制造电子芯片的方法与流程

1.本发明涉及电子芯片的制造。更具体地，本公开涉及被称为表面安装的芯片的制造，即，那些在至少一个面的侧面上具有一个或多个连接金属化的芯片，其旨在被焊接到位于诸如印刷电路板或另一芯片的外部器件的连接面上的相应连接焊盘。


背景技术：

2.通常，表面安装芯片的连接金属化被设置在芯片的下表面侧，即，芯片面向外部器件的连接面的一侧。一旦组装，芯片的连接金属化因此被芯片隐藏。然而，对于一些应用，需要表面安装芯片，其允许目视检查芯片焊接接头的质量，且更明确地说，其在外部器件上的金属化。这种需要存在于例如汽车或医疗领域中，并且更一般地，存在于需要一旦电路被安装在其环境中就确保电连接的可靠性的领域中。
3.希望至少部分地改进用于制造电子芯片的已知方法的某些方面。
4.制造包封在芯片级类型包封(csp)中的芯片是特别感兴趣的。更具体地，寻求生产csp型芯片，其允许通过使用放置在芯片上方的照相机观察来目视检查焊点质量。


技术实现要素：

5.一个实施例提供了一种用于制造电子芯片的方法，该方法按顺序包括：
6.a.在半导体衬底的第一面的一侧上形成金属接触件，在所述半导体衬底中和所述半导体衬底上已经预先形成多个集成电路，每个金属接触件直接在至少两个相邻集成电路上方延伸；
7.b.在所述金属接触件和所述半导体衬底的所述第一面上沉积第一保护树脂；
8.c.在所述半导体衬底的与所述第一面相对的第二面的侧翼上形成第一宽度的第一沟槽，所述第一沟槽在所述半导体衬底的整个厚度上在所述集成电路之间延伸；
9.d.在所述第一沟槽中和所述半导体衬底的所述第二面上沉积第二保护树脂；
10.e.在与所述第一沟槽相对的所述第二保护树脂中形成具有小于所述第一宽度的第二宽度的第二沟槽，所述第二沟槽延伸到所述金属接触件；以及
11.f.形成第三宽度的第三沟槽，所述第三宽度小于与所述第二沟槽相对的所述第二宽度，所述第三沟槽延伸穿过所述金属接触件以便切割所述电子芯片。
12.根据一个实施例，有时该方法在步骤b之后包括减薄第一保护树脂以暴露金属接触件的步骤。根据一个实施例，第一保护树脂的减薄可以在步骤d之后发生，以便在第二保护树脂已经被沉积在第一沟槽中并且在半导体衬底的第二面上之后暴露金属接触件。
13.根据一个实施例，该方法在步骤a之前包括在半导体衬底的第一面的侧面上形成再连接柱的步骤，在步骤a期间在再连接柱上形成金属接触件并与其接触件。
14.根据一个实施例，金属接触件的高度在20μm和150μm之间。
15.根据一个实施例，所述第三宽度小于20μm。
16.根据一个实施例，第二宽度在30μm和310μm之间。
17.根据一个实施例，该方法在步骤a之后包括通过其第二面减薄半导体衬底的步骤。
18.根据一个实施例，所述减薄半导体衬底的步骤在步骤c之前执行。
19.根据一个实施例，所述减薄半导体衬底的步骤在步骤d之后执行。
20.实施例提供了一种电子芯片，该电子芯片包括形成在半导体衬底中和半导体衬底上的集成电路，衬底的侧翼涂覆有第二保护树脂，该芯片包括至少一个金属接触件，该金属接触件布置在半导体衬底的第一面上并且横向延伸超过第二保护树脂的侧翼。
21.根据一个实施例，所述至少一个金属接触件具有平坦连接面，该平坦连接面部分地在半导体衬底下方连续延伸并且横向延伸超过第二保护树脂的侧翼。
附图说明
22.前述特征和优点以及其他特征和优点将在以下具体实施例的描述中参考附图以说明而非限制的方式给出，在附图中：
23.图1通过截面图和从下方的视图示出了表面安装电子芯片的一个实施例的示例；
24.图2通过截面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的方法的示例的一个步骤；
25.图3通过截面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的示例方法的另一步骤；
26.图4通过剖面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的方法的示例的又一步骤；
27.图5通过截面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的方法的示例的又一步骤；
28.图6通过剖面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的方法的示例的又一步骤；
29.图7通过剖面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的方法的示例的又一步骤；
30.图8通过剖面图示出了用于制造图1所示的微芯片的示例方法的又一步骤，以及
31.图9通过横截面图示出了用于制造图1所示的电子芯片的示例方法的又一步骤。
具体实施方式
32.在各个附图中相同的特征由相同的附图标记表示。特别地，在各个实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构，尺寸和材料特性。
33.为了清楚起见，仅对可用于理解本文所述实施例的操作和元件进行了详细说明和描述。特别地，在所述电子芯片中存在的集成电路的制造没有被详细描述。
34.除非另有说明，当提及连接在一起的两个元件时，这表示除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，并且当提及连接在一起的两个元件时，这表示这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其它元件被耦合。
35.在以下公开内容中，除非另外指出，否则当提及绝对位置限定词(诸如术语“前”，“后”，“顶”，“底”，“左”，“右”等)或相对位置限定词(诸如术语“上”，“下”，“较高”，“较低”等)或取向限定词(诸如“水平”，“垂直”等)时，除非另外指出，否则提及对应附图的横截面视图的取向。
36.除非另有说明，表述“约”，“大约”，“基本上”和“以
…
量级”表示在10％以内，优选在5％以内。
37.已经提出了具有延伸到芯片侧翼的连接金属化的表面安装芯片。这些被称为可湿性侧翼碎片。当芯片被安装在诸如印刷电路板的外部器件上时，芯片连接金属化被焊接或
铜焊到外部器件的相应的金属轨道或元件。然后一些焊料材料上升到芯片侧翼，使得可以目视检查焊料质量。
38.可湿润侧翼芯片通常具有相对较大高度(厚度)的连接金属化，使得可容易地检查芯片焊接。
39.该高度可以限制基于这种芯片的电子电路的小型化可能性。
40.根据下面描述的实施例的一个方面，设想连接金属化件水平地延伸到芯片壳体之外。这使得可以在视觉上检查连接质量，同时限制芯片的连接金属化的厚度。
41.图1通过截面图a和从下面看的视图b示出了电子芯片的一个实施例，视图a是根据视图b的截面aa的截面图。
42.电子芯片1包括半导体衬底11，在半导体衬底11中和半导体衬底11上形成集成电路13。衬底11由诸如硅的半导体材料制成。在衬底11的下表面侧(在视图a的方向上)，衬底11被称为互连堆叠的绝缘和导电层15的堆叠涂覆并与之接触件，可以形成电路13的部件的互连元件。互连堆叠15还包括一个或多个导电再连接柱17，例如在互连堆叠15的表面处的金属开口。在所示的例子中，芯片包括六个接线柱17。然而，所描述的实施例不限于这种特定情况。在变体中，芯片1可以包括除六个之外的多个柱17，例如五个柱17或八个柱17。如图1所示，柱17位于互连堆叠15的外围。例如，两个柱17之间的间距大于50μm。
43.柱17横向延伸超过由衬底11和互连堆叠15形成的结构。换句话说，由衬底11和互连堆叠15形成的结构的横向边缘不与柱17的横向边缘对准。
44.例如，由衬底11和互连堆叠15形成的结构具有平行六面体形状。
45.图1所示的芯片1还包括连接金属化或金属接触件19。每个金属接触件19形成在再连接柱17上并与其接触。柱17优选地全部由金属接触件19的至少一部分覆盖。金属接触件19横向延伸超过由衬底11和互连堆叠15形成的结构的侧翼31。未被金属接触件19覆盖的由衬底11、互连堆叠15和再连接柱17形成的结构部分被电绝缘保护树脂覆盖，形成芯片壳体。例如，结构的上表面和横向边缘的一部分被树脂区域25覆盖，结构的下表面的一部分被树脂区域21覆盖。例如，保护树脂仅使芯片的金属接触件19暴露。在该示例中，金属接触件19与树脂区域21的下表面侧齐平，该下表面侧基于如图1所示的芯片1的取向。
46.根据所述实施例的一个方面，金属接触件19横向延伸超过由保护性树脂形成的壳体的侧翼33(例如侧壁，侧表面等)。例如，当从下面观察时，每个金属接触件19的部分19b延伸超出壳体的侧翼例如10μm和150μm之间的距离l1(在与芯片壳体的侧翼正交的方向上)。换句话说，每个金属接触件19部分地在衬底11之下延伸并且横向地延伸超过芯片壳体。因此，每个金属接触件19具有平坦的下连接面，该下连接面连续地，部分地在衬底11之下延伸，并且横向地延伸超过芯片壳体的侧翼。
47.从芯片1的侧翼突出的托架19b形成连接托架，使得可以在外部器件处目视检查芯片连接的质量。
48.例如，位于芯片壳体下方的金属接触件19的部分的长度l2大于50μm。如图1中芯片1的实施例所示，长度l2大于长度l1。
49.例如，通过在金属接触件19的下表面上沉积焊料来执行将芯片1焊接到图1所示的外部器件。
50.从芯片壳体1的侧翼突出的连接金属化19的托架19b的存在产生的一个优点是，当
将芯片1焊接到外部器件时，焊接质量的视觉控制是可能的。特别地，在组装过程中，焊接材料的一部分可以在侧翼和托架19b的上表面上上升，这便于连接的视觉检查。
51.图2至图9是示出用于制造结合图1所述类型的电子芯片的示例方法的连续步骤的截面图。
52.图2是包括半导体衬底11的结构的截面图，在半导体衬底11中和其上已经预先形成了集成电路13。例如，在制造分散体内，电路13都是相同的。衬底11可以对应于诸如硅的半导体材料的晶片。衬底11的厚度t1在50μm和900μm之间，例如在50μm和500μm之间，例如约500μm的厚度。
53.图2的结构还包括互连堆叠，该互连堆叠包括涂覆衬底11的上表面的绝缘层和导电层。互连堆叠15的绝缘层和导电层可以分别彼此堆叠，例如，互连堆叠15可以包括分别彼此堆叠的一个或多个绝缘层和一个或多个导电层。互连堆叠15还包括用于每个集成电路13的再连接柱17。每个再连接柱17可以在相应的一个金属接触件19的上表面上。例如，再连接柱17对于数个集成电路13共用。相同的再连接柱17例如在至少两个相邻的集成电路13上以及在位于两个集成电路之间的切除区域上延伸。再连接柱17可以包括一个或多个金属层的堆叠。例如，接触件柱17是凸块下金属化(ubm)。
54.例如，每个集成电路13包括一个或多个电子部件(晶体管，二极管，晶闸管，三端双向可控硅开关(triacs)等)。
55.在图2中，示出了三个集成电路13，可以理解，形成在衬底11中和衬底11上的集成电路13的数目可以不同于三个。实际上，衬底11是诸如硅的半导体材料的晶片，并且在衬底11中和衬底11上形成数十或甚至数百或数千个集成电路13。然后将集成电路13组织成例如规则网格图案的行和列的阵列。
56.在本说明书的其余部分中，在图2的取向中，结构的下表面被认为是后表面，结构的上表面被认为是前表面。
57.图3通过截面图图示了在图2所示结构的前侧上形成金属接触件19的步骤。
58.更具体地，在图3所示的步骤中，金属接触件19形成为与每个接触件再连接柱17对齐，并且在柱17上并与之接触。例如，金属接触件19覆盖接触件再连接柱17的整个表面。例如，当从上方观察时，金属接触件19的轮廓与再连接柱17的轮廓一致。
59.例如，通过从柱17的上表面电解生长来制造金属接触件19。金属接触件19的高度(厚度)大于或等于20μm，例如，诸如大于或等于50μm。作为示例，金属接触件19的高度h1在20μm和150μm之间。
60.金属接触件19可以由锡基合金制成，例如锡/银(锡银合金)基合金。在一个变型中，金属接触件19可以是铜、金、银、镍基合金如镍钯和/或镍电解金合金或基于这些材料中的一种或多种的任何合金。
61.图4通过截面图示出了在图3所示结构的正面上沉积保护树脂21的步骤。
62.在该步骤期间，结构的正面，特别是金属接触件19和堆叠15的上表面被树脂21完全覆盖(全板)。树脂21例如是环氧树脂。树脂21提供最终芯片的正面(即，图1中的视图a的方向中的下表面)的电绝缘。树脂21可被称为第一树脂、第一树脂层、第一保护树脂层、或者可被称为树脂21的一些其它合适类型。
63.树脂21优选地具有相对大的厚度，以便为后续步骤加强结构。然后树脂21用作机
械支撑，特别是用于下面的步骤和切割步骤。作为示例，树脂21以100μm至500μm之间的厚度从堆叠15的上表面沉积。
64.图5通过截面图说明了从图4所示结构的背面形成第一切割沟槽23的步骤。
65.应注意，在图5的实例中，结构定向相对于先前图式的横截面图颠倒。
66.例如，在形成沟槽23的步骤中，该结构由支撑膜(未示出)支撑，该支撑膜以图5的取向布置在树脂层21的下表面上。
67.沟槽23在电路13之间延伸，使得每个电路13通过沟槽23与其相邻电路横向分离。例如，每个电路13完全由沟槽23横向界定。例如，从上面看，沟槽23可以形成在集成电路13之间延伸的连续栅格。
68.在所示的示例中，沟槽23从衬底11的背面(即，图5的取向中的上表面)垂直延伸，并且至少穿过衬底11的厚度延伸到衬底11中。沟槽23延伸到例如堆叠15的全部或部分厚度中，并且延伸到例如柱17的全部或部分厚度中。例如，沟槽23开口到柱17上或开口到柱17中。在变体中，沟槽23开口到金属接触件19上或开口到金属接触件19中。在所示的例子中，沟槽23开口到柱17的上表面上，即，在柱17的与金属接触件19相对的面上。
69.沟槽23例如通过等离子切割制成。在变体中，沟槽23通过用刀片锯切而制成。
70.沟槽23具有例如在50μm和400μm之间的宽度l3。
71.图6通过截面图示出了在图5所示结构的背面上沉积保护树脂25的步骤。保护树脂25可被称为第二树脂、第二树脂层、第二保护树脂层或对保护树脂25的一些其它合适类型的参考。
72.在该步骤期间，图5中所示的结构的上表面被树脂25完全覆盖(全板)，并且特别地，沟槽23被填充，并且衬底11的后表面(在图6的衬底11的上表面)被覆盖。例如，树脂25与树脂21相同。在变体中，树脂21和25可以不同。树脂25例如是环氧树脂。树脂25使最终芯片的边缘和背面(即，图1的视图a的方向上的上表面)电绝缘，更具体地，使半导体衬底11电绝缘。
73.图7通过横截面图示出图6所示结构的前表面的平面化步骤。
74.应注意，在图7的实例中，结构定向相对于图5和6的横截面图颠倒。
75.在该步骤期间，去除树脂21的部分厚度，以便暴露金属接触件19。例如，通过机械抛光或通过化学机械抛光(cmp)进行平面化。
76.在该步骤结束时，金属接触件19不再被树脂21覆盖，并且树脂21仅保留在金属接触件19之间。因此，在图7所示的取向中，金属接触件19的各个面基本上与树脂21的下表面齐平或共面。
77.图8通过横截面图示出了通过背面减薄图7所示结构的可选步骤。
78.应注意，在图8的实例中，结构定向相对于图7的横截面图颠倒。
79.在该步骤中，去除树脂25的一部分厚度。例如，通过机械抛光或通过化学/机械抛光进行减薄。
80.在图8所示的步骤结束时，结构的厚度等于电子芯片的期望厚度。
81.在所示的例子中，减薄在到达衬底11的背面之前被中断。因此，保护树脂层25保留在基板11的背面上。
82.在一个变体中，如果衬底11的厚度相对于期望的最终芯片厚度太大，则可以继续
减薄直到衬底11的一些厚度从其后表面(即，在图8的取向中的其上表面)去除。然后可以在减薄之后进行在结构的上表面上沉积第三保护树脂的步骤，以保护减薄的衬底11的背面。例如，第三树脂与第二树脂25相同。在变体中，第三树脂可以不同于第二树脂。第三树脂例如是环氧树脂。在变体中，第三树脂可以被另一种保护材料替代，例如固体膜或通过喷涂沉积的任何其他有机或无机材料。
83.在另一实施例中，可在形成沟槽23之前(例如在沉积树脂21之后)执行使衬底11变薄的步骤。在一个实施例中，减薄衬底11的步骤可以在沉积第一树脂21的步骤之前执行。
84.图9通过截面图示出了从图8所示结构的背面形成第二切割沟槽27和第三切割沟槽29的步骤。
85.在图9所示的步骤结束时，该结构对应于各个芯片，每个芯片包括单个集成电路13。在该步骤之前，该结构通过其前表面(在图9的取向中的下表面)附着在图9中未示出的支撑膜上。
86.在该步骤中，首先在与第一沟槽23相对的保护树脂25中形成第二沟槽27。沟槽27沿着沟槽23的整个长度与所有沟槽23相对地形成。沟槽27延伸到树脂25中直到再连接柱17或金属接触件19。换句话说，第二沟槽从图9所示结构的上表面延伸通过树脂25的整个厚度。例如，沟槽27在再连接柱17上或再连接柱17中开口。在变体中，沟槽27开口到金属接触件19上或开口到金属接触件19中。
87.沟槽27具有宽度l4。宽度l4小于宽度l3，使得每个芯片的衬底11在其四个侧面上保持被树脂25覆盖。沟槽27可通过例如使用宽度小于用于制造沟槽23的切割刀片的切割来制造。在变体中，沟槽27可以通过激光烧蚀制成。例如，沟槽27和沟槽23沿着相同的中心轴对齐。
88.为了将所述结构切割成各自包括单个集成电路13的单独芯片，在金属接触件19中与第二沟槽27相对地形成第三沟槽29。更具体地，沟槽29形成为与每个第二沟槽27相对，平行于所述沟槽27。在该示例中，沟槽29沿着沟槽27的整个长度延伸。沟槽29垂直延伸，使得金属接触件19和柱17(如果适用的话)与第二沟槽27相对地切割。沟槽29具有小于宽度l4的宽度l5，使得每个芯片中的每个金属接触件具有从芯片壳体的横向保护树脂层25的侧翼突出的自由托架19b。
89.沟槽29可以通过例如使用宽度小于用于制造沟槽27的切割刀片的切割来制造。在变体中，沟槽29可以通过激光烧蚀制成。
90.在该示例中，一方面，宽度l4和l5之间的差被选择为足够大以允许金属接触件19的托架19b被释放；另一方面，宽度l5必须足够小，使得可以由单个半导体晶片制造最大数目的芯片。宽度l4和l5之间的差是托架19b的长度l1的两倍。
91.宽度l5小于20μm，例如优选为10μm或甚至小于10μm的量级。那么宽度l4优选地在30μm与310μm之间，使得宽度l4与l5之间的差在20μm与300μm之间，即，托架长度l1在10μm与150μm之间。
92.在该步骤结束时，所获得的结构对应于仅由支撑膜(图9中未示出)连接的多个电子芯片。然后可以从该支撑膜中取出芯片，以便将它们安装在外部器件中。
93.所描述的实施例和实现方法的一个优点是它们允许将电子芯片容易地安装在印刷电路板上。
94.所描述的实施例和实现方法的另一优点在于，它们允许在将芯片安装在印刷电路板上时对焊点进行视觉检查，而无需使用诸如x射线检查技术之类的昂贵技术。
95.所描述的实施例和实现方法的另一个优点是它们允许减小表面安装芯片的厚度，并且因此减小印刷电路板的厚度。
96.所描述的实施例和实现方法的另一个优点是它们允许制造具有横向电连接托架的小型电子芯片。特别地，这使得可以在不需要相对庞大的金属支撑框架的情况下制造电连接侧托架。
97.已经描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，这些各种实施例和变体的某些特征可以被组合，并且其他变体对于本领域技术人员将是显而易见的。特别地，所述实施例不限于上述尺寸和材料的示例。
98.所描述的实施例也不限于图中所示的再连接柱17和金属接触件19的特定布置。在一个变体中，除了位于芯片外围的金属接触件19之外，金属接触件19具有横向延伸超过芯片壳体的托架19b，每个芯片可以包括位于芯片的连接面的中心部分中的一个或多个金属接触件，这些接触件于是不具有横向悬垂。这些中心金属接触件与外部器件的连接质量不能直接通过目视检查来检查。然而，实际上，检查外围接触件的连接质量足以检测可能的装配缺陷。如果需要，可以通过x射线检查技术检查中心金属接触件的连接质量。
99.金属接触件19可被称为导电接触件、电接触件、或与金属接触件19相关的一些其它类似或合适的类型。
100.最后，基于上文提供的功能描述，本文描述的实施例和变体的实际实现在本领域技术人员的能力内。
101.一种用于制造电子芯片(1)的方法可以被概括为按顺序包括：
102.a.在半导体衬底(11)的第一面的一侧上形成金属接触件(19)，在所述半导体衬底(11)中和其上先前已经形成多个集成电路(13)，每个金属接触件直接在至少两个相邻集成电路上方延伸；
103.b.在所述金属接触件(19)和所述半导体衬底(11)的第一面上沉积第一保护树脂(21)；
104.c.在所述半导体衬底(11)的与第一面相对的第二面的一侧上形成具有第一宽度(l3)的第一沟槽(23)，所述第一沟槽(23)在所述半导体衬底(11)的整个厚度上在所述集成电路(13)之间延伸；
105.d.在所述第一沟槽(23)中和所述半导体衬底(11)的第二面上沉积第二保护树脂(25)；
106.e.在与所述第一沟槽(23)相对的所述第二保护树脂(25)中形成具有小于所述第一宽度(l3)的第二宽度(l4)的第二沟槽(27)，所述第二沟槽延伸到所述金属接触件(19)；以及
107.f.形成与所述第二沟槽(27)相对的第三宽度(l5)小于所述第二宽度(l4)的第三沟槽(29)，所述第三沟槽延伸穿过所述金属接触件(19)以使所述电子芯片(1)切割。
108.在步骤b之后，该方法可以包括减薄第一保护树脂(21)以暴露金属接触件(19)的步骤。减薄第一保护树脂(21)以便暴露金属接触件(19)可以发生在步骤d之后。在步骤a之前，该方法可以包括在半导体衬底(11)的第一面的侧面上形成再连接柱(17)的步骤，在步
骤a期间，金属接触件(19)形成在再连接柱(17)上并与其接触件。金属接触件(19)的高度可以在20μm和150μm之间。第三宽度(l5)可以小于20μm。第二宽度(l4)可以在30μm与310μm之间。
109.在步骤a之后，该方法还可以包括通过其第二面减薄半导体衬底(11)的步骤。所述减薄半导体衬底(11)的步骤可以在步骤c之前执行。所述减薄半导体衬底(11)的步骤可以在步骤d之后执行。
110.一种电子芯片(1)可以被概括为包括形成在半导体衬底(11)中和半导体衬底(11)上的集成电路(13)，所述衬底的侧翼涂覆有第二保护树脂(25)，所述芯片包括至少一个金属接触件(19)，所述金属接触件(19)布置在所述半导体衬底(11)的第一面上并且横向延伸超过所述第二保护树脂(25)的侧翼。所述至少一个金属接触件(19)可以具有平坦的连接面，该连接面部分连续地在半导体衬底(11)下面延伸，并且横向延伸超过第二保护树脂(25)的侧翼。
111.上述各种实施例可以组合以提供另外的实施例。如果需要，可以修改实施例的各方面以采用各种专利，申请和出版物的概念来提供另外的实施例。
112.根据上述详细描述，可以对实施例进行这些和其它改变。通常，在下面的权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制到在说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求被授权的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。