專利名稱：高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，尤指應(yīng)用一種低溫及應(yīng)力低的高分子材料局部與芯片接合的技術(shù)。
背景技術(shù)：
已知芯片接合技術(shù)，包含(1)陽極接合法，其必須在高溫度、高電壓的條件下才可進(jìn)行；(2)共晶熔點(diǎn)接合法，其必須加熱至共晶點(diǎn)，且污染性明顯大于其它方法；(3)有機(jī)物質(zhì)接合法，其接合處的強(qiáng)度明顯不足?，F(xiàn)行半導(dǎo)體制程的芯片接合技術(shù)是以采用硬質(zhì)樹脂材料封裝，該芯片接合技術(shù)，包含第一基板、第二基板、一硬質(zhì)樹脂材料。首先，是將電路布局于所述第一基板上，且對(duì)準(zhǔn)(alignment)兩片基板的接合位置。接著，以旋涂式(spin-coating)的方式將該硬質(zhì)樹脂材料涂布兩基板間，并施以一適當(dāng)溫度烘烤以去除水分及部分溶劑。最后，通過一接合機(jī)臺(tái)以應(yīng)力加壓的方式用以接合該第一基板與該第二基板，完成芯片接合的過程。
此種已知的硬質(zhì)樹脂材料接合技術(shù)不但體積過大，且電路之間的應(yīng)力過大，對(duì)于植入人體生物兼容性有所限制不適合應(yīng)用于生醫(yī)檢測(cè)。
此外，已知芯片接合技術(shù)所采用的方法還有(4)芯片直接接合法，請(qǐng)參閱美國專利字號(hào)第6225154號(hào)所述，如圖1A所示，第一硅芯片2，是將一電路元件1布局于該第一硅芯片2上。一玻璃層3，是以旋涂式玻璃(spin-on-Glass；SOG)的方式，涂蓋一層化合物溶劑于該第一硅芯片2，并以低溫度烘烤以去除水分及部分溶劑。如圖1B所示，施以一適當(dāng)溫度(300℃～1400℃)將該第二硅芯片4與該玻璃層3接合，此接合法必須具有極為平坦的表面。(5)光阻層局部芯片接合法，請(qǐng)參閱中國臺(tái)灣專利公告號(hào)第507345號(hào)所述，如圖2A所示，第一基板5與第二基板6置入一接合機(jī)臺(tái)7的真空腔70內(nèi)抽真空，對(duì)應(yīng)該第一基板5的接合處51a與一第二基板6的接合處61a，并以一隔離片71隔開，使用加熱器72溫度至200℃以下，抽去該隔離片71并施以100N以下的壓力，以進(jìn)行一加壓過程。如圖2B所示，為接合完成的示意圖。圖中第一基板5的接合處51a與該第二基板6的接合處61a對(duì)應(yīng)接合后，形成新的接合處8。此種光阻接合法，當(dāng)光阻層為負(fù)光阻層則必須再活化該接合處，以去除該接合處的鏈接(cross linking)，接合的過程較為繁雜。
本發(fā)明鑒于已知技術(shù)的缺失，思及改良發(fā)明的意念，發(fā)明出本案的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一主要目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，提供一高分子材料層與一基板，達(dá)到低溫的局部芯片接合技術(shù)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其中利用該基板的一金屬層作為一加熱導(dǎo)體，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?，使得該高分子材料層與該基板瞬間完成局部密封接合，而不影響內(nèi)部電路與其它材料的特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，利用一金屬導(dǎo)線加以極細(xì)化提高電流密度；再則，是將該金屬導(dǎo)線成曲折狀環(huán)繞于該基板側(cè)邊，使其成為一加熱導(dǎo)體，使得該高分子材料層與該基板可再瞬間完成局部密封接合，而不影響內(nèi)部電路與其它材料的特性。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，利用一高分子材料用以形成一空腔體，并利用該空腔體與該基板的側(cè)邊的面積，即可達(dá)到有效的接合，使得芯片內(nèi)的結(jié)構(gòu)體可以自由運(yùn)作，如此一來，即能有效應(yīng)用于慣性傳感器、壓力傳感器以及流體控制。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其中并未改變高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)，其中該金屬導(dǎo)線為多層金屬的制程方式，利用外部磁場(chǎng)或以外部電感感應(yīng)的方式達(dá)到局部芯片接合作用。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其中并未改變高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)，利用該金屬導(dǎo)線擺放的位置，達(dá)到局部加熱的效果以不影響芯片。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其中并未改變高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)，利用該高分子材料的均被性高、彈性大、不同的斥水親水性、應(yīng)力低、熔點(diǎn)低以及密封性高的特點(diǎn)，其與芯片接合后可形成具有生物兼容性的物體，適合應(yīng)用于生醫(yī)檢測(cè)。
本發(fā)明的另一目的是提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其中并未改變高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)的實(shí)質(zhì)設(shè)計(jì)，該基板為硅(Silicon，Si)、砷化鎵(Gallium Arsenide，GaAs)、碳化硅(SiliconCarbide，SiC)、氮化鎵(Gallium Nitride，GaN)以及藍(lán)寶石(Sapphire)其中之一。
有鑒于此，為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一高分子材料層，是形成于該基板的上方以及一金屬導(dǎo)線，是為極細(xì)的該金屬導(dǎo)線作為一加熱導(dǎo)體布局于該基板周圍，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟龋沟迷摳叻肿硬牧蠈优c該基板可瞬間完成局部密封接合，而不影響內(nèi)部電路。
其中，所述金屬導(dǎo)線為一曲折狀以增加電流密度，且可利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
本發(fā)明還提供一種空腔體與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一空腔體，利用一高分子材料形成于所述基板之上；以及一金屬導(dǎo)線，為極細(xì)的金屬導(dǎo)線，作為一加熱導(dǎo)體布局于所述基板周圍，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?，使得所述高分子材料層與所述基板可瞬間完成局部密封接合，使得該基板內(nèi)的電路可以自由運(yùn)作。
其中也可利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
本發(fā)明又提供一種多層金屬與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一金屬導(dǎo)線，為多層金屬的制程方式；以及一高分子材料層，形成于所述基板的上、下相對(duì)位置，并包覆所述金屬導(dǎo)線形成上下連接的電感形態(tài)，利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟龋沟迷摳叻肿硬牧蠈优c所述基板可瞬間完成局部密封接合。
其中也可利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)，且所述局部接合結(jié)構(gòu)可利用外部磁場(chǎng)或外部電感達(dá)到局部瞬間結(jié)合。
本發(fā)明還提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，包含一基板；一高分子材料層，形成于所述基板之上以及一金屬層，利用所述基板的該金屬層作為一加熱導(dǎo)體，促使所述高分子材料層與所述基板瞬間完成局部密封接合，以不影響內(nèi)部電路元件。
其中也可利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
此外，所述高分子材料層具有不同的斥水親水性(hydrophilic)、應(yīng)力低、熔點(diǎn)低以及密封性高的特性，是應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程。該高分子材料層能在低溫下以旋涂(spin-coating)或化學(xué)氣相沉積(Chemical VaporDeposition，CVD)的方式達(dá)到良好的均勻性(conformity)，能利用該基板的電路本身具有的金屬層或以極細(xì)的該金屬導(dǎo)線繞成曲折狀(meander)于該基板側(cè)邊以增加電流密度，接著，再利用局部電流加熱方式以產(chǎn)生足夠溫度，促使該高分子材料層與該基板瞬間密合(hermetic)。如此一來，即可達(dá)到局部加熱的效果且不影響該芯片的電路特性。
本案將通過以下圖標(biāo)與詳細(xì)說明，作進(jìn)一步詳細(xì)敘述。


圖1A、圖1B是已知芯片直接接合法的示意圖；圖2A是已知光阻層接合法的示意圖；圖2B是已知光阻層接合完成后的示意圖；圖3A是本發(fā)明較佳實(shí)施例的芯片局部接合結(jié)構(gòu)的分解圖；圖3B是本發(fā)明較佳實(shí)施例的局部芯片結(jié)構(gòu)的上視圖；圖3C是本發(fā)明的空腔體示意圖；圖3D是本發(fā)明的多層金屬結(jié)構(gòu)的示意圖。
主要元件符號(hào)說明1第一硅芯片 301、301a、301b高分子材料層2電路元件 302、302a、302b、302c基板3玻璃層 304、304a金屬導(dǎo)線4第二硅芯片 306內(nèi)部電路5第一基板 308、308a接合處6第二基板 310空腔體7接合機(jī)臺(tái)8接合處70真空腔51a、61a接合處71隔離片72加熱器300芯片
具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖3A，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的芯片局部接合結(jié)構(gòu)的分解圖。如圖3A所示，能應(yīng)用于現(xiàn)行半導(dǎo)體制程的芯片接合結(jié)構(gòu)，該芯片300包含一高分子材料層301、一基板302以及一金屬導(dǎo)線304。首先，利用如聚對(duì)二甲苯(Poly-para-xylylene)等類的高分子材料，能在低溫下以旋涂(spin-coating)或化學(xué)氣相沉積(CVD)的方式達(dá)到良好的均勻性(conformity)，并利用高分子材料的特點(diǎn)彈性大、不同的斥水親水性、應(yīng)力低、熔點(diǎn)低以及密封性高，以形成該高分子材料層301。接著，將該金屬導(dǎo)線304形成一曲折狀作為一加熱導(dǎo)體，并且環(huán)繞于該基板302側(cè)邊，用以增加電流密度能產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?。最后，將該高分子材料?01與該基板302瞬間完成局部密封接合，兩個(gè)板層之間形成一接合處308，有效利用局部加熱的方式且不影響該基板302的內(nèi)部電路，完成該芯片300接合的過程。
請(qǐng)參考圖3B，其為本發(fā)明較佳實(shí)施例的局部芯片結(jié)構(gòu)的上視圖。一基板302a為硅(Si)、砷化鎵(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化鎵(GaN)以及藍(lán)寶石(Sapphire)其中之一，是提供一金屬導(dǎo)線304a，加以極細(xì)化并環(huán)繞于該基板302a側(cè)邊以提高電流密度，使得芯片瞬間局部密封接合時(shí)，能不影響該基板302a的一內(nèi)部電路306與其它材料的特性。再則，可利用該基板的一金屬層(圖中未標(biāo)示)作為一加熱導(dǎo)體，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?，使得該高分子材料?01與該基板瞬間完成局部密封接合，而不影響內(nèi)部電路與其它材料的特性。如此一來，該高分子材料與芯片接合后可形成具有生物兼容性的物體，適合應(yīng)用于生醫(yī)檢測(cè)。
進(jìn)一步來說，請(qǐng)參考圖3C，其為本發(fā)明的空腔體示意圖。如圖3C所示，是將該高分子材料用以形成一空腔體310，并利用該空腔體310與該基板302b的側(cè)邊的面積，即可達(dá)到有效的接合，兩個(gè)板層之間形成一接合處308a，使得芯片內(nèi)的結(jié)構(gòu)體可以自由運(yùn)作，如此一來，即能有效應(yīng)用于慣性傳感器、壓力傳感器以及流體控制。
另外，請(qǐng)參考圖3D，其為本發(fā)明的多層金屬結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖3D所示，其中該金屬導(dǎo)線為多層金屬，是利用制程方式將該金屬導(dǎo)線包覆(cladding)于該高分子材料中，以形成兩層高分子材料層301a、301b，而兩層高分子材料層301a、301b之間具有一基板302c，且利用外部磁場(chǎng)或以外部電感感應(yīng)的方式達(dá)到局部芯片接合方式。
另外，值得一提的是，本發(fā)明的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，是利用該金屬導(dǎo)線擺放的位置，達(dá)到局部加熱的效果以不影響芯片的內(nèi)部電路。
另外，值得一提的是，本發(fā)明的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，是利用該高分子材料的均被性高、彈性大、不同的斥水親水性、應(yīng)力低、熔點(diǎn)低以及密封性高的特點(diǎn)，其與芯片接合后可形成具有生物兼容性的物體，適合應(yīng)用于生醫(yī)檢測(cè)或流體控制。
上述本發(fā)明的具體實(shí)施例與圖標(biāo)是使熟知此技術(shù)的人士所能了解，然而本專利的權(quán)利范圍并不局限在上述實(shí)施例。
綜上所述，基于解說本發(fā)明的功能與結(jié)構(gòu)原理的目的而顯示及說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且可對(duì)所述具體實(shí)施例進(jìn)行均等變化，而不致脫離此類原理。因此，本發(fā)明專利范圍包括涵蓋于本案申請(qǐng)專利范圍的精神與范圍內(nèi)的所有均等變化。
權(quán)利要求
1.一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一高分子材料層，形成于所述基板之上以及一金屬導(dǎo)線，為極細(xì)的金屬導(dǎo)線，作為一加熱導(dǎo)體布局在所述基板周圍，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?，使得所述高分子材料層與所述基板可瞬間完成局部密封接合，以不影響內(nèi)部電路元件。
2.如權(quán)利要求1所述的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述金屬導(dǎo)線為一曲折狀以增加電流密度。
3.如權(quán)利要求1所述的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
4.一種空腔體與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一空腔體，利用一高分子材料形成于所述基板之上；以及一金屬導(dǎo)線，為極細(xì)的金屬導(dǎo)線，作為一加熱導(dǎo)體布局于所述基板周圍，并利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟?，使得所述高分子材料層與所述基板可瞬間完成局部密封接合，使得該基板內(nèi)的電路可以自由運(yùn)作。
5.如權(quán)利要求4所述的空腔體與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
6.一種多層金屬與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一基板，是將電路元件布局于該基板；一金屬導(dǎo)線，為多層金屬的制程方式；以及一高分子材料層，形成于所述基板的上、下相對(duì)位置，并包覆所述金屬導(dǎo)線形成上下連接的電感形態(tài)，利用電流產(chǎn)生一適當(dāng)?shù)臏囟龋沟迷摳叻肿硬牧蠈优c所述基板可瞬間完成局部密封接合。
7.如權(quán)利要求6所述的多層金屬與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
8.如權(quán)利要求7所述的多層金屬與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述局部接合結(jié)構(gòu)可利用外部磁場(chǎng)或外部電感達(dá)到局部瞬間結(jié)合。
9.一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于包含一基板；一高分子材料層，形成于所述基板之上以及一金屬層，利用所述基板的該金屬層作為一加熱導(dǎo)體，促使所述高分子材料層與所述基板瞬間完成局部密封接合，以不影響內(nèi)部電路元件。
10.如權(quán)利要求9所述的高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，其特征在于，利用該金屬導(dǎo)線的擺放位置，以限制溫度升高的范圍達(dá)到局部加熱的效應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種高分子材料與芯片的局部接合結(jié)構(gòu)，該局部芯片接合結(jié)構(gòu)包含一基板、一金屬導(dǎo)線、一高分子材料層，該高分子材料層具有不同的斥水親水性、應(yīng)力低、熔點(diǎn)低以及密封性高的特性，是應(yīng)用于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體制程。該高分子材料層能在低溫下以旋涂或化學(xué)氣相沉積的方式達(dá)到良好的均勻性，能利用該基板的電路本身具有的金屬層或以極細(xì)的該金屬導(dǎo)線繞成曲折狀于該基板側(cè)邊以增加電流密度，接著，再利用局部電流加熱方式以產(chǎn)生足夠溫度，促使該高分子材料層與該基板瞬間密合。如此一來，即可達(dá)到局部加熱的效果且不影響該芯片的電路特性。
文檔編號(hào)H01L21/50GK1941332SQ20051010808
公開日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者溫榮弘, 傅建中 申請(qǐng)人:沛亨半導(dǎo)體股份有限公司