40中以形成通孔155，如附圖22C中所示。該蝕刻優(yōu)選地為各向異性蝕刻以最小化通孔55的橫向展寬。平整化材料151也可以被圖案化和蝕刻以形成，如附圖22D中所示的暴露出兩個(gè)凸緣160的通孔156、如附圖22E中所示的暴露出一個(gè)凸緣160的通孔157、或如附圖22F中所示的其中沒有暴露的凸緣的通孔158。平整化材料的圖案化和蝕刻的區(qū)域可以稍大于由接觸結(jié)構(gòu)147 (或接觸結(jié)構(gòu)154中)所形成的開口，導(dǎo)致接觸結(jié)構(gòu)147下方的通孔156的位置和橫向展寬由接觸結(jié)構(gòu)147(154)給定，并且接觸結(jié)構(gòu)147(154)上方的通孔156上部稍寬于通孔156的下部。接觸結(jié)構(gòu)147(154)的凸緣160和側(cè)表面153被露出，如附圖22D中所示。替代地，平整化材料151可以與接觸結(jié)構(gòu)147 (154)的一邊重合，導(dǎo)致通孔157的位置和橫向展寬的一部分由接觸結(jié)構(gòu)147(154)給定，并且接觸結(jié)構(gòu)147(154)上方的通孔157上部稍寬于下部。接觸結(jié)構(gòu)147和154的一個(gè)凸緣160以及接觸結(jié)構(gòu)147(154)的側(cè)表面153被露出，如附圖22E中所示。作為附圖22D和22E的替代，平整化材料151可以不與接觸結(jié)構(gòu)147(154)的任何部分重合，導(dǎo)致通孔158的位置和橫向展寬不由接觸結(jié)構(gòu)147(154)給定，并且不露出接觸結(jié)構(gòu)147(154)的側(cè)表面153，如附圖22F中所示。要注意的是附圖22E和22F中的任何接觸都不必具有開口。通孔156、157或158優(yōu)選地被蝕刻到足夠的深度，使得后續(xù)的減薄被分切管芯144-146的襯底140以在將管芯144-146鍵合到襯底140的表面143之后形成減薄襯底161，露出通孔156、157和/或158，如附圖22G中所示，用于如附圖22C中所示的通孔155以及所形成的接觸結(jié)構(gòu)147(154)。
[0142]對由接觸結(jié)構(gòu)147限定的通孔或者在接觸結(jié)構(gòu)154中的通孔的蝕刻對所需范圍可以是各向同性的，以在接觸結(jié)構(gòu)147(154)的背面上形成自對準(zhǔn)凸緣162，如附圖22H中所示對于附圖22C的通孔155形成該凸緣162以產(chǎn)生通孔159，或者如附圖221中所示對于附圖22D的通孔156形成該凸緣162以產(chǎn)生通孔163。各向同性蝕刻可以包括在接觸結(jié)構(gòu)147(154)下面的器件區(qū)148和襯底140以露出接觸結(jié)構(gòu)147(154)的背面，如附圖22H或221中所示。各向同性蝕刻可以通過修改用于蝕刻通孔155或通孔156的蝕刻條件來實(shí)現(xiàn)。例如，如果用于蝕刻通孔155或通孔156的蝕刻條件包括低壓下的反應(yīng)離子蝕刻，那么可以在較高壓力下使用類似的反應(yīng)離子蝕刻。露出所需量的接觸結(jié)構(gòu)147背面并形成自對準(zhǔn)凸緣162的所需壓力的增加取決于很多因素，包括平整化材料151的厚度和通孔156、157、或158的深度并可以用實(shí)驗(yàn)方法來決定。替代地，各向同性蝕刻可以包括襯底140但不包括器件區(qū)148，導(dǎo)致自對準(zhǔn)凸緣166以及在接觸結(jié)構(gòu)147(154)的背面上和通孔164上方的器件區(qū)148的剩余部分165，如附圖22J中所示。與上述附圖22H和221相似，在接觸結(jié)構(gòu)147(154)的背面上和通孔164上方的器件區(qū)148形成自對準(zhǔn)凸緣166的剩余部分165通過各向同性蝕刻在接觸結(jié)構(gòu)147(154)下方造成了希望的展寬。例如，如果剩余部分165由絕緣體例如氧化硅組成，并且被各向同性蝕刻的器件區(qū)148和襯底140由半導(dǎo)體例如硅組成，那么該結(jié)構(gòu)可以被形成。
[0143]在形成通孔之后，非選擇性的電介質(zhì)側(cè)壁170可以如第一實(shí)施方案中所述那樣被形成，以將襯底140從可以在通孔中被后續(xù)形成的互連金屬電隔離開，如附圖22K中所示。附圖22K顯示了為如附圖221中所示所形成的通孔163產(chǎn)生具有凸緣172的通孔171的例子。與第一實(shí)施方案中所述的側(cè)壁77類似的并如附圖22L中所示的選擇性的電介質(zhì)側(cè)壁173也可以被形成。在蝕刻通孔之后，管芯144-146被分切，如果需要的話，并被鍵合到具有接觸結(jié)構(gòu)142和器件區(qū)141的襯底140的表面143。替代地，管芯144-146可以被鍵合而不分切。例如，整個(gè)晶片或管芯可以被鍵合到具有單一位置而不是分離的管芯位置的襯底，并導(dǎo)致名義上平整的表面而不是由管芯之間間隔引起的非平整表面。襯底140也可以包含接觸結(jié)構(gòu)但沒有器件或器件區(qū)。然后減薄襯底140，例如，用背面研磨(backgrinding)、化學(xué)機(jī)械拋光、或蝕刻中的至少一種，留下減薄襯底管芯161并露出通孔、例如通孔155，如果通孔如附圖22C中那樣被形成并如附圖23A-23B中所示的話。接觸結(jié)構(gòu)142可以如附圖23A中所示與鍵合表面共平面，或者如附圖23B中所示陷入(recess)鍵合表面。通過在襯底140的表面上沉積導(dǎo)電材料例如銅或鎳鍍層，然后在導(dǎo)電材料上方沉積絕緣材料，接著化學(xué)機(jī)械拋光來形成接觸結(jié)構(gòu)142和表面143，可以形成附圖23A中所示與鍵合表面共平面的接觸結(jié)構(gòu)142。導(dǎo)電材料的拋光速率優(yōu)選地與絕緣材料的拋光速率相當(dāng)。通過適當(dāng)選擇導(dǎo)電材料、絕緣材料、導(dǎo)電材料的尺寸、形狀和導(dǎo)電材料的面積覆蓋、以及包括如第四實(shí)施方案中所述的拋光液和拋光盤的拋光參數(shù)，可以得到導(dǎo)電材料的同等拋光速率。
[0144]替代地，通過沉積絕緣材料、例如氧化硅，接著進(jìn)行通過選擇性拋光凸起輪廓(elevated feature)來平整化表面的絕緣材料化學(xué)機(jī)械拋光，在接觸結(jié)構(gòu)142的頂上產(chǎn)生薄的平整化電介質(zhì)材料，可以形成如附圖23B中所示陷入鍵合表面的接觸結(jié)構(gòu)142。替代地，可以通過首先形成如附圖23A中所示的平整化表面143，接著在如附圖23A中所示的表面143上沉積或者沉積并拋光非常薄的絕緣材料層，以形成如附圖23B中所示的陷入鍵合表面的接觸結(jié)構(gòu)142。陷入鍵合表面的接觸結(jié)構(gòu)142可以具有暴露的表面，如附圖23C中所示，例如，通過圖案化和蝕刻平整化電介質(zhì)材料以暴露具有通孔63的接觸結(jié)構(gòu)142來形成。然后，鍵合和減薄管芯144-146導(dǎo)致接觸結(jié)構(gòu)142的暴露的表面，如附圖23D中所示。接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)的暴露，例如如附圖23A和23D中所示，是優(yōu)選的，以便于下述的接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)之間的后續(xù)電互連。暴露的接觸結(jié)構(gòu)142的橫向展寬可以小于、大于、或等于通孔155的橫向展寬，依賴于通孔63的相對大小和如附圖22C中所示蝕刻的通孔155的橫向展寬。例如，當(dāng)附圖22C中的通孔155的橫向展寬小于附圖23C中的通孔63的橫向展寬時(shí)，暴露的接觸結(jié)構(gòu)142的橫向展寬大于通孔155的橫向展寬，如附圖23D中所示。替代地，通過將暴露的器件區(qū)141和148各向同性蝕刻到接觸結(jié)構(gòu)142，暴露的接觸結(jié)構(gòu)142的展寬可以在鍵合、減薄、和露出通孔例如通孔155之后被加寬，如附圖23E中所示。替代地，附圖23C中所示的暴露的接觸結(jié)構(gòu)142可以在可能危害接觸結(jié)構(gòu)142的鍵合工藝期間被薄層保護(hù)。例如，如果接觸結(jié)構(gòu)142由鋁組成，它可能受到暴露給被用于實(shí)現(xiàn)室溫共價(jià)鍵合的基于氨的溶液的威脅。這樣的薄層的實(shí)例是可以由PECVD形成的氧化硅。也可以完成薄層的化學(xué)機(jī)械拋光以維持所需表面143而不從接觸結(jié)構(gòu)142上移除所述薄層。然后薄層可以在將管芯144-146鍵合到襯底140并將襯底140減薄以露出通孔和形成被減薄管芯襯底161之后被形成，并且優(yōu)選地厚度范圍為0.05到0.5微米，以簡化露出通孔之后的移除。
[0145]如果被減薄管芯襯底161為非導(dǎo)電的，被暴露接觸結(jié)構(gòu)142和接觸結(jié)構(gòu)147(154)可以通過形成與接觸結(jié)構(gòu)142和接觸結(jié)構(gòu)147(154)重合的導(dǎo)電材料被互連。替代地，如果被減薄管芯襯底161是導(dǎo)電的，例如如果被減薄管芯襯底由硅組成，那么將被減薄管芯襯底161與互連著接觸結(jié)構(gòu)142和接觸結(jié)構(gòu)147(154)的導(dǎo)電材料電隔離開的絕緣側(cè)壁是優(yōu)選的。類似于附圖23A中所述地在暴露的接觸結(jié)構(gòu)142與表面143共平面時(shí)對于側(cè)壁62、以及對于如附圖22H中所示形成的通孔159，如前述實(shí)施方案所述的絕緣非選擇性側(cè)壁、例如附圖8A或8B中的側(cè)壁70可以在管芯144-146的鍵合和管芯144-146的后續(xù)減薄以留下如附圖23F中所示的被減薄管芯襯底161之后被形成，而不是如之前在附圖22K或附圖22L中所示那樣對于如附圖221中所示形成的通孔163在鍵合前形成側(cè)壁。也可以使用與第一實(shí)施方案中所述類似但是被形成于鍵合、管芯襯底的減薄和露出通孔之后的絕緣選擇性側(cè)壁。如前述實(shí)施方案中所述，側(cè)壁形成對于防止被減薄管芯襯底之間的不希望的導(dǎo)電以及接觸結(jié)構(gòu)142和接觸結(jié)構(gòu)147(154)之間的不希望的電互連而言是優(yōu)選的。
[0146]利用暴露的接觸結(jié)構(gòu)147 (154)和接觸結(jié)構(gòu)142、以及如果希望的話在被減薄管芯襯底161上的側(cè)壁，可以通過在接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)的暴露的表面上方形成導(dǎo)電材料來制造接觸結(jié)構(gòu)147(154)和接觸結(jié)構(gòu)142之間的電互連。典型導(dǎo)電材料是金屬，而典型的金屬是鋁、銅、鎳、和金。這些金屬可以被用如前述實(shí)施方案中所述的各種方法形成。該形成可以導(dǎo)致暴露的減薄了的管芯襯底161表面由導(dǎo)電材料52所覆蓋，如附圖23G中所示。該覆蓋可以由自對準(zhǔn)的方式移除并且不使用光刻圖案化和蝕刻而是通過將被用導(dǎo)電材料52覆蓋的管芯襯底161表面拋光減薄直到導(dǎo)電材料52被從被減薄管芯襯底161上移除為止，如附圖23H中所示。當(dāng)如附圖22J中所示，存在具有自對準(zhǔn)凸緣166的器件區(qū)148的剩余部分165時(shí)，在將管芯144-146鍵合到襯底140并且減薄襯底140以露出通孔164并形成減薄襯底161之后產(chǎn)生了與附圖231中所示類似的結(jié)構(gòu)，當(dāng)被暴露的接觸結(jié)構(gòu)142與表面143共平面時(shí)類似于附圖23A中所示那樣。然后，剩余部分165被優(yōu)選地用各向異性蝕刻移除，以將對著接觸結(jié)構(gòu)147(154)的背面的自對準(zhǔn)凸緣重定位(reposit1n)，導(dǎo)致如附圖23J中所示的自對準(zhǔn)凸緣167。
[0147]然后可以形成導(dǎo)電材料以將接觸結(jié)構(gòu)147與接觸結(jié)構(gòu)142電互連起來而不形成到減薄襯底161的電互連，如果希望的話，類似于上述那樣并如附圖23F、23G、23H中所示。如前所述，可以用電子束、熱、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、和電鍍中的一種或其組合來形成互連金屬。所形成的互連金屬可以為鈦、鎢、金、銅、或鋁中的一種或其組合。
[0148]在接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)被用導(dǎo)電金屬電連接之后，通孔可以如前述實(shí)施方案中所述那樣被用金屬化、電介質(zhì)沉積、和化學(xué)機(jī)械拋光來填充和平整化。在通孔被填充和平整化之后，可以如前述實(shí)施方案中所述那樣完成凸點(diǎn)下金屬化層、凸點(diǎn)形成(bumping)、切片、以及倒裝片封裝。要注意的是附圖23F-J顯示了表面接觸142，但該接觸也可以是陷入的，如附圖23B中所示。并且，具有表面接觸結(jié)構(gòu)的管芯可以如附圖23F-23J中所示那樣被鍵合和構(gòu)造和/或連接。附圖23K顯示了附圖23H的情況。
[0149]并且，該實(shí)施方案中的通孔(例如，附圖22C-22F，22H-L)可以在分切之前由導(dǎo)電材料168填充，使得當(dāng)襯底140的被分切部分被減薄時(shí)暴露出導(dǎo)電材料。用于電隔離的絕緣材料可以視需要被形成于通孔的側(cè)壁上，如上所述。填充了通孔的管芯(或晶片)可以在之后被與管芯(或晶片)的器件區(qū)148的暴露表面(或管芯朝下)鍵合起來，如下面在第九實(shí)施方案中所述；或者與相反的表面鍵合起來以暴露器件區(qū)148表面(或管芯朝上)，如下面在第十實(shí)施方案中所述。鍵合可以按如下方式執(zhí)行:如第四實(shí)施方案中所述那樣使用接觸結(jié)構(gòu)147以及對于管芯朝下如附圖23L的左手側(cè)中所示并且如下面在第九實(shí)施方案中詳細(xì)所述；或者對于管芯朝上如附圖23L的中間結(jié)構(gòu)中所示其中導(dǎo)電材料168被連接到接觸結(jié)構(gòu)142并且如下面在第十實(shí)施方案中詳細(xì)所述；或者對于管芯朝上如附圖23L的右手側(cè)中所示其中與第四實(shí)施方案中所述接觸結(jié)構(gòu)147的形成類似、導(dǎo)電結(jié)構(gòu)179被形成并如下面在第十實(shí)施方案中詳細(xì)所述。如果需要的話，電介質(zhì)材料169可以被形成于襯底部分161上，并視需要為了鍵合到襯底140而被拋光?？梢杂猛ㄟ^各種方法包括但不限于化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和電鍍沉積的各種導(dǎo)電材料或其組合，其包括但不限于多晶硅或各種金屬、例如鎢、鎳或銅來填充通孔。導(dǎo)電材料可以被選擇以促進(jìn)與被鍵合了導(dǎo)電材料的接觸結(jié)構(gòu)的良好電接觸、低電阻率、或高熱傳導(dǎo)性，并且如果需要的話，可以被由金屬有機(jī)物氣相沉積或物理氣相沉積所沉積的阻擋層例如氮化鈦或氮化鎢，從通孔外部的襯底部分或通孔側(cè)壁上的絕緣材料分離開，以防止導(dǎo)電材料擴(kuò)散到通孔外部的襯底部分中。例如，當(dāng)構(gòu)建基于硅的IC時(shí)，其中通孔被蝕刻到硅中，銅由于其低電阻率可以是優(yōu)選的，但一般在合適的通孔絕緣層、一般為氧化硅之間需要合適的阻擋層、一般為氮化鈦或氮化鎢，以避免銅擴(kuò)散到硅中。替代地，其它金屬、例如鎢，如果需要的話，也可以被與絕緣層或阻擋層一起使用。并且，如果需要的話，具有良好的拋光特性的材料、如上所述諸如鎳也可以與絕緣層或阻擋層一起使用。
[0150]附圖24A-B中所示為第八實(shí)施方案。該實(shí)施方案不同于第七實(shí)施方案之處在于管芯144-146的相反側(cè)，例如，被減薄管芯襯底161在將管芯襯底減薄到暴露出通孔之后被鍵合到襯底140的表面143。這導(dǎo)致對于如附圖22C中所示形成的通孔155以及如附圖23A中所示形成的接觸結(jié)構(gòu)142，被減薄管芯襯底161鍵合到表面143以及通孔139暴露給表面143，如附圖24A中所示。減薄襯底161、例如硅，可以被直接鍵合到襯底140的表面143 ;或者電介質(zhì)、例如氧化硅，可以在直接鍵合到襯底140的表面143之前被形成于減薄襯底161上。減薄襯底161的形成優(yōu)選地在晶片級(jí)、在將管芯144-146分切成獨(dú)立管芯之前完成，使得晶片上的所有管芯上的所有通孔例如如附圖22C中所示的通孔155可以同時(shí)被露出。管芯144-146可以因此讓它們所有的通孔被同時(shí)露出；或者替代地，在分開的時(shí)間露出，如果管芯144-146源自不同晶片的話。
[0151]如果通孔不足夠深的話，減薄襯底161、例如來自如附圖22C中的襯底140的形成，可能損害機(jī)械完整性(mechanical integrity)。例如，小于約0.1到0.3mm的通孔深度對于200_直徑并由硅組成的減薄襯底一般是足夠的。該通孔深度一一低于該深度會(huì)損害機(jī)械完整性一一對于更大直徑的減薄襯底而言會(huì)更大而對于更小直徑的減薄襯底而言會(huì)更小。通過在為通孔155和如附圖22C中所示形成的接觸結(jié)構(gòu)147(154)減薄襯底140之前，將襯底140的暴露表面相反側(cè)附著到操作晶片(handle wafer) 44，如附圖24B中所示，該機(jī)械完整性上的損害可以被避免。操作晶片44的附著可以被用各種鍵合方法包括但不限于直接鍵合或粘附鍵合來完成。在將襯底140的暴露的表面的相反側(cè)附著到操作晶片44并減薄襯底140以形成減薄襯底161并露出通孔155之后，減薄襯底161可以被用作鍵合表面；或者電介質(zhì)、例如氧化硅，可以被沉積為如上所述的鍵合層。在形成優(yōu)選鍵合表面之后，管芯144-146被分切并鍵合到襯底140的表面143，并且操作晶片44的被分切部分被移除。分切可以被用切片或劃片中的至少一種來完成。操作晶片44的被分切部分的移除可以被用研磨、化學(xué)機(jī)械拋光、或蝕刻中的至少一種或其組合來完成。
[0152]在鍵合到操作晶片44并減薄以形成減薄襯底161之前，接觸結(jié)構(gòu)147(154)可以被形成于管芯144-146之中，如第七實(shí)施方案中所述。然而，在接觸結(jié)構(gòu)147上凸緣的形成以改善導(dǎo)電材料52和接觸結(jié)構(gòu)147之間電連接電阻值，是在接觸結(jié)構(gòu)147的相反側(cè)上，如第七實(shí)施方案中所述并如附圖23F和附圖23G中所示。通過以大于接觸結(jié)構(gòu)中開口的展寬來蝕刻接觸結(jié)構(gòu)147上方的器件區(qū)148以形成通孔，其類似于如附圖22D中的通孔156和接觸結(jié)構(gòu)147所示那樣，可以因此形成該凸緣。
[0153]此外，在鍵合到操作晶片44并減薄以形成減薄襯底125之前，側(cè)壁可以被形成于通孔中。該側(cè)壁可以是非選擇性的，類似于附圖22K中所示的非選擇性側(cè)壁170和通孔163 ;或者是選擇性的，類似于附圖22L中所示的選擇性側(cè)壁173和通孔163。替代地，選擇性或非選擇性側(cè)壁可以被形成于管芯144-146鍵合之后，如前述實(shí)施方案中所述。
[0154]用與鍵合表面共平面或陷入其中的并且被暴露或受到如第七實(shí)施方案中所述的薄層保護(hù)的接觸結(jié)構(gòu)142，可以完成將管芯144-146鍵合到襯底140。在管芯144-146鍵合，以及如果使用了操作晶片的話移除操作晶片44的被分切部分、以及如果使用了薄保護(hù)層的話移除薄保護(hù)層之后，接觸結(jié)構(gòu)142被暴露，類似于第七實(shí)施方案中的附圖23A或附圖23D。然后導(dǎo)電材料被形成以電互連被暴露接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)，例如類似于第七實(shí)施方案中的附圖23G和附圖23H。該導(dǎo)電材料的形成可以部分地或完全地填充通孔。如果電互連被暴露接觸結(jié)構(gòu)142和147(154)的導(dǎo)電材料部分地填充通孔，那么通孔的剩余部分可以如前述實(shí)施方案中所述那樣由金屬化、電介質(zhì)沉積、和化學(xué)機(jī)械拋光的組合來填充和平整化。在通孔被填充和平整化之后，可以如前述實(shí)施方案中所述那樣完成凸點(diǎn)下金屬化層、凸點(diǎn)形成、切片、以及倒裝片封裝。
[0155]第九實(shí)施方案，其關(guān)于鍵合和電互連而言與第四實(shí)施方案相似并且關(guān)于在鍵合之前形成貫穿管芯的通孔并在鍵合之后通過減薄暴露之而言與第七實(shí)施方案相似，也是可以的。該實(shí)施方案開始如第七實(shí)施方案中所述并且繼續(xù)經(jīng)過分切和鍵合管芯114-116(或晶片)，只是包含接觸結(jié)構(gòu)123和122的鍵合表面如第四實(shí)施方案中所述那樣被制備、鍵合和電互連。在鍵合之后，管芯114-116被減薄以暴露管芯114-116中的通孔，如第七實(shí)施方案中所述，并用金屬填充，如前述實(shí)施方案中所述。最終結(jié)構(gòu)看起來會(huì)類似于附圖19A中通孔被填充并且接觸結(jié)構(gòu)123包含通孔的情況。
[0156]在第九實(shí)施方案的變化中，鍵合前(pre-bond)通孔形成被增補(bǔ)了金屬填充，如第七實(shí)施方案中所述。例如，如附圖22D、22E、和22F中所示對于通孔156、157、和15