KR20020032264A - 표면장력을 이용한 두 물체의 본딩방법과 이를 이용한구조물 제작방법 및 패키징방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면장력을 이용한 두 물체의 본딩방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법에 관한 것으로서, 특히 용융가능한 재질을 두 물체사이에 삽입한 후 상기 재질에 열을 가하여 상기 재질을 녹여서 두 물체를 접합하는접합 방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법에 관한 것이다. 상기 방법에 의하면 두 물체사이가 약간의 간극이 있어도 표면장력에 의하여 물체가 둥글게 되려는 성질 때문에 두 물체를 견고하게 접합할 수 있는 장점이 있다.

Description

표면장력을 이용한 두 물체의 본딩방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법{.}

본 발명은 표면장력을 이용한 두 물체의 본딩방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법에 관한 것으로서, 특히 용융가능한 재질을 두 물체사이에 삽입한 후 상기 재질에 열을 가하여 상기 재질을 녹여서 두 물체를 접합하는접합 방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 방법에 의하면 두 물체사이가 약간의 간극이 있어도 표면장력에 의하여 물체가 둥글게 되려는 성질 때문에 두 물체를 견고하게 접합할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 표면장력을 이용한 두 물체의 본딩방법과 이를 이용한 구조물 제작방법 및 패키징방법에 관한 것이다. 두 개의 물체를 서로 접합하는 것은 여러 분야에서 중요한 기술이다. 반도체 칩을 제조하는 공정과 최근 각광을 받고 있는 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 등의 기술에서 특히 중요하다. MEMS 기술은 마이크로 스케일의 기계와 전자회로 등이 결합되는 기술로서 최근에는 광학, 생물학 등과 결합하여 더욱 더 중요하게 되어가고 있다. 예를 들어 가로 세로가 수십 미크론 정도의 유로에 피를 통하게 하고, 유로의 일측에 DNA 정보를 감지할 수 있는 센서를 배치한 DNA Chip도 MEMS 기술의 한 분야이다. 이러한 MEMS와 반도체 기술에서는 웨이퍼를 붙이는 본딩(Bonding)과 , 구조물을 기판위에서 작동하도록 하는 미세기계제작 공정과, 기판위에 회로와 기계가 결합된 부품이 공기와 완전히 차단되도록 하는 밀폐형 패키지(Hermetic package) 등의 기술이 중요하다.

이러한 기술은 기본적으로 본딩기술을 이용하는 경우가 많다.

관련문헌(예: Audet. S. A., Edenfeld. K.M, "Integrated Sensor Wafer-Level Packaging," Transducers '97, 1997, pp:287-289)를 참고하면 보통 많이 사용하는 본딩은 어노딕본딩 (Anodic bonding), 유테틱본딩 (Eutetic bonding) 등이다. 어노딕본딩은 실리콘웨이퍼와 글래스에 강한 압력을 가하면서 300-450 ℃의 분위기에서 300-1000V의 높은 전압을 가하여 실리콘과 글래스를 접합하는 방법이다. 유테틱본딩은 두 실리콘사이에 얇은 금속을 넣고 열을 가할 때 실리콘과 금속사이에 유테틱얼로이(Eutetic Alloy)가 형성되는 것을 이용한다. 예를 들어 금은 실리콘과 363 ℃에서 유테틱얼로이를 형성한다. 이러한 본딩기술은 장점과 단점을 가지고 있다. 어노딕본딩은 실리콘과 글래스를 본딩할 수 있지만 높은 압력, 온도와 전압을 가하므로 기존의 CMOS Device를 보호하기 위하여 쉴딩 (Shielding)을 하여야 하며 접합면을 아주 평탕하게 하여야하는 단점이 있다. 유테틱본딩은 금을 이용하여 접합하므로 중금속의 오염을 피해야하는 CMOS Device에서는 사용하기 곤란하고 접합면이 서로 접촉된 상태에서 압력과 열을 가해야하므로 접합면이 서로 잘 접촉하여야만 제대로 된 본딩을 할 수 있다. 즉 기존의 어떠한 본딩방법이라도 접합면이 서로 잘 접촉하여야만 제대로 된 본딩을 할 수 있으므로 접합할 때 두 웨이퍼를 마주보는 면을 아주 평탄하게 처리하고 강한 압력으로 눌러야함 되는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 다수의 불편함과 문제점을 제거하기 위한 것으로서, 접합면이 거칠거나 압력을 가하지 않아 서로 간격이 있어도 두 물체를 본딩할 할 수 있게 하는데 그 목적이 있다. 이때 본딩을 하기 위하여 사용하는 기본 개념은 물체가 녹을 때 표면적을 최소화하기 위하여 둥근 공처럼 되는 현상을 이용한다. 그러므로 두 접합면이 수 미크론 정도 떨어져 있어도 접합면을 서로 기계적, 전기적 또는 광학적으로 연결할 수 있다.

제 1도는 본 발명의 개념도

제 2도는 본 발명에 따른 본딩방법의 일 실시예

제 3도는 본 발명에 따른 패키징의 일 실시예

제 4도는 본 발명에 따른 구조물제작의 일 실시예

제 5 도는 제4도의 구조물을 제작하기 위한 공정의 일 실시예

전술한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 본딩방법이 구성된다.

두 물체를 접합하기 위한 한쪽 물체인 제 1 물체의 일부에 상기 제 1 물체와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 물체와는 소정의 거리를 두고 접착물질이 발라진 또 다른 물체인 제 2 물체를 가까이 대는 단계;

상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1물체와 제 2 물체의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 두 물체를 본딩하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

상기 본딩 방법에 덧붙여, 다음을단독으로 또는 병행하여 더 실시하면 더 바람직한 결과를 가져올 수 있다.

- 접합물질의 면적이 그 위를 덮고 있는 용융물질의 면적보다 작아서 열을 가할 때 접합물질의 위에서 용융물질이 녹으면서 둥그렇게 변하려고 하는 것을 특징으로 하

- 접합물질은 여러 박막으로 구성되며, 그 구성막중 하나에 금이나 금의 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 용융물질에 금이나 금의 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 제 1항에 있어서, 용융물질을 녹이기 위하여 상기 물체를 전체적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 용융물질을 녹이기 위하여 상기 두 물체중 일부를 국부적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 상기 두 물체의 일부에 도체를 설치하여 도체에 가해지는 전류에 의한줄(Joule)열에 의하여 물체가 가열되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 상기 두 물체의 일부에 도체를 설치하여 외부에서 가해주는 전자기파를 받아 상기 도체에 발생하는 유도전류에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 상기 두 물체의 일부나 용융층에 빛을 포함하는 전자기파를 조사하여 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 용융물질에 유기물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 상기 용융물질이 녹을 때 제1 및 제 2의 물체와 붙지 않는다면, 붙지 않는 쪽의 상기 물체의 상기 보호물질이 없는 것을 특지응로 하는 본딩방법.

또 다른 본딩방법은 다음과 같다.

제 1 웨이퍼의 일부에 상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼와 제 2 웨이퍼의 접착물질을 연결하는단계;의 조합을 포함하여 두 웨이퍼를 본딩하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

상기 본딩 방법에 덧붙여, 다음을단독으로 또는 병행하여 더 실시하면 더 바람직한 결과를 가져올 수 있다.

- 제 1웨이퍼와 제 2웨이퍼중 적어도 하나가 가공된 기계구조물을 가지는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 상기 기계구조물을 가지는 웨이퍼가 본딩후 제거되면, 상기 기계구조물이 다른 웨이퍼로 전사 (Transfer)되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

- 본딩된 구조물이 그 안에 있는 회로, 기계구조물 등 내부 물체를 보호하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

또 다른 본딩방법은 다음과 같다.

두 물체를 부착하기 위하여 상기 두물체중 하나인 제 1물체의 일부에 부착되는 접착물질을 바르는 단계와;

상기 접착물질위에 위치하는 상기 용융물질보다 넓은 면적을 가지는 용융물질을 바르는 단계와;

상기 접착물질과 용융물질이 발려진 제 1 물체와는 소정의 거리를 두고 또 다른 물체인 제 2의 물체를 가까이 대는 단계;

상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의해 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체을 연결하는 단계;의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.

패키징을 위한 바람직한 구성은 다음과 같다.

기계구조물 또는 회로 등 보호해야할 부분을 가진 제 1 웨이퍼를 준비하는 단계와;

상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고서, 상기 보호해야할 부분을 덮어서 보호할 수 있는 공간을 가지며 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼와 제 2 웨이퍼의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 패키징하는 것을 특징으로 하는 패키징방법.

바람직한 구조물 제작 방법의 구성은 아래와 같다.

기계구조물 또는 회로 등을 가져도 좋은 제 1 웨이퍼를 준비하는 단계와;

상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고서, 기계구조물이나 회로 등 전사 (Transfer) 하기를 원하는 부분을 가지며 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼의 접착물질과 제 2 웨이퍼의 상기 전사를 원하는 부분의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 구조물을 제작하는 것을 특징으로 하는 구조물제작방법.

- 상기 전사를 원하는 부분을 제외한 나머지 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 구조물제작방법.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

제 1 도는 본 발명의 기본 개념을 설명하는 그림이다. 기본 개념은 저항, 트랜지스터 등의 전자부품을 꼽는 기판(PCB)을 예로 설명한다. 회로 부품을 부착하는 PCB기판(101)과 상기 기판에 부착된 박막의 동판(102), 그리고 상기 기판과 상기 동판에 동시에 접촉하고 녹여져서 납작하게 눌려진 납(Lead, 103)이 있다. 상기 기판을 뜨거운 오븐 또는 노(Furnace)에 넣으면 상기 납은 녹고, 녹은 납 104은 상기 기판 101에는 붙지 않고 표면장력에 의하여 표면적을 최소화하기 위하여 둥글게 되려는 성질이 있다. 이때 PCB기판위에 동판을 가진 또 다른 기판(미도시)을 105의 위치에 가져오면 상기 납 104는 두 기판사이를 전기적, 기계적으로 연결하게 되며온도를 내렸을 때도 그 모양을 유지하게 된다. 상기 설명에서는 본 발명의 기본 개념을 설명하기 위하여 기존의 회로부품을 꼽아서 납땜하는 기판을 예로 들어 설명한 것이지만 더 미시적인 마이크로머신에서도 같은 개념의 설명이 가능하다.

상기한 본딩 방법은 본딩의 본래의 목적외에 마이크로 머신의 제작, 패키징등 본딩에서 파생된 다수의 기술에 응용이 가능하다. 바람직한 한 실시예를 설명한 것을 제 2도에서 보여준다. 제 2도의 방법은 두 개의 웨이퍼, 또는 웨이퍼의 작은 조각을 두 개 붙이는데 사용될 수 있는 바람직한 방법이다. 설명의 편의상 두 개의 실리콘 웨이퍼를 붙이는 것을 예로 설명한다. 실리콘 웨이퍼 201위에 용융금속이 부착되지 않는 특징을 지닌 보호층 202를 Deposition한다. 상기 보호층 202는 뒤에 올려질 막에 따라 여러 가지가 사용될 수 있다. 즉 질화실리콘, 또는 산화실리콘 등을 CM0S공정에서 쉽게 올릴 수 있으므로 상기 보호층에 사용될 수 있다. 상기 보호층 202위에 Cr/Au 등의 접착층 203을 Deposition 또는 Evaporation등의 박막기술로 올린후 마스크(미도시)를 이용하여 반도체 공정의 리소그래피 기술로 원하는 부분만 남기도록 패터닝 (Patterning)하여 필요한 접착층 203만 남도록 한다. 이렇게 한후 상기 접착층 203과 상기 보호층 202를 포함한 영역에 AuSn용융층의 박막 204를 올려서 상기 보호층 202의 일부와 상기 접착층 203의 일부 또는 전부를 포함하는 부분을 덮도록 상기 용융층 204를 마스크 (미도시)를 이용하여 패터닝하여 아래판 200을 완성한다. 상기 아래판 200의 윗부분에 실리콘 기판 221의 일부 또는 전부에 Cr/Au 등의 접착층 222을 형성한 윗판 220을 소정의 거리만큼 띄우고 정렬(Allign)한후, 상기 용융층 204가 녹도록 열을 가하면 상기 용융층은 녹아서둥근형태로 되다가 상기 윗판 220의 접착층 222에 닿은 후 냉각시키면 굳어서 본딩이 된다. 번호 213은 접합이 끝난 상태의 용융물질의 모습을 나타낸 것이다. 도 2를 이용한 본 발명의 일 실시예에서는 기판으로는 실리콘을 사용하고 용융층으로서 AuSn과 접착층으로 Cr/Au를 이용하여 설명하였으나 꼭 이러한 물질에만 본 발명이 국한되는 것은 아니다. 두 개의 물체를 붙이기 위해서 용융물질로는 보통 사용되는 온도에서는 고체의 형태이며 접합시에만 액체의 형태를 가지는 모든 물질을 사용할 수 있다. 그리고 접착층으로는 보호층과 잘 붙으며 용융층과 잘 붙지 않는 어떠한 물질도 사용이 가능하다. 예를 들면 용융물질로 Glass, Pr(Photoresister) 등의 물질도 사용이 가능하며 접착층으로는 Au, Au를 포함하는 합금 또는 알루미늄 등이 사용될 수 있다. 그리고 기판이 보통의 회로를 꾸미는데 사용되는 PCB 기판이라면 접착층으로는 구리가 용융층으로는 납이 사용될 수 있다. 웨이퍼 자체가 용융물질과 붙지 않으면 상기설명에서 상기 보호물질은 사용하지 않아도 된다. 또한 앞에선 두 물체를 부착시키기 위하여 소정의 거리를 띄우는 것을 예로 들어 설명하였으나 밀착된 상태에서도 본딩이 된다. 이때 본딩을 시키기 위하여 두 물체를 전체적으로 가열을 하여도 되지만 본딩이 되는 접착층 또는 용융층에 전류를 가하여 국부적으로 Joule 열이 발생하게 하여 녹여서 본딩을 시킬 수도 있다. 또한 외부에서 전자기파를 가하여 접합면을 구성하는 도체나 유도전류유도용 도체에서 발생하는 유도전류에 의한 열를 이용하여 가열할 수도 있다. 또한 전자기파의 일종인 빛을 이용하여 직접 용융층을 용융시킬 수도 있다. 이상의 가열방법은 몇 가지 예를 든 것으로서 외부에서 가해주는 여러 에너지가 최종적으로 용융층을 가열시키는 어떠한 에너지도 이용이 가능하다.

제 3도는 2도를 참고로 설명한 본딩 기술을 이용하여 회로나 기계구조물을 포함하는 부분을 밀봉하는 패키징기술을 보여주는 것이다. 기판 301의 일측에는 회로나 기계구조물중 적어도 하나를 포함하는 밀봉될 부분 302가 있고 상기 밀봉될 부분의 주위로 상기한 보호층, 접착층 용융층이 포함된 본딩부 303이 위치하며, 상기 밀봉될 부분 302와 마주보는 위치에 공간 305를 가진 또 다른 기판 304를 마주보게 한다. 상기 또다른 기판 304에는 제 2도에서 설명한 바와 같이 접착층 (미도시)이 형성되어 있다. 상기 두기판 301과 304를 소정의 거리를 띄우거나 밀착시킨 상태에서 열을 가하면 상기 본딩부 303의 용융층이 녹으면서 상대편 기판 304가 기판 301에 본딩되어 패키징된다. 이때 열을 가하는 방법은 전술한 바와 같이 전체에 열을 가하거나 일부에 열을 가할 수 있다.

제 4도는 제 2도를 참고로 설명한 본딩 기술을 이용하여 제작한 간단한 기계구조물 400의 예를 보여주는 것이다. 제 2 도의 방법으로는 마이크로액츄에이터와 마이크로센서 등에서 가장 중요한 콤드라이브(Comb Drive, US Patent Number 5025346) 등 여러 가지 기계구조물을 만들 수 있다. 기계구조물 402는 기판 401위에 하나의 기계구조물을 제작한 것이고 기계구조물 403은 두 개의 기계구조물을 직렬로 붙여서 제작한 것으로서 기본적으로 기계구조물 402를 만드는 방법을 두 번 반복한 것이다. 따라서 여기서는 편의상 기계구조물 402를 제작하는 방법을 설명한다.

제5도는 제4도에서 설명한 기계구조물 402를 제작하는 방법에 관한 것으로한 실시예를 나타낸 것이다. 설명의 편의상 실리콘 웨이퍼위에 실리콘 구조물을 제작하는 것을 설명한다. 실리콘 웨이퍼 501위에 향후 형성될 접합층 503과는 잘 붙으면서 용융된 용융층 504와는 잘 붙지 않는 재료인 보호층의 막 502를 형성한다. 상기 보호층위에 접합층의 막을 올리고 패터닝하여 필요한 접합층 503만 남긴다. 상기 보호층은 필요에 따라 패터닝 하여 사용할 수 있다. 상기 접합층 503과 상기 보호층 502위에 용융층 504의 막을 형성하여 패터닝한다. 이렇게 하므로서 하부판 500이 완성된다. 이때 용융층의 막 504은 패터닝된 접합층 503을 완전히 덮고 보호층 502의 일부를 덮는 것이 나중에 상기 용융층이 녹았을 때 접합층위에 용융층이 표면장력에 의하여 동그란 모양이 되려는데 도움이 된다.

그림 5의 바)에서 보여주는 상부판의 최종적인 모양인 520을 얻기 위하여 샌드위치로 만들어진 웨이퍼 510을 이용한다. 상기 샌드위치 웨이퍼는 SOI (Silicon on Insulator)로 알려진 실리콘 웨이퍼사이에 산화실리콘을 끼워진 웨이퍼여도 좋고, 두 개의 실리콘 웨이퍼를 반도체 공정에서 이용하는 감광물질 (Photoresist) 등의 보조재료로 임시로 붙인 웨이퍼일 수도 있다. 샌드위치 웨이퍼를 쓰는 이유는 구조물의 두께를 수에서 수십미크론으로 만들 때 단일웨이퍼는 다루기 어려우므로 두꺼운 웨이퍼를 붙여서 작업하면 안정성이 있기 때문이다. 만약 향후 형성될 구조물의 두께가 수백 미크론이라면 샌드위치의 웨이퍼를 안 쓰고 단일 웨이퍼를 이용할 수도 있다. 제 5도의 라)에서 바)사이의 그림을 참고하여 샌드위치 웨이퍼를 사용한 경우를 예로 들어 설명한다. 두 개의 웨이퍼 511과 513사이에 접합용 보조물질 512로 이루어진 샌드위치 웨이퍼 510위에 접합층 514의 막을 형성한 뒤 리소그래피기술로 패터닝하여 접합층의 일부를 제거하고 RIE(Reactive Ion Etching) 또는 Bulk Micromaching 기술 등을 이용하여 구조물이 움직일 수 있는 공간 515를 만들고 보조재료를 채워넣고 평탄화한다. 이때 보조재료는 PSG (Phosphosilicate glass) 등 전체 공정에 영향을 안주는 재질이면 되고 상기 공간의 깊이가 깊지 않다면 다음 리소그래피작업을 진행하는데 지장이 없으므로 상기 보조재료로 채워넣지 않아도 된다. 이렇게 한 후 구조물부를 만들기 위해 리소그래피기술로 패터닝한 후ICP RIE (Inductively Coupled Plaza RIE) 등의 다수의 에칭기술을 이용하여 상기 접합층 514의 일부를 제거하고 상기 실리콘 513을 에칭하여 구조물부를 형성한다. 그림 5의 바)는 구조물부를 형성 한 후의 모습으로서 519는 구조물, 517은 구조물의 공간, 516은 에칭되어 형성된 공간을 나타낸다. 그리고 518은 구조물부 519를 바닥에 붙여주는 앵커(Anchor)역할을 할 부분으로서 접합층의 일부를 남긴 것이다. 이렇게 하면 상기 구조물부 519를 가진 상부판 520이 완성된다.

이렇게 완성된 상부판 520을 하부판 500과 정렬 (Align)하여 적당한 간격을 유지하거나 필요하면 밀착시켜서 가열하면 패터닝된 용융부 504는 표면장력에 의하여 둥그렇게 되면서 두 개의 접합부 503와 518을 연결하고 굳어진 뒤에는 고체상태로 연결되는 연결부 530이 되어 상부판 520이 하부판 500을 본딩시킨다. 그 후 불필요한 웨이퍼 511과 보조재료 512를 제거하면 실리콘웨이퍼 501위에 필요한 모양의 기계구조물 519를 가진 기계구조물 칩 540을 얻게 된다. 제 5도의 설명에서 사용되는 재질은 용융층에 AuSn, 접합층에 Cr/Au, 보호층에 산화실리콘 또는 질화실리콘의 막을 이용할 수 있으나 위의 발명의 목적에 맞게 재질은 변경이 가능하다.두 웨이퍼 500, 513중 적어도 하나가 필요한 회로부나 전기배선을 가질 수 있다. 상기 막은 박막의 형태로 형성하는 것이 유리하다.

지금까지 두 개의 물체를 접할 할 때 두 물체에 접합면을 형성하고 상기 접합면사이에 용융물질을 넣어서 가열될 때, 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 될려는 성질을 이용하여 두 개의 물체를 접합하는 방법과 이를 이용한 패키지, 구조물 제작 방법에 관하여 설명하였으나 이러한 발명중 단순한 치환이나 물질을 바꾼 것과 같이 용이하게 변경하는 것은 모두 본 발명의 범위에 속한다. 즉 용융물질에 납을 이용하고 접합물질에 구리를 사용하는 것과 같은 것은 본 발명에 속한다. 또한 본 발명에서 설명한 방법의 실시방법의 순서를 바꾸어서 실시하거나, 설명한 방법을 여러번 사용하여 실시하는 것도 본 발명에 속한다. 또한 용융물질을 녹이는 방법은 용융물질에 에너지를 가하여 고체상태에서 액체상태로 바꾸는 모든 방법을 포함한다.

두 물체가 완전히 밀착되어야만 본딩이 가능한 기존의 방법과는 달리 본 발명에 의한 본딩방법을 이용하면 두 개의 물체가 소정의 간격을 유지하고 떨어져 있어도 녹은 용융층의 표면장력에 의하여 용융층이 둥글게 되려는 성질 때문에 두 물체를 용융층을 매개로 하여 본딩시킬 수 있다. 본 발명은 두물체를 본딩시키는 본래의 목적 뿐아니라 본딩을 이용하는 모든 파생기술에 응용이 가능하다. 즉 회로소자를 패키징하는 것과 마이크로 구조물을 만드는 것에 이용이 가능하다. 또한 DNA Chip이나 유체(Fluid)가 흐를 수 있는 유로를 만드는 등 여러 마이크로머신에 본발명에서 언급한 내용을 이용할 수 있다.

Claims (19)

1. 두 물체를 접합하기 위한 한쪽 물체인 제 1 물체의 일부에 상기 제 1 물체와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

   상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

   상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

   상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 물체와는 소정의 거리를 두고 접착물질이 발라진 또 다른 물체인 제 2 물체를 가까이 대는 단계;

   상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1물체와 제 2 물체의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 두 물체를 본딩하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
2. 제 1항에 있어서, 접합물질의 면적이 그 위를 덮고 있는 용융물질의 면적보다 작아서 열을 가할 때 접합물질의 위에서 용융물질이 녹으면서 둥그렇게 변하려고 하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
3. 제 1항에 있어서, 접합물질은 여러 박막으로 구성되며, 그 구성막중 하나에 금이나 금의 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
4. 제 1항에 있어서, 용융물질에 금이나 금의 합금을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
5. 제 1항에 있어서, 용융물질을 녹이기 위하여 상기 물체를 전체적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
6. 제 1 에 있어서, 용융물질을 녹이기 위하여 상기 두 물체중 일부를 국부적으로 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
7. 제 5항과 6항에 있어서, 상기 두 물체의 일부에 도체를 설치하여 도체에 가해지는 전류에 의한 줄(Joule)열에 의하여 물체가 가열되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
8. 제 5항과 6항에 있어서, 상기 두 물체의 일부에 도체를 설치하여 외부에서 가해주는 전자기파를 받아 상기 도체에 발생하는 유도전류에 의하여 가열되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
9. 제 5항과 6항에 있어서, 상기 두 물체의 일부나 용융층에 빛을 포함하는 전자기파를 조사하여 가열하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
10. 제 1항에 있어서, 용융물질에 유기물질을 이용하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
11. 제 1항에 있어서, 상기 용융물질이 녹을 때 제1 및 제 2의 물체와 붙지 않는다면, 붙지 않는 쪽의 상기 물체의 상기 보호물질이 없는 것을 특지응로 하는 본딩방법.
12. 제 1 웨이퍼의 일부에 상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

    상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼와 제 2 웨이퍼의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 두 웨이퍼를 본딩하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
13. 제 12항에 있어서, 제 1웨이퍼와 제 2웨이퍼중 적어도 하나가 가공된 기계구조물을 가지는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
14. 제 13항에 있어서, 상기 기계구조물을 가지는 웨이퍼가 본딩후 제거되면, 상기 기계구조물이 다른 웨이퍼로 전사 (Transfer)되는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
15. 제 13항에 있어서 본딩된 구조물이 그 안에 있는 회로, 기계구조물 등 내부 물체를 보호하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
16. 두 물체를 부착하기 위하여 상기 두물체중 하나인 제 1물체의 일부에 부착되는 접착물질을 바르는 단계와;

    상기 접착물질위에 위치하는 상기 용융물질보다 넓은 면적을 가지는 용융물질을 바르는 단계와;

    상기 접착물질과 용융물질이 발려진 제 1 물체와는 소정의 거리를 두고 또 다른 물체인 제 2의 물체를 가까이 대는 단계;

    상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의해 상기 제 1 물체와 상기 제 2 물체을 연결하는 단계;의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 본딩방법.
17. 기계구조물 또는 회로 등 보호해야할 부분을 가진 제 1 웨이퍼를 준비하는 단계와;

    상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고서, 상기 보호해야할 부분을 덮어서 보호할 수 있는 공간을 가지며 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

    상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼와 제 2 웨이퍼의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 패키징하는 것을 특징으로 하는 패키징방법.
18. 기계구조물 또는 회로 등을 가져도 좋은 제 1 웨이퍼를 준비하는 단계와;

    상기 제 1 웨이퍼와 잘 부착되나 녹은 용융물질과는 붙지 않는 보호물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질위에 위치하며 상기 보호물질의 일부에 부착되며 상기 용융물질과 잘 붙는 접착물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 상기 접착물질위에 위치하며 상기 보호물질과 상기 접착물질의 전부 또는 일부에 상기 용융물질을 바르는 단계와;

    상기 보호물질과 접착물질과 용융물질이 발려진 상기 제 1 웨이퍼와는 소정의 거리를 두고서, 기계구조물이나 회로 등 전사 (Transfer) 하기를 원하는 부분을 가지며 접착물질이 발라진 또 다른 제 2 웨이퍼를 가까이 대는 단계;

    상기 용융물질에 열을 가하여 녹여진 용융물질이 표면장력에 의하여 둥그렇게 되려는 성질에 의하여 상기 제 1웨이퍼의 접착물질과 제 2 웨이퍼의 상기 전사를 원하는 부분의 접착물질을 연결하는 단계;의 조합을 포함하여 구조물을 제작하는 것을 특징으로 하는 구조물제작방법.
19. 제 18항에 있어서, 상기 전사를 원하는 부분을 제외한 나머지 부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 구조물제작방법.