專利名稱：制造具有外部接觸連接的半導(dǎo)體元件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造具有外部接觸連接的半導(dǎo)體元件的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)在晶片級處理半導(dǎo)體元件時，將半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域(墊料(pads))施加至半導(dǎo)體元件(芯片)，以連接至半導(dǎo)體元件。但是，這些半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域的尺寸對于利用與半導(dǎo)體元件的最后裝配相關(guān)的方法技術(shù)將這些半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域直接接觸連接而言太小。因此提出形成具有較大尺寸的外部接觸連接，并在彼此具有較大間距，并且利用重新布線裝置將這些外部接觸連接連接至半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域。
盡管參照具有用于最后裝配的外部接觸連接的重新布線的半導(dǎo)體元件的制備對本發(fā)明進(jìn)行描述，但本發(fā)明不局限于此，而是通常涉及用于制備具有接觸連接的半導(dǎo)體元件的方法。
參照圖14、15和16說明用于制備用于最后裝配的半導(dǎo)體元件的典型方法。在通過鋸切晶片已經(jīng)單片化(singulate)半導(dǎo)體元件之后，半導(dǎo)體元件21嵌入襯底23中。利用被連接至插入機(jī)構(gòu)襯底25的接合線24接觸連接半導(dǎo)體元件21的連接區(qū)域22。最后將焊球26施加至該插入機(jī)構(gòu)襯底。在這種情況中，存在根據(jù)是否設(shè)置半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域22、以使它面向(圖14)或遠(yuǎn)離地面向(圖15)焊球26而不同的各種方法。另一種方法規(guī)定直接將焊球30施加至半導(dǎo)體襯底21，并連接所述焊球至半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域22。在插入機(jī)構(gòu)襯底27上設(shè)置具有焊球30的半導(dǎo)體元件21，所述插入機(jī)構(gòu)襯底27允許封閉在一起的焊球30和進(jìn)一步分離的外部焊球26之間的重新布線。在所述方法中，在半導(dǎo)體襯底和插入機(jī)構(gòu)27之間也引入底層填料(圖16)。
這些半導(dǎo)體技術(shù)方法不利地需要用于外部接觸連接的多種單獨(dú)方法步驟。此外，對于多個半導(dǎo)體元件不能平行地實(shí)施這些方法步驟的一些；這包括焊球的適合以及利用接合線的接觸連接等。根據(jù)用于單獨(dú)的半導(dǎo)體元件的時間和成本，連續(xù)地處理每一個單獨(dú)的半導(dǎo)體元件導(dǎo)致相對高的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用較小量的方法步驟的改進(jìn)方法。另一目的是減小連續(xù)實(shí)施的方法步驟的數(shù)量。
通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實(shí)施上面的目的。
依據(jù)本發(fā)明的方法提供了載體，在所述載體上在邊界線之間設(shè)置一個或多個半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域位于載體的第一表面之上。然后在載體中引入具有傾斜側(cè)壁的圓錐形溝，所述圓錐形溝沿著邊界線運(yùn)轉(zhuǎn)。傾斜的側(cè)壁相對于載體具有0°至90°的范圍中的傾斜。在隨后的方法步驟中形成將至少一個半導(dǎo)體連接接觸區(qū)域連接至溝的至少一個傾斜側(cè)壁的重新布線裝置。然后從與第一表面相對的側(cè)面使載體變薄。在這種情況下，變薄載體，至少直至暴露溝底。在變薄載體之前立即施加的粘性載體的去除之后，因此得到重新布線的單片化(singulated)半導(dǎo)體元件。
邊界線表示半導(dǎo)體元件的邊緣?？蓪A錐形漸細(xì)的溝理解為該溝在第一表面處具有比在溝底處大的直徑的意思。
在從屬權(quán)利要求中可以發(fā)現(xiàn)在權(quán)利要求1中指定的方法的有利展開和細(xì)化。
本發(fā)明的基本想法是使用圓錐形溝，以形成接觸區(qū)域，并同時單片化半導(dǎo)體元件。
依據(jù)優(yōu)選改進(jìn)，通過利用圓錐形鋸條的鋸切引入圓錐形溝。
依據(jù)優(yōu)選改進(jìn)，在形成重新布線裝置之前至少部分去除半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域中的絕緣層。
依據(jù)優(yōu)選改進(jìn)，載體是前端晶片(front end wafer)。
依據(jù)優(yōu)選發(fā)展，在提供載體之前，實(shí)施下面的方法步驟前端晶片的半導(dǎo)體元件被單片化，并且在載體襯底中嵌入半導(dǎo)體元件。這使半導(dǎo)體元件的尺寸(例如在變成集成層之后)適于現(xiàn)有外殼的標(biāo)準(zhǔn)尺寸。此外，依據(jù)通常已知的方法，載體襯底可以用于減小由于熱膨脹的不同系數(shù)的熱應(yīng)力。
依據(jù)另一改進(jìn)，在已經(jīng)變薄載體之后，將絕緣層施加至載體的表面(與第一表面相對)。該絕緣層用于使半導(dǎo)體元件與印刷電路板或另一載體絕緣。本發(fā)明的另一改進(jìn)規(guī)定在印刷電路板上設(shè)置單片化重新布線的半導(dǎo)體元件，印刷電路板的至少一個接觸區(qū)域和重新布線裝置的一部分之間的電連接設(shè)置在傾斜側(cè)壁的一個上。
依據(jù)另一優(yōu)選改進(jìn)，設(shè)置第二單片化重新布線的半導(dǎo)體元件，印刷電路板的至少一個接觸區(qū)域和重新布線裝置的一部分之間的電連接設(shè)置在該第二單片化重新布線的半導(dǎo)體元件的傾斜側(cè)壁的一個上。該方法使堆疊部件成為可能，因?yàn)轭A(yù)先大大變薄半導(dǎo)體元件，堆疊有利地不是非常高。
依據(jù)另一發(fā)展，利用灌注膠(potting compound)封裝單片化重新布線的半導(dǎo)體元件。這使保護(hù)所述部件不受半導(dǎo)體元件上的機(jī)械效應(yīng)的損害成為可能。
在附圖中說明本發(fā)明的示例性實(shí)施例和有利發(fā)展，并在下面的說明中對其解釋。


在附圖中圖1示出了貫穿前端晶片的部分橫截面。
圖2至8示出了用于說明依據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的部分橫截面圖；圖9說明了用于說明第二實(shí)施例的部分橫截面圖；圖10示出了第二實(shí)施例的平面圖；圖11示出了本發(fā)明的第三實(shí)施例的部分橫截面圖；圖12示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例的部分橫截面圖；圖13示出了本發(fā)明的第四實(shí)施例的部分橫截面圖；圖14至16示出了用于說明用于制備重新布線的半導(dǎo)體元件的典型方法的部分橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在附圖中，除非另外指定，相同的附圖標(biāo)記表示相同或功能上相同的部件。
圖1說明了貫穿前端晶片的部分橫截面。在半導(dǎo)體襯底1的表面200上設(shè)置一個或多個半導(dǎo)體元件。所述半導(dǎo)體元件具有在表面200上設(shè)置的半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3。通過聚合體層200覆蓋不毗連半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域的表面200的區(qū)域。代替聚合體層，也可以應(yīng)用其它層，以保護(hù)半導(dǎo)體元件。單獨(dú)的半導(dǎo)體元件在邊界線100處彼此毗連。沒有有源的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)位于邊界線100周圍的緊接區(qū)域中。
圖2說明了部分橫截面，其用于說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。在這種情況中描述具有單獨(dú)的半導(dǎo)體元件的來自圖1的細(xì)節(jié)。沿著邊界線100引入切割軌跡101。該切割軌跡101與半導(dǎo)體元件接壤。在第一方法步驟中，圓錐形鋸條用于沿著切割軌跡101或邊界線100將溝102切進(jìn)襯底1。圓錐形的鋸條產(chǎn)生溝底103，所述溝底103的尺寸小于表面200處的溝的開口。此外，溝的側(cè)壁108是傾斜的(圖3)。在隨后方法步驟中，將不導(dǎo)電的絕緣層4施加至晶片(圖4)。不導(dǎo)電的絕緣層4覆蓋溝102和全部表面200以及半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3。圖案形成處理用于從半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3至少部分去除絕緣層4(圖5)。然后利用已知的方法步驟應(yīng)用重新布線裝置5，比如抗蝕層、平版印刷、濺射等的應(yīng)用。所述重新布線裝置連接半導(dǎo)體連接區(qū)域3至毗連半導(dǎo)體元件的溝102的溝壁108的區(qū)域(圖6)。溝的傾斜的側(cè)壁108使導(dǎo)電、有利地金屬的重新布線被施加至所述溝成為可能。另一方面，需要傾斜，以在傾斜的側(cè)壁108上沉積導(dǎo)電材料(有利地為金屬)。在隨后的方法步驟(圖7)中，將粘性的載體層6施加至整個襯底1的表面200的側(cè)部。然后去除襯底1的下面，例如通過拋光或研磨。變薄襯底1，直至暴露溝底103。以這種方式，襯底1在區(qū)域104中不再具有任何材料。通過粘性載體6僅將已被這樣單片化的半導(dǎo)體元件保持在一起。在進(jìn)一步的方法步驟中，將不導(dǎo)電的絕緣層施加至襯底1的后側(cè)?？梢栽谄嘀泻?或通過噴涂應(yīng)用絕緣層(圖8)。在最后的方法步驟中，從單片化的半導(dǎo)體元件去除粘性載體6。
圖9說明了利用第一實(shí)施例的方法制備的半導(dǎo)體元件。在進(jìn)一步的方法步驟中，在載體10(例如具有接觸連接區(qū)域11的印刷電路板)上設(shè)置半導(dǎo)體元件。焊接材料12連接傾斜側(cè)壁108的區(qū)域中的重新布線5至接觸連接區(qū)域11。圖10說明了在圖9中示出的半導(dǎo)體元件的平面圖。利用焊接材料12，半導(dǎo)體元件的單獨(dú)半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3經(jīng)重新布線裝置5連接至單獨(dú)接觸連接區(qū)域11。重新布線裝置5的幾何設(shè)計僅是示例性的。并且在利用已知的圖案形成方法的情況中，半導(dǎo)體元件上的重新布線裝置5的任何理想輪廓都是都是可能的。
第一實(shí)施例的方法的一個基本優(yōu)點(diǎn)是除了在單片化之后半導(dǎo)體元件的鋸切和調(diào)節(jié)之外，對全部晶片平行實(shí)施全部方法步驟。此外，不需要單獨(dú)連續(xù)適合的接合線和/或焊球，例如對于每一半導(dǎo)體元件。因?yàn)樵诰亩鄠€部件中分配單獨(dú)方法步驟的成本，這因此導(dǎo)致成本效果非常合算的方法。另一個基本優(yōu)點(diǎn)是不需要用于重新布線的插入機(jī)構(gòu)，由于這些插入機(jī)構(gòu)的制備是非常昂貴的，因此額外節(jié)約了成本。該方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是被制備的半導(dǎo)體元件具有非常低的高度。這是變薄的直接結(jié)果，同時也是可以省卻抬高的焊球、灌注膠和/或支持中間層的事實(shí)的直接結(jié)果。
圖11說明了本發(fā)明的另一實(shí)施例，在已將其裝配于載體10(重構(gòu)晶片)之后利用灌注膠14封裝半導(dǎo)體元件。灌注膠14有利地保護(hù)部件不受機(jī)械載荷的損害。圖12說明了依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例制備的半導(dǎo)體元件。為此，在第一方法步驟中鋸切前端晶片，從而單片化半導(dǎo)體元件。以輔助載體的表面上格柵的形式設(shè)置單片化的半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體元件彼此相隔一個距離，并將半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3設(shè)置成使它面向輔助載體。然后通過灌注膠8覆蓋半導(dǎo)體元件，并去除輔助載體。然后處理包括隨后設(shè)置的灌注膠8和半導(dǎo)體元件的矩陣，取代前端晶片，類似第一示例性實(shí)施例。在這種情況中，邊界線10運(yùn)轉(zhuǎn)于灌注膠8的矩陣中兩個半導(dǎo)體元件之間?？梢杂孟旅娴姆绞竭x擇用于灌注膠8的材料使它們抵償印刷電路板、重新布線裝置和/或半導(dǎo)體襯底的不同的膨脹系數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力。該矩陣的另一優(yōu)點(diǎn)是變小的半導(dǎo)體元件的尺寸可以基于新的制備方法適應(yīng)于現(xiàn)有的方法。
圖13說明了本發(fā)明的另一實(shí)施例。所述方法用于在彼此的上部堆疊多個半導(dǎo)體元件。將粘附層15施加至在載體10上設(shè)置的第一半導(dǎo)體元件的重新布線裝置，例如依據(jù)關(guān)于圖9描述的方法。在該粘附層15上設(shè)置另一半導(dǎo)體元件。利用焊接材料12連接上部和下部半導(dǎo)體元件的傾斜側(cè)壁108至載體10的接觸連接區(qū)域11。由于半導(dǎo)體元件的高度僅在50至150微米的范圍中，在彼此的上部也可以堆疊多于兩個的半導(dǎo)體元件，并且可以利用焊接材料12將其彼此連接。
盡管關(guān)于示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但它不局限于此。
倘若襯底在邊界線100的區(qū)域中足夠柔軟，利用穿孔可以同樣將溝102引入襯底1。另一方法規(guī)定利用激光束將溝燒或鉆孔進(jìn)襯底。
附圖標(biāo)記列表1載體2聚合物層3半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域4絕緣層5重新布線裝置7絕緣層8載體襯底10印刷電路板11接觸區(qū)域12焊料14灌注膠21半導(dǎo)體元件22半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域23灌注膠25插入機(jī)構(gòu)26焊球24接合線28粘合膜29底層填料30焊球100邊界線101切割軌跡102溝103溝底104底開口108傾斜側(cè)壁200 1的第一表面
權(quán)利要求
1.一種用于制備具有外部接觸連接區(qū)域的半導(dǎo)體元件的方法，所述方法具有下面的步驟a)提供載體(1)，在所述載體上至少一個半導(dǎo)體元件設(shè)置在邊界線(100)之間，半導(dǎo)體元件的至少一個半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域(3)位于載體(1)的第一表面(200)之上；b)在載體(1)中引入具有傾斜側(cè)壁(108)和溝底(103)的圓錐形溝(102)，所述傾斜側(cè)壁(108)相對于載體(1)具有0°至90°的范圍中的傾斜，沿著邊界線(100)設(shè)置所述圓錐形溝(102)；c)施加和圖案形成導(dǎo)電層，以形成重新布線裝置(5)，從而將至少一個半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域(3)連接至溝(102)的一個傾斜側(cè)壁(108)；d)使具有粘附表面的載體(6)適于第一表面(200)的側(cè)面；e)從與第一表面(200)相對的一側(cè)變薄載體(1)，至少直至暴露溝底(103)，從而單片化重新布線的半導(dǎo)體元件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中通過利用圓錐形鋸條的鋸切引入圓錐形溝。
3.如前述權(quán)利要求的至少一個中所述的方法，其中在方法步驟c)之前實(shí)施下面的方法步驟b1)將絕緣層(2)施加至第一表面(200)和圓錐形溝(102)；以及b2)從半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域(3)至少部分去除絕緣層(2)。
4.如前述權(quán)利要求的至少一個中所述的方法，其中載體(1)是前端晶片。
5.如權(quán)利要求1至3的至少一個中所述的方法，其中在提供載體之前，實(shí)施下面的方法步驟a1)單片化前端晶片的半導(dǎo)體元件；以及a2)在載體襯底(8)中嵌入半導(dǎo)體元件。
6.如前述權(quán)利要求的至少一個中所述的方法，其中在已將載體變薄之后將絕緣層(7)施加至與第一表面(200)相對的載體的表面。
7.如權(quán)利要求1至3的至少一個中所述的方法，其中在已經(jīng)去除粘性載體(6)之后，在印刷電路板(10)上設(shè)置單片化重新布線半導(dǎo)體元件，印刷電路板(10)的至少一個接觸區(qū)域(11)和重新布線裝置(4)的部分之間的電連接設(shè)置在傾斜側(cè)壁(108)的一個上。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在第一單片化重新布線部件上設(shè)置第二單片化重新布線部件，印刷電路板(10)的至少一個接觸區(qū)域(11)和重新布線裝置(4)的部分之間的電連接設(shè)置在第二單片化重新布線部件的傾斜側(cè)壁(108)的一個上。
9.如權(quán)利要求7和8的至少一個所述的方法，其中利用灌注膠(14)封裝單片化重新布線部件。
10.如前述權(quán)利要求的至少一個中所述的方法，其中傾斜側(cè)壁(108)相對于載體(1)具有45°至80°的范圍中的傾斜。
全文摘要
依據(jù)本發(fā)明的方法提供了載體1，在所述載體上在邊界線100之間設(shè)置一個或多個半導(dǎo)體元件，半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3位于載體1的第一表面200之上。然后在載體中引入具有傾斜側(cè)壁108的圓錐形溝102，所述傾斜側(cè)壁108沿著邊界線100運(yùn)轉(zhuǎn)。在隨后的方法步驟中形成將半導(dǎo)體接觸連接區(qū)域3的至少一個連接至溝102的至少一個傾斜側(cè)壁108的重新布線裝置5。然后從與第一表面200相對的一側(cè)變薄載體1。在這種情況中，變薄載體1，至少直至暴露溝底103。在變薄載體1之前立即施加的粘性載體6的去除之后，因此得到無導(dǎo)線的單片化半導(dǎo)體元件。
文檔編號H01L21/28GK1783447SQ20051011876
公開日2006年6月7日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者哈里·黑德勒, 托尓斯藤·邁耶 申請人:印芬龍科技股份有限公司