專利名稱：電子半導體元器件在用于采用液態(tài)介質(zhì)處理半導體元器件的載體系統(tǒng)上的布局的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電子半導體元器件在用于采用液態(tài)介質(zhì)處理半導體元器件的載體系統(tǒng)上的設置，其中，半導體元器件利用其有源面可拆開地安裝在載體系統(tǒng)上，使該布局至少在邊緣區(qū)域內(nèi)并局部地在半導體元器件和載體系統(tǒng)之間具有間隙。
電子半導體元器件利用有源面向下(Face-down)布置在載體系統(tǒng)上，從而在半導體元器件和載體系統(tǒng)之間與半導體元器件的形貌相應至少局部地存在邊緣，這種情況在半導體技術(shù)上經(jīng)常提到。在此，間隙或者方法技術(shù)上需要并這樣選擇環(huán)繞間隙的介質(zhì)，使間隙在其毛細作用的影響下得到最佳注入，例如像在倒裝芯片技術(shù)中用于底側(cè)注入電子半導體元件那樣。
或者間隙的毛細作用導致液態(tài)介質(zhì)在半導體元器件下不希望的底側(cè)流動。在任何情況下，毛細作用公知地取決于作為其材料典型特性的間隙寬度和液態(tài)介質(zhì)的表面張力。
可防止特別是蝕刻介質(zhì)在半導體元器件底側(cè)的流動，因為在將半導體元器件向下安裝在其有源面上時，會造成不確定的表面侵蝕并由此造成損壞，而且還會導致毀壞電子半導體元器件。
這種觀點在薄片技術(shù)上的重要性日益增加，因為越來越大的薄片需要不斷降低成本和更薄地制造，并對薄片產(chǎn)品可靠的操作提出了越來越高的要求。這一點要求開發(fā)出在制造過程中允許更加可靠地操作薄片的載體技術(shù)。
對于電子半導體元器件—在這種情況下是在晶片陣列(Wafer-Verband)中的元器件—在載體系統(tǒng)上的操作，特別是在存在液態(tài)磨削介質(zhì)的情況下通過磨削削薄晶片時并通過對于晶片的濕化學背面蝕刻，形成對電子半導體元器件有源面的上述影響，該有源面在晶片向下設置在載體系統(tǒng)的情況下處于間隙的內(nèi)部，并由于間隙的毛細作用同樣也受到侵蝕性介質(zhì)的作用。
以往通過頻繁更換載體系統(tǒng)或者通過短時間操作薄晶片來降低半導體元器件的損壞，但由于薄晶片圓盤的斷裂趨勢，仍造成特殊的勞動支出并增加了成本。
目前防止晶片的有源面不受侵蝕介質(zhì)損壞的另一種方案是將該面采用粘附膜粘貼。然而，薄膜材料對可供其它過程使用的溫度范圍產(chǎn)生嚴格限制，一般情況下低于100℃。這種方法的另一主要缺點在于，重新去除薄膜所要求的必須足夠大的薄片的確定厚度與清除薄膜時的機械力相沖突。這種條件將薄片厚度目前限制在約100μm。但未來的技術(shù)要求盡可能小的晶片和元器件厚度。
因此本發(fā)明的目的在于，提供一種電子半導體元器件在機械穩(wěn)定的載體系統(tǒng)上的可拆開的布局，該載體系統(tǒng)用于制造過程中產(chǎn)品可靠地操作半導體元器件，在這種布局中，可控制地降低半導體元器件和載體系統(tǒng)之間間隙的毛細作用，并因此防止在間隙內(nèi)蠕動的液態(tài)介質(zhì)的破壞作用。
該目的依據(jù)本發(fā)明由此得以實現(xiàn)載體系統(tǒng)的表面具有使間隙在其整個邊緣區(qū)域內(nèi)擴展的造型。公知的是，向起到毛細管作用的間隙內(nèi)的滲透的深度除了貼靠在間隙內(nèi)的材料、也就是電子半導體元器件和載體系統(tǒng)的浸濕特性外，既取決于貼靠的液態(tài)介質(zhì)的特性、特別是表面張力，也取決于間隙的寬度。滲透深度與介質(zhì)的表面張力成正比，而滲透深度與間隙寬度之間存在著反比關(guān)系。
因為僅在個別情況下才能對電子半導體元器件和載體系統(tǒng)的材料施加如此影響降低介質(zhì)向間隙內(nèi)的滲透深度并使液態(tài)介質(zhì)也取決于方法參數(shù)，所以充分利用滲透深度與間隙寬度之間所述的關(guān)系，并依據(jù)本發(fā)明將在電子半導體元器件和載體系統(tǒng)之間的間隙的擴展局部地限制在其邊緣區(qū)域內(nèi)，這樣就抑制或者至少控制貼靠在間隙上的、可流動的介質(zhì)的滲透。
因此這種布局可以使用一種載體介質(zhì)，該載體介質(zhì)在機械上和熱學上是穩(wěn)定的，并且無需與半導體元器件的形貌相配合，以便避免或者至少減小間隙。這種載體系統(tǒng)既保證在制造過程中根據(jù)本身為此需要的固有穩(wěn)定性可靠操作，也保證半導體元器件機械地固定在載體系統(tǒng)上以及隨后的拆卸。因此，機械固定例如可以采用點狀粘接或者點狀激光焊接這些公知的和合適的方法進行。
間隙擴展的形狀基本上取決于半導體元器件的面對間隙的有源面的形貌。如果該有源面是平坦的或者至少幾乎是平坦的，那么所述擴展僅通過載體系統(tǒng)的所述造型來實現(xiàn)。相反，如果半導體元器件的邊緣區(qū)域內(nèi)間隙側(cè)上存在縮小部分，那么該縮小部分可以視為所述部分間隙擴展，并計入間隙邊緣所要求的形狀內(nèi)。
在電子半導體元器件的面對間隙的表面上從間隙邊緣向間隙內(nèi)分布的加深部位，在構(gòu)造間隙邊緣附近的擴展時也應予以考慮。在極大結(jié)構(gòu)化表面的情況下，完全有可能不能完全阻止液態(tài)介質(zhì)流入間隙內(nèi)，而是僅在深度方面或者確定的間隙段方面得到減小或者可以被控制。
本發(fā)明一種特殊的結(jié)構(gòu)方案規(guī)定，在電子半導體元器件和載體系統(tǒng)之間的間隙的擴展通過基本平行于間隙邊緣延伸的槽構(gòu)成。這種槽特別是可以在低結(jié)構(gòu)化的半導體元器件表面的情況下使用，并例如采用簡單的機械或者濕化學方法在不同結(jié)構(gòu)的載體系統(tǒng)上、也可以在表面的確定部段上制成，從而載體系統(tǒng)的造型無需與半導體元器件的載體系統(tǒng)相對應。
因此，可以使用具有多個這樣的槽來構(gòu)成載體系統(tǒng)，該槽與按照形狀和尺寸確定的、標準化的電子半導體元器件相對應，從而可以更加靈活地使用載體系統(tǒng)。
而在本發(fā)明一種有利的實施方式中，載體系統(tǒng)的形狀和尺寸基本上與電子半導體元器件的形狀和尺寸相應，而且在電子半導體元器件和載體系統(tǒng)之間的間隙的擴展通過載體系統(tǒng)的面對電子半導體元器件的邊緣上的臺階來實現(xiàn)。在該實施方式中，防止不可忽略的一定量的侵蝕性液態(tài)介質(zhì)存留在間隙前面的表面上，并防止由于特殊情況意外地促使所述介質(zhì)隨后流入到間隙內(nèi)。
只要與依據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)方案相應地使電子半導體元器件處于晶片陣列內(nèi)，那么根據(jù)電子半導體元器件的圓盤形狀，載體系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)方面就可以特別有利地配合，并在間隙的邊緣區(qū)域內(nèi)成型。作為載體系統(tǒng)通?？梢允褂貌蛔儽〉墓杈?。在這種情況下，可以采用經(jīng)過考驗的成本經(jīng)濟的方法制造出作為載體系統(tǒng)使用的載體晶片邊緣上的臺階或者其表面上的槽，并提供一種本身高度平坦的載體系統(tǒng)。
出于這一原因，這種實施方式可以被應用在所介紹的晶片薄化中，其中該薄化根據(jù)所要加工的晶片的較小的最終厚度取決于平坦的襯底。如果晶片薄化例如通過公知的旋轉(zhuǎn)蝕刻來進行加工，那么所述載體系統(tǒng)是一種旋轉(zhuǎn)對稱的、可轉(zhuǎn)動地支承的平板。在這種情況下，液態(tài)介質(zhì)是一種蝕刻介質(zhì)，并在旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域內(nèi)涂覆到旋轉(zhuǎn)的晶片上，利用離心力均勻地分布在晶片的背面上，并如此按照所要求均勻地去除材料。
通過離心力輸送到晶片邊緣上的蝕刻介質(zhì)環(huán)繞其邊緣，并由于對于在所要加工的晶片和載體系統(tǒng)之間的間隙依據(jù)本發(fā)明所作的擴展，防止該蝕刻介質(zhì)在晶片的底側(cè)處的流動并防止對于晶片的損壞性的底側(cè)蝕刻。
本發(fā)明這種特殊的實施方式也應用在機械的晶片薄化中。但在這種情況下，液態(tài)介質(zhì)為磨削液體，它含有磨削微粒和材料微粒，并因此同樣防止該磨削液體由于間隙的毛細作用而流動到晶片和載體系統(tǒng)之間并在那里對晶片造成損壞。
在本發(fā)明一種特別有利的結(jié)構(gòu)方案中，所述間隙的擴展寬度據(jù)此確定尺寸，即于對確定的液態(tài)介質(zhì)并對于電子半導體元器件及載體系統(tǒng)的確定的材料來說，向擴展之后間隙內(nèi)的滲透深度至少幾乎為零。如開頭所介紹的那樣，這種材料的特征值同樣影響液態(tài)介質(zhì)向間隙內(nèi)的滲透深度。
不僅電子半導體元器件和載體系統(tǒng)的形成間隙的材料僅在個別情況下疏水地構(gòu)成、并因此可以抑制毛細作用，而且液態(tài)介質(zhì)本身一般情況下通過對于過程的要求來確定。但是在了解了這些材料的確定所述毛細作用的特性、浸潤特性和表面張力、并在了解了其它的影響參數(shù)的情況下，液態(tài)介質(zhì)向間隙內(nèi)的滲透深度可以特別有利地通過間隙的擴展部位的寬度和深度來進行調(diào)整。其他這些影響因素例如可以是旋轉(zhuǎn)蝕刻方法中的離心力，這種離心力與毛細力反作用并可以簡單調(diào)節(jié)。因此，對于確定的應用情況來說，對貼靠的液態(tài)介質(zhì)的影響可以有針對性地進行控制。
下面借助一個實施例對本發(fā)明進行詳細說明。附圖中示出
圖1示出采用槽形間隙擴展部位在夾盤上依據(jù)本發(fā)明布局的局部剖面示意圖；以及圖2示出采用通過臺階實現(xiàn)間隙擴展部位的依據(jù)本發(fā)明布局的局部剖面示意圖。
如圖1示意所示，在載體系統(tǒng)4上依據(jù)本發(fā)明的電子半導體元器件1的布局中，晶片陣列內(nèi)的半導體元器件1利用具有結(jié)構(gòu)的有源面3向下(Face-down)通過點狀粘接安裝在圓形載體系統(tǒng)4上，從而僅在幾個部位上使粘接球5在半導體元器件1-該實施例中是晶片2-與載體系統(tǒng)3之間可拆開地產(chǎn)生連接。
載體系統(tǒng)4的直徑大于晶片2的直徑。在與晶片2的直徑大致相應的直徑上，載體系統(tǒng)4具有半圓形橫截面的槽6，其深度在所示的實施例中大致相應于晶片2和載體系統(tǒng)4之間間隙7的高度，從而間隙7在槽6的區(qū)域內(nèi)擴大到雙倍寬度。
載體系統(tǒng)4也借助于真空在真空夾盤8上固定。真空夾盤8與載體系統(tǒng)4和晶片2一樣為圓形。該布局的所有三個組成部分可環(huán)繞旋轉(zhuǎn)軸線9可旋轉(zhuǎn)地設置，從而在旋轉(zhuǎn)軸線9的區(qū)域內(nèi)在旋轉(zhuǎn)期間涂覆的液態(tài)蝕刻介質(zhì)10在一定時間之后幾乎均勻地分布于晶片2背面11上。
越過晶片2的邊緣排出的蝕刻介質(zhì)10環(huán)繞該邊緣，并充滿晶片2和載體系統(tǒng)4之間的間隙7的邊緣區(qū)域以及在那里構(gòu)成的槽6，并僅少量經(jīng)過槽6進入間隙7內(nèi)。
圖2示出載體系統(tǒng)4造型的另一實施方式，其中，載體系統(tǒng)4具有與電子半導體元器件1幾乎相同的尺寸。依據(jù)本發(fā)明，在這種情況下載體系統(tǒng)4在面對半導體元器件1的邊上具有臺階12，該臺階在所示的實施例中具有幾乎四分之一圓的橫截面，而且載體系統(tǒng)4的厚度在其外緣上減到了大致一半。
附圖標記列表1半導體元器件 7 間隙2晶片 8 真空夾盤3有源面9 旋轉(zhuǎn)軸線4載體系統(tǒng) 10蝕刻介質(zhì)5粘接球11背面6槽12臺階
權(quán)利要求
1.電子半導體元器件在用于采用液態(tài)介質(zhì)處理半導體元器件的載體系統(tǒng)上的布局，其中，該半導體元器件利用其有源面可拆開地安裝在載體系統(tǒng)上，使該布局至少在邊緣區(qū)域內(nèi)、并局部地在半導體元器件和載體系統(tǒng)之間具有間隙，其特征在于，載體系統(tǒng)(4)的表面具有使間隙(7)在其整個邊緣區(qū)域內(nèi)擴展的造型。
2.按權(quán)利要求1所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，在電子半導體元器件(1)和載體系統(tǒng)(4)之間的間隙(7)的擴展通過基本平行于間隙(7)邊緣延伸的槽(6)實現(xiàn)。
3.按權(quán)利要求1所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，載體系統(tǒng)(4)的形狀和尺寸基本上相應于電子半導體元器件(1)的形狀和尺寸，而且在電子半導體元器件(1)和載體系統(tǒng)(4)之間的間隙(7)的擴展通過在載體系統(tǒng)(4)的面對電子半導體元器件(1)邊緣上的臺階(12)進行。
4.按權(quán)利要求1-3之一所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，電子半導體元器件(1)處于晶片陣列內(nèi)。
5.按權(quán)利要求4所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，載體系統(tǒng)(4)為旋轉(zhuǎn)對稱的、可轉(zhuǎn)動地支承的平板。
6.按權(quán)利要求1-5所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，液態(tài)介質(zhì)為一種蝕刻介質(zhì)(10)。
7.按權(quán)利要求1-6之一所述電子半導體元器件在載體系統(tǒng)上的布局，其特征在于，間隙(7)的擴展寬度據(jù)此確定尺寸，即對于確定的液態(tài)介質(zhì)并對于電子半導體元器件(1)及載體系統(tǒng)(4)確定的材料來說，向擴展之后的間隙(7)內(nèi)的滲透深度至少幾乎為零。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子半導體元器件在用于采用液態(tài)介質(zhì)處理半導體元器件的載體系統(tǒng)上的布局，其中，半導體元器件以其有源面可拆開地安裝在載體系統(tǒng)上，使該布局至少在邊緣區(qū)域內(nèi)并局部地在半導體元器件和載體系統(tǒng)之間具有間隙，本發(fā)明的目的在于，為在制造過程中產(chǎn)品可靠地操作半導體元器件，該電子半導體元器件可拆開地設置在機械穩(wěn)定的載體系統(tǒng)上，在這種布局中，可控制地降低半導體元器件和載體系統(tǒng)之間的間隙的毛細作用，并因此防止在間隙內(nèi)蠕動的液態(tài)介質(zhì)的破壞作用。該目的依據(jù)本發(fā)明由此得以實現(xiàn)，即載體系統(tǒng)的表面具有使所述間隙在其整個邊緣區(qū)域內(nèi)擴展的造型。
文檔編號H01L21/00GK1890791SQ200480034807
公開日2007年1月3日 申請日期2004年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月26日
發(fā)明者S·布拉德爾, M·梅茨爾, J·施維格爾, T·施塔徹 申請人:英飛凌科技股份公司