KR101963933B1 - 기판을 코팅 및 본딩하기 위한 방법 - Google Patents

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KR101963933B1
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마르쿠스 빔플링게르
베른하르트 레반
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에베 그룹 에. 탈너 게엠베하
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Abstract

본 발명은 제 1 확산 본드 층(5)이 제 1 표면(1o)에 평행인 방향으로 1㎛ 미만의 평균 결정립 지름 H를 갖는 결정립 표면을 형성하도록, 제 1 기판(1)의 제 1 표면(1o) 상에 제 1 확산 본드 층(5)을 형성하는 제 1 물질을 증착하는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법과 관련된다.
덧붙여, 본 발명은 이러한 방식으로 코팅된 제 1 기판(1)을 제 2 확산 본드 층(4)을 갖는 제 2 기판(3)에 본딩하기 위한 방법과 관련되며,
- 제 1 기판(1)의 제 1 확산 본드 층(5)을 제 2 기판(3)의 제 2 확산 본드 층에 접촉시키는 단계,
- 제 1 기판(1)과 제 2 기판(3) 사이에 영구 금속 확산 본드를 형성하기 위해 기판(1, 3)을 압착시키는 단계를 포함한다.

Description

기판을 코팅 및 본딩하기 위한 방법{METHOD FOR COATING AND BONDING SUBSTRATES}
본 발명은 청구항 1에 따르는 제 1 확산 본드 층으로 제 1 기판을 코팅하는 방법에 관한 것이며 청구항 6에 따르는 본딩 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 기판의 2개의 접촉 표면 사이에 기판의 영구적, 즉, 비가역적 본딩에서, 가능한 강력하고 특히 영구적인 연결을 만들어서, 높은 본드력을 만드는 것이다. 이를 위해, 종래 기술에서 다양한 접근법 및 제작 방법, 특히 높은 온도에서의 표면의 용접이 존재한다.
모든 유형의 물질, 그러나 주로 금속, 반금속, 반도체, 폴리머 및/또는 세라믹이 영구적으로 본딩된다. 영구 본딩의 가장 중요한 시스템 중 하나는 금속-금속 시스템이다. 최근 들어 주로 Cu-Cu 시스템의 등장이 증가하고 있다. 특히 3D 구조물의 개발은 대부분 서로 다른 기능 층들의 접합을 필요로 한다. 이 접합은 이른바 TSV(through silicon via)에 의해 점점 더 자주 이뤄진다. 이들 TSV들의 접촉은 구리 접촉 사이트에 의해 매우 빈번하게 발생한다. 본딩의 예를 들면, 기판의 하나 이상의 표면 상에 상당한 가치의 쓸만한 구조물, 가령, 마이크로칩이 존재한다. 서로 다른 열팽창계수를 갖는 서로 다른 물질이 마이크로칩에서 사용되기 때문에, 본딩 동안 온도를 증가시키는 것이 바람직하지 않다. 이는 열팽창을 초래할 것이며, 따라서 마이크로칩 또는 이의 근접부의 일부를 파괴할 수 있는 열 응력 및/또는 응력 유도 보이드(stress induced voiding)(SIV)를 초래할 것이다.
지금까지 알려진 제작 방법 및 방식이 재현될 수 없거나 형편없이 재현될 수 있고 변경된 조건에 거의 적용되기 어려울 수 있는 결과를 야기한다. 특히, 현재 사용되는 제작 방법이 종종 높은 온도, 특히, >400℃를 이용하여 재현 가능한 결과를 보장할 수 있다.
기술적 문제, 가령, 높은 에너지 소비량 및 기판 상에 존재하는 구조물의 가능한 파괴가 높은 본드력을 위해 필요한 고온 및 부분적으로 300℃를 훨씬 초과하는, 로딩 및/또는 언로딩으로 인해 일어나는 고속 및/또는 종종 완전한 온도 변화로부터 초래된다.
그 밖의 다른 수요는 다음과 같은 것을 포함한다:
- 백 엔드 오브 라인(back-end-of-line) 호환성
이는 공정 동안의 공정의 호환성으로 정의된다. 따라서 본딩 공정은 백 엔드 오브 라인 구조물, 일반적으로, 구조물 웨이퍼 상에 이미 존재하는 전기 전도체 및 로우-k 유전체가 공정 동안 악영향을 받거나 손상되지 않는다. 호환성 기준은 주로 열 응력 및 응력 유도 보이드(SIV)에 의한 주로 기계 및 열 로딩 가능성을 포함한다.
- 프론트 엔드 오브 라인(front-end-of-line) 호환성
이는 전기적 능동 구성요소의 제작 동안 공정의 호환성으로서 정의된다. 따라서 본딩 공정은 구조물 웨이퍼 상에 이미 존재하는 능동 구성요소, 가령, 트랜지스터가 공정 동안 악영향을 받거나 손상되지 않는다. 호환성 기준은 주로 (주로 CMOS 구조물에서의) 특정 화학 원소의 순도, 열적 응력에 의한 기계적 및 열적 로딩 가능성을 포함한다.
- 오염이 낮음
- 힘의 적용이 없음 또는 가능한 적은 힘의 적용
- 특히, 서로 다른 열팽창계수를 갖는 물질에 대해 가능한 낮은 온도.
본드력의 감소는 구조물 웨이퍼의 더 섬세한 처리를 야기하며 따라서 특히, 금속 전도체들 사이의 절연 층이 이른바 "로우-k" 물질로부터 만들어질 때 직접 기계적 로딩에 의한 고장 확률의 감소를 야기한다.
오늘날의 본딩 방법은 주로 높은 압력 및 온도에 대해 설계되어 있다. 높은 온도를 피하는 것은 주로 미래의 반도체 용접 경우에 실질적으로 중요한데, 가열 및 냉각 공정 동안 서로 다른 열팽창계수를 갖는 서로 다른 물질이 무시할 수 없는 열 응력을 생성하기 때문이다. 덧붙여, 온도가 상승함에 따른 도핑 원소(doping element)의 확산이 점점 더 문제가 된다. 도핑되는 원소가 도핑 공정 후 의도된 3차원 영역을 떠나지 않아야 한다. 그렇지 않다면, 회로의 물리적 속성이 근본적으로 변경될 것이다. 최선의 경우, 이는 열화를 초래하고, 최악의 경우이면서 가장 가능성 높은 경우, 구성요소의 동작 불능을 초래한다. 주로 메모리가 열간 공정 동안 유전체 및 이와 연관된 단축된 저장 시간의 저하로 인해 매우 민감하다. 다른 한편으로는, 용량과 성능을 향상시키기 위해 3D 기법이 점점 더 사용되는 메모리가 존재한다.
따라서 본 발명의 목적은 가능한 낮은 온도에서 및/또는 평균 공정 시간에서 가능한 높은 본드력(bond force)에 의해 2개의 기판 사이에 영구 본드를 조심스럽게 제작하기 위한 방법을 고안하는 것이다.
이 목적은 청구항 1 및 청구항 6의 특징에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 형태가 종속 청구항에서 제공된다. 상세한 설명, 청구항 및/또는 도면에서 제공되는 특징부들 중 적어도 2개의 모든 조합이 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 특정 값 범위에서, 지시된 경계 내에 있는 값들이 또한 경계 값으로 개시된 것으로 간주될 것이고 임의의 조합으로 청구될 것이다.
본 발명의 기본 아이디어는 기판들 중 하나 상에, 가능한 미세한 결정립을 갖는, 따라서 가능한 큰 결정립계 표면을 갖는 마이크로구조를 갖는 물질의 확산 본드 층을 도포 또는 생성하는 것이다. 본 발명에서 청구될 때, 특히, 본딩될 기판 표면에 수직으로 뻗어 있는 결정립계가 선호된다. 이는 본 발명에 따라 결정립 크기에 대한 제한 기준을 구성하는 확산 본드 층의 층 두께를 제어되는 방식으로 설정함으로써 달성된다. 그러나 2개의 기판은 반드시 서로 사전-본드(prebond)될 필요가 없다. 사전-본드의 형성 없이 간단한 접촉이 또한 가능하다. 본 발명에 따르면, 용어 "반응(reaction)"은 고체 확산으로 이해되어야 한다. 제 1 및/또는 제 2 기판 상에 확산 본드 층(들)을 형성/도포하기 전 및/또는 후에, 기판(들)의 세정이, 특히 헹굼 단계에서, 발생한다. 일반적으로 이 세정은 비-본딩 사이트를 초래할 표면 상에 어떠한 입자도 없음을 보장해야 한다. 본 발명에 따르면, 코팅 후 세정 단계가 생략될 수 있도록 증착 및/또는 본딩의 모든 단계가 폐쇄된 시스템, 바람직하게는, 비활성 기체로 채워진 폐쇄 시스템, 더 바람직하게는, 진공처리된 폐쇄 시스템에서 발생하는 것이 이상적이다.
본 발명의 핵심은, 제 1 기판과 제 2 기판 사이의 접촉 표면 상에, 접촉 표면 또는 기판 표면에 평행인 방향으로 1㎛ 미만의 평균 결정립 지름 H를 갖는 확산 본드 층을 형성하는 것이다.
이러한 방식으로 형성된 작은 평균 결정립 지름을 갖는 확산 본드 층이 기판들 사이의 접촉 표면 상에서의 직접적인 더 빠른 확산을 기술적으로 야기할 수 있게 하며, 따라서 주로 저온에서 영구 본드를 가능하게 하고 더 강화시키며, 본드 속도를 증가시킬 수 있다.
그 후 확산의 결과로서 표면의 변화 및/또는 벌크의 변화로서 변형이 형성된다.
주기율표의 모든 원소, 주로, 금속, 반금속(semimetal), 란탄족 및 악티늄족이 본 발명에 따르는 확산 본드 층을 위한 물질로서 가능하다.
그러나 본 발명에서 Cu-Cu 본드가 사용되는 것이 특히 바람직하다.
다음의 혼합된 형태의 반도체가 기판으로서 고려된다:
- III-V: GaP, GaAs, InP, InSb, InAs, GaSb, GaN, AlN, InN, AlxGa1-xAs, InxGa1-xN
- IV-IV: SiC, SiGe,
- III-VI: InAlP,
- 비선형 광소자: LiNbO3, LiTaO3, KDP (KH2PO4)
- 태양 전지: CdS, CdSe, CdTe, CuInSe2, CuInGaSe2, CuInS2, CuInGaS2
- 전도성 옥사이드: In2-xSnxO3-y
본 발명에 따라, 확산 본드 층의 도포 후 기판들을 접촉시키는 것이 시간 상 가능한 가까이, 특히 2시간 내에, 바람직하게는 30분 내에, 더 바람직하게는 10분 내에, 이상적으로 5분 내에 발생하는 경우가 바람직하다. 이 수단은 가능한 원치 않은 반응, 가령, 금속 확산 본드 층 또는 기판의 표면의 산화를 최소화한다.
실제 본딩 공정 전의 산화물 제거가 또한 가능하다. 상기 산화물은 가령 습식-화학적 수단에 의해 또는 대응하는 환원 가스에 의해 제거될 수 있다. 산화물 환원을 위한 임의의 알려진 화학 및/또는 물리적 방법이 사용될 수 있다.
본 발명에 따라, 접촉 표면이 접촉하기 전에, 금속 확산 본드 층 및/또는 기판의 표면의 이들 반응을 억제하기 위한 수단이 존재할 수 있으며, 특히, 기판 표면의 부동태화(passivation), 바람직하게는 N2, 포밍 가스(forming gas), 또는 비활성 분위기로의 노출, 또는 진공 상태 또는 비정질화(amorphization)가 있다.
이와 관련하여, 포밍 가스(forming gas)를 포함하는, 특히, 대부분이 포밍 가스로 이뤄진 플라스마를 이용한 처리가 특히 안정적임이 밝혀졌다. 여기서, 포밍 가스는 적어도 2%, 바람직하게는 4%, 이상적으로는 10% 또는 15% 수소를 포함하는 가스로 정의된다. 혼합물의 나머지 부분은 비활성 가스, 가령, 질소 또는 아르곤으로 구성된다. 비활성 분위기 또는 진공 분위기를 갖는 시스템에서, 기판의 이송을 완전히, 제어되고, 조절 가능한 분위기, 특히, 진공 분위기에서 수행할 수 있는 기판 핸들링 시스템에 의해 하나의 공정 챔버에서 다음 공정 챔버로의 기판 이송이 발생하는 것이 바람직하다. 이들 시스템이 해당 분야의 통상의 기술자에게 알려져 있다.
확산 본드 층이 다음의 방법 중 하나 이상에 의해 도포된다:
- CVD, 특히, PECVD, LPCVD, MOCVD 또는 ALD
- PVD, 특히, 스퍼터링 또는 진공 증착
- 에피택시, 특히, MBE, ALE
- 전기화학적 증착 공정
- 무전류 증착 공정
따라서 본 발명은 최상부 층, 즉, 확산 본드 층의 마이크로구조체 속성을 이용함으로써 서로 접촉하게 된 2개의 코팅된 기판들의 표면의 더 우수한 용접(welding)이라는 문제를 해결한다. 따라서 본 발명은 얇은 층의 제어된 증착 및/또는 물리적 공정에 의해 최상부 증착된 층의 마이크로구조체를 조절하여, 이의 결정립 계면이 가능한 크도록 하는 방법 및 공정과 관련된다. 결정립계가 기판 표면에 수직으로 뻗어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 작은 결정립 크기가 극도로 증가된 결정립계 표면을 도출하며, 따라서 더 넓은 확산 경로를 도출하고, 이는 본딩 동안 2개의 물질 층의 용접을 촉진시킨다. 따라서 본 발명에 따르는 아이디어가 결정립계 표면을 증가시킴으로써 결정립계를 따라 확산하는 이들 원자의 흐름을 증가시키는 것으로 구성된다. 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 영구 본드의 형성이 실온 내지 400℃, 특히, 실온 내지 300℃, 바람직하게는 실온 내지 200℃, 훨씬 더 바람직하게는 실온 내지 100℃의 온도에서, 특히 최대 12일 동안, 바람직하게는 최대 1일 동안, 더 바람직하게는 최대 1시간 동안, 가장 바람직하게는 최대 15분 동안 발생한다.
여기서, 비가역적 본드가 1.5 J/m2 초과, 특히, 2 J/m2 초과, 바람직하게는 2.5 J/m2 초과의 접착 강도(bond strength)를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어 접착 강도는 이른바 마자라 테스트(Maszara test)에 의해 결정될 수 있다.
특히 바람직하게, 본 발명에 따라 2개의 기판이 매우 작은 결정립 크기를 갖는, 따라서 매우 큰 결정립계 표면을 갖는 확산 본드 층을 가질 때, 접착 강도가 증가될 수 있다. 이는 양 방향 모두로의 증가된 확산 흐름을 가능하게 하며, 따라서 본딩 공정을 지원한다.
기능 층의 도포/형성 전에, 기판 표면의 플라스마 활성화가 10 내지 600kHz의 활성화 주파수 및/또는 0.075 내지 0.2watt/cm2의 전력 밀도 및/또는 0.1 내지 0.6mbar의 압력의 인가에 의해 발생할 때, 추가 효과, 가령, 접촉 표면의 평활화(smoothing)가 야기된다. 여기서 압력의 인가는 플라스마 활성화 동안 작업 분위기의 압력으로서 정의된다.
기판들이 0.1MPa 내지 10MPa의 압력으로 서로 압착될 때, 최적의 결과가 얻어질 수 있다. 압력은 바람직하게는 0.1 내지 10 MPa, 더 바람직하게는 0.1 내지 1 MPa, 가장 바람직하게는 0.1 내지 0.3 MPa이다. 압력이 크게 선택될수록, 불균일성이 커지고 층이 얇아진다.
본 발명의 하나의 실시예에 따르면, 확산 본드 층의 형성/도포가 진공 상태에서 수행된다. 따라서 원치 않은 물질 또는 화합물에 의한 확산 본드 층의 오염이 피해질 수 있다.
확산 본드 층이 바람직하게는 0.1㎚ 내지 2500㎚, 더 바람직하게는 0.1㎚ 내지 150㎚, 훨씬 더 바람직하게는 0.1㎚ 내지 10㎚, 가장 바람직하게는 0.1㎚ 내지 5㎚의 평균 두께 R로 만들어진 경우 방법의 시퀀스에서 특히 효과적이다.
본 발명의 그 밖의 다른 이점, 특징 및 세부사항이 바람직한 예시적 실시예의 기술 및 도면을 이용하여 명백해질 것이다.
도 1은 층 시스템으로 본 발명에 따라 코팅된 2개의 기판의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따르는 확산 본드 층을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따르는 중간 층을 도시한다.
도 4는 기판에 인가되는 확산 본드 층을 도시한다.
도 5는 하나의 중간 층과 하나의 확산 본드 층을 포함하는 기판에 도포된 층 시스템을 도시한다.
도 6은 2개의 중간 층과 하나의 확산 본드 층을 포함하는 기판에 도포되는 층 시스템을 도시한다.
도면의 동일한 참조번호에 의해 동일하거나 균등한 특징부가 식별된다. 도면은 실측 비율로 도시되지 않았다. 특히, 마이크로구조체를 더 잘 나타내기 위해, 중간 층 및 확산 본드 층이 몇 배 더 크게 도시되었다.
본 발명은 2개의 층 시스템(2, 4)을 통해 2개의 코팅된 기판(1, 3)을 서로 본딩하기 위한 방법과 관련된다. 층 시스템(2, 4)은 서로 다른 물리적 및/또는 화학적 속성 및 마이크로구조체를 갖는 서로 다른 유형의 임의의 개수의 층(5, 5', 5")(중간 층(5', 5) 및 확산 본드 층(5))으로 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 최상부인 층(층 시스템(2, 4) 사이의 접촉 표면)이 확산 본드 층(diffusion bond layer)(5)이며 따라서 이 층의 결정립 크기가 본 발명에 따라 제한된다.
제 1 기판(1)의 제 1 표면에 도포되는 확산 본드 층(5)이 제 1 확산 본드 층이라고 일컬어지며, 제 2 기판(3)의 제 2 표면(3o)에 도포되는 확산 본드 층이 제 2 확산 본드 층이라고 일컬어진다.
기판의 표면(1o, 3o)에 평행인 방향으로의 평균 결정립 지름 H가 바람직하게는 1㎛ 미만, 더 바람직하게는 100㎚ 미만, 더더욱 바람직하게는 10㎚ 미만, 훨씬 더 바람직하게는 5㎚ 미만, 가장 바람직하게는 1㎚이다.
평균 결정립 지름 H 또는 기판 표면에 직교하여 측정된 평균 결정립 지름 V는 바람직하게는 1㎛ 미만, 더 바람직하게는 100㎚ 미만, 더더욱 바람직하게는 10㎚ 미만, 훨씬 더 바람직하게는 5㎚ 미만, 가장 바람직하게는 1㎚ 미만이다.
결정립 지름 H와 V가 반드시 동일할 필요는 없다. 그러나 매우 얇은, 두께 t의 층의 경우, H와 V가 동일 수준의 크기를 가질 가능성이 있다. 이 경우 V 또는 t가 결정립 지름을 제한한다. 이는 결정립의 확장을 막는 표면 에너지 때문이다. 도 2에 도시된 실시예에서 수직 결정립 지름 V는 하나의 확산 본드 층(5)만으로 구성된 층 시스템(2)의 층 두께 t에 의해 제한되는 것으로 나타난다. 그 후 층 시스템(20)의 층 두께 t가 결정립 지름 V와 동일하다.
도 4에 도시된 실시예에서, 가능한 넓은 결정립 계면을 갖는 확산 본드 층(5)이 제 1 기판(1) 상에 직접 증착된다.
도 5에 도시된 본 발명에 따르는 또 다른 실시예에서, 가능한 넓은 결정립 계면을 갖는(따라서 가능한 많은 결정립계를 갖는) 확산 본드 층(5)이 그 밖의 다른 임의의 중간 층(5') 상에 증착된다. 중간 층(5')은 확산 본드 층(5)에서와 동일한 물질이고 선택사항으로서 상이한 결정립 크기 분포를 가질 수 있다. 구체적으로 접촉 표면(확산 본드 층(5)의 표면) 상의 마이크로구조체만 증착 공정에 의해서 영향을 받았다. 특히, 중간 층(5')이 전기화학적 증착 공정(ECD) 또는 PVD 공정에 의해 제작되었고, 반면에 확산 본드 층(5)은 PVD 및/또는 CVD 공정에 의해 제작된다.
도 3에 도시된 중간 층(5')은 표면(1o 또는 3o)에 평행하는 더 큰 평균 결정립 지름 H' 및 표면(1o 또는 3o)을 횡단하여 더 큰 평균 결정립 지름 V'를 가진다.본원에서, 중간 층(5')의 층 두께 t'가 평균 결정립 지름 V보다 2배, 바람직하게는 3배, 더 바람직하게는 5배, 더더욱 바람직하게는 10배, 훨씬 더 바람직하게는 100배, 가장 바람직하게는 1000배 더 큰 경우, 바람직하다.
도 6에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예에서, 또 다른 중간 층(5")이 본 발명에 따라 확산 본드 층(5)과 중간 층(5') 사이에 증착된다. 상기 중간 층(5")은 확산 본드 층(5)과 중간 층(5') 사이에 가능한 상호확산(interdiffusion)을 방지하여, 확산 본드 층(5)의 마이크로구조체가 실제 본딩 공정까지 보존되도록 하는 역할을 한다.
층 시스템(2)에서 층 시스템(4)으로의 원자의 더 효율적인 확산 및 그 반대방향으로의 확산이, 적어도 하나의 확산 본드 층의 결정립 계면(및 따라서 복수의 결정립계)에 의해 본 발명에 따라, 이들의 층 시스템(2, 4)을 통해 2개의 기판(1, 3)의 후속하는 본딩 공정에 의해 발생한다.
본 발명에 청구될 때, 확산 본드 층(5)은 접촉 표면을 형성하는 층이다. 이유는 확산 본드 층(5)이 복수의 결정립계(7)를 갖기 때문이다. 따라서 평균 확산 흐름은 이들 결정립계(7)를 따라 수직 방향으로(표면(1o, 3o)에 횡방향으로) 발생하는 것이 바람직하다.
화학종의 고유한 확산은 결정립계를 따라서보다 하나의 자유 표면을 따라서 더 발생하지만, 결정립계를 따르는 확산은 벌크 내부에서보다 크다. 따라서 본 발명에 따라, 결정립계 위에서 2개의 층 시스템(2 및 4)의 원자의 "상호확산"이 많은 수의 결정립계에 의해 발생할 것이다.
2개의 층 시스템(2 및 4)의 본딩이 가능한 낮은 온도에서 발생하는 것이 바람직하다. 금속의 경우, 본딩이 실온보다 높고 300℃보다 낮은 1.0 미만의 상동 온도에서 이뤄지는 것이 바람직하다.
구체적으로 본 발명에 따르는 층 시스템은 다음과 같을 것이다:
- Si 기판 / 얇은 확산 장벽 / 두꺼운 (ECD) Cu 층 / 얇은 확산 장벽 (예를 들어, Ti, Ta,...) / 얇은(PVD) Cu 층
- Si 기판 / 얇은 확산 배리어 / 두꺼운 (ECD) Cu 층 / 얇은 (PVD) Cu 층
- Si 기판 / 얇은 확산 배리어 / 얇은 (PVD) Cu 층
- Si 기판 / 얇은 확산 배리어 / Cu 층 / 얇은 Si 층
- Si 기판 / 얇은 확산 배리어 / Cu 층 / 전이 금속(Ti, Ta, W,...)의 얇은 층
- Si 기판 / 얇은 확산 배리어 / Cu 층 / 귀금속의 얇은 층(Au, Pd,...)
- 상기에서 언급된 층 시스템의 임의의 조합
본 발명에 따르는 본딩 공정이 앞서 언급된 층 시스템들 중 임의의 것을 그 밖의 다른 임의의 것에 본딩함으로써 이뤄질 수 있다. 본 명세서에 명시적으로 언급되지는 않더라도 본 발명의 아이디어를 기초로 하는 그 밖의 다른 임의의 층 시스템도 유사하게 고려된다.
(확산 본드 층(5)에 비교할 때) 비교적 큰 결정립 크기를 갖는 중간 층(5', 5")을 만들기 위한 본 발명에 따르는 방법이 전기화학적 증착(ECD)이다.
비교적 작은 결정립 크기를 갖는 확산 본드 층(5)을 만들기 위한 본 발명에 따르는 방법이 임의의 PVD 및/또는 CVD 방법이다.
1 제 1 기판
1o 표면
2 층 시스템
3 제 2 기판
3o 표면
4 층 시스템
4o, 4o' 표면
5 확산 본드 층
5', 5" 중간 층
6 결정립
7 결정립계
t, t' 층 두께
H, H' (평균) 결정립 지름
V, V' (평균) 결정립 지름

Claims (27)

  1. 제 1 확산 본드 층(5)이 제 1 표면(1o)에 평행인 방향으로 1㎛ 미만의 평균 결정립 지름 H를 갖는 결정립 표면을 형성하도록 제 1 기판(1)의 제 1 표면(1o) 상에 제 1 확산 본드 층(5)을 형성하는 제 1 물질을 증착함으로써, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법으로서, 제 1 확산 본드 층(5)과 제 1 기판(1) 사이에 적어도 하나의 추가 중간 층(5', 5")이 형성되고, 상기 추가 중간 층(5', 5")은 제 1 표면(1o)에 평행인 방향으로 더 큰 평균 결정립 지름 H' 및 상기 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 더 큰 결정립 지름 V'를 갖는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 결정립 표면 상의 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 1㎛ 미만의 평균 결정립 지름 V를 형성하는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 1㎛ 미만의 평균 두께를 갖도록 도포되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 100㎚ 미만의 평균 두께를 갖도록 도포되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 10㎚ 미만의 평균 두께를 갖도록 도포되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 1㎚ 미만의 평균 두께를 갖도록 도포되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추가 중간 층(5', 5")은 전기화학적 증착 공정에 의해 형성되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제 1 확산 본드 층(5)은 물리적 기상 증착과 화학적 기상 증착 중 적어도 하나에 의해 생성되는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  9. 청구항 제1항 또는 제2항에 따르는 방법에 의해 코팅된 제 1 기판(1)을 제 2 확산 본드 층을 갖는 제 2 기판(3)에 본딩하는 방법으로서, 상기 방법은
    - 제 1 기판의 제 1 확산 본드 층(5)을 제 2 기판(3)의 제 2 확산 본드 층과 접촉시키는 단계,
    - 기판(1, 3)을 서로 압착시켜 제 1 기판(1)과 제 2 기판(3) 사이에 영구 금속 확산 본드를 형성하는 단계
    를 포함하는, 본딩하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 영구 본드는 1.5J/m2 초의 접착 강도를 갖는, 본딩하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 영구 본드는 2J/m2 초과의 접착 강도를 갖는, 본딩하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 영구 본드는 2.5J/m2 초과의 접착 강도를 갖는, 본딩하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 상기 서로 압착하는 것은 0.1 내지 10MPa의 압력으로 발생하는, 본딩하는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 확산 본드 층이 고체 확산으로서 이뤄지도록 제 1 확산 본드 층과 제 2 확산 본드 층(5) 중 적어도 하나가 만들어지는, 본딩하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 고체 확산은 결정립계 확산을 적어도 주종으로 하여 이루어지는, 본딩하는 방법.
  16. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 실온 내지 500℃ 사이의 온도에서 이루어지는, 본딩하는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 실온 내지 200℃ 사이의 온도에서 이루어지는, 본딩하는 방법.
  18. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 실온 내지 150℃ 사이의 온도에서 이루어지는, 본딩하는 방법.
  19. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 실온 내지 100℃ 사이의 온도에서 이루어지는, 본딩하는 방법.
  20. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 실온 내지 50℃ 사이의 온도에* 이루어지는, 본딩하는 방법.
  21. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 최대 12일 동안 이루어지는, 본딩하는 방법.
  22. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 최대 1일 동안 이루어지는, 본딩하는 방법.
  23. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 최대 1시간일 동안 이루어지는, 본딩하는 방법.
  24. 제9항에 있어서, 영구 본드의 형성은 최대 15분 동안 이루어지는, 본딩하는 방법.
  25. 제1항에 있어서, 결정립 표면 상의 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 100㎚ 미만의 평균 결정립 지름 V를 형성하는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  26. 제1항에 있어서, 결정립 표면 상의 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 10㎚ 미만의 평균 결정립 지름 V를 형성하는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
  27. 제1항에 있어서, 결정립 표면 상의 제 1 확산 본드 층(5)은 제 1 표면(1o)에 횡방향으로 1㎚의 평균 결정립 지름 V를 형성하는, 제 1 확산 본드 층(5)으로 제 1 기판(1)을 코팅하는 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SG11201600043RA (en) 2013-07-05 2016-02-26 Ev Group E Thallner Gmbh Method for bonding of contact surfaces
WO2015053193A1 (ja) * 2013-10-07 2015-04-16 古河電気工業株式会社 接合構造および電子部材接合構造体
JP6504555B2 (ja) * 2014-11-06 2019-04-24 株式会社ムサシノエンジニアリング 原子拡散接合方法及び前記方法により接合された構造体
US9865565B2 (en) * 2015-12-08 2018-01-09 Amkor Technology, Inc. Transient interface gradient bonding for metal bonds
DE102016217414A1 (de) * 2016-09-13 2018-03-15 Hema Maschinen- Und Apparateschutz Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Verbunds aus Polycarbonat und Glas
US10037957B2 (en) 2016-11-14 2018-07-31 Amkor Technology, Inc. Semiconductor device and method of manufacturing thereof
US20230234160A1 (en) * 2022-01-24 2023-07-27 Applied Materials, Inc. Diffusion bonding of pure metal bodies

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998041354A1 (en) 1997-03-17 1998-09-24 Hitachi, Ltd. Method of solid-phase welding members
US20070037337A1 (en) 2005-08-12 2007-02-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US20070131734A1 (en) 2005-12-07 2007-06-14 Khalil Hosseini Method for the planar joining of components of semiconductor devices and a diffusion joining structure
KR100826284B1 (ko) * 2007-07-24 2008-04-30 (주)에피플러스 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2010046696A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Musashino Eng:Kk 原子拡散接合方法及び前記方法により接合された構造体
WO2012117478A1 (ja) 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 金属接合構造および金属接合方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4077558A (en) * 1976-12-06 1978-03-07 International Business Machines Corporation Diffusion bonding of crystals
WO1994017551A1 (en) * 1993-01-19 1994-08-04 Hughes Aircraft Company Intermediate-temperature diffusion welding
KR100510062B1 (ko) * 1998-08-18 2005-11-03 주식회사 하이닉스반도체 티타늄 질화막 형성 방법
KR100578976B1 (ko) * 2004-10-15 2006-05-12 삼성에스디아이 주식회사 접착력이 우수한 다층 박막 및 이의 제조방법
SG151667A1 (en) * 2006-10-12 2009-05-29 Cambrios Technologies Corp Nanowire-based transparent conductors and applications thereof
JP5070557B2 (ja) * 2007-02-27 2012-11-14 武仁 島津 常温接合方法
JP2011249361A (ja) * 2010-05-21 2011-12-08 Toyota Motor Corp 半導体装置とその製造方法
JPWO2011152423A1 (ja) * 2010-05-31 2013-08-01 三洋電機株式会社 金属の接合方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998041354A1 (en) 1997-03-17 1998-09-24 Hitachi, Ltd. Method of solid-phase welding members
US20070037337A1 (en) 2005-08-12 2007-02-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
US20070131734A1 (en) 2005-12-07 2007-06-14 Khalil Hosseini Method for the planar joining of components of semiconductor devices and a diffusion joining structure
KR100826284B1 (ko) * 2007-07-24 2008-04-30 (주)에피플러스 발광 다이오드 및 그 제조방법
JP2010046696A (ja) * 2008-08-22 2010-03-04 Musashino Eng:Kk 原子拡散接合方法及び前記方法により接合された構造体
WO2012117478A1 (ja) 2011-02-28 2012-09-07 三洋電機株式会社 金属接合構造および金属接合方法

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