[發明專利]使用熱壓接合、共晶接合和焊料接合的用于微加工pMUT陣列與電子器件的集成技術

在審

• 申請號: 201980046664.2
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN112384311A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 布萊恩·畢考肖;桑迪普·阿卡拉杰
• 申請（專利權）人: 艾科索成像公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;B06B1/02;H01L41/311
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 白天明;韋昌金

本公開內容提供了使用熱壓或共晶/焊料接合將壓電式微加工超聲換能器(pMUT)陣列與專用集成電路(ASIC)集成的方法。在一方面，本公開內容提供了一種裝置，包含：第一基板和第二基板，所述第一基板包含pMUT陣列并且所述第二基板包含電路，其中使用熱壓將所述第一基板和所述第二基板接合在一起，其中pMUT陣列的單獨pMUT的任何集合是可尋址的。在另一方面，本公開內容提供了一種裝置，包含：第一基板和第二基板，所述第一基板包含pMUT陣列并且所述第二基板包含電路，其中使用共晶接合或焊料接合將所述第一基板和所述第二基板接合在一起，其中所述pMUT陣列的單獨pMUT的任何集合是可尋址的。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年5月14日提交的美國臨時申請No.62/671,361的權益，該美國臨時申請的全部內容通過引用合并于本文。

背景技術

壓電式微加工超聲換能器(pMUT)陣列由于其在電能域和聲能域之間的轉換效能而可以在超聲成像中提供優勢。特別地，pMUT可以提供在≤10V驅動的情況下成像的關鍵優勢，從而使得無需中間電子器件即可能夠直接耦合至現代電子節點。通過消除高壓驅動器并將電路直接耦合到pMUT陣列，可以實現多個優點，例如減少昂貴且龐雜的布線、減少噪聲以及減少總體系統成本、功率和/或尺寸。

發明內容

本公開內容提供了使用熱壓接合、共晶接合或焊料接合將微加工壓電式微加工超聲換能器(pMUT)陣列與專用集成電路(ASIC)集成的方法。

使用熱壓接合、共晶接合或焊料接合可以為集成提供多個優點，例如異質集成、低溫、低電阻、高密度、高良率互連、優異的接合性能、晶片-晶片(wafer-to-wafer)接合、芯片-晶片(die-to-wafer)接合或芯片-芯片(die-to-die)接合以及零件之間的環境控制。

在一方面，本公開內容提供了一種裝置，包含：第一基板和第二基板，所述第一基板包含至少一個壓電式微加工超聲換能器(pMUT)陣列并且所述第二基板包含至少一個電路，其中使用熱壓將所述第一基板和所述第二基板接合在一起，其中所述至少一個pMUT陣列中的一個或多個單獨pMUT的任何集合是可尋址的。

在一些實施方式中，所述pMUT陣列被配置為執行超聲成像。在一些實施方式中，所述至少一個電路包括專用集成電路(ASIC)。在一些實施方式中，所述接合包括晶片-晶片接合。在一些實施方式中，所述接合包括芯片-晶片接合。在一些實施方式中，所述芯片-晶片接合使用中間操作基板和臨時接合層。在一些實施方式中，所述接合包括：(a)使用臨時接合層將所述第一基板或所述第二基板的晶片臨時接合至操作基板；(b)將在所述操作基板上的所述晶片切開；以及(c)使用熱壓將經切開的晶片接合至所述第一基板或所述第二基板的另一晶片。在一些實施方式中，所述接合包括芯片-芯片接合。在一些實施方式中，所述熱壓接合在不超過約350℃的溫度下執行。在一些實施方式中，所述熱壓接合在不超過約300℃的溫度下執行。在一些實施方式中，所述熱壓接合形成氣密的空腔，該空腔被配置為可控制地維持氣體種類和壓力。在一些實施方式中，所述熱壓接合包括將選自金(Au)、銅(Cu)和鋁(Al)的兩種相同類型的金屬接合在一起。

在另一方面，本公開內容提供了一種制造集成裝置的方法，所述方法包括：(a)獲得第一基板，所述第一基板包含至少一個壓電式微加工超聲換能器(pMUT)陣列；(b)獲得第二基板，所述第二基板包含至少一個電路；以及(c)使用熱壓將所述第一基板和所述第二基板接合在一起，其中所述至少一個pMUT陣列中的一個或多個單獨pMUT的任何集合是可尋址的。