用于熱壓鍵合的鍵合墊，用于制造鍵合墊的方法和構件技術

本發明專利技術涉及一種用于將一載體材料（106）與另一載體材料進行熱壓鍵合（504）的鍵合墊（100），其中，所述鍵合墊（100）具有一基層（102）和一蓋層（104）。由金屬制成的基層（102）是可變形的并且與所述載體材料（106）連接，其中，所述金屬是鎳基的。所述蓋層（104）是金屬的并且直接與所述基層（102）連接。所述蓋層（104）至少布置在所述基層（102）的背離所述載體材料（106）的側面上。所述蓋層（104）具有相對于所述基層（102）的一更小的層厚度，其中，所述蓋層（104）特別是比所述基層（102）更加抗氧化。

【技術實現步驟摘要】
用于熱壓鍵合的鍵合墊，用于制造鍵合墊的方法和構件
本專利技術涉及一種用于熱壓鍵合的鍵合墊、一種構件以及一種用于制造鍵合墊的方法。
技術介紹
通過熱壓鍵合能夠將兩個金屬的面持久地相互連接。為此，所述面在高的壓力以及在升高的溫度下相互壓緊，直到在所述金屬的接觸界面上進行晶粒的重新結構化，所述重新結構化導致所述面的連接。例如US 2010 283 138 Al描述了一種方法，其中，鎳作為鍵合金屬用于一 MEMS構件。所述鍵合在此情況下直接經由所述鎳層進行。在此情況下，在一連接部位上，將一鎳基的材料與一其它的鎳基的材料或者一鋁基的材料連接起來。針對借助于熱壓鍵合方法的晶片鍵合，可以采用多種金屬。在多個出版物(例如“Investigations of thermocompression bonding with thin metal layers”，Proceedings of Transducers 11)中描述了這些金屬。此外廣泛公知的是Al、Cu和Au。在Al和Cu的情況下，存在在鍵合之前在表面上形成氧化物的危險，該氧化物的形成會負面地影響在所述鍵合界面上的附著。Au作為鍵合金屬在此也具有優點，但在厚層中制造比較曰蟲印貝οUS7737560描述了一種用于借助于超聲波構造一布線鍵合連接的方法，該方法采用一層設的鍵合墊金屬系統，其具有一含鎳的層和一位于其上的鈍化層，例如由Pd和Au制成。
技術實現思路
在該背景下利用本專利技術介紹了根據獨立權利要求所述的一種用于熱壓鍵合的鍵合墊、一種構件以及一種用于制造鍵合墊的方法。有利的設計方案從各從屬權利要求和下面的說明書中給出。鎳基的鍵合金屬具有可延展的特性，這是有利的，用以例如平衡制造公差和接觸面的不平坦性。但所述鎳基的材料是易氧化的，這會導致氧化物夾雜且因此導致連接部位處的不密封性或者說接觸問題。本專利技術基于如下知識，鎳基的材料可以形成鍵合墊的體積的大部分，用以提供所希望的可延展的特性。所述鎳基的材料可以通過一鈍化的、薄的金屬的蓋層來防止氧化。有利地，所述蓋層相對于所述鎳基的材料具有特別小的層厚度且因此特別小的微晶大小。由于很小的微晶大小，在每個面積單元上準備有很大數量的微晶作為生長核，其在熱壓鍵合期間會生長到擠壓的面中。所述金屬的蓋層的厚度可以與所述鎳基的基層的厚度具有一固定的比例，例如十分之一至五分之一O本專利技術提供了一種用于將一載體材料與另一載體材料進行熱壓鍵合的鍵合墊，其中，所述鍵合墊具有下列特征: 由金屬制成的可變形的、厚的基層，其與所述載體材料連接，其中，所述金屬是鎳基的；以及 至少一個金屬的蓋層，其直接與所述基層連接并且至少布置在所述基層的背離所述載體材料的側面上，其中，所述蓋層相對于所述基層具有一更小的層厚度，尤其是所述蓋層比所述基層更加抗氧化。此外本專利技術提出一種具有下列特征的構件: 第一載體材料，其在第一表面上具有至少一個根據這里介紹的方法所述的導電的鍵合墊； 第二載體材料，其以相對于第一載體材料的一間距布置，并且在所述第二載體材料的面對所述第一表面的第二表面上具有一與所述鍵合墊對置地布置的接觸部位，所述接觸部位貼合在所述鍵合墊上，其中，所述鍵合墊的輪廓在一公差范圍內與所述接觸部位的外形相應，并且所述接觸部位與所述鍵合墊是連接的，尤其是所述接觸部位與所述鍵合墊通過熱壓鍵合進行連接。本專利技術還提出了一種用于在載體材料上制造鍵合墊的方法，其中，所述方法包括下列步驟: 將一由金屬制成的、鎳基的可變形的基層沉積在所述載體材料上； 將一金屬的蓋層直接沉積到所述基層的背離所述載體材料的側面上，其中，所述蓋層具有比所述基層的層厚度更小的層厚度，例如為所述基層的層厚度的十分之一至五分之一，尤其是所述蓋層比所述基層更加抗氧化。鍵合墊可以理解為一種接觸裝置，其構造用于在一低于所述蓋層材料的液相溫度的溫度下與另一鍵合墊材料接合地連接。為了進行連接，在所述溫度作用期間，所述鍵合墊和所述另一鍵合墊在高壓下相互壓緊。在此情況下產生了所述鍵合墊的類似于在擴散焊接時的過程那樣的不可逆的連接。在此情況下，微晶在所述鍵合墊的界面上增長并且獲得了可機械負載的以及導電的連接。載體材料可以是一襯底，例如晶片或芯片。所述載體材料可以在所述鍵合墊的部位處具有一接觸墊。所述接觸墊可以例如由鋁、銅、鈦、鉭、AISi,AlSiCu、AICu、TiN、TiW、TaN制成。鎳基的金屬可以例如是這樣一種金屬，其至少部分地具有鎳或者是元素鎳。所述鎳基的金屬也可以是NiP、NiMoP、NiPd、NiB、NiCo。蓋層可以是一金屬的鈍化(層)。所述蓋層可以理想地具有比所述基層更小的氧化趨勢。更小的氧化趨勢可以理解為一種特性，根據所述特性，相比于所述基層的材料而言，所述蓋層的材料在暴露的情況下相對于一含氧的介質更慢地氧化。所述蓋層可以特別是具有比基層更小的微晶大小的微晶。例如所述蓋層的厚度可以位于納米范圍中。構件可以例如是一傳感器。接觸部位可以是一接觸墊。所述鍵合墊可以類似于所述接觸部位而成形。例如所述鍵合墊可以比所述接觸部位更大或更小。公差范圍可以例如具有在Iym和500 μ m之間的大小。沉積可以例如是將聚集狀態從液態或氣態改變成固態的狀態。例如可以在沉積期間將所述金屬積聚到所述載體材料和/或所述基層的金屬處。所述沉積步驟中的至少一個步驟可以借助于一電化學的沉積過程來進行。電化學的沉積過程可以例如是在電鍍過程期間將金屬離子積聚到陽極或陰極處。通過與金屬離子的電子交換可以將金屬離子結晶成金屬微晶。通過所述電化學的沉積過程不僅可以實現大的層厚度也可以實現小的層厚度。通過所述電化學的沉積過程可以實現在所述鍵合墊的表面上的均勻的層厚度。因此可以實現特別光滑的表面，其具有特別好的鍵合特性。所述方法可以具有將掩模層涂覆和結構化到所述載體材料上的步驟，用以獲得一用于所述沉積步驟的掩模。所述掩模層可以是不導電的層。所述掩模層可以在應該布置所述鍵合墊的地方具有一開口。通過掩模可以將所述鍵合墊特別準確地定位。所述方法可以具有清潔所述蓋層的步驟。清潔可以是所述蓋層的額外的弄平，用以進一步改善所述蓋層的鍵合特性。例如所述清潔可以借助于一等離子處理和/或一氣體處理和/或濕化學地實施。所述蓋層由至少一個層構成，所述層至少部分地由如下材料:鈀、金、鉬、銅中的至少一種材料制成。鈀、金和鉬是貴金屬。銅是半貴金屬。所述金屬具有一高的耐腐蝕性。正常大氣不氧化或幾乎不氧化這些金屬。由此可以將所述鍵合墊在此期間例如在沒有一保護大氣的前提下進行存放。所述基層的層厚度具有一相對于所述蓋層的層厚度的預設的比例。預設的比例可以例如是，例如所述蓋層的層厚度為所述基層的層厚度的五分之一、有利的是至少十分之一。通過預設的比例可以實現高的可靠性。所述蓋層的接合面(Teilflkhe)是平坦的和/或平行于所述載體材料的表面布置。通過一平坦的接合面可以實現預設的均勻的接觸面。通過所述接合面的平行的取向，可以將一壓緊力在鍵合時法向于所述接合面起作用并且特別好地實現所述鍵合連接。在所述第二載體材料上的接觸部位可以作為另一根據這里介紹的方法所述的鍵合墊來構造。兩個相同類型的鍵合墊可以獲得特別可靠的連接。所述兩個鍵合墊的輪廓可以圍繞著在所述第一載體材料和所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
鍵合墊（100），用于將一載體材料（106）與另一載體材料進行熱壓鍵合（504），其中，所述鍵合墊（100）具有下列特征：由金屬制成的能夠變形的基層（102），其與所述載體材料（106）連接，其中，所述金屬是鎳基的；以及金屬的蓋層（104），其直接與所述基層（102）連接并且至少布置在所述基層（102）的背離所述載體材料（106）的側面上，其中，所述蓋層（104）相對于所述基層（102）具有一更小的層厚度，尤其是所述蓋層（104）比所述基層（102）更加抗氧化。

【技術特征摘要】
2012.08.01 DE 102012213548.01.鍵合墊(100 )，用于將一載體材料(106 )與另一載體材料進行熱壓鍵合(504 )，其中，所述鍵合墊(100)具有下列特征: 由金屬制成的能夠變形的基層(102)，其與所述載體材料(106)連接，其中，所述金屬是鎮基的；以及 金屬的蓋層(104)，其直接與所述基層(102)連接并且至少布置在所述基層(102)的背離所述載體材料(106)的側面上，其中，所述蓋層(104)相對于所述基層(102)具有一更小的層厚度，尤其是所述蓋層(104)比所述基層(102)更加抗氧化。2.根據權利要求1所述的鍵合墊(100)，其中，所述蓋層(104)由至少一個層構成，所述層至少部分地由下列材料:鈀、金、鉬、銅中的至少一種材料制成。3.根據前述權利要求中任一項所述的鍵合墊(100)，其中，所述基層(102)的層厚度具有一相對于所述蓋層(104)的層厚度的預設的比例。4.根據前述權利要求中任一項所述的鍵合墊(100)，其中，所述蓋層(104)的接合面是平坦的和/或平行于所述載體材料(106)的表面布置。5.構件(300)，具有下列特征: 第一載體材料(302)，其在第一表面上具有至少一個根據權利要求1至4中任一項所述的鍵合墊(100)； 第二載體材料(304)，其以與所述第一載體材料(302)的一間距布置，并且在所述第二載體材料(304)的 面向所述第一載體材料的第一表面的第二表面上具有一與所述鍵合墊(100)對置地布置的接觸部位，所述接觸部位貼合在所述鍵合墊(100)上，其中，所述接觸部位與所述鍵合墊(100)連接，尤其是所述鍵合墊(100)的輪廓在一公差范圍內相應于所述接觸部位的外形。6.根據權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C謝林，D博羅夫斯基，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：