專利名稱：制造多個(gè)組件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造多個(gè)組件的方法。此組件包括固定到基片的密封片。例如，此密封片和基片可以是兩個(gè)硅晶片。
背景技術(shù)：
法國(guó)專利申請(qǐng)2 767 966公開(kāi)了一種安全的集成電路裝置。此裝置包括具有半導(dǎo)體材料的活動(dòng)層以及集成了半導(dǎo)體材料的電路。這一活動(dòng)層包括一活動(dòng)邊，此邊上有接觸柱。一個(gè)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(gè)活動(dòng)層。這個(gè)固定層以粘性狀態(tài)沉積。除了其粘接特性外，它對(duì)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(guò)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(lái)確?；罨饔玫恼_地發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的就是提高質(zhì)量地制造多個(gè)組件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種制造多個(gè)組件的方法，每個(gè)組件包括固定到基片上的密封片，該方法包括制備步驟，在該步驟中形成疊堆，該疊堆包括多個(gè)預(yù)組裝件，每個(gè)預(yù)組裝件包括基片、密封片以及提供在基片和密封片之間的固定層，該疊堆還包括至少一個(gè)柔性緩沖層，該柔性緩沖層的機(jī)械剛度基本上小于基片和密封片的機(jī)械剛度，從而補(bǔ)償了基片和密封片厚度上的變化。
固定步驟，在該步驟中壓緊該疊堆，這導(dǎo)致了每一預(yù)組裝件的密封片被固定到預(yù)組裝件的基片上。
本發(fā)明考慮到了以下的幾個(gè)方面。通常密封片和基片的厚度是變化的。特別的，這種厚度上的變化是由于某些幾何缺陷以及這些片的表面特別的粗糙度造成的。當(dāng)各種組件被疊堆時(shí)，這些幾何變化的效果就會(huì)被成倍增大。柔性緩沖層可以確保在固定步驟中施加在每個(gè)預(yù)組裝件上的壓力更均勻，從而補(bǔ)償基片和密封片厚度的變化。因此，本發(fā)明能提高質(zhì)量地制造多個(gè)組件。


通過(guò)結(jié)合附圖閱讀下面非限定的說(shuō)明會(huì)易于對(duì)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(shí)施例方式
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。在這個(gè)步驟中，一粘著層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(guò)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(gè)毫微米厚。
此輔助層1和3優(yōu)選地被加熱，然后被冷卻來(lái)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(shì)是它將第一晶片0和層1、2和3緊固在一起，使得容易對(duì)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(lái)的粗糙度。
圖3示出了定位步驟，在這個(gè)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(guò)。通過(guò)執(zhí)行定位以使一個(gè)或多個(gè)通孔5相對(duì)于第一硅晶片0的接觸柱。層1、2和3也可以被相對(duì)于此接觸柱的孔所穿過(guò)，例如通過(guò)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(gè)或多個(gè)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(gè)排出板裝備有通道7，優(yōu)選地在排出板6側(cè)面上開(kāi)口。這些開(kāi)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(guò)經(jīng)由第二硅晶片4的通孔5的除氣產(chǎn)生。
在密封過(guò)程中，此晶片組件被加熱從而通過(guò)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(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)除氣。但是，如果溫度太高，層1、2和3的粘著特性就會(huì)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(guò)程中，溫度的突增是可控的，從而使除氣不會(huì)發(fā)生有太高的除氣熔劑。
例如通過(guò)使用壓制，壓力可均勻地施加在晶片組件上。例如，施加一個(gè)持續(xù)4個(gè)小時(shí)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(duì)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(guò)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(guò)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(lái)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(cè)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(guò)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(huì)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(duì)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(gè)步驟被用來(lái)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(lái)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(shí)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(jí)中斷，優(yōu)選地是每10℃，直到在恒定溫度T1達(dá)到一長(zhǎng)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(duì)牢固。
優(yōu)選地，對(duì)幾個(gè)晶片組件執(zhí)行密封步驟以及排出步驟。這些組件只是簡(jiǎn)單地在彼此的頂部疊堆并且同時(shí)經(jīng)歷密封和排出步驟。為了簡(jiǎn)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(duì)低的溫度下通過(guò)冷縮來(lái)執(zhí)行。一個(gè)3巴的壓力在溫度為60度時(shí)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(guò)離子轟擊進(jìn)行清潔。
當(dāng)各種晶片組件被疊堆時(shí)，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。多個(gè)組件被制造。每個(gè)組件包括固定到基片的密封片。多個(gè)組件以下面的方式被制造。在準(zhǔn)備步驟中形成疊堆。此疊堆包括多個(gè)預(yù)組裝件。每個(gè)預(yù)組裝件包括基片，密封片以及提供在基片和密封片之間的固定層。此疊堆還包括至少一個(gè)柔性緩沖層。此柔性緩沖層具有一定的機(jī)械剛度，其剛度基本上小于基片和密封片的剛度。此柔性緩沖層因此能夠補(bǔ)償基片和密封片厚度上的變化。在固定步驟中，此疊堆被按壓從而導(dǎo)致了每個(gè)預(yù)組裝件的密封片被固定到預(yù)組裝件的基片上。
很顯然，對(duì)上面所述實(shí)施例的描述并不是對(duì)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(shí)施例中，使用一個(gè)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。但是本發(fā)明并不受限于多余物質(zhì)必須從固定層被排出的情況。在這種情況下，柔性多孔薄膜可以被任何柔性緩沖層所代替，這種柔性緩沖層的機(jī)械剛度基本上小于基片和密封片的機(jī)械剛度，因此可以補(bǔ)償基片和密封片在厚度上變化。
有利的是，此柔性緩沖層在化學(xué)性質(zhì)上是惰性物質(zhì)，從而使柔性緩沖層基本上不會(huì)與一部分的組件有化學(xué)反應(yīng)，并且如果有，會(huì)與多余物質(zhì)有反應(yīng)；也會(huì)使柔性緩沖層在處理過(guò)程中可以抵御所施加的溫度。
應(yīng)注意到柔性緩沖層的使用并不受限于使用了排出板的情況。例如，各種晶片組件可以不使用任何排出板被疊堆起來(lái)。特別地，一柔性緩沖層可以被插入在第一組件的第二硅晶片和下一組件的第一硅晶片之間。在這種情況下，排出通道可以被直接放置在第二硅晶片或固定層里。更普遍的是，本發(fā)明可以被應(yīng)用在沒(méi)有多余物質(zhì)必須從固定層被排出的情況下。在那種情況下，可以使用任何其機(jī)械剛度基本上小于基片和密封片機(jī)械剛度的柔性緩沖層，從而可以補(bǔ)償基片和密封片厚度上的變化。
前面所述具體實(shí)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。更普遍的是，可以使用任何固定層，其可以被安排用于將一基片固定到一密封片上。
在以上的說(shuō)明中，基底物體和密封物體是包括或沒(méi)有包括集成電路的硅晶片?？墒牵部梢允瞧渌煌诠杈奈矬w。例如，可以由不同于硅的材料所制成的晶片、切片或者襯底來(lái)替換硅晶片。
在前面所描述的具體實(shí)施例中，排出板裝備有開(kāi)口通道。更普遍的是，可以使用任何可將包含在固定層中的多余產(chǎn)物排出的排出裝置。例如，可以將通道開(kāi)口直接開(kāi)在密封片上，因此避免了對(duì)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而造成的。
權(quán)利要求
1.一種制造多個(gè)組件的方法，每個(gè)組件包括固定到基片的密封片，該方法包括制備步驟，在該步驟中形成疊堆，該疊堆包括多個(gè)預(yù)組裝件，每個(gè)預(yù)組裝件包括基片、密封片以及提供在基片和密封片之間的固定層，該疊堆還包括至少一個(gè)柔性緩沖層，該柔性緩沖層的機(jī)械剛度小于基片和密封片的機(jī)械剛度，從而補(bǔ)償了基片和密封片厚度上的變化。固定步驟，在該步驟中壓緊該疊堆，這導(dǎo)致了每一預(yù)組裝件的密封片被固定到預(yù)組裝件的基片上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，組件的基片是半導(dǎo)體材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，基片是包括有集成電路的晶片的形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述制備步驟中，將排出板放置在預(yù)組裝件的硅晶片上，并且其中，將柔性緩沖層放置在預(yù)組裝件的密封片和所述排出板之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，柔性緩沖層由多孔材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述多孔材料是一種纖維材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述纖維材料包括膨脹的PTFE。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述多孔材料具有大于0.05巴/60秒的水進(jìn)入壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述柔性緩沖層在化學(xué)特性上是惰性物質(zhì)。
全文摘要
制造多個(gè)組件。每個(gè)組件包括固定到基片的密封片。此多個(gè)組件用下面的方法進(jìn)行制造。在一制備步驟中形成疊堆。此疊堆包括多個(gè)預(yù)組裝件。每個(gè)預(yù)組裝件包括基片、密封片以及提供在基片和密封片之間的固定層。此疊堆還包括至少一個(gè)柔性緩沖層。柔性緩沖層的機(jī)械剛度基本上小于基片和密封片的機(jī)械剛度。因此柔性緩沖層補(bǔ)償了基片和密封片厚度上的變化。在一固定步驟中壓緊此疊堆，這導(dǎo)致了每一預(yù)組裝件的密封片被固定到預(yù)組裝件的基片上。
文檔編號(hào)H01L21/98GK1606802SQ02824687
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)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(qǐng)人:施藍(lán)姆伯格系統(tǒng)公司