用于微电子介质传感器装置的制造方法以及微电子介质传感器装置与流程

本发明涉及一种用于微电子结构元件装置的制造方法以及相应的微电子结构元件装置。

背景技术：

微电子结构元件装置(尤其是介质传感器)包括具有开口的包装，其中，通过包装的开口能够实现从周围环境气氛触及介质传感器的测量元件。介质传感器借助背向包装或外壳的面粘合或布置到载体上。为了保护测量元件在所述包装的分离过程期间免受水或尘埃的渗透，将包装的开口在带分离前借助粘合薄膜层压。

然而，随着这种介质传感器包装的持续不断的微型化，制造方法需要放弃包装。在此问题是：在缺少包装的情况下不能够高效地保护敏感的测量元件免受周围环境影响。所述问题尤其可以通过触摸保护框或者通过将介质传感器倒装芯片安装(flip-chip-montage)到载体上实现，其中，测量元件或探测面面向安装面。总之，在倒装芯片安装的情况下形成介质传感器的探测面与载体的安装面之间的缝隙(英语：“stand-off”)。通过所述缝隙，探测面可以从外面自由地触及，并且探测面尤其可以在继续加工期间受损或受污染。

de102009057697a1描述一种用于制造用于化学介质传感器的电极层的方法。

技术实现要素：

本发明根据权利要求1提供一种用于的微电子结构元件装置的制造方法，并且根据权利要求11提供一种相应的微电子结构元件装置。

优选的扩展方案是相应的从属权利要求的主题。

本发明能够实现，例如在分离或表面安装后建立至传感器的探测面的事后的入口。借助在此描述的用于微电子结构元件的制造方法成本有利地保护探测面在开动前免受损伤或污染的影响。

虽然在此描述的用于微电子结构元件装置的制造方法根据一个传感器和一个载体描述，但是可以理解：在此描述的制造方法也可以应用于制造包括多个布置在载体上的传感器的微电子结构元件装置。

根据优选的扩展方案，在附加的温度处理步骤(temperschritt)或选择性的蚀刻过程期间实现除去牺牲材料。如此可以以简单且成本有利的方式除去牺牲材料，其中，探测面可以不由牺牲材料覆盖。附加的温度处理步骤可以例如在180℃至200℃的温度范围内在60分钟期间实现。在温度处理步骤期间，牺牲材料例如分解为汽相并且尤其可以从过程腔中排出或抽出。

根据另一优选的扩展方案，牺牲材料包括能够热分解的聚合物。所述能够热分解的聚合物可以尤其是tdp(英语：“thermaldecomposablepolymer”)。因此，可以特别高效地在将传感器电连接到载体的安装面上后除去牺牲材料，其中，用于将传感器电连接到载体上的材料尤其不受损。

根据另一有利的扩展方案，牺牲材料包括能够化学分解的材料。因此可以动用用于除去牺牲材料的成本有利的选择性的蚀刻过程。

根据另一有利的扩展方案，载体包括层压体衬底(laminat-substrat)或者集成电路。如此可以将在此描述的制造方法使用在载体的宽的谱上。

根据另一优选的扩展方案，载体包括至少两个敷镀通孔，其中，所述敷镀通孔从安装面延伸直至与安装面相对置的面并且在所述面上布置有另外的焊料球其中，另外的焊料球与敷镀通孔分别至少局部地连接。如此可以借助另外的焊料球进一步装配(weiterverbauen)借助表面安装的微电子结构元件装置。此外，可设想具有相应的另外的在面上的焊料球的多个敷镀通孔。

根据另一优选的扩展方案，另外的焊料球布置在安装面上。如此可以借助另外的焊料球进一步装配借助倒装芯片安装的微电子结构元件装置。在倒装芯片安装的情况下如此构造另外的焊料球，使得微电子结构元件的传感器在倒装芯片安装后仙股地域另外的载体在垂直方向上间隔开。

根据另一优选的扩展方案，牺牲材料借助光刻法结构化。优选地，在将传感器电连接到载体的安装面上前借助光刻法实现所述结构化。换句话说，牺牲材料在倒装芯片安装前借助光刻法结构化。尤其可以如此实现所述结构化，使得牺牲材料延伸至传感器的侧面并且与侧面齐平地终止。替代地，在两个相邻的传感器之间的载体的分离过程期间，牺牲材料的齐平的终止在传感器的侧面的侧沿(flanke)或棱边处在实现，其中，牺牲材料可以至少在两个传感器之间在分离过程前连续地构造。此外，如此实现牺牲材料的结构化，使得探测面可以完整地通过牺牲材料覆盖。此外，例如可以在施加牺牲材料前通过氮化硅钝化附加地保护探测面免受高温和蚀刻介质的影响。在传感器用于压力测量的情况下尤其执行氮化硅钝化。

根据一种优选的扩展方案，借助焊料球和机械稳定材料实现电连接。例如，机械稳定材料可以理解为底部填充材料。底部填充材料尤其用于提供在考虑传感器和衬底的不同的热膨胀系数的情况下的稳定的电连接。

根据另一优选的扩展方案，通过材料锁合的粘合方法实现电连接。由此，尤其可以省时地执行电连接。此外，在材料锁合的粘合方法的情况下可以放弃附加的底部填充材料。

根据另一优选的扩展方案，材料锁合的粘合方法基于ica或者nca方法。所述ica方法(英语：isotropic-conductiveadhesive，德语：klebstoff)基于各向同性传导粘合剂。所述nca方法(英语：non-conductiveadhesive)基于非导电粘合剂并且用于所谓的柱形凸起(stud-bumps)的电接通，所述柱形凸起尤其可以包括金线。如此可以实现省时的电连接，其中，对于硬化需要的温度通常低于在钎焊情况下的温度，由此可以降低微电子结构元件装置的热负荷。

在此描述的用于微电子结构元件装置的制造方法的特征也相应地适用于微电子结构元件装置，反之依然。

附图说明

以下根据基于附图的实施方式阐述本发明的另外的特征和优点。

附图示出：

图1：示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述根据本发明的第一实施方式的微电子结构元件装置和相应的制造方法；

图2：示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述根据本发明的第二实施方式的微电子结构元件装置和相应的制造方法；

图3：传感器的第一表面的示意性俯视图，其用于阐述微电子结构元件装置的制造方法；

图4：另一示意性俯视图，其用于阐述微电子结构元件装置的制造方法；

图5：另一示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述根据图4的微电子结构元件装置的制造方法；以及

图6：用于阐述制造方法的流程的流程图。

具体实施方式

在附图中相同的附图标记表示相同的或功能相同的元件。

图1示出一个示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述微电子结构元件装置和根据本发明的第一实施方式的相应的制造方法。

在图1中，附图标记100表示具有传感器2的微电子结构元件装置，其中，传感器2具有探测面6。在图1中还示出具有安装面11的载体1，其中，传感器2借助结构及连接装置如此安装在载体1上，使得探测面6与安装面11相对置，并且在探测面6与安装面11之间存在至探测面6的入口5，其中，探测面6至少局部地通过入口5露出并且入口5不由结构及连接装置的材料覆盖。

在此，结构及连接装置可以基于焊料7和机械稳定材料4。替代地，结构及连接装置可以基于材料锁合的粘合方法。

在图1中示出的微电子结构元件装置100可以借助制造方法制造。在此，提供传感器2，其具有表面21和与第一表面21相对置的第二表面22以及至少一个侧面23，其中，第一表面21至少局部地具有探测面6。探测面6例如可以具有四边形的形状并且居中地布置在第一表面21上。探测面6尤其可以设置用于探测压力、湿度和/或气体，并且是传感器2的测量元件的组成部分。换句话说，在此描述的传感器2涉及介质传感器。

在制造方法的下一步骤中，将牺牲材料8施加到传感器2的第一表面21上，其中，探测面6至少局部地由牺牲材料覆盖，并且牺牲材料8延伸至传感器2的侧面23中的至少一个。例如，在所述方法步骤中牺牲材料8可以覆盖传感器2的整个第一表面21，其中，牺牲材料8借助光刻法可以如此结构化，使得牺牲材料8延伸至两个相对置的侧面23并且与侧面23的侧沿或棱边齐平地终止。尤其可以通过借助光刻法的结构化使如下区域露出：所述区域可以设置用于将传感器电连接到载体1的安装面11上。

在下一方法步骤中，提供具有安装面11的载体1。

在下一方法步骤中，将传感器2电连接到载体1上，其中，传感器2的第一表面21和载体1的安装面11彼此相对置地具有间距a——在图1中通过双箭头示出——并且在最后一个方法步骤中除去牺牲材料8，其中，探测面6至少部分地不由牺牲材料8覆盖。

在图1中附图标志8表示牺牲材料，所述牺牲材料可以在除去前在入口5中存在。也就是说，在除去牺牲材料8后入口5和探测面6可以至少局部地不由结构及连接装置的材料覆盖。在图1中示出的微电子结构元件装置100基于借助焊料球7和机械稳定材料4的电连接。替代地，电连接也可以通过材料锁合的粘合方法实现。为此，尤其可以使用ica或nca方法。

具有安装面11的载体1可以包括集成电路，其中，可以借助焊料球7或替代地通过在此描述的材料锁合的粘合方法实现电连接。

载体1可以包括至少两个电敷镀通孔或过孔15。在此，敷镀通孔15从安装面11延伸直至与安装面11相对置的面12上。在面12上布置有另外的焊料球7'，其中，另外的焊料球7'与敷镀通孔15至少局部地连接。如在图1中示出的那样，敷镀通孔15以及另外的焊料球7'侧向地与传感器2隔开。通过在面12上的另外的焊料球7'可以以简单的方式和方法进一步装配微电子结构元件装置100。

图2示出示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述微电子结构元件装置和根据本发明的第二实施方式的相应的制造方法。

在图2中示出的微电子结构元件装置100基于在图1中示出的微电子结构元件装置100具有如下区别：另外的焊料球7'布置在载体1的安装面11上并且因此不需要敷镀通孔。换句话说，焊料球7'和传感器2如在图2中示出的那样布置在安装面11上，其中，焊料球分别侧向地与传感器2隔开。如此，可以重新通过倒装芯片安装进一步装配微电子结构元件装置100。此外，可以简化地执行微电子结构元件装置100的垂直集成。

图3中示出在传感器的第一表面上的俯视图，其用于阐述微电子结构元件装置的制造方法。

在图3中，附图标志21表示传感器2的第一表面并且附图标志23表示传感器2的相应的侧面。如在图2中示出的那样，探测面6具有四边形的形状并且居中地构造在第一表面21上。此外可设想，表面21具有多个探测面6，由此尤其地可以提高传感器2的敏感度。探测面6尤其可以是传感器2的测量元件的组成部分。可以如在图2中示出的那样平行于传感器2的两个相对置的侧面23实现焊料球7的布置。设置用于构造缝隙5的区域优选不受设置用于将传感器2电连接到载体1的安装面11上的位置的约束。换句话说，在其上施加牺牲材料8的区域不受电连接位置的约束。

图4示出另一示意性俯视图，其用于阐述微电子结构元件装置的制造方法。

图4基于在图3中示出的在传感器2的第一表面21上的俯视图具有以下区别：可以借助光刻法结构化的牺牲材料8覆盖探测面6。牺牲材料8还可以如此结构化，使得牺牲材料8与传感器2的侧面23齐平地终止。例如牺牲材料可以带状地构造，其中，带的末端与传感器2的侧面23齐平地终止。替代地可设想，如此构造牺牲材料，使得牺牲材料十字形地结构化。在此，焊料球7优选地相应地分别构造在传感器2的第一表面21的角区域中。

牺牲层材料8在以后的方法步骤中至少部分地从探测面6除去。

图5示出另一示意性的垂直的横截面视图，其用于阐述根据图4的微电子结构元件装置的制造方法。

图5示出在将传感器2倒装芯片安装到载体1的安装面11上之前的传感器2的示意性的侧视图。如在图5中示出的那样，如此构造焊料球7，使得在衬底2施加到载体1的安装面11上后，传感器2的第一表面21和载体1的安装面11彼此相对置地具有间距a(参照图1)。

图6用于阐述制造方法的流程的流程图。

如在图6中示出的那样，用于微电子结构元件装置100包括步骤a至e，据此在步骤a中提供传感器2，其具有第一表面21和与第一表面21相对置的第二表面22以及至少一个侧面23，其中，第一表面21至少局部地具有探测面6。在下一步骤b中，将牺牲材料8施加到传感器2的第一表面21上，其中，探测面6至少局部地由牺牲材料8覆盖并且牺牲材料8延伸至传感器2的侧面23。在步骤c中还提供具有安装面11的载体1。然后，在步骤d中将传感器2电连接到载体1上，其中，传感器2的第一表面21和载体1的安装面11彼此相对置地具有间距a。接下来在步骤e中除去牺牲材料8，其中，探测面6至少部分地不由牺牲材料8覆盖。

换句话说，在倒装芯片安装后实现选择性地除去牺牲材料8。其中，借助借助焊料球7和机械稳定材料4的倒装芯片安装或通过材料锁合的粘合方法可以与实现电连接。

此外，步骤a至e以如在图6中示出那样的顺序进行。

牺牲层8直至侧面23的构型例如用于，能够实现用于在传感器2施加在载体1上的状态中除去至牺牲层8的入口。因此，通过所述装置，如在图1和图2中示出的那样，在底部填充后能够实现至牺牲材料的侧向入口。