專利名稱：將密封物體固定到基底物體上的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種將密封物體固定到基底物體上的方法。例如，密封物體和基底物體可以是硅晶片。這種類型的方法保護(hù)著包含在其中一個硅晶片中的電路。例如，這種類型的保護(hù)在智能卡上是有益的。
背景技術(shù)：
法國專利申請2 767 966公開了一種安全的集成電路裝置。該裝置包括具有半導(dǎo)體材料的活動層以及集成了半導(dǎo)體材料的電路。這一活動層包括一活動邊，此邊上有接觸柱。一個附加層經(jīng)由例如為熱固性塑料的中間固定層被粘合到這個活動層。這個固定層以粘性狀態(tài)沉積。除了其粘接特性外，它對傳統(tǒng)的溶解劑有抵抗力。
通常，它的粘接以及抗溶解的特性是具有溫度活性的。在這種活化作用過程中，多余的產(chǎn)物形成在中間固定層里。某些多余的產(chǎn)物是由各種中間化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的，特別是這種活化作用的結(jié)果。其它多余的產(chǎn)物是溶劑，特別地需要溶劑來確?；罨饔玫恼_地發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提高質(zhì)量地將一密封物體固定到一基底物體上。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種將密封物體固定到基底物體上的方法，其中密封物體包括通孔，該方法包括制備步驟，在該步驟中，將固定層設(shè)置在基底物體和密封物體之間，并且將裝備有排出通道的排出裝置放置在密封物體上，密封物體的通孔具有位于排出通道上的第一末端開口和位于固定層上的第二末端開口；固定步驟，在該固定步驟中，加熱固定層，這導(dǎo)致固定層釋放出氣體，該氣體至少部分地經(jīng)由密封物體的通孔和排出裝置的排出通道被排出。
本發(fā)明考慮到以下的方面。在固定層中氣體的存在弱化了固定。本發(fā)明可使固定層在固定步驟中釋放出氣體。其結(jié)果就是，密封物體與基底物體的固定更加牢固；更加難于將密封物體從基底物體上分開。因此本發(fā)明允許密封物體與基底物體的固定有增強(qiáng)的質(zhì)量。這一點在例如將一個包含了電路的硅晶片固定到另一硅晶片時是重要的。這導(dǎo)致了對包括在其中一個硅晶片中的電路更好的物理保護(hù)。


通過結(jié)合附圖閱讀下面非限定的說明會易于對本發(fā)明的理解。
圖1示出了一硅晶片。
圖2示出了沉積步驟。
圖3示出了定位步驟。
圖4示出了密封步驟。
圖5示出了密封步驟的一有利變型。
圖6示出了排出步驟。
具體實施例方式
本發(fā)明可以被應(yīng)用于將一第一硅晶片固定到一第二硅晶片上。
圖1示出了第一硅晶片0，其包括活性元件，例如電路以及接觸柱。
圖2示出了沉積步驟。在該步驟中，粘著層2和可選的輔助層1和3被沉積在第一硅晶片0上。此輔助層1和3包括一種或多種粘著及不可滲透劑。
此粘著層2優(yōu)選地從作為一種酸或聚胺乙醚(ether polyamic)分配到溶液里的聚酰亞胺獲得。粘著層2的厚度優(yōu)選地介于2微米和30微米之間。
此輔助層1和3優(yōu)選地是有機(jī)硅烷。通過諸如離心法，以溶劑化物形式在液體或粘性狀態(tài)下沉積。例如輔助層1和3是幾十個毫微米厚。
此輔助層1和3優(yōu)選地被加熱，然后被冷卻來改善其粘著和不可滲透性。
包括如上沉積的第一晶片0以及層1、2和3的組件優(yōu)選地被加熱。因此，包含在層1、2和3中的溶劑揮發(fā)了。這種加熱的另一優(yōu)勢是它將第一晶片0和層1、2和3緊固在一起，使得容易對組件進(jìn)行處理。這種加熱也有助于適應(yīng)由于在第一硅晶片0上活性元件的出現(xiàn)所帶來的粗糙度。
圖3示出了定位步驟，在這個步驟中第二硅晶片4被放置成與圖2中所示的組件相接觸。此第二硅晶片4被通孔5所穿過。通過執(zhí)行定位以使一個或多個通孔5相對于第一硅晶片0的接觸柱。層1、2和3也可以被相對于此接觸柱的孔所穿過，例如通過蝕刻或曝光。因此第一硅晶片可以使用電線被電連接到外部元件。一個或多個電連接也可在兩硅晶片0和4之間形成。
由第一硅晶片0，層1、2和3以及第二硅晶片4形成的組件在后面被作為晶片組件。
圖4示出了一密封步驟，在其中晶片組件經(jīng)歷了以下的處理。一排出板6被放置在第二硅晶片4上。這個排出板裝備有通道7，優(yōu)選地在排出板6側(cè)面上開口。這些開口通道7被用于排出包含在層1、2和3中的多余產(chǎn)物。這種排出通過經(jīng)由第二硅晶片4的通孔5的除氣產(chǎn)生。
在密封過程中，此晶片組件被加熱從而通過除氣將多余產(chǎn)物排出并且允許化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在層1、2和3中。特別地，此溫度必須要大于出現(xiàn)在層1、2和3中的溶劑的沸點，以實現(xiàn)除氣。但是，如果溫度太高，層1、2和3的粘著特性就會退化。例如，如果粘著層2是由聚酰亞胺所組成，介于200℃到400℃之間的溫度是適合的；也可以特別為270℃。有利地是，在這一密封過程中，溫度的突增是可控的，從而使除氣不會發(fā)生有太高的除氣熔劑。
例如通過使用壓制，壓力可均勻地施加在晶片組件上。例如，施加一個持續(xù)4個小時的3巴的壓力是適合的。
應(yīng)注意到的是，輔助層1和3改善了粘著層2在硅晶片0和4上的粘合。另外，輔助層1和3增加了硅晶片0和4粘接的不可滲透性。例如，此種粘結(jié)因此對化學(xué)侵蝕較不敏感。
圖5示出了以下的方面。一具有多孔和蠕變特性的撓性薄膜8可以被插入在有通孔5穿過的第二硅晶片4和裝備有排出通道7的排出板6之間。此撓性薄膜8由多孔材料構(gòu)成，所以多余的產(chǎn)物可以經(jīng)由在排出板6中的排出通道7在除氣過程中被排出。這種多孔材料可以是由諸如膨脹的聚四氟乙烯(PTFE)所構(gòu)成的纖維薄膜。薄膜的水進(jìn)入壓力可以被用來定義材料的多孔性。我們可以使用諸如由膨脹的PTFE所構(gòu)成的撓性薄膜的水進(jìn)入壓力，例如大于0.05巴/60秒，優(yōu)選地是大于0.6巴/60秒。這種撓性薄膜8由GORE公司(注冊商標(biāo))進(jìn)行銷售。有利地是，在硅晶片的總體厚度變化(TTV)在0.1微米到25微米之間的情況下，所使用的撓性薄膜具有的厚度至少等于總體厚度變化，并且優(yōu)選地可以使用那些厚度處于50微米到2毫米之間的撓性薄膜。因此，撓性薄膜8確保了在密封過程中施加的各種壓力是均勻的。這就減少了硅晶片中任何幾何缺陷的影響以及可以主要由于活性元件的出現(xiàn)所造成的粗糙區(qū)域的影響。有利的是，撓性部件8是由一種材料所制成，其基本上不會與第二硅晶片4、排出板6以及多余產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。例如，膨脹的PTFE也是一種用于這一目的的材料。
在密封步驟后，多余的產(chǎn)物仍舊殘留在固定層2中。為了確保粘結(jié)的相對牢固，最好將這些殘留的多余產(chǎn)物排出。
圖6中示出一排出步驟。這個步驟被用來排出殘留的多余物質(zhì)。另外，它也允許化學(xué)反應(yīng)發(fā)生在粘著層2中，這也幫助用來改善粘結(jié)強(qiáng)度。
更準(zhǔn)確地，圖6示出了晶片組件加熱和冷卻周期C1和C2。水平軸代表時間，垂直軸代表此晶片組件被曝露的溫度。在周期C1中，溫度迅速增加到密封溫度Ts。然后溫度上升的速率顯著地下降。這種上升由恒定溫度級中斷，優(yōu)選地是每10℃，直到在恒定溫度T1達(dá)到一長的除氣階段。隨后溫度下降到Tr，正好在密封溫度Ts以下。周期C2類似于周期C1。在周期C2中，除氣階段發(fā)生在溫度T2，這一溫度要大于周期1中的T1。
周期的連續(xù)導(dǎo)致了一種熱泵吸效果。因此幾乎所有在粘著層2中的多余產(chǎn)物可以被排出。這確保了晶片粘合的相對牢固。
優(yōu)選地，對幾個晶片組件執(zhí)行密封步驟以及排出步驟。這些組件只是簡單地在彼此的頂部疊堆并且同時經(jīng)歷密封和排出步驟。為了簡化這種疊堆，晶片組件在密封前引入的一步驟中被單獨(dú)預(yù)密封。例如，這種預(yù)密封可以在相對低的溫度下通過冷縮來執(zhí)行。一個3巴的壓力在溫度為60度時持續(xù)15分鐘可以給出另人滿意的結(jié)果。
在預(yù)密封以后清潔接觸柱是有利的，優(yōu)選地通過離子轟擊進(jìn)行清潔。
當(dāng)各種晶片組件被疊堆時，幾何缺陷以及表面粗糙的效果成倍增加。因此示出在圖6中的撓性薄膜8的用途是特別有利的。
以前所述的方法示出了以下的特征。密封物體被固定到基底物體上。此密封物體包括一通孔。物體以下面的方式被彼此固定。在制備步驟中，一固定層被提供在基底物體和密封物體之間。另外，一裝備有排出通道的排出裝置被放置在密封物體上。密封物體的通孔具有顯露在排出通道上的第一末端開口和顯露在固定層上的第二末端開口。在固定步驟中，固定層被加熱，導(dǎo)致了固定層釋放出氣體。此氣體至少部分地經(jīng)由密封物體的通孔和排出裝置的排出通道被排出。
在上面所提及的說明中也涉及到包括彼此固定的第一硅晶片和第二硅晶片的組件，每一硅晶片具有一內(nèi)主面和一外主面，第一硅片和第二硅片通過設(shè)置在硅片內(nèi)的內(nèi)主面之間的固定層被固定，該第二硅晶片包括通孔，該通孔具有位于內(nèi)主面上的第一末端開口和位于外主面上的第二末端開口。
上面的描述也涉及到了一包括通過固定層彼此固定的第一硅片和第二硅片的組件，固定層包括兩主面和外周面，一主面被固定到第一硅片上，另一主面被固定到第二硅片上，該固定層包括位于外周面上的排出通道開口。
很顯然，對上面所述實施例的描述并不是對本發(fā)明的限制，而是要在廣義上進(jìn)行理解。
在上面所述的實施例中，使用一個由膨脹的PTFE制成的撓性纖維薄膜8。也可以使用其它纖維材料，例如，某些纖維合成材料，特別是諸如硅碳或包含玻璃以及PTFE的纖維合成材料。更普遍的是，可以使用任何撓性薄膜，其具有足夠的孔，以使多余產(chǎn)物可以從固定層被排出。有利地是，多孔撓性薄膜的機(jī)械剛度基本上小于密封物體和排出裝置的機(jī)械剛度，因此可以補(bǔ)償基底物體、密封物體和排出物體在厚度上的變化。
有利的是，此多孔撓性薄膜在化學(xué)性質(zhì)上是惰性物質(zhì)，從而使多孔撓性薄膜基本上不會與密封物體、排出物以及多余產(chǎn)物有化學(xué)反應(yīng)，以使多孔撓性薄膜在處理過程中可以抵御所施加的溫度。
前面所述具體實施例中的粘著層2是聚酰亞胺。通常，這種方法適用于任何可以被加熱的固定層，從而使氣體可以從固定層被釋放。例如，這可以是熱固型塑料，其具有蠕變特性，并且尤其在第一硅晶片上活性元件分解溫度以上具有溫度穩(wěn)定性。
在前面所述的實施例中涉及了包括或不包括集成電路的兩硅晶片的固定步驟。上面所述的原則可以被用于固定不同于硅晶片的物體。例如，由不同于硅的材料所制成的晶片、切片或者襯底。更普遍地是，本發(fā)明涉及基底物體到密封物體的固定方法。
在前面所述的實施例中，排出板裝備有開口通道。更普遍地是，本發(fā)明將應(yīng)用于任何的排出裝置，該排出裝置被布置成在固定步驟中至少允許存在于固定層中的氣體部分地被排放。例如，可以使用一種其幾何形狀不同于排出板形狀的排出裝置。例如，也可以將通道開口直接開在密封物體上，因此避免了對諸如排出板的需要。
應(yīng)注意到的是，層的總體厚度變化(TTV)是層的最大厚度和層的最小厚度之間的差異。例如，TTV可以是由于層的幾何缺陷或特定元件的存在造成的。
權(quán)利要求
1.一種將密封物體固定到基底物體上的方法，其中密封物體包括通孔，該方法包括制備步驟，在該步驟中，將固定層設(shè)置在基底物體和密封物體之間，并且將裝備有排出通道的排出裝置放置在密封物體上，密封物體的通孔具有位于排出通道上的第一末端開口和位于固定層上的第二末端開口；固定步驟，在該步驟中，加熱固定層，這導(dǎo)致固定層釋放出氣體，該氣體至少部分地經(jīng)由密封物體的通孔和排出裝置的排出通道被排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中基底物體是包括集成電路的襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中密封物體是與基底物體相同類型的襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在固定步驟中，通過隨周期變化溫度來加熱固定層，從而獲得熱泵吸效應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在制備步驟中，將輔助層設(shè)置在基底物體和固定層之間，該輔助層包括粘著劑和不可滲透劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在制備步驟中，將輔助層設(shè)置在密封物體和固定層之間，該輔助層包括粘著劑和不可滲透劑。
7.一種包括彼此固定的第一硅片和第二硅片的組件，每個硅片具有內(nèi)主面和外主面，第一硅片和第二硅片通過設(shè)置在硅片的內(nèi)主面之間的固定層被固定，第二硅片包括通孔，該通孔具有位于內(nèi)主面上的第一末端開口和位于外主面上的第二末端開口。
8.一種密封基底物體的方法，該方法包括制備步驟，在該步驟中形成組件，該組件按連續(xù)順序包括基底物體、固定層、密封物體和排氣物體，該密封物體裝備有通孔，排氣物體裝備有排氣通道，該組件的形成使得通孔構(gòu)成了從固定層向排氣通道延伸的路徑固定步驟，在該步驟中加熱該組件，使得固定層釋放出氣體，該氣體至少部分地經(jīng)由密封物體的通孔和排氣物體的排氣通道被排出。
全文摘要
將密封物體(4)固定到基底物體(10)上。該密封物體包括通孔(5)。所述物體用以下的方式被彼此固定。在制備步驟中，將固定層(1，2，3)設(shè)置在基底物體和密封物體之間。另外，將裝備有排出通道(7)的排出裝置(6)放置在密封物體上。密封物體的通孔具有位于排出通道上的第一末端開口和位于固定層上的第二末端開口。在固定步驟中，加熱固定層，這導(dǎo)致了固定層釋放出氣體。該氣體至少部分地經(jīng)由密封物體的通孔和排出裝置的排出通道被排出。
文檔編號H01L21/58GK1602545SQ02824686
公開日2005年3月30日 申請日期2002年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月7日
發(fā)明者比阿特麗斯·邦瓦洛特, 西爾維·巴布, 勞倫特·萊莫利克, 羅伯特·萊迪爾 申請人:施藍(lán)姆伯格系統(tǒng)公司