具有电互连的气密晶片间结合制造技术

本发明专利技术公开了一种可植入医疗设备（IMD）。该IMD包括第一衬底，第一衬底具有前侧和后侧。在前侧中形成第一通孔，该通孔从位于前侧的底部点延伸至位于前侧的表面处的第一高度。在第一通孔中形成第一导电板，且第一导电板具有低于第一高度的暴露的顶部表面。第二衬底耦合至第一衬底，第二衬底具有形成在前侧中的第二通孔，该通孔从前侧的底部点延伸至位于前侧表面的第二高度。在第二通孔中形成第二导电板，且第二导电板具有低于第二高度的暴露的顶部表面。被耦合的衬底被加热，直到一个或两个导电板的一部分回流、去湿、凝聚、并合并来形成互连、气密密封、或两者，这取决于设备的要求。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电互连的气密晶片间结合专利
本专利技术大体涉及在材料间创建电互连，且更具体地，涉及在与低温气密晶片间结合兼容的材料之间创建电互连。此外，此处描述的方法可被应用于在晶片之间创建气密金属密封。
技术介绍
很多电子组件使用集合电路或芯片。IC包括形成在半导体材料的薄衬底表面中的半导体器件(如，二极管、晶体管等)和无源组件(如，晶体管、电容器、电阻器等)。通过晶片间结合，一个IC可连接至另一个IC或其他晶片。晶片间结合涉及接合晶片的主要表面。被接合的晶片区域创建了气密密封(多个)。晶片间结合的一个类型依赖于设置在每个晶片上的铜板。铜板高于晶片的周围平面。一个晶片上的铜板与另一个晶片上的铜板对齐。可采用热压缩扩散结合来接合位于每一个晶片上的铜板。然后IC与靠近独立芯片的外缘处的铜密封环或圈轨(race track)密封在一起。铜不是生物稳定的且对于可植入医疗设备不可在活体内提供充足的密封。此外， 与热氧化物共面的铜板可难以平面化和抛光。例如，铜和热氧化物可具有不同的抛光率。因此，为了有效且气密地密封MD中的电子线路，期望开发新的技术。
技术实现思路
本专利技术涉及包括一个或多个集成电路的可植入医疗设备(MD)。至少一个集成电路包括结合至第二衬底的第一衬底。第一衬底具有前侧和后侧。第一通孔被形成在前侧中。 该通孔从底点延伸至位于前侧的表面上的第一高度。第一导电板被形成于第一通孔中。第一导电板具有底部表面和顶部表面。第一导电板具有低于通孔的第一高度的暴露的顶部表面。在一个或多个实施例中，第二衬底具有形成在前侧中的第二通孔。该通孔从底点延伸至位于前侧的表面上的第二高度。第二导电板被形成于第二通孔中。第二导电板具有低于第二高度的暴露的顶部表面。施加热至第一和第二衬底，作为响应，此举引起第一和第二导电板在第一和第二衬底之间流动并形成单个回流的互连。在一个或多个实施例中，公开了一种方法,用于为可植入医疗设备形成集成电路。 在一个或多个实施例中，第一通孔形成在第一衬底的第一侧中。然后第一导电板被沉积于第一通孔中。第一导电板的暴露的顶部表面低于第一通孔的顶部表面。在一个或多个实施例中，第二通孔形成在第二衬底的第一侧中。第二导电板被沉积于第二通孔中。第二导电板的暴露的顶部表面低于第二通孔的顶部表面。施加热，此举使得第一和第二导电板的部分去湿。例如，在其中导电板被沉积在诸如玻璃(也称为热氧化物(即，SiO2))之类的绝缘体上的区域中，第一和第二导电板的部分可去湿。响应于使得第一和第二导电板的暴露的表面低于每一个相应通孔的高度、且响应于热量，导电块或单个回流的互连形成在第一和第二导电板之间并将第一和第二导电板接合在一起。形成在第一和第二衬底之间的导电互连可以是拱顶形、沙漏形、或球形的。该导电互连创建第一和第二衬底之间的机械和电互连。以此方式可在第一和第二衬底之间形成多个互连。当被冷却时，可生产出所得的互连的设备。在一个或多个其他实施例中，可用上述相同方式、在设置在第一和第二衬底之间的第一和第二导电板之间、围绕设备的外围形成圈轨。在加热和冷去后，沿圈轨形成气密密封。由于圈轨形成的气密密封，沿圈轨形成的气密密封消除了在常规设备中一般会有的附加封装的需要。没有附加封装允许设备相比常规设备在大小上显著地减少。在一个或多个实施例中，由诸如玻璃或硅之类的生物稳定晶片形成第一和/或第二衬底。例如，结合至第二衬底的第一衬底可以是玻璃-玻璃、玻璃-硅、或硅-硅，如下文将所知的，在整个晶片上除包含板结构和圈轨或密封的较小凹入区域之外，形成结合。在一个或多个实施例中，由底层的粘合或阻挡材料支撑第一和/或第二导电板。 粘合材料可包括诸如铬和/或钛之类的过渡金属元素以及诸如金之类的可湿性材料。诸如金锡(AuSn)之类的第一导电板在可湿性导电板上被沉积为薄层，且AuSn沉积的面积大于可湿性导电板。AuSn金属化的顶部仍位于晶片的上表面之下，从而不干扰晶片结合。在晶片结合后或在晶片结合过程中，温度被提升超过AuSn的熔点Γ280°Ο。AuSN从围绕金板的玻璃中去湿且可在板上形成基本球形或拱顶形。这个焊料凸点或球的高度由板的尺寸以及在板和周围玻璃上沉积的AuSn的面积与体积所确定。在溶解过程中，AuSn球的顶部接合至类似的AuSn球、或者接合至配对晶片上的可湿性板。可使用相同或类似的过程来创建在设备的外缘周围的密封。图21示出在图20中所示光致抗蚀剂上放置的掩模的示意图。图22示出从图21中所示衬底移除的所暴露的光致抗蚀剂的示意图。图23示出在图22中所示衬底的热氧化物中形成的通孔的示意图。图24示出在图23中所示衬底上的热氧化物中移除光致抗蚀剂的示意图。图25示出由沉积在位于图24中所示衬底的前侧上的热氧化物中的通孔中的第 一、第二、和第三导电材料形成的板的示意图。图26示出在图25中所示第三导电材料上沉积的光致抗蚀剂的示意图。图27示出在图26中所示光致抗蚀剂的一部分上放置的掩模的示意图。图28示出从图27中所示第三导电金属移除的所暴露的光致抗蚀剂的示意图。图29示出移除第一、第二、和第三导电材料的一部分的示意图。图30示出移除光致抗蚀剂的剩余部分的侧视图。图31示出在第一、第二、和第三导电材料上的绝缘层的示意图。图32示出在图31中所示绝缘层上形成的光致抗蚀剂的示意图。图33示出在图32中所示光致抗蚀剂上的掩模的示意图。图34示出从在图33中所示衬底移除的光致抗蚀剂一部分的示意图。图35示出从图34中所示第三导电材料蚀刻掉绝缘层一部分的示意图。图36示出从绝缘层移除剩余的光致抗蚀剂的侧视图。图37示出从第二导电材料所移除的第三导电材料的一部分的示意图。图38示出在第二导电材料和绝缘层上沉积的金锡示意图。图39示出在图38中所示金锡上形成的光致抗蚀剂的示意图。图40示出在图39中所示光致抗蚀剂上的掩模的示意图。图41示出从图40中所示组件移除所暴露的光致抗蚀剂的示意图。图42示出从图41中所示热氧化物层中蚀刻金锡的一部分的示意图。图43示出从图42中所示金锡层移除光致抗蚀剂一部分的示意图。图44示出抛光绝缘层的顶部表面的示意图。图44a示出其中导电材料已经经受回流处理的完成的晶片的示意图。图45示出耦合至第二衬底的前侧的第一衬底的前侧的示意图。图46示出在第一和第二衬底之间的气密结合的示意图。图47示出在第一和第二衬底之间延伸从而形成互连的金锡的示意图。图48示出穿通衬底形成的通孔的示意图。图49示出从图48中所示衬底之一移除热氧化物的示意图。图50示出用于形成能够在将经受晶片间结合的晶片之间形成互连的板的方法的 流程图。图51示出带有氧化物交迭的晶片间结合的示意性侧视图。图52示出没有氧化物交迭的晶片间结合的示意性侧视图。图53示出在回流处理前凸点与板间结构的示意图。图54示出在回流处理后图53中所示凸点与板间结构的示意图。图55示出已经经受清洁操作并在衬底的第一和第二侧上形成热氧化物后的衬底 的示意图。图56示出在衬底侧边上形成第一板层的示意图。图57示出其中在衬底的整个表面上形成薄层热氧化物的示意图。图58示出形成在通孔中的导电金属的示意图。图59示出移除第一、第二、和第三导电材料的一部分的示意图。图60示出在导电材料上沉积的金锡的示意图。图61示出其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·鲁本，M·F·马特斯，J·R·史密斯，
申请(专利权)人：美敦力公司，
类型：
国别省市：