專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體集成電路芯片及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種半導(dǎo)體集成電路芯片及其形成方法。本發(fā)明是延續(xù)讓渡給本案受讓人的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)200310115136.9，申請(qǐng)日為2003年11月20日，發(fā)明名稱(chēng)為「晶片裝置的表面處理方法及使用該方法所形成的晶片裝置」。
背景技術(shù)：
本發(fā)明關(guān)聯(lián)到以下其中一個(gè)發(fā)明人的下述專(zhuān)利(a).中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)02105960.8，申請(qǐng)日為2002年4月10日，發(fā)明名稱(chēng)為「電容式指紋讀取晶片」，公開(kāi)號(hào)為1450489；(b).中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)02123058.7，申請(qǐng)日為2002年06月13日，發(fā)明名稱(chēng)為「壓力式指紋讀取晶片及其制造方法」，公開(kāi)號(hào)為1464471；(c).中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)02124906.7，申請(qǐng)日為2002年06月25日，發(fā)明名稱(chēng)為「溫度傳感器及其運(yùn)用該溫度傳感器的指紋辨識(shí)晶片」，公開(kāi)號(hào)為1463674；(d).中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)02132054.3，申請(qǐng)日為2002年09月10日，發(fā)明名稱(chēng)為「電容式壓力微感測(cè)元及其應(yīng)用的指紋讀取晶片結(jié)構(gòu)」，公開(kāi)號(hào)為1482440；(e).中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)03124183.2，申請(qǐng)日為2003年5月6日，發(fā)明名稱(chēng)為「一種電容式指紋傳感器及其制造方法」；(f).中國(guó)臺(tái)灣發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)093110603，申請(qǐng)日為2004年4月16日，發(fā)明名稱(chēng)為「可抗靜電與應(yīng)力破壞及防殘污干擾之晶片式傳感器」，證書(shū)號(hào)碼為發(fā)明第233198號(hào)；及(g)中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)案號(hào)200510085423.9，申請(qǐng)日為2005年7月18日，發(fā)明名稱(chēng)為「具有圖像比較功能的滑動(dòng)式影像感測(cè)晶片及其處理方法」。
在半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域所提供的芯片制造方式中，通常需考慮芯片所提供的電特性，并且需將芯片透過(guò)封裝的程序設(shè)置于封裝基體中，以免除例如壓力及靜電等外力的任何可能的破壞。
然而，隨著芯片應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展，新的應(yīng)用使得設(shè)計(jì)上必須裸露部份的芯片表面于環(huán)境中，例如芯片式的指紋傳感器便需要提供一與手指接觸的芯片表面，以讀取手指的紋路，作為身份識(shí)別使用。
為此，芯片表面的機(jī)械特性便必須被加以考慮以提供一耐磨、耐壓并且能夠具有斥水、斥油及防污的表面特性。
現(xiàn)有技術(shù)上，電容式指紋感測(cè)芯片的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)為在一硅基材內(nèi)制作相關(guān)感測(cè)及控制處理電路，在芯片的表面布置陣列型的多個(gè)金屬板作為感測(cè)電極(從此感測(cè)電極以下包含感測(cè)及控制處理電路及硅基材將統(tǒng)稱(chēng)為基板結(jié)構(gòu))，并且形成一介電材料層于芯片的最外表面，兼做感測(cè)電容介電質(zhì)以及芯片裸露于外的保護(hù)層。為達(dá)到上述芯片表面耐壓及耐磨的特性，現(xiàn)有技術(shù)都是利用一堅(jiān)硬的介電材料作為最外表層的保護(hù)層，例如世界專(zhuān)利WO 01/06448A1、WO 03/098541A1、美國(guó)專(zhuān)利第6,091,082、歐洲專(zhuān)利EP1256899、美國(guó)專(zhuān)利第6,114,862號(hào)及美國(guó)專(zhuān)利第6,515,488號(hào)，都揭露了此一架構(gòu)。簡(jiǎn)而言之，現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)明不外乎例如氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一堅(jiān)硬材料層形成于基板結(jié)構(gòu)上方。
其中氧化硅及氮化硅為形成親水性表面的親水性材料，容易造成手指油污或手指汗水殘留。而碳化硅材料雖然有較好的斥水性特色，然而無(wú)良好的斥油特性，仍然容易殘留油脂，長(zhǎng)久使用下，造成影像變質(zhì)。再者，當(dāng)上述材料沉積時(shí)，表面粗糙度不易控管，有時(shí)需要通過(guò)化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)來(lái)達(dá)到良好的表面平整度及不易殘留油污的表面特性，卻也增加制造的復(fù)雜度。Thomas在美國(guó)專(zhuān)利第6,515,488號(hào)公告中，揭露了通過(guò)氧化硅的沉積及后續(xù)的CMP工藝而將氧化硅填滿多個(gè)小孔洞而達(dá)到平整的外表面。然而，此舉又使制造過(guò)程太過(guò)復(fù)雜，而不適合于一般商業(yè)芯片代工廠的制造程序。
在US6762470專(zhuān)利中，Siegel等人揭露了制作Teflon材料于芯片表面的設(shè)計(jì)，其用意有一部份便是為了解決斥水、斥油及防污的表面特性問(wèn)題。然而鐵氟龍(Teflon為美國(guó)杜邦公司的商標(biāo))的氟碳聚合體與半導(dǎo)體芯片表面的氧化硅、氮化硅等表面能較高的材料無(wú)法有效鍵結(jié)。所以，單純利用此類(lèi)材料所制成的指紋傳感器在經(jīng)過(guò)多次指紋測(cè)試磨擦便會(huì)容易脫落。
為解決此一問(wèn)題，本案的同一個(gè)發(fā)明人在中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利200310115136.9號(hào)中揭露了利用在氟碳聚合體的另一端接上硅烷基為一最佳的材料選擇，此乃因?yàn)楣柰榛械腟i-O-CH3或Si-O-C2H5很容易水解成Si-O-或Si-OH基，此基便可與半導(dǎo)體芯片表面的氧化硅、氮化硅等形成-Si-O-Si-或Si-O-H等高鍵結(jié)強(qiáng)度的共價(jià)鍵或氫鍵。
為了便于制造與生產(chǎn)，上述方法是將高分子單體制備成溶液型式，其處理方法為將此溶液利用浸泡、如光致抗蝕劑旋布方式(spin coating)或噴灑方式(spray coating)，涂布于一半導(dǎo)體芯片表面，隨后提供一高溫(＞60℃)及高濕(90％)環(huán)境，以利固化聚合。
然而，此種方法的一個(gè)主要缺點(diǎn)就是高分子單體的制作及固化過(guò)程僅能在芯片表面形成分子層的厚度，也就是說(shuō)其最大厚度僅約數(shù)十納米，很容易因芯片不當(dāng)使用時(shí)被刮除，降低了防污的效果。
再者，因?yàn)樾酒闹圃爝^(guò)程本來(lái)就會(huì)在表面產(chǎn)生不平坦的現(xiàn)象，利用中國(guó)200310115136.9號(hào)發(fā)明專(zhuān)利的方法也無(wú)法形成一平坦表面。同樣地，容易累積污垢于芯片表面的縫隙中。
最重要的是，為了符合未來(lái)的環(huán)保要求，含有鹵素化合物的電子制品將會(huì)被禁止使用，為此上述利用氟化物解決芯片表面斥水、斥油及防污的表面特性的方法將有很大的環(huán)保問(wèn)題。
延續(xù)中國(guó)200310115136.9號(hào)發(fā)明專(zhuān)利的精神，以解決芯片表面防污，同時(shí)也克服其所面臨的問(wèn)題，本發(fā)明將提供另一解決方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體集成電路芯片的表面處理方法及使用該方法所形成的半導(dǎo)體集成電路芯片，以防止譬如污垢、水及油脂的外部因素干擾譬如電容式指紋傳感器的該半導(dǎo)體集成電路芯片的運(yùn)作。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體集成電路芯片，其包含一集成電路芯片本體，具有至少一表面；及一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜，其形成于該至少一表面上，該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料，用以保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。
此外，本發(fā)明也提供一種前述半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，包含以下步驟提供一集成電路芯片本體，該集成電路芯片本體具有外露的至少一表面；涂敷含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料的一合成樹(shù)酯于該集成電路芯片本體的該至少一表面上；及于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境設(shè)定下，烘烤該合成樹(shù)酯以使其固化，而形成具有蓮花效應(yīng)(lotus effect)的一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜用來(lái)保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。
本發(fā)明的效果是顯著的本發(fā)明的主要應(yīng)用標(biāo)的是形成一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜于一種半導(dǎo)體集成電路芯片表面，使得該半導(dǎo)體集成電路芯片表面具有防污、疏水及疏油特性，特別適用于半導(dǎo)體指紋感測(cè)芯片，例如電容式、電場(chǎng)式、熱感應(yīng)式或其它可能的感測(cè)方式的指紋感測(cè)芯片，以防止使用者指垢及指紋殘留、提高指紋讀取及辨識(shí)的品質(zhì)。本發(fā)明所使用的材料為納米表面結(jié)構(gòu)的合成樹(shù)酯，其優(yōu)點(diǎn)是納米表面結(jié)構(gòu)具有(lotus effect)蓮花效應(yīng)，可以斥油斥水及防污。而且合成樹(shù)酯的硬度及耐磨性都非常好，芯片表面不易刮傷。且因?yàn)闆](méi)有使用鹵素化合物，所以本發(fā)明也符合當(dāng)今的環(huán)保要求。


圖1顯示依據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路芯片的表面處理方法的示意圖。
圖2顯示圖1的半導(dǎo)體集成電路芯片的一應(yīng)用實(shí)施例。
圖3顯示利用圖2的半導(dǎo)體集成電路芯片所獲得的一指紋圖像的示意圖。
圖4顯示圖1的半導(dǎo)體集成電路芯片的另一應(yīng)用實(shí)施例。
圖5顯示利用圖4的半導(dǎo)體集成電路芯片所獲得的多個(gè)片段指紋圖像結(jié)合成一指紋圖像的示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明10……集成電路芯片本體11……表面12……芯片式指紋感測(cè)元13……靜電放電金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)20……納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜具體實(shí)施方式
本發(fā)明關(guān)于一種具有納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的半導(dǎo)體集成電路芯片及其形成方法，尤其關(guān)于一種能避免半導(dǎo)體集成電路芯片受到外部干擾的納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的形成方法及使用該方法所形成的半導(dǎo)體集成電路芯片。
傳統(tǒng)的樹(shù)酯都不具有疏水及疏油特性，主要原因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)基本上為碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)。為了解決此一問(wèn)題，本發(fā)明采取的作法是在樹(shù)酯材料中參雜金屬納米顆粒、陶瓷納米顆?；蚋叻肿蛹{米顆粒，使得合成的樹(shù)酯材料經(jīng)過(guò)高溫(譬如150℃)烘烤固化以后形成納米粗糙面，或者利用高溫固化相變化的原理也可以形成相同的粗糙面，具有等同于如蓮花或蓮花葉表面般的特性，此種特性可以通稱(chēng)為蓮花效應(yīng)(lotus effect)，這樣的效應(yīng)降低了表面能，也因此提高了疏水及疏油的特性。結(jié)合樹(shù)酯材料及表面納米結(jié)構(gòu)的特性可以稱(chēng)之為納米樹(shù)酯，選用樹(shù)酯的主要原因就是其耐磨及高硬度的特性[相較于其它如聚亞醯胺(polyimide)高分子材料]，相當(dāng)適合應(yīng)用于需要被摩擦的物體表面，例如本發(fā)明主要應(yīng)用的滑動(dòng)式指紋感測(cè)芯片表面保護(hù)。
以下將說(shuō)明本發(fā)明的一種具有納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法。請(qǐng)參見(jiàn)圖1、2，該半導(dǎo)體集成電路芯片的保護(hù)膜的形成方法包含以下步驟。
首先，提供一集成電路芯片本體10，各該集成電路芯片本體10具有外露的至少一表面11。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于一種芯片式指紋傳感器時(shí)，如圖1所示，其集成電路芯片本體10更具有多個(gè)指紋感測(cè)元12，用以感測(cè)一手指的一全部或部分指紋，而該集成電路芯片本體10的外露的表面11數(shù)目?jī)H有一個(gè)。該集成電路芯片本體10的表面11由介電材料例如氧化硅或氮化硅，或者部份裸露介電材料及部份裸露金屬材料例如鋁、金等所組成，于本實(shí)施例中，該裸露金屬材料為一靜電放電金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)13，以釋放接近中的手指的靜電電荷，且靜電放電金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)13被該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜20所覆蓋，或者從該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜20裸露出。
然后，通過(guò)譬如浸泡、旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)或噴灑涂布(spray coating)方式而涂敷含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料的一合成樹(shù)酯于該集成電路芯片本體10的該至少一表面11上。
接著，于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境設(shè)定下，烘烤該合成樹(shù)酯以使其固化，而形成具有蓮花效應(yīng)(lotus effect)的一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜用來(lái)保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。由于制造厚度可以由制造參數(shù)決定，例如旋轉(zhuǎn)涂布的轉(zhuǎn)速設(shè)定，最佳厚度介于0.3至10微米之間。
因此，依據(jù)上述方法所形成的半導(dǎo)體集成電路芯片包含一集成電路芯片本體10及一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜20。該集成電路芯片本體10具有至少一表面11。各該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜20通過(guò)使用多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料的一合成樹(shù)酯而在該至少一表面11上形成固化的該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜。
由于納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的厚度可以控制，所以也可以此對(duì)原來(lái)芯片的不平坦表面做平坦化動(dòng)作，來(lái)改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)。
圖2顯示圖1的半導(dǎo)體集成電路芯片的一應(yīng)用例。如圖2所示，該集成電路芯片本體10用以感測(cè)靜置于其上的手指50的一指紋圖像，如圖3所示。
圖4顯示圖1的半導(dǎo)體集成電路芯片的另一應(yīng)用例。如圖4所示，該集成電路芯片本體10用以感測(cè)滑動(dòng)通過(guò)其中的手指50的多個(gè)片段指紋圖像，以供后續(xù)接圖處理成一指紋圖像，如圖5所示。
在較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中所提出的具體實(shí)施例僅用以方便說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，而非將本發(fā)明狹義地限制于上述實(shí)施例，在不超出本發(fā)明的精神及權(quán)利范圍的情況，所做的種種變化實(shí)施，皆屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，包含一集成電路芯片本體，具有至少一表面；及一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜，其形成于該至少一表面上，該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料，用以保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的厚度介于0.3至10微米之間。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該集成電路芯片本體更具有多個(gè)指紋感測(cè)元，用以感測(cè)一手指的一全部或部分指紋。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該集成電路芯片本體用以感測(cè)滑動(dòng)通過(guò)其中的一手指的多個(gè)片段指紋圖像。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該集成電路芯片本體用以感測(cè)靜置于其上的一手指的一指紋圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該至少一表面由氧化硅或氮化硅所組成。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該集成電路芯片本體更具有一靜電放電金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以釋放靜電電荷。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體集成電路芯片，其特征在于，該靜電放電金屬網(wǎng)結(jié)構(gòu)從該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜裸露出。
9.一種如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，包含以下步驟提供一集成電路芯片本體，該集成電路芯片本體具有外露的至少一表面；涂敷含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)酯材料的一合成樹(shù)酯于該集成電路芯片本體的該至少一表面上；及于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境設(shè)定下，烘烤該合成樹(shù)酯以使其固化，而形成具有蓮花效應(yīng)的一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜用來(lái)保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜的厚度介于0.3至10微米之間。
11.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，涂敷該合成樹(shù)酯的該步驟是通過(guò)浸泡、旋轉(zhuǎn)涂布或噴灑涂布方式而達(dá)成。
12.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，該集成電路芯片本體更具有多個(gè)指紋感測(cè)元，用以感測(cè)一手指的一指紋。
13.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，該集成電路芯片本體用以感測(cè)滑動(dòng)通過(guò)其中的一手指的多個(gè)片段指紋圖像。
14.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，該集成電路芯片本體用以感測(cè)靜置于其上的一手指的一指紋圖像。
15.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，其特征在于，更包含以下步驟對(duì)該納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)酯保護(hù)膜予以平坦化。
全文摘要
一種半導(dǎo)體集成電路芯片，包含一集成電路芯片本體及一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)脂保護(hù)膜；集成電路芯片本體具有至少一表面；納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)脂保護(hù)膜形成于該至少一表面上；納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)脂保護(hù)膜含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)脂材料，用以保護(hù)集成電路芯片本體免受于外部干擾。一種前述半導(dǎo)體集成電路芯片的形成方法，包含以下步驟提供一集成電路芯片本體，該集成電路芯片本體具有外露的至少一表面；涂敷含有多個(gè)納米顆粒及一樹(shù)脂材料的一合成樹(shù)脂于該集成電路芯片本體的該至少一表面上；于適當(dāng)?shù)沫h(huán)境設(shè)定下，烘烤該合成樹(shù)脂以使其固化，而形成具有蓮花效應(yīng)的一納米表面結(jié)構(gòu)樹(shù)脂保護(hù)膜用來(lái)保護(hù)該集成電路芯片本體免受于外部干擾。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101047153SQ20061006597
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月29日
發(fā)明者周正三, 范成至 申請(qǐng)人:祥群科技股份有限公司