具有自填充阳性特征的多芯片模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开内容一般而言设及多忍片模块（MCM)和用于构造MCM的技术。更具体而 言，本公开内容设及包括阳性特征的MCM，其中阳性特征通过利用亲水层和疏水层自填充到 基板中的阴性特征中。
【背景技术】
[0002] 工程师最近提出利用多忍片模块（MCM)来集成半导体忍片的3维（3D)堆叠。与 运种MCM关联的主要挑战是关于彼此对准忍片。
[0003] 对准忍片的一种方法是用阳性特征（诸如球形滚珠）机械禪合MCM中忍片的面对 的表面上的阴性特征（诸如坑）对。特别地，阳性特征可W与阴性特征对配对，由此彼此对 准并禪合忍片。
[0004] 但是，在阴性特征中定位阳性特征会是昂贵且耗时的。例如，拾取和放置组装技术 可W被用来在MCM构造期间把阳性特征放在阴性特征中，但是该过程通常慢，运会显著增 加MCM的成本。
[00化]因此，所需要的是不受上述问题困扰的MCM和构造技术。
【发明内容】
[0006] 本公开内容的一种实施例提供了包括具有第一表面的第一基板的多忍片模块 (MCM)。运第一基板包括：布置在第一表面上的第一阴性特征，其中给定的第一阴性特征凹 入第一表面之下并且具有由第一边缘限定的第一开口；W及布置在第一阴性特征中的第一 层，其中该第一层包括亲水材料。此外，MCM包括：布置在第一阴性特征中第一层上的阳性 特征，其中该阳性特征突出到第一表面之上；W及具有面向第一表面的第二表面的第二基 板，其中第二基板包括布置在第二表面上的第二阴性特征。应当指出，给定的第二阴性特征 凹入第二表面之下并且具有由第二边缘限定的第二开口。此外，第二阴性特征禪合到阳性 特征，使得第一基板机械禪合到第二基板。
[0007]在一些实施例中，阳性特征包括球形滚珠。此外，第一阴性特征和第二阴性特征可W包括坑。 阳00引此外，第一层可W包括二氧化娃。
[0009] 此外，第一基板可W包括布置在第一表面上的包围第一阴性特征的区域中的第二 层，其中第二层包括疏水材料。例如，第二层可W包括娃树脂。运个第二层可W具有小于 Inm的厚度。
[0010] 此外，第一基板可W包括半导体（诸如娃），并且可W具有侧壁角。运个侧壁角可W对应于半导体的对称平面。例如，第一基板可W从晶片液压劈开。 W11] 另一种实施例提供了包括MCM的系统。
[0012] 另一种实施例提供了用于构造MCM的方法。在该方法中，在第一基板的第一表面 上限定第一阴性特征，其中给定的第一阴性特征凹入第一表面之下并且具有由第一边缘限 定的第一开口。然后，在第一阴性特征中布置第一层，其中该第一层包括亲水材料。接下来， 在第一表面上的包围第一阴性特征的区域中布置第二层，其中第二层包括疏水材料。此外， 在第一阴性特征中的第一层上布置阳性特征，其中阳性特征突出到第一表面之上。此外，在 第二基板的第二表面上限定第二阴性特征，该第二表面面向第一表面，其中给定的第二阴 性特征凹入第二表面之下并且具有由第二边缘限定的第二开口。此外，第二阴性特征机械 禪合到阳性特征，使得第一基板机械禪合到第二基板。
[0013] 在一些实施例中，在把第二阴性特征机械禪合到阳性特征之前，第一基板从晶片 液压劈开。此外，在把第二阴性特征机械禪合到阳性特征之前，第二层可W被除去。
【附图说明】
[0014] 图1是示出根据本公开内容实施例的多忍片模块（MCM)的框图。
[0015] 图2是示出根据本公开内容实施例的表面张力计算的图。
[0016] 图3是示出根据本公开内容实施例在坑中填充滚珠的图。
[0017] 图4是示出根据本公开内容实施例在坑中填充滚珠的图。
[0018] 图5是示出根据本公开内容实施例的基板构造的图。
[0019] 图6是示出根据本公开内容实施例的图5基板构造的图。
[0020] 图7是示出根据本公开内容实施例的基板的液压劈开的图。
[0021] 图8是示出根据本公开内容实施例的系统的框图。
[0022] 图9是示出根据本公开内容实施例、用于构造MCM的方法的流程图。
[0023] 应当指出，贯穿附图，相同的标号指对应的部分。此外，相同类型的部分的多个实 例由用虚线与实例号隔开的共同前缀表示。
【具体实施方式】
[0024] 描述了多忍片模块（MCM)的实施例，包括MCM的系统，W及用于构造MCM的技术。 运种MCM包括至少两个基板，其中基板通过基板的面对的表面上的阳性特征和阴性特征机 械禪合并对准。运些阳性特征和阴性特征可W彼此配对并自锁定。阳性特征可W利用阴性 特征中的亲水层自填充到至少一个基板上的阴性特征中。运种亲水层可W结合至少一个基 板的顶表面上的包围阴性特征的疏水层来使用。
[00巧]运种机械禪合技术可W与大批量制造兼容。特别地，阳性特征和阴性特征可W利 用半导体工艺技术在表面上构造。因此，MCM的成本可W显著降低。
[0026] 我们现在描述MCM的实施例。图1给出了说明MCM100的框图。运个MCM包括： 具有表面112-1的基板110、具有面向表面112-1的表面112-2的基板114。例如，基板110 和114都可W是忍片，或者可W是其它部件。
[0027] 基板110可W包括布置在表面112-1上的阴性特征116,其中给定的阴性特征（诸 如阴性特征116-1)凹入表面112-1之下并且具有由边缘限定的开口。类似地，基板114可 W包括布置在表面112-2上的阴性特征118,其中给定的阴性特征（诸如阴性特征118-1) 凹入表面112-2之下并且具有由边缘限定的开口。如图1中所说明的，阴性特征116和118 可W包括坑。 阳02引此外，阴性特征116可W包括亲水层120,同时可W有可选的包围表面112-1上阴 性特征116的疏水层122。如W下进一步描述的，运些层可W允许在MCM100的构造期间， 阳性特征124自填充到阴性特征116中。阳性特征124(诸如球形滚珠）可W部分地包含 在阴性特征116中。阳性特征124的剩余部分可W突出到表面112-1之上，并且可W与对 应的阴性特征118配对。W运种方式，阳性特征124可W机械对准（具有亚微米的准确度） 并且禪合基板110和114。
[0029] 在示例性实施例中，亲水层120具有IOnm的厚度，并且可选的疏水层122具有小 于1皿的厚度（诸如单层）。此外，亲水层120可W包括二氧化娃，并且可选的疏水层122 可W包括娃树脂（诸如聚二甲基硅氧烷或者PDM巧。
[0030] 在一些实施例中，阳性特征124W及阴性特征116和118还可W电禪合基板110 和114,包括：电力、接地，和/或输入/输出信号。但是，在一些实施例中，电禪合是通过与 提供机械禪合的那些特征不同的特征（未示出）来提供的。
[0031] 应当指出，基板110和114的机械禪合可W是可重新配对的。例如，基板110和 114的机械禪合可W通过把基板110和114拉开，或者通过溶解把110和114保持到一起的 粘合剂，来释放。运可W允许MCM100在构造期间或后续的测试期间被再加工。但是，在一 些实施例中，机械禪合是不可重新配对的。例如，阳性体征124可W至少部分地在MCM100 的构造和组装期间回流。 阳03引MCM100中的部件可W与晶片级的批处理兼容，运可W显著降低构造和组装MCM100的成本。
[0033] 在示例性实施例中，疏水图案和亲水图案可W被用来实现大规模的滚珠入坑的自 填充，W促进MCM中亚微米的忍片到忍片对准。可W具有非疏水或亲水表面（诸如金或蓝 宝石）的球形对准滚珠可W分散在与CMOS兼容的溶液（诸如去离子水）中，并且在目标晶 片/忍片的表面上的蚀刻坑可W被处理为具有亲水表面条件。然后，去离子水-滚珠溶液可 W装载到填充头中。如W下参考图3和4进一步描述的，当具有分散的滚珠的去离子水穿 过坑时，或者通过扫描或者通过滴头技术，与未填充的坑重叠的滚珠可W落入其中并且可 W通过表面张力被抓在亲水坑中。扫描头上和填充目标忍片上的疏水区域可W被用来把去 离子水-滚珠溶液限定到预期的坑中，并且可W增强填充头的导向能力和效率并且防止整 个暴露表面的打湿。此外，运些疏水层可W防止或降低滚珠或微球体的不必要丢失或散落。 在填充之后，没有未被填充的滚珠会留在目标晶片/忍片的疏水表面上。如W下参考图7进 一步描述的，具有附连到背侧的紫外线敏感带的滚珠入坑填充的晶片可W被安装并且利用 娃树脂（诸如PDM巧液压劈开基板来液压劈开，W实现无切割的忍片切单（singulation)。
[0034] 因此，可W利用亲