特許 7281894 ＭＥＭＳデバイス内の気密封止を形成するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-18

(45)【発行日】2023-05-26

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳデバイス内の気密封止を形成するための方法

(51)【国際特許分類】

   B81C 3/00 20060101AFI20230519BHJP

   H01L 23/02 20060101ALI20230519BHJP

【ＦＩ】

B81C3/00

H01L23/02 C

【請求項の数】 18

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2018224625

(22)【出願日】2018-11-30

(65)【公開番号】P2019098516

(43)【公開日】2019-06-24

【審査請求日】2021-11-26

(31)【優先権主張番号】15/829314

(32)【優先日】2017-12-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512169604

【氏名又は名称】エルビット システムズ オブ アメリカ，エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】アーリン ダブリュ．スミス

(72)【発明者】

【氏名】ダン チルコット

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特表２００７－５０３６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１７５０８４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表平１１－５０８０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９４０６９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／００７４５９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－０６６７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４８３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１７１２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／００５０８４１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２７８６０２６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ８１Ｃ ３／００

Ｈ０１Ｌ ２３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウェハ間の低温結合を形成するための方法であって、
第１のウェハの第１の面上にレジストをスピンすることと、
前記第１のウェハの前記第１の面の一部を露出するように前記レジスト内に１つ以上の経路を形成することと、
前記経路と整列する１つ以上の凹部であって前記１つ以上の凹部のそれぞれが平坦な表面およびエッジを有する凹部を形成するように、前記１つ以上の経路を介して前記第１のウェハの前記第１の面をエッチングすることと、
１つ以上の接着金属が前記１つ以上の凹部のそれぞれの内部に蒸着されるように、前記レジスト上に前記１つ以上の接着金属を蒸着することと、
前記レジストを除去することと、
高温結合を用いて前記第１のウェハの第２の面に第２のウェハを結合することと、
前記１つ以上の凹部内に蒸着された前記１つ以上の接着金属上にインジウムを蒸着することと、
第３のウェハと前記第１のウェハとの間に低温結合を形成するように前記第３のウェハと前記第１のウェハの前記第１の面との間で前記インジウムを圧縮することとを含み、
前記高温結合は所定の温度での接合プロセスによる結合であり、前記低温結合は前記所定の温度より低い温度での接合プロセスによる結合である、方法。

【請求項2】

前記１つ以上の凹部が、前記第１のウェハと同心である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記１つ以上の凹部のそれぞれが、前記第１のウェハの前記第１の面の周囲領域の周囲に連続的に延びている、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記１つ以上の接着金属が、
チタンの第１の接着金属と、
金の第２の接着金属とを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項5】

前記インジウムが圧縮されるときに、前記１つ以上の凹部のエッジが前記インジウムについてのせん断点を形成する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第３のウェハと前記第１のウェハの前記第１の面との間の結合が気密結合であり、前記第１のウェハへの前記第２のウェハの結合は、前記第１のウェハと前記３のウェハに加わる圧力を用いて形成される、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記第２および第３のウェハがシリコンウェハである、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１のウェハがガラスウェハである、請求項１に記載の方法。

【請求項9】

前記１つ以上の凹部が等方性エッチングにより前記第１のウェハの前記第１の面にエッチングされる、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

微小電気機械システムであって、
第１のウェハであって、
中央領域を取り囲む周囲領域を有する第１の面と、
前記第１の面に対向する第２の面と、
前記第１のウェハの前記第１の面の周囲領域内で全体的に且つ周囲に連続的に配置された１つ以上の凹部であって前記１つ以上の凹部のそれぞれがエッジを含む凹部と、を含む第１のウェハと、
前記１つ以上の凹部内に配置された１つ以上の接着金属と、
前記第１のウェハの前記第２の面に結合された第２のウェハと、
前記１つ以上の接着金属上に配置されたインジウムと、
前記インジウムを介して前記第１のウェハの前記第１の面に結合された第３のウェハとを含む、微小電気機械システム。

【請求項11】

前記第２および第３のウェハがシリコンウェハであり、前記第１のウェハがガラスウェハである、請求項１０に記載の微小電気機械システム。

【請求項12】

前記第３のウェハが前記第１のウェハの前記第１の面に気密結合される、請求項１１に記載の微小電気機械システム。

【請求項13】

前記凹部のそれぞれが第１の深さを有し、前記接着金属が第１の高さを有し、前記第１の深さが前記第１の高さよりも大きい、請求項１０に記載の微小電気機械システム。

【請求項14】

前記１つ以上の凹部から外方に延びる前記１つ以上の接着金属に蒸着され且つ前記１つ以上の凹部のエッジから隔てられているインジウムをさらに含む、請求項１０に記載の微小電気機械システム。

【請求項15】

ウェハ間の低温結合を形成するための方法であって、
第１のウェハの第１の面の周囲領域上にレジストをスピンすることと、
前記レジストに１つ以上の経路を形成することと、
前記１つ以上の経路を介して前記第１のウェハの前記第１の面に１つ以上の凹部をエッチングすることと、
前記１つ以上の凹部に１つ以上の接着金属を蒸着することと、
高温結合により前記第１のウェハの第２の面に第２のウェハを結合することと、
インジウムが前記１つ以上の凹部から外方に延びるように、前記凹部内におよび前記凹部内に蒸着された前記接着金属上に前記インジウムを蒸着することと、
第３のウェハと前記第１のウェハの前記第１の面との間で前記インジウムを圧縮することによって前記第１のウェハの前記第１の面に前記第３のウェハを結合することとを含み、
前記高温結合は所定の温度での接合プロセスによる結合であり、前記低温結合は前記所定の温度より低い温度での接合プロセスによる結合である、方法。

【請求項16】

前記第３のウェハが気密結合により前記第１のウェハに結合される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記第２および第３のウェハがシリコンウェハであり、前記第１のウェハがガラスウェハである、請求項１６に記載の方法。

【請求項18】

前記１つ以上の凹部が、前記第１のウェハの周囲領域の周囲に連続的に延びている、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、気密封止型微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に関する。より具体的には、本発明は、気密封止された空洞を必要とするＭＥＭＳデバイス内で複数のウェハをともに低温接合する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

イメージインテンシファイア装置は、低光景をユーザに増幅するように夜間視野ゴーグルにおいて利用されることができる。ＭＥＭＳイメージインテンシファイアを利用することは、夜間視野ゴーグルのサイズおよび重量の低減を可能にすることができる。ＭＥＭＳイメージインテンシファイアデバイスは、相互に気密封止された複数の異なるウェハから構成されることができる。ＭＥＭＳイメージインテンシファイアデバイスの従来のウェハ製造プロセスでは、第１のウェハは、両面処理を必要とし、第１のウェハの面の１つは、第２のウェハを第１のウェハに接合するために低温気密を利用することが必要とされることがある。この低温気密は、大抵の場合、インジウムと、インジウムの基礎をなす１つ以上の接着金属とを利用する。従来のウェハ製造プロセスでは、低温気密シールを達成するために、インジウムおよび接着金属がウェハ基板の平坦な表面上に配置される。インジウムは、非常に柔らかい粘着性の金属であり、容易に損傷を受けたり、工具に固着する可能性がある。ウェハ製造プロセス全体を通してインジウムを取り扱うことを避けるために、材料は、ウェハ表面上の接着金属上にプロセスの後期に蒸着される。しかしながら、両面ウェハは、ウェハの製造プロセス中に、繰り返し処理され、半導体装置（例えば、チャックなど）の内外に配置される。これは、大抵の場合、ウェハ製造プロセス中に接着金属が傷ついたり損傷したりする結果となる。接着金属が損傷すると、気密封止は、インジウムが損傷領域を濡らさないことから、接着金属の隙間または引っかき傷によって形成するのが防止される。さらにまた、インジウムが酸化されると、接合および気密封止を提供するために、新しいインジウムが露出されなければならない。したがって、従来のウェハ構造では大抵の場合にそうであるように、第２のウェハの接合面は、他のウェハの平坦な表面の接着金属上に配置された新しいインジウムを貫通して露出させるために、突起を有しなければならない。

【0003】

したがって、必要とされるのは、接着金属を損傷せずにインジウムの連続パターンがウェハ間の適切な気密封止を形成することを可能にするＭＥＭＳデバイスの複数のウェハの低温／接合のプロセスである。さらにまた、必要とされるものはまた、低温接合された接合ウェハ対の両面加工を可能にするプロセスである。必要とされるものはまた、封止領域が減少した低温接合とともにウェハを気密封止するプロセスである。

【発明の概要】

【0004】

微小電気機械デバイスの両面ウェハを処理する方法は、第１のウェハの第１の面上にレジストをスピンすることを含む。本方法は、さらに、レジスト内に１つ以上の経路を形成して、第１のウェハの第１の面の一部を露出させることを含む。１つ以上の経路は、円形、楕円形または丸みのある矩形である同心円状パターンとして形成されることができる。本方法はまた、第１のウェハの第１の面に１つ以上の凹部をエッチングすることを含み、１つ以上の凹部のそれぞれは、平坦な表面およびエッジのセットを含む。さらにまた、本方法は、１つ以上の接着金属が１つ以上の凹部内に蒸着されるように、レジスト上に１つ以上の接着金属を蒸着し、そして第１のウェハからレジストを除去することを含む。本方法は、最終的に、凹部内に蒸着した接着金属上にインジウムを蒸着し、そして、第２のウェハと第１のウェハとの間でインジウムを圧縮することによって第２のウェハを第１のウェハに接合することを含む。

【0005】

別の実施形態では、微小電気機械システムは、第１のウェハと、１つ以上の接着金属と、１つ以上のインジウムの蒸着物と、第２のウェハとを含む。第１のウェハは、第１の面および第２の面を含み、第１の面は、中央領域を取り囲む周辺領域を有する。第１のウェハは、さらに、第１のウェハの第１の面の周辺領域に形成された１つ以上の凹部を含む。１つ以上の凹部のそれぞれは、エッジのセットを含む。１つ以上の接着金属は、１つ以上の接着金属が１つ以上の凹部を超えて延びないように１つ以上の凹部内に配置される。第２のウェハは、１つ以上の接着金属上に配置されたインジウムを圧縮することによって第１のウェハの第１の面に接合される。圧縮されると、１つ以上の凹部のそれぞれのエッジは、インジウムのせん断点を形成し、低温接着を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、本発明にかかる複数のウェハをともに接合する方法のフローチャートを示している。

【0007】

【図2A】図２Ａは、図１に示された方法にしたがって第１のウェハの上面の周辺領域の周りにスピンされたレジストを有する第１のウェハの平面図を示している。

【0008】

【図2B】図２Ｂは、図２Ａに示された第１のウェハの図２Ａの線Ａ－Ａに沿った断面図を示している。

【0009】

【図3A】図３Ａは、図１に示された方法にしたがってレジスト内に配置された経路を有する第１のウェハの平面図を示している。

【0010】

【図3B】図３Ｂは、図３Ａに示された第１のウェハの図３Ａの線Ｂ－Ｂに沿った断面図を示している。

【0011】

【図4】図４は、図１に示された方法にしたがって凹部が通路を通って第１のウェハの上面にエッチングされた、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示される第１のウェハの断面図を示している。

【0012】

【図5】図５は、図１に示された方法にしたがって第１ウェハ上に接着金属が蒸着された、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示された第１のウェハの断面図を示している。

【0013】

【図6】図６は、図１に示された方法にしたがってレジストが第１ウェハから除去された、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示された第１のウェハの断面図を示している。

【0014】

【図7】図７は、図１に示された方法にしたがって第２ウェハが第１ウェハの底部に結合された、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示された第１のウェハの断面図を示している。

【0015】

【図8】図８は、図１に示された方法にしたがってインジウムが第１のウェハ上に蒸着された、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示された第１のウェハの断面図を示している。

【0016】

【図9】図９は、図１に示された方法にしたがって第３のウェハがインジウムを介して第１のウェハの上面に結合された、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａおよび図３Ｂに示された第１のウェハの断面図を示している。

【0017】

本開示を通して、同様の要素を識別するために、同様の参照符号が使用されている。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明にかかる夜間視野ゴーグルのイメージインテンシファイアとして利用されるＭＥＭＳデバイスのウェハ処理の例示的な方法が、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、および図４－図９に示されている。本明細書に開示された方法１００は、接着金属を損傷することなく両面ウェハ処理を可能にして、封止面積が低減された低温気密の形成を可能にする。

【0019】

図１に示されるように、方法１００の第１のステップ１０５は、第１のウェハの第１の面の領域上にレジストを配置することである。図２Ａおよび図２Ｂに示されるものは、その領域の周りで第１のウェハ２００上に配置またはスピンされたレジスト２１０を有する第１のウェハ２００の領域である。第１のウェハ２００は、限定されるものではないが、ガラスウェハ、シリコンウェハなどを含む任意の種類のウェハとすることができる。第１のウェハ２００は、第１のまたは上面２０２および第２のまたは下面２０４を含む。図２Ａに示されるように、第１のウェハ２００の領域は、略矩形であるが、第１のウェハは、限定されるものではないが、円形、五角形、八角形などを含む任意の他の形状であってもよい。

【0020】

レジスト２１０は、スピンコーティングによって第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面上に配置されるフォトレジストであってもよい（例えば、フォトレジストの粘性のある液体溶液は、第１のウェハ２００上に分配され、第１のウェハ２００は、均一に厚い層を生成するために急速にスピンされる）。図２Ａに最もよく示されるように、レジスト２１０は、レジスト２１０が第１のウェハ２００の領域のエッジ２０６に近接した第１のウェハ２００の領域の周囲に配置されるように、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面上に配置されることができる。さらに、レジスト２１０は、第１のウェハ２００の第１の側面２０２の中央部２０８を露出させたままにし、別のウェハが第１のウェハ２００に接合されたときに真空キャビティの一部を後に形成する。レジスト２１０は、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面上に配置されたとき、第１のまたは上面２１２および第２のまたは下面２１４を含むことができる。レジスト２１０の第２の面２１４は、第１のウェハ２００の第１の面２０２と当接している。図２Ａに示されるように、レジスト２１０によって占められる第１のウェハの第１の面２０２の面積と中央部２０８との比は、説明の目的のみのためのものである。したがって、中央部２０８は、レジスト２１０よりも第１のウェハ２００のより大きな領域を占めてもよい。

【0021】

図１に戻ると、方法１００の第２のステップ１１０は、レジスト２１０の部分を除去して、レジスト２１０を通る経路を開けることであり、経路は、後で蒸着される所望の幅の接着金属である。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面の以前に被覆された部分を露出するように各経路３００、３１０、３２０が第１の面２１２から第２の面２１４までレジスト２１０を通って延びるように、一連の経路３００、３１０、３２０がレジスト２１０に形成される。さらに、経路３００、３１０、３２０は、互いに同心であり、第１のウェハ２００および第１のウェハ２００の中央部２０８とも同心とすることができる。第１の経路３００は、最も外側の経路であり、第３の経路３２０は、最も内側の経路であり、第２の経路３１０は、第１の経路３００と第３の経路３２０との間に配置される。さらに、各経路３００、３１０、３２０は、第１のウェハ２００の領域の周囲にレジスト２１０を通って連続的に延びる。

【0022】

経路３００、３１０、３２０は、レジスト２２０を化学的に変化させる光のパターンにレジスト２１０を曝すことによってレジスト２１０に形成されることができ、レジスト２１０の露光部が特殊な溶液によって除去されることを可能にする。いくつかの実施形態では、使用されるレジスト２１０のタイプに応じて、結果として生じるウェハが焼き付けられて残留レジスト２１０を固化させることができる。さらにまた、任意数の経路３００、３１０、３２０がレジスト２１０内に形成されてもよく、これらの経路３００、３１０、３２０は、任意の幅とすることができる。

【0023】

図１に戻ると、方法１００の第３のステップ１１５は、レジスト２１０の経路３００、３１０、３２０を通って第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面に凹部をエッチングし、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面に凹状空洞または凹部を形成することである。図４に示されるように、各凹部４００、４１０、４２０が通路３００、３１０、３２０と整列するように、一連の凹部４００、４１０、４２０が第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面に形成される。より具体的には、第１の凹部４００は、第１の経路３００と整列し、第２の凹部４１０は、第２の経路３１０と整列し、第３の凹部４２０は、第３の経路３２０と整列する。経路３００、３１０、３２０と同様に、凹部４００、４１０、４２０は、互いに同心であり、第１のウェハ２００および第１のウェハ２００の中央部２０８と同心である。したがって、第１の凹部４００は、最も外側の凹部であり、第３の凹部４２０は、最も内側の凹部であり、第２の凹部４１０は、第１の凹部４００と第３の凹部４２０との間に配置される。さらに、凹部４００、４１０、４２０が第１のウェハ２００の中央部２０８と同心であるように、各凹部４００、４１０、４２０は、第１のウェハ２００の第１の面２０２の領域の周囲に連続して延びている。

【0024】

さらに図４に示されるように、各凹部４００、４１０、４２０は、それぞれ、平坦部４０２、４１２、４２２を含むように形成されることができる。さらにまた、凹部４００、４１０、４２０は、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面とともに、それぞれエッジ４０４、４１４、４２４を形成する。いくつかの実施形態では、各凹部４００、４１０、４２０が、第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面と平坦部４０２、４１２、４２２との間に複数の段付きエッジ４０４、４１４、４２４をそれぞれ含むように、凹部４００、４１０、４２０が第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面にエッチングされる。図４に示されるように、凹部４００、４１０、４２０のエッジ４０４、４１４、４２４がそれぞれレジスト２１０の残りの部分の下方に配置されるように、凹部４００、４１０、４２０が第１のウェハ２００の第１の面２０２にエッチングされる（すなわち、凹部は、エッジ４０４、４１４、４２４がそれぞれ経路３００、３１０、３２０の外側に配置されるように過剰にエッチングされる）。換言すれば、凹部４００、４１０、４２０がレジスト２１０をアンダーカットするように、凹部４００、４１０、４２０が第１のウェハ２００の第１の面２０２にエッチングされる。

【0025】

第１ウェハ２００の第１の面２０２の表面は、経路３００、３１０、３２０を介してエッチングされて、凹部４００、４１０、４２０を形成することができる。１つの実施形態では、エッチングは、液体または「湿式」エッチング（すなわち、等方性エッチング）によって完了させることができる。別の実施形態では、エッチングは、プラズマまたは「ドライ」エッチングによって完了させることができる。図４に示されるように、エッチングは、レジスト２１０に形成された経路３００、３１０、３２０をアンダーカットすることをもたらすことができる。

【0026】

図１に戻ると、方法１００の第４のステップ１２０は、中央領域２０８の外側の第１のウェハ２００の第１の面２０２に接着金属を蒸着させることである。したがって、接着金属は、レジスト２１０、経路３００、３１０、３２０、および凹部４００、４１０、４２０上に蒸着される。換言すれば、接着金属は、第１のウェハ２００の中央領域２０８に配置されていない。図５に示される実施形態では、２つの接着金属５００、５１０が蒸着される。さらに、一度蒸着された経路３００、３１０、３２０のために、接着金属５００、５１０は、レジスト２１０と凹部４００、４１０、４２０内の双方に配置される。

【0027】

図５にさらに示されるように、第１の接着金属５００がレジスト２１０の第１の面２１２上に配置または載置され且つ凹部４００、４１０、４２０の平坦な表面４０２、４１２、４２２上に直接配置または載置されるように、第１の接着金属５００が最初に蒸着された。そして、第２の接着金属５１０がレジスト２１０上に配置された第１の接着金属５００の蒸着物および凹部４００、４１０、４２０内に配置された第１の接着金属５００の蒸着物上に配置または載置されるように、第２の接着金属５１０が第１の接着金属５００の上に蒸着される。第１および第２の接着金属５００、５１０は、それぞれ、凹部４００、４１０、４２０の平坦な表面４０２、４１２、４２２の全体に沿って蒸着されてもよい。さらに、凹部４００、４１０、４２０は、凹部４００、４１０、４２０内に蒸着されたときに、接着金属５００、５１０の蒸着物が第１のウェハ２００の上面２０２を超えて延びない深さからなる。図示されるように、レジスト２１０は、凹部４００、４１０、４２０の形成を可能にするために使用されることができるだけでなく、接着金属５００、５１０が凹部４００、４１０、４２０の外側の第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面上に蒸着されるのを防止する。

【0028】

先に説明したように、図５に示される実施形態では、２つの接着金属が第１のウェハ２００上に蒸着される。他の実施形態では、任意数の接着金属が蒸着されてもよい。さらにまた、限定されるものではないが、クロム、金、ニッケル、チタンなどを含む任意のタイプの接着金属が蒸着されてもよい。図示された実施形態では、第１の接着金属５００は、チタンとすることができ、第２の接着金属５１０は、金とすることができる。

【0029】

図１に戻ると、方法１００の第５のステップ１２５は、第１のウェハ２００の第１の面２０２からレジスト２１０を除去することである。図６に示されるように、レジスト２１０が除去されると、レジスト２１０の第１の面２１２に配置された接着金属５００、５１０の蒸着物もまた除去される。したがって、先にレジスト２１０によって被覆された第１のウェハ２００の第１の側２０２の部分が露出される。さらにまた、第１のウェハ２００上に配置されたままである接着金属５００、５１０の蒸着物のみが、それぞれ、平坦な表面４０２、４１２、４２２上の凹部４００、４１０、４２０内に配置された接着金属５００、５１０の蒸着物である。先に説明したように、レジスト２１０は、凹部４００、４１０、４２０の形成を可能にするとともに、凹部４００、４１０、４２０の外側の第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面上に接着金属５００、５１０が蒸着されるのを防止する。

【0030】

図１に示されるように、方法１００の第６のステップ１３０は、第１のウェハ２００の第２の面２０４に第２のウェハを接合することである。図７に示されるように、第２のウェハ７００は、第１のウェハ２００の第２の面２０４に接合される。第２のウェハ７００は、限定されるものではないが、シリコン、ガラスなどを含む任意のタイプのウェハとすることができる。しかしながら、図７に示される実施形態では、第２のウェハ７００は、シリコンウェハである。第２のウェハ７００は、第１の面７０２および第２の面７０４を含むことができる。図示されるように、第２のウェハ７００の第１の面７０２の表面は、第１のウェハ２００の第２の面２０４の表面に直接的または間接的に接合される。第１のウェハ２００に対する第２のウェハ７００の接合は、接合プロセス中に第１のウェハ２００の第１の面２０２および第２のウェハ７００の第２の面７０４に加えられる力を必要とする任意のタイプの高温接合とすることができる。したがって、ツールは、第２のウェハ７００の第２の面７０４に接触して力を加えると同時に、第１のウェハ２００の第１の面２０２に接触して力を加えることが要求される。ツールが第１のウェハ２００の第１の面２０２に接合力を加えるとき、接着金属５００、５１０が凹部４００、４１０、４２０内に配置されることから、および接着金属５００、５１０が第１のウェハ２００の第１の面２０２を越えて延びないことから、接着金属５００、５１０は、第１のウェハ２００に対する第２のウェハ７００の高温接合中にツールによって接触されることはない。したがって、ツールを第１のウェハ２００の第１の面２０２に適用することは、高温接合プロセス中に接着金属５００、５１０を損傷することはない。

【0031】

図１に戻ると、方法１００の第７のステップ１３５は、凹部４００、４１０、４２０内に配置された接着金属５００、５１０上にインジウムを蒸着させることである。図８に示されるように、インジウム８００、８１０、８２０が凹部４００、４１０、４２０内の接着金属５００、５１０上にそれぞれ配置されるとき、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０は、それよりも高くて広い。これは、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０が凹部４００、４１０、４２０からそれぞれ第１のウェハ２００の第１の面２０２を越えて延びることを可能にする。さらに、図８に示される状態では、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０のそれぞれは、凹部４００、４１０、４２０のエッジ４０４、４１４、４２４からそれぞれ離間している。蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０は、それぞれ、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０が、凹部４００、４１０、４２０と同様に、第１のウェハ２００の第１の面２０２の領域の周囲に同心矩形を形成するように、凹部４００、４１０、４２０にわたって蒸着される。凹部４００、４１０、４２０と同様に、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０はまた、第１のウェハ２００および第１のウェハ２００の中央部２０８と同心とすることができる。したがって、第１のインジウム蒸着物８００は、最も外側のインジウム蒸着物であり、第３のインジウム蒸着物８２０は、最も内側のインジウム蒸着物であり、第２のインジウム蒸着物８１０は、第１および第３のインジウム蒸着物８００、８２０の間に配置される。さらにまた、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０のそれぞれは、凹部４００、４１０、４２０をそれぞれ通って連続的に延びている。

【0032】

インジウム８００、８１０、８２０は、複数の方法で凹部４００、４１０、４２０内に、および接着金属５００、５１０上に蒸着されることができる。１つの実施形態では、インジウム８００、８１０、８２０は、紙などの基材上に予め形成されてもよい。そして、予め形成されたインジウム８００、８１０、８２０を有する紙は、予め形成されたインジウム８００、８１０、８２０が各凹部４００、４１０、４２０内に配置されるように、凹部４００、４１０、４２０の上にそれぞれ配置される。そして、図８に示されるように、インジウム８００、８１０、８２０が紙から剥離された後に紙が除去され、インジウム８００、８１０、８２０を凹部４００、４１０、４２０内の接着金属５００、５１０の上に残す。別の実施形態では、インジウム８００、８１０、８２０は、図８に示されるように、インジウム８００、８１０、８２０が接着金属５００、５１０の上に位置するように、３次元プリンタによって凹部４００、４１０、４２０にそれぞれ３次元的に印刷されることができる。さらに別の実施形態では、インジウム８００、８１０、８２０は、凹部４００、４１０、４２０を形成して接着金属５００、５１０を蒸着するために上述したものと同様のリソグラフィプロセスを使用して、凹部４００、４１０、４２０内にそれぞれ蒸着されることができる。インジウム８００、８１０、８２０を凹部４００、４１０、４２０内にそれぞれ蒸着させる方法にかかわらず、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０は、蒸着ツールから除去された後、大気に曝されると酸化されることがある。

【0033】

図１に戻ると、インジウム８００、８１０、８２０が蒸着されると、方法１００の第８の最終ステップ１４０が実行されることができ、第３のウェハと第１のウェハ２００の第１の面２０２との間に低温接合を形成する。図９に示されるように、第３のウェハ９００は、限定されるものではないが、シリコン、ガラスなどを含む任意のタイプのウェハとすることができる。さらにまた、図９に示される実施形態では、第３のウェハ９００は、第２のウェハ７００と同様のシリコンウェハである。第３のウェハ９００は、第１の面９０２および第２の面９０４を含むことができる。低温接合プロセスの間、第３のウェハ９００は、第３のウェハ９００の第２の面９０４が第１のウェハ２００の第１の面２０２に向かって推進または付勢されるように、第１のウェハ２００に押し付けられる。第３のウェハ９００が第１のウェハ２００に向かって推進されるにつれて、第３のウェハ９００の第２の面９０４は、蒸着されたインジウム８００、８１０、８２０と接触する。第３のウェハ９００を第１のウェハ２００に向かって推進するために使用される力は、第１のウェハ２００と第３のウェハ９００との間でインジウム８００、８１０、８２０を圧縮させる。図９に示されるように、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０の形状のために（すなわち、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０は、それらよりも高くて広いことから）、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０が圧縮されると、インジウム８００、８１０、８２０は、凹部４００、４１０、４２０の各エッジ４０４、４１４、４２４にわたって、且つ第１のウェハ２００の第１の面２０２の表面に少なくとも部分的に沿って、各凹部４００、４１０、４２０にわたって広がる。図９にさらに示されるように、インジウム蒸着物８００、８１０、８２０は、圧縮されたときに、間隙９１０、９２０が形成される（すなわち、圧縮されたときに、圧縮されたインジウム蒸着物８００、８１０、８２０がともに延びない）ような大きさおよび形状とされる。凹部４００、４１０、４２０のエッジ４０４、４１４、４２４は、圧縮されたインジウム８００、８１０、８２０のせん断点を提供し、接触点を形成する非酸化インジウムを露出させて、第３のウェハ９００と第１のウェハ２００との間に低温接合を形成する。凹部４００、４１０、４２０がより多くのエッジ４０４、４１４、４２４（すなわち、上述した複数の段付きエッジ構造）によって形成されるとき、圧縮されたときにインジウム蒸着物８００、８１０、８２０の非酸化部分を露出するようにより多くのせん断点が提供され、したがって、ウェハ２００、９００の間のより強い低温接合を形成する。

【0034】

説明および図示された方法および構造は、接着金属に損傷を与えずにウェハが処理されることができるように、ウェハ上に接着金属を蒸着するための凹部およびリソグラフィマスクを作製する自己整合方法を提供する。これは、低温接合プロセスを使用する場合に、第１のウェハが第２のウェハとのより良好で且つより保証された気密封止を形成することを可能にする。記載された方法はまた、気密性のために最大の接合面積を提供するために、流れるインジウム中に複数のせん断点を生じさせることができる構造を提供する。複数のせん断点は、接合ライン（すなわち、凹部）の数を減少させることができ、それにより、ウェハあたりのより多くのダイを可能にする全体的な封止ライン幅を減少させる。

【0035】

本明細書で使用されることがある「左（ｌｅｆｔ）」、「右（ｒｉｇｈｔ）」、「上（ｔｏｐ）」、「下（ｂｏｔｔｏｍ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｒｅａｒ）」、「側（ｓｉｄｅ）」、「高さ（ｈｅｉｇｈｔ）」、「長さ（ｌｅｎｇｔｈ）」、「幅（ｗｉｄｔｈ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「内部（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）」、「外部（ｅｘｔｅｒｉｏｒ）」、「内側（ｉｎｎｅｒ）」、「外側（ｏｕｔｅｒ）」などの用語は、単に参照点または参照部分を記載しているにすぎず、いずれかの特定の向きまたは構成に本発明を限定するものではないことが理解されるべきである。さらに、用語「例示的（ｅｘｅｍｐｌａｒｙ）」は、本明細書では例または説明を記載するために使用される。例示として本明細書に記載されたいかなる実施形態も、好ましいまたは有利な実施形態として解釈されるべきではなく、むしろ本発明の可能な実施形態の１つの例または説明として解釈されるべきである。

【0036】

開示された発明は、１つ以上の特定の例で具体化されるように本明細書において図示されて記載されているが、それにもかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく且つ特許請求の範囲の均等物の範囲内で様々な変更および構造的変更が行われることができるため、示された詳細に限定されるように意図されるものではない。さらに、実施形態の１つからの様々な特徴は、他の実施形態に組み込むことができる。したがって、添付の特許請求の範囲は、広く且つ以下の特許請求の範囲に記載された本開示の範囲に一致する方法で解釈されることが適切である。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】