基于硅通孔的三维晶圆叠层的键合方法

摘要

本发明描述了一个利用硅通孔连接键合实现晶圆叠层的方法，其中晶圆含有填充满焊料的硅通孔和横向的微通道。为了填充满通孔和微通道，晶圆叠层被放置在一个焊室内，并且通过真空汲取熔焊料穿过通孔和微通道而建立电连接。在组装晶圆叠层期间，晶圆通过粘胶层而被固定在一起。在晶圆叠层冷却后，可以通过局部重新加热焊料而软化焊料，从焊室移走晶圆叠层。

主权项

一个形成晶圆叠层的方法，包括：组装多个晶圆以形成晶圆叠层，其中每个所述晶圆至少有一个通孔，在两个晶圆界面之间有一个微通道用来连接一个晶圆上的第一通孔和另一个晶圆上的第二通孔，其中至少一对相邻晶圆的通孔是彼此横向移位的，横向移位的通孔通过一个在所述相邻晶圆之间的界面上延伸的横向的微通道被连接在一起；和放置所述多个晶圆在一个焊室内，并施加一个真空到所述晶圆叠层中的第一晶圆的第一表面，以从所述晶圆叠层中的最底层晶圆的第二表面汲取熔焊料穿过所述通孔和微通道，直到所述通孔和微通道填充满焊料而完成晶圆叠层的电互连；其中所述晶圆叠层是在晶圆保持架上形成，其中在所述焊室内放置所述晶圆叠层之前去掉所述晶圆保持架；其中所述晶圆叠层是通过以下步骤形成：(a)沉积第一层光刻胶在第一晶圆上，然后图案化所述第一层光刻胶以确定将在所述第一晶圆上形成的通孔的位置，(b)在所述第一晶圆上对应所述通孔处蚀刻出开口，但没有一直延伸穿过所述第一晶圆，(c)在所述开口的内表面上和在围绕所述开口的所述第一晶圆的第一表面上形成一个金属层，(d)固定所述第一晶圆在一个晶圆保持架上，使得所述第一晶圆的所述第一表面面向所述晶圆保持架，而所述第一晶圆的第二表面远离所述晶圆保持架，(e)研磨所述第一晶圆的所述第二表面，直到所述开口延伸穿过所述第一晶圆，而变成通孔，(f)施加一层粘胶层到所述第二表面，并图案化所述粘胶层以至少去除所述通孔区域内的粘胶以形成所述微通道，将已经执行步骤（a）到（c）的第二晶圆粘贴到所述粘胶层，然后在所述第二晶圆上执行步骤（e）和（f），然后在随后的晶圆上重复步骤（a）到（c）和（e）到（f），直到完成晶圆叠层，在最后的晶圆上省略步骤（f）。