專利名稱：具有光保護層的芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種芯片，具有至少一個集成電路以及具有用于至少一個集成電路的光保護裝置。
本發(fā)明還涉及一種方法，用于制造具有至少一個集成電路以及具有用于至少一個集成電路的光保護裝置的芯片。
背景技術(shù)：
因為芯片中使用的半導(dǎo)體通常在光電效應(yīng)方面具有較高的光敏感性，通常需要對芯片提供光保護。
由于使用的半導(dǎo)體材料的原因，芯片出現(xiàn)的問題在于，即使UV、VIS和IR范圍中的少量光入射到其不受保護的表面，因為所生成的電荷，也會嚴(yán)重影響或者實際上阻止芯片的功能。而且，通過特定波長光的照射，可能蓄意使特定的安全電路(例如，用于安全芯片的那些電路)無效，以便對芯片進行黑客攻擊(日本游客攻擊Japanese Tourist Attack)。由于此原因，芯片通常具有用于防光的光保護層。此種光保護層通常通過黑色環(huán)氧涂層來實現(xiàn)，其作為完成層涂在芯片上。因為在該情況下光保護通過混合有環(huán)氧樹脂的著色劑、色素或碳顆粒來實現(xiàn)，需要特定的最小層厚以便實現(xiàn)令人滿意地較高光吸收。此外，此種環(huán)氧涂層具有不適合于實現(xiàn)極薄芯片的厚度，極薄芯片例如在射頻識別應(yīng)用(RFID應(yīng)用)中使用的那些芯片，因為環(huán)氧涂層致使芯片的總厚度太大。此外，存在侵蝕的危險，因為添加的著色劑在很多情況下具有相對較高比例的離子。為了排除此種侵蝕問題，可以使用超純“著色劑”，但是由于它們制造所需的復(fù)雜的提純工藝，這些超純“著色劑”是非常昂貴的。另外，存在這樣的問題在大多數(shù)情況下，因為通常用于制造光保護層的材料和方法(例如，濕化學(xué)方法)在芯片生產(chǎn)過程中具有引入污染的風(fēng)險，不可以將光保護層的涂敷集成在芯片生產(chǎn)工藝中，而是與芯片的實際制造工藝分離地執(zhí)行。
文獻DE19840251A公開了開始提到的這種芯片，該芯片由具有正面和背面的半導(dǎo)體襯底制成，在正面上實現(xiàn)集成電路。此外，在正面上設(shè)置了在實現(xiàn)集成電路的區(qū)域上延伸的光保護層。在這種情況下的光保護層包括具有比硅低的帶隙的金屬或半導(dǎo)體材料，例如，高導(dǎo)電性的硅化物。
然而，在已知芯片的情況下，已經(jīng)證明了這樣的缺點用于產(chǎn)生光保護層的導(dǎo)電材料促進了寄生電容的生成，這構(gòu)成了削弱芯片的操作模式的危險。由于較小尺寸的原因，對于RFID應(yīng)用尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免上述的并且在第一段中詳細(xì)說明的這種芯片的情況下出現(xiàn)的劣勢，以及在于產(chǎn)生一種改進的芯片和改進的方法。
為了實現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的芯片中提出了有創(chuàng)造性的特征，使得根據(jù)本發(fā)明的芯片其特征在于下文中詳細(xì)說明的方式，即一種芯片，具有至少一個集成電路，并且具有用于至少一個集成電路的光保護裝置；具有至少兩個電介質(zhì)層的電介質(zhì)鏡涂層作為光保護裝置涂在芯片的至少一部分表面上。
為了實現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的方法中提出了有創(chuàng)造性的特征，使得根據(jù)本發(fā)明的方法其特征在于下文中詳細(xì)說明的方式，即一種用于制造具有至少一個集成電路并且具有用于至少一個集成電路的光保護裝置的芯片的方法，其中在芯片的至少一部分表面上，涂上作為光保護裝置的電介質(zhì)鏡涂層應(yīng)，并且為了制造電介質(zhì)鏡涂層，至少將具有較高折射率的一個電介質(zhì)層和具有較低折射率的一個電介質(zhì)層涂到所述芯片上。
通過根據(jù)本發(fā)明的特征獲得的優(yōu)勢在于以非常簡單且經(jīng)濟的方式，可以實現(xiàn)用于芯片(即時是非常平的芯片)的至少一個集成電路的針對入射光的最佳保護，而不會不利地影響至少一個集成電路的操作模式。即使在幾個μm的層厚時，電介質(zhì)鏡涂層能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的反射率，并且因此在非常大的譜寬上實現(xiàn)對芯片的下層抗入射光輻射的非常好的保護。此外，根據(jù)本發(fā)明的解決方案提供了根據(jù)給定的光保護需求以非常簡單的方式設(shè)計光保護裝置的性能的可能。因此，可以通過限定電介質(zhì)鏡涂層的各電介質(zhì)層的光學(xué)厚度來調(diào)節(jié)反射率最大的優(yōu)選光譜范圍。而且，產(chǎn)生電介質(zhì)鏡涂層的電介質(zhì)的使用提供了優(yōu)勢由于這些電介質(zhì)材料與通常的芯片制造工藝的兼容性，電介質(zhì)鏡涂層的涂敷可以以簡單的方式集成在芯片制造工藝中。
根據(jù)權(quán)利要求2和權(quán)利要求6的措施獲得的優(yōu)勢在于在將至少一個集成電路暴露到光的直接效應(yīng)下的芯片一側(cè)上獲得了最佳的光保護。此外，優(yōu)勢在于可以免除針對機械和化學(xué)影響而對集成電路進行的額外鈍化，因為通過電介質(zhì)鏡涂層執(zhí)行這些任務(wù)。
然而，已經(jīng)證明了如果提供根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求7的措施，則尤其有利。從而獲得了這樣的優(yōu)勢即使在倒裝焊應(yīng)用中，針對根據(jù)本發(fā)明的芯片提供了非常有效的光保護。
利用根據(jù)權(quán)利要求4和權(quán)利要求8的措施，獲得了這樣的優(yōu)勢如果電介質(zhì)鏡涂層的最外面一層與空氣或具有類似地較低折射率的另一種介質(zhì)鄰接，可以實現(xiàn)非常好的反射性能。
根據(jù)下文中描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將是顯而易見的并且將進行闡明作為非限制性示例。


圖中圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的芯片，即在芯片中實現(xiàn)集成電路一側(cè)上的平面圖。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的芯片，即，在芯片中實現(xiàn)集成電路一側(cè)相對的那一側(cè)的平面圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另外的芯片的示意性剖面圖。
圖4示出了電介質(zhì)鏡涂層及其反射性能的示意性剖面圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的芯片1，具有集成電路2。原則上，可以彼此獨立地在芯片1上實現(xiàn)數(shù)個集成電路2。在芯片1的第一側(cè)4上實現(xiàn)了集成電路2，通稱為“有源側(cè)(active side)”，并且通過涂到芯片1的表面上的電介質(zhì)鏡涂層3來防止光的效應(yīng)。
根據(jù)文獻，對于該領(lǐng)域技術(shù)人員來說，已經(jīng)知道相對多種的電介質(zhì)鏡涂層相當(dāng)長的時間。全部的電介質(zhì)鏡涂層普遍地具有這樣的事實它們由兩個或更多電介質(zhì)λ/4層組成，這些緊挨的電介質(zhì)層具有不同折射率。關(guān)于電介質(zhì)鏡涂層，讀者參考Matt Young，“Optik Laser，Welleleiter”，Springer，1997；pp 160-161作為示例。盡管存在該事實，但是集成電路芯片領(lǐng)域的專家從來沒有建議在具有集成電路的芯片的情況下使用這種電介質(zhì)鏡涂層。
將上下文中的“光”理解為不僅是對于人類可見的光(即，從380nm至780nm的波長范圍)，而且是來自與該范圍鄰接的紅外和紫外的光譜范圍的光。
根據(jù)如圖1所示的實施例，將電介質(zhì)鏡涂層3涂到芯片1的第一側(cè)4上，直接位于集成電路2之上。這具有這樣的優(yōu)勢電介質(zhì)鏡涂層3還起到防止對集成電路2的機械和化學(xué)影響的鈍化層的作用，從而還簡化了芯片1的制造。這里重要的是當(dāng)將集成電路2直接暴露于光的作用時，如將芯片1安裝到芯片載體上使得第一側(cè)4背對芯片載體時，通過電介質(zhì)鏡涂層3保護了集成電路2的至少有源元件，例如晶體管、二極管等。尤其是當(dāng)將芯片1構(gòu)造為“四列直插式扁平封裝”時，可以將集成電路2暴露到光的直接入射。
圖2示出了芯片1，對于該芯片1，將電介質(zhì)鏡涂層3涂到芯片1上與第一側(cè)4相對并且通稱為“無源側(cè)”的第二側(cè)5上。本發(fā)明的該實施例主要在芯片1安裝到芯片載體上使得第一側(cè)4面對芯片載體時具有優(yōu)勢，如在具有所謂倒裝焊的芯片1構(gòu)造的情況下。
剛才提到的根據(jù)本發(fā)明的實施例確保了電介質(zhì)鏡涂層3總是設(shè)置在入射到芯片1表面上的光和集成電路2之間。
如圖1和圖2所示的本發(fā)明的實施例可以單獨地或共同地實現(xiàn)。因此將電介質(zhì)鏡涂層3涂到芯片的第一側(cè)4和第二側(cè)5、以及將電介質(zhì)鏡涂層3只涂到兩側(cè)4和5之一上是可能的。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明具有電介質(zhì)鏡涂層3的芯片1的基本結(jié)構(gòu)。芯片1具有襯底8，包括例如摻雜硅的半導(dǎo)體晶體。在襯底8的有源區(qū)域9中實現(xiàn)集成電路。將保護芯片1免于化學(xué)影響和潮濕的鈍化層10涂于集成電路(即，有源區(qū)9)上。
將電介質(zhì)鏡涂層3直接涂到鈍化層10上。在缺少此種鈍化層的情況下，將鏡涂層3直接涂到有源區(qū)9上，即，直接涂在要避免入射光的芯片1的有源區(qū)9的部分上，已經(jīng)在電路工程相關(guān)范圍中完成了芯片1。如上已經(jīng)提到的，依賴于芯片1的優(yōu)選使用和構(gòu)造，還可以將電介質(zhì)鏡涂層3另外地或?qū)ｉT地涂到芯片1的第二側(cè)5上。此處應(yīng)該注意的是，如圖3所示的各層8、9、1 0、H、L、H…7、6的厚度的彼此比例不是按比例的。圖示僅用于描述芯片1的各層8、9、10、H、L、H…7、6的基本順序。因此，具體地，有源區(qū)9的厚度與之上的層10、H、L、H…7、6的厚度之間的所示厚度比不與實際情況相對應(yīng)，其中有源區(qū)9的厚度通常位于nm范圍，并且層10、H、L、H、…、7、6每一層的厚度通常在μm范圍。
為了在芯片1上產(chǎn)生電介質(zhì)涂層3，在所考慮的波長范圍中，可以使用實質(zhì)上完全透明的電介質(zhì)(例如SiO2和TiO2)。當(dāng)在電介質(zhì)鏡涂層3的制造中使用電介質(zhì)時，首先有利的在于這些材料與芯片生產(chǎn)工藝相兼容，并且因此可以毫無問題地集成在生產(chǎn)工藝中。
此處應(yīng)該將電介質(zhì)理解為意味著不傳導(dǎo)或幾乎不傳導(dǎo)電流的襯底，即，具有較高的電阻(＞1010Ω)。電介質(zhì)具有部分地大于10eV的較大能帶帶隙，在較寬光譜范圍上與電磁輻射表現(xiàn)出非常低的相互影響。依賴于規(guī)范，根據(jù)它們的光學(xué)、機械和化學(xué)適用性來選擇用于電介質(zhì)鏡涂層3的制造的電介質(zhì)薄膜材料。
為了產(chǎn)生電介質(zhì)鏡涂層3，將電介質(zhì)的層H、L、H…7、6交替地涂到芯片1的表面或部分表面上。在這種情況下的每一層H、L、H、…、7、6包括電介質(zhì)，這些具有高、低折射率的層一個接一個地交替。優(yōu)選地，電介質(zhì)鏡涂層3包括兩種不同電介質(zhì)的層。然而，在芯片1的情況中，代替兩種電介質(zhì)的層系統(tǒng)，可以提供多種不同電介質(zhì)的層系統(tǒng)。
在圖3和圖4中，參考字母H表示具有高折射率的電介質(zhì)層，例如該層H可以是具有2.40折射率的TiO2層。參考字母L表示具有相對較低折射率的電介質(zhì)層，例如，該層是具有1.46折射率的SiO2層。如在電介質(zhì)鏡涂層中的慣例，這些電介質(zhì)層H、L的每一層具有λ/4的光學(xué)厚度(更精確地d＝λ/4n，其中n＝層的折射率)。因為在每隔兩個界面處發(fā)生相位改變，反射波相長疊加。因此，利用多個電介質(zhì)層H、L，可以在可預(yù)定的光譜范圍實現(xiàn)大于99.9％的反射程度。用于實現(xiàn)最大可能反射率的這些H、L對的最佳數(shù)目依賴于層H、L本身的吸收和分布。具有較高折射率的層H和比較起來具有較低折射率的層L的順序可以依賴于給定的需求而不同于如圖3和圖4所示的順序。因此，層H、L的位置可以互換，使得層順序L-H-L-H-L…代替所示的層順序H-L-H-L-H。
即使用兩個(2)或三(3)個電介質(zhì)層H、L也可以實現(xiàn)電介質(zhì)鏡涂層3，還可以相對不精確地產(chǎn)生所述電介質(zhì)層。利用包括兩(2)個或三(3)個層H、L的這種鏡涂層3，已經(jīng)可以實現(xiàn)80％或更高的反射率。
如果鏡涂層3的最外面的電介質(zhì)層6與空氣或具有較低折射率的媒質(zhì)鄰接，因為在這種情況下較大比例的入射光已經(jīng)在最外面的電介質(zhì)層6處反射，那么該最外面的電介質(zhì)層6具有比隨后緊接著的內(nèi)部電介質(zhì)層7高的折射率是有利的。
電介質(zhì)鏡涂層3的各層H、L的界面的質(zhì)量也是重要的。通過不同的涂敷技術(shù)，可以影響各層的性能及界面的構(gòu)造，它們是電介質(zhì)鏡涂層3的整個層系統(tǒng)的確定因素。用于將電介質(zhì)層涂到芯片1的表面上的優(yōu)選技術(shù)在這里是電阻沉積、電子束氣相沉積、激光輔助電子束氣相沉積、離子束輔助氣相沉積和等離子體離子輔助氣相沉積。此外，可以通過芯片1的預(yù)熱來附加地優(yōu)化涂敷工藝。
即使利用相對較少的電介質(zhì)層H、L(即使利用兩(2)至三(3)個層)，也可以利用電介質(zhì)鏡涂層3針對可預(yù)定波長范圍實現(xiàn)預(yù)定程度的反射。
電介質(zhì)鏡涂層3的工作模式如圖4所示。在兩個電介質(zhì)層H、L之間的每一個界面處反射一些入射光。在每一個較高折射率H處的反射導(dǎo)致180°的相位跳變。在從高折射材料到低折射材料的界面處反射的反射線不具有此種相位跳變。與層的λ/4光學(xué)厚度相結(jié)合，這些情況確保了在表面處疊加的射線的相移實際與180°的奇數(shù)倍相對應(yīng)。因此，在界面處反射的部分光束的疊加是相長的。
主要地，就諧振波長而言，電介質(zhì)鏡涂層3的反射率僅依賴于H、L對的數(shù)目、高折射和低折射材料的折射率比，并且在較小程度上取決于襯底8的折射率。
電介質(zhì)鏡涂層3的反射率是波長依賴性的，在中央波長周圍區(qū)域中的反射非常高，并且在較大和較小的波長處減小。高反射光譜范圍的幅寬較大地依賴于所用層材料的折射率比。電介質(zhì)層材料的折射率比越高，電介質(zhì)鏡涂層3的光譜帶寬也越大。
總而言之，本發(fā)明的優(yōu)點在于，通過在具有至少一個集成電路的芯片領(lǐng)域中使用以各種形式所公知的電介質(zhì)涂層，以經(jīng)濟并且簡單的方式實現(xiàn)了用于芯片的有效光保護裝置，尤其針對非常薄的芯片。
權(quán)利要求
1.一種芯片(1)，具有至少一個集成電路(2)，并且具有用于所述至少一個集成電路(2)的光保護裝置，其中具有至少兩個電介質(zhì)層(6、7、…、H、L、H)的電介質(zhì)鏡涂層(3)作為光保護裝置涂在芯片(1)的至少一部分表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的芯片，其中，至少將電介質(zhì)鏡涂層(3)涂到芯片(1)中其上實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的一側(cè)(4)上，至少涂在所述至少一個集成電路(2)的區(qū)域上，在所述區(qū)域中實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的有源元件。
3.如權(quán)利要求1或2所述的芯片，其中，至少將電介質(zhì)鏡涂層(3)涂到芯片(1)中位于其上實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的一側(cè)(4)相對的一側(cè)(5)上。
4.如權(quán)利要求1或2所述的芯片，其中，電介質(zhì)鏡涂層(3)的最外面的電介質(zhì)層(6)具有比緊接著的內(nèi)部電介質(zhì)層(7)高的折射率。
5.一種用于制造芯片(1)的方法，所述芯片(1)具有至少一個集成電路(2)，并具有用于所述至少一個集成電路(2)的光保護裝置，其中將電介質(zhì)鏡涂層(3)作為光保護裝置涂到芯片(1)的至少一部分表面上，并至少將具有較高折射率的一個電介質(zhì)層(H)和具有較低折射率的電介質(zhì)層(L)涂到所述芯片(1)上，以提供所述電介質(zhì)鏡涂層(3)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，至少將電介質(zhì)鏡涂層(3)涂到芯片(1)中其上實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的一側(cè)(4)上，至少涂在所述至少一個集成電路(2)的區(qū)域上，在所述區(qū)域中實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的有源元件。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，將電介質(zhì)鏡涂層(3)涂到芯片(1)中位于其上實現(xiàn)了所述至少一個集成電路(2)的一側(cè)(4)相對的一側(cè)(5)上。
8.如權(quán)利要求5至7中任一項所述的方法，其中，將具有比緊接著的內(nèi)部電介質(zhì)層(7)高的折射率的層用作電介質(zhì)鏡涂層(3)的最外面的電介質(zhì)層(6)。
全文摘要
在具有集成電路(2)的芯片(1)的情況下，將具有至少兩個電介質(zhì)層(6、7、...、H、L、H)的電介質(zhì)鏡涂層(3)作為針對至少一個集成電路(2)的光保護裝置涂在芯片(1)的至少一部分表面上。
文檔編號H01L23/552GK101027774SQ200580031935
公開日2007年8月29日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月26日
發(fā)明者克里斯蒂安·岑茨 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司