(57)【要約】【課題】局部低温チップ接合技術を達成する高分子材料とチップとの局部接合構造を提供するこ【解決手段】高分子材料とチップとの局部接合構造であって、電路デバイスが形成されている基板と、前記基板上に形成されている高分子材料層と、前記基板の周辺に形成され、電流を供給することにより所定の温度を発生する金属導線と、を備え、前記金属導線から温度を発生させることより、内部電路デバイスに影響を与えることなく前記高分子材料層と前記基板とが瞬間的に局部密封接合される。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子材料とチップとの局部接合構造であって、
電路デバイスが形成されている基板と、
前記基板上に形成されている高分子材料層と、
前記基板の周辺に形成され、電流を供給することにより所定の温度を発生する金属導線と、を備え、
前記金属導線から温度を発生させることより、内部電路デバイスに影響を与えることなく前記高分子材料層と前記基板とが瞬間的に局部密封接合されることを特徴とする局部接合構造。
【請求項２】
前記金属導線は、微細であり、電流密度を増加させる曲折状であることを特徴とする請求項１記載の局部接合構造。
【請求項３】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項１記載の局部接合構造。
【請求項４】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項２記載の局部接合構造。
【請求項５】
前記高分子材料は、低温下でスピンコーティング（spin-coating）或いは化学的蒸着 （Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）方式で形成されていることを特徴とする請求項１記載の局部接合構造。
【請求項６】
前記基板は、シリコン（Silicon：Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（Gallium Arsenide：ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（Silicon Carbide：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Gallium Nitride：ＧａＮ）及びサファイア（Sapphire）の中のいずれか一つであることを特徴とする請求項１記載の局部接合構造。
【請求項７】
バイオ検査あるいは流体制御に適用されることを特徴とする請求項１記載の局部接合構造。
【請求項８】
チャンバーとチップとの局部接合構造であって、
電路デバイスが形成されている基板と、
前記基板上に高分子材料から形成されているチャンバーと、
前記基板の周辺に形成され、電流を流すことにより所定の温度を発生する金属導線とを備え、
前記金属導線を加熱導体として、所定の温度を発生させることより、前記チャンバーを形成する高分子材料層と前記基板とが瞬間的に局部密封接合され、前記基板に形成されている電路に影響を与えないことを特徴とする局部接合構造。
【請求項９】
前記金属導線は、微細であり、電流密度を増加させる曲折状であることを特徴とする請求項８記載の局部接合構造。
【請求項１０】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項８記載の局部接合構造。
【請求項１１】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項９記載の局部接合構造。
【請求項１２】
高分子材料からなる前記チャンバーは、低温下でスピンコーティング（spin-coating）或いは化学的蒸着 （Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）方式で形成されていることを特徴とする請求項８記載の局部接合構造。
【請求項１３】
前記基板は、シリコン（Silicon：Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（Gallium Arsenide：ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（Silicon Carbide：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Gallium Nitride：ＧａＮ）及びサファイア（Sapphire）の中のいずれか一つであることを特徴とする請求項８記載の局部接合構造。
【請求項１４】
慣性センサー、圧力センサー又は流体制御装置に適用されることを特徴とする請求項８記載の局部接合構造。
【請求項１５】
電路デバイスが形成されている基板と、
金属導線と、
前記基板の上下に相対する位置に形成され、前記金属導線を覆うことにより上下を接続するコイルを形成する高分子材料層と、を備え、
電流を流すことにより、所定の温度を発生させることより、前記高分子材料層と前記基板とが瞬間的に局部密封接合されることを特徴とする局部接合構造。
【請求項１６】
前記金属導線は、微細であり、電流密度を増加させる曲折状であることを特徴とする請求項１５記載の局部接合構造。
【請求項１７】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項１５記載の局部接合構造。
【請求項１８】
前記金属導線の設置位置を設定して温度の上昇範囲を制限することにより局部加熱効果を達成することを特徴とする請求項１６記載の局部接合構造。
【請求項１９】
外部磁場あるいは感応コイルによって瞬間的に局部密閉接合されることを特徴とする請求項１５記載の局部接合構造。
【請求項２０】
外部磁場あるいは感応コイルによって瞬間的に局部密閉接合されることを特徴とする請求項１９記載の局部接合構造。
【請求項２１】
前記高分子材料は、低温下でスピンコーティング（spin-coating）或いは化学的蒸着 （Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）方式で形成されていることを特徴とする請求項１５記載の局部接合構造。
【請求項２２】
前記基板は、シリコン（Silicon：Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（Gallium Arsenide：ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（Silicon Carbide：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Gallium Nitride：ＧａＮ）及びサファイア（Sapphire）の中のいずれか一つであることを特徴とする請求項１４記載の局部接合構造。
【請求項２３】
バイオ検査及び流体制御に適用されることを特徴とする請求項１５記載の局部接合構造。
【請求項２４】
高分子材料とチップとの局部接合構造であって、
基板と、
前記基板上に形成されている高分子材料層と、
加熱導体として利用される金属層と、を備え、
前記金属層を加熱導体として利用することにより、内部電路デバイスに影響を与えることなく前記高分子材料層と前記基板とが瞬間的に局部密封接合されることを特徴とする局部接合構造。
【請求項２５】
前記金属導線の設置位置を設定することにより、温度の上昇範囲を制限し、局部加熱効果を達成させることを特徴とする請求項２４記載の局部接合構造。
【請求項２６】
前記高分子材料は、低温下でスピンコーティング（spin-coating）或いは化学的蒸着 （Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）方式で形成されていることを特徴とする請求項２４記載の局部接合方法。
【請求項２７】
前記基板は、シリコン（Silicon：Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（Gallium Arsenide：ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（Silicon Carbide：ＳｉＣ）、窒化ガリウム（Gallium Nitride：ＧａＮ）及びサファイア（Sapphire）の中のいずれか一つで形成されている請求項２４記載の局部接合方法。
【請求項２８】
バイオ検査及び流体制御に適用されることを特徴とする請求項２４記載の局部接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料とチップとの局部接合構造に関し、特に低温及び低応力の高分子材料とチップとの局部接合に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のチップの接合技術及びその問題点は以下の通りである。
（１）陽極接合法は、高温度・高電圧の条件ではないと進行できない。
（２）共晶接合法は、共晶点まで加熱し、かつ汚染性は明らかにその他の方法より大きい。
（３）有機材料接合法は、その接合部位の強度は明らかに不足である。
【０００３】
現在の半導体の製造過程において行われているチップ接合技術は、硬質樹脂材料を利用してパッケージングしている。このチップ接合には、第一基板、第二基板、一つの硬質樹脂材料が含まれる。まず第一基板上に電路を形成し、かつ二つの基板の基本接合位置を整列（alignment）させる。接着は、スピンコーティング（spin-coating）方式で硬質樹脂材料を二つの基板の間に塗布し、所定の温度のベーキング処理によって、水分及び溶剤を除去する。最後は、一つの接合機械による加圧によって、第一基板と第二基板とを接合させ、チップ接合過程が完成する。
【０００４】
このような周知の硬質樹脂材料による接合は、体積が大きいだけでなく、電路間の応力があまりにも大き過ぎるので、人体及び生物への植入時の相容性が制限されて、またバイオ検査にも不適合である。
その他の周知のチップの接合技術として、特許文献１に開示されている発明があげられる。特許文献１では、（４）チップ直接接合法が開示されている。図１Ａに示すように、第一シリコンチップ１は、一つの電路デバイス２が形成される。ガラス層３は、スピンコーティングガラス （spin-on-Glass：ＳＯＧ）の方式により、一層の化合物溶剤が第一シリコンチップ１に塗布され、また低温ベーキング処理で水分及び一部の溶剤が除去される。図１Ｂに示すように、所定の温度（３００℃〜１４００℃）を加えることにより、その第二シリコンチップ４とそのガラス層３とを接合させる。この接合法は、極平坦表面が必要である。
【０００５】
（５）光遮断層局部チップ接合法については、特許文献２に開示されている。図２Ａに示すように、第一基板５と第二基板６とを一つの接合機械７の真空チャンバー７０内で真空にし、その第一基板５の接合部位５１ａと一つの第二基板６の接合部位６１ａとを対応させ、また一つの隔離板７１で隔離させ、加熱器７２の温度を２００℃以下に抑えつつ、その隔離板７１を除去する。また１００Ｎ以下の力を加え、一つの加圧過程を行う。図２Ｂは接合完成説明図である。図の中の第一基板５の接合部位５１ａをその第二基板６の接合部位６１ａと対応させて接合した後、新接合部位８が形成される。このようの光遮断接合法は、光遮断層がマイナス遮断層である時、まずその接合部位を再活性化させることより、その接合部位の架橋（cross linking）を除去する必要があるので、接合過程は比較的複雑である。
【０００６】
ゆえに本発明は周知技術の欠点を考慮に入れ、改良発明の意を生じ、本案の『高分子材料とチップの局部接合構造』を発明した。
【特許文献１】米国特許第６２２５１５４号明細書
【特許文献２】台湾特許公告第５０７３４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主な目的は、局部低温チップ接合技術を達成する高分子材料とチップとの局部接合構造を提供することにある。
本発明の他の目的は、内部電路とその他の材料特性に影響を与えることなく、高分子材料層と基板とを瞬間的に接合する局部接合構造を提供することにある。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、金属導線を極細化によって電流密度を上げ、その金属導線を基板の側面に位置させて加熱導体とすることにより、内部電路及びその他の材料特性に影響を与えることなく、高分子材料層と基板とを瞬間的に接合する局部接合構造を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、チャンバーを形成し、そのチャンバーと基板の側面面積とを利用することにより、接合を確実に達成し、チップ内の構造体の移動が自由であり、慣性センサー、圧力センサー、流体制御機器へ適用される局部接合構造を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、高分子材料とチップとの設計を変更することなく、金属導線の設置位置を利用して、チップに影響を与えることなく局部加熱効果を高める局部接合構造を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、高分子材料とチップとの設計を変更することなく、高分子材料の平均被覆性、弾力性、疎水−親水性及び密封性を高め、低応力及び低融点の特性を利用することより、チップと接合した後、バイオとの相容性が向上し、バイオ検査に適合する局部接合構造を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに他の目的は、高分子材料とチップとの設計を変更することなく、基板にシリコン、ガリウム−ヒ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム及びサファイアの中のいずれか一つを適用する局部接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では、高分子材料層と基板とから、局部低温チップ接合技術を達成する。
本発明では、基板に形成した一つの金属層は一つの加熱導体であって、また電流を利用して、所定の温度を発生させることにより、内部電路及びその他の材料特性に影響を与えることなく、高分子材料層と基板とを瞬間的に局部の密封接合することができる。
【００１２】
本発明では、金属導線を極細化することによって、電流密度が向上する。また、金属導線を基板の側面に曲がりくねるように配置し、加熱導体とすることにより、内部電路及びその他の材料特性に影響を与えることなく、高分子材料層と基板とを瞬間的に局部密閉接合することができる。
本発明では、高分子材料を利用してチャンバーを形成し、そのチャンバーと基板との側面面積を利用する。これにより、接合が有効に達成され、チップ内の構造体は自由に移動することができる。したがって、慣性センサー、圧力センサー、流体制御機器へ容易に適用することができる。
【００１３】
本発明では、金属導線の設置位置を利用することにより、高分子材料とチップとの局部接合構造の実質的な設計を変更することなく、チップに影響を与えることなく、局部加熱効果を達成することができる。
本発明では、高分子材料の平均被覆性、弾力性、疎水−親水性を高め、低応力、低融点及び高密封性の特性を利用することより、高分子材料とチップとの局部接合構造の実質的な設計を変更することなく、チップと接合した後、バイオとの相容性を向上し、バイオ検査に適合させることができる。
【００１４】
本発明では、その基板はシリコン、ガリウム−ヒ素、炭化ケイ素、窒化ガリウム及びサファイアの中のいずれか一つである。これにより、高分子材料とチップとの局部接合構造の実質的な設計を変更する必要がない。
上記の目的を実現させるため、本発明では、高分子材料とチップの局部接合構造を提供する。本発明では、電路デバイスが形成されている基板と、基板の上方に形成されている高分子材料層と、金属導線とを備える。金属導線を、極細に形成し、加熱導体として基板の周辺に形成する。また、金属導線に通電する電流を利用して、所定の温度を発生させる。これにより、内部電路に影響を与えることなく、高分子材料層と基板とが瞬間的に局部密封接合される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図３Ａは、本発明の一実施例によるチップ局部接合構造の分解図である。図３Ａに示すように、現行の半導体の製造過程でのチップ接合構造に応用可能である。チップ３００に含まれているのは、高分子材料層３０１、基板３０２及び金属導線３０４である。まずポリパラキシリレン（Poly-p-xylylene）類の高分子材料を利用し、低温下でスピンコーティング （spin-coating）或いは化学的蒸着 （CVD）方式を利用することより、良好な一致性（conformity）を達成し、また高分子材料の高弾力性・異なる排水親水性・低応力・低融点及び高密封性の特性を利用することより、高分子材料層３０１を形成する。そしてその金属導線３０４を曲折状に形成し、加熱導体を形成する。加熱導体は、基板３０２の側面に曲がりくねるように形成することにより、電流密度が向上し、所定の温度が得られる。高分子材料層３０１とその基板３０２とを瞬間的に密閉接合し、二つの板層に一つの接合部位３０８を形成することより、基板３０２の内部電路に影響を与えることなく、局部加熱方式を有効に利用し、チップ３００の接合過程を完成する。
【００１６】
図３Ｂは、一実施例によるチップ局部接合構造の上面図である。基板３０２ａは、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム−ヒ素（ＧａＡｓ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）及びサファイア（Sapphire）の中の一つである。金属導線３０４ａを提供し、極細の金属導線を基板３０２ａの側面に分布させ、電流密度を上げさせることより、チップが瞬間に局部密閉接合され、基板３０２ａの一つの内部電路３０６とその他の材料特性が影響されない。また基板の金属層（標示せず）は、加熱導体であって、電流を利用することより、所定の温度を発生させることより、内部電路とその他の材料特性に影響を与えることなく、高分子材料層３０１と基板とが瞬間的に局部密封接合される。そうすると、その高分子材料とチップとを接合後、バイオとの相容性が向上し、バイオ検査に適合する。
【００１７】
図３Ｃは、本実施例のチャンバーの説明図である。図３Ｃに示すように、高分子材料でチャンバー３１０と形成している。チャンバー３１０と基板３０２ｂとの側面面積を利用することにより、接合が有効に達成され、二つの板層の間に一つの接合部位３０８ａを形成させることより、チップ内的構造体は自由に移動可能となる。これにより、慣性センサー、圧力センサー、流体制御機器への適用が可能となる。
【００１８】
図３Ｄは本実施例の多層金属構造の説明図である。図３Ｄに示すように、金属導線は多層金属であって、製造過程を利用し、金属導線を高分子材料の中に被覆（cladding）させることより、二層の高分子材料層３０１ａ、３０１ｂを形成する。二層の高分子材料層３０１ａ、３０１ｂの間には、基板３０２ｃがあって、かつ外部磁場或いは感応コイル方式を利用することより、局部チップの接合方式を達成する。
【００１９】
また本実施例の高分子材料とチップとの局部接合構造は、その金属導線の設置位置を利用することより、チップの内部電路に影響を与えることなく、局部加熱効果を得ることができる。
また、本実施例の高分子材料とチップとの局部接合構造では、高分子材料の高平均被覆性・高弾力性・異なる排水親水性・低応力・低融点及び高密封性の特性を利用することより、チップと接合後、バイオとの相容性が形成され、バイオ検査或いは流体制御に適合している。
【００２０】
上記の本発明の具体実施例と図示は、本技術を熟知した者が理解するためであって、本特許の権利範囲は上記の実施例に制限されない。
本発明の機能と構造原理の目的の解説によって、本発明の具体実施例を示しまた説明し、かつその具体実施例に対して、この類の原理から離脱せずに、均等変化を行うことができる。ゆえに、本発明特許請求の範囲は下記の請求範囲の精神と範囲内の全ての均等変化を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】周知のチップ直接接合法を示す説明図。
【図１Ｂ】周知のチップ直接接合法を示す説明図。
【図２Ａ】周知の光遮断層接合法を示す説明図。
【図２Ｂ】周知の光遮断層接合法を示す説明図。
【図３Ａ】本発明の一実施例によるチップ局部接合構造の分解図。
【図３Ｂ】本発明の一実施例によるチップ局部接合構造の上面図。
【図３Ｃ】本発明の一実施例によるチップ局部接合構造のチャンバーを示す説明図。
【図３Ｄ】本発明の一実施例によるチップ局部接合構造の多層金属構造部を示す説明図。
【符号の説明】
【００２２】
１：第一シリコンチップ、２：電路デバイス、３：ガラス層、４：第二シリコンチップ、５：第一基板、６：第二基板、７：接合機械、８：接合部位、７０：真空チャンバー、５１ａ、６１ａ：接合部位、７１：隔離板、７２：加熱器、３００：チップ、３０１、３０１ａ、３０１ｂ：高分子材料層、３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ：基板、３０４、３０４ａ：金属導線、３０６内部電路、３０８、３０８ａ：接合部位、３１０：チャンバー
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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