[发明专利]集成微电子封装应力传感器

说明书

技术领域

一般地，本发明涉及在微电子封装中测量应力。

背景技术

很多原因引起微电子封装中的应力。加热和冷却可以导致封装内局部应力。同样地，机械应力可从外部环境施加于封装。例如，具有引脚的封装中，应力可通过引脚施加于封装。

作为施加于微电子封装的应力的结果，可能发生失效。由于局部应力可能引起管芯破裂。应力可以影响管芯的电功能性，随之实际上导致破裂或其它物理损坏。比如，闪存管芯的功能耐用性会受到该管芯上的局部应力的影响。

可以使用金属应变花(rosette)结构测量管芯上应力。这些传感器可能包括溅射沉积的经历由应力所引起的电阻改变的应变花传感器线路。然而，所沉积的金属可能在处理过程中和封装操作过程中发生氧化和腐蚀，这使它们长期的可靠性降低。并且，当前的金属沉积技术不能提供用于应力测量的非常高的空间分辨率。

发明内容

根据本发明的第二方面，提供了一种使用碳纳米管测量微电子集成电路上的应力的方法。

根据本发明的第二方面，提供了一种封装的集成电路，其包括：衬底；形成在所述衬底上的一组三个直立结构；桥接所述结构的碳纳米管；以及用于使所述碳纳米管上的应变能够被测量的电连接。

根据本发明的第三方面，提供了一种集成电路管芯，其包括：形成在所述管芯上的一组三个直立结构；以及在所述结构之间延伸的多个碳纳米管，一组碳纳米管通常与另一组碳纳米管垂直。

根据本发明的第四方面，提供了一种系统，包括：处理器；耦合到所述处理器的动态随机存取存储器；以及用于所述处理器的封装，所述封装包括管芯，所述管芯包括形成在所述管芯上的三个直立结构，碳纳米管横跨在所述结构之间。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的放大的俯视图；

图2是通常沿图1所示的线2-2所取的截面图；

图3是根据本发明的一个实施例的对应于图1在随后的制造阶段的俯视图；

图4是通常沿图3所示的线4-4所取的截面图；

图5是根据本发明的一个实施例的对应于图4在随后的制造阶段的俯视图；

图6是根据本发明的一个实施例的沿图5所示的结构中的线6-6所取的截面图；

图7是根据本发明的另一个实施例的通常沿线6-6所取的截面图；和

图8是根据本发明的一个实施例描述的系统。

具体实施方式

参考图1和图2，在一个实施例中，衬底10可为具有背面16的半导体管芯。半导体管芯的背面16通常不用于电子部件。衬底10的相反面、或者正面18，在一个半导体管芯的实施例中通常具有提供电子功能和性能的集成电路部件。

根据本发明的一个实施例，可以定义多个金属直立结构14(即，结构14a、14b和14c)。这些结构14可由适于生长桥状、单壁碳纳米管的材料构成。特别地，在本发明一些实施例中，在衬底10的相反面上形成电子部件之前，在背面16上可形成直立结构14。

在本发明某些实施例中，可在衬底10上直接形成结构14。在本发明一个实施例中，结构14可以包括被例如铁、钴或镍等的金属催化剂15覆盖的台柱。例如，结构14可为约1微米高。例如，可以通过斜角入射沉积方法形成结构14。通过控制衬底10旋转运动，包括其角度和速度，可以控制结构14的高度。尽管可以利用不同的金属催化剂，但镍可以是优选的，因为它可以提供与随后将形成的纳米管更低的接触电阻。

参考图2，结构14是直立的并且可以形成在衬底10的背面16上。在衬底10是半导体管芯的本发明的一个实施例中，衬底10还包括尚未形成的正面18。另外，衬底10实际上可以是陶瓷衬底，例如硅石衬底，正如随后将说明的，在某些实施例中，其之后附着固定到半导体管芯的合适的位置以测量应力。

之后，可以生长碳纳米管20以在结构14a、14b和14c之间桥接。在一个实施例中，可以使用气相化学气相沉积生长碳纳米管。在本发明的一个实施例中，可以使用甲烷作为生长碳纳米管的碳源。结果，该纳米管从一个直立结构14延伸至另一个。可以在碳纳米管的沉积过程中提供氩气以减少氧化。在一个实施例中，可以使用约500Torr压力以及800℃至950℃炉温的甲烷环境。