专利名称：自组装单层膜作为氧化物抑制剂的应用的制作方法
自组装单层膜作为氧化物抑制剂的应用对相关申请的交叉参考本申请根据巴黎公约要求2008年10月四日提交的美国专利申请号12Λ60，471 的优先权，其通过引用的方式以整体并入本文。背景本公开一般地涉及自组装单层膜的领域，并且更具体地涉及自组装单层膜在含触点金属例如铟的衬底上的应用，以防止当连接外围电子元件时形成氧化物。自组装单层膜(SAM)是由单层分子在衬底上组成的表面。可以通过将所希望的分子的溶液加到衬底表面上并清洗掉过量的溶液来简单地制备自组装单层膜，而不必需采用例如化学气相沉积或分子束外延的技术将分子加到表面(通常对分子层的厚度控制较差)。倒装芯片混连是微电子封装和组装过程，其将单个芯片(例如传感器)直接连接到衬底例如读出集成电路(ROIC)，排除了对外围导线焊接的需要。使用由导电材料构成的互联隆起建立两个部件之间的电连接。可用于某些有源器件与衬底的直接连接的一类导电互联隆起是铟隆起。但是，使用铟带来需要特殊处理的问题，因为它在空气中容易氧化。一旦形成，在铟上形成的氧化物层就难以破坏。目前，除去这种氧化物层的一种技术是机械擦洗方法，其中使两个铟隆起彼此摩擦直到氧化物层破坏。铟氧化物从导电性互连的这种常规除去经常导致有害的机械应力被施加到芯片触点上，这可对制造成品具有负面的影响。除去氧化的另一种技术是使用清洁剂，例如焊剂。可将焊剂分类为腐蚀性和非腐蚀性。对于电子器件，焊剂应是非腐蚀性的。 焊剂的使用还需要应用溶剂以从焊接点除去污染物。溶剂必需是非导电性的和非腐蚀性的并且以从“触点”表面除去溶解的焊剂残余物的方式使用。残留在接头中的任何焊剂腐蚀连接点并产生有缺陷的电路。概述根据该公开的一个实施方案，公开了形成自组装单层膜以减少氧化物形成的方法。所述方法包括将抑制剂施加到包括导电触点的衬底上，处理衬底和抑制剂以形成自组
装单层膜。根据该公开的一个实施方案，公开了器件制造方法，该方法包括提供在其上包含第一多个金属触点的第一电子电路；提供在其上包含第二多个金属触点的第二电子电路； 在第一多个金属触点和第二多个金属触点之间形成自组装单层膜；和将第一多个金属触点和第二多个金属触点导电性连接在一起。这些和其它特征和特性以及操作方法、相关结构元件的功能、部件的组合和制造的经济状况将在参考附图考虑以下描述和所附权利要求之后变得更明显，所有这些形成该说明书的一部分，其中不同附图中相同的附图标记指相应部件。但是，应清楚地理解，附图只是用于说明和描述的目的而不意欲作为对权利要求范围的限制。如说明书和权利要求书中所使用的，除非上下文清楚地另有说明，否则单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“该 (the)”包括复数。
附图简述
图1显示根据一个实施方案施加自组装单层膜抑制剂的示例性方法。图2显示具有根据一个实施方案施加的自组装单层膜的衬底。图3a和北显示没有施加自组装单层膜抑制剂和施加抑制剂的铟氧化物形成生长的实验结果。图如和4b显示对于未处理的样品和用铟氧化物抑制剂溶液处理的样品用扫描电镜显微成像的结果。详述图1显示施加自组装单层膜抑制剂的示例性方法。首先，可通过应用酸溶液例如去离子水中的盐酸(5体积％)制备和清洁110含导电隆起的衬底。然后用甲苯、丙酮、甲醇和异丙醇中的一种或多种清洗衬底，通过对衬底应用惰性气体例如氮气来干燥。可通过蚀刻法从衬底除去触点上的任何先存在的氧化物例如铟氧化物。可通过浸入到酸溶液例如盐酸和水的溶液中约1分钟对衬底进行蚀刻。然后在去离子水中清洗衬底，接着用丙酮清洗。可在惰性气体例如氮气中干燥衬底。然后将自组装单层膜抑制剂施加到衬底120上，其保护衬底以防衬底上的氧化物生长。在一个实施方案中，抑制剂可以是与乙醇混合的ImM苯并三唑(C6H5N3)或十八硫醇 (C18H38S)的溶液。将衬底在抑制剂溶液中浸渍约60分钟。一旦衬底已被施加了抑制剂溶液，就可用异丙醇清洗衬底并通过使用氮气干燥。然后通过在空气中200°C下加热衬底5分钟将自组装单层膜固化130到衬底上。图2显示具有根据一个实施方案施加的自组装单层膜的示例性半导体芯片。芯片 210包括安装在衬底230上的一个或多个铟隆起220。铟隆起220可为芯片执行多个功能， 包括提供从芯片210到另一半导体芯片的导电通路。而且，铟隆起220可提供导热通路以从芯片210带走热，以及提供芯片210到衬底230的机械安装。此外，铟隆起220提供间隔区，从而防止芯片210与衬底230导体之间的电接触。自组装单层膜240包括头基250和尾基沈0。头基250由于其与衬底的高亲和力而与衬底230键合，尾基260远离衬底230而形成。图3a和北显示未施加自组装单层膜抑制剂和施加抑制剂的铟氧化物形成生长的实验结果。在实验设计中，将包括没有抑制剂溶液的铟隆起的样品与具有抑制剂溶液的样品比较。测试了两种抑制剂溶液，包括与乙醇混合的苯并三唑和十八硫醇。图3a显示对于没有抑制剂溶液的样品，3%盐酸蚀刻后在周围环境下于空气中通过历经2小时的椭圆计法测量的铟氧化物的生长。如在图中所看到的，铟氧化物膜厚度随着时间稳定地增力卩。图北显示与处理样品相比未处理样品的铟氧化物的生长。如在图中可看到的，苯并三唑和十八硫醇的两种抑制剂溶液显示在周围环境条件下在空气中对铟氧化物的可测量作用。图如和4b显示对于未处理的样品和用铟氧化物抑制剂溶液处理的样品用扫描电镜成像的结果。在图如中，通过在盐酸和水的溶液中浸渍约1分钟对未处理样品进行蚀刻。 然后未处理样品在去离子水中清洗两次，然后用丙酮清洗。然后通过施加氮气干燥未处理样品，然后通过在空气中200°C下加热5分钟固化。如在图中所看到的，未处理样品的铟隆起形状没有显示明显变化。在图4b中，样品经历相同过程；但是，在蚀刻步骤之后和固化步骤之前样品经历施加铟氧化物抑制剂溶液。如在图中所看到的，经处理样品显示铟隆起被保护以防铟氧化物生长，因此当被烘烤以形成光滑、更圆的隆起时能软熔。尽管上述公开讨论了目前被认为是多种有用的实施方案，但是应理解这种细节只是用于该目的，所附权利要求不被公开的实施方案限制，而相反，意欲覆盖所附权利要求精神和范围内的修改和等价配置。工业实用性本申请具有工业实用性并且可用于包括自组装单层膜领域的各种应用，更具体而言，可用于自组装单层膜到含触点金属例如铟的衬底的施加，以防止当连接外围电子元件时形成氧化物。
权利要求
1.形成自组装单层膜以减少氧化物形成的方法，该方法包括 将抑制剂施加到包括导电触点的衬底上；和处理衬底和抑制剂以形成自组装单层膜。
2.权利要求1的方法，其中抑制剂溶液包含混合在溶剂中的苯并三唑或十八硫醇。
3.权利要求2的方法，其中溶剂包含乙醇。
4.权利要求1的方法，进一步包括通过将包括甲苯、丙酮、甲醇和异丙醇中的一种或多种的清洗溶剂施加到衬底来制备衬底。
5.权利要求1的方法，进一步包括通过在惰性气氛中干燥来制备衬底。
6.权利要求5的方法，其中所述惰性气氛包括氮气。
7.权利要求1的方法，进一步包括通过由酸溶液蚀刻任何存在的氧化物来制备衬底。
8.权利要求7的方法，其中所述任何存在的氧化物包括铟氧化物。
9.权利要求7的方法，其中所述酸溶液包含盐酸和去离子水。
10.权利要求7的方法，其中将衬底在酸溶液中浸渍约1分钟。
11.权利要求1的方法，其中将衬底在抑制剂溶液中浸渍约60分钟。
12.权利要求1的方法，其中抑制剂溶液包含约ImM苯并三唑或十八硫醇。
13.权利要求1的方法，进一步包括通过在约200°C下烘烤约5分钟来固化衬底。
14.权利要求13的方法，其中所述烘烤在空气中进行。
15.权利要求1的方法，其中所述导电触点包含铟。
16.器件制造方法，包括提供在其上包含第一多个金属触点的第一电子电路； 提供在其上包含第二多个金属触点的第二电子电路； 在第一多个金属触点和第二多个金属触点之间形成自组装单层膜；和将第一多个金属触点和第二多个金属触点导电性连接在一起。
17.权利要求16的方法，其中所述形成自组装单层膜包括将抑制剂溶液施加到衬底上。
18.权利要求17的方法，其中所述第一多个金属触点和所述第二多个金属触点中的一个或多个包含铟。
19.权利要求17的方法，其中抑制剂溶液包含混合在溶剂中的苯并三唑或十八硫醇。
20.根据权利要求16的方法制造的器件，其中第一多个金属触点和第二多个金属触点包含铟，并且其中建立所述第一多个金属触点和所述第二多个金属触点之间的导电连接， 使得在它们之间基本上不含任何铟氧化物。
全文摘要
实施方案是针对形成自组装单层膜以减少氧化物形成的方法。该方法包括将抑制剂施加到包括导电触点的衬底上以及处理衬底和抑制剂以形成自组装单层膜。
文档编号H01L23/485GK102239556SQ200980148472
公开日2011年11月9日 申请日期2009年10月28日 优先权日2008年10月29日
发明者A·汉普, C·考博 申请人:雷斯昂公司