CN1890791A - 电子半导体元器件在用于采用液态介质处理半导体元器件的载体系统上的布局 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电子半导体元器件在用于采用液态介质处理半导体元器件的载体系统上的布局，其中，半导体元器件以其有源面可拆开地安装在载体系统上，使该布局至少在边缘区域内并局部地在半导体元器件和载体系统之间具有间隙，本发明的目的在于，为在制造过程中产品可靠地操作半导体元器件，该电子半导体元器件可拆开地设置在机械稳定的载体系统上，在这种布局中，可控制地降低半导体元器件和载体系统之间的间隙的毛细作用，并因此防止在间隙内蠕动的液态介质的破坏作用。该目的依据本发明由此得以实现，即载体系统的表面具有使所述间隙在其整个边缘区域内扩展的造型。

Description

电子半导体元器件在用于采用液态介质处理 半导体元器件的载体系统上的布局
本发明涉及一种电子半导体元器件在用于采用液态介质处理半导体元器件的载体系统上的设置，其中，半导体元器件利用其有源面可拆开地安装在载体系统上，使该布局至少在边缘区域内并局部地在半导体元器件和载体系统之间具有间隙。
电子半导体元器件利用有源面向下(Face-down)布置在载体系统上，从而在半导体元器件和载体系统之间与半导体元器件的形貌相应至少局部地存在边缘，这种情况在半导体技术上经常提到。在此，间隙或者方法技术上需要并这样选择环绕间隙的介质，使间隙在其毛细作用的影响下得到最佳注入，例如像在倒装芯片技术中用于底侧注入电子半导体元件那样。
或者间隙的毛细作用导致液态介质在半导体元器件下不希望的底侧流动。在任何情况下，毛细作用公知地取决于作为其材料典型特性的间隙宽度和液态介质的表面张力。
可防止特别是蚀刻介质在半导体元器件底侧的流动，因为在将半导体元器件向下安装在其有源面上时，会造成不确定的表面侵蚀并由此造成损坏，而且还会导致毁坏电子半导体元器件。
这种观点在薄片技术上的重要性日益增加，因为越来越大的薄片需要不断降低成本和更薄地制造，并对薄片产品可靠的操作提出了越来越高的要求。这一点要求开发出在制造过程中允许更加可靠地操作薄片的载体技术。
对于电子半导体元器件—在这种情况下是在晶片阵列(Wafer-Verband)中的元器件—在载体系统上的操作，特别是在存在液态磨削介质的情况下通过磨削削薄晶片时并通过对于晶片的湿化学背面蚀刻，形成对电子半导体元器件有源面的上述影响，该有源面在晶片向下设置在载体系统的情况下处于间隙的内部，并由于间隙的毛细作用同样也受到侵蚀性介质的作用。
以往通过频繁更换载体系统或者通过短时间操作薄晶片来降低半导体元器件的损坏，但由于薄晶片圆盘的断裂趋势，仍造成特殊的劳动支出并增加了成本。
目前防止晶片的有源面不受侵蚀介质损坏的另一种方案是将该面采用粘附膜粘贴。然而，薄膜材料对可供其它过程使用的温度范围产生严格限制，一般情况下低于100℃。这种方法的另一主要缺点在于，重新去除薄膜所要求的必须足够大的薄片的确定厚度与清除薄膜时的机械力相冲突。这种条件将薄片厚度目前限制在约100μm。但未来的技术要求尽可能小的晶片和元器件厚度。
因此本发明的目的在于，提供一种电子半导体元器件在机械稳定的载体系统上的可拆开的布局，该载体系统用于制造过程中产品可靠地操作半导体元器件，在这种布局中，可控制地降低半导体元器件和载体系统之间间隙的毛细作用，并因此防止在间隙内蠕动的液态介质的破坏作用。
该目的依据本发明由此得以实现：载体系统的表面具有使间隙在其整个边缘区域内扩展的造型。公知的是，向起到毛细管作用的间隙内的渗透的深度除了贴靠在间隙内的材料、也就是电子半导体元器件和载体系统的浸湿特性外，既取决于贴靠的液态介质的特性、特别是表面张力，也取决于间隙的宽度。渗透深度与介质的表面张力成正比，而渗透深度与间隙宽度之间存在着反比关系。
因为仅在个别情况下才能对电子半导体元器件和载体系统的材料施加如此影响：降低介质向间隙内的渗透深度并使液态介质也取决于方法参数，所以充分利用渗透深度与间隙宽度之间所述的关系，并依据本发明将在电子半导体元器件和载体系统之间的间隙的扩展局部地限制在其边缘区域内，这样就抑制或者至少控制贴靠在间隙上的、可流动的介质的渗透。
因此这种布局可以使用一种载体介质，该载体介质在机械上和热学上是稳定的，并且无需与半导体元器件的形貌相配合，以便避免或者至少减小间隙。这种载体系统既保证在制造过程中根据本身为此需要的固有稳定性可靠操作，也保证半导体元器件机械地固定在载体系统上以及随后的拆卸。因此，机械固定例如可以采用点状粘接或者点状激光焊接这些公知的和合适的方法进行。
间隙扩展的形状基本上取决于半导体元器件的面对间隙的有源面的形貌。如果该有源面是平坦的或者至少几乎是平坦的，那么所述扩展仅通过载体系统的所述造型来实现。相反，如果半导体元器件的边缘区域内间隙侧上存在缩小部分，那么该缩小部分可以视为所述部分间隙扩展，并计入间隙边缘所要求的形状内。
在电子半导体元器件的面对间隙的表面上从间隙边缘向间隙内分布的加深部位，在构造间隙边缘附近的扩展时也应予以考虑。在极大结构化表面的情况下，完全有可能不能完全阻止液态介质流入间隙内，而是仅在深度方面或者确定的间隙段方面得到减小或者可以被控制。
本发明一种特殊的结构方案规定，在电子半导体元器件和载体系统之间的间隙的扩展通过基本平行于间隙边缘延伸的槽构成。这种槽特别是可以在低结构化的半导体元器件表面的情况下使用，并例如采用简单的机械或者湿化学方法在不同结构的载体系统上、也可以在表面的确定部段上制成，从而载体系统的造型无需与半导体元器件的载体系统相对应。
因此，可以使用具有多个这样的槽来构成载体系统，该槽与按照形状和尺寸确定的、标准化的电子半导体元器件相对应，从而可以更加灵活地使用载体系统。
而在本发明一种有利的实施方式中，载体系统的形状和尺寸基本上与电子半导体元器件的形状和尺寸相应，而且在电子半导体元器件和载体系统之间的间隙的扩展通过载体系统的面对电子半导体元器件的边缘上的台阶来实现。在该实施方式中，防止不可忽略的一定量的侵蚀性液态介质存留在间隙前面的表面上，并防止由于特殊情况意外地促使所述介质随后流入到间隙内。
只要与依据本发明的结构方案相应地使电子半导体元器件处于晶片阵列内，那么根据电子半导体元器件的圆盘形状，载体系统在结构方面就可以特别有利地配合，并在间隙的边缘区域内成型。作为载体系统通常可以使用不变薄的硅晶片。在这种情况下，可以采用经过考验的成本经济的方法制造出作为载体系统使用的载体晶片边缘上的台阶或者其表面上的槽，并提供一种本身高度平坦的载体系统。
出于这一原因，这种实施方式可以被应用在所介绍的晶片薄化中，其中该薄化根据所要加工的晶片的较小的最终厚度取决于平坦的衬底。如果晶片薄化例如通过公知的旋转蚀刻来进行加工，那么所述载体系统是一种旋转对称的、可转动地支承的平板。在这种情况下，液态介质是一种蚀刻介质，并在旋转轴线的区域内涂覆到旋转的晶片上，利用离心力均匀地分布在晶片的背面上，并如此按照所要求均匀地去除材料。
通过离心力输送到晶片边缘上的蚀刻介质环绕其边缘，并由于对于在所要加工的晶片和载体系统之间的间隙依据本发明所作的扩展，防止该蚀刻介质在晶片的底侧处的流动并防止对于晶片的损坏性的底侧蚀刻。
本发明这种特殊的实施方式也应用在机械的晶片薄化中。但在这种情况下，液态介质为磨削液体，它含有磨削微粒和材料微粒，并因此同样防止该磨削液体由于间隙的毛细作用而流动到晶片和载体系统之间并在那里对晶片造成损坏。
在本发明一种特别有利的结构方案中，所述间隙的扩展宽度据此确定尺寸，即于对确定的液态介质并对于电子半导体元器件及载体系统的确定的材料来说，向扩展之后间隙内的渗透深度至少几乎为零。如开头所介绍的那样，这种材料的特征值同样影响液态介质向间隙内的渗透深度。
不仅电子半导体元器件和载体系统的形成间隙的材料仅在个别情况下疏水地构成、并因此可以抑制毛细作用，而且液态介质本身一般情况下通过对于过程的要求来确定。但是在了解了这些材料的确定所述毛细作用的特性、浸润特性和表面张力、并在了解了其它的影响参数的情况下，液态介质向间隙内的渗透深度可以特别有利地通过间隙的扩展部位的宽度和深度来进行调整。其他这些影响因素例如可以是旋转蚀刻方法中的离心力，这种离心力与毛细力反作用并可以简单调节。因此，对于确定的应用情况来说，对贴靠的液态介质的影响可以有针对性地进行控制。
下面借助一个实施例对本发明进行详细说明。附图中示出：
图1示出采用槽形间隙扩展部位在夹盘上依据本发明布局的局部剖面示意图；以及
图2示出采用通过台阶实现间隙扩展部位的依据本发明布局的局部剖面示意图。
如图1示意所示，在载体系统4上依据本发明的电子半导体元器件1的布局中，晶片阵列内的半导体元器件1利用具有结构的有源面3向下(Face-down)通过点状粘接安装在圆形载体系统4上，从而仅在几个部位上使粘接球5在半导体元器件1-该实施例中是晶片2-与载体系统3之间可拆开地产生连接。
载体系统4的直径大于晶片2的直径。在与晶片2的直径大致相应的直径上，载体系统4具有半圆形横截面的槽6，其深度在所示的实施例中大致相应于晶片2和载体系统4之间间隙7的高度，从而间隙7在槽6的区域内扩大到双倍宽度。
载体系统4也借助于真空在真空夹盘8上固定。真空夹盘8与载体系统4和晶片2一样为圆形。该布局的所有三个组成部分可环绕旋转轴线9可旋转地设置，从而在旋转轴线9的区域内在旋转期间涂覆的液态蚀刻介质10在一定时间之后几乎均匀地分布于晶片2背面11上。
越过晶片2的边缘排出的蚀刻介质10环绕该边缘，并充满晶片2和载体系统4之间的间隙7的边缘区域以及在那里构成的槽6，并仅少量经过槽6进入间隙7内。
图2示出载体系统4造型的另一实施方式，其中，载体系统4具有与电子半导体元器件1几乎相同的尺寸。依据本发明，在这种情况下载体系统4在面对半导体元器件1的边上具有台阶12，该台阶在所示的实施例中具有几乎四分之一圆的横截面，而且载体系统4的厚度在其外缘上减到了大致一半。
                         附图标记列表
1    半导体元器件                      7     间隙
2    晶片                              8     真空夹盘
3    有源面                            9     旋转轴线
4    载体系统                          10    蚀刻介质
5    粘接球                            11    背面
6    槽                                12    台阶

Claims (7)

1.电子半导体元器件在用于采用液态介质处理半导体元器件的载体系统上的布局，其中，该半导体元器件利用其有源面可拆开地安装在载体系统上，使该布局至少在边缘区域内、并局部地在半导体元器件和载体系统之间具有间隙，其特征在于，载体系统(4)的表面具有使间隙(7)在其整个边缘区域内扩展的造型。
2.按权利要求1所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，在电子半导体元器件(1)和载体系统(4)之间的间隙(7)的扩展通过基本平行于间隙(7)边缘延伸的槽(6)实现。
3.按权利要求1所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，载体系统(4)的形状和尺寸基本上相应于电子半导体元器件(1)的形状和尺寸，而且在电子半导体元器件(1)和载体系统(4)之间的间隙(7)的扩展通过在载体系统(4)的面对电子半导体元器件(1)边缘上的台阶(12)进行。
4.按权利要求1-3之一所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，电子半导体元器件(1)处于晶片阵列内。
5.按权利要求4所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，载体系统(4)为旋转对称的、可转动地支承的平板。
6.按权利要求1-5所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，液态介质为一种蚀刻介质(10)。
7.按权利要求1-6之一所述电子半导体元器件在载体系统上的布局，其特征在于，间隙(7)的扩展宽度据此确定尺寸，即对于确定的液态介质并对于电子半导体元器件(1)及载体系统(4)确定的材料来说，向扩展之后的间隙(7)内的渗透深度至少几乎为零。
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