用于連結基片的處理和復合元件的制作方法

專利名稱：用于連結基片的處理和復合元件的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于連結一般基片的處理并特別涉及用于連結具有電、半導體、機械和/或光學部件的基片的處理，和一種復合元件。
背景技術：
連結技術在技術領域中具有廣泛的應用。作為實例，這一方面的參考例如形成電子部件的外殼(housing)，通過它將電子電路包封起來。
例如，在已知的處理中，半導體芯片上的或者仍然連結于半導體晶片的部件或者集成電路安裝有外殼并具有電連結觸點。如果在仍然與晶片相連時，安裝芯片或者集成電路并且使芯片的接觸區域與導向到外部的外殼觸點相連，這種安裝方法通常被稱作晶片級封裝處理。它還已知用于包封單個芯片或單元片(die)，其稱作單單元片封裝。
這些處理使用例如環氧樹脂粘著性地鍵合部件。然而，粘著性連結的缺點是化學穩定性低、光學性能差和部件有被粘著劑污染的危險。而且，粘著部位要進行時效處理，會伴隨產生連結質量的降低。
人們主要已知的連結技術或者處理還包括所謂的鍵合。一種特殊類型的鍵合被稱為陽極鍵合，其中在熱的作用下向界面施加電壓，驅動電荷載流子擴散。
盡管鍵合技術與環氧樹脂連結相比有很多的優點，但是它們的應用很受限制，使得它們不靈活。
作為實例，陽極鍵合的不利限制是材料數目非常有限，因為材料中必須具有電荷載流子。例如，陽極鍵合典型地需要含有堿金屬的材料。因此，陽極鍵合不能適用于廣泛的應用。對于其它鍵合處理也有同樣的實際情況。
而且，鍵合處理不涉及任何堆建(build-up)，因此迄今為止它們僅適合于平面平行連結(plane-parallel connection)。這也大大地限制了它們的應用范圍。
無論如何，還是非常需要通用而改良的連結處理。

發明內容
因此，本發明的目的是提供一種連結技術，其使用廉價而通用，特別是能夠快速而有效地發揮作用。
本發明進一步的目的是提供一種連結技術，其基本上不受待連結的部件或者基片所用材料類型的限制，且特別地還適合于敏感基片。
本發明的另一個目的是提供一種連結技術，其連結具有很高的化學和/或物理穩定性，從而確保持久密封的連結。
本發明的再一個目的是提供一種連結技術，其允許產生空腔或空穴。
本發明的再一個目的是提供一種連結技術，其不僅適合于電力和電子部件還適合于光學、電光學、電子機械和/或光機電系統。
本發明的目的能夠通過附加權利要求的主旨以非常簡單的方法實現。本發明的有利改進點在從屬權利要求中加以限定。
本發明提出了一種用于連結至少兩個基片的處理，特別地這些基片具有電、半導體、機械和/或光學部件。
基片優選地用如下的一種或多種材料制成，包括玻璃、陶瓷、或者半導體材料，特別是硅、III-V如GaAs或者GaAlxAs1-x(VCSELs)、II-VI InP(LEDs)以及其它有機或無機材料，例如金屬，如科瓦鐵鎳鈷合金。
特別地，在提供了第一基片之后，通過在第一基片的第一表面上構建產生連結元件或者將其添加到第一基片的第一表面。第二基片可以類似地構建或者選擇地被解構(unstructured)。
然后，在提供了第二基片之后，通過連結元件將第一和第二基片連結起來。特別地，第二基片的表面與連結元件的表面相連，連結可以是暫時的，例如在進一步的處理步驟期間提供保護，也可以持久的。這樣，便能夠用單單元片技術或者作為晶片級封裝的一部分以非常簡單的方式形成復合元件，例如密封或者包封的(housed)芯片或單元片。
在晶片級封裝的實例中，第一和第二基片分別由第一和第二晶片形成。通過蒸鍍(evaporation coating)在圍繞每個半導體區域或后續芯片的第一基片的第一表面上設置框，從而產生大量橫向相鄰和/或橫向相間的框。在兩個晶片被連結形成晶片組件之后，隨后特別地通過鋸切在框之間進行切片從而形成單個芯片。因此有利地是，在單個工作步驟中同時包封了大量的芯片。
該包封特別適合于電子部件，尤其是半導體、光學和/或微機械系統。
其可能應用的范圍非常廣泛，例如，根據本發明的處理特別適合于包封微機電系統(MEMS)、微光學系統(MOMS)、微光機電系統(MOEMS)或者待連結的位于兩基片之一上的傳統半導體區域或者元件。在該應用中，連結元件形成微機械部件的選擇性暫時停止(optionally temporary stop)，例如微開關，或者微透鏡。
連結元件優選地是框或者鍵合框，其沉積在兩基片之一的第一表面上，并且在沉積期間持久而牢固地連結于第一基片。該框的層厚度高出基片的第一表面從而提供了合適的鍵合表面。
特別當框通過多級構建處理(multi-stage structuring process)加以提供時，框為一個或者多個進一步的基片提供了全部或者至少部分的鍵合表面。
已經證明，特別有利的是，框用二元系(binary system)材料，特別是玻璃，或者用玻璃質材料在第一表面上沉積或者蒸鍍形成。所用的玻璃特別的是硅酸鹽或者硼硅酸鹽玻璃，例如SCHOTT Glas制造的蒸鍍玻璃8329和/或G018-189。這種蒸鍍或者沉積處理的一個優點是，絕緣玻璃層的應用從室溫升至大約150℃，從而甚至在金屬基片的實例中，基片表面也不可能出現損壞或者氧化。關于這些內容可以參考專利申請DE 202 05 830.1，于2002年4月15日提出申請；
DE 102 22 964.3，于2002年5月23日提出申請；DE 102 22 609.1，于2002年5月23日提出申請；DE 102 22 958.9，于2002年5月23日提出申請；DE 102 52 787.3，于2002年11月13日提出申請；DE 103 01 559.0，于2003年1月16日提出申請，它們的申請人相同，因此本文特別引用其公開內容作為參考。
因此，所用的連結元件或者框優選地是結構化(structured)的玻璃層，其通過例如蒸鍍施加并通過掩模加以構建。已經證明，光刻處理適合于該構建，光刻處理使用例如光刻膠，被特稱為lift-off(抬離)技術，且為本領域技術人員所熟知。
然而，也可能使用掩模，其在蒸鍍期間被例如粘著連結于基片或者被布置在靶與基片之間。
根據本發明的連結元件，特別是通過蒸鍍施加作為框的玻璃層，具有大量的優點。
首先，玻璃對于溶劑、酸和堿具有特別優良的穩定性、密封性和化學穩定性。這些性質與硼硅酸鹽玻璃的性質一致。
連結元件的橫向位置非常精確，尤其是在使用光刻構建方法的時候。
通過蒸鍍施加的連結元件能夠具有非常精確的橫向尺寸和高度。在本發明人能夠確認的范圍之內，這甚至基本上不受所用構建方法的影響。
而且，連結元件或框能夠作為組件的一部分以低成本例如以晶片級或者成批地加以制造。
而且，該處理非常清潔，因此特別適合于例如MEMS，其中框甚至可以通過蒸鍍直接沉積在由MEMS或者其它部件構成的基片上。
框的制造，或者玻璃層的構建優選地在低溫下進行，從而能夠保留例如抗蝕劑掩模，并還可以用溶劑，如丙酮，加以除去。因此，該處理也適合于對溫度敏感的基片，例如塑料基片或有機基片。
而且，制造連結元件或者構建玻璃層不使用強腐蝕性氣體和/或液體，結果也可使用敏感的基片。
特別地，下列技術適合于連結兩個基片或者將第二基片連結于框或者鍵合框粘著連結、焊接和/或鍵合。
下文清晰地闡明了本發明的超凡優點。該連結技術的應用范圍極其廣泛，而且即使當一個基片或者兩個基片的材料本身不適合陽極鍵合時，例如無堿金屬的玻璃，如SCHOTT Glas制造的AF45、AF37或者AF32，也可能通過連結元件對基片進行陽極鍵合。如果適當的話，在兩個基片的每一個上都施加或者蒸鍍一個連結元件。
用陽極可鍵合材料制成的框，特別是用堿金屬玻璃制成的框，可用于陽極鍵合。該框可以用鍵合層通過例如被稱作直接鍵合于玻璃基片上的方法與玻璃基片相連。
作為陽極鍵合的替代，其他合適的處理包括熔化鍵合、溶膠-凝膠鍵合和/或低溫鍵合。本領域技術人員完全熟悉這些處理。然而，本發明的一個進一步優點與此有關，因為蒸鍍材料或者鍵合框的材料能夠與期望的處理相匹配，而與基片材料無關。因此，用幾乎任何期望材料制成的基片都能夠通過連結元件用幾乎任何鍵合處理加以結合，結果開啟了全新的具有巨大潛力的應用領域。
作為選擇或者擴充，框的表面被金屬化，然后被合金焊接或者軟焊接。如果適當的話，對鍵合表面進行活化。
作為實例，用作第一和/或第二基片材料的晶片或者芯片用半導體材料例如硅、有機材料、玻璃特別是硅酸鹽或者硼硅酸鹽玻璃如Borofloat 33、陶瓷或者金屬制造。
特別地，框是連續的，例如用直的或者彎曲的金屬網條(web)形成的多邊形、圓形或者任何其他期望的形狀，且第二基片以密封的方式牢固而持久地與框相連。這在框內部形成了密封或者包封區域，使第一和第二基片彼此隔離，特別是在框內形成了空穴或者空腔。因此，在第一基片的表面上，至少框內的區域保持沒有框材料。然而，選擇地，也可能在金屬網條施加具有中斷的開口框，以除去空腔。
特別地，框的厚度與特殊的應用相匹配，在兩個基片之間形成空腔。已證明適合于上述應用的蒸鍍厚度范圍為100μm-1μm，優選地為10μm-2μm或4μm。原理上，有可能獲得1mm-0.1μm或10nm的厚度，且＜10μm或者＜3μm的厚度是特別優選的，盡管還可能獲得＜0.5μm的厚度。
鍵合表面的寬度可以有很大變化，基本上只受能夠獲得的用于構建處理的掩模高寬比的限制。寬框可以具有寬度達數毫米的金屬網條或者甚至可以占據基片的整個表面。
框具有的結構或者金屬網條的寬度優選地≤10mm，特別地≤1mm或者≤100μm，特別優選地為1μm-500μm。在極窄的框中，可能獲得＜100nm或者甚至只有數十納米的金屬網條寬度。與例如簡單的絲網印刷不同，不受材料晶粒尺寸所施加的限制。
根據本發明，lift-off技術還能夠用簡單的方法為微結構/納米結構產生好的高寬比，例如3μm/2μm＝3∶2。結果，有可能獲得＞1或者＞1.5的高寬比。
因此，利用根據本發明的處理，可能有利于制造非常窄但非常厚或者高的框，從而在被組合的基片之間產生足夠的距離，同時能節省橫向空間。
此外，本發明人確定出，窄框能夠特別良好地加以鍵合并且具有優良的密封。另一方面，據發現，適當地控制氣氛，甚至金屬網條寬度為5μm或10μm-1000μm的窄框或玻璃框也能夠對密封罩的氣體、濕氣和侵蝕性介質的形成有效擴散屏障。
作為實例，在空腔內布置和包封或者密封MEMS、MOMS、MOEMS和/或硅芯片或晶片的半導體區域。
此外，有可能在框內設置一個或者多個支持元件，例如支持點或者區域，它們布置在框內第一基片的第一表面上，這優選地與框的制造在相同的處理步驟中實現。支持元件和/或框具有連續的框形狀，例如圓形、多邊形或者橢圓形，但也可以是框形狀的一部分，例如直線、彎角、圓形部分、點，并且基本上起隔離物的作用。
優選地用鍵合框的上平面作為鍵合表面，也就是基本上平行于基片表面延伸的蒸鍍玻璃表面。在這種情況下，所施加的框具有限定第一基片與一個或多個第二基片之間預定距離的功能。
作為選擇，在使用部分框(partial frame)相對于第一基片安裝第二基片期間，有可能形成精確的預定傾角。例如對于光學帽(opticalcap)，傾斜的設計是有利的，其被稱作“單VCSEL封裝”，以便利用監視二極管(monitor diode)激光的部分反射。因此，在連結狀態下，第一和第二基片特別地相互平行或者彼此相對傾斜。
此外，作為選擇，還可能用框的側壁作為鍵合表面。而且，非平面表面也有可能用玻璃加以鍍覆。
根據本發明特別優選的改進，多個框彼此相互嵌套。這成倍地提高了密封和可靠性。
此外，在框的內部或者嵌套框之間可以引入用于連結目的的粘合劑。選擇地，在連結第一和第二基片之前，將預定的流體，也就是預定的非空氣氣體、液體和/或微粒引入到嵌套框之間的空腔或者空間內。流體能夠流過該空間或者通道，并且可以包括冷卻液、傳感液(sensing liquid)、濾色器和/或一種或多種反應氣體。
在保證其上面的兩個基片和/或部件在被包封狀態下彼此不相接觸的前提下，框優選地具有最小的厚度。
根據本發明特別優選的實施例，在其中一個基片，例如在第一基片上布置互連，例如用于接觸連結半導體元件的互連。
優選地，通過蒸鍍在互連上沉積呈框形狀的玻璃層，從而互連至少在部分區域上能夠密封地通過框或者被框包封。互連位于金屬網條一端或兩端上的部分優選地保持潔凈，從而允許隨后的接觸連結。在每種情況下，框的一個金屬網條或邊緣優選地橫貫該互連。因此在將框與第二基片連結起來之后，互連通過框從外部以密封的方式進入到空腔內。互連不僅可以相對于第一基片橫向引出，而且可以垂直引出，并且可以以這種方式延伸通過連結元件，從而形成橫向或者垂直通過密封的電連結。
如果適當的話(if appropriate)，在第一基片的第一表面上制造出框之后，或者更特別地通過蒸鍍施加框之后，通過化學機械拋光或者其他合適的處理特別粗糙地對框進行平面化。這有利地補償了由于互連的厚度導致的不均勻，從而形成均勻的鍵合。
而且，使第二表面位于第一表面的相對側，能夠在第一基片的第一表面或第二表面上制造對準元件或器材(aid)。這種呈例如框、點和或線形式的對準器材有利于透鏡系統或者其他光學或機械部件的對準。
此外，優選地在第一基片的第二表面上，也就是其背表面上，制造另一個連結元件，以便連結多個基片形成堆疊。這也優選地在切片之前執行，從而進一步提高產量。
在下文中，將根據示例性實施例并參考附圖更詳細地解釋本發明，其中相同和類似的元件用相同的指代符號表示，且各種示例性實施例的特征能夠彼此組合。


附圖中圖1a-e顯示了根據本發明的第一例證性實施例制造基片組件的各個處理階段的粗略剖面圖，圖2顯示了根據本發明第二例證性實施例的基片上嵌套鍵合框的平面圖，圖3顯示了沿圖2中A-A線的粗略剖面圖，圖4顯示了圖3中C區的放大剪選部分，圖5顯示了根據本發明第三例證性實施例的基片上嵌套鍵合框的粗略平面圖，圖6顯示了沿圖5中D-D線的粗略剖面圖，圖7顯示了根據本發明第四例證性實施例的具有大量鍵合框的晶片的粗略平面圖，圖8a顯示了圖7中E區的放大剪選部分，圖8b顯示的與圖8a相同，但具有通過蒸鍍施加的玻璃層，
圖8c顯示的與圖8a相同，但隨后進行lift-off步驟，圖9顯示了根據本發明第四例證性實施例的鍵合之后的剪選部分的粗略剖面圖，圖10顯示了根據本發明的第五例證性實施例具有通過蒸鍍加以覆蓋的互連的晶片剪選部分的粗略平面圖，圖11顯示了圖10中G區沿H-H線的剖面圖的放大圖，圖12a顯示了圖10中G區沿K-K線的剖面圖的放大圖，圖12b顯示的與圖12a相同，但顯示的是經過平面化步驟之后，圖13顯示了鍵合框形狀的八個實例，圖14顯示了TOF-SIMS測量的結果，圖15顯示了結構化玻璃層的光學顯微圖象，圖16顯示了本發明第六例證性實施例的光學顯微圖象，圖17顯示了本發明第七例證性實施例的光學顯微圖象，和圖18粗略地描述了具有用于滲透性試驗(leaktightness test)的有孔掩模的晶片。
具體實施例方式
圖1a顯示了用金屬制成的基片2。選擇地，基片2還可以是硅、陶瓷或者玻璃基片。光刻膠4用本領域技術人員已知的處理施加到基片2上，并通過光刻形成圖案。在這種情況下，抗蝕劑層代表牢固粘著于基片的掩模。選擇地，還可能使用非牢固粘著的遮罩掩模(shadowmask)或者覆蓋掩模。
然后，參考圖1b，通過蒸鍍向基片2和光刻膠4施加由蒸鍍玻璃8329構成的連續玻璃層6。
現在參考圖1c，用丙酮除去光刻膠4和位于它上面的玻璃層6的部分8。部分10仍保持與金屬基片2牢固連結。該處理被稱作lift-off處理，且為本領域技術人員所熟知。
現在參考圖1d，基片2被保留下來，并具有處于鍵合框10形式的結構化(structured)的玻璃層。
如圖1e所示，用硅制成的覆蓋基片12被陽極鍵合在鍵合框10上從而形成復合元件20，該鍵合位置用14表示。由于鍵合框10的厚度或高度H，形成了高度為H’的空腔16，其高度不會顯著大于H，從而上基片12上的半導體部件18與金屬基片2具有一定的距離。
再次參考圖1b，玻璃層6通過電子束蒸發加以施加。盡管該處理已經為人所知有好幾年了，但是迄今為止，它主要用于塑料或玻璃眼鏡的機械和光學表面處理，只涉及大面積層(areal layer)的應用。
蒸鍍玻璃(脫氣的Duran)8329可以實現高達4μm/min的蒸鍍速度，特別地為＞10nm/min或者＞100nm/min。大約500nm/min的速度是特別優選的。這超過例如濺射速度數倍，使得該處理對于根據本發明的應用具有巨大的優點。這是因為由一元系統，例如SiO2，構成的濺射層只能夠以每分鐘幾個納米的濺射速度加以施加。
給連續玻璃層6設定如下的參數以便將其施加到金屬基片2上蒸鍍期間的BIAS溫度100℃蒸鍍期間的壓力10-4mbar。
而且，所使用的金屬基片2的表面粗糙度＜50μm，所選用的蒸鍍玻璃的熱膨脹系數(CTE)的中等dila-thermal方式與金屬基片2和/或上基片12相匹配。玻璃8329的CTE為3.3ppm/K，幾乎與硅的CTE對應。
通過使用強烈的測試，發明人發現，由SCHOTT Glas制造的玻璃8329或G018-189特別適合于通過熱或電子束蒸發鍍覆金屬。這些蒸鍍玻璃對溶劑、濕氣(85°，85％，1000h)和溫度(T＜Tg)具有優良的穩定性。而且，玻璃即使在低溫下(＜100℃)也具有非常好的熱機械性能，因此適合于用作超導電子部件。另一方面，玻璃還能夠在高溫下(＞300℃)使用，因此還可以特別地用于功率電子裝置(powerelectronics)，例如功率CMOS部件。
圖2和3顯示了由四個鍵合框110a-110d構成的布置，它們彼此嵌套，并在基片102上劃分出電子部件118的界限。
現在參考圖4，向框110a-110d的區域內施加環氧樹脂粘合劑124，使框的表面覆蓋粘合劑，且框之間的空間也填滿粘合劑。這提高了連結強度。而且，框能夠更順利地容納粘合劑，并簡化了粘合劑連結處理。
如果適當的話，粘合劑在真空下施加，以便改良粘合劑中空間收縮(suck)的方式。此外，使用多個框作為裂紋終止以增加復合元件的機械載荷承受能力，并增加可靠性。在這種情況下，多個框，其每一個都具有較小的金屬網條寬度b，比具有相同總金屬網條寬度B的單個實心框更加輕而穩定。
現在參考圖5，在鍵合框210a-210d內部布置點支持元件226和支持框228，用于支持上基片212和確保空腔的高度H’處于部件218的范圍內。
支持元件226和支持框228不與上基片212連結，而是后者僅僅松散地放置在它們上面。
現在參考圖7和8a-8c，下文解釋微光機電系統(MOEMS)的例證性實施例。結構化的玻璃基片302被用作上基片用來包封圖象傳感器，作為晶片級封裝處理的一部分。在包封中需要空腔作為“隔離物”和“密封元件”。空腔允許微光學系統，例如微透鏡和/或微反射鏡，發揮作用。
由于玻璃基片302的光學功能，傳統的處理不適合于該應用，或者不能夠提供廉價的解決方法。盡管材料去除處理，例如腐蝕、研磨、超聲波機械加工、噴砂處理或者擠壓在原理上能夠制造空腔，但是這些處理會對基片302的高品質光學內表面產生不良影響。因此，根據本發明，鍵合結構通過堆建(build up)提供。
圖9圖解了具有多個矩形窗口部分303的硅玻璃基片302，每個窗口部分303都完全被光刻膠304覆蓋。基片302的熱機械性能與第二基片312相匹配，第二基片312是硅晶片并具有CMOS圖象傳感器(見圖9)。基片302用蒸鍍玻璃8329形成圖案，借此設置大量高度為5μm的框，基片302是經過拋光的Borofloat 33晶片(CTE3.3ppm/K)，其直徑為150mm，厚度為500μm。
圖7和8a中的光刻膠304已經被結構化，并且在每個窗口部分303的周圍都具有矩形凹陷305。抗蝕劑涂層包括，例如，厚度為10μm的AZ，光刻膠在所謂的掩模對準器中加以曝光和顯影，然后通過所謂的“軟固化”(softcure)加以固化。這允許在例如丙酮中進行后續的lift-off處理。
圖8b顯示了晶片表面，其在隨后的處理步驟中被蒸鍍了一個玻璃層。用光刻膠構建的負片圖象被蒸鍍上一層厚度為5μm的玻璃層，該玻璃層用8329以大約每分鐘1μm的沉積速度形成。空腔的后續表面或者窗口部分303用光刻膠掩模加以保護，從而這些區域內的蒸鍍玻璃不會與基片302接觸，而是沉積在光刻膠掩模上。在未被覆蓋的區域305內，玻璃8329直接沉積在基片302上。
然后，通過lift-off技術除去位于抗蝕劑掩模上的沉積玻璃層區域。出于這個目的，在丙酮中溶解光刻膠。區域305中沒有光掩模(photomask)的沉積玻璃保留在基片302上，并形成處于鍵合框310矩陣形式的期望結構。
圖8c顯示了lift-off處理步驟之后的晶片剪選部分。
現在參考圖9，結構化的Borofloat 33晶片302隨后被陽極鍵合到第二基片312上，第二基片312包括多個圖象傳感器318。因此其結果是大量的光電子復合元件320在晶片水平包封。
最后，通過沿著鋸切路徑326切片將單個的復合元件320分離開。這種單個的復合元件320在半導體基片312上具有呈圖象傳感器318形式的光電子復合部件，其在圖9中有部分的圖解。
在半導體基片上，或者位于圖象傳感器318上面的晶片312上以及密封空腔318的內部布置呈透鏡322形式的凸起的被動光學部件。而且，在空腔316內布置兩個可移動的微反射鏡324。
透明的Borofloat 33基片302通過鍵合位置314陽極鍵合在鍵合框310上，鍵合框的高度H為5μm，大于光學部件322和324的高度。結果形成了密封的、至少部分透明的外殼，其空腔高度與圖象傳感器318、微透鏡322和微反射鏡324一樣，大約為5μm。
由于根據本發明的處理，空腔316區域內的基片玻璃302的光學功能基本上保持不受破壞。
根據本發明制造的框具有進一步的優點，即切片所需的鋸切路徑保持清晰。
進一步，如下的改變是可能的如果基片302將會與另一個玻璃基片相連結，例如對于合金焊接或者陽極鍵合，則鍵合層在lift-off處理步驟之前提供。出于這個目的，通過物理氣相沉積(PVD)或者化學氣相沉積(CVD)沉積金屬層作為鍵合層，或者通過CVD沉積多晶硅鍵合層。這樣，在lift-off處理期間，鍵合層與框310在同一個工作步驟中構建。
特別是在密封鍵合的實例中，陽極鍵合能夠在可控的、具有預定氣體成分和預定壓力的氣氛下執行，從而使空腔316具有可控的和預定的氣氛。
此外，在空腔316中能夠包封氣體、生物和/或傳感液體、和/或微粒。
圖10圖解了具有多個半導體區域418的硅晶片402的剪選部分。半導體區域418通過互連430彼此接觸連結。通過根據本發明的相應于圖1a-1d所示步驟的處理，鍵合框410的每一個都通過蒸鍍施加在屬于半導體區域的鋁互連上。選擇地，互連可以由金、鎢或者鈦鎢形成。金屬網條411-414形成矩形鍵合框410，橫貫地布置在互連430上。
這樣，特別是對于通過蒸鍍施加的鍵合框或玻璃框410，有可能覆蓋不能被陽極鍵合的結構，例如基片402上的互連430。結果形成了密封的覆蓋，特別是具有能夠通過互連430的密封路徑。在連結到上基片并沿著鋸切線426切片之后，形成了大量具有外部接觸的密封芯片。
圖11顯示了圖10中G區沿H-H線的剖面的放大剪選部分。
圖12a顯示了圖10中G區在連結到上基片之前沿K-K線的剖面的放大剪選部分。在該實例中，互連430具有2μm的相對大的厚度或高度，且橫貫簡圖的平面。在蒸鍍期間，互連430的厚度導致鍵合框410的上表面415不平整。
現在參考圖12b，為了補償相對延長的形貌和形成合適的平面鍵合框上表面415，后者通過CMP處理加以平面化。此外，還可能同時進行顯著減薄，例如從5μm減薄到4μm。相應的處理過程也能夠應用于任何其他的非平面基片。而且，可以想象，鍵合框可以被切割超出互連430的表面431，從而使互連430能夠從上面接觸連結(未顯示)。
如果互連的厚度更小，典型地為400nm，則如果適當的話，有可能不需要平面化步驟。
如果使用可陽極鍵合的玻璃，例如8329，進行覆蓋，則框能夠反過來被陽極鍵合到上基片。
下文給出了從各種試驗中獲得的結果，這些試驗是都在由玻璃8329通過蒸鍍沉積形成的玻璃層上進行的。
圖14顯示了TOF-SIMS測量的結果，其中計數率被標識為濺射時間的函數。該測量表征了玻璃框元素濃度的概況。確定出玻璃框的厚度恒定度小于層厚度的1％。
圖15圖解了光刻膠構建的玻璃結構，其由玻璃8329形成，是在lift-off步驟之后通過蒸鍍沉積的。
圖16顯示了復合元件520，其具有Borofloat 33基片502和互連530以及在它們上面蒸鍍的玻璃框510，其與第五例證性實施例相似。
互連530的厚度為200nm，玻璃框510的厚度為4μm。在第六例證性實施例中，上基片不經過平面化步驟便被陽極鍵合。
顯然，鍵合連結僅存在于區域540和542中，而在與互連530相鄰的區域544和546中不可能產生鍵合連結。缺乏鍵合確實會增加由于互連導致的玻璃框510的表面或上表面不平整。
圖17顯示了復合元件620，其與復合元件520的結構類似。在復合元件620中，玻璃框610在陽極鍵合之前被平面化。玻璃框610通過蒸鍍施加，厚度為4μm，然后拋光到厚度為大約2μm。互連630的厚度則為200nm。
顯然，玻璃框610的整個表面都被鍵合，結果形成了密封的空腔616。玻璃框610具有300μm的金屬網條寬度和3mm×3mm的尺寸。
進而，在玻璃層8329上進行滲透性試驗(leaktightness test)，如下向硅晶片施加腐蝕終止掩模。如圖18所示，晶片97被分割成9個有孔區98(1cm×1cm)。在該區域內，孔間的單個間隔行與行之間均不同，如下第一行孔間隔1mm第二行孔間隔0.5mm第三行孔間隔0.2mm所有的方孔99都具有15μm的邊緣長度。
在晶片的被解構背面上鍍覆了8μm(樣品A)或者18μm(樣品B)的玻璃8329層之后，對晶片上有孔區域內的玻璃進行干腐蝕。腐蝕的效果能夠容易地在透光顯微鏡下進行觀察。
有可能獲得至少＜10-7mbar/sec的滲透速度。對于本例證性實施例，氦滲透測量顯示，通過玻璃層的滲透速度＜10-8mbar/sec，因此空腔是密閉的。
在測量各個測量區域期間，雖然晶片有相當的膨脹(bulging)，但是玻璃層區域仍具有高強度還是出人意料。甚至在200℃的條件之后，玻璃的結構也沒有變化。
而且，根據DIN/ISO對玻璃框進行了耐受性和穩定性測量。結果如表1所示。

本領域技術人員應當清楚，上述的實施例只作為實例，且本發明并不受這些實施例的限制，而是可以有各種改變而不背離本發明的范圍。
權利要求
1.一種用于連結至少兩個基片，特別是具有電、半導體、機械和/或光學部件的基片，的處理，包括如下步驟提供第一基片，在第一基片的第一表面上形成連結部件，提供第二基片，和通過該連結元件連結第一與第二基片。
2.根據權利要求1的處理，其中連結元件被沉積在第一基片的第一表面上，并且在沉積的同時與第一基片相連結。
3.根據前述權利要求之一的處理，其中連結元件通過蒸鍍施加到第一基片的第一表面上。
4.根據前述權利要求之一的處理，其中所述框通過蒸鍍被施加，作為連結元件。
5.根據前述權利要求之一的處理，其中在第一基片第一表面上的連結元件內部形成了一個或多個支持元件。
6.根據前述權利要求之一的處理，其中多個嵌套框通過蒸鍍被施加，作為連結元件。
7.根據前述權利要求之一的處理，其中形成連結元件的步驟包括通過蒸鍍沉積二元系材料。
8.根據前述權利要求之一的處理，其中玻璃層通過蒸鍍施加，并通過掩模加以構建從而形成連結元件。
9.根據前述權利要求之一的處理，其中連結元件通過lift-off技術加以構建。
10.根據前述權利要求之一的處理，其中連結元件和第二基片被粘合地連結、焊接或者鍵合。
11.根據前述權利要求之一的處理，其中連結元件和第二基片通過陽極鍵合、熔化鍵合、溶膠-凝膠鍵合或者低溫鍵合加以連結。
12.根據前述權利要求之一的處理，其中第一和第二基片分別包括第一和第二晶片，在第一晶片的第一表面上形成多個橫向相鄰的連結元件，且在第一和第二晶片連結形成晶片組件之后，晶片組件被切片成單個的芯片。
13.根據前述權利要求之一的處理，其中在第一和第二基片之間和框內部形成空腔。
14.根據前述權利要求之一的處理，其中在第一基片的第一表面上布置互連，且通過以互連被至少部分覆蓋的方式進行蒸鍍向第一表面提供連結元件。
15.根據前述權利要求之一的處理，其中互連橫向或者垂直地延伸通過連結元件。
16.根據前述權利要求之一的處理，其中連結元件在第一基片的第一表面上形成之后進行平面化。
17.根據前述權利要求之一的處理，其中在第一基片的第一或第二表面上形成對準元件，其中第二表面位于第一表面的相對側。
18.根據前述權利要求之一的處理，其中多個基片被連結形成堆疊。
19.一種復合元件，特別是具有電、電子、半導體、機械和/或光學部件，且特別是用根據前述權利要求之一的處理制造，包括第一基片，連結元件，其位于第一基片的第一表面上，第二基片，該第一和第二基片通過連結元件相互連結。
20.根據權利要求19的復合元件，其中連結元件沉積在第一基片的第一表面上，并且與第一基片相連結。
21.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件通過蒸鍍施加到第一基片的第一表面上。
22.根據前述權利要求之一的復合元件，其中框通過蒸鍍施加作為連結元件。
23.根據前述權利要求之一的復合元件，其中在連結元件內的第一基片的第一表面上布置一個或多個支持元件。
24.根據前述權利要求之一的復合元件，其包括多個嵌套的框作為連結元件。
25.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件包括二元系材料。
26.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件包括結構化的玻璃層。
27.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件通過lift-off技術加以構建。
28.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件和第二基片彼此被粘合地連結、焊接或者鍵合。
29.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件和第二基片通過陽極鍵合、熔化鍵合、溶膠-凝膠鍵合或者低溫鍵合加以結合。
30.根據前述權利要求之一的復合元件，其中第一和第二基片分別包括第一和第二晶片，在第一晶片的第一表面上布置有多個橫向相鄰的連結元件，且該連結元件與第二基片的表面相連結。
31.根據前述權利要求之一的復合元件，其中在第一和第二基片之間和框內部形成空腔。
32.根據前述權利要求之一的復合元件，其中空腔是密封的。
33.根據前述權利要求之一的復合元件，其中在第一基片的第一表面上布置互連，且互連至少部分地被連結元件覆蓋。
34.根據前述權利要求之一的復合元件，其中互連橫向或者垂直地延伸通過連結元件。
35.根據前述權利要求之一的復合元件，其中連結元件的至少一個表面被平面化。
36.根據前述權利要求之一的復合元件，其中在第一基片的第一或第二表面上布置對準元件，第二表面位于第一表面的相對側。
37.一種用于制造根據前述權利要求之一的復合元件的中間產品，特別地具有電、電子、半導體、機械和/或光學部件，包括第一基片，連結元件，其第一基片的第一表面上，該連結元件以如下方式設計，即第一基片能夠通過連結元件與第二基片相連結。
38.一種堆疊復合元件，包括多個根據前述權利要求之一的復合元件，它們彼此互相連結。
39.一種結構的使用，該結構用于連結兩個基片，其通過蒸鍍施加，用作兩個基片之間的隔離物或者用作對準元件，特別地根據前述權利要求之一的處理和/或用于制造根據前述權利要求之一的復合元件。
40.一種用于連結具有電或者光學部件的基片的處理，特別是根據前述權利要求之一，其中提供第一和第二基片，在第一步中，向第一基片的至少一個表面施加框，使用玻璃作為框的材料，且玻璃通過蒸鍍施加，和在隨后的第二步中，將第二基片的表面與框相連或者鍵合，在第一和第二基片之間和框的內部形成空腔。
41.一種復合元件，其特別地在基片上具有電或者光學部件，特別地根據前述權利要求之一，包括第一和第二基片，至少一個被施加到第一基片表面上的框，該框包括通過蒸鍍施加的結構化玻璃層，和連結區域，其中框的表面被連結或者鍵合到第二基片的表面，空腔，其在框內的第一和第二基片之間形成。
全文摘要
本發明涉及用于連結具有電、半導體、機械和/或光學部件的基片的處理和一種復合元件。本處理適合于基本上不考慮材料的基片連結，特別地也適合于敏感基片，其具有較高的化學和物理穩定性，并/或能制造密封空腔。根據本發明，通過蒸鍍在兩個基片的其中一個上施加凸起的框以便用作連結元件，該框特別地由可鍵合玻璃形成。
文檔編號H05B33/28GK1647261SQ03808564
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月15日 優先權日2002年4月15日
發明者迪爾特瑞奇·芒德, 卓根·雷布 申請人:肖特股份公司