us 5591678

8/10/2019 Us 5591678

http://slidepdf.com/reader/full/us-5591678 1/8

I l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l

United S t a t e s Patent [ 1 9 ]

Bendik

e t

a l .

US0055 6 7 8A

P a t e n t Number:

5 , 5 9 1 , 6 7 8

J a n . 7 , 1 9 9 7

[ 1 1 ]

[ 4 5 ]

Date

o f

P a t e n t :

[ 5 4 ]

1 7 5 ]

[ 7 3 ]

[ 2 1 ]

1 2 2 ]

[ 6 3 ]

[ 5 2 1

1 5 8 ]

[ 5 6 1

PROCESS

OF MANUFACTURING A

MICROELECTRIC

DEVICE USING A

REMOVABLE

SUPP RT

SUBSTRATE

AND

ETCH-STOP

I n v e n t o r s : J o s e p h J . B e u d i k , C a r l s b a d ;

G e r a r d

T .

M a l l o y , O c e a n s i d e ; R o n a l d M.

F i n n i l a ,

C a r l s b a d ,

a l l

o f

C a l i f .

A s s i g n e e :

HE

o l d i n g s ,

I n c . ,

L o s A n g e l e s , C a l i f .

A p p l .

N o . : 4 8 2 , 1 7 2

F i l e d : J u n . 7 , 1 9 9 5

R e l a t e d US.

A p p l i c a t i o n

D a t a

C o n t i n u a t i o n o f S e r .

N o .

6 , 1 2 0 ,

J a n .

1 9 , 1 9 9 3 ,

a b a n d o n e d .

I n t . C l . 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H01L 21/283; H01L

1 / 5 6 ;

H01L

2 1 / 5 8 ;

H01L 2 1 / 6 0

US. Cl.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . 437/208; 437/974; 437/915;

1 4 8 / D I G . 1 3 5 ; 1 4 8 / D 1 G . 1 5 0 ;

1 5 6 / 6 6 2 . 1 ;

1 5 6 / 6 3 0 . 1

Field of Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437/208, 974,

4 3 7 / 9 1 5 ;

1 4 8 / D I G . 1 3 5 , D I G . 1 5 0 ; 1 5 6 / 6 3 0 ,

6 6 2 ,

9 0 1

R e f e r e n c e s C i t e d

U . S . PATENT DOCUMENTS

3,332,137 7/1967 Kenney

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 2 9 / 4 2 3

3,623,219 10/1969

S t o l l e r

e t

a 1 . . . 437/974

4,131,909

12/1978 Matsuda e t a l . . . 437/974

4,169,000 9 1979

Risernan

. . . . . . . . . .

..

156 662

4,467,340 8/1984 Rode

e t

a 1 .

. . . . .

. 250/370.08

4,612,083

9/1986 Yasumoto et

a1. .

.

. . . . . . ..

437/208

4 , 6 7 0 , 6 5 3 6 / 1 9 8 7 McConkle

e t

a l .

250/37008

4,783,594

11/1988 Schulte e t a 1 . . . . . . .

.

. . 257/446

4,815,208 3/1989

Raschke . . . . . . .

.. 437/209

4,829,018

5/1989

Wahlstrom l48/DIG. 135

4 , 9 4 3 , 4 9 1 7/1990

Norton

e t a l .

250/370.13

4 , 9 8 0 , 3 0 8

1 2 / 1 9 9 0 H a y a s h i

e t a 1 . 4 3 7 / 9 7 4

5,024,723 6/1991 Goesele e t

a 1 .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

156/662

5,034,343

6/1991

Rouse e t

a l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

437/974

5,043,582 8/1991 Cox t a l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 250/370.09

20

5,179,283 1/1993 Cockrum etal.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

2 5 0 / 3 5 2

5,182,624 1/1993 Tran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

2 57 / 40

5,227,656 7/19 93 Timlin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

.

2 57 / 44 1

FOREIGN PATENT DOCUMENTS

0 3 7 1 8 6 2 6 / 1 9 9 0 E u r o p e a n P a t . O f f . .

6 3 - 3 0 8 9 7 0 1 2 / 1 9 8 8 J a p a n .

OTHER PUBLICATIONS

L i u , C .

N . ,

“ M a t c h i n g t h e T h e r m a l

C o e ? i c i e n t s o f E x p a n

s i o n o f C h i p s

t o Module

S u b s t r a t e ” , IBM

T e c h n i c a l D i s c l o

s u r e B u l l e t i n ,

v o l . 1 9 , N o . 1 2 ,

May

1 9 7 7 .

P a t e n t A b s t r a c t s o f

J a p a n ,

v o l . 1 3 , N o . 2 7 0

( E — 7 7 6 ) ,

8

M a r .

1 9 8 9 a n d

J a p , A , 0 l , O 6 l 0 5 6

(NEC

C o r p ) .

H a y a s h i , Y . , e t a l .

“CUBIC

( C u m u l a t i v e l y

B o n d e d

1 C )

D e v i c e s S t a c k i n g

T h i n

F i l m Dual-CMOS F u n c t i o n a l

B l o c k s ” ,

NEC

o r p o r a t i o n ,

K a n a g a w a ,

J a p a n ,

i n

S e m i c o n

d u c t o r

I n t e r n a t i o n a ,

D e c .

1 9 9 1 .

P a t e n t

A b s t r a c t s

o f J a p a n , v o l . 1 6 , N o . 7 9 ( E - 1 1 7 1 ) 2 6 F e b .

1 9 9 2 a n d

J P , A , O 3 2 6 6 4 7 8 ( F u j i t s u ) .

P r i m a r y

E x a m i n e r — J o h n N i e b l i n g

A s s i s t a n t Examiner—David

E . G r a y b i l l

A t t o r n e y ,

A g e n t ,

o r

Firm—W. C . S c h u b e r t ; W . K . Denson

Low

[ 5 7 ]

ABSTRACT

A i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e

i s

f a b r i c a t e d b y f u r n i s h i n g a

? r s t

s u b s t r a t e ( 4 0 )

h a v i n g a s i l i c o n e t c h a b l e

l a y e r

( 4 2 ) , a

s i l i c o n

d i o x i d e

e t c h - s t o p l a y e r ( 4 4 ) o v e r l y i n g t h e

s i l i c o n

l a y e r

( 4 2 ) ,

a n d

a

s i n g l e - c r y s t a l

s i l i c o n w a f e r

( 4 6 ) o v e r l y i n g t h e e t c h —

s t o p

l a y e r

( 4 4 ) , t h e w a f e r ( 4 6 ) h a v i n g

a

f r o n t s u r f a c e ( 5 2 ) n o t

c o n t a c t i n g

t h e

e t c h s t o p l a y e r

( 4 4 ) .

A i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t ( 5 0 ) i s f o r m e d

i n

t h e

s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n w a f e r

( 4 6 ) .

The m e t h o d f u r t h e r i n c l u d e s a t t a c h i n g t h e f r o n t s u r f a c e

( 5 2 ) o f t h e

s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n w a f e r

( 4 6 )

t o

a

s e c o n d

s u b s t r a t e ( 5 8 ) , a n d e t c h i n g a w a y t h e s i l i c o n l a y e r ( 4 2 ) o f t h e

? r s t s u b s t r a t e

( 4 0 )

down t o

t h e e t c h - s t o p l a y e r ( 4 4 ) .

The

s e c o n d

s u b s t r a t e

( 5 8 )

may

a l s o h a v e

a m i c r o e l e c t r o ni c

c i r c u i t

e l e m e n t ( 5 8 ‘ )

t h e r e i n t h a t c a n b e e l e c t r i c a l l y i n t e r

c o n n e c t e d t o t h e

m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t e l e m e n t ( 5 0 ) .

1 8

C l a i m s ,

2 D r a w i n g S h e e t s

22

FURNlSH

FIRST SUBSTRATE

4B

22%

FORM ICHOELECTRONlC

C I F l C U I T

0

61

56 48

M “mints

24

26

A T T A C H S E C S O N D S U B S T R A T E

1

HEMOVE ETCHABLE LAYER

V I I / { I I l I / I I I / I I I I / l

28

FORM

BACKSIDE

7 1 ELECTRICAL

CONNECTIONS

5° 6 1 5e

8/10/2019 Us 5591678


US.

P a t e n t

J a n . 7 ,

1 9 9 7 S h e e t

1

0 f

2 5,591,678

/ O /

2

FURNISH

FIRST SUBSTRATE FORM MICROELECTRONIC

4a

ATTACH SECOND SUBSTRATE

52

1 56

REMOVE

ETCHABLE

LAYER

50 62

48 _, so

4

5 4

\

/ /

\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ v \ ‘

6

46

,

5a

40 46/

II; '13

Ill

44 \\\\\\\\\\\\\\\\\\\

4

5O 66 44

/

8

/

O

7 1 FORM

BACKSIDE

COMPLETE DEVICE

ELECTRICAL CONNECTIONS 5 6 '

6 1 58

54 III/VIIIII/l/II/I/L \Q\‘I -§‘_\‘ I . 0

_ _ 46\

-56

- -

.\\\\QI\

48 44

[III/[I14 ’IO I’l/l/I/l. / / / / / / / / / / / £ 71

7O

5 6 ' 6 8 '

70 44 72

8/10/2019 Us 5591678


8/10/2019 Us 5591678


5 , 5 9 1 , 6 7 8

1

PROCESS OF

MANUFACTURING A

MICROELECTRIC DEVICE USING

A

REMOVABLE SUPPORT SUBSTRATE AND

ETCH-STOP

T h i s i s

a

c o n t i n u a t i o n o f

a p p l i c a t i o n S e r .

N o . 0 0 6 , 1 2 0

? l e d J a n . 1 9 , 1 9 9 3 ,

now a b a n d o n e d .

BACKGROUND OF THE INVENTION

T h i s i n v e n t i o n

r e l a t e s t o

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s , a n d ,

more

p a r t i c u l a r l y , t o a m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e t h a t i s mo ved

f r o m o n e s u p p o r t t o a n o t h e r s u p p o r t d u r i n g f a b r i c a t i o n .

M i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s

a r e

n o r m a l l y

p r e p a r e d b y a

s e r i e s

o f s t e p s s u c h a s p a t t e r n i n g , d e p o s i t i o n , i m p l a n t a t i o n ,

g r o w t h , and

e t c h i n g

t h a t

b u i l d

up an e l e c t r o n i c c i r c u i t on o r

n e a r

t h e

t o p s u r f a c e

o f

a

t h i n s u b s t r a t e w a f e r .

I n t e r c o n n e c

t i o n

p a d s

a r e

p l a c e d

on

t h e s u r f a c e o f t h e

w a f e r t o p r o v i d e

c o n n e c t i o n s

t o

e x t e r n a l

l e a d s o r

t o

o t h e r


d e v i c e s .

Such a


d e v i c e i s c o n s i d e r e d a

t w o - d i m e n s i o n a l

s t r u c t u r e i n t h e p l a n e o f t h e s u b s t r a t e

w a f e r .

T h e r e a r e u s u a l l y

m u l t i p l e l a y e r s o f d e p o s i t e d

c o n

d u c t o r s

a n d i n s u l a t o r s ,

b u t

e a c h l a y e r i s q u i t e

t h i n .

Any

h e i g h t o f t h e

d e v i c e i n

t h e

t h i r d

d i m e n s i o n

p e r p e n d i c u l a r t o

t h e s u b s t r a t e

s u r f a c e

i s

much

e s s

t h a n

t h e

d i m e n s i o n s i n

t h e

p l a n e o f

t h e

s u b s t r a t e

w a f e r , and s

o f t e n no

more

t h a n a few

t h o u s a n d

A n g s t r o m s .

The

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s o r a r r a y s of such d e v i c e s a r e

u s u a l l y

p l a c e d i n s i d e

a p r o t e c t i v e h o u s i n g c a l l e d

a p ac k a g e ,

w i t h l e a d s o r c o n n e c t i o n

p a d s

e x t e n d i n g o u t o f t h e p a c k a g e .

Wh e n

t h e

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s

a r e

u s e d ,

a

number

o f

t h e

p a c k a g e s w i t h

t h e i r c o n t a i n e d

m i c r o e l e c t r o ni c d e v i c e s a r e

n o r m a l l y

a ? i x e d t o a b a s e s u c h a s

a p h e n o l i c p l a s t i c

b o a r d .

Wires a r e r u n between t h e v a r i o u s d e v i c e s t o i n t e r c o n n e c t

t h e m .

There

may

b e m e t a l l i c t r a c e s

i m p r i n t e d o nt o

t h e

b a s e

t o p r o v i d e common p o w e r , g r o u n d , a n d b u s

c o n n e c t i o n s ,

a n d

t h e

b a s e

i t s e l f

h a s

e x t e r n a l c o n n e c t i o n s . Such

b o a r d s

w i t h a number o f

i n t e r c o n n e c t ed d e v i c e s

a r e

c o r r u n o n l y

f o u n d

i n s i d e

b o t h

c o n s u m e r a n d m i l i t a r y e l e c t r o n i c s

e q u i p

m e n t . F o r e x a m p l e , a n e n t i r e m i c r o c o m p u t e r may b e

assembled

a s

a number of microelectronic devices such

a s

a

p r o c e s s o r , m e m o r y , a n d p e r i p h e r a l d e v i c e c o n t r o l l e r s

mounted

o n t o a

s i n g l e b o a r d .

The p r e s e n t i n v e n t o r s

h a v e d e t e r m i n e d t h a t f o r some

a p p l i c a t i o n s i t w o u l d

b e

d e s i r a b l e t o s t a c k a n d i n t e r c o n n e c t

a

number

o f

s u c h t w o - d i m e n s i o n a l

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s ,

f a b r i c a t e d on a s u b s t r a t e w a f e r ,

one on

t o p

of

t h e o t h e r t o

f o r m a t h r e e - d i m e n s i o n a l

d e v i c e .

The

s t a c k

m i g h t

a l s o

i n c l u d e o t h e r c i r c u i t

e l e m e n t s s u c h a s

i n t e r c o n n e c t l a y e r s

and t h i n ?lm

s e n s o r s

a s w e l l . To i n t e r c o n n e c t t h e s t a c k e d

w a f e r s u s i n g l e a d s

t h a t

e x t e n d f r o m t h e

p a d s

on t h e t o p o f

o n e

w a f e r t o

t h e

p a d s

on

t h e t o p

o f

a n o t h e r w a f e r ,

a r o u n d

t h e

s i d e s

o f

t h e w a f e r s , o r u s i n g

p l u g

i n t e r c o n n e c t s o r t h e l i k e ,

w o u l d b e c l u m s y ,

s p a c e

c o n s u m i n g , a n d

i m p o s s i b l e

t o

d o

f o r

t h e

c a s e

o f

h i g h l y

c o m p l e x c i r c u i t r y r e q u i r i n g many i n t e r

c o n n e c t s .

I n c o n s i d e r i n g

f a b r i c a t i o n t e c h n i q u e s t o p r o d u c e s u c h

t h r e e - d i m e n s i o n a l , s t a c k e d d e v i c e s , t h e f r a g i l i t y

o f

t h e

d e v i c e s i s a c o n c e r n . The

i n d i v i d u a l

s u b s t r a t e

w a f e r s and

t h e i r


c i r c u i t r y

a r e u s u a l l y

made

o f

f r a g i l e

s e m i c o n d u c t o r m a t e r i a l s ,

c h o s e n

f o r

t h e i r

e l e c t r o n i c

c h a r

a c t e r i s t i c s

r a t h e r t h a n t h e i r s t r e n g t h o r f r a c t u r e r e s i s t a n c e .

The s e l e c t e d f a b r i c a t i o n t e c h n i q u e

c a n n o t damage

t h e c i r

c u i t r y t h a t h a s

a l r e a d y

b e e n

p l a c e d o nt o

t h e s u b s t r a t e w a f e r .

T h u s ,

t h e r e i s a

need

f o r a method t o

f a b r i c a t e

t h r e e

d i m e n s i o n a l m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s u s i n g s t a c k e d s u b s t r a t e

1 0

1 5

25

35

50

6 5

2

w a f e r s

w i t h c i r c u i t r y

a l r e a d y

o n t h e m . The r e s e n t i n v e n t i o n

f u l ? l l s

t h i s n e e d , a n d

f u r t h e r

p r o v i d e s r e l a t e d a d v a n t a g e s .

SUMMARY OF

THE

INVENTION

T h e p r e s e n t i n v e n ti o n p r o v i d e s a n a p p r o a c h f o r

f a b r i c a t

i n g m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e s t h a t p e r m i t s t h r e e - d i m e n s i o n a l

m a n i p u l a t i o n s

a n d f a b r i c a t i o n

s t e p s w i t h


d e v i c e s

a l r e a d y

d e p o s i t e d upon a

w a f e r s u b s t r a t e .

The

i n v e n t i o n

p e r m i t s


d e v i c e s t o b e p r e p a r e d

u s i n g w e l l - e s t a b l i s h e d ,

i n e x p e n s i v e

t h i n - ? l m d e p o s i t i o n ,

e t c h i n g , a n d p a t t e r n i n g t e c h n i q u e s , a n d t h e n t o b e f u r t h e r

p r o c e s s e d s i n g l y o r i n

c o m b i n a t i o n

w i t h

o t h e r

s u c h d e v i c e s ,

i n t o

more

complex d e v i c e s .

I n

a c c o r d a n c e

w i t h

t h e

i n v e n t i o n , a

method o f

f a b r i c a t i n g

a

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e

c o m p r i s e s

t h e

s t e p s

o f f u r n i s h i n g

a

? r s t s u b s t r a t e h a v i n g a n e t c h a b l e l a y e r , a n e t c h - s t o p l a y e r

o v e r l y i n g

t h e

e t c h a b l e l a y e r , a n d

a

w a f e r o v e r l y i n g t h e

e t c h ~ s t o p

l a y e r ,

a n d f o r m i n g a m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e

ment i n t h e w a f e r o f t h e

? r s t

s u b s t r a t e . The method f u r t h e r

i n c l u d e s a t t a c h i n g

t h e

w a f e r p o r t i o n o f t h e ? r s t s u b s t r a t e t o

a s e c o n d

s u b s t r a t e ,

a n d

e t c h i n g

away t h e e t c h a b l e l a y e r

o f

t h e ? r s t

s u b s t r a t e

down t o

t h e

e t c h - s t o p l a y e r .

The

s e c o n d

s u b s t r a t e may

i n c l u d e a m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e ,

a n d t h e

p r o c e d u r e

may i n c l u d e t h e

f u r t h e r s t e p o f

i n t e r c o n n e c t i n g

t h e


d e v i c e on t h e ? r s t s u b s t r a t e

w i t h

t h e

m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e

on

t h e second s u b s t r a t e .

I n a

t y p i c a l a p p l i c a t i o n ,

t h e

“ b a c k s i d e ” e t c h - s t o p

l a y e r i s

p a t t e r n e d ,

a n d

a n

e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n t o

t h e

m i c r o e l e c

t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t on

t h e

w a f e r i s formed

t h r o u g h t h e

e t c h - s t o p

l a y e r . T h i s t e c h n i q u e p e r m i t s

a c c e s s t o t h e m i c r o —

e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t

from

t h e

b a c k

s i d e .

E l e c t r o n i c


c a n

t h e r e f o r e b e

made

d i r e c t l y t o t h e b a c k

s i d e

o f

t h e

w a f e r l a y e r ,

a n d i n d i r e c t l y

t o

t h e f r o n t s i d e m i c r o

e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t by o p e n i n g a c c e s s

t o

f r o n t - s i d e

i n t e r c o n n e c t s

from

t h e back s i d e . Such a n a b i l i t y t o

a c h i e v e

e l e c t r o n i c

a c c e s s

can be v a l u a b l e

f o r

some two-dimensional

d e v i c e s , a n d

a l s o

p e r m i t s m u l t i p l e t w o - d i m e n s i o n a l d e v i c e s

t o be s t a c k e d

one above t h e o t h e r

t o form t h r e e - d i m e n s i o n a l

d e v i c e s b y u s i n g

t e c h n i q u e s s u c h a s

i n d i u m

bumps

t o

f o r m

i n t e r c o n n e c t i o n s

b e t w e e n t h e

s t a c k e d

d e v i c e s .

I n a p r e f e r r e d

a p p r o a c h t o

p r a c t i c i n g t h e i n v e n t i o n ,

a

method o f f a b r i c a t i n g a


d e v i c e c o m p r i s e s

t h e s t e p s o f f u r n i s h i n g a ? r s t s u b s t r a t e h a v i n g a s i l i c o n

e t c h a b l e

l a y e r ,

a s i l i c o n d i o x i d e e t c h - s t o p l a y e r o v e r l y i n g t h e

s i l i c o n l a y e r ,

a n d

a

s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n

w a f e r o v e r l y i n g

t h e

e t c h _ s t o p l a y e r . The

w a f e r h a s a

f r o n t s u r f a c e n o t c o n t a c t i n g

t h e

s i l i c o n d i o x i d e l a y e r . A i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t

i s

f o r m e d

i n t h e


w a f e r on o r t h r o u g h

t h e

f r o n t s u r f a c e . The method f u r t h e r i n c l u d e s a t t a c h i n g

t h e

f r o n t

s u r f a c e

o f t h e s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n w a f e r t o

a

? r s t s i d e

o f

a

s e c o n d s u b s t r a t e , a n d

e t c h i n g away t h e s i l i c o n e t c h a b l e

l a y e r

o f t h e


down t o

t h e

s i l i c o n d i o x i d e

e t c h - s t o p l a y e r u s i n g

a n e t c h a n t

t h a t

a t t a c k s

t h e

s i l i c o n

l a y e r

b u t

n o t t h e s i l i c o n d i o x i d e

l a y e r .

As

d i s c u s s e d p r e v i o u s l y ,

t h e

s i l i c o n

d i o x i d e

l y e r may

t h e n

b e

p a t t e r n e d

a n d


f o r m e d

t h e r e t h r o u g h .

T h e p r e s e n t a p p r o a c h i s

b a s e d

u p o n

t h e

a b i l i t y t o t r a n s f e r

a t h i n ?lm m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t o r d e v i c e from

one s u b s t r a t e s t r u c t u r e t o another s u b s t r a t e

s t r u c t u r e .

The

c i r c u i t e l e m e n t

u s u a l l y

i s

f a b r i c a t e d

w i t h a r e l a t i v e l y t h i c k

? r s t

s u b s t r a t e t h a t p r o v i d e s s u p p o r t d u r i n g i n i t i a l f a b r i c a t i o n

a n d

h a n d l i n g .

H o w e v e r ,

i t

i s

d i f ? c u l t

t o

a c h i e v e e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n s t h r o u g h s u c h a t h i c k s u b s t r a t e ,

b e c a u s e

o f

t h e

d i f f i c u l t y

i n l o c a t i n g d e e p , t h r o u g h - s u p p o r t v i a s p r e c i s e l y a t

t h e

r e q u i r e d p o i n t , t h e d i f f i c u l t y i n i n s u l a t i n g t h e w a l l s o f

8/10/2019 Us 5591678


5 , 5 9 1 , 6 7 8

3

d e e p v i a s ,

a n d t h e

d i f f i c u l t y

i n

? l l i n g

a

d e e p

v i a

w i t h

c o n d u c t i n g

m a t e r i a l . The

? r s t

s u b s t r a t e

c a n n ot s i m p l y

b e

removed t o p e r m i t a c c e s s t o

t h e b o t t o m s i d e

o f

t h e

e l e c t r i c a l

c i r c u i t e l e m e n t , a s

t h e

a s s e m b l y c o u l d

n o t

b e h a n d l e d i n t h a t

v e r y t h i n f o r m .

I n t h e

p r e s e n t a p p r o a c h ,

a f t e r

i n i t i a l

c i r c u i t

e l e m e n t

f a b

r i c a t i o n on a ? r s t

s u b s t r a t e

s t r u c t u r e , t h e e l e c t r i c a l c i r c u i t

e l e m e n t i s t r a n s f e r r e d

t o

a s e c o n d s u b s t r a t e s t r u c t u r e . ( I f

t h e

s e c o n d s u b s t r a t e i t s e l f c o n t a i n s a n o t h e r m i c r o e l e c t r o n i c c i r

c u i t e l e m e n t ,

i n t e r c o n n e c t i o n s

b e t w e e n

t h e t w o

m i c r o e l e c

t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t s

a r e made t t h i s p o i n t , a s by u s i n g a n

i n d i u m - b u m p t e c h n i q u e / e p o x y t e c h n i q u e . ) W i t h t h e

c i r c u i t

e l e m e n t

t h u s s u p p o r t e d ,

t h e

e t c h a b l e

p o r t i o n

o f

t h e ? r s t

s u b s t r a t e

i s r e m o v e d

b y

e t c h i n g ,

down o

t h e e t c h - s t o p

l a y e r .

The t e r m s “ e t c h a b l e ” and “ e t c h - s t o p ” a r e u s e d h e r e i n r e l a

t i v e t o a s p e c i ? c

s e l e c t e d e t c h a n t . There

s

c h o s e n

a n e t c h a n t

t h a t

r e a d i l y

e t c h e s t h e e t c h a b l e l a y e r b u t h a s a much

l o w e r

e t c h i n g r a t e f o r t h e e t c h - s t o p l a y e r . I t i s u n d e r s t o o d , how

e v e r , t h a t

t h e e t c h - s t o p l a y e r may b e g e n e r a l l y o r

s e l e c t i v e l y

e t c h e d

b y y e t

o t h e r t e c h n i q u e s ,

a f t e r

t h e

e t c h a b l e

l a y e r

i s

removed.

Once

t h e e t c h a b l e

l a y e r

i s

r e m o v e d ,

t h e

r e l a t i v e l y t h i n

e t c h - s t o p l a y e r

may b e

p a t t e r n e d

a n d

t h r o u g h - e t c h e d

t o

p r o v i d e

a c c e s s

t o t h e m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e m e n t ,

i n c l u d i n g i t s

c o n n e c t i o n

p a d s ,

t h r o u g h t h e

e t c h ~ s t o p l a y e r .

Many a l t e r n a t i v e a p p r o a c h e s a r e p o s s i b l e . F o r e x a m p l e , t h e

t w o - d i m e n s i o n a l s t r u c t u r e may

be

u s e d w i t h

d i r e c t

back

c o n n e c t i o n s a n d i n d i r e c t f r o n t c o n n e c t i o n s . The

a d d i t i o n a l

s u r f a c e

a r e a

on t h e b o t t o m

o f


l a y e r p r o v i d e s

s p a c e f o r d e p o s i t i o n o f i n t e r c o n n e c t i o n m e t a l l i z a t i o n t r a c e s .

The


s t r u c t u r e

may b e

s t a c k e d

w i t h o t h e r

two-dimensional

s t r u c t u r e s

t o

form a

t h r e e - d i m e n s i o n a l

s t r u c t u r e .

F u r t h e r

c i r c u i t r y

c o u l d

b e

d e p o s i t e d

u p o n

t h e

b a c k

s i d e o f t h e e t c h ~ s t o p l a y e r , a s n e e d e d a n d p e r m i t t e d b y

c o n s t r a i n t s

i m p o s e d b y t h e

f r o n t - s i d e

c i r c u i t e l e m e n t s t r u c

t u r e .

T h u s , t h e p r e s e n t

a p p r o a c h

p r o v i d e s a h i g h l y ? e x i b l e

a p p r o a c h t o t h e

f a b r i c a t i o n o f

c o m p l e x


d e v i c e s u s i n g

a

b u i l d i n g - b l o c k a p p r o a c h .

O t h e r

f e a t u r e s

a n d

a d v a n t a g e s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n w i l l b e

a p p a r e n t

f r o m

t h e

f o l l o w i n g m o r e

d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e

p r e f e r r e d

e m b o d i m e n t , t a k e n i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e a c c o m p a n y i n g

d r a w i n g s , w h i c h i l l u s t r a t e , b y w a y o f e x a m p l e ,

t h e

p r i n

c i p l e s o f

t h e

i n v e n t i o n .

BRIEF DESCRIPTION

OF

THE DRAWINGS

F I G .

1 i s

a d i a g r a m m a t i c

p r o c e s s

?ow d i a g r a m f o r

t h e

a p p r o a c h o f t h e

i n v e n t i o n ,

w i t h t h e

s t r u c t u r e

a t e a c h

s t a g e

o f

f a b r i c a t i o n i n d i c a t e d s c h e m a t i c a l l y ;

F I G . 2 i s a s c h e m a t i c s i d e s e c t i o n a l view o f a

m i c r o e l e c

t r o n i c d e v i c e s t r u c t u r e p r e p a r e d a c c o r d i n g

t o

t h e

p r o c e d u r e

o f

F I G .

1 ;

F I G .

3

i s a

s c h e m a t i c s i d e e l e v a t i o n a l view

o f a

t h r e e

d i m e n s i o n a l m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e b u i l t from t w o - d i m e n

s i o n a l

d e v i c e s u s i n g t h e p r e s e n t

a p p r o a c h ; a n d

F I G . 4 i s a

s c h e m a t i c s i d e e l e v a t i o n a l view

o f a “ s m a r t

boar ” con?guration.

DETAILED

DESCRIPTION

OF

THE

INVENTION

R e f e r r i n g t o F I G . 1 , t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s p r a c t i c e d

b y

? r s t p r o v i d i n g a ? r s t s u b s t r a t e

4 0 ,

n u m e r a l

2 0 .

The

? r s t

s u b s t r a t e 4 0

i n c l u d e s

a n

e t c h a b l e

l a y e r 4 2 , a n e t c h ~ s t o p l a y e r

4 4

grown u p o n a n d

o v e r l y i n g t h e

e t c h a b l e

l a y e r 4 2 , a n d

a

1 0

2 5

3 0

3 5

4 5

5 0

55

6 5

4

w a f e r

l a y e r 4 6 b o n d e d t o a n d o v e r l y i n g t h e e t c h - s t o p l a y e r

4 4 .

S u c h s u b s t r a t e s

c a n

b e

p u r c h a s e d

c o m m e r c i a l l y .

I n

t h e p r e f e r r e d

p r a c t i c e , t h e

e t c h a b l e l a y e r 4 2

i s

a l a y e r

o f

b u l k s i l i c o n

a b o u t 500

m i c r o m e t e r s

t h i c k

a n d

t h e

e t c h

s t o p

l a y e r

4 4 i s

a l a y e r o f s i l i c o n

d i o x i d e

a b o u t 1

m i c r o m e t e r

t h i c k .

The

w a f e r

l a y e r

4 6

i s

n o r m a l l y

t h i c k e r

t h a n r e q u i r e d

when

t

i s b o n d e d

t o

t h e e t c h s t o p l a y e r 4 4 , a n d i s t h i n n e d

t o t h e r e q u i r e d

? n a l

t h i c k n e s s . A y p i c a l t h i n n i n g

p r o c e s s

i n v o l v e s l a p p i n g

f o l l o w e d

b y a

c h e m - m e c h a n i c a l p o l i s h .

P r e f e r a b l y , t h e

w a f e r

l a y e r 4 6

i s a

l a y e r

o f

s i n g l e

c r y s t a l

s i l i c o n i n i t i a l l y

a b o u t

5 0 0

m i c r o m e t e r s t h i c k w h i c h

b e c o m e s , a f t e r t h i n n i n g , a b o u t

3 0

n a n o m e t e r s t o

5 0

m i c r o m e t e r s t h i c k . These

d i m e n s i o n s

a r e n o t c r i t i c a l ,

and

may b e

v a r i e d a s n e c e s s a r y f o r p a r t i c u l a r a p p l i c a t i o n s .

( T h e

s t r u c t u r e

d e p i c t i o n s I n FIGS. 1 -4 a r e n o t drawn t o

s c a l e . )

The w a f e r l a y e r

45 may a l s o be

o r i n c l u d e a n i n t e r c o n n e c t

m a t e r i a l

such

a s

a metal o r o t h e r

s t r u c t u r e a s

may

be

a p p r o p r i a t e f o r a

p a r t i c u l a r a p p l i c a t i o n .

I n

t h e

p r e s e n t c a s e ,

a n

o p t i o n a l

v i a o p e n i n g 4 8 i s p r o v i d e d t h r o u g h t h e w a f e r

l a y e r 4 6 . The

u s e

o f

t h i s

v i a 4 8

w i l l

become a p p a r e n t f r o m

s u b s e q u e n t d i s c u s s i o n s .

T h e ? r s t s u b s t r a t e 4 0 s

p r e p a r e d

b y a p p l y i n g w e l l - k n o w n

m i c r o e l e c t r o n i c t e c h n i q u e s .

T h e

s i l i c o n d i o x i d e e t c h - s t o p

l a y e r

4 4

i s p r o d u c e d o n a

b u l k s i l i c o n p i e c e 4 2

b y

h e a t i n g i t

i n a n o x y g e n ~ h y d r o g e n a t m o s p h e r e

a t

a t e m p e r a t u r e o f a b o u t

1 1 0 0 ° C .

f o r

a t i m e

s u ? i c i e n t t o

a c h i e v e

t h e

d e s i r e d

t h i c k

n e s s, t y p i c a l l y a b o u t 2 h o u r s . The w a f e r

l a y e r

4 6 i s e i t h e r

d e p o s i t e d d i r e c t l y

u p o n t h e e t c h - s t o p l a y e r 4 4 o r f a b r i c a t e d

s e p a r a t e l y

a n d

b o n d e d t o

t h e

e t c h - s t o p

l a y e r 4 6 b y

d i r e c t

i n t e r d i i f u s i o n , p r e f e r a b l y

t h e

l a t t e r , a n d t h i n n e d . The

v i a

4 8

i s

p r o d u c e d

b y s t a n d a r d p a t t e r n i n g

a n d

e t c h i n g

t e c h n i q u e s .

( A l l r e f e r e n c e s h e r e i n t o “ s t a nd a r d ” o r “ w e l l known” t e c h

n i q u e s , o r t h e

l i k e ,

mean

t h a t

i n d i v i d u a l p r o c e s s

s t e p s

a r e

known g e n e r a l l y , n o t t h a t t h e y

a r e

known

i n

t h e

p r e s e n t

c o n t e x t

o r

c o m b i n a t i o n ,

o r

t o p r o d u c e t h e

p r e s e n t

t y p e o f

s t r u c t u r e . )

A

i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t

50 i s formed i n

t h e

w a f e r l a y e r 4 6 ,

n u m e r a l

2 2 , w o r k i n g f r o m a f r o n t e x p o s e d

s i d e

5 2 . The m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t 50 may b e

o f

a n y t y p e ,

a n d

may

i t s e l f i n c l u d e

m u l t i p l e

l a y e r s

o f

m e t a l s ,

s e m i c o n d u c t o r s ,

i n s u l a t o r s , e t c . Any c o m b i n a t i o n

o f

s t e p s

c a n b e

u s e d , i n c l u d i n g , f o r e x a m p l e , d e p o s i t i o n ,

i m p l a n t a

t i o n , ? l m

g r o w t h , e t c h i n g , a n d

p a t t e r n i n g

s t e p s . A s u s e d

h e r e i n ,

t h e

t e r m

“ m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t e l e m e n t ” i s

t o

be

i n t er p r e t e d b r o a d l y , a n d

c a n

i n c l u d e a c t i v e

d e v i c e s

a n d

p a s s i v e s t r u c t u r e . F o r e x a m p l e ,

t h e

m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

element

50

can

i n c l u d e many

a c t i v e

d e v i c e s

such a s t r a n

s i s t o r s . A l t e r n a t i v e l y , i t may b e s i m p l y

a

p a t t e r n e d e l e c t r i c a l

c o n d u c t o r l a y e r

t h a t

i s u s e d a s a n i n t e r c o n n e c t between o t h e r

l a y e r s

o f s t r u c t u r e

i n

a

s t a c k e d

t h r e e - d i m e n s i o n a l d e v i c e , o r

may

be

a

s e n s o r e l e m e n t .

An

i m p o r t a n t v i r t u e

o f

t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s

t h a t

i t i s

o p e r a b l e w i t h a w i d e r a n g e o f m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e

m e n t s 5 0 ,

a n d

t h e r e f o r e t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s n o t l i m i t e d

t o

a n y

p r t i c u l r

c i r c u i t

e l e m e n t

5 0 . I n

t h e p r e s e n t l y p r e

f e r r e d c a s e , t h e ? r s t s u b s t r a t e 4 0

i s s i l i c o n

b a s e d ,

a n d

t h e r ef o r e t h e m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t 5 0

i s

p r e f e r a b l y

a

s i l i c o n - b a s e d

d e v i c e .

Where

t h e


e l e m e n t

50

i s

b a s e d upon o t h e r m a t er i a l s y s t e m s ,

i t

may

b e

p r e f e r r e d f o r t h e ? r s t s u b s t r a t e

t o

b e

made

o f

a

m a t e r i a l

c o m p a t i b l e t o t h a t m a t e r i a l s y s t e m . I n t h i s u s a g e , “ c o m p a t

i b l e ” means

t h a t

t h e

? r s t

s u b s t r a t e p e r m i t s f a b r i c a t i o n o f

t h e


c i r c u i t

e l e m e n t 5 0

t h e r e i n .

As

i t i s i l l u s t r a t e d i n F I G . 1 ,

t h e


e l e m e n t 50

i n c l u d e s t w o t y p e s o f

e l e c t r i c a l

i n t e r c o n n e c t s . A

f r o n t - s i d e e l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t 5 4 p e r m i t s d i r e c t e l e c t r i c a l

8/10/2019 Us 5591678


5 , 5 9 1 , 6 7 8

5

i n t e r c o n n e c t i o n t o t h e


c i r c u i t e l e m e n t 50

f r o m a b o v e ” , a n d b a c k - s i d e

e l e c t r i c a l

i n t e r c o n n e c t s 5 5

a n d

5 5 p e r m i t i n d i r e c t f r o n t - s i d e e l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t i o n t o

t h e m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e m e n t

5 0

a n d d i r e c t b a c k - s i d e

e l e c t r i c a l

i n t e r c o n n e c t i o n

t o t h e w a f e r l a y e r 4 6 f r o m

“ b e l o w ” ,

r e s p e c t i v e l y .

T h e

f r o n t ~ s i d e

e l e c t r i c a l

i n t e r c o n n e c t

54 i s a

m e t a l l i c p a d ,

a n d

t h e b a c k - s i d e e l e c t r i c a l i n t e r c o n

n e c t s 56 and

5 6 ' a r e

each an

e l e c t r i c a l conductor such a s

p o l y s i l i c o n o r

a m e t a l d e p o s i te d

i n t o t he v i a 4 8 .

The i n t e r

c o n n e c t

5 4

i s

f o r m e d d u r i n g

t h e

f a b r i c a t i o n

o f

t h e m i c r o

e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e m e n t

5 0 ,

a n d

t h e i n t e r c o n n e c t s 5 6 a n d

5 6

a r e f o r m e d

b y o p e n i n g

v i a s t h r o u g h t h e b a c k

s i d e

a n d

? l l i n g them w i t h a n e l e c t r i c a l c o n d u c t o r , a l l w e l l - k n o w n

t e c h n i q u e s .

A

e c o n d

s u b s t r a t e

58

i s a t t a c h e d t o t h e

s t r u c t u r e on

t h e

s i d e c o r r e s p o n d i n g t o

t h e

f r o n t s u r f a c e

5 2 ,

n u m e r a l 2 4 . T h a t

i s , t h e s e c o n d s u b s t r a t e 58 i s

o n

t h e

o p p o s i t e s i d e o f t h e



50

f r o m

t h e ? r s t s u b s t r a t e

4 0 .

The s e c o n d s u b s t r a t e

5 8 may b e

a n y

s u i t a b l e m a t e r i a l ,

s u c h

a s

s i l i c o n

o r

aluminum

o x i d e

( s p e c i ? c a l l y s a p p h i r e ) .

The s e c o n d s u b s t r a t e may

o p t i o n a l l y

i n c l u d e a m i c r o e l e c

t r o n i c

d e v i c e d e p o s i t e d t h e r e i n .

( T h e

i l l u s t r a t i o n o f F I G .

1

d o e s n o t show t h e s t r u c t u r e o f t h e s e c o n d s u b s t r a t e 58 i n

d e t a i l t o c o n s e r v e

s p a c e .

That s t r u c t u r e

i s p r e s e n t e d

i n more

d e t a i l i n F I G S . 2 a n d

,

a n d w i l l

b e

d i s c u s s e d

s u b s e q u e n t l y . )

I f

t h e s e l e c t e d m a t e r i a l

o f

t h e second

s u b s t r a t e

o r any

d e v i c e s t h e r e i n

may

b e a t t a c k e d by t h e e t c h a n t u s e d i n t h e

s u b s e q u e n t e t c h i n g , i t m u s t b e t e m p o r a r i l y p r o t e c t e d d u r i n g

e t c h i n g

b y a b a s e i n t h e manner t o b e d e s c r i b e d .

T h e

s e c o n d s u b s t r a t e 5 8 i s

a t t a c h e d b y

a n y

a p p r o p r i a t e

t e c h n i q u e ,

which must

b e c h o s e n s o t h a t

t h e a t t a c h m e n t

p r o c e d u r e d o e s n o t damage t h e

p r e - e x i s t i n g

s t r u c t u r e s u c h a s

t h e m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t 5 0 . I n

o n e

a p p r o a c h

t h a t

a c h i e v e s a

p e r m a n e n t

a t t a c h m e n t , t h e s e c o n d

s u b s t r a t e 5 8 i s

a t t a c h e d b y

a

l a y e r o f e p o x y 6 0

p l a c e d

b e t w e e n t h e p r e

e x i s t i n g

s t r u c t u r e

a n d t h e s e c o n d

s u b s t r a t e

5 8 , a n d t h e r e a f t e r

d e g a s s e d i n a vacuum and c u r e d .

The

epoxy i s r e s i s t a n t t o

c h e m i c a l a t t a c k i n

t h e

e t c h a n t u s e d i n a s u b s e q u e n t s t e p . To

a t t a i n

p r e c i s e a l i g n m e n t , t o o l i n g

may

e u s e d t o p o s i t i o n

t h e

s t r u c t u r e s

t o

b e j o i n e d .

I n t e r c o n n e c t s

s u c h a s indium bumps

61 c a n be p l a c e d on t h e f r o n t - s i d e e l e c t r i c a l c o n t a c t s 54

t o

a c h i e v e e l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t i o n

b e t w e e n

t h e m i c r o e l e c

t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t 50 a n d

a n y


e l e m e n t i n t h e s e c o n d s u b s t r a t e 5 8 .

The

e t c h a b l e l a y e r

4 2

o f t h e ? r s t

s u b s t r a t e

40

s

removed

b y

a n a p p r o p r i a t e t e c h n i q u e , p r e f e r a b l y

b y

e t c h i n g ,

n u m e r a l

2 6 .

To

p r o t e c t t h e

s t r u c t u r e

a g a i n s t

e t c h

a t t a c k ,

i t

may

b e

t e m p o r a r i l y a t t a c h e d

t o a b a s e 62

s u c h

a s a

p i e c e

o f

a l u m i n u m o x i d e , p r e f e r a b l y s a p p h i r e ,

b y

a l a y e r o f wax 6 4 .

A f t e r

e t c h i n g , t h e wax 64 s m e l t e d and t h e e t c h e d s t r u c t u r e

removed f r o m

t h e

b a s e 6 2 .

The e t c h a n t i s c h o s e n s o

t h a t

i t a t t a c k s t h e

e t c h a b l e

l a y e r

4 2

r e l a t i v e l y r a p i d l y ,

b u t t h e e t c h - s t o p l a y e r 4 4

r e l a t i v e l y

s l o w l y

o r

n o t

a t a l l .

The t e r m s e t c h a b l e ”

and “ e t c h - s t o p ”

i n d i c a t e a r e l a t i v e r e l a t i o n t o

each

o t h e r i n a p a r t i c u l a r

e t c h a n t ,

a s

u s e d h e r e i n . They

a r e

r e l a t i v e

t o

e a c h

o t h e r

and

t o t h e s e l e c t e d e t c h a n t .

T h u s , t h e p r e f e r r e d b u l k s i l i c o n

e t c h a b l e

l a y e r

4 2

i s

a t t a c k e d

a n d

e t c h e d away b y

a

5 - 1 0

m o l a r p o t a ss i u m h y d r o x i d e (KOH) o r s o d i u m h y d r o x i d e

(NaOH)

s o l u t i o n a t

a t e m p e r a t u r e o f 6 0 °

C .

The e t c h - s t o p

s i l i c o n

d i o x i d e l a y e r 4 4 i s a t t a c k e d b y

t h e p o t a s s i u m

h y d r o x

i d e o r sodium h y d r o x i d e s o l u t i o n a t a

much

lower r a t e t h a n

t h e e t c h ab l e l a y e r

4 2 . Waxes s u c h a s

g l y c o l p h t h a l a te a r e

s o f t e n e d b y t h e p o t a s si u m h y d r o x i d e o r s o d i u m

h y d r o x i d e

s o l u t i o n o n l y v e r y s l o w l y ,

a n d

c a n b e u s e d

t o

bond t h e b a s e

6 2 t o

t h e

s t r u c t u r e f o r p r o t e c t i o n . When

h e

e t c h a b l e l a y e r 4 2

i s e x p o s e d

t o t h e

e t c h a n t ,

b u b b l e s

e v o l v e

a s t h e s i l i c o n

r e a c t s

2 5

3 5

45

55

6 5

6

a n d e t c h e s a w a y . The e n d p o i n t o f t h e

b u l k

e t c h i n g i s

d e t e r r r r i n e d b y t h e e n d o f t h e

b u b b l e e v o l u t i o n

a n d t h e

a p p e a r a n c e

o f t h e g l a s s y s i l i c o n d i o x i d e e t c h - s t o p l a y e r 4 4 .

A t t h e

c o m p l e t i o n o f

e t c h i n g a

b a c k f a c e

6 6 o f

t h e

e t c h - s t o p l y e r 4 4 i s e x p o s e d , a s

d e p i c t e d

i n t h e s t e p 2 6 . T h e

b a s e 6 2

may

b e removed

b y m e l t i n g

t h e wax 6 4 ,

o r i t may

b e l e f t

a s a c o n v e n i e n c e i n s u b s e q u e n t o p e r a t i o n s . E v e n t u

a l l y ,

h o w e v e r ,

t h e

b a s e

6 2

i s removed a t some p o i n t

i n

t h e

p r o c e s s .

B a c k - s i d e e l e c t r i c a l


a r e

formed

t h r o u g h t h e

e t c h - s t o p

l a y e r

4 4

( f o r d i r e c t b a c k - s i d e

i n t e r c o n n e c t s

5 6 ‘ )

a n d

t h r o u g h

t h e

e t c h s t o p l a y e r 4 4 a n d

t h e

w a f e r l a y e r 4 5 t o

t h e m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e m e n t

50 ( f o r i n d i r e c t f r o n t

s i d e i n t e r c o n n e c t s 9 6 ) , a s shown a t

n u m e r a l

2 8 .

To form

s u c h c o n n e c t i o n s , t h e e t c h - s t o p l a y e r 4 4

i s

p a t t e r n e d b y

w e l l ' k n o w n

p a t t e r n i n g

t e c h n i q u e s t o

p r e c i s e l y

i d e n t i f y t h e

l o c a t i o n t o b e p e n e t r a t e d . M a t e r i a l i s removed

f r o m

t h e s e

l o c a t i o n s

o f

t h e e t c h - s t o p l a y e r

4 4 b y a n y a p p r o p r i a t e

m e t h o d .

As

d i s c u s s e d

e a r l i e r ,

t h e

t e r m

“ e t c h - s t o p ”

i s

u s e d

r e l a t i v e

t o

t h e e t c h a n t u s e d t o remove t h e

e t c h a b l e

l a y e r 4 2 .

There a r e o t h e r e t c h e s t h a t

c a n

b e u s e d t o e t c h o p e n i n g s

t h r o u g h

t h e


4 4 . I n t h e c a s e

o f

t h e p r e f e r r e d

s i l i c o n d i o x i d e e t c h ~ s t o p l a y e r 4 4 , a h y d r o ? u o r i c a c i d - b a s e d

e t c h a n t

such

a s

a mixture of

hydro?uoric

a c i d

and ammo

nium ? u o r i d e i s

u s e d

a f t e r p a t t e r n i n g

t o

e t c h o p e n i n g s

6 8

a n d

6 8 t h r o u g h t h e


4 4 . D r y e t c h i n g

t e c h

n i q u e s s u c h

a s

p l a s m a

e t c h i n g c a n

a l s o b e u s e d .

T h e v i a 6 8 e x t e n d s t h r o u g h t h e e t c h - s t o p l a y e r 4 4 a n d t h e

w a f e r l a y e r

4 6 t o t h e m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t

e l e m e n t

5 0 .

When ? l l e d

w i t h a n e l e c t r i c a l c o n d u c t o r s u c h a s a

m e t a l , i t

p r o v i d e s a n

i n d i r e c t b a c k - s i d e

e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n t o t h e


e l e m e n t

5 0 . A l t e r n a t i v e l y , t h e v i a

may

b e

e x t e nd e d t h r o u g h t h e e t c h - s t o p

l a y e r 4 4

t o ( b u t n o t

t h r o u g h )

t h e w a f e r l a y e r 4 6 ,

a s shown a t n u m e r a l 6 8 . T h i s

v i a

6 8 , when l l e d w i t h a n e l e c t r i c a l c o n d u c t o r , p r o v i d e s

t h e

d i r e c t

b a c k - s i d e e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n 5 6

t o

t h e

w a f e r

l a y e r

4 6 . I n some e l e c t r o n i c d e v i c e s , I t i s

d e s i r a b l e

t o a p p l y a

v o l t a g e t o t h e e i t h e r o r

b o t h s i d e s

o f

t h e a c t i v e

e l e m e n t

f o r

b i a s i n g

p u r p o s e s . The

i r e c t

b a c k - s i d e e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n

5 6

p e r m i t s

b i a s i n g o f

o n e s i d e

o f t h e

a c t i v e e l e m e n t , w h i l e

t h e

i n d i r e c t f r o n t - s i d e e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n

56 p e r m i t s b i a s

i n g

o f t h e o t h e r

s i d e

o f

t h e a c t i v e

e l e m e n t .

An l e c t r i c a l c o n d u c t o r l a y e r

70

may

b e

d e p o s i t e d o v e r

l y i n g t h e e t c h < s t o p l a y e r 4 4 a n d t h e b a c k ~ s i d e e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n s 5 6 a n d

5 6 ,

a n d

p a t t e r n e d .

The e l e c t r i c a l c o n

d u c t o r m a t e r i a l

i s

p r e f e r a b l y

a m e t a l

s u c h

a s

a l u m i n u m .

E l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t i o n

t o

t h e b a c k - s i d e

e l e c t r i c a l

con

n e c t i o n s 5 6

a n d

5 6 i s t h e r e b y a c c o m p l i s h e d .

T h i s

? n a l s t r u c t u r e

7 1 , w i t h

f r o n t a n d back s i d e

e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n s ,

i s

u s e f u l b y i t s e l f , o r

i t

may b e

u s e d

i n

many

o t h e r c o n t e x t s .

I n o n e p o s s i b l e

a p p l i c a t i o n ,

a n o t h e r

m i c r o

e l e c t r o n i c

d e v i c e

7 2

i s

i n t e g r a l l y

J o i n e d t o t h e b a c k

s i d e

o f

t h e s t r u c t u r e 7 1 .

The d e v i c e

72 i s

a l i g n e d s o

t h a t i t makes

e l e c t r i c a l

c o n t a c t s t o t h e


e l e m e n t 50

t h r o u g h

t h e e l e c t r i c a l

c o n d u c t o r

l a y e r 7 0 .

The t h r e e - d i m e n

s i o n a l s t r u c t u r e

7 1 , 7 2

made

b y t h i s a p p r o a c h i s d e p i c t e d i n

g r e a t e r d e t a i l

i n F I G .

2 .

R e f e r r i n g

t o F I G .

2 , t h e

s t r u c t u r e 71 i s p r e p a r e d

a s

d i s c u s s e d i n r e l a t i o n

t o

t h e method o f F I G .

1 .

I t

i n c l u d e s

t h e



5 0 , b a c k - s i d e e l e c t r o n i c


56

a n d

5 5 ,

a n d i n d i u m bumps

6 1 ,

a s w e l l a s

t h e

w a f e r

l a y e r 4 6 , t h e e t c h - s t o p l a y e r 4 4 , a n d t h e

e l e c t r i c a l l y

c o n d u c t i n g l a y e r 7 0 . T h e

s e c o n d s u b s t r a t e

5 8 , p r e v i o u s l y

shown

i n F I G .

1 w i t h o u t i t s

d e t a i l e d s t r u c t u r e ,

i n c l u d e s a

m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t 50a

f a b r i c a t e d

i n a w a f e r

l a y e r 4 6 a , w h i c h i n t u r n o v e r l i e s a n e t c h - s t o p l a y e r 4 4 a .

8/10/2019 Us 5591678


5 , 5 9 1 , 6 7 8

7

B a c k - s i d e e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n s

56a and

5 6 ‘ a

c o n n e c t w i t h

a n

e l e c t r i c a l l y c o n d u c t i n g

l a y e r 7 0 a . The a y e r

7 0 a

i n t u r n i s

i n e l e c t r i c a l c o m m u n i c a t i o n w i t h t h e


d e v i c e

5 0

t h r o u g h

t h e i n d i u m b u m p s 6 1 .

The d e v i c e

7 2 , shown

i n F I G .

1

w i t h o u t i t s d e t a i l e d

s t r u c t u r e ,

i n c l u d e s a m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t

50b

f a b r i c a t e d

i n a w a f e r

l a y e r

4 6 b , w h i c h o v e r l i e s a n e t c h - s t o p

l a y e r 4 4 b . As d e p i c t e d i n F I G . 2 , a n e t c h a b l e l a y e r 4 2 b

o f

t h e

d e v i c e 7 2 i s s t i l l p r e s e n t t o p r o v i d e

s t r e n g t h

t o t h e s t a c k . The

d e v i c e 72 s j o i n e d t o t h e d e v i c e s t r u c t u r e 71 w i t h a n epoxy

l a y e r

6 0 b .

The s t r u c t u r e o f F I G . 2 t h u s h a s t h r e e

n r i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t e l e m e n t s 5 0 ,

5 0 a , a n d 5 0 b i n t e r c o n n e c t e d

i n a t h r e e

d i m e n s i o n a l a r r a y .

The p r o c e s s

o f b u i l d i n g

up

a

t h r e e

d i m e n s i o n a l s t a c k

o f

d e v i c e s c a n c o n t i n u e i n d e ? n i t e l y b y

a d d i n g a d d i t i o n a l m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t s “ b e l o w ”

t h e d e v i c e

7 2 .

To

f u r t h e r

p r o c e s s t h e d e v i c e o f F I G . 2 ,

p r o c e s s

s t e p s 2 6 ,

a n d 2 8

o f F I G . 1 a r e r e p e a t e d

f o r

t h e

d e v i c e

7 2 .

The

e t c h a b l e l a y e r 4 2 b i s r e m o v e d , a n d i n d i r e c t

b a c k

s i d e

e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n s 5 6 b ( a n d o p t i o n a l l y

d i r e c t

b a c k

s i d e e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n s ) c a n be

added

i n

t h e

manner

d i s c u s s e d e a r l i e r . I n e l e c t r i c a l c o n d u c t i o n l a y e r 7 0 b i s

d e p o s

i t e d a n d

p a t t e r n e d .

F I G . 3 d e p i c t s t h e r e s u l t s

o f

r e p e a t i n g p r o c e s s s t e p s 2 6

a n d 2 8 . A t t h i s p o i n t ,

y e t

a n ot h e r m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e

s t r u c t u r e c o u l d b e a ? i x e d w i t h a n

epoxy

l a y e r

below

t h e

d e v i c e

7 2 , a n d e l e c t r i c a l l y i n t e r c o n n e c t e d t h r o u g h t h e b a c k —

s i d e

e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n s .

R a t h e r

t h a n d e p i c t s u c h a

s t r u c

t u r e ,

F I G .

3 shows t h e manner

o f e x t e r n a l e l e c t r i c a l

con

n e c t i o n s . To a c h i e v e a n e x t e r n a l e l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t , a

l e a d 74 i s w i r e bonded

t o

a

p a d

r e g i o n

o f

t h e

e l e c t r i c a l

c o n d u c t i o n

l a y e r

7 0 b .

T h u s , t h e

s t r u c t u r e s

d e p i c t e d i n F I G S .

2 a n d 3

p r o v i d e

i n t e g r a t e d

t h r e e - d i m e ns i o n al m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e

s t r u c

t u r e s made f r o m t w o - d i m e n s i o n a l

c i r c u i t e l e m e n t s ,

w i t h

i n t e r n a l a n d e x t e r n a l

e l e c t r i c a l i n t e r c o n n e c t i o n s .

T h e s e

s t r u c t u r e s a r e n o r m a l l y

p a c k a g e d

w i t h c o n v e n t i on a l

p r o c e

d u r e s .

F I G .

4 d e p i c t s

a n o t h e r

u s e

o f t h e d e v i c e s t r u c t u r e s

p r e

p a r e d a c c o r d i n g t o

t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , a s

a

“ s m a r t

b o a r d ”

up on

which o t h er m i c r o e l e c t r o n i c

components

c a n be

a t t a c h e d

b y

w i r e - b o n d i n g

t e c h n i q u e s . T h e m i c r o e l e c t r o n i c

d e v i c e 7 1 , shown

i n

F I G .

4

i n

t h e f o r m p r e s e n t e d

i n

F I G . 1

a n d i n v e r t e d f r o m t h e o r i e n t a t i o n

o f F I G .

1 ,

i s p r e p a r e d a t

a n y l e v e l o f c o m p l e x i t y

o f t h r e e - d i m e n si o n a l

s t r u c t u r e

a s

d i s c u s s e d i n

r e l a t i o n t o F I G S .

2

a n d

3 . A e p a r a t e l y

f a b r i

c a t e d d e v i c e

80 s a t t a c h e d t o t h e back

a c e 66 w i t h

a n epoxy

l a y e r

8 2 . E l e c t r i c a l

i n t e r c o n n e c t

p a d s

84 on

h e

d e v i c e

80

a r e

c o n n e c t e d t o p a d l o c a t i o n s o f t h e p a t t e r n e d

e l e c t r i c a l l y

c o n d u c t i n g l a y e r 7 0

o n t h e d e v i c e 7 1

b y

w i r e - b o n d e d

l e a d s

8 5 .

E x t e r n a l c o n n e c t i o n s a r e

a c h i e v e d t h r o u g h w i r e - b o n d e d

l e a d s

8 8 t o t h e

p a t t e r n e d

e l e c t r i c a l l y c o n d u c t i n g l a y e r 7 0 .

By t h i s a p p r o a c h a n d

w i t h

t h e s t r u c t u r e

o f F I G . 4 , t h e

d e v i c e 7 1

f a b r i c a t e d a c c o r d i n g t o t h e

a p p r o a c h o f F I G . 1 c a n

b e u s e d a s a

“ s m a r t

b o a r d ”

c o n t a i n i n g

n r i c r o e l e c t r o n i c

f u n c t i o n s ,

f o r

a t t a c h m e n t o f

o t h e r

d e v i c e s

8 0 .

The d e v i c e 80

i s

n o t e l e c t r i c a l l y c o n n e c t e d t o

t h e

d e v i c e

7 1

by

i n d i u m

bumps o r

s i m i l a r t e c h n i q u e ,

b u t i n s t e a d

i s

c o n n e c t e d b y w i r e

b o n d i n g

o r a

s i m i l a r a p p r o a c h .

The p r e s e n t i n v e n t i o n

t h u s p r o v i d e s a

h i g h l y

? e x i b l e


f a b r i c a t i o n

t e c h n i q u e .

T h r e e - d i m e n s i o n a l ,

m u l t i l a y e r s t r u c t u r e s

w i t h

a r b i t r a r i l y many

l a y e r s

o f m i c r o

e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t s c a n b e

f a b r i c a t e d

w i t h

e x t e r n a l

c o n n e c t i o n

p o i n t s . These

s t r u c t u r e s can

be

used a s - i s ,

o r a s

t h e

“ s m a r t b o a r d ” f o r a t t a c h m e n t o f

y e t o t h e r d e v i c e s .

A l t h o u g h

a

p a r t i c u l a r e m b o d i m e n t o f t h e

i n v e n t i o n h a s

b e e n d e s c r i b e d

i n

d e t a i l f o r p u r p o s e s o f i l l u s t r a t i o n , v a r i o u s

5

20

2 5

30

3 5

40

45

50

55

60

6 5

8

m o d i ? c a t i o n s may e made

w i t h o u t

d e p a r t i n g

f r o m t h e

s p i r i t

a n d s c o p e o f

t h e i n v e n t i o n .

A c c o r d i n g l y , t h e i n v e n t i o n

i s n o t

t o

b e

l i m i t e d e x c e p t a s

b y t h e a p p e n d e d c l a i m s .

What i s c l a i m e d

i s :

1 . A

m e t h o d

o f f a b r i c a t i n g a


d e v i c e ,

c o m p r i s i n g

t h e

s t e p s

o f :

f u r n i s h i n g

a

? r s t

s u b s t r a t e h a v i n g

a n

e t c h a b l e l a y e r ,

a n

e t c h - s t o p

l a y e r

o v e r l y i n g

t h e

e t c h a b l e l a y e r , a n d a

w a f e r o v e r l y i n g t h e e t c h - s t o p

l a y e r ;

f o r m i n g a m i c r o e l e c t r o n i c c i r c u i t e l e m e n t i n

t h e e x p o s e d

s i d e o f

t h e

w a f e r

o f

t h e

? r s t

s u b s t r a t e

o p p o s i t e t o t h e

s i d e o v e r l y i n g t h e e t c h - s t o p l a y e r ;

a t t a c h i n g t h e w a f e r o f t h e ? r s t s u b s t r a t e t o

a

s e c o n d

s u b s t r a t e ;

a n d

e t c h i n g a w a y t h e e t c h a b l e l a y e r o f t h e ? r s t s u b s t r a t e down

t o


l a y e r .

2 .

The

method o f c l a i m 1 , f u r t h e r i n c l u d i n g

a n

a d d i t i o n a l

s t e p , a f t e r t h e

s t e p

o f e t c h i n g , o f

p a t t e r n i n g t h e e t c h - s t o p l a y e r .

3 .

The

method

o f c l a i m

2 ,

f u r t h e r i n c l u d i n g

a n

a d d i t i o n a l

s t e p , a f t e r t h e

s t e p

o f p a t t e r n i n g ,

o f

f o r m i n g

a n e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n

t o


c i r c u i t

e l e m e n t t h r o u g h

t h e

p a t t e r n e d


a n d

t h r o u g h t h e

w a f e r .

4 .

The

method

o f c l a i m

2 , f u r t h e r

i n c l u d i n g

a n

a d d i t i o n a l

s t e p , a f t e r

t h e

s t e p

o f p a t t e r n i n g , o f

f o r m i n g

a n e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n t o

t h e w a f e r t h r o u g h t h e

p a t t e r n e d e t c h - s t o p l a y e r .

5 .

The

m e t h o d

o f c l a i m 1 , w h e r e i n t h e e t c h a b l e l a y e r

i s

s i l i c o n , t h e e t c h - s t o p

l a y e r

i s s i l i c o n d i o x i d e , a n d t h e

w a f e r

i s s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n .

6 . The m e t h o d

o f

c l a i m 1 , w h e r e i n t h e s e c o n d

s u b s t r a t e

c o n t a i n s a

s e c o n d


c i r c u i t

e l e m e n t .

7 . The m e t h o d o f c l a i m 6 ,

w h e r e i n

t h e s t e p

o f a t t a c h i n g

i n c l u d e s t h e s t e p o f

making a n

e l e c t r i c a l c o n t a c t

from


c i r c u i t e l e m e n t on t h e w a f e r o f t h e ? r s t s u b s t r a t e t o t h e

s e c o n d


c i r c u i t e l e m e n t on t h e second

s u b s t r a t e .

8 .

The

m e t h o d o f c l a i m 1 , w h e r e i n t h e s t e p o f a t t a c h i n g

i n c l u d e s

t h e s t e p s

o f

p l a c i n g

a l a y e r o f e p o x y b e t w e e n t h e

s e c o n d

s u b s t r a t e

a n d

t h e w a f e r p o r t i o n o f

t h e ? r s t

s u b s t r a t e , a n d

d e g a s s i n g

a n d c u r i n g t h e

e p o x y .

9 . The

method

o f

c l a i m 1 , f t u t h e r i n c l u d i n g

a n

a d d i t i o n a l

s t e p , a f t e r

t h e

s t e p

o f

a t t a c h i n g

a n d

b e f o r e

t h e s t e p

o f

e t c h i n g , o f

? x i n g t h e

s e c o n d

s u b s t r a t e

t o

a n

e t c h i n g s u p p o r t

t h a t

i s

r e s i s t a n t

t o

a t t a c k by

a n

e t c h a n t .

1 0 .

The m e t h o d o f c l a i m

1 , w h e r e i n

t h e

s t e p

o f

e t c h i n g

i n c l u d e s

t h e

s t e p o f

c o n t a c t i n g

t h e e t c h a b l e l a y e r t o a l i q u i d e t c h a n t t h a t

a t t a c k s t h e e t c h a b l e l a y e r r a p i d l y a n d t h e

e t c h - s t o p

l a y e r s l o w l y .

1 1 . A

method o f


a m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e ,

c o m p r i s i n g

t h e

s t e p s

o f :

f u r n i s h i n g a ? r s t s u b s t r a t e h a v i n g

a n

e t c h a b l e l a y e r , a n

e t c h ~ s t o p l a y e r o v e r l y i n g t h e e t c h a b l e l a y e r , a n d

a

w a f e r

o v e r l y i n g

t h e e t c h - s t o p l a y e r ;

f o r m i n g a


c i r c u i t e l e m e n t i n t h e

e x p o s e d

s i d e

o f

t h e

w a f e r

o f t h e

? r s t

s u b s t r a t e

o p p o s i t e t h e

s i d e

o v e r l y i n g

t h e e t c h - s t o p l a y e r ;

a t t a c h i n g

t h e

w a f e r

o f

t h e


t o

a

s e c o n d

s u b s t r a t e , t h e

s e c o n d

s u b s t r a t e

h a v i n g a s e c o n d

m i c r o

e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t t h e r e i n ;

8/10/2019 Us 5591678


5 , 5 9 1 , 6 7 8

9

making a n e l e c t r i c a l

c o n t a c t

from

t h e


c i r c u i t e l e m e n t i n

t h e

w a f e r o f

t h e

? r s t s u b s t r a t e t o

t h e

s e c o n d m i c r o e l e c t r o n i c

c i r c u i t

e l e m e n t on

t h e

second

s u b s t r a t e ; a n d

e t c h i n g away

t h e

e t c h a b l e

l a y e r

o f

t h e ? r s t s u b s t r a t e down

5

t o t h e e t c h - s t o p l a y e r ; a n d

f o r m i n g a n

e l e c t r i c a l

c o n n e c t i o n t o t h e



i n t h e w a f e r o f

t h e


t h r o u g h t h e

e t c h ~ s t o p

l a y e r .

1 2 .

The m e t h o d o f c l a i m 1 1 , w h e r e i n

t h e

e t c h a b l e

l a y e r i s

s i l i c o n , t h e e t c h - s t o p l a y e r i s s i l i c o n d i o x i d e , a n d

t h e

w a f e r

i s

s i n g l e - c r y s t a l s i l i c o n .

1 3 .

A method

o f


a m i c r o e l e c t r o n i c d e v i c e ,

comprising

t h e

s t e p s o f :

f u r n i s h i n g a ? r s t s u b s t r a t e h a v i n g a s i l i c o n e t c h a b l e l a y e r ,

a s i l i c o n d i o x i d e e t c h - s t o p l a y e r o v e r l y i n g t h e s i l i c o n

l a y e r , a n d a

s i n g l e - c r y s t a l

s i l i c o n w a f e r o v e r l y i n g

t h e

e t c h - s t o p l a y e r , t h e

w a f e r h a v i n g

a

f r o n t

s u r f a c e n o t

c o n t a c t i n g t h e

s i l i c o n

d i o x i d e

l a y e r ;

f o r m i n g a


e l e m e n t i n t h e f r o n t

s u r f a c e

o f t h e


w a f e r ;

a t t a c h i n g

t h e

f r o n t

s u r f a c e

o f t h e


w a f e r t o a ? r s t s i d e o f

a

second s u b s t r a t e ;

and

e t c h i n g away

t h e

s i l i c o n e t c h a b l e l a y e r down o

t h e

s i l i c o n

d i o x i d e e t c h - s t o p l a y e r u s i n g a n e t c h a n t t h a t a t t a c k s t h e

s i l i c o n l a y e r

b u t

n o t

t h e

s i l i c o n d i o x i d e l a y e r .

1 0

2 5

10

1 4 . The method o f c l a i m 1 3 , f u r t h e r i n c l u d i n g a n a d d i

t i o n a l s t e p , a f t e r t h e s t e p

o f e t c h i n g , o f

p a t t e r n i n g t h e e t c h — s t o p l a y e r .

1 5 . The

method

o f

c l a i m

1 4 ,

f u r t h e r i n c l u d i n g

a n a d d i

t i o n a l

s t e p , a f t e r

t h e

s t e p

o f

p a t t e r n i n g ,

o f

f o r m i n g

a n e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n

t o



t h r o u g h t h e

p a t t e r n e d e t c h - s t o p l a y e r

a n d t h r o u g h t h e w a f e r .

1 6 . The

method o f c l a i m

1 4 , f u r t h e r

i n c l u d i n g

a n

a d d i

t i o n a l

s t e p ,

a f t e r t h e s t e p o f p a t t e r n i n g , o f

f o r m i n g a n e l e c t r i c a l c o n n e c t i o n t o

t h e

w a f e r

t h r o u g h

t h e

p a t t e r n e d e t c h - s t o p l a y e r .

1 7 . The method

o f c l a i m

1 3 , w h e r e i n t h e s i l i c o n e t c h a b l e

l a y e r o f t h e ? r s t s u b s t r a t e i s a b o u t 5 0 0


i n

t h i c k n e s s , t h e s i l i c o n d i o x i d e e t c h - s t o p l a y e r

o f

t h e

? r s t

s u b s t r a t e

i s a b o u t 1

m i c r o m e t e r

i n

t h i c k n e s s ,

a n d t h e

w a f e r

o f

t h e

? r s t

s u b s t r a t e

i s from a b o u t 30

n a n o m e t e r s

t o

a b o u t


i n t h i c k n e s s .

1 8 .

The

method o f

c l a i m 1 3 , w h e r e i n

t h e

s t e p

o f

a t t a c h i n g

i n c l u d e s t h e

s t e p s

o f

p l a c i n g a

l a y e r

o f

e p o x y b e t w e e n t h e

s e c o n d

s u b s t r a t e a n d

t h e

f r o n t

s u r f a c e o f t h e


w a f e r ,

a n d

d e g a s s i n g a n d c u r i n g t h e e p o x y .

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* * *

us 5591678

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