元件的接合方法及分离方法

摘要

一种元件的接合方法，用以解决现有的接合方法不适用于无法于500℃以上的高温环境下进行接合的元件，且不适用于接合两个由不同的材质制得的元件的问题。包括：提供两个元件，各元件分别具有一个接合部；将各元件置入一个反应腔体内，于该反应腔体内通入一个超临界流体；及对各元件加压，使各元件的该接合部相对接合。本发明另提供一种元件的分离方法。

权利要求

1.一种元件的接合方法，其特征在于，包括：

提供两个元件，各元件为由结晶硅、三五族材料、氧化物或金属所制成，且各个元件分别具有一个接合部；

将该两个元件置入一个反应腔体内，使该两个元件的接合部呈相对，于该反应腔体内通入一个超临界流体，该反应腔体内的温度为40～400℃，且压力为1,500～100,000 psi；

及

对各元件施加4～100,000 psi的压力，经由形成于该两个接合部之间的共价键，使各元件的该接合部相对接合。

2.如权利要求1所述的元件的接合方法，其特征在于，其中，该反应腔体内的温度为350℃，且压力为3,000 psi。

3.如权利要求1所述的元件的接合方法，其特征在于，其中，该超临界流体为二氧化碳、氩气、氮气或有机溶剂。

4.如权利要求3所述的元件的接合方法，其特征在于，其中，该超临界流体为四氟化碳或烃类。

5.如权利要求1所述的元件的接合方法，其特征在于，其中，该超临界流体还包括一个掺杂物，该掺杂物为氢、氮、磷、砷、氧、硫、硒、卤素或前述元素的化合物。

6.一种元件的分离方法，其特征在于，包括：

提供一个复合元件，该复合元件包括两个元件及使该两个元件相互结合的一个结合层；及将该复合元件置入一个反应腔体内，该反应腔体内的温度为40～400℃，且压力为1,

500～100,000 psi，于该反应腔体内通入一个超临界流体，使该超临界流体溶解使该两个元件相互结合的结合层。

7.如权利要求6所述的元件的分离方法，其特征在于，其中，该反应腔体内的温度为400℃，且压力为4,000 psi。

8.如权利要求6所述的元件的分离方法，其特征在于，其中，该超临界流体为二氧化碳、氩气、氮气或有机溶剂。

9.如权利要求8所述的元件的分离方法，其特征在于，其中，该超临界流体为四氟化碳或烃类。

10.如权利要求6所述的元件的分离方法，其特征在于，该超临界流体还包括一个掺杂物，该掺杂物为氢、氮、磷、砷、氧、硫、硒、卤素或前述元素的化合物。

说明书

元件的接合方法及分离方法

技术领域

[0001] 本发明关于一种元件的加工方法，尤其是一种元件的接合方法，本发明另外关于一种元件的分离方法。

背景技术

[0002] 一般半导体加工技术当中，欲将两个元件（例如两个硅晶圆）接合时，需将这些元件置于高于500℃以上的高温环境下，并对这些元件施加压力，使各元件之间相互接触的接合部产生共价键而完成接合，因而形成一复合元件。然而，在欲接合的该两个元件的由不同的材质制得的状况下，500℃以上的高温的环境会对该两个元件产生不同大小的应力，而容易导致该复合元件破裂。此外，此种方法也不适用于不耐热的元件（例如塑料基板）。

[0003] 另一方面，一般已接合完毕的复合元件（例如胶合基板、聚酰亚胺－玻璃复合基板等）需通过机械力量或化学反应分离而形成该两个元件，此时可能使该两个元件变形或破损，不利于该元件的后续工艺。

[0004] 有鉴于此，现有的元件接合及分离方法确实仍有加以改善的必要。

发明内容

[0005] 为解决上述问题，本发明的目的是提供一种元件的接合方法，适用于无法于500℃以上的高温环境下进行接合的元件，且可适用于接合两个由不同的材质制得的元件。

[0006] 本发明的又一目的是提供一种元件的分离方法，能够避免分离元件时的元件变形或破损。

[0007] 本发明的元件的接合方法，包括：提供两个元件，各个元件分别具有一个接合部；将各元件置入一个反应腔体内，使该两个元件的接合部呈相对，于该反应腔体内通入一个超临界流体，该反应腔体内的温度为40～400℃，且压力为1,500～100,000 psi；及对各元件施加4～100,000 psi的压力，使各元件的该接合部相对接合。

[0008] 因此，本发明的元件的接合方法通过通入该超临界流体，可以于相对低温的环境中（例如，40～400℃的温度下）形成一复合元件，因而本发明的元件的接合方法适用于无法于500℃以上的高温环境下进行接合的元件。此外，针对由不同的材质制得的两个元件，也可以减少不同大小的应力导致该复合元件破裂的问题。

[0009] 其中，该反应腔体内的温度为350℃，且压力为3,000 psi。如此，可以使该超临界流体维持为超临界态，进而有效提升接合的效率。

[0010] 其中，该超临界流体为二氧化碳、四氟化碳、氩气、氮气、有机溶剂或烃类，另外地，该超临界流体还包括一个掺杂物，该掺杂物为氢、氮、磷、砷、氧、硫、硒、卤素或前述元素的化合物。如此，在该两个元件进行接合的同时，该两个元件上的缺陷也可以同时被移除，进而能够获得具有较少缺陷的复合元件。

[0011] 本发明的元件的分离方法，包括：提供一个复合元件，该复合元件包括两个元件及使各个元件相互结合的一个结合层；及将该复合元件置入一个反应腔体内，该反应腔体内的温度为40～400℃，且压力为1,500～100,000 psi，于该反应腔体内通入一个超临界流体。

[0012] 因此，本发明的元件的分离方法，通过通入该超临界流体，可以使复合元件中的结合层溶解而直接分离该两个元件，避免对该两元件造成变形或破损等问题，具有维持元件的可用性的功效。

[0013] 其中，该反应腔体内的温度为400℃，且压力为4,000 psi。如此，可以使该超临界流体维持为超临界态，进而有效提升分离的效率。

[0014] 其中，该超临界流体为二氧化碳、四氟化碳、氩气、氮气、有机溶剂或烃类，另外地，该超临界流体还包括一个掺杂物，该掺杂物为氢、氮、磷、砷、氧、硫、硒、卤素或前述元素的化合物。如此，在该两个元件相互分离的同时，该两个元件上的缺陷也可以同时被移除，进而能够获得具有较少缺陷的两个元件。

附图说明

[0015] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

[0016] 图1a：进行本发明的元件的接合方法前，分离的两个元件的示意图；

[0017] 图1b：进行本发明的元件的接合方法后，接合的两个元件的示意图；

[0018] 图2a：进行本发明的分离方法前，包括两个元件及使该两个元件相互结合的一个结合层的复合元件的示意图；

[0019] 图2b：进行本发明的分离方法后，分离的两个元件的示意图。

[0020] 附图标记说明

[0021] 1  元件         11 接合部

[0022] 2  复合元件

[0023] 21 元件         22 结合层

[0024] A1 腔体         A2 流体进出孔

[0025] B  超临界流体。

具体实施方式

[0026] 为使本发明的上述及其他目的、特征及优点能更明显易懂，下文特根据本发明的较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

[0027] 本发明以下所述方向性或其近似用语，例如“前”、“后”、“上（顶）”、“下（底）”、“内”、“外”、“侧面”等，主要是参考附加附图的方向，各方向性或其近似用语仅用以辅助说明及理解本发明的各实施例，非用以限制本发明。

[0028] 请参照图1a及图1b，本发明的元件的接合方法包括：提供两个元件1；将各该元件1置入一个反应腔体A1内，于该反应腔体A1内通入一个超临界流体B；及对各该元件1加压，使该两个元件1相对接合。

[0029] 该两个元件1分别具有一个接合部11，当该两个元件1置入该反应腔体A1内时，该两个元件1的接合部11呈相对，各该元件1可以为由结晶硅、三五族材料（例如GaAs、AlGaAs）、氧化物（例如二氧化硅）或金属等半导体制造中常用的材质所制成，本领域技术人员可依照需求而适当选择，不以此为限。

[0030] 该超临界流体B可以还包括一个掺杂物，该掺杂物为氢、氮、磷、砷、氧、硫、硒、卤素或前述元素的化合物。通过使该超临界流体包括该掺杂物，可以在该两个元件1进行接合的同时，该两个元件1上的缺陷也可以同时被移除，进而能够获得具有较少缺陷的复合元件。另外地，该超临界流体可以选择二氧化碳、四氟化碳、氩气、氮气、有机溶剂（例如甲醇、乙醇、丙酮等）或烃类（例如甲烷、乙烷、丙烷、乙烯、丙烯等）等常用的超临界流体。

[0031] 为了使该超临界流体维持超临界状态，该反应腔体内的温度为40～400℃，较佳为350℃，并且该反应腔体内的压力为1,500～100,000 psi，较佳为3,000 psi。

[0032] 对各元件1加压时，施加4～100,000 psi的压力，使各该元件1的该接合部11相对接合。另外地，对各该元件1加压的方式不特别限制，例如可以使用加压机械或强力磁铁等对该两个元件1加压，以使该两个元件1相互接合。

[0033] 如图1a及图1b所示，本实施例中，用本发明的元件的接合方法接合元件时，首先提供该两个元件1，将该两个元件1置入该反应腔体A1内，且使该两个元件1的接合部11相对，于该反应腔体A1内（该反应腔体A1内的温度为350℃且压力为3,000 psi）通过一流体进出孔A2通入该超临界流体B，且依照图1b所示的箭头方向对各该元件1施加4 psi的压力以使相对的该接合部11相对接合，此时该超临界流体B在该接合部11提供用以形成共价键的原子，且各该元件1所受到的压力使各该接合部11靠近到足以产生反应形成共价键，借此完成该两个元件1的接合。

[0034] 请参照图2a及图2b，本发明的元件的分离方法包括提供一复合元件2；及将该复合元件2置入该反应腔体A1内，于该反应腔体A1内通入该超临界流体B。

[0035] 该复合元件2包括两个元件21及使该两个个元件21相互结合的一结合层22，另外地，该复合元件2的材质可以为例如纯硅及其化合物（例如，硅化锗、硅化碳、氮化硅、一氧化硅、二氧化硅）、纯锗及其化合物（例如，氮化镓、砷化镓）、氧化铝、磷化铟、二硫化钼、石墨烯、有机聚合物（例如，聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺）等半导体制造中常用的材质，本领域技术人员可依照需求而适当选择，不以此为限。该结合层22可以为例如银胶、铜胶、硅胶、有机凝胶、树脂、或熔点低于400℃的金属（例如，锡、铟、镓等）半导体制造中常用于黏合剂，且可溶于该超临界流体，也为本领域技术人员可依照需求而适当选择，不以此为限。

[0036] 为了使该超临界流体B维持超临界状态，该反应腔体A1内的温度为40～400℃，较佳为400℃，并且该反应腔体内的压力为1,500～100,000 psi，较佳为4,000 psi。另外地，可作为该超临界流体的物质以及可添加至该超临界流体的掺杂物已如上述说明，于此不再赘述。

[0037] 如图2a及图2b所示，用本发明的元件的分离方法分离元件时，首先提供该复合元件2，将该复合元件2置入该反应腔体A1（该反应腔体A1内的温度为400℃且压力为4,000 psi）内，于该反应腔体A1内通过该流体进出孔A2通入该超临界流体B，此时该超临界流体B溶解该结合层22，以使该两个元件21直接分离。

[0038] 综上所述，本发明的元件的接合方法，通过通入该超临界流体，可以于相对低温的环境中（例如，40～400℃的温度下）形成一复合元件，因而本发明的元件的接合方法适用于无法于500℃以上的高温环境下进行接合的元件。此外，针对由不同的材质制得的两个元件，也可以减少不同大小的应力导致该复合元件破裂的问题。

[0039] 另外地，本发明的元件的分离方法，通过通入该超临界流体，可以使复合元件中的结合层溶解而直接分离该两个元件，避免对该两元件造成变形或破损等问题，具有维持元件的可用性的功效。

[0040] 虽然本发明已利用上述较佳实施例公开，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种更动与修改仍属本发明所保护的技术范畴，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书的内容为准。