KR101927559B1 - 고체 상태 확산 또는 상 변환에 의해 연결 층에 의한 웨이퍼의 영구 접착을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제1 고체 기판(1)을 제1 물질을 포함하는 제2 고체 기판(2)에 접착하기 위한 방법이며, - 제2 물질을 포함하는 기능 층(5)을 제2 고체 기판(2)에 적용 또는 형성하고; - 상기 기능 층(5) 상의 제2 고체 기판(2)과 제1 고체 기판(1)을 접촉시키며; -고체 기판(1, 2)을 함께 프레스하여 제1 및 제2 고체 기판(1, 2) 사이의 영구 접착을 형성하도록 하는 순차적인 단계를 포함하고, 상기 영구 접착이 제1 물질과 제2 물질의 고체 확산 및/또는 상 변환에 의해 적어도 부분적으로 보강되고, 상기 기능 층 상의 볼륨 증가가 발생되도록 하는 방법에 대한 것이다.

Description

고체 상태 확산 또는 상 변환에 의해 연결 층에 의한 웨이퍼의 영구 접착을 위한 방법{METHOD FOR PERMANENTLY BONDING WAFERS BY A CONNECTING LAYER BY MEANS OF SOLID-STATE DIFFUSION OR PHASE TRANSFORMATION}

본 발명은 제1 물질을 포함하는 제1 고체 기판, 특히 반도체 기판을 제2 고체 기판, 특히 청구범위 1항에 청구된 반도체 웨이퍼에 접착하는 방법에 대한 것이다.

고체 기판의 영구적이거나 비가역적인 결합의 목표는 강력하고 가능한 한 영구적인 연결, 따라서 고체 기판의 두 접촉 표면에서 높은 접착력을 만드는 것이다. 이 같은 목적으로 종래 기술에서는 다양한 접근 방법과 생산 방법, 특히 높은 온도에서 표면들을 용접하는 방법이 있었다.

그러나 금속 및 세라믹과 같은 모든 종류의 물질은 영구 접착된다. 영구 접착에서 가장 중요한 시스템 중 하나는 금속-금속 시스템이다. Cu-Cu 시스템은 최근 점점 증가하는 것으로 알려져 있다. 특히 3D구조의 개발은 다른 기능 층들의 연결을 필요로 한다. 이 같은 연결은 소위 TSVs (관통 실리콘 비아)에 의해 더욱 자주 실행된다. 이들 TSV들을 서로 접촉시키는 것은 구리 접촉 사이트에 의해 발생된다. 접착의 순간, 고체 기판의 하나 또는 둘 이상의 표면에서, 가령 마이크로 칩과 같은 완전-가치, 서비스 가능 구조가 있게 된다. 열 팽창과 같은 각기 다른 계수의 각기 다른 물질이 마이크로 칩에서 사용되기 때문에, 접착 중에 온도를 상승시키는 것은 바람직하지 않다. 이는 열 팽창을 만들며, 따라서 마이크로 칩 또는 그 근접 부분을 파괴할 수 있는 열 스트레스를 만든다.

종래 생산 방법 그리고 오늘 날까지 사용된 방법은 재생될 수 없거나 제대로 재생될 수 없고 특히 변경된 조건에 적용될 수 없다. 특히, 현재 사용되는 방법은 재생 가능한 결과를 위해, 높은 온도, 특히 > 400^oC 를 사용한다.

높은 에너지 소모와 같은 기술적 문제 그리고 기판에 존재하는 구조의 가능한 파괴는 부분적으로 높은 접착력을 위해 오늘날 필요로 하는 300^oC 이상의 높은 온도에 기인한다.

다른 요구 사항들은 다음과 같다:

- 프런트-엔드-오브-라인 호환성

이는 전기적 활성 성분의 생산 중에 프로세스의 호환성을 의미한다. 따라서 접착 과정은 상기 구조 웨이퍼 상에 이미 존재하는 저항기와 같은 활성 성분이 상기 처리 중에 반대로 영향을 받거나 손상을 보지 않도록 디자인되어야 한다. 주로 호환성 기준은 일정한 화학 성분 순도 (주로 CMOS 구조에서) 그리고 주로 열 스트레스에 의해 기계적 주입 가능성을 포함한다.

- 낮은 오염.

- 강제 적용 배제, 또는 가능한 한 낮은 강제적용.

- 특히 상이한 열 팽창 계수를 갖는 물질을 위해 가능한 한 낮은 온도.

접합 력의 감소는 구조에 대한 더욱 주의 깊은 처리를 요하며, 특히 금속 전도체들 사이의 절연 층들이 소위 "낮은-k" 물질로부터 만들어지는 때, 직접적인 기계적 하중에 의해 고장의 개연성 일으킨다.

두 표면의 용접이 더욱 잘 작용하면, 표면이 더욱 돋보이고, 표면에서의 오염은 더욱 줄어들며, 이들 표면 구조는 더욱 완벽해진다. 실제로 이는 물, 유기 물질, 입자 등에 의해 오염된 표면과 관계가 있으며, 이는 무시할 정도의 표면 거칠기를 갖고, 매우 자주 다소 높게 산화된다. 이들 입자들은 서로 무관한 여러 모듈에서, 다양한 처리에 의해 산업에서 제거된다. 산화물질의 제거는 분명히 가장 어려운 도전 가운데 하나인데, 이는 금속 산화물이 화학적으로 오히려 안정적이기 때문이다. 비록 모든 접착제 물질 그리고 화학적으로 생산된 제품이 금속 표면으로부터 제거된다 해도, 아직도 완벽한 접착에 대한 마지막 장벽으로서 거친 표면이 있다.

현재의 접착 방법은 주로 높은 압력과 온도를 위해 디자인된다. 높은 온도를 피하는 것은 향후 반도체 적용의 용접을 위해 필수적으로 중요하며, 이는 열 팽창의 상이한 계수를 갖는 상이한 물질이 가열 및 냉각 처리 중에 무시할 수 없는 열 스트레스를 발생시키기 때문이다. 또한 온도 상승과 같은 도핑 요소들의 확산은 점점 문제가 된다. 상기 도핑 요소는 도핑 처리 이후 의도된 삼차원 영역을 남기지 않아야 한다. 그렇지 않으면, 회로의 물리적 특성은 기본적으로 변경된다. 가장 바람직한 경우, 이는 악화하게 되며, 최악의 경우 상기 컴포넌트를 사용할 수 없도록 된다. 메모리들은 주로 이들의 높은 저항기 밀도 및 이들의 높은 도핑 밀도로 인해 높은 온도에 민감하다. 반면에, 용량과 성능을 향상시키기 위해 3D 기술이 점점 더 사용되는 메모리가 있다.

종래에 존재하는 문제는 표면의 오염 제거 후 가능한 한 평평한 표면을 만드는 것이다. 어느 정도까지 이것은 그라인딩 프로세스에 의해 가능하다. 그러나 상기 그라인딩 프로세스는 완벽하게 표면을 평탄화 할 수 없다. 또 다른 작업 단계는 연마 이다. 여기에 금속 표면 거칠기를 감소시키기 위한 특수 표면 도구가 사용된다. 그라인딩 및 연마의 조합에 의해, 심지어 나노 미터 이하의 범위에서 조차 나노 미터 거칠기가 발생된다. 대부분의 경우 소위 CMP 방법이 사용된다. 이것은 화학 기계적 연마 프로세스이다. 얼마나 오래 그리고 얼마나 정밀하게 그라인딩이 실행되었는가에 관계없이 항상 제거 할 수 없는 잔류 거칠기가 남는다. 두 표면의 접촉 시 이 같은 잔류 거칠기는 항상 나노 미터 및 나노 미터 이하의 범위에서 기공의 형성에 이르게 한다.

본 발명의 목적은 따라서 가능한 한 낮은 온도에서 동시에 가능한 한 높은 접착력으로 두 고체 기판 사이에서 영구 접착을 발생시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.

이 같은 목적은 청구 범위 제1 항의 특징으로 달성된다. 본 발명의 바람직한 특징은 종속 청구 항에서 제공된다. 본 발명 명세서 상세한 설명, 청구 범위, 그리고 도면에서 제공된 적어도 두 개 이상의 특징들 조합은 본 발명의 기본 사상에 속한다. 주어진 크기 범위에서 지시된 경계 범위 내에 있는 값들은 경계 값을 개시하는 것으로 고려될 수 있으며 어떠한 조합으로도 보호 범위로서 청구된다.

본 발명의 기본 사상은 고체 기판가운데 한 기판 상에서 제1 물질을 갖는 적어도 하나의 기능 층을 적용하거나 만드는 것이며, 이때 상기 제1 물질은 특히 고체 기판들 사이 사전 접착을 만든 후 다른 고체 기판의 제2 물질과 반응하며, 따라서 고체 기판들 사이에서 비 가역적인 또는 영구 접착을 형성한다. 사전 접착의 형성 없이 간단한 접촉을 만드는 것이 또한 가능하다. 본 발명에서 청구된 바와 같이, "반응"은 고체 확산 및/또는 상 변환이다. 제1 및 제2 기판 상에 기능 층을 형성/적용 한 후 또는 그 전에, 고체 기판을 세척 함이 특히 린싱 단계에 의해 발생된다. 이 같은 세척은 접착되지 않은 사이트를 발생시킬 어떠한 입자도 표면에 존재하지 않도록 한다.

기능 층 그리고 기능 층에 담긴 물질은 (제1 물질과 제2 물질의) 반응을 발생시키는 기술적인 가능성을 발생시키며, 이는 특히 고체 기판을 서로에 대하여 압력을 가하여 함께 누름과 함께, 폐쇄된 표면/접촉 표면의 요철로 인해 존재하는 갭을, 반응에 의해 접촉 표면의 적어도 하나(바람직하게는 기능 층에 형성된 접촉 표면)를 변형시킴에 의해 조정된 방식으로 일시적인 또는 가역적인 접착을 발생시킨 후 고체 기판들 사이의 접촉 표면에서의 직접적인 영구 접착을 강화시킨다.

본 발명에서 청구되는 바의 고체 기판들은 높은 몰 부피를 갖는 혼합된 물질을 형성하기 위해 또 다른 공급된 물질과 반응 또는 혼합할 수 있으며, 그 결과 기능 층에서의 성장이 특히 갭에서 형성되는 고체 기판의 표면 밸리 상에서 발생된다. 물질의 다음 조합들은 부피를 증가시키게 되는 상 변형을 통과하는 가소성 변형 우물의, 혼합된 결정을 형성시키는 가능성, 또는 접착 인터페이스 내 갭을 폐쇄시키기 위해 명세서에서 거론된 다른 직접 또는 간접적인 방법으로 인해, 특히 바람직하다:

- Cu-Fe, Cu-Ge, Cu-In, Cu-Li, Cu-Mg, Cu-Mn, Cu-Nb, Cu-Nd, Cu-Ni, Cu-Si, Cu-Sn, Cu-Zn, Cu-Zr, Cu-Ti, Cu-W, Cu-Ti, Cu-Ta, Cu-Au, Cu-Al, Cu-Cu,

- W-Fe, W-Ge, W-In, W-Li, W-Mg, W-Mn, W-Nb, W-Nd, W-Ni, W-Si, W-Sn, W-Zn, W-Zr, W-Ti, W-Ti, W-Ta, W-Au, W-Al,

- Ti-Fe, Ti-Ge, Ti-In, Ti-Li, Ti-Mg, Ti-Mn, Ti-Nb, Ti-Nd, Ti-Ni, Ti-Si, Ti-Sn, Ti-Zn, Ti-Zr, Ti-Ta, Ti-Au, Ti-Al,

- Ta-Fe, Ta-Ge, Ta-In, Ta-Li, Ta-Mg, Ta-Mn, Ta-Nb, Ta-Nd, Ta-Ni, Ta-Si, Ta-Sn, Ta-Zn, Ta-Zr, Ta-Ti, Ta-W, Ta-Ti, Ta-Ta, Ta-Au, Ta-Al,

- Au-Fe, Au-Ge, Au-In, Au-Li, Au-Mg, Au-Mn, Au-Nb, Au-Nd, Au-Ni, Au-Si, Au-Sn, Au-Zn, Au-Zr, Au-Ti, Au-W, Au-Ti, Au-Ta, Au-Au, Au-Au, Au-Al,

- Al-Fe, Al-Ge, Al-In, Al-Li, Al-Mg, Al-Mn, Al-Nb, Al-Nd, Al-Ni, Al-Si, Al-Sn, Al-Zn, Al-Zr, Al-Ti, Al-W, Al-Ti, Al-Al, Al-Al, Al-Al,

반도체에 대한 다음의 혼합 형성은 또한 고체 기판으로 생각될 수 있다:

- III-V: GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, AlN, InN, Al_xGa_{I - x}As, In_xGa_{I - x}N

- IV-IV: SiC, SiGe,

- III-VI: InAlP.

- 비 선형 광학 물질(nonlinear optics): LiNbO₃, LiTaO₃, KDP (KH₂PO₄)

- 광 전지(solar cells): CdS, CdSe, CdTe, CuInSe₂, CuInGaSe₂, CuInS₂, CuInGaS₂

- 전도성 산화물(conductive oxides): In_{2 - x}SnxO_{3 -y}

상기 2차, 3차, 및 4차 상 시스템이 특히 낮은 에지 용해도를 갖는다 해도, 이들의 공유 결합 친화도로 인해 이들은 불안정하게 작용하며, 대개 단 결정으로 발생하며 매우 드물게 다 결정으로 발생하고, 본 발명에서 보호범위로 청구되는 바의 금속에 대하여 청구된 특성들은 반도체 시스템으로 발생될 수 있다. 현재 반도체 웨이퍼의 표면 거칠기는 본 발명에서 보호범위로 청구되는 바의 폐쇄 될 갭이 옹스트롬 범위 부피를 가질 뿐이다. 멀티 성분 시스템 성분의 낮은 에지 용해도는 ppm 범위에서 조차 주 성분에서 용해될 수 있다. 따라서 본 발명에서 보호범위로 청구되는 바의 사상은 비 금속 시스템에서도 적용되어야 한다.

본 발명에서 보호범위로 청구되는 바와 같이, 특히 2 시간 이내, 바람직하게는 30분이내, 더욱 바람직하게는 10분이내, 이상적으로는 5분 이내, 기능 층의 적용이 있은 후 가능한 한 제 시간에 근접하여 고체 기판의 접촉이 발생하는 것이 바람직하다. 이 같은 과정은 기능 층 또는 고체 기판 표면의 산화와 같은 원하지 않은 반응을 최소로 한다.

본 발명에서 보호범위로 청구되는 바와 같이, 특히 고체 기판 반응 층의 보호막에 의해, 바람직하게는 N₂에 노출시킴에 의해, 접촉 표면이 접촉하기 전에 기능 층의 반응 및/또는 고체 기판 표면의 반응을 금지시키고, 진공 하에 또는 비 정질에 의해 가스 또는 불활성 대기를 형성시키는 수단이 있을 수 있다. 이와 관련하여, 형성 가스를 포함하는 플라즈마로 처리함은, 특히 주로 형성 가스로 구성되며, 특히 적절한 것으로 판명되었다. 여기서 형성 가스는 2%, 바람직하게 4%, 이상적으로 10% 또는 15% 수소이다. 혼합물의 나머지 부분은 가령 니트로겐 또는 아르곤과 같은 불활성 가스로 구성된다. 불활성 대기 또는 진공 대기가 있는 시스템은 한 처리 챔버로부터 다음 처리 챔버로 고체 기판의 전달이 완전히 조정된, 조절 가능한 대기, 특히 진공 대기로 고체 기판의 전달을 수행할 수 있는 고체 기판 처리 시스템에 의해 발생되는 시스템으로 실시 되는 것이 바람직하다. 이들 시스템은 당업자에게 잘 알려져 있다.

접촉 표면은 통상 0.2 nm의 4차 거칠기 (R_q)를 갖는 거칠기를 도시한다. 이는 1nm의 표면 피크-피크 값에 해당한다. 이들 실험 값은 원자 현미경(AFM)으로 결정되었다.

본 발명에서 보호범위로 청구되는 바의 반응은 기능 층이 특히 고체 기판의 접촉 표면들 사이 갭에서, 450 mm의 직경을 갖는 원형 웨이퍼의 웨이퍼 표면의 경우, 0.1 to 10 nm, 특히 0.1 내지 1 nm, 바람직하게는 0.1 내지0.3 nm로 성장하도록 하는 데 적합하다.

상기 (추가로 적용된) 기능 층은 다음 방법가운데 하나 둘에 의해 적용된다:

- PECVD,

- LPCVD,

- 진공 증착

- 에피텍시(epitaxy)

- MOCVD

- 스퍼터링(sputtering)

따라서 본 발명은 표면 중 한 표면에서 만들어진 기능 층 내에 위치하는 또 다른 물질과의 고체 반응에 의해 서로 접촉하여지는 고체 기판의 표면을 더욱 잘 용접하는 문제를 해결하며, 이는 표면 가까이 상응하는 영역의 부피 팽창에 이르도록 하며 따라서 인터페이스(접촉하게 된 고체 기판 사이의 경계 표면) 내 표면 거칠기로 인해 존재하는 갭 또는 구멍을 폐쇄한다. 여기서 서로 용접되는 두 개의 고체 기판들은 이미 서로 접촉하는 대부분의 부분에서 준비된다.

접촉 사이트에서 고체 기판으로의 부피 팽창은 물론 보통은 가능하지 않은데, 이는 이 같은 방향으로의 물질이 팽창 장애를 받기 때문이다. 에너지 상태를 크게 증가시켜서 구멍으로 물질이 직접 퍼지도록 하는 본 발명에서 청구되는 바의 모든 방법이 명확하게 설명된다. 본 발명에서 청구되는 방법에 의해(실시 예로서, 그러나 혼합된 수정 형성 또는 상 변환에 의한 부피 팽창이 제한적으로 언급되는 것은 아니다) 물질은 어느 것이나 구멍 내로 직접 팽창되거나 혹은 물질은 본 발명에서 청구되는 바의 방법에 따라 한 방향으로 팽창할 수 없는데, 이는 에너지 상태 증가에 기초하여 이는 가소적으로 변형되기 때문이다. 완벽함을 위해, 전위, 트위닝 또는 확산에 의해 플라스틱 변형이 발생되지 않으며 엄격한 물리적인 의미에서 부피 팽창에 의해 동반되지 않는다. 가소화와 (잔여 탄성) 부피 팽창 사이에는 명확한 차이 가 더 이상 없다. 열 부피 팽창은 표면 부분의 잔여 확대 및/또는 변형을 견딜 것이다.

상기 제1 물질은 두 기판(도 2) 가운데 적어도 하나로 한 층으로서 적용될 수 있으며(도 2), 특히 제1의 다결정 물질의 입자들 사이 입자 경계 확산에 의해 부피 내로 침투할 수 있고(도 3), 제1 물질의 층들과 한 층 구조로 교대할 수 있으며(도 4) 또는 미세 입자 및/또는 나노 입자의 기계적 합금에 의해 제 2 고체 기판으로 적용될 수 있다(도 5).

이는 결국 더욱 낮은 온도에서 더욱 높은 접착 강도를 발생시킨다.

본 발명의 한 실시 예에 따라, 제2 물질을 제1 물질 내로 확산시킴에 의해 영구 접착을 형성 및/또는 보강하는 것은 특히 혼합된 물질 C의 형성에 의해 발생된다.

본 발명의 또 다른 장점 실시 예에 따라, 영구 접착의 형성이 실온과 200^oC 사이의 온도에서, 특히 실온과 150^oC 사이의 온도에서, 바람직하게 는 실온과 100^oC 사이의 온도에서, 더욱 바람직하게는 실온과 50^oC 사이의 온도에서, 최대 12일 동안, 바람직하게는 최대 1일동안, 더욱 바람직하게는 최대 1 시간 동안, 가장 바람직하게는 15분 동안 발생된다.

여기서 영구 접착이 1.5 J/m² 의 접착 강도, 특히 2 J/m²이상의 접착 강도, 가장 바람직하게는 2.5 J/m² 이상의 접착 강도를 갖는 것이 특히 바람직하다.

고체 확산 및/또는 상 변환 중에 제1 물질 및 제2 물질의 분자 크기 보다 더욱 큰 분자 크기를 갖는 혼합 물질(C) 가 형성되는 때, 상기 접착 강도가 특히 증가될 수 있다. 이와 같이하여, 제2 고체 기판 또는 기능 층에서의 성장이 실시되며, 그 결과로 접촉 표면들 사이의 갭이 본 발명의 보호범위에서 청구되는 바와 같이 화학 반응에 의해 폐쇄될 수 있다. 결과적으로, 접촉 표면들 사이 거리, 따라서 평균 거리는 줄어들고 죽은 공간이 최소로 된다.

기능 층의 적용/형성 이전에 고체 기판 표면의 플라즈마 활성화가 10 내지 600 kHz 활성화 주파수 및/또는0.075 내지0.2 watt/cm² 전력 밀도, 및/또는 0.1 내지0.6 mbar 압력 적용으로 발생되며, 접촉 표면의 다듬질과 같은 추가 효과가 달성된다. 여기서 압력의 적용은 플라즈마 활성화 동안 작업 대기 압력으로 정의된다.

본 발명의 또 다른 실시 예에서, 고체 확산 및/또는 상 확산은 1㎛ 보다 작은, 특히 100 nm 보다 작은, 바람직하게는 10 nm 보다 작은, 더욱 바람직하게는 1 nm 보다 작은 최대 초기 두께 D를 갖는 제1 고체 기판(1)의 제1 표면 층(3)으로 제한되는 것이 바람직하다.

고체 기판이 0.1 내지10 MPa 의 압력으로 프레스 되는 때, 최대 결과가 달성된다. 바람직하게는 압력이 0.1 내지10 MPa이고, 더욱 바람직하게는 0.1 내지1 MPa, 가장 바람직하게는 0.1 내지0.3 MPa이다. 상기 압력이 더욱 크게 선택되면 될 수록, 불 규칙성이 더욱 커지고 층들은 더욱 더 얇아 진다.

본 발명의 한 실시 예에 따라, 기능 층의 형성/응용이 진공에서 수행된다. 따라서 원하지 않는 물질 또는 화합물로 기능 층을 오염시킴이 피하여진다.

기능 층이 0.1 nm 내지 25 nm, 바람직하게는 0.1 nm 내지 15 nm, 더욱 바람직하게는 0.1 nm 내지 10 nm, 가장 바람직하게는 0.1 nm 내지 5 nm의 평균 두께 R로 만들어지는 진다면 방법 시퀀스에 특히 효과적이다.

본 발명의 다른 장점, 특징, 및 세부 사항이 첨부 도면을 사용하여 바람직한 실시 예에 대한 다음 설명으로부터 명백할 것이다.

도 1은 제1 고체 기판이 제2 고체 기판과 접촉한 바로 직후 본 발명에서 청구된 바의 방법으로 본 발명에서 청구된 바의 제1 및 제2 고체 기판을 도시한 도면.
도 1b는 본 발명에서 청구된 바의 방법을 수행한 후 영구 결합된 고체 기판을 도시한 도면.
도 2a는 한 기능 층의 형성/적용을 위해 본 발명에서 청구된 바의 방법에 대한 한 단계를 도시한 도면.
도 2b내지 도 2d는 도 2a에 따라 제2 고체 기판과 기능 층 사이 경계 표면에 대한 확대도.
도 3은 한 기능 층의 형성/적용을 위해 본 발명에서 청구된 바의 방법에 대한 한 선택적인 단계를 도시한 도면.
도 3b 내지 3d는 도 3a 에 따라 제2 고체 기판과 기능 층 사이 경계 표면에 대한 확대도.
도 4는 한 기능 층의 형성/적용을 위해 본 발명에서 청구된 바의 방법에 대한 한 선택적인 단계를 도시한 도면.
도 4b 내지 4d는 도 4a 에 따라 제2 고체 기판과 기능 층 사이 경계 표면에 대한 확대도.
도 5는 한 기능 층의 형성/적용을 위해 본 발명에서 청구된 바의 방법의 한 선택적인 단계를 도시한 도면.
도 5b 내지 5d는 도 5a 에 따라 제2 고체 기판과 기능 층 사이 경계 표면에 대한 확대도.

이하 설명에서 동일한 특징 부분에 대하여는 도면에서 같은 도면 부호로 표시된다.

본 발명은 특히 제1 고체 기판(1)의 제1 표면 층(3) 및/또는 제2 고체 기판(2)의 제2 표면 층(4) 및/또는 표면 층(3, 4)상에 제공된 기능 층(5)의 표면에 인접한 영역의 부피 확장(접착되어야 하는 고체 기판(1, 2) 사이의 유효 접촉 표면(6)으로부터 진행하는)을 위한 방법을 설명한다.

부피 확장은 갭(10)이 접착 처리에서 압력을 추가 적용하는 동안 유효 접촉 표면(6)(인터페이스 11)을 따라 접촉된 고체 기판(1,2) 사이에서 폐쇄되도록, 제1 물질 A와 제2 물질 B 사이에서 고체 반응에 의해 발생된다. 상기 갭(10)은 도 1a에 따라 접촉이 만들어진 고체 기판(1,2) 바로 다음의 갭(10)은 이들이 불 균일 하기 때문에 아직은 상대적으로 크다. 이와 같이 하여 유효한 접촉 표면(6)은 따라서 작다. 도 1b에서, 부피 팽창(성장)은 고체 반응에 의해 발생되었으며, 상기 갭(10)이 크기가 적어도 2배수로, 바람직하게는 적어도 5 배수로, 더욱 바람직하게는 적어도 10배수로 명백하게 줄어들도록 한다. 따라서 유효 접촉 표면(6)이 더욱 커진다.

상기 고체 상태 반응은 기능 층(5) (부피가 > 50%) 내에 존재하는 제1 물질A와 고체 기판(1, 2) 가운데 하나의, 바람직하게는 특히 제1상측 고체 기판(1)의 제2 물질 사이에서 발생한다.

기능 층(5)은 하기 설명되는 다양한 방법을 사용하여 발생될 수 있으며, 그 결과로서 변경된 새로운 표면(4o')을 갖는 제2 표면 측(4')(이 측면이 추가로 기능 층(4)을 갖기 때문에)이 형성된다.

본 발명에서 보호범위로서 청구하는 바, 두 개의 고체 기판(1, 2)이 두 개의 다른 물질 A₁ 및 A₂로 구성될 수 있기도 하다. 두 물질 A₁ 및 A₂ 와의 반응/혼합에서 부피 팽창이 발생하도록 선택된다면, 이 같은 설명이 적용될 수 있으며 이는 본 발명의 보호범위에 속하는 것이다. 바람직한 경우, 물질 A₁, A₂ 및 B 가 단일 상, 단일 성분 시스템으로 선택된다. 선택적으로, A₁ 및 A₂ 는 동일하며, 특히 물질 A 및 B 가 금속그룹으로부터 선택된다.

표면 층(3, 4)은 본 발명의 보호범위로 청구되는 고체 반응이 적어도 대부분에서 진행되는 기판(1, 2)의 표면(3o, 4o) 아래의 볼륨 영역이다. 상기 표면 층(3, 4)들은 특히 1 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 nm이하, 더욱 바람직하게는 10 nm이하, 가장 바람직하게는 1 nm이하인 평균 두께 D를 갖는다. 만약 물질 B가 다결정 물질로 이루어진다면, 표면 층(3,4)의 평균 두께 D는 특히 물질 B의 평균 입자 직경(특히 물질 B의 단 결정)의 최대 50배, 더욱 바람직하게는 최대 20배, 더욱 바람직하게는 최대 10배, 가장 바람직하게는 최대 5배, 더욱 가장 바람직하게는 최대 2배이다. 따라서 도 1a 및 1b는 크게 확대 된다.

도 1a는 두 물질 A와 B사이 고체 반응 이전 표면(3o, 4o)들의 접촉을 만드는 상태를 도시하며, 도 1b는 완성된 부피 팽창 및 성공적인 접착 처리 이후 표면 층(3,4)을 도시한다. 상기 도면들은 캡 폐쇄로 인해 더욱 커진 유효 접촉 표면(6) 또는 인터페이스(11)를 따라 발생되는 갭 폐쇄 및 부피의 변화를 도시한다. 상기 유효 접촉 표면을 확대시키고 그리고 표면(3o, 4o) 들 사이 평균 거리를 확실히 줄임에 의해, 접착력이 크게 증가된다. 더욱 이상적으로 구멍들이 완전하게 닫혀져서 적어도 접착 인터페이스가 더 이상 인식될 수 없도록 한다.

기능 층의 물질B는 표면 층(3, 4)에서 고체 반응에 의해 적어도 부분적으로 소모된다. 상기 기능 층(5)의 평균 두께는 대부분의 가변 파라미터 (온도, 물질 A 및 B의 선택, 접착 압력, 시간 진행, 확산 속도)에 따라 정해진다. 물질 A및 B로는 금속, 플라스틱, 세라믹, 또는 반도체, 금속 등이 바람직하다. 고체 기판(1, 2)은 특히 웨이퍼로 만들어 질 수 있다.

이제는 본 발명의 다른 실시 예에 대하여 설명한다. 물질 A 및 B는 단일 상, 단일 성분 물질로 선택된다. 물질 A 또는 B는 각각 단일한 또는 균일한 물질로 만들어지는 것이 좋다. 실시 예에서, 물질 B는 제1 고체 기판(2)으로만 적용된다.

본 발명에서 보호범위로서 청구된 한 실시 예는 A 내에서 성분 B를 용해하여 부피를 팽창시킨다. 예를 들면, 본 발명의 이 같은 실시 예에서, 구리-주석 시스템이 지정된다. 물질 A의 소재는 금속 구리이고 물질 B는 금속 주석이다.

인터페이스(11) 에서 갭(10)을 폐쇄시키는 구리의 팽창은 구리 혼합 결정 C의 형성에 의해 발생된다.

혼합된 결정 C는 결정 상이며 두 개 이상의 상이한 물질, 물질 A 및 B로 구성되고, 이는 일정한 농도 범위 내에서 서로 완전히 혼합 가능하다. Cu-Sn 상 다이어그램에 따라, 실온에서 구리는 주석에 대한 일정한 용해도를 갖는다. 이 같은 용해도는 온도가 상승함에 따라 증가하며 대략 850K에서 최고이다. 반대로 주석은 구리에 대하여 용융점에 이를 때까지 무시할 정도로 낮은 용해도를 갖는다. 혼합된 결정 각각에 대한 부피와 농도 사이의 관계(Vegard 법칙)에 기초하여, 가장 간단한 실시 예에서 물질 B로서 주석이 제2 고체 기판(2)의 표면 층(4) (적어도 제1 물질 A로서 구리인 표면 층) 상에 증착된다 (deposit). 상기 방법 파라미터는 이 같은 실시 예에서 제2 물질 B(주석)가 제1 물질(구리)에 결합되지 않도록 선택된다. 상기 주석의 양은 나중에 발생되는 구리 내로의 주석의 확산 (도 2c)에서 중간 금속성 상이 결코 형성될 수 없도록 한다. 실온에서 상 다이어그램에 따른 2 상 시스템 Cu-Sn 의 경우, 대략 0.01(중량 비로는 대략 14% 주석에 해당하는)의 Cu내Sn 의 몰 농도가 초과되지 않는다. Sn 에 대한 구리의 용해도 한계가 초과되지 않기 때문에 Cu₃Sn의 형성은 억압을 받는다. 온도가 상승함에 따라, Cu내Sn 의 용해도는 그에 따라 커진다.

그러나 구리 혼합 결정의 부피는 제1 물질 A(구리) 내로 제2 물질 B(주석)의 흡수에 의해 변경된다. 주석이 구리 보다 더욱 큰 원자 반경을 갖기 때문에, 구리 혼합 결정 C의 부피는 주석 함량이 증가함에 따라 증가한다(도 2d). 구리 내로 주석의 확산 처리 시작은 바람직하게 처리 파라미터에 기초하여, 특히 확산 상수가 온도에 종속하므로 온도 상승에 의해 조정된다.

본원 명세서에서 제공된 실시 예에서, 영구 접착은 200^oC 이하에서 발생한다. 구리 내로 주석이 눈에 띄게 확산되는 것은 본 발명에서 보호 범위로 청구되는 바와 같이 선택된 다른 처리 파라미터와 함께 시작되며, 실온(RT)과 200^oC 사이, 바람직하게는 RT와 150^oC 사이, 더욱 바람직하게는 RT와 100^oC 사이, 가장 바람직하게는 RT와 50^oC 사이이다. 당업자라면 상기 바람직한 확산을 조정할 수 있는 어떤 파라미터도 바람직한 효과를 달성하기 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다.

구리는 조정된 확산 사용에 의해 주석을 받아들이며, 따라서 인터페이스(11) 내 갭(10)을 폐쇄 시킬 수 있다. 금속의 경우 높은 가소성은 추가로 갭(10) 폐쇄 처리를 추가로 촉진시킨다.

본 발명에서 보호범위로 청구 한 바와 같이, 본 발명은 더욱더 제2 물질(주석)에 대한 제1 물질(구리)의 용해도 경계가 초과되는 것을 막아서, 중간 금속성 상의 분리가 가능한 한 오래 바람직하게는 영구히 방지되도록 하는 것이다. 고체 상태로 완전히 혼화 될 수 있는 물질 A와 B가 선택되는 범위에서, 본 발명에서 보호범위로 청구되는 바의 상기 용해도 경계는 무시될 수 있다.

제1 물질 A(구리)에 제2 물질B(주석)을 용착하는 것은 본 발명에서 보호범위로 청구되는 바와 같이, 해당하는 온도에서 주석에 대한 구리의 용해도 경계가 가능한 한 매우 적은 곳에서 초과되고, 바람직하게는 표면 층 내 어는 곳에서도 초과되지 않도록 수행된다(도 2b 참고). 물질 A의 성분(단 결정 또는 다중 결정)이 개략적으로 도시된다. 물질 A의 성분(단 결정 또는 다중 결정)은 개략적으로 도시된다.

도 2c에 따라, 제2 물질 B(주석)는 기능 층(4)의 적용 이전에 기능 층(5)과 표면(4o) 사이 경계 표면에서만 제1 물질A내로 확산된다; 이는 특히 제1 물질 A에서와 같은 단일 결정에 바람직한 실시 예이다. 혼합 물질 C의 형태로 제1 물질 A의 성장이 도 2d에서 개략적으로 도시된다. 제1 물질 A 성분들 사이 중간 공간(7)(존재한다면)은 더욱 작아져서, 상기 성분들이 접촉 표면(6)의 방향으로 팽창되도록 한다. 이와 같이 함에 있어, 상기 혼합 물질C는 대향하는 고체 기판(1)의 압력으로 인해 갭(10) 영역 내에서 우선적으로 팽창하도록 하며, 이 같은 압력은 활성 접촉 표면(6)에서 우세하다.

본 발명의 또 다른 버전에 따라, 중간 금속성 상의 형성을 막기 위해, 기능 층(5)과 같은 제2 물질(주석)이 실질적인 용해 과정이 시작되기 전에 제1 물질(구리)의 표면(4o)에 용착될 뿐 아니라, 주석이 구리[sic]와의 용융 내로 들어가도록 허용하지 않으면서 층 두께 d 내의 표면 층(4)으로 삽입되도록 한다(도 3).

이 같은 목적으로 위해, 제2의 물질 B(주석)이 특히 입자 경계 확산 과정을 통해 다 결정 제1 물질A(구리)의 더욱 깊은 깊이로 이동하며, 바람직하게는 아직은 입자 공간 내로 통과하지 않을 것이고, 기껏 해야 약간 상기 깊이 내로 입자의 바깥 측 에지로 침투하고 결정적인 접착과정에 볼륨(입자) 내로 실제로 침투하여 볼륨의 증가를 일으키도록 한다(도 3). 상기 제1 물질A의 다결정 미세구조는 다결정이며, 따라서 중간 공간(7) (여기서는: 입자 경계) 에 의해 서로 분리된 개별적인 입자들로 구성된다. 다결정 미세구조를 위한 중간 공간(7)은 이차원 래티스 구조 결함(lattice structural defects)이며 그 속으로 각기 다른 원자가 침투될 수 있다. 바람직하게는 접착되어질 고체 기판(1, 2)가운데 적어도 하나의 미세구조가 발생되는 데, 이때 제2 물질(주석)이 구리 속에서 용해되지 않고 표면(4o) 뿐 아니라 표면 층(4)에 위치하도록 상기 미세구조가 발생된다. 따라서 이 같은 실시 예에서 상기 기능 층(5)은 적어도 부분적으로는 상기 표면 층(4)과 동일하다.

따라서 본 발명에서 보호범위로 청구된 바의 한 버전은 구리 입자 내 농도 상승을 일으키지 않고 구리 층의 부피 깊이 내로 주석을 전달시키기 위해 입자 경계 확산과 부피 확산 사이의 차이를 사용하는 데 있다. 상기 처리 파라미터는 여기서 벌크(구리 입자들의) 네로우 래티스를 통해서 보다 광범위한 입자 경계 내로 진행시키는 것이 훨씬 용이하기 때문에, 입자 경계 확산이 부피 확산 이전에 발생하도록 한다. 여기서 확산 계수의 고려가 결정적이다. 의도된 온도에서 입자 경계 확산을 위한 확산 계수는 상응하는 부피 확산을 위한 확산 계수 보다 크다. 상기 입자 부피에 대한 경계 표면의 비가 역시 고려되어야 하는 데, 이는 부피 유닛 당 그 비가 높을수록 보다 많은 입자 경계가 있기 때문이다. 특히 바람직하게는 상기 입자 경계를 따라 이동하는 상의 집계 상태(aggregate state)는 액체이다. 따라서 본 발명 보호범위에서 청구하는 바와 같이, 매우 낮은 용융점을 갖는 물질들이 바람직하다. 따라서 입자 경계를 따라 액체 상태의 확산 속도는 높다.

따라서 제1물질의 각 성분(구리 입자)의 거의 모든 측면으로부터 표면 층(4)의 침투가 있기 때문에, 여기서 제2 물질B는 기능 층(4)의 적용 이전에 기능 층(5)과 표면(4o) 사이 경계 표면상에서 제1 물질 A 내로 확산된다.

또 다른 버전은 층 구조를 용착(depositing)하는 데 있다(도 4). 상기 성분 구리 및 주석이 종래의 용착 방법에 의해 바람직하게는 교대 물질A 및 B로, 층으로 용착된다. 이와 같이 하여, 도 2에 따른 순수한 "표면 용액"그리고 도 3에 따른 "혼합 용액"과 대비하여 "중간 용액"이 있으며, 이때 제1 물질 A내로 제2 물질 B를 확산시키기 위한 여러 경계 표면이 있는 것이다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따라, 미세 입자 및/또는 나노 입자(8, 9)와 같은 제1 물질 A(구리) 그리고 제2 물질B(주석)는 표면(4o)에서 용액으로 용착될 것이며, 따라서 기계적인 합금이 제2 고체 기판(2)으로 적용될 것이다(도 5). 구형 입자의 경우, 구리와 주석의 알려진 밀도로 그리고 구리와 주석입자의 알려진 평균 구형 반경으로, 구리-주석 혼합 결정에 대한 필요한 혼합비가 정확하게 계산될 수 있다. 따라서 다른 형상을 갖는 입자들에 대하여 상기 적용된 공식들이 사용될 수 있다.

이 같은 실시 예에서 접착 과정에서, 소결 브리지(sinter bridges)들이 발생하며, 이는 미세 입자 및/또는 나노 입자(9)들을 소결 매트릭스(10)로 서로 접착시킨다. 동시에 상기 소결 매트릭스(10) 내로 제2 성분(B)을 확산시키는 것이 발생된다. 제2 물질B의 미세 입자 및/또는 나노 입자(8)가 제1 물질 A의 소결 매트릭스(10)로 기계적 합금을 통해 통계적으로 균일하게 분산되어 존재하기 때문에, 정확하게 설명될 수 있는 부피 영역에서 제2 물질 B의 최적 균일 분산이 가능하다. 본 발명에서 보호범위로 청구하는 바와 같이, 새롭게 형성된 혼합된 결정 C의 부피(소결 과정을 통해)는 접착 과정 이전 기계적 합금의 부피보다 크도록 물질 A와 B가 선택된다.

미세 입자 및/또는 나노 입자(8, 9)로 인해 기계적 합금은 미세 입자 및/또는 나노 입자(8,9) 사이에서 소결 처리에 의한 이후에 비로서 채워지는 많은 양의 빈 공간이 있기 때문에 일반적으로 벌크 물질 보다 낮은 밀도를 갖는다는 것을 감안하여야 한다. 가장 바람직한 경우, 상기 빈 공간은 완전히 파괴된다. 바람직하게 상기 접착 과정이 있은 후 구조는 다시 한번 혼합될 결정을 갖는 다결정 구조이다.

본 발명에서 보호범위로 청구된 바와 같이, PVD 및/또는 CVD 처리에 의해 구리와 주석이 의도된 농도로 제2 고체 구조로 직접 용착되는 바람직한 버전이 있다. 이와 같이하여, 혼합될 물질 C(혼합된 결정)가 직접 만들어진다. 매우 큰 주석 농도는 중간 금속성 상을 만들게 된다.

또 다른 실시 예에서, 상기 부피의 증가는 완전히 새로운 상 형성에 의해, 따라서 확산 대신 상 변환에 의해 달성된다 (또한 본 발명에서 청구된 바와 같은 조합으로 생각될 수 있다). 제2 물질B의 제1 물질 A와의 반응은 몰 부피가 성분 A와 B의 몰 부피 합산 보다 큰 어떠한 화합물 AxBy 로도 리드된다. 상기 상 변환은 상응하는 처리 파라미터의 선택에 의해 조정된 방식으로 진행될 것이다. 따라서 만약 바람직하다면, 접착과정 중에 상기 용착된 성분 B는 성분 A와만 반응하는 것이 바람직하다. 상기 부피의 증가는 따라서 상 변화에 의해 발생된다.

상기 상 변환의 한 특정 실시 예에서, 부피의 증가가 마텐자이트 변환에 의해 만들어진다. 마텐자이트 변환은 확산이며-레티스의 전단 기계 과정에 의해 발생되는 적은 상 변환이다. 상기 전단 기계 과정은 매우 신속한 온도 강하에 의해서만 발생된다. 마텐자이트의 또 다른 장점은 마텐자이트 형성의 전단 과정에 의해 발생된 극히 높은 전위 밀도로 구성된다. 접착 과정에서 구멍이 마텐자이트 변형 중에 부피 팽창에 의해 폐쇄되며, 그러나 동시에 상기 구조가 극도로 안정해 질 것이다. 즉, 그 전위 밀도가 상승할 것이다. 상기 전위 밀도는 나중의 재 결정화 처리를 돕기 위해 일정 마텐자이트에서 사용될 수 있다.

또 다른 실시 예에서, 표면 가까이 영역 내 접착 과정 중에 부피의 증가는 합금의 스피노달(spinodal) 분해에 의해 발생된다. 스피노달 분해는 동질 구조가 임계 온도와 같은 임계 파라미터가 초과됨에 의해 적어도 두 상으로 균질 구조의 즉각적인 분리이다. 상기 균질 구조는 농도가 스피노달 내에 있는 다중 성분 시스템에 대한 냉각 처리에 의해 만들어진다. 당업자라면 어떠한 합금이 스피노달식으로 분해될 수 있으며, 이들 합금이 어떻게 생산되어야 하고 가열 처리되어야 하는 가를 알 수 있다. 분해 과정인 부피 팽창으로 리드되는 스피노달 분해가 특정 합금에서 선택된다.

1 제1 고체 기판
2 제2 고체 기판
3 제1 표면 층
3o 표면
4, 4' 제2 표면 층
4o, 4o' 표면
5, 5' 기능 층
6 유효 접촉 표면
7 중간 공간
8 미세 입자 및/또는 나노 입자
9 미세 입자 및/또는 나노 입자
10 소결 매트릭스
11 인터페이스
A 제1 물질
B 제2 물질
C 혼합 물질
R 평균 두께
D 평균 두께

Claims (26)

1. 제1 고체 기판을 제2 고체 기판에 접착하기 위한 방법에 있어서,
   제2 물질을 함유하는 기능 층을 제2 고체 기판에 형성 또는 도포하는 단계와,
   제1 물질을 함유하는 제1 고체 기판을 제2 고체 기판 상의 기능 층과 접촉시키는 단계와,
   상기 제1 및 제2 고체 기판을 함께 압착하여 상기 제1 및 제2 고체 기판 간에 영구 접착을 형성하고, 상기 제1 고체 기판에 함유된 제1 물질 내로 상기 기능 층에 함유된 제2 물질의 고체 확산에 의해 상기 영구 접착을 적어도 부분적으로 강화시켜서, 상기 기능 층이 상기 제1 고체 기판, 또는 제2 고체 기판, 또는 상기 제1 및 제2 고체 기판에 의해 소비되는 단계를 포함하되,
   상기 기능 층은 상기 제1 고체 기판과 상기 제2 고체 기판 사이에 영구 접착 형성 이전에 0.1nm 내지 25nm 범위의 평균 두께를 갖고,
   상기 제1 고체 기판과 상기 제2 고체 기판 사이의 계면에서 상기 제1 및 제2 고체 기판의 각자의 접촉 표면 상에서 고체 확산이 유도되며,
   상기 계면에서 각자의 접촉 표면 간의 갭은 상기 제1 및 제2 고체 기판을 함께 압착하는 단계 및 상기 고체 확산에 의해 야기되는 각자의 접촉 표면 중 적어도 하나의 부피 팽창에 의해 닫히며,
   상기 영구 접착은 1.5J/m²보다 큰 접착 강도를 갖는 방법.
2. 제1항에 있어서, 영구 접착의 형성이 실온과 200^oC 사이의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 고체 확산 중, 제2 물질 및 제1 물질의 몰 부피보다 큰 몰 부피를 가진 혼합 물질이 형성되는,방법.
4. 제1항에 있어서, 기능 층의 도포 또는 형성 이전에, 또는 기능 층의 도포 또는 형성 이후에, 제1 및 제2 고체 기판의 표면의 플라즈마 활성화가 발생됨을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 고체 확산은 1㎛ 보다 작은 최대 초기 두께를 갖는 제1 고체 기판의 제1 표면 층으로 제한됨을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 고체 기판을 함께 압착하는 단계는 0.1 내지 10 MPa 사이의 압력으로 발생함을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 영구 접착의 형성 동안, 상기 기능 층 내에 함유된 제2 물질에 대한, 상기 제1 고체 기판 내에 함유된 제1 물질의 용해도를 넘을 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 고체 확산은 다른 확산에 비해 그레인 경계 확산을 주종으로 하여 발생됨을 특징으로 하는 방법.
9. 제2항에 있어서, 상기 온도가 실온과 150^oC 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제2항에 있어서, 상기 온도가 실온과 100^oC 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제2항에 있어서, 상기 온도가 실온과 50^oC 사이인 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제2항에 있어서, 상기 영구 접착의 형성이 최대 12일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제2항에 있어서, 상기 영구 접착의 형성이 최대 1일 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제2항에 있어서, 상기 영구 접착의 형성이 최대 1시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제2항에 있어서, 상기 영구 접착의 형성이 최대 15분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제1항에 있어서, 상기 접착 강도가 2 J/m²보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제1항에 있어서, 상기 접착 강도가 2.5 J/m²보다 큰 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제5항에 있어서, 상기 최대 초기 두께가 100 nm보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제5항에 있어서, 상기 최대 초기 두께가 10 nm보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
20. 제5항에 있어서, 상기 최대 초기 두께 D가 1 nm보다 작은 것을 특징으로 하는 방법.
21. 제1항에 있어서, 상기 영구 접착 형성 동안, 상기 기능 층에 함유된 제2 물질에 대한, 상기 제1 고체 기판 내에 함유된 제1 물질의 용해도를 어느 고체 확산 위치에서도 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제1 고체 기판을 제2 고체 기판에 접착하기 위한 방법에 있어서,
    제2 물질을 함유하는 기능 층을 제2 고체 기판에 형성 또는 도포하는 단계와,
    제1 물질을 함유하는 제1 고체 기판을 제2 고체 기판 상의 기능 층과 접촉시키는 단계와,
    상기 제1 및 제2 고체 기판을 함께 압착하여 상기 제1 및 제2 고체 기판 간에 영구 접착을 형성하고, 상기 기능 층에 함유된 제2 물질과, 상기 제1 고체 기판에 함유된 제1 물질의 상변태에 의해 상기 영구 접착을 적어도 부분적으로 강화시켜서, 상기 기능 층이 상기 제1 고체 기판, 또는 제2 고체 기판, 또는 상기 제1 및 제2 고체 기판에 의해 소비되는 단계를 포함하되,
    상기 기능 층은 상기 제1 고체 기판과 상기 제2 고체 기판 사이에 영구 접착 형성 이전에 0.1nm 내지 25nm 범위의 평균 두께를 갖고,
    상기 제1 고체 기판과 상기 제2 고체 기판 사이의 계면에서 상기 제1 및 제2 고체 기판의 각자의 접촉 표면 상에서 상변태가 유도되며,
    상기 계면에서 각자의 접촉 표면 간의 갭은 상기 제1 및 제2 고체 기판을 함께 압착하는 단계 및 상기 상변태에 의해 야기되는 각자의 접촉 표면 중 적어도 하나의 부피 팽창에 의해 닫히며,
    상기 영구 접착은 1.5J/m²보다 큰 접착 강도를 갖는 방법.
23. 제1항 또는 제22항에 있어서, 상기 제2 고체 기판이 제1 물질을 함유하고,
    상기 기능 층이 상기 제1 고체 기판 및 제2 고체 기판의 조합에 의해 소비되는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제1항에 있어서, 상기 제1 물질이 제1 금속이고 상기 제2 물질이 제2 금속인 것을 특징으로 하는 방법.
25. 삭제
26. 삭제

Images