專利名稱：一種具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，具體是一種具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法。
背景技術(shù)：
植入式電子醫(yī)療系統(tǒng)用于治療和恢復(fù)喪失功能的某人體器官，如人工視網(wǎng)膜可以幫助病人恢復(fù)視力，人工耳蝸可以幫助病人恢復(fù)聽力，心臟起搏器可以幫助病人恢復(fù)心跳等。植入式電子醫(yī)療系統(tǒng)，一般由控制芯片，電極和電源組成。芯片和電極的直接互連，不僅可以減小整個(gè)植入系統(tǒng)的體積，也可以減小手術(shù)創(chuàng)傷面積，從而加快病人的術(shù)后恢復(fù)。芯片電極連接的可靠性，將有助于整個(gè)植入式電子醫(yī)療系統(tǒng)的運(yùn)行。將芯片固定后再利用集成電路工藝制備芯片與電極互連結(jié)構(gòu)，存在電極斷裂和電極與芯片接觸不良的隱患。先在基底上制備好具有彈性觸點(diǎn)的電極再將芯片置于其上并封裝，將消除電極斷裂的隱患，并增加電極和芯片接觸的可靠性，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，DAMIEN C. RODGER和YU-CHONG TAI在IEEE Eng Med Biol Mag. 2005S印-Oct ;24(5) :52-7.上撰文“Microelectronic Packaging for Retinal Prostheses^ (“用于視覺假體的微電子封裝”醫(yī)學(xué)和生物工程雜志)。該文中提及的芯片和電極互連是通過先將芯片埋入凹坑內(nèi)，再在芯片上層制備柔性電極并與芯片互連，需用專用工藝設(shè)備，加工工藝成本較高，且存在電極在制備過程中產(chǎn)生斷裂和與芯片接觸不良等問題，影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出了一種具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，制備得到的結(jié)構(gòu)減少了電極斷裂的幾率，并提高了電極和芯片連接的可靠性，有利于整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明所述的制備方法包括如下步驟首先在硅基底上濺射金屬鉻層并旋涂光刻膠，并圖形化光刻膠和鉻層形成小圓柱，通過熱板加熱利用光刻膠熱熔技術(shù)使光刻膠形成半球狀；然后沉積聚合物薄膜作為底層絕緣層，濺射金屬并圖形化金屬作為電極材料，沉積聚合物薄膜作為上層絕緣層，并圖形化露出半球狀金屬層，以光刻膠為掩膜，依次圖形化半球狀金屬層，底層聚合物絕緣層，使其在半球頂部中心位置形成小通孔，并用丙酮去除底部半球狀光刻膠，形成彈性觸點(diǎn)；之后旋涂光刻膠并圖形化，形成放置芯片凹坑，壓入芯片，使其與半球狀金屬觸點(diǎn)形成良好的彈性接觸，沉積聚合物薄膜固定芯片，在酒精中浸泡釋放芯片電極；最后在半球形背部填入填充物并沉積聚合物薄膜密封，從而實(shí)現(xiàn)具有彈性接觸的芯片電極的互連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用了先制備電極，而后固定芯片形成芯片與電極互連結(jié)構(gòu)工藝流程，并且使用光刻膠熱熔技術(shù)制備半球形凸起觸點(diǎn)。本發(fā)明制備所得的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)，降低了電極在制備過程中斷裂的可能性，并提高電極和芯片接觸的可靠性， 有利于整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行，且無需專用設(shè)備，降低了工藝成本。


圖1為實(shí)施例1實(shí)施流程圖。圖2為實(shí)施例2實(shí)施流程圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。 以下實(shí)施例中沒有詳細(xì)說明的，采用本領(lǐng)域常規(guī)操作。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例通過以下步驟進(jìn)行制備第一步、在硅片襯底上濺射金屬鉻100A，并在金屬鉻層上旋涂光刻膠10 30 μ m ；第二步、曝光后使用顯影液圖形化光刻膠，得到微型圓柱，并以濕法刻蝕工藝刻蝕鉻層；第三步、將涂有光刻膠的硅片襯底置于175°C 180°C熱板上熔化20 30分鐘， 使硅片襯底的表面形成半球形結(jié)構(gòu)的光刻膠凸點(diǎn)；第四步、在光刻膠凸點(diǎn)的表面沉積聚合物薄膜，制成底層絕緣層；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。第五步、在底層絕緣層上濺射金屬電極層并圖形化；所述的濺射金屬電極層材料為金、鉬或鈦。所述的圖形化金屬電極層是指使用lift-off工藝圖形化。第六步、沉積聚合物薄膜，制成上層絕緣層，并圖形化露出半球形金屬觸點(diǎn)；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。所述的圖形化是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝圖形化。第七步、分別圖形化半球形金屬觸點(diǎn)和底層聚合物薄膜絕緣層，使其在頂端形成小通孔，并去除半球形光刻膠；所述的圖形化半球形金屬觸點(diǎn)是指以光刻膠為掩膜，使用濕法刻蝕工藝或離子銑工藝刻蝕出金屬孔。所述的圖形化底層聚合物薄膜絕緣層是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕出薄膜孔。所述的去除半球形光刻膠是指使用丙酮溶解光刻膠。第八步、旋涂光刻膠200 800 μ m,曝光后在顯影液中圖形化光刻膠，形成芯片放置凹坑；第九步、壓入芯片，使芯片焊點(diǎn)和半球形金屬觸點(diǎn)形成良好的彈性接觸；第十步、沉積聚合物薄膜固定芯片，并圖形化聚合物薄膜露出單邊電極點(diǎn)；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。
所述的圖形化聚合物薄膜是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝圖形化。第十一步、釋放芯片電極；所述的釋放電極芯片是指浸入酒精中釋放。第十二步、在半球狀凹坑中填入填充物并沉積聚合物薄膜密封，制成芯片與電極互連結(jié)構(gòu)。所述的填充物為環(huán)氧樹脂或聚二甲基硅氧烷。所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。實(shí)施例2如圖2所示，本實(shí)施例通過以下步驟進(jìn)行制備第一步、在硅片襯底上濺射金屬鉻100A，并在金屬鉻層上旋涂光刻膠10 30 μ m ；第二步、曝光后使用顯影液圖形化光刻膠，得到微型圓柱；第三步、將涂有光刻膠的硅片襯底置于175°C 180°C熱板上熔化20 30分鐘， 使硅片襯底的表面形成半球形結(jié)構(gòu)的光刻膠凸點(diǎn)；第四步、在光刻膠凸點(diǎn)的表面沉積聚合物薄膜，制成底層絕緣層；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。第五步、在底層絕緣層上濺射金屬電極層并圖形化；所述的濺射金屬電極層材料為金、鉬或鈦。所述的圖形化金屬電極層是指使用lift-off工藝圖形化。第六步、沉積聚合物薄膜，制成上層絕緣層，并圖形化露出半球形金屬觸點(diǎn)；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。所述的圖形化是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝圖形化。第七步、分別圖形化半球形金屬觸點(diǎn)和底層聚合物薄膜絕緣層，使其在頂端形成小通孔，并去除半球形光刻膠；所述的圖形化半球形金屬觸點(diǎn)是指以光刻膠為掩膜，使用濕法刻蝕工藝或離子銑工藝刻蝕出金屬孔。所述的圖形化底層聚合物薄膜絕緣層是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝刻蝕出薄膜孔。所述的去除半球形光刻膠是指使用丙酮溶解光刻膠。第八步、旋涂光刻膠200 800 μ m,曝光后在顯影液中圖形化光刻膠，形成芯片放置凹坑；第九步、壓入芯片，使芯片焊點(diǎn)和半球形金屬觸點(diǎn)形成良好的彈性接觸；第十步、沉積聚合物薄膜固定芯片，并圖形化聚合物薄膜露出雙邊電極點(diǎn)；所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。所述的圖形化聚合物薄膜是指以光刻膠為掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕工藝圖形化。第十一步、釋放芯片電極；所述的釋放電極芯片是指浸入酒精中釋放。第十二步、在半球狀凹坑中填入填充物并沉積聚合物薄膜密封，制成芯片電極互連結(jié)構(gòu)。所述的填充物為環(huán)氧樹脂或聚二甲基硅氧烷。
所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)ニ甲苯層。上述實(shí)施例的エ藝簡單、降低了電極在制備過程中斷裂的可能性，并增加電極和芯片接觸的可靠性，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且無需專用設(shè)備，降低了エ藝成本。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實(shí)施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對(duì)于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于包括如下步驟首先在硅基底上濺射金屬鉻層并旋涂光刻膠，并圖形化光刻膠和鉻層形成小圓柱，使光刻膠形成半球狀；然后沉積聚合物薄膜作為底層絕緣層，濺射金屬并圖形化金屬作為電極材料，沉積聚合物薄膜作為上層絕緣層，并圖形化露出半球狀金屬層，以光刻膠為掩膜，依次圖形化半球狀金屬層，底層聚合物絕緣層，使其在半球頂部中心位置形成小通孔，并去除底部半球狀光刻膠，形成彈性觸點(diǎn)；之后旋涂光刻膠并圖形化，形成放置芯片凹坑，壓入芯片，使其與半球狀金屬觸點(diǎn)形成良好的彈性接觸，沉積聚合物薄膜固定芯片，釋放芯片電極；最后在半球形背部填入填充物并沉積聚合物薄膜密封，從而實(shí)現(xiàn)具有彈性接觸的芯片電極的互連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的使光刻膠形成半球狀是指通過熱板加熱利用光刻膠熱熔技術(shù)使光刻膠形成半球狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，將涂有光刻膠的硅基底置于175°C 180°C熱板上熔化20 30分鐘，使硅基底的表面形成半球形結(jié)構(gòu)的光刻膠凸點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的去除底部半球狀光刻膠，是指用丙酮去除底部半球狀光刻膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的形成小圓柱所濺射金屬鉻層厚度為100A，旋涂光刻膠厚度為10 30μπι。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的沉積聚合物薄膜為化學(xué)氣相沉積厚度為5 20 μ m的聚對(duì)二甲苯層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的形成芯片放置凹坑的旋涂光刻膠厚度為200 800 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法， 其特征是，所述的濺射金屬材料為金、鉬或鈦。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的具有彈性接觸的芯片電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是，所述的釋放電極是指在酒精中浸泡釋放電極。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有彈性接觸的芯片與電極互連結(jié)構(gòu)的制備方法，首先在硅基底上濺射鉻層并旋涂光刻膠，圖形化形成小圓柱，將光刻膠形成半球狀，然后沉積聚合物薄膜，濺射并圖形化金屬，沉積聚合物薄膜，圖形化露出半球狀金屬層，以光刻膠為掩膜，依次圖形化各層，在半球頂部中心形成小通孔，去除底部半球狀光刻膠，形成彈性觸點(diǎn)，之后旋涂光刻膠并圖形化，形成凹坑，壓入芯片與半球狀金屬觸點(diǎn)形成彈性接觸，沉積聚合物薄膜固定芯片，釋放芯片電極，最后在半球形背部填入填充物并密封。本發(fā)明工藝簡單、降低了電極在制備過程中斷裂的可能性，并增加電極和芯片接觸的可靠性，提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且無需專用設(shè)備，降低了工藝成本。
文檔編號(hào)H01L21/60GK102569107SQ20111042151
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者劉景全, 楊斌, 楊春生, 芮岳峰 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)