專利名稱：自組裝單層膜作為氧化物抑制劑的應用的制作方法
自組裝單層膜作為氧化物抑制劑的應用對相關申請的交叉參考本申請根據巴黎公約要求2008年10月四日提交的美國專利申請號12Λ60，471 的優先權，其通過引用的方式以整體并入本文。背景本公開一般地涉及自組裝單層膜的領域，并且更具體地涉及自組裝單層膜在含觸點金屬例如銦的襯底上的應用，以防止當連接外圍電子元件時形成氧化物。自組裝單層膜(SAM)是由單層分子在襯底上組成的表面。可以通過將所希望的分子的溶液加到襯底表面上并清洗掉過量的溶液來簡單地制備自組裝單層膜，而不必需采用例如化學氣相沉積或分子束外延的技術將分子加到表面(通常對分子層的厚度控制較差)。倒裝芯片混連是微電子封裝和組裝過程，其將單個芯片(例如傳感器)直接連接到襯底例如讀出集成電路(ROIC)，排除了對外圍導線焊接的需要。使用由導電材料構成的互聯隆起建立兩個部件之間的電連接。可用于某些有源器件與襯底的直接連接的一類導電互聯隆起是銦隆起。但是，使用銦帶來需要特殊處理的問題，因為它在空氣中容易氧化。一旦形成，在銦上形成的氧化物層就難以破壞。目前，除去這種氧化物層的一種技術是機械擦洗方法，其中使兩個銦隆起彼此摩擦直到氧化物層破壞。銦氧化物從導電性互連的這種常規除去經常導致有害的機械應力被施加到芯片觸點上，這可對制造成品具有負面的影響。除去氧化的另一種技術是使用清潔劑，例如焊劑。可將焊劑分類為腐蝕性和非腐蝕性。對于電子器件，焊劑應是非腐蝕性的。 焊劑的使用還需要應用溶劑以從焊接點除去污染物。溶劑必需是非導電性的和非腐蝕性的并且以從“觸點”表面除去溶解的焊劑殘余物的方式使用。殘留在接頭中的任何焊劑腐蝕連接點并產生有缺陷的電路。概述根據該公開的一個實施方案，公開了形成自組裝單層膜以減少氧化物形成的方法。所述方法包括將抑制劑施加到包括導電觸點的襯底上，處理襯底和抑制劑以形成自組
裝單層膜。根據該公開的一個實施方案，公開了器件制造方法，該方法包括提供在其上包含第一多個金屬觸點的第一電子電路；提供在其上包含第二多個金屬觸點的第二電子電路； 在第一多個金屬觸點和第二多個金屬觸點之間形成自組裝單層膜；和將第一多個金屬觸點和第二多個金屬觸點導電性連接在一起。這些和其它特征和特性以及操作方法、相關結構元件的功能、部件的組合和制造的經濟狀況將在參考附圖考慮以下描述和所附權利要求之后變得更明顯，所有這些形成該說明書的一部分，其中不同附圖中相同的附圖標記指相應部件。但是，應清楚地理解，附圖只是用于說明和描述的目的而不意欲作為對權利要求范圍的限制。如說明書和權利要求書中所使用的，除非上下文清楚地另有說明，否則單數形式“一個(a)”、“一種(an)”和“該 (the)”包括復數。
附圖簡述
圖1顯示根據一個實施方案施加自組裝單層膜抑制劑的示例性方法。圖2顯示具有根據一個實施方案施加的自組裝單層膜的襯底。圖3a和北顯示沒有施加自組裝單層膜抑制劑和施加抑制劑的銦氧化物形成生長的實驗結果。圖如和4b顯示對于未處理的樣品和用銦氧化物抑制劑溶液處理的樣品用掃描電鏡顯微成像的結果。詳述圖1顯示施加自組裝單層膜抑制劑的示例性方法。首先，可通過應用酸溶液例如去離子水中的鹽酸(5體積％)制備和清潔110含導電隆起的襯底。然后用甲苯、丙酮、甲醇和異丙醇中的一種或多種清洗襯底，通過對襯底應用惰性氣體例如氮氣來干燥。可通過蝕刻法從襯底除去觸點上的任何先存在的氧化物例如銦氧化物。可通過浸入到酸溶液例如鹽酸和水的溶液中約1分鐘對襯底進行蝕刻。然后在去離子水中清洗襯底，接著用丙酮清洗。可在惰性氣體例如氮氣中干燥襯底。然后將自組裝單層膜抑制劑施加到襯底120上，其保護襯底以防襯底上的氧化物生長。在一個實施方案中，抑制劑可以是與乙醇混合的ImM苯并三唑(C6H5N3)或十八硫醇 (C18H38S)的溶液。將襯底在抑制劑溶液中浸漬約60分鐘。一旦襯底已被施加了抑制劑溶液，就可用異丙醇清洗襯底并通過使用氮氣干燥。然后通過在空氣中200°C下加熱襯底5分鐘將自組裝單層膜固化130到襯底上。圖2顯示具有根據一個實施方案施加的自組裝單層膜的示例性半導體芯片。芯片 210包括安裝在襯底230上的一個或多個銦隆起220。銦隆起220可為芯片執行多個功能， 包括提供從芯片210到另一半導體芯片的導電通路。而且，銦隆起220可提供導熱通路以從芯片210帶走熱，以及提供芯片210到襯底230的機械安裝。此外，銦隆起220提供間隔區，從而防止芯片210與襯底230導體之間的電接觸。自組裝單層膜240包括頭基250和尾基沈0。頭基250由于其與襯底的高親和力而與襯底230鍵合，尾基260遠離襯底230而形成。圖3a和北顯示未施加自組裝單層膜抑制劑和施加抑制劑的銦氧化物形成生長的實驗結果。在實驗設計中，將包括沒有抑制劑溶液的銦隆起的樣品與具有抑制劑溶液的樣品比較。測試了兩種抑制劑溶液，包括與乙醇混合的苯并三唑和十八硫醇。圖3a顯示對于沒有抑制劑溶液的樣品，3%鹽酸蝕刻后在周圍環境下于空氣中通過歷經2小時的橢圓計法測量的銦氧化物的生長。如在圖中所看到的，銦氧化物膜厚度隨著時間穩定地增力卩。圖北顯示與處理樣品相比未處理樣品的銦氧化物的生長。如在圖中可看到的，苯并三唑和十八硫醇的兩種抑制劑溶液顯示在周圍環境條件下在空氣中對銦氧化物的可測量作用。圖如和4b顯示對于未處理的樣品和用銦氧化物抑制劑溶液處理的樣品用掃描電鏡成像的結果。在圖如中，通過在鹽酸和水的溶液中浸漬約1分鐘對未處理樣品進行蝕刻。 然后未處理樣品在去離子水中清洗兩次，然后用丙酮清洗。然后通過施加氮氣干燥未處理樣品，然后通過在空氣中200°C下加熱5分鐘固化。如在圖中所看到的，未處理樣品的銦隆起形狀沒有顯示明顯變化。在圖4b中，樣品經歷相同過程；但是，在蝕刻步驟之后和固化步驟之前樣品經歷施加銦氧化物抑制劑溶液。如在圖中所看到的，經處理樣品顯示銦隆起被保護以防銦氧化物生長，因此當被烘烤以形成光滑、更圓的隆起時能軟熔。盡管上述公開討論了目前被認為是多種有用的實施方案，但是應理解這種細節只是用于該目的，所附權利要求不被公開的實施方案限制，而相反，意欲覆蓋所附權利要求精神和范圍內的修改和等價配置。工業實用性本申請具有工業實用性并且可用于包括自組裝單層膜領域的各種應用，更具體而言，可用于自組裝單層膜到含觸點金屬例如銦的襯底的施加，以防止當連接外圍電子元件時形成氧化物。
權利要求
1.形成自組裝單層膜以減少氧化物形成的方法，該方法包括 將抑制劑施加到包括導電觸點的襯底上；和處理襯底和抑制劑以形成自組裝單層膜。
2.權利要求1的方法，其中抑制劑溶液包含混合在溶劑中的苯并三唑或十八硫醇。
3.權利要求2的方法，其中溶劑包含乙醇。
4.權利要求1的方法，進一步包括通過將包括甲苯、丙酮、甲醇和異丙醇中的一種或多種的清洗溶劑施加到襯底來制備襯底。
5.權利要求1的方法，進一步包括通過在惰性氣氛中干燥來制備襯底。
6.權利要求5的方法，其中所述惰性氣氛包括氮氣。
7.權利要求1的方法，進一步包括通過由酸溶液蝕刻任何存在的氧化物來制備襯底。
8.權利要求7的方法，其中所述任何存在的氧化物包括銦氧化物。
9.權利要求7的方法，其中所述酸溶液包含鹽酸和去離子水。
10.權利要求7的方法，其中將襯底在酸溶液中浸漬約1分鐘。
11.權利要求1的方法，其中將襯底在抑制劑溶液中浸漬約60分鐘。
12.權利要求1的方法，其中抑制劑溶液包含約ImM苯并三唑或十八硫醇。
13.權利要求1的方法，進一步包括通過在約200°C下烘烤約5分鐘來固化襯底。
14.權利要求13的方法，其中所述烘烤在空氣中進行。
15.權利要求1的方法，其中所述導電觸點包含銦。
16.器件制造方法，包括提供在其上包含第一多個金屬觸點的第一電子電路； 提供在其上包含第二多個金屬觸點的第二電子電路； 在第一多個金屬觸點和第二多個金屬觸點之間形成自組裝單層膜；和將第一多個金屬觸點和第二多個金屬觸點導電性連接在一起。
17.權利要求16的方法，其中所述形成自組裝單層膜包括將抑制劑溶液施加到襯底上。
18.權利要求17的方法，其中所述第一多個金屬觸點和所述第二多個金屬觸點中的一個或多個包含銦。
19.權利要求17的方法，其中抑制劑溶液包含混合在溶劑中的苯并三唑或十八硫醇。
20.根據權利要求16的方法制造的器件，其中第一多個金屬觸點和第二多個金屬觸點包含銦，并且其中建立所述第一多個金屬觸點和所述第二多個金屬觸點之間的導電連接， 使得在它們之間基本上不含任何銦氧化物。
全文摘要
實施方案是針對形成自組裝單層膜以減少氧化物形成的方法。該方法包括將抑制劑施加到包括導電觸點的襯底上以及處理襯底和抑制劑以形成自組裝單層膜。
文檔編號H01L23/485GK102239556SQ200980148472
公開日2011年11月9日 申請日期2009年10月28日 優先權日2008年10月29日
發明者A·漢普, C·考博 申請人:雷斯昂公司