专利名称：一种新型晶片处理方法
一种新型晶片处理方法5 技术领域实施例涉及半导体处理、传^I和^M机电系统(MEMS)领域。实施例还 涉及制造金衬垫，其能经受例如将器件衬底键合到载術寸底的那雖合操作中遇至ll的咼温o背景技术10 例如压力传 的微辯勾产品，可以ffiil半导体晶片处理技棘MEMS处理技术生产，以下称作MEMS处理。该微结构产品可以利用通用的和公知的 MEMS处理技术安装在器件衬底上。经常需要的另外一个步骤是将器件衬底键合 到装卸衬底。而且，由于金的駒靠性和{鹏蚀特性而经常{顿金衬垫離互连 电路。但是金和硅具有大约377-385。C的共晶熔点且键合操作经常^il该温度。15 本领域技术人员熟知的晶片处理技术可以用于将器件安装在器件衬底上。 MEMS处理是一种一步接着另一步的ifiM工艺，其中最后1是形成撤虫。丰私己为"现有技术"的图4中阐述的是具有钝化层103禾口撤虫102的器件衬 底101。该钝化层103通常是二氧化鶴，通常简称为"氧化物"。该钝化层103 也可以是氮化硅，通常简称为"氮化物"。该撤虫(触头)102是一电撤虫，其是微20 电路或MEMS器件施加电流或电压的部分。除了该撤虫102，图4没有展示MEMS 器件元件或倒可微电路元件。那些熟知MEMS的本领il!^术人员賽總导致和包括 形成撤虫的工艺步骤。而且，他们知道许多各式的典型iW^于具有撤虫102的 器件衬底上的器件和电路。作为典型的接触丰才料的实例，撤虫102可以由硅化钼 CPtSi)构成c25 禾gi己为"现有技术"的图5阐述的是具有f数虫102、钝化层103和粘附层104的器件衬底101。可以ffliM图4中的器件沉积一材料层以形成该粘附层而制造 阐述于图5中的该结构。那些熟知MEMS的本领:^&术人员知道许多在衬底上沉 积材料层的方法。该粘附层104可以由翔七钛OIW) ^^j财才料构成。牛斜己为"现有技术"的图6阐述的是具有撤虫102、钝化层103、粘附层10430和金层105的器件衬底101。可以ffl31在图5中的器件的粘附层;tJ:沉积一^a而讳隨阐述于图6中的该结构。禾斜己为"现有技术"的图7阐述的是具有撤虫102、钝化层103、粘附层104 和金层105的经图案lk^后的器件衬底101。可以舰图案化图6的粘附层104 和金层105而形成图7的结构。实际上，金层105不完全目粘附层104是MEMS 5工艺的一个标准要素，其并不特别，fiiS当注意。为了运用親的特性，在器件衬底:tJ:伟隨类似于图7中阐述的结构。然而， 图案^t后，金层103残留在^M 102上。粘附层104中的针 L缺陷为金扩隨 下繊虫掛共了机会。如果粘附层腦中雜针孔缺陷戯他缺陷，则金将与下 尉数虫材料102物理撤虫。 10 金和硅的共晶熔点大约为385"，其是撤虫下jl^撤4的金实际上开始剧七的温度。如果^^熔m接触，则金樹广 该硅器件衬底，并皿生制造缺陷而导致制造失效。如上所述，粘附层，也称作阻挡层，^^层和下层衬底或撤虫 之间，通常用作预防这种5嫁的发生，但是这些层会有针 L缺陷。金可以fflil针 孔缺陷扩tfciS下层接触或扩M衬底。而且，在许多典型的晶片工艺中，M确15保晶片不;S31金插共晶^g (即，大约377-385。C) ^^种失效方式。在MEMS工艺中，硅(Si)晶片通常用作器件衬底。那些熟知MEMS工艺 的本领域技术人员知邀S常需要装卸衬底用于机械隔离^他目的。这种装卸衬 底通常是硅晶片或玻璃晶片。许多技术可以用于将器件衬底键合到装卸衬底。其 中三种技术是阳极焊接、玻璃粉焊接和共晶焊接。20 在阳极焊接中，可以在大约300。C直到接近50(TC下，通过在两金属电lfc间放置且固定衬底而键合衬底。高直流(DC)电压施加到电极间以产生贯穿衬底 的电场。如果装卸衬底是包含钠离子的鹏，贝U在高温下，钠离子31il施加的电 场而从玻璃的键合表面转移。在M表面Pf銜的钠离子的耗散使得该表面与器件 衬底的硅表面高度反应。高度的反应导致了两个衬底之间的固体化学键。25 在玻璃粉焊接中，粘性玻璃材#^敷招艘键合的晶片的一面體两面。有时热处理这种玻璃料以驱散竊诉畔占附剂。之后如果必要的话，将晶片对准并结 合。之后，晶片&E力下固定并在40(TC到55(rC的典型^^范围内加热。玻Ji^ 流动并键合到两賴面。在共晶焊接中，用雨中成分的共晶焊接系统中的第一成分鶴一个衬底，并30且用第二成分覆盖另一衬底。衬底被加热并使其撤虫。扩TO生在界面并形成一种合金。相比雜两侧上的材料，在界面处的共晶成分合金具W^低的熔点，且因itk^七局限于一个薄层。就是这^h^j七的共晶层形成键合。所有这些晶片焊^fe术所^ffl的^M都高于金箱共晶的温度，但也不至于过高而毁坏或破坏伟隨的电路。丰斜己为"现有技术"的图8阐述的是利用粘合剂802 5将器件衬底101和装卸衬底801键合到一起。实施例的各方面直接致力刊牟决现有技术的缺陷，其3131€^1105不 撤虫102而图案^^层105。发明内容因此实施例的一个方面是选择一种器件衬底以及禾,直到形成接触的步骤 10的M机电系统(MEMS)工艺技术处理该器件衬底。可以形成一个以上的撤虫。 该接触由例如硅化钼的电传导材料制造。而且，撤虫的形鹏常包鄉除例如氧 化层或氮化层的绝缘层，该^^层是鶴任意希望形成^M的区域。实施例的另一方面是在器件衬底上沉积一粘附层J^后沉积一金层。例如钨 或钽的难熔金属可以用作粘附层。鸨化钛(TiW)是也可以用作粘附层的公知且 15常用的材料。实施例的又一方面是图案化金层和粘附层，因为战两种儲隄电传导的。 ±^层的图案化的失败将导1^ 有撤嫩此电對妾。而且，从撤虫区鄉除親 以M^续的高温不会导致金扩t^S撤虫。針实施例的一个方面是在图案化雜和粘附层之后，将器件衬底键合到装 20卸衬底。许多焊接工艺要求的、皿高于385°C。阳极焊接、M教、焊接和共晶焊 接是可以应用于键合该两个衬底在一起的焊接工艺的实例。依照公肝此的实施例而适当地图案化金层可以确保金不会扩ifca擲虫。
贯穿於图示，附图中相同的附图椒己^^相同^t力旨让相似的元件，且其 25并入并构成说明书的一部分，而且附图阐述实施例和详细描述，用刊军释公肝 此的实施例。图1阐述具有撤虫、钝化层、粘附层和图案4tt后的^M的器件衬底； 图2阐述具有撤虫区域、图案化钝化层、图案4tf占附层禾順案化親的器件 净寸底的顶视图；30 图3阐述帝腊具有撤虫区域、图案化钝化层、图割措占附层和图案化金层的器件衬底的高级^f呈图； 硫为"现有技术 硫为"现有技术 新己为"现有技术5 底；硫为"现有技术 金层的器件衬底以及 硫为"现有技术底。10 具体实 式这些非限定性实例中讨论的特殊数值和构造可以改变且弓l证仅仅为了阐述 至少一个实施例，并不能離为对发明范围柳蹄IJ。图1阐述一种具有撤虫102、钝化层103、粘附层104禾口图案4b^后的金层 105的器件衬底101 。对比阐述于图1和6中的^^勾，可以发现图1中撤虫102的15上面没有金。熟知^M机电系统(MEMS)工艺的本领:^i术人员i^用于制造 图7的结构的技术。考虑公开于此的实施例的方面，熟知^M机电系统(MEMS) 工艺的本领:l^fe术人员可以用这种^:帝腊图1中阐述的结构。图2阐述具有撤虫区域201、图案化钝化层103、图割聯占附层104和图案 化金层105的器件衬底101的顶视图。图1是该结构的侧视亂且图2是该相同20结构的顶视图。开口 201比f数虫102稍大，因为撤顿哩不能^S招可金。其通 过用于图案^^属层腦和105的光掩模设计而实现，而用于图案4fc^属层104 和105的光掩模设计是本领嫩术人员^^f周知的。MEMS工艺的讳隨公差导致 接触区域，该接触区域没有金，稍大于t数虫102。而且，不能有非常^fi撤虫的 金，另P样的话金可育gM:粘附层中辦卜孔缺陷扩t^撤虫。图2所示的擲虫102，25因为粘附层足够薄，即使其位于粘附层104的下面，该下尉数虫也是可见的。图3阐述制造具有开口201、图案化钝化层103、图案化粘附层104和图案 化金层105的器件衬底101的高级箭虑图。开々涉骤301之后，^^#§|件衬底 302以及舰撤虫形成303处理衬底。接着，是粘附层的沉积304和金层的沉积 305。金层的图案化306之后是粘附层的图案化307。图割^M包括从开口 20130移除金，之后处理誠308鹏典型制造中完^S—步工艺。在这一步，就已经的图4阐述具有钝化层和撤虫的器件衬底；的图5阐述具有撤虫、钝化层和粘附层的器件衬底；的图6阐述具有J魏虫、钝化层、粘附层和金层的器件衬的图7阐述具有撤虫、钝化层、粘附层禾咽案^t后的的图8阐Mil焊接而键合到一起的器件衬底和装卸衬制造了可以禁受高温而不^^扩t^撤繊寸底的器件衬底。现在，例如在高温 下将器件衬底键合到装卸衬底的进一步工艺鼬多安全的实施了 。那些f總半导体工艺的技术人员可以意i形ij，即使在激虫区iaii没有金，在 金互连金属105和撤虫102 (典型为上:^万述的硅化铀)之间仍然具有良好的电 5 ，刻虫。SM31粘附金属层104实现，因为该粘附层也是一种电传导材料。换言之， 金层105电驗到粘附层104，该粘附层104依次与撤虫102电连接。可以意识到，战公开的以及其另夕卜的特征和功能， 替换的变化，可以 适当地组合至iJ许多其他不同的系统^iS用中。本领職术人员也可以接着对其做 多种目前意想不至啲或不曾预料的替换、修改、對域舰，也意歸其包含在 10下列权利要求中。
权利要求
1、一种方法，包括选择一器件衬底并处理该器件衬底，直到利用接触材料形成接触的步骤；在该接触和其他区域上沉积一粘附金属以制造一粘附层以及在该粘附层上沉积金以制造一金层；以及图案化该金层以从该接触区域移除金以及图案化该粘附层以便该粘附层保留在该接触区域上；由此在器件衬底上制造至少一个具有能够禁受大于375℃温度的金接触的半导体或微型机电系统器件。
2、权利要求l的方法，其中该撤虫材料包括硅化钼。
3、 权利要求1的方法，其中该粘附层包括^i七钛。
4、 一种方法，包括选择一器fW底并处理该器件衬底，直至诉,撤虫材料形成撤虫的步骤； 在该接触和其他区域上沉积一粘附金属以制造一粘附层以及在该粘附层上 15沉积金以制造一，；图案化该金层以从该接触区域移除金以及图案化该粘附层以便该粘附层保 留在该撤虫区Jltb以及将该器件衬底键合到装卸衬底，由此在与装卸衬底键合的激科寸底上制^S 少一个半导体或 机电系统器件。 20
5、权利要求4的方法，其中该撤虫材料包括硅化钼。
6、 权利要求5的方法，其中该粘附层包括翔七钛。
7、 一种系统，包括—种器件衬底，舰半导体工艺在其上^M4—惱柳至少一个撤虫， 其中该至少一个gl虫包括一种^i虫材料；25 —W占附层沉积在该t劍虫和该t数虫区坡i:，其中该t魏虫区域是围绕该撤虫的 区域；以及一个金层覆盖该粘附层的大部分区域，但是不覆盖该接触区域中的该粘附层。
8、 权利要求14的系统，其中该撤虫包括硅化铀。 30
9、权利要求14的系统，其中该粘附层包括翔七钛。10、权利要求14的系统，进一步包括1卸衬底以及一个将该装卸衬獻占 合到该器件衬底的粘合剂。
全文摘要
在接近和高于385℃的温度时，金可以扩散进入硅中以及扩散进入一些接触材料中。然而金是一种优良的材料，因为其耐腐蚀、有电传导性以及高可靠性。使用粘附层以及从接触的周围和上面的接触区域移除金，允许微型机电系统器件或半导体经历高于385℃的温度而不冒金扩散的风险。消除金扩散的风险以允许进一步升高的温度处理。将器件衬底键合到载体衬底可以是一升高的温度的工艺。
文档编号H01L23/485GK101243551SQ200680030175
公开日2008年8月13日 申请日期2006年8月18日 优先权日2005年8月19日
发明者R·A·达维斯 申请人:霍尼韦尔国际公司