本申請要求提交于2015年8月31日的法國專利申請No.15/58067的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其內(nèi)容在法律所允許的最大程度上作為整體通過引用而并入于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開內(nèi)容涉及半導(dǎo)體芯片的領(lǐng)域。其更為具體地目的在于表面貼裝芯片，也即在至少一個表面上包括金屬化層(metallization)的芯片，該金屬化層將被焊接到例如印刷電路或其他芯片的外部器件。

背景技術(shù)：

在特定的應(yīng)用中，需求如下表面貼裝芯片，其中將被焊接到外部器件的金屬化層連續(xù)有在芯片側(cè)面上的側(cè)向部分。當執(zhí)行焊接時，部分的焊接材料接合到金屬化層的側(cè)向部分，這使得能夠可視地檢查連接的質(zhì)量。這種需求例如存在于諸如汽車領(lǐng)域或醫(yī)療領(lǐng)域的敏感領(lǐng)域中。

在美國專利申請公開No.2012/0053760(通過引用并入)中描述了一種形成表面貼裝芯片的方法的示例，該表面貼裝芯片包括在芯片的側(cè)面上連續(xù)的金屬化層。然而該方法具有缺點并且特別地產(chǎn)生實踐中的實施問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，實施例提供了一種表面貼裝芯片，其形成在硅基底的內(nèi)部和頂部上，該硅基底具有前表面和側(cè)面，該芯片包括：將被焊接到外部器件的至少一個金屬化層，該金屬化層包括覆蓋基底的前表面的至少一部分的第一部分和覆蓋基底的側(cè)面的至少一部分的第二部分；以 及多孔硅區(qū)域，被包括在基底中，將金屬化層的第二部分與基底的其余部分相分離。

根據(jù)實施例，金屬化層的第二部分被布置在位于基底的側(cè)面上的溝槽中。

根據(jù)實施例，芯片進一步包括：有源區(qū)，形成在基底的內(nèi)部和頂部上并且包含電子電路；以及至少一個接觸區(qū)域，連接到電子電路并且位于芯片的前表面上，其中金屬化層的第一部分連接到接觸區(qū)域。

根據(jù)實施例，絕緣層被布置在基底的前表面和金屬化層的第一部分之間。

根據(jù)實施例，多孔硅區(qū)域在交疊區(qū)中與絕緣層相接觸。

另一個實施例提供了一種在硅基底的內(nèi)部和頂部上形成表面貼裝芯片的方法，該方法包括步驟：a)從基底的上表面蝕刻開口，該開口限定芯片的側(cè)面的部分；b)形成在基底中從開口的側(cè)壁延伸的多孔硅區(qū)域；以及c)形成將被焊接到外部器件的金屬化層，該金屬化層包括覆蓋基底的上表面的至少一部分的第一部分，并且在開口的側(cè)壁的至少一部分之上延伸的第二部分中連續(xù)。

根據(jù)實施例，該方法進一步包括在步驟c)之后，沿著穿過開口的切割線進行切割的步驟。

根據(jù)實施例，在切割步驟期間，切割區(qū)具有比開口的寬度更小的寬度。

根據(jù)實施例，該方法包括對基底的下表面進行研磨的步驟。

根據(jù)實施例，在步驟c)，金屬化層的形成包括電化學(xué)沉積步驟。

附圖說明

在下面結(jié)合附圖對特定實施例的非限制性描述中將對前述和其他特征以及優(yōu)勢進行詳細討論，其中：

圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B以及圖4C示意性地示出了表面貼裝芯片制造方法的實施例的步驟。

具體實施方式

在不同的附圖中用相同的參考標號對相同的元素進行指代并且，進一步，各個附圖并不按照比例。

在下面的描述中，當提及對絕對位置進行形容的諸如“左”、“右”等術(shù)語或者對相對位置進行形容的諸如“之上”、“之下”、“上”、“下”等術(shù)語或者對方向進行形容的諸如“水平”、“垂直”等術(shù)語時，其參照的是圖1B、圖2B、圖3B、圖4B的橫截面視圖的定向，應(yīng)理解到，在實踐中，所描述的器件可以被不同地定向。除非另外有所指定，否則表述“接近地”、“基本上”以及“在數(shù)量級上”意味著在10％之內(nèi)，優(yōu)選地在5％之內(nèi)，或者關(guān)于定向限定詞，意味著在10度之內(nèi)，優(yōu)選地在5度之內(nèi)。

圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A、圖4B以及圖4C示意性地示出了表面貼裝芯片制造方法的實施例的步驟。圖1B、圖2B、圖3B、圖4B為沿著圖1A、圖2A、圖3A、圖4A的B-B面的橫截面視圖。圖1A和圖2A為沿著圖1B和圖2B的A-A面的橫截面視圖。圖3A和圖4A為頂視圖。圖4C為根據(jù)圖4A的B-B面和C-C面切割的透視圖。

之后描述的步驟涉及從同一硅基底1同時形成例如相同的多個芯片。為了簡化，在附圖中僅僅示出了兩個相鄰芯片的兩個部分，這些部分在附圖的左手部分和右手部分各自彼此相對。芯片中的每一個都包括，在基底1的內(nèi)部和頂部上的具有電子電路的有源區(qū)3，電子電路包括形成在其中的一個或多個半導(dǎo)體組件(未示出)。除了連接到電子電路的一個或多個接觸區(qū)域7之外，有源區(qū)3的上表面整體地覆蓋有絕緣層5。之后描述的步驟更為具體地關(guān)注在每個芯片中形成將被焊接到外部器件的至少一個金屬化層，該金屬化層包括與芯片的一個或多個接觸區(qū)域7相接觸的上部部分和在芯片的側(cè)面上的側(cè)向部分。

圖1A和圖1B示出了其中從基底晶圓1開始的步驟，在基底晶圓的內(nèi)部和頂部上預(yù)先形成了有源區(qū)3、絕緣層5以及接觸區(qū)域7。在 這個階段，尚未發(fā)生將基底晶圓切割為各個芯片。在頂視圖中，相鄰芯片的有源區(qū)3由間隔區(qū)9分隔開，每個間隔區(qū)具有限定于其內(nèi)的切割線11。在附圖中，僅僅示出了間隔區(qū)9的條帶的部分和相對應(yīng)的切割線11的部分。

在所示出的示例中，在包括在間隔區(qū)9中且包含切割線11的條帶13中，去除了絕緣層5，使得露出基底1的表面。在這個示例中，條帶13的寬度比間隔區(qū)9的寬度小，并且在頂視圖中，條帶13嚴格地包含在間隔區(qū)9之內(nèi)，也就是，條帶13的邊沿與間隔區(qū)9的邊沿有距離。由此，在條帶13的每一側(cè)上，絕緣層5覆蓋在間隔區(qū)9的部分中的基底1。

在位于兩個相鄰芯片之間的條帶13的部分中，從基底的上表面在基底1中蝕刻一個或多個局部開口15。在頂視圖中，每個開口15被包括在條帶13中的切割線11所穿過。芯片在切割線11的方向上的尺度大于沿著切割線的開口15的尺度之和。換句話說，至少一個未蝕刻的間隔17保持在沿著切割線11的芯片之間的條帶13中。

在所示出的示例中，可以看見兩個開口15，每個都定位在位于附圖的左手部分的芯片的接觸區(qū)域7和位于附圖的右手部分的芯片的接觸區(qū)域7之間。在所示出的示例中，在頂視圖中開口15具有矩形形狀，但其他的形狀是可能的。在這個示例中，開口15垂直地延伸到比被有源部分3占據(jù)的基底1的厚度更大的深度處。在這個示例中，開口15并非貫穿開口而是盲開口，也就是其垂直地向下延伸到比基底1的厚度更小的深度。作為變形，開口15可以是貫穿開口。

開口15可以通過等離子體蝕刻方法來形成，例如RIE類型蝕刻(“反應(yīng)離子蝕刻”)。更普遍地，可以使用任何其他能夠在條帶13中形成局部開口的方法，例如化學(xué)或激光蝕刻。

圖2A和圖2B示出了在圖1A和圖1B中示出的步驟之后的步驟，其中從開口15的側(cè)壁和底部在基底1中形成多孔硅區(qū)域20。在頂視圖中，多孔硅區(qū)域20包括在間隔區(qū)9之內(nèi)。更具體地，在頂視圖中，每個開口15被多孔硅區(qū)域20圍繞，其從開口15的側(cè)壁一直延伸到 位于絕緣層5之下的基底1的部分中。由此在交疊區(qū)22中，多孔硅區(qū)域20的部分具有與絕緣層5的下表面相接觸的上表面。在所示出的示例中，每個開口15的底部和側(cè)壁全部由多孔硅區(qū)域20圍繞，因此開口15通過區(qū)域20與基底的其余部分絕緣。在這個示例中，交疊區(qū)22在每個開口15的層級上出現(xiàn)在切割線11的任何一側(cè)。

多孔硅區(qū)域20可以例如通過電化學(xué)溶解法來形成。為了達到這點，可以形成覆蓋除了開口15之外的、圖1A和圖1B的構(gòu)件的上表面的掩模。構(gòu)件可以接著被插入在與構(gòu)件的下表面相對的第一電極和與構(gòu)件的上表面相對的第二電極之間的氫氟酸溶液中。設(shè)定電流的流動和具有適合波長的可能的光照，以在開口15的側(cè)壁和底部的層級上引起基底1的部分硅的溶解。由此，在每個開口15的層級上，圍繞著開口15的基底區(qū)域1被轉(zhuǎn)換為多孔硅。在所示出的示例中，與不同的開口15相關(guān)聯(lián)的多孔硅區(qū)域20是分離的。作為變形，可以形成在頂視圖中在條帶13的整個表面之上延伸的連續(xù)的多孔硅區(qū)域，這個區(qū)域在交疊區(qū)22的層級上在絕緣層5之下連續(xù)。

一旦多孔硅區(qū)域20已經(jīng)被形成，可以例如通過熱氧化提供多孔硅氧化步驟。多孔硅的氧化實現(xiàn)了區(qū)域20的絕緣屬性的增加。然而這種氧化步驟是可選的。

圖3A和圖3B示出了在圖2A和圖2B中示出的步驟之后的步驟，其中形成將被焊接到外部器件的金屬化層30。每個金屬化層30包括至少一個上部部分30a和側(cè)向部分30b，該至少一個上部部分30a覆蓋形成在基底1的內(nèi)部和頂部上的芯片中的至少一個芯片的上表面或前表面的部分，該側(cè)向部分30b至少覆蓋開口15和芯片接壤的側(cè)壁的部分。在每個芯片上，芯片的至少一個接觸區(qū)域7與金屬化層30的上部部分30a相接觸。

在所示出的示例中，對于開口15中的每一個開口，形成金屬化層30，金屬化層30覆蓋開口15的側(cè)壁和底部，并且在位于附圖的左手部分的芯片的上表面上的第一上部部分30a和位于附圖的右手部分的芯片的上表面上的第二上部部分30a中延伸。在所示出的示例中， 每個金屬化層30具有與位于附圖的左手部分的芯片的接觸區(qū)域7相接觸的第一上部部分30a以及與位于附圖的右手部分的芯片的接觸區(qū)域7相接觸的第二上部部分30a。

金屬化層30例如由電化學(xué)沉積方法形成。為了達到這點，可以形成未示出的掩模，這個掩模覆蓋圖2A和圖2B的構(gòu)件的整個上表面，除了金屬化層應(yīng)沉積的位置。接著可以利用例如濺射方法沉積籽晶層。一旦籽晶層已經(jīng)被沉積，可以從這個籽晶層執(zhí)行電化學(xué)沉積以形成金屬化層30。作為變形，可以相繼地執(zhí)行多個連續(xù)的電化學(xué)沉積，從而獲得包括多個不同金屬層的金屬化層30。更普遍地，可以使用任何其他適合的沉積方法來形成金屬化層30。

圖4A、圖4B以及圖4C示出了在圖3A和圖3B中示出的步驟之后的步驟，其中基底1例如通過鋸切、通過激光或化學(xué)切割、通過劈裂或通過任何其他適合的切割方法被沿著切割線11中的每一個切割線切割為各個芯片。在頂視圖中，在切割線11上居中的切割條帶或者切割區(qū)40從兩個相鄰的芯片之間去除從而分離芯片。開口15的寬度大于切割條帶40的寬度。更為具體地，選擇開口15的寬度，使得位于芯片側(cè)面上的金屬化層30的側(cè)向部分30b在切割期間不被去除。為了達到這點，在所示出的示例中，開口15的寬度L₁₅使得L₁₅-2*e_30b>L₄₀，e_30b為金屬化層30的側(cè)向部分30b的厚度，并且L₄₀為條帶40的寬度。

在所示出的示例中，在實際的切割步驟之前，執(zhí)行將基底1的下表面或后表面進行研磨的預(yù)先步驟。在研磨步驟期間，基底1的部分被從基底1的下表面的構(gòu)件的整個表面去除。在到達有源區(qū)3之前中斷研磨。例如在涂覆開口15的底部的金屬化層部分30的上表面與有源區(qū)3的下表面之間的中間層級處中斷研磨。由此，在研磨步驟的結(jié)束時，開口15顯現(xiàn)在基底1的背表面上。作為變形，研磨可以在到達開口15的底部之前中斷。在另一個變形中，研磨步驟可以省略。

在切割之后，芯片中的每一個芯片包括至少一個金屬化層30，金屬化層30具有覆蓋芯片的上表面的部分的上部部分30a并且具有覆 蓋芯片的側(cè)面的部分的側(cè)向部分30b，芯片的至少一個區(qū)域7與金屬化層30的上部部分30a相接觸。每個金屬化層30具有通過多孔硅區(qū)域20與基底1的其余部分相絕緣的側(cè)向部分30b。金屬化層30的上部部分30a的絕緣特別地由絕緣層5來確保。交疊區(qū)22確保了在通過絕緣層5的絕緣和通過多孔硅區(qū)域20的絕緣之間的絕緣連續(xù)性。

每個金屬化層30例如由覆蓋有錫層的銅層形成。

作為示例，開口15具有在從50μm到100μm的范圍中的寬度，金屬化層具有在從0.8μm到6μm的范圍中的厚度，并且切割條帶40具有在從10μm到30μm的范圍中的寬度。多孔硅區(qū)域20例如具有在從10μm到50μm的范圍中的厚度。

上面所描述的方法的優(yōu)勢在于其提供了這樣的芯片，即在其前表面上具有將被焊接到外部器件的金屬化層30，其中金屬化層30在芯片側(cè)面的部分上延伸，其使得能夠可視地檢查連接的質(zhì)量。

由此獲得的芯片的其他優(yōu)勢在于，在金屬化層30的側(cè)向部分30b和基底1之間的絕緣由形成在基底1中的多孔硅區(qū)域20獲得。因此可以容易地根據(jù)應(yīng)用的需要來調(diào)整絕緣厚度。特別地，可以容易地形成具有顯著厚度的多孔硅區(qū)域20，例如，大于10μm，這尤其能夠使得降低金屬化層30和基底1之間的電容性耦合。具有顯著厚度的多孔硅區(qū)域20的存在進一步使得能夠在切割步驟期間限制金屬化層30和基底1之間的短路的風險。

由上述方法獲得的芯片的另一個優(yōu)勢在于，由于開口15的寬度大于切割條帶40的厚度這一事實，金屬化層30的側(cè)向部分30b可以具有凹陷的形狀。更為具體地，在所示出的示例中，金屬化層30的側(cè)向部分30b具有布置在位于芯片側(cè)面上的垂直溝槽中的垂直溝道的形狀。這個幾何形狀允許改善焊接材料到芯片側(cè)面的接合。此外，這種幾何形狀能夠使得對焊接的可視控制更為容易。此外，這種幾何形狀能夠使得將焊接材料定位在垂直溝道的內(nèi)部，由此限制了在相鄰金屬化層30之間的短路的風險。

上述方法的另一個優(yōu)勢在于，在關(guān)于圖1A和圖1B描述的步驟期 間沿著切割線11保持在芯片之間的未蝕刻的間隔17可以接納對于芯片制造有用的元件，諸如例如使得能夠在方法的不同步驟期間簡化基底的定位的對準標記，蝕刻控制元件或者電子控制元件。

已經(jīng)描述了特定的實施例。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，將想到各種改變、修改以及改進。特別地，關(guān)于圖1A和圖1B描述的去除在切割線11的任意側(cè)上延伸的條帶13中的絕緣層5的步驟是可選的。作為變形，絕緣層5可以保持在層13中，并且開口15可以從絕緣層5的上表面形成。

此外，所描述的實施例并不限于關(guān)于圖1A和圖1B所描述的示例，其中開口15垂直地向下延伸到大于有源區(qū)3的厚度且小于基底1的厚度的深度處。作為變形，在關(guān)于圖1A和圖1B所描述的步驟中形成的開口15可以具有小于有源區(qū)3的厚度的深度或者可以貫穿通過基底1。

此外，所描述的實施例并不限于上述的示例，其中僅僅基底1的上表面支撐在基底側(cè)面上延伸的金屬化層。作為變形，基底的上表面和下表面中的每一個都可以提供有在基底側(cè)面上延伸的金屬化層。

作為示例，下表面金屬化層和上表面金屬化層可以由位于基底的側(cè)面上的金屬化層部分進行連接。當芯片的電子電路具有在基底的下表面上的接觸區(qū)域時，例如，與具有垂直操作的組件的接觸，接觸可以由此被傳送到將被焊接到外部器件的上表面金屬化層。上表面接觸同樣可以采用這種方式朝向?qū)⒈缓附拥嚼缌硪恍酒南卤砻娼饘倩瘜觽魉汀?/p>

作為變形，下表面金屬化層可以獨立于上表面金屬化層，也就是，并不與上表面金屬化層相連接。

這種改變、修改以及改進意在于作為本公開內(nèi)容的部分，并且意在于囊括在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。相應(yīng)地，前面的描述僅僅作為示例，并不意在于進行限制。本發(fā)明僅限于如在隨附權(quán)利要求及其等同物中所限定的。