专利名称：接合晶片的方法
技术领域：
本发明是关于一种接合晶片的方法，尤指一种利用具有光致抗蚀剂与黏着双重特性的光感应掩模接合图案，作为蚀刻工艺的掩模与接合晶片的黏着层，以同时达到于一第一晶片表面形成所需图案与接合一第二晶片目的的方法。
背景技术：
随着微机电(micro electro mechanical system，MEMS)技术的快速发展，工艺复杂度亦日益困难。传统半导体元件的制作往往仅需利用一单一晶片即可完成，但对于微机电元件而言，除了结构较为复杂与精细之外，微机电元件的制作常需要接合二片以上的晶片方能形成所需的结构，例如回流道结构。而现有的接合晶片方法因具有对位不准的问题，或是对于欲接合晶片的表面状况与工艺条件的限制，常导致良率不佳。
请参考图1至图4，图1至图4为现有接合晶片的方法示意图。如图1所示，首先提供一第一晶片10，并于第一晶片10的表面涂布一光致抗蚀剂层12。如图2所示，接着进行一曝光暨显影工艺，于第一晶片10的表面形成一光致抗蚀剂图案14。
如图3所示，随后利用光致抗蚀剂图案14作为掩模进行一蚀刻工艺，蚀刻未被光致抗蚀剂图案14遮蔽的第一晶片10，以于第一晶片10表面形成的一晶片图案16。接着如图4所示，去除光致抗蚀剂图案14，并于第一晶片10的表面形成一接合图案18。其中接合图案18的材质为一般常用的接合材料，例如金属、焊锡、树脂或玻璃膏等，并利用荫罩(shadow mask)方式或网点印刷(halftone printing)方式涂布于第一晶片10的表面上非晶片图案16的位置。最后如图5所示，再将一第二晶片20压合与第一晶片10的表面，并利用接合图案18的黏性接合第一晶片10与第二晶片20。
如上所述，现有接合晶片的方法是于去除光致抗蚀剂图案14后，再于第一晶片10的表面上非晶片图案16的位置涂布接合图案18，并利用接合图案18的黏性接合第一晶片10与第二晶片20。然而由于微机电元件的结构复杂，因此第一晶片10表面的晶片图案16的线宽往往相当精细，连带地第一晶片10表面用以涂布接合图案18的位置的线宽亦相当精细，因此现有利用荫罩方式或网点印刷方式于第一晶片10表面涂布接合图案18的作法常会产生接合图案18对位不准的情形(如图4的虚线标记处所示)，一旦产生接合图案18对位不准的状况，则当第一晶片10与第二晶片20接合后即会使原先形成的晶片图案16产生偏差(如图5的虚线标记处所示)。基于上述问题，现有方法无法应用于晶片图案16的线宽较小的情况。除此之外，由于现有方法是于晶片图案16形成后再利用荫罩方式或网点印刷方式涂布于第一晶片10的表面，因此第一晶片10的表面粗糙度等因素亦是现有方法应用上的限制。
除上述于去除光致抗蚀剂图案14后再另行形成接合图案18的方法外，另一种现有常见的接合晶片方法则是利用直接接合方式接合晶片。请参考图6至图10，图6至图10为现有另一接合晶片的方法示意图。如图6所示，首先提供一第一晶片30，并于第一晶片30的表面涂布一光致抗蚀剂层32。如图7所示，接着进行一曝光暨显影工艺，于第一晶片30的表面形成一光致抗蚀剂图案34。
如图8所示，随后利用光致抗蚀剂图案34作为掩模进行一蚀刻工艺，蚀刻未被光致抗蚀剂图案34遮蔽的第一晶片30，以于第一晶片30表面形成的一晶片图案36。接着如图9所示，去除第一晶片30表面的光致抗蚀剂图案34。最后如图10所示，利用直接接合方式将第一晶片30与一第二晶片38接合。其中直接接合晶片的技术主要包含有阳极接合(anodic bonding)与熔合接合(fusion bonding)二种。但不论是阳极接合与熔合接合均包含有多道工艺，同时必须在晶片表面状况良好的状况下(如无微粒污染)方可有效发挥接合作用。以阳极接合而言，一般必须在温度400℃与电压1000V的工艺条件下进行，而熔合接合更必须在1000℃以上的工艺温度下进行。故利用直接接合方式接合晶片不仅工艺繁杂易造成良率不佳，同时其高温或高压的工艺条件亦无法应用于无法耐高温高压的元件的制作，因此在应用上有诸多限制。
有鉴于此，申请人乃根据此等缺点及依据多年的相关经验，悉心观察且研究之，而提出改良的本发明，以提升接合晶片工艺的良率。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种接合晶片的方法，以解决现有技术无法克服的难题。
根据本发明的一优选实施例，提供一种接合晶片的方法，其包含有首先提供一第一晶片，并于第一晶片的表面形成一光感应掩模接合图案(photosensitive masking-bonding pattern)。接着利用光感应掩模接合图案作为掩模进行一蚀刻工艺，以于第一晶片的表面形成所需的晶片图案。最后利用光感应掩模接合图案的黏性直接接合第一晶片与一第二晶片。
本发明是利用一光感应掩模接合图案，同时发挥形成晶片图案的掩模与接合二晶片的功能，因此可避免现有方法的对位不佳问题。同时本发明的方法由于工艺步骤简单且无特殊工艺条件，故无应用上的限制而可应用于制作各种半导体元件或微机电元件，并有效提升良率。
为了能更近一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图。然而附图仅供参考与辅助说明用，并非用来对本发明加以限制。
图1至图5为现有接合晶片的方法示意图；图6至图10为现有另一接合晶片的方法示意图；以及图11至图14为本发明一优选实施例接合晶片的方法示意图。
附图标记说明10 第一晶片 12 光致抗蚀剂层14 光致抗蚀剂图案 16 晶片图案18 接合图案 20 第二晶片30 第一晶片 32 光致抗蚀剂层34 光致抗蚀剂图案 36 晶片图案38 第二晶片 50 第一晶片52 光感应掩模接合层 54 光感应掩模接合图案56 晶片图案 58 第二晶片
具体实施例方式
请参考图11至图14，图11至图14为本发明一优选实施例接合晶片的方法示意图。如图11所示，首先提供一第一晶片50，并于第一晶片50的表面形成一光感应掩模接合层52。其中，第一晶片50可为一硅晶片、一玻璃晶片、一复合半导体晶片(例如砷化钾晶片)，或其他可用以制作半导体元件、微机电元件或结构等的晶片、基底等。光感应掩模接合层52则是由具有光致抗蚀剂与黏着双重特性的材质构成，例如光感应苯环丁烯(photosensitive benzocyclobutene，photo sensitive BCB)，上述光感应掩模接合层52的特点在于在其本身具有光致抗蚀剂的功能，可利用曝光暨显影形成光致抗蚀剂图案，作为后续蚀刻工艺使用的掩模，且其本身具有黏性，因此在进行完蚀刻工艺后仍可作为接合另一晶片的黏着层。
如图12所示，接着进行一曝光暨显影工艺，以于第一晶片50的表面形成一光感应掩模接合图案54，作为后续蚀刻工艺的掩模。如图13所示，随后进行一蚀刻工艺，去除未被光感应掩模接合图案54遮蔽的第一晶片50，直至所需深度，以于第一晶片50表面形成的一晶片图案56。
如图14所示，最后保留光感应掩模接合图案54，并利用光感应掩模接合图案54的黏性，将第一晶片50与一第二晶片58接合，完成晶片接合。其中，第二晶片58亦可为一硅晶片、一玻璃晶片、一复合半导体晶片，或其他可用以制作半导体元件、微机电元件或结构等的晶片、基底等，且第二晶片58依据欲制作的元件或结构的不同亦可包含有预先形成的图案或结构等(未图示)。另外，本发明的接合晶片方法主要常用于制作微机电元件的回流道结构，但并不局限于此而可应用于任何需要于曝光暨显影工艺后进行接合的工艺。
综上所述，由于本发明利用一光感应掩模接合图案，同时发挥形成晶片图案的掩模与接合二晶片的功能，因此相较于现有技术，可发挥较佳的对位准确性，同时更具有较佳的密封性与接合强度。此外，本发明的方法由于工艺步骤简单且无特殊工艺条件，于低温下(250℃)以下即可发挥接合效果，故无应用上的限制而可适用于制作各种半导体元件或微机电元件，进而有效提升良率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种接合晶片的方法，包含有提供一第一晶片；于该第一晶片的一表面形成一光感应掩模接合图案；利用该光感应掩模接合图案作为一掩模进行一蚀刻工艺；以及利用该光感应掩模接合图案直接接合该第一晶片与一第二晶片。
2.如权利要求1所述的方法，其中该光感应掩模接合图案的材质选自具有光致抗蚀剂与黏着双重功能的材质。
3.如权利要求2所述的方法，其中该光感应掩模接合图案的材质为光感应苯环丁烯。
4.如权利要求1所述的方法，其中形成该光感应掩模接合图案的步骤包含有于该第一晶片的该第一表面涂布一光感应接合层；以及进行一曝光暨显影工艺，以形成该光感应掩模接合图案。
5.如权利要求1所述的方法，其中该第一晶片包含有一硅晶片、一玻璃晶片与一复合半导体晶片。
6.如权利要求1所述的方法，其中该第二晶片包含有一硅晶片、一玻璃晶片与一复合半导体晶片。
全文摘要
本发明涉及一种接合晶片的方法，其包含有首先提供一第一晶片，并于第一晶片的表面形成一光感应掩模接合图案。接着利用光感应掩模接合图案作为掩模进行一蚀刻工艺，以于第一晶片的表面形成所需的一晶片图案。最后利用光感应掩模接合图案的黏性直接接合第一晶片与一第二晶片。
文档编号H01L21/00GK1766735SQ20041008960
公开日2006年5月3日 申请日期2004年10月28日 优先权日2004年10月28日
发明者邵世丰, 彭新亚, 杨辰雄 申请人:探微科技股份有限公司