直接结合的框架晶片的制作方法

本领域涉及直接结合的框架晶片。

背景技术：

1、许多电子器件包括填充流体或填充空气的腔体。例如，在一些应用中，与包覆模制管芯相反，在填充空气的腔体内提供集成器件管芯以便避免热诱发应力或出于其他考虑可能是有益的。作为另一示例，一些微机电系统(microelectromechanical system，mems)器件包括用于诸如麦克风、气体传感器等应用的腔体。许多其他类型的器件也利用填充空气的腔体。相应地，对于具有腔体的电子器件仍有持续的需求。

技术实现思路

技术特征：

1.一种方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中形成所述开口包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述开口包括在所述第一方向上完全地蚀刻穿过所述主体部分。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其中形成所述开口包括在所述第一方向上蚀刻穿过所述第二结合层。

5.根据权利要求2所述的方法，其中形成所述开口还包括：在从所述框架元件的所述第二侧朝向所述框架元件的所述第一侧的第二方向上部分地蚀刻穿过所述主体部分。

6.根据权利要求2、3或5所述的方法，其中形成所述开口还包括：在从所述框架元件的所述第二侧朝向所述框架元件的所述第一侧的第二方向上蚀刻穿过所述第二结合层。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：在形成所述开口之前，将所述框架元件安装到支撑件。

8.根据权利要求7所述的方法，其中将所述框架安装到支撑件包括：将所述框架元件安装到具有有机粘合剂的刚性衬底。

9.根据权利要求7所述的方法，其中将所述框架安装到支撑件包括：将所述框架元件安装到胶带。

10.根据权利要求7所述的方法，其中将所述框架安装到支撑件包括：在没有粘合剂的情况下将所述框架元件直接结合到刚性衬底。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述衬底包括无机结合层，所述无机结合层包括氮化硅。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述无机结合层具有在100μj/m2至1000μj/m2的范围内的结合能量。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述无机结合层包括挥发性成分，所述挥发性成分在被加热时减弱结合强度。

14.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其中将所述第一元件直接结合到所述框架元件的所述第一结合层是在将所述框架元件安装到支撑件之后执行的。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：在将所述第一元件直接结合到所述框架元件的所述第一结合层之后，将所述支撑件从所述框架元件移除。

16.根据权利要求15所述的方法，其中将所述第二元件直接结合到所述框架元件的所述第二结合层是在将所述支撑件从所述框架元件移除之后执行的。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，还包括：形成穿过所述框架元件的至少一部分到达所述腔体的通气孔。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：在将所述第一元件直接结合到所述框架元件的所述第一结合层之后，形成所述通气孔。

19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中将所述第一元件直接结合到所述框架元件的所述第一结合层包括：在没有粘合剂的情况下，将所述第一元件的导电接触特征直接结合到所述框架元件的对应导电接触特征。

20.根据权利要求19所述的方法，其中将所述第二元件直接结合到所述框架元件的所述第二结合层包括：在没有粘合剂的情况下，将所述第二元件的导电接触特征直接结合到所述框架元件的对应导电接触特征。

21.根据权利要求19或20所述的方法，其中将所述第一元件直接结合到所述框架元件的所述第一结合层包括：将所述第一元件的非导电结合层直接结合到所述框架元件的非导电结合层。

22.根据权利要求19和20所述的方法，还包括：提供穿过所述框架元件的导电衬底通孔(tsv)，其中所述tsv包括铜、镍、钨、铝或多晶硅中的至少一种。

23.根据权利要求22所述的方法，其中所述导电接触特征包括与所述tsv相同的材料。

24.根据权利要求22所述的方法，其中所述导电接触特征包括与所述tsv不同的材料。

25.根据权利要求22所述的方法，其中所述tsv的宽度大于所述导电接触特征的宽度。

26.根据权利要求22所述的方法，其中所述tsv的宽度小于所述导电接触特征的宽度。

27.根据权利要求22所述的方法，其中多于一个导电接触特征在所述第一侧连接到所述框架元件中的所述tsv。

28.根据权利要求22所述的方法，其中多于一个导电接触特征在所述第一侧和所述第二侧连接到所述框架元件中的所述tsv。

29.根据权利要求22所述的方法，其中再分布层(rdl)导电迹线被设置在所述导电接触特征与所述tsv之间。

30.一种框架元件，包括：

31.根据权利要求30所述的框架元件，其中所述第二结合层包括所述开口的第三侧壁，所述第三侧壁包括第三蚀刻标志，所述第三蚀刻标志指示在所述第一方向上的第三蚀刻过程。

32.根据权利要求31所述的框架元件，其中所述第二侧壁和所述第三侧壁在相同取向上被锥形化。

33.根据权利要求32所述的框架元件，其中所述第二侧壁和所述第三侧壁沿着所述第一方向向内锥形化。

34.根据权利要求32所述的框架元件，其中所述第二侧壁和所述第三侧壁沿着所述第一方向向外锥形化。

35.根据权利要求30所述的框架元件，其中所述第二结合层包括所述开口的第三侧壁，所述第三侧壁包括第三蚀刻标志，所述第三蚀刻标志指示在从所述框架元件的所述第二侧朝向所述框架的所述第一侧的第二方向上的第三蚀刻过程。

36.根据权利要求35所述的框架元件，其中所述主体部分包括所述开口的第四侧壁，所述第四侧壁包括第四蚀刻标志，所述第四蚀刻标志指示在所述第二方向上的第四蚀刻过程。

37.根据权利要求36所述的框架元件，其中所述第一侧壁和所述第四侧壁在接合部处交汇。

38.根据权利要求37所述的框架元件，其中所述接合部相对于所述第一侧壁和所述第四侧壁的相应表面而径向向内突出。

39.根据权利要求35至38中任一项所述的框架元件，其中所述第二侧壁和所述第三侧壁在相对取向上被锥形化。

40.根据权利要求30和35至39中任一项所述的框架元件，其中所述第二侧壁和所述第三侧壁在第三方向上被横向地错位，所述第三方向横向于所述第一方向。

41.根据权利要求30至40中任一项所述的框架元件，其中所述第一蚀刻标志、所述第二蚀刻标志、所述第三蚀刻标志和所述第四蚀刻标志中的任何一个蚀刻标志包括对应的所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁中的相应条纹。

42.根据权利要求30至41中任一项所述的框架元件，其中所述第一蚀刻标志、所述第二蚀刻标志、所述第三蚀刻标志和所述第四蚀刻标志中的任何一个蚀刻标志包括对应的所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁和所述第四侧壁中的相应锥度角。

43.根据权利要求30至42中任一项所述的框架元件，其中所述主体部分包括半导体材料。

44.根据权利要求43所述的框架元件，其中所述半导体部分包括硅。

45.根据权利要求30至44中任一项所述的框架元件，其中所述第一结合层包括第一非导电结合层，其中第一导电接触特征至少部分地嵌入在所述第一非导电结合层中。

46.根据权利要求45所述的框架元件，其中所述第二结合层包括第二非导电结合层，其中第二导电接触特征至少部分地嵌入在所述第二非导电结合层中。

47.根据权利要求45或46所述的框架元件，还包括：延伸穿过所述框架元件的导电衬底通孔(tsv)，所述tsv包括或连接到所述第一导电接触特征和所述第二导电接触特征。

48.根据权利要求47所述的框架元件，其中所述tsv包括铜、镍、钨、铝或多晶硅中的至少一种。

49.根据权利要求47或48所述的方法，其中所述导电接触特征包括与所述tsv相同的材料。

50.根据权利要求47或48所述的方法，其中所述导电接触特征包括与所述tsv不同的材料。

51.根据权利要求47所述的方法，其中所述tsv的宽度大于所述导电接触特征的宽度。

52.根据权利要求47所述的方法，其中所述tsv的宽度小于所述导电接触特征的宽度。

53.根据权利要求47所述的方法，其中多于一个导电接触特征在所述第一侧连接到所述框架元件中的所述tsv。

54.根据权利要求47所述的方法，其中多于一个导电接触特征在所述第一侧和所述第二侧连接到所述框架元件中的所述tsv。

55.根据权利要求47所述的方法，其中再分布层(rdl)导电迹线被设置在所述导电接触特征与所述tsv之间。

56.根据权利要求30至47中任一项所述的框架元件，其中所述第一非导电结合层和所述第二非导电结合层中的至少一者包括氧化硅。

57.根据权利要求30至56中任一项所述的框架元件，其中所述第一结合层和所述第二结合层被抛光。

58.一种结合结构，包括根据权利要求30至57中任一项所述的框架元件，所述结合结构包括第一元件和第二元件，所述第一元件在没有介入粘合剂的情况下被直接结合到所述框架元件的所述第一侧，所述第二元件在没有介入粘合剂的情况下被直接结合到所述框架元件的所述第二侧，所述结合结构包括至少部分地由所述开口定义的腔体。

59.根据权利要求58所述的结合结构，其中所述第一元件的第三导电接触特征在没有粘合剂的情况下被直接结合到所述框架元件的所述第一导电接触特征。

60.根据权利要求59所述的结合结构，其中所述第二元件的第四导电接触特征被直接结合到所述框架元件的所述第二导电接触特征。

61.根据权利要求58至60中任一项所述的结合结构，其中所述框架元件的所述第一非导电结合层被直接结合到所述第一元件的第三非导电结合层。

62.根据权利要求61所述的结合结构，其中所述框架元件的所述第二非导电结合层被直接结合到所述第二元件的第四非导电结合层。

63.根据权利要求58至62中任一项所述的结合结构，还包括一个或多个器件，所述一个或多个器件被安装到所述第一元件和所述第二元件中的至少一个元件，或者由所述第一元件和所述第二元件中的至少一个元件形成，所述一个或多个器件延伸到所述腔体中或暴露于所述腔体。

64.根据权利要求63所述的结合结构，其中所述一个或多个器件包括集成器件管芯。

65.根据权利要求58至64中任一项所述的结合结构，还包括从所述腔体延伸到外部环境的通气孔。

66.根据权利要求30至65中任一项所述的框架元件，其中所述开口的宽度在0.5mm至30mm的范围内。

技术总结
一种结合结构包括框架元件，该框架元件具有穿过其厚度而形成的腔体。该框架元件在第一侧被直接结合到第一元件，并且在第二侧被直接结合到第二元件，从而封闭腔体。该框架元件可以包括衬底通孔(TSV)。可以在结合层中形成冗余的导电接触焊盘，以用于增强直接结合质量和可靠性。

技术研发人员：G·G·小方丹,G·高,G·C·哈德孙,L·W·米卡里米
受保护的技术使用者：美商艾德亚半导体接合科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23