一种用于集成电路（ＩＣ）的键合焊盘结构（３００），使用碳纳米管以提高线键合（３６０）的强度和弹性。在示例实施例中，在ＩＣ衬底上有键合焊盘结构（３００），该键合焊盘结构包括：具有顶表面和底表面的第一导电层（３１０），底表面附着于ＩＣ衬底上。在第一导电层（３１０）的顶表面上沉积电介质层（３２０），该电介质层具有通路阵列（３２５），通路阵列中填充有碳纳米管材料（３２５），该碳纳米管材料（３２５）与第一导电层（３１０）电耦合。存在着具有顶表面和底表面的第二导电层（３３０），该第二导电层的底表面与碳纳米管材料（３２５）电耦合。该实施例的特征也可以包括由碳纳米管材料组成的第一（４１０、５１０）或第二（４３０、５３０）导电层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及集成电路(IC)封装。更具体地，本专利技术涉及半导体衬底到封装的线键合以及增强线键合和衬底键合焊盘界面的机械强度。
技术介绍
电子工业继续依赖于半导体技术的进展以便在更紧凑的区域中实 现更高功能的器件。对于许多应用，实现更高功能的器件要求将大量的 电子器件集成到单个硅晶片中。由于每给定面积的硅晶片的电子器件的 数量增加，制造工艺变得更为困难。已经制造了各种半导体器件，在许多学科有着各种应用。这些基于硅的半导体器件常常包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)， 如p沟道MOS (PMOS) 、 n沟道MOS (NMOS)和互补MOS (CMOS) 晶体管，双极晶体管，BiCMOS晶体管。这种MOSFET器件包括导电 栅极和硅之类的衬底之间的绝缘材料；因此，这些器件通常称作IGFET (绝缘栅FET)。这些半导体器件中的每一个通常包括在其上形成多个有源器件的半导体衬底。在器件类型之间，给定有源器件的特定结构可以改变。例 如，在MOS晶体管中，有源器件通常包括源区和漏区，以及调节源区 和漏区之间的电流的栅电极。并且，这种器件可以是按照多个晶片制造步骤生产的数字或模拟器 件，例如CMOS、 BiCOMS、双极等。衬底可以是硅、砷化镓(GaAs) 或其它适合于在其上构造微电子电路的衬底。在经过制造步骤之后，硅晶片具有预定数量的器件。测试这些器件。 收集并封装好的器件。将器件键合成用户规定的封装。采用键合线实现 至半导体管芯上的键合焊盘的连接，键合线又将管芯连接至外部封装管 脚。线键合是固相焊接工艺，其中使两部分金属材料(线和焊盘表面) 紧密接触。 一旦表面紧密接触，就发生电子共享或原子的互扩散，导致 形成线键合。在线键合步骤中，结合力可导致材料变形，驱除沾污层并 平滑表面的粗糙，这可以通过施加超声能量而增强。热可促进互扩散， 从而促进键合形成。所形成的键合必须足够牢固，以抵抗在电路使用期 间可能遇到的力。釆用键合拉力测试仪，可以测量键合强度。这些 表现出不足强度的键合可以釆用此类设备筛选出来。表1描述了取决于 键合线直径的特定拉力。<table>table see original document page 6</column></row><table>表1键合线拉力要求参照图1A-1C。已经将键合线5从键合焊盘IO上卸下。并且，包 围材料15己经变形。在线键合步骤期间，用于执行焊接所需的力可能超过键合焊盘和下 面的结构的抗压强度。 一种方法是在键合焊盘限定的金属区内形成电介 质焊盘的阵列。在多层面金属器件中，这些是通路阵列，其中沉积层间 金属以连接多层金属化物(metallization)。通路阵列是使得可以通过在 接触孔中填充合适的导电材料而将一个或更多个导电层连接到另一个 的、位于电介质层内的接触孔配置，通常是金属化物。键合焊盘结构可以是图2所描述的一种。在示例三金属层面系统中， 在第一金属化物170上，电介质层150限定有通路阵列160。这种电介 质可以包括但不限于氧化硅、氮化硅、氧氮化硅、或其它的有机硅化合物。金属化物140可以沉积在这些通路160中，以及其上形成一层。在 该导电层140上，可以沉积附加的电介质材料130，通路阵列120相对 于通路阵列160稍稍错开。通常，在多层面金属系统中要求避免堆叠的 通路。在通路阵列120中沉积金属化物110，并在其上形成一层。如果 需要(未说明)，可以使用钝化层覆盖键合焊盘100中暴露的金属，以 保护焊盘，并最终保护器件不受湿气和其它沾污影响。已经示出了这些 通路阵列和在多个点处的金属化键合，以提高键合焊盘和与之键合的任 何线的强度和弹性(resilience)。需要增强键合焊盘结构的强度和弹性的技术，使得附着到上面的线 可以具有更大的粘合力，从而减小断裂的线键合的可能性。
技术实现思路
已经发现本专利技术可用于增强集成电路器件上键合焊盘的强度和弹 性。在键合焊盘的构造中，使用碳纳米管代替标准的金属化物。在示例 实施例中，在集成电路(IC)结构上有键合焊盘结构，键合焊盘结构包 括具有顶表面和底表面的第一导电层，底表面接触IC衬底。在第一导电层的顶表面上沉积电介质层，该电介质层具有通路阵列z通路阵列中填充有碳纳米管材料，碳纳米管材料与第一导电层电耦合。存在着具有 顶表面和底表面的第二导电层，第二导电层的底表面与碳纳米管材料电 耦合。该实施例的特征包括含有碳纳米管材料的第一或第二导电层。在另一个示例实施例中，在集成电路(IC)结构上有键合焊盘结构， 键合焊盘结构包括具有顶表面和底表面的第一导电层，底表面接触IC衬底。在第一导电层的顶表面上沉积电介质层，该电介质层具有通路阵 列，通路阵列中填充有碳纳米管材料，碳纳米管材料与第一导电层电耦 合。存在着具有顶表面和底表面的后续导电层，该后续导电层的底表面 与碳纳米管材料电耦合。在又一个示例实施例中，在集成电路(IC)结构上有键合焊盘结构， 键合焊盘结构包括具有顶表面和底表面的第一导电层，底表面接触IC衬底。在预定的晶体取向上，碳纳米管层沉积在第一导电层的顶表面上。碳纳米管层具有通路阵列，该通路阵列填充有界面材料；碳纳米管材料 与第一导电层电耦合。具有顶表面和底表面的后续导电层与碳纳米管材料电耦合。该实施例的特征在于界面材料可以包括选自以下材料的材 料电介质、金属化物、以及重掺杂硅。并且，电介质可以包括二氧化硅、富硅的氧化物、氧氮化硅、氮化硅、甲基倍半硅氧烷(methyl silseqioxane) (MSQ)禾口氢倍半硅氧烷(hydrogen silsequioxane) (HSQ)。 此外，界面材料可以包括第一导电层、第二导电层、铝、铜、以及铜合 金。碳纳米管层的预定晶体取向可以是垂直或水平的。在又一个实施例中，存在着一种制造在集成电路(IC)衬底上的键 合焊盘内具有碳纳米管结构的集成电路(IC)的方法。该方法包括，在 IC上限定第一导电层，该导电层具有顶表面和底表面，底表面接触IC 衬底。在电介质层上，限定通路区。在通路区中，形成碳纳米管，所述 碳纳米管与第一导电层电耦合。后续导电层具有顶表面和底表面，该后 续导电层的底表面与碳纳米管材料电耦合。该实施例的特征包括第一导 电层和含有金属化物的第二导电层。在又一个实施例中，存在着一种制造在集成电路(IC)衬底上的键 合焊盘内具有碳纳米管结构的集成电路(IC)的方法。该方法包括在IC 上限定第一导电层，该导电层具有顶表面和底表面，底表面接触IC衬 底。在第一导电层的顶表面上，沉积界面层。在界面层上限定通路区。 在通路区中，形成碳纳米管，所述碳纳米管与第一导电层电耦合。限定 具有顶表面和底表面的后续导电层，该后续导电层的底表面与碳纳米管 电耦合。该实施例的特征包括界面层可以由以下材料的至少一种材料 来沉积电介质、金属、以及重掺杂硅。并且，电介质可以选自以下材料二氧化硅、富硅的氧化物、氧氮化硅、以及氮化硅、甲基倍半硅氧烷(MSQ)和氢倍半硅氧烷(HSQ)。对本专利技术的上述总结不希望表示每一个所公开的实施例，或者本发 明的每一个方面。在附图中和随后的详细描述中提供其它方面和示例实 施例。附图说明结合附图，考本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种集成电路衬底上的键合焊盘结构（３００），该键合焊盘结构包括：具有顶表面和底表面的第一导电层（３１０），该底表面附着于集成电路衬底上并与之接触；在第一导电层的顶表面上沉积的电介质层（３２０），该电介质层具有通路阵列，通路阵列中的每一个填充有碳纳米管材料（３２５），碳纳米管材料与第一导电层（３１０）电耦合；以及具有顶表面和底表面的第二导电层（３３０），该第二导电层的底表面与该碳纳米管材料（３２５）电耦合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-3-28 60/666,0381.一种集成电路衬底上的键合焊盘结构(300)，该键合焊盘结构包括具有顶表面和底表面的第一导电层(310)，该底表面附着于集成电路衬底上并与之接触；在第一导电层的顶表面上沉积的电介质层(320)，该电介质层具有通路阵列，通路阵列中的每一个填充有碳纳米管材料(325)，碳纳米管材料与第一导电层(310)电耦合；以及具有顶表面和底表面的第二导电层(330)，该第二导电层的底表面与该碳纳米管材料(325)电耦合。2. 如权利要求1所述的键合焊盘结构(400)，其中第一导电层包 括碳纳米管材料(410)。3. 如权利要求1所述的键合焊盘结构(400),其中第二导电层包 括碳纳米管材料(430)。4. 如权利要求1所述的键合焊盘结构，其中第一导电层是金属化物 (310)。5. 如权利要求1所述的键合焊盘结构，其中第二导电层是金属化物 (330)。6. —种集成电路衬底上的键合焊盘结构(300)，该键合焊盘结构 包括具有顶表面和底表面的第一导电层(310)，该底表面附着于集 成电路衬底上并与之接触；在第一导电层的顶表面上沉积的电介质层(320)，该电介质层具有通路阵列，通路阵列中的每一个填充有碳纳 米管材料(325)，碳纳米管材料与第一导电层(310)电耦合；以及具 有顶表面和底表面的后续导电层(330)，该第二后续导电层的底表面 与碳纳米管材料(325)电耦合。7. —种集成电路衬底上的键合焊盘结构，该键合焊盘结构包括 具有顶表面和底表面的第一导电层(535),该底表面接触集成电路衬 底；在第一导电层(535)的顶表面上按照预定的晶体取向沉积的碳纳 米管层(515)，碳纳米管层(445、 445a)具有通路阵列(525)，通 路阵列(525)填充有界面材料(545)，碳纳米管材料(515)与第一 导电层(535)电耦合；以及具有顶表面和底表面的后续导电层(555)， 该后续导电层的底表面与碳纳米管材料(515)电耦合。8. 如权利要求7所述的键合焊盘结构，其中第一导电层(535)和 后续导电层(555)包括金属化...
【专利技术属性】
技术研发人员：克里丝怀兰德，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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