具有側壁絕緣層的金屬凸起和製造具有該金屬凸起的晶片的方法

2024-03-09 04:22:15 1

專利名稱：具有側壁絕緣層的金屬凸起和製造具有該金屬凸起的晶片的方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路上的金屬凸起，其具有側壁絕緣層。本發明尤其涉及一種用於固定在玻璃板上的液晶顯示器(LCD)的驅動集成電路。本發明還涉及一種製造包括該凸起的晶片的方法。此外，本發明涉及一種連接晶片基底和玻璃板或箔的連接器。
各向異性接觸膜(ACF)是一種常見的用來將晶片固定在玻璃板上的材料。它是一種粘合膜，由分散的、直徑為3-15μm的微小導電顆粒和厚度為15-35μm的粘合劑構成。ACF裝配工藝的局限性在於這樣一個事實，即，通過減小相鄰凸起之間的間隙，相鄰凸起之間短路的可能性就急劇增加。接觸兩相鄰凸起側壁的導電球鏈的形成會使它們一起短路。ACF裝配工藝專用於玻璃上的晶片(COG)和箔上的晶片(COF)的高級包裝應用場合。
美國專利申請US2002/0048924A1披露了這樣的多個金屬凸起，其包括至少一個具有第一側壁的第一金屬凸起，該第一側壁包括第一預定區；至少一個具有第二側壁的第二金屬凸起，該第二側壁包括緊鄰第一預定區的第二預定區，其中，至少第一預定區覆蓋有一絕緣層。該絕緣層可覆蓋第一和第二金屬凸起的整個側壁。第一金屬凸起的預定部分可覆蓋有一絕緣層。這麼一來就防止了由導電顆粒引起的電路短路。在US2002/0048924A1中，披露了將二氧化矽(SiO2)或氮化矽(Si3N4)用作側壁上絕緣層材料的內容。
美國專利US6232563B1涉及一種連接器結構，其採用一種包括若干導電元件的粘合材料將一半導體裝置連接到外端子上。該連接器結構包括一個半導體裝置基底上的墊；一個墊上的導電凸起，其採用一種包括若干導電元件的導電粘合材料與外端子的墊連接；以及一個在導電凸起側面上的絕緣層，該絕緣層基本上覆蓋了導電凸起的整個側面以防止側面短路。所披露的製造該連接器結構的方法包括的步驟有i.在其上形成有驅動裝置的基底上形成導電材料比如鋁的墊，ii.在包括墊的基底的整個表面上形成鈍化層比如二氧化矽層或氮化矽層，
iii.選擇性地蝕刻鈍化層以露出墊的一部分，這樣鈍化層的一部分就覆蓋墊的邊緣，iv.在墊露出的部分和鈍化層上沉積阻擋層(例如，TiW/Au，Ti/PtAu)，v.在阻擋金屬層上選擇性地形成光致抗蝕劑圖形，以露出墊上阻擋金屬層的一部分，vi.通過採用光致抗蝕劑圖形進行電鍍而在阻擋金屬層上形成金(Au)凸起，vii.消除光致抗蝕劑圖形，viii.選擇性地蝕刻阻擋金屬層以形成擴散抑制部分，ix.執行熱處理，x.例如通過化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)或塗布在凸起、鈍化層和擴散抑制部分的露出部分上形成一絕緣層比如聚合物層、光敏聚合物層或氮化矽層，xi.在絕緣層上塗布光致抗蝕劑，xii.選擇性地消除光致抗蝕劑以形成限定凸起上接觸區的光致抗蝕劑圖形，xiii.通過將光致抗蝕劑圖形用作掩模或通過光學處理(在光敏材料的情況下)蝕刻絕緣層，xiv.消除光敏抗蝕劑圖案以完成凸起電極。
US6232563B1中倡導的方法需要一個掩蔽措施，其中，將光致抗蝕劑塗布在絕緣層上並選擇性地消除以形成限定凸起上接觸區(絕緣層被部分蝕刻)的光致抗蝕劑圖形。隨後，消除光致抗蝕劑圖形。
本發明的一個目的在於，進一步改進根據一般介紹所述的製造凸起的方法。本發明的另一個目的在於，提供一種製造方式得以改進的連接器。本發明的又一個目的在於，提供能容易製造的金屬凸起。
就方法而言，發明目的是通過如權利要求1所述的一種方法實現的。將覆蓋晶片鈍化層和金屬墊的沉積金屬層用作絕緣層等離子蝕刻期間的蝕刻抑制件(etch stop)。絕緣層在低壓等離子體激活的氣體中沉積，此時分子分裂成離子和電子，促進了反應，提高了沉積率。隨後採用一種專門的方法，其基於RIE(活性離子蝕刻)來消除絕緣層的預定(集成電路表面上的水平區)部分，簡化了製造晶片的方法，利於減少成本和加工時間，因為省略了包括下列步驟的那些掩蔽措施，即(xi)在絕緣層上塗布光致抗蝕劑，(xii)選擇性地消除光致抗蝕劑以形成限定凸起上接觸區的光致抗蝕劑圖形，(xiv)消除光致抗蝕劑圖形以完成凸起電極。
就連接器而言，發明目的是通過如獨立權利要求2所述的連接器實現的。低壓化學氣相沉積(LPCVD)是一種動態控制反應速度的工藝，其意味著反應速度隨溫度而變。該工藝能形成這樣的層，即，其在集成電路表面構形的水平區和垂直壁上的層厚均一。絕緣層可由二氧化矽(SiO2)形成，其通過矽烷(SiH4)或二氯甲矽烷(SiH2Cl2)與比如NO或N2O4的氧化劑起反應而形成。反應是在壓力約為1毫巴的430-633℃的溫度範圍內發生的。與N2O4起反應的活化能為0.91電子伏/分子，其與87.4kJ/mol相對應。該溫度範圍使得該方法適用於將二氧化矽層施加在玻璃、鋁以及許多金屬矽化物上。
就金屬凸起而言，發明目的的實現，是因為通過LPCVD工藝在低於大氣壓下提供至少兩金屬凸起的兩相對側壁的絕緣層。壓力的減小有助於減少不期望的氣相反應，並提高晶片上的薄膜均勻性。
根據一個實施例，絕緣層是一介電層，其通過等離子沉積形成並在各向異性等離子蝕刻機中部分地深腐蝕。各向異性等離子蝕刻機可直接使用而不用執行掩蔽步驟。
根據一個實施例，形成絕緣層的介電材料是包括SiO2或Si3N4的組合的一部分。這些介電材料在LPCVD工藝中被證實是可靠的。
根據另一個實施例，金屬凸起由貴金屬或抗氧化材料如金(Au)或鉑系元素的金屬形成。凸起採用貴金屬的話，就會在電阻小的ACF聚合物中產生一個與導電元件(或顆粒)接觸的表面。
所發明的凸起尤其可用於玻璃上晶片或箔上晶片的封裝應用場合。
現在將參照附圖對本發明的一個示範性實施例進行詳細描述。


圖1在橫剖圖中示出了加工步驟；圖2示出了連接器的橫剖圖。
圖1在橫剖圖中示出了加工步驟。圖1(a)示出了加到晶片基底2上的金屬墊1a、1b。鈍化層3沉積在晶片基底2上未被任何金屬墊1a、1b覆蓋但覆蓋了這些金屬墊1a、1b邊緣的部分上。下凸起金屬層4覆蓋鈍化層3和那些未被鈍化層3覆蓋的金屬墊1a、1b的部分。
圖1(1b)示出了下一個步驟，其中光致抗蝕劑被塗布在阻擋金屬層4上並被選擇性地消除以形成光致抗蝕劑圖形5，從而在墊1a、1b上露出阻擋金屬層4的一部分。
圖(1c)示出了形成在利用光致抗蝕劑圖形5沉積的阻擋金屬層4的露出部分上的凸起6a、6b。
在圖(1d)中，消除光致抗蝕劑圖形，並在凸起6a、6b的頂面和側面以及下凸起阻擋金屬層4上沉積絕緣層7。絕緣層7在分子分裂成離子和電子的聚集等離子態下沉積。
圖(1e)示出了進行活性等離子蝕刻之後的狀態。隨後消除那些金屬層4在側壁之間露出的部分。因為RIE工藝的各向異性特徵，覆蓋凸起6a、6b垂直壁的絕緣層予以保留。金屬層4的剩留部分形成如圖2所示的擴散抑制阻擋層4′。
圖2示意性地示出了本發明連接器10的橫剖圖。連接器10將晶片基底2和與之相對的比如玻璃板或箔的基底9連接起來。電子連接是經由晶片基底2上的金屬墊1a、1b、擴散抑制阻擋層4′、凸起6a和6b、導電顆粒11以及電極墊8a和8b形成的。在兩凸起6a、6b之間存在間隙。如果間隙足夠小，導電顆粒11的鏈就可接觸兩凸起6a、6b的側壁。雖然如此，卻防止了電路短路，因為凸起6a、6b的側壁被絕緣層7蓋著。
權利要求
1.一種製造具有金屬凸起(6a、6b)側壁的絕緣層(7)的晶片的方法，晶片包括不導電的晶片基底(2)，沉積在不導電晶片基底(2)上的金屬墊(1a、1b)，覆蓋不導電晶片基底(2)和金屬墊(1a、1b)邊緣的鈍化層(3)，覆蓋一部分晶片鈍化層(3)和金屬墊(1a、1b)的金屬擴散抑制阻擋層(4)，金屬層(4)上的光致抗蝕劑圖形(5)，露出墊(1a、1b)上金屬層(4)的部分，使用之後被消除，至少一個位於墊(1a、1b)的露出部分和金屬層(4)邊緣上的凸起(6a、6b)，其特徵在於，包括的步驟有沉積覆蓋晶片鈍化層(3)和金屬墊(1a、1b)的金屬層(4)，在等離子激活反應器中沉積絕緣層(7)，通過活性離子蝕刻消除絕緣層(7)預定的部分，部分地消除金屬層(4)，這樣就使剩留的金屬材料形成凸起擴散抑制阻擋層(4′)。
2.一種用來連接晶片基底(2)和相對基底(9)的連接器(10)，包括若干位於相對基底(9)上的電極墊(8a、8b)；若干位於晶片基底(2)上的導電凸起(6a、6b)，每一個導電凸起(6a、6b)都與相對基底(9)上若干電極墊(8a、8b)中對應的一個電連接；若干位於導電凸起(6a、6b)對應頂面上的導電顆粒(11)，使得相應的導電凸起(6a、6b)與若干電極墊(8a、8b)電連接；位於若干導電凸起(6a、6b)中每一個的側壁表面上由硝酸鹽或氧化物形成的絕緣層(7)，防止在兩凸起之間發生電路短路，其特徵在於，通過LPCVD工藝提供絕緣層(7)。
3.一種金屬凸起(6a、6b)，包括多個側壁，其在至少兩個相互面對的相對側壁上覆蓋有一絕緣層(7)，其特徵在於，絕緣層(7)是一介電層，其通過等離子沉積形成並在各向異性等離子蝕刻機中部分地深腐蝕。
4.如權利要求3所述的金屬凸起，其特徵在於，介電材料選自由SiO2和Si3N4構成的組合。
5.如權利要求3或4所述的金屬凸起，其特徵在於，金屬凸起(6a、6b)由貴金屬或抗氧化材料如金形成。
6.玻璃上晶片或箔上晶片封裝應用場合中的金屬凸起(6a、6b)的應用，金屬凸起(6a、6b)部分地覆蓋有一絕緣層(7)，絕緣層(7)是通過LPCVD工藝沉積的。
7.一種具有晶片基底(2)和相對基底(9)的裝置，包括若干位於相對基底(9)上的電極墊(8a、8b)；若干位於晶片基底(2)上的導電凸起(6a、6b)，每一個導電凸起(6a、6b)都與相對基底(9)上若干電極墊(8a、8b)中對應的一個電連接；若干位於導電凸起(6a、6b)對應頂面上的導電顆粒(11)，使得相應的導電凸起(6a、6b)與若干電極墊(8a、8b)電連接；位於若干導電凸起(6a、6b)中每一個的側壁表面上由硝酸鹽或氧化物形成的絕緣層(7)，防止在兩凸起之間發生電路短路，其特徵在於，通過LPCVD工藝提供絕緣層(7)。
全文摘要
一種具有至少兩個金屬凸起(6a、6b)的晶片，金屬凸起(6a、6b)相對的側壁具有在等離子活性氣體中沉積的絕緣層。絕緣層(7)的預定部分通過活性離子蝕刻消除。金屬凸起可由貴金屬形成，絕緣層可由比如SiO
文檔編號H01L23/485GK1823410SQ200480020381
公開日2006年8月23日 申請日期2004年7月8日 優先權日2003年7月16日
發明者J·索洛德扎迪瓦 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司