DE112020005737T5 - Verfahren zur Herstellung eines Funktionschips, der geeignet ist, mit Drahtelementen zusammengebaut zu werden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Funktionschips, der geeignet ist, mit Drahtelementen zusammengebaut zu werden Download PDF

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Skandar ABID
Robin Lethiecq
Daniele Sette
Christopher Mackanic
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Primo1D SA
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Funktionschip (100), von dem mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte (11a, 11b) dazu bestimmt sind, mit Drahtelementen (40a, 40b) verbunden zu werden. Der Chip enthält: - einen Träger (10), der ein mikroelektronisches Bauteil enthält, das elektrisch mit den zwei elektrischen Anschlusskontakten verbunden ist, die auf einer Vorderseite des Trägers (10) angeordnet sind, - eine Haube (20), die einen ersten Abschnitt (21) aufweist, der mit der Vorderseite des Trägers (10) zusammengebaut ist, wobei der erste Abschnitt (21) einen Abstandshalter zwischen den zwei elektrischen Anschlusskontakten bildet; wobei die Haube (20) außerdem einen zweiten Abschnitt (22) in Abstand zur Vorderseite des Trägers (10) und sich nur teilweise gegenüber jedem elektrischen Anschlusskontakt erstreckend aufweist, um einen Zugang zu den Kontakten gemäß einer Achse (z) normal zur Vorderseite des Trägers (10) zu erlauben. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren eines solchen Funktionschips.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Funktionschip, der geeignet ist, mit leitenden Drahtelementen verbunden zu werden, und den Zugang zu seinen Anschlusskontakten vor dem Zusammenbau mit den Drahtelementen erleichtert. Sie betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren eines solchen Chips.
  • TECHNISCHER HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Die mikroelektronischen Radiofrequenz-Sende-/Empfangsvorrichtungen werden jetzt häufig zum Zweck der Fernidentifizierung von Objekten verwendet, denen diese Vorrichtungen zugeordnet sind. Man spricht dann oft von elektronischen Etiketten («RFID tag»). Die Funktionalitäten solcher elektronischer Etiketten können sich auf die Übertragung einer Kennung beschränken oder komplexere Funktionen wie die Fernübertragung von Ergebnissen von Messungen, die von in den Chip integrierten Sensoren durchgeführt werden, die Verarbeitung von Daten, die von einem fernen Element empfangen werden, usw. umfassen.
  • Zum Beispiel ist aus den Druckschriften US8093617 , US8471773 , US8723312 , US2015318409 , US8782880 , US8814054 oder US2015230336 die Technik des Zusammenbaus eines Drahts und eines Chips bekannt, die mit dem Handelsnamen E-THREAD™ bezeichnet wird.
  • Gemäß dieser Technik wird der Chip mit einer seitlichen Rille versehen, und ein Längsabschnitt des Drahts wird in diese Rille eingefügt. Der Zusammenbau kann durch Einbettung des Drahts in die Rille erfolgen, wobei die Abmessungen des Drahts und der Rille dann ausreichend angepasst sind, um die zwei Elemente mechanisch fest miteinander zu verbinden. Der Zusammenbau kann ebenfalls durch das Hinzufügen eines Klebstoffs zwischen dem Draht und dem Chip oder durch Schweißen oder Löten des Drahts und des Chips erhalten oder verstärkt werden.
  • In der Druckschrift US8093617 kann die seitliche Rille insbesondere durch den Zusammenbau von zwei Elementarchips erhalten werden, die je eine kleine Basis und eine große Basis parallel zueinander enthalten, die durch mindestens eine geneigte Seitenfläche verbunden sind; der Zusammenbau der Elementarchips über ihre kleinen Basen ermöglicht es, die seitliche Rille des Chips zu bilden. In der Druckschrift US2015230336 ermöglicht der Zusammenbau eines Chips und einer auf der Basis eines Stapels von elektrisch isolierenden Schichten hergestellten Haube ebenfalls die Bildung mindestens einer seitlichen Rille. In der Druckschrift US2011001237 stammt der Chip aus dem Zusammenbau eines mikroelektronischen Bauteils und einer Gegenplatte von im Wesentlichen gleichen Abmessungen und durch einen Abstandshalter verbunden; da der Abstandshalter geringere Abmessungen hat als diejenigen des Bauteils, ermöglicht es seine Platzierung, auf natürliche Weise mindestens eine seitliche Rille im Chip zu erhalten. Die Druckschrift WO2018138437 offenbart ein Verfahren zum Zusammenbau zwischen einem Rillen 3a,3b aufweisenden Chip 110 und Drahtelementen 4a, 4b, wie sie in den 1a und 1b veranschaulicht sind. Der Chip 110 enthält einerseits ein Substrat 1, das im Bereich seiner Hauptseite eine Funktionsschaltung aufweist, die elektrische Anschlusskontakte 1a,1b hat, und andererseits eine Haube 2, die einen T-förmigen Querschnitt hat, wobei der Fuß des T mit der Hauptseite des Substrats 1 zusammengebaut wird.
  • Die erwähnten Chips des Stands der Technik stammen üblicherweise von einer in Form eines Plättchens mit einem Durchmesser von 200mm oder 300mm vorliegenden Struktur, die eine Vielzahl kollektiv hergestellter elektronischer Bauteile enthält. Das Zerschneiden der Struktur, üblicherweise mittels Laser durchgeführt, ermöglicht es, jeden mit seinen Rillen versehenen Chip zu vereinzeln.
  • Die in den Chips 110 gemäß dem Stand der Technik ausgesparten Rillen 3a,3b sind insofern vorteilhaft, als sie einen wirksamen Empfangsbereich der Drahtelemente 4a, 4b bilden; sie haben aber den Nachteil eines schwierigen Zugangs zu den Anschlusskontakten 1a, 1b des Chips 110, da die Kontakte, die dazu bestimmt sind, mit den Drahtelementen 4a, 4b verbunden zu werden, teilweise in den Rillen 3a, 3b eingeschlossen sind. Die Funktionalitätstests des mikroelektronischen Bauteils des Chips 110, nach Vereinzelung, sind also vor dem Zusammenbau mit den Drahtelementen 4a, 4b komplex oder sogar unmöglich vorzunehmen.
  • Außerdem, wenn der Chip 110 mit den Drahtelementen 4a, 4b zusammengebaut ist, d.h. wenn die Drahtelemente 4a, 4b in den Rillen 3a, 3b angeordnet und fest mit den Anschlusskontakten 1a, 1b verbunden sind, ist es üblich, den zusammengebauten Chip ganz oder teilweise einzukapseln, um die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 110 und den Drahtelementen 4a, 4b zu verstärken. Die verwendete Einkapselungsschicht dringt schwer bis zum Boden der vom Stand der Technik vorgeschlagenen Rillen 3a,3b ein und ermöglicht so nicht, die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 110 und den Drahtelementen 4a, 4b zu optimieren.
  • GEGENSTAND DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, alle oder einen Teil der erwähnten Nachteile des Stands der Technik zu beheben. Sie betrifft insbesondere einen Funktionschip, der den Zugang zu seinen Anschlusskontakten vor dem Zusammenbau mit den Drahtelementen erleichtert, und dessen Geometrie es ermöglicht, die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip und den Drahtelementen zu verbessern. Sie betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren des Chips.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren eines Funktionschips, das die folgenden Schritte enthält:
    • - Bereitstellung einer von einem mit einem Trägersubstrat zusammengebauten Haubensubstrat gebildeten kollektiven Struktur, wobei die Struktur eine Vielzahl von Funktionschips definiert,
    • - Vereinzelung der Funktionschips, wobei jeder Chip mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte hat, die dazu bestimmt sind, mit Drahtelementen verbunden zu werden.
  • Das Herstellungsverfahren ist dadurch bemerkenswert, dass:
    • - das Trägersubstrat eine Vielzahl mikroelektronischer Bauteile enthält, die je zu einem Chip gehören, und auf seiner Vorderseite mindestens zwei einem mikroelektronischen Bauteil zugeordnete elektrische Anschlusskontakte, Schnittpfade, die zu benachbarten Chips gehörende mikroelektronische Bauteile trennen, und eine erste Schutzschicht hat, die auf den mikroelektronischen Bauteilen außerhalb der Schnittpfade und der Anschlusskontakte angeordnet ist;
    • - das Haubensubstrat erste Abschnitte, die mit der Vorderseite des Trägersubstrats über eine Klebeschicht zusammengebaut werden, und einen zweiten Teil in Abstand zur Vorderseite des Trägersubstrats enthält, wobei jeder erste Abschnitt einen Abstandshalter zwischen zwei elektrischen Anschlusskontakten eines mikroelektronischen Bauteils bildet;
    • - die Vereinzelung der Funktionschips die Bildung einer Maske auf einer freien Seite der kollektiven Struktur enthält, die geschützte und ungeschützte Zonen definiert, und das Trockenätzen, durch Plasma oder reaktive lonenbombardierung, des Haubensubstrats und des Trägersubstrats, lotrecht zu den ungeschützten Zonen enthält.
  • Die geschützten Zonen sind entweder lotrecht zu den ersten Abschnitten oder lotrecht zu den ersten Abschnitten und zu zweiten Abschnitten angeordnet, die im zweiten Teil des Haubensubstrats enthalten sind. In diesem letzteren Fall erstrecken sich die zweiten Abschnitte gegenüber den elektrischen Anschlusskontakten und sind gezackt, um einen Zugang zu den Kontakten gemäß einer Achse normal zur Vorderseite des Trägersubstrats zu erlauben.
  • Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt die Ausarbeitung von Funktionschips, die sehr vorteilhafte strukturelle Merkmale aufweisen. Insbesondere ermöglicht es die Herstellung von Haubenkonfigurationen, die einen direkten und bequemen Zugang zu den elektrischen Anschlusskontakten der Chips gewähren und das Umhüllen der mit den Drahtelementen zusammengebauten Chips mit Polymer oder Harz und somit ihre mechanische Festigkeit begünstigen.
  • Gemäß anderen vorteilhaften und nicht einschränkenden Merkmalen der Erfindung einzeln gesehen oder in jeder technisch durchführbaren Kombination:
    • • enthält das Trägersubstrat ein Plättchen aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium;
    • • enthält das Haubensubstrat ein Plättchen aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, oder aus Isoliermaterial, insbesondere aus Glas oder Saphir;
    • • weisen die ersten Abschnitte auf Flanken im Wesentlichen normal zur Vorderseite des Trägersubstrats eine zweite Schutzschicht auf;
    • • weist die Innenseite, gegenüber der Vorderseite des Trägersubstrats, des zweiten Teils des Haubensubstrats eine zweite Schutzschicht auf;
    • • enthalten das Trägersubstrat und das Haubensubstrat je ein Plättchen aus Halbleitermaterial gleicher Beschaffenheit, und das Trockenätzen des Schritts der Vereinzelung der Funktionschips erfolgt in einer einzigen Verarbeitung;
    • • enthält jeder Chip nach der Vereinzelung der Funktionschips eine vom Haubensubstrat stammende Haube und einen vom Trägersubstrat stammenden Träger, und das Verfahren enthält anschließend einen Schritt des Zusammenbaus jedes Chips mit zwei Drahtelementen, wobei jedes Drahtelement in einer Rille angeordnet ist, die von einer Flanke eines ersten Abschnitts der Haube und einer Zone an der Vorderseite des Trägers, die vom elektrischen Anschlusskontakt eingenommen wird, oder von einem zweiten Abschnitt der Haube, einer Flanke eines ersten Abschnitts der Haube und einer Zone an der Vorderseite des Trägers begrenzt wird, die vom elektrischen Anschlusskontakt eingenommen wird;
    • • enthält das Verfahren das Aufbringen einer Harz- oder Polymerschicht auf den ganzen oder einen Teil des Chips und auf die Drahtelemente, um die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip und den Drahtelementen zu verstärken;
    • • enthält mindestens ein mikroelektronisches Bauteil eines Chips zwei Paare von elektrischen Anschlusskontakten, und der erste Abschnitt des Haubensubstrats, der einen Abstandshalter zwischen den zwei Paaren bildet, enthält eine Verlängerung, die einen zweiten Abstandshalter zwischen einzelnen Anschlusskontakten eines Paars von elektrischen Anschlusskontakten bildet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem einen Funktionschip, von dem mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte dazu bestimmt sind, mit Drahtelementen verbunden zu werden. Der Chip enthält:
    • - einen Träger, der ein mikroelektronisches Bauteil enthält, das elektrisch mit den zwei elektrischen Anschlusskontakten verbunden ist, die auf einer Vorderseite des Trägers angeordnet sind,
    • - eine Haube, die aus einem ersten Abschnitt besteht, der mit der Vorderseite des Trägers mittels einer Klebeschicht zusammengebaut ist. Der erste Abschnitt bildet einen Abstandshalter zwischen den zwei elektrischen Anschlusskontakten, um einen Zugang zu den Kontakten gemäß einer Achse normal zur Vorderseite des Trägers zu erlauben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich einen Funktionschip, von dem mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte dazu bestimmt sind, mit Drahtelementen verbunden zu werden. Der Chip enthält:
    • - einen Träger, der ein mikroelektronisches Bauteil enthält, das elektrisch mit den zwei elektrischen Anschlusskontakten verbunden ist, die auf einer Vorderseite des Trägers angeordnet sind,
    • - eine Haube, die einen ersten Abschnitt aufweist, der mit der Vorderseite des Trägers über eine Klebeschicht zusammengebaut ist. Der erste Abschnitt bildet einen Abstandshalter zwischen den zwei elektrischen Anschlusskontakten. Die Haube weist außerdem einen zweiten Abschnitt in Abstand zur Vorderseite des Trägers und sich nur teilweise gegenüber jedem elektrischen Anschlusskontakt erstreckend auf, um einen Zugang zu den Kontakten gemäß einer Achse normal zur Vorderseite des Trägers zu erlauben.
  • Figurenliste
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Figuren hervor, in denen:
    • [1] 1 einen Funktionschip vor (a) und nach (b) dem Zusammenbau mit Drahtelementen gemäß dem Stand der Technik zeigt;
    • [2] Figur einen Funktionschip gemäß einer ersten Variante einer ersten Ausführungsform der Erfindung vor und nach dem Zusammenbau mit Drahtelementen in Perspektive (a) bzw. in Draufsicht (b) zeigt;
    • [3] 3 einen Funktionschip gemäß einer zweiten Variante einer ersten Ausführungsform der Erfindung vor und nach dem Zusammenbau mit Drahtelementen in Perspektive (a) bzw. in Draufsicht (b) zeigt;
    • [4] 4 einen Funktionschip gemäß einer dritten Variante einer ersten Ausführungsform der Erfindung vor und nach dem Zusammenbau mit Drahtelementen in Perspektive (a) bzw. in Draufsicht (b) zeigt;
    • [5] 5 einen Funktionschip gemäß einer vierten Variante einer ersten Ausführungsform der Erfindung vor und nach dem Zusammenbau mit Drahtelementen in Perspektive (a) bzw. in Draufsicht (b) zeigt;
    • [6] 6 einen Funktionschip gemäß einer ersten Variante einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vor (a) und nach (b) dem Zusammenbau mit Drahtelementen zeigt;
    • [7] 7 einen Funktionschip gemäß einer zweiten Variante einer zweiten Ausführungsform der Erfindung vor (a) und nach (b) dem Zusammenbau mit Drahtelementen zeigt;
    • [8a]
    • [8b]
    • [8c]
    • [8d]
    • [8e]
    • [8f] Die 8a bis 8f Schritte des Herstellungsverfahrens eines erfindungsgemäßen Funktionschips zeigen.
    • [9] 9 eine Konfiguration eines mit Drahtelementen zusammengebauten Funktionschips gemäß dem Stand der Technik zeigt.
    • [10a]
    • [10b] Die 10a und 10b eine besondere Konfiguration eines mit Drahtelementen zusammengebauten Funktionschips gemäß der Erfindung zeigen.
    • [11] 11 verschiedene mögliche Formen von Haube und Träger für einen erfindungsgemäßen Funktionschip zeigen. Es ist anzumerken, dass die Bezugszeichen nicht in jeder der dargestellten Formen wiederholt werden, da Haube und Träger der veranschaulichten Chips ohne weiteres auf der Basis der Referenzierungen der ersten Form erkennbar sind.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Im Beschreibungsteil können die gleichen Bezugszeichen in den Figuren für Elemente gleicher Art verwendet werden. Die Figuren sind schematische Darstellungen, die mit dem Ziel der Lesbarkeit nicht maßstabsgerecht sind. Insbesondere sind die Dicken der Schichten oder Substrate gemäß der Z-Achse nicht maßstabsgerecht bezüglich der seitlichen Abmessungen gemäß den X- und Y-Achsen; und die relativen Dicken und seitlichen Abmessungen der Schichten oder Substrate werden in den Figuren und zwischen den Figuren nicht unbedingt beachtet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Funktionschip 100, der geeignet ist, mit Drahtelementen 40a, 40b (2 bis 7) zusammengebaut zu werden. Allgemein enthält der Funktionschip 100 mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte 11a, 11b, die dazu bestimmt sind, mit zwei leitenden Drahtelementen 40a, 40b verbunden zu werden. Es ist anzumerken, dass in der nachfolgenden Beschreibung die Begriffe Drahtelemente oder Drähte gleichwertig verwendet werden können.
  • Der Funktionschip 100 enthält einen Träger 10, der mindestens ein mikroelektronisches Bauteil enthält, das die zwei elektrischen Anschlusskontakte 11a, 11b auf einer Vorderseite des Trägers 10 angeordnet aufweist. Die Anschlusskontakte 11a, 11b bilden üblicherweise Blöcke oder Kuppen («bumps» gemäß der angelsächsischen Terminologie) aus metallischem Material, in Überdicke bezüglich der Vorderseite des Trägers 10 und mit elektrischen Kontakten des mikroelektronischen Bauteils verbunden. Das metallische Material kann zum Beispiel aus Gold, Kupfer, Zinn oder Zinnlegierungen (SnPb, SnAgCu, SnAg, SnBi, Snln, usw.) bestehen.
  • Der Chip 100 enthält außerdem eine Haube 20, von der ein erster Abschnitt 21 über eine Klebeschicht (nicht dargestellt) mit der Vorderseite des Trägers 10 zusammengebaut wird. Wie später im Herstellungsverfahren ausführlicher erläutert, kann die Klebeschicht insbesondere ein Polymer enthalten.
  • Der erste Abschnitt 21 der Haube 20 bildet einen Abstandshalter zwischen den zwei elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11b des mikroelektronischen Bauteils. Er erstreckt sich in der Ebene der Vorderseite des Trägers 10 gemäß einer X-Längsachse, Trennachse zwischen den zwei Anschlusskontakten 11a, 11b. Vorteilhafterweise ist der erste Abschnitt 21 schmaler als der Zwischenraum gemäß der Y-Querachse zwischen den Anschlusskontakten 11a, 11b, um einen Kontakt zwischen der Haube 20 und dem einen oder anderen der Kontakte 11a, 11b zu vermeiden. In der Ebene der Vorderseite des Trägers 10 ist der erste Abschnitt 21 vorzugsweise von den Anschlusskontakten 11a, 11b um einige Mikron bis zu einigen zehn Mikron beabstandet. Der erste Abschnitt 21 kann die gleiche Abmessung wie der Träger 10 gemäß der X-Längsachse aufweisen oder alternativ eine geringere Abmessung haben, wie dies in bestimmten Ausführungsvarianten veranschaulicht ist.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform des Funktionschips 100, von der mehrere Varianten in den 2 bis 5 gezeigt sind, weist die Haube 20 einen zweiten Abschnitt 22 in Abstand zur Vorderseite des Trägers 10 und sich über mindestens einem elektrischen Anschlusskontakt 11a, 11b auskragend erstreckend auf. Dieser zweite Abschnitt 22 hat die Besonderheit, nur teilweise gegenüber jedem Kontakt 11a, 11b zu sein, um einen Zugang zu den Kontakten gemäß einer Z-Achse normal zur Vorderseite des Trägers 10 zu erlauben. In Draufsicht erscheint der zweite Abschnitt 22 der Haube 20 also gezackt, da er Öffnungen 23a, 23b, 23a', 23b' hat, die den senkrechten Zugang (gemäß der Z-Achse) zu den Anschlusskontakten 11a, 11b, 11a', 11b' erlauben. So ist es möglich, die Funktionalität der Chips 100 einzeln und vor ihrem Zusammenbau mit den Drahtelementen 40a, 40b zu testen.
  • Allgemein hat eine Öffnung 23a, 23b, 23a', 23b' eine Abmessung gemäß der X-Längsachse in der Größenordnung von einigen zehn Mikron bis zu einigen hundert Mikron, abhängig von der Größe des Chips 100; gemäß der Y-Querachse erstreckt sich die Öffnung 23a, 23b, 23a', 23b' vorzugsweise bis zum ersten Abschnitt 21. Dies stellt insbesondere einen Vorteil für die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 100 und den Drahtelementen 40a, 40b dar, da die Harz- oder Polymerschicht, die dazu bestimmt ist, auf die ganze oder einen Teil der Haube 20 und der Drahtelemente 40a, 40b aufgebracht zu werden, um sie fest miteinander zu verbinden, die Drahtelemente wirksamer einschließen kann, indem sie zwischen dem ersten Abschnitt 21 und den Drähten 40a, 40b bis zur Vorderseite des Trägers 10 eindringt.
  • Das Vorhandensein der Auskragungen, die im zweiten Abschnitt 22 der Haube 20 oberhalb der Kontakte 11a, 11b enthalten sind, ermöglicht es, die Rillen 30a, 30b zu definieren, in denen die Drahtelemente 40a, 40b bequem angeordnet und geführt werden, um mit den Kontakten 11a, 11b zusammengebaut zu werden.
  • Der zweite Abschnitt 22 der Haube 20 kann verschiedene Formen in der Ebene (x,y) haben; ohne dass dies erschöpfend ist, werden bestimmte Formen nachfolgend in möglichen Varianten der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In einer in 2 veranschaulichten ersten Variante hat die Haube 20 des Funktionschips 100 in Draufsicht eine H-Form (gemäß der Ebene (x,y)). Der erste Abschnitt 21 der Haube 20 entspricht dem zentralen Teil des H und ist fest mit der Vorderseite des Trägers 10 verbunden. Der zweite Abschnitt 22 besteht hier aus vier Auskragungen, die sich vom ersten Abschnitt 21 oberhalb der Anschlusskontakte 11a, 11b erstrecken. Die Öffnungen 23a, 23b im zweiten Abschnitt 22 sind im Wesentlichen zentriert, lotrecht zu den Anschlusskontakten 11a, 11b, und erleichtern einen senkrechten Zugang (gemäß der Z-Achse) zu den Kontakten 11a, 11b. Dennoch definieren der zweite Abschnitt 22, der erste Abschnitt 21 und die Vorderseite des Trägers 10 eine Längsrille 30a, 30b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Platzierung und die Aufnahme der Drahtelemente 40a, 40b zu erleichtern.
  • In einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform, veranschaulicht in 3, hat die Haube 20 des Funktionschips 100 in Draufsicht eine S-Form. Der fest mit der Vorderseite des Trägers 10 verbundene erste Abschnitt 21 der Haube 20 erstreckt sich gemäß der X-Längsachse. Es wird angemerkt, dass in diesem Beispiel die Abmessung des ersten Abschnitts 21 gemäß der X-Längsachse geringer ist als diejenige des Trägers 10, dass diese Längsabmessung aber in keinem Fall mit der Form der Haube 20 verbunden ist und in den verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden kann.
  • Der zweite Abschnitt 22 besteht hier aus zwei Auskragungen, die sich vom ersten Abschnitt 21 oberhalb der Anschlusskontakte 11a, 11b an jedem Ende des ersten Abschnitts 21 gemäß der X-Längsachse erstrecken. Die Öffnungen 23a, 23b im zweiten Abschnitt 22, lotrecht zu den Anschlusskontakten 11a, 11b, erleichtern einen senkrechten Zugang (gemäß der Z-Achse) zu den Kontakten. Der zweite Abschnitt 22, der erste Abschnitt 21 und die Vorderseite des Trägers 10 definieren immer noch eine Längsrille 30a, 30b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Drahtelemente 40a, 40b aufzunehmen.
  • In einer dritten Variante der ersten Ausführungsform, in 4 veranschaulicht, hat die Haube 20 des Funktionschips 100 in Draufsicht eine Y-Form. Der fest mit der Vorderseite des Trägers 10 verbundene erste Abschnitt 21 der Haube 20 erstreckt sich gemäß der X-Längsachse. Der zweite Abschnitt 22 besteht hier aus drei Auskragungen, die sich vom ersten Abschnitt 21 oberhalb der Anschlusskontakte 11a, 11b erstrecken. Eine erste Öffnung 23a im zweiten Abschnitt 22 befindet sich lotrecht zu einem ersten Anschlusskontakt 11a, der auf einer Seite des Chips 100 angeordnet ist. Zweite und dritte Öffnungen 23b, 23b' geben einen senkrechten Zugang zu zwei anderen Anschlusskontakten 11b, 11b', die auf der anderen Seite des Chips 100 angeordnet sind. Eine Auskragung des zweiten Abschnitts 22 erstreckt sich oberhalb der Vorderseite des Trägers 10, im Wesentlichen zwischen den zwei Kontakten 11b, 11b'. Es sei angemerkt, dass das Vorhandensein eines Paars von Anschlusskontakten 11b, 11b' auf einer Seite des Chips 100 als Beispiel angegeben wird; es könnte ebenso nur ein Anschlusskontakt 11b auf dieser Seite des Chips 100 vorhanden sein.
  • Der zweite Abschnitt 22, der erste Abschnitt 21 und die Vorderseite des Trägers 10 definieren eine Längsrille 30a, 30b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Drahtelemente 40a, 40b aufzunehmen.
  • In einer vierten Variante der ersten Ausführungsform, in 5 veranschaulicht, hat die Haube 20 des Funktionschips 100 in Draufsicht eine Kreuzform. Der fest mit der Vorderseite des Trägers 10 verbundene erste Abschnitt 21 der Haube 20 erstreckt sich gemäß der X-Längsachse zwischen den Anschlusskontakten. Der zweite Abschnitt 22 besteht hier aus zwei bezüglich der X-Längsachse symmetrischen und sich vom ersten Abschnitt 21 oberhalb der Vorderseite des Trägers 10 erstreckenden Auskragungen. Im veranschaulichten Beispiel hat der Chip 100 zwei Paare von Anschlusskontakten, ein erstes Paar 11a, 11a' auf einer Seite und ein zweites Paar 11b, 11b' auf der anderen Seite. Zwei Öffnungen 23a, 23a' im zweiten Abschnitt 22 befinden sich je lotrecht zu den zwei Kontakten 11a, 11a' des ersten Paars, und zwei Öffnungen 23b, 23b' befinden sich je lotrecht zu den zwei Kontakten 11b, 11b' des zweiten Paars. Diese Öffnungen 23a, 23a', 23b, 23b' bieten einen senkrechten Zugang zur Vielzahl von Anschlusskontakten. Die zwei Auskragungen des zweiten Abschnitts 22 erstrecken sich oberhalb der Vorderseite des Trägers 10 im Wesentlichen zwischen den zwei Kontakten jedes Paars.
  • Der zweite Abschnitt 22, der erste Abschnitt 21 und die Vorderseite des Trägers 10 definieren eine Längsrille 30a, 30b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Drahtelemente 40a, 40b aufzunehmen.
  • Natürlich wurden nicht alle möglichen Varianten dieser ersten Ausführungsform der Erfindung beschrieben, und man könnte sich andere Konfigurationen und Anordnungen für den oder die zweite(n) Abschnitt(e) 22 und für die Anschlusskontakte 11a, 11a', 11b, 11b' vorstellen.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, von der zwei Varianten in den 6 und 7 gezeigt werden, besteht die Haube 20 nur aus dem ersten Abschnitt 21, zusammengebaut mit der Vorderseite des Trägers 10. Der erste Abschnitt 21 bildet einen Abstandshalter zwischen den (mindestens) zwei elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11b, die sich auf beiden Seiten des Funktionschips 100 befinden. Es gibt keinen zweiten Abschnitt lotrecht zu den elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b', im Gegensatz zur oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
  • Der Funktionschip 100 gemäß dieser zweiten Ausführungsform erlaubt einen direkten senkrechten Zugang (gemäß der Z-Achse) zu den Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b', gemäß einer Z-Achse normal zur Vorderseite des Trägers 10.
  • 6 veranschaulicht eine erste Variante der zweiten Ausführungsform. Der erste Abschnitt 21 wird nur von einem Längsabstandshalter gebildet, d.h. der sich gemäß der X-Achse erstreckt, der zwischen die Anschlusskontakte 11a, 11b eingefügt ist. In diesem Beispiel ist die Längsabmessung (gemäß der X-Achse) des ersten Abschnitts 21 geringer als die Längsabmessung des Trägers 10. Natürlich steht dem nichts entgegen, dass diese Abmessungen gleich sind.
  • Der erste Abschnitt 21 und die Vorderseite des Trägers 10 definieren eine Längshalbrille 31a, 31b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Drahtelemente 40a, 40b aufzunehmen. Vorteilhafterweise kann ein Keil (nicht dargestellt) vorübergehend dem Funktionschip 100 zugeordnet werden, um eine Rille zu definieren und die Positionierung und feste Verbindung der Drahtelemente 40a, 40b auf den Anschlusskontakten 11a, 11b beim Zusammenbau Chip 100 - Drähte 40a, 40b zu vereinfachen. Zum Beispiel kann der Keil aus einem ebenen Körper bestehen, der gegen die freie Oberfläche des ersten Abschnitts 21 platziert ist, die sich in einer Ebene parallel zur Ebene der Vorderseite des Trägers 10 befindet, wodurch die Rille mit dem ersten Abschnitt 21 und der Vorderseite des Trägers 10 definiert wird. Gemäß einem anderen Beispiel kann der Keil zwei seitliche ebene Körper aufweisen, die zu beiden Seiten des Funktionschips 100 platziert sind, im Wesentlichen parallel zum ersten Abschnitt 21, und mit dem ersten Abschnitt 21 und der Vorderseite des Trägers 10 eine Rille definieren.
  • 7 veranschaulicht eine zweite Variante der zweiten Ausführungsform. Die Haube 20 besteht immer noch aus dem ersten Abschnitt 21, zusammengebaut mit der Vorderseite des Trägers 10, d.h. dass sie keinen zweiten Abschnitt 22 in Abstand zur Vorderseite des Trägers 10 und gegenüber den Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b' aufweist. In dieser Variante erstreckt sich der erste Abschnitt 21 einerseits gemäß der X-Längsachse zwischen einem ersten Paar von Kontakten 11a, 11a', die auf einer Seite des Chips 100 angeordnet sind, und einem zweiten Paar von Kontakten 11b, 11b'. Andererseits enthält der erste Abschnitt 21 zwei Verlängerungen 21a, 21b, die sich gemäß der Y-Querachse erstrecken. Die erste Verlängerung 21a bildet einen Abstandshalter zwischen den zwei Kontakten 11a, 11a' des ersten Paars von Kontakten, und die zweite Verlängerung 21b bildet einen Abstandshalter zwischen den zwei Kontakten 11b, 11b' des zweiten Paars von Kontakten.
  • Es sei angemerkt, dass die Verlängerungen 21a, 21b eine Höhe gemäß der Z-Normalachse geringer als die Höhe des zentralen Längsteils des ersten Abschnitts 21 haben. Daher definieren der zentrale Längsteil des ersten Abschnitts 21 und die Vorderseite des Trägers 10 eine Halblängsrille 31a, 31b auf jeder Seite des Funktionschips 100, um die Drahtelemente 40a, 40b zu platzieren. Vorteilhafterweise, wie für die oben beschriebene erste Variante, kann ein Keil (nicht dargestellt) vorübergehend dem Funktionschip 100 zugeordnet werden, um eine Rille mit dem ersten Abschnitt 21 und der Vorderseite des Trägers 10 zu bilden und so die Positionierung und feste Verbindung der Drahtelemente 40a, 40b auf den Anschlusskontakten 11a, 11b beim Zusammenbau Chip 100 - Drähte 40a, 40b zu vereinfachen.
  • Obwohl die zweite Variante der zweiten Ausführungsform mit einem ersten Abschnitt 21 beschrieben wird, der zwei Verlängerungen 21a, 21b enthält, kann es absolut in Betracht gezogen werden, nur eine Verlängerung auf nur einer Seite des Chips 100 vorzusehen. In einem solchen Fall kann die andere Seite ohne Verlängerung einen einzigen Anschlusskontakt anstelle des beschriebenen Paars von Anschlusskontakten aufweisen.
  • Eine Verlängerung 21a des ersten Abschnitts 21 kann in bestimmten Konfigurationen des Zusammenbaus der Funktionschips 100 mit den Drahtelementen 40a, 40b einen Vorteil haben. Wenn nämlich der Draht 40a am Anschlusskontakt 11a oder am Paar von Anschlusskontakten 11a, 11a' befestigt ist, kann es erforderlich sein, den Draht zu schneiden, um zwei Einzeldrähte des Drahtelements zu trennen. Dies ist zum Beispiel bei einem RFID-Tag der Fall, bei dem es notwendig ist, mindestens einen der zwei mit dem Chip 100 verbundenen Drähte zu schneiden, und dies in der Nähe des Chips 100. Die Verlängerung 21a, auf der der Draht 40a angeordnet ist, kann als Vorsprung dienen, der es ermöglicht, einen Schneideschritt des Drahts 40a zu sichern, was die Gefahren der Beschädigung und Schwächung des Trägers 10 begrenzt.
  • Für die eine oder andere der oben erwähnten Ausführungsformen und Varianten der vorliegenden Erfindung können die Materialien der Haube 20 und des Trägers 10 eines Funktionschips 100 von unterschiedlicher Beschaffenheit sein. Zum Beispiel kann der Träger 10 von einem Plättchen aus Halbleitermaterial stammen, insbesondere aus Silicium, bei dem und auf dem das (oder die) mikroelektronische(n) Bauteil(e) des Chips 100 hergestellt wird(werden). Natürlich können andere Halbleitermaterialien in Betracht gezogen werden, je nach der Art und den anvisierten Eigenschaften des Chips 100.
  • Ebenfalls als Beispiel kann die Haube 20 von einem Plättchen aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, oder aus Isoliermaterial, insbesondere aus Glas oder Saphir, stammen. Natürlich sind diese Listen von Materialien nicht erschöpfend und können auf alle interessierenden Materialien ausgeweitet werden, je nach den anvisierten Eigenschaften der Haube 20 des Chips 100.
  • Allgemein liegen die seitlichen Abmessungen eines Funktionschips 100, in der Ebene (x,y) der Vorderseite des Trägers 10, zwischen 300 und 800 Mikron; die Dicke eines Chips 100, gemäß der Z-Achse normal zur Vorderseite des Trägers 10, liegt typischerweise zwischen 300 und 500 Mikron.
  • Jeder Funktionschip 100 ist dazu bestimmt, mit zwei Drahtelementen 40a, 40b zusammengebaut zu werden, wobei jedes Drahtelement 40a, 40b in einer Rille 30a, 30b oder Halbrille 31a, 31b angeordnet ist. Gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung wird jede Rille 30a, 30b von einem zweiten Abschnitt 22, einer Flanke des ersten Abschnitts 21 und einer Zone an der Vorderseite des Trägers 10 begrenzt, die vom elektrischen Anschlusskontakt 11a, 11b eingenommen wird. Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung wird jede Halbrille 31a, 31b von einer Flanke des ersten Abschnitts 21 und einer Zone an der Vorderseite des Trägers 10 begrenzt, die vom elektrischen Anschlusskontakt 11a, 11b eingenommen wird.
  • Beim Zusammenbauschritt geht jeder Anschlusskontakt 11a, 11b durch einen geschmolzenen Zustand, der es ermöglicht, ihn nach seiner Verfestigung fest mit einem Draht 40a, 40b zu verbinden.
  • Der so fest mit den Drahtelementen 40a, 40b verbundene Funktionschip 100 wird anschließend über die ganze oder einen Teil der Haube 20 und über die Drähte 40a, 40b mit einer Harz- oder Polymerschicht bedeckt, um die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 100 und den Drahtelementen 40a, 40b zu gewährleisten. Das Vorhandensein von Öffnungen 23a, 23a', 23b, 23b' in der Haube 20 (erste Ausführungsform) oder die Abwesenheit eines zweiten Abschnitts 22 (zweite Ausführungsform) ermöglicht es dieser Harz- oder Polymerschicht, zwischen die Flanken des ersten Abschnitts 21 und die Drähte 40a, 40b bis zur Vorderseite des Trägers 10 einzudringen, was zur Folge hat, die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 100 und den Drahtelementen 40a, 40b noch mehr zu verstärken.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Herstellungsverfahren eines Funktionschips 100, der dazu bestimmt ist, mit Drahtelementen 40a, 40b zusammengebaut zu werden. Wie oben erwähnt, wird ein solcher Chip 100 von einem Träger 10 und einer Haube 20 gebildet und enthält mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte 11a, 11b, die dazu bestimmt sind, mit den Drahtelementen 40a, 40b verbunden zu werden. Er enthält außerdem mindestens ein mikroelektronisches Bauteil, das in und/oder auf dem Träger 10 ausgearbeitet ist.
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren enthält zunächst einen Schritt der Bereitstellung einer von einem mit einem Trägersubstrat 210 zusammengebauten Haubensubstrat 220 gebildeten kollektiven Struktur 200. Die Struktur 200 wird als kollektiv bezeichnet, da sie eine Vielzahl von Funktionschips 100 definiert, wie schematisch in den 8a und 8b dargestellt.
  • Das Trägersubstrat 210 wird vorteilhafterweise von mindestens einem Plättchen aus Halbleitermaterial gebildet, insbesondere aus Silicium. Allgemein beträgt der Durchmesser des Plättchens 150, 200 oder 300mm, sogar möglicherweise 450mm für die kommenden Generationen.
  • Das Trägersubstrat 210 enthält eine Vielzahl mikroelektronischer Bauteile 211, die in und/oder auf dem Plättchen ausgearbeitet sind, wobei jedes Bauteil zu einem Chip 100 gehört (8b). Zum Beispiel, und ohne dass dies einschränkend wäre, kann das mikroelektronische Bauteil 211 aus einer Radiofrequenz-Sende-/Empfangsvorrichtung, einer Rechenvorrichtung, einem Sensor, einer LED oder jeder anderen Form einer integrierten Schaltung bestehen, die auf dem Trägersubstrat 210 mit Hilfe von auf dem Gebiet der Halbleiter bekannten Techniken hergestellt wird. Aus Gründen der Klarheit werden nur die Schritte und Elemente dargestellt und beschrieben, die für das Verständnis des erfindungsgemäßen Verfahrens nützlich sind. Insbesondere wurde die Ausarbeitung der mikroelektronischen Bauteile 211 nicht im Detail beschrieben, da die Erfindung mit den üblichen Herstellungsmethoden kompatibel ist.
  • Das Trägersubstrat 210 hat auf seiner Vorderseite eine Vielzahl elektrischer Anschlusskontakte 11a, 11b. Mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte 11a, 11b sind elektrisch mit einem mikroelektronischen Bauteil über Kontaktspuren oder leitende Durchkontaktierungen verbunden, die auf oder im Trägersubstrat 210 geformt sind. Das Trägersubstrat 210 hat ebenfalls auf seiner Vorderseite Schnittpfade 212, die die zu benachbarten Chips 100 gehörenden mikroelektronischen Bauteile 211 trennen, und eine auf den mikroelektronischen Bauteilen 211 angeordnete erste Schutzschicht 213. Die erste Schutzschicht 213 ist weder in den Schnittpfaden 212 noch auf den Anschlusskontakten 11a, 11b vorhanden.
  • Zum Beispiel begrenzen die Schnittpfade 212 mikroelektronische Bauteile 211, deren Abmessungen in der Ebene (x, y) der Vorderseite des Trägersubstrats 210 zwischen 300 und 800 Mikron liegen. Abhängig vom Durchmesser des das Trägersubstrat 210 bildenden Plättchens kann die kollektive Struktur 200 zwischen einigen hundert und einigen hunderttausend Funktionschips 100 definieren.
  • Das Haubensubstrat 220 wird vorteilhafterweise von mindestens einem Plättchen aus Halbleitermaterial, zum Beispiel aus Silicium, oder aus Isoliermaterial, zum Beispiel aus Glas oder Saphir, gebildet. Natürlich könnten je nach den Zwängen und durch die Anwendung geforderten Eigenschaften andere Materialien in Betracht gezogen werden. Wie für das Trägersubstrat 210 kann der Durchmesser des Plättchens 150, 200 oder 300mm, sogar 450mm betragen.
  • Das Haubensubstrat 220 enthält erste Abschnitte 21, die mit der Vorderseite des Trägersubstrats 210 über eine Klebeschicht (nicht dargestellt) zusammengebaut werden, und einen zweiten Teil 222 in Abstand zur Vorderseite des Trägersubstrats 210 (8b). Jeder erste Abschnitt 21 bildet einen Abstandshalter zwischen zwei elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11b eines mikroelektronischen Bauteils 211. Typischerweise trennt ein Abstand von einigen Mikron bis zu einigen zehn Mikron den ersten Abschnitt 21 von den Anschlusskontakten 11a, 11b.
  • Vorteilhafterweise wird der Zusammenbau zwischen dem Haubensubstrat 220 und dem Trägersubstrat 210 durch eine bekannte Klebetechnik mit Polymer durchgeführt. Eine Polymerschicht (zum Beispiel Epoxid, lichtempfindliches Harz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polydimethylsiloxan (PDMS), Polyimide, usw.) wird auf die zusammenzubauenden Flächen der ersten Abschnitte 21 des Haubensubstrats 220 aufgebracht. Das Haubensubstrat 220 und das Trägersubstrat 210 werden anschließend einander gegenüber angeordnet, mit einer Ausrichtungspräzision von mehr oder weniger 10 Mikron, sogar einer Ausrichtungspräzision von mehr oder weniger 5 Mikron. Anders gesagt, die Ausrichtung zwischen den zusammengebauten Substraten wird auf besser als 10 Mikron anvisiert, sogar besser als 5 Mikron. Es ist tatsächlich wichtig, dass die ersten Abschnitte 21 Abstandshalter zwischen den Anschlusskontakten 11a, 11b bilden, ohne mit den Kontakten 11a, 11b in Kontakt zu treten. Eine Vorausrichtung ist also vor der festen Verbindung der Hauben- 220 und Trägersubstrate 210 erforderlich. So vorausgerichtet werden die Hauben- 220 und Trägersubstrate 210 in Kontakt gebracht und geklebt, zum Beispiel durch Thermokompression und unter kontrollierter Atmosphäre.
  • Alternativ kann der Zusammenbau zwischen dem Haubensubstrat 220 und dem Trägersubstrat 210 durch eine andere bekannte Klebetechnik durchgeführt werden, zum Beispiel anodisches Bonden, Kleben durch Metallschweißen oder Ultraschallkleben.
  • Unabhängig von der gewählten Zusammenbautechnik werden die Hauben- 220 und Trägersubstrate 210 vorteilhafterweise vor ihrem Inkontaktbringen und vor dem Aufbringen der Klebeschicht gereinigt. Die Reinigung kann zum Beispiel klassische Abläufe auf der Basis von Ozon, SC1 (standard clean 1), SC2 (standard clean 2) enthalten, um die organischen, partikelförmigen und metallischen Verunreinigungen zu entfernen, die auf dem einen und/oder anderen der Substrate vorhanden sind. Eine Flächenaktivierung durch Sauerstoffplasma kann ebenfalls vor dem Zusammenbau angewendet werden.
  • Allgemein weisen die ersten Abschnitte 21 Flanken im Wesentlichen normal zur Vorderseite des Trägersubstrats 210 auf, und weisen vorteilhafterweise eine zweite Schutzschicht 214 auf den Flanken auf. In ebenfalls vorteilhafter Weise weist die Innenseite des zweiten Teils 222 des Haubensubstrats 220, d.h. die Seite gegenüber der Vorderseite des Trägersubstrats 210, auch die zweite Schutzschicht 214 auf.
  • Diese zweite Schutzschicht 214 hat den Vorteil, die erwähnten Flächen des Haubensubstrats 220 beim in einem späteren Schritt der Vereinzelung der Chips 100 des Herstellungsverfahrens durchgeführten Ätzen zu schützen.
  • Vorzugsweise wird die kollektive Struktur 200 im Bereich der einen und/oder anderen ihrer freien Seiten verdünnt, nämlich der Rückseite des Trägersubstrats 210 und der Rückseite des Haubensubstrats 220. Es ist vorteilhaft, Funktionschips 100 geringer Dicke gemäß der Z-Achse normal zur Vorderseite des Trägersubstrats 210 herzustellen, die typischerweise zwischen 300 und 500 Mikron liegt. Die die Träger- 210 und Haubensubstrate 220 bildenden Plättchen haben üblicherweise eine Ausgangsdicke in der Größenordnung von je 400 bis 800 Mikron. Es ist also interessant, die kollektive Struktur 200 vor der Vereinzelung der Chips 100 bis auf die anvisierte Dicke der Chips 100 zu verdünnen, wobei eine kollektive Verdünnung bequemer und wirkungsvoller ist. Die Verdünnung der kollektiven Struktur 200 kann durch mechanisches Läppen («grinding»), durch chemisches Ätzen und/oder durch mechanisch-chemisches Polieren erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren enthält anschließend einen Schritt der Vereinzelung der Funktionschips 100 der kollektiven Struktur 200.
  • Die Vereinzelung der Funktionschips 100 enthält die Bildung einer Maske 230 auf einer freien Seite der kollektiven Struktur 200. Zum Beispiel kann die Maske 230 auf der Rückseite (zusammengebaut die seiner Vorderseite gegenüberliegende Seite) des Haubensubstrats 220 gebildet werden, wie in 8c veranschaulicht. Alternativ hätte die Maske 230 auf der Rückseite (zusammengebaut die seiner Vorderseite gegenüberliegende Seite) des Trägersubstrats 210 gebildet werden können.
  • Die Maske 230 wird zum Beispiel aus einem Material gebildet, das aus Siliciumnitrid, Siliciumoxid, den Polyimiden, den lichtempfindlichen Harzen, usw. ausgewählt wird. Sie definiert geschützte Zonen 231 und ungeschützte Zonen 233: Ein Maskenbeispiel 230 ist in 8c im Schnitt und in 8d in Draufsicht veranschaulicht.
  • Der Schritt der Vereinzelung der Chips 100 enthält anschließend ein anisotropes Trockenätzen, durch Plasma oder reaktive lonenbombardierung, angewendet an die kollektive Struktur 200, das die Struktur lotrecht zu den ungeschützten Zonen 233 ätzt.
  • Diese Art von Trockenätzen wird allgemein in einer Einplatten-Ätzkammer durchgeführt, in der eine freie Seite der kollektiven Struktur 200 der Ätzatmosphäre ausgesetzt wird und die andere freie Seite auf einer Halteplatte oder einer Träger-Klebefolie angeordnet ist.
  • Um zum Beispiel ein Material aus Silicium zu ätzen, kann ein gemäß dem Bosch-Verfahren bekanntes Ätzen durchgeführt werden, basierend auf einer Wechselfolge von Ätzfolgen (reaktives Gas SF6) und von Passivierungsfolgen (reaktives Gas C4F8). Um ein Material aus Siliciumdioxid, Oxid oder Siliciumnitrid zu ätzen, wird zum Beispiel als reaktives Gas CF4 oder SF6 verwendet.
  • Das Trockenätzen ätzt so das Haubensubstrat 220 und das Trägersubstrat 210 lotrecht zu den ungeschützten Zonen 233. Wie in den 8e und 8f veranschaulicht, sind die schraffierten Teile (gerastert) typischerweise die während dieses Schritts geätzten Teile.
  • Gemäß einer ersten Durchführungsform des Verfahrens sind die geschützten Zonen 231 lotrecht zu den ersten Abschnitten 21 und lotrecht zu zweiten Abschnitten 22 angeordnet, die im zweiten Teil 222 des Haubensubstrats 220 enthalten sind. Wie in den 8d, 8e und 8f zu sehen, erstrecken sich die zweiten Abschnitte 22 gegenüber den darunterliegenden elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11b, sind aber gezackt, um einen Zugang zu den Kontakten 11a, 11b gemäß einer Z-Achse normal zur Vorderseite des Trägersubstrats 210 zu erlauben. Diese erste Durchführungsform führt zu Herstellung einer Vielzahl von Funktionschips 100 gemäß der oben erwähnten ersten Ausführungsform.
  • Gemäß einer zweiten Durchführungsform des Verfahrens sind die geschützten Zonen 231 lotrecht zu den ersten Abschnitten 21 angeordnet, und es gibt keine geschützte Zone lotrecht zu den elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11b. Der ganze zweite Teil 222 des Haubensubstrats 220 lotrecht zu den Kontakten 11a, 11b wird so im Schritt der Vereinzelung geätzt, was zur Herstellung einer Vielzahl von Funktionschips 100 gemäß der oben erwähnten zweiten Ausführungsform führt.
  • Wenn das Trägersubstrat 210 und das Haubensubstrat 220 je ein Plättchen aus Halbleitermaterial gleicher Beschaffenheit enthalten, erfolgt das Trockenätzen des Vereinzelungsschritts vorteilhafterweise in einer einzigen Verarbeitung.
  • Nehmen wir das Beispiel eines Trägersubstrats 210 und eines Haubensubstrats 220, die je ein Siliciumplättchen enthalten. Die kollektive Struktur 200 ist in der Ätzkammer angeordnet. Eine an das Material Silicium angepasste Ätzfolge kann so den zweiten Teil 222 des Haubensubstrats 220 lotrecht zu den ungeschützten Zonen 233, dann das Trägersubstrat 210 in den Schnittpfaden 212 ätzen, da diese nicht die erste Schutzschicht 213 aufweisen. Die elektrischen Anschlusskontakte 11a, 11b werden ihrerseits nicht geätzt, weil sie, da sie aus einem metallischen Material gebildet sind, nicht für die für das Silicium verwendete Ätzatmosphären empfindlich sind. Eine einzige Ätzfolge kann so zur gleichzeitigen Vereinzelung der Vielzahl von Funktionschips 100 führen, die in der kollektiven Struktur 200 definiert sind.
  • Versetzen wir uns noch in den Fall, in dem das Trägersubstrat 210 und das Haubensubstrat 220 je ein Siliciumplättchen enthalten; dieses Mal weisen die Flanken der ersten Abschnitte 21 sowie die Innenseite des zweiten Teils 222 des Haubensubstrats 220 eine zweite Schutzschicht 214 auf, wie oben erwähnt. Die zweite Schutzschicht 214 kann Siliciumoxid, Siliciumnitrid, ein Polymer oder eine andere Schicht sein, die das darunterliegende Silicium vor der Ätzung schützen kann: Es ist also eine Schicht, die eine große Auswahlmöglichkeit des Ätzens bezüglich des das Haubensubstrat 20 bildenden Materials gewährleistet. Es wird eine erste an das Siliciummaterial angepasste Ätzfolge angewendet, um den zweiten Teil 222 des Haubensubstrats 220 lotrecht zu den ungeschützten Zonen 233 zu ätzen; anschließend wird eine an das die zweite Schutzschicht 214 bildende Material angepasste Ätzfolge angewendet, um die zweite Schutzschicht 214 zu durchqueren, die auf der Innenseite des zweiten Teils 222 im Bereich der ungeschützten Zonen 233 angeordnet ist. Schließlich wird eine an das Siliciummaterial angepasste dritte Ätzfolge (die gleich der ersten Folge sein kann oder nicht) angewendet, um das Trägersubstrat 210 in den Schnittpfaden 212 zu ätzen. Die drei Folgen können verknüpft werden, ohne die kollektive Struktur 200 aus der Ätzkammer zu entfernen.
  • Gemäß noch einem anderen Beispiel enthalten das Trägersubstrat 210 und das Haubensubstrat 220 je ein Siliciumplättchen und ein Siliciumdioxidplättchen. Zwei aufeinanderfolgende Ätzfolgen, die je geeignet sind, das Siliciumdioxid und das Silicium zu ätzen, können an die kollektive Struktur 200 angewendet werden, um das Haubensubstrat 220 und dann das Trägersubstrat 210 zu ätzen, um gleichzeitig die Gesamtheit der Funktionschips 100 zu vereinzeln. Alternativ können die verschiedenen Ätzfolgen getrennt durchgeführt werden, in zwei (oder mehr) unterschiedlichen Schritten, vor dem Entfernen der kollektiven Struktur 200 aus der Ätzkammer.
  • Wieder bezüglich der allgemeinen Beschreibung des Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, unabhängig vom Material der Träger- 210 und Haubensubstrate 220 der kollektiven Struktur 200, wird am Ende des Trockenätzens die Vielzahl von vereinzelten Funktionschips 100 erhalten. Es wird daran erinnert, dass die kollektive Struktur 200 vorzugsweise vor dem Schritt des Trockenätzens auf einer Klebeschicht («tape») angeordnet wird, um die Handhabung der Funktionschips 100 nach der Vereinzelung zu erleichtern.
  • Der Vereinzelungsschritt des Verfahrens ist besonders vorteilhaft bezüglich der klassischen Techniken des Laserschneidens oder des mechanischen Sägens, umso mehr, als die Anzahl von Chips 100 pro kollektiver Struktur 200 groß ist, zum Beispiel höher als 1000.
  • Das im Vereinzelungsschritt des Verfahrens durchgeführte Trockenätzen ist ebenfalls dadurch vorteilhaft, dass es die Herstellung der Hauben 20 ermöglicht, die Öffnungen 23a, 23a', 23b, 23b' gegenüber den elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b' aufweisen, was die üblicherweise verwendeten Techniken nicht ermöglichen, ohne eine sehr große Gefahr der Beschädigung der darunterliegenden Kontakte 11a, 11a', 11b, 11b'.
  • Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren ermöglicht die Definition sehr vielfältiger Konfigurationen von Hauben, wie sie zum Beispiel in den 2 bis 7 veranschaulicht sind. Die oben beschriebenen Hauben 20 der Funktionschips 100 gemäß der ersten Ausführungsform weisen Öffnungen 23a, 23a', 23b, 23b' gegenüber den elektrischen Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b' auf, die während des gleichen Vereinzelungsschritts gebildet werden. Es wird daran erinnert, dass diese Öffnungen einerseits einen senkrechten Zugang zu den Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b' erleichtern und andererseits die Verstärkung der mechanischen Festigkeit zwischen dem Chip 100 und den Drähten 40a, 40b begünstigen, mit denen er zusammengebaut wird, aufgrund einer besseren Umhüllung mit der Harz- oder Polymerschicht, wie nachfolgend beschrieben wird.
  • Nach dem Vereinzelungsschritt enthält jeder Chip 100 eine vom Haubensubstrat 220 stammende Haube 20 und einen vom Trägersubstrat 210 stammenden Träger 10. In diesem Stadium können Funktionalitätstests der Chips 100 ausgeführt werden, um die nicht funktionsfähigen oder einen unzureichenden Leistungspegel aufweisenden Chips 100 auszusortieren und zu isolieren.
  • Das Herstellungsverfahren kann anschließend einen Schritt des Zusammenbaus jedes Chips 100 mit zwei Drahtelementen 40a, 40b enthalten, wobei jedes Drahtelement 40a, 40b in einer Rille 30a, 30b, oder Halbrille 31a, 31b angeordnet ist, die von mindestens einem zweiten Abschnitt 22, einer Flanke eines ersten Abschnitts 21 und einer Zone an der Vorderseite des Trägers 10, die vom elektrischen Anschlusskontakt 11a, 11b eingenommen wird (erste Durchführungsform des Verfahrens und erste Ausführungsform des Funktionschips 100), oder von einer Flanke eines ersten Abschnitts 21 und einer Zone an der Vorderseite des Trägers 10 begrenzt wird, die vom elektrischen Anschlusskontakt 11a, 11b eingenommen wird (zweite Durchführungsform des Verfahrens und zweite Ausführungsform des Funktionschips 100).
  • Die feste Verbindung erfolgt zwischen den Anschlusskontakten 11a, 11b und den Drähten 40a, 40b aufgrund des Übergangs der Kontakte 11a, 11b von einem geschmolzenen Zustand in einen verfestigten Zustand, wobei die Drähte während dieser Zustandsänderungsphase gegen die Kontakte 11a, 11b gedrückt gehalten werden. Diese Phase kann zum Beispiel durch Anwendung eines lokalen und zeitlich begrenzten Erhitzens hervorgerufen werden. Der Chip 100 wird so fest mit den Drähten 40a, 40b verbunden.
  • Nach dem Zusammenbau Chip 100 - Drähte 40a, 40b kann das Herstellungsverfahren das Aufbringen einer Einkapselungsschicht 120 ( 10b) aus Harz oder aus Polymer auf die ganze oder einen Teil der Haube 20 und auf die Drahtelemente 40a, 40b enthalten, um die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip 100 und den Drahtelementen 40a, 40b zu verstärken. Zum Beispiel kann diese Schicht Epoxid, Silicone, Urethane, Acrylate usw. enthalten.
  • In der Praxis kann die Einkapselungsschicht 120 um den Chip 100 herum (und folglich um die Haube 20 herum) durch einen Materialstrahl oder durch Kontakt verteilt werden. Diese Verteilung kann in einem oder mehreren Schritten erfolgen. Die Form der Schicht 120 kann durch ein vorher befülltes Formwerkzeug gesteuert werden, in das der mit den Drähten 40a, 40b zusammengebaute Funktionschip 100 eingeführt wird. Die Polymerisierung der Schicht 120 erfolgt durch UV-Exposition oder auch durch eine Wärmebehandlung. Die Polymerisierung kann in mehreren aufeinanderfolgenden Expositionen erfolgen, um die Eigenschaften der Einkapselungsschicht 120 zu steuern oder auch das Ausformen der Form zu ermöglichen.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist insofern vorteilhaft, als die Einkapselungsschicht 120 zwischen den Flanken des ersten Abschnitts 21 des Chips 100 und den Drahtelementen 40a, 40b bis zur Vorderseite des Trägers 10 eindringen kann, um die mechanische Festigkeit bezüglich der bekannten Praktiken des Stands der Technik noch weiter zu verstärken.
  • Für bestimmte Anwendungen (zum Beispiel RFID-Tag) kann es notwendig sein, einen Einzeldraht 401a eines Drahtelements 40a (elektrisch) vom anderen Einzeldraht 402a zu trennen, wobei die zwei Einzeldrähte 401a, 402a sich zu beiden Seiten eines Anschlusskontakts 11a befinden: Wie in 9 veranschaulicht, ist es die Praxis des Stands der Technik, nach dem Zusammenbau und der Umhüllung des Chips 100 und der Drahtelemente 4a, 4b mit der Einkapselungsschicht aus Harz oder Polymer 120 einen Einschnitt 130 im Einzeldraht 401a durchzuführen. Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass dieser Einschnitt 130 einen Zerbrechlichkeitspunkt erzeugt, der eine mechanische Trennung zwischen dem Einzeldraht 401a und dem Chip 100 generieren kann, was nicht wünschenswert ist.
  • Das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung schlägt eine alternative Lösung vor, basierend auf der Ausarbeitung eines Funktionschips 100 gemäß der zweiten Variante der zweiten Ausführungsform, die oben unter Bezug auf 7 beschrieben wurde. In diesem Fall enthält der erste Abschnitt 21 der Haube 20 des Chips 100 mindestens eine Verlängerung 21a, 21b, die einen zweiten Abstandshalter zwischen einzelnen Anschlusskontakten eines Paars von elektrischen Anschlusskontakten bildet.
  • Nach der elektrischen Verbindung zwischen den Drahtelementen 40a, 40b und den Anschlusskontakten 11a, 11a', 11b, 11b' kann das Herstellungsverfahren einen Schritt des Laserschneidens oder mechanischen Sägens des Drahts 40a lotrecht zur Verlängerung 21a enthalten, um den Einzeldraht 401a vom anderen Einzeldraht 402a des Drahtelements 40a zu trennen (10a). Die Umhüllung mit der Harz- oder Polymerschicht 120 kann anschließend durchgeführt werden (10b). Der Einschnitt 130 zwischen den Einzeldrähten 401 a, 402a ermöglicht ein elektrisches Trennen, und seine Positionierung in der Fläche des Chips 100 begünstigt seinen Halt in der Umhüllung. Außerdem vermeidet die Tatsache, dass der getrennte Einzeldraht 40 fest mit einem einzelnen Kontakt 11a' verbunden ist, eine unangebrachte Trennung zwischen dem Einzeldraht 401a und dem Chip 100.
  • Das Vorhandensein einer (oder mehrerer) Verlängerung(en) 21a, 21b ermöglicht so, zwei Einzeldrähte von Drähten sauber voneinander zu trennen, ohne die Gefahr einer Beschädigung des Chips 100, obwohl der Einschnitt 130 in der Fläche des Chips 100 durchgeführt wird. Die Umhüllung gewährleistet eine gute mechanische Befestigung zwischen den Einzeldrähten und dem Chip 100, wobei der Einschnitt sich in der Fläche des Chips 100 und nicht außerhalb befindet, wie in der Praxis des Stands der Technik.
  • Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele beschränkt, und es können Ausführungsvarianten hinzugefügt werden, ohne den Rahmen der Erfindung wie durch die Ansprüche definiert zu verlassen.
  • Insbesondere ermöglicht das Herstellungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die Herstellung von Funktionschips 100, deren Haube 20 und Träger 10 vielfältige Formen haben, wie zum Beispiel in 11 veranschaulicht, mit abgeschrägten, abgerundeten oder gezackten Kanten, oder mit Strukturierungen auf einer ebenen Seite. Diese besondere Formen können alle oder einen Teil der folgenden Vorteile beitragen: Begünstigen der Verankerung und der Festigkeit der Einkapselungsschicht 120, Begrenzung der singulären Punkte (Kanten), die den Chip 100 schwächen können, Vereinfachung des Ergreifens der Chips 100, Begrenzung des Platzbedarfs und/oder Verbesserung des Einbaus der Funktionschips in ein Endprodukt. Natürlich können unter Berücksichtigung der durch das Verfahren erbrachten Flexibilität andere Formen in Betracht gezogen werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Funktionschips (100), das die folgenden Schritte enthält: - Bereitstellung einer von einem mit einem Trägersubstrat (210) zusammengebauten Haubensubstrat (220) gebildeten kollektiven Struktur (200), wobei die Struktur (200) eine Vielzahl von Funktionschips (100) definiert, - Vereinzelung der Funktionschips (100), wobei jeder Chip (100) mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte (11a, 11b) enthält, die dazu bestimmt sind, mit Drahtelementen (40a, 40b) verbunden zu werden, wobei das Herstellungsverfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: - das Trägersubstrat (210) eine Vielzahl mikroelektronischer Bauteile (211) enthält, die je zu einem Chip (100) gehören, und auf seiner Vorderseite mindestens zwei elektrische Anschlusskontakte (11a, 11b), die einem mikroelektronischen Bauteil (211) zugeordnet sind, Schnittpfade (212), die zu benachbarten Chips (100) gehörende mikroelektronische Bauteile (211) trennen, und eine erste Schutzschicht (213) hat, die auf den mikroelektronischen Bauteilen (211) außerhalb der Schnittpfade (212) und der Anschlusskontakte (11a, 11b) angeordnet ist; - das Haubensubstrat (220) erste Abschnitte (21), die mit der Vorderseite des Trägersubstrats (210) über eine Klebeschicht zusammengebaut werden, und einen zweiten Teil (222) in Abstand zur Vorderseite des Trägersubstrats (210) enthält, wobei jeder erste Abschnitt (21) einen Abstandshalter zwischen zwei elektrischen Anschlusskontakten (11a, 11b) eines mikroelektronischen Bauteils (211) bildet; - die Vereinzelung der Funktionschips (100) die Bildung einer Maske (230) auf einer freien Seite der kollektiven Struktur (200) enthält, die geschützte Zonen (231) und ungeschützte Zonen (233) definiert, und das Trockenätzen, durch Plasma oder reaktive lonenbombardierung, des Haubensubstrats (220) und des Trägersubstrats (210) lotrecht zu den ungeschützten Zonen (233) enthält; wobei die geschützten Zonen (231) entweder lotrecht zu den ersten Abschnitten (21) oder lotrecht zu den ersten Abschnitten (21) und zu zweiten Abschnitten (22) angeordnet sind, die im zweiten Teil (222) des Haubensubstrats (220) enthalten sind, wobei die zweiten Abschnitte (22) sich gegenüber den elektrischen Anschlusskontakten (11a, 11b) erstrecken und gezackt sind, um einen Zugang zu den Kontakten (11a, 11b) gemäß einer Achse (z) normal zur Vorderseite des Trägersubstrats (210) zu erlauben.
  2. Herstellungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Trägersubstrat (210) ein Plättchen aus Halbleitermaterial, insbesondere Silicium, enthält.
  3. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Haubensubstrat (220) ein Plättchen aus Halbleitermaterial, insbesondere aus Silicium, oder aus Isoliermaterial, insbesondere aus Glas oder Saphir, enthält.
  4. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die ersten Abschnitte (21) auf Flanken im Wesentlichen normal zur Vorderseite des Trägersubstrats (10) eine zweite Schutzschicht (214) aufweisen.
  5. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Innenseite, gegenüber der Vorderseite des Trägersubstrats (210), des zweiten Teils (222) des Haubensubstrats (220) eine zweite Schutzschicht (214) aufweist.
  6. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (210) und das Haubensubstrat (220) je ein Plättchen aus Halbleitermaterial gleicher Beschaffenheit enthalten, und wobei das Trockenätzen des Vereinzelungsschritts der Funktionschips (100) in einer einzigen Verarbeitung erfolgt.
  7. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei, nach der Vereinzelung der Funktionschips (100), jeder Chip (100) eine vom Haubensubstrat (220) stammende Haube (20) und einen vom Trägersubstrat (210) stammenden Träger (10) enthält, wobei das Verfahren anschließend einen Schritt des Zusammenbaus jedes Chips (100) mit zwei Drahtelementen (40a, 40b) enthält, wobei jedes Drahtelement (40a, 40b) in einer Rille (30a, 30b) angeordnet ist, die von einer Flanke eines ersten Abschnitts (21) der Haube (20) und einer Zone an der Vorderseite des Trägers (10), die vom elektrischen Anschlusskontakt (11a, 11b) eingenommen wird, oder von einem zweiten Abschnitt (22) der Haube (20), einer Flanke eines ersten Abschnitts (21) der Haube (20) und einer Zone an der Vorderseite des Trägers (10) begrenzt wird, die vom elektrischen Anschlusskontakt (11a, 11b) eingenommen wird.
  8. Herstellungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, das das Aufbringen einer Harz- oder Polymerschicht (120) auf den ganzen oder einen Teil des Chips (100) und auf die Drahtelemente (40a, 40b) enthält, um die mechanische Festigkeit zwischen dem Chip (100) und den Drahtelementen (40a, 40b) zu verstärken.
  9. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein mikroelektronisches Bauteil (211) eines Chips (100) zwei Paare von elektrischen Anschlusskontakten (11a, 11a'; 11b, 11b') enthält, und wobei der erste Abschnitt (21) des Haubensubstrats (220), der einen Abstandshalter zwischen den zwei Paaren (11a, 11a'; 11b, 11b') bildet, eine Verlängerung (21a) enthält, die einen zweiten Abstandshalter zwischen einzelnen Anschlusskontakten (11a, 11a') eines Paars von elektrischen Anschlusskontakten (11a, 11a') bildet.
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