專利名稱：電氣或者電子元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及將分立或者集成器件裝配進(jìn)非常小尺寸的塑料封裝中的技術(shù)領(lǐng)域。
具體地說，本發(fā)明涉及具有至少一個由板形或者盤形半導(dǎo)電或者絕緣材料的晶片中形成的分立或者集成器件的電氣或者電子元件，該器件的正面具有至少一個垂懸和/或突出的并且特別是球形或者是球狀的電極，并且由至少一種正面密封劑密封，該器件的側(cè)面至少部分地由至少一種側(cè)面密封劑密封，該器件的背面由至少一種背面密封劑密封。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及制作電氣或者電子元件的方法，其中[A]在板形或者盤形半導(dǎo)電或者絕緣材料的晶片的正面上，形成和/或增厚至少一個垂懸的和/或突出的接觸，[B.1]該晶片的背面施加給可拉伸的或者可延展的膜，[B.2]將晶片分成單個的分立或者集成器件，[B.3]將膜拉伸或者延展，[C.1.a]用至少一種正面密封劑來涂布器件的正面和/或[C.1.b]將至少一種側(cè)面密封劑從鄰近該器件的正面區(qū)域裝填入縫隙中，該縫隙是當(dāng)膜被拉伸或者延展時而在單個器件之間形成的，[C.2.a]用至少一種背面密封劑來涂布器件的背面和/或[C.2.b]將側(cè)面密封劑從鄰近該器件的背面區(qū)域裝填入縫隙中，該縫隙是當(dāng)膜被拉伸或者延展時而在單個器件之間形成的，[D.1]將至少一個垂懸的和/或突出的并且特別是球形的或者是球狀的電極施加到每個接觸，以及[E]分離這些器件以便形成單個元件，以便由于分離所產(chǎn)生的單個元件的側(cè)面保持被裝填入縫隙中的側(cè)面密封劑涂布。
用塑料材料進(jìn)行的分立或者集成器件的封裝，特別是硅芯片，(所謂的芯片規(guī)模封裝或者換句話說是在芯片級的器件的封裝)在本技術(shù)領(lǐng)域是眾所周知的，同樣在芯片級的分立或者集成器件的劃片和測量在本技術(shù)領(lǐng)域也是眾所周知的。
特別是在美國專利5989982中公開了上面所限定種類的電氣或者電子元件以及制作上面所限定種類的元件的方法。還參考了在JP2000-124164、US6107164和WO 94/25987A1的形式的涉及相應(yīng)的電氣或者電子元件以及制作這些元件的方法的其它現(xiàn)有技術(shù)。
然而，在上面提到的現(xiàn)有技術(shù)的印刷出版物中所公開的所有主題內(nèi)容其共同之處在于，由于在每種情況下，僅僅以將被放置在非常小尺寸的塑料封裝中的器件的正面來制作電氣接觸，因此它們可能的使用和應(yīng)用受到限制。另外，上述的任一現(xiàn)有技術(shù)印刷出版物都沒有指出以一種有效的和廉價的方法并且制作真空密封且可靠的方法，在所有側(cè)用塑料密封劑來包圍器件。
以上述的缺陷和不足作為基礎(chǔ)，本發(fā)明的目的在于改進(jìn)上述定義類型的電氣或電子元件，以及制造上述定義類型的元件的方法，以這種方式，致力于拓寬可能的使用和應(yīng)用，不僅僅以將被放置在非常小尺寸的塑料封裝中的器件的正面來制作電氣接觸，同時其意圖還在于以一種有效的和廉價的方法并且制作真空密封且可靠的方法，在所有側(cè)用塑料密封劑來包圍元件。
通過具有在權(quán)利要求1中限定的特征的電氣或者是電子元件、和通過具有權(quán)利要求4中限定的特征制作元件的方法可以實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。在各個從屬權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的有利的實(shí)施例和有用的改進(jìn)。
本發(fā)明的教導(dǎo)還給所謂的芯片規(guī)模封裝，也就是說在芯片級的器件的封裝提供了一種完全新穎的方法。在本質(zhì)上講，該方法是基于這樣的事實(shí)，即在分立或者集成器件的正面上優(yōu)選通過電鍍或者甚至是通過無電鍍沉積來配置電極并且特別是所謂的焊料球或焊料球狀物，在對于本發(fā)明是必要的方式中這些分立或者集成器件可以采用芯片的形式并且特別是硅芯片的形式，然后通過一連串的密封、分割和拉伸或者延展步驟而將這些器件一步一步地封裝進(jìn)塑料封裝中，在這樣的情況中使用了不同的復(fù)合物材料。
值的注意的是本發(fā)明特別對于這樣的事實(shí)，即作為簡單、有效和廉價的芯片規(guī)模封裝工藝的一部分，其中為了提高它們在使用壽命期間的強(qiáng)度，將芯片安裝到在所有側(cè)上將其包圍的非常小尺寸的塑料封裝中(該封裝體的尺寸通過塑料密封劑的最小厚度和芯片的尺寸簡單地限定，該封裝的尺寸僅稍大于芯片的尺寸)，使用芯片的正面(或者是頂面)進(jìn)行“正面地”制作電氣接觸的同時，還用這種方法以其背面(或底面)制作電氣接觸。
在這種連接中，存在有其他優(yōu)選的布置，諸如當(dāng)在芯片的正面上(或者頂面)和在其背面上(或者底面)都制作具有所謂的接合墊的接觸時，同時將芯片的側(cè)面與這些接觸絕緣，當(dāng)需要時對于該方法所說明的步驟進(jìn)行新的組合和/或重復(fù)，這些都很容易由本發(fā)明覆蓋和包含。當(dāng)在這種情況下，用本方法所直接制作的產(chǎn)品，即電氣或者電子元件總是新穎的。
半導(dǎo)體器件領(lǐng)域的技術(shù)人員，并且特別是晶片技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會發(fā)現(xiàn)采用這種連接是非常有價值的，這種連接對于單個封裝的或者是未封裝的芯片不需要復(fù)雜和昂貴的處理；采用根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行的整個處理中，事實(shí)上芯片可以保持為結(jié)合在晶片中，而這樣就不僅舍棄了對于單個產(chǎn)品的復(fù)雜的處理，而且還舍棄了通常在晶片級發(fā)生的對于芯片的預(yù)測量。此外，它還可能免除所謂的引線框和與所謂的接合布線相關(guān)的工藝。
參考下文中說明的實(shí)施例本發(fā)明的這些和其他的方面是顯而易見的，并且參考將在下文中說明的實(shí)施例而加以闡明。
在附圖中

圖1A到14B是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制作新穎的電氣或者電子元件時，本方法的各個步驟的橫截面視圖，為了使得各個布置、單元或者是特征清楚并且是可辨別的，視圖不是按照比例的，并且包含多對對分，其中第一半(圖1A、2A、3A、4A、5A、6A、7A、8A、9A、10A、11A、12A、13A和14A)是一般的布置視圖，而第二半(圖1B、2B、3B、4B、5B、6B、7B、8B、9B、10B、11B、12B、13B和14B)是詳細(xì)的視圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的新穎的電氣或者電子元件的實(shí)施例的橫截面視圖，該元件是通過使用在圖1A-14B中示出的方法步驟來制作的，為了使得各個布置、單元或者特征清楚并且是可辨別的，視圖不是按照比例的，并且圖16是芯片的變型a)、b)和c)的背面的視圖，該芯片具有借助于實(shí)例說明的兩個正面接觸。
在圖1A-15中對于相似的或者是相同的布置、單元或者特征使用相同的參考數(shù)字。
通過參考圖1A-15說明了本發(fā)明的實(shí)施例，在圖1A-14B中示出了用于制作電氣或者電子元件100(即在晶片級，使用一步一步的封裝進(jìn)行芯片規(guī)模封裝)，從而達(dá)到通過在塑料殼中一步一步地封裝獲得最終產(chǎn)品(＝電氣或者電子元件100，參考圖15)。
從圖1A和1B可見，在這種情況下所使用的初始材料是所謂的“硅晶片”，即板形或者盤形的半導(dǎo)電材料的襯底10，該襯底10在芯片級是被完全處理過的，并且優(yōu)選的是將其研磨到薄的狀態(tài)(出于半導(dǎo)體技術(shù)的目的，在圖1B中通過虛線表示了兩個芯片之間的邊界(20g))，并且在芯片上面或者是正面10v具有多個以所謂金屬結(jié)合墊形式的多個接觸30；將該芯片的底面或者是背面10r金屬化，并且在下面解釋的計(jì)劃順序過程中，使用其來制作電接觸。
如在圖2A和2B所示，在方法步驟[A]中將硅晶片10的正面10v上的接合墊增厚成伸出、突出的接觸30的形式，該方法步驟[A]包括通過電鍍或者是無電鍍沉積的接合墊的所謂第一增厚。采用對于本發(fā)明是必不可少的方式，這通過使用電鍍或者是無電鍍沉積處理該晶片來實(shí)現(xiàn)，其在一個或者多個增厚步驟中是有利的，這種方法是在位于晶片的正面10v上的接合墊上生長特別是柱形的或至少是蘑菇形的金屬結(jié)構(gòu)，其高度為至少剛剛超過隨后的塑料封裝的最小厚度。在該金屬接合墊上制作的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)有效地作為與隨后的“焊料蘑菇”相同的材料(參見在下面參考圖13A和13B所解釋的方法步驟[D.1]和[D.2])。
采用對于本發(fā)明是必不可少的方式，早在方法步驟[A]的過程中就可以開始針對于給芯片實(shí)施所謂的電連接的“重新分布”的步驟。在這種重新分布中，在金屬接合墊上制作的結(jié)構(gòu)以及隨后的“焊料蘑菇”并不是直接與接合墊連接，而是通過至少一個凹陷進(jìn)晶片的正面10v中的導(dǎo)電的并且優(yōu)選的是金屬連接(或者是“互連”)而與接合墊連接的。取決于芯片設(shè)計(jì)、技術(shù)功能和根據(jù)本發(fā)明的隨后將被使用的電氣或者電子元件100的目的，這種互連可以采取例如是銅的導(dǎo)電布線或者是導(dǎo)電膜的形式。
如圖3A和3B所示，現(xiàn)在開始實(shí)施接下來的方法步驟[B.1]，即通過其背面10r將完整的晶片10施加或者“裝配”到塑料材料的(第一)可拉伸的或者是可延展的膜90，這種塑料材料的(第一)可拉伸的或者可延展的膜90通常用來作為將晶片10分割成單個分立或者是集成器件20的先決條件；這種所謂的FFC塑料膜90(FFC＝膜框架載體)在其鄰近晶片10的背面10r的側(cè)上具有自粘附作用。
如在圖4A和4B中可見，在晶片10的背面10r被施加到塑料膜90之后，晶片10的正面10v被涂布有正面密封劑60v。然而，在這種情況下，使用正面密封劑60v而涂布晶片10的正面10v的工藝是獨(dú)立于將晶片10的背面10r施加到塑料膜90的，即如圖4A和4B所示，塑料膜90無需經(jīng)歷第一封裝工藝。
在圖4A和4B所示的第一封裝工藝中，通過一個或者多個旋涂步驟，使用優(yōu)選的自固化或者是紫外線固化塑料密封劑60v來涂布晶片的表面，其固化的程度優(yōu)選的是足以在室溫下不會造成正面上的塑料密封劑60v流動；在這種情況下最終的固化應(yīng)當(dāng)直到很晚才發(fā)生，以使得邊緣流動到一起。
選擇正面上的塑料密封劑60v的厚度以便足夠完全覆蓋晶片的表面。在這種情況下，已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍的沉積而增厚的接合墊可以被部分或者是完全覆蓋，但是并不是必須如此(在圖4B中所示，在已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍的沉積而增厚的第二和第四接合墊(從左邊看)上可以見到正面密封劑60v的未指明的殘留物62)。
從圖5A和圖5B可見，在方法步驟[B.2]將晶片10分成單個分立或者集成器件20。該單個芯片的分離是在出于此目的提供的分割線上通過第一分割工藝來進(jìn)行，即在圖1B中通過虛線所指明的芯片之間用于半導(dǎo)體技術(shù)目的邊界20g的形式所定義的。采用對于本發(fā)明必不可少的方式，可以僅在一個方向和/或僅在每兩個或三個分割線上才實(shí)施這種第一分割工藝，以便所存在的基本上是芯片。在第一封裝工藝之前，優(yōu)選的是借助于圖形識別系統(tǒng)來識別并存儲該分割線(見圖4A和4B)。
如在圖5A和5B中進(jìn)一步公開的，在分割之后，塑料膜90被拉伸或者延展(＝方法步驟[B.3])。這樣造成晶片不能被擴(kuò)展或者被舒展開，這一點(diǎn)優(yōu)選的是通過增大塑料膜90的FFC框架(FFC＝膜框架載體)的周界步驟而實(shí)現(xiàn)的(所謂的彈簧扣原理)。當(dāng)執(zhí)行了上述步驟時，拉伸或者延展該塑料膜并且因此拉伸或者延展晶片使得在單個器件20之間形成縫隙20z，特別是在要實(shí)施分割切割的區(qū)域中。
在圖6A和6B中所示的是該方法的接下來的步驟[C.1a]和[C.1.b]，這些步驟可以包含在第二封裝工藝的總體指定下，并且這些步驟實(shí)質(zhì)上包含，當(dāng)塑料膜90被拉伸或者是延展時，將側(cè)面密封劑70s從臨近器件20的正面20v的區(qū)域裝填入(＝方法步驟[C.1.b])在單個器件20之間形成的縫隙20z中。
出于此目的所詳細(xì)進(jìn)行的是，在方法步驟[C.1.a]中，借助于一個或多個旋涂步驟使用進(jìn)一步的正面密封劑70v來涂布晶片的表面，該正面密封劑70v優(yōu)選的是自固化或者是紫外固化的，但是該密封劑與“第一”正面密封劑60v(圖4A和4B)的不同在于它是由導(dǎo)電的或者是電傳導(dǎo)材料形成的。因?yàn)樵摬襟E僅僅是起到填充分割溝槽的作用，所以優(yōu)選使用的工藝如下在方法步驟[C.1.b]中，在單個器件20之間形成的縫隙20z作為“分割溝槽”可以使用電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電材料的側(cè)面密封劑70s來填充，該側(cè)面密封劑同樣有利的是自固化或者是紫外固化的，該密封劑是從單個噴嘴或者優(yōu)選的是通過梳狀布局排列的噴嘴注入的。在這種情況下，在注入工藝期間通過跨越晶片的整個平面，橫向移動梳狀噴嘴而將分割所產(chǎn)生的縫隙20z進(jìn)行填充。
導(dǎo)電的正面密封劑70v，但是特別是導(dǎo)電的側(cè)面密封劑70s可以是例如以導(dǎo)電芯片粘結(jié)劑的形式而實(shí)施的；然而還可以是由其他的導(dǎo)電塑料材料來制作，其優(yōu)選的是適應(yīng)于同樣用于封裝的塑料材料。
由于毛細(xì)作用，注入的塑料物質(zhì)70s被完全引入在單個器件20之間作為分割線而形成的縫隙20z中，該塑料物質(zhì)70s的粘度是適當(dāng)選擇的；在該連接中應(yīng)當(dāng)防止“在底部”，即在臨近器件20的背面20r的分割線(＝縫隙20z)的區(qū)域發(fā)生有可能留下的任意空腔或者是氣泡，盡管這些空腔或者是氣泡從本質(zhì)上不是關(guān)鍵的，這是因?yàn)檫@些空腔或者是氣泡可以在下面詳細(xì)說明的(圖8A和8B)方法步驟[C.2.b]中被返回來進(jìn)行填充。
應(yīng)當(dāng)選擇導(dǎo)電塑料密封劑70v、70s的固化程度以便至少足以使它們在室溫下不流動(優(yōu)選的是直到該方法的后面步驟才發(fā)生最終的固化，以使得邊緣流動結(jié)合在一起)。在該過程中，已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍沉積而增厚的接合墊可以被部分或者是完全覆蓋，也可不必這樣做；然而用這種方法在分割線區(qū)域制作的塑料材料的區(qū)域的高度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥诓捎脜⒖紙D4A和4B說明的方法步驟施加的塑料材料60v的厚度。
如圖7A和7B所示，從拉伸的或者是延展的塑料膜90中分離晶片及其器件20，并且優(yōu)選的是在一步或者是多步化學(xué)機(jī)械拋光步驟中，將晶片及其器件20以及包括上面或正面20v上的接觸30平坦化。這樣就制作了平面，其中已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍的沉積(見方法步驟[A])而增厚的接觸30、被施加到器件20的正面20v(見方法步驟[C.1.a])的正面密封劑60v、70v、以及被裝填到分割線中(＝縫隙20z)(見方法步驟[C.1.b])的側(cè)面密封劑70s都沒有從該平面中凸出或者是突出，并且其中消除了在步驟6a中可能發(fā)生的正面上的多個電接觸之間的任意短路。
在第一平坦化工藝中，還部分除去了作為第一封裝工藝的部分(見圖4A和4B)而施加的正面密封劑60v，但是僅僅到達(dá)使得正面密封劑60v的厚度滿足芯片的接合墊面上所留下的規(guī)定的程度。通過第一平坦化工藝所獲得的是，一方面是在隨后的方法步驟中處理晶片的背面，而沒有任何由于粗糙的正面而引起的關(guān)于晶片處理、特別是安裝的問題，另一方面，接合墊面上，即器件20的正面20v上的塑料密封劑60v、70v被給定了精確地可指定的厚度。
如在圖8A和8B可見，在接下來的方法步驟[C.2.a]中，器件20的背面20r被涂布有背面密封劑70s；在該方法的隨后步驟中，該塑料材料層可以用來制作與器件20的底面或者背面20r的電接觸；詳細(xì)地說，優(yōu)選的是通過一個或者是多個旋涂過程，使用有利的導(dǎo)電材料的自固化或者是紫外固化塑料密封劑70r而一層一層涂布晶片的底面或者是背面的整個區(qū)域。
與第三封裝工藝結(jié)合的是，具有優(yōu)勢的導(dǎo)電材料的自固化或者是紫外固化的塑料密封劑，是在優(yōu)選與方法步驟[C.2.a]協(xié)調(diào)發(fā)生的方法步驟[C.2.b]中，還作為側(cè)面密封劑70s從鄰近器件20的背面20r而裝填入縫隙20z中，該縫隙20z是當(dāng)塑料膜90被拉伸或者是延展時而在單個器件20之間形成的；這樣做主要是填充“在底部”，即鄰近器件20的背面20r的分割線區(qū)域(＝縫隙20z)，可能已經(jīng)留下的任意空腔或者氣泡。
在使用電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電的背面密封劑70r涂布器件20的背面20r之后(見上面的方法步驟[C.2.a])并且在將電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電的側(cè)面密封劑70s裝填入縫隙20z中之后(見上面的方法步驟[C.2.b])，將涂布有電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電的密封劑70r的器件20的背面20r依次施加到諸如用于通常的分割工藝的(第二)可拉伸的或者可延展的塑料膜92；換句話說這就意味著在方法步驟[C.3]中將完整的晶片安裝到(第二)FFC塑料膜92上(FFC＝膜框架載體)，其鄰近器件20的背面20r的面體現(xiàn)為是自粘附的或者是粘附性的。
從圖9A和9B可見，顯然，借助于隨后的第二分割工藝(＝方法步驟[C.4])和借助于隨后的第二拉伸或者延展工藝(＝方法步驟[C.5])，將芯片形式的單個器件20，任選的是可以作為切割管芯，沿著提供的分割線再次將它們彼此分開，以一種方式使得通過分離制作的單個器件20的側(cè)面20s保持被裝填入縫隙20z(見上面的方法步驟[C.1.b]和[C.2.b])中的電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電的側(cè)面密封劑70s覆蓋；因此在圖9A和9B中所示的分割和拉伸或者是延展工藝中不會對于芯片的側(cè)向覆蓋70s造成損傷，如圖9B可見，說明了在分割和延展過程之后所存在的狀態(tài)。
在圖10A和10B中所示的是該方法的接下來的步驟[C.6.a]和[C.6.b]，這些步驟可以包含在第四封裝工藝的總體指定中，從本質(zhì)上講，其包括進(jìn)一步的側(cè)面密封劑80s從鄰近器件20的正面20v裝填(＝方法步驟[C.6.b])入當(dāng)塑料膜92被拉伸或者被延展時在單個器件20之間形成的縫隙20z中。實(shí)施附加的拉伸或者延展塑料膜92主要是確保在方法步驟[C.6.b]中將被填充的縫隙20z彼此寬度相等。
在方法步驟[C.6.a]中具體發(fā)生的是借助于一步或者是多步進(jìn)一步的旋涂步驟，使用進(jìn)一步的正面密封劑80v來涂布晶片的表面，該正面密封劑80v同樣有利的是自固化或者是紫外固化的，但是卻不同于“第二”正面密封劑70v的密封劑(見圖6A和6B)，由于該密封劑是由電絕緣材料形成的。因?yàn)樵摬襟E僅僅是作為填充分割的溝槽，所使用的方法優(yōu)選如下在方法步驟[C.6.b]中，作為“分割溝槽”而在單個器件20之間形成的縫隙20z可以通過將其注入有利的自固化或者是紫外固化的電絕緣材料的側(cè)面密封劑80s而被填充，該注入是借助于單個噴嘴或者優(yōu)選的是以梳狀布局排列的噴嘴而進(jìn)行的。當(dāng)實(shí)施上述步驟時，在注入工藝期間通過橫向地跨越晶片的整個平面而移動梳形的噴嘴從而將分割所產(chǎn)生的縫隙20z進(jìn)行填充。
電絕緣的正面密封劑80v，特別是電絕緣的側(cè)面密封劑80s可以是例如以絕緣芯片粘附劑的形式而被實(shí)施的；然而可以是由優(yōu)選地更好適于同樣用于封裝的塑料材料的其他的絕緣塑料材料制成的。
由于毛細(xì)作用，注入的塑料物質(zhì)80s可以被完全引入到在單個器件20之間作為分割線而形成的縫隙20z中，該注入的塑料物質(zhì)80s的粘度是適當(dāng)選擇的；在這種連接中，消除了“在底部”、即在臨近器件20的背面20r的分割線(＝縫隙20z)區(qū)域發(fā)生的可能會留下的任意空腔或者是氣泡，盡管從本質(zhì)上，這樣的空腔或者是氣泡不是關(guān)鍵的，這是因?yàn)樵摽涨换蛘邭馀菘梢栽谙旅嬖敿?xì)說明的(見圖12A和12B)方法步驟[C.7.b]中被返回來進(jìn)行填充。
選擇電絕緣塑料的密封劑80v、80s的固化程度以便至少足以使它們不在室溫下流動(優(yōu)選的是在該方法的后面步驟才產(chǎn)生最終的固化以便使得邊緣流動到一起)。在圖7A和7B中所示的被平坦化的晶片的上面或者是正面20v，包含通過電鍍或者無電鍍沉積而增厚的接合墊，其在該過程中可以被部分或者是完全覆蓋，但是并不一定必須這樣；然而用這種方法制作的塑料材料的區(qū)域的高度應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛘叽笥趨⒖紙D4A和4B說明的方法步驟中所施加的塑料材料60v的厚度(在圖7A和7B所示的第一平坦化之后)。
如圖11A和11B所示，從拉伸的或者是延展的塑料膜92中分離晶片及其器件20，并且優(yōu)選的是在一步或者是多步化學(xué)機(jī)械拋光步驟中將其平坦化，包括在上面或者是正面20v上的接觸30。這樣就制作了平面，已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍的沉積(見方法步驟[A])而增厚的接觸30、被施加到器件20的正面20v(見方法步驟[C.1.a])的正面密封劑60v、70v、80v、以及被裝填進(jìn)分割線中(＝縫隙20z)(見方法步驟[C.1.b]和方法步驟[C.6.b])的側(cè)面密封劑70s、80s都沒有從該平面中凸起或者是突出。
在第二平坦化工藝中，還部分除去了作為第一封裝工藝一部分(見圖4A和4B)而施加的正面密封劑60v，只到達(dá)使得正面密封劑60v的厚度滿足芯片的接合墊面上所留下的規(guī)定的程度。通過第一平坦化工藝所獲得的是，一方面是在隨后的方法步驟中可以在晶片的背面上處理晶片，而沒有任何由于粗糙的正面而引起的關(guān)于晶片處理、特別是安裝的問題，另一方面，接合墊面上，即器件20的正面20v上的塑料密封劑60v、70v、80v被給定了精確地可指定的厚度；最終第二平坦化步驟確保通過電鍍或者是無電鍍的沉積(見圖2A和2B所示的方法步驟[A])而增厚的接合墊的金屬化不具有任意塑料殘留物，以用于在方法步驟[D.1]和[D.2]中的進(jìn)一步處理，其是通過參考圖13a和13B而在下面說明的，并且包含通過電鍍或者是無電鍍沉積的所謂第二增厚墊。
如在圖12A和12B中可見，在接下來的方法步驟[C.7.a]中器件20的背面20r被涂布有進(jìn)一步的背面密封劑80r；詳細(xì)地說，通過一步或者是多步旋涂過程而一層一層的將有利的電絕緣材料的自固化或者是紫外固化塑料密封劑80r涂布在晶片的底部或者是背面的整個區(qū)域。
與第五封裝工藝結(jié)合的是，有利的電絕緣材料的自固化或者是紫外固化的塑料密封劑作為側(cè)面密封劑80s從鄰近器件20的背面20r的區(qū)域裝填入縫隙20z中，該縫隙20z是當(dāng)塑料膜92被拉伸或者是延展時而在單個器件20之間形成的，該裝填發(fā)生在優(yōu)選與方法步驟[C.7.a]協(xié)調(diào)發(fā)生的方法步驟[C.7.b]中；這樣做主要是填充“在底部”、即鄰近器件20的背面20r的分割線區(qū)域(＝縫隙20z)可能已經(jīng)留下的任意空腔或者氣泡。
在圖13A和13B中可見，然后在方法步驟[D.1]中將球形或球狀的凸出或者突起電極40施加到接觸30，其包含通過電鍍或者是無電鍍沉積的第二增厚接合墊。采用對于本發(fā)明必不可少的方法實(shí)施上述步驟，在一步或者是多步增厚步驟中，通過電鍍或者是無電鍍的沉積以下述方法來處理該晶片，即使得在已經(jīng)通過電鍍或者是無電鍍的沉積而已經(jīng)增厚的接合墊上，隨后被平坦化(見圖7A和7B)并在這個平坦化步驟之后沒有超出正面塑料封裝60v、70v的(總)厚度的該金屬、并且特別是柱形的或者至少是蘑菇形的結(jié)構(gòu)被再次增厚。
另外，作為通過電鍍或者是無電鍍的沉積進(jìn)行的接合墊的第二增厚過程的一部分，或者在將電極40施加到接觸30(＝方法步驟[D.1])之前或者是期間或者是之后，將作為背面接觸的球形或球狀的凸出或者是突起電極50施加到鄰近器件20的正面20v的導(dǎo)電或者是電傳導(dǎo)的側(cè)面密封劑70s的暴露的端部70e；作為方法步驟[D.2]的部分而實(shí)現(xiàn)該步驟，其中通過電鍍或者是無電鍍的沉積而發(fā)生了導(dǎo)電塑料材料70s的生長。
關(guān)于方法步驟[D.1]和[D.2]，重要的是至少是在該第二增厚步驟中通過電鍍或者是無電鍍沉積而施加的材料，即作為背面接觸的電極40以及電極50都應(yīng)當(dāng)是可焊接的；出于這樣的目的，采用對于本發(fā)明必要的方法，作為背面接觸的電極40和電極50可以已經(jīng)處于焊料球的形式。出于這樣的目的，有利的是如果在第二增厚步驟[D.1]和[D.2]中施加的該結(jié)構(gòu)優(yōu)選的是各向同性生長的，則制作出基本上是球形的焊料球(可以與所謂的BGA(球柵格陣列)焊料接觸相比的)。
接下來，將涂布有電絕緣背面密封劑80r的器件20的背面20r依次施加到(第三)可拉伸的或者是可延展的諸如用于正常的分割工藝的塑料膜94；換句話說，這就意味著整個晶片被安裝在(第三)FFC塑料膜94上(FFC＝膜框架載體)，該塑料膜94在其鄰近器件20的背面20r的表面上體現(xiàn)為自粘附或者是粘附的。
從圖14A和14B所示(＝含有單個器件20以制作單個元件100的方法步驟[E])，可以見到借助于隨后的第三分割工藝和借助于隨后的第三拉伸或者是延展工藝，沿著提供給它們的分割線而將芯片形式的單個器件20再次彼此分開，采用的方式是使得通過分割而制作的單個器件20的側(cè)面20s保持被裝填入縫隙20z中的電絕緣側(cè)面密封劑80s覆蓋(見上面的方法步驟[C.6.b]和[C.7.b])；因此正如在圖14B中可見，在圖14A和14B中所示在拉伸或者是延展工藝中沒有對芯片的橫向覆蓋80s造成損傷，在圖14B說明了在分割和拉伸工藝之后存在的狀態(tài)。
組合在晶片中的器件20現(xiàn)在已經(jīng)通過不同的塑料密封劑60v、70v、80v、70s、80s、70r、80r在所有側(cè)上被包圍并且可以以對于本發(fā)明必不可少的方式，最終經(jīng)受任選的最終條件，諸如最終的回火階段以實(shí)現(xiàn)塑料密封劑的60v、70v、80v、70s、80s、70r、80r的最終交聯(lián)。
回火工藝意圖在于制作充分良好的密封以抵抗例如環(huán)境的濕度，這種回火階段甚至于在下面情況中也會產(chǎn)生-在包含通過電鍍或者是無電鍍沉積對接合墊的第二增厚、將電極40和50分別施加到接觸30和70e(＝方法步驟[D.1]和[D.2])之前，如圖13A和13B所示，或者-直接在包含通過電鍍或者是無電鍍沉積對接合墊的第二增厚、將電極40和50分別施加到接觸30和70e(＝方法步驟[D.1]和[D.2])之后，如圖13A和13B所示。
采用對于本發(fā)明必不可少的方法單獨(dú)地或者是結(jié)合起來進(jìn)行最終的測量步驟。
在圖15中所示的是直接通過圖1A到14B所示的方法來制作新產(chǎn)品，即電氣或者是電子元件100。該電氣或者是電子元件100包含分立或者是集成器件20(＝硅芯片)，其是由板形或者盤形的半導(dǎo)電材料(＝硅)的晶片10形成的，并且其正面20v具有兩個以接合墊形式的中心布置的凸起或者是突出的球形或球狀電極40，其已被電鍍成為可焊接的。
器件20的正面20v不僅僅被正面密封劑60v覆蓋，而且具有薄的導(dǎo)電的正面密封劑70v。在器件20的側(cè)面20s上，由導(dǎo)電材料形成的側(cè)面密封劑70s被由電絕緣材料形成的側(cè)面密封劑80s封裝。
采用相同的方法，在器件20的背面20r上的由導(dǎo)電材料形成的背面密封劑70r被電絕緣材料形成的側(cè)面密封劑80r封裝，采用以下方法實(shí)施上述步驟，即使得導(dǎo)電的側(cè)面密封劑70s和導(dǎo)電的背面密封劑70r作為多個層連接在一起，這就意味著借助于塑料材料70r、70s的連接層，連同使用芯片的正面(或者是上面)，還以芯片的背面的(或者是底面)“正面地”制作了導(dǎo)電接觸；塑料材料80r、80s的電絕緣層是同樣作為多層連接在一起的，并且因?yàn)檫@個原因借助于塑料材料70r、70s的互連導(dǎo)電層而制作的與背面的電接觸被隔開，并且與該封裝的外部電絕緣。
為了產(chǎn)生根據(jù)針對于電氣“背面接觸”的本發(fā)明的拓寬的可能使用和應(yīng)用，因此不僅僅有裝配在非常小尺寸的塑料封裝60v、70v、70s、80s、70r、80r中的器件20的正面20v，具有其接觸制作在圖15所示的電氣或者是電子元件100中，而且還有背面20r；以便允許將被制作的電連接被布置在鄰近器件20的正面20v的導(dǎo)電側(cè)面密封劑70s的每個暴露端部70e的邊緣，該電連接是凸出的或者是突起的球形電極50，其已經(jīng)被電鍍成可焊接的并且作為背面接觸。
在圖15中，在“上方”位置示出具有被隱蔽的或者是“掩埋”的背面金屬化的完成的新穎的最終制品100，例如其可以被裝配在印刷電路板上；如果在這種連接中要估計(jì)這種隱蔽或者是“掩埋”配置有接觸的背面金屬化的接觸電阻，那么對于例如具有大約100μm厚度并且具有大約200μm×大約200μm的邊緣長度的硅芯片，可以假定導(dǎo)電塑料層70r、70s大約200μm厚，并且可以假定具有大約0.1mΩcm的通常為芯片粘附劑的電阻率；通過相對于頂面或者是正面20v的大約100mΩ量級的接觸電阻來使用底面或背面20r制作接觸；然而還可以設(shè)想的是使用高電導(dǎo)率即低電阻率的塑料材料70r、70s。
在它們被最終安裝、即安裝到印刷電路板之前，在膜94被延展(見圖14A和14B)和包裹之后，最終制品100可以被分割成單個的單元以形成用于運(yùn)輸?shù)陌b，例如卷軸或者條棒。該已經(jīng)被包裝成盡量小的封裝的制品，優(yōu)選的是在回流焊接工藝中，可以通過“倒裝芯片裝配”使用最終用戶的預(yù)設(shè)條件。
圖16的示意圖中示出了，不管背面接觸是否將被布置在(a)各處(通過在每個分割線上沿著x和y方向切割)或者(b)在三側(cè)上(通過沿x方向僅僅每兩個分割線上、而沿y方向是在每個分割線上進(jìn)行分割)或者(c)在兩側(cè)上(在這種情況下通過僅僅沿著y方向，但是在每個分割線上切割)都可以通過分割工藝5B將其確定。
以這種方法建立的選擇的“覆蓋區(qū)”將對用于產(chǎn)生相當(dāng)大的作用，并且對于可以選擇什么具有很大的靈活性。所提到的實(shí)例僅僅表示一種可能選擇的情況。
參考數(shù)字100元件10晶片10r晶片10的背面10v晶片10的正面20器件20g在兩個器件20之間用于半導(dǎo)體技術(shù)目的的邊界20r器件20的背面20s器件20的側(cè)面20v器件20的正面20z兩個單個器件20之間的縫隙30接觸40電極
50作為背面接觸的電極60v正面密封劑62正面密封劑60v的未指明殘留物70e電傳導(dǎo)或者導(dǎo)電性的側(cè)面密封劑70s的暴露的端部70r電傳導(dǎo)或者導(dǎo)電性的背面密封劑70s電傳導(dǎo)或者導(dǎo)電性的側(cè)面密封劑70v電傳導(dǎo)或者導(dǎo)電性的正面密封劑80r電絕緣的背面密封劑80s電絕緣的側(cè)面密封劑80v電絕緣的正面密封劑90(第一)膜92(第二)膜94(第三)膜
權(quán)利要求
1.一種電氣或者電子元件(100)，具有由板形或者盤形半導(dǎo)電或者絕緣材料的晶片(10)形成的至少一個分立或者集成器件(20)，該器件(20)的正面(20v)具有至少一個垂懸的和/或突出的、并且特別是球形的或者是球狀的電極(40)，并且該器件(20)的正面(20v)被至少一種正面密封劑(60v；70v；80v)封裝，該器件(20)的側(cè)面(20s)被至少一種側(cè)面密封劑(70s；80s)而至少部分封裝，并且該器件(20)的背面(20r)被至少一種背面密封劑(70r；80r)封裝，其特征在于，側(cè)面密封劑(70s)和背面密封劑(70r)均至少部分地由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電性材料形成，和/或至少由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電性材料的層形成，在這些部分或?qū)又g具有連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的元件，其特征在于，至少一個凸起的和/或突出的并且特別是球形或球狀的作為背面接觸的電極(50)，被布置在鄰近器件(20)的正面(20v)的電傳導(dǎo)或者導(dǎo)電側(cè)面密封劑(70s)的暴露的端部(70e)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的元件，其特征在于，由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電材料形成的側(cè)面密封劑(70s)是被由電絕緣材料形成的側(cè)面密封劑(80s)所封裝的，并且由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電材料形成的背面密封劑(70r)是被由電絕緣材料形成的背面密封劑(80r)所封裝的。
4.一種制作電氣或者電子元件(100)的方法，其中[A]在板形或者盤形的半導(dǎo)電或者絕緣材料的晶片(10)的正面(10v)上形成和/或增厚至少一個垂懸的和/或突出的接觸(30)，[B.1]該晶片(10)的背面(10r)被施加給可拉伸的或者可延展的膜(90)，[B.2]將該晶片(10)分成單個的分立或者集成器件(20)，[B.3]將該膜(90)拉伸或者延展，[C.1.a]用至少一種正面密封劑(60v；70v)來涂布該器件(20)的正面(20v)和/或[C.1.b]將至少一種側(cè)面密封劑(70s)優(yōu)選從鄰近該器件(20)的正面(20v)的區(qū)域裝填入縫隙(20z)中，該縫隙(20z)是當(dāng)膜(90)被拉伸或者延展時在單獨(dú)器件(20)之間形成的，[C.2.a]用至少一種背面密封劑(70r)來涂布該器件(20)的背面(20r)和/或[C.2.b]將側(cè)面密封劑(70s)從鄰近該器件(20)的背面(20r)的區(qū)域裝填入縫隙(20z)中，該縫隙(20z)是當(dāng)膜(90)被拉伸或者延展時在單獨(dú)器件(20)之間形成的，[D.1]對每個接觸(30)施加至少一個垂懸的和/或突出的并且特別是球形的或者是球狀的電極(40)，以及[E]分離該器件(20)以形成單獨(dú)元件(100)，以便由于分割所產(chǎn)生的單獨(dú)元件(100)的側(cè)面保持被裝填入縫隙(20z)中的側(cè)面密封劑(70s)涂布，其特征在于側(cè)面密封劑(70s)和背面密封劑(70r)均至少部分地由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電性材料形成，和/或至少由電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電性材料的層形成，在這些部分或?qū)又g具有連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，附加地或者是可選擇地是，包含用至少一種正面密封劑(60v)涂布器件(20)的正面(20v)的方法步驟[C.1.a]發(fā)生在將晶片(10)的背面(10r)施加到膜(90)(＝方法步驟[B.1])之前或者之后。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5的方法，其特征在于，在將側(cè)面密封劑70s裝填入縫隙(20z)(＝方法步驟[C.1.b])之后、并且在使用背面密封劑(70r)涂布器件(20)的背面(20r)(＝方法步驟[C.2.a])之前，將器件(20)從膜(90)中分離，并且將包含接觸(30)的器件(20)的正面(20v)進(jìn)行平坦化，使得形成的和/或被增厚的(見方法步驟[A])接觸30、被施加到器件(20)的正面(20v)(見方法步驟[C.1.a])的正面密封劑(60v；70v)、以及被裝填到縫隙(20z)中的(見方法步驟[C.1.b])的側(cè)面密封劑(70s)都沒有從通過平坦化所制作的平面中凸起和/或突出。
7.根據(jù)權(quán)利要求4到6中至少一個的方法，其特征在于在使用電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電背面密封劑(70r)涂布器件(20)的背面(20r)(＝方法步驟[C.2.a])之后，并且在將電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電側(cè)面密封劑(70s)裝填入縫隙(20z)中(＝方法步驟[C.1.b]和/或[C.2.b])之后，[C.3]將涂布有電傳導(dǎo)的或者導(dǎo)電背面密封劑(70r)的器件(20)的背面(20r)再次施加到可拉伸的或者可延展的膜(92)，[C.4]將器件(20)再次彼此分開，使得通過分離而制作的單獨(dú)器件(20)的側(cè)面(20s)保持被裝填入縫隙(20z)中的電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電側(cè)面密封劑(70s)覆蓋，[C.5]將膜(92)拉伸或者延展，[C.6.a]用至少一種電絕緣的正面密封劑(80v)來涂布該器件(20)的正面(20v)和/或[C.6.b]將至少一種電絕緣的側(cè)面密封劑(80s)從鄰近該器件(20)的正面(20v)的區(qū)域裝填入縫隙(20z)中，縫隙(20z)是當(dāng)膜(92)被拉伸或者延展時而在單獨(dú)器件(20)之間形成的，[C.7.a]用至少一種電絕緣的背面密封劑(80r)來涂布該器件(20)的背面(20r)和/或[C.7.b]將電絕緣的側(cè)面密封劑(80s)從鄰近該器件(20)的背面(20r)的區(qū)域裝填入縫隙(20z)中，該縫隙(20z)是當(dāng)膜(92)被拉伸或者延展時而在單獨(dú)器件(20)之間形成的，[D.2]在將電極(40)施加給接觸(30)之前和/或期間和/或之后(見方法步驟[D.1])，至少一個垂懸的和/或突出的并且特別是球形的或者是球狀的作為背面接觸的電極(50)，被施加到鄰近器件(20)的正面(20v)的電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電的側(cè)面密封劑(70s)的暴露的端部(70e)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，在將電絕緣的側(cè)面密封劑(80s)裝填入縫隙(20z)中(＝方法步驟[C.6.b])之后，并且在使用電絕緣背面密封劑(80r)涂布器件(20)的背面(20r)(＝方法步驟[C.7.a])之前，將器件(20)與膜(92)分離，并且包含接觸(30)的器件(20)的正面(20v)被再次平坦化，使得被形成和/或被增厚的接觸(30)(見方法步驟[A])、被施加到器件(20)的正面(20v)(見方法步驟[C.1.a]和方法步驟[C.6.a])的正面密封劑(60v；70v；80v)、和被裝填入縫隙(20z)中的(見方法步驟[C.1.b]和方法步驟[C.6.b])側(cè)面密封劑(70s；80s)都沒有從通過平坦化所制作的平面中垂懸和/或突出。
9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中至少一個的方法，其特征在于在將電極(40)施加到接觸(30)(＝方法步驟[D.1])之前、或者是在將電極(40)施加到接觸(30)(＝方法步驟[D.1])之后，將包含正面密封劑(60v；70v；80v)、側(cè)面密封劑(70s；80s)和背面密封劑(70r；80r)的器件(20)回火。
10.根據(jù)權(quán)利要求4-9中至少一個的方法，其特征在于在將器件(20)分割以形成單獨(dú)元件(100)(＝方法步驟[E])之前，被涂布有電絕緣背面密封劑(80r)的器件(20)的背面(20r)被再次施加于可拉伸的或者可延展的膜(94)，并且分割器件(20)以形成單獨(dú)元件(100)(＝方法步驟[E])，器件(20)被再次彼此分離，使得通過該分離而制作的單獨(dú)器件(20)的側(cè)面(20s)保持被裝填入縫隙(20z)中的電絕緣側(cè)面密封劑(80s)覆蓋，并且膜(94)被拉伸或者延展。
全文摘要
為了改進(jìn)具商由半導(dǎo)電或者絕緣材料的板形或者盤形的晶片(10)形成的至少一個分立或者集成器件(20)的電氣或者電子元件(100)，該器件(20)的正面(20v)具有至少一個垂懸的和/或突出的、并且特別是球形的或者是球狀的電極(40)，并且該器件(20)的正面(20v)被至少一種正面密封劑(60v；70v；80v)封裝，該器件(20)的側(cè)面(20s)被至少一種側(cè)面密封劑(70s；80s)而至少部分封裝，并且該器件(20)的背面(20r)被至少一種背面密封劑(70r；80r)封裝，并且為了改進(jìn)制作元件的方法，所采用的方法其目的在于拓寬可能的使用和應(yīng)用，從而使得不是唯一地使用將被配置在非常小尺寸的塑料封裝(60v、70v、80v、70s、80s、70r、80r)中的器件(20)的正面(20v)來制作電接觸，而建議的是至少部分地和/或至少多層的電傳導(dǎo)的或者是導(dǎo)電材料形成側(cè)面密封劑(70s)和背面密封劑(70r)，而具有該部分和/或多層被連接。
文檔編號H01L21/56GK1784783SQ02819933
公開日2006年6月7日 申請日期2002年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月9日
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