[发明专利]一种基于纳米棒结构的按插式键合单元

说明书

本发明公开了一种基于纳米棒结构的按插式键合单元，由相对设置的上衬底层和下衬底层组成；其中，所述上衬底层下表面上生长有上纳米棒电极，所述下衬底层上表面上生长有下纳米棒电极，上纳米棒电极与下纳米棒电极通过相互嵌扣形成载体通路，所述上衬底层通过载体通路与下衬底层电互连。本发明基于纳米棒结构的按插式键合单元能实现快速高效的键合和拆键，可为后续得到一种用于键合的通用型纳米棒结构提供研究基础，有利于实现通用型键合技术。

技术领域

本发明涉及一种基于纳米棒结构的按插式键合单元，属于精密电子器件中的键合技术领域。

背景技术

随着集成电路的发展，先进封装技术不断发展变化以适应各种半导体新工艺和新材料的要求和挑战。半导体封装内部芯片和外部管脚以及芯片之间的连接起着确立芯片和外部的电气连接、确保芯片和外界之间的输人/输出畅通的重要作用，是整个后道封装过程中的关键。引线键合以工艺实现简单、成本低廉、适用多种封装形式而在连接方式中占主导地位，目前所有封装管脚的90％以上采用引线键合连接。

引线键合是以非常细小的金属引线的两端分别与芯片和管脚键合而形成电气连接。引线键合前，先从金属带材上截取引线框架材料(外引线)，用热压法将高纯si或Ge的半导体元件压在引线框架上所选好的位置，并用导电树脂如银浆料在引线框架表面涂上一层或在其局部镀上一层金；然后借助特殊的键合工具用金属丝将半导体元件(电路)与引线框架键合起来，键合后的电路进行保护性树脂封装。引线键合工艺可分为三种：热压键合，超声波键合与热压超声波键合。热压超声波键合因其可降低加热温度、提高键合强度、有利于器件可靠性而取代热压键合和超声波键合成为键合法的主流。引线键合有两种基本形式：球键合与楔键合。这两种引线键合技术的基本步骤包括：形成第一焊点(通常在芯片表面)形成线弧，最后形成第二焊点(通常在引线框架/基板上)。两种键合的不同之处在于：球键合中在每次焊接循环的开始会形成一个焊球，然后把这个球焊接到焊盘上形成第一焊点，而楔键合则是将引线在加热加压和超声能量下直接焊接到芯片的焊盘上，从而实现电互连的功能。

那么在两片原子级平整且洁净的半导体表面之间形成键合，从而达到导电连接或电极接触的作用，这与传统意义上的引线键合具有同样重要的意义，尤其是在范德瓦尔斯异质结相关电极接触应用上具有十分显著的现实意义。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种基于纳米棒结构的按插式键合单元，该键合单元能实现快速高效的键合和拆键，并且可为后续得到一种用于键合的通用型纳米棒结构提供研究基础。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种基于纳米棒结构的按插式键合单元，由相对设置的上衬底层和下衬底层组成；其中，所述上衬底层下表面上生长有上纳米棒电极，所述下衬底层上表面上生长有下纳米棒电极，上纳米棒电极与下纳米棒电极相互嵌扣形成载体通路，所述上衬底层通过载体通路与下衬底层电互连。

进一步优选，所述上衬底层和下衬底层为硅晶圆衬底或金属板衬底。

进一步优选，所述上纳米棒电极呈矩阵式排布在上衬底层上；所述下纳米棒电极呈矩阵式排布在下衬底层上。

进一步优选，所述上纳米棒电极与下纳米棒电极均为金属纳米棒电极。

进一步优选，所述上衬底层上的上纳米棒电极矩阵的横截面呈锯齿状，所述下衬底层上的下纳米棒电极矩阵的横截面也呈锯齿状。

进一步优选，所述上衬底层上的上纳米棒电极沿生长方向上直径逐渐递减，所述下衬底层上的下纳米棒电极沿生长方向上直径逐渐递减。

进一步优选，相邻上纳米棒电极之间间隙的最宽处不大于下纳米棒电极的最大直径；相邻下纳米棒电极之间间隙的最宽处不大于上纳米棒电极的最大直径。

相比于现有技术，本发明的技术方案所具有的有益效果为：