專利名稱：基于微電子制造技術(shù)制造鍵合線的方法及器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致上是有關(guān)線鍵合，更具體的是有關(guān)用于制造鍵合線的技術(shù)和器件。
背景技術(shù)：
集成電路的制造牽涉許多復(fù)雜的工藝步驟以于適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料中和半導(dǎo)體材料上形成例如晶體管、電容器、電阻器等電路組件。在最近幾年，在提升集成電路的積體密度和整體功能性上已有巨大的進(jìn)步。這些進(jìn)步是通過將個別電路組件縮小至深次微米 (deep sub-micrometer)范圍的尺寸而達(dá)成，其中目前使用的關(guān)鍵尺寸(例如場效晶體管的閘極長度)為30nm和更小。所以，可在晶粒(die)中設(shè)置數(shù)百萬個電路組件而使得可設(shè)計(jì)復(fù)雜的連接構(gòu)造，其中，每個電路組件可電性地連接至一個或多個其它電路組件。這些互連結(jié)構(gòu)典型是以類似多層印刷電路板(multi-level printed circuit board)的方式建立在包括一個或多個接線級(wiring level)的金屬化系統(tǒng)中，其中，適當(dāng)?shù)慕饘偬卣魇且罁?jù)所考慮的電路配置而形成，然而，該金屬特征的尺寸必需適應(yīng)半導(dǎo)體電路組件(例如晶體管等)的尺寸。在制造集成電路的進(jìn)階階段中，通常需要封裝芯片并設(shè)置導(dǎo)線(lead)和接點(diǎn) (terminal)以將該芯片電路與周圍連接。用于將芯片與封裝件連接的廣為接受的方法包含線鍵合(wire bonding)技術(shù)，該技術(shù)已經(jīng)在過去數(shù)十年期間以鋁為基礎(chǔ)而成功地發(fā)展，并且仍然廣為接受并代表了用于連接大多數(shù)主要半導(dǎo)體芯片至載體襯底的優(yōu)勢技術(shù)，其中， 通常，是設(shè)置鋁基(aluminum-based)鍵合墊，其通過由鋁、銅、金等所制成的適當(dāng)線所接觸。在線鍵合工藝期間，該鍵合線與該鍵合墊接觸，并且在施加壓力、提高溫度和超音波能量之后，該線會焊接至該鍵合墊以形成介金屬(intermetallic)連接。依照這個方法，在集成電路的金屬化系統(tǒng)與任何周圍的組件(例如襯底封裝件等)之間可建立可靠的電性連接。由于精密的半導(dǎo)體器件的特征尺寸持續(xù)縮小，集成電路的復(fù)雜度會持續(xù)增加，從而也需要增加1/0(輸入/輸出)能力，并因此導(dǎo)致需要增加設(shè)置在適當(dāng)位置(如芯片周圍)的鍵合墊的數(shù)目。所以，鍵合墊的尺寸以及節(jié)距(pitch)會縮減，從而需要精密的線鍵合技術(shù)用于置放及連接鍵合線至相應(yīng)的鍵合墊。因此，鍵合線的直徑也必需縮小以符合鍵合墊的縮減的側(cè)向尺寸，并且也不會導(dǎo)致不當(dāng)?shù)乩速M(fèi)寶貴的原料， 例如金等。典型上，鍵合線是通過將預(yù)處理的線拉穿過具有適當(dāng)開口形成在其中的相應(yīng)的鉆石晶體而形成，該開口的寬度實(shí)質(zhì)上決定該鍵合線的所需目標(biāo)直徑。圖1圖示地說明用于提供具有所需目標(biāo)直徑的鍵合線的設(shè)備150的示意圖。如圖所示，是設(shè)置有材料源151以供應(yīng)鍵合線的預(yù)制件(perform) 152，例如金線、銅線、鋁線等， 然而該等線的直徑可能沒有相應(yīng)所需要的直徑152D。此外，該設(shè)備150包括配置成當(dāng)預(yù)制件152被拉穿過開口 102時作為模板的器件100，該開口 102形成在由鉆石晶體組成的主體101中。由于該開口 102(其是作為模板)的互動，該預(yù)制件152可縮減至所需要的目標(biāo)直徑152D，從而獲得可使用來連接至鍵合墊的鍵合線152A，如上所述。當(dāng)縮減該目標(biāo)直徑 152D時，亦必須形成具有個別開口 102的相應(yīng)的鉆石晶體，該開口 102典型通過在該鉆石晶
3體主體鉆出相應(yīng)的洞而形成，因而需要精密的機(jī)械工具和技術(shù)。因此，精密的鍵合線的目標(biāo)尺寸的精確控制是依據(jù)形成在鉆石主體101中的相應(yīng)模板洞102的精確度。因此，改變鍵合線的直徑是與設(shè)置適當(dāng)器件100所作的大量努力有關(guān)，其中該器件100是基于牽涉以機(jī)械方式將相應(yīng)開口鉆入結(jié)晶主體中的傳統(tǒng)技術(shù)人員。本發(fā)明是有關(guān)可以避免或至少縮減以上所述的一個或多個問題的影響的各種方法和器件。

發(fā)明內(nèi)容
下文提出本發(fā)明的簡單概述，以便提供本發(fā)明某些態(tài)樣的基本了解。此概述并非本發(fā)明廣泛的詳盡綜論。其無意用來識別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要組件，或用來描繪本發(fā)明的范疇。其唯一目的是以簡化形式呈現(xiàn)一些概念作為稍后更詳細(xì)說明的引言。一般而言，本發(fā)明是關(guān)于一種技術(shù)與器件，其可用來以對于選擇鍵合線的所需目標(biāo)尺寸的高度靈活性來提供精密的鍵合線，同時仍然提供有效率的制造工藝以設(shè)置個別的模板器件。為了這個目的，適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料可使用來作為襯底以在其內(nèi)形成適當(dāng)?shù)哪０彘_口以定義鍵合線的所需目標(biāo)直徑。例如，結(jié)晶硅材料可有效率地使用來作為適當(dāng)?shù)幕祝?以在其中形成適當(dāng)?shù)拈_口，這可基于廣為接受的微機(jī)械或微電子制造技術(shù)而完成，使得可對于選擇所需的目標(biāo)直徑、相應(yīng)的鍵合線的截面形狀和其中形成有相應(yīng)模板開口的基底或主體材料的整體機(jī)械和幾何配置的適當(dāng)調(diào)適提供高度的靈活性。就此而言，應(yīng)該了解在此使用的名詞“直徑”應(yīng)理解為開口或是鍵合線的截面尺寸，其中，該開口和該鍵合線的截面形狀并非一定是圓形，而可以是由任何的適當(dāng)形狀所代表。在此例中，該“直徑”可指稱任何可能的截面尺寸中的最大一個。例如，對于相應(yīng)開口的正方形截面形狀，該“直徑”可由該正方形的對角線來代表。因此，通過應(yīng)用廣為接受的微機(jī)械或微電子制造技術(shù)，例如基于光刻 (lithography)和相關(guān)的蝕刻技術(shù)等，相應(yīng)的模板開口能以高度的準(zhǔn)確性來設(shè)置，同時也可使用大范圍的適當(dāng)材料(例如硅)結(jié)合其它堅(jiān)固和高度穩(wěn)定的材料(例如氮化硅、二氧化硅等)。因此，不只是相應(yīng)模板開口的截面形狀和直徑能以高度精確性及高度重制性來設(shè)置，同時也可例如通過選擇襯底材料(例如硅襯底)的適當(dāng)厚度來調(diào)整相應(yīng)的模板開口的適當(dāng)長度，而這可通過利用沉積來添加另外的材料、利用蝕刻和/或研磨技術(shù)來去除材料而完成，然而在其它例子中，除了上述技術(shù)外、或取代以上技術(shù)，可以使用適當(dāng)?shù)囊r底鍵合工藝以結(jié)合各種襯底(例如半導(dǎo)體晶圓)，該晶圓可以在鍵合之前或之后加以處理以獲得所需的模板開口。一種用于制備在此揭露的鍵合線的示范模板器件包括由半導(dǎo)體材料組成的主體， 以及延伸穿過該主體并具有直徑的模板開口，在沿著該模板材料的深度方向的至少一區(qū)段，該直徑是相應(yīng)該鍵合線的目標(biāo)直徑。一種用于形成鍵合線的示范設(shè)備是包括用于傳送鍵合線的預(yù)制件的材料源。此外，該設(shè)備包括連接至該材料源且包括主體的該模板器件，該主體由半導(dǎo)體材料構(gòu)成并具有形成在其中的模板開口延伸穿越該主體。該模板開口具有直徑，在沿著該模板開口的深度方向的至少一區(qū)段，該直徑是相應(yīng)該鍵合線的目標(biāo)直徑。此外，該設(shè)備包括拉動機(jī)構(gòu)，其是配置成將該材料源所供應(yīng)的該預(yù)制件拉穿過該模板開口。
一種在此揭露的示范方法是包括形成穿過襯底的開口，該襯底包括半導(dǎo)體材料， 其中，該開口具有直徑，在沿著深度方向的至少一個位置，該直徑是相應(yīng)鍵合線的目標(biāo)直徑。此外，該方法包括將該鍵合線的預(yù)制件拉穿過該開口以獲得具有由該開口所定義的直徑的該鍵合線。


本發(fā)明可通過參照上述描述并配合隨附圖式而了解，其中，相同的組件符號標(biāo)示相同的組件，并且，其中圖1圖示說明用于基于使用包含相應(yīng)的模板開口的鉆石晶體的預(yù)制件供應(yīng)鍵合線的傳統(tǒng)設(shè)備，該相應(yīng)的模板開口是用于定義該鍵合線的最終直徑；圖加至圖2b依據(jù)一例示性實(shí)施例圖示說明在形成穿孔的各種制造階段期間的半導(dǎo)體襯底的截面圖，該穿孔定義鍵合線的直徑，其中，可使用蝕刻技術(shù)；圖2c依據(jù)一例示性實(shí)施例圖示說明當(dāng)調(diào)整半導(dǎo)體襯底的厚度以獲得相應(yīng)穿孔的所需長度以形成鍵合線時的半導(dǎo)體襯底的截面圖；圖2d至圖加依據(jù)進(jìn)一步的例示性實(shí)施例圖示說明在調(diào)適襯底材料的厚度的不同的制造階段期間的半導(dǎo)體襯底的截面圖，其中，是通過沉積來進(jìn)行上述調(diào)適以增加相應(yīng)穿孔的長度，以定義適當(dāng)?shù)逆I合線直徑；圖2f依據(jù)更進(jìn)一步的例示性實(shí)施例圖示說明在執(zhí)行鍵合工藝以獲得增加的襯底總厚度之前的兩個半導(dǎo)體襯底的截面圖，其中，在鍵合之前或之后，可依據(jù)需要形成個別的穿孔以用于設(shè)置用來形成鍵合線的模板器件；圖2g至圖2j依據(jù)又另一個例示性實(shí)施例圖示說明個別襯底部分的上視圖，該襯底部分的中已形成相應(yīng)的模板穿孔，用于調(diào)整鍵合線的相應(yīng)的直徑和截面形狀；以及圖業(yè)依據(jù)又另一個例示性實(shí)施例圖示說明基于模板器件形成鍵合線的設(shè)備，該模板器件是基于半導(dǎo)體材料而形成。雖然此處所揭示的標(biāo)的內(nèi)容容許各種修改和替代形式，然該等標(biāo)的內(nèi)容的特定實(shí)施例已通過圖式中的實(shí)例顯示并且予以詳細(xì)說明。然而，應(yīng)了解到此處特定實(shí)施例的說明并不欲限制本發(fā)明于所揭示的特定形式，反之，本發(fā)明將涵蓋所有落于由所附的權(quán)利要求所界定的精神和范圍內(nèi)的所有的修飾、等效、和改變。
具體實(shí)施例方式以下敘述本發(fā)明的各種例示實(shí)施例。為求清楚，在此說明書中并未描述實(shí)際實(shí)作的所有特征。當(dāng)然，將了解到在任何此種實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須作出許多實(shí)作特定的決定以達(dá)成開發(fā)人的特定目標(biāo)，譬如符合系統(tǒng)相關(guān)或商業(yè)相關(guān)的限制，這些決定將依實(shí)作而變化。此外，將了解到，此種開發(fā)效果可能是復(fù)雜且耗時的，不過這對藉助于此揭露的該技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識人員而言是例行工作?，F(xiàn)將參考附圖來說明本發(fā)明。各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和器件是示意地繪示于圖式中僅為了說明的目的，以便不會由熟悉此項(xiàng)技術(shù)著已熟知的細(xì)部而模糊了本發(fā)明。不過，仍包含附圖以說明與解釋本發(fā)明的例示范例。應(yīng)以熟悉該項(xiàng)技藝人員所認(rèn)定的意義來了解與解釋本文中的字匯與詞。本文前后一致使用的術(shù)語以及詞匯并無暗示特別的定義，特別定義是指
5與熟悉該項(xiàng)技藝人員認(rèn)知的普通慣用的定義所不同的定義。如果一個術(shù)語或詞匯具有特別定義，亦即非為熟悉該項(xiàng)技藝人員所了解的義意時，本說明書將會直接且明確的提供其定義。一般而言，本發(fā)明是提供可基于廣為接受的工藝技術(shù)而有效率地決定鍵合線的截面形狀和直徑的技術(shù)與器件，如同在制造微電子器件或微機(jī)械器件時所使用者。也就是說， 與傳統(tǒng)使用的鉆石晶體相反，是使用例如硅、二氧化硅、氮化硅等其它適當(dāng)?shù)牟牧希⒓右蕴幚硪垣@得相應(yīng)的模板開口或穿孔，其中，相應(yīng)的直徑可基于廣為接受的工藝技術(shù)而精確地調(diào)整。因此，能以有效方式產(chǎn)生所需數(shù)量的模板器件，例如，基于半導(dǎo)體晶圓來產(chǎn)生模板器件，其中，該晶圓可被分開以提供展示高度一致性的相應(yīng)數(shù)量的器件。在其它例子中，多種不同的模板開口可在共同的制造順序予以形成，這是因?yàn)檫@些開口的直徑可基于具有相應(yīng)需要的截面形狀和直徑的個別掩膜特征的光刻掩膜而有效率地定義。此外，也有制造技術(shù)可有效率地沿著相應(yīng)穿孔的整個長度適當(dāng)?shù)卣{(diào)適截面直徑，例如，通過適當(dāng)調(diào)整蝕刻參數(shù)以在相應(yīng)的蝕刻工藝期間提供不同的側(cè)壁角度。此外，當(dāng)基本襯底材料的厚度被視為不足時，相應(yīng)穿孔的整個長度可通過廣為接受的技術(shù)(例如材料層的沉積)有效率地調(diào)整。 在其它例子中，基本的襯底材料可以例如通過蝕刻研磨等予以薄化，以獲得用于相應(yīng)穿孔的所需長度。此外，根據(jù)廣為接受的技術(shù)，可使用晶圓鍵合技術(shù)以結(jié)合兩個或更多個襯底材料，從而提供產(chǎn)生更厚的合成襯底材料的可能性，其中，相應(yīng)的厚度可接著基于蝕刻技術(shù)、 研磨技術(shù)等而細(xì)微調(diào)整。因此，通過使用適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料，例如硅等，并可能結(jié)合相關(guān)且廣為接受的材料組成，例如以二氧化硅、氮化硅、碳化硅等的形式，可以達(dá)成優(yōu)良的機(jī)械特性，同時也典型地達(dá)成高溫穩(wěn)定性。因此，這些材料很適合用于形成相應(yīng)的模板開口于其中，該模板開口是用于調(diào)整鍵合線的形狀和尺寸，同時額外地，可針對該模板開口的截面形狀和尺寸提供高度的靈活性，同時也達(dá)成高度的精確性和重制性。參照圖加至圖2k，現(xiàn)在加以描述進(jìn)一步的說明實(shí)施例，其中，假如適當(dāng)?shù)脑?，也可參考圖1。圖加圖標(biāo)說明器件200，其也可被稱為模板器件，因?yàn)槠淇墒褂米鳛椤澳０濉保曰谙鄳?yīng)的預(yù)制件形成鍵合線，該預(yù)制件例如為具有增加直徑的線材料，其必需縮減成所需直徑，該模板并可能用于調(diào)適該鍵合線的截面形狀。該模板器件200可包括由例如硅、碳化硅、硅/鍺等典型以晶體材料形式提供的半導(dǎo)體材料所形成的襯底201。例如，硅晶圓、碳化硅晶圓等可立即取得，并且可基于典型使用在半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)施等的工藝工具和制造技術(shù)而加以處理。因此，襯底201具有定義完善的厚度201T以及定義完善的材料組成。應(yīng)了解到，厚度201T可通過適當(dāng)?shù)厍邢飨鄳?yīng)的半導(dǎo)體晶體而加以調(diào)整，同時，在其它情況中，可使用相應(yīng)的可取用的半導(dǎo)體襯底，其中，所需厚度201T可基于制造技術(shù)而予以調(diào)整，如稍后所詳加解釋。此外，襯底201具有定義完善的直徑和形狀，其中，在某些說明實(shí)施例中，可使用晶圓從而提供基于廣為接受且可用的半導(dǎo)體制造工具而處理該器件200的可能性。然而，應(yīng)該了解，在此揭露的原理也可應(yīng)用至任何所需形式的襯底201。例如，該襯底201的直徑可介于100至300mm的范圍，其可代表也使用于半導(dǎo)體制造的廣為接受的直徑。同樣地，對于可用的半導(dǎo)體襯底，該厚度201T的范圍是從約100微米至數(shù)百微米，同時也可基于該襯底201的進(jìn)一步處理而獲得不同值的該厚度201T。此外，在所顯示的制造階段中，該器件200可在襯底201的上形成蝕刻掩膜210，例如光阻掩膜(resist mask)，并可能結(jié)合硬掩膜材料(未圖示)，該硬掩膜材料是理解為可承受較高溫度及與光阻材料相比具有較高蝕刻抵抗性的任何適當(dāng)材料。例如，該蝕刻掩膜210包括例如二氧化硅、氮化硅等任何適當(dāng)材料，依據(jù)整體工藝策略可能結(jié)合光阻材料。該蝕刻掩膜210包括復(fù)數(shù)個開口 210A，其具有同樣的截面形狀及相同的直徑，而在其它例子中，至少某些該開口 210A具有不同的直徑和 /或不同的截面形狀。應(yīng)該要了解到，每個該開口 210A代表將形成在該襯底201的特定部分中的相應(yīng)模板開口，如有需要，該襯底201在稍后的制造階段中可以分離，以提供具有基于該蝕刻掩膜210而形成的指定模板開口的個別模板器件的相應(yīng)主體。例如，依據(jù)相應(yīng)鍵合線的所需目標(biāo)直徑，該開口 210A具有約30至150μπι的直徑。然而，應(yīng)該要了解，可以選擇任何其它的適當(dāng)直徑。在圖加中所示范的器件200可基于以下工藝而形成。在例如以硅襯底等形式提供該襯底201之后，可以例如通過沉積例如二氧化硅、氮化硅、碳化硅等任何適當(dāng)材料形成硬掩膜材料，接著沉積光阻材料，該光阻材料接著基于廣為接受的光刻技術(shù)而曝光。之后，該光阻材料或該硬掩膜材料可依據(jù)廣為接受的技術(shù)基于經(jīng)曝光及顯影(developed)的光阻材料而被圖案化。之后，可將該器件200暴露于蝕刻環(huán)境204，該蝕刻環(huán)境204是基于適當(dāng)?shù)碾姖{環(huán)境和適當(dāng)?shù)南闰?qū)材料而建立，以獲得用于相對于該蝕刻掩膜210選擇性蝕刻該襯底 201的材料的應(yīng)的反應(yīng)化學(xué)作用。為了這個目的，有復(fù)數(shù)個廣為接受的工藝配方可用，例如基于含氟或含氯的蝕刻化學(xué)作用，以相對于光阻材料、二氧化硅、氮化硅等選擇性地蝕刻硅材料。應(yīng)了解到，用于蝕刻深開口至例如硅等半導(dǎo)體材料中的個別蝕刻工藝是廣為接受的， 因?yàn)橄嗨频募夹g(shù)也可使用在溝槽蝕刻工藝以形成深電容器，同時，在其它例子中，相應(yīng)的穿孔典型是設(shè)置在使用于堆棧芯片配置的半導(dǎo)體襯底中，其中，該相應(yīng)的穿孔可填充導(dǎo)電性材料以提供互相堆棧的不同芯片之間的電性連接，從而形成三維芯片配置。因此，相應(yīng)的蝕刻配方可用來形成相應(yīng)的開口至襯底材料201中。此外，可以調(diào)整這些非等向性蝕刻技術(shù)的工藝參數(shù)以獲得所需的蝕刻行為，也就是，可通過適當(dāng)選擇的工藝參數(shù)形成相應(yīng)的錐形 (tapered)開口，該工藝參數(shù)是例如典型可添加到反應(yīng)性蝕刻環(huán)境的聚合物種的濃度，以控制側(cè)向蝕刻率。因此，提供了沿著該襯底201的深度或厚度調(diào)整直徑的高度靈活性，以適當(dāng)?shù)厥乖撝睆降淖兓m應(yīng)于用以有效率地將鍵合線拉穿過相應(yīng)開口的機(jī)械需求。圖2b圖示說明在進(jìn)一步進(jìn)階的制造階段的器件200。如圖所示，相應(yīng)的開口 202 是穿過該襯底201而形成，其中，由該虛線所指示的相應(yīng)錐形程度可以基于以上參照圖加所討論的蝕刻工藝204的工藝參數(shù)而調(diào)整。應(yīng)該要了解，假如需要的話，適當(dāng)?shù)奈g刻停止材料能以反向于蝕刻掩膜210(圖2a)的方式形成在襯底201上。該相應(yīng)的蝕刻停止材料可基于任何適當(dāng)?shù)倪x擇性蝕刻配方而有效率地去除。相似地，該蝕刻掩膜210可基于廣為接受的蝕刻配方而去除。所以，該襯底201可分離成個別主體201A、201B···(例如，通過廣為接受的晶圓切割技術(shù))，并且隨后可使用作為用于形成所需的目標(biāo)直徑和截面形狀的鍵合線的設(shè)備中的模板器件，如稍后的敘述。圖2c圖示說明依據(jù)進(jìn)一步的說明實(shí)施例的該器件200，其中，初始厚度201T可以例如通過去除工藝205而縮減，該工藝205包含機(jī)械研磨工藝。例如，化學(xué)機(jī)械研磨(CMP) 是在半導(dǎo)體生產(chǎn)中廣為接受的制造技術(shù)，并且可有效率地使用于去除襯底201的材料以獲得縮減的厚度201R，該厚度201R可被視為適合于將形成在襯底201中的穿孔(例如基于如先前參照圖加至圖2b所描述的相應(yīng)制造技術(shù))的相應(yīng)長度。
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圖2d圖示說明依據(jù)進(jìn)一步的說明實(shí)施例的器件200，其中，該初始厚度201T可通過沉積適當(dāng)材料203(例如可相應(yīng)襯底201的材料的半導(dǎo)體材料，例如硅材料)而增加，沉積該材料203可通過外延生長技術(shù)、低壓化學(xué)氣相沉積(CVD)、電漿強(qiáng)化沉積技術(shù)等而達(dá)成。因此，增加的厚度201S可以通過額外層203而獲得。在其它例子中，可提供該材料203 以調(diào)整器件200關(guān)于后續(xù)作為用于形成鍵合線的模板器件的特定材料特性。例如，假如需要經(jīng)調(diào)適的表面特性的話，該材料203可以特定成分沉積和/或可以執(zhí)行該襯底201的個別表面處理。例如，碳化硅、氮化硅等可代表高溫穩(wěn)定性及高機(jī)械完整性的材料，其可有效率地用來提供特定的表面條件，以及也可用來作為用于獲得器件200的所需增加的整體厚度的緩沖材料。圖2e圖示說明在進(jìn)一步的進(jìn)階制造階段中的該器件200，其中，形成開口 202以延伸穿過該層203以及該襯底201。為了這個目的，可以如上所述使用相似的工藝技術(shù)，其中，例如，第一蝕刻步驟會蝕刻穿越該層203，之后適當(dāng)?shù)貞?yīng)用蝕刻化學(xué)劑以蝕刻穿越該襯底201。同時，在這個例子中，假如需要的話，可以使用相應(yīng)的蝕刻停止材料和硬掩膜材料。圖2f依據(jù)進(jìn)一步的說明實(shí)施例圖標(biāo)說明器件200，其中，該襯底201由兩個或更多個獨(dú)立襯底201L、201U組成，其可基于廣為接受的晶圓鍵合技術(shù)連結(jié)，以形成復(fù)合襯底。例如，硅晶圓可通過施加熱和壓力而有效率地鍵合。在其它例子中，該襯底201U、20IL可以加以處理以獲得適當(dāng)?shù)谋砻鎸樱缍趸鑼?，這可依據(jù)廣為接受的工藝技術(shù)，通過將這些襯底暴露于氧化環(huán)境而達(dá)成。同時，在這個例子中，該襯底201U、201L可以基于廣為接受的配方而鍵合。應(yīng)該要了解，在鍵合工藝之前，其它材料可以設(shè)置在該襯底201U、201L的相應(yīng)表面區(qū)域上。例如，氮化硅、碳化硅等也可使用作為鍵合表面。在某些說明實(shí)施例中，每個襯底201U、2011可能已經(jīng)被處理過以容置相應(yīng)的開口 202，該開口 202可基于以上描述的工藝技術(shù)而形成。盡管該襯底201L、201U可以分開處理，但由于非常精確的工藝技術(shù)，該開口 202仍然可互相對齊(align)。在又另一個說明實(shí)施例中，該襯底201U、201L可以先鍵合，然后加以處理以獲得開口 202。例如，中間材料層，像二氧化硅層、氮化硅層等，可以有效地使用作為蝕刻停止材料，使得可以達(dá)成蝕刻工藝的強(qiáng)化控制性。在其它例子中，該蝕刻工藝可以從兩面進(jìn)行，例如假如需要的話，處理一面之后再處理另一面。同時，在這個例子中， 高度的準(zhǔn)確性可導(dǎo)致在不同的蝕刻步驟中所形成的相應(yīng)開口的精確對齊。應(yīng)該要了解，可以結(jié)合以上敘述用來修改該原始襯底201的厚度的每個技術(shù)，以獲得所需的目標(biāo)厚度。例如，假如需要非常厚的襯底，可將相應(yīng)數(shù)目的個別襯底鍵合在一起，之后可以通過先前敘述的一種或多種工藝技術(shù)而完成細(xì)微調(diào)整，例如通過研磨復(fù)合襯底的表面或是通過沉積額外的材料層來完成細(xì)微調(diào)整。在其它情況中，個別襯底或襯底復(fù)合物可以在中間階段進(jìn)行處理，也就是，在將所有的襯底鍵合在一起之前避免處理非常厚的襯底，非常厚的襯底可能不兼容于目前可用的半導(dǎo)體工藝工具的襯底處理能力。圖2g至圖2j圖示說明該模板開口 202的各種截面形狀的上視圖。圖2g圖示說明該模板開口 202具有直徑202D的實(shí)質(zhì)圓形，該直徑202D可依據(jù)用于形成該鍵合線的任何需求予以選擇。圖池圖示說明該模板開口 202為六角形形狀，其中，該直徑202D可基于相應(yīng)的目標(biāo)值而調(diào)整。相似地，圖2i與圖2j說明該開口 202的截面形狀的進(jìn)一步例子。 然而，應(yīng)該要了解，可以基于先前描述的光刻和蝕刻技術(shù)定義任何其它所需的截面形狀。因此，可以達(dá)成調(diào)整相應(yīng)鍵合線的直徑和截面形狀的高度靈活性，從而允許在鍵合程序期間將鍵合線的機(jī)械特性調(diào)整至某種程度。圖業(yè)圖示說明用于提供鍵合線252A的設(shè)備250，該鍵合線252A具有所需的目標(biāo)直徑252D和所需的截面形狀。該設(shè)備250包括材料源251，該材料源251配置成供應(yīng)鍵合線252A的預(yù)制件252。例如，該預(yù)制件252能以金材料、鋁材料、銅材料或任何其它鍵合材料的形式提供。此外，包含主體201A的該模板器件200是機(jī)械地連接至該材料源251，該主體201A包括半導(dǎo)體材料，例如硅、碳化硅、硅/鍺等。在一個說明實(shí)施例中，該主體201A 是由晶體硅材料組成。如之前所指出的，該主體201A包括具有相應(yīng)的截面形狀與直徑的模板開口 202，其中，該直徑會沿著主體201A的深度或厚度而改變，如先前所述。例如，該開口 202可設(shè)置成錐形開口的形式，以適應(yīng)于在將該預(yù)制件252拉穿過該模板開口 202期間可能產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。該相應(yīng)的拉力可通過相應(yīng)的拉動器件253供應(yīng)，該器件253具有如本領(lǐng)域中已廣為接受的任何適當(dāng)?shù)呐渲?。因此，基于該模板器?00，可以將該預(yù)制件252 拉穿過該模板開口 202，從而獲得具有所需目標(biāo)直徑252D的鍵合線252A，其中，該目標(biāo)直徑 252D是由開口 202決定。所以，由于用于形成器件200的高度有效和精確的制造技術(shù)，任何適當(dāng)?shù)慕孛嫘螤詈椭睆娇梢曰诟咝屎透咧刂菩怨に嚩@得。因此，本發(fā)明提供了用于形成鍵合線的設(shè)備、模板器件和相應(yīng)方法，其中，廣為接受的半導(dǎo)體制造技術(shù)可結(jié)合適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體材料而使用，以提供適當(dāng)?shù)哪０迤骷?。因此，任何需要的目?biāo)尺寸和截面形狀，可通過設(shè)置具有高度精確性和重制性的相應(yīng)模板器件而產(chǎn)生。以上所揭示的特定實(shí)施例僅作例示用，因?yàn)閷τ谑煜ぴ摷夹g(shù)領(lǐng)域人員而言，藉助此處的教示而能以不同但等效的方式修改及實(shí)施本發(fā)明是顯而易見的。例如，以上所提出的工藝步驟可以不同順序執(zhí)行。再者，除了以下附加的權(quán)利要求所敘述之外，在此所示的架構(gòu)或設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)并非意欲限制。因此，很明顯的是，可改變或修改以上所揭示的特定實(shí)施例， 并且所有此等變化是視為在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。由此，本發(fā)明所要求保護(hù)的是如以下權(quán)利要求所提出者。
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權(quán)利要求
1.一種用于制備鍵合線的模板器件000)，該模板器件包括 主體，由半導(dǎo)體材料O01)構(gòu)成；以及模板開口 002)，延伸穿過該主體并具有直徑，在沿著該模板開口(202)的深度方向的至少一區(qū)段，該直徑是相應(yīng)該鍵合線052A)的目標(biāo)直徑。
2.如權(quán)利要求1所述的模板器件，其中，該模板開口(202)的該直徑為約50μπι或更
3.如權(quán)利要求1所述的模板器件，其中，該模板開口(202)具有非圓形的截面。
4.如權(quán)利要求1所述的模板器件，其中，該模板開口(202)的寬度沿著該深度方向增加。
5.如權(quán)利要求1所述的模板器件，其中，該模板開口(202)的深度是在約100至 5000 μ m的范圍中。
6.一種用于形成鍵合線的設(shè)備，該設(shè)備包括 材料源，用于傳送鍵合線052A)的預(yù)制件052)；模板器件000)，連接至該材料源，該模板器件(200)包括由半導(dǎo)體材料(201)構(gòu)成的主體并具有形成在該主體中而延伸穿過該主體的模板開口 002)，該模板開口(202)具有直徑，在沿著該模板開口的深度方向的至少一區(qū)段，該直徑是相應(yīng)該鍵合線052A)的目標(biāo)直徑；以及拉動機(jī)構(gòu)053)，配置成將該材料源所供應(yīng)的該預(yù)制件(25 拉穿過該模板開口 (202)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，該模板開口的該直徑是約50μ m或更小。
8.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，該模板開口具有非圓形的截面。
9.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，該模板開口的寬度沿著該深度方向變化。
10.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中，該開口的深度是在約100至5000μ m的范圍中。
11.一種方法，包括形成穿過襯底的開口 002)，該襯底包括半導(dǎo)體材料001)，該開口(202)具有直徑，在沿著深度方向的至少一位置，該直徑是相應(yīng)鍵合線052A)的目標(biāo)直徑；以及將該鍵合線的預(yù)制件(252)拉穿過該開口(202)以獲得具有由該開口(202)所定義的直徑的該鍵合線。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，形成該開口是包括在該襯底之上形成蝕刻掩膜以及利用該蝕刻掩膜執(zhí)行蝕刻工藝。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過在該襯底上沉積材料層和去除該襯底的材料的至少其中一個來調(diào)整該襯底的厚度。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過將第一襯底鍵合至至少另一個襯底以形成該襯底。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成該開口是包括在該第一襯底中形成第一開口和在該至少另一個襯底中形成第二開口，其中，該第一和第二開口互相對齊。
全文摘要
用于精密鍵合應(yīng)用的鍵合線(252A)可基于相應(yīng)的模板器件(200)而有效率地形成，該模板器件可基于例如硅的半導(dǎo)體材料(201)并結(jié)合例如光刻和蝕刻技術(shù)的相關(guān)制造技術(shù)而形成。所以，任何適當(dāng)?shù)闹睆胶徒孛嫘螤羁梢愿叨葴?zhǔn)確性和可靠性來獲得。
文檔編號B21C3/04GK102215994SQ200980146309
公開日2011年10月12日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者F·屈興麥斯特, F·澤里格, M·萊爾 申請人:格羅方德半導(dǎo)體公司