专利名称：带有应力释放元件的电子装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及其部件主体包括基底和放置在所述的基底上的电路元件的电子装置。
包括基底和放置在所述的基底上的电路元件的电子装置例如为半导体芯片通常需要保护，除其它保护外还需要防潮。这通常通过为这些装置覆盖一个或多个钝化和/或隔离层来完成，钝化和/或隔离层可以由例如二氧化硅或氮化硅制造。最后，电子装置覆盖有覆盖件，在大多数应用中该覆盖件由合成树脂制成。
然而，覆盖件与基底的热膨胀差异通常达到10的因子。因此，因为在电子装置运行中的温度变化，存在在电子装置中引入侧向应力的危险。然而，该侧向应力需要避免，因为它可能导致故障或甚至电子装置的破坏。甚至存在侧向应力可能在电子装置中导致裂缝或断裂的危险。该裂缝或断裂然后可以延长并自身沿电子装置延伸，因此导致因为如下原因的电子装置的故障●短路(由经过这些缝隙侵入到电子装置内的物质)和/或●引入了湿气和污染物或杂质。
在此通过参考完全地合并了Cutter的WO 02/09179 A1，它披露了带有应力减小层的树脂密封的半导体装置。根据WO 02 09179，热循环能导致以合成树脂材料封装的半导体装置芯片的上表面处的破坏性应力，特别是在包括了IC的功率装置的情况下。WO 02/09179在芯片的绝缘上层的大部分顶表面上提供了例如铝的厚的可延展层图案。该可延展覆盖的电隔离部分单独地连接到各位于下面的导电区，以减小跨过绝缘上层的充电效应。充分的间隙Z1存在于这些隔离部分之间，以避免在装置的热循环中由剪切和拖尾(smearing)导致的变形所引起的短路。可延展金属层图案减小了绝缘材料和塑料材料之间的应力，但是在将晶片分为单个芯片前它可以容易地且廉价地应用于装置制造中。
在此通过参考完全地合并了授予Schnitt和Fock的WO02/097868，它披露了其部件主体包括基底、电路元件、互相连接元件、钝化层和可延展材料的边段的集成电路，其中部件主体的基表面基本上由基底形成，部件主体的覆盖物表面基本上由钝化层和边段形成，且部件主体的侧壁由基底和边段形成。
然而，现有技术不能解决在本发明中处理的问题。
因此，本发明的目的是提供应力释放元件，它能克服上述缺点，且即使不能完全地也能基本上减小在所论述的电子装置中的侧向应力。
该目的通过由本发明的权利要求1教示的电子装置来处理。因此，提供了其部件主体包括至少一个应力释放元件、带有上表面和侧壁的基底、至少一个放置在所述的基底上的电路元件和至少一个放置在所述的基底上的钝化和/或隔离层的电子装置，其中所述的隔离层覆盖了所述的至少一个电路元件和/或所述的基底，且包括—顶表面，—位于向着所述的基底的侧壁的至少一个外侧表面，和—由所述的顶表面和所述的至少一个外侧表面形成的至少一个外部边缘，其特征在于该至少一个应力释放元件由可延展材料制成且同时a)覆盖了所述的钝化和/或隔离层的顶表面；和b)与所述的钝化和/或隔离层的所述的外部边缘重叠；和c)沿所述的钝化和/或隔离层的所述的外侧表面延伸；和d1)与基底的上表面接触，或d2)以这样的方式与至少一个电路元件一起形成桥，即应力释放元件与基底的上表面经过至少一个电路元件连接。
在本发明的意义中，“形成桥”特别地意为应力释放元件的部分覆盖至少一个电路元件，导致经过该电路元件在基底和应力释放元件之间的机械的和电气的互相连接。
发明人研究了涉及例如半导体芯片和集成电路的电子装置中的侧向应力的问题和危险，且发现了如下对于应力释放元件应是基本的特征a)应力释放元件必须由可延展材料制成，因为仅可延展材料能实际上减小如上所述的电子装置中的侧向应力。如果例如因为温度的变化，力在电子装置上传导，这些力将被可延展材料所吸收，然后可延展材料部分地变形。电子装置的其它部件保持不变化。
b)应力释放元件必须覆盖所述的钝化和/或隔离层的顶表面，与所述的钝化和/或隔离层的所述的外部边缘重叠，沿所述的钝化和/或隔离层的所述的外侧表面延伸；和接触基底的上表面或以这样的方式与至少一个电路元件一起形成桥，即应力释放元件与基底的上表面经过至少一个电路元件连接。以此，阻止了在某种意义上由应力释放元件“保护”的钝化和/或隔离层的裂缝，否则裂缝可以因为钝化和/或隔离层与应力释放元件相比相当高的刚度而发生。因此，防止侧向力进入电子装置且阻止了裂缝或断裂。
根据本发明的优选实施例，该至少一个应力释放元件形成为密封环。在本发明意义中密封环特别地意为应力释放元件自身沿基底的至少两个、优选地沿三个或四个侧壁延伸，因此形成了环状的结构。以此，在密封环内的元件的保护能有效地实现。
根据本发明的优选实施例，由所述的应力释放元件和至少一个电路构件形成的桥自身沿所述的钝化和/或隔离层的所述的外侧表面延伸。以此，更有效地阻止了引入侧向力。
根据本发明的优选实施例，所述的应力释放元件覆盖所述的钝化和/或隔离层的顶表面，和/或与所述的钝化和/或隔离层的所述的外部边缘重叠，和/或沿所述的钝化和/或隔离层的所述的外部表面延伸，延伸量为≥70％，优选地≥80％且≤90％。因此，进一步增强了钝化和/或隔离层的保护。
根据本发明的优选实施例，钝化和/或隔离层为位于最靠近所述的基底的至少一个侧壁的钝化和/或隔离层。以此，几乎所有的位于基底上的钝化和/或隔离层被有效地保护。
根据本发明的优选实施例，电子装置具有至少一个局部地和/或电气地与所述的第一应力释放元件隔离的应力释放元件。以此，进一步位于电子装置内的元件也能被保护且分开地处理。在进一步的优选实施例中，不同的应力释放元件可以用作电气部件，例如焊盘。
根据本发明的优选实施例，所述的应力释放元件的材料从基本上包括如下材料的组中选择铝、优选地带有Si和/或Cu的铝合金、铜、铅、银、金或它们的混合物。这些材料被证明是最合适的。
根据本发明的优选实施例，所述的钝化和/或隔离层的抗拉强度高于所述的应力释放元件的抗拉强度。如果应力释放元件具有小于钝化和/或隔离层的抗拉强度，它将有效地保护钝化和/或隔离层不裂缝或断裂。
根据本发明的优选实施例，所述的钝化和/或隔离层(3)的抗拉强度为≥1×108且≤1×109Pa。进一步地，根据本发明的优选实施例，所述的应力释放元件(4)的抗拉强度为≥1×107且≤1×108Pa。具有如此抗拉强度的材料被证明是最合适于用在本发明中的。
以上所描述的本发明具有如下超过现有技术的优点—因为可以使用基底表面的更大的部分，电子装置具有更高的每尺寸潜力且在每给定表面积下允许更宽范围的应用。
—所描述的本发明不要求附加的涂层技术，例如晶片涂层或芯片涂层。取而代之，可使用通常的金属沉积技术，因此允许了更大的制造电子装置的自由度。
—所描述的本发明允许了更大范围的塑料材料用作隔离和/或钝化材料。
前述的部件以及要求的部件和根据本发明用在所描述的实施例中使用的部件在其尺寸、形状、材料选择和技术构思方面不置于任何的特殊的例外，因此在相关领域中已知的选择标准可以不带限制的应用。
本发明的目的的附加的细节、特征和优点在从属权利要求和如下的各图的描述中披露，各图以典型的样式示出了根据本发明的电子装置的优选实施例。
图1示出了根据本发明的一个第一实施例的电子装置的示意性平面图，图2示出了沿图1中线A的截面视图，图2a示出了图2的钝化和/或隔离层的细节视图，图3示出了根据本发明的第二实施例的电子装置的截面视图，图4示出了根据本发明的第三实施例的电子装置的截面视图，图5示出了根据本发明的第四实施例的电子装置的截面视图，图6示出了根据本发明的第五实施例的电子装置的示意性平面图，和图7示出了沿图6中线A的截面视图，图8示出了根据本发明的第六实施例的电子装置的示意性平面图，和图9示出了沿图8中线A的截面视图。
图1示出了根据本发明的一个第一实施例的电子装置的示意性平面图，图2示出了沿线A的截面视图。图2a示出了图2的钝化和/或隔离层的细节视图。
如可从图1和图2中看到，三个电路元件2位于电子装置的基底1上，由一层钝化和/或隔离层3所覆盖。钝化和/或隔离层包括顶表面30、外侧表面40和它们之间的外部边缘35。如可从图2中看到，应力释放元件4覆盖了外侧表面30，与外部边缘35重叠，自身沿外侧表面40延伸且与基底1的上表面接触。
图3、图4和图5示出了根据本发明的第二、第三和第四实施例的电子装置的截面视图。在如图3示出的第二实施例中，应力释放元件4与一个电路元件2一起形成了桥，以将应力释放元件与基底1的上表面经过该电路元件2连接。这也是阻止在电子装置中，特别是在钝化和/或隔离层3中引入侧向应力的有效方法。
在根据图4和图5的实施例中，存在数个应力释放元件4、4A，其中应力释放元件4A用作本发明的应力释放元件4的附加应力释放元件，且局部地和电气地互相隔离。以此，数个电路元件2A、2B和2C能互相分开地处理。
图6示出了根据本发明第四实施例的电子装置的示意性的平面视图，且图7示出了沿图6中线A的截面视图。如可从图7中看到，钝化和/或隔离层3不需要完全地由应力释放元件4所覆盖。为防止引入侧向应力，如果位于向着表面的内部区的钝化和/或隔离层3的侧面不被覆盖也可以是充分的。
图8示出了根据本发明第六实施例的电子装置的示意性平面视图，且图9示出了沿图8中线A的截面视图。如可以从图8中看到，应力释放元件4形成为密封环，它自身沿表面1的四个侧延伸。然而，对于一些应用，如果应力释放元件4自身仅沿表面的三个或甚至仅沿表面的两个侧延伸且仍然形成环状结构的类型也可以是充分的。应力释放元件4具有某些缝隙或开口，通过这些缝隙或开口可以处理电路元件20B的一些。
应该注意到，在本实施例中，电路元件20为简单的金属层，而在如图1到图7中所示的实施例中，电路元件2也可以是更复杂的。然而，在本领域中已知的所有类型的电路元件可以使用在本发明中。
在第一应力释放元件4内，存在与第一应力释放元件4隔离的第二应力释放元件4A。第二应力释放元件也可以与第一应力释放元件4分开地处理。
如可从图9中看到，应力释放元件4覆盖了钝化和/或隔离层3，因此防止了侧向应力或侧向力进入电子装置的内部区。然而，应该注意到的是在本实施例中，存在两个进一步的钝化和/或隔离层3a，它们围绕电路元件20C。对于本发明，在一些应用中不必覆盖位于与表面侧壁相邻的钝化和/或隔离层。取决于应用的种类和电子装置的拓扑布局，如果仅某些隔离和/或钝化层被覆盖，在本情况中为钝化和/或隔离层3被覆盖，则对于防止侧向应力进入到电子装置内且特别地防止短路可能是充分的。进一步的钝化和/或隔离层3a可以暴露到外部而使得电子装置不发生恶化或故障。
权利要求
1.一种电子装置，其部件主体包括至少一个应力释放元件(4)、带有上表面和侧壁的基底(1)，至少一个放置在所述的基底(1)上的电路元件(2)和至少一个放置在所述的基底(1)上的钝化和/或隔离层(3)，其中所述的隔离层(3)覆盖所述的至少一个电路元件(2)和/或所述的基底(1)，且所述的隔离层(3)包括顶表面、位于向着所述的基底的侧壁的至少一个外侧表面和由所述的顶表面和所述的至少一个外侧表面形成的至少一个外部边缘，其特征在于，该至少一个应力释放元件(4)由可延展的材料制成且同时覆盖所述的钝化和/或隔离层(3)的顶表面；且与所述的钝化和/或隔离层(3)的所述的外部边缘重叠；且沿所述的钝化和/或隔离层(3)的所述的外侧表面延伸；且d1)与基底(1)的上表面接触或d2)以这样的方式与至少一个电路元件(2)一起形成桥，即应力释放元件与基底(1)的上表面经过至少一个电路元件(2)连接。
2.根据权利要求1所述的电子装置，其中所述的至少一个应力释放元件(4)优选地以这样的方式形成为密封环，即其自身沿基底的至少两个、优选地三个或四个侧壁延伸，因此形成环状的结构。
3.根据权利要求1或2所述的电子装置，其中由所述的应力释放元件(4)和至少一个电路构件(2)形成的所述的桥自身沿所述的钝化和/或隔离层(3)的所述的外侧表面延伸。
4.根据权利要求1到3的任一项所述的电子装置，其中所述的应力释放元件(4)覆盖所述的钝化和/或隔离层(3)的顶表面，和/或与所述的钝化和/或隔离层(3)的所述的外部边缘重叠，和/或沿所述的钝化和/或隔离层(3)的所述的外侧表面延伸，延伸的量为≥70％、优选地为≥80％，且≤90％。
5.根据权利要求1到4的任一项所述的电子装置，其中所述的钝化和/或隔离层(3)为位于最靠近所述的基底(1)的至少一个侧壁的钝化和/或隔离层(3)。
6.根据权利要求1到4的任一项所述的电子装置，进一步具有至少一个应力释放元件(4A)，它局部地和/或电气地与所述的第一应力释放元件(4)隔离。
7.根据权利要求1到4的任一项所述的电子装置，其中所述的应力释放元件(4)的材料从基本上包括如下材料的组中选择铝、优选地带有Si和/或Cu的铝合金、铜、铅、银、金或它们的混合物。
8.根据权利要求1到6的任一项所述的电子装置，其中所述的钝化和/或隔离层(3)的抗拉强度高于所述的应力释放元件(4)的抗拉强度。
9.根据权利要求8的电子装置，其中所述的钝化和/或隔离层(3)的抗拉强度为≥1×108且≤1×109Pa。
10.根据权利要求8的电子装置，其中所述的应力释放元件(4)的抗拉强度为≥1×107且≤1×108Pa。
全文摘要
本发明涉及其部件主体包括基底和放置在基底上的电路元件的电子装置。示例实施例包括至少一个应力释放元件(4)、带有上表面和侧壁的基底(1)，至少一个放置在所述的基底(1)上的电路元件(2)和至少一个放置在所述的基底(1)上的钝化层(3)，其中所述的隔离层(3)覆盖所述的至少一个电路元件(2)和/或所述的基底(1)，且所述的隔离层(3)包括顶表面、位于向着所述的基底的侧壁的至少一个外侧表面和由所述的顶表面和所述的至少一个外侧表面形成的至少一个外部边缘，其中该至少一个应力释放元件(4)由可延展的材料制成。在钝化层(3)上，可延展材料与基底(1)的上表面接触。
文档编号H01L23/532GK1930679SQ200580007030
公开日2007年3月14日 申请日期2005年3月3日 优先权日2004年3月5日
发明者S·哈贝尼希特, A·托尔恩斯, H·蔡勒 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司