一種應(yīng)力傳感器及制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及集成電路制造、封裝和測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)力傳感 器及制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著集成電路封裝技術(shù)向小型化、高密度和三維封裝等方向的發(fā)展，封裝引起的 芯片應(yīng)力問題日益突出，已成為器件失效的主要原因之一。因此，進行封裝應(yīng)力的測試與分 析成為改進封裝工藝、提高器件可靠性的重要環(huán)節(jié)。在集成電路芯片上制作壓阻式應(yīng)力傳 感器，可以實現(xiàn)封裝應(yīng)力的非破壞性原位測量，測試結(jié)果能直接反映應(yīng)力對載流子迀移率 的影響，并且測量設(shè)備比較簡單，是進行集成電路封裝應(yīng)力測量的有力工具。
[0003] 應(yīng)力是張量，有六個分量，分別是Txx、Tyy、TZZ、Txy、Txz和Tyz。傳統(tǒng)的壓阻式應(yīng) 力傳感器是采用集成電路平面工藝在硅片上制作四個力敏電阻電阻，利用各電阻的變化實 現(xiàn)芯片上表面內(nèi)應(yīng)力分量Txx、Tyy和Txy的測量。但是，常規(guī)集成電路工藝難以實現(xiàn)垂直 方向的結(jié)構(gòu)，因此難以實現(xiàn)對非芯片上表面內(nèi)的應(yīng)力分量Txz、Tyz和Tzz的測量。隨著三 維封裝技術(shù)的迅速發(fā)展，還需要能夠?qū)崿F(xiàn)對非芯片上表面內(nèi)應(yīng)力分量進行測量的傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種應(yīng)力傳感器及制作方法，以實現(xiàn)對非芯片上表面內(nèi)應(yīng)力分量進行 測量的傳感器。
[0005] 第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種應(yīng)力傳感器，所述應(yīng)力傳感器包括：
[0006] 襯底，所述襯底具有第一凹槽；
[0007] 第一壓阻層，覆蓋所述第一凹槽內(nèi)壁及部分襯底上表面，所述第一壓阻層通過第 一絕緣層與所述襯底隔離；
[0008] 第一傳遞層，填充滿所述第一凹槽，且具有兩個第三凹槽，所述兩個第三凹槽沿所 述第一凹槽槽長方向平行排列，所述第一傳遞層通過第二絕緣層與所述第一壓阻層隔離；
[0009] 第一隔離層，填充滿所述第三凹槽，所述第一隔離層通過第三絕緣層與所述第一 傳遞層隔離；
[0010] 第一電極對，第二電極對，位于襯底上表面的所述第一壓阻層上，所述第一電極對 位于第一凹槽槽長延長線上，所述第二電極對位于所述第一凹槽槽寬延長線上。
[0011] 第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種應(yīng)力傳感器制作方法，該方法包括：
[0012] 在襯底內(nèi)刻蝕形成第一凹槽；
[0013] 在所述第一凹槽內(nèi)壁以及部分襯底上表面形成第一壓阻層，所述第一壓阻層通過 第一絕緣層與所述襯底隔離；
[0014] 在所述第一凹槽內(nèi)形成第一傳遞層，所述第一傳遞層填充滿所述第一凹槽；
[0015] 在所述第一傳遞層內(nèi)刻蝕形成兩個第三凹槽，所述兩個第三凹槽沿所述第一凹槽 槽長方向平行排列，所述第一傳遞層通過第二絕緣層與所述第一壓阻層隔離；
[0016] 在所述兩個第三凹槽內(nèi)形成第一隔離層，所述第一隔離層填充滿所述第三凹槽， 所述第一隔離層通過第三絕緣層與所述第一傳遞層隔離；
[0017] 在所述襯底上表面的所述第一壓阻層上形成第一電極對，第二電極對，所述第一 電極對位于第一凹槽槽長延長線上，所述第二電極對位于所述第一凹槽槽寬延長線上。
[0018] 本發(fā)明通過在襯底上制作第一凹槽，并在第一凹槽內(nèi)制作第一壓阻層，形成垂直 與襯底表面的應(yīng)力傳感器，可實現(xiàn)對非芯片上表面內(nèi)應(yīng)力分量的測量，解決了常規(guī)集成電 路工藝難以實現(xiàn)垂直方向的結(jié)構(gòu)，因此難以實現(xiàn)對非芯片上表面內(nèi)的應(yīng)力分量的測量問 題，實現(xiàn)了用于測量集成電路封裝工藝引起的非芯片內(nèi)應(yīng)力分量的測量。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種應(yīng)力傳感器的俯視圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例一提供的應(yīng)力傳感器沿圖1中AA'方向的剖面圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例一提供的應(yīng)力傳感器沿圖1中BB'方向的剖面圖；；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例一提供的應(yīng)力傳感器的電學結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖5a_圖5f是本發(fā)明實施例一提供的應(yīng)力傳感器的制造方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)的 剖面圖；
[0024] 圖6為本發(fā)明實施例二提供的一種應(yīng)力傳感器的俯視圖；
[0025] 圖7為本發(fā)明實施例二提供的應(yīng)力傳感器沿圖6中AA'方向的剖面圖；
[0026] 圖8a-圖8f是本發(fā)明實施例二提供的應(yīng)力傳感器的制造方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu)的 剖面圖；
[0027] 圖9為本發(fā)明實施例三提供的一種應(yīng)力傳感器的俯視圖；
[0028] 圖10a-圖10e是本發(fā)明實施例三提供的應(yīng)力傳感器的制造方法各步驟對應(yīng)結(jié)構(gòu) 的剖面圖；
[0029] 圖11為本發(fā)明實施例四提供的一種應(yīng)力傳感器的俯視圖；
[0030]圖12為本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力傳感器的結(jié)構(gòu)剖面圖；
[0031] 圖13為本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力傳感器的結(jié)構(gòu)剖面圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描 述的具體實施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。將理解，雖然術(shù)語第一、第二 等在本文中可被用來描述各種結(jié)構(gòu)、區(qū)域、層和/或部分，但這些結(jié)構(gòu)、區(qū)域、層和/或部分 不應(yīng)被這些術(shù)語限制。這些術(shù)語僅用來將一個結(jié)構(gòu)、區(qū)域、層或部分與另一個結(jié)構(gòu)、區(qū)域、層 或部分區(qū)分開?？臻g相對術(shù)語，例如"下方"、"下面"、"以下"、"上面"、"上方"等可在本文中 為了容易描述而用來描述圖中所示的一個結(jié)構(gòu)層或特征與另一個（一些）結(jié)構(gòu)層或特征的 關(guān)系。將理解，空間相對術(shù)語意在包含使用中或操作中的裝置的除圖中所描繪的方位之外 的不同方位。
[0033] 實施例一
[0034] 圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種應(yīng)力傳感器的俯視圖，圖2為本發(fā)明實施例一 提供的應(yīng)力傳感器沿圖1中AA'方向的剖面圖，圖3為本發(fā)明實施例一提供的應(yīng)力傳感器 沿圖1中BB'方向的剖面圖。如圖2所示，所述應(yīng)力傳感器包括：襯底100,所述襯底具有第 一凹槽101 ;第一壓阻層102,覆蓋所述第一凹槽101內(nèi)壁及部分襯底100上表面，所述第一 壓阻層102通過第一絕緣層103與所述襯底100隔離；第一傳遞層104,填充滿所述第一凹 槽101，且具有兩個第三凹槽105、106,所述兩個第三凹槽105、106沿所述第一凹槽101槽 長方向平行排列，所述第一傳遞層104通過第二絕緣層107與所述第一壓阻層102隔離；第 一隔離層108,填充滿所述第三凹槽105、106,所述第一隔離層108通過第三絕緣層109與 所述第一傳遞層104隔離；第一電極對110,第二電極對111，位于襯底上表面的所述第一壓 阻層102上，所述第一電極對110位于第一凹槽101槽長延長線上，所述第二電極對111位 于所述第一凹槽101槽寬延長線上。
[0035] 本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力傳感器，其中圖1-圖3中的第一壓阻層102為所述應(yīng)力 傳感器的核心部件，用于利用壓阻效應(yīng)測量芯片封裝時所受應(yīng)力。圖1-圖3中的第一傳遞 層104和第一隔離層108用于填充結(jié)構(gòu)以保證應(yīng)力傳遞以及電極間的隔離。為了便于說 明，本發(fā)明實施例將所述應(yīng)力傳感器的電學結(jié)構(gòu)單獨繪出，如圖4所示。為描述方便，標定 圖1-圖4中所述第一凹槽槽長方向為X軸方向，所述第一凹槽槽寬方向為Y軸方向，第一 凹槽槽深方向為Z軸方向。本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力傳感器可用于測量芯片的Txz和Tzz應(yīng) 力分量。
[0036] 下面詳細描述本發(fā)明實施例提供的應(yīng)力傳感器的工作原理。在第二電極對111之 間施加電壓％時，則第一電極對110之間的電壓VT為應(yīng)力分量Txz的函數(shù)，函數(shù)公式如下：
[0037]
【主權(quán)項】
1. 一種應(yīng)力傳感器，其特征在于，包括： 襯底，所述襯底具有第一凹槽； 第一壓阻層，覆蓋所述第一凹槽內(nèi)壁及部分襯底上表面，所述第一壓阻層通過第一絕 緣層與所述襯底隔離