集成結構及其製造方法
2023-12-07 23:55:01 2
專利名稱：集成結構及其製造方法
技術領域：
本發明涉及包括微機電(MEMSmicro-electromechanical system)器件和用於將信號傳送至MEMS的晶片的集成結構。
背景技術：
已經有了對於微機電系統(MEMS)和納米機電系統(NEMS)在超高密度數據存儲中使用的報導。該數據存儲的方法利用具有納米尺寸尖端大型陣列的熱機械局部探測技術，諸如目前在原子力顯微鏡和掃瞄隧道顯微鏡技術中所使用的。在這項技術中，讀/寫操作通過加熱懸臂機構來進行，對懸臂機構的加熱導致了尖端與存儲介質薄膜相接觸，並產生或探測薄膜中產生的凹陷。
用於數據存儲的MEMS結構的一些設計細節已在IBM J.Res.Develop.44，323(2000)和Sensors andActuators 80，100(2000)中發表。
單個的懸臂單元在圖1A(截面圖)和圖1B(平面圖)中示意地示出。MEMS晶片1通常由矽製成，其被加工為產生具有尖端11和加熱件13的矽懸臂10。如圖1A所示，懸臂結構10形成於晶片1表面處的層上，並且隨後在懸臂10後面的體材料矽中蝕刻出空腔。經直通連接(throughtconnection)15施加電功率導致加熱件和與存儲介質12(通常為矽襯底上的聚合物膜)相接觸的尖端溫度升高。存儲介質上尖端的壓力和尖端的加熱相結合的效果導致尖端在存儲介質中產生凹痕，從而實現以非常高的位面密度(bit areal density)進行的熱機械數據寫入。
用於控制MEMS晶片1的傳統的二維布置在圖2中示意地示出。包括大量單個單元的MEMS晶片1由多路驅動器2電學控制，多路驅動器2具有與晶片1的邊緣的傳統的引線結合連接。電連接的二維布置具有固有的限制。例如，隨著晶片1中單元數量的增大，提供單元間的電隔離變得越來越難；同時，在單個連接的尺寸減小的情況下需要更高的功率尋址單元陣列。
因此，需要一種三維集成設計，其中MEMS器件和其控制器件(諸如CMOS邏輯晶片)可互連在一起，從而克服傳統的二維構造的電學限制。
發明內容
本發明提供一種集成具有微機械器件的晶片和具有電子器件的晶片的方法。特別地，本發明提供了一種用於晶片和MEMS的垂直集成的方法，其中MEMS可與表面形成接觸(諸如用作存儲器的薄膜的表面)並且具有相對該表面在垂直方向上的機械移動。
根據本發明的一個方面，提供一種用於製造集成結構的方法，該集成結構包括微機電系統(MEMS)和用於將信號傳送至MEMS的晶片。MEMS形成於襯底上，並且具有錨定部分，通過該錨定部分將MEMS連接至襯底。(在本發明的一個實施例中，MEMS為懸臂，其懸於襯底中的空腔上方，並且在錨定部分錨定至襯底。)形成從MEMS的錨定部分透過MEMS襯底延伸的導體。晶片在垂直於襯底表面的方向上被貼覆於MEMS襯底，從而形成從晶片到MEMS的導電通路。
在一實施例中，可通過在晶片上形成C4金屬焊墊，對準C4金屬焊墊與導體，並且隨後結合C4金屬與導體來貼覆晶片。在另一實施例中，貼覆晶片的步驟還包括在晶片上形成金屬柱頭；對準柱頭與導體；和結合柱頭與導體。在另一實施例中，貼覆晶片的步驟還包括在晶片上形成金屬柱頭和金屬焊墊之一；形成金屬柱頭和金屬焊墊的另一個與導體接觸；對準柱頭和焊墊；和結合柱頭和焊墊。
優選地，形成MEMS以使MEMS具有在垂直於所述表面地方向上延伸的尖端。更優選地，該方法還包括提供與尖端接觸的存儲介質層的步驟，其中所述層包括用於依據由所述尖端在其上製造的凹痕來存儲數據的存儲介質。更加優選地，形成MEMS的步驟還包括形成懸臂結構，該懸臂結構一端處於錨定部分而另一端具有在垂直於表面方向上延伸的尖端；和在襯底中在其位於懸臂之下的部分中形成空腔。
在優選實施例中，形成導體的步驟還包括在襯底中形成通孔；在通孔中沉積金屬；對MEMS襯底貼覆承載板；在MEMS襯底的背側表面減薄MEMS襯底以暴露金屬；和在背側表面形成金屬焊墊與通孔中的金屬接觸。優選地，承載板對燒蝕輻射透明，且所述貼覆晶片的步驟還包括暴露該板於燒蝕輻射，從而分離該板。更優選地，所述形成導體的步驟還包括用第一聚醯亞胺層塗布MEMS襯底的背側表面；在第一聚醯亞胺層中形成開口以暴露導體；和形成金屬柱頭和金屬焊墊之一與導體接觸，和所述貼覆晶片的步驟包括用第二聚醯亞胺層塗布晶片；在第二聚醯亞胺層中形成開口，在開口中形成金屬柱頭和金屬焊墊的另一個；和進行層壓工藝以結合第一聚醯亞胺層和第二聚醯亞胺層。更加優選地，該方法包括在所述層壓工藝之後完成MEMS的形成的步驟，包括在MEMS襯底中形成空腔以使MEMS具有懸臂結構。
優選為在貼覆晶片之前，減薄MEMS襯底。這可以通過首先貼覆承載板，並隨後在貼覆工藝完成後去除承載板而方便地完成。
優選地，提供一種用於製造集成結構的方法，該集成結構包括微機電系統(MEMS)和用於將信號傳送至MEMS的晶片。在該方法中，在襯底上形成MEMS，並且MEMS具有其中帶有開口的錨定部分，並且在錨定部分的開口中形成導體。然後，去除MEMS襯底，從而暴露MEMS的下側部分和導體。然後，在垂直於襯底表面的方向上貼覆晶片於MEMS的錨定部分，從而形成從晶片到MEMS的導電通路。在去除襯底之前，在MEMS上沉積一層並將承載板貼覆於該層將帶來方便；承載板在貼覆MEMS和晶片之後去除。晶片與MEMS之間的連接是通過形成於晶片上的金屬柱頭，該柱頭在晶片上的層中的開口中。由此，將MEMS的下側從晶片隔離開與該層的厚度相對應的距離。
在優選實施例中，該方法還包括的步驟為在晶片上沉積第二層；在第二層上形成開口；和在第二層的開口中形成金屬柱頭，且其中所述貼覆步驟還包括在MEMS的下側對準金屬柱頭和導體；和進行層壓工藝以連接MEMS於第二層。優選地，該方法還包括的步驟為在晶片上沉積第二層；在第二層中形成開口；在第二層中的開口中形成金屬焊墊；和在MEMS的下側上形成金屬柱頭與導體接觸，且其中所述貼覆的步驟還包括對準柱頭和焊墊；和進行層壓工藝以連接MEMS和第二層。更優選地，承載板對燒蝕輻射透明，且該方法還包括的步驟為暴露承載板於燒蝕輻射，由此從第一層分離承載板；和在所述貼覆晶片的步驟之後去除第一層。
合適地，所述形成MEMS的步驟還包括形成懸臂結構，該懸臂結構一端處於錨定部分而另一端具有在垂直於表面方向上延伸的尖端，且其中懸臂從晶片隔離開與第二層的厚度相對應的距離。更合適地，所述形成MEMS的步驟還包括形成懸臂結構，該懸臂結構一端處於錨定部分而另一端具有在垂直於表面方向上延伸的尖端，且其中懸臂從晶片隔離開與第二層的厚度相對應的距離。
根據本發明的第二方面，提供一種垂直集成結構，其中微機電系統(MEMS)與用於將信號傳送至MEMS的晶片相連接。該結構包括層，位於晶片的一部分上且在該層中具有開口；MEMS，具有錨定部分和從其水平延伸出來的端部，該錨定部分被貼覆於該層，且包括對準開口的導體和在開口中的金屬柱頭，該柱頭接觸晶片和導體，且其中MEMS從該晶片隔離開與該層的厚度相對應的距離。
優選地，MEMS包括懸臂結構和包括在垂直方向上延伸的尖端的端部部分。更優選地，該結構還包括橫向延伸且在垂直方向上從晶片分開的層，所述層與該尖端接觸。
現在參考其在附圖中所示的優選實施例，將只通過例子描述本發明。
圖1A為用於數據存儲的MEMS晶片的單元的示意橫截面圖；圖1B為圖1A的單元的平面圖；圖2為用於將MEMS晶片連接至驅動器晶片的傳統的二維布置的示意圖；圖3為完成的三維集成MEMS/CMOS器件的橫截面圖，其中使用C4技術實現MEMS與CMOS晶片之間的連接；圖4為完成的三維集成MEMS/CMOS器件的橫截面圖，其中使用垂直柱頭/通孔連接實現MEMS與CMOS晶片之間的連接；圖5A至5F示出了根據本發明實施例的具有透片連接的MEMS晶片的製造中的步驟；圖6A至6C示出了MEMS晶片的製造中，接著圖5A至5F所示步驟的更進一步的步驟；圖7A至7C示出了MEMS晶片的製造中，圖6A至6C所示步驟的替代步驟；圖8A至8C示出了使用C4連接的MEMS晶片和CMOS晶片的三維集成中的步驟；圖9A至9D示出了使用柱頭/通孔連接的MEMS晶片和CMOS晶片的三維集成中的步驟；圖9E至9G示出了使用可替換的柱頭/通孔連接工藝的MEMS晶片和CMOS晶片的三維集成中的步驟；以及圖10A至10G示出了根據本發明的另一實施例的MEMS晶片和CMOS晶片的三維集成中的步驟。
具體實施例方式
圖3示出了本發明的實施例，其中記憶存儲器件包括MEMS晶片1和CMOS晶片2的三維集成，並且其中晶片之間的連接是使用C4技術製成的。MEMS晶片具有與CMOS晶片上的C4焊料凸點30的陣列對準的懸臂10的陣列。MEMS晶片上的懸臂10形成了與存儲介質12的接觸。懸臂的運動由CMOS晶片控制；單個懸臂與CMOS晶片之間的連接是通過電學通路形成的，該電學通路包括穿透MEMS晶片的互連15、形成於MEMS晶片背側上的聚醯亞胺層31上的焊墊33、以及C4焊料凸點30。(焊料凸點連接至焊墊(未示出)，焊墊形成於CMOS晶片2上的聚醯亞胺層32上。)圖4示出了本發明的另一實施例，其中記憶存儲器件通過使用垂直柱頭/通孔連接來集成MEMS晶片1和CMOS晶片2而製造。MEMS晶片具有穿透晶片和晶片背側上的聚醯亞胺塗層16的互連15；對MEMS晶片的電接觸是通過形成於聚醯亞胺塗層中的開口中的焊墊17實現的。CMOS晶片2還具有其背側上的聚醯亞胺塗層23，該塗層具有與焊墊17的位置相匹配的開口。CMOS晶片在那些開口中具有柱頭21，焊料22提供了焊墊17與柱頭之間的導電連接。MEMS晶片和CMOS晶片上的聚醯亞胺層16、23機械地連接，使得晶片從物理和電學兩方面集成起來。
下面給出用於MEMS和CMOS晶片三維集成的工藝的細節。應該了解，MEMS懸臂結構僅是一種示例，並且本發明可以應用於各種微機電器件。
MEMS晶片的製備根據本發明的實施例，具有矽懸臂陣列的MEMS晶片如圖5A至5F地製備。圖5A示出了矽覆絕緣體(SOI)晶片，該晶片具有體材料矽51上的埋入氧化物(BOX)層52、位於BOX上的矽層53、以及熱氧化層54。層52至54的典型厚度分別為400nm、4μm和500nm。隨後對氧化層54掩模並蝕刻，從而僅保留部分54a，其後來被作為用於矽層53的蝕刻的掩模(見圖5B)。後面將處理矽層被掩模的部分，以形成納米尺寸的尖端。然後，在將深通開口(deep via opening)55蝕刻至襯底51中；此通孔的尺寸是依據可用的光刻技術和MEMS單元的設計(圖5C)確定的。
然後，在矽層53上和在開口55的側壁上生長熱氧化層56。層53的小的未蝕刻部分被部分地在氧化處理中消除，其具有將矽銳化成尖端53t的效果(圖5D)。然後，蝕刻層53和56以形成包括加熱件的懸臂結構，而尖端53t仍由氧化物保護(圖5E)。
然後，用金屬57填充蝕刻的通孔開口55，金屬57將形成直通連接。接觸焊墊58隨後沉積在通孔和相鄰的矽的頂上，所述相鄰的矽位於懸臂的與尖端相對的一端處。沉積另外的氧化層59(優選為低溫氧化物)作為覆蓋層，然後向下蝕刻開口60至襯底51的表面(圖5F)。
此刻，MEMS結構已具有在襯底中蝕刻的空腔(從而從襯底上釋放了懸臂的尖端)，並且該結構已被減薄以準備與CMOS器件的接合。這些步驟可按兩種不同的方式進行，分別如圖6A至6C和7A至7C所示。
(1)圖6A示出了圖5F的結構，該結構首先被聚醯亞胺層61覆蓋，隨後具有了與聚醯亞胺結合的承載板62。該承載板用於在襯底被減薄後方便MEMS襯底的處理。優選為承載板對於燒蝕輻射是透明的(如玻璃晶片)，使得後來可以方便地去除。然後，在研磨或拋光操作中減薄MEMS襯底，使得電學的直通連接暴露於襯底的背側表面51b上(圖6B)。然後，在襯底的背側表面上沉積聚醯亞胺層63，並且聚醯亞胺層63具有形成於其中以暴露金屬部分57的開口64。然後，在開口中形成金屬焊墊65，從而與金屬57相接觸，並完成直通連接(圖6C)。在去除了承載板62和聚醯亞胺層61後，透過開口60進行空腔蝕刻。該結構適於將在下面詳細描述的利用柱頭/通孔連接的與CMOS晶片的集成。
(2)圖7A示出了圖5F的結構，在襯底51中進行了空腔蝕刻之後(利用空腔開口60和層59作為掩模)。然後，蝕刻氧化層59和BOX層52；特別是，在BOX層52的下側透過空腔70蝕刻BOX層52，使得矽層53的保留部分成為懸於空腔70上的懸臂(圖7B)。然後，用聚醯亞胺層71覆蓋MEMS結構(包括空腔)的頂面，並且將其結合至承載板72。如上所述，承載板優選為透明的(如玻璃晶片)。在貼附了承載板後，將襯底減薄，使得金屬57暴露於襯底的背側表面51b上。然後，用聚醯亞胺層73塗布該背側表面，聚醯亞胺層73具有形成於其中的開口74；金屬焊墊75形成於開口中，從而與金屬57相接觸(圖7C)。此MEMS結構適於如下的利用C4連接的與CMOS器件的集成。
使用C4的MEMS/CMOS集成圖8A至8C中示出了使用C4連接的MEMS/CMOS集成的工藝。在圖8A中，CMOS襯底81示為具有其表面上的金屬焊墊82，以及位於襯底表面上的聚醯亞胺層83。(應理解的是，用於控制MEMS晶片的電學器件已經被製造，並成為CMOS襯底81的一部分；那些CMOS器件將不再詳細介紹。)本領域技術人員應理解的是，通過在聚醯亞胺層83中形成開口以暴露焊墊82、在開口中沉積種層(seed layer)84、以及透過掩模鍍覆C4金屬而製備C4連接。然後去除掩模和多餘的種層，並且進行回流工藝以產生C4結合焊墊85。
然後，將MEMS晶片(示為已根據圖7C形成有空腔70)與CMOS晶片對準(使用承載板72)，並且將MEMS晶片結合至C4焊墊。具體地說，將MEMS芯背側上的焊墊75結合至C4焊墊85，從而形成從CMOS晶片透過MEMS晶片併到達懸臂結構的電學和熱學上的直通連接(見圖8B)。C4結合工藝的細節為本領域所公知。
然後，從聚醯亞胺層71上分離承載板72(優選利用雷射燒蝕承載板與聚醯亞胺層71之間的界面)，並且從MEMS晶片的前側去除承載板72。然後，去除聚醯亞胺層71，產生了圖8C所示的結構。應該注意，在本實施例中，在分別位於MEMS和CMOS晶片上的相對的聚醯亞胺層73與83之間存在間隔88。
使用柱頭/通孔連接的MEMS/CMOS集成圖9A示出了CMOS襯底91，假定電子器件已形成於其中。圖9A中示出了與襯底91頂表面的引線連接92。襯底由聚醯亞胺層93覆蓋，而開口形成於其中，以產生與CMOS器件的連接。如圖9A中所示，優選開口為錐形的，以利於與MEMS晶片的對準。柱頭94建於開口中，其形成了與引線92的電接觸。柱頭由焊料95蓋住，焊料95用於形成與MEMS晶片上的金屬焊墊的連接。
圖9B示出了與CMOS晶片對準並結合的MEMS晶片(依據圖6C處理)。依靠現有的技術，該對準可在小於1μm的精確度下進行。MEMS晶片背側的聚醯亞胺層63與CMOS晶片上的聚醯亞胺層93相接觸。與金屬通孔57相接觸的MEMS晶片上的接合焊墊65與柱頭94對準。然後，進行高溫層壓工藝，使焊料95回流、填充聚醯亞胺層中的開口、並與焊墊65結合。應注意到，在本實施例中，相對的聚醯亞胺層63、93彼此接觸，並且晶片之間無間隙。聚醯亞胺層63、93中的一個或兩個可在進行層壓工藝前用粘合劑塗布。
在結合工藝後，從聚醯亞胺層61上去除承載板62，優選通過雷射燒蝕。然後去除聚醯亞胺層61以暴露空腔蝕刻開口60。然後，進行空腔蝕刻工藝，以從懸臂結構後去除矽(圖9C)；隨後蝕刻氧化層52、56、59，以暴露懸臂和懸臂尖端。在圖9D中示出完成的MEMS/CMOS集成結構。
圖9E至9G示出了一種替代的柱頭/通孔連接工藝。在該工藝中，柱頭位於MEMS晶片上，而不是位於CMOS晶片上。如圖9E所示，MEMS襯底的背側(如圖6B所示的處理後在此示出)由聚醯亞胺層96所覆蓋，並具有形成於其中的開口。然後，在開口中建立柱頭97，並且用焊料98蓋住，焊料98用於形成與CMOS晶片的連接。CMOS晶片91具有形成於其上的聚醯亞胺層121，其具有用於形成與CMOS器件的電連接的開口。結合焊墊99形成於這些開口中，與引線92形成電接觸(圖9F，與圖9A相比)。然後，使MEMS晶片和CMOS晶片與相對於柱頭97對準的焊墊99相接觸，如圖9G(與圖9B相比)所示。進行如上所述的高溫層壓工藝，使得焊料98與焊墊99相結合。聚醯亞胺層96、121中的一個或兩個可在進行層壓工藝前塗布粘合劑。在結合工藝後，完成MEMS/CMOS集成結構的工藝，如上所述。
如圖8C、9D和9G所示，上述的工藝產生了三維集成的MEMS/CMOS結構，其中電信號沿透過MEMS晶片z方向行進(即，在激勵懸臂尖端的相同方向)。
在本發明的另一實施例中，從CMOS晶片直接到達懸臂的電學、熱學接觸由CMOS晶片形成，而無需直通連接。
懸臂/CMOS直接接觸在本發明的該實施例中，懸臂結構錨定於直接與CMOS晶片直接連結的柱頭/通孔布置。懸臂的製造開始於前面參照圖5A介紹的SOI晶片。掩模並蝕刻氧化層54，使得部分54a和54b被保留，如圖10A所示；蝕刻下面的矽層53。未被蝕刻的矽區域隨後形成懸臂尖端和錨定端。
懸臂尖端53t通過矽層53的熱氧化而銳化；然後構圖矽層以形成懸臂，如圖10B所示。特別地，懸臂的錨定部分100具有形成於其中的通孔開口101，從而暴露出下面的BOX層52的一部分。然後在通孔開口中形成金屬層102。該結構隨後用聚醯亞胺層103塗布，並且將承載板104貼覆於該結構(見圖10C)。
然後，通過研磨、拋光、溼法蝕刻或等離子體蝕刻工藝去除矽襯底51。BOX層52也被通過溼法蝕刻或等離子體蝕刻工藝去除。在圖10D中示出得到的結構。
製備CMOS晶片，如圖10E所示。如上面提到的，假定CMOS襯底105具有形成於其中的並且引線連接至襯底表面的電子器件。1μm至2μm厚的無機物層106沉積於襯底表面上，並且對其構圖以形成具有暴露引線連接的開口的結構。柱頭107形成於開口中，且焊料108位於柱頭的頂上(如前面參照圖9A所介紹的)。
對準MEMS晶片和CMOS晶片，使得懸臂的錨定部分100與圖案化的無機物層106的頂面106a相接觸。然後，進行高溫層壓工藝，其中使焊料108回流，並從而建立柱頭107與懸臂的錨定部分100中的金屬焊墊102之間的電學和熱學連接。在圖10F中示出得到的結構。然後從聚醯亞胺層103上分離承載板104並去除承載板104(優選地通過雷射燒蝕，如前面討論)。最後，剝離聚醯亞胺層103，優選地通過等離子體工藝。如圖10G所示，該方法得到的結果為集成結構，其中分開的MEMS器件的陣列沿z方向與CMOS晶片連接，而無需MEMS襯底中的直通連接。儘管在前面的實施例中，必須在襯底中蝕刻空腔70以提供尖端的垂直移動範圍，但在本實施例中空隙110依據層106的厚度而形成於晶片與懸臂之間。
雖然已經參照具體的實施例描述了本發明，但依據前面的描述，對於本領域技術人員而言，大量的替換、改動和變化是顯而易見的。因此，本發明應將所有這些屬於本發明及所附權利要求的範圍和精神內的替換、改動和變化包括於其中。
權利要求
1.一種用於製造集成結構的方法，該集成結構包括微機電系統(MEMS)和用於將信號傳送至MEMS的晶片，該方法包括步驟提供具有表面的MEMS襯底；形成所述MEMS以在其中提供錨定部分，所述MEMS在所述錨定部分處與所述MEMS襯底連接；形成從所述MEMS的錨定部分穿透所述MEMS襯底的導體；和在垂直於所述表面的方向上貼覆所述晶片於所述MEMS襯底，從而形成從所述晶片至所述MEMS的導電通路。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述貼覆晶片的步驟還包括在所述晶片上形成C4金屬焊墊；對準所述C4金屬焊墊與所述導體；和結合所述C4金屬與所述導體。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述貼覆晶片的步驟還包括在所述晶片上形成金屬柱頭和金屬焊墊中的一個；形成所述金屬柱頭和金屬焊墊中的另一個，與導體接觸；對準所述柱頭與所述焊墊；和結合所述柱頭與所述焊墊。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述形成導體的步驟包括用第一聚醯亞胺塗布所述MEMS襯底的背側表面；在所述第一聚醯亞胺層中形成開口以暴露所述導體，和形成所述金屬柱頭和金屬焊墊之一與所述導體接觸，和所述貼覆所述晶片的步驟包括用第二聚醯亞胺層塗布晶片；在所述第二聚醯亞胺層中形成開口，在所述開口中形成所述金屬柱頭和金屬焊墊的另一個；和進行層壓工藝以結合所述第一聚醯亞胺層和所述第二聚醯亞胺層。
5.如權利要求4所述的方法，其中在所述層壓工藝之後完成所述MEMS的形成，包括在所述MEMS襯底中形成空腔以使所述MEMS具有懸臂結構。
6.如前述的任意權利要求所述的方法，其中形成所述MEMS以使所述MEMS具有在垂直於所述表面的方向上延伸的尖端。
7.如權利要求6所述的方法，還包括提供與所述尖端相接觸的存儲介質層的步驟，其中所述層包括用於依據由尖端在其中形成的凹陷來存儲數據的存儲介質。
8.如前述的任意權利要求所述的方法，其中所述形成所述MEMS的步驟還包括形成懸臂結構，所述懸臂結構具有位於所述錨定部分處的一端和具有在垂直於所述表面的方向上延伸的尖端的另一端；和在位於所述懸臂下的襯底的部分在襯底中形成空腔。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述形成所述導體的步驟還包括在所述襯底中形成通孔；在所述通孔中沉積金屬；貼覆承載板於所述MEMS襯底；在所述MEMS襯底的背側表面減薄所述MEMS襯底，從而露出所述金屬；和在所述背側表面形成金屬焊墊與所述通孔中的所述金屬接觸。
10.如權利要求9所述的方法，其中所述承載板對於燒蝕輻射是透明的，並且所述貼覆所述晶片的步驟還包括暴露所述板於燒蝕輻射，從而分離所述板。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述MEMS具有其中帶有開口的錨定部分；在所述MEMS的錨定部分的開口中形成導體；去除所述MEMS襯底，從而暴露MEMS的下側和導體；和在垂直於襯底表面的方向上貼覆所述晶片於所述MEMS的錨定部分，從而形成從所述晶片到所述MEMS的導電通路。
12.如權利要求11所述的方法，還包括步驟在所述去除所述MEMS襯底的步驟之前，沉積第一層位於所述MEMS上；和貼覆所述承載板於所述第一層。
13.如權利要求12所述的方法，還包括步驟在所述晶片上沉積第二層；在所述第二層中形成開口；和在所述第二層中的所述開口中形成金屬柱頭，並且其中所述貼覆步驟還包括對準所述金屬柱頭與所述MEMS下側的所述導體；和進行層壓工藝以結合所述MEMS與所述第二層。
14.如權利要求12所述的方法，還包括步驟在所述晶片上沉積第二層；在所述第二層中形成開口；在所述第二層中的所述開口中形成金屬焊墊；和在MEMS的下側形成金屬柱頭與所述導體接觸；並且其中所述貼覆步驟還包括對準所述柱頭與所述焊墊；和進行層壓工藝以結合所述MEMS與所述第二層。
15.如權利要求12所述的方法，其中所述承載板對於燒蝕輻射是透明的，並且還包括步驟在所述貼覆所述晶片的步驟之後，暴露所述承載板於燒蝕輻射，從而將所述承載板從所述第一層分離；和去除所述第一層。
16.如權利要求13所述的方法，其中所述形成MEMS的步驟還包括形成懸臂結構，所述懸臂結構具有位於所述錨定部分處的一端和具有在垂直於所述表面的方向上延伸的尖端的另一端，並且其中所述懸臂從所述晶片隔開與所述第二層的厚度相對應的距離。
17.一種垂直集成結構，所述結構連接微機電系統(MEMS)和用於將信號傳送至MEMS的晶片，所述結構包括層，位於所述晶片的一部分上並且具有其中的開口；MEMS，所述MEMS具有錨定部分和從其水平延伸的端部，所述錨定部分貼覆於所述層並且包括與所述開口對準的導體；和在所述開口中的金屬柱頭，所述柱頭接觸所述晶片和所述導體，其中所述MEMS從所述晶片隔開與所述層的厚度相對應的距離。
18.如權利要求17所述的垂直集成結構，還包括層，所述層水平地延伸，並且在垂直方向上從所述晶片隔開，所述層與所述尖端相接觸。
全文摘要
本發明公開了一種垂直集成結構，該結構包括微機電系統(MEMS)和用於將信號傳送至MEMS的晶片。MEMS具有錨定部分，錨定部分具有穿透其中的導體，MEMS通過錨定部分連接至襯底。晶片在垂直於襯底表面的方向上貼覆於MEMS襯底，從而形成晶片到MEMS的導電通路。晶片刻通過將導體與形成於晶片上的C4金屬焊墊結合、或通過將導體與晶片上的金屬柱頭結合而貼覆。MEMS襯底可在被貼覆於晶片前減薄，或者可從MEMS下側去除。暫時的承載板用於方便處理MEMS以及與晶片對準。
文檔編號H01L21/768GK1711210SQ200380103323
公開日2005年12月21日 申請日期2003年11月7日 優先權日2002年11月14日
發明者伯恩哈德·波格, 米歇爾·德斯龐特, 厄特·德雷克斯勒, 錢德裡卡·普拉薩德, 彼得·維蒂格, 羅伊·餘 申請人:國際商業機器公司