. This is quite different from what is obtained when trying to do the same thing using the existing method, since according to the conventional method it can be contaminated by the applied insulator by leaving the base wafer exposed.

하지만, 어느 경우에는, 압력 맞춤 연결 방식이 제어 능력의 결여로 인하여 적절하지 않을 수도 있다. 그러한 경우, 본 발명에 따른 선택적인 다른 방식으로서 “포스트 및 관통”이라 칭하는 방식을 이용할 수 있다. 이상적으로는, 포스트 및 관통 방식과 “택 및 융해”공정이 각각 갖는 이점과 함께 이용하였을 때의 또 다른 이점이 있기 때문에 포스트 및 관통 방식을 택 및 융해 공정과 함께 이용할 수 있고 주로 이용하게 될 것이다.In some cases, however, pressure fitting connections may not be appropriate due to the lack of control. In such a case, an alternative alternative method according to the present invention may be called a "post and through". Ideally, the post and penetrating methods can and will be used in conjunction with the tack and melting process, as there are other benefits of using the post and penetrating methods and the “tack and melt” process respectively. .

이러한 방식은 강성 “포스트” 콘택과 (포스트 재료에 비해서) 상대적으로 연성이 있는 패드 콘택의 2개의 콘택을 조합하여 이용한다. 경우에 따라 이 2개의 콘택 중 하나 혹은 양쪽 모두가 하부의 강성 지지 구조 또는 절연기(standoff)를 지니고 있다. 간략히 개요를 말하면, 2개의 콘택 중 하나는 니켈(Ni), 구리(Co), 또는 팔라듐(Pd) 또는 본 발명에서 설명하는 다른 적절한 강성 합금으로 이루어진 콘택이다. 이 콘택은 “포스트”로서 역할을 한다. 2개의 콘택 중 다른 하나는, (외부에서 가해진 힘에 의해, 혹은 예를 들어 웨이퍼가 구부러짐으로써 생기는 힘에 의해) 2개의 콘택을 압력에 의해 모아졌을 경우, 그 포스트가 그 연성 재료를 관통하게 되고(“포스트 및 관통” 부분), 기설정한 온도 이상으로 가열되고(택 및 융해 공정 중 택 단계), 2개의 콘택이 2개 중 어느 하나도 액상상태가 되지 않게 되는 온도까지 냉각할 때 2개의 콘택이 택 결합하게 될 수 있도록, 포스트 보다 충분히 연성인 재료로 이루어진다.This approach uses a combination of two contacts, a rigid “post” contact and a relatively soft pad contact (relative to the post material). In some cases, one or both of these contacts have a lower rigid support structure or standoff. Briefly, one of the two contacts is a contact made of nickel (Ni), copper (Co), or palladium (Pd) or other suitable rigid alloy as described herein. This contact acts as a "post." The other of the two contacts, when the two contacts are brought together by pressure (by external forces, or by, for example, the bending of the wafer), the post penetrates through the flexible material ("Post and through" part), two contacts when heated above a predetermined temperature (choose during the tack and melting process) and when the two contacts cool to a temperature at which neither of them will become liquid It is made of a material that is softer than the posts so that it can be tack bonded.

본 발명에서 이용된 것처럼, 액상이란 용어는 언급된 금속 또는 합금이 완전히 (또는 실질적으로 완전히) 액체상태에 있는 것을 의미한다. 금속이 비액상상태 또는 반액상상태(non-liquidus or semi-liquidus state)인 경우, 본 발명에서 이용된 것처럼, 금속은 상술한 바와 같이 부착이 가능하기에 충분히 연성이지만 동일한 금속이나 합금이 완전 액체 또는 액상 상태에 있는 것처럼 이동하거나 흐를 수 있도록 충분한 액체 상태에 있다. 본 발명의 공정들의 대부분의 변형예는 비액상와 비고체상 상태에 있는 금속 또는 합금과 함께 적용되게 된다. 즉, 금속 또는 합금용 위상도(phase diagram) 상에서, 고체상 (완전한 고체) 온도와 액상(완전한 액체) 온도 사이에서 본 발명의 공정에 따른 변형예가 적용되게 되며, 대부분은 이 2 온도 사이의 평형점 근처에서 적용되게 된다. 도 33 내지 도 36에 나타낸 바와 같이 예를 들어 칩을 다른 소자에 결합하는 것을 참고로 하면 이러한 차이를 더 잘 알 수 있을 것이다. 이들 도면에서, 재료(2404)이 액상 상태에 있는 솔더(금속 또 는 합금)일 경우라면, 이에 따라 칩이 녹은 솔더 위에 뜨게 될 것이고, 모세관작용에 의해 솔더가 비어(3210,3310) 쪽으로 끌어올려짐에 따라 비어(3210,3310)가 솔더 구(solder ball) 상에 스스로 중심에 있게 될 것이다. 본 발명에서 설명된 택 및 융해 공정의 대부분의 변형예에서 이용된 것과 같은 비액상 또는 반액상 상태에서는, 택 단계와 융해 단계 모두의 기간 중에, 금속이나 합금은 연성이 매우 높지만(즉, 일부 재료은 액체상태에 있지만), 칩을 뜨게 하거나 비어(3210,3310)가 스스로 중심에 있게 되도록 충분한 액체는 아닌 상태가 된다. 따라서, 금속 또는 합금을 비어(3210,3310)에 진입하도록 하기 위해서는 (외부의 힘이든 외부의 힘이 없이 칩의 무게로부터 생긴 힘이든 간에) 얼마간의 힘을 가하는 것이 필요하다.As used herein, the term liquid phase means that the metal or alloy mentioned is in a completely (or substantially completely) liquid state. When the metal is in a non-liquidus or semi-liquidus state, as used herein, the metal is soft enough to be attached as described above, but the same metal or alloy is a complete liquid. Or in a liquid state sufficient to move or flow as if in a liquid state. Most variations of the processes of the present invention will be applied with metals or alloys in non-liquid and non-solid states. That is, on a phase diagram for a metal or alloy, a variant according to the process of the present invention is applied between a solid phase (complete solid) temperature and a liquid phase (complete liquid) temperature, most of which are equilibrium points between these two temperatures. Applied nearby. 33 and 36, the difference may be better understood by referring to, for example, coupling a chip to another device. In these figures, if the material 2404 is a solder (metal or alloy) in liquid phase, the chip will then float on the molten solder, and the capillary action pulls the solder toward the vias 3210 and 3310. The vias 3210 and 3310 will then center themselves on the solder ball. In the non-liquid or semi-liquid state as used in most variants of the tack and melting process described herein, during the period of both the tack and melting steps, the metal or alloy is very ductile (ie, some materials Liquid), but not enough liquid to float the chip or to center the vias 3210 and 3310 themselves. Thus, in order to allow the metal or alloy to enter the vias 3210 and 3310, it is necessary to apply some force (whether from external or external forces resulting from the weight of the chip).

그 후, “택” 온도 보다 높은 다른 온도 이상으로 상승시키는 제2의 가열을 하면(택 및 융해 공정의 융해 단계), (액상 상태가 되고 액상 상태로부터 벗어나게 되는 (즉, 녹고 다시 경화되는) 솔더와는 대조적으로) 재료들이 각각 상호확산이 되게 된다.Subsequently, a second heating that raises above another temperature above the “tack” temperature (the melting phase of the tack and melting process) causes the solder to become liquid and out of the liquid phase (ie, melted and cured again). In contrast, the materials are each interdiffused.

택 및 융해 결합 공정은 “부착” 또는 “택” 단계와 “융해” 단계의 2가지 주요 부분으로 나뉜다. 택 단계는 택 쌍들 사이에서 아주 균일한 전기적 접속이 이루어지게 한다. 포스트 및 관통 접합의 형성을 택 결합과 조합하게 되면, 콘택들 중 임의의 콘택 상에 있는 어떠한 표면 산화물도 쉽게 뚫을 수 있다. 이러한 비산화물 억제 콘택 방식(non-oxide inhibited contact)에 의하면 강한 압력을 가할 필요 없이 단순한 융해 공정이 가능하게 된다. 포스트 및 관통 및 택 단계의 조합이 없는 경우에는, 택 공정의 고온 부분 도중 또는 융해 공정의 초기 단계에서 강성 및 연성(malleable) 재료의 표면에 형성되는 산화물을 콘택이 뚫을 수 있도록 하기 위해, 융해 공정은 실질적으로 더 큰 압력을 필요로 해야 할 것이다. 택 단계의 초기화 과정에서 그러한 산화물 “크러스트”를 통과하게 함으로써, 실질적으로 낮은 압력에서도 융해 단계가 일어나게 되고, 경우에 따라서는 칩 자체의 무게 이상 더 압력이 추가되지 않으면서 융해단계가 일어나게 된다.The tack and melt bonding process is divided into two main parts, the “attach” or “tack” stage and the “melt” stage. The tack step allows a very uniform electrical connection between the tack pairs. Combining the formation of post and through junctions with tack bonds can easily penetrate any surface oxides on any of the contacts. This non-oxide inhibited contact enables a simple melting process without the need for high pressure. In the absence of a combination of post and through and tack steps, the melting process is intended to allow the contact to penetrate oxides formed on the surface of the rigid and malleable material during the hot portion of the tack process or at an early stage of the melt process. Will actually require greater pressure. By allowing such oxide “crusts” to pass through the initialization of the tack phase, a fusion step occurs at substantially lower pressures, and in some cases a fusion step occurs without adding pressure beyond the weight of the chip itself.

이 시점에서, 다른 용어들에 대한 정의를 하기로 한다. 본 발명에서 언급된 바와 같이, “도터”와 “마더”는 일반적으로 언급된 웨이퍼 상의 특정 콘택이 강성인지 연성인지 여부를 의미하기 위해 편의상 이용하는 용어로서, “마더”란 용어는 강성 콘택과 관련이 있고 “도터”는 연성 콘택과 관련되어 있다. 본 발명에서는 상당히 일관성 있게 일방적인 표현으로 예시하였지만, “마더”와 “도터”를 임의로 적용될 수 있다는 점을 유념해야 한다. 각 웨이퍼 상의 콘택들은 각기 결합될 다른 쪽 웨이퍼 상의 대응하는 콘택이 반대 타입이기만 하다면 강성 또는 연성 중 어느 것도 될 수 있다. 따라서, 주어진 웨이퍼 표면상에는 한쪽 혹은 다른 쪽 타입의 콘택이 배타적으로 있을 수 있고, 변형예에 따라서는 하나의 웨이퍼 측면에 양쪽 타입이 모두 혼합되어 있을 수 있다. 하지만, 응용예에 따라서는 하나의 표면에 타입을 혼합해 놓으면 문제가 발생할 수 있고, 이를 이용하는 그러한 응용예에서는, 서로 다른 타입을 한 영역에서 상호 혼합하지 않고 이산된 영역에 국한되도록 하여 넓은 영역에 걸쳐 하나의 콘택 타입만을 포함하게 되어 다른 쪽 타입을 포함하는 영역이 소정의 처리 단계들이 수행될 때 쉽게 보호될 수 있도록 하는 경우가 아니라면, 단일 표면 상에 타입을 혼합하면 처리가 복잡하게 된다.At this point, other terms will be defined. As mentioned in the present invention, "daughter" and "mother" are generally used for convenience to mean whether a particular contact on the wafer mentioned is rigid or soft, and the term "mother" is associated with a rigid contact. And "daughter" is associated with soft contacts. Although the present invention has been illustrated in a consistently one-sided manner, it should be noted that "mother" and "daughter" may be arbitrarily applied. The contacts on each wafer may be either rigid or soft as long as the corresponding contacts on the other wafer to be joined to each other are of opposite types. Thus, there may be exclusively one or the other type of contact on a given wafer surface, and depending on the variant, both types may be mixed on one side of the wafer. However, depending on the application, mixing the types on one surface may cause problems. In such an application using the same, the different types may be limited to discrete areas without mixing with each other in one area. Mixing types on a single surface complicates processing unless it is not intended to include only one contact type across so that an area comprising the other type can be easily protected when certain processing steps are performed.

그러한 공정의 부착 또는 택 단계 중에는, “마더” 웨이퍼에 “도터” 칩들이 배치되게 된다. 마더 웨이퍼는 단일 온도로 유지된다. 즉, 마더 웨이퍼는 부착 공정 중에 등온 기판으로서 유지된다. 마더 웨이퍼의 등온 온도를 상온 이상으로 높이면 상기 공정의 부착 단계의 속도를 높일 수 있지만 마더 웨이퍼의 등온 온도를 상온 정도로 낮게 할 수 있다. 하지만, 택 또는 융해 온도뿐만 아니라 등온 온도도 도터 칩 상의 연성 재료의 녹는점 이하로 유지된다. 따라서, 2개의 칩이 접촉되어 포스트 및 관통 연결이 발생된 경우, 바로 그 칩을 위한 계면(interface)이 적절한 “택” 온도에 도달하거나 그보다 약간 초과하게 되도록, 작은 도터 칩들을 각각 고온으로 가열하여 택 공정을 수행할 수 있다. 일반적으로, 본 발명에서 언급된 주요 재료에 대해서는, 택 온도가 대략 190℃와 대략 320℃ 사이가 되며, 전형적인 보통의 택 온도는 대략 270℃이다. 이러한 방식으로, 마더 웨이퍼 상의 다른 칩들의 콘택들은 그 콘택의 성능을 변경할 수 있고 일부 콘택들은 다른 콘택 들보다 그 상승된 온도를 훨씬 오랜 시간동안 그 상승된 온도를 겪게 되는 조건으로서, 상기 상승된 온도를 상기 다른 칩들의 콘택이 겪게 되어 성능의 불균일을 일으킬 가능성이 있게 되는 지점 이상으로 가열되지 않게 된다.During the attach or tack phase of such a process, "daughter" chips are placed on the "mother" wafer. The mother wafer is kept at a single temperature. In other words, the mother wafer is held as an isothermal substrate during the attachment process. Increasing the isothermal temperature of the mother wafer above room temperature may increase the speed of the attachment step of the process, but may reduce the isothermal temperature of the mother wafer to about room temperature. However, not only the tack or melting temperature, but also the isothermal temperature are maintained below the melting point of the soft material on the daughter chip. Thus, when two chips are contacted to produce a post and through connection, the small daughter chips are each heated to a high temperature so that the interface for that chip reaches or slightly exceeds the appropriate “tack” temperature. A tack process can be performed. In general, for the main materials mentioned in the present invention, the tack temperature is between about 190 ° C and about 320 ° C, and typical typical tack temperatures are about 270 ° C. In this way, the contacts of other chips on the mother wafer can change the performance of the contact and some contacts will experience the elevated temperature for a much longer time than other contacts, the elevated temperature as a condition. Will not be heated above the point where the contact of the other chips will be experienced and possibly result in uneven performance.

택 또는 부착 공정은 예를 들어, 마더 웨이퍼를 가단 온도 이하의 등온으로 유지시키고, 도터 칩을 가단 온도 이하로 가령된 마더 칩으로 가져가고 나서, 이 2개의 칩 사이을 접촉시키고, 도터 칩의 온도를 적절한 택 온도로 빠르게 상승시킴으로써 수행될 수 있다. 따라서, 도터 칩이 마더 웨이퍼에 부착되면, 그 부품들을 정렬시키고 (도터 칩에 열을 가하는) 기계장치는 부품들 사이에 어느 정도의 접촉 이 가능하기에 충분한 압력만을 (예를 들어 한쌍의 콘택당 2g 이하의 압력, 바람직하게는 한쌍의 콘택당 1g 의 압력을) 가한 후 도터 칩으로부터 압력을 해제한다. The tack or attach process, for example, maintains the mother wafer at an isothermal temperature below the malleable temperature, takes the daughter chip to a mother chip, such as below the malleable temperature, and then makes contact between the two chips, thereby reducing the temperature of the daughter chip. This can be done by rapidly rising to an appropriate tack temperature. Thus, when the daughter chip is attached to the mother wafer, the machinery to align the parts (heating the daughter chip) and the mechanism only provide enough pressure (e.g. per pair of contacts) to allow some contact between the parts. A pressure of 2 g or less, preferably 1 g per pair of contacts) is applied and then the pressure is released from the daughter chip.

해제 이후에, 도터 칩 상의 캡/점착 층(또는, 연성 물질이 캡/점착 층의 기능을 또한 수행하는 경우, 연성 층)은, 그 시점에 마더 칩의 전반적인 온도라고 생각될 수 있는 감소 된 온도 하에서는 덜 유연하게 된다. 예를 들어, 여기에서 설명되는 기선 물질들에 있어서, 마더 칩/웨이퍼 기판은 대략 230 ℃ 내지 250 ℃의 온도로 유지될 수 있고, 도터 칩은 대략 270 ℃의 공칭 온도에서 마더 칩에 이를 수 있으며, 신속히 온도가 상승 되어 접촉이 이루어진 이후에는, 대략 310 ℃ 내지 330 ℃의 온도로 상승하게 된다. 신속한 온도 상승에 대한 접촉의 순서는 (즉, 마더 웨이퍼와의 접촉 이전에 발생하는가 또는 접촉 이후에 발생하는가의 여부는) 변경 가능하다. 명백하게도, 본 발명자들은, 칩들을 먼저 접촉시킨 다음 온도를 상승시키면, 연성 물질의 표면상에서의 산화물 형성이 최소화되고, 따라서 더욱 재현가능한 접촉을 허용하게 됨을 발견하였다. 바람직하게는, 연성 물질의 사용을 통해 단위 콘택 쌍의 압력의 양을 낮출 수 있다. 본 발명자들은, 더 낮은 범위가 가능하지만, 단위 콘택 쌍에 인가되는 압력의 범위를 대략 0.001 g 내지 10 g로 정하였으며, 가장 낮은 압력은 칩 자체의 질량(즉, 무게)에 대한 중력의 영향이었다. After release, the cap / adhesive layer on the daughter chip (or the soft layer, if the soft material also performs the function of the cap / adhesive layer) is a reduced temperature that can be thought of as the overall temperature of the mother chip at that point. It becomes less flexible. For example, in the baseline materials described herein, the mother chip / wafer substrate may be maintained at a temperature of approximately 230 ° C. to 250 ° C., and the daughter chip may reach the mother chip at a nominal temperature of approximately 270 ° C. After the temperature rises rapidly and the contact is made, the temperature rises to about 310 ° C. to 330 ° C. The order of the contact for rapid temperature rise (ie, whether it occurs before or after the contact with the mother wafer) is changeable. Obviously, the inventors have found that contacting the chips first and then raising the temperature minimizes oxide formation on the surface of the ductile material, thus allowing more reproducible contact. Preferably, the use of soft materials can lower the amount of pressure in the unit contact pair. The inventors have specified a range of pressures applied to unit contact pairs of approximately 0.001 g to 10 g, although a lower range is possible, the lowest pressure being the effect of gravity on the mass (ie weight) of the chip itself. .

게다가, 앞서 언급한 바와 같이, 택 (tack) 프로세스의 경우, 어떠한 표면 산화물이라도 깨뜨리기에 충분한 압력이 인가된다면, 실온만큼 낮은 도터 웨이퍼 온도를 사용할 수 있다. 이런 방식으로, 택 상태가 시작되기 전에, 도터 칩들이 전체 마더 웨이퍼에 장착될 수 있다. 이러한 방법을 사용하더라도, 프로세스가 이 루어지는 속도로 인하여, 마더 웨이퍼는 상당한 정도로 가열될 수 있는 시간이 없다. 따라서, 마더 웨이퍼에 대한 제 2 도터 칩의 부착은, 수평 및 수직 방향에서의 제 1 칩의 크기가 100 미크론 이내인 경우라도, 제 1 칩의 캡/점착 층을 부드럽게 하지 못하며, 따라서 의미 있거나 상당한 정도로 정렬을 수행할 수 없게 된다.In addition, as mentioned above, in the case of a tack process, a daughter wafer temperature as low as room temperature can be used if sufficient pressure is applied to break any surface oxide. In this way, daughter chips can be mounted to the entire mother wafer before the tack state begins. Even with this method, due to the speed at which the process takes place, there is no time for the mother wafer to be heated to a significant extent. Thus, the attachment of the second daughter chip to the mother wafer does not soften the cap / adhesion layer of the first chip, even if the size of the first chip in the horizontal and vertical directions is within 100 microns, thus meaning or significant You won't be able to do that sort.

바람직하게는, 택 및 융해 프로세스 둘 다 전형적인 비액상 방식 프로세스이다. 이는 연성 물질이 현저히 부드러워질 수 있도록 프로세스가 수행되지만 택 프로세스나 융해 (fuse) 프로세스가 수행되는 동안 완전히 액체 상태로 변하지는 않는다는 것을 의미한다. 그 이유는, 연성 물질이 액체 상태로 된다면, 결과적으로 생성되는 액체가 흘러서 인접한 콘택 부위에서 쇼트를 일으킬 수 있는 위험성이 매우 커지기 때문이다. 물질들을 비액체 상태로 유지함으로써, 더욱 큰 접촉 밀도를 달성할 수 있다. 그러나, 몇몇 변형예에 있어서는, 반액체 상태가 허용될 수 있다 (즉, 연성 물질의, 전체보다는 현저히 적지 않은, 일부분이 일시적으로 액체 상태로 될 수도 있다). 그러나, 이들 변형예는 인접한 콘택 부위에서의 쇼트의 발생 가능성을 피하기 위하여 한정된 영역에 액상의 연성 물질을 가두어 둠으로써, 예를 들어, 연성 물질이 인가되는 패드가 연성 물질이 쉽게 융합될 수 없는 비금속 물질에 의해 그 주변 상에서 둘러싸이거나 덮어지도록 함으로써, 액상의 연성 물질이 부작용을 일으키게 되는 것을 방지하기 위한 몇몇 다른 유형의 속박 메커니즘을 사용하는 공통적인 특징들을 일반적으로 가지고 있다.Preferably, both the tack and melting processes are typical non-liquid process. This means that the process is carried out so that the soft material is significantly softened, but does not turn completely liquid during the tack or fuse process. The reason is that if the ductile material is in a liquid state, there is a great risk that the resulting liquid will flow and cause a short at adjacent contact sites. By keeping the materials in a non-liquid state, higher contact densities can be achieved. However, in some variations, a semi-liquid state may be acceptable (ie, a portion of the ductile material, notably less than the whole, may temporarily become liquid). However, these variants contain a liquid soft material in a confined region to avoid the possibility of a short in adjacent contact sites, for example, a pad to which the soft material is applied may be a nonmetal that is not easily fuseable with the soft material. By having the material surrounded or covered on its periphery, it has in common the common features of using some other type of bondage mechanism to prevent the liquid soft material from causing side effects.

몇몇 변형예에 있어서, 택 및 융해 프로세스의 "택" 상태와 관련하여, 생산량을 향상시키기 위한 택 시간의 촉진을 돕기 위하여 더 낮은 온도에서 녹게 되는 점착 층(예를 들어, Sn)으로 연성 물질(예를 들어, Au/Sn 합금)를 덮어씌우는 것이 (캡 처리하는 것이) 바람직할 수도 있다. 게다가, 몇몇 변형예에 있어서, 제어되지 않은 환경 조건들 하에서의 연장된 시간 (즉, 칩이 전체 웨이퍼에 장착되는데 소요되는 시간) 동안 칩이 그 온도에서 장착될 경우에 본드의 열화가 일어나지 않도록 융해 온도 이하의 가능한 가장 높은 온도의 등온 온도로 마더 웨이퍼를 유지하는 것이 바람직할 수도 있다. 온도가 처리 속도를 빠르게 하기 위하여 더욱더 높을 수도 있지만, 본 발명자들은 전형적으로 230 ℃의 온도를 사용한다. 더 낮은 온도의 영향은 부착의 침투 상태의 온도 및 압력 프로파일의 변경이다. 더구나, 처리 속도를 빠르게 하기 위하여, 가능한 신속히 택 상태의 일련의 처리들 (즉, 위치 및 열)이 일어나도록 하는 것이 바람직하다. 주목하여야 할 또 다른 양상은, 몇몇 변형예에 있어서, 택 상태에서 소요되는 시간이 길면 길수록, 융해 상태가 수율 등에 미치는 결정적인 영향력을 점점 줄어들게 된다는 점이다. 예를 들어, FC150 (실리콘-대-실리콘) 상에서의 하나의 극단에서, 본 발명자들은 대략 1분 동안 지속 되는 택 상태를 가졌고, 융해 상태는 필요하지 않았다. 이것은 도 45에 요약되어 있다.In some variations, with respect to the "tack" state of the tack and melting process, the soft material (e.g., Sn) may be made of an adhesive layer (e.g. Sn) that For example, it may be desirable to cover the Au / Sn alloy). In addition, in some variations, the melting temperature is such that bond degradation does not occur when the chip is mounted at that temperature for an extended time under uncontrolled environmental conditions (ie, the time it takes for the chip to mount to the entire wafer). It may be desirable to maintain the mother wafer at an isothermal temperature of the highest possible temperature below. Although the temperature may be even higher to speed up the treatment, we typically use a temperature of 230 ° C. The effect of lower temperature is a change in temperature and pressure profile of the penetration state of the attachment. Moreover, in order to speed up the processing, it is desirable to allow a series of processes (ie, location and heat) to take place as soon as possible. Another aspect to note is that, in some variations, the longer the time spent in the tack state, the less the decisive influence on the yield or the like of the molten state. For example, at one extreme on FC150 (silicon-to-silicon), we had a tack state that lasted approximately 1 minute, and no fusion state was needed. This is summarized in FIG.

또 다른 하나의 극단에서, 고체의 경우에, 정렬이 전형적으로 약 1초간 이루어지고, 택 상태는 융해 상태 이전에 2 초 내지 4 초간 유지된다. 따라서, 이들 변형예에 있어서는, 택 상태로부터 융해 상태로의 전이를 위한 환경은 좋은 접촉을 얻기 위해 중요할 수 있다.At the other extreme, in the case of a solid, the alignment is typically about 1 second and the tack state is held for 2 to 4 seconds before the molten state. Thus, in these variants, the environment for the transition from the tack state to the molten state may be important for obtaining good contact.

이들 두 극단 사이에, 융해 프로세스의 1) 처리량, 2) 복잡성, 3) 임계성 간 에 조정이 이루어지는 프로세스 옵션의 연속체가 존재한다. 2 초 내지 4 초의 매우 빠른 택 프로세스의 경우, 칩들은 가볍게 유지될 수도 있고, 따라서 융해 상태 동안 감소된 환경을 요구하거나 융해 상태 동안 사실상 더 많은 양의 인가된 압력을 요구할 수도 있다. 스펙트럼의 다른 쪽 단부에서, 1 분의 택 프로세스가 더욱 높은 압력과 온도로 수행되며, 택 자체는 칩들의 예비 "융해 작업"의 비교적 좋은 기능을 수행한다. 이 경우에, 후속하는 "융해" 프로세스는 단순히 웨이퍼에 걸쳐 일관성을 보증하는 방법과 결합된 콘택 어닐(anneal)일 수 있으며, 특정 환경 (또는, '택' 상태 동안에 칩 배치의 평탄성이 충족되는 경우, 특정 압력)을 요구하지 않는다. 이러한 연속체는 도 46에 예시되어 있다.Between these two extremes, there is a continuum of process options where adjustments are made between 1) throughput, 2) complexity, and 3) criticality of the melting process. For a very fast tack process of 2 to 4 seconds, the chips may remain light and thus require a reduced environment during the molten state or a substantially higher applied pressure during the molten state. At the other end of the spectrum, a one-minute tack process is performed at higher pressures and temperatures, and the tack itself performs a relatively good function of the preliminary "melting operation" of the chips. In this case, the subsequent "melt" process may simply be a contact anneal combined with a method of ensuring consistency across the wafer, provided that the flatness of the chip placement is met during a particular environment (or 'tack' state). , No specific pressure). Such a continuum is illustrated in FIG. 46.

택 상태와 관련된 중요한 장점은, 전기적인 연결이 최종적인 것이 아니며 쉽게 원상태로 되돌릴 수 있기 때문에, 칩의 검사는 택 프로세스가 완료된 후에 그러나 융해 프로세스가 시작되기 전에 수행될 수 있다는 것이다. 이것은 잡종화의 첫 번째 상태 이전 및 이후에서의 불량 다이의 검사 및 식별을 통해, 또 다른 칩에 대한 잡종화 이전에 수행되고 있었던 개개의 칩이 잡종화 프로세스에 의해 불리한 영향을 받았는지 또는 그것이 부착되는 칩과의 조합에 있어서 효과가 없는지에 대한 판단을 하는 것을 허용한다. 더구나, 잘린 도터 칩들이 잘리지 않은 마더 웨이퍼 상에 장착되는 경우, 마더 웨이퍼가 절단되거나 잘리기 전에 검사가 수행될 수 있다.An important advantage associated with the tack state is that the inspection of the chip can be performed after the tack process is completed but before the fusion process begins, since the electrical connection is not final and can be easily restored. This can be accomplished by inspection and identification of bad dies before and after the first state of hybridization, in which individual chips that were being performed prior to hybridization to another chip were adversely affected by the hybridization process, or with the chips to which they were attached. Allows a judgment as to whether it is ineffective in the combination of. Moreover, when the daughter chips that are cut are mounted on an uncut mother wafer, inspection can be performed before the mother wafer is cut or cut.

택 상태의 사용과 관련된 또 다른 중요한 장점은, 칩들이 매우 강력하게 결합하기 때문에, 후속하는 검사의 결과 결합 된 칩들 중 하나가 수행되지 않고 있는 것으로 판단되면, 결합 된 칩들을 쉽게 분리할 수가 있다. 두 개의 칩을 상호 분리하는 작업은 열 또는 압력, 아니면 열과 압력을 둘 다 사용하여 수행할 수 있다. 개별적으로 잘린 도터 칩들이 절단되거나 잘리지 않은 마더 웨이퍼 상에 장착되는 경우에, 하나의 도터 칩에 문제가 있다면, 다른 하나의 "양호한 것으로 알려져 있는" 도터 칩이 마더 웨이퍼에 부착될 수도 있다. 특정의 마더 웨이퍼 칩이 불량한 경우에는, 더 이상 도터 칩들이 부착되지 않음을 주목할 수 있으며, 전반적인 수율을 현저히 증가시키는 두 경우에 있어서, 웨이퍼를 그 즉시 후속하여 잘라내는 작업을 쉽게 식별할 수 있다. 게다가, 마더 칩이 제 기능을 하지 못하는 것이라면, 이미 제거된 도터 칩을 나중에 마더 칩에 부착하기 위하여 간직해 둘 수 있어서, 수율이 증가하게 되고 비용을 잠재적으로 절감할 수 있다. 예를 들어, 도터 웨이퍼들의 연성 콘택이 금-주석 또는 금-은-주석 합금으로 이루어져 있고, 연성 캡이 주석으로 이루어져 있다고 가정하면, 주석은 낮은 온도에서 부착될 수 있어서, 충분히 얇다면, 두꺼운 솔더 볼처럼 펴지지 않는다. 검사 결과 도터 칩들이 불량이면, 마더 웨이퍼 상의 개개의 칩은 가열되고, 서로 떨어지고, 또 다른 도터 칩이 부착된다. 모든 도터 칩들이 부착되고, 검사 결과 결합이 양호한 경우, 전체 마더 웨이퍼는 함께 융합된다. Another important advantage associated with the use of the tack state is that because the chips are so tightly coupled, they can be easily separated if the subsequent inspection determines that one of the combined chips is not being performed. The separation of the two chips can be done using heat or pressure, or both heat and pressure. In the case where individually cut daughter chips are mounted on a mother wafer that is cut or not cut, another "known good" daughter chip may be attached to the mother wafer if there is a problem with one daughter chip. It can be noted that when a particular mother wafer chip is bad, no more daughter chips are attached, and in both cases significantly increasing the overall yield, it is easy to identify the subsequent subsequent cutting of the wafer immediately. In addition, if the mother chip is not functioning properly, the daughter chip that has already been removed can be retained for later attachment to the mother chip, resulting in increased yields and potentially cost savings. For example, assuming that the soft contacts of the daughter wafers are made of gold-tin or gold-silver-tin alloys, and that the soft cap is made of tin, the tin can be attached at low temperatures, so that if it is thin enough, a thick solder ball Does not spread like If the inspection indicates that the daughter chips are bad, the individual chips on the mother wafer are heated, separated from each other, and another daughter chip is attached. If all daughter chips are attached and the inspection shows good bonding, the entire mother wafer is fused together.

따라서, 택 및 융해 방법은 오직 하나의 통합된 잘 알려진 다이의 사용만을 허용한다. 게다가, 이러한 방법은, 단일의 불량 칩으로 인해 전체 적층체를 조각내는 것을 필요로 하지 않기 때문에, 다수의 다이를 적층할 때 야기되는 위험을 현저히 감소시킨다. 칩들 및 적층된 유닛들이 비싼 경우, 이는 본질적으로 그리고 자연히 현저히 값어치 있는 장점이다. Thus, the tack and fusion method allows the use of only one integrated well known die. In addition, this method significantly reduces the risk incurred when stacking multiple dies, since a single bad chip does not require fragmenting the entire stack. If chips and stacked units are expensive, this is an inherently and naturally significant advantage.

더구나, 택 및 융해 상태는 낮은 압력에서 프로세스를 수행할 수 있는 또 다른 장점을 제공한다. 택 및 융해 상태에서 사용되는 힘은 전형적으로 50 미크론 이하의 피치 상의 콘택의 단위 콘택 쌍당 2 g보다 작다. 융해 상태에서, 본 발명자들은 단위 콘택 쌍당 0.8 g 내지 0.001 g의 힘을 사용하게 됨을 증명하였다. 400 콘택 칩의 경우, 본 발명자들은 300 그램을 사용하였고, 10,000 콘택 칩의 경우, 단위 콘택 쌍당 0.75 내지 0.03 g의 범위에서 본 발명자들은 300 그램을 또한 사용하였다. 콘택의 수가 더 많은 경우, 예를 들어, 900,000 개인 경우, 본 발명자들은 단위 콘택 쌍당 0.003 g인 조건에서 3 킬로그램을 사용하였다. 이상적으로는, 속도를 높이기 위하여, 가능한 최소한의 힘을 사용하며, 적절한 상황에서는, 중력에 의해 칩에 가해지는 힘 (즉, 칩의 중량)을 넘어서는 힘은 조금도 사용하지 않는다. Moreover, tack and melt conditions provide another advantage of performing the process at low pressures. The forces used in the tack and melt conditions are typically less than 2 g per unit contact pair of contacts on a pitch of 50 microns or less. In the molten state, we demonstrated the use of a force between 0.8 g and 0.001 g per unit contact pair. For 400 contact chips we used 300 grams and for 10,000 contact chips we also used 300 grams in the range of 0.75 to 0.03 g per unit contact pair. For larger numbers of contacts, for example 900,000, we used 3 kilograms under conditions of 0.003 g per unit contact pair. Ideally, to speed up, use the least possible force, and under appropriate circumstances, do not use any force beyond the force exerted on the chip by gravity (ie the weight of the chip).

다이를 함께 부착하기 위한 종래의 프로세스들은 단위 콘택 쌍당 수 그램 내지 수십 그램의 부착 강도를 필요로 한다. 이것은 반도체 칩 각각에 굉장한 스트레스를 주게 되며, 종종 반도체 칩이 손상되거나 금이 갈 수도 있다. 따라서, 위에서 설명한 방법은 종래의 방법을 사용할 때 발견되는 스트레스의 인가를 극적으로 감소시키거나 회피할 수가 있다.Conventional processes for attaching dies together require attachment strengths of several grams to several tens of grams per unit contact pair. This puts a great deal of stress on each of the semiconductor chips and can often damage or crack the semiconductor chips. Thus, the method described above can dramatically reduce or avoid the application of stress found when using conventional methods.

게다가, 더 많은 종래의 방법들은 본 발명자들이 채용할 수 있는 작은 치수에는 적합하지 않다. 전형적인 납땜 프로세스들은 액상식 프로세스들이며, 그러한 작은 크기 및 피치에는 적합하지 않을 뿐만 아니라 단위 콘택 쌍당 수 그램의 압력 이 인가되지 않는다. 다시 말해서, 전형적으로 단위 콘택 쌍당 5 g의 조건에서, 1 cm x 1 cm의 크기에 10,000 콘택을 갖는 칩이 부착되기 위해서는 50 킬로그램이 필요하다. 이와는 대조적으로, 프로세스의 융해 상태에서의 압력은 전형적으로 부착 프로세스에서 사용되는 압력보다 적거나 같다. 예를 들어, 여기에서 설명되고 있는 융해 프로세스를 사용하면, 택 상태에서의 압력으로 300 그램을 필요로 하던 10,000 콘택 칩이 프로세스의 융해 상태에서는 오직 9 그램만을 필요로 하였다.In addition, more conventional methods are not suitable for the small dimensions that we can employ. Typical soldering processes are liquid processes, which are not suitable for such small sizes and pitches, and do not apply several grams of pressure per unit contact pair. In other words, typically at 5 g per unit contact pair, 50 kilograms are needed to attach a chip with 10,000 contacts in a size of 1 cm x 1 cm. In contrast, the pressure in the molten state of the process is typically less than or equal to the pressure used in the deposition process. For example, using the melting process described herein, 10,000 contact chips, which required 300 grams under pressure at the tack state, needed only 9 grams in the melt state of the process.

게다가, 압력을 약간만 사용하거나 압력을 아예 사용하지 않으면, 다중 리플로우/멀티 하이 스택을 실용적으로 만들 수 있다. 스택 다중 칩들을 높게 생성하기 위하여, 칩들 상에 가해지는 압력의 양은, 그 위에서 칩들의 융합이 수행되는 동안, 특히, 마더 웨이퍼 상의 일부 칩들이 다른 것들보다 더 큰 도터 칩 스택을 수용하는 경우에, 칩핑을 방지하고 수율 손실을 방지하고, 스택 내의 하부 칩들의 분리 가능성을 방지할 수 있도록 낮아야 한다. 융해 프로세스가 수행되는 동안 마더 웨이퍼 및 도터 칩들 상에 실제적인 압력이 가해질 필요가 있는 경우, 그리고 마더 칩들 중 일부가 다른 것들보다 더욱더 큰 스택을 가지는 경우, 각각의 칩 위에서 정확한 압력을 유지하기 위하여 복잡한 공구 세트가 필요하게 된다. 이와는 대조적으로, 경미한 외력을 필요로 하거나 아예 외력을 필요로 하지 않는 본 발명의 방법을 사용하면, 이를 피할 수 있어서, 다중 하이 칩들을 더욱 실용적으로 만들 수 있고, 이중 높이 또는 그 이상의 스택 차이를 허용할 수 있다.In addition, if you use little pressure or no pressure at all, you can make multiple reflow / multi high stacks practical. In order to produce high stack multiple chips, the amount of pressure exerted on the chips is such that during the fusion of the chips thereon, especially when some chips on the mother wafer receive a larger daughter chip stack than others, It should be as low as possible to prevent chipping, to prevent yield loss, and to prevent the possibility of separation of underlying chips in the stack. If actual pressure needs to be applied to the mother wafer and daughter chips during the fusion process, and if some of the mother chips have a larger stack than others, it is difficult to maintain the correct pressure on each chip. A tool set is needed. In contrast, using the method of the present invention, which requires a slight external force or does not require an external force at all, avoids this, making multiple high chips more practical, allowing for double height or higher stack differences. can do.

여기에서 설명되는 방법들의 변형예의 또 다른 장점은 융해 프로세스의 완료 이후의 강도가 높다는 것이다. 융해 프로세스 이후의 콘택들의 강도는 단위 제곱 센티미터 당 수백 킬로그램 이상이며, 전형적으로는 1000 kg/cm2이다. 물론, 결과로서, 융해 프로세스가 일단 완료된 후에는, 재처리 잠재성이 현저히 감소하게 된다.Another advantage of the variant of the methods described herein is that the strength after completion of the melting process is high. The strength of the contacts after the melting process is more than a few hundred kilograms per square centimeter, typically 1000 kg / cm 2. Of course, as a result, once the melting process is completed, the reprocessing potential is significantly reduced.

연성 물질의 대표적인, 제한되지 않는, 예로서, 금-주석 (Au/Sn) 합금, 은-주석 (Ag/Sn) 합금 및 본 명세서에서 또한 확인되는 다른 물질들이 있다. 여기서, "포스트"라는 용어는 강성을 나타내기 위해 단순히 사용되는 것임에 주목할 필요가 있다. 어떠한 식으로도 크기, 형상 또는 기하학을 제한하거나 강제하기 위한 의도로 사용되는 것은 아니다. 따라서, 이하에서 설명되는 바와 같이, 그리고 "특정 변형예" 단락에 기재되는 바와 같이, "포스트"라는 용어는 그것이 크거나 또는 본 명세서에서 설명되는 의도된 목적을 달성하기에 충분한 단면 프로파일을 가지는 것보다 그 의미가 더 넓을 수 있다. 게다가, "포스트"라는 용어는, 예를 들어, 금속 피복이나 금속 콘택을 얇게 만들지 않으면서 웨이퍼의 뒷부분을 얇게 만듦으로써 본 명세서에서 설명되는 프로세스들의 일부로서 생성될 수 있거나, 별도로 생성된 후에 웨이퍼에 부착 또는 삽입될 수도 있다.Representative, non-limiting examples of soft materials are gold-tin (Au / Sn) alloys, silver-tin (Ag / Sn) alloys, and other materials also identified herein. It should be noted here that the term "post" is simply used to indicate rigidity. It is not intended to be used to limit or constrain the size, shape or geometry in any way. Thus, as described below, and as described in the section “Specific Variants”, the term “post” is either large or has a cross-sectional profile sufficient to achieve the intended purpose described herein. Its meaning may be broader. In addition, the term "post" may be generated as part of the processes described herein, for example, by thinning the back of the wafer without thinning the metal coating or metal contacts, or after being separately produced, It may be attached or inserted.

스택이 포함되는 경우, 웨이퍼를 통한 일정한 전기적인 연결부는 그 일단에서는 강성 콘택을 가지고 타단에서는 연성 콘택을 가질 수 있다. 이러한 경우, 단순화하기 위하여, 웨이퍼가 일단 "마더" 또는 "도터"로 지칭되면, 이들 용어는, 후속하는 스택 층에 있어서, "도터" 웨이퍼가 "마더"로 지칭되더라도, 논의되고 있는 콘택은 포스트 및 침투 연결을 형성하기 위한 강성 콘택이기 때문에, 계속 사용될 것이다. 더욱 명확히 하기 위하여, 그 타단에 연결되는, 후속하는 "도터" 웨이퍼 는 "도터 웨이퍼 2"로 언급될 것이다.When a stack is included, certain electrical connections through the wafer may have rigid contacts at one end and soft contacts at the other end. In this case, for the sake of simplicity, once a wafer is referred to as a "mother" or "daughter", these terms refer to a post in which, in the subsequent stack layer, the "daughter" wafer is referred to as a "mother", And because it is a rigid contact for forming a penetrating connection. For greater clarity, the subsequent "daughter" wafer, connected at its other end, will be referred to as "daughter wafer 2".

이러한 방법의 일례가 도 47 및 도 48에 예시되어 있다. 도 47A 및 도 48A에는, 각각의 두 칩들(4706, 4708, 4806, 4808) 위에 배치된 상보 콘택들(4702, 4704, 4802, 4804)이 도시되어 있다. 단순화하기 위하여, 전기적인 연결부(4710, 4810)는 물론 다른 요소들도 콘택들(4702, 4704, 4802, 4804)의 바로 주변을 넘어서 위치하는 것으로 도시되어 있다.One example of such a method is illustrated in FIGS. 47 and 48. 47A and 48A, complementary contacts 4702, 4704, 4802, 4804 are shown disposed over each of the two chips 4706, 4708, 4806, 4808. For simplicity, electrical connections 4710 and 4810 as well as other elements are shown to be located just beyond the perimeters of contacts 4702, 4704, 4802, 4804.

도 47A 및 도 48A에 도시한 바와 같이, 콘택들 중 하나(4704, 4804)는 강성 콘택이고, 다른 하나의 콘택(4702, 4802)는 연성 콘택이다. 도 47B 및 도 48B는 상호 접촉이 이루어진 위치에서의 각각의 콘택들(4702, 4704, 4802, 4804)을 보여주고 있다. 택 상태 이전에 또는 택 상태에서 압력을 인가함으로써, 강성 콘택(4704, 4804)는 연성 콘택(4702, 4802)를 뚫고 들어간다. 도 47C 및 도 48C는 융해 상태 이후의 콘택들로서, 두 물질들이 이제 상호 융합되어서 둘 사이에 강력한 결합이 형성되어 있는 콘택들을 보여주고 있다.As shown in FIGS. 47A and 48A, one of the contacts 4704 and 4804 is a rigid contact, and the other contact 4702 and 4802 is a soft contact. 47B and 48B show respective contacts 4702, 4704, 4802, 4804 in the location where they are in contact with each other. By applying pressure before or in the tack state, rigid contacts 4704 and 4804 penetrate through soft contacts 4702 and 4802. 47C and 48C show the contacts after the molten state, where the two materials are now fused together to form a strong bond between the two.

게다가, 연성 콘택의 "폭"은, 연결이 이루어질 (결합 이전의) 콘택와 동일하거나 그보다 작은 폭을 갖기 때문에, "최소"가 될 수 있거나, 그 폭이 최소의 폭을 초과할 수 있기 때문에 "연장된" 콘택이 될 수도 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 상기한 예들에 있어서, 도 47은 "최소" 콘택들을 포함하는 예를 보여주고 있고, 도 48은 연장된 콘택들을 포함하는 예를 보여주고 있다.In addition, the "width" of a flexible contact may be "minimum" because it has the same or smaller width than the contact (before joining) to which the connection is to be made, or "extension" because the width may exceed the minimum width. It may be noted that it may be a "contact". In the examples above, FIG. 47 shows an example that includes “minimum” contacts, and FIG. 48 shows an example that includes extended contacts.

일반적으로, 연성 콘택의 크기를 강성 콘택보다 약간 더 크게 하는 것이, 즉 연장된 콘택을 사용하는 것이, 바람직하다. 그렇게 함으로써, 연성 콘택은 강성 콘택을 둘러싸게 되고, 통합이 이루어지는 동안 두 칩들 간에 정확한 정렬이 달성된다. 그 이유는, 그러한 경우에, 강성 콘택이 연성 콘택의 영역 내의 어딘가를 뚫고 들어갈 필요가 있기 때문이다. 그 결과, 더욱 큰 정렬 오프셋을 조절할 수 있게 된다. 이것은 직경 12 미크론의 원형 단면을 갖는 연성 콘택와 10 미크론과 6 미크론 사이의 직경을 갖는 강성 콘택을 고려를 통한 예에 의해 가장 잘 이해할 수 있다. 강성 콘택의 직경이 10 미크론인 경우, 3 미크론의 오프셋이 강성 재로의 가장자리에서 발생하게 되어 연성 콘택의 범위를 넘어 뻗어나가게 된다. 강성 콘택의 직경이 6 미크론인 경우, 여전히 3 미크론의 오프셋이 연성 콘택 재로의 12 미크론 직경 내에 끼워 넣어진 상태로 있게 된다. 전형적으로, 강성 콘택은 전반적으로 가장 넓은 지점에서는 40 미크론 미만에 걸쳐 있게 되며, 가장 넓은 지점에서 25 미크론 미만, 15 미크론 미만 또는 10 미크론 미만에도 걸쳐 있을 수 있다. 더구나, 본 발명의 방법을 사용하게 되면, 연성 콘택은 적어도 강성 콘택만큼 넓어질 수 있으며, 바람직하게는 20 % 이상 더 넓어질 수 있다. 더구나, 포스트 높이는 그 폭 보다 크거나 작을 수 있지만, 전형적으로는 높이보다 폭이 더 크다. In general, it is desirable to make the size of the soft contact slightly larger than the rigid contact, ie to use an extended contact. By doing so, the flexible contact surrounds the rigid contact, and precise alignment between the two chips is achieved during integration. The reason is that in such a case, the rigid contact needs to penetrate somewhere within the area of the flexible contact. As a result, a larger alignment offset can be adjusted. This is best understood by example through consideration of soft contacts having a circular cross section of 12 microns in diameter and rigid contacts having a diameter between 10 and 6 microns. If the diameter of the rigid contact is 10 microns, an offset of 3 microns will occur at the edge of the rigid material and extend beyond the range of the flexible contact. If the diameter of the rigid contact is 6 microns, the offset of 3 microns still remains sandwiched within the 12 micron diameter into the soft contact material. Typically, the rigid contacts generally span less than 40 microns at the widest point and may span less than 25 microns, less than 15 microns or less than 10 microns at the widest point. Moreover, using the method of the present invention, the flexible contact can be at least as wide as the rigid contact, preferably at least 20% wider. Moreover, the post height can be larger or smaller than its width, but typically is wider than the height.

상기한 기본적인 설명을 고려하면, 본 발명의 방법은, 예를 들어, 강성 콘택로서 사용될 수 있도록 금속화 또는 전도성 물질의 일부로서 적절히 강성 물질을 채용함으로써, 그리고 다른 구성요소에 부착하거나 적층하기 위하여 연성 콘택으로서 사용될 수 있도록 금속화 또는 전도성 물질의 다른 부분에 제 2의 연성 물질을 인가함으로써, 상기한 변형예까지 그 적용범위가 확대될 수 있다. In view of the above basic description, the method of the present invention is flexible, for example, by employing a suitably rigid material as part of a metallized or conductive material to be used as a rigid contact, and for attaching or laminating to other components. By applying a second, soft material to another portion of the metallized or conductive material so that it can be used as a contact, its scope of application can be extended to the modifications described above.

도 49에는, 도 41과 유사한 방식으로, 전술한 구현예 중 어느 하나에 따라 생성된 스루-칩(through-chip) 접속부를 구비하는 반도체 칩으로 이루어진 적층체(stack)의 일부가 도시되어 있다. 단순 명료한 설명을 위해, 스루-칩 접속부가 개개의 칩 상의 소자에 연결되어 소자를 통과하는 상태로 도시되어 있지는 않은데, 그 이유는 이러한 접속부의 존재 유무가 포스트 및 관통 어프로치를 이해하는데 반드시 필요한 것은 아니기 때문이다.FIG. 49 shows a portion of a stack of semiconductor chips having through-chip connections made in accordance with any one of the foregoing embodiments, in a manner similar to FIG. 41. For the sake of simplicity and clarity, the through-chip connection is not shown as being connected to and through the device on an individual chip, since the presence or absence of such a connection is essential for understanding the post and penetration approaches. Because it is not.

도 49에 도시된 바와 같이, 각각의 칩이 및/또는 아래로 용이하게 연결될 수 있도록 하기 위하여, 임의의 콘택(4902, 4904)이 금속화부(2412) 및 도체(2802)의 상측 및 하측에 추가로 구비되어 있다. 전술한 바와 같이, 금속화부 또는 금속 콘택이 직접 사용될 수도 있다. 특정 구현예에 따라 임의의 콘택(4902, 4904)이 추가되는 경우, 이들 콘택(4902, 4904)은 종래 기술의 유형 중 하나인 간단한 구성의 통상적인 콘택 패드이거나, 전술한 바와 같이 형성되는 포스트가 없는 관통 콘택 형태 또는 포스트가 있는 관통 콘택 형태로 형성될 수 있다.As shown in FIG. 49, to allow each chip to be easily connected to and / or down, optional contacts 4902 and 4904 are added above and below metallization 2412 and conductors 2802. It is provided with. As mentioned above, metallization or metal contacts may be used directly. If any contacts 4902, 4904 are added according to a particular embodiment, these contacts 4902, 4904 are conventional contact pads of a simple configuration of one of the prior art types, or the posts formed as described above It may be formed in the form of a through contact without or a through contact with a post.

따라서, 도 49의 포스트 및 관통 어프로치를 사용함으로써 적층 작업이 보다 용이하게 수행될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 이러한 포스트 및 관통 어프로치를 사용하여 적층한 도 49에 도시된 칩의 간략한 형태의 적층체의 일부가 도 44에 도시되어 있다. Thus, it will be appreciated that the lamination operation can be performed more easily by using the post and through approach of FIG. 49. A portion of a simplified form of the stack of chips shown in FIG. 49 stacked using this post and through approach is shown in FIG. 44.

또한, 이러한 포스트 및 관통 콘택 어프로치의 사용을 촉진하기 위하여, 전술한 구현예 중 일부의 변형예가 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 접합 기판(1102)과 마감 기판(1302)이 존재하지 않는 것을 제외하고는, 도 15에 도시된 바와 유사한 구현예(즉, 트렌치 바닥의 금속화부가 완전히 제거되지 않은 구현예) 에 있어서, 금속화부(1502)는 강성의 또는 가단(可鍛)성의 콘택 중 하나로서 사용될 수 있으며, 공극 내로 삽입된 제2 물질은 반대되는 콘택(즉, 금속화부가 "가단" 특성을 갖추고 있다면 강성을 나타내고, 금속화부가 "강성"이라면 가단 특성을 나타내는 콘택)으로서 소용될 수 있다. 이러한 구현예에 있어서, 도 51에 도시된 바와 같이, 금속화부 내부의 공극은 예를 들어, 가공 시에 적절한 지점에 삽입된 예비 성형 포스트(5102)로 채워질 수 있다. 선택적으로, 연성 재료가 다른 "강성" 재료와 접촉하여 접합부를 형성하게 되는 단부에 코팅되는 경우에는 금속화부(1502)와 제2 물질이 동일 물질로 이루어질 수도 있다. It will also be appreciated that variations of some of the foregoing embodiments are possible to facilitate the use of such post and through contact approaches. For example, in an embodiment similar to that shown in FIG. 15 (ie, where the metallization of the trench bottom is not completely removed) except that the junction substrate 1102 and the finish substrate 1302 are not present. Thus, the metallization 1502 can be used as either a rigid or malleable contact, and the second material inserted into the void is rigid if the metallization has the "malleable" property. If the metallization is " rigid, " In this embodiment, as shown in FIG. 51, the voids inside the metallization can be filled, for example, with preformed posts 5102 inserted at appropriate points during processing. Optionally, the metallization 1502 and the second material may be made of the same material when the soft material is coated at an end that contacts the other "rigid" material to form a bond.

도 52에는 도 51의 칩이 다른 전자 칩(5200)에 결합된 후의 형태가 간략하게 도시되어 있다. 여기서, 전자 칩(5200)은, 예시를 위해, 도 51의 칩에 도시된 레이저(5104)를 제어하기 위한 구동 및 제어 회로도(5202)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 전자 칩은 또한, 도 51의 칩에 사용되는 금속 도금 물질(1504)에 비해 강성을 갖는 포스트(5204)를 포함하고 있다. 따라서, 적당한 조건 하에 두 개의 칩이 하나가 되도록 함으로써, 포스트 및 관통 접속부(5206)가 형성되어, 전자 칩(5200) 상의 구동 및 제어 회로도(5202)와 레이저(5104)가 전기적으로 접속된다.52 briefly illustrates the form after the chip of FIG. 51 is coupled to another electronic chip 5200. Here, the electronic chip 5200 is shown with a drive and control circuit diagram 5202 for controlling the laser 5104 shown in the chip of FIG. 51 for illustrative purposes. The electronic chip also includes a post 5204 that is rigid compared to the metal plating material 1504 used for the chip of FIG. 51. Thus, by making the two chips into one under suitable conditions, the post and through connections 5206 are formed, so that the drive and control circuit diagram 5202 and the laser 5104 on the electronic chip 5200 are electrically connected.

도 53 내지 도 71에는 기본 콘택 형성 및 결합 어프로치의 간략한 변형예가 도시되어 있다. 간단 명료한 설명을 위해, 이 어프로치는 사전 처리(즉, 소자 및 연관 콘택과 트레이스(trace)를 포함하도록 하는 처리)는 되어 있지만, 아직 개개의 칩으로 입방체 형태로 절단되지는 않은 한 쌍의 통상의 칩과 관련하여 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 도면에서 "a)" 항목에 도시된 칩은 도 터(daughter) 칩으로서, 이후 각각의 도면의 "b)" 항목에 도시된 마더(mother) 칩으로 결합 처리되기 위하여 하나의 IC 패드로부터 다른 위치로 리루팅된 콘택을 구비한다. 한가지 유의할 점은, 이와 같은 처리가 병행하여 발생하는 것으로 도시되어 있긴 하지만, 이는 단지 이해를 돕기 위한 것임을 이해하여야 한다. 실제로는, 어느 하나의 처리가 다른 하나의 처리에 앞서 이루어질 수 있으며, 이들 처리가 어느 정도 중복되어 이루어질 수도 있고, 또는 동시에 이루어질 수도 있다.53 through 71 illustrate simplified variations of the basic contact formation and engagement approach. For the sake of simplicity and clarity, this approach is pre-processed (i.e., to include device and associated contacts and traces), but a pair of conventional ones that have not yet been cut into cubes with individual chips. It is shown in relation to the chip of. As shown, the chip shown in item “a) in each figure is a daughter chip, and then to be combined into the mother chip shown in item“ b) in each figure. It has a contact rerouted from one IC pad to another. One thing to note is that while such treatments are shown to occur in parallel, it should be understood that this is for understanding only. In practice, one process may be performed before another process, and these processes may be overlapped to some extent, or may be performed simultaneously.

우선, 도 53a에 도시된 도터 웨이퍼와 도 53b에 도시된 마더 웨이퍼에 대해 살펴보기로 한다. 이들 각각의 웨이퍼에는 칩이 충분히 형성되어 있으며, 각각의 칩 상에는 또한, 복수 개의 소자(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 현재 기술 수준에 비추어 볼 때, 2 미크론 내지 7 미크론 정도의 상당히 더 작은 피치를 갖는 콘택에도 동일한 어프로치가 사용될 수 있긴 하지만, 도시된 바와 같이, 도터 웨이퍼 상의 콘택(5302, 5304)은 25 미크론 내지 50 미크론 사이의 피치로 형성되어 있다. 용이한 도시 및 이해를 위해, 마더 웨이퍼 상의 콘택(5306, 5308)은 도터 웨이퍼의 콘택(5302, 5304)보다 큰 피치를 갖는 것으로 도시되어 있다. 이들 콘택(5302, 5304, 5306, 5308)은 칩 커버 글래스(5310, 5312)를 통해 접근 가능한 통상의 알루미늄 IC 패드이다.First, the daughter wafer shown in FIG. 53A and the mother wafer shown in FIG. 53B will be described. Chips are sufficiently formed on each of these wafers, and a plurality of elements (not shown) are formed on each chip. In view of the state of the art, the same approach can be used for contacts with significantly smaller pitches on the order of 2 microns to 7 microns, however, as shown, the contacts 5302 and 5304 on the daughter wafer are 25 microns to 50 microns. It is formed with a pitch between microns. For ease of illustration and understanding, the contacts 5308 and 5308 on the mother wafer are shown to have a larger pitch than the contacts 5302 and 5304 of the daughter wafer. These contacts 5302, 5304, 5306, 5308 are conventional aluminum IC pads accessible through chip cover glasses 5310, 5312.

다음, 유전체 층(5402, 5404)이 칩 상에 두껍게 증착된다(도 54a 및 도 54b). 그 후, 포토리소그라피 패터닝 공정을 통해, 콘택 상방의 영역이 위쪽으로 개방되어 이 개방 영역을 통해 접근이 이루어질 수 있도록 된다(도 55a 및 도 55b).Next, dielectric layers 5402 and 5404 are deposited thickly on the chip (FIGS. 54A and 54B). Then, through the photolithography patterning process, the area above the contact is opened upward so that access can be made through this open area (FIGS. 55A and 55B).

이어서, 유전체를 관통하여 에칭이 이루어져, IC 콘택 패드로의 접근이 허용된다(도 56a 및 도 56b). 그 후, 포토리스(photolith)가 벗겨 내어진다(도 57a 및 도 57b).Subsequently, etching is done through the dielectric, allowing access to the IC contact pads (FIGS. 56A and 56B). Thereafter, the photolith is peeled off (Figs. 57A and 57B).

선택적으로, 상기와 같이 두꺼운 유전체 층(5402, 5404)은 두꺼운 포토레지스트 층일 수도 있다(도 54a 및 도 54b). 이 경우에, 두꺼운 층(5402, 5404)은 포토레지스트를 스트리핑 가공하여 제거된다(도 57a 및 도 57b).Optionally, the thick dielectric layers 5402 and 5404 as described above may be thick photoresist layers (FIGS. 54A and 54B). In this case, thick layers 5402 and 5404 are removed by stripping the photoresist (FIGS. 57A and 57B).

다음, 이후의 도금 공정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 시드 층(seed layer)이 웨이퍼 상에 증착된다(도 58a 및 도 58b).Next, a seed layer is deposited on the wafer to facilitate subsequent plating processes (FIGS. 58A and 58B).

그 후, 유전체 층이 코팅되고(도 59a 및 도 59b), 도금이 이루어지는 위치를 획정하고 제어하기 위하여 포토리소그라피 패터닝 공정이 사용된다(도 60a 및 도 60b).Thereafter, a dielectric layer is coated (FIGS. 59A and 59B), and a photolithography patterning process is used to define and control where the plating is to be made (FIGS. 60A and 60B).

그 다음에는, 소정량의 금속이 존재할 때까지 웨이퍼가 도금된다(도 61a 및 도 61b).Next, the wafer is plated until there is a predetermined amount of metal (Figs. 61A and 61B).

유전체는 이 후 제거되어, "절연기(standoff)" 또는 돌출 콘택이 남게 된다(도 62a 및 도 62b).The dielectric is then removed, leaving a "standoff" or protruding contact (FIGS. 62A and 62B).

일반적으로, 마더 웨이퍼와 도터 웨이퍼는 절연기를 구비할 수 있다. 도터 웨이퍼 상의 강성 구조의 목적은 절연기를 제공하여 전체 콘택이 두 개의 칩의 비평면성을 수용할 수 있도록 함으로써 콘택이 신속하게 형성될 수 있도록 하는 한편 일부 경우에는 콘택이 필요하지 않을 수도 있도록 하는 것이다. 마더 웨이퍼 상의 강성 구조의 목적은 도터 웨이퍼 상의 연성 재료 내로 관통 가능한 포스트로서 그 리고 절연기로서 소용되는 것이다. 또한, 절연기가 최상측 IC 커버 글래스와 IC 패드 사이의 높이 차를 허용하도록 사용될 수 있으므로, 일부 콘택은 상기 글래스의 상측에 배치되고 나머지 콘택은 패드의 상측에 배치될 수 있다.In general, the mother wafer and the daughter wafer may have an insulator. The purpose of the rigid structure on the daughter wafer is to provide an insulator so that the entire contact can accommodate the non-planarity of the two chips so that the contact can be formed quickly while in some cases the contact may not be needed. The purpose of the rigid structure on the mother wafer is to serve as a post and penetrable into the flexible material on the daughter wafer. In addition, since the isolator can be used to allow for a height difference between the top IC cover glass and the IC pad, some contacts may be disposed above the glass and the remaining contacts may be disposed above the pad.

다시 공정 흐름도로 돌아가면, 원치 않는 시드 층을 제거하기 위하여 추가의 에칭 공정이 수행된다(도 63a 및 도 63b). 도 63a에 도시된 바와 같이, 콘택 중 하나와 새로운 절연기/콘택 사이의 도터 웨이퍼 상에 시드 층 물질을 남김으로써, 원래 콘택의 리루팅이 완료된다. 임의로, 공정을 완료하기 전에 또는 공정을 완료한 후에 추가의 또는 변형예의 리라우트 층이 배치될 수 있다. 또한, 시드 층을 제거하기 위한 에칭 공정을 수행하기 이전에, 소정 영역의 리라우트 층을 다른 영역보다 두껍게 도금하는 것이 바람직할 수도 있다.Returning back to the process flow diagram, an additional etching process is performed to remove the unwanted seed layer (FIGS. 63A and 63B). As shown in FIG. 63A, the rerouting of the original contact is completed by leaving the seed layer material on the daughter wafer between one of the contacts and the new insulator / contact. Optionally, additional or alternative reroute layers may be disposed prior to or after completing the process. In addition, it may be desirable to plate a rerouted layer of a region thicker than other regions prior to performing an etching process to remove the seed layer.

다음, 도터 웨이퍼 상의 콘택에 배리어 층이 코팅된다(도 64a). 이 경우, 배리어 층은 니켈로 구성되며, IC 패드(5302, 5304, 5306, 5308) 내로 금속이 확산되는 것을 방지하거나, 칩의 커버 글래스(5310, 5312) 아래에 금속이 침투함에 따라 개개의 칩이 손상되는 것을 방지하는 역할을 한다. 임의로, 어프로치가 이음 공정 동안, 특히 포스트 및 관통 콘택을 포함하는 택-용해(tack and fuse) 이음 공정에 사용되는 경우에는 원치 않는 확산을 방지하도록 캡 층(6402, 6404)이 배리어 층의 상측에 증착되며, 이 경우에 캡 층은 금으로 이루어진다. 캡 층은 또한, 마더 웨이퍼 상에도 코팅된다(도 64). 이 시점에, 마더 웨이퍼 상의 강성 콘택이 완성된다. Next, a barrier layer is coated on the contacts on the daughter wafer (FIG. 64A). In this case, the barrier layer is made of nickel and prevents the diffusion of metal into the IC pads 5302, 5304, 5306, 5308, or the individual chips as the metal penetrates under the cover glass 5310, 5312 of the chip. It serves to prevent it from being damaged. Optionally, cap layers 6402 and 6404 are placed on top of the barrier layer to prevent unwanted diffusion during the joining process, particularly when used in tack and fuse joining processes involving post and through contacts. Is deposited, in which case the cap layer is made of gold. The cap layer is also coated on the mother wafer (FIG. 64). At this point, the rigid contact on the mother wafer is complete.

다시, 유전체(6502)가 도터 웨이퍼에 코팅된다(도 65a). 또한, 포토리소그 라피 패터닝 공정을 통해, 절연기 콘택(6606, 6608) 상방의 영역(6602, 6604)이 위쪽으로 개방된다(도 66a).Again, dielectric 6502 is coated on the daughter wafer (FIG. 65A). Further, through the photolithographic patterning process, regions 6602 and 6604 above the insulator contacts 6660 and 6608 are opened upward (FIG. 66A).

그 후, 연성 콘택(6702, 6704)이 절연기(도 67a) 상에 구축되며, 유전체가 제거되어, 완전히 형성된 연성 콘택이 남게 된다(도 68b).Thereafter, flexible contacts 6702 and 6704 are built on the insulator (FIG. 67A), and the dielectric is removed, leaving the fully formed flexible contact (FIG. 68B).

도터 웨이퍼는 그 후, 플리핑 처리되어 마더 웨이퍼와 정렬되며, 포토리소그라피 패터닝 공정을 통해, 콘택 상방의 영역이 위쪽으로 개방되어 이를 통한 접근이 허용될 수 있도록 된다.The daughter wafer is then flipped and aligned with the mother wafer, and through a photolithography patterning process, the area above the contact is opened upwards to allow access therethrough.

두 개의 칩은 이 후 압력을 받아 하나의 칩으로 형성되어, 강성의 콘택이 연성 콘택을 관통하는 형태로 형성된다(도 70).The two chips are then formed into one chip under pressure, so that the rigid contacts penetrate the flexible contacts (FIG. 70).

마지막으로, 두 개의 칩은 용해 위상을 거쳐, 서로 영구적으로 부착된다(도 71). 한가지 유의할 사항은, 이러한 공정의 결과, 두 개의 칩은 강성의 포스트의 상측과 다른 웨이퍼 상의 상기 포스트가 연결되는 콘택의 상측 사이에서 측정한 10 미크론 이하, 보통은 5 미크론 이하의 거리로 이격되어 있다는 점이다. 웨이퍼가 그 용도에 따라 완벽하게 평평하다면, 이러한 거리는 두 개의 웨이퍼 사이의 거리가 될 것이다. 그러나, 웨이퍼가 완벽하게 평평하지는 않다면, 웨이퍼의 기하학적 형태로 인해 상기 거리가 보다 길어지거나 짧아질 수 있다.Finally, the two chips are permanently attached to each other via the melting phase (FIG. 71). One thing to note is that as a result of this process, the two chips are spaced at a distance of less than 10 microns, usually less than 5 microns, measured between the top of the rigid post and the top of the contact to which the post is connected on the other wafer. Is the point. If the wafer is perfectly flat according to its use, this distance will be the distance between the two wafers. However, if the wafer is not perfectly flat, the distance may be longer or shorter due to the geometry of the wafer.

도 72 내지 도 87에는 도터 웨이퍼(도 72a)와 마더 웨이퍼(도 72b) 상에 콘택을 생성한 다음, 두 개의 칩을 하나로 결합 하기 위한 변형예의 간략화된 공정이 도시되어 있다. 앞서 설명한 예와 마찬가지로, 두 개의 웨이퍼와 관련하여 설명하기로 한다. 도 72a 및 도 72b에 도시된 바와 같이, IC 용 콘택 패드 상방의 커버 글래스 개구는 약 8 미크론 내지 14 미크론 사이의 크기를 갖는다. 물론, 이러한 개구의 크기가 4 미크론 정도일 수도 있으며, 일부 경우에는 1 미크론 이하 정도로 작을 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 하나 이상의 공정을 사용하여, 이러한 비교적 작은 크기의 개구의 처리가 크기가 비교적 큰 개구의 처리와 동일한 속도로 신속하게 이루어질 수 있는 것이 유리하다.72-87 show a simplified process of a variant for making contacts on the daughter wafer (FIG. 72A) and the mother wafer (FIG. 72B) and then joining the two chips together. As with the above-described example, description will be given with respect to the two wafers. As shown in Figs. 72A and 72B, the cover glass openings above the contact pads for the IC have a size between about 8 microns and 14 microns. Of course, the size of these openings may be on the order of 4 microns, and in some cases may be as small as 1 micron or less. Using one or more of the processes described herein, it is advantageous that the treatment of such relatively small openings can be made quickly at the same rate as the treatment of relatively large openings.

또한, 도시된 바와 같이, 도터 웨이퍼 상의 패드의 간격(도 72a)은 통상 25 미크론 내지 50 미크론의 피치로 형성된다. 그러나, 마찬가지로, 본 명세서에 설명된 어프로치의 경우, 명목상 7 미크론의 피치를 갖는 콘택과 용이하게 사용될 수 있으며, 또한 2 미크론 이하의 피치를 갖는 콘택과도 사용될 수 있다.Also, as shown, the spacing of the pads on the daughter wafer (FIG. 72A) is typically formed with a pitch of 25 microns to 50 microns. However, likewise, the approach described herein can be readily used with a contact with a pitch of nominally 7 microns and can also be used with a contact with a pitch of 2 microns or less.

이러한 변형예는 다음과 같이 진행된다. 우선, 유전체가 웨이퍼에 두껍게 코팅된다(도 73). 그 후, 포토리소그라피 패터닝 공정이 수행되어, 콘택 상방의 영역이 위쪽으로 개방되도록 하여 이를 통한 접근이 허용되도록 된다(도 74). 다음, 유전체가 에칭되어 콘택 상방이 제거되며(도 75a), 포토리스가 마더 웨이퍼로부터 벗겨 내어지고(도 76b), 새로운 리라우트 경로가 형성된다(도 77).This modification proceeds as follows. First, a dielectric is coated thickly on the wafer (Figure 73). Thereafter, a photolithography patterning process is performed to allow the area above the contact to open upward to allow access through it (FIG. 74). The dielectric is then etched away to remove the contacts above (FIG. 75A), the photoless is stripped from the mother wafer (FIG. 76B), and a new reroute path is formed (FIG. 77).

도터 웨이퍼 상의 콘택 및 리라우트 경로 상방의 노출 영역이 배리어 층으로 금속 도금 처리되며(도 78a), 시드 층이 마더 층에 코팅된다(도 78b). 임의로, 관련 IC 패드(도시하지 않음)를 보호하기 위해 배리어 층이 마더 웨이퍼에 코팅된다. The exposed areas above the contact and reroute paths on the daughter wafer are metal plated with the barrier layer (FIG. 78A) and the seed layer is coated on the mother layer (FIG. 78B). Optionally, a barrier layer is coated on the mother wafer to protect the associated IC pads (not shown).

그 후, 도터 웨이퍼로부터 포토리스가 벗겨 내어진다(도 79a). 새로운 포토리소그라피 패터닝 공정이 수행되어, 콘택이 구축될 영역을 획정한다(도 80).Thereafter, the photoless is peeled off from the daughter wafer (Fig. 79A). A new photolithography patterning process is performed to define the area where the contact is to be established (FIG. 80).

적절한 물질을 증착하여 도터 웨이퍼 상에 연성 콘택이 생성된다. 이 경우, 상기 적절한 물질은 주석(Sn)으로 이루어진 분리 층이 토핑 처리되고 이어어서 금(Au)으로 이루어진 층이 토핑 처리된 금-주석(Au/Sn) 합금이다. 이어서, 노출된 시드 층을 구리로 도금함으로써, 강성의 콘택이 마더 웨이퍼 상에 형성된다(도 81b).An appropriate material is deposited to create a soft contact on the daughter wafer. In this case, the suitable material is a gold-tin (Au / Sn) alloy in which the separation layer of tin (Sn) is topping and subsequently the layer of gold (Au) is topping. Then, by plating the exposed seed layer with copper, a rigid contact is formed on the mother wafer (FIG. 81B).

그 후, 도터 웨이퍼 및 마더 웨이퍼로부터 포토리스가 벗겨 내어진다.Thereafter, the photoless is peeled off from the daughter wafer and the mother wafer.

이어서, 마더 웨이퍼로부터 원치 않는 나머지 노출 시드 층이 제거된다(도 83).The remaining unwanted exposed seed layer is then removed from the mother wafer (FIG. 83).

마지막으로, 산화를 방지하기 위해 캡(임의로, 배리어 층이 먼저 형성된 후)이 마더 웨이퍼 콘택에 코팅된다(산화물 캡)(도 84b).Finally, a cap (optionally after the barrier layer is first formed) is coated on the mother wafer contact (oxide cap) to prevent oxidation (FIG. 84B).

전술한 변형예들에 의하면, 웨이퍼는 그 후 정렬되어(도 85) 하나가 된 다음, 택 처리되고(도 86), 또한, 몇몇 지점에서는 그 후 용해 처리된다(도 87).According to the above modifications, the wafers are then aligned (FIG. 85) to one, then tacked (FIG. 86), and at some points thereafter also melted (FIG. 87).

전술한 바와 같이 여러 개의 변형예를 다소 피상적인 방식으로 개괄적으로 고찰한 바에 따르면, 전술한 공정의 다양한 단계의 보다 상세한 세부 사항을 포함하는 추가의 변형예가 있을 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러나, 이들 세부 사항 또한 전술한 변형예 및 기타 다른 변형예에 동일하게 적용 가능함을 이해하여야 한다. It will be appreciated that, as outlined above, several variants have been outlined in a somewhat superficial manner, and that there may be additional variations that include more details of the various steps of the process described above. However, it is to be understood that these details are equally applicable to the foregoing modifications and other variations.

도 88 내지 도 91 그리고 도 95 내지 도 102에는, 도터 웨이퍼의 후면에 강성 포스트를 형성하기 위한 두 개의 추가의 변형예의 어프로치가 병행하는 방식으로 간략하게 도시되어 있다. 여기서, 참조 용어로서 "도터(daughter)"가 사용되는 것이 적절한데, 그 이유는 알루미늄 IC 패드가 연성 콘택을 형성하게 되며 후면 콘택이 "마더-타입"이 되긴 하지만 다른 "마더" 웨이퍼 상의 강성의 포스트에 연결되기 때문이다.88-91 and 95-102 are briefly shown in a manner in which two additional variations of the approach for forming a rigid post on the backside of the daughter wafer are parallel. Here, it is appropriate to use "daughter" as a reference term, because the aluminum IC pads form a flexible contact and the back contact is "mother-type" but the rigidity on the other "mother" wafer Because it is connected to the post.

더욱이, 몇몇 변형예의 경우에는 병행 방식으로 도시되어 있긴 하지만, 본 명세서에서 설명되고 있는 처리 공정이 반드시 병행하여 이루어질 필요는 없으며, 이들 공정이 서로 다른 웨이퍼 상에서 서로 다른 시간에, 또는 동일한 웨이퍼 상에서 이루어지는 서로 다른 변형예도 가능하다.Moreover, although some variations are shown in a parallel manner, the processing processes described herein do not necessarily have to be performed in parallel, and these processes are performed on different wafers at different times or on the same wafer. Other variations are also possible.

본 예는 도 88a 및 도 88b에 각각 도시된 웨이퍼(8800, 8802)에서부터 시작되며, 콘택 리라우트, 즉 비아(via)가 웨이퍼 표면의 패드와 정렬되지 않는 부분에 대해 준비 작업으로서의 제1 예(도 88a 내지 도 99a)와, 콘택의 리루팅 과정이 없어 비아가 패드와 정렬되는 제2 예(도 88b 내지 도 99b)로 이루어져 있다. 또한, 생성되는 두 개의 비아의 폭이 서로 차이가 나도록 함으로써, 폭이 서로 다른 비아가 단일 웨이퍼 또는 칩에 사용될 수 있다는 사실을 예시해주는 한편 비아의 폭이 칩 상의 패드의 폭과 상이할 수도 있다는 사실을 보여주고 있다(즉, 비아는 패드와 동일한 폭으로 형성될 수도 있고, 패드의 폭보다 넓거나 좁게 형성될 수도 있다). 반복하여 말하자면, 도면에 도시된 구성 요소들이 실제 스케일로 도시되어 있는 것은 아니며 그 정확한 부분에 형성되어야 하는 것도 아님에 유의한다.This example begins with the wafers 8800 and 8802 shown in FIGS. 88A and 88B, respectively, and includes a first example as a preparatory operation for a portion where contact reroute, ie, vias, are not aligned with a pad on the wafer surface. 88A to 99A and a second example (FIGS. 88B to 99B) in which the via is aligned with the pad due to no rerouting process of the contact. In addition, by allowing the widths of the two vias to be generated to differ from one another, the widths of the vias may differ from the widths of the pads on the chip while illustrating the fact that different widths of vias can be used for a single wafer or chip. (Ie, the vias may be formed the same width as the pads, or may be formed wider or narrower than the width of the pads). To reiterate, it is noted that the components shown in the figures are not drawn to scale and need not be formed in precise portions thereof.

우선, 유전체 층(8902, 8904)이 웨이퍼(8800, 8802) 상에 두껍게 코팅된다. 이 경우, 웨이퍼로는 알루미늄 IC 패드 콘택(8804, 8806)을 갖는 실리콘 웨이퍼가 사용된다(도 89a, 도 89b). 이러한 두꺼운 유전체 층은 칩을 보호하는 역할을 하 는 한편, 전기 도금 공정 후 상면이 얇아지는 경우 후속 공정 단계에서 차단 영역의 역할을 한다. 한가지 유의할 사항은, 후속 단계에서, a) 비아가 전기 도금을 통해 채워지지 않거나, b) 박판화 처리(즉, 에칭 공정이나 포토리소그라피 리프트오프(liftoff) 공정)가 아닌 비아 금속 충전 공정 동안 웨이퍼 표면의 과잉 증착 물질의 제거를 허용하는 방식으로 비아가 채워지는 경우, 상기 단계는 임의로 이루어질 수 있다. 두꺼운 유전체의 증착에 적당한 물질로는, 예를 들어, 이로만 제한되는 것은 아니지만, TEOS, 산화물, 질화물, 스핀-온 글래스, 폴리이미드, BCB, 기타 다른 폴리머 또는 에폭시, 두꺼운 포토레지스트 층, 등이 있다(감광성 폴리이미드 또는 두꺼운 포토레지스트가 사용되는 경우, 일부 변형예에 있어서는, 후속 단계에서 별도의 포토레지스트 증착 단계가 필요하지 않게 된다).First, dielectric layers 8902 and 8904 are thickly coated on wafers 8800 and 8802. In this case, a silicon wafer having aluminum IC pad contacts 8904 and 8806 is used as the wafer (Figs. 89A and 89B). This thick dielectric layer serves to protect the chip, and serves as a blocking area in subsequent processing steps if the top surface becomes thin after the electroplating process. One thing to note is that in a subsequent step, a) the vias are not filled through electroplating, or b) the via metal filling process is not during the thinning process (ie, etching process or photolithography liftoff process). If the via is filled in a manner that allows for the removal of excess deposition material, this step can be done arbitrarily. Suitable materials for the deposition of thick dielectrics include, but are not limited to, for example, TEOS, oxides, nitrides, spin-on glasses, polyimides, BCB, other polymers or epoxies, thick photoresist layers, and the like. (If photosensitive polyimide or thick photoresist is used, in some variations, no separate photoresist deposition step is required in subsequent steps).

다음, 웨이퍼의 원하지 않는 부분이 에칭되는 것을 방지하도록, 포토리스 층이 코팅되고 패터닝 처리된다(도 90). 이 단계는 이후 생성될 비아의 위치를 획정하는 단계이다.Next, a photoless layer is coated and patterned to prevent unwanted portions of the wafer from being etched (FIG. 90). This step is to define the location of the via to be created later.

그 후, 유전체를 통과하여 웨이퍼의 에칭이 수행되며(도 91), 또한 반도체와 기판까지도 에칭되어, 리라우트의 경우에 리루팅된 콘택이 형성될 위치에서 웨이퍼에 비아(9102)가 생성되며(도 91a), 통상의 경우 비아(9104)는 유전체와, 알루미늄 IC 패드 콘택(8806)을 통과하여 웨이퍼에 형성된다(도 91b). 여기서, 소망하는 깊이는, 이하의 도면으로부터 증명되는 바와 같이, 웨이퍼 후면의 박판화 공정을 통해 형성되는 "포스트"의 노출을 허용할 수 있을 정도의 깊이라는 점에 유의하여야 한다. 통상, 이 깊이는 약 75 미크론이다. 이러한 두께로 비아를 형성하는 것이 필수 불가결한 사항은 아닐지 모르지만, 일 제곱 센티미터 당 수천 개의 또는 심지어 수백만 개의 콘택이 형성되는 것을 가정할 때, 이와 같은 깊이로 형성함으로써, 캐리어 웨이퍼를 필요로 하지 않고서도 후속 처리 단계 동안 전체 도터 웨이퍼가 우수한 수율로 웨이퍼-스케일 방식으로 처리될 수 있도록 할 수 있다. 선택적으로, 비아는 웨이퍼를 관통하여 모든 방향으로 형성될 수 있다. 이와 같은 웨이퍼 관통 변형예의 경우에는, 비아 내측의 금속을 노출시키기 위해 웨이퍼 후면에 대해 이루어지는 후술되는 바와 같은 박판화 및 에칭 처리 단계가 필요하지 않을 수도 있다. 또한, 본 예에서는 비아가 단일 도체인 것으로 도시되어 있긴 하지만, 동일한 어프로치가 이들 생성 단계를 상기 공정으로 직접적으로 합체하는 방식으로 동축의 또는 삼중 동축의 도체에도 적용될 수 있다. Thereafter, etching of the wafer is performed through the dielectric (FIG. 91), and also the semiconductor and the substrate are etched, so that in the case of rerouting, vias 9102 are created in the wafer at the location where the rerouted contact is to be formed ( 91A, vias 9104 are typically formed in the wafer through the dielectric and aluminum IC pad contacts 8906 (FIG. 91B). Here, it should be noted that the desired depth is such that it can tolerate the exposure of the " post " formed through the thinning process of the wafer backside, as evidenced by the figures below. Typically, this depth is about 75 microns. Forming vias of this thickness may not be indispensable, but assuming that thousands or even millions of contacts are formed per square centimeter, by forming at such depths, they do not require a carrier wafer. It is possible to allow the entire daughter wafer to be processed in a wafer-scale fashion with good yields during subsequent processing steps. Optionally, vias may be formed in all directions through the wafer. In such a wafer through variant, the thinning and etching steps as described below on the backside of the wafer may not be necessary to expose the metal inside the via. Also, although the vias in this example are shown as single conductors, the same approach can be applied to coaxial or triple coaxial conductors in a manner that directly incorporates these production steps into the process.

이 시점에, 소정의 구현예에서의 도시된 공정의 사용을 통해 얻어지는 소정의 속성 및 장점을 강조할 필요가 있다. 본 어프로치에 의해 야기되는 속성 및 장점은 비아의 에칭 및 생성이 결합(칩과 칩 사이의, 칩과 웨이퍼 사이의, 또는 웨이퍼와 웨이퍼 사이의) 단계 이전에 이루어질 수 있다는 사실을 포함한다. 다시 말해, 칩, 다이(die) 또는 웨이퍼를 다른 요소에 연결하기 이전에 용이하게 수행된다. 더욱이, 이러한 어프로치에 의하면, 사전에 형성된 사용 가능한 전자 칩의 소자(즉, 활성) 측면으로부터 비아를 에칭할 수 있다. 이러한 어프로치는 실질적으로, 희생이 불가능한 에칭 경로에 직접 회로도가 형성되지 않은 칩 상의 어느 곳에나 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 어프로치를 사용하여 형성된 비아는 필요에 따라 패드와 정렬되거나 정렬되지 않을 수 있다. 또한, 비아를 패드 위에 형성함 으로써, 및/또는, 일부 경우에 비아를 패드보다 상당히 작은 크기로 형성함으로써, 특히 회로도가 거의 또는 전혀 없는 칩의 영역에서의 회로도용 IC 상의 "리얼 이스테이트(real estate)"의 손실이 최소화될 수 있다.At this point, it is necessary to highlight certain attributes and advantages obtained through the use of the illustrated process in certain embodiments. The attributes and advantages caused by this approach include the fact that etching and generation of vias can be made prior to the bonding (between chip to chip, between chip and wafer, or between wafer and wafer) steps. In other words, it is easily performed before connecting the chip, die or wafer to other elements. Moreover, this approach allows etching the vias from the device (ie, active) side of the pre-formed usable electronic chip. This approach can be used virtually anywhere on the chip where no schematic is directly formed in the invisible etch path. Thus, vias formed using this approach may or may not be aligned with the pad as needed. In addition, by forming vias on the pads and / or in some cases by forming the vias considerably smaller than the pads, in particular in the area of the chip with little or no circuitry, the " real state " losses can be minimized.

이와 같은 비아의 형성과 관련하여, 일부 경우에는, 후속 증착 재료가 측벽에 적절하게 피복될 수 있도록 하기 위하여 비아에 경사도를 부여하는 것이 바람직할 수도 있다. 이 경우, 경사도는 비아의 수직 축선에 직각 방향으로부터 대략 88도의 통상의 명목 경사도로 설정될 수 있다(즉, 비아의 폭은 깊이가 증가할수록 약간씩 감소하게 된다). 이러한 경사진 비아의 일 예를 보여주는 단면 사진이 도 92에 도시되어 있다.In connection with the formation of such vias, in some cases it may be desirable to give the vias an inclination so that subsequent deposition material can be properly coated on the sidewalls. In this case, the inclination may be set to a normal nominal inclination of approximately 88 degrees from the direction perpendicular to the vertical axis of the via (ie, the width of the via decreases slightly as the depth increases). A cross-sectional photograph showing an example of such an inclined via is shown in FIG. 92.

통상적으로, 깊이가 75 미크론 이상이고 폭이 5 미크론 이상인 비아가 사용된다. 도 92에 도시된 비아의 경우, 직경이 20 미크론이며, 깊이가 약 150 미크론이다. 도 93은 깊이가 100 미크론이고 직경이 20 미크론인 비아(이미 충전된 상태)의 일 예를 보여주는 사진이다. 0.1 미크론 정도로 작은 폭도 충분히 가능한데, 이 경우에는 깊이를 보다 얕게(예를 들어, 단지 5 미크론 정도의 깊이로) 만들면 된다. 그러나, 0.1 미크론보다도 작은 폭을 사용할 경우에는 최종적으로 형성될 접합부의 무결성이 떨어질 수 있다. 마찬가지로, 5 미크론보다 얕은 깊이를 사용할 경우에는, 웨이퍼 기부의 회로도(있는 경우)가 손상될 수 있는 범위까지도 웨이퍼를 박판화하는 것이 필요할 수 있다. 현재, 이상적인 시판 장비를 이용하여 충분한 제조 수율을 달성하기 위하여, 75 미크론 내지 150 미크론 범위의 깊이와, 5 미크론 내지 20 미크론 범위의 폭이 통상 사용되고 있다. 물론, 특정 용례에 있 어서는, 이러한 범위를 벗어난 깊이 및 폭도 가능하다. 예를 들어, 비아를 300 미크론의 깊이로 형성할 수도 있으며, 일부 경우에는 웨이퍼를 완전히 관통하도록 형성할 수도 있다. 물론, 현재 시판되고 있는 장비의 경우, 대규모의 상업적인 제조 목적으로 계획된 개수 및 밀도를 포함하여 이와 같이 큰 값의 깊이 조건에서는 허용 가능한 수율을 허용할 정도의 충분한 견고성을 갖추고 있지는 않다. 그러나, 이러한 장비의 진보를 통해 시간이 지남에 따라 그러한 한계를 줄이거나 해소하게 되어, 전술한 바와 같은 어프로치의 수정 없이 어프로치에서 규정되고 있는 바와 같은 깊이, 개수 및 밀도의 약간의 변경이 이루어질 수도 있음을 예상할 수 있을 것이다.Typically, vias with a depth of at least 75 microns and a width of at least 5 microns are used. For the vias shown in FIG. 92, they are 20 microns in diameter and about 150 microns in depth. FIG. 93 is a photograph showing an example of a via (already filled) having a depth of 100 microns and a diameter of 20 microns. Widths as small as 0.1 microns are also possible, in which case you can make the depth shallower (eg, only 5 microns deep). However, the use of widths smaller than 0.1 micron may degrade the integrity of the final joint to be formed. Similarly, when using a depth less than 5 microns, it may be necessary to thin the wafer to the extent that the schematic (if any) of the wafer base may be damaged. Currently, in order to achieve sufficient production yields using ideal commercial equipment, depths in the range of 75 microns to 150 microns and widths in the range of 5 microns to 20 microns are commonly used. Of course, in certain applications, depths and widths outside this range are possible. For example, vias may be formed to a depth of 300 microns, and in some cases may be formed to fully penetrate the wafer. Of course, current commercial equipment does not have sufficient robustness to allow acceptable yields at such high value depth conditions, including the number and density planned for large commercial manufacturing purposes. However, advances in such equipment may reduce or eliminate such limitations over time, resulting in minor variations in depth, number, and density as defined in the approach without modification of the approach as described above. You can expect.

임의로, 비아의 바닥이 점을 구비하도록 형성될 수 있다. 이러한 형성 방식은, 강력한 강성 포스트와, 연성 물질 내로의 강성 재료의 우수한 관통력, 그리고 강력한 최종 접촉(강성 물질과 연성 물질 사이의 표면 접촉력을 최대화하기 위한 접촉)을 달성하기 위해 사용하고 있는 방식이다. 이러한 방식을 수행하기 위하여, 강성 포스트가 피라미드 형태(또는 원통체 상측의 피라미드 형태), 즉 포스트의 기부는 그 하부의 콘택과 동일한 폭을 가지는 반면(포스트와 콘택의 부착 강도를 최대화하는 구조) 포스트의 상측은 콘택보다 상당히 작은 크기로 테이퍼지게 형성되어, 정렬 상대 크기 인자가 달성될 수 있도록 하는 어프로치가 사용되어 왔다. 이러한 변형예의 장점은, 끝이 뾰족한 포스트가 형성될 수 있도록 하여, 포스트 및 관통 접속부 용으로 사용되는 경우, 강성 포스트의 이후에 형성되는 피라미드 형태의 프로파일의 것과 유사한 관통이 이루어질 수 있도록 하는 점이다. 도 94는 내 부에 뾰족한 형태의 비아가 형성되어 있는 칩의 단면을 보여주는 사진이다.Optionally, the bottom of the via may be formed with dots. This form of formation is the method used to achieve strong rigid posts, good penetration of the rigid material into the soft material, and strong final contact (contact to maximize the surface contact force between the rigid material and the soft material). To accomplish this approach, the rigid posts are pyramidal (or pyramidal on top of the cylinder), ie the bases of the posts have the same width as the contacts below them (structures that maximize the bond strength of the posts and contacts). The upper side of is tapered to a considerably smaller size than the contact, so an approach has been used that allows an alignment relative size factor to be achieved. The advantage of this variant is that the pointed posts can be formed so that, when used for posts and through connections, a penetration similar to that of a pyramidal profile formed after the rigid posts can be achieved. FIG. 94 is a photograph showing a cross section of a chip having a pointed via formed therein.

다음, 포토레지스트가 벗겨 내어지고(도 95), 비아 내측의 금속과 반도체의 어느 하나의 회로와의 전기 단락을 방지하기 위하여 유전체 또는 절연 층이 노출된 비아 표면(도시하지 않음)에 코팅된다. 이 층의 두께는 통상, 대략 2000 옹스트롬 내지 1 미크론 사이이다. 그러나, 특정 용례의 경우에는 열 팽창 계수의 균형을 맞추거나 비아의 커패시턴스를 줄이기 위하여, 층을 보다 두껍게 형성할 수도 있다. 사용 가능한 절연 재료의 예로는 TEOS (산화물), 기타 산화물, 질화물, 폴리머, CVD 다이아몬드 등이 있다.The photoresist is then stripped off (FIG. 95) and coated on the exposed via surface (not shown) with a dielectric or insulating layer to prevent electrical shorts between any circuitry of the metal inside the via and the semiconductor. The thickness of this layer is typically between about 2000 angstroms and 1 micron. However, for certain applications, a thicker layer may be formed to balance the coefficient of thermal expansion or reduce the capacitance of the via. Examples of insulating materials that can be used include TEOS (oxides), other oxides, nitrides, polymers, CVD diamonds, and the like.

금속 배리어 층이 그 후, 유전체 상에 증착된다(도 96). 배리어 층은 금속이 절연체 및 반도체로 이동하는 것을 방지하는 작용을 한다. 이 단계에서는 본 명세서에 서술된 모든 배리어 물질이 적당하긴 하지만, 예시를 위해, 도시된 배리어는 티타늄-텅스텐(TiW)이다.A metal barrier layer is then deposited on the dielectric (Figure 96). The barrier layer acts to prevent metal from moving to the insulator and the semiconductor. Although all barrier materials described herein are suitable at this stage, the illustrated barrier is titanium-tungsten (TiW) for illustration purposes.

다음, 특정 변형예에서 금속이 도금되는 경우에는 도금 "시드" 층이 코팅 된다(도 97). 이 시드 층은 비아의 전기 도금을 위한 기부로서 사용된다. 구리 시드 층이 바람직한데, 그 이유는 이러한 구리 시드 층은 우수한 전기적 및 열적 도체의 특성을 나타내어 오늘날 산업 현장에서 주도적으로 사용되고 있으며 표준 반도체 및 패키징 라인에서 작업하기가 매우 용이하기 때문이다. 그러나, 강성 재료 및/또는 강성 재료용 시드 층과 관련하여 본 명세서에서 서술되고 있는 바와 같은 다른 재료 중 어느 하나가 사용될 수도 있다. 비아가 전기 도금이 아닌 방법으로 충전되는 경우, 이러한 시드 층은 웨이퍼의 보다 넓은 부분이 아닌 비아 자체만을 커버할 수도 있으며, 또는 아예 존재하지 않을 수도 있다. 예를 들어, 비아가 CVD 또는 증발에 의해 충전되는 경우, 시드 층이 필요하지 않게 된다.Next, in certain variants, when the metal is plated, a plating “seed” layer is coated (FIG. 97). This seed layer is used as the base for the electroplating of the vias. Copper seed layers are preferred, because these copper seed layers exhibit excellent electrical and thermal conductor properties and are used dominantly in industry today and are very easy to work on standard semiconductor and packaging lines. However, any of the other materials as described herein with respect to the rigid material and / or seed layer for the rigid material may be used. If the via is filled by a method other than electroplating, this seed layer may only cover the via itself, not the wider portion of the wafer, or may not exist at all. For example, when vias are filled by CVD or evaporation, no seed layer is needed.

배리어 층과 시드 층은 통상, 스퍼터링 또는 물리적 증기 증착(PVD)에 의해 증착되지만, 전기 도금이 사용될 수 있는데, 일부 구현예의 경우, 전기 도금은 스퍼터링 또는 PVD를 능가하는 중요한 장점을 제공한다.Barrier and seed layers are typically deposited by sputtering or physical vapor deposition (PVD), but electroplating may be used, in some embodiments, electroplating provides an important advantage over sputtering or PVD.

비아는 웨이퍼를 통해 전기 도관을 형성하도록 금속 또는 다른 도체로 충전되어 있다(도 98). 통상, 충전 재료는 도금 어프로치용 구리이다. 그러나, 적당한 강성의 또는 연성 재료로서 본 명세서에 서술된 기타 다른 재료 중 어느 하나를 포함하는 재료가 사용될 수 있다. 간단한 전기 연결이 필요하며 우수한 열적 전도성이나 낮은 전기 저항이 필요하지 않은 경우에는 비아가 도체로 완전히 충전되어야 하는 것은 아님에 유의하여야 한다. 이 경우에, 비아의 나머지 부분은 산화물이나 에폭시와 같은 다른 재료로 임의로 충전될 수 있다. 전체 비아는 통상 몇 가지 유형의 물질로 채워져야 하는데, 그 이유는 칩이 패키징되어 밀봉되어 있는 상태에서 비아 내의 공극에 공기가 포획되어 있다면 작동 동안 온도 사이클링을 통한 공기의 팽창 및 압축으로 인해 칩의 불량이 야기될 수 있기 때문이다. 금속으로 완전히 채워지게 되면 저항이 최고로 낮아지며 열 전도 접촉이 최대가 된다. 또한, 금속으로 완전히 충전된 보다 큰 직경의 비아가 사용되는 경우, 이 금속은 웨이퍼를 통한 열 전도에 기여할 수 있다.Vias are filled with metal or other conductors to form electrical conduits through the wafer (FIG. 98). Usually, the filling material is copper for plating approach. However, a material comprising any of the other materials described herein may be used as a suitable rigid or soft material. It should be noted that vias do not have to be fully filled with conductors if a simple electrical connection is required and good thermal conductivity or low electrical resistance is not required. In this case, the rest of the vias can optionally be filled with other materials, such as oxides or epoxies. The entire via must normally be filled with some type of material, because if air is trapped in the voids in the via while the chip is packaged and sealed, the air will expand and compress through temperature cycling during operation. This is because a defect can be caused. When fully filled with metal, the resistance is at its lowest and the thermal conduction contact is at its maximum. In addition, when larger diameter vias fully filled with metal are used, this metal may contribute to heat conduction through the wafer.

도 98에 도시된 바와 같이, 비아는 전기 도금 공정을 사용하여 시드 층을 도금함으로써 충전된다. 임의로, 도금 공정이 완료되고 공극이 도금 재료의 내부 중 앙에 남아 있는 경우, 공극은 산화물, 추가의 금속, 땜납, 또는 용례에 적당한 기타 다른 물질과 같은 필러 물질로 충전될 수 있다.As shown in FIG. 98, the vias are filled by plating the seed layer using an electroplating process. Optionally, when the plating process is complete and the voids remain in the interior center of the plating material, the voids may be filled with filler material, such as oxides, additional metals, solder, or other materials suitable for the application.

유리하게는, 비아가 마더 웨이퍼용의 강성 재료와 동일한 재료 또는 도터 웨이퍼용의 연성 재료와 동일한 재료로 충전된 경우, 적층과 관련하여 장점이 있을 수 있다. 선택적으로, 비아는 비아가 부착되는 칩 상의 짝을 이루는 콘택이 그 위에 강성의 물질을 구비하는 경우 연성 재료와 동일한 재료로 충전될 수 있다. Advantageously, when vias are filled with the same material as the rigid material for the mother wafer or with the same material as the soft material for the daughter wafer, there may be an advantage with respect to lamination. Optionally, the vias may be filled with the same material as the soft material if the mating contacts on the chip to which the vias are attached comprise a rigid material thereon.

도 98b에 도시된 바와 같이, 비이가 패드와 정렬되는 경우, 비아를 도체로 충전함으로써 본질적으로 비아가 패드와 접촉할 수 있도록 되는 것에 유의하여야 한다.As shown in FIG. 98B, it should be noted that when the beads are aligned with the pad, filling the via with a conductor essentially allows the via to contact the pad.

특정 웨이퍼가 다른 웨이퍼에 연결되는 경우, 대부분의 구현예에서 예상되는 바와 같이, 배리어의 구성 및 도터 웨이퍼의 비아 충전 재료는 배리어와 마더 웨이퍼용의 강성 재료와 동일한 가이드라인을 따르도록 되어, 도터 칩이 마더 웨이퍼에 결합되는 경우, 도터 웨이퍼는 마더 웨이퍼와 동일한 방식으로 작용한다는 사실이 중요하다.When a particular wafer is connected to another wafer, as expected in most embodiments, the configuration of the barrier and via filling material of the daughter wafer will follow the same guidelines as the rigid material for the barrier and mother wafer, so that the daughter chip When bonded to the mother wafer, it is important that the daughter wafer behaves in the same way as the mother wafer.

다시 공정 흐름도로 돌아가면, 이전 단계에서의 도금의 결과, 다량의 도체가 웨이퍼의 상측에 증착된 다음 제거되어야 한다. 이러한 단계는 래핑(lapping), 연마, 또는 화학-기계적 공정(CMP)을 통해 달성될 수 있다. 이 박판화는 제1 단계에서 증착된 두꺼운 유전체까지 수행된다. 제1 단계에서와 같이 코팅된 유전체에 사용되고 있는 실제 두께는 이러한 래핑 단계에 오차 여유를 부여하도록 선정된다. 비아를 충전하는 도체가 전기 도금에 의해 증착되지 않은 경우에는 상기 단계가 불 필요할 수 있다. 도시된 바와 같이, 화학- 기계적 공정(CMP)은 그 후, 표면 유전체 층까지 및 표면 유전체 층을 약간 침범하는 정도까지 초과 도금 재료와 하부의 시드 층을 제거하도록 사용된다(도 99).Back to the process flow diagram, as a result of the plating in the previous step, a large amount of conductor must be deposited on top of the wafer and then removed. This step can be accomplished through lapping, polishing, or chemical-mechanical processes (CMP). This thinning is performed up to the thick dielectric deposited in the first step. The actual thickness used for the coated dielectric as in the first step is chosen to give an error margin to this wrapping step. This step may be unnecessary if the conductor filling the via is not deposited by electroplating. As shown, a chemical-mechanical process (CMP) is then used to remove excess plating material and underlying seed layer up to the surface dielectric layer and to the extent that it slightly invades the surface dielectric layer (FIG. 99).

다음, 포토레지스트의 코팅에 의한 웨이퍼의 상측으로부터 웨이퍼의 IC 패드 콘택(8804, 8806)으로의 접근을 돕도록 포토리소그라피 에칭 공정이 다시 사용된 다음(도 100), 노출 유전체(10002)를 에칭한다(도 101). 패드로부터 비아 자체로의 콘택만이 필요한 경우(도 101b), 그리고 동일 패드와 특정 패드용의 마더 칩 사이에 콘택이 필요하지 않은 경우, 그 특정 패드는 이 단계에 앞설 수 있다(즉, 패드가 포토레지스트에 의해 덮인 채로 남아 있을 수 있다). 변형예에 있어서, 시드 층이 증착(그리고 기능적으로 시드 층의 일부를 이룸)됨과 동시에 또는 비아의 도금 또는 충전 동안 IC 콘택으로의 접속부가 형성되도록 포토리소그라피 공정이 수행될 수 있다. 이러한 변형예에 있어서는 포토리소그라피 단계가 불필요할 수 있다.Next, the photolithography etching process is again used to help access the wafer from the top of the wafer by coating of the photoresist to the IC pad contacts 8904 and 8806 (FIG. 100), followed by etching the exposed dielectric 10002. (FIG. 101). If only the contact from the pad to the via itself is needed (FIG. 101B), and if no contact is needed between the same pad and the mother chip for the particular pad, that particular pad may precede this step (i.e. May remain covered by the photoresist). In a variant, a photolithography process may be performed such that at the same time as the seed layer is deposited (and functionally forming part of the seed layer) or during the plating or filling of the vias, connections to the IC contacts are formed. In such a variant, a photolithography step may be unnecessary.

그 후, 포토레지스트가 벗겨 내어지고 웨이퍼가 세정되어, 도터 웨이퍼 내부에 완전히 형성된 포스트가 남게 된다(도 102).Thereafter, the photoresist is stripped off and the wafer is cleaned, leaving the post completely formed inside the daughter wafer (FIG. 102).

이 시점에, 다른 칩, 다이, 또는 웨이퍼와 같은 다른 요소와의 결합을 위해 웨이퍼가 추가로 준비되는 것으로 추정된다(즉, 이 어프로치는 칩과 칩 사이의, 칩과 다이 사이의, 칩과 웨이퍼 사이의, 다이와 다이 사이의, 다이와 칩 사이의, 다이와 웨이퍼 사이의, 그리고 웨이퍼와 웨이퍼 사이의 결합을 위한 모든 사전 변형에 동일하게 적용된다). 이러한 추가의 처리 공정이 도 103 내지 도 125에 병행 방식으로 간략히 도시되어 있다. 이 처리 공정은 도 102에 도시된 바와 같은 도터 웨이퍼로부터 시작된다. 또한, 이해를 돕기 위해, "마더 타입" 콘택 요소로서 소용되는 웨이퍼 상에서 수행되는 공정 또한 도시되어 있다.At this point, it is assumed that the wafer is additionally prepared for bonding with other chips, dies, or other elements such as wafers (ie, this approach is between chips and dies, between chips and dies, chips and wafers). The same applies to all predeformations for bonding between die, between die and die, between die and chip, between die and wafer, and between wafer and wafer). This further treatment process is briefly shown in a parallel manner in FIGS. 103-125. This processing begins with the daughter wafer as shown in FIG. Also, for ease of understanding, a process performed on a wafer that serves as a “mother type” contact element is also shown.

이러한 공정은 다음과 같이 이루어진다. 우선, IC 접촉 패드 위를 제외한 마더 웨이퍼에 유전체 층이 코팅된다(도 103b). 도터 웨이퍼 상에는 이미 이 유전체 층이 마련되어 있다(도 102a, 도 102b).This process takes place as follows. First, a dielectric layer is coated on the mother wafer except on the IC contact pads (FIG. 103B). This dielectric layer is already provided on the daughter wafer (FIGS. 102A and 102B).

다음, 배리어 층이 도터 웨이퍼 상에 증착되며(도 104a), 이 중 일부는, 리루팅된 콘택의 경우, 궁극적으로는 원래 IC 콘택과 사전 성형된 포스트 사이의 전기 접속부가 된다. 배리어 층을 사용하는 것이 유리한데, 그 이유는 배리어 층이 연성 물질이 이후 IC 패드 또는 강성의 또는 절연기 금속과 상호 작용하는 것을 방지하기 때문이다.Next, a barrier layer is deposited on the daughter wafer (FIG. 104A), some of which, in the case of rerouted contacts, ultimately become an electrical connection between the original IC contact and the preformed post. It is advantageous to use a barrier layer because the barrier layer prevents the soft material from interacting with the IC pad or the rigid or insulator metal afterwards.

도시된 바와 같이, 배리어 물질, 예를 들어, Ni/Au, Ti/Pd/Au 또는 Ti/Pt/Au 등이 스퍼터링을 통해 도터 웨이퍼 상에 증착된다. 또한, 이러한 배리어는 일반적으로 범프 금속(UBM)으로서 사용될 수 있으며 또는 시드 층의 제거를 필요로 하지 않는 리루팅 시에 사용된다. 이 층은 통상 스퍼터링 및/또는 증발 공정 또는 상부 층 형성을 위한 전기 도금 공정과 임의로 조합되는 전기 도금을 사용하여 형성된다.As shown, a barrier material, such as Ni / Au, Ti / Pd / Au or Ti / Pt / Au, etc., is deposited on the daughter wafer through sputtering. In addition, such a barrier can generally be used as bump metal (UBM) or used in rerouting that does not require removal of the seed layer. This layer is typically formed using electroplating, optionally in combination with a sputtering and / or evaporation process or an electroplating process for forming the top layer.

또한, 도시된 바와 같이, 시드 층이 예를 들어, 전기 도금 또는 증착 기술을 사용하여 마더 웨이퍼 상에 증착된다(도 104b). 도시된 바와 같이, 마더 웨이퍼는 TiW+Cu 가 코팅되어 형성되며, 마더 웨이퍼 상에 강성의 콘택을 전기 도금 하기 위 한 UBM 및 시드 층으로서 사용된다. 상측에 구리를 사용할 경우에는 구리 전기 도금 및 후속하는 강성의 포스트 형성 공정이 보다 용이하게 이루어질 수 있게 된다. 마더 웨이퍼 상의 UBM 은, 일부 구현예에 있어서는, 강성 부재의 전기 도금을 위한 시드 층 및 리라우트의 이중 목적으로 사용될 수 있으며, 또는 웨이퍼 사이의 RF 차단막으로서 작용할 수 있다(이를 위한 패터닝은 증착 동안이 아닌 에칭 단계에서 이루어지긴 하지만).In addition, as shown, a seed layer is deposited on the mother wafer using, for example, electroplating or deposition techniques (FIG. 104B). As shown, the mother wafer is formed by coating TiW + Cu and is used as the UBM and seed layer for electroplating a rigid contact on the mother wafer. When copper is used on top, copper electroplating and subsequent rigid post forming processes can be made easier. The UBM on the mother wafer may, in some embodiments, be used as a dual purpose of seed layer and rerouting for electroplating of rigid members, or may act as an RF barrier between wafers (patterning for which But not in the etching step).

임의로 및 선택적으로는, 배리어와 시드 층이 동일한 성분으로 이루어질 수 있다. 이 경우에는, 단일 물질이 양 층으로 기능할 수 있다.Optionally and optionally, the barrier and seed layer may consist of the same components. In this case, a single material can function as both layers.

도 104에 도시된 바와 같이, 배리어는 전체 웨이퍼에 걸쳐 형성된다. 이에 따라 후속 전기 도금 단계가 수행될 수 있게 된다. 이러한 전기 도금 완료 후에는, 그러나, 각종 콘택이 함께 전기 단락 상태로 남아 있지 않도록 콘택이 존재하지 않는 영역에서는 시드 층 및 배리어가 제거되어야 한다(본 경우에 꼭 들어맞지는 않는 다른 이유로 특별히 바람직한 것이 아니라면 제거되어야 한다는 의미로서, 다시 말해, 배리어와 시드 층이 지점들 중의 전기적인 리루팅 물질로서 작용한다). As shown in FIG. 104, a barrier is formed over the entire wafer. This allows subsequent electroplating steps to be performed. After completion of this electroplating, however, the seed layer and barrier must be removed in areas where no contact exists so that the various contacts do not remain together in an electrical short (unless specifically preferred for other reasons that are not suitable in this case). In other words, the barrier and seed layer act as electrical rerouting material of the points).

후속 물질이 전기 도금이 아닌 다른 공정, 예를 들어 스퍼터링이나 증발에 의해 형성될 수 있으며, 그 후 마더 웨이퍼 단계는 선택적으로는 패드 둘레의 포토리소그라피를 이용한 패터닝 공정과, 배리어 금속 증착 공정, 후속 금속 증착 공정, 그리고 리프트오프 공정을 포함한다. 우선적으로 패드 둘레에 형성되거나 리라우트가 필요한 곳에 형성되는 금속과 배리어의 최종 결과는 동일하게 된다. Subsequent materials may be formed by a process other than electroplating, for example sputtering or evaporation, after which the mother wafer step optionally comprises a patterning process using photolithography around the pad, a barrier metal deposition process, a subsequent metal Deposition processes, and lift-off processes. The net result of the barrier and the metal formed preferentially around the pad or where rerouting is needed is the same.

그 후, 원래 콘택을 덮고 있는 배리어 물질을 노출시키도록 도터 웨이퍼 상에 리소그라피 공정이 수행된다(도 105a). 또한, 본 경우에 도시된 바와 같이, 마더 웨이퍼가 언더컷을 이용하여 패터닝되어, 예를 들어, 뾰족한 피라미드형, 원추형 또는 버섯 형태의 임의의 패터닝된 콘택을 제공한다(도 105b). 선택적으로, 콘택의 유효 표면적을 증가시키거나 콘택이 궁극적으로 연결될 대응하는 연성 콘택보다 의미 있는 수준으로 보다 작은 단면을 갖는 콘택을 형성하도록 하기 위하여 마더 웨이퍼가 일부 다른 콘택 형태를 형성하도록 패터닝될 수 있다. 이와 같은 패터닝 과정을 통해, 코팅 압력이 보다 작은 면적에 걸쳐 분산되기 때문에 관통력이 향상될 수 있다.Thereafter, a lithography process is performed on the daughter wafer to expose the barrier material covering the original contact (FIG. 105A). In addition, as shown in the present case, the mother wafer is patterned using an undercut to provide any patterned contact, eg, in the form of a pointed pyramid, cone or mushroom (FIG. 105B). Optionally, the mother wafer may be patterned to form some other contact shape in order to increase the effective surface area of the contact or to form a contact having a smaller cross-section at a meaningful level than the corresponding soft contact to which the contact will ultimately be connected. . Through this patterning process, penetration force can be improved because the coating pressure is dispersed over a smaller area.

이 단계(도 105a, 도 105b)에서는 후속 금속이 배치되는 영역이 획정된다. 후속 금속이 전기 도금이 아닌 수단에 의해 증착되면, 전술한 배리어 및 시드 층의 증착 이전에 본 단계가 수행된다. 여기서, 전기 도금이 사용되는 것으로 가정된다. 리라우트 층을 획정하기 위해 후속 전기 도금 및/또는 시드 층의 에칭(또는 전기 도금이 사용되지 않은 경우에는 후속 리프트오프 공정)을 허용하기 위해 리소그라피 패터닝이 이루어질 수 있음에 다시금 유의하여야 한다.In this step (FIG. 105A, 105B), the area | region in which subsequent metal is arrange | positioned is defined. If subsequent metals are deposited by means other than electroplating, this step is performed prior to the deposition of the barrier and seed layers described above. Here, it is assumed that electroplating is used. It should be noted again that lithographic patterning may be made to allow subsequent electroplating and / or etching of the seed layer (or subsequent liftoff process if electroplating is not used) to define the rerouting layer.

다음, 도터 웨이퍼가 적절한 금속을 노출 배리어의 상측에 증착함으로써 금속 도금된다(도 106). 특정 구현예에 따라, 이하의 후속 층 중 하나 이상이 도터 웨이퍼 상에 형성될 수 있다. 이러한 후속 층에는 웨이퍼의 비평면성을 다루기 위한 절연기 층(필요한 경우)과, 확산 또는 연성 층(변형되거나 콘택을 형성하게 되는 영역)과, 택 위상 동안 접착 작업을 보조하기 위한 캡 또는 접착 층(필요한 경 우), 및/또는 접착/확산 층이 산화되는 것을 방지하기 위한 산화 배리어가 포함된다.The daughter wafer is then metal plated by depositing a suitable metal on top of the exposure barrier (FIG. 106). According to certain embodiments, one or more of the following subsequent layers may be formed on the daughter wafer. These subsequent layers include an insulator layer (if necessary) to handle the non-planarity of the wafer, a diffusion or soft layer (the area to be deformed or form a contact), and a cap or adhesive layer to assist the adhesion operation during the tack phase ( If necessary), and / or an oxidation barrier is included to prevent the adhesion / diffusion layer from oxidizing.

또한, 마더 웨이퍼 상에서는 리소그라피 공정에 의해 생성된 공극이 리소그라피 공정에 의해 노출된 시드 층을 도금(전기 또는 무전해 도금)함으로써 충전된다(도 106). 특정 구현예에 따라, 포스트 및 관통 접속부에 사용하기 위한 포스트 형성에 사용되는 강성 재료가 이 단계에서 추가될 수 있다.In addition, on the mother wafer, the voids generated by the lithography process are filled by plating (electro or electroless plating) the seed layer exposed by the lithography process (FIG. 106). According to certain embodiments, rigid materials used to form posts for use in posts and through connections may be added at this stage.

도 107에는 마더 웨이퍼용의 완전히 도금된 피라미드형 콘택의 일 예가 상당히 상세히 도시되어 있다.107 shows in greater detail one example of a fully plated pyramid contact for a mother wafer.

도 108에는 도 107에 도시된 바와 유사한 프로파일을 갖는 마더 웨이퍼 콘택의 변형예의 일부가 확대 도시되어 있다. 이러한 임의의 변형예에 의하면(프로파일형 및 비프로파일형 콘택에 응용 가능한 변형예), 강성의 포스트 용의 금속을 도금(금속 도금)하기 전에, 반도체 패드(10802)의 약간의 금속이 에칭되어, 패드(10802)의 가장자리에 언더컷 프로파일(10804)을 형성한다. 강성 물질(10902)이 구축되면(도 109), 강성 물질(10902) 중 일부가 언더컷(10804)을 채우도록 사용된다. 이러한 추가적인 충전재는 추가 처리 중에 또는 열 사이클링으로 인해 작업 시에 응력이 가해지는 동안 강성의 콘택 구조체를 지지하기 위한 앵커(anchor)로서 작용한다. 도시된 바와 같이, 강성 물질(10902)은 니켈(Ni)이다.108 is an enlarged view of a portion of a variant of the mother wafer contact having a profile similar to that shown in FIG. 107. According to any of these modifications (modifications applicable to profiled and non-profiled contacts), some metal of semiconductor pad 10802 is etched before plating (metal plating) the metal for rigid posts, An undercut profile 10804 is formed at the edge of the pad 10802. Once the rigid material 10902 is built up (FIG. 109), some of the rigid material 10902 is used to fill the undercut 10804. This additional filler acts as an anchor for supporting the rigid contact structure during further processing or during stress during operation due to thermal cycling. As shown, the rigid material 10902 is nickel (Ni).

금속 도금 및/또는 도금의 완료 시에, 포토리스가 벗겨 내어져, 도터 웨이퍼 및 마더 웨이퍼 상에 구축된 콘택을 노출시킨다(도 110). 그러나, 마더 콘택용의 배리어가 전기 도금되는 경우, 본 단계는 금속 도금에 이어 포토레지스트를 벗겨 내기 전에 임의로 수행될 수 있음에 유의하여야 한다.Upon completion of metal plating and / or plating, the photoless is peeled off to expose the contacts established on the daughter wafer and the mother wafer (FIG. 110). However, it should be noted that when the barrier for mother contact is electroplated, this step may optionally be performed prior to metal plating followed by stripping off the photoresist.

다음, 구축된 콘택 또는 포스트를 보호하면서 원하지 않는 배리어와 시드 물질을 도터 웨이퍼와 마더 웨이퍼로부터 각각 제거할 수 있도록 포토리소그라피 공정이 사용된다(도 111). 이 단계는 또한, 콘택을 획정 및/또는 리루팅하도록 사용될 수 있음에 유의하여야 한다. 더욱이, 다른 금속이 전기 도금되어 있지 않은 경우에는, 이들 단계의 순서가 약간 변경될 수 있는데, 그 이유는 후속 에칭에 대한 리프트오프 공정이 사용될 수도 있기 때문이다. A photolithography process is then used to remove unwanted barrier and seed material from the daughter wafer and mother wafer, respectively, while protecting the established contacts or posts (FIG. 111). Note that this step can also be used to define and / or reroute contacts. Moreover, if other metals are not electroplated, the order of these steps can be changed slightly, because a liftoff process for subsequent etching may be used.

그러나, 본 예의 시드 및 배리어 물질은 전기 도금되어 있으므로, 에칭이 사용된다. 따라서, 원하지 않는 시드 및 배리어 물질이 에칭되어 제거된다(도 112). 다른 선택적인 임의의 변형예에 있어서는, 소량의, 다시 말해 콘택이 하나로 되어 야기되는 바람직하지 못한 단락 현상을 방지하기 위해 필요한 만큼 만의 배리어 및 시드 물질만이 에칭되어 제거됨으로써, 웨이퍼의 표면 대부분은 배리어 및 시드 물질로 덮인 채로 남겨지므로, 특히, 남아 있는 배리어/차단막이 접지면에 부착되어 있는 경우에는, 적층된 칩 사이의 노이즈 또는 바람직하지 못한 신호 결합을 방지하기 위한 EMI 차단막으로서 사용될 수 있다.However, the seed and barrier materials of this example are electroplated, so etching is used. Thus, unwanted seed and barrier materials are etched away (FIG. 112). In another optional variant, only a small amount of the barrier and seed material are etched away as needed to prevent undesirable short-circuit phenomena caused by a single contact, so that most of the surface of the wafer is barriered. And because it remains covered with the seed material, it can be used as an EMI shield to prevent noise or undesirable signal coupling between stacked chips, especially when the remaining barrier / block is attached to the ground plane.

그 후, 포토리스가 벗겨 내어져 제거된다(도 113).Thereafter, the photoless is peeled off and removed (FIG. 113).

이 시점에, 도터 웨이퍼는 다른 웨이퍼와의 포스트 및 관통 끼움 접속부의 형성에 사용하기에 적당한 기능적인 강성 포스트를 포함하고 있다.At this point, the daughter wafer contains functional rigid posts suitable for use in forming posts and through-fitting connections with other wafers.

그러나, 본 명세서의 서술 내용으로부터 증명되는 바와 같이, 마더 웨이퍼의 처리 시에, 콘택으로 연성(도터 웨이퍼 포스트 상의 물질에 비해)의 물질을 전기 도금하는 처리가 계속적으로 이루어진다(도 114b). 한가지 유의할 사항은, 이와 같은 단계가 무전해 도금 단계로서 도시되어 있긴 하지만, 이러한 어프로치의 변형예로서 전기 도금 단계가 사용될 수도 있다는 점이다. 이러한 변형예에서는, 공정의 전술한 바와 같은 부분이 금속 도금 단계의 일부로서 발생하거나, 선택적으로는 금속 도금 단계에 사용되는 포토리스를 벗겨 내는 단계와 전술한 바와 같은 보호 포토리스의 코팅 사이에 전기 도금 작업으로서 이루어질 수 있다. 그러나, 어느 경우에나, 배리어의 증착이 중요한데, 그 이유는 배리어가 연성 및 강성 물질의 상호 혼합을 방지하고, 도터 웨이퍼 상의 IC 패드와 강성 물질 사이의 연성 물질을 구속하기 때문이다.However, as evidenced by the description herein, during the treatment of the mother wafer, a process of electroplating a ductile (relative to the material on the daughter wafer post) into the contact continues (FIG. 114B). One thing to note is that although this step is shown as an electroless plating step, an electroplating step may be used as a variant of this approach. In this variant, the above-mentioned part of the process takes place as part of the metal plating step or, optionally, between the stripping off of the photoless used in the metal plating step and the coating of the protective photoless as described above. It can be made as a plating operation. In either case, however, deposition of the barrier is important because the barrier prevents intermixing of the flexible and rigid materials and constrains the flexible material between the IC pad and the rigid material on the daughter wafer.

이 시점에, 마더 웨이퍼는 다른 웨이퍼와의 포스트 및 관통 끼움 접속부를 형성하기 위해 사용되는 기능적인 연성 포스트를 구비한다. At this point, the mother wafer has a functional flexible post that is used to form posts and through-fitting connections with other wafers.

그러나, 본 예에서는, 웨이퍼에 포스트가 형성된 후, 도터 웨이퍼의 상측에 제3 칩이 적층되도록 예정되어 있었다. 따라서, 도터 웨이퍼의 추가 처리가 필요하며 이에 대해서는 이하에 후술되는 바와 같다.However, in this example, after the post is formed in the wafer, the third chip is supposed to be stacked on the upper side of the daughter wafer. Therefore, further processing of the daughter wafer is required, as described below.

우선, 도터 웨이퍼의 제1 측면(즉, 소자 및 콘택 지탱 측면)이 적절한 제거 가능한 보호 물질이 코팅되어 보호 처리됨으로써, 후속 박판화 처리 동안 오염으로부터 도터 웨이퍼가 보호된다(도 115a). 이러한 커버는 간단한 포토레지스트 또는 유전체로만 이루어질 수 있으며, 또는 포토레지스트, 왁스, 폴리머, 에폭시, 기타 접착제 등을 이용하여 도터 웨이퍼에 부착된 글래스 플레이트 또는 다른 반도체 웨이퍼("캐리어" 웨이퍼)와 같은 강성 부재로 이루어질 수 있다. 일부 변형예에 있 어서는, 매우 두꺼운 층(예를 들어, 박판화 공정 후 도터 웨이퍼의 두께의 적어도 50%의 두께를 갖는 층)이 사용된다. 다른 변형예에서는 강성의 캐리어 웨이퍼가 사용될 수도 있다. 어느 경우에나, 매우 두꺼운 층을 통해 도터 웨이퍼의 추가적인 강도 보강이 이루어질 수 있으므로, 박판화 시에 파단 위험 없이 웨이퍼를 취급할 수 있게 된다.First, the first side of the daughter wafer (i.e., device and contact bearing side) is protected by coating with a suitable removable protective material, thereby protecting the daughter wafer from contamination during subsequent thinning process (FIG. 115A). Such covers may consist only of simple photoresists or dielectrics, or rigid members such as glass plates or other semiconductor wafers (“carrier” wafers) attached to daughter wafers using photoresist, wax, polymers, epoxy, other adhesives, and the like. It may be made of. In some variations, very thick layers (eg, layers having a thickness of at least 50% of the thickness of the daughter wafer after the thinning process) are used. In other variations, rigid carrier wafers may be used. In either case, an extra strength reinforcement of the daughter wafer can be made through a very thick layer, allowing wafer handling without risk of fracture during thinning.

다음, 도터 웨이퍼의 후면이 박판화 처리됨으로써, 후면이 비어 충전 물질(예를 들어, 사전 성형된 포스트)에 노출된다. 이러한 박판화는 통상, 비아의 깊이가 대략 75 미크론인 점을 감안할 때 도터 웨이퍼의 두께가 대략 75 미크론이 될 때까지 이루어진다. 비아가 더 깊게 연장하는 경우에는, 박판화 공정이 보다 짧게 이루어질 수도 있다. 특정 용례에 따라, 포스트가 웨이퍼의 후면 위까지 연장될 때까지 또는 일부 용례에서는 포스트가 후면과 동일한 높이로 될 때까지(도 116a) 박판화 공정이 수행된다. 그러나, 비아의 바닥이 뾰족한 경우, 그 뾰족한 부분이 피라미드형, 원추형 또는 버섯 형태인 것이 바람직하다면, 처리가 완료된 시점에서 박판화 공정은 바닥의 뾰족한 부분을 의미 있는 만큼의 양으로 제거하기에 충분한 정도까지는 수행되지 않는 것이 바람직하다. The backside of the daughter wafer is then thinned down so that the backside is exposed to the via fill material (eg, preformed posts). Such thinning is typically accomplished until the thickness of the daughter wafer is approximately 75 microns, given that the via depth is approximately 75 microns. If the vias extend deeper, the thinning process may be shorter. Depending on the particular application, the thinning process is performed until the posts extend over the backside of the wafer or in some applications until the posts are flush with the backside (FIG. 116A). However, if the bottom of the via is pointed, if the pointed portion is preferably pyramidal, conical or mushroom-like, then the thinning process at the point of completion of the process is sufficient to remove the pointed portion of the bottom in a meaningful amount. It is preferred that it is not performed.

이 경우에, 다른 포스트 및 관통 접속부가 소망되기 때문에, 포스트가 후면 위까지 연장하도록 후면에 대해 에칭 공정이 수행된다(도 117a). 이러한 에칭 단계는 두 가지 목적으로 필요하다. 첫째, 에칭 공정은 비아 둘레의 기판 일부를 제거하여, 비아가 표면을 초과하여 연장할 수 있도록 한다(따라서, 비이가 마더 웨이퍼 상의 강성의 포스트와 정확히 동일한 방식으로 작용할 수 있도록 한다). 둘째, 에칭 공정은 콘택의 표면을 세정하여, 후속 공정에서 금속의 우수한 접착을 허용한다.In this case, because other posts and through connections are desired, an etching process is performed on the back side so that the posts extend above the back side (FIG. 117A). This etching step is necessary for two purposes. First, the etching process removes a portion of the substrate around the vias, allowing the vias to extend beyond the surface (thus allowing the beads to act in exactly the same way as rigid posts on the mother wafer). Second, the etching process cleans the surface of the contact, allowing for good adhesion of the metal in subsequent processes.

물론, 스루-접속부가 없는 도터 웨이퍼의 경우, 기타 높이를 고려하여 박판화 및 에칭 공정이 일반적으로는 불필요할 수도 있지만, 그럼에도 불구하고 이들 공정을 수행하는 것이 바람직하다.Of course, for daughter wafers without through-connections, thinning and etching processes may generally be unnecessary in view of other heights, but it is nevertheless desirable to carry out these processes.

전면 상에 매우 두꺼운 층이나 캐리어를 사용하는 변형예의 경우, 박판화가 실시될 경우 그 완성 두께가 통상 75 미크론을 상당히 초과할 가능성이 있다. 사실상, 이러한 변형예에 의하면, 박판화에 의해 대략 10 미크론까지 두께가 감소하게 된다. 더욱이, 캐리어 웨이퍼가 택 및 용해 공정 후에 제거되지 않은 경우에는, 웨이퍼의 두께가 대략 5 미크론까지 얇아질 수 있다.In the case of variants using very thick layers or carriers on the front surface, when thinning is carried out, the finished thickness is likely to significantly exceed 75 microns. Indeed, according to this variant, the thinning results in a thickness reduction of approximately 10 microns. Moreover, if the carrier wafer is not removed after the tack and melt process, the thickness of the wafer can be thinned down to approximately 5 microns.

유의할 사항은, 변형 구현예에 있어서, 박판화 단계가 마더 웨이퍼와 도터 웨이퍼 사이의 결합 처리 후 수행될 수 있다는 점이다. 이러한 변형예에서, 공정은 마더 콘택의 무전해 도금, 택, 용해, 도터 웨이퍼 박판화, 도터 웨이퍼의 후면을 콘택이 후면 위에 연장할 때까지 에칭, 후면 콘택으로의 배리어와 캡의 코팅의 순서로 이루어지며, 이 경우에 불필요하다면 전면 측 보호 처리 및 보호부의 제거 공정은 생략된다.Note that, in a variant embodiment, the thinning step can be performed after the joining process between the mother wafer and the daughter wafer. In this variant, the process consists of electroless plating, tacking, melting, daughter wafer thinning of the mother contact, etching the backside of the daughter wafer until the contact extends over the backside, coating the barrier and cap to the backside contact, and the like. In this case, the front side protection treatment and the removal process of the protection portion are omitted if unnecessary.

배리어 및 캡 또는 커버 층은 그 후, 포스트 상에 증착된다(도 118). 이 배리어 층 및 커버는 비아 물질의 보호에 중요하다. 배리어 층(및 배리어 커버)은 배리어 물질 및 "참" 마더 웨이퍼의 강성 포스트의 상측에 증착된 배리어 커버와 정확히 동일한 기능을 수행한다. 이 새로운 포스트 상의 배리어 물질과 후속하는 제2 도터 웨이퍼(즉, "도터 웨이퍼 2") 사이에 연성 물질이 핀 고정될 수 있다. 도시된 바와 같이, 배리어와 캡은 무전해 도금 공정을 사용하여 증착된다. 본 예에서, 1 미크론 두께의 Ni 와 0.3 미크론 두께의 Au 가 사용된다. 무전해 도금을 사용함에 따른 장점은 웨이퍼의 후면 상에 포토리소그라피 단계를 필요로 하지 않아, 공정이 간단히 수행될 수 있도록 하는 한편 얇은 웨이퍼의 사용이 가능하도록 한다는 점이다. 이러한 장점은 보다 극단적인 한계치로 웨이퍼가 박판화 처리되는 경우 보다 진가를 발휘하며, 유전체 에칭 및 비아 생성 공정의 비아 에칭 및 비아 충전 단계 시에 비용 절감 효과가 있다. 또한, 사용 가능한 특정 재료에는 본 명세서에 참조되고 있는 바와 같은 배리어 재료 중 어느 하나가 포함된다.The barrier and cap or cover layer is then deposited on the post (FIG. 118). This barrier layer and cover are important for the protection of the via material. The barrier layer (and barrier cover) performs exactly the same function as the barrier cover deposited on top of the rigid material of the barrier material and the "true" mother wafer. A soft material can be pinned between the barrier material on this new post and the subsequent second daughter wafer (ie, "daughter wafer 2"). As shown, the barrier and cap are deposited using an electroless plating process. In this example, 1 micron thick Ni and 0.3 micron thick Au are used. The advantage of using electroless plating is that it does not require a photolithography step on the backside of the wafer, thus making the process simpler while allowing the use of thinner wafers. This advantage is even more significant when wafers are thinned to more extreme limits and cost-effective during the via etch and via fill phases of the dielectric etch and via creation process. In addition, specific materials that can be used include any of the barrier materials as referenced herein.

또한, 이러한 배리어는 무전해 도금에 의해 증착되어야 하는 것은 아니다. 대신, 일부 변형예에 있어서는, 전술한 바와 유사한 방식으로 시드 층이 후면에 증착되어 도금되고 에칭되는 경우, 전기 도금이 사용될 수 있다. 다른 변형예에 있어서는, 패터닝 및 증발 또는 스퍼터링이나 기타 다른 유형의 증착 공정이 이들 배리어 층을 코팅하도록 사용될 수 있다. 얇은 웨이퍼 상에 추가적인 단계를 수행할 필요가 있는 경우, 이러한 변형예의 어프로치는 여러 가지 장점을 제공하는데, 예를 들어 증착된 금속의 공정 흐름에 있어서 리프트오프 공정을 통해 또는 전기 도금 공정 흐름에서의 시드 층의 에칭을 통해 웨이퍼의 후면에 리라우트 층, 차단막 또는 접지면을 획정할 수 있다. 이 후, 보호 층은 도터 웨이퍼의 전면으로부터 제거된다(도 119).In addition, this barrier does not have to be deposited by electroless plating. Instead, in some variations, electroplating may be used when the seed layer is deposited on the backside, plated and etched in a similar manner as described above. In other variations, patterning and evaporation or sputtering or other types of deposition processes may be used to coat these barrier layers. If it is necessary to perform additional steps on thin wafers, the approach of this variant provides several advantages, for example, through a lift-off process in the process flow of the deposited metal or in the electroplating process flow. Etching the layer may define a rerouting layer, barrier or ground plane on the backside of the wafer. Thereafter, the protective layer is removed from the front surface of the daughter wafer (Figure 119).

선택적으로, 도터 웨이퍼에 캐리어 웨이퍼를 부착하기 위한 보호 층 또는 접 착제로서 형성된 소정 물질이 택 및 용해 공정의 온도를 견딜 수 있다면, 이 단계는 용해 공정이 완료된 이후로 연기될 수 있다. 이에 따라, 칩에 크랙을 유발하거나 손상을 야기함이 없이 택 공정 동안 개개의 다이를 취급할 수 있도록 하면서 도터 웨이퍼를 보다 얇게 박판화 처리할 수 있게 된다. 이러한 시나리오에 있어서는, 도터 칩의 회로도가 위쪽을 향하도록 되어(즉, 마더 칩의 반대쪽을 향함) 연성 재료가 마더 칩 상에 위치하게 된다. 물론, 마더/도터 관행은 단지 자유 재량에 의한 것으로, 그 반대가 맞을 수도 있으며, 소정의 웰 부착의 경우나 다른 변형예의 경우, 연성 재료가 비아 자체에 있을 수도 있으며 심지어 나중에 추가될 수도 있음에 유념하여야 한다.Optionally, if any material formed as a protective layer or adhesive for attaching the carrier wafer to the daughter wafer can withstand the temperature of the tack and dissolution process, this step may be postponed after the dissolution process is complete. This makes it possible to thinner the daughter wafer while allowing individual dies to be handled during the tack process without causing cracks or damage to the chip. In this scenario, the schematic of the daughter chip is directed upwards (ie, facing away from the mother chip) so that a soft material is placed on the mother chip. Of course, the mother / daughter practice is at its sole discretion and vice versa, and for certain well attachments or other variations, the soft material may be in the via itself and may even be added later. shall.

다른 선택적인 변형예에 있어서, 예를 들어, 상측에 제3 칩을 적층하지만 칩이 하방이 아닌 상방을 향하고 있는 회로도와 결합될 수 있도록 하기 위하여 비아가 형성되지 않았다면, 또는 예를 들어, 광학 소자가 도터 웨이퍼 상에 존재하고 상측 캐리어 웨이퍼가 빌트-인 마이크로렌즈 또는 기타 비활성 요소를 구비할 수 있다면, 또는 도터 및 마더 웨이퍼가 RF 소자이고 두 개의 전자 회로도가 서로 바로 인접하지 않는 것이 바람직하다면, 이 단계는 완전히 생략될 수 있으며 보호 층이 영구적으로 남을 수도 있다. 또한, 통상 상측에 연성 물질을 갖도록 마더 칩을 구성할 필요가 있다.In another alternative variant, for example, if vias are not formed so as to stack a third chip on top but allow the chip to be combined with the upward facing circuitry rather than downward, or for example an optical element If is present on the daughter wafer and the upper carrier wafer can have built-in microlenses or other inactive elements, or if it is desired that the daughter and mother wafer are RF elements and the two electronic schematics are not immediately adjacent to each other, The step may be omitted entirely and the protective layer may remain permanent. In addition, it is usually necessary to configure the mother chip to have a soft material on the upper side.

이 시점에서, 마더 웨이퍼 및 도터 웨이퍼 상의 전술한 콘택은 하나로 짝을 이루도록 된다는 가정 하에, 개개의 칩을 연결할 수 있다. 이러한 연결 공정이 이하에 후술 된다.At this point, the individual chips can be connected, assuming that the aforementioned contacts on the mother wafer and daughter wafer are paired into one. This connection process is described below.

우선, 도터 웨이퍼가 플리핑 처리되고, 마더 웨이퍼 및 도터 웨이퍼 상에 연결된 개개의 콘택이 서로에 대해 정렬된다(도 120). 이러한 정렬 단계는 마더 웨이퍼와 도터 웨이퍼를 정렬하도록 사용된다. 이러한 정렬은 패드의 크기를 중심으로 ± 허용 오차를 고려하여야 한다. 과장된 크기의 연성 콘택에 의해 이러한 정렬 허용 오차는 다소 크게 설정될 수 있다. 일반적으로, 정렬은 강성 콘택의 상측 전체가 일부 지점에서 연성 콘택과 부딪치는 방식으로 이루어진다. 예시로써, 연성 콘택이 그 일측의 폭이 15 평방 미크론이며, 강성의 콘택의 상측은 그 일측의 폭이 5 평방 미크론이라면, 완벽하게 중심을 맞추는 경우, 강성 콘택의 가장자리가 연성 콘택의 가장자리로부터 5 미크론 차이나게 되며, 정렬 정확도는 ± 5 미크론이다.First, the daughter wafer is flipped and individual contacts connected on the mother wafer and the daughter wafer are aligned with respect to each other (FIG. 120). This alignment step is used to align the mother wafer and the daughter wafer. This alignment should take into account ± tolerances around the size of the pads. Due to the exaggerated soft contact, this alignment tolerance can be set somewhat larger. In general, alignment occurs in such a way that the entire upper side of the rigid contact hits the soft contact at some point. By way of example, if a flexible contact is 15 square microns wide on one side and the top of the rigid contact is 5 square microns wide on one side, the edge of the rigid contact is 5 from the edge of the soft contact if it is perfectly centered. Micron difference, and the alignment accuracy is ± 5 microns.

그 후, 콘택은 압력을 받아 하나로 되어, 포스트 및 관통 접속부를 형성한다(도 121).The contacts are then brought together under pressure to form posts and through connections (FIG. 121).

적층에 대한 이러한 어프로치의 중요한 장점 중 하나는 강성 재료가 연성 재료 내로 관통하는 점이다. 이에 따라, 두 개의 콘택 사이의 표면적이 개개의 콘택 자체의 크기보다 크기 때문에 두 개의 웨이퍼 사이에 강력한 접합이 이루어질 수 있다. 더욱이, 이러한 접합은 두 개의 부품을 서로 잡아당겨 분리시키는데 필요한 오류가 포스트의 수평면의 얇은 층 분리 및 포스트의 수직면의 전단 오류를 필요로 하기 때문에 보다 강하다. 유의할 것은, 후자가 보다 덜 있을 법한 오류 형태로서, 전체 오류의 위험은 단독으로 있을 때보다 더 가능성이 희박하다는 점이다.One important advantage of this approach to lamination is that the rigid material penetrates into the soft material. Thus, a strong bonding can be achieved between the two wafers because the surface area between the two contacts is larger than the size of the individual contacts themselves. Moreover, this bonding is stronger because the errors required to pull the two parts apart from each other require a thin layer separation of the horizontal plane of the post and a shear error of the vertical plane of the post. Note that the latter is a less likely form of error, and the risk of overall error is less likely than when alone.

실제로, 돌출량이 또한 중요하다. 통상적으로, 적어도 1/2 미크론의 돌출부가 바람직하다. 일부 구현예의 경우 돌출량이 적을 수도 있긴 하지만, 이와 같이 돌출 레벨이 낮은 경우에는 강도가 크게 떨어진다. 실제로, 총 높이가 8 미크론인 연성 물질의 경우 강성 물질은 통상 연성 물질 내로 2-3 미크론의 범위로 연장하는 것으로 결정되어 있다. 연성 물질이 10 미크론인 경우에는, 강성 물질은 연성 물질 내로 통상 5 미크론의 길이로 연장한다. 일반적인 "엄지 손가락의 법칙"에 따르면, 연성 콘택의 두께의 10% 이상으로 관통할 수 있지만, 연성 콘택을 관통하여 90% 이하로 관통할 수도 있다.In fact, the amount of protrusion is also important. Typically, projections of at least 1/2 micron are preferred. In some embodiments, the amount of protrusion may be small, but at such a low level of protrusion, the strength is greatly reduced. Indeed, for soft materials having a total height of 8 microns, it has been determined that the rigid material typically extends in the range of 2-3 microns into the soft material. If the soft material is 10 microns, the rigid material extends into the soft material, typically 5 microns in length. According to the general "law of thumb", it can penetrate at least 10% of the thickness of a soft contact, but it can penetrate up to 90% or less through a soft contact.

다른 중요한 장점은 콘택의 피치에 대해 도터 칩과 마더 칩의 상당 수준의 비평면성을 허용하는 포스트의 관통이다. 예를 들어, 폭이 12 미크론이고 피치가 20 미크론인 콘택의 경우, 연성 물질의 높이는 상당히 높을 수 있으며, 예를 들어 높이와 피치가 일치하는 수준까지 높이가 상승할 수 있다. 마찬가지로, 콘택으로부터 콘택으로의 평면성의 편차가 연성 물질의 두께만큼 클 수 있다. 예를 들어, 포스트의 높이가 5 미크론이고 연성 물질의 높이가 8 미크론인 경우 콘택과 콘택 사이의 평면성 차이는 8 미크론 정도로 높을 수 있다. 이 경우에, 포스트 중 일부는 연성 물질을 전체적으로 관통하며 나머지 일부는 덜 관통하게 된다.Another important advantage is the penetration of the post, which allows a significant level of nonplanarity of the daughter chip and the mother chip over the pitch of the contact. For example, for a contact that is 12 microns wide and 20 microns in pitch, the height of the ductile material may be quite high, for example, the height may rise to a level that matches the height and pitch. Similarly, the deviation of planarity from contact to contact can be as large as the thickness of the soft material. For example, if the post is 5 microns in height and the soft material is 8 microns in height, the difference in planarity between the contact and the contact may be as high as 8 microns. In this case, some of the posts will penetrate the ductile material as a whole and others will penetrate less.

다시 공정 흐름도로 돌아가면, 강성 콘택의 연성 콘택 내로의 관통에 이어 또는 이와 동시에, 택 및 용해 공정의 택 위상이 수행될 수 있다. 도 121에 도시된 바와 같이, 두 개의 공정은 동시에 발생한다. 공정의 택 위상 동안 두 개의 웨이퍼 사이의 전기 접속부가 형성된다. 유리하게는, 칩을 하나로 유지하기 위해 중 간 에폭시 또는 기타 재료가 필요하지 않으며, 접속부 사이의 배리어로서 작용할 수 있다.Returning back to the process flow diagram, the tack phase of the tack and dissolution process may be performed following or concurrently with the penetration of the rigid contact into the flexible contact. As shown in FIG. 121, the two processes occur simultaneously. Electrical connections between two wafers are formed during the tack phase of the process. Advantageously, no intermediate epoxy or other material is needed to hold the chips together and can act as a barrier between the connections.

임의로, 예를 들어, 잠재적인 재처리가 공정의 일부로서 포함되어 있지 않다면, 택 위상 이전에, 두 개의 칩 사이에 언더필(underfill)이 삽입되어 두 개의 칩 사이의 공극을 채울 수 있으며 또한 이 언더필 재료는 택 또는 용해 공정에 사용되는 온도에 의해 악영항을 받지 않는다.Optionally, for example, if potential reprocessing is not included as part of the process, an underfill may be inserted between the two chips to fill the voids between the two chips prior to the tack phase and also this underfill The material is not adversely affected by the temperature used in the tack or melting process.

이 시점에서, 마더 웨이퍼와 도터 웨이퍼가 연결되어 시험될 수 있다(일 부 경우에 하나가 문제가 있다면 대체된다).At this point, the mother wafer and daughter wafer can be connected and tested (in some cases one is replaced if there is a problem).

일단 두 개의 칩 사이의 영구적인 접속부가 필요한 것으로 결정되면, 택 및 용해 공정의 용해 위상이 수행되어(도 122), 접속 쌍(예를 들어, 결합된 유닛)(12202, 12204)이 형성된다. 용해 공정 동안, 마더 확산/캡, 도터 산화 캡, 그리고 도터 연성 물질은 모두 하나로 상호 확산되어, 전체 콘택의 최종 조성물을 형성한다.Once the permanent connection between the two chips is determined to be necessary, the dissolution phase of the tack and dissolution process is performed (FIG. 122) to form connection pairs (e.g., coupled units) 12202, 12204. During the dissolution process, the mother diffusion / cap, daughter oxide cap, and daughter soft material are all diffused into one to form the final composition of the entire contact.

임의로, 이전에 수행되지 않았다면, 용해 공정 이전에 칩 사이에 언더필이 삽입될 수 있다. 이는 온도가 무관하거나 용해 공정이 후속되는 것을 전제로 한다. 이러한 언더필을 사용함에 따른 장점은 언더필은 두 개의 칩 사이에 포획된 공기를 환원시켜 온도 사이클링으로 인한 칩 또는 연결부의 손상을 줄일 수 있다는 점이다(택 및 용해 공정이 밀폐형 시일을 형성하기 때문이다). Optionally, underfill can be inserted between the chips prior to the fusing process, if not previously done. This assumes that the temperature is independent or that the dissolution process is followed. The advantage of using such an underfill is that the underfill can reduce the air trapped between the two chips, thereby reducing damage to the chips or connections due to temperature cycling (because the tack and melting process forms a hermetic seal) .

일단 마더 웨이퍼가 택 공정에 들어가게 되면(즉, 다이와 웨이퍼 사이의 공정에서는, 알려진 불량 마더 다이 위치에서는 공정이 이루어지지 않는 상태로 마더 웨이퍼 전체에 걸쳐 각각의 양호한 위치마다 정렬 및 택 공정이 반복되며, 웨이퍼와 웨이퍼 사이의 공정에 있어서는, 이들 두 개의 웨이퍼가 전체적으로 하나로 택 처리되며 임의의 시험이 수행된 경우에는 불량 칩의 위치가 미래의 제거 작업을 위해 기록된다), 전체 마더 웨이퍼에 대해 용해 공정이 이루어져, 모든 도터 칩이 영구적으로 부착된다. 이것은 택 위상보다 상당히 높은 온도에서 수행될 수 있다. 더욱이, 각각의 칩에 대해 동일한 시간이 걸리며, 한번에 한개씩 웨이퍼에 대해 공정이 이루어지므로, 공정을 통해 각각의 칩을 가로질러 상당히 균질한 접속부가 산출된다.Once the mother wafer enters the tack process (i.e., in the process between the die and the wafer, the alignment and tack processes are repeated at each good position throughout the mother wafer without processing at known bad mother die positions, In the wafer-to-wafer process, these two wafers are tackled together as a whole and the location of the defective chip is recorded for future removal operations if any test is performed). All daughter chips are permanently attached. This can be done at a temperature significantly higher than the tack phase. Moreover, the same time is taken for each chip, and the process is performed on the wafer one at a time, resulting in a fairly homogeneous connection across each chip.

용해 위상의 온도는 통상, 포함된 특정 재료에 따라 예를 들어, 320℃ 내지 400℃ 이다. The temperature of the dissolution phase is usually, for example, 320 ° C. to 400 ° C., depending on the particular material involved.

유리하게는, 용해 공정으로부터 택 공정을 분리함으로써, 각각의 부분을 가열 또는 냉각시킴으로 인해 택 공정을 수행하기 위한 장비의 속도가 느려지는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 공정을 웨이퍼 레벨에서 제어된 방식으로 수행함으로써, 모든 콘택이 매우 유사한 최종 조성을 가질 수 있다.Advantageously, by separating the tack process from the dissolution process, it is possible to prevent the slowing down of the equipment for performing the tack process by heating or cooling each part. By performing this process in a controlled manner at the wafer level, all contacts can have very similar final compositions.

택 위상, 용해 위상 또는 택 및 용해 위상 동안, 물질 표면에서의 산화물을 줄이거나 제거하기 위하여 그리고 각각의 단계에서 필요한 온도 또는 압력을 낮추기 위하여 불활성 또는 환원 환경이 사용될 수 있다. 통상 이러한 물질은 질소, 아르곤, 기타 불활성 가스 또는 포밍-가스나 포름산 또는 수소를 함유한 기타 다른 환경이나 기타 다른 환원 가스이다.During the tack phase, the dissolution phase or the tack and dissolution phase, an inert or reducing environment can be used to reduce or remove oxides on the material surface and to lower the temperature or pressure required in each step. Typically these materials are nitrogen, argon, other inert gases or foaming-gases or other environments containing formic acid or hydrogen or other reducing gases.

전술한 바와 같이, 제3 칩이 이 새로이 형성된 유닛에 연결되기 때문에 공정 이 완료된 것은 아니다. 마더 칩과 도터 칩을 연결함으로써, 유닛이 다른 칩에 연결될 수 있다. 따라서, 도 123에 도시된 바와 같이, 제2 도터 웨이퍼가 유닛(12202, 12204) 상의 적절한 콘택과 접촉되어 정렬된다.As described above, the process is not completed because the third chip is connected to this newly formed unit. By connecting the mother chip and daughter chip, the unit can be connected to another chip. Thus, as shown in FIG. 123, the second daughter wafer is in contact with and aligned with the appropriate contacts on the units 12202, 12204.

유리하게는, 이전의 처리 단계로 인해, 제1 도터 칩의 상측 상의 비아의 노출측이 원래 강성 콘택 상측과 동일한 조성을 갖는다. 따라서, 후속 "도터" 웨이퍼의 경우, (즉, 정렬, 관통, 택(임의적으로는 시험) 및 용해 공정을 거친) 두 개의 제1 웨이퍼와 동일한 방식으로 결합 공정이 이루어진다. 연성 물질이 개개의 배리어 층과 연성 물질 내로 관통하는 비아 상의 포스트 사이에 고정된다. 이러한 공정의 중요한 장점은 따라서, 비아와 기부 결합 공정이 동일한 물질 시스템과 동일한 공정 흐름으로 작동하도록 설정되어, 통상의 적층 칩 쌍을 초과하여 반복적인 적층을 촉진하는 점이다.Advantageously, due to previous processing steps, the exposed side of the via on the upper side of the first daughter chip has the same composition as the upper side of the original rigid contact. Thus, for subsequent "daughter" wafers, the bonding process takes place in the same manner as the two first wafers (ie, aligned, penetrated, tacked (optionally tested) and dissolved). The soft material is secured between the individual barrier layers and the posts on the vias penetrating into the soft material. An important advantage of this process is that the via and base bonding processes are thus set to operate in the same material system and in the same process flow, facilitating repetitive lamination beyond conventional stacked chip pairs.

그 결과, 마더 웨이퍼에는 한 세트의 칩 및 다른 여러 세트의 칩(도터 웨이퍼 2) 등이 제공되어, 택, 용해, 택, 용해의 순서로 이루어진 어프로치 또는 일부 경우에는 택, 택, 택, 용해의 순서로 이루어진 어프로치를 사용하여, 필요한 경우 각각의 층과 동일한 방식으로 공정이 이루어질 수 있다.As a result, the mother wafer is provided with a set of chips and several other sets of chips (daughter wafer 2) and the like, and in some cases, a tack, tack, tack, melt, Using an ordered approach, the process can be done in the same manner as each layer if necessary.

따라서, 제2 도터 웨이퍼 상에서 제2 택 위상이 수행되어, 제2 도터 웨이퍼 유닛에 접합하며, 일단 완료되고 나면, 이 새로이 형성된 보다 큰 유닛이 추가로 임의로 시험 되고, 제2 도터 칩이 불량이라면, 이 불량 칩은 탈착되어 대체된다(도 124).Thus, a second tack phase is performed on the second daughter wafer, bonded to the second daughter wafer unit, and once completed, this newly formed larger unit is further optionally tested and if the second daughter chip is bad, This bad chip is removed and replaced (FIG. 124).

마지막으로, 제2 도터 웨이퍼와 유닛 사이의 영구적인 접속부가 필요한 경 우, 택 및 용해 공정의 용해 위상이 다시 수행되어, 새로운, 보다 큰 결합 유닛(12502, 12504)이 형성된다.Finally, if a permanent connection between the second daughter wafer and the unit is required, the dissolution phase of the tack and dissolution process is performed again to form new, larger coupling units 12502 and 12504.

이 단계 이후, 공정이 거듭 반복되어, 복수 개의 추가의 칩이 예를 들어, "도터 웨이퍼 2" 또는 웨이퍼(도시하지 않음) 상에 존재하는 다른 칩으로 합체될 수 있도록 된다. 각각의 택 공정 동안 전기 접속부가 형성되기 때문에, 각각의 칩은 그 바로 아래의 칩으로만 정렬되므로, 스루-접속을 시도하기 전에 모든 칩이 우선 적층 되어야 하는 다른 적층 기술에서와 같은 정렬 오차의 누적이 없다는 추가적인 장점이 달성된다.After this step, the process is repeated over and over so that a plurality of additional chips can be incorporated into, for example, "daughter wafer 2" or other chips present on the wafer (not shown). Because electrical connections are formed during each tack process, each chip is aligned only to the chip just below it, so that the accumulation of alignment errors as in other stacking techniques where all chips must first be stacked before attempting through-connection There is no additional advantage achieved.

더욱이, 필요한 범위까지, 각각의 연속 층에 후속하여 각각의 보다 큰 조합 유닛의 시험이 수행될 수 있다(또한 필요하다면, 재처리가 수행될 수 있다). 또한, 이는 뚜렷한 장점 및 매우 효과적인 비용 절감 및 수율 증가 효과를 제공하는데, 그 이유는 다이가 복수 개의 층으로 적층되어 있다면, 통상의 기술은 전기적인 시험이 이루어지기 전에 전체 구축 유닛이 완성되는 것을 필요로 할 것이기 때문이다. 따라서, 값비싼 유닛이 생성된 후에만 통상의 부분이 시험될 수 있으며, 불량 및 재처리가 가능하지 않다면, 전체적으로 값비싼 유닛을 폐처리하는 선택만이 남아 있을 뿐이다. 또한, 통상의 기술에 의하면, 예를 들어, 제1 열의 칩 상에서 오류가 있었다면, 부품의 구축 중 유닛의 손상 위험이 높고 또는 부품의 폐기 위험이 상당히 증가한다.Moreover, to the extent necessary, testing of each larger combination unit can be performed subsequent to each successive layer (and reprocessing can be carried out if necessary). In addition, this provides distinct advantages and very effective cost savings and increased yields, since if the dies are stacked in multiple layers, conventional techniques require that the entire building unit be completed before electrical testing is done. Because it will. Thus, a typical part can only be tested after an expensive unit has been created, and if bad and reprocessing is not possible, only the choice remains to discard the expensive unit as a whole. In addition, according to the conventional technique, for example, if there was an error on the first row of chips, the risk of damage to the unit during the construction of the component is high, or the risk of disposal of the component is significantly increased.

대조적으로, 본 명세서에 서술된 어프로치 중 하나를 사용하여, 멀티-스택 형상이 큰 위험 없이 생성될 수 있다. 또한, 특정 경우에 따라, 전술한 바와 같 이, 정렬, 택, 용해, 정렬, 택, 용해의 순서로 필요한 만큼 여러 번 반복되는 어프로치가 수행될 수 있다. 택 공정이 충분히 높은 강도, 예를 들어 500개 이상의 콘택을 갖는 조건 하에서는, 필요한 만큼 여러 번 정렬, 택, 정렬, 택의 순서로 공정이 선택적으로 수행될 수 있으며, 모든 칩이 수직 방향으로 적층(그리고 옵션이 사용된 경우 양호하게 시험)된 후에만 용해가 수행된다. 이러한 제2 어프로치는 서로 다른 개수의 칩이 서로 다른 위치에 적층되는 경우에 사용되는 것이 보다 효과적일 수 있다.In contrast, using one of the approaches described herein, multi-stack shapes can be created without great risk. In addition, according to a specific case, as described above, the approach may be repeated as many times as necessary in the order of alignment, tack, dissolution, alignment, tack, dissolution. Under conditions where the tack process is sufficiently high, for example 500 or more contacts, the process may optionally be performed as many times as necessary in the order of alignment, tack, alignment, tack, and all chips stacked in a vertical direction ( And dissolution is only performed after good testing if the option is used. Such a second approach may be more effective when the different number of chips are stacked at different positions.

이 시점에서, 포스트 및 관통 접속부와 택 및 용해 공정을 사용하여, 이전에 형성된 내부 유닛 접속부에 악영향을 주지 않고 제2 웨이퍼(및 후속 웨이퍼)를 유닛에 연결하는 후속 공정이 수행될 수 있음에 유의하는 것이 유익하다. 사실상, 택, 용해, 택 그리고 용해의 어프로치를 사용함으로써(부수적인 박판화 공정의 수행 여부에 따라), 연속적인 용해 단계는 실제로 이전 접속부의 저항을 낮추는 효과가 있다는 놀라운 사실을 발견하였다. 이것은 후속 용해가 이전에 형성된 접속부를 약화시키거나 저하시키는 경향이 있다고 알고 있는 일반적인 상식에 비추어 볼 때 중요한 사안이다(이것은 특히, 이하에 설명되는 바와 같은 "웰(well)" 접속부의 경우 진실인 것으로 밝혀져 있다).Note that at this point, using the post and through connections and the tack and melt processes, subsequent processes may be performed to connect the second wafer (and subsequent wafers) to the unit without adversely affecting previously formed internal unit connections. It is beneficial to do In fact, by using the approach of tacking, melting, tacking and melting (depending on whether an additional thinning process has been carried out), it has been surprising to find that successive melting steps actually have the effect of lowering the resistance of the previous connection. This is an important issue in view of the common common sense that subsequent dissolution tends to weaken or degrade previously formed connections (this is especially true for "well" connections as described below). Turns out).

도 126 내지 도 139에는 도 103의 리루팅될 도터 웨이퍼와 대응 마더 웨이퍼로 시작되는 추가의 변형예가 과장 없이 생략된 형태로 도시되어 있다. 그러나, 본 예의 도터 웨이퍼는 도 77a 내지 도 104에 간략히 도시된 바와 같이 처리되지만, 이번에는 이전 예에서와 같이 상측에 제2 도터 웨이퍼가 적층될 때 이를 촉진 할 수 있도록 포스트를 생성하는 과정이 포함된다. 126 to 139 show further variations starting with the daughter wafer to be rerouted and the corresponding mother wafer of FIG. 103 in an abbreviated form without exaggeration. However, the daughter wafer of this example is processed as shown briefly in FIGS. 77A-104, but this time includes the process of creating a post to facilitate this when the second daughter wafer is stacked up as in the previous example. do.

본 공정은 도터 웨이퍼(도 126) 상의 리라우트용 면적을 포토리소그라피 공정을 통해 획정하는 방식으로, 도 104의 웨이퍼에서부터 시작된다. 그 후, 배리어 층이 코팅되어, 도터 웨이퍼 상의 콘택을 리루팅 하며, 시드 층이 마더 웨이퍼 상에 코팅된다(도 127). 이어서, 포토리스가 벗겨 내어져 제거되고(도 128), 원래 콘택 위의 모든 영역을 보호하도록 새로운 포토리소그라피 패터닝 공정이 사용된다(도 129). 다음, 콘택은 금속 도금 처리되는데(도 130), 여기서 도터 층은 Sn으로 이루어진 별도의 층과 금으로 이루어진 캡으로 도핑된 금-주석(Au/Sn) 합금을 포함하며, 마더 웨이퍼는 콘택이 구리로 도금된다. 반복하여, 포토리스가 벗겨 내어지고(도 131), 원하지 않는 시드 층이 에칭에 의해 제거된다(도 132). 마지막으로, Ni/Au 로 이루어진 캡이 무전해 도금을 통해 마더 웨이퍼 콘택에 코팅된다(도 133).The process starts with the wafer of FIG. 104 in such a way that the area for rerouting on the daughter wafer (FIG. 126) is defined via a photolithography process. The barrier layer is then coated to reroute the contacts on the daughter wafer, and the seed layer is coated on the mother wafer (FIG. 127). The photoless is then peeled off and removed (FIG. 128), and a new photolithography patterning process is used to protect all areas on the original contact (FIG. 129). The contacts are then metal plated (FIG. 130), where the daughter layer comprises a gold-tin (Au / Sn) alloy doped with a separate layer of Sn and a cap of gold, with the mother wafer having copper contact Plated with. Repeatedly, the photoless is stripped off (FIG. 131) and the unwanted seed layer is removed by etching (FIG. 132). Finally, a cap of Ni / Au is coated onto the mother wafer contact via electroless plating (FIG. 133).

그 후, 웨이퍼는 서로에 대해 정렬된다(도 134). 이어서, 콘택이 하나가 되도록 처리되어 포스트 및 관통 접속부를 형성할 수 있으며, 택, 선택적인 시험 및 가능한 용해 공정이 수행되어 조합형의 결합된 유닛을 생성할 수 있다(이들 공정은 모두 앞서 설명 및 도시된 바 있으므로 중복 설명을 회피하기 위해 그 어느 것도 도시하지는 않기로 한다).The wafers are then aligned with respect to each other (FIG. 134). The contacts can then be processed to form one post and through connection, and the tack, selective testing, and possible dissolution processes can be performed to produce a combined unit of combination (both of which are described and illustrated above). In order to avoid duplicate explanation, nothing will be shown).

본 예에서는 또한, 도터 웨이퍼 상측 상에 제2 도터 웨이퍼가 추가되며, 이러한 추가 공정에 대해서는 이하에 후술 된다. 우선, 조합 유닛의 도터 웨이퍼의 후면이 박판화 처리되어, 이전에 형성된 후면 콘택을 노출시키도록 된다(도 135). 그 후, 기판이 에칭되어 기판 표면 위쪽으로 포스트가 돌출되도록 된다(도 136).In this example, a second daughter wafer is also added on the upper side of the daughter wafer, and this additional step will be described later. First, the backside of the daughter wafer of the combination unit is thinned to expose the previously formed backside contact (FIG. 135). Thereafter, the substrate is etched such that the posts protrude above the substrate surface (FIG. 136).

이것은 이른바 박판화가 포함된 다른 후속 결합 단계가 추가되는 반면, 특정 용례에 충분하다면, 공정이 여기에서 중단될 수도 있다. 이와 같이 할 경우의 장점은, 추가의 접촉을 위한 노동력을 필요로 하며 수율 손실 위험의 주요 원인이 되는 리소그라피 패터닝 공정 또는 물질 증착 공정을 추가할 필요가 없다는 점이다. 선택적으로, 다른 요소, 물질, 또는 기타 인자에 대한 접속 작업을 위한 시간 지연으로 인해 산화가 문제가 될 수 있는 경우에는, 캡이 추가될 수 있다(즉, 추가 공정이 요구된다).This is followed by the addition of other subsequent joining steps, including so-called thinning, while the process may be stopped here if sufficient for the particular application. The advantage of doing this is that there is no need to add a lithography patterning process or material deposition process that requires labor for additional contact and is a major source of risk of yield loss. Optionally, a cap may be added (ie additional processing is required) where oxidation may be a problem due to time delays for the connection operation to other elements, materials, or other factors.

도 137은 도 135 및 도 136에 도시된 단계 완료 후의 콘택의 일 예를 보여주는 사진이다. 도 137에는 포스트(13702)와, 배리어(13704), 그리고 기판(13706)이 명확하게 나타내어져 있다.137 is a photograph illustrating an example of a contact after completion of the steps illustrated in FIGS. 135 and 136. 137 clearly shows the post 13702, barrier 13704, and substrate 13706.

산화가 문제될 수 있는 것으로 추정되면, 포스트의 비상승 부분에 캡이 코팅되어(도 138), 후면 콘택 형성 공정이 완료된다.If oxidation is suspected to be a problem, the cap is coated on the non-risk portion of the post (FIG. 138), completing the back contact forming process.

제1 도터 웨이퍼에서와 같이, 다음 도터 웨이퍼는 두 개 사이의 포스트 및 관통 접속부가 택 공정 등과 함께 또는 택 공정이 후속되도록 형성될 수 이는 위치인 이러한 후면 콘택 위에 정렬된다(도 139).As with the first daughter wafer, the next daughter wafer is aligned over this back contact, which is the position where the post and through connections between the two can be formed with the tack process or the like, or following the tack process (FIG. 139).

일반적으로, 배리어로서 사용하기에 적당한 수많은 물질이 있다. 이러한 물질에는, 이로만 제한되는 것은 아니지만, Ni, Cr, Ti/Pt, Ti/Pd/Pt, Ti/Pt/Au, Ti/Pd, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Pt/Au, TiW, Ta, TaN, Ti, TaW, 및 W가 포함된다.In general, there are a number of materials suitable for use as barriers. Such materials include but are not limited to Ni, Cr, Ti / Pt, Ti / Pd / Pt, Ti / Pt / Au, Ti / Pd, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Pt / Au, TiW , Ta, TaN, Ti, TaW, and W.

시드 층에 적당한 물질은, 이로만 제한되는 것은 아니지만, Ni, Cu, Al, Au, W, Pd, 및 Pt가 포함된다.Suitable materials for the seed layer include, but are not limited to, Ni, Cu, Al, Au, W, Pd, and Pt.

변형예의 적당한 물질은, 이로만 제한되는 것은 아니지만, Ta/Cu, TaN/Cu, Ni/Au, Ni/Cu, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Cu, 크롬, 평평한 방식으로(예를 들어, 증발 또는 분사를 통해) 증착될 수 있는 전도성 에폭시, 또는 그 혼합물이 포함된다. Suitable materials of the variant are, but are not limited to, Ta / Cu, TaN / Cu, Ni / Au, Ni / Cu, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Cu, chromium, in a flat manner (eg Conductive epoxies, or mixtures thereof, which may be deposited through evaporation or spraying).

그러나, 개개의 칩 또는 쌍으로 이루어진 칩 상의 모든 배리어가 정확히 동일한 물질로 형성되어야 하는 것은 아님에 유의하여야 한다.However, it should be noted that not all barriers on individual chips or paired chips should be formed of the exact same material.

일반적으로, 배리어가 사용되는 경우, 물질은 다음의 특성을 갖추어야 한다.In general, when a barrier is used, the material should have the following properties.

i) 특정 패드 물질(통상 패드는 알루미늄, 구리 및 금으로 이루어진다)과 호환 가능하여야 한다. i) be compatible with certain pad materials (usually made of aluminum, copper and gold);

ii) 웨이퍼에 작은(<15㎛) IC 패드 및 큰(>50㎛) IC 패드가 공존하는 경우, 웨이퍼의 이들 패드 상에 우수한 수율로 배치될 수 있도록 선택되어야 한다.ii) If small (<15 μm) IC pads and large (> 50 μm) IC pads coexist on the wafer, they should be selected so that they can be placed in good yield on these pads of the wafer.

iii) 하부 범프 금속이 또한 강성 물질로서 사용되거나 절연기로서 작용하는 경우, 위의 조건을 만족시키면서 수 미크론(>3㎛)으로 형성될 수 있어야 한다.iii) If the lower bump metal is also used as a rigid material or acts as an insulator, it should be able to form several microns (> 3 μm) while satisfying the above conditions.

또한, 배리어 물질은 IC 패드의 상측 및 칩의 상측 커버 글래스/패시베이션 층 상의 증착 재료와 호환 가능한 것이 바람직하다.In addition, the barrier material is preferably compatible with the deposition material on top of the IC pad and on the top cover glass / passivation layer of the chip.

배리어의 사용은 또한, 이하의 장점 중 하나 이상을 제공할 수 있다.The use of a barrier may also provide one or more of the following advantages.

i) 높은 수율을 허용하는 한편, 결합용 콘택의 신뢰성을 증가시킬 수 있다.i) Allowing for high yields, while increasing the reliability of the mating contacts.

ii) 패드 상측과 칩의 상측 커버 글래스/패시베이션 층에 증착되는 경우, 배리어 층은 이 후 다음과 같이 사용될 수 있다. 즉,ii) When deposited on the pad top and the top cover glass / passivation layer of the chip, the barrier layer can then be used as follows. In other words,

1) 신호 리라우트 물질로서1) as a signal reroute material

2) 두 개의 칩 사이의 전기 차단막으로서 칩 사이의 크로스토크(crosstalk)를 방지하기 위한 물질로서, 및/또는 2) a material for preventing crosstalk between chips, as an electrical barrier between two chips, and / or

3) 전기 도금에 의해 수행될 수 있는 후속 단계(예를 들어, 강성 포스트 형성 및 연성 물질의 코팅)용의 시드 층으로서 사용될 수 있다.3) can be used as a seed layer for subsequent steps that can be performed by electroplating (eg, rigid post formation and coating of soft materials).

iii) 배리어가 산화를 방지 또는 지연시키기 위한 캡으로서 작용하기 때문에 도터 물질의 저장 수명이 증가 된다.iii) The shelf life of the daughter material is increased because the barrier acts as a cap to prevent or delay oxidation.

iv) 사전 패터닝 처리되어 리라우트 또는 차단막으로서 사용될 수 있다.iv) pre-patterned to be used as a rerouting or barrier film.

전술한 변형예의 물질은 일부 구현예에서 장점을 제공할 수 있는데 그 이유는 다음과 같다.The materials of the foregoing modifications may provide advantages in some embodiments for the following reasons.

i) Ta 및 TaN의 배리어 성능이 TiW의 성능보다 우수한 것으로 믿어진다.i) The barrier performance of Ta and TaN is believed to be superior to that of TiW.

ii) 니켈계 공정은 UBM 및 후속 강성 물질이 하나가 되며 동일해질 수 있도록 하여, 공정을 단순화한다.ii) Nickel-based process simplifies the process by allowing UBM and subsequent rigid materials to become one and the same.

iii) 구리를 노출된 채로 남아 있지 않도록 하는 변형예의 경우 저장 수명이 보다 길이지도록 함으로써, 소정의 제조 공정과의 호환성이 향상된다.iii) In the case of the modification in which the copper does not remain exposed, the shelf life becomes longer, thereby improving compatibility with a predetermined manufacturing process.

iv) 후속 전기 도금 단계가 필요하지 않은 경우(예를 들어, 도터 웨이퍼 상의 강성 부재 또는 절연기 부재의 증착을 위해), 이들 재료 중 어느 하나는 패드 및 리라우트 또는 차단 영역 위에 정확히 패터닝될 수 있어, 후속 시드 층을 형성하기 위한 단계 및 이들 영역을 획정하기 위한 에칭 단계가 필요하지 않도록 할 수 있다.iv) if a subsequent electroplating step is not required (e.g., for the deposition of a rigid member or insulator member on the daughter wafer), either of these materials can be accurately patterned over the pad and rerouting or blocking regions It is possible to eliminate the need for a step for forming subsequent seed layers and an etching step for defining these regions.

배리어 층의 사용과 관련하여, 다수의 변형예에서, 다음의 사항을 보장하는 것이 중요하다: 1) 상호 작용을 전제로 하는 적당한 금속이어야 하며, 2) 동일한 금속은 상호 작용 후 최종 조성물이 규준에 합치하는 방식으로 상호 작용하여야 하고, 3) 적층체에 사용된 다른 금속(예를 들어, 강성 및 절연기)이 상호 작용하여 금속의 오염을 야기하지 않아야 하며, 4) 배리어는 공정의 택 파트용 패키지 납땜 조건(예를 들어, 적절한 온도에서의 Pb/Sn 또는 약 240℃ 내지 약 270℃ 부근에서 통상적으로 작용하는 일부 납성분이 없는 땜납)과 통상 약 300℃ 내지 약 350℃ 사이가 될 수 있는 공정의 용해 파트용 온도에 이르는 또한 이 온도 이상의 온도에서의 복수 회의 고온 사이클을 허용하여야 한다. 배리어는 접합부의 보다 우수한 무결성을 위해 별도로 유지되어야 하는 금속이 혼합되는 것을 방지함으로써 부착 물질의 무결성을 유지한다.With regard to the use of the barrier layer, in many variations it is important to ensure that: 1) it is a suitable metal on the premise of the interaction, and 2) the same metal is in compliance with the norm after the final composition. 3) other metals used in the stack (e.g., rigid and insulators) must not interact to cause contamination of the metal, and 4) the barrier is a package for the tack part of the process. Soldering conditions (e.g., Pb / Sn at appropriate temperatures or some lead-free solder that typically operates around about 240 ° C to about 270 ° C) and processes that can typically be between about 300 ° C and about 350 ° C Multiple hot cycles at temperatures above this temperature up to the temperature for the melted part should be allowed. The barrier maintains the integrity of the attachment material by preventing the metals that must be kept separate for better integrity of the bond.

이에 대해서는, 예시로써, 도 140을 참조하여 도시되어 있다. 도 140에는, 택 위상 직전의 도터 웨이퍼 콘택(14002)과 마더 웨이퍼 콘택(14004)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 도터 웨이퍼 콘택의 배리어 층(14006)은 Ti/Pd/Au 로 이루어지며, 마더 웨이퍼 콘택의 배리어 층(14008)은 Ni 로 이루어진다. 마더 웨이퍼 상의 "강성" 물질(14010)은 구리이며, 도터 웨이퍼 상의 연성 물질(14012)은 Au/Sn이다. 또한, 각각의 웨이퍼 상의 캡(14014, 14016)은 금으로 형성되며, 초기 콘택의 두 개의 금속이 동일한 물질로 구성되므로 각각의 측면 상의 개개의 물질의 산화를 방지하는 한편 택 공정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 이중의 목적으로 사용된다. 그러나, 실제로는 대부분의 변형예에 있어서, 도시의 간단 명료성을 위해 단지 상측에만 도시되어 있긴 하지만 캡(14014, 14016) 층은 통상 다른 물질 을 완전히 둘러싸게 되는 것에 유의하여야 한다. 도 141에는, 융착 공정이 완료된 후의 동일한 콘택이 간략히 도시되어 있다. 최종 금속 조성물이 얻어진 후, 니켈과 Ti/Pd/Au가 배리어로서 작용하여 Au/Sn가 Ti/Pd/Au 상측의 패드 및 구리와 혼합되는 것을 방지하는 동안 두 개의 금으로 이루어진 캡 층이 Au/Sn 층과 혼합되어 Au/Sn 합금(14102)을 형성한다. 따라서, 용해 공정을 거친 Au/Sn(14102)가 이들 두 개의 배리어 층(14006, 14008)의 사이에 "포획"되어, Au/Sn의 조성물을 다수의 후속하는 고온 단계에 걸쳐 균일하면서도 일관되게 유지한다.This is illustrated with reference to FIG. 140 by way of example. 140, the daughter wafer contact 1402 and mother wafer contact 1404 just before the tack phase are shown. As shown, the barrier layer 14006 of the daughter wafer contact is made of Ti / Pd / Au, and the barrier layer 14008 of the mother wafer contact is made of Ni. The "stiff" material 14010 on the mother wafer is copper and the soft material 14012 on the daughter wafer is Au / Sn. In addition, the caps 1414 and 14016 on each wafer are formed of gold, and since the two metals of the initial contact are made of the same material, the tack process can be easily made while preventing oxidation of the individual materials on each side. Used for dual purposes. In practice, however, it should be noted that the caps 1140 and 14016 typically enclose completely other materials, although in most variations only the top side is shown for simplicity of illustration. 141 shows the same contact briefly after the fusion process is completed. After the final metal composition is obtained, the two gold cap layers are Au / Sn while nickel and Ti / Pd / Au act as barriers to prevent Au / Sn from mixing with the pad and copper on top of Ti / Pd / Au. It is mixed with the Sn layer to form Au / Sn alloy 14102. Thus, the Au / Sn 14102, which has undergone a dissolution process, is “captured” between these two barrier layers 1406, 14008 to maintain the composition of Au / Sn uniformly and consistently over a number of subsequent high temperature steps. do.

대조적으로, 예를 들어, 니켈 배리어 층(14008)이 없는 경우에는, Au/Sn(14102)이 매우 두꺼운 구리 층(14010)과 직접 접촉한다(실제 구현예에 있어서 구리 층의 두께는 Au/Sn의 두께의 60% 이상이 된다). 그 결과, 소정 온도 하에 Sn이 구리 내로 확산되며, 이렇게 해서 얻어진 합금은 그 특성이 크게 변경되기 시작한다. 예를 들어, 구리의 융해점은 1084℃ 가 된다. Sn이 초기에 구리 내로 확산됨에 따라, 강성 포스트의 상측은 융해점이 상당히 낮은 Sn 함량이 풍부한 혼합물이 된다(예를 들어, Sn이 97%이고 Cu가 3%인 혼합물의 경우 230℃ 정도의 융해점을 갖는다). Sn이 구리 내로 보다 더 확산됨에 따라, Au/Sn보다 낮은 융해점을 갖게 되며, 구리 포스트는 택 및 용해 공정에서 강성 부재로 된다. 마찬가지로 중요한 것은, 구리(14010)가 Au/Sn(14102)으로부터 Sn을 걸러내어, 연성이 되도록 하는 온도를 높이는 점이다. 따라서, 점점 더 연성화 되는 강성 부재가 점점 더 경성화 되는 연성 부재 내로 관통하도록 된다. 이것은 접촉 강도와, 균일성에 영향을 미쳐, 궁극적으로는 사용 가능한 콘택 간격의 밀도에 영향을 미친다. 더욱이, 이러 한 영향은 시간이 지남에 따라 누적된다. 융착 공정이 발생하는 시간의 길이에 따라, 콘택의 조성 및 성능이 크게 변할 수 있다. 콘택이 복수 회의 용해 사이클을 거쳤다면, 예를 들어, 칩이 수직 방향으로 복수 층으로 적층되었다면 이 경우에 해당된다. 적층체의 바닥 칩은 적층체의 나중에 용해된 칩과 비교하여 크게 다른 불일치 거동을 나타낸다. 이러한 배리어 금속을 사용함으로써, Au/Sn은 크게 제한되며, 따라서 복수 회의 용해 사이클을 통해 동일한 조성 및 특성을 유지할 수 있다. 이와 같이 배리어를 사용하는 경우에조차, 예를 들어, Au/Sn 및 Ni 과의 사이에 상호 확산이 발생할 수는 있지만, 그 확산율은 Cu만을 갖는 경우에 비해 크게 느려, 예를 들어 이상적인 수준의 다량의 칩, 예를 들어 100개 이하의 칩이 적층된 경우에는 무시할 수 있는 정도임에 유의하여야 한다. 따라서, 특정 구현예의 경우 어떠한 물질이 사용되든지 간에, 배리어는 통상 악영향을 미치는 상호 확산을 방지하거나 최소화하도록 최종 접속 합금의 일 구성요소가 되어야 한다.In contrast, for example, in the absence of nickel barrier layer 1406, Au / Sn 14102 is in direct contact with a very thick copper layer 1410 (in a practical embodiment the thickness of the copper layer is Au / Sn More than 60% of the thickness). As a result, Sn diffuses into copper under a predetermined temperature, and the alloy thus obtained starts to change its properties significantly. For example, the melting point of copper is 1084 ° C. As Sn initially diffuses into copper, the upper side of the rigid post becomes a mixture rich in Sn content, which has a significantly lower melting point (for example, a mixture with 97% Sn and 3% Cu has a melting point of around 230 ° C). Have). As Sn diffuses further into copper, it has a lower melting point than Au / Sn, and the copper posts become rigid members in the tack and melting process. Equally important, copper 14010 filters Sn out of Au / Sn 14102 and increases the temperature to make it ductile. Thus, rigid members that are becoming more and more soft are allowed to penetrate into the rigid members that are becoming more and more rigid. This affects contact strength and uniformity, which ultimately affects the density of available contact spacing. Moreover, these effects accumulate over time. Depending on the length of time the fusion process occurs, the composition and performance of the contact can vary significantly. This is the case if the contact has gone through multiple melt cycles, for example if the chips are stacked in multiple layers in the vertical direction. The bottom chip of the stack exhibits significantly different mismatch behavior compared to the later dissolved chips of the stack. By using such a barrier metal, Au / Sn is greatly limited, and thus it is possible to maintain the same composition and properties through a plurality of dissolution cycles. Even in the case of using a barrier in this way, interdiffusion can occur between, for example, Au / Sn and Ni, but its diffusion rate is significantly slower than in the case of only Cu, for example, at an ideal level. It should be noted that chips of, for example, 100 chips or less are negligible. Thus, for any embodiment, no matter what material is used, the barrier should normally be a component of the final interconnect alloy to prevent or minimize adversely affecting interdiffusion.

일반적인 포스트 및 관통 어프로치에 있어서, 두 개의 짝을 이루는 콘택이 상당히 평평한 것으로 도시되어 있긴 하지만, 이것이 모든 용례에 필요한 바람직한 구성이거나 필수 요건인 것은 아니다. 두 개의 지점 사이의 전기 접속 품질(또는 결함)이 접속부의 저항에 직접적인 영향을 미치며, 불량 접속부는 수율을 낮추므로, 불량 접속부를 최소화하는 것이 바람직하다. 유리하게는, 포스트 및 관통 어프로치가 생성되는 높은 저항의 접속부의 위험을 감소시키도록 즉각적으로 개작될 수 있도록 함으로써(콘택의 "풋프린트"를 증가시키지 않고), 수율을 증가시킬 수 있다. 이러한 어프로치에는, 관통 콘택 또는 연성 콘택 상에 패턴 또는 프로파일 을 생성하여, 관통 효율을 향상시키는 한편 콘택 표면적을 증가시키는 것이 포함되어 있다. In a typical post and through approach, although the two mating contacts are shown to be fairly flat, this is not a desirable configuration or a requirement for all applications. Since the quality (or defect) of the electrical connection between the two points directly affects the resistance of the connection and the bad connection lowers the yield, it is desirable to minimize the bad connection. Advantageously, the yield can be increased by allowing the post and through approach to be immediately adapted to reduce the risk of high resistance connections being created (without increasing the "footprint" of the contact). This approach includes creating a pattern or profile on the through or soft contact to improve the penetration efficiency while increasing the contact surface area.

크기가 상대적이 되도록 하여 강성 콘택보다 연성 콘택을 크게 형성하는 경우, 그 연성 콘택이 IC 접촉 패드 위에 직접 위치하고 있다면, 연성 콘택은 거의 자동적으로 프로파일링 될 수 있다. 콘택이 그 위에 형성되는 IC 콘택 패드용 개구보다 큰 영역의 연성 콘택용 금속을 패터닝함으로써, IC 패드 상의 커버 글래스와 IC 패드 자체 사이의 상대적인 높이 차로 인해 콘택의 중앙 부근에 자연적인 함몰부가 형성된다. 도 142에는 이러한 프로파일형 연성 콘택(14202)이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 연성 콘택(14202)은 IC 콘택 패드(I4204)보다 폭이 넓게 형성되어 있다. 그 결과, 접촉 패드(14204)에 대한 글래스(14206)의 상승에 의해 자연적으로 연성 콘택(14202)에 함몰부(14208)가 형성된다. 유리하게는, 이러한 자연적인 함몰부(14208)에 의해 연성 콘택(14202)이 강성의 콘택(14210)을 수용하기에 보다 적합해지며 심지어 강성의 콘택(14210)이 함몰부의 크기에 상당히 근접한 경우 각기 자연적인 형상 덕택에 정렬을 돕게 된다.In the case of making the soft contact larger than the rigid contact by making the size relatively, if the soft contact is located directly on the IC contact pad, the soft contact can be nearly automatically profiled. By patterning the soft contact metal in an area larger than the opening for the IC contact pad where the contact is formed thereon, a natural depression is formed near the center of the contact due to the relative height difference between the cover glass on the IC pad and the IC pad itself. 142 shows such a profiled soft contact 14202. As shown, the flexible contact 14202 is formed wider than the IC contact pad I4204. As a result, the rise of the glass 14206 relative to the contact pad 14204 naturally results in the formation of the depression 14208 in the malleable contact 14202. [ Advantageously, these natural depressions 14208 make the soft contacts 14202 more suitable for receiving rigid contacts 14210 and even when the rigid contacts 14210 are fairly close to the size of the depressions, respectively. Natural shape aids alignment.

강성의 콘택을 프로파일링하게 되면 초기 콘택 면적이 감소되어, 관통을 향상시키는 단위 콘택 면적 당 인가되는 힘을 효과적으로 증가시킬 수 있는 반면, 깊이 방향의 프로파일의 벽에 의해 제공되는 표면적 증가에 의해 전기적이면서 기계적인 콘택의 충분한 면적이 달성될 수 있게 된다.Profiling a rigid contact reduces the initial contact area, effectively increasing the force applied per unit contact area that improves penetration, while increasing the surface area provided by the wall of the profile in the depth direction, Sufficient area of mechanical contact can be achieved.

예시를 목적으로 도 143a 내지 143h 및 143w에는, 무수히 많은 가능한 마더 콘택 프로파일 중 일부 대표적인, 비제한적인 예가 도시되어 있다. 이들 도면에는 원형, 육각형, 사각형 단면의 콘택 패드가 선A-A을 따라 취한 단면도 및 상면도로 도시되어 있다. 또한, 도 143i 내지 143p에는 복잡한 형상의 콘택 패드가 도시되어 있는데, 예를 들어, 기부는 피라미드형이고 상측은 입방체형인, 반전 절두 원추형(도 143k 및 도 143l)과, 반전 절두 피라미드형 기부 섹션만을 갖는 형태(도 143m 및 도 143n), 또는 포스트-인-웰 형태(도 143o 및 도 143p)가 도시되어 있다. 그 외 다른 형상의 예가 도 143q 내지 도 143v에 측면도로만 도시되어 있다. 또는 전술한 2개 내지 3개의 도체 변형예와 사용하기 위한, 링 형상으로 형성되거나 피라미드 형태의 "타이어" 적층체로 이루어진, 또는 기타 다른 3차원 형상의 콘택 패드에 대해 또는 기타 다른 간단하거나 복잡한 조합 형상 및 입체 기하학적 섹션에 대해서도 유사한 어프로치가 사용될 수 있음이 이해될 것이다.For illustrative purposes, FIGS. 143A-143H and 143w illustrate some representative, non-limiting examples of the myriad of possible mother contact profiles. These figures show cross-sectional and top views of contact pads of circular, hexagonal, and rectangular cross sections taken along lines A-A. Also shown in FIGS. 143i-143p are complex contact pads, e.g., only the inverted truncated cone (FIGS. 143K and 143L) and the inverted truncated pyramidal base section, the base being pyramidal and the cube on the upper side. It has a shape (FIGS. 143M and 143N), or a post-in-well shape (FIGS. 143O and 143P). Examples of other shapes are shown in side view only in FIGS. 143Q-143V. Or for contact pads of ring-shaped or pyramidal “tire” laminates, or any other three-dimensional shape for use with the two to three conductor variants described above, or any other simple or complex combination shape. It will be appreciated that similar approaches may be used for the stereoscopic geometric sections.

다른 변형예에서는, 콘택의 기부에 도 143v에 도시된 바와 같은 "윙(wing)"이 사용될 수 있다. 여기서, 윙은 콘택에 측방 면적을 간단한 방식으로 증대시킴으로써 콘택의 표면적을 증가시킬 수 있다.In another variation, a "wing" as shown in FIG. 143V may be used at the base of the contact. Here, the wings can increase the surface area of the contact by simply increasing the lateral area to the contact.

또한, 비대칭 또는 세장형의 콘택(즉, 도 143x에 도시된 바와 같이 특정 방향에서의 변형을 흡수하기 위하여 상이한 방향으로 서로 다른 폭을 갖는 콘택)을 사용하는 것이 바람직할 수도 있다. 선택적으로 또는 추가적으로, 일단의 이러한 비대칭 또는 세장형의 콘택이, 응력 제로 지점의 둘레에 대칭으로 배열되지만 도 143y에 도시된 바와 같이 여러 방향 중 어느 한 방향으로 방향 변형이 이루어질 수 있도록 함께 사용될 수 있다. 따라서, 도 143y의 형상에 관한 보다 복잡한 콘택의 버전이 도 143t에 도시되어 있다.It may also be desirable to use asymmetric or elongate contacts (ie, contacts having different widths in different directions to absorb strain in a particular direction, as shown in FIG. 143x). Alternatively or additionally, a set of such asymmetric or elongate contacts can be used together such that they are arranged symmetrically around the stress zero point but can be oriented in one of several directions as shown in FIG. 143y. . Thus, a more complex version of the contact regarding the shape of FIG. 143y is shown in FIG. 143t.

또한, 콘택의 프로파일에는 도 143j, 도 143l, 도 143n, 도 143q, 도 143r, 도 143s, 그리고 도 143u에 도시된 바와 같은 언더컷이 포함될 수 있다. 이러한 언더컷은 콘택의 강도를 증대시키는 역할을 하는데, 그 이유는 연성 재료가 "포획(grab)"될 수 있도록 하는 면적을 제공하기 때문이다. 마찬가지로, 포스트가 불완전한 접속부가 마련되는 경우에조차 콘택의 충분한 면적을 보장할 수 있도록 보다 넓은 대향 표면적 또는 전체 표면적을 구비하도록 패터닝될 수 있다. 또한, 도 143t에 도시된 바와 같이, 주어진 콘택 자체가 복수 개의 콘택으로 구성될 수 있으며, 이 경우 개개의 부분은 전기적으로 독립적인 상태에 있다. 선택적으로, 일부 또는 전부가 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 변형예는 보다 유사한 전단 강도를 위한 보다 넓은 표면적 및 여분 효과를 제공하여, 하나 이상의 서브-콘택이 오정렬되는 경우, 전체 접속부가 계속 형성될 수 있도록 하는 한편 필요한 전류를 전달하기에 충분한 콘택 면적을 구비하도록 한다.In addition, the profile of the contact may include an undercut as shown in FIGS. 143j, 143l, 143n, 143q, 143r, 143s, and 143u. This undercut serves to increase the strength of the contact because it provides an area that allows the soft material to be "grab". Likewise, the posts can be patterned to have a wider opposing or total surface area to ensure a sufficient area of contact even when incomplete connections are provided. In addition, as shown in FIG. 143T, a given contact itself may consist of a plurality of contacts, in which case the individual parts are in an electrically independent state. Alternatively, some or all may be electrically connected to each other. This variant provides a wider surface area and redundancy effect for more similar shear strength, so that if one or more sub-contacts are misaligned, the entire connection can still be formed while providing sufficient contact area to deliver the required current. To be equipped.

또한, 한가지 유의하여야 할 사항은, 콘택 패드의 특정 형상 또는 사용된 프로파일링의 형상이나 구성은 서로 무관하다는 점이다. 중요한 태양으로서, 특정 용례에 적합한 형상을 접합부에 제공하면서 유효 콘택 표면적을 증가시키도록 일부 프로파일이 사용되고 있다. 특정 콘택 또는 프로파일이 사용되지 않 은 경우, 콘택의 총 전류 요건이 콘택의 최소 허용량에 의해 처리될 수 있다는 공학적인 요구를 조건으로 하며, 특정 프로파일이 사용되는 경우에는, 프로파일링이 사용되지 않은 경우 불량 접속부가 초래될 수 있다는 가능성에 대한 소망하는 목적을 달성하기에 충분한 수준으로 표면적을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 강성/마더 콘택과 결부 하여 논의되고는 있지만, 상사형으로 프로파일링 되는 연성/도터 콘택이 사용될 수 있다. 그런, 이 경우에는, 콘택의 구성이 가장 통상적인 형태로 마더 웨이퍼 상의 강성의 웰 구성을 포함하게 된다.In addition, one thing to note is that the specific shape of the contact pad or the shape or configuration of the profiling used is independent of each other. As an important aspect, some profiles have been used to increase the effective contact surface area while providing the shape suitable for a particular application. If a particular contact or profile is not used, it is subject to engineering requirements that the total current requirement of the contact can be handled by the minimum allowable amount of contact; if a specific profile is used, profiling is not used It is possible to increase the surface area to a level sufficient to achieve the desired goal of the possibility that bad connections may result. Moreover, although discussed in conjunction with rigid / mother contacts, flexible / daughter contacts that are profiled similarly may be used. In this case, however, the configuration of the contacts would include the rigid well configuration on the mother wafer in the most conventional form.

도 144는 변형예의 프로파일링된 연성 콘택의 사진으로서, 이 콘택은 코너가 라운딩 처리되고 상측이 약간 오목하게 들어간 피라미드 기부와 유사한 형상을 갖추고 있다.144 is a photograph of a profiled flexible contact of a variant, which has a shape similar to a pyramid base with rounded corners and slightly concave top.

도 145는 도 144의 연성 콘택을 관통하도록 구성된 프로파일링된 강성 콘택의 사진이다.145 is a photograph of a profiled rigid contact configured to penetrate the flexible contact of FIG. 144.

이하에는, 도 47의 칩과 유사한 한 쌍의 칩(14600, 14602)의 일부가 도시되어 있는 도 146a 및 도 146b를 참조하여 전술한 콘택에 대해 간략히 설명하기로 한다. 그러나, 후술하는 설명에서는, 도 47의 칩과는 달리, 일 칩(14602)은 도 41의 프로파일링 되지 않은 강성 콘택에 반대되는 프로파일링 된 강성 콘택(14604)을 구비하고 있다. 다른 하나의 칩(14600)은 도 47의 연성 콘택과 유사한 연성 콘택(14606)을 구비하고 있다. 두 개의 콘택(14604, 14606)이 하나로 합쳐지는 경우, 도 146b에 도시된 바와 같이, 포스트 및 관통 끼움이 형성된다. 그러나, 도 47의 콘택과는 달리, 프로파일링 된 콘택(14604)의 개개의 미니 포스트 각각이 연성 콘택(14606)을 관통하여, 동일한 크기의 압력을 사용하여 연성 콘택(14606)에 연결되는 동일한 "풋프린트"의 프로파일링 되지 않은 콘택에 유효한 것보다 큰 확산 접속부용 콘택 표면적을 제공한다. 더욱이, 프로파일링 된 콘택의 일부 구현예는 불완전한 접속부와 연관된 위험을 최소화하는 추가의 장점을 제공한다. 이 독 립적인 태양에는 또한 도 146b에 도시되어 있다. 두 개의 콘택(14604, 14606) 사이의 접속부가 이상적인 상태에 못미친다는 사실에도 불구하고(즉, 강성 콘택(14604)의 골부(14610) 부근에 갭(14608)이 존재함), 강성 콘택(14604) 상의 프로파일 측면(14610)에 의해 제공되는 추가 콘택 면적은 접속부가 허용 가능함을 의미한다.Hereinafter, the above-described contact will be briefly described with reference to FIGS. 146A and 146B in which portions of a pair of chips 14600 and 14602 similar to the chips of FIG. 47 are shown. However, in the discussion below, unlike the chip of FIG. 47, one chip 14602 has a profiled rigid contact 14604 opposite to the unprofiled rigid contact of FIG. 41. The other chip 14600 has a soft contact 14606 similar to the soft contact of FIG. 47. When two contacts 14604 and 14606 are joined together, a post and a through fit are formed, as shown in FIG. 146B. However, unlike the contacts of FIG. 47, each of the individual miniposts of the profiled contact 14604 penetrates through the soft contact 14606 and is connected to the soft contact 14606 using the same amount of pressure. Provide a contact surface area for diffusion connections that is greater than the "profile" of an unprofiled contact. Moreover, some implementations of profiled contacts provide additional advantages of minimizing the risk associated with incomplete connections. This independent aspect is also shown in FIG. 146B. Despite the fact that the connection between the two contacts 14604, 14606 is less than ideal (i.e., there is a gap 14608 near the valley 1462 of the rigid contact 14604), the rigid contact 14604 The additional contact area provided by the profile side 14610 on C) means that the connection is acceptable.

설명을 목적으로 다른 방식으로 진술되고 있는 바에 따르면, 강성의 콘택(14604)이 프로파일링 되지 않은 경우, 콘택 면적은 콘택의 총 전류 요건에 부합할 수 있는 최소 콘택 면적과 동일한 것으로 추정된다. 이 경우에, 콘택의 어느 부분이 우수한 접속부를 이루고 있지 않다면, 접속부는 허용할 수 없는 수준으로서, 사용 중에 조기 고장을 초래하거나 전혀 쓸모없을 수가 있다. 대조적으로, 본 예에서는 도 146의 강성 콘택이 프로파일링 되어 있다. 도 146a 및 도 146b에 도시된 바와 같이, 적어도 두 개의 인자에 의해 콘택 표면적을 증가시키는 프로파일(용이하게 달성 가능한 프로파일)을 가정하면, 전체 표면적 중 단지 절반만이 우수한 접속부를 생성할 경우, 이 접속부는 최소 총 전류 요건을 충족할 수 있다. 따라서, 도 146b에 확대 도시된 바와 같이, 콘택이 형성되지 않은 영역이 존재하긴 하지만, 이 영역은 우수한 접속부에 필요한 콘택 면적의 1/4 에 상당히 못 미치는 수준으로, 콘택은 허용 사용 기준을 만족하고 있다.As otherwise stated for illustrative purposes, if the rigid contact 14604 is not profiled, the contact area is assumed to be equal to the minimum contact area that can meet the total current requirement of the contact. In this case, if any part of the contact does not make a good connection, the connection is unacceptable and may lead to premature failure during use or even no use at all. In contrast, the rigid contact of FIG. 146 is profiled in this example. 146A and 146B, assuming a profile (easily achievable) that increases the contact surface area by at least two factors, if only half of the total surface area produces a good connection, this connection Can meet the minimum total current requirement. Thus, as shown enlarged in FIG. 146B, although there are areas where no contact is formed, these areas are well below one quarter of the contact area required for a good connection, and the contact meets the acceptable usage criteria. have.

선택적으로는, 프로파일링 된 콘택이 단일 전체 접속부를 생성하기 위한 하나 이상의 보다 큰 연성 콘택과 결부하여 복수 개의 소형의 강성 콘택을 사용하여 생성될 수도 있다. 예를 들어, 콘택이 세 셋트의 콘택 쌍으로 이루어진 전기 접속 부를 구비할 수 있으며, 이 경우 개개의 콘택 쌍은 복수 개의 강성 콘택과 하나의(또는 복수 개의) 연성 콘택으로 구성되어 있다.Alternatively, profiled contacts may be created using a plurality of small rigid contacts in conjunction with one or more larger soft contacts to create a single total contact. For example, a contact may have electrical connections consisting of three sets of contact pairs, where each pair of contacts consists of a plurality of rigid contacts and one (or a plurality of) soft contacts.

프로파일링 개념과 연관된 다른 변형예에는, 특정 구현예에 따라 정렬을 보조하거나 개선시키고, 연성 물질을 구속하거나, 우수한 접속부의 형성에 조력하도록 구성되는 "웰"의 생성이 포함되어 있다. 이하의 도면에 도시되고 또한 이들 도면을 참조하여 설명되고 있는 바와 같이, 이러한 웰-첨부 변형예는 특정 구현예에 있어서는 추가적인 장점 및 이익을 제공한다.Other variations associated with the profiling concept include the creation of "wells" that are configured to assist or improve alignment, constrain soft materials, or assist in the formation of good connections, depending on the particular implementation. As shown in the following figures and described with reference to these figures, such well-attached variants provide additional advantages and benefits for certain embodiments.

도 147 내지 도 152에는 마더 웨이퍼 콘택과 도터 웨이퍼 콘택이 쌍을 이루고 있는 경우(도 147)의 웰 첨부 개념을 구현하기 위한 일 변형예의 공정이 도시되어 있다. 이 변형예에서, 도터 웨이퍼의 커버 글래스 개구는 형판으로서 사용되고 있으며, 예를 들어, 폴리이미드, SU8, 기타 에폭시, 글래스, 및/또는 유전체를 사용하여 영구적인 웰 내에 구축되고 있다(도 148a). 웰이 커버 글래스에 의해 경계가 획정된 전체 영역을 둘러싸고 있지는 않은 점을 제외하고는 유사한 어프로치가 마더 웨이퍼 상에도 사용된다. 연성 물질과 (임의의) 연성 커버 물질이 그 후 도터 웨이퍼의 웰 내로 삽입되는데, 이 경우 이 물질이 웰의 전체 깊이에 걸쳐 채워지지 않는지 주의한다(도 149a). 마찬가지로, 마더 웨이퍼의 패드 표면으로부터 강성 물질이 구축된다(도 149b). 마더 웨이퍼 상의 웰은 그 후 제거된다(도 150). 그런, 도터 웨이퍼 상의 웰은 제자리에 유지된다. 147 through 152 illustrate a process of one variant to implement the well attachment concept when the mother wafer contact and the daughter wafer contact are paired (FIG. 147). In this variant, the cover glass opening of the daughter wafer is used as a template and is being built into a permanent well using, for example, polyimide, SU8, other epoxy, glass, and / or dielectric (FIG. 148A). Similar approaches are used on the mother wafer, except that the wells do not surround the entire area delimited by the cover glass. The soft material and (optional) soft cover material are then inserted into the wells of the daughter wafer, in which case it is noted that this material is not filled over the entire depth of the well (FIG. 149A). Similarly, a rigid material is built up from the pad surface of the mother wafer (FIG. 149B). The wells on the mother wafer are then removed (FIG. 150). Such a well on the daughter wafer is held in place.

그 결과, 도터 웨이퍼의 웰은 이음 공정의 택 위상(도 151) 및 용해 위상(도 152) 동안 뿐만 아니라 관통 공정 동안 접합 물질(예를 들어, 커버와 연성 물질)을 구속한다. 또한, 웰은 깊이의 한계값을 설정할 수 있는데, 그 이유는 다른 어떠한 공정이 이루어지기 전에도 웰이 다른 웨이퍼 또는 웰 상의 표면에 영향을 주는 높이로 형성될 수 있기 때문이다.As a result, the wells of the daughter wafer confine the bonding material (eg, cover and soft material) during the tack phase (FIG. 151) and dissolution phase (FIG. 152) as well as during the through process. In addition, the well can set a threshold of depth, since the well can be formed to a height that affects the surface on another wafer or well before any other processing takes place.

유리하게, 이 어프로치를 통해 웰은 커버 또는 캡 물질 또는 연성 물질이 반액상화 또는 정확한 용융점 또는 적어도 통상 확산되기에 충분하도록 유연해지는 포인트에 이르는 물질로 이루어지는 것을 허용한다. 이것은 콘택이 서로 근접하여 배치되는 경우에 유용하며, 용융동안 발생되는 가요성은 표면적을 감소시키기 위한 노력으로 물질이 횡방향으로 팽창하도록 한다. 웰이 없는 콘택의 에지 사이의 간격이 연성 물질의 높이의 약 3배보다 작거나 같은 콘택에 대하여, 이러한 사용을 위한 사전 집적 계획은 바람직할 수 있다 (예를 들어, 연성 물질이 8 미크론 높이이고 콘택 에지 사이의 간격이 약 25 미크론보다 작거나 같으면, 이 어프로치는 고려되어야 한다).Advantageously, this approach allows the wells to consist of a material that reaches the point where the cover or cap material or soft material is semi-liquefied or at the exact melting point or at least a point that is soft enough to diffuse normally. This is useful when the contacts are placed in close proximity to one another, and the flexibility that occurs during melting allows the material to expand laterally in an effort to reduce surface area. For those contacts where the spacing between the edges of the well-free contacts is less than or equal to about three times the height of the soft material, a pre-integration scheme for such use may be desirable (eg, the soft material is 8 microns high). If the spacing between contact edges is less than or equal to about 25 microns, this approach should be considered).

또한, 용융 온도에 너무 근접하면, 어떤 물질은 확산이라기보다는 웨이퍼 표면을 젖게 할 수 있고, 표면을 따라 흘러 갈 수 있다. 해명되지 않은 연성 콘택의 경우, 이러한 액션은 인접한 콘택 사이를 단락시킬 수 있다. 유리하게, 웰이 이들 물질을 유지시킴으로써, 물질이 흐르는 것을 표면 장력에 의해 막을 수 있고 물질이 웰 내에 유지되어 인접하는 콘택을 단락시키는 것을 방지할 수 있다.Also, if too close to the melting temperature, certain materials may wet the wafer surface rather than diffuse, and may flow along the surface. In the case of unexplained soft contacts, this action can short between adjacent contacts. Advantageously, the wells retain these materials, which can prevent the material from flowing by surface tension and prevent the material from retaining in the wells shorting adjacent contacts.

예를 들어, 결합된 콘택을 용융시킬 수 있는 포스트 결합 프로세스가 수행되면, 웰은 또한 임의의 구현예에서 중요할 수 있다. 예를 들어, 콘택이 제조될 강성-연성 콘택을 위한 적절한 온도에서 제조되면, 결합된 칩은 패키지에 솔더링될 필요가 있지만 솔더링 단계에 필요한 온도는 융해 단계의 완료시에 존재하는 것처럼 콘택의 용융 온도보다 높다. 그래서, 용융된 물질이 냉각시 웰에 의해 캡슐화되고 재부착되기 때문에, 콘택은 프로세스 동안 손상되지 않은 상태로 머물러 있다.For example, if a post bonding process is performed that can melt the bonded contacts, the wells may also be important in any embodiment. For example, if a contact is made at a suitable temperature for the rigid-soft contact to be made, the bonded chip needs to be soldered to the package but the temperature required for the soldering step is greater than the melting temperature of the contact as it exists at the completion of the melting step. high. Thus, because the molten material is encapsulated and reattached by the wells upon cooling, the contact remains intact during the process.

또한, 웰이 종래의 마스크 프린팅 또는 솔더링 기술보다는 오히려 반도체 리소그래피 기술을 이용하여 패터닝되기 때문에, 웰 어프로치는 다수의 조밀하게 배치된 접속부를 만드는데 적합한 웰이다.In addition, because the wells are patterned using semiconductor lithography techniques rather than conventional mask printing or soldering techniques, the well approach is well suited for making many densely arranged connections.

다른 변형예에서, 상술한 웰 프로세스의 "리세스"가 사용될 수 있다. 이들 변형예에서는, 웰이 연성 물질로 채워지지 않도록 프로세스가 수행된다. 이들 변형은 도 153 내지 156에 도시된 4개의 클래스 중의 하나에 포함된다.In other variations, the "recess" of the well process described above may be used. In these variations, the process is performed so that the wells are not filled with soft material. These variations are included in one of the four classes shown in FIGS. 153-156.

클래스 I(도 153): 이 클래스의 웰 접속부에서는, 도터 웨이퍼가 연성 물질을 포함하고 마더 웨이퍼는 (반도체 웨이퍼에서 에칭된 것처럼 보이는) 강성 웰을 갖는다. 이 웰의 벽에는 확산층 금속, 예를 들어, Au가 코팅되어 있다. 이 두개의 웨이퍼를 결합하기 위하여 도터 웨이퍼 상의 연성 물질은 연성 물질이 변형되도록 웰 내로 삽입되어 고정된다. 택(tack) 단계 동안 온도 및 압력의 부가는 연성 물질 및 확산층이 택 접속부를 형성하도록 한다. 융해 단계 동안, 도터 웨이퍼의 연성 및 마더 웨이퍼의 확산층은 상호 확산하여 금속 본드를 형성한다. 특정 구현예에 의존하여, 택 단계 동안 두개의 웨이퍼 간의 고정이 강해지고 융해 단계 완료후에 보이드가 생성되지 않도록, 연성 물질은 웰보다 약간 크거나 적어도 더 큰 용적의 물질을 포함한다. 이 클래스는 마더/도터 규정을 위반한다.Class I (FIG. 153): In well connections of this class, the daughter wafer comprises a soft material and the mother wafer has a rigid well (appearing to be etched in the semiconductor wafer). The walls of this well are coated with a diffusion layer metal, for example Au. In order to join the two wafers, the soft material on the daughter wafer is inserted and fixed into the well so that the soft material deforms. The addition of temperature and pressure during the tack step causes the soft material and the diffusion layer to form a tack connection. During the melting step, the ductile of the daughter wafer and the diffusion layer of the mother wafer diffuse together to form a metal bond. Depending on the particular embodiment, the soft material comprises a volume of material that is slightly larger or at least larger than the well so that the fixation between the two wafers during the tack step is strong and no voids are created after the melting step is complete. This class violates mother / daughter rules.

클래스 II(도 154): 이 클래스는 웰 또는 연성 포스트가 두개의 웨이퍼간의 정렬을 자동으로 또는 용이하게 하기 위한 형상으로 형성되는 것을 제외하고 클래스 I와 유사하다. 이 클래스 또한 마더/도터 규정을 위반한다.Class II (FIG. 154): This class is similar to Class I except that a well or soft post is formed into a shape to automatically or facilitate alignment between two wafers. This class also violates mother / daughter rules.

클래스 III(도 155): 이 클래스에서, 포스트는 강성 물질이고 웰은 연성 물질로 특정 두께로 코팅된다. 이것은, 연성 물질이 좀 더 두드러진 리세스된 프로파일 및 커버 글래스와 IC 패드 사이의 높이차로부터 자연스럽게 발생되는 단순한 만입부를 갖는 것을 제외하고 상술한 기본 프로파일링된 연성 콘택 어프로치와 같다. 포스트와 웰의 치수는 집적 후(즉, 택 및 용해 프로세스의 완료 후)에 보이드가 발생하지 않도록 선택하는 것이 바람직하다.Class III (FIG. 155): In this class, the post is a rigid material and the wells are coated to a certain thickness with a soft material. This is the same as the basic profiled soft contact approach described above except that the soft material has a more pronounced recessed profile and a simple indentation that naturally occurs from the height difference between the cover glass and the IC pad. The dimensions of the posts and wells are preferably chosen such that no voids occur after integration (ie, after completion of the tack and dissolution process).

클래스 IV(도 156): 이 클래스에서는, (클래스 I 및 II와 마찬가지로, 포스트가 강성 물질로 이루어지지만 그 외부는 연성 물질의 층으로 코팅된다) 웰이 확산층으로 코팅된다. 이것은, 강성 물질의 물질비가 연성 물질의 물질비보다 작으면, 예를 들어, 강성 물질이 주물질로서 구리를 포함하지만 연성 물질이 주물질로서 금을 포함하는 경우, 도터 웨이퍼의 코스트가 감소할 수 있다는 것을 제외하고 클래스 I 및 II와 동일하다.Class IV (FIG. 156): In this class, the wells are coated with a diffusion layer (as with classes I and II, the posts are made of a rigid material but the outside is coated with a layer of soft material). This means that if the material ratio of the rigid material is less than the material ratio of the soft material, for example, if the rigid material contains copper as the main material but the soft material contains gold as the main material, the cost of the daughter wafer may decrease. Same as Class I and II except that it is.

유리하게도, 상술한 어프로치에서, 웰이 예를 들어, 유전체를 사용하여 제조되거나 리세스될 수 있다 (즉, 반도체를 에칭함으로써 제조된다). 또한, 웰은 비어 형성 프로세스의 부산물일 수 있다. 예를 들어, 웰은 완전히 채워지지 않은 비어의 일부일 수 있다. 도 157A 내지 157B는 각각 135 미크론 깊이로 연장하는 15 미크론 직경의 비어와 155 미크론 깊이로 연장하는 25 미크론 직경의 비어의 세트 의 종단면 사진이다. 도 158은 바닥부로의 모든 통로가 채워지지 않은 유사한 비어의 사진이다. 결과적으로, 비어의 바닥이 노출될 때까지 웨이퍼의 후방측을 씨닝함으로써, 자연스러운 웰이 형성될 것이다. 이 웰은 그대로 클래스 I 웰에 사용될 수 있다. 다른 방법으로, 플레어(flare) 또는 테이퍼(taper)가 각각의 입구에서 에칭되어 클래스 II 웰을 얻을 수 있다.Advantageously, in the above-described approach, the wells can be made or recessed using, for example, a dielectric (ie made by etching the semiconductor). The wells may also be by-products of the via formation process. For example, the well may be part of a via that is not fully filled. 157A-157B are longitudinal cross-sectional photographs of sets of 15 micron diameter vias extending to 135 microns deep and 25 micron diameter vias extending to 155 microns deep, respectively. 158 is a photograph of a similar via without all of the passages to the bottom. As a result, by thinning the back side of the wafer until the bottom of the via is exposed, a natural well will be formed. This well can be used as is in class I wells. Alternatively, a flare or taper may be etched at each inlet to obtain a class II well.

도 159 내지 167은 클래스 II 타입 강성 웰 부착 어프로치의 또 다른 변형을 나타낸다. 강성 홀 웰의 이 버전은 충분히 형성된 웨이퍼 및 커버 글래스(15904) 를 통해 노출된 패드(15902) 중의 하나로 시작한다 (도 159). 먼저, 배리어층(16002)가 IC 패드(15902) 위에 증착된다 (도 160). 그 후, 포토레지스트 패터닝이 커버 글래스(15904)의 일부를 포함하는 IC 패드(15902) 주변 영역을 노출시킨다(도 161). 웰은 IC 상의 커버 글래스에 의해 형성된 리세스로 금속을 증착하는 프로세스에 의해 자동으로 형성된다. 이것은 패터닝을 다른 강성 웰 홀 프로세스의 일부보다도 쉽게 한다. 포토레지스트의 스트립은 충분히 형성된 강성 웰 후방에 남은 과도한 원하지 않는 금속을 제거한다(도 163).159-167 illustrate another variation of the class II type rigid well attachment approach. This version of the rigid hole well begins with one of the fully formed wafers and pads 15902 exposed through cover glass 15904 (Fig. 159). First, a barrier layer 16002 is deposited over the IC pad 15902 (FIG. 160). Photoresist patterning then exposes a region around IC pad 15902 that includes a portion of cover glass 15904 (FIG. 161). The wells are automatically formed by the process of depositing metal into the recesses formed by the cover glass on the IC. This makes patterning easier than some of the other rigid well hole processes. The strip of photoresist removes excess unwanted metal remaining behind a well formed rigid well (FIG. 163).

다른 클래스 II 변형에서, 도 163의 웨이퍼에 대응물을 지지하는 웨이퍼(16402)가 앞에서 설명한 의미에서는 강성 "포스트"를 갖지 않지만, 적절한 부분에서 연성 물질의 캡(16406)으로 코팅된 절연기(16404)를 갖기 때문에 이 변형은 도터/마더 규칙을 위반한다 (도 164). 강성 형성의 홀은 양호한 피트(fit) 및 적절한 표면적을 갖는 절연기 상의 연성 부분의 관통을 허용한다 (도 164). 도 165에 도시된 바와 같이, 가열에 의해 연성 캡이 녹아 포스트에 부착된다. 도 166에 도시된 바와 같이, 택 단계 동안, 연성 캡은 액상 또는 반액상이 되고 도 165의 보이드를 채운다. 이것은 열적 사이클 동안 팽창 및 수축 등에 의해 보이드에 트랩된 가스가 콘택을 잠재적으로 신뢰할 수 없게 하기 때문에 바람직하다. 연성 캡이 택 단계 동안 또는 융해 단계 개시시에 보이드를 채우면, 융해 단계는 연성 캡이 강성 캡 및 최종 접속 융해 접속부를 형성하는 연성 물질로 확산시킨다. In another class II variant, the wafer 16402 supporting the counterpart in the wafer of FIG. 163 does not have a rigid “post” in the sense described above, but is insulated 16404 coated with a cap 16406 of a ductile material at appropriate portions. This variant violates the daughter / mother rule (Fig. 164). The rigidly formed hole allows penetration of the soft portion on the insulator with good fit and adequate surface area (FIG. 164). As shown in FIG. 165, the soft cap melts and attaches to the post by heating. As shown in FIG. 166, during the tack phase, the soft cap becomes liquid or semi-liquid and fills the voids of FIG. This is desirable because the gas trapped in the void, such as by expansion and contraction during the thermal cycle, makes the contact potentially unreliable. If the soft cap fills the void during the tack phase or at the start of the melting step, the melting step diffuses into the soft material that forms the rigid cap and the final spliced fusion splice.

또 다른 웰 부착 변형은 도 144O, 144P 또는 146의 프로파일링된 콘택을 사용하여 형성될 수 있다. 이 변형에서, 웰이 강성 물질의 패턴에 의해 형성되어 액상 물질이 통과하는 것을 방지할 수 있는 벽을 형성한다. 따라서, 높은 콘택 밀도에서 높은 수율을 허용하는 경우에, 적절히 설계된다면, 웰이 임의의 액상 물질을 포함하거나 연성 물질이 횡방향으로 팽창하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 이 어프로치는 강성-연성 파라다임의 사용하거나 사용하지 않고 프로세스의 사용을 허용하고 매우 조밀한 접속부를 허용한다.Another well attachment variant may be formed using the profiled contacts of FIG. 144O, 144P or 146. In this variant, the wells are formed by a pattern of rigid material to form walls that can prevent passage of the liquid material. Thus, this approach is advantageous in terms of rigid-flexible paradigms because, if properly designed, allowing high yields at high contact densities, the wells can contain any liquid material or prevent the soft material from expanding laterally. Allows the use of the process with or without it and allows very dense connections.

도 168 내지 170은 분리된 원격 컨택에 의해 칩들이 서로 부착된 웰 부착 어프로치의 또 다른 변형을 보여준다. 이 어프로치는 적어도 다음의 세 경우에서 유리하게 적용가능하다. 168-170 show another variation of the well attachment approach where chips are attached to each other by separate remote contacts. This approach is advantageously applicable in at least three cases.

1) 물질이 접합하는 방식에 불리하게 영향을 줄 수 있기 때문에, 연성 물질상에 커버 물질을 배치하는 것이 바람직하지 않은 경우1) It is not desirable to place the cover material on the soft material because it can adversely affect the way the material is bonded.

2) 예컨대, 각각의 웨이퍼가 매우 평탄한 표면을 갖는 경우, 처리 속도를 향상시키기 위해 매우 낮은 온도(또는, 때로는 균일한 상온)에서 부착이 수행된 후, 반 데르 발스의 힘에 의해 칩들이 부착되거나 현수 원자 결합에 의해 산화물, 질화 물 또는 다른 유전체들과 같은 절연체에 의한 접속을 가능하게 하는 공유 결합이 형성되는 경우(이는 부품의 온도 도달에 걸리는 대기 시간을 피하거나 줄이고, 온도 성능을 갖는 기계가 필요하지 않으므로 주요 장비의 비용을 잠재적으로 줄인다)2) For example, in the case where each wafer has a very flat surface, after the adhesion is performed at a very low temperature (or sometimes even room temperature) to improve the processing speed, the chips may be attached by van der Waals' forces or Suspension atomic bonds form covalent bonds that enable connection by insulators such as oxides, nitrides or other dielectrics (this avoids or reduces the waiting time to reach the temperature of the part, Not required, potentially reducing the cost of major equipment)

3) 상술한 바와 같이, 유출 또는 크리프가 생길 수 있어 실제 콘택의 잠재 밀도를 제한할 수 있으므로, 1차 콘택이 완전히 액상 변화하지 않고 후속 용해 공정을 위해 칩들을 자기 중심화시키기 위해, 부착 물질 리플로우(액상 변화)를 갖는 것이 바람직한 경우(이 경우 역시 부착을 수행하는데 저가 장비가 사용될 수 있다. 왜냐하면, 원격 부착 콘택이 간접적으로 그 수준의 정밀도를 제공할 수 있어 장비가 1차 콘택의 고피치에 반드시 필요한 정렬 정밀도를 갖지 않아도 되기 때문이다)3) As described above, spillage or creep may occur and limit the potential density of the actual contact, so that the primary contact does not change completely in liquid phase and reflows the adhesion material to self-center the chips for subsequent dissolution process. If it is desirable to have a (liquid phase change) (in this case too low cost equipment can be used to perform the attachment, because the remote attachment contact can indirectly provide that level of precision so that the equipment can You don't have to have the necessary sorting precision)

예로서, 원격 콘택(16802, 16804)는 상온에서 연한 인듐과 같은 물질로 이루어질 수 있으므로, 부품들을 함께 압착하는 압력만을 이용하여 부착될 수 있다. 대안적으로, 특정 물질이 크게 중요하지 않고 전체에 불리하게 영향을 미치지 않는다면(즉, 단락을 일으키는 등), 고온도가 아니여도 접착될 수 있는 일부의 다른 저온도 물질이 사용될 수 있다. 예컨대, 저온도 땜납(250 ℃ 미만) 사용될 수 있다. 만약 액상 상태라면, 표면 장력은 2개의 칩을 정렬시켜, 부착 공정이 낮은 정렬 정밀도를 갖는 저가의 장비, 예컨대, 종래의 픽 앤드 플레이스(pick and place) 기계로 수행될 수 있다. 또한, 원격 콘택은 매우 평탄한 경우 단순한 공유 결합이 칩을 정렬하고 접속하도록 구성될 수 있다. By way of example, the remote contacts 16802 and 16804 may be made of a material such as light indium at room temperature, and may therefore be attached using only the pressure that compresses the parts together. Alternatively, some other low temperature materials may be used if the particular material is not of great importance and does not adversely affect the whole (ie, cause a short circuit, etc.), which can be adhered even if not at a high temperature. For example, low temperature solders (less than 250 ° C.) may be used. If in the liquid phase, the surface tension aligns the two chips so that the attachment process can be performed with low cost equipment with low alignment accuracy, such as conventional pick and place machines. In addition, the remote contact may be configured such that simple covalent coupling aligns and connects the chip when very flat.

이 공정에서, 도 168 내지 170에 도시된 바와 같이, 분리된 콘택은 초기 부착 단계(택전 단계) 동안 장치를 접속하기 위해 사용된다. 도 171a 및 171b는 도 168 내지 170의 것들과 유사한 대안적인 원격 콘택 변형의 평면도를 보여준다. 이 분리된 콘택은 전기적 콘택로부터 완전히 떨어질 수 있어, 예컨대, 개별 칩 가장자리 또는 그 주변에 형성되거나(도 171a), 실제 전기적 콘택와 함께 배치될 수도 있다(도 168, 도 171b). 또한, 유리하게는, 여기에 기술된 원격 콘택은 1차 콘택 모든 변형과 양립가능하고, 클로스 피치로 이루어지지 않아도 되므로 1차 전기적 콘택보다 더 큰 높이 및 폭을 가질 수 있다. 바람직하게는, 1차 콘택이 부착 공정 동안 접촉하지 않을 정도로 충분히 높아야 한다(도 169). 이러한 부착 또는 접착 공정에서는 고강도이지 않아도 됨에 주목한다. 1차 콘택의 후속 용해 공정이 접합된 칩에 강도를 제공할 수 있다. 도 170은 용해 공정 후 도 169의 웨이퍼로서, 1차 콘택이 고강도 결합으로 영구히 결합된 결과를 보여준다. In this process, as shown in FIGS. 168-170, the detached contact is used to connect the device during the initial attach phase (discharge phase). 171A and 171B show plan views of alternative remote contact variants similar to those of FIGS. 168-170. This separated contact may be completely separated from the electrical contact, for example, formed at or around an individual chip edge (FIG. 171A), or may be disposed together with the actual electrical contact (FIG. 168, 171B). Advantageously, the remote contact described herein is compatible with all variations of the primary contact and may have a greater height and width than the primary electrical contact since it does not have to be made of cloth pitch. Preferably, the primary contact should be high enough so that it does not touch during the attachment process (FIG. 169). Note that it does not have to be high strength in this attachment or adhesion process. Subsequent dissolution of the primary contact may provide strength to the bonded chip. FIG. 170 illustrates the wafer of FIG. 169 after the dissolution process, in which the primary contacts were permanently bonded with high strength bonding.

일반적으로, 택 단계와 마찬가지로, 용해 단계는 이 변형의 부착 또는 접착 단계에 필요한 것보다 큰 온도 및/또는 압력에서 발생할 수 있다. In general, as with the tack step, the dissolution step may occur at temperatures and / or pressures greater than those required for the attachment or adhesion step of this variant.

다시 말해, 택 및 용해 단계 동안 액상 또는 반액상으로 바뀔 수 있는 물질처럼, 부착 콘택의 압축은 부착 콘택을 측방향으로 늘릴 수도 있고/거나 물질의 가열은 물질을 액상으로 변하게 하고 늘릴 수 있어, 1차 콘택까지 펴진다면 잠재적으로 전기적 단락을 일으킬 수 있다. 따라서, 하나의 유리한 선택은 여기에 기술된 "웰" 기반 전기적 콘택을 형성하는 원리를 원격 콘택에 적용하는 것이다. 이와 마찬가지로, 그것들은 압력 적용중 또는 택 또는 용해 공정중의 온도에서 1차 콘택을 오염시키거나 단락시키지 않고 액상이 되거나 측방향으로 신장될 수 있다. In other words, like a material that can change into a liquid or semi-liquid phase during the tack and dissolution steps, the compression of the attachment contact may laterally increase the attachment contact and / or the heating of the material may cause the material to turn liquid and increase, 1 Opening up to the car contact can potentially cause an electrical short. Thus, one advantageous choice is to apply the principle of forming a "well" based electrical contact described herein to a remote contact. Likewise, they can become liquid or elongate laterally without contaminating or shorting the primary contact at pressure application or at temperatures during the tack or dissolution process.

유리하게는, 원격 콘택은 택 및 용해 단계에서 결합과 관계없이 또는 결합 전 실제 콘택을 함께 결합하기 전에 2개의 칩의 테스팅이 가능하도록 구성할 수도 있다. 특정 개별 칩의 결합이 동작적인지 테스팅하기 위해 원격 콘택의 위치가 칩간 통신이 가능한 특수 패드의 위치이도록 칩이 설계된 후, 한쪽 또는 양 칩이 비동작적(즉, 비기능적 또는 명세서 외의 기능적)이라면, 칩은 분리되고 새로운 칩이 부착된다. Advantageously, the remote contact may be configured to enable testing of the two chips, regardless of bonding in the tack and dissolution steps or before joining the actual contacts together prior to bonding. If the chip is designed such that the location of the remote contact is the location of a special pad capable of interchip communication to test whether a particular individual chip combination is operational, then if one or both chips are inoperative (i.e. nonfunctional or non-functional), The chip is separated and a new chip is attached.

또한, 적절한 설계를 통해, 이러한 택 전의 모조 혼성화 테스팅 어프로치는 결합이 웨이퍼 대 웨이퍼, 칩 대 웨이퍼 또는 칩 대 칩을 기반으로 발생하든지 설계에 포함될 수 있으므로 매우 유용하다. 따라서, 소정의 적용(즉, 웨이퍼 대 웨이퍼, 칩 대 웨이퍼 또는 칩 대 칩)에 사용될 결합 종류의 선택은 부분적으로 테스트할 기능의 요인이 될 수 있다. 예컨대, 테스팅이 웨이퍼 기반으로 가능하다면, 2개의 웨이퍼상의 모든 칩들이 비작동적 칩을 일단 자른 후 재처리를 위한 플래깅을 하여 웨이퍼 기반으로 평행하게 혼성화될 수 있다. 대안적으로, 이러한 어프로치는 개별 다이들이 하나 이상의 주물로부터 생기고 소정의 다이가 주지의 양호한 다이인지 혼성화 전에 아는 바람직한 방법이 없는 경우에 사용될 수 있다. In addition, with proper design, the counterfeit hybridization testing approach is very useful because the coupling can be included in the design, whether it occurs on a wafer-to-wafer, chip-to-wafer or chip-to-chip basis. Thus, the selection of the type of bond to be used for a given application (i.e. wafer to wafer, chip to wafer or chip to chip) may be partly a factor of the function to be tested. For example, if testing is possible on a wafer basis, all chips on the two wafers can be hybridized in parallel on the wafer basis by cutting the non-operating chip once and then flagging for reprocessing. Alternatively, this approach can be used where the individual dies are from one or more castings and there is no preferred way to know if a given die is a known good die hybridization.

또 다른 대안적인 형태로서, 원격 물질은 초기 부착 단계 동안 1차 콘택이 접촉하지 않도록 1차 콘택보다 높은 한 1차 콘택와 같은 (예컨대, 강성 및 연성) 물질일 수 있다. 그 후, 용해 공정 동안, 원격 콘택은 1차 콘택보다 더 압축될 것이다. 유리하게는, 원격 및 1차 콘택에 같은 물질을 사용함으로써, 공정이 단순화된다. In another alternative form, the remote material may be a material such as a primary contact (eg, rigid and soft) as long as it is higher than the primary contact so that the primary contact does not come in contact during the initial attachment step. Then, during the dissolution process, the remote contact will be compressed more than the primary contact. Advantageously, by using the same material for remote and primary contacts, the process is simplified.

상기 기술로부터, 다축 관통 비어들, 웰 부착, 프로파일된 콘택 및 원격 부 착 변형으로부터 개념을 세우고 결합하는 유도된 변형들이 유도될 수 있다.From the above technique, derived deformations that establish and combine concepts from multiaxial through vias, well attachment, profiled contacts and remote attachment deformations can be derived.

제1 그룹의 변형들은 복합 콘택 형태(즉, 종래의 단일 사각 또는 단일 점 이외의 콘택 형태)를 포함한다. 그러한 예로서, 가장 단순한 경우로서, 단면이 사각(도 172a) 또는 원형(도 172b)인 동축 또는 3축의 관통 칩 접속과 유사한, 더 복합된 경우로서, 불규칙 개방 또는 폐쇄(도 172C) 기하학적 형태인 차폐된 콘택의 생성이 있다.Variations of the first group include complex contact forms (ie, contact forms other than conventional single square or single point). As such an example, in the simplest case, more complex, irregular open or closed (FIG. 172C) geometry, similar to a coaxial or triaxial through-chip connection having a square (FIG. 172A) or circular (FIG. 172B) cross section. There is a creation of a shielded contact.

동축 또는 3축의 콘택의 경우, 내부 콘택은 외부 폐쇄 링이 지면으로서 역할 또는 지면에 접속되면서 신호 전달되도록 접속된다. 동축 비어(도 173)와 함께 사용되면, 콘택은 다른 칩까지 줄곧 확실하게 차폐된다. 게다가, 또는 대안적으로, 동축 콘택은 각 콘택 자체가 확실히 차단되도록 비어 자체(도 174)와는 별개로 사용될 수 있다. 이것은 칩간 콘택들이 동축 어프로치 없이 유효한 것보다 더 가깝게 함께 간격을 두고 배치되도록 한다. 또한, 각 콘택의 외부 콘택 링은 접속될 수 있고 함께 및/또는 웨이퍼 위에 전기적으로 절연된 금속에 접속되어 지면 및/또는 칩간 차폐(도 175)를 형성할 수 있다.In the case of coaxial or triaxial contacts, the inner contact is connected such that the outer closing ring is signaled while the outer closing ring is connected to the ground or ground. When used with coaxial vias (FIG. 173), the contacts are reliably shielded all the way to the other chip. In addition, or alternatively, coaxial contacts may be used separately from the via itself (FIG. 174) such that each contact itself is blocked. This allows interchip contacts to be spaced together closer together than valid without a coaxial approach. In addition, the outer contact ring of each contact may be connected and / or connected to the electrically insulated metal together and / or over the wafer to form a ground and / or interchip shield (FIG. 175).

콘택의 외부 링을 지면으로 사용하면 신호가 진행하는 영역만이 차폐층내 매우 작은 개구를 통하기 때문에 칩간 차폐가 가능해진다. 외부 지면내에 다른 신호 쌍이 존재할 수 있는 3축 접속에서도 마찬가지이다. 따라서, 그러한 콘택들은 고속 또는 RF 신호를 전달하는 칩에 특히 적합하다.Using the outer ring of the contact as ground allows for chip-to-chip shielding because only the area where the signal travels is through a very small opening in the shielding layer. The same is true for triaxial connections where other signal pairs may exist in the outer ground. Thus, such contacts are particularly suitable for chips that carry high speed or RF signals.

제2 그룹의 변형들은, 접속 패드, 예컨대 I/O 패드, 또는 2개의 외부 장치 사이에 존재할 수 있는 외부 장치(예컨대, 광학 장치)를 보호하기 위해, 2개의 칩( 또는 칩과 패키지 또는 보드 사이) 사이 밀폐 실을 형성하기 위한 콘택 어프로치를 이용하여 중점적으로 설명한다. 이러한 경우, 접속 패드 및/또는 광학 장치는 이전에 존재하거나 동시에 도입되었고 2개의 소자(예컨대, 2개의 칩 또는 1개의 칩과 패키지 또는 보드) 사이에 삽입된다. 링은 보호될 영역 외부의 2개의 소자상에 형성되고 연성/강성 또는 웰 부착 공정을 사용하여 결합되도록 구성되어, 2개의 소자가 함께 혼성화될 때, 그 안의 모든 것 주변에 밀폐의 금속 실을 형성한다. 이 밀폐성 패키지는 금속의 비다공성이 대부분의 환경조건에 견딜 수 있게 해주므로 대부분의 임의 환경에 견딜 수 있다. Variants of the second group may be used between two chips (or chips and a package or board) to protect a connection pad, such as an I / O pad, or an external device (eg, an optical device) that may exist between two external devices. The explanation will focus on using a contact approach for forming a sealed chamber between the layers. In this case, the connection pad and / or the optical device were previously present or introduced simultaneously and inserted between two elements (eg two chips or one chip and a package or board). The ring is formed on two elements outside the area to be protected and configured to be joined using a ductile / rigid or well attach process, so that when the two elements hybridize together, they form a hermetic metal seal around everything therein. do. This hermetic package allows the metal's nonporosity to withstand most environmental conditions and thus withstands most arbitrary environments.

이러한 어프로치의 일부 변형의 중요한 이점은, 연성 및 강성 접속(이에 반해, 액상이 되는 금속 땜납과 같은 다른 접속 어프로치들)을 이용하므로, 접속은 다양한 기하학적으로 밀폐된 형상을 취할 수 있다는 점이다. 이는 표면 장력을 통해 유효한 최저 표면 영역으로 재형성(예컨대, 정육면체는 구로 변하고 모서리는 둥글게 되는 등)되는 액상 물질에 뚜렷이 대조되고, 기술이 액상 물질을 예컨대 모세관 현상에 의해 칩의 미리 정해진 표면을 따라 운반되도록 이용되는 한편, 콘택에 관한 물질의 적당한 분배를 신뢰성있게 보장할 수 없고, 보이드 생성을 피하거나, 일부 물질이 소정 영역에서 고갈되거나 복합 형상이 포함될 때 콘택을 잠재적으로 단락시키는 것을 방지할 수 없다. 반면, 이러한 어프로치의 변형으로, 어프로치는 형상과 관계없이 동일하므로 형상의 단순성 또는 복합성은 크게 관련이 없다 - 단, 형상을 사진석판술적(포토리소그래픽ally)으로 정의하고 적절한 금속을 증착하는 성능에 제한이 따를 뿐이다. An important advantage of some variations of this approach is that, because of the use of flexible and rigid connections (in contrast, other connection approaches, such as metallic solder, which are liquid), the connections can take a variety of geometrically sealed shapes. This is in sharp contrast to liquid materials that reshape (e.g. cubes into spheres and rounded corners, etc.) through surface tension to the lowest effective surface area, and the technique uses liquid materials along a predetermined surface of the chip by capillary action, for example. While used to be transported, it is not possible to reliably ensure proper distribution of the material with respect to the contact, avoid void formation, or potentially short the contact when some material is depleted in certain areas or contains complex shapes. none. On the other hand, with this variation of the approach, the approach is the same regardless of the shape, so the simplicity or complexity of the shape is irrelevant-except for the ability to define the shape photolithographically and to deposit the appropriate metal. There are only restrictions.

도 176 내지 도 179는 상술한 것의 2개의 간단한 예를 보여준다. 구체적으로, 도 176은 삽입된 장치(미도시)가 있는 영역(17602)을 갖고, 장치 영역(17602)의 주연부를 둘러싸는 강성(17604) 및 연성(17606) 콘택들을 접속하여 결합시 기술한 바와 같이 주연부 주위에 밀폐 실을 형성하도록 구성된 해당 칩 표면을 도시한다. 도 177은 결합 후 도 176의 동일 칩의 A-A에 따른 측단면도를 도시한다. 도 178은 강성(17802) 및 연성(17804) 콘택들이 더 복잡한 형상을 갖고, 실제적으로, 장치 영역(17806, 17808, 17810) 주위에 3개의 다른 밀폐된 챔버를 형성하는 보다 복잡한 배치를 도시한다. 도 179는 결합 후 도 178의 동일 칩의 A-A에 따른 측단면도를 도시한다. 176 through 179 show two simple examples of what has been described above. Specifically, FIG. 176 has a region 17602 with an inserted device (not shown), as described when connecting and coupling the rigid 17604 and flexible 17606 contacts surrounding the perimeter of the device region 17602. The corresponding chip surface is shown as configured to form a hermetic seal around the periphery. FIG. 177 shows a cross-sectional side view along A-A of the same chip of FIG. 176 after mating. 178 illustrates a more complex arrangement in which the rigid 17802 and soft 17804 contacts have a more complex shape and, in effect, form three different enclosed chambers around the device region 17806, 17808, 17810. FIG. 179 shows a cross-sectional side view along A-A of the same chip of FIG. 178 after coupling.

이때, 비어 형성 변형들뿐만 아니라 강성/연성 콘택 변형들은 도 180 및 도 181a 및 181b의 표를 이용하여 표 형식으로 요약할 수 있다. In this case, the via formation deformations as well as the rigid / soft contact deformations may be summarized in a tabular form using the tables of FIGS. 180 and 181a and 181b.

도 180은 강성/연성 콘택 패러다임을 이용하는 다른 변형들을 형성하기 위한 다른 어프로치들을 요약하는 표이다. 이 표는 그 공정에서의 단계를 나타내는 각각의 텍스트 포함 박스 및 필요한 동작이 없음을 나타내는 각각의 빈 박스(또는 그 부분)에 의해 원주식으로 아래쪽으로 판독한다.180 is a table summarizing other approaches for forming other variations utilizing the stiff / soft contact paradigm. This table is read downward circumferentially by each text containing box representing a step in the process and each empty box (or a portion thereof) indicating that no action is required.

유사하게, 도 181a, 181b 및 182는 기재된 것들을 포함하며 비어 변형들을 형성하기 위한 다른 어프로치들을 요약하는 표이다. 이 표들도 그 공정에서의 단계를 나타내는 각각의 텍스트 포함 박스 및 필요한 동작이 없음을 나타내는 각각의 빈 박스(또는 그 부분)에 의해 원주식으로 아래쪽으로 판독한다. 도 181a의 하단은 도 181b의 상단에 접속된다.Similarly, Figures 181A, 181B and 182 are tables that include those described and summarize the different approaches for forming via variants. These tables are also read downward circumferentially by respective text containing boxes representing the steps in the process and respective empty boxes (or portions thereof) indicating that no action is required. The bottom of FIG. 181a is connected to the top of FIG. 181b.

상기 여러 예들은 도터 웨이퍼(도터 웨이퍼)상에 금속 증착 또는 도터 웨이퍼의 도금의 대안을 참조하여 상기 어프로치들을 기술하였다. 이해를 돕기 위해, 도 183 내지 192는 도터 웨이퍼상의 금속 증착을 포함하는 특정 예의 공정 플로우를 보다 자세히 보여준다. 그 후, 도 196 내지 205는 동일한 시작 웨이퍼로써 도터 웨이퍼의 도금의 공정 플로우를 보여준다.The various examples described the above approaches with reference to alternative metal deposition or plating of the daughter wafer on the daughter wafer (daughter wafer). For purposes of understanding, FIGS. 183 through 192 illustrate in more detail a particular example process flow involving metal deposition on a daughter wafer. 196-205 then show the process flow of plating of the daughter wafer with the same starting wafer.

공정은 도 183의 각각의 도터 웨이퍼 및 마더 웨이퍼(마더 웨이퍼)로써 시작한다. 포토리소그래피 패터닝이, 예컨대, Hoechst AZ4903 또는 Shipley STR1075(도 184)의 10 미크론 레지스트 대상을 이용하여 도터 웨이퍼상에 수행된다. 200 옹스트롬 Ti, 3000 옹스트롬 Pd 및 400 옹스트롬 Au의 배리어 및 리라우팅(rerouting) 층을 도터 웨이퍼위 및 1000 옹스트롬 TiW의 배리어층에 증착하고, 3000 옹스트롬 구리의 시드층을 마더 웨이퍼에 증착한다(도 185). 이어서, 두꺼운 유전체(7 미크론) 또는 포토레지스트를 마더 웨이퍼에 도포하여 10 미크론의 개구를 갖는 14 미크론 폭의 IC 패드를 형성한다(도 186). 이이서, 도터 웨이퍼를 IC 커버유리(통상 작은 것보다 큰 것이 보다 바람직함)상의 도터 콘택상에 Au/Sn 층을 약 6 내지 8 미크론의 높이로 증착하여 금속화한 후 400 옹스트롬 Au로 마무리한다(도 187). 마더 웨이퍼를 IC 커버 유리 위에 4.4 내지 5 미크론의 높이로 금속화한다(도 187). 그 후, 포토레지스트를 양 웨이퍼로부터 제거한다(도 188). 이이서, 포토리소그래피 패터닝을 마더 웨이퍼에 실시하여 배리어 증착에 대비하여 15 내지 16 미크론 폭의 개구를 형성한다(도 189). 대안적으로, 자기정합적 시드 에칭을 언더컷이 범프에 영향을 미치지 않는데 필요한 넓이로 수행한다. 그 후, 3000 옹스트롬 Au로 마무리한 2 미크론 Ni로 이루어지는 배리어를 증착한다(도 190). 그 후, 포토레지스트를 제거한다(도 191). 마지막으로, 불필요한 시드층 을 에칭하여 제거한다(도 192). 이는 스프레이 에쳐를 이용하여 자기정합적 에칭으로서 수행하므로, Ni/Au가 Cu/Ti/W를 통한 에칭을 허용하기 때문에, 포토리소그래피가 불필요하다. 예컨대, 스프레이 에쳐를 이용할 수 없어서, 자기정합적 에칭이 수행될 수 없다면, 부가적인 포토리소그래피 패터닝 단계(도 193, 194, 195)가 에칭되지 않을 영역들을 보호하기 위해 필요할 수 있다. 그러나, 일부 에칭 어프로치에 있어서, 중요한 언더컷의 가능성이 있으므로, 그러한 리소그래피에 있어서, 보호 포토레지스트가 바람직하지 않은 언더컷을 방지하도록 충분히 넓어야 한다(도 193). 예컨대, 50 미크론 피치로 콘택을 갖는 에칭을 수행하고, 예방책으로서, IC 패드의 폭의 두 배, 이 경우 14 미크론 패드를 위한 27 미크론의 영역을 보호한다. 그러나, 자기정합적 에칭을 수행하기 위해 스프레이 에쳐를 이용하면, 약 1 미크론 미만의 언더컷 가능하여, 그러한 어프로치에 의해 매우 작은 영역을 보호할 수 있다. 그 후, 다이싱, 정합, 택 및 용해 공정을 둘을 결합할 수 있도록 수행한다. The process starts with each daughter wafer and mother wafer (mother wafer) of FIG. 183. Photolithography patterning is performed on daughter wafers using, for example, 10 micron resist objects of Hoechst AZ4903 or Shipley STR1075 (FIG. 184). A barrier and rerouting layer of 200 angstroms Ti, 3000 angstroms Pd and 400 angstroms Au is deposited on the daughter wafer and on a barrier layer of 1000 angstroms TiW, and a seed layer of 3000 angstroms copper is deposited on the mother wafer (FIG. 185). ). A thick dielectric (7 micron) or photoresist is then applied to the mother wafer to form a 14 micron wide IC pad with an opening of 10 microns (FIG. 186). The daughter wafer is then metallized by depositing an Au / Sn layer at a height of about 6 to 8 microns on the daughter contact on the IC cover glass (usually larger than the smaller one) and finishing with 400 Angstrom Au. (Figure 187). The mother wafer is metalized to a height of 4.4-5 microns on the IC cover glass (FIG. 187). Thereafter, the photoresist is removed from both wafers (FIG. 188). Next, photolithography patterning is performed on the mother wafer to form openings 15-15 microns wide in preparation for barrier deposition (FIG. 189). Alternatively, self-aligning seed etching is performed to the extent necessary for the undercut to not affect the bumps. Thereafter, a barrier made of 2 micron Ni finished with 3000 Angstroms Au is deposited (FIG. 190). Thereafter, the photoresist is removed (FIG. 191). Finally, unnecessary seed layers are etched away (FIG. 192). This is done as a self-aligned etch with a spray etcher, so no photolithography is necessary because Ni / Au allows etching through Cu / Ti / W. For example, if a spray etcher is not available and a self-aligned etch cannot be performed, additional photolithography patterning steps (FIGS. 193, 194, 195) may be needed to protect the areas that will not be etched. However, for some etching approaches, there is a potential for significant undercuts, so in such lithography, the protective photoresist should be wide enough to prevent undesirable undercuts (FIG. 193). For example, etching with contacts at 50 micron pitch is performed and, as a precaution, it protects twice the width of the IC pads, in this case an area of 27 microns for a 14 micron pad. However, using a spray etcher to perform self-aligned etching, undercutting of less than about 1 micron is possible, thereby protecting very small areas by such approach. Dicing, registration, tack and dissolution processes are then performed to combine the two.

반대로, 도금 케이스를 위한 이하의 공정 플로우가 도 196 내지 도 205에 도시된다. 다시, 공정을 도 183의 웨이퍼로 시작한다. 우선, 도터 웨이퍼 및 마더 웨이퍼는 각각 Ti0.1/W0.9의 배리어 및 리라우팅 (도터 웨이퍼) 및 3000 옹스트롬 Cu의 시드 (마더 웨이퍼) 층을 갖는다(도 196). 이이서, 도 197에 도시하는 바와 같이, 도포될 배리어 영역을 제한하기 위해 포토리소그래피 패터닝을 도터 웨이퍼에 수행하고, 도 186에서와 같이, 두꺼운 유전체(7 미크론) 또는 포토레지스트를 마더 웨이퍼에 도포하여 10 미크론의 개구를 갖는 14 미크론 폭의 IC 패드를 형성한다. 그 후, 도터 웨이퍼에는 배리어층이 더해지고(도 198), 포토레지스트가 도터 웨이퍼로부터 제거되면, 불필요한 배리어 금속을 리프트오프한다(도 199). 이이서, 포토리소그래피를 예컨대, Hoechst AZ4903 or Shipley STR1075의 10 미크론 레지스트 대상을 이용하여 도터 웨이퍼에 수행한다(도 200). 이이서, 도터 및 마더 웨이퍼를 IC 커버유리상의 마더 웨이퍼상에 4.4 내지 5 미크론의 높이로, 도터 웨이퍼상에 6 내지 8 미크론의 높이로(도 187에서처럼) 도금에 의해 금속화한다(도 201). 또한, 예컨대, 400 옹스트롬 Au의 캡을 도금 복잡성에 따라 도포한다. 그 후, 포토레지스트를 제거한다(도 202). 이이서, 포토리소그래피 패터닝을 이용하여 마더 웨이퍼상에 배리어 추가를 위해 준비한다(도 203). 이이서, 배리어를 마더 웨이퍼상에 증착한다(도 204). 다시, 포토레지스트를 마더 웨이퍼로부터 제거한다(도 205). 그 후, 도 192에서처럼 자기정합적 에칭을 이용하여, 과잉 시드를 에칭하여 제거한다. 상기 증착예처럼, 스프레이 에쳐를 이용할 수 없다면, 보호 영역이 에칭 언더컷을 허용하도록 충분히 크게 하기 위해, 부가적인 포토리소그래픽 마스킹, 에칭 및 제거 단계를 필요로 한다.In contrast, the following process flow for the plating case is shown in FIGS. 196-205. Again, the process begins with the wafer of FIG. 183. First, the daughter wafer and mother wafer have a barrier and rerouting (daughter wafer) of Ti0.1 / W0.9 and a seed (mother wafer) layer of 3000 Angstrom Cu, respectively (FIG. 196). Next, as shown in FIG. 197, photolithography patterning is performed on the daughter wafer to limit the barrier area to be applied, and as shown in FIG. 186, a thick dielectric (7 micron) or photoresist is applied to the mother wafer. Form a 14 micron wide IC pad with an opening of 10 microns. Thereafter, a barrier layer is added to the daughter wafer (FIG. 198), and when the photoresist is removed from the daughter wafer, unnecessary barrier metal is lifted off (FIG. 199). Next, photolithography is performed on the daughter wafer using, for example, a 10 micron resist object of Hoechst AZ4903 or Shipley STR1075 (FIG. 200). Next, the daughter and mother wafers are metallized by plating to a height of 4.4 to 5 microns on the mother wafer on the IC cover glass and to a height of 6 to 8 microns on the daughter wafer (as in FIG. 187) (FIG. 201). . Also, for example, a cap of 400 Angstroms Au is applied depending on the plating complexity. Thereafter, the photoresist is removed (FIG. 202). Next, photolithographic patterning is used to prepare for barrier addition on the mother wafer (FIG. 203). Next, a barrier is deposited on the mother wafer (FIG. 204). Again, the photoresist is removed from the mother wafer (FIG. 205). The excess seeds are then etched away using self-aligned etching as in FIG. 192. As with the deposition example above, if spray etchers are not available, additional photolithographic masking, etching and removal steps are required to make the protective area large enough to allow for etch undercut.

이 때, 다이싱, 정합, 택 및 용해 공정을 둘을 결합하는데 요구되는 만큼 수행할 수 있다.At this time, the dicing, matching, tacking and dissolution process may be performed as required to combine the two.

상기에 근거하여 특정 응용에 사용될 공정 방식의 선택에 도움을 주는 각 어프로치의 장점 및 단점을 주지하는 것이 유용하다.Based on the above it is useful to note the advantages and disadvantages of each approach to assist in the selection of the process method to be used for a particular application.

도터 웨이퍼를 위한 증착 어프로치는 시드층이 없고 전기도금이 없다는 장점 을 갖고, 이는 Au/Sn의 복합 정밀도를 자동적으로 갖는 하나의 마스크 공정이다. 그러나, 상기 어프로치 다음의 단점을 갖는다. 즉, 런투런 두께 제어가 어렵고, 증착 방향성을 벗어나면 금속 "날개"가 생길 수 있으며, Au 재생 프로그램이 필요할 수 있다. The deposition approach for daughter wafers has the advantage of no seed layer and no electroplating, which is a mask process that automatically has Au / Sn composite precision. However, this approach has the following disadvantages. That is, run-to-run thickness control is difficult, a metal "wing" may occur when the deposition direction is deviated, and an Au regeneration program may be required.

도터 웨이퍼를 위한 도금 어프로치는 다음의 장점을 갖는다. 즉, 비용이 저렴하고, 재생이 불필요하며, 종래의 널리 이용가능한 도금 장비를 사용할 수 있으므로 메이저 장비 공급업체에 의해 지원받을 수 있다. 그러나, 필요한 복합 정밀도가 +1.5%/-2.5%이며, 부가적인 마스크 단계를 잠재적으로 요구한다는 단점이 있다.The plating approach for daughter wafers has the following advantages. In other words, it is inexpensive, requires no regeneration, and can be supported by major equipment suppliers as it is possible to use conventional widely available plating equipment. However, the disadvantage is that the required compounding precision is +1.5% /-2.5% and potentially requires additional mask steps.

마더 웨이퍼를 이용한 중요한 3개의 공정 변형이 있다.There are three important process variants using the mother wafer.

1) 무전해 도금(도 206a(칩), 도 206b(6-8 미크론 Ni를 이용한 도금), 도 206c(3000 옹스트롬 Au를 이용한 캡)에 도시)1) Electroless plating (shown in FIGS. 206a (chip), 206b (plating with 6-8 microns Ni), and 206c (caps with 3000 Angstroms Au))

2) 구리를 이용한 얇은 레지스트 전기도금 공정(도 207a (제1 마스킹), 도 207b(4.5 미크론 Cu), 도 207c(3000 옹스트롬 Au의 캡으로 감싼 2 미크론 Ni), 도 207d(제2 마스킹), 도 207e(과잉시드 에칭제거)에 도시)2) thin resist electroplating process using copper (FIG. 207a (first masking), FIG. 207b (4.5 micron Cu), FIG. 207c (2 micron Ni wrapped with a cap of 3000 Angstrom Au), FIG. 207d (second masking), FIG. 207E (excess seed etch removal)

3) 구리를 이용한 두꺼운 레지스트 전기도금 공정(도 208a(제1 마스킹), 도 208b(구리 도금), 도 208c(제2 마스킹, 배리어 및 캡), 도 208d(제3 마스킹), 도 208e(과잉시드 에칭제거)에 도시)3) Thick resist electroplating process using copper (Fig. 208a (first masking), Fig. 208b (copper plating), Fig. 208c (second masking, barrier and cap), Fig. 208d (third masking), Fig. 208e (excess) Seed etch removal)

각각의 부수적인 장점 및 단점은 다음과 같다. 무전해 어프로치의 장점은 분리된 배리어 증착 없음, 시드층 증착 없음, 시드 에칭 불필요, 및 무마스크 공정을 포함한다. 그러나, 니켈의 무전해 도금은 수율에 영향을 미칠 수 있는 두께 또는 결절(nodule) 형성에 관한 제어가 어려워서 고용량 웨이퍼 수율에 적합하지 않을 수 있다. 얇은 유전체 공정의 장점은 다음과 같다. 즉, 보다 얇은 Ni를 사용하여 공정이 더 제어가능하며, 구리는 IC 커버 유리에 더 낮은 응력을 가하며, 구리의 사용이 보다 주류이며, 구리의 전기도금이 보다 제어가능하다. 그러나, 버섯형상의 측벽으로의 Ni/Au 침투는 일관성이 없어, 잠재적으로 일부의 구리가 노출되며, 버섯형상은 택 공정에 적합하지 않고, 부가적인 공정 단계가 필요하다(i.e. 시드 증착, 시드 에칭 등).Each of the accompanying advantages and disadvantages is as follows. Advantages of the electroless approach include no barrier deposition, no seed layer deposition, no seed etch, and no mask processes. However, electroless plating of nickel may be difficult to control for high capacity wafer yields due to difficult control over thickness or nodule formation that may affect yield. The advantages of the thin dielectric process are as follows. That is, the process is more controllable using thinner Ni, copper exerts lower stress on the IC cover glass, the use of copper is more mainstream, and the electroplating of copper is more controllable. However, Ni / Au penetration into the mushroom sidewalls is inconsistent, potentially exposing some copper, and the mushrooms are not suitable for the tack process and require additional processing steps (ie seed deposition, seed etching). Etc).

두꺼운 유전체 증착 공정의 장점은, 보다 나은 콘택 또는 "범프" 형상, 배리어/캡에 의한 구리의 풀커버리지, 균일성 및 형상의 보다 나은 제어, 보다 낮은 Ni 결절 형성, 통상 용량에 있어 최고 수율 공정의 제공을 포함한다. 그러나, 이 어프로치는, 자기정합적 시드 에칭이 무효하다면, 잠재적으로 추가 마스크 단계를 필요로 하므로, 이 어프로치 스프레이 에쳐를 필요로 할 수 있다.The advantages of thick dielectric deposition processes include better contact or “bump” shapes, full coverage of copper by barrier / cap, better control of uniformity and shape, lower Ni nodule formation, and higher yield processes in terms of typical capacity. Includes provision. However, this approach may require this approach spray etch, since if the self-aligned seed etch is invalid, it potentially requires an additional mask step.

증착 및 도금 변형에 대한 설명과 관련하여, 공정을 보다 잘 이해하도록 일부의 모 및 도터 콘택에 대해 상세히 설명한다. Regarding the description of deposition and plating variations, some parent and daughter contacts are described in detail to better understand the process.

도 209는 배리어 증착 전 50 미크론 피치로 배치된 14 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 마더 웨이퍼 콘택의 예 및 일반적인 치수를 보여준다. 209 shows examples and general dimensions of mother wafer contacts with 14 micron wide contact pads disposed at 50 micron pitch prior to barrier deposition.

도 210은 배리어 및 캡 증착 후 도 209의 콘택을 보여준다. FIG. 210 shows the contact of FIG. 209 after barrier and cap deposition.

도 211은 25 미크론 피치로 배치된 8 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 마더 웨이퍼 콘택의 일반적인 치수를 보여준다.211 shows the general dimensions of a mother wafer contact with an 8 micron wide contact pad disposed at a 25 micron pitch.

도 212는 증착에 의해 형성된 50 미크론 피치로 배치된 14 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 도터 웨이퍼 콘택의 예 및 일반적인 치수를 보여준다. 212 shows examples and general dimensions of daughter wafer contacts having 14 micron wide contact pads disposed at 50 micron pitch formed by deposition.

도 213은 증착에 의해 형성된 25 미크론 피치로 배치된 8 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 도터 웨이퍼 콘택의 예 및 일반적인 치수를 보여준다. 213 shows examples and general dimensions of daughter wafer contacts with 8 micron wide contact pads disposed at 25 micron pitch formed by deposition.

도 214는 자기정합적 시드 에칭이 수행되기 전에 50 미크론 피치로 배치된 14 미크론 폭의 콘택 패드를 갖는 도금된 마더 웨이퍼 콘택의 예 및 일반적인 치수를 보여준다. 214 shows examples and general dimensions of plated mother wafer contacts with 14 micron wide contact pads disposed at 50 micron pitch before self-aligned seed etching is performed.

도 215는 자기정합적 시드 에칭이 수행된 후 도 214의 콘택을 보여준다.215 shows the contact of FIG. 214 after self-aligned seed etching is performed.

도 212 내지 도 215와 관련하여 제시된 Au/Sn의 범위는 보다 일반적인 범위의 대표예이다. 실제적으로, 약 Au0 .7SnO .3 내지 Au0 .9Sn0 . 1 의 범위 또는 적합 온도 조정(즉, Au 함유량 증가에 따른 온도 증가, 및 Sn 함유량 감소에 따른 온도 감소)이 이루어진다면, 보다 넓은 범위를 사용할 수 있다. The ranges of Au / Sn presented in connection with FIGS. 212-215 are representative of a more general range. In practice, about Au 0 .7 Sn O .3 to .9 Au 0 Sn 0. If a range of 1 or a suitable temperature adjustment (that is, an increase in temperature with increasing Au content and a decrease in temperature with decreasing Sn content) is made, a wider range can be used.

다양한 칩간 접속의 전기적 관점에 관한 다양한 관통 칩 접속 변형 및 응용을 기술했으므로, 불충전된 내부 트렌치 또는 보이드를 포함하는 구현예를 이용하는 부가적 대안적 임의의 변형 또는 칩 대 칩 신호 전달을 특별히 포함하지 않는 변형을 설명한다. Having described various through-chip connection variants and applications relating to the electrical aspects of the various chip-to-chip connections, they do not specifically include any additional alternatives or chip-to-chip signal transfers that utilize embodiments that include an unfilled internal trench or void. Explain the deformation.

특히, 가장 깊은 보이드가 불충전된 상태라면, 대안적인 유리한 적층 변형을 생성할 수 있다. 주변 부품에서 보이드를 밀폐하지만 서로 개방되게 둠으로써, 그 보이드들은 예컨대 칩의 적층의 냉각을 돕도록 사용될 수 있다.In particular, if the deepest void is in an unfilled state, it is possible to create alternative advantageous stacking deformations. By sealing the voids in the peripheral parts but leaving each other open, the voids can be used, for example, to help cool the stack of chips.

이 변형에서, 비어를 갖는 일련의 웨이퍼는 비어 주변의 물질이 결과적인 반 도체 웨이퍼 내에 비어 측벽을 보호하도록 적층되고 웨이퍼가 부착될 때 연속적이고 인접한 공기 및 액체 충만 튜브를 생성한다. 적층된 부분은 튜브가 적층의 일부 또는 전부를 통해 연장하도록 배열된다. 칩 적층을 통한 튜브의 일부가 응축 영역을 갖는 구성에 의해 커버되어, 예를 들면, 적층된 부분은 히트 싱크 내에 매립된 튜브에 연결된다. 적절한 유체 (및 필요하다면, 심지)로 채워지면, 튜브의 각각읜 히트 파이프로서 동작하여 IC 적층으로부터 열을 더 효율적으로 떨어뜨린다.In this variant, the series of wafers with vias is stacked to protect the via sidewalls in the resulting semiconductor wafer and creates a continuous and adjacent air and liquid fill tube when the wafers are attached. The stacked portion is arranged such that the tube extends through some or all of the stack. A portion of the tube through the chip stack is covered by the configuration with the condensation region, for example, the stacked portion is connected to a tube embedded in the heat sink. When filled with a suitable fluid (and wick, if necessary), each of the tubes acts as a heat pipe to more efficiently dissipate heat from the IC stack.

선택적으로, 전기적으로 절연된 금속은 사용되지 않은 칩 상의 적층된 칩 사이의 히트 파이프(핀(fin) 또는 플레이트)에 접속되거나 그로부터 외부로 연장하여 열 전달 능력을 증가시킨다. 또한, 이러한 핀 또는 플레이트는 배리어 또는 시드층에 의해 형성되어, 예를 들어, 실드 또는 접지 평면 및 다수의 역할을 동시에 제공하는 핀으로서 동작시킴으로써 다수의 역할을 수행하도록 한다.Optionally, the electrically insulated metal is connected to or extends out of a heat pipe (fin or plate) between stacked chips on unused chips to increase heat transfer capability. In addition, such fins or plates may be formed by barriers or seed layers to perform multiple roles, for example, by operating as a shield or ground plane and fins that simultaneously provide multiple roles.

이것은, 예를 들어, 도 216에 도시된 바와 같이, 히트 파이프 구성의 일부로서 내부 비어를 사용하여 달성된다. 도 216은 동일하거나 다른 임의의 수의 개별 적층 칩(21602-1 내지 21602-n+1)으로 이루어진 칩의 적층의 일부(21600)를 간략한 형태로 나타낸다. 이 예에서, 각각의 내부 금속화막(2402)은 (포스트 및 관통 접속부 등의 프로세스 또는 웨이퍼 융해 또는 등가 본딩 등의 임의의 다른 어프로치를 사용하여) 상부 또는 하부에 접속되어 내부 보이드를 서로 밀봉함으로써 칩 내에 튜브(21604)를 생성한다. 적절한 유체(21606) (및 필요하다면 심지(21608))은 적절한 압력으로 튜브 내에 포함되어 예를 들어 히트 싱크(21610) 또는 다른 냉각 장치로 열을 전달하는 개별 칩(21602-1 내지 21602-n+1)으로부터 열을 전달하는데 도움을 줄 수 있는 히트 파이프가 생성된다.This is accomplished using an internal via as part of the heat pipe configuration, for example, as shown in FIG. 216. 216 shows, in simplified form, a portion 21600 of a stack of chips consisting of any number of individual stacked chips 21602-1 through 21602-n + 1 that are the same or different. In this example, each internal metallization film 2402 is connected to the top or bottom (using a process such as post and through connections or any other approach such as wafer fusion or equivalent bonding) to seal the internal voids to each other Create a tube 21604 within. Appropriate fluid 21606 (and wick 21608, if necessary) is contained within the tube at a suitable pressure to provide individual chips 21602-1 through 21602-n +, for example, to transfer heat to heat sinks 2216 or other cooling devices. Heat pipes are created that can help transfer heat from 1).

특정 구현예에 의존하여 튜브의 일단은 칩 내의 도핑된 반도체 물질 또는 기판(21612) (즉, 튜브는 모든 통로로 가지 않는다) 또는 튜브의 일부를 포함하지 않지만 스토퍼 또는 플러그로서 동작하는 다른 칩의 표면 물질로 밀봉된다. 또한, 다수의 튜브는 상이한 동작 유체 또는 각각의 동작 유체(동일하거나 다르거나)를 위한 상이한 압력으로 형성되어 상이한 증발 및 응축 온도를 갖도록 한다. 이 방법에서, 더 넓은 범위의 히트 파이프 동작이 얻어질 수 있다. 또한, 이들 히트 파이프는 칩 상의 열적 "핫 스폿(hot spots)"에 상대적으로 칩에 대하여 그룹화되거나 분산될 수 있다.Depending on the particular embodiment, one end of the tube is a surface of a doped semiconductor material or substrate 21612 (ie, the tube does not go through all the passages) in the chip or other chip that does not include a portion of the tube but acts as a stopper or plug. Sealed with material. In addition, multiple tubes are formed with different working fluids or different pressures for each working fluid (same or different) to have different evaporation and condensation temperatures. In this way, a wider range of heat pipe operations can be obtained. In addition, these heat pipes may be grouped or distributed with respect to the chip relative to thermal "hot spots" on the chip.

일부의 변형에서, 존재한다면, 심지(21608)은 예를 들어, 다공성 또는 모세 구조, 소결된 분말, 홈이 있는 튜브, 메쉬(mesh), 카본 나노튜브 구조, 그래파이트, 또는 임의의 다른 적절한 심지 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 접촉하는 표면(즉, 도핑된 반도체, 기판, 절연체, 도체 금속 등)을 부식시키거나 저하시키거나 악영향을 주지 않는다면, 동작 유체는 임의의 히트 파이프 유체일 수 있다. 일반적인 동작 유체는 물, 알콜, 아세톤 또는 임의의 경우 수은을 포함할 수 있다. 또한, 임의의 변형에서, 히트 파이프에 필요한 증발 열의 전달을 제공하기 위하여 적절한 방법으로 증발 또는 승화하면, Atm (101.3kPa) 및 68°F(20℃)에서 고체인 물질이 이용될 수 있다. 마지막으로, 내부 비어로의 삽입물의 치수에 적합하면, 미리 형성된 (즉, 미리 제조된 히트 파이프)가 사용될 수 있다.In some variations, the wick 21608, if present, is, for example, porous or capillary structure, sintered powder, grooved tube, mesh, carbon nanotube structure, graphite, or any other suitable wick material. It may be made of. In addition, the working fluid may be any heat pipe fluid as long as it does not corrode, degrade, or adversely affect the contacting surfaces (ie, doped semiconductors, substrates, insulators, conductor metals, etc.). Common working fluids may include water, alcohols, acetone or in some cases mercury. In addition, in any variation, materials that are solid at Atm (101.3 kPa) and 68 ° F. (20 ° C.) may be used if evaporated or sublimed in a suitable manner to provide the transfer of evaporative heat required for the heat pipe. Finally, preformed (ie prefabricated heat pipes) can be used, as long as they fit the dimensions of the insert into the inner via.

유리하게, 이러한 어프로치는 열이 발생하는 곳에 가깝게 히트 파이프를 배치하고 이러한 히트 파이프가 칩을 통해 흩어져 있을 수 있기 때문에 어프로치는 냉각 방법이 추가로 채용되더라도 효과를 증가시킬 수 있다. 또한, 상술한 어프로치는 전기 접속부가 필요한 칩 내에 히트 파이프를 생성하는데 사용될 수 있다.Advantageously, this approach can increase the effect even if additional cooling methods are employed because the heat pipes are placed close to where heat is generated and these heat pipes can be scattered throughout the chip. In addition, the above-described approach can be used to create heat pipes in chips where electrical connections are needed.

칩을 서로 전기적으로 절연시켜 전기 크로스토크를 방지하는 것이 바람직하다. 또한, 여기에 기재된 비어 프로세스 (또는 그 변형) 중의 하나의 이점을 얻기 위하여 장치를 적층하면, 2개의 칩을 그들과 통신하는 제3 칩에 연결하는 것이 바람직한 애플리케이션이 있을 수 있고, 그들 사이의 통신을 방해할 수 있다. 상기의 설명에서 명백한 바와 같이, 웨이퍼간 접속을 형성하는 프로세스는, 하나 또는 2개의 콘택을 포함하더라도, 웨이퍼의 나머지를 위한 쌍을 이루는 칩 콘택이 (즉, 하나 이상의 칩 상에) 배치된 위치 또는 및 콘택의 수에 무관하다. 이것은 임의의 경우에 단일 도터 칩이 2 이상의 마더 웨이퍼 칩을 연결하거나 또는 "도터 웨이퍼 2" 칩을 2개의 도터 칩 또는 마더 및 도터 칩을 연결한다는 것을 의미한다. 따라서, 연결은 "도터 웨이퍼" 또는 "도터 웨이퍼 2"의 추가 프로세스의 간단한 애플리케이션이며, 프로세스는 동일하지만 도터 칩이 모드에 연결되지않는 접속부의 세트는 동일한 칩 상에 대응물을 갖는다. 그러나, 이러한 변형의 임의의 경우, 2개의 베이스 칩(즉, 단일 칩에 의해 연결될 칩)은 다른 높이를 가질 수 있다. 따라서, 이러한 높이차를 취급할 필요가 있다. 유리하게, 비어 프로세스의 또 다른 변형은 이를 달성할 수 있다. 도 217a 내지 217b는 그 방법의 2가지 예를 나타낸다. 도 217a는 이 변형의 분리 형태를 나타내고 도 217b는 접속 형태를 나타낸다. 이 두 경우에서, 동일한 실드 이득이 얻어질 수 있다. 이전의 어프로치와의 결합에서, 단계 1에서, 비어를 갖는 하나 이상의 칩이 베이스 칩에 부착된다. 이 경우, 비어(또는 상부 칩에 접속된 또 다른 콘택 포스트)가 부착된 칩 상부에 임의의 거리만큼 연장하도록 제조된다. 이것은, 비어 프로세스 변형이 사용되는 것에 의존하여, 예를 들어 금속을 도금하거나 기판 물질을 제거하여 더 많은 금속을 노출시킴으로써 달성될 수 있다. 이 어프로치에서, 비어는 일반적으로 칩이 서로 결합되기 전에 제조된다. 도 217b의 칩의 경우, 단계 2에서, 웨이퍼는 폴리아미드, BCB, 또 다른 폴리머, 산소 또는 질소 유전체 또는 웨이퍼의 표면에 증착될 수 있는 다른 비도전성 물질 등의 비도전성 유전체의 층으로 코팅될 수 있다. 도 217a에 도시된 경우에서, 층의 두께는 수직으로 적층된 2개의 칩을 서로 분리할 필요성에 의해 결정된다. 신호 강도는 거리에 따라 감소하고 용량 결합은 거리에 비례하여 감소하고 EMI 간섭은 거리의 제곱에 비례하여 감소하기 때문에, 이 두께는 통상 신호선(예를 들어, >5 미크론)의 폭보다 크지만 임의의 변형에서는 더 나은 분리를 위해 더 클 수 있다 (예를 들어 25 미크론 이상). 도 217b에 도시된 바와 같이, 2개의 부착된 칩은 다른 높이를 가질 수 있다. 높이차에 대한 이유는 프로세스에 관련되지 않지만 다르게 에칭되거나 씨닝되어 본래 상이한 두께를 갖는 기판 상에 제조되거나 랩핑(lapping) 또는 연마(polishing) 때문에 프로세스 동안의 보관에 의존하여 100 미크론 이상의 높이차를 유발할 수 있다. 어떤 경우, 코팅 물질이 부가되어 베이스 칩에 부착된 가장 두꺼운 칩의 상부와 같은 높이가 되도록 할 수있다. 리라우팅 층이 요구되지 않으면(단계 4와 결합하여 후술), 이 단계 2는 도 217b의 임의의 변형에서 선택적이다. 단계 3에서, 웨이퍼가 랩핑되거나 연마되어 비어 또는 다양한 칩의 도금되거나 금속화된 다른 큰 접속부를 노출시킨다. 단계 4(선택적)에서, 접속을 용이하게 하기 위하여, 연마/랩핑된 웨이퍼의 표면이 패터닝되고 (필요하면) 전기적 리라우팅 층이 표면 상에 증착될 수 있다. 이것은 칩을 함께 접속할 필요가 있는 신호를 라우팅함으로써 매칭 패드를 갖지 않는 2개의 칩이 서로 접속되도록 할 수 있다. 또하느 도 217b의 상황에서, 리라우팅은 하부층의 2개의 칩이 단계 5에 배치된 상부 칩 상의 대응 접속부보다 더 멀리 이격되도록 할 수 있다. 단계 5에서, 도 217a 및 217b에서, 또 다른 칩이 예를 들어 연성 또는 강성 결합 프로세스를 사용하여 결합 방법 변형 중의 하나에 의해 구조물에 부착된다. 단계 2 내지 5의 프로세스는 반복되어 후속의 층을 부가한다 (단계 5에서 부착된 칩이 표면으로부터 상부로 적절한 거리만큼 연장하는 포스트를 갖거나 갖지 않는 경우를 가정한다). 유리하게, 단계 5의 칩이 구조물 상부의 추가의 층에 접속되지 않으면 비어를 갖지 않는다.It is desirable to electrically insulate the chips from each other to prevent electrical crosstalk. In addition, if devices are stacked to benefit from one of the via processes (or variations thereof) described herein, there may be applications where it is desirable to connect two chips to a third chip that communicates with them, and communication between them Can interfere. As evident from the above description, the process of forming an inter-wafer connection may include one or two contacts, even where paired chip contacts for the rest of the wafer are disposed (ie on one or more chips) or And the number of contacts. This means in any case a single daughter chip connects two or more mother wafer chips or a "daughter wafer 2" chip connects two daughter chips or mother and daughter chips. Thus, the connection is a simple application of an additional process of "daughter wafer" or "daughter wafer 2", wherein the set of connections where the process is the same but the daughter chip is not connected in mode has a counterpart on the same chip. However, in any case of this variant, the two base chips (ie the chips to be connected by a single chip) may have different heights. Therefore, it is necessary to handle this height difference. Advantageously, another variant of the via process can achieve this. 217A-217B show two examples of the method. FIG. 217A shows the separation form of this modification, and FIG. 217B shows the connection form. In both cases, the same shield gain can be obtained. In combination with the previous approach, in step 1, one or more chips with vias are attached to the base chip. In this case, a via (or another contact post connected to the top chip) is made to extend a certain distance on top of the chip to which it is attached. This may be accomplished by exposing more metal, for example by plating a metal or removing substrate material, depending on which via process variant is used. In this approach, vias are typically made before the chips are bonded to each other. In the case of the chip of FIG. 217B, in step 2, the wafer may be coated with a layer of non-conductive dielectric such as polyamide, BCB, another polymer, oxygen or nitrogen dielectric or other non-conductive material that may be deposited on the surface of the wafer. have. In the case shown in FIG. 217A, the thickness of the layer is determined by the need to separate two chips stacked vertically from each other. Since signal strength decreases with distance, capacitive coupling decreases with distance, and EMI interference decreases with square of distance, this thickness is typically greater than the width of the signal line (e.g.> 5 microns), but arbitrary In variants of, it may be larger (for example 25 microns or more) for better separation. As shown in FIG. 217B, the two attached chips may have different heights. The reason for the height difference is not related to the process but may be differently etched or thinned and produced on substrates having originally different thicknesses or depending on storage during the process due to lapping or polishing, resulting in height differences of 100 microns or more. Can be. In some cases, a coating material may be added so that it is flush with the top of the thickest chip attached to the base chip. If no rerouting layer is required (described below in conjunction with step 4), this step 2 is optional in any variation of FIG. 217B. In step 3, the wafer is wrapped or polished to expose the vias or other large contacts that are plated or metalized of the various chips. In step 4 (optional), to facilitate the connection, the surface of the polished / wrapped wafer can be patterned and (if necessary) an electrical rerouting layer can be deposited on the surface. This may allow two chips without matching pads to be connected to each other by routing the signals that need to connect the chips together. Again in the situation of FIG. 217B, the rerouting may cause the two chips of the lower layer to be spaced farther apart than the corresponding connections on the upper chip disposed in step 5. In step 5, in FIGS. 217A and 217B, another chip is attached to the structure by one of the joining method variants, for example using a flexible or rigid joining process. The process of steps 2 to 5 is repeated to add the subsequent layer (assuming the chip attached in step 5 with or without posts extending an appropriate distance upwards from the surface). Advantageously, the chip of step 5 does not have a via unless it is connected to an additional layer on top of the structure.

도 218a 및 도 218b는 도 217a 및 도 217b의 작업을 달성하기 위한 대안적 변형 방법을 도시한다. 이러한 대안적 변형 방법에서는, 도 217a 및 도 217b의 공정의 단계 3에서처럼 칩을 박형화하기 보다는, 홀들이 폴리이미드와 같은 평탄화 재료로 식각된다. 그리고 나서, 필요한 경우 전기 신호의 노선을 변경하며 하부 칩들과 접속하기 위해서 단계 4의 리라우팅층(rerouting layer)이 사용된다. 다음으로, 도 218a 또는 도 218b의 단계 5에 도시된 바와 같은 결합(hybridization)이 일어날 수 있다. 결합 후에는 전기적 접촉이 요구되기 때문에, 이러한 절차는 도 217a 및 도 217b의 방법보다도 더 복잡하다. 그러나, 도 218b의 단계 6에 도시된 바와 같이, 이러한 공정은 도 217b에서 보다 차후 칩의 다수의 다른 층들과의 동시접속에 더 유리하다. 도 217b의 단계 3에서의 마모 공정은 모든 포스트들(post)을 동일한 높이로 마모할 수 있기 때문에, 도 217b의 방법에서는 동일한 작업을 하는 것이 더 어려워, 상위 레벨 도터 칩(daughter chip)을 최하위 레벨 도터 칩에 접착하기 어렵다.218A and 218B illustrate alternative modification methods to achieve the operation of FIGS. 217A and 217B. In this alternative variant, rather than thinning the chip as in step 3 of the process of FIGS. 217A and 217B, the holes are etched with a planarizing material such as polyimide. Then, if necessary, the rerouting layer of step 4 is used to change the route of the electrical signal and connect with the underlying chips. Next, hybridization may occur as shown in step 5 of FIG. 218A or 218B. Since electrical contact is required after bonding, this procedure is more complicated than the method of FIGS. 217A and 217B. However, as shown in step 6 of FIG. 218B, this process is more advantageous for simultaneous connection with multiple other layers of the chip later than in FIG. 217B. Since the wear process in step 3 of FIG. 217B can wear all posts to the same height, it is more difficult to do the same work in the method of FIG. 217B, so that the top level daughter chip is at the lowest level. Hard to adhere to daughter chip

여기에서 주지되는 바와 같이, 임의의 다수 소자들이 높게 적층될 수 있다. 그러나, 특별한 몇몇의 경우에 있어서는, 택, 융해, 택, 융해 방법(tack, fuse, tack, fuse approach), 또는 택, 택, 택, 종합적 유해 방법(tack, tack, tack, overall fuse approach)에 적용되는 지의 여부에 대한 결정에 추가로 적층의 효과 및 기하학적 구조가 고려될 필요가 있다. 예를 들면, 스루 비아 접속부들을 통하여 여기에 설명되는 바와 같은 웨이퍼 스케일 적층 공정에 있어서는, 원래의 도터 웨이퍼가 마더 웨이퍼와 결합되기 위해서 다이스되기 전에 이를 미리 박형화되어야 할 지, 또는 도터 웨이퍼가 마더 웨이퍼(칩 또는 전체 웨이퍼 기준)에 결합되고 나서 박형화되어야 할 지가 결정되어야 한다. 이 차이는 다음과 같다. 택, 융해, 박형화, 택, 융해, 박형화 방법(tack, fuse, thin, tack, fuse, thin approach)은 단계들의 개수가 적고, 더욱 중요한 것은, 다이싱 및 접합 전에 박형화되는 경우 수율을 떨어뜨릴 수 있는 매우 얇은 웨이퍼들을 다룰 필요가 없다는 장점이 있다. 그러나, 이는 결합부들 상에서의 더 힘든 노동, 즉, 도터 웨이퍼(들)에 비하여 더 고가의 결합화부 상에서의 박형화를 필요로 하여 수율을 떨어뜨릴 수 있다는 단점 이 있다.As noted herein, any number of devices can be stacked high. However, in some special cases, the tack, fuse, tack, fuse approach, or the tack, tack, tack, overall fuse approach In addition to the determination of whether or not applied, the effect and geometry of the stack needs to be taken into account. For example, in a wafer scale stacking process as described herein through through via connections, whether the original daughter wafer must be thinned before being diced in order to join with the mother wafer, or the daughter wafer is a mother wafer ( It should be determined whether it should be thinned after being bonded to the chip or the entire wafer basis. This difference is as follows. Tack, fusion, thinning, tacking, fusion, thinning methods have a small number of steps and, more importantly, lower yields when thinned before dicing and bonding. The advantage is that there is no need to handle very thin wafers. However, this has the disadvantage that it requires lower labor on the joins, i.e. thinner on the more expensive bonds compared to the daughter wafer (s), which can lower yields.

각각 다른 칩 개수를 가진 여러 개의 도터 스택들이 마더 칩 상에 위치하고 있을 때, 또 다른 단점이 발생한다. 별개의 박형화 단계가 마더 웨이퍼 상의 칩들의 각각의 층에서 일어날 필요가 있기 때문에, 박형화의 배치 및 순서는 중요하다. 결과적으로, 적절한 계획 없이는, 몇몇의 스택들은 인접한 스택의 높이 아래에 위치하기 때문에 추가적인 칩들을 가질 수 없다. 이는 칩의 박형화를 어렵거나 불가능하게 한다.Another disadvantage arises when multiple daughter stacks, each with a different number of chips, are located on the mother chip. Since a separate thinning step needs to take place in each layer of chips on the mother wafer, the placement and order of the thinning is important. As a result, without proper planning, some stacks may not have additional chips because they are located below the height of the adjacent stack. This makes it difficult or impossible to thin the chip.

이에 반하여, 접합 전의 박형화는 항상 실행될 수 있다는 장점이 있으나, 상기한 바와 같이, 박형의 웨이퍼를 갖는 것에 대한 위험이 크다는 단점이 있다.In contrast, there is an advantage that the thinning before bonding can always be carried out, but as described above, there is a disadvantage in that the risk for having a thin wafer is great.

상기한 다수의 서로 다른 대안적, 선택적, 상보적 변형예들의 일 적용예를 도 219 내지 도 221를 참고로 하여 설명된다. 도 219 내지 도 221는 특정한 적용예, 즉, 마이크로프로세서 적용예에서 달성될 수 있는 추가적인 몇 가지 장점들을 도시한다.One application of a number of different alternative, selective, and complementary variations described above is described with reference to FIGS. 219-221. 219 through 221 illustrate some additional advantages that can be achieved in certain applications, ie, microprocessor applications.

도 219는 종래의 전형적인 마이크로프로세서 칩(21900)을 간략하게 도시하며. 이는 각각의 구성 요소들, 즉, 종래의 공면 방식으로 배치된 산술 논리 장치(ALU), 레지스터(REG), 완충 장치 및 다른 논리 장치(BUFFER & LOGIC), 입력-출력(I/O), 제 1 레벨 캐시 메모(L1), 제 2 레벨 캐시 메모리(L2), 메모리 제어 장치(MEM CTL), 메모리 판독-기록 제어 장치(R/W CTL), 램(RAM), 롬(ROM), 및 메모리 디코딩 회로(RAM/ROM DECODE)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 이러한 구성 요소들은 상당한 면적을 차지하며, 어느 하나의 주어진 부품과 다른 부품들 사이의 거리 가 상당히 길다.219 briefly illustrates a conventional microprocessor chip 21900 in the prior art. This means that each component, namely the conventional coplanar arithmetic logic unit (ALU), registers (REG), buffers and other logic units (BUFFER & LOGIC), input-output (I / O), 1 level cache memo L1, 2 level cache memory L2, memory control device MEM CTL, memory read-write control device R / W CTL, RAM, ROM, and memory Decoding circuitry (RAM / ROM DECODE). As shown, these components occupy a significant area and the distance between any one given part and the other parts is quite long.

도 220은 상기한 방법들의 이용하여 대안적 마이크로프로세서가 동일한 구성 요소들로부터 어떻게 형성되는지를 개략적으로 도시한다. 반면에, 이러한 마이크로프로세서는 더 작은 풋프린트(footprint)를 가지며, 고속 및 저속 기술이 혼합되며, 구성 요소들 사이의 거리가 실질적으로 줄어든다. 특히. 도 220a는 도 219의 구성 요소들로 이루어진 여기에서 설명되는 바와 같은 스루-칩 접속부들의 사용과 구성 요소들의 적층을 통해 감소된 풋프린트를 갖는 일 예의 마이크로프로세서 칩(22000)을 도시한다. 적층을 통하여, 구성 요소들이 칩 장치들(22002, 22004, 22006; 측면도)로 형성되며, 이는 각각 분해도(22008, 22010, 22012)로도 도시되어, 이들의 하위 구성 요소들에 의해서 커버되는 풋프린트를 전체적으로 축소시킨다. 이에 더하여, 각각의 측면도(22008, 22010, 22012)에 도시된 바와 같이, 각각의 칩 장치(22002, 22004, 22006)의 모든 하위 구성 요소들 사이의 거리가 스루-칩 접속부들 때문에 실질적으로 줄어든다. 더욱이, 칩 장치(22002, 22004, 22006)내에서의 칩-대-칩의 접속부들(chip-to-chip connections)은 대략 둘레가 될 필요는 없지만, 실제로는 하위 구성 요소 칩 상의 거의 어떠한 위치에는 있을 수 있다.220 schematically illustrates how an alternative microprocessor is formed from the same components using the methods described above. On the other hand, such microprocessors have a smaller footprint, a mixture of high speed and low speed technologies, and the distance between components is substantially reduced. Especially. 220A shows an example microprocessor chip 22000 having a reduced footprint through the use of through-chip connections and stacking of components as described herein of the components of FIG. 219. Through stacking, the components are formed of chip devices 22002, 22004, 22006 (side view), which are also shown in exploded views 22008, 22010, 22012, respectively, to show the footprints covered by their subcomponents. Reduce overall. In addition, as shown in each side view 22008, 22010, 22012, the distance between all subcomponents of each chip device 22002, 22004, 22006 is substantially reduced due to through-chip connections. Moreover, the chip-to-chip connections in the chip device 22002, 22004, 22006 do not need to be approximately circumferential, but in practice at almost any position on the subcomponent chip. There may be.

도 221은 도 219의 칩(21900)의 풋프린트를 도 220의 칩(22000)의 풋프린트와 직접 비교한다. 이 둘은 모두 작은 크기와 구성 요소들의 개수가 적지만, 명백하게는, 후자의 풋프린트가 전자의 픗프린트보다 실질적으로 적다.221 directly compares the footprint of chip 21900 of FIG. 219 with the footprint of chip 22000 of FIG. 220. Both are small in size and have a small number of components, but apparently, the latter footprint is substantially less than the former print.

칩들이 적층의 가능성을 염두해 두고 설계 되는 경우, 다른 장점들이 달성될 수 있다. 예를 들면, 도 220의 예에 있어서, 각 하위 구성 칩이 독립적으로 설계 될 수 있고 다른 칩과의 공동의 인터페이스를 공유하기만 하면 되기 때문에, 프로세싱 장치(22006, 22012)의 서로 다른 믹스 엔드 매치 구성(mix and match configuration)들이 설계될 수 있다. 따라서, 서로 다른 속도를 갖는 여러 개의 다른 산술 논리 장치(ALU)들이 설계될 수 있기 때문에, 더 손쉽게 프로세싱 칩 장치들의 공동의 집단을 형성한다. 마찬가지로, 다른 크기의 제 2 레벨 캐시 메모리(L2)들이 집단들 내에서 가격을 요점으로 하는 차별 또는 성능 향상을 위한 프로세싱 칩 장치(22006)에서의 사용을 위해 설계될 수 있다. 이러한 개념은 분별력 있고 능동적인 패키징으로서 하기에 설명되는 바와 같은 전문화된 경우이다.If the chips are designed with the possibility of stacking, other advantages can be achieved. For example, in the example of FIG. 220, different mix end matches of the processing devices 22006, 22012, since each subcomponent chip can be designed independently and only need to share a common interface with other chips. Mix and match configurations can be designed. Thus, a number of different arithmetic logic units (ALUs) having different speeds can be designed, thus making it easier to form a collection of cavities of processing chip devices. Likewise, second size cache memories L2 of different sizes may be designed for use in the processing chip device 22006 for discrimination or performance enhancement that is price-critical within groups. This concept is a specialized case as described below as discerning and active packaging.

바로 이전의 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기에 설명되는 공정 및 양상들의 결과는 전에 사용된 것 보다 효율적으로 서로 다른 패키징의 종류들을 형성할 수 있는 능력이다.As can be seen from the immediately preceding discussion, the result of the processes and aspects described herein is the ability to form different types of packaging more efficiently than previously used.

현재, 복합 집적 회로 칩들이 제작되어 도 222a에 도시된 바와 같이 패키지화된다. 프론트-엔드 프로세싱(front-end processing)을 통하여, 저속 기능, 고속 기능, 입/출력 및 고속(즉, 코어 아날로그 및 디지털) 기능들이 모두 하나의 칩 상에 형성될 수 있다. 다음으로, 백-엔드 프로세싱(back-end processing)은 층 내의 금속화(metallization)를 추가하여 다양한 온-칩 장치(on-chip device)들 사이의 접속부들을 형성한다. 마지막으로, 칩이 완성되면, 칩은 핀 그리드 어레이(pin grid array), 볼 그리드 어레이(ball grid array), 종래의 IC 패키지 등의 별개의 패키지에 접착된다. 이러한 방법은 동일 칩 상에 모든 장치들이 위치하기 때문에 장치들 모두가 어떠한 온-칩 장치에 대해서도 필수적인 최고 속도/최고 비용 기술 로 실행되어야만 하는 필요 조건을 포함하는 많은 결점들을 갖는다. 결과적으로, 저속 또는 저비용의 기술로 쉽사리 실행될 수 있는 저비용 및/또는 저비용 장치들 상에서 고비용 "부동산"이 낭비된다.Currently, integrated integrated circuit chips are fabricated and packaged as shown in FIG. 222A. Through front-end processing, low speed functions, high speed functions, input / output and high speed (ie core analog and digital) functions can all be formed on one chip. Next, back-end processing adds metallization in the layer to form connections between the various on-chip devices. Finally, once the chip is complete, the chip is bonded to a separate package, such as a pin grid array, a ball grid array, or a conventional IC package. This method has a number of drawbacks, including the requirement that all devices be located on the same chip, all of which must be implemented with the highest speed / highest cost technology essential for any on-chip device. As a result, expensive "real estate" is wasted on low and / or low cost devices that can be easily implemented with low or low cost technology.

그러나, 여기에서 설명되는 양상들을 사용함으로써, 패키징의 다양한 형태들이 이용될 수 있어, 몇 가지를 대자면, 비용의 최적화, 가공 시간, 저수율의 위험에 있어서 도움을 준다. 예를 들면, 여기에서 설명되는 양상들의 사용을 통하여, 도 222b 내지 222f에 도시된 바와 같은 구성들이 이루어질 수 있다.However, by using the aspects described herein, various forms of packaging can be used, to name a few, helping to optimize cost, process time, and risk of low yield. For example, through the use of the aspects described herein, configurations as shown in FIGS. 222B-222F can be made.

도 222b는 여기에서 설명되는 양상들을 이용하여 이루어지는 대표적 배치예를 도시한다. 이는 라우팅 공정을 칩 형성 공정으로부터 분리하여 이들이 동시에 실행되도록 하기 때문에 라우팅리스 아키텍쳐(routingless architecture)라 불린다. 이 배치예에서, 저속 기능과, 입/출력 및 코어 아날로그 및 디지털 기능들을 갖는 프론트 엔드 프로세싱을 이용하여 제 1 칩(Chip 1)이 형성된다. 제 1 칩(Chip 1) 상의 장치들을 연결시키는 금속화 층들을 형성하는 백 엔드 프로세싱을 이용하여 제 2 칩(Chip 2)이 형성된다. 그리고 나서, 웨이퍼-대-웨이퍼 또는 공유 결합법, 웨이퍼 융해 등을 통하여, 예를 들면, 여기에서 설명되는 일 방법을 사용하여 제 1 칩과 제 2 칩이 함께 결합된다. 그러면, 이러한 결합된 장치는 종래의 칩으로 취급되어 종래의 방식으로 종래의 패키지에 접속되거나, 또는 여기에서 설명되는 바와 같이 또 다른 웨이퍼, 칩, 또는 소자와의 결합을 위해서 가공될 수 있다.222B illustrates an example deployment made using the aspects described herein. This is called a routingless architecture because it separates the routing process from the chip forming process and allows them to run concurrently. In this arrangement, the first chip Chip 1 is formed using low speed functions and front end processing with input / output and core analog and digital functions. The second chip Chip 2 is formed using back end processing to form metallization layers connecting the devices on the first chip Chip 1. The first chip and the second chip are then joined together, for example, using a method described herein, such as through wafer-to-wafer or covalent bonding, wafer fusion, or the like. Such a combined device can then be treated as a conventional chip and connected to a conventional package in a conventional manner, or processed for coupling with another wafer, chip, or device as described herein.

또 다른 대안적 방법이 도 222c에 도시된다. 이러한 방법은 칩 접속부들이 패키지의 일부이기 때문에 "칩 패키지(chip package)" 방법이라 불린다. 이러한 방법은 제 1 칩에 대해서는 이 방법에서는 백-엔드 프로세싱이 패키지 역할을 할 수 있는 웨이퍼부 상에서 실행되거나 또는 라우팅을 형성하기 위한 백-엔드 프로세싱이 하나의 웨이퍼 상에서 실행된다는 것을 제외하고는 도 222B의 방법과 유사하며, 이 패키지는 또 다른 패키지 상에 형성되어, 이 둘이 여기에서 설명되는 바와 같이 가공되어 함께 결합되어 이 방법에서의 제 2 칩을 형성한다. 이후에, 이 방법의 제 1 칩 과 제 2 칩이 여기에서 설명되는 바와 같이 가공되어 함께 결합될 수 있다. 선택적 그리고 대안적으로, 제 1 칩과 제 2 칩의 결합를 위해 필요한 가공이 일부 라우팅부를 패키지부에 결합하기 위해 필요한 가공의 일부로 전체적으로 또는 부분적으로 실행될 수도 있다. 유리하게는, 이러한 방법 및 적절한 설계 계획으로, 제 2 칩 디자인은 다수의 서로 다른 제 1 칩 디자인에 대해 포괄적이어서, 잠재적인 비용 및 기타의 절감을 야기한다.Another alternative method is shown in FIG. 222C. This method is called a "chip package" method because the chip connections are part of a package. This method is true for the first chip except that in this method, the back-end processing is performed on the wafer portion where the back-end processing can serve as a package or the back-end processing for forming the routing is executed on one wafer. Similar to the method of, the package is formed on another package, the two being processed and joined together as described herein to form a second chip in this method. Thereafter, the first chip and the second chip of the method can be processed and joined together as described herein. Alternatively and alternatively, the processing necessary for the joining of the first chip and the second chip may be performed in whole or in part as part of the processing necessary for joining some routing portions to the package portion. Advantageously, with this method and proper design plan, the second chip design is inclusive of a number of different first chip designs, resulting in potential cost and other savings.

또 다른 대안적 방법이 도 222d에 도시된다. 이 방법은 주된 제 1 칩의 부분과 마주하는 패키지 제 2 칩에 저속 기능을 첨가하기 때문에 "능동 패키지(active package)" 방법이라 불린다. 그 이후에, 제 1 칩과 제 2 칩은 함께 결합되어 특정 적용예에 적합한 수단을 통하여 함께 접속될 수 있다. 이는 저속/저비용 장치들에 의해서 고비용 부동산의 사용을 감소시킬 수 있다. 여기에, 저속 기능이 더 포괄적인 경우, 더 많은 장점과 절감을 달성할 수 있다.Another alternative method is shown in FIG. 222d. This method is called a " active package " method because it adds low speed functionality to the packaged second chip facing the portion of the primary first chip. Thereafter, the first chip and the second chip can be joined together and connected together through means suitable for a particular application. This can reduce the use of expensive real estate by low speed / low cost devices. In addition, if the low speed function is more comprehensive, more advantages and savings can be achieved.

또 다른 대안적 방법이 도 222e에 도시된다. 이러한 방법은 입/출력이 제 1 칩 기술로부터 제 2 칩으로 이동되는 것을 제외하고는 도 222D의 방법과 유사하여, "입/출력을 갖는 능동 패키지(active package with I/O)"로 불린다. 따라서, 이러한 방법에서, 제 1 칩은 단지 코어 아날로그 및 코어 디지털 기능을 내포한다. 여기에서, 칩들은 결합되거나 또는 그렇지 아니한 경우 운용성을 위해서 서로 접속될 수 있다. 다시, 입/출력은 전형적으로 저속이며 크기가 크기 때문에, 이러한 방법으로 실질적인 절감을 달성할 수 있다. 마찬가지로, 면밀한 설계에 의해서, 이 방법의 제 2칩은 다수의 제 1 칩 디자인에 대해 포괄적이어서, 도 222A의 종래 방법에 따른 장점들을 또한 제공한다.Another alternative method is shown in FIG. 222E. This method is similar to the method of FIG. 222D except that the input / output is moved from the first chip technology to the second chip, and is called “active package with I / O”. Thus, in this method, the first chip contains only core analog and core digital functions. Here, the chips may be coupled or otherwise connected to each other for operability. Again, since the input / output is typically slow and large in size, substantial savings can be achieved in this way. Likewise, by careful design, the second chip of this method is comprehensive for a number of first chip designs, thus providing the advantages according to the conventional method of FIG. 222A.

방법들 중에서 가장 정교한 또 다른 대안적 방법이 도 222F에 도시된다. 이러한 방법은 "시스템 온 칩(system on chip)" 또는 "시스템 스택(system stack)" 이라 불린다. 이러한 방법에서는, 적절한 속도/비용 기술의 제 1 칩 상에는 단지 코어 디지털 기능만이 존재한다. 제 2 칩도 마찬가지로 형성되어 적절한 속도/비용 기술의 코어 아날로그 기능을 갖는다. 또한, 제 3 칩이 형성되어, 그 자신의 적절한 기술로 실행되는 입/출력 기능만을 포함한다. 마지막으로, 도 222D의 제 2 칩과 본질적으로 상응하는 제 4 칩이 형성된다. 유리하게는, 이러한 방법을 통하여, 많은 경우에 있어서, 제 1 칩, 제 2 칩, 제 3 칩 및 제 4 칩 디자인들은 부착되고자 염두해 둔 칩만을 갖도록 설계되기 때문에 중요한 믹싱 및 매칭이 일어날 수 있다. 더욱이, 명백히는, 이러한 방법은 각각의 칩이, 예를 들면, 그 기능을 위해 모두 공동의 인터페이스를 나누는 칩들의 집단 내의 하나의 칩이 되도록 할 수 있다.Another alternative, the most sophisticated of the methods, is shown in FIG. 222F. This method is called "system on chip" or "system stack". In this method, only core digital functions exist on the first chip of the appropriate speed / cost technique. The second chip is similarly formed and has the core analog function of the proper speed / cost technique. In addition, the third chip is formed and includes only input / output functions executed by its own appropriate technology. Finally, a fourth chip is formed which essentially corresponds with the second chip of FIG. 222D. Advantageously, through this method, in many cases, important mixing and matching can occur because the first, second, third and fourth chip designs are designed with only the chip in mind to be attached. . Moreover, this method can obviously allow each chip to be one chip in a group of chips, for example, all of which share a common interface for that function.

따라서, 도 222b 내지 도 222f의 방법들 모두는 분별력 있고 능동적인 패키 지들의 형성을 가능하게 하여 설계자들이 그들의 디자인들을 해체하여 모두는 아니더라도 대부분의 회로들이 그 기능에 가장 적합한 기술을 이용하도록 한다. 몇몇의 경우에 있어서 이는 완전히 새로운 디자인의 창작을 의미하며, 다른 경우에 있어서는 현존하는 칩들의 조합 사용을 의미한다. 이 두 경우 모두 여기에 설명되는 변형예들의 하나 또는 그 이상의 양상을 사용한다. 이 점에 있어서, 이러한 예들에서 나타나는 기능들은 특정 양상들이 도시된 방식으로 해체되어야 함을 의미하려고 하는 것이 아니라, 단지 개념을 설명하고자 하는 것이다. 또한, 예를 들면, 몇몇의 아날로그 기능들과 몇몇의 디지털 기능들을 갖는 칩과 각각의 기능 집단에 대한 단일 칩과 마주하는 또 다른 칩이 형성될 수 있으며, 요점은 전체 디자인의 부분들을 그들에 적절한 기술들에 맞추는 능력에 있다. 그리고, 본 발명의 방법들을 통하여 종래에 이루어진 것(예를 들면, 도 222A)과 유사한 기능적 결과 또는 도 222A의 종래 방법에서의 고유한 제한 조건 때문에 이전에는 불가능하였거나 비용 면에서 금지되었었던 결과를 달성할 수 있다.Thus, all of the methods of FIGS. 222B-222F allow for the formation of sensible and active packages, allowing designers to disassemble their designs so that most, if not all, circuits use the most appropriate technology for that function. In some cases this means creating an entirely new design, in other cases using a combination of existing chips. Both of these cases use one or more aspects of the variants described herein. In this regard, the functions appearing in these examples are not intended to mean that particular aspects should be disassembled in the manner shown, but merely to illustrate the concept. Also, for example, a chip having some analog functions and some digital functions and another chip facing a single chip for each functional group can be formed, the point being that parts of the overall design are appropriate for them. Is in the ability to adapt to the technologies. And, through the methods of the present invention, a functional result similar to that made conventionally (e.g., Figure 222A) or an inherent limitation in the conventional method of Figure 222A has been achieved which was previously impossible or costly prohibited. can do.

결과적으로, 저성능 회로가 하나의 칩 상에 설계될 수 있으며, 고성능 칩들이 보다 고성능의 기술을 위해서 설계될 수 있다. 더욱이, 강력한 신호 구동 회로들의 필요 없이 저속 회로 오프 칩(off-chip)을 이동시킴으로써 상당한 양의 고속 기술 부동산이 절감될 수 있기 때문에, 이러한 형태의 방법은 비용 면에서 더 효율적이다. 여기에서 설명되는 공정들의 고위 레벨의 설명과 관련된 무수한 가능성들의 몇몇 예들이 도 223에 도시된다.As a result, low performance circuits can be designed on one chip, and high performance chips can be designed for higher performance technology. Moreover, this type of method is more cost effective because a significant amount of high speed technical real estate can be saved by moving the low speed circuit off-chip without the need for powerful signal drive circuits. Some examples of the myriad possibilities associated with the high level description of the processes described herein are shown in FIG. 223.

이에, 상기한 양상들의 일부가 상세하게 더 논의된다. 현재, 전자 칩을 제 조하기 위해서, 웨이퍼는 프론트-엔드 프로세싱과 백-엔드 프로세싱과 같은 두 세트의 공정을 겪어야 한다. 프론트-엔드 프로세싱에서는, 트렌지스터(transistor)와 저항기(resistor)를 포함하는 실제 장치들이 제조된다. 실리콘 칩의 경우, 이는, 예를 들면, 이산화규소의 성장, 원하는 전기적 특성을 얻기 위한 패턴닝 및 도펀트의 주입 및 확산, 게이트 절연체의 성장 또는 증착, 및 인접 장치의 격리를 위한 절연 재료들의 성장 및 증착과 관련한다.As such, some of the above aspects are further discussed in detail. At present, in order to manufacture electronic chips, the wafer must undergo two sets of processes, front-end processing and back-end processing. In front-end processing, practical devices are fabricated, including transistors and resistors. In the case of silicon chips, this may be, for example, growth of silicon dioxide, patterning and implantation and diffusion of dopants to obtain desired electrical properties, growth or deposition of gate insulators, and growth of insulating materials for isolation of adjacent devices and Relates to deposition.

백-엔드 프로세싱에서는, 프론트-엔드 공정 동안 제조된 다양한 장치들이 접속되어 원하는 전기적 회로들을 형성한다. 이는, 예를 들면, 절연 재료 뿐만 아니라 접속을 형성하는 미량 금속의 증착층과 이의 원하는 패턴으로의 식각과 관련한다. 금속층들은 전형적으로 알루미늄 또는 구리로 구성된다. 절연 재료는 전형적으로 이산화규소, 규산유리, 또는 다른 저 절연 상수 물질이다. 금속층들은 절연 재료 내에 비어들을 식각하고 이들 내부에 텅스텐을 증착시킴으로써 연결된다.In back-end processing, various devices fabricated during the front-end process are connected to form the desired electrical circuits. This involves, for example, not only the insulating material but also the deposited layer of trace metals forming the connection and etching into its desired pattern. The metal layers are typically composed of aluminum or copper. Insulation materials are typically silicon dioxide, silicate glass, or other low insulation constant materials. The metal layers are connected by etching vias in the insulating material and depositing tungsten therein.

현재, 12" 웨이퍼의 경우, 90㎚ 공정들을 사용하여 프론트 및 백-엔드 프로세싱 각각은 완성하는데 약 20일이 소요되며, 이들은 연속적으로 일어난다. 결과적으로, 하나의 웨이퍼를 제조하기 위해서는 시작부터 끝까지 40일 이상이 소요된다.Currently, for 12 "wafers, each of the front and back-end processing takes about 20 days to complete using 90 nm processes, which occur continuously. As a result, 40 to 40 wafers from start to finish to produce one wafer. It takes more than a day.

유리하게는, 여기에 설명되는 공정들을 사용하면, 상기의 방법들은 프론트 및 백-엔드 프로세싱이 동시에 병행하여 서로 다른 관련 없는 공장들 내에서도 일어나기 때문에, 칩 제조 기술에 의거하는 가장 널리 알려진 서브마이크론 디자인 룰의 경우(예를 들면, 0.5㎛, 0.18㎛, 0.13㎛, 90㎚, 65㎚, 45㎚ 등) 이 시간이 거 의 반으로 줄어들 수 있다. 이는 일 웨이퍼(프론트-엔드 또는 FE-웨이퍼) 상에서 프론트-엔드 프로세싱을 실행하고 또 다른 일 웨이퍼(백-엔드 또는 BE-웨이퍼) 상에서 백-엔드 프로세싱을 병행으로 실행하여 마치 이 둘이 하나의 웨이퍼인 것처럼 함으로써 이루어진다. 이렇게 하여, 트랜지스터 또는 다른 장치를 구비한 부분에 대하여 라우팅이 저렴한 공장에서 실행될 수 있으며, 각각은 대략 20일 정도가 소요된다. 그 다음에, 웨이퍼를 박형화하고 여기에 설명되는 비어 공정들의 일 변형예를 사용하여 FE-웨이퍼의 배면에 접속 지점들을 형성함으로써, 접속 지점들이 얻어진다. 이와 유사한 방식으로, 여기에 설명되는 공정들이 사용되어 FE-웨이퍼의 접속 지점들에 대응하는 일 세트의 상보 접속 지점들을 BE-웨이퍼에 형성한다. 그리고 나서, 예를 들면, 가단성 있고 견고한 대응 접속부들이 형성되는 경우(전형적으로, FE-웨이퍼는 가단성 있는 콘텍을 갖는 상기 공정들의 도터 웨이퍼임) 택 및 융해법(tack and fuse approach), 여기에 설명된 원거리 부착법(remote attachment approach), 공유 또는 다른 웨이퍼면 결합법(단독으로, 스루-비어법, 및/또는 두 웨이퍼를 함께 고정하여 정렬을 유지하는 역할을 하는 단순 충진된 비어의 사용, 또는 이들의 조합 또는 다른 대안과 함께)의 사용으로 두 웨이퍼가 함께 접합된다.Advantageously, using the processes described herein, the above methods are the most well known submicron design rules based on chip fabrication technology, since the front and back-end processing occur simultaneously in different unrelated factories. In this case (eg 0.5 μm, 0.18 μm, 0.13 μm, 90 nm, 65 nm, 45 nm, etc.), this time can be reduced to almost half. This runs front-end processing on one wafer (front-end or FE-wafer) and back-end processing on another wafer (back-end or BE-wafer) in parallel, as if both are one wafer. By doing so. In this way, routing with a transistor or other device can be implemented in a factory where routing is inexpensive, each taking approximately 20 days. The junction points are then obtained by thinning the wafer and forming junction points on the back side of the FE-wafer using one variation of the via processes described herein. In a similar manner, the processes described herein are used to form a set of complementary connection points in the BE-wafer corresponding to the connection points of the FE-wafer. Then, for example, where malleable and rigid corresponding connections are formed (typically, the FE-wafer is a daughter wafer of the above processes with malleable contacts) and a tack and fuse approach, as described herein. Remote attachment approaches, covalent or other wafer surface joining methods (alone, through-via methods, and / or use of simple filled vias that serve to hold the two wafers together to maintain alignment, or these Two wafers are joined together by use of a combination of the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

유리하게는, 이러한 방법을 통해서는, 점점 더 민감해지는 트랜지스터들에 의해서 부과되는 위상(topology)과 응력 제한에 의해서 요구되어지는 금속층들이 두께 또는 밀도에 있어서 제한될 필요가 없다. 또한, 공정을 두 개의 칩으로 분리함으로써, 라인들이 커지고 더 많은 층들이 형성될 수 있어서, 더 빠른 칩 사이의 통신에 대해서 칩 내부 상호 통신 능력을 증가시키고 기생 저항을 낮출 수 있다.Advantageously, through this method, the metal layers required by the topology and stress constraints imposed by increasingly sensitive transistors need not be limited in thickness or density. In addition, by separating the process into two chips, the lines can be larger and more layers can be formed, increasing the inter-chip intercommunication capability and lowering parasitic resistance for faster chip-to-chip communication.

유리하게는, 본 발명의 방법이 특정 FE-웨이퍼 또는 BE-웨이퍼를 제조하기 위해 사용되는 특정 제조 또는 접속 기술, 또는 이러한 제조에 적용 가능한 디자인 룰과 관계없기 때문에, 여기에 설명되는 공정들은 서로 다른 기술들을 나노-레벨에서 함께 실행하도록 사용될 수 있다. 다시 말하면, 여기에 설명되는 방법들은 어떠한 칩 디자인 룰이 장치들 또는 이들의 접속부들이 특정 재료(Si 웨이퍼, GaAs 웨이퍼, SiGe 웨이퍼, Ge 웨이퍼, InP 웨이퍼, InAs 웨이퍼, InSb 웨이퍼, GaN 웨이퍼, GaP 웨이퍼, GaSb 웨이퍼, MgO 웨이퍼, CdTe 웨이퍼, CdS 웨이퍼 등)에 대해 바람직하지 않은 방식으로 겹치지 않거나 또는 서로 상호 작용하지 않도록 보장하는 데에 적절한지, 또는 서브마이크론(submicron) 또는 서브-나노미터(sub-nanometer) 특성들을 형성하거나 장치들, 이들의 접속부들, 또는 접속부들 자체의 기하학적 구조들 사이의 간격을 정의하도록 고해상도 마스크 또는 비-마스크(non-mask)에 기인한 어떠한 방법들이 사용되는지의 여부와 관계 없다. 따라서, 상술된 바에 의해서 칩 제조 기술이, 예를 들면, CMOS 및 실리콘과 같은 현재의 기술로부터 SiGe, SOI(silicon-on-insulator), 탄소 나노 튜브에 기인한 접속부들, 바이오칩, 분자 전자공학 또는 고성능의 부여 및/또는 필요 전력을 절감하도록 설계되는 다른 방법들로 옮겨간다.Advantageously, the processes described herein are different because the method of the present invention is independent of the specific fabrication or connection technology used to make a particular FE-wafer or BE-wafer, or the design rules applicable to such fabrication. The techniques can be used to implement together at the nano-level. In other words, the methods described herein require that any chip design rule be applied to devices or their connections to particular materials (Si wafer, GaAs wafer, SiGe wafer, Ge wafer, InP wafer, InAs wafer, InSb wafer, GaN wafer, GaP wafer). , GaSb wafers, MgO wafers, CdTe wafers, CdS wafers, etc.) are suitable for ensuring that they do not overlap or interact with each other in an undesirable manner, or submicron or sub-nanometer whether any methods due to high resolution masks or non-masks are used to form nanometer properties or to define the spacing between devices, their connections, or the geometries of the connections themselves; and It doesn't matter. Thus, as described above, chip fabrication techniques may be derived from, for example, SiGe, silicon-on-insulator (SOI), connections due to carbon nanotubes, biochips, molecular electronics or the like from current technologies such as CMOS and silicon. Move to other methods designed to provide high performance and / or reduce power requirements.

도 224 내지 도 231은 이러한 방법을 간략하게 도시한다. 도 224a에 도시된 바와 같이, 트랜지스터들 및 다른 완성된 장치들을 형성하기 위해서 프론트-엔드 프로세싱이 실행된 FE-웨이퍼(22402)는 포토레지스터 또는 다른 제거 가능한 보호 재료(22502)로 보호된 전면 장치들을 구비하여 지지부를 제공한다(도 225a). 그 다음에, 혼합 FE/BE 칩을 위해 요구되거나 희망하는 높이에 기인하여 필요시 되는 만큼 FE-웨이퍼가 몇 마이크론 또는 그 이상의 두께로 박형화된다(즉, 밑에 놓여진 기판의 일부 또는 전부를 제거함). 그리고 나서, 비어들이, 예를 들면, 배면으로부터 단순히 실행되는 여기에 설명되는 바와 같은 배면 공정 또는 여기에 설명되는 바와 같은 전면 비어 공정을 이용하여, FE-웨이퍼의 배면으로부터 적절한 장치 접속 위치 지점들까지 형성된다(도 227a). 선택적으로, 장치면 상에 약간 벌어진 형태를 갖으며, 예를 들면, 배면에 가단성 있는 콘택을 갖는 하나 또는 그 이상의 스루-비어(22702)가, 예를 들면, 웰 또는 리버스 웰 어프로치(reverse well approach) 또는 끼워 맞춤 결합(pressure fit connection)의 일면을 사용하여 각각의 다이의 주위에 형성된다. 이러한 비어들은 공유 또는 웨이퍼면 접합 방법이 사용되는 경우, FE 및 BE-웨이퍼 칩들을 각각에 대하여 가로로 함께 고정하는 역할을 한다. 또한, 히트 파이프 배열 또는 비전기적 통신부 배열(이 둘은 하기에 상세하게 설명됨)의 일부가 될 비어의 형태를 갖는 칩 사이의 접속부들을 위한 수용부가 추가될 수 있다. 그 다음에, 비어들은 전도성을 갖게 되어(도 228), FE-웨이퍼가 BE-웨이퍼에 접합될 준비가 되는 것이다.224 through 231 briefly illustrate this method. As shown in FIG. 224A, the FE-wafer 22402, which has been subjected to front-end processing to form transistors and other completed devices, may employ front devices protected by a photoresist or other removable protective material 22502. To provide the support (FIG. 225A). The FE-wafer is then thinned down to a few microns or more in thickness (ie, removing some or all of the underlying substrate) as needed due to the required or desired height for the mixed FE / BE chip. The vias are then run from the back of the FE-wafer to the appropriate device connection location points, for example, using a back process as described herein or a front via process as described herein, which is simply performed from the back. Formed (FIG. 227A). Optionally, one or more through-vias 22702 having a slightly open shape on the device surface, for example, with malleable contacts on the back, may be, for example, well or reverse well approaches. Or one side of a pressure fit connection is formed around each die. These vias serve to secure the FE and BE-wafer chips together transversely to each other when a shared or wafer side bonding method is used. In addition, a receptacle for the connections between the chips in the form of vias to be part of the heat pipe arrangement or the non-electrical communication arrangement (both described in detail below) can be added. The vias then become conductive (FIG. 228), ready for the FE-wafer to bond to the BE-wafer.

이와 동시에, BE-웨이퍼에는 금속화 층(22404)이 형성된다(도 224b). 이러한 구조에서는, 반도체 재료가 보호/지지부의 역할을 하기 때문에, 어떠한 보호/지지부도 필요치 않다. 그러나, 실질적으로 과하게 박형화되는 경우, 제거 가능한 지지층의 적용이 필요할 수 있다. 그 다음에, BE-웨이퍼의 전면이 박형화되고(도 226b), 필요하거나 또는 특정 내부 금속층으로의 완전한 관통 또는 이로의 단순한 접근이 요구되는 경우(도 227b, 도 228b), 비어들이 형성되며(도 227b), 금속화된다(도 228b). 게다가, 특정한 수행에 의거하여, 물리적 연결 또는 비물리적(즉, 전기 용량성의) 결합에 의해서 내부층과의 접촉이 이루어질 수 있다. 그렇지 않다면, 예를 들면, 지주 및 관통/택 및 융해법(post and penetration/tack and fuse approach)이 사용되는 경우, 지주 또는 웰, 리버스 웰 또는 다른 접속부에 대한 상보적인 접속부들과 같은 상보적인 접속부들이 형성된다. 마찬가지로 선택적으로, 상보적 고정 비어들(도 227b의 22704)이 BE-웨이퍼에 추가되거나, 히트 파이프 배열 또는 비전기적 통신부 배열의 일부가 되는 비어들이 추가될 수 있다. 더욱이, 히트 파이프 배열이 이용되는 경우, 히트 파이프의 일단을 밀봉하기 위해서 BE-웨이퍼 금속화(도 228b)를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 형성될 수 있는 밀봉의 세기 및 밀폐성에 기인하여 가단성이며 견고한 택 및 융해법이 사용되는 경우에 이러하다.At the same time, a metallization layer 22404 is formed on the BE-wafer (FIG. 224B). In this structure, since the semiconductor material serves as a protection / support, no protection / support is required. However, when substantially overly thin, application of a removable support layer may be necessary. Then, the front face of the BE-wafer is thinned (FIG. 226b), and if necessary or if a complete penetration into or a simple access to a particular inner metal layer is required (FIG. 227B, 228B), vias are formed (FIG. 227b), and metallized (FIG. 228b). In addition, depending on the particular implementation, contact with the inner layer may be made by physical connection or non-physical (ie, capacitive) coupling. If not, complementary connections, such as complementary connections to the post or well, reverse well or other connection, for example when a post and penetration / tack and fuse approach is used Are formed. Likewise optionally, complementary fixed vias (22704 in FIG. 227B) may be added to the BE-wafer, or vias that are part of a heat pipe arrangement or non-electrical communication arrangement may be added. Moreover, when a heat pipe arrangement is used, it is preferable to use BE-wafer metallization (FIG. 228B) to seal one end of the heat pipe. This is especially the case when malleable and rigid tack and melting methods are used due to the strength and sealability of the seals that can be formed.

그 다음에, FE-웨이퍼 및 BE-웨이퍼는 서로에 대해서 정렬되어(도 229), 일단 이들이 함께 소집되어(도 230) 접합되면(도 231), 이들은 각각의 전자 칩들의 완성된 웨이퍼 단위를 형성한다.The FE-wafer and BE-wafers are then aligned with respect to one another (FIG. 229), and once they are brought together (FIG. 230) and bonded (FIG. 231), they form the completed wafer unit of the respective electronic chips. do.

도 233 내지 도 235은 전술한 방법의 다른 변형예들을 도시한다. 도 224 내지 도 231 접근 방식에서처럼, 이 대안적 변형예들은 기판(23204) 상에 도핑된 반도체 장치들(23202; 즉, 트랜지스터, 레이저, 포토디텍터, 커패시터, 다이오드 등)로 이루어진 FE-웨이퍼(도 232A)와 금속화된 장치 상호 접속부들을 갖는 BE-웨이퍼(도 232B)를 가지고 시작된다. 그러나, 도 224 내지 도 231의 방법과는 다르게, BE-웨이퍼는 뒤집혀, 정렬되어, FE-웨이퍼의 상부에 결합되며, 이는 기판이 박형화(도 232A)되기 전에 일어난다. 또는, 도 232A와 동일한 방법이 도 232B에 도시된 바와 같이 실행되어, BE-웨이퍼가 접착 전에 박형화될 수 있다.233 to 235 show other variations of the method described above. As in the Figures 224 through 231 approach, these alternative variations may include an FE-wafer (Fig. 2) consisting of semiconductor devices 23202 (i.e., transistors, lasers, photodetectors, capacitors, diodes, etc.) doped on a substrate 23204. 232A) and a BE-wafer with metallized device interconnects (FIG. 232B). However, unlike the method of FIGS. 224-231, the BE-wafers are flipped over, aligned, and joined to the top of the FE-wafer, which occurs before the substrate is thinned (FIG. 232A). Alternatively, the same method as in FIG. 232A can be performed as shown in FIG. 232B so that the BE-wafer can be thinned before bonding.

또 다른 대안적 방법이 도 234에 도시된다. 이 경우에, BE-웨이퍼는 박형화되어 도 232B으로부터의 원래의 칩의 가장 내부층을 노출하며, 이 층이 FE-웨이퍼 상부에 접착된다.Another alternative method is shown in FIG. 234. In this case, the BE-wafer is thinned to expose the innermost layer of the original chip from FIG. 232B, which is glued on top of the FE-wafer.

도 235는 또 다른 개선예 또는 대안적 변형예를 도시한다. 도 231, 도 232b, 도 233b, 또는 도 234의 방법들의 결과로서, 접착 후에, BE-웨이퍼의 금속의 다른 면이 노출된다. 따라서, 또 다른 칩이 이 금속에 접착되어 칩 적층 방법의 또 다른 형태를 만들 수 있다.235 illustrates another refinement or alternative variation. As a result of the methods of FIGS. 231, 232b, 233b, or 234, after adhesion, the other side of the metal of the BE-wafer is exposed. Thus, another chip can be bonded to this metal to make another form of chip stacking method.

이러한 방법들의 또 다른 장점은, 필요로 하는 경우, FE-웨이퍼 또는 BE-웨이퍼(또는 가능하면 두 웨이퍼 모두) 상에서 접속부들의 다른 리라우팅(rerouting)이 만들어질 수 있다. 따라서, 특정 적용예에 대한 적당한 접속 위치들을 제공하면서, FE-웨이퍼와 BE-웨이퍼가 좀 더 포괄적으로 형성될 수 있다. 더욱이, 혼합 FE/BE-웨이퍼 또는 FE/BE/FE-웨이퍼 또는 칩 스택은 종래 공정들을 모두 사용하여 형성되는 다른 웨이퍼처럼 다루어질 수 있어서, 이는 여기에 설명되는 주제를 목적으로 하는 다른 웨이퍼(들)에 관한 마더 또는 도터 웨이퍼가 될 수 있다.Another advantage of these methods is that, if desired, other rerouting of connections can be made on the FE-wafer or BE-wafer (or possibly both wafers). Thus, the FE-wafer and the BE-wafer can be formed more comprehensively, providing suitable connection positions for a particular application. Moreover, mixed FE / BE-wafers or FE / BE / FE-wafers or chip stacks can be treated like other wafers formed using all of the conventional processes, so that other wafer (s) aimed at the subject matter described herein. May be a mother or daughter wafer.

더욱이, 칩-대-칩 광학 접속부들의 사용을 통하여, 간섭을 야기하는 누화(crosstalk)와 관련된 문제들에 기인하여 유선 접속부들을 가지기 보다는 칩들 사이의 더 고속의 통신부를 이용하는 칩 장치들이 설계될 수 있다. 예를 들면, 스 택 내의 일 칩 상에 반도체 레이저를 배치하고 이 스택 내의 다른 칩 상에 이와 짝이 되는 대응 포토 디텍터를 배치함으로써, 유선 접속부들이 아닌 광학 접속부들이 이 둘 사이에 형성될 수 있다. 이 반도체 레이저와 포토 디텍터가 충분히 가까이에 위치하는 경우, 광학 누화의 가능성은 최소화된다. 이러한 양상은 두 개의 칩(23602, 23604)을 포함하는 칩 장치(23600)의 일부를 보여주는 도 236에 간략하게 도시된다. 칩들 중 하나(23602)는 그 상부에 레이저(23606)을 구비하며, 다른 칩(23604)은 그 상부에 포토디텍터(23608)을 구비하여, 이 둘은 레이저(23606)에서 방출된 광학 신호들이 포토디텍터(23608)에 의해서 수신되도록 배열된다. 더욱이, 여기에서 설명되는 기술들은 두 개의 칩들 사이에 하나 또는 그 이상의 칩이 게재되는 경우에도, 칩들 사이의 광학 통신을 촉진시킨다. 예를 들면, 도 237에 도시된 바와 같이, 두 칩들(23602, 23604) 사이에 다른 두 칩들(23702, 23704)이 게재되더라도, 레이저를 구비한 칩(23602)으로부터의 빛이 포토디텍터를 구비한 칩(23604)으로 도달하도록 하는 히트 파이프 구성의 일 변형예가 형성될 수 있다. 이를 위해서, 스루-칩 어프로치(through-chip approach)이 사용되지만, 내부 공간은 어떠한 전기 전도체로 충진되지 않으며 또한 히트 파이프로의 사용을 위해 개방된 채로 남겨지지도 않는다. 즉, 내부 공간은 광학 도파관을 형성하기 위해서 광학 에폭시 또는 다른 광 운반 재료와 같은 광학 투과 매질(23706)로 충진되어 있다. 광학 도파관의 사용으로, 금속 및/또는 절연체는 빛을 감금하여, 비어가 광섬유와 유사하게 작동하도록 한다. 더욱이, 비어 크기와 외부 금속 또는 절연체의 성분을 조절함으로써, 도파관이 단일 모드 또는 다수 모드의 광섬유와 본질적으로 동일한 특성을 가질 수 있다. 또한, 실리콘의 "센트럴 아일랜드(central island)"를 갖는 변형예에서는, 센트럴 아일랜드가 열 산화되어 제거되지 아니하는 경우, 이 산화는 센트럴 아일랜드가 이산화규소가 되도록 하여 광섬유의 "코어"의 대용물이 되도록 한다. 그 이후에, 레이저를 도파관의 일단에 배치하고 포토디텍터를 도파관의 다른 일단에 배치함으로써, 레이저 광이 광학 투과 매질(23706)을 통하여 사이에 게재된 칩(들)을 통하여 운반될 수 있다.Moreover, through the use of chip-to-chip optical connections, chip devices can be designed that use higher speed communication between chips rather than having wired connections due to problems with crosstalk causing interference. . For example, by placing a semiconductor laser on one chip in the stack and a corresponding photo detector on the other chip in the stack, optical connections, rather than wired connections, can be formed between the two. If this semiconductor laser and the photo detector are located close enough, the possibility of optical crosstalk is minimized. This aspect is briefly shown in FIG. 236 showing a portion of a chip device 23600 that includes two chips 23602 and 23604. One of the chips 23602 has a laser 23606 on top of it, and the other chip 23604 has a photodetector 23608 on top of them, so that both of the chips have optical signals emitted from the laser 23606. Arranged to be received by the detector 23608. Moreover, the techniques described herein facilitate optical communication between chips even when one or more chips are placed between the two chips. For example, as shown in FIG. 237, even if the other two chips 23702 and 23704 are placed between the two chips 23602 and 23604, the light from the chip 23602 with the laser is provided with the photodetector. One variation of the heat pipe configuration may be formed to reach the chip 23604. For this purpose, a through-chip approach is used, but the interior space is not filled with any electrical conductors and left open for use as a heat pipe. That is, the interior space is filled with an optical transmissive medium 23706, such as an optical epoxy or other light transport material, to form the optical waveguide. With the use of optical waveguides, metals and / or insulators confine light, allowing the vias to act like optical fibers. Moreover, by adjusting the via size and the components of the outer metal or insulator, the waveguide can have essentially the same characteristics as a single mode or multiple mode optical fiber. In addition, in a variant with a "central island" of silicon, if the central island is not thermally oxidized and removed, this oxidation causes the central island to be silicon dioxide so that a substitute for the "core" of the optical fiber Be sure to Thereafter, by placing the laser at one end of the waveguide and the photodetector at the other end of the waveguide, laser light can be transported through the optical transmission medium 23706 through the chip (s) interposed therebetween.

콘택과 재료의 구체적인 대체예( Alternatives ) Specific substitution of the contact material and the example (Alternatives)

후술한 바와 같이, 택(tack)과 융해 공정의 자체 특성으로 인한 상당히 복잡한 콘택면은 도 238에 나타낸 바와 같이 단순한 형태가 반복된다. 이에 따라, 도터 웨이퍼 23802와 마더 웨이퍼 23804 콘택의 구성 요소에 이용할 수 있는 대체(alternative) 물질을 주목하는 것이 중요하다.As discussed below, a fairly complex contact surface due to its own characteristics of the tack and melting process is repeated in simple form as shown in FIG. Accordingly, it is important to note the alternative materials available for the components of the daughter wafer 23802 and mother wafer 23804 contacts.

일반적으로, 어떠한 용도더라도, 도 238의 도터 웨이퍼 콘택 23802는 도 239에 나타낸 기능층을 포함할 것이다. 이와 마찬가지로, 도 238의 마더 웨이퍼 콘택 23804도 도 240에 나타낸 기능층을 포함할 것이다. 콘택 23802, 23804는 각각 기능층이 하나 이상의 물질층으로 구성되거나, 하나의 물질층이 다중 기능층의 역할을 충분히 할 수 있다는 점은 주목할만하다. 이는 도 241에 나타낸 도터 웨이퍼 콘택의 특정예와 도 242에 나타낸 마더 웨이퍼 콘택의 특정예를 통해 가장 바람직하게 설명될 수 있다. 상기 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 어느 특정층은 부품 물질, 이들의 합금 또는 초격자(superlattice)로 이루어질 수 있다. In general, for any use, the daughter wafer contact 23802 of FIG. 238 will include the functional layer shown in FIG. 239. Similarly, the mother wafer contact 23804 of FIG. 238 will also include the functional layer shown in FIG. 240. It is noteworthy that contacts 23802 and 23804 may each consist of one or more material layers, or one material layer may serve as a multiple functional layer. This can best be explained by a specific example of the daughter wafer contact shown in Figure 241 and a specific example of the mother wafer contact shown in Figure 242. [ As can be seen from the figure, any particular layer can be made of a part material, an alloy thereof or a superlattice.

다시 도 239를 참조로 하면, 무전해 변형예(variant)일 경우, 도터 콘택 23802는 하기 구성 요소를 포함한다.Referring again to FIG. 239, in the electroless variant, daughter contact 23802 includes the following components.

배리어(barrier)층: Ti/W+PdBarrier Layer: Ti / W + Pd

절연기(standoff)층: 없음Standoff Layer: None

확산/연성(malleable)층: 금/주석 (80/20) (1 내지 12 미크론)Diffuse / malleable layer: gold / tin (80/20) (1 to 12 microns)

캡/접착층: 금 (>500 옹스트롱; 일반적으로 1,500 내지 10,000 옹스트롱)Cap / Adhesive Layer: Gold (> 500 Angstroms; typically 1,500 to 10,000 Angstroms)

산화 배리어: 캡/접착층은 산화 배리어의 역할도 함. 연성층은 절연기층, 확산층, 캡층 및 배리어층을 조합하여 구성할 수 있고, 본 발명에서 연성층은 확산층과 캡층의 조합물이다. Oxidation Barrier: The cap / adhesive layer also serves as an oxidation barrier. The flexible layer can be configured by combining an insulator layer, a diffusion layer, a cap layer, and a barrier layer. In the present invention, the flexible layer is a combination of the diffusion layer and the cap layer.

이와 마찬가지로, 마더 콘택 (도 240 참조)와 관련하여, 마더 콘택 23304는 하기 구성 요소를 포함한다:Likewise, with respect to the mother contact (see FIG. 240), mother contact 23304 includes the following components:

배리어층: Cu/Al 패드 없음Barrier layer: no Cu / Al pad

강성(rigid)층: 구리 (> 2 미크론)Rigid Layer: Copper (> 2 micron)

확산 배리어층: 니켈 (5000 옹스트롱; 일반적으로 0.5 내지 3 미크론)Diffusion barrier layer: nickel (5000 angstroms; typically 0.5 to 3 microns)

캡/확산층: 금 (> 500 옹스트론; 일반적으로 1,500 내지 10,000 옹스트론)Cap / diffusion layer: Gold (> 500 Angstroms; typically 1,500 to 10,000 Angstroms)

상술한 바와 관련하여, 이제부터 특정 콘택층에 이용할 수 있는 대체 물질의 비제한적인 예를 설명할 것이다.In connection with the foregoing, non-limiting examples of alternative materials available for particular contact layers will now be described.

배리어 (마더 또는 도터)/확산 배리어 (마더): 이들의 예로는, Ni, Cr, Ti/Pt, Ti/Pd/Pt, Ti/Pt/Au, Ti/Pd, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Pt/Au, TiW, Ta, TaN, Ti, TaW 및 W를 들 수 있으나, 패드가 절연기와 동일한 물질로 이루어진 경우에는 생략될 수 있다. 절연기층(도터)/강성층(마더)의 예로는, Ni (특히, 배리어이 니켈인 경우), Cu (특히, 패드가 구리인 경우), Al, Au, W, Pt, Pd, Co 및 Cr을 들 수 있다. 도금이 아니라 스퍼터링을 실시할 경우에는, 연성층의 융점보다 높은 (일반적으로, 50℃ 초과) 융점을 갖는 어느 금속도 무방하다. 이러한 금속은 배리어 물질도 구성할 수 있다.Barrier (Mother or Daughter) / Diffusion Barrier (Mother): Examples of these include Ni, Cr, Ti / Pt, Ti / Pd / Pt, Ti / Pt / Au, Ti / Pd, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Pt / Au, TiW, Ta, TaN, Ti, TaW and W, but may be omitted if the pad is made of the same material as the insulator. Examples of insulator layer (daughter) / rigid layer (mother) include Ni (particularly when the barrier is nickel), Cu (particularly when the pad is copper), Al, Au, W, Pt, Pd, Co and Cr. Can be mentioned. When sputtering instead of plating, any metal having a melting point higher than the melting point of the flexible layer (generally above 50 ° C) may be used. Such metals may also constitute a barrier material.

연성 (확산) 물질: 융점이 낮은 금속은, 주석, 인듐, 납, 비스무트, 알루미늄, 아연, 마그네슘 등의 1,000℃보다 융점이 낮은 금속, 이들 둘 이상을 조합하거나, 이들을 은, 구리, 티타늄, 유사물 등의 융점이 높은 금속과 조합한 합금이다. 조합예로는 Au/Sn, Cu/Sn, Cu/Zn, Bi/Ag 등을 들 수 있다. 이러한 선택에서 중요한 점은 공정 속도가 매우 느리고, 비용이 증가하며, 콘택 단락(shorting)을 야기하여 밀도를 제한하는 크립(creep) 또는 러닝(running)의 문제점이 발생하므로, 선택된 물질이 실제 부착 공정에서 융해하기에 적합하지 않은 점이다. 연성층/강성층 조합은 궁극적으로 콘택에 강도를 부여한다. 일반적으로, Au, Ag, Bi, Cd, Cu, Fe, In, Pb, Sn, Sb, 및 Zn으로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 함유하는 화합물을 포함하는 합금을 선택하는 것이 좋다. 절연기층이 존재하는 경우에, 가장 중요한 요건은 강성 포스트(post)의 융점과 같거나 낮은 융점을 가져야 한다는 점이다. 일반적으로, 발명자는 100℃ 내지 500℃의 융점차를 이용하였으나, 연성층은 강성층의 융점보다 적어도 50℃가 낮아야 한다. 연성 물질은 여러 종류의 물질로 구성되어 콘택드의 비평면성을 해소하는 데 필요한 적절한 높이를 부여할 수 있다는 장점이 있다. 사실상, 연성 물질은 강성 물질의 절연기 포스트 상부에 형성될 수 있다. 예를 들면, 어떤 경우에는, 연성 물질은 Au/Sn으로 구성되고, 최고 5 미크론이다. 다른 경우에는, 연성 물질의 보다 얇은 층(예를 들면, 1 내지 1.5 미크론)으로 커버된 강성 물질(니켈 4 미크론 등) 더미로 구성될 수 있다.Ductile (diffusion) materials: Metals with a low melting point are metals having a melting point lower than 1,000 ° C., such as tin, indium, lead, bismuth, aluminum, zinc, and magnesium, combining two or more of these, or combining them with silver, copper, titanium, and the like. It is an alloy combined with a high melting point metal such as water. Examples of the combination include Au / Sn, Cu / Sn, Cu / Zn, Bi / Ag, and the like. Important to this choice is that the selected material is not used in the actual deposition process because the process speed is very slow, the cost increases, and creep or running problems arise that limit the density by causing contact shorting. It is not suitable for melting. The soft / rigid layer combination ultimately gives strength to the contact. In general, it is preferable to select an alloy comprising a compound containing at least one mixture selected from Au, Ag, Bi, Cd, Cu, Fe, In, Pb, Sn, Sb, and Zn. If an insulator layer is present, the most important requirement is to have a melting point that is equal to or lower than that of the rigid post. In general, the inventors used a melting point difference between 100 ° C. and 500 ° C., but the flexible layer should be at least 50 ° C. below the melting point of the rigid layer. Soft materials have the advantage of being able to give the appropriate height necessary to resolve the non-planarity of the contact, which consists of several types of materials. In fact, the soft material may be formed on top of the insulator post of the rigid material. For example, in some cases, the soft material consists of Au / Sn and is up to 5 microns. In other cases, it may consist of a pile of rigid material (nickel 4 microns, etc.) covered with a thinner layer of soft material (eg, 1-1.5 microns).

연성 커버 물질 (캡/접착층): 이들은 주석, 인듐, 납 또는 아연 등의 저온 금속(또는 합금)과 같이 온도에서 습성(wet)을 갖는다. 이러한 커버 물질은 일반적으로 연성 물질층 보다 두께가 훨씬 얇다는 점이 중요하다. 예를 들면, 대개 약 10 내지 20배 정도는 얇을 것이다. 예를 들면, 연성 (절연기 포함) 물질은 최대 5 미크론이고, 연성 커버 물질은 0.5 미크론이고, 일반적으로 0.1 내지 1 미크론 범위(또는, 연성층 두께보다 약 50 내지 5배 더 얇은 두께)이다. 이러한 커버 물질로서 주석(Sn)이 바람직하다. 이러한 커버 물질은 융점이 낮고, 택 공정에서 액체로 변한다. 그러나, 상기 층의 두께가 매우 작으므로, 인접 콘택 사이에 단락이 발생하지 않으며, 충분히 액화되지 않더라도, 그러하다. 이와 동시에, 택 단계가 액상 공정이 되므로, 커버 물질은 강성 캡에 보다 신속하게 부착될 수 있다. 일반적으로, 커버 물질은 융해 후에, 결과조합물이 강한 결합에 적합하도록 연성 물질과 호환가능하도록 선택되어야 한다. 주석을 예로 들면, 이러한 방식은 대부분 주석 캡을 포함하는 Au/Sn 콘택에 적용될 수 있다. Flexible cover materials (cap / adhesive layers): They have a wet at temperature, such as low temperature metals (or alloys) such as tin, indium, lead or zinc. It is important to note that such cover materials are generally much thinner than layers of soft material. For example, usually about 10 to 20 times thinner. For example, the soft (including insulator) material is up to 5 microns, the soft cover material is 0.5 micron, and generally ranges from 0.1 to 1 micron (or about 50 to 5 times thinner than the soft layer thickness). Tin (Sn) is preferred as such cover material. These cover materials have a low melting point and turn liquid in the tack process. However, because the thickness of the layer is very small, short circuits do not occur between adjacent contacts, even if they are not sufficiently liquefied. At the same time, since the tack step is a liquid phase process, the cover material can be attached to the rigid cap more quickly. In general, the cover material should be chosen to be compatible with the soft material after melting, so that the resulting combination is suitable for strong bonding. Taking tin as an example, this approach can be applied to most Au / Sn contacts that include mostly tin caps.

연성 커버 물질 (산화 배리어)/강성 커버 물질 (확산 캡): "택(tack)" 공정에 이용할 경우, 접착층은 주석 또는 아연 등과 같은 산화되기 쉬운 물질이고, 매우 두께가 얇은 산화 배리어으로 커버될 수 있다. 다른 방법으로는, 택 공정에서 반응성 가스 또는 액체를 이용하여 산화물을 제거하거나, 충분히 높은 압력을 이용하여 산화물을 분해하여야 하며, 이는 캡으로서 인듐을 이용하는 경우에 발생할 수 있다. 커버 물질은 에폭시일 수도 있다. 대부분의 물질에, 캡보다 10배 얇은 두께가 이용된다. 연성 커버 물질은 연성 커버 물질이 강성 커버 물질 또는 연성 커버 물질과 접하여 혼합하기 시작할 때, 저온 합금(또는 접착제가 됨)이 되는 고온 물질이 될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 커버가 혼합가능성 에폭시의 두 부품인 경우이거나, 산화 배리어이 금이고 연성층이 금/주석이고 부착 공정에서, 주석을 산화층 내로 상호혼합하는 경우에는, 물질이 융점이 더 낮게 된다. 일반적으로, 이러한 층은 쉽게 산화될 수 없는 금속/물질일 수 있다 (Au, Pt 등).Flexible cover material (oxidation barrier) / rigid cover material (diffusion cap): When used in a "tack" process, the adhesive layer is a material that is susceptible to oxidation, such as tin or zinc, and can be covered with a very thin oxide barrier. have. Alternatively, in the tack process, the oxide must be removed using a reactive gas or liquid, or the oxide must be decomposed using a sufficiently high pressure, which can occur when using indium as a cap. The cover material may be epoxy. For most materials, a thickness ten times thinner than the cap is used. The soft cover material may be a high temperature material that becomes a low temperature alloy (or adhesive) when the soft cover material begins to mix in contact with the rigid cover material or the soft cover material. For example, two covers may be two parts of a miscible epoxy, or the oxidation barrier is gold and the soft layer is gold / tin and the adhesion In the process, when tin is intermixed into the oxide layer, the material has a lower melting point. In general, this layer may be a metal / material that cannot be easily oxidized (Au, Pt, etc.).

도 243a 내지 243C는 택 및 융해 공정에서 상기 변형예를 이용하여 형성한 실제 콘택 (마더 및 도터)의 단면의 사진이고, 다른 층의 예와 이들이 어떻게 상호작용을 하거나 하지 않는지를 보여준다. 243A-243C are photographs of cross sections of actual contacts (mother and daughter) formed using the above modifications in the tack and melting process, showing examples of other layers and how they do or do not interact.

도 243a는 택 및 융해 공정 중의 택 단계가 끝난 후, 마더 웨이퍼 및 도터 웨이퍼와 결합한 한 쌍의 콘택을 나타낸다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 둘 사이의 결합은 우수하지만, 넓은 영역의 비결합 물질에 의해 증명되는 듯이 지속적이지 않다. FIG. 243A shows a pair of contacts engaged with the mother wafer and daughter wafer after the tack step in the tack and melting process. As can be seen here, the bond between the two is good, but not as persistent as evidenced by the large area of unbound material.

도 243b는 융해 단계 완료 후, 유사한 콘택 쌍을 나타낸다. 여기서, 배리어을 이용한 것과 같이, 결합이 지속적임을 알 수 있다. 도 237a와 도 237b에서, 연성 물질은 배리어 사이에 상당히 트랩(trap)됨을 유념하여야 한다. 243B shows similar contact pairs after completion of the melting step. Here, it can be seen that as with the barrier, the bond is persistent. It should be noted that in FIGS. 237A and 237B, the soft material is significantly trapped between the barriers.

도 243c는 융해 단계 후, 유사하게 결합된 콘택 쌍의 사진이다. 상기 사진에서, 성분들은 명확하게 보이지는 않으나, 마더 및 도터 웨이퍼의 IC 패드가 있어, 둘 사이에 크기의 상대적 관계를 분별할 수 있다. 243C is a photograph of similarly coupled contact pairs after the melting step. In the above picture, the components are not clearly visible, but there are IC pads of the mother and daughter wafers to discern the relative relationship of the sizes between the two.

연결-관련 툴링(Connection-related tooling ToolingTooling ))

칩, 다이 및 웨이퍼 기재와 칩의 상호연결과 관련된 다양한 어프로치(approaches)와, 많은 치환, 변형 및 이들의 조합을 이용할 수 있는 세부 사항을 설명하였고, 결합 공정에 기여하도록 고출되어 유리하게 이용될 수 있는 다양한 형태의 툴링(tooling)을 분기하고 설명할 수 있다. 이러한 툴링 방법 중에서 치환, 변형 및 이들의 조합을 달성하는 데 중요한 것은 않으나, 오히려, 이들은 개발되어 상기 공정을 수월하게 해주고, "피크 및 플레이스(pick and place)," 등의 다른 칩-관련 공정에 이용할 수 있으며, 특히, 다중칩상에 동시 수행하는 데 바람직하고, 이와 동시에 칩의 높이가 서로 다른 경우에 특히 바람직하다. The various approaches associated with chip, die, and wafer substrates and chip interconnections, and the details of the many substitutions, modifications, and combinations thereof described, have been described, and can be advantageously utilized to contribute to the bonding process. Can branch and describe various types of tooling. Of these tooling methods are not critical to achieving substitutions, modifications and combinations thereof, but rather they are developed to facilitate the process and to other chip-related processes such as "pick and place," and the like. It can be used, in particular, for simultaneous execution on multiple chips, and at the same time particularly preferred when the heights of the chips are different.

설명을 위한 목적으로, 택 및 융해 공정에서의 용도와 관련된 툴링 변형예를 언급할 것이나, 변형예는 방법의 부분이나 사소한 변형예이므로, 방법을 이해하면 더욱 단순한 이용을 설명할 필요가 없다. For purposes of explanation, tooling variations related to their use in the tack and melting process will be mentioned, but the variations are part of the method or minor variations, and understanding the method does not need to describe a simpler use.

상술한 바와 같이, 부착 공정은 두 단계로 이루어진다. 제 1 단계는 칩을 서로 가볍게 부착하는 "택" 단계이고, 제 2 단계는 결합 강도를 부여하는 "융해" 단계이다. 택 단계는 콘택을 가열하고, 저압 하에 콘택이 인접하게 하여, 두 대응 콘택 상에 있는 물질들이 상호확산할 수 있게 한다.As mentioned above, the attachment process consists of two steps. The first step is a "tack" step of lightly attaching the chips to each other, and the second step is a "fusion" step of imparting bond strength. The tack step heats the contact and closes the contact under low pressure, allowing the materials on the two corresponding contacts to diffuse together.

상기 공정 중에, 중력만으로는 필요한 압력을 충분히 제공하지 못한 경우, 공정 중 칩이 이동하지 않도록 저압을 인가함으로써, 콘택의 접착이 적합하지 못하게 하여 웨이퍼 핸들링(handlilng)에 저항할 수 없게 하는 부착면의 기계적 쇼크 또는 비균일성의 가능성을 줄인다. 또한, 상기 압력은 부분 가열로 인해 연성 물 질이 부분적으로 또는 전체적으로 액체가 되는 경우 (또는 단순히 액화되지 않고 이론보다 연성성이 높아서, 압력과 표면 장력 또는 다른 힘을 방해하는 경우, 상기 연성 물질의 지나친 연성이 발생하는 경우)에는, 상기 부분의 과다한 단독 및 공동 측면 운동을 방지할 수 있다. 따라서, 저압을 인가하여 융해 공정에서 더 넓은 온도와 처리 조건의 허용 범위를 확보함으로써, 제조 오차(tolerances)와 편차를 규명할 수 있다.  During the process, if gravity alone does not provide the required pressure enough, a low pressure is applied so that the chip does not move during the process, thereby making the adhesion of the contacts unsuitable and thus preventing the mechanical handling of the attachment surface from resisting wafer handling. Reduce the possibility of shock or nonuniformity. In addition, the pressure may be reduced when the soft material becomes partially or totally liquid due to partial heating (or is simply not liquefied and is more ductile than the theory and thus interferes with pressure and surface tension or other forces). Excessive ductility), it is possible to prevent excessive single and cavity lateral movement of the part. Thus, by applying a low pressure to ensure a wider range of temperature and processing conditions in the melting process, manufacturing tolerances and deviations can be identified.

그러나, 칩에 압력을 인가하는 것의 문제점 중의 하나는, 기재 소자(예를 들면, 웨이퍼)가 부착된 다중 칩을 갖는 경우, 각 칩은 평면상에 있지 않고, 심지어는 높이가 상당히 다를 수도 있다는 점이다. 이에 따라, 칩 상부에 편평한 표면 또는 평판을 단순히 배치할 경우, 인가 전압은 비균일하게 인가될 것이다. However, one of the problems with applying pressure to the chips is that when there are multiple chips with substrate elements (e.g., wafers) attached, each chip is not in plane and may even be quite different in height. to be. Thus, when simply placing a flat surface or flat plate on top of the chip, the applied voltage will be applied non-uniformly.

후술하는 바와 같이, 전술한 사항을 도출하기 위해 고안한 방법은 상이한 높이에 따르거나 이를 규명하여 모든 칩에 동일한 압력이 인가될 수 있게 하는 힘의 공급원과 칩 사이의 배치를 이용하는 것이다. As discussed below, the method devised to derive the foregoing is to use an arrangement between the source of the force and the chip to follow or identify different heights so that the same pressure can be applied to all chips.

이러한 배치의 이용을 달성하는 방법 중의 하나는 일대일 배치를 기본으로 하여, 각 칩과 어울리는 일련의 핀이나 포스트를 이용하는 것이다. 후술할 각 툴링 방법의 특성이나, 다른 툴링 방법의 특성과 조합하여 다른 변형예를 도출할 수 있음을 이해하면서, 이제부터 상기 방법의 두 변형예를 설명할 것이다. One way to achieve the use of this arrangement is based on a one-to-one arrangement, using a series of pins or posts to match each chip. The two variants of the method will now be described, with the understanding that other variations can be derived in combination with the characteristics of each tooling method, or in combination with those of other tooling methods, to be described later.

도 244 내지 247는 핀 또는 포스트 계열 방법을 수행하는 툴링의 실시예를 나타낸다.244 through 247 illustrate embodiments of tooling that perform a pin or post based method.

도 244 및 도 245에 나타낸 바와 같이, 상기 방법은 프레임 24404 내에 있는 핀 또는 포스트 세트 24402를 이용한다. 각 핀 또는 포스트는 적어도 길이 방향 축을 따라 이동할 수 있다 (일부 구현예에서는, 평면 또는 기울기가 잠재적인 특성인 경우, 추축의 미세한 (sleight) 각도를 허용할 수 있다). 포스트 또는 핀은 수축되어 분리될 수 있다. 포스트 또는 핀은 하나의 칩에 접하도록 배치된 표면을 갖는다.As shown in FIGS. 244 and 245, the method utilizes a pin or post set 24402 that is within frame 24404. Each pin or post may move along at least the longitudinal axis (in some embodiments, it may allow for a sleight angle of axis if the plane or slope is a potential characteristic). Posts or pins may be retracted and separated. The post or pin has a surface disposed to abut one chip.

일 구현예에 따르면, 소정의 핀 또는 포스트의 표면은 편평하고, 압력을 가하는 칩와 역상의 다이, 또는 특정 용도에 적합한 다른 형태를 가질 수 있다. 또한, 표면에 또는 그 인접부에서 핀 또는 포스트는 그 자체로 원형 교차부나 비원형 (예를 들면, 타원형, 사각형, 육각형, 팔각형 등) 폐쇄 형태일 수 있다. 게다가, 표면의 둘레와 평면 면적은 인접하는(예를 들면, 칩의 주변으로 연장되거나, 내부에 일부 또는 전체가 포함될 수 있는) 특정 칩의 경계와 면적보다 크거나 작을 수 있다. 칩을 손상(특히, 크래킹(cracking) 또는 칩핑(chipping))하지 않으면서, 표면이 칩에 힘을 가할 수 있도록 배치하는 것이 중요하다. According to one embodiment, the surface of a given pin or post may have a flat, pressurized chip and reverse die, or another shape suitable for a particular application. In addition, at or adjacent to the surface, the pin or post may itself be a circular intersection or non-circular (eg, oval, square, hexagonal, octagonal, etc.) closed. In addition, the perimeter and planar area of the surface may be larger or smaller than the boundaries and areas of a particular chip that may be adjacent (eg, extend around the chip, or include some or all therein). It is important to arrange the surface to exert a force on the chip without damaging the chip (especially cracking or chipping).

사용시, 프레임 내에 있는 포스트는 (경우에 따라, 프레임 그 자체) 자발적인 조건에서 포스트가 칩과 적합하게 접할 때까지 하향한다 (도 245). 이러한 경우가 되면, 핀은 적당한 위치에 고정된다. 그 결과로서, 프레임 (구현예들에서는, 핀 또는 포스트)에 적합한 정도의 힘을 가할 수 있다. 툴(tool)이 아래로 이동함에 따라, 힘이 각 칩에 핀 또는 포스트를 통해 균등하게 전달될 수 있도록 칩에 수직 방향의 힘만을 가한다. In use, the posts in the frame (in some cases, the frame itself) are downward in spontaneous conditions until the post is in contact with the chip (FIG. 245). In this case, the pin is fixed in the proper position. As a result, an appropriate amount of force can be applied to the frame (in embodiments, a pin or a post). As the tool moves down, it only applies a force in the vertical direction to the chip so that the force can be evenly transmitted to each chip through pins or posts.

그 후에, 본 발명에 따르거나, 다른 방법으로 결합 공정을 상술한 진행할 수 있다. Thereafter, the joining process can be carried out in accordance with the present invention or alternatively.

도 246 및 도 247는 칩 하나에 핀 또는 포스트를 하나 이용하는 것 대신에, 각 칩을 접합하는 데, 더 작은 핀 또는 포스트 그룹을 이용하는 점을 제외하고, 도 244 및 도 245의 방법과 유사한, 핀 또는 포스트 계열 방법을 나타낸다. 이 결과로서, 상기 방법에 따르면, 일 그룹에 있는 각 핀 또는 포스트는 하나의 칩의 비평면성 또는 높이 차를 규명하는 데 이용될 수 있다. 게다가, 일 구현예에 있어서, 적어도 수개의 핀이 칩의 주변 경계 외에 있도록 배치하는 경우, 칩의 상부 표면 아래로 핀을 연장함으로써, 침이 측면 운동을 하게 한다. 반면에, 상기 방법은 프레임, 그룹 또는 핀을 통해 힘을 인가할 수 있도록 자발적 그룹의 핀/포스트의 표면 24606을 각 칩과 접하게 하여 고정하는 칩당 핀/포스트와 동일하다. 또한, 그룹 내에 있는 핀/포스트는 각 표면 주위에 원형 또는 비원형 교차부를 가질 수 있다. 또한, 하기에서 알 수 있는 바와 같이, 핀의 적합한 형태를 선택하여, 일 그룹 내에 있는 핀/포스트를 이격을 형성하거나 제거하고, 원하는 장점을 달성할 수 있다. 각 핀/포스트 또는 그룹 (칩 하나당 복수 개의 핀/포스트인 경우)은 이들을 통해 전달된 압력으로 인해 칩이 깨지지 않고, 공정 중에 칩의 모서리 또는 구석부분이 깨지지 않도록 충분히 넓을 필요가 있음을 유념하여야 한다.Figures 246 and 247 are similar to the methods of Figures 244 and 245, except that smaller chips or groups of posts are used to join each chip, instead of using one pin or post to one chip. Or post-series method. As a result of this, according to the method, each pin or post in a group can be used to identify the nonplanarity or height difference of one chip. In addition, in one embodiment, when the at least several fins are placed outside the peripheral boundaries of the chip, the needle extends below the upper surface of the chip, causing the needle to make lateral motion. On the other hand, the method is the same as the pin / post per chip that secures the surface 24606 of the spontaneous group of pins / posts in contact with each chip so that force can be applied through a frame, group or pin. In addition, the pins / posts within the group may have circular or non-circular intersections around each surface. In addition, as can be seen below, a suitable form of fin can be selected to form or eliminate spacing of pins / posts within a group and achieve desired advantages. It should be noted that each pin / post or group (in the case of multiple pins / posts per chip) needs to be wide enough so that the chips do not break due to the pressure delivered through them and that the edges or corners of the chip do not break during the process. .

두 경우에서, 포스트 또는 핀을 보유하는 프레임을 이용하여, 일단 고정이 되면, 포스트 또는 핀을 수직 방향으로 의미있게(meaningfully)만 이동하여, 웨이퍼에 부착된 칩의 구조에 따라 구조체가 수직 압력만을 가할 수 있게 할 수 있다.In both cases, with the frame holding the posts or pins, once secured, the posts or pins are moved only meaningfully in the vertical direction, so that the structure is only perpendicular to the structure of the chip attached to the wafer. Can be added.

바람직하게는, 기술한 바와 같이, 택 및 융해 방법을 이용하는 경우, "택" 단계에 필요한 힘은 콘택 당 1 g 이하이고, 융해 공정에서는, 일반적으로 콘택 당 0.001 g이하이다. 이 결과로서, 디자인 선택에 따른 문제이고, 툴링과 그 용도를 이해하는 데 중요하지 않은 클램핑(clamping) 또는 록킹(locking) 등의 방법을 통해 핀 또는 포스트를 어려움 없이 고정할 수 있다.Preferably, as described, when using the tack and fusion method, the force required for the "tack" step is 1 g or less per contact, and in the melting process, generally 0.001 g or less per contact. As a result, it is a matter of design choice and pins or posts can be secured without difficulty through methods such as clamping or locking, which are not critical to understanding the tooling and its use.

바람직하게는, 일 구현예에서, 칩에 진공을 인가할 수 있게 함으로써 상기 툴링 중의 어느 하나를 더욱 향상할 수 있다. 칩당 핀/포스트 툴링의 경우에, 이는 포스트 표면 24406상에 있는 포스트와 개구부를 통과하는 통로 24412 및 24414를 제공함으로써 달성될 수 있다. 다른 방법으로는, 핀/포스트 그룹 방법을 이용하여, 핀/포스트 자체가 진공이 통하는 통로를 제공할 수 있다. 다른 방법으로는, 핀/포스트의 적합한 형태와 간격을 결정하여, 진공이 그 사이의 통로에 통하도록 인접 핀 사이의 통로를 (칩 경계 내에) 형성하거나, (칩 주변 근처로) 제거할 수 있다. Preferably, in one embodiment, one of the toolings can be further enhanced by being able to apply a vacuum to the chip. In the case of pin / post tooling per chip, this can be achieved by providing passages 24412 and 24414 through the posts and openings on the post surface 24406. Alternatively, the pin / post group method may be used to provide a passage through which the pin / post itself is evacuated. Alternatively, the proper shape and spacing of the pins / posts can be determined to form (within chip boundaries) or to remove (near the chip periphery) between adjacent pins so that the vacuum passes through the passage therebetween. .

이러한 변형예를 이용한 일 툴링 실시예에 따르면, 툴링 자체를 픽-앤-플레이스(pick-and-place) 공정에 이용하거나, 택 또는 융해 등의 공정 중에 진공이 칩의 비수직(바람직하지 않은) 운동을 더욱 저해할 수 있도록 칩에 진공을 인가할 수 있다. According to one tooling embodiment using this variant, the tooling itself is used in a pick-and-place process, or a vacuum is applied to the chip in a non-vertical (undesired) manner during a process such as tacking or melting. Vacuum can be applied to the chip to further inhibit movement.

또 다른 방법을 통해서, 초기에 핀 또는 포스트를 칩과 접착하게 해주는 물질을 핀 또는 포스트의 표면 24406 및 24606에 도포할 수 있고, 이러한 물질은 공정이 완료되면 "분리(detach)"할 수 있도록 선택될 수도 있다. 예를 들면, 택 또는 융해 온도 정도에서 액화되어 흐르거나, 융해되거나, 기화되는 물질을 표면에 이용할 수 있으나, 칩을 손상하지 않고 칩 또는 칩이 부착된 소자에 잔여물을 남기는 경우, 잔여물은 무해 공정을 통해 제거되거나, 불리한 효과 없이 무시될 수 있다.Alternatively, a material that initially adheres the pin or post to the chip may be applied to the surfaces 24406 and 24606 of the pin or post, which material may be selected to "detach" upon completion of the process. May be For example, if a liquefied, molten or vaporized material can be used on the surface at a tack or melting temperature, but the residue remains on the chip or the device to which the chip is attached without damaging the chip, the residue It can be removed through a harmless process or ignored without adverse effects.

포스트/핀 용액은 수직 운동만을 부여하고, 상기 방법의 구현예들에서는 실제로 칩이 제자리를 유지하지 않고, 어떤 경우에는, 힘이 각 칩에 균일하게 인가되는 것과 칩이 택 또는 융해 등의 공정 중에 경사지지 않는 것을 보장할 수 없다. 이에 따라, 몇 경우에서는, 칩의 운동, 또는 각 칩이나 높이가 다른 칩 사이의 비균일 융해가 발생할 수 있다. The post / pin solution imparts only vertical motion, and in embodiments of the method the chips do not actually hold in place, in some cases the force is applied uniformly to each chip and during the process such as tacking or melting. It can not be guaranteed that it is not inclined. Accordingly, in some cases, movement of the chips or non-uniform fusion between chips or chips of different heights may occur.

이 경우에는, 도 248 및 도 249에 나타낸 바와 같이, 칩상에 압력을 유지하면서 스크래칭, 칩핑(chipping) 또는 칩의 손상을 야기하는 국부화 압력을 방지하는 다양한 부분의 높이에 따르거나 조절하는, 강성 플레이트 24804와 도터 칩 24906 사이에 형성된 스폰지 유연성 순응성 또는 변형성 물질 24802을 이용한 툴링 방법을 이용할 수 있다. 이 방법은 특정 용도에 적합한 두께(일반적으로, 0.01'' 내지 0.125'')의 스폰지 또는 변형물을 이용한다. 상기 물질의 비제한적예는 Kalrez® 7075, Kapton®, 또는 Teflon® 과 같은 고온 중합체 (제조사: 모두 듀퐁사(DuPont)), 고온 실리콘 고무, 열 패드 (제조사: Bergquist Company of Chanhassen, MN.), Zircar RS-100 (제조사: Zircar Refractory Composites, Inc, 플로리다, N.Y. 10921) 등의 세라믹 섬유 강화 알루미나 복합체, McMaster-Carr Supply Company에서 카타로그 번호 390-2xM, 390-4xM 및 390-8xM(x: 너비를 나타내 는 1, 2 또는 3)로 제조되는 산화 알루미늄계 세라믹 테이프 등과 같은 세라믹 테이프, 세라믹 섬유 스트립 (제조사: McMaster-Carr, 부품 번호: 87575K89), 유리섬유 페이퍼(제조사: McMaster-Carr, 부품 번호: 9323K21) 또는 기타 물질을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, as shown in Figures 248 and 249, the rigidity, depending on the height of the various parts to prevent localization pressure causing scratching, chipping or chip damage while maintaining pressure on the chip, is rigid. A tooling method using a sponge flexible compliant or deformable material 24802 formed between plate 24804 and daughter chip 24906 may be used. This method utilizes a sponge or variant of a thickness (typically 0.01 '' to 0.125 '') suitable for a particular application. Non-limiting examples of such materials include high temperature polymers such as Kalrez ® 7075, Kapton ® , or Teflon ® (manufactured by DuPont), high temperature silicone rubber, heat pads (manufactured by Bergquist Company of Chanhassen, MN.), Ceramic fiber reinforced alumina composites such as Zircar RS-100 (manufacturer: Zircar Refractory Composites, Inc, Florida, NY 10921), catalog numbers 390-2xM, 390-4xM and 390-8xM (x: width) from McMaster-Carr Supply Company Ceramic tapes, such as aluminum oxide-based ceramic tapes made from 1, 2 or 3), ceramic fiber strips (manufacturer: McMaster-Carr, part number: 87575K89), fiberglass paper (manufacturer: McMaster-Carr, part number: 9323K21) or other materials, but is not limited thereto.

게다가, 플레이트와 칩 사이에 이용되는 물질에 따라, 2회 이상의 압력 인가와 결합에 재이용하거나, 일회용만으로 이용되는 물질일 수 있다.  In addition, depending on the material used between the plate and the chip, the material may be reused for two or more times of pressure application and bonding, or may be a material used for single use only.

도 249에 나타낸 핀/포스트 변형예와 같이, 플레이트는 압력하에 칩상으로 내려가므로, 변형 물질이 칩에 따르게 되고, 그 주변을 칩으로 에워싸게 하여, 측면 운동에 구속되게 한다. 그 후, 핀/포스트계 툴링을 이용하여 결합 공정을 진행한다.  As with the pin / post variant shown in FIG. 249, the plate is lowered onto the chip under pressure, so that the deformable material follows the chip and surrounds it with the chip, constraining the lateral motion. The joining process then proceeds using pin / post based tooling.

다른 방법으로는, 바람직하게도, 특정 용도가 프레임을 통해 핀/포스트에 힘을 인가하기에 덜 바람직한 경우에, 이러한 배치는 핀/포스트계 툴링에 따라 이용될 수 있다. 이러한 배치에서, 핀계 툴링은 상술한 바와 같이 적용된다. 그러나, 핀/포스트는 높이가 모두 같고, 일단 칩과 접하게 되면, 핀/포스트 말단이 칩과 동일한 높이 차를 나타낸다. 그러나, 칩과 반대 방향에 있는 핀/포스트의 말단에 플레이트와 물질 배치를 이용하여, 높이 차를 이용할 수 있고, 적합한 힘을 쉽고 균일하게 인가할 수 있다. 게다가, 이 방법을 통해, 칩과 직접 접하여야만 하는 물질로서 내온성이 필요없는 물질을 칩으로부터 충분히 물리적 제거할 수 있을 것으로 보인다. Alternatively, preferably, if the particular application is less desirable to apply force to the pin / post through the frame, this arrangement may be used according to the pin / post-based tooling. In this arrangement, pin-based tooling is applied as described above. However, the pins / posts all have the same height, and once in contact with the chip, the pin / post ends exhibit the same height difference as the chip. However, by using a plate and material arrangement at the ends of the pins / posts in the opposite direction to the chip, height differences can be utilized and a suitable force can be applied easily and uniformly. In addition, this method would be sufficient to physically remove material from the chip that does not require temperature resistance as a material that must be in direct contact with the chip.

칩이 이와 결합한 소자와 계속 접합하게 하기 위한 다른 방법은 도 250 내지 도 254에 나타낸 도 248 및 도 249의 플레이트 변형예와 유사하고, 비교적 두께가 얇지만 강성인 물질 25002를 바람직하게는 액상 또는 겔 형태로 적층된 후 경화될 수 있는 경화성 물질 25004로 코팅하여 형성된 몸체 25000으로 구성되는 툴링을 포함한다.Another method for allowing the chip to continue to bond with the device coupled thereto is similar to the plate variants of FIGS. 248 and 249 shown in FIGS. 250-254, and a relatively thin but rigid material 25002, preferably in liquid or gel form. Tooling consisting of a body 25000 formed by coating with a curable material 25004, which may be laminated and then cured.

상기 몸체 25000는 수평을 유지하면서 경화성 물질 25004에 각각 접착될 수 있도록 칩 24906 어레이 상에 배치된다 (도 251). 경화성 물질은 경화되어 몸체 전부가 강성이 된다 (또는, 경화성 물질이 두께를 유지하는 한, 융해 몸체의 강성부는 유연성 순응성 물질이고, 경화되면, 몸체 전체(즉, 몸체와 경화성 물질)가 강성체와 같이 행동할 수 있도록 충분한 두께를 유지한다. The body 25000 is disposed on the chip 24906 array so as to be able to each adhere to the curable material 25004 while maintaining level (FIG. 251). The curable material is cured so that the entire body is rigid (or, as long as the curable material maintains thickness, the rigid portion of the melted body is a flexible compliant material, and when cured, the entire body (ie, body and curable material) Maintain enough thickness to act together.

일단 경화되면, 칩은 부착된 소자로 이동될 수 있어, 필요한 경우, 부착 공정 중에 몸체가 별도의 이동가능한 추로 질량을 잴 수 있다 (도 252). 게다가, 경화성 물질이 각 칩에 부착되어 경화되므로, 부착된 칩은 전 몸체의 자체 운동을 제외하고, 어느 방향(측면, 수직, 또는 틸트 (피치 및 편요각)으로 서로 이동할 수 없다. 이에 따라, 부착 공정에서 전체 몸체가 같은 높이를 유지하는 경우, 칩은 유사한 배향을 유지할 것이다. Once cured, the chip can be moved to the attached device so that, if necessary, the body can be weighed with a separate movable weight during the attachment process (FIG. 252). In addition, since the curable material is attached to each chip and cured, the attached chips cannot move with each other in any direction (lateral, vertical, or tilt (pitch and yaw angle) except for the entire body's own motion. If the entire body maintains the same height in the attachment process, the chip will maintain a similar orientation.

선택적으로, 언더필 (underfill) 25302 물질을 몸체와 칩이 부착되어 있는 소자 사이에 유입할 수 있다 (도 253). 언더필 25302은 칩과 칩이 부착된 소자 사이의 갭을 충진하는 데 이용할 수 있다. 게다가, 칩과 몸체 사이의 영역이 밀봉되기 때문에, 언더필 25302은 제어가능한 방법으로(즉, 바람직하지 않은 곳에 흐르지 않고) 유입될 수 있다 Optionally, underfill 25302 material may be introduced between the body and the device to which the chip is attached (FIG. 253). Underfill 25302 can be used to fill a gap between the chip and the device to which it is attached. In addition, since the area between the chip and the body is sealed, the underfill 25302 can be introduced in a controllable manner (i.e., not flowing where undesirable).

일단 결합하면, 추를 제거하거나(이용한 경우), 언더필을 적용한 후(이용한 경우), 칩을 손상하지 않는 적합한 공정(예를 들면, 웨이퍼의 하부 랩핑(lapping) 또는 연마(polishing) 등의 화학 공정, 또는 화학 기계적 공정 (CMP))을 이용하여 전체(또는, 넓은 부분) 몸체를 제거할 수 있다 (도 254). 몸체를 제거함으로써, 현재의 하부 소자인 것과 같이 칩의 새로운 층이 부착되게 하는 데 전체 칩 어셈블리를 이용할 수 있다. Once bonded, a chemical process such as removing the weight (if used), applying an underfill (if used), and then not damaging the chip (e.g., bottom lapping or polishing of the wafer) Or chemical mechanical process (CMP)) may be used to remove the entire (or wider) body (FIG. 254). By removing the body, the entire chip assembly can be used to attach a new layer of chip as if it were a current underlying device.

이와 유사하게도, 상기 "몸체(body)" 방법은 핀/포스트 높이 차를 규명하고 직접 인가 외의 방법을 통해 프레임에 힘을 인가하는 핀/포스트계 툴링과 병용될 수 있다. 이러한 경우에는, 핀/포스트는 칩과 접하게 되어, 칩과 반대에 있는 몸체는 핀/포스트의 말단부와 접하게 되어 경화된다. 그 후에, 바람직한 공정에서 상술한 바와 같이 힘을 인가한다. 일단 칩을 부착하면, 정상적인 핀/포스트 방법과 같이, 핀/포스트-프레임-전체 몸체 조합물은 칩으로부터 쉽게 제거될 수 있다. 그 후에, 전체 몸체는 경화성 물질을 연화시키거나 제거하는 편리한 공정을 통한 핀/포스트-프레임 툴링을 이용하거나, 경화성 물질 밖의 지점에서 핀을 단순히 절단하거나 전단하여 분리할 수 있다.Similarly, the "body" method can be used in combination with pin / post based tooling to identify pin / post height differences and apply force to the frame through methods other than direct application. In this case, the pin / post is in contact with the chip so that the body opposite the chip is in contact with the distal end of the pin / post and cured. Thereafter, a force is applied as described above in the preferred process. Once the chip is attached, like the normal pin / post method, the pin / post-frame-total body combination can be easily removed from the chip. Thereafter, the entire body may be separated by pin / post-frame tooling through a convenient process of softening or removing the curable material, or by simply cutting or shearing the pin at points outside the curable material.

또한, 이러한 조합 방법의 다른 이점은, 특정 변형례와 관련하여 상술한 바와 같이, 다중 칩을 하나 이상의 각 하부 소자에 결합하는 어셈블리-라인 방법이 픽-앤-플레이스 방법의 일부를 이용하는 경우에, 반복가능성이 있다는 점이다. In addition, another advantage of this combination method is that, as discussed above in connection with certain variants, where the assembly-line method of coupling multiple chips to one or more respective sub-elements uses some of the pick-and-place method, There is a repeatability.

마지막으로, 변형, 치환 또는 이들의 조합뿐만이 아니라 상기 툴링의 모든 사항과 관련하여, 특정 용도에 필요한 경우, 공정의 융해 단계에서, 형성 가스 등 의 가스, 포름산 또는 플럭스(flux)를 프레임과 칩 사이에 유입할 수 있음을 주지하여야 한다.Finally, in connection with all of the above toolings, as well as modifications, substitutions or combinations thereof, in the melting stages of the process, gas, formic acid or flux, such as forming gas, between the frame and the chip, if necessary for a particular application It should be noted that it can be introduced into.

어느 경우에는, 핀/포스트 방법은 플레서블 또는 스폰지 물질을 이용하는 것이 바람직함을 주목하여야 할 것이다 (즉, 그 자체로 칩에 지나치게 높은 측압을 인가함으로써, 경사지게 하거나, 융해 공정 중에 이동하게 하거나, 융해 공정 조건과 관련하여 매우(상업적으로 실행가능한) 엄격한 내성을 필요로 할 수 있다).In either case, it should be noted that the pin / post method preferably uses a flexible or sponge material (ie, by applying too high side pressure to the chip by itself, inclining, moving during the melting process, or melting Very strict (commercially viable) resistance to process conditions may be required).

요약하면, 본 발명을 광학 칩(즉, 하나 이상의 레이저, 하나 이상의 광탐지기, 또는 이들의 조합)을 포함하는 특정 형태의 칩과 관련하여 기술하였으나, 여기에서 기술된 방법은 광학 부품과 아울러, 또는 이를 대체하는, 트랜지스터 또는 전자 회로 부품을 포함하는 도프된 반도체칩의 일종에 "스루-칩(through-chip)" 전자 접합부를 형성하는 데 균등하게 잘 이용될 수 있다.  In summary, while the present invention has been described with reference to certain types of chips including optical chips (ie, one or more lasers, one or more photodetectors, or combinations thereof), the methods described herein may be used in conjunction with optical components, or It can be used equally well to form "through-chip" electronic junctions in a type of doped semiconductor chip that includes transistors or electronic circuit components that replace them.

마찬가지로, 특정 물질은 "포스트(post) 및 관통(penetration)" 콘택 물질로서 이용하기에 적합한 것으로 확인되었으나, 중요한 특성은 이용된 특정 물질이 아닌, 둘 사이의 확산이 발생하여 접합부를 형성하게 하는 둘 사이의 상대적인 경도이므로, 이들 물질은 언급한 이용가능한 물질만을 의미하는 것은 아니다. Likewise, certain materials have been found to be suitable for use as "post and penetration" contact materials, but the important property is not the specific material used, but the two that cause diffusion between them to occur to form a junction. Because of the relative hardness between, these materials do not mean only the available materials mentioned.

특정 물질쌍은 이용가능성, 비용, 이용된 다른 구성 요소 또는 여기서 기술한 바와 관련이 없는 제조관련 공정과의 호환가능성 등의 요인에 의해 어느 정도는 결정되므로, 수개의 잠재적으로 무한한 물질쌍보다 더 많이 항목화하는 것은 도움이 되지 않는다. 마찬가지로, 광학 에폭시 외에도 광학 투과성 물질이 많이 있다. 그러나, 특정 용도로 이용할 특정 물질의 선택 기준은 본 논점과 적절하지 않은 다 른 요인에 의해 영향을 받거나 좌우된다. 따라서, 특정 용도에 필요한 보이드에 삽입되어 레이저광을 투과하는 광학 투과성 매질 (또는 매질들)은 이들의 모든 가능한 대체물을 구체적으로 나열하지 않더라도 바람직하게 이용가능한 물질로서 간주됨을 이해하여야 한다. Certain substance pairs are determined to some extent by factors such as availability, cost, other components used, or compatibility with manufacturing-related processes not described herein, so that more than several potentially infinite substance pairs Itemizing doesn't help. Likewise, there are many optically transmissive materials besides optical epoxy. However, the selection criteria for a particular substance for use in a particular application will be influenced or influenced by this issue and other factors that are not appropriate. Accordingly, it should be understood that optically transmissive media (or media) inserted in the voids necessary for a particular application and transmitting laser light are considered to be preferably available materials without specifically listing all of their possible alternatives.

따라서, 본 명세서(도면 포함)는 많은 실시예의 예시적인 목적으로만 제시하였음을 이해하여야 한다. 독자의 편의를 위해, 본 명세서는 모든 가능한 실시예를 대표하고 본 발명의 원리를 교시하는 실례에 중점을 두었다. 본 명세서는 모든 가능한 변형물을 비제한적으로 열거하지 않는다. 다른 실시예는 본 발명의 특정 부분을 제시하지 않는 점과, 언급하지 않은 다른 실시예도 본 발명의 일부에 이용가능한 점은 다른 실시예의 범위의 포기를 의도한 것이 아니다. 본 발명의 당업자는 언급하지 않은 많은 실시예가 본 발명과 동일한 원리에 편입되어, 다른 실시예도 이와 동등함을 이해할 것이다.Accordingly, it is to be understood that the specification (including drawings) is presented for purposes of illustration of many embodiments only. For the convenience of the reader, the specification has focused on examples that represent all possible embodiments and teach the principles of the invention. This specification does not list all possible variations. Other embodiments do not present specific parts of the present invention, and other embodiments not mentioned are also intended to be part of the present invention, and are not intended to give up the scope of the other embodiments. Those skilled in the art will appreciate that many embodiments that are not mentioned are incorporated in the same principles as the present invention and that other embodiments are equivalent.

Claims (31)

제1 칩과 제2 칩 사이에 형성되는 접속부에 있어서,In the connecting portion formed between the first chip and the second chip, 상기 제1 칩 상의 돌출부에 커플링된 제1 전기적 콘택(contact)을 포함하는 제1 전기적 접속부(connection);A first electrical connection comprising a first electrical contact coupled to a protrusion on the first chip; 상기 제2 칩 상의 웰(well) - 상기 웰은 상기 돌출부를 보완(complement)함 - 안에 배치된 제2 전기적 콘택을 포함하는 제2 전기적 접속부;A second electrical connection comprising a second electrical contact disposed within a well on the second chip, the well complementing the protrusion; 상기 제1 전기적 콘택과 상기 제2 전기적 콘택을 횡방향으로 물리적 및 전기적으로 커플링하는 본딩 금속; 및Bonding metal for physically and electrically coupling the first electrical contact and the second electrical contact in a transverse direction; And 상기 제1 및 제2 전기적 콘택으로부터 횡방향으로 상기 본딩 금속이 부풀거나 밖으로 새어 나오는 것을 방지하기 위하여 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는(peripherally bounding) 상기 웰의 측벽(side wall)을 위한 물질을 포함하며,A material for the side wall of the well that is peripherally bounded to prevent the bonding metal from swelling or leaking out transversely from the first and second electrical contacts , 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질은 상기 두 칩들 각각을 물리적으로 접촉하는 것인, 접속부.Wherein the material bounding the periphery of the bonding metal is in physical contact with each of the two chips. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 전기적 접속부의 일부분은 상기 제2 전기적 접속부의 일부분에 의해 완전히 둘러싸인 것인, 접속부.The portion of the first electrical connection is completely surrounded by a portion of the second electrical connection. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제2 전기적 접속부는 상기 제1 전기적 접속부와 상기 제1 칩 상의 IC 패드를 물리적으로는 분리시키지만 전기적으로는 접속시키는 배리어(barrier) 층을 포함하는 것인, 접속부.And wherein the second electrical contact comprises a barrier layer that physically separates but electrically connects the first electrical contact and the IC pad on the first chip. 제3항에 있어서, 상기 배리어 층은 Ni, Cr, TiPt, Ti/Pd/Pt, TiPt/Au, Ti/Pd, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Pt/Au, TiW, Ta, TaN, TaW, 또는 W중 하나 이상을 포함하는 것인, 접속부.The method of claim 3, wherein the barrier layer is formed of Ni, Cr, TiPt, Ti / Pd / Pt, TiPt / Au, Ti / Pd, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Pt / Au, TiW, Ta, TaN, At least one of TaW, or W. 제1항에 있어서, 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질은 상기 제1 또는 제2 전기적 콘택 중 하나가 상기 제1 또는 제2 전기적 콘택 중 다른 하나를 관통하는 것을 방지하기 위한 높이를 가지는 것인, 접속부.The material of claim 1, wherein the material bounding the periphery of the bonding metal has a height to prevent one of the first or second electrical contacts from penetrating the other of the first or second electrical contacts. , Connections. 제5항에 있어서, 상기 본딩 금속은 연성(malleable)이고,The method of claim 5, wherein the bonding metal is malleable, 상기 웰(well)은 부분적으로 상기 연성인 본딩 금속으로 채워져 있으며,The well is partially filled with the soft bonding metal, 상기 연성인 본딩 금속은 상기 돌출부에 의해서 압력이 가해질때 변형(deform)되도록 구성되는 것인, 접속부.Wherein the soft bonding metal is configured to deform when pressure is exerted by the protrusion. 제1항에 있어서, 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질은 폴리이미드, SU8, 유리, 유전체(dielectric), 포토리지스트(photoresist), 또는 에폭시 중 하나 이상을 포함하는 것인, 접속부.The connection of claim 1, wherein the material bounding the periphery of the bonding metal comprises one or more of polyimide, SU8, glass, dielectric, photoresist, or epoxy. 제7항에 있어서, 상기 제1 전기적 접속부는 상기 제1 칩 상의 IC 패드와 상기 제1 전기적 접속부를 물리적으로는 분리시키지만 전기적으로는 접속시키는 배리어(barrier) 층을 포함하는 것인, 접속부.8. The connection of claim 7, wherein the first electrical contact comprises a barrier layer that physically separates but electrically connects the IC pad and the first electrical contact on the first chip. 제8항에 있어서, 상기 배리어 층은 Ni, Cr, TiPt, Ti/Pd/Pt, TiPt/Au, Ti/Pd, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Pt/Au, TiW, Ta, TaN, TaW, 또는 W 중 하나 이상을 포함하는 것인, 접속부.The method of claim 8, wherein the barrier layer is Ni, Cr, TiPt, Ti / Pd / Pt, TiPt / Au, Ti / Pd, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Pt / Au, TiW, Ta, TaN, At least one of TaW, or W. 2개의 칩들 상의 상보적(complementary) 접속부(connection)들 사이에 형성된 접속부에 있어서,In a connection formed between complementary connections on two chips, 상기 2개의 칩들 중 제1 칩 상의 제1 전기적 접속부(connection);A first electrical connection on a first of the two chips; 상기 2개의 칩들 중 제2 칩 상의 제2 전기적 접속부(connection);A second electrical connection on a second of the two chips; 상기 제1 전기적 접속부 및 상기 제2 전기적 접속부를 물리적 및 전기적으로 횡방향(lateral direction)으로 커플링(coupling)시키는 본딩 금속(bonding metal); 및Bonding metal coupling the first electrical connection and the second electrical connection physically and electrically in a lateral direction; And 상기 제1 및 제2 전기적 접속부로부터 횡방향으로 상기 본딩 금속이 부풀거나 밖으로 새어 나오는 것을 방지하기 위하여 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는(peripherally bounding) 물질을 포함하며,A material bounding the peripherally bounding periphery of the bonding metal to prevent the bonding metal from swelling or leaking out laterally from the first and second electrical connections, 상기 제2 전기적 접속부는 웰(well)을 형성(define)하고,The second electrical connection defines a well, 상기 제2 전기적 접속부의 일부분은 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질을 포함하고,A portion of the second electrical connection comprises a material bounding the periphery of the bonding metal, 상기 제1 전기적 접속부의 적어도 일부분은 상기 제2 전기적 접속부에 의해 형성되는 상기 웰 안에 위치하고,At least a portion of the first electrical connection is located in the well formed by the second electrical connection, 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 상기 물질은 상기 2개의 칩들 각각에 물리적으로 접하는 것인, 접속부.Wherein the material bounding the periphery of the bonding metal is in physical contact with each of the two chips. 제10항에 있어서, 상기 본딩 금속은 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질에 의해서 형성되는 인클로저(enclosure)를 완전히 채우지 않는 것인, 접속부.The connection of claim 10, wherein the bonding metal does not completely fill an enclosure formed by a material bounding the periphery of the bonding metal. 제10항에 있어서, 상기 제1 전기적 접속부의 일부분은 상기 제2 전기적 접속부의 일부분에 의해 완전히 둘러싸인 것인, 접속부.The connection portion of claim 10, wherein a portion of the first electrical connection portion is completely surrounded by a portion of the second electrical connection portion. 제10항에 있어서, 상기 제1 전기적 접속부는 상기 제1 칩 상의 IC 패드와 상기 제1 전기적 접속부를 물리적으로는 분리시키지만 전기적으로는 접속시키는 배리어(barrier) 층을 포함하는 것인, 접속부.12. The connector of claim 10, wherein the first electrical contact comprises a barrier layer that physically separates but electrically connects the IC pad and the first electrical contact on the first chip. 제13항에 있어서, 상기 배리어 층은 Ni, Cr, TiPt, Ti/Pd/Pt, TiPt/Au, Ti/Pd, Ti/Pd/Au, Ti/Pd/Pt/Au, TiW, Ta, TaN, TaW, 또는 W 중 하나 이상을 포함하는 것인, 접속부.The method of claim 13, wherein the barrier layer is formed of Ni, Cr, TiPt, Ti / Pd / Pt, TiPt / Au, Ti / Pd, Ti / Pd / Au, Ti / Pd / Pt / Au, TiW, Ta, TaN, At least one of TaW, or W. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 제1 전기적 접속부, 상기 제2 전기적 접속부 그리고 상기 본딩 금속은 연성 물질(malleable material) 및 소정의 압력하에 상기 연성 물질 안으로 관통하도록 구성된 강성 물질(rigid material)을 포함하는, 접속부.Wherein the first electrical connection, the second electrical connection and the bonding metal comprise a malleable material and a rigid material configured to penetrate into the malleable material under a predetermined pressure. 제15항에 있어서,16. The method of claim 15, 상기 연성 물질은 상기 연성 물질의 녹는점 미만의 온도에서 상기 소정의 압력하에 변형(deform)되도록 구성되는 것인, 접속부.Wherein the soft material is configured to deform under the predetermined pressure at a temperature below the melting point of the soft material. 제15항에 있어서,16. The method of claim 15, 상기 강성 물질과 상기 연성 물질은 서로간에 상호확산(interdiffuse)되는 것인, 접속부.Wherein the rigid material and the soft material are interdiffuse with each other. 제1 칩과 제2 칩 사이에 형성되는 접속부(connection)에 있어서,In a connection formed between the first chip and the second chip, 상기 제1 칩 상의 돌출부와 커플링되는 제1 전기적 콘택을 포함하는 제1 전기적 접속부;A first electrical contact comprising a first electrical contact coupled with a protrusion on the first chip; 상기 제2 칩 상의 웰(well) - 상기 웰은 상기 돌출부를 보완함 - 안에 배치된 제2 전기적 콘택을 포함하는 제2 전기적 접속부;A second electrical connection comprising a second electrical contact disposed within a well on the second chip, the well complementing the protrusion; 상기 제1 전기적 콘택과 상기 제2 전기적 콘택을 횡방향으로 물리적 및 전기적으로 커플링하는 본딩 금속; 및Bonding metal for physically and electrically coupling the first electrical contact and the second electrical contact in a transverse direction; And 상기 제1 및 제2 전기적 콘택으로부터 횡방향으로 상기 본딩 금속이 부풀거나 밖으로 새어 나오는 것을 방지하기 위하여 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는(peripherally bounding) 상기 웰의 측벽(side wall)을 위한 물질을 포함하며,A material for the side wall of the well that is peripherally bounding the periphery of the bonding metal to prevent the bonding metal from swelling or leaking out laterally from the first and second electrical contacts. , 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질은 상기 제1 또는 제2 전기적 콘택 중 하나가 상기 제1 또는 제2 전기적 콘택 중 다른 하나를 관통하는 것을 방지하기 위한 높이를 가지며,The material bounding the periphery of the bonding metal has a height to prevent one of the first or second electrical contacts from penetrating the other of the first or second electrical contacts, 상기 본딩 금속은 연성이며, The bonding metal is ductile, 상기 웰(well)은 부분적으로 상기 연성인 본딩 금속이 채워져 있고,The well is partially filled with the soft bonding metal, 상기 연성인 본딩 금속은 상기 돌출부에 의해 압력이 가해질 때 변형(deform)되도록 구성되고,The soft bonding metal is configured to deform when exerted by the protrusion, 상기 웰 안으로 상기 돌출부의 삽입이 일어나기 전에 상기 돌출부와 상기 웰 사이에 간격(gap)이 존재하도록 상기 돌출부의 측면 치수(lateral dimension)는 상기 웰의 대응하는 측면 치수보다 작고,The lateral dimension of the protrusion is smaller than the corresponding lateral dimension of the well such that there is a gap between the protrusion and the well before insertion of the protrusion into the well occurs, 상기 본딩 금속의 주변을 바운딩하는 물질이 상기 제1 칩의 표면과 접촉할때, 상기 간격은 실질적으로 채워지도록 구성되는 것인, 접속부.When the material bounding the periphery of the bonding metal contacts the surface of the first chip, the gap is configured to be substantially filled. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7748116B2 (en) * 2007-04-05 2010-07-06 John Trezza Mobile binding in an electronic connection
JP5346510B2 (en) * 2007-08-24 2013-11-20 本田技研工業株式会社 Through wiring structure
CN115599025B (en) * 2022-12-12 2023-03-03 南京芯驰半导体科技有限公司 Resource grouping control system, method and storage medium of chip array

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040126927A1 (en) * 2001-03-05 2004-07-01 Shih-Hsiung Lin Method of assembling chips

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5608264A (en) * 1995-06-05 1997-03-04 Harris Corporation Surface mountable integrated circuit with conductive vias
JP4074862B2 (en) * 2004-03-24 2008-04-16 ローム株式会社 Semiconductor device manufacturing method, semiconductor device, and semiconductor chip

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040126927A1 (en) * 2001-03-05 2004-07-01 Shih-Hsiung Lin Method of assembling chips

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8981574B2 (en) 2012-12-20 2015-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package
US9633973B2 (en) 2012-12-20 2017-04-25 Samsung Electronics Co., Ltd. Semiconductor package

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