专利名称：高分子材料与芯片的局部接合结构的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种高分子材料与芯片的局部接合结构，尤指应用一种低温及应力低的高分子材料局部与芯片接合的技术。
背景技术：
已知芯片接合技术，包含(1)阳极接合法，其必须在高温度、高电压的条件下才可进行；(2)共晶熔点接合法，其必须加热至共晶点，且污染性明显大于其它方法；(3)有机物质接合法，其接合处的强度明显不足。现行半导体制程的芯片接合技术是以采用硬质树脂材料封装，该芯片接合技术，包含第一基板、第二基板、一硬质树脂材料。首先，是将电路布局于所述第一基板上，且对准(alignment)两片基板的接合位置。接着，以旋涂式(spin-coating)的方式将该硬质树脂材料涂布两基板间，并施以一适当温度烘烤以去除水分及部分溶剂。最后，通过一接合机台以应力加压的方式用以接合该第一基板与该第二基板，完成芯片接合的过程。
此种已知的硬质树脂材料接合技术不但体积过大，且电路之间的应力过大，对于植入人体生物兼容性有所限制不适合应用于生医检测。
此外，已知芯片接合技术所采用的方法还有(4)芯片直接接合法，请参阅美国专利字号第6225154号所述，如图1A所示，第一硅芯片2，是将一电路元件1布局于该第一硅芯片2上。一玻璃层3，是以旋涂式玻璃(spin-on-Glass；SOG)的方式，涂盖一层化合物溶剂于该第一硅芯片2，并以低温度烘烤以去除水分及部分溶剂。如图1B所示，施以一适当温度(300℃～1400℃)将该第二硅芯片4与该玻璃层3接合，此接合法必须具有极为平坦的表面。(5)光阻层局部芯片接合法，请参阅中国台湾专利公告号第507345号所述，如图2A所示，第一基板5与第二基板6置入一接合机台7的真空腔70内抽真空，对应该第一基板5的接合处51a与一第二基板6的接合处61a，并以一隔离片71隔开，使用加热器72温度至200℃以下，抽去该隔离片71并施以100N以下的压力，以进行一加压过程。如图2B所示，为接合完成的示意图。图中第一基板5的接合处51a与该第二基板6的接合处61a对应接合后，形成新的接合处8。此种光阻接合法，当光阻层为负光阻层则必须再活化该接合处，以去除该接合处的链接(cross linking)，接合的过程较为繁杂。
本发明鉴于已知技术的缺失，思及改良发明的意念，发明出本案的高分子材料与芯片的局部接合结构。
发明内容
本发明的一主要目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，提供一高分子材料层与一基板，达到低温的局部芯片接合技术。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其中利用该基板的一金属层作为一加热导体，并利用电流产生一适当的温度，使得该高分子材料层与该基板瞬间完成局部密封接合，而不影响内部电路与其它材料的特性。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，利用一金属导线加以极细化提高电流密度；再则，是将该金属导线成曲折状环绕于该基板侧边，使其成为一加热导体，使得该高分子材料层与该基板可再瞬间完成局部密封接合，而不影响内部电路与其它材料的特性。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，利用一高分子材料用以形成一空腔体，并利用该空腔体与该基板的侧边的面积，即可达到有效的接合，使得芯片内的结构体可以自由运作，如此一来，即能有效应用于惯性传感器、压力传感器以及流体控制。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其中并未改变高分子材料与芯片的局部接合结构的实质设计，其中该金属导线为多层金属的制程方式，利用外部磁场或以外部电感感应的方式达到局部芯片接合作用。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其中并未改变高分子材料与芯片的局部接合结构的实质设计，利用该金属导线摆放的位置，达到局部加热的效果以不影响芯片。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其中并未改变高分子材料与芯片的局部接合结构的实质设计，利用该高分子材料的均被性高、弹性大、不同的斥水亲水性、应力低、熔点低以及密封性高的特点，其与芯片接合后可形成具有生物兼容性的物体，适合应用于生医检测。
本发明的另一目的是提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其中并未改变高分子材料与芯片的局部接合结构的实质设计，该基板为硅(Silicon，Si)、砷化镓(Gallium Arsenide，GaAs)、碳化硅(SiliconCarbide，SiC)、氮化镓(Gallium Nitride，GaN)以及蓝宝石(Sapphire)其中之一。
有鉴于此，为实现上述目的，本发明提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一高分子材料层，是形成于该基板的上方以及一金属导线，是为极细的该金属导线作为一加热导体布局于该基板周围，并利用电流产生一适当的温度，使得该高分子材料层与该基板可瞬间完成局部密封接合，而不影响内部电路。
其中，所述金属导线为一曲折状以增加电流密度，且可利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
本发明还提供一种空腔体与芯片的局部接合结构，包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一空腔体，利用一高分子材料形成于所述基板之上；以及一金属导线，为极细的金属导线，作为一加热导体布局于所述基板周围，并利用电流产生一适当的温度，使得所述高分子材料层与所述基板可瞬间完成局部密封接合，使得该基板内的电路可以自由运作。
其中也可利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
本发明又提供一种多层金属与芯片的局部接合结构，包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一金属导线，为多层金属的制程方式；以及一高分子材料层，形成于所述基板的上、下相对位置，并包覆所述金属导线形成上下连接的电感形态，利用电流产生一适当的温度，使得该高分子材料层与所述基板可瞬间完成局部密封接合。
其中也可利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应，且所述局部接合结构可利用外部磁场或外部电感达到局部瞬间结合。
本发明还提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，包含一基板；一高分子材料层，形成于所述基板之上以及一金属层，利用所述基板的该金属层作为一加热导体，促使所述高分子材料层与所述基板瞬间完成局部密封接合，以不影响内部电路元件。
其中也可利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
此外，所述高分子材料层具有不同的斥水亲水性(hydrophilic)、应力低、熔点低以及密封性高的特性，是应用于标准半导体制程。该高分子材料层能在低温下以旋涂(spin-coating)或化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，CVD)的方式达到良好的均匀性(conformity)，能利用该基板的电路本身具有的金属层或以极细的该金属导线绕成曲折状(meander)于该基板侧边以增加电流密度，接着，再利用局部电流加热方式以产生足够温度，促使该高分子材料层与该基板瞬间密合(hermetic)。如此一来，即可达到局部加热的效果且不影响该芯片的电路特性。
本案将通过以下图标与详细说明，作进一步详细叙述。
图1A、图1B是已知芯片直接接合法的示意图；图2A是已知光阻层接合法的示意图；图2B是已知光阻层接合完成后的示意图；图3A是本发明较佳实施例的芯片局部接合结构的分解图；图3B是本发明较佳实施例的局部芯片结构的上视图；图3C是本发明的空腔体示意图；图3D是本发明的多层金属结构的示意图。
主要元件符号说明1第一硅芯片 301、301a、301b高分子材料层2电路元件 302、302a、302b、302c基板3玻璃层 304、304a金属导线4第二硅芯片 306内部电路5第一基板 308、308a接合处6第二基板 310空腔体7接合机台8接合处70真空腔51a、61a接合处71隔离片72加热器300芯片
具体实施例方式
请参考图3A，其为本发明较佳实施例的芯片局部接合结构的分解图。如图3A所示，能应用于现行半导体制程的芯片接合结构，该芯片300包含一高分子材料层301、一基板302以及一金属导线304。首先，利用如聚对二甲苯(Poly-para-xylylene)等类的高分子材料，能在低温下以旋涂(spin-coating)或化学气相沉积(CVD)的方式达到良好的均匀性(conformity)，并利用高分子材料的特点弹性大、不同的斥水亲水性、应力低、熔点低以及密封性高，以形成该高分子材料层301。接着，将该金属导线304形成一曲折状作为一加热导体，并且环绕于该基板302侧边，用以增加电流密度能产生一适当的温度。最后，将该高分子材料层301与该基板302瞬间完成局部密封接合，两个板层之间形成一接合处308，有效利用局部加热的方式且不影响该基板302的内部电路，完成该芯片300接合的过程。
请参考图3B，其为本发明较佳实施例的局部芯片结构的上视图。一基板302a为硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)以及蓝宝石(Sapphire)其中之一，是提供一金属导线304a，加以极细化并环绕于该基板302a侧边以提高电流密度，使得芯片瞬间局部密封接合时，能不影响该基板302a的一内部电路306与其它材料的特性。再则，可利用该基板的一金属层(图中未标示)作为一加热导体，并利用电流产生一适当的温度，使得该高分子材料层301与该基板瞬间完成局部密封接合，而不影响内部电路与其它材料的特性。如此一来，该高分子材料与芯片接合后可形成具有生物兼容性的物体，适合应用于生医检测。
进一步来说，请参考图3C，其为本发明的空腔体示意图。如图3C所示，是将该高分子材料用以形成一空腔体310，并利用该空腔体310与该基板302b的侧边的面积，即可达到有效的接合，两个板层之间形成一接合处308a，使得芯片内的结构体可以自由运作，如此一来，即能有效应用于惯性传感器、压力传感器以及流体控制。
另外，请参考图3D，其为本发明的多层金属结构的示意图。如图3D所示，其中该金属导线为多层金属，是利用制程方式将该金属导线包覆(cladding)于该高分子材料中，以形成两层高分子材料层301a、301b，而两层高分子材料层301a、301b之间具有一基板302c，且利用外部磁场或以外部电感感应的方式达到局部芯片接合方式。
另外，值得一提的是，本发明的高分子材料与芯片的局部接合结构，是利用该金属导线摆放的位置，达到局部加热的效果以不影响芯片的内部电路。
另外，值得一提的是，本发明的高分子材料与芯片的局部接合结构，是利用该高分子材料的均被性高、弹性大、不同的斥水亲水性、应力低、熔点低以及密封性高的特点，其与芯片接合后可形成具有生物兼容性的物体，适合应用于生医检测或流体控制。
上述本发明的具体实施例与图标是使熟知此技术的人士所能了解，然而本专利的权利范围并不局限在上述实施例。
综上所述，基于解说本发明的功能与结构原理的目的而显示及说明本发明的具体实施例，并且可对所述具体实施例进行均等变化，而不致脱离此类原理。因此，本发明专利范围包括涵盖于本案申请专利范围的精神与范围内的所有均等变化。
权利要求
1.一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其特征在于包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一高分子材料层，形成于所述基板之上以及一金属导线，为极细的金属导线，作为一加热导体布局在所述基板周围，并利用电流产生一适当的温度，使得所述高分子材料层与所述基板可瞬间完成局部密封接合，以不影响内部电路元件。
2.如权利要求1所述的高分子材料与芯片的局部接合结构，其特征在于，所述金属导线为一曲折状以增加电流密度。
3.如权利要求1所述的高分子材料与芯片的局部接合结构，其特征在于，利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
4.一种空腔体与芯片的局部接合结构，其特征在于包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一空腔体，利用一高分子材料形成于所述基板之上；以及一金属导线，为极细的金属导线，作为一加热导体布局于所述基板周围，并利用电流产生一适当的温度，使得所述高分子材料层与所述基板可瞬间完成局部密封接合，使得该基板内的电路可以自由运作。
5.如权利要求4所述的空腔体与芯片的局部接合结构，其特征在于，利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
6.一种多层金属与芯片的局部接合结构，其特征在于包含一基板，是将电路元件布局于该基板；一金属导线，为多层金属的制程方式；以及一高分子材料层，形成于所述基板的上、下相对位置，并包覆所述金属导线形成上下连接的电感形态，利用电流产生一适当的温度，使得该高分子材料层与所述基板可瞬间完成局部密封接合。
7.如权利要求6所述的多层金属与芯片的局部接合结构，其特征在于，利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
8.如权利要求7所述的多层金属与芯片的局部接合结构，其特征在于，所述局部接合结构可利用外部磁场或外部电感达到局部瞬间结合。
9.一种高分子材料与芯片的局部接合结构，其特征在于包含一基板；一高分子材料层，形成于所述基板之上以及一金属层，利用所述基板的该金属层作为一加热导体，促使所述高分子材料层与所述基板瞬间完成局部密封接合，以不影响内部电路元件。
10.如权利要求9所述的高分子材料与芯片的局部接合结构，其特征在于，利用该金属导线的摆放位置，以限制温度升高的范围达到局部加热的效应。
全文摘要
本发明提供一种高分子材料与芯片的局部接合结构，该局部芯片接合结构包含一基板、一金属导线、一高分子材料层，该高分子材料层具有不同的斥水亲水性、应力低、熔点低以及密封性高的特性，是应用于标准半导体制程。该高分子材料层能在低温下以旋涂或化学气相沉积的方式达到良好的均匀性，能利用该基板的电路本身具有的金属层或以极细的该金属导线绕成曲折状于该基板侧边以增加电流密度，接着，再利用局部电流加热方式以产生足够温度，促使该高分子材料层与该基板瞬间密合。如此一来，即可达到局部加热的效果且不影响该芯片的电路特性。
文档编号H01L21/50GK1941332SQ20051010808
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者温荣弘, 傅建中 申请人:沛亨半导体股份有限公司