专利名称：制造具有外部接触连接的半导体元件的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有外部接触连接的半导体元件的方法。
背景技术：
当在晶片级处理半导体元件时，将半导体接触连接区域(垫料(pads))施加至半导体元件(芯片)，以连接至半导体元件。但是，这些半导体接触连接区域的尺寸对于利用与半导体元件的最后装配相关的方法技术将这些半导体接触连接区域直接接触连接而言太小。因此提出形成具有较大尺寸的外部接触连接，并在彼此具有较大间距，并且利用重新布线装置将这些外部接触连接连接至半导体接触连接区域。
尽管参照具有用于最后装配的外部接触连接的重新布线的半导体元件的制备对本发明进行描述，但本发明不局限于此，而是通常涉及用于制备具有接触连接的半导体元件的方法。
参照图14、15和16说明用于制备用于最后装配的半导体元件的典型方法。在通过锯切晶片已经单片化(singulate)半导体元件之后，半导体元件21嵌入衬底23中。利用被连接至插入机构衬底25的接合线24接触连接半导体元件21的连接区域22。最后将焊球26施加至该插入机构衬底。在这种情况中，存在根据是否设置半导体接触连接区域22、以使它面向(图14)或远离地面向(图15)焊球26而不同的各种方法。另一种方法规定直接将焊球30施加至半导体衬底21，并连接所述焊球至半导体接触连接区域22。在插入机构衬底27上设置具有焊球30的半导体元件21，所述插入机构衬底27允许封闭在一起的焊球30和进一步分离的外部焊球26之间的重新布线。在所述方法中，在半导体衬底和插入机构27之间也引入底层填料(图16)。
这些半导体技术方法不利地需要用于外部接触连接的多种单独方法步骤。此外，对于多个半导体元件不能平行地实施这些方法步骤的一些；这包括焊球的适合以及利用接合线的接触连接等。根据用于单独的半导体元件的时间和成本，连续地处理每一个单独的半导体元件导致相对高的费用。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用较小量的方法步骤的改进方法。另一目的是减小连续实施的方法步骤的数量。
通过具有权利要求1的特征的方法实施上面的目的。
依据本发明的方法提供了载体，在所述载体上在边界线之间设置一个或多个半导体元件，半导体元件的半导体接触连接区域位于载体的第一表面之上。然后在载体中引入具有倾斜侧壁的圆锥形沟，所述圆锥形沟沿着边界线运转。倾斜的侧壁相对于载体具有0°至90°的范围中的倾斜。在随后的方法步骤中形成将至少一个半导体连接接触区域连接至沟的至少一个倾斜侧壁的重新布线装置。然后从与第一表面相对的侧面使载体变薄。在这种情况下，变薄载体，至少直至暴露沟底。在变薄载体之前立即施加的粘性载体的去除之后，因此得到重新布线的单片化(singulated)半导体元件。
边界线表示半导体元件的边缘。可将圆锥形渐细的沟理解为该沟在第一表面处具有比在沟底处大的直径的意思。
在从属权利要求中可以发现在权利要求1中指定的方法的有利展开和细化。
本发明的基本想法是使用圆锥形沟，以形成接触区域，并同时单片化半导体元件。
依据优选改进，通过利用圆锥形锯条的锯切引入圆锥形沟。
依据优选改进，在形成重新布线装置之前至少部分去除半导体接触连接区域中的绝缘层。
依据优选改进，载体是前端晶片(front end wafer)。
依据优选发展，在提供载体之前，实施下面的方法步骤前端晶片的半导体元件被单片化，并且在载体衬底中嵌入半导体元件。这使半导体元件的尺寸(例如在变成集成层之后)适于现有外壳的标准尺寸。此外，依据通常已知的方法，载体衬底可以用于减小由于热膨胀的不同系数的热应力。
依据另一改进，在已经变薄载体之后，将绝缘层施加至载体的表面(与第一表面相对)。该绝缘层用于使半导体元件与印刷电路板或另一载体绝缘。本发明的另一改进规定在印刷电路板上设置单片化重新布线的半导体元件，印刷电路板的至少一个接触区域和重新布线装置的一部分之间的电连接设置在倾斜侧壁的一个上。
依据另一优选改进，设置第二单片化重新布线的半导体元件，印刷电路板的至少一个接触区域和重新布线装置的一部分之间的电连接设置在该第二单片化重新布线的半导体元件的倾斜侧壁的一个上。该方法使堆叠部件成为可能，因为预先大大变薄半导体元件，堆叠有利地不是非常高。
依据另一发展，利用灌注胶(potting compound)封装单片化重新布线的半导体元件。这使保护所述部件不受半导体元件上的机械效应的损害成为可能。
在附图中说明本发明的示例性实施例和有利发展，并在下面的说明中对其解释。
在附图中图1示出了贯穿前端晶片的部分横截面。
图2至8示出了用于说明依据本发明的方法的第一实施例的部分横截面图；图9说明了用于说明第二实施例的部分横截面图；图10示出了第二实施例的平面图；图11示出了本发明的第三实施例的部分横截面图；图12示出了本发明的第四实施例的部分横截面图；图13示出了本发明的第四实施例的部分横截面图；图14至16示出了用于说明用于制备重新布线的半导体元件的典型方法的部分横截面图。
具体实施例方式
在附图中，除非另外指定，相同的附图标记表示相同或功能上相同的部件。
图1说明了贯穿前端晶片的部分横截面。在半导体衬底1的表面200上设置一个或多个半导体元件。所述半导体元件具有在表面200上设置的半导体接触连接区域3。通过聚合体层200覆盖不毗连半导体接触连接区域的表面200的区域。代替聚合体层，也可以应用其它层，以保护半导体元件。单独的半导体元件在边界线100处彼此毗连。没有有源的半导体结构位于边界线100周围的紧接区域中。
图2说明了部分横截面，其用于说明本发明的第一实施例。在这种情况中描述具有单独的半导体元件的来自图1的细节。沿着边界线100引入切割轨迹101。该切割轨迹101与半导体元件接壤。在第一方法步骤中，圆锥形锯条用于沿着切割轨迹101或边界线100将沟102切进衬底1。圆锥形的锯条产生沟底103，所述沟底103的尺寸小于表面200处的沟的开口。此外，沟的侧壁108是倾斜的(图3)。在随后方法步骤中，将不导电的绝缘层4施加至晶片(图4)。不导电的绝缘层4覆盖沟102和全部表面200以及半导体接触连接区域3。图案形成处理用于从半导体接触连接区域3至少部分去除绝缘层4(图5)。然后利用已知的方法步骤应用重新布线装置5，比如抗蚀层、平版印刷、溅射等的应用。所述重新布线装置连接半导体连接区域3至毗连半导体元件的沟102的沟壁108的区域(图6)。沟的倾斜的侧壁108使导电、有利地金属的重新布线被施加至所述沟成为可能。另一方面，需要倾斜，以在倾斜的侧壁108上沉积导电材料(有利地为金属)。在随后的方法步骤(图7)中，将粘性的载体层6施加至整个衬底1的表面200的侧部。然后去除衬底1的下面，例如通过抛光或研磨。变薄衬底1，直至暴露沟底103。以这种方式，衬底1在区域104中不再具有任何材料。通过粘性载体6仅将已被这样单片化的半导体元件保持在一起。在进一步的方法步骤中，将不导电的绝缘层施加至衬底1的后侧。可以在汽相中和/或通过喷涂应用绝缘层(图8)。在最后的方法步骤中，从单片化的半导体元件去除粘性载体6。
图9说明了利用第一实施例的方法制备的半导体元件。在进一步的方法步骤中，在载体10(例如具有接触连接区域11的印刷电路板)上设置半导体元件。焊接材料12连接倾斜侧壁108的区域中的重新布线5至接触连接区域11。图10说明了在图9中示出的半导体元件的平面图。利用焊接材料12，半导体元件的单独半导体接触连接区域3经重新布线装置5连接至单独接触连接区域11。重新布线装置5的几何设计仅是示例性的。并且在利用已知的图案形成方法的情况中，半导体元件上的重新布线装置5的任何理想轮廓都是都是可能的。
第一实施例的方法的一个基本优点是除了在单片化之后半导体元件的锯切和调节之外，对全部晶片平行实施全部方法步骤。此外，不需要单独连续适合的接合线和/或焊球，例如对于每一半导体元件。因为在晶片的多个部件中分配单独方法步骤的成本，这因此导致成本效果非常合算的方法。另一个基本优点是不需要用于重新布线的插入机构，由于这些插入机构的制备是非常昂贵的，因此额外节约了成本。该方法的另一个优点是被制备的半导体元件具有非常低的高度。这是变薄的直接结果，同时也是可以省却抬高的焊球、灌注胶和/或支持中间层的事实的直接结果。
图11说明了本发明的另一实施例，在已将其装配于载体10(重构晶片)之后利用灌注胶14封装半导体元件。灌注胶14有利地保护部件不受机械载荷的损害。图12说明了依据本发明的第三实施例制备的半导体元件。为此，在第一方法步骤中锯切前端晶片，从而单片化半导体元件。以辅助载体的表面上格栅的形式设置单片化的半导体元件，半导体元件彼此相隔一个距离，并将半导体接触连接区域3设置成使它面向辅助载体。然后通过灌注胶8覆盖半导体元件，并去除辅助载体。然后处理包括随后设置的灌注胶8和半导体元件的矩阵，取代前端晶片，类似第一示例性实施例。在这种情况中，边界线10运转于灌注胶8的矩阵中两个半导体元件之间。可以用下面的方式选择用于灌注胶8的材料使它们抵偿印刷电路板、重新布线装置和/或半导体衬底的不同的膨胀系数的结果产生的热机械应力。该矩阵的另一优点是变小的半导体元件的尺寸可以基于新的制备方法适应于现有的方法。
图13说明了本发明的另一实施例。所述方法用于在彼此的上部堆叠多个半导体元件。将粘附层15施加至在载体10上设置的第一半导体元件的重新布线装置，例如依据关于图9描述的方法。在该粘附层15上设置另一半导体元件。利用焊接材料12连接上部和下部半导体元件的倾斜侧壁108至载体10的接触连接区域11。由于半导体元件的高度仅在50至150微米的范围中，在彼此的上部也可以堆叠多于两个的半导体元件，并且可以利用焊接材料12将其彼此连接。
尽管关于示例性实施例描述了本发明，但它不局限于此。
倘若衬底在边界线100的区域中足够柔软，利用穿孔可以同样将沟102引入衬底1。另一方法规定利用激光束将沟烧或钻孔进衬底。
附图标记列表1载体2聚合物层3半导体接触连接区域4绝缘层5重新布线装置7绝缘层8载体衬底10印刷电路板11接触区域12焊料14灌注胶21半导体元件22半导体接触连接区域23灌注胶25插入机构26焊球24接合线28粘合膜29底层填料30焊球100边界线101切割轨迹102沟103沟底104底开口108倾斜侧壁200 1的第一表面
权利要求
1.一种用于制备具有外部接触连接区域的半导体元件的方法，所述方法具有下面的步骤a)提供载体(1)，在所述载体上至少一个半导体元件设置在边界线(100)之间，半导体元件的至少一个半导体接触连接区域(3)位于载体(1)的第一表面(200)之上；b)在载体(1)中引入具有倾斜侧壁(108)和沟底(103)的圆锥形沟(102)，所述倾斜侧壁(108)相对于载体(1)具有0°至90°的范围中的倾斜，沿着边界线(100)设置所述圆锥形沟(102)；c)施加和图案形成导电层，以形成重新布线装置(5)，从而将至少一个半导体接触连接区域(3)连接至沟(102)的一个倾斜侧壁(108)；d)使具有粘附表面的载体(6)适于第一表面(200)的侧面；e)从与第一表面(200)相对的一侧变薄载体(1)，至少直至暴露沟底(103)，从而单片化重新布线的半导体元件。
2.如权利要求1所述的方法，其中通过利用圆锥形锯条的锯切引入圆锥形沟。
3.如前述权利要求的至少一个中所述的方法，其中在方法步骤c)之前实施下面的方法步骤b1)将绝缘层(2)施加至第一表面(200)和圆锥形沟(102)；以及b2)从半导体接触连接区域(3)至少部分去除绝缘层(2)。
4.如前述权利要求的至少一个中所述的方法，其中载体(1)是前端晶片。
5.如权利要求1至3的至少一个中所述的方法，其中在提供载体之前，实施下面的方法步骤a1)单片化前端晶片的半导体元件；以及a2)在载体衬底(8)中嵌入半导体元件。
6.如前述权利要求的至少一个中所述的方法，其中在已将载体变薄之后将绝缘层(7)施加至与第一表面(200)相对的载体的表面。
7.如权利要求1至3的至少一个中所述的方法，其中在已经去除粘性载体(6)之后，在印刷电路板(10)上设置单片化重新布线半导体元件，印刷电路板(10)的至少一个接触区域(11)和重新布线装置(4)的部分之间的电连接设置在倾斜侧壁(108)的一个上。
8.如权利要求7所述的方法，其中在第一单片化重新布线部件上设置第二单片化重新布线部件，印刷电路板(10)的至少一个接触区域(11)和重新布线装置(4)的部分之间的电连接设置在第二单片化重新布线部件的倾斜侧壁(108)的一个上。
9.如权利要求7和8的至少一个所述的方法，其中利用灌注胶(14)封装单片化重新布线部件。
10.如前述权利要求的至少一个中所述的方法，其中倾斜侧壁(108)相对于载体(1)具有45°至80°的范围中的倾斜。
全文摘要
依据本发明的方法提供了载体1，在所述载体上在边界线100之间设置一个或多个半导体元件，半导体元件的半导体接触连接区域3位于载体1的第一表面200之上。然后在载体中引入具有倾斜侧壁108的圆锥形沟102，所述倾斜侧壁108沿着边界线100运转。在随后的方法步骤中形成将半导体接触连接区域3的至少一个连接至沟102的至少一个倾斜侧壁108的重新布线装置5。然后从与第一表面200相对的一侧变薄载体1。在这种情况中，变薄载体1，至少直至暴露沟底103。在变薄载体1之前立即施加的粘性载体6的去除之后，因此得到无导线的单片化半导体元件。
文档编号H01L21/28GK1783447SQ20051011876
公开日2006年6月7日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年10月29日
发明者哈里·黑德勒, 托尓斯藤·迈耶 申请人:印芬龙科技股份有限公司