專利名稱：用于制造硅中間承載體的方法
用于制造硅中間承載體的方法
背景技術：
本發(fā)明涉及一種用于制造硅中間承載體的方法以及硅中間承載體。

發(fā)明內(nèi)容
微型化是當前在集成電路芯片(IC芯片，英語“integrated circuitchips")和 微電子機械系統(tǒng)芯片(MEMS芯片，英語“microelektromechanical system chips”)的制 造和連接技術中的趨勢。被封裝的器件在此應當在可能的情況下不比芯片本身大很多，這 也稱為CSP (英語“chip size package (芯片尺寸封裝)”或者“chip scale package (芯 片級封裝)”)。將芯片(沒有殼體地)直接構(gòu)建在襯底上提供了對此的可能性，這也稱為 裸片(英語“bare die”)或者裸片安裝(C0B，英語“chip on board(板上芯片)”)。在用于娛樂電子裝置和家用電子裝置的微電子機械系統(tǒng)(MSMS)的情況下的裸 片安裝由于如下原因而變得困難產(chǎn)品通常包含兩個芯片，即一個微電子機械系統(tǒng)芯片 (MEMS芯片)和一個專用的電路芯片(ASIC芯片)。如果直接在襯底上構(gòu)建兩個芯片，則必 須將這些芯片單個地提供給客戶，并且其事先不能被共同地校正或者測試。此外，微電子機 械系統(tǒng)芯片對于機械應力敏感。這種機械應力可以尤其是在溫度波動的情況下由于用于建 造的材料例如芯片、焊劑、襯底的不同熱膨脹系數(shù)而出現(xiàn)，并且會干擾系統(tǒng)的功能能力。出版物US 7，447，323B2描述了一種裝置，其中轉(zhuǎn)換元件尤其是麥克風和包括集 成電路的裝置并排地設置在硅構(gòu)成的硅中間承載體的第一側(cè)上。硅中間承載體具有從硅中 間承載體的第一側(cè)至硅中間承載體的第二側(cè)的穿通接觸部，以便將第一側(cè)上的轉(zhuǎn)換元件或 者電子裝置通過穿通接觸部與設置在硅中間承載體的第二側(cè)上的襯底例如電路板電連接。 通過硅中間承載體，在此可以減少襯底對轉(zhuǎn)換元件或者電子裝置的熱機械應力。出版物US 7，447，323B2提出了通過蝕刻、尤其是濕化學蝕刻或者等離子體 蝕刻以及隨后的金屬化來制造穿通接觸部。然而特別是由于蝕刻方法，根據(jù)出版物US 7，447，323B2的方法與比較高的制造成本相關聯(lián)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主題是一種用于制造硅中間承載體的方法，硅中間承載體用于在襯底 上、尤其是電路板上安裝微電子機械裝置和/或具有集成電路的電子裝置，該方法包括以 下方法步驟a)借助激光方法、例如激光剝蝕方法來將至少一個凹部引入硅襯底中，其中凹部 從硅襯底的第一側(cè)延伸到第二側(cè)，b)至少在硅襯底的表面的部分區(qū)域上構(gòu)造第一絕緣層，所述部分區(qū)域從硅襯底的 第一側(cè)通過凹部延伸到第二側(cè)，以及c)將導電材料施加到第一絕緣層上用于構(gòu)造至少一個從硅襯底的第一側(cè)通過凹 部至第二側(cè)的穿通接觸部。根據(jù)本發(fā)明的方法具有的優(yōu)點是，其能夠?qū)崿F(xiàn)將硅中間承載體成本極其低廉地制造。由此，尤其是可以在考慮成本壓力的情況下相對于塑料硅中間承載體實現(xiàn)硅的在熱膨 脹系數(shù)基礎上的材料優(yōu)點。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的用于制造硅中間承載體的方法無需光 刻方法和/或蝕刻方法。此外，為了實現(xiàn)不一定需要潔凈室環(huán)境。
該激光方法可以有利地以非常高的速度來進行。已經(jīng)表明的是，可能在激光方法 中出現(xiàn)的粗糙的表面或者殘留物(在激光鉆孔中的廢棄物)可以有利地用于導電材料的附在方法步驟a)中可以尤其通過激光鉆孔來引入至少一個凹部。相應地，凹部也可 以稱為穿過硅襯底的孔。在該方法的一個實施形式的范圍中，在方法步驟a)中此外尤其是借助激光方法 引入對準標記，例如用于以后分離硅襯底和/或用于以后定位所述裝置。在該方法的另一實施形式的范圍中，在方法步驟b)中通過硅襯底的表面的氧化 構(gòu)造第一絕緣層。這可以有利地作用于可能在激光方法中出現(xiàn)的粗糙的表面或者殘留物 (在激光鉆孔中的廢棄物)。在方法步驟b)中，第一絕緣層可以通過至少部分地以及通過 完全地氧化硅襯底的表面來構(gòu)造。表面的完全的氧化在此可以借助較小的工藝技術開銷來 實施。在該方法的另一實施形式的范圍中，在方法步驟b)中通過將硅襯底的表面熱氧 化來構(gòu)造第一絕緣層。這例如可以在氧化氣氛下的爐中進行，尤其是含有氧氣的氣氛中、例 如空氣中進行。通過熱氧化，可以將硅襯底全面地絕緣。在該方法的另一實施形式的范圍中，在方法步驟b)和/或C)中尤其是同時地借 助所述至少一個穿通接觸部也將至少一個第一電印制導線構(gòu)造到硅襯底的第一側(cè)和/或 第二側(cè)上，其中在方法步驟b)中將第一絕緣層至少構(gòu)造在硅襯底的表面的部分區(qū)域上，其 中在方法步驟c)中在這些部分區(qū)域上構(gòu)造所述至少一個第一電印制導線。在該方法的另一實施形式的范圍中，在方法步驟C)中通過印刷方法、尤其是絲網(wǎng) 印刷方法來施加導電材料。印刷工藝可以有利地成本非常低廉，并且在連續(xù)方法中實施。此 外，可以通過印刷方法有利地實現(xiàn)具有寬度為大于等于100 μ m的印制導線。方法步驟C)可以細分為方法步驟cl)將導電材料施加到硅襯底的第一側(cè)上的第一絕緣層上，以及方法步驟c2)將導電材料施加到硅襯底的第二側(cè)上的第一絕緣層上。在該方法的另一實施形式的范圍中，該方法在方法步驟C)之后包括方法步驟d)將硅襯底(3)加熱到導電材料(5)熔融的溫度，并且隨后將硅襯底(3)冷卻到 導電材料(5)硬化的溫度。通過這種方式，可以一方面保證將導電材料更好地連接到第一絕緣層上。另一方 面，可以使施加在硅襯底的第一側(cè)和/或第二側(cè)上的導電材料流入凹部中并且構(gòu)造穿通接 觸部。在該方法的另一實施形式的范圍中，在真空中實施方法步驟d)。通過這種方式，可 以避免在導電材料中的夾雜物。在該方法的另一實施形式的范圍中，方法步驟C)和d)被細分為以下的方法步驟 cl)禾口 c2)以及 dl)禾口 d2)cl)將導電材料施加到硅襯底的第一側(cè)上的第一絕緣層上，
dl)將硅襯底第一加熱到導電材料熔融的溫度，并且隨后將硅襯底冷卻到導電材 料硬化的溫度。c2)將導電材料施加到硅襯底的第二側(cè)的第一絕緣層上，以及d2)將硅襯底第二加熱到導電材料熔融的溫度，并且隨后將硅襯底冷卻到導電材 料硬化的溫度。在此，硅襯底可以在方法步驟dl)和方法步驟(^)之間例如圍繞襯底平面中的軸 線旋轉(zhuǎn)180°。在方法步驟dl)中，硅襯底優(yōu)選設置為使得硅襯底的第一側(cè)關于重力方向位 于上方。在方法步驟d2)中，硅襯底優(yōu)選設置為使得硅襯底的第二側(cè)關于重力方向位于上 方。通過這種方式，導電材料可以分別借助重力流入到凹部中。 該方法可以在方法步驟C)和/或d)之后還包括方法步驟el)施加至少一個第二絕緣層。第二絕緣層在此可以部分地施加到第一絕緣層、尤其是未被覆蓋的區(qū)域上，例如 未以所述至少一個第一電印制導線覆蓋的、第一絕緣層的區(qū)域和/或部分地施加到所述至 少一個穿通接觸部上和/或部分地施加到所述至少一個電印制導線上。例如，第二絕緣層可以施加為使得所述至少一個第一電印制導線側(cè)面地通過第二 絕緣層來形成邊界。通過這種方式，可以防止所述至少一個第一電印制導線在方法步驟d) 中加熱時偏移或者失去輪廓。對此可替選地或者附加地，第二絕緣層可以部分地施加到所述至少一個穿通接觸 部或者所述至少一個第一電印制導線上，使得所述至少一個穿通接觸部或者所述至少一個 第一電印制導線的一部分為了接觸穿通接觸部或者第一電印制導線而并不被第二絕緣層 覆蓋。通過這種方式，穿通接觸部或者第一電印制導線可以部分地向外絕緣并且仍然可以 部分地可以從外部接觸。第二絕緣層的施加在此可以在一個步驟中或者在兩個或更多個步驟中進行。例 如，第二絕緣層可以在一個步驟中(除了用于接觸穿通接觸部或者第一電印制導線的區(qū)域 之外)平面地施加到硅承載體的第一和/或第二側(cè)上。然而，第二絕緣層也可以在第一步 驟中施加到第一絕緣層上，使得所述至少一個第一電印制導線在側(cè)面通過第二絕緣層形成 邊界，并且在第二步驟中部分地施加到所述至少一個第一電印制導線上(并且部分地施加 到在第一步驟中制造的第二絕緣層區(qū)域上)，使得所述至少一個第一電印制導線的一部分 為了接觸所述第一電印制導線而并未以第二絕緣層覆蓋。第二絕緣層的施加可以有利地通 過成本低廉的并且可在連續(xù)方法中實施的印刷方法來進行。在該方法的另一實施形式的范圍中，該方法因此在方法步驟C)和/或d)之后此 外包括方法步驟el)通過印刷方法施加至少一個第二絕緣層。印刷方法在此可以例如是封接玻璃印刷方法(kalglasdruck-verfahren)或者 聚合物印刷方法。特別地，印刷方法可以是絲網(wǎng)印刷方法。該方法可以在方法步驟el)之后包括方法步驟e2)將至少一個第二電印制導線施加到所述至少一個第二絕緣層上。特別地，可以在方法步驟e2)中通過印刷方法將所述至少一個第二電印制導線施 加到所述至少一個第二絕緣層上。印刷方法在此同樣可以是絲網(wǎng)印刷方法。
特別地，方法步驟el)和e2可以多次交替地相繼進行。這樣，也可以實現(xiàn)印制導 線的交錯。然而，印制導線的交錯也可以通過借助穿通接觸部將印制導線引導至硅中間承載 體的另一側(cè)上來保證。為了實現(xiàn)在兩個印制導線之間的交錯，印制導線之一可以通過穿通 接觸部從硅襯底的一側(cè)引導至硅襯底的另一側(cè)。必要時，所述一個印制導線可以接著通過 第二穿通接觸部又向回引導。例如，印制導線和穿通接觸部可以構(gòu)造為使得設置在第一側(cè) 上的至少一個印制導線劃分為多個印制導線區(qū)段，尤其是為了實現(xiàn)與設置在硅襯底的第一 側(cè)上的另一印制導線交錯，其中第一印制導線區(qū)段在硅襯底的第一側(cè)上接觸第一穿通接觸 部，其中第一穿通接觸部在硅襯底的第二側(cè)上接觸第二印制導線區(qū)段。第二印制導線區(qū)段 在此此外可以在硅襯底的第二側(cè)上接觸第二穿通接觸部，其中第二穿通接觸部在硅襯底的 第一側(cè)上接觸第三印制導線區(qū)段。該方法此外可以在方法步驟C)和/或d)和/或e)之后包括方法步驟f)將硅襯底分離、例如鋸割、尤其是分割為兩個或者更多個較小的硅襯底，尤其是 多個較小的硅襯底。通過在大的硅襯底上實施該方法以及隨后的分離，可以有利地在短的時間內(nèi)制造 大量硅中間承載體，并且進一步降低制造成本。在該方法的另一實施形式的范圍中，硅襯底由多晶硅和/或低純度(冶金學等級) 的硅和/或回收的硅來構(gòu)造。通過這種方式，可以有利地進一步降低制造成本。硅襯底的第一側(cè)和第二側(cè)可以彼此對置。尤其是襯底的第一側(cè)和第二側(cè)可以基本 上彼此平行。硅中間承載體可以在第一側(cè)上包括第一組接觸元件，尤其是選自由印制導線和穿 通接觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸微電子機械裝置；以及包括第二組接觸元件，尤 其是選自由印制導線和穿通接觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸具有集成電路的電子裝 置。在第二側(cè)上，硅中間承載體可以包括另一組接觸元件，尤其是選自由印制導線和穿通接 觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸電路板，其中至少之一與所述第一組或者第二組的接 觸元件電連接。微電子機械裝置例如可以是壓力傳感器或者加速度傳感器或者轉(zhuǎn)速傳感器 或者微電子機械執(zhí)行器。電子裝置例如可以具有專用電路(ASIC)作為集成電路。本發(fā)明的另一主題是一種硅中間承載體，尤其是通過根據(jù)本發(fā)明的方法來制造， 該硅中間承載體的特征在于，其至少包括-通過激光方法引入的凹部，和/或-通過激光方法引入的對準標記，和/或-通過印刷方法、尤其是絲網(wǎng)印刷方法施加的印制導線，-作為第一絕緣層的、將硅襯底尤其是完全包圍的硅氧化層，和/或-通過印刷方法、尤其是絲網(wǎng)印刷方法施加的第二絕緣層。硅中間承載體可以在第一側(cè)上包括第一組接觸元件，尤其是選自由印制導線和穿 通接觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸微電子機械裝置；以及包括第二組接觸元件，尤 其是選自由印制導線和穿通接觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸具有集成電路的電子裝 置。在第二側(cè)上，硅中間承載體可以包括另一組接觸元件，尤其是選自由印制導線和穿通接 觸部構(gòu)成的組的接觸元件，用于接觸電路板，其中至少之一與所述第一組或者第二組的接觸元件電連接。微電子機械裝置例如可以是壓力傳感器或者加速度傳感器。電子裝置例如 可以具有專用電路(ASIC)作為集成電路。


根據(jù)本發(fā)明的主題的其他優(yōu)點和有利的擴展方案通過附圖來表示并且在下面的 描述中闡述。在此要注意的是，附圖僅僅具有描述性的特點，并且并非旨在以任何形式限制 本發(fā)明。其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的硅中間承載體的一個實施例的示意性橫截面。
具體實施例方式圖1示出了硅中間承載體1具有硅襯底3，該硅襯底3帶有第一側(cè)I和與第一側(cè)I 平行對置的第二側(cè)II。借助激光方法將凹部2引入該硅襯底3中，該凹部從硅襯底3的第 一側(cè)I延伸至第二側(cè)II。接著，通過在硅襯底的表面上的氧化來構(gòu)造完全包圍硅襯底3的 硅氧化物層4，其用作第一絕緣層。 隨后，將導電材料5為了構(gòu)造穿通部6和電印制導線7而首先施加到了硅襯底3的 第一側(cè)I上的第一絕緣層4上。同時或者隨后，將第二絕緣層8的區(qū)域通過印刷方法施加 到硅襯底3的第一側(cè)I上的第一絕緣層4上，使得電印制導線7在側(cè)面通過第二絕緣層區(qū) 域8形成邊界。隨后，硅襯底3第一次加熱到導電材料5熔融的溫度，并且又冷卻到導電材 料5硬化的溫度。在此，硅襯底3設置為使得硅襯底3的第一側(cè)I關于重力方向位于上方。 通過這種方式，施加在硅襯底3的第一側(cè)I上的導電材料5可以流入凹部2中并且構(gòu)造穿 通接觸部6的第一部分。隨后，將硅襯底3圍繞襯底平面中的軸線轉(zhuǎn)動180°，使得硅襯底 3設置為使得硅襯底3的第二側(cè)II關于重力方向位于上方。隨后，將導電材料5為了構(gòu)造 穿通接觸部6和電印制導線7而施加到硅襯底3的第二側(cè)II上的第一絕緣層4上。同時 或者隨后，將第二絕緣層8的區(qū)域通過印刷方法施加到硅襯底3的第二側(cè)II上的第一絕緣 層4上，使得電印制導線7在側(cè)面通過第二絕緣層區(qū)域8形成邊界。隨后，硅襯底3第二次 加熱到導電材料5熔融的溫度，并且接著冷卻到導電材料5硬化的溫度。通過這種方式，施 加在硅襯底3的第二側(cè)II上的導電材料5流入凹部2中并且構(gòu)造穿通接觸部6的第二部 分。 隨后，通過印刷方法在硅中間承載體1的兩側(cè)I、II上分別施加第二絕緣層8的另 外的區(qū)域，其中第二絕緣層8的另外的區(qū)域部分地施加在印制導線7上并且部分地施加在 事先制造的第二絕緣層區(qū)域8上，使得印制導線7的一部分為了以后的接觸而分別不被第
二絕緣層8覆蓋。
權利要求
1.一種用于制造硅中間承載體(1)的方法，該方法用于在襯底上安裝微電子機械裝置 和/或具有集成電路的電子裝置，該方法包括以下方法步驟a)借助激光方法將至少一個凹部O)引入硅襯底(3)中，其中凹部( 從硅襯底(3) 的第一側(cè)(I)延伸到第二側(cè)(II)，b)至少在硅襯底(3)的表面的部分區(qū)域上構(gòu)造第一絕緣層G)，所述部分區(qū)域從硅襯 底(3)的第一側(cè)⑴通過凹部(2)延伸到第二側(cè)(II)，以及c)將導電材料(5)施加到第一絕緣層(4)上用于構(gòu)造至少一個從硅襯底(3)的第一側(cè) (I)通過凹部( 至第二側(cè)(II)的穿通接觸部。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，在方法步驟a)中此外引入對準標記。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在方法步驟b)中通過硅襯底(3)的 表面的氧化構(gòu)造第一絕緣層G)。
4.根據(jù)權利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟b)中通過將硅襯底 (3)的表面熱氧化來構(gòu)造第一絕緣層(4)。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟b)和c)中借助至 少一個穿通接觸部(6)也將至少一個第一電印制導線(7)構(gòu)造到硅襯底(3)的第一側(cè)(I) 和/或第二側(cè)(II)上，其中在方法步驟b)中將第一絕緣層(4)至少構(gòu)造在硅襯底(3)的 表面的部分區(qū)域上，其中在這些部分區(qū)域上在方法步驟c)中構(gòu)造所述至少一個第一電印 制導線(7)。
6.根據(jù)權利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟c)中通過印刷方法 來施加導電材料(5)。
7.根據(jù)權利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟c)之后包括方法步驟d)將硅襯底(3)加熱到導電材料(5)熔融的溫度，并且隨后將硅襯底(3)冷卻到導電 材料(5)硬化的溫度。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，在真空中實施方法步驟d)。
9.根據(jù)權利要求1至8之一所述的方法，其特征在于，方法步驟c)和d)被細分為以下 的方法步驟cl)和c2)以及dl)和d2)cl)將導電材料(5)施加到硅襯底(3)的第一側(cè)⑴上的第一絕緣層⑷上，dl)將硅襯底(3)第一加熱到導電材料(5)熔融的溫度，并且隨后將硅襯底(3)冷卻到 導電材料( 硬化的溫度，c2)將導電材料(5)施加到硅襯底(3)的第二側(cè)(II)的第一絕緣層⑷上，以及d2)將硅襯底(3)第二加熱到導電材料(5)熔融的溫度，并且隨后將硅襯底(3)冷卻到 導電材料(5)硬化的溫度。
10.根據(jù)權利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，在方法步驟C)和/或d)之后 還包括方法步驟el)通過印刷方法施加至少一個第二絕緣層(8)。
11.根據(jù)權利要求1至10之一所述的方法，其特征在于，所述硅襯底(3)由多晶硅和/ 或低純度的硅和/或回收的硅來構(gòu)造。
12.—種硅中間承載體(1)，其特征在于，該硅中間承載體至少包括-通過激光方法引入的凹部0)，和/或-通過激光方法引入的對準標記，和/或-通過印刷方法施加的印制導線(7)，和/或-作為第一絕緣層的、包圍硅襯底(3)的硅氧化層0)，和/或-通過印刷方法施加的第二絕緣層(8)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制造硅中間承載體的方法。本發(fā)明涉及一種用于制造硅中間承載體(1)的方法，用于在襯底上、尤其是電路板上安裝微電子機械裝置和/或具有集成電路的電子裝置，該方法包括以下方法步驟a)借助激光方法將至少一個凹部(2)引入硅襯底(3)中，其中凹部(2)從硅襯底(3)的第一側(cè)(I)延伸到第二側(cè)(II)，b)至少在硅襯底(3)的表面的部分區(qū)域上構(gòu)造第一絕緣層(4)，所述部分區(qū)域從硅襯底(3)的第一側(cè)(I)通過凹部(2)延伸到第二側(cè)(II)，以及c)將導電材料(5)施加到第一絕緣層(4)上用于構(gòu)造至少一個從硅襯底(3)的第一側(cè)(I)通過凹部(2)至第二側(cè)(II)的穿通接觸部。
文檔編號B81C1/00GK102086020SQ20101058122
公開日2011年6月8日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權日2009年12月7日
發(fā)明者A·法伊, S·克尼斯 申請人:羅伯特.博世有限公司