专利名称：具有光保护层的芯片的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种芯片，具有至少一个集成电路以及具有用于至少一个集成电路的光保护装置。
本发明还涉及一种方法，用于制造具有至少一个集成电路以及具有用于至少一个集成电路的光保护装置的芯片。
背景技术：
因为芯片中使用的半导体通常在光电效应方面具有较高的光敏感性，通常需要对芯片提供光保护。
由于使用的半导体材料的原因，芯片出现的问题在于，即使UV、VIS和IR范围中的少量光入射到其不受保护的表面，因为所生成的电荷，也会严重影响或者实际上阻止芯片的功能。而且，通过特定波长光的照射，可能蓄意使特定的安全电路(例如，用于安全芯片的那些电路)无效，以便对芯片进行黑客攻击(日本游客攻击Japanese Tourist Attack)。由于此原因，芯片通常具有用于防光的光保护层。此种光保护层通常通过黑色环氧涂层来实现，其作为完成层涂在芯片上。因为在该情况下光保护通过混合有环氧树脂的着色剂、色素或碳颗粒来实现，需要特定的最小层厚以便实现令人满意地较高光吸收。此外，此种环氧涂层具有不适合于实现极薄芯片的厚度，极薄芯片例如在射频识别应用(RFID应用)中使用的那些芯片，因为环氧涂层致使芯片的总厚度太大。此外，存在侵蚀的危险，因为添加的着色剂在很多情况下具有相对较高比例的离子。为了排除此种侵蚀问题，可以使用超纯“着色剂”，但是由于它们制造所需的复杂的提纯工艺，这些超纯“着色剂”是非常昂贵的。另外，存在这样的问题在大多数情况下，因为通常用于制造光保护层的材料和方法(例如，湿化学方法)在芯片生产过程中具有引入污染的风险，不可以将光保护层的涂敷集成在芯片生产工艺中，而是与芯片的实际制造工艺分离地执行。
文献DE19840251A公开了开始提到的这种芯片，该芯片由具有正面和背面的半导体衬底制成，在正面上实现集成电路。此外，在正面上设置了在实现集成电路的区域上延伸的光保护层。在这种情况下的光保护层包括具有比硅低的带隙的金属或半导体材料，例如，高导电性的硅化物。
然而，在已知芯片的情况下，已经证明了这样的缺点用于产生光保护层的导电材料促进了寄生电容的生成，这构成了削弱芯片的操作模式的危险。由于较小尺寸的原因，对于RFID应用尤其如此。
发明内容
本发明的目的在于避免上述的并且在第一段中详细说明的这种芯片的情况下出现的劣势，以及在于产生一种改进的芯片和改进的方法。
为了实现上述目的，在根据本发明的芯片中提出了有创造性的特征，使得根据本发明的芯片其特征在于下文中详细说明的方式，即一种芯片，具有至少一个集成电路，并且具有用于至少一个集成电路的光保护装置；具有至少两个电介质层的电介质镜涂层作为光保护装置涂在芯片的至少一部分表面上。
为了实现上述目的，在根据本发明的方法中提出了有创造性的特征，使得根据本发明的方法其特征在于下文中详细说明的方式，即一种用于制造具有至少一个集成电路并且具有用于至少一个集成电路的光保护装置的芯片的方法，其中在芯片的至少一部分表面上，涂上作为光保护装置的电介质镜涂层应，并且为了制造电介质镜涂层，至少将具有较高折射率的一个电介质层和具有较低折射率的一个电介质层涂到所述芯片上。
通过根据本发明的特征获得的优势在于以非常简单且经济的方式，可以实现用于芯片(即时是非常平的芯片)的至少一个集成电路的针对入射光的最佳保护，而不会不利地影响至少一个集成电路的操作模式。即使在几个μm的层厚时，电介质镜涂层能够实现非常高的反射率，并且因此在非常大的谱宽上实现对芯片的下层抗入射光辐射的非常好的保护。此外，根据本发明的解决方案提供了根据给定的光保护需求以非常简单的方式设计光保护装置的性能的可能。因此，可以通过限定电介质镜涂层的各电介质层的光学厚度来调节反射率最大的优选光谱范围。而且，产生电介质镜涂层的电介质的使用提供了优势由于这些电介质材料与通常的芯片制造工艺的兼容性，电介质镜涂层的涂敷可以以简单的方式集成在芯片制造工艺中。
根据权利要求2和权利要求6的措施获得的优势在于在将至少一个集成电路暴露到光的直接效应下的芯片一侧上获得了最佳的光保护。此外，优势在于可以免除针对机械和化学影响而对集成电路进行的额外钝化，因为通过电介质镜涂层执行这些任务。
然而，已经证明了如果提供根据权利要求3或权利要求7的措施，则尤其有利。从而获得了这样的优势即使在倒装焊应用中，针对根据本发明的芯片提供了非常有效的光保护。
利用根据权利要求4和权利要求8的措施，获得了这样的优势如果电介质镜涂层的最外面一层与空气或具有类似地较低折射率的另一种介质邻接，可以实现非常好的反射性能。
根据下文中描述的实施例，本发明的这些和其他方面将是显而易见的并且将进行阐明作为非限制性示例。
图中图1示意性地示出了根据本发明的芯片，即在芯片中实现集成电路一侧上的平面图。
图2示意性地示出了根据本发明的另外的芯片，即，在芯片中实现集成电路一侧相对的那一侧的平面图。
图3示出了根据本发明的另外的芯片的示意性剖面图。
图4示出了电介质镜涂层及其反射性能的示意性剖面图。
具体实施例方式
图1示出了根据本发明的芯片1，具有集成电路2。原则上，可以彼此独立地在芯片1上实现数个集成电路2。在芯片1的第一侧4上实现了集成电路2，通称为“有源侧(active side)”，并且通过涂到芯片1的表面上的电介质镜涂层3来防止光的效应。
根据文献，对于该领域技术人员来说，已经知道相对多种的电介质镜涂层相当长的时间。全部的电介质镜涂层普遍地具有这样的事实它们由两个或更多电介质λ/4层组成，这些紧挨的电介质层具有不同折射率。关于电介质镜涂层，读者参考Matt Young，“Optik Laser，Welleleiter”，Springer，1997；pp 160-161作为示例。尽管存在该事实，但是集成电路芯片领域的专家从来没有建议在具有集成电路的芯片的情况下使用这种电介质镜涂层。
将上下文中的“光”理解为不仅是对于人类可见的光(即，从380nm至780nm的波长范围)，而且是来自与该范围邻接的红外和紫外的光谱范围的光。
根据如图1所示的实施例，将电介质镜涂层3涂到芯片1的第一侧4上，直接位于集成电路2之上。这具有这样的优势电介质镜涂层3还起到防止对集成电路2的机械和化学影响的钝化层的作用，从而还简化了芯片1的制造。这里重要的是当将集成电路2直接暴露于光的作用时，如将芯片1安装到芯片载体上使得第一侧4背对芯片载体时，通过电介质镜涂层3保护了集成电路2的至少有源元件，例如晶体管、二极管等。尤其是当将芯片1构造为“四列直插式扁平封装”时，可以将集成电路2暴露到光的直接入射。
图2示出了芯片1，对于该芯片1，将电介质镜涂层3涂到芯片1上与第一侧4相对并且通称为“无源侧”的第二侧5上。本发明的该实施例主要在芯片1安装到芯片载体上使得第一侧4面对芯片载体时具有优势，如在具有所谓倒装焊的芯片1构造的情况下。
刚才提到的根据本发明的实施例确保了电介质镜涂层3总是设置在入射到芯片1表面上的光和集成电路2之间。
如图1和图2所示的本发明的实施例可以单独地或共同地实现。因此将电介质镜涂层3涂到芯片的第一侧4和第二侧5、以及将电介质镜涂层3只涂到两侧4和5之一上是可能的。
图3示出了根据本发明具有电介质镜涂层3的芯片1的基本结构。芯片1具有衬底8，包括例如掺杂硅的半导体晶体。在衬底8的有源区域9中实现集成电路。将保护芯片1免于化学影响和潮湿的钝化层10涂于集成电路(即，有源区9)上。
将电介质镜涂层3直接涂到钝化层10上。在缺少此种钝化层的情况下，将镜涂层3直接涂到有源区9上，即，直接涂在要避免入射光的芯片1的有源区9的部分上，已经在电路工程相关范围中完成了芯片1。如上已经提到的，依赖于芯片1的优选使用和构造，还可以将电介质镜涂层3另外地或专门地涂到芯片1的第二侧5上。此处应该注意的是，如图3所示的各层8、9、1 0、H、L、H…7、6的厚度的彼此比例不是按比例的。图示仅用于描述芯片1的各层8、9、10、H、L、H…7、6的基本顺序。因此，具体地，有源区9的厚度与之上的层10、H、L、H…7、6的厚度之间的所示厚度比不与实际情况相对应，其中有源区9的厚度通常位于nm范围，并且层10、H、L、H、…、7、6每一层的厚度通常在μm范围。
为了在芯片1上产生电介质涂层3，在所考虑的波长范围中，可以使用实质上完全透明的电介质(例如SiO2和TiO2)。当在电介质镜涂层3的制造中使用电介质时，首先有利的在于这些材料与芯片生产工艺相兼容，并且因此可以毫无问题地集成在生产工艺中。
此处应该将电介质理解为意味着不传导或几乎不传导电流的衬底，即，具有较高的电阻(＞1010Ω)。电介质具有部分地大于10eV的较大能带带隙，在较宽光谱范围上与电磁辐射表现出非常低的相互影响。依赖于规范，根据它们的光学、机械和化学适用性来选择用于电介质镜涂层3的制造的电介质薄膜材料。
为了产生电介质镜涂层3，将电介质的层H、L、H…7、6交替地涂到芯片1的表面或部分表面上。在这种情况下的每一层H、L、H、…、7、6包括电介质，这些具有高、低折射率的层一个接一个地交替。优选地，电介质镜涂层3包括两种不同电介质的层。然而，在芯片1的情况中，代替两种电介质的层系统，可以提供多种不同电介质的层系统。
在图3和图4中，参考字母H表示具有高折射率的电介质层，例如该层H可以是具有2.40折射率的TiO2层。参考字母L表示具有相对较低折射率的电介质层，例如，该层是具有1.46折射率的SiO2层。如在电介质镜涂层中的惯例，这些电介质层H、L的每一层具有λ/4的光学厚度(更精确地d＝λ/4n，其中n＝层的折射率)。因为在每隔两个界面处发生相位改变，反射波相长叠加。因此，利用多个电介质层H、L，可以在可预定的光谱范围实现大于99.9％的反射程度。用于实现最大可能反射率的这些H、L对的最佳数目依赖于层H、L本身的吸收和分布。具有较高折射率的层H和比较起来具有较低折射率的层L的顺序可以依赖于给定的需求而不同于如图3和图4所示的顺序。因此，层H、L的位置可以互换，使得层顺序L-H-L-H-L…代替所示的层顺序H-L-H-L-H。
即使用两个(2)或三(3)个电介质层H、L也可以实现电介质镜涂层3，还可以相对不精确地产生所述电介质层。利用包括两(2)个或三(3)个层H、L的这种镜涂层3，已经可以实现80％或更高的反射率。
如果镜涂层3的最外面的电介质层6与空气或具有较低折射率的媒质邻接，因为在这种情况下较大比例的入射光已经在最外面的电介质层6处反射，那么该最外面的电介质层6具有比随后紧接着的内部电介质层7高的折射率是有利的。
电介质镜涂层3的各层H、L的界面的质量也是重要的。通过不同的涂敷技术，可以影响各层的性能及界面的构造，它们是电介质镜涂层3的整个层系统的确定因素。用于将电介质层涂到芯片1的表面上的优选技术在这里是电阻沉积、电子束气相沉积、激光辅助电子束气相沉积、离子束辅助气相沉积和等离子体离子辅助气相沉积。此外，可以通过芯片1的预热来附加地优化涂敷工艺。
即使利用相对较少的电介质层H、L(即使利用两(2)至三(3)个层)，也可以利用电介质镜涂层3针对可预定波长范围实现预定程度的反射。
电介质镜涂层3的工作模式如图4所示。在两个电介质层H、L之间的每一个界面处反射一些入射光。在每一个较高折射率H处的反射导致180°的相位跳变。在从高折射材料到低折射材料的界面处反射的反射线不具有此种相位跳变。与层的λ/4光学厚度相结合，这些情况确保了在表面处叠加的射线的相移实际与180°的奇数倍相对应。因此，在界面处反射的部分光束的叠加是相长的。
主要地，就谐振波长而言，电介质镜涂层3的反射率仅依赖于H、L对的数目、高折射和低折射材料的折射率比，并且在较小程度上取决于衬底8的折射率。
电介质镜涂层3的反射率是波长依赖性的，在中央波长周围区域中的反射非常高，并且在较大和较小的波长处减小。高反射光谱范围的幅宽较大地依赖于所用层材料的折射率比。电介质层材料的折射率比越高，电介质镜涂层3的光谱带宽也越大。
总而言之，本发明的优点在于，通过在具有至少一个集成电路的芯片领域中使用以各种形式所公知的电介质涂层，以经济并且简单的方式实现了用于芯片的有效光保护装置，尤其针对非常薄的芯片。
权利要求
1.一种芯片(1)，具有至少一个集成电路(2)，并且具有用于所述至少一个集成电路(2)的光保护装置，其中具有至少两个电介质层(6、7、…、H、L、H)的电介质镜涂层(3)作为光保护装置涂在芯片(1)的至少一部分表面上。
2.如权利要求1所述的芯片，其中，至少将电介质镜涂层(3)涂到芯片(1)中其上实现了所述至少一个集成电路(2)的一侧(4)上，至少涂在所述至少一个集成电路(2)的区域上，在所述区域中实现了所述至少一个集成电路(2)的有源元件。
3.如权利要求1或2所述的芯片，其中，至少将电介质镜涂层(3)涂到芯片(1)中位于其上实现了所述至少一个集成电路(2)的一侧(4)相对的一侧(5)上。
4.如权利要求1或2所述的芯片，其中，电介质镜涂层(3)的最外面的电介质层(6)具有比紧接着的内部电介质层(7)高的折射率。
5.一种用于制造芯片(1)的方法，所述芯片(1)具有至少一个集成电路(2)，并具有用于所述至少一个集成电路(2)的光保护装置，其中将电介质镜涂层(3)作为光保护装置涂到芯片(1)的至少一部分表面上，并至少将具有较高折射率的一个电介质层(H)和具有较低折射率的电介质层(L)涂到所述芯片(1)上，以提供所述电介质镜涂层(3)。
6.如权利要求5所述的方法，其中，至少将电介质镜涂层(3)涂到芯片(1)中其上实现了所述至少一个集成电路(2)的一侧(4)上，至少涂在所述至少一个集成电路(2)的区域上，在所述区域中实现了所述至少一个集成电路(2)的有源元件。
7.如权利要求5或6所述的方法，其中，将电介质镜涂层(3)涂到芯片(1)中位于其上实现了所述至少一个集成电路(2)的一侧(4)相对的一侧(5)上。
8.如权利要求5至7中任一项所述的方法，其中，将具有比紧接着的内部电介质层(7)高的折射率的层用作电介质镜涂层(3)的最外面的电介质层(6)。
全文摘要
在具有集成电路(2)的芯片(1)的情况下，将具有至少两个电介质层(6、7、...、H、L、H)的电介质镜涂层(3)作为针对至少一个集成电路(2)的光保护装置涂在芯片(1)的至少一部分表面上。
文档编号H01L23/552GK101027774SQ200580031935
公开日2007年8月29日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月26日
发明者克里斯蒂安·岑茨 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司