本发明专利技术涉及一种用于制造半导体元器件(166)的方法。该方法包括下列步骤：a)在初始衬底(112)上制造半导体芯片(110)，其中所述半导体芯片在至少一个支撑点(116)上与所述初始衬底(112)连接，其中所述半导体芯片(110)具有背离所述初始衬底(112)的正面(130)和朝向所述初始衬底(112)的背面(132)，b)在至少一个贯穿接触步骤中，将至少一个贯穿接触部填充材料(142)施加到所述半导体芯片(110)上，其中所述背面(132)的至少一个部分区域(140)被涂以所述贯穿接触部填充材料(142)，c)将所述半导体芯片(110)与所述初始衬底(112)分离，以及d)将所述半导体芯片(110)施加到至少一个载体衬底(150)上，其中所述半导体芯片(110)的背面(132)的被涂以所述贯穿接触部填充材料(142)的部分区域(140)与所述载体衬底(150)上的至少一个焊盘(152)连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种薄芯片在载体衬底上的低共熔压焊。
技术介绍
由现有技术已知用于制造薄芯片的所谓的芯片膜工序。这种芯片膜工序例如在M.Zimmermann 等人于 2006 年的 Tech.Dig.1EDM 的 1010-1012 页上发表的文章“A SeamlessUltra-Thin Chip Fabrication and Assembly Technology” 中进行了描述。芯片膜技术指通过特殊的蚀刻法在初始衬底，特别是由常规的硅制成的载体晶片上产生凹陷部，该凹陷部也被称为“空穴”。这些空穴通过制造多孔硅以及随后除去多孔硅(APSM-工序)制成。随后通过外延法在这些空穴上施加对于电路适合的硅。这些施加的涂层随后形成超薄的微芯片。随后通过常规方法在这些面上加工所希望的电路结构。接着，可以通过也被称为“拾取、破裂、放置(Pick, Crack and place) ”的技术通过真空吸管吸取(拾取)芯片，使其与初始衬底裂开(破裂)并随后放置(放置)到任一其他载体衬底上。同样地，由现有技术还已知制造在晶片或芯片上或者穿过晶片或芯片的电触点的方法。在此，例如可以在晶片中产生具有几乎垂直的壁部的细长孔，这些细长孔被绝缘并且随后整个或部分地被导电材料(例如金属或硅)填充。此外，由微系统技术已知在晶片平面上的低共熔压焊法，其以所谓的“芯片到晶片工艺”而为人所知。在应用领域中，已知用于在芯片复合结构中集成传感器芯片和评估IC的方案。
技术实现思路
以已知的现有技术为出发点，本专利技术提供了一种用于制造半导体元器件的方法，该方法可以改善在半导体芯片、特别是薄的半导体芯片与载体衬底之间的连接。所提出的方法特别适用于在半导体元器件的基础上制造传感器元件，如由下面的说明将详细进行阐述的那样。所提出的用于制造半导体元件的方法包括下面所描述的步骤，其优选地以所示出的顺序执行。除了所提到的方法步骤外，还可以设计其他的方法步骤，并且可以在时间上并行地执行一个或多个方法步骤和/或重复执行一个或多个方法步骤。在第一方法步骤中，在初始衬底上制造半导体芯片。在此，所述半导体芯片在至少一个支撑点上与所述初始衬底连接，并且所述半导体芯片具有背离所述初始衬底的正面和朝向所述初始衬底的背面。该半导体芯片特别地可以被设计为薄芯片，即，被设计为厚度小于100 μ m，优选小于50 μ m,并且特别优选地小于20 μ m的芯片。半导体芯片可以特别地在硅的基础上产生。特别地可以应用上面所描述的芯片膜法制造半导体芯片，从而可以使用具有一个或多个空穴的硅作为初始衬底，所述一个或多个空穴完全或部分地用多孔的半导体材料、特别是多孔硅填充。随后，可以例如以外延的方式在多孔的半导体材料上构造半导体芯片，并且优选地以APSM-工艺去除多孔材料。半导体芯片可以如以上同样实施地那样通过通常的半导体工艺具有结构，并且获得至少一种功能性。在在下面也被称为贯穿接触步骤的第二方法步骤中，将至少一个贯穿接触部填充材料施加到所述半导体芯片上。其中所述背面的至少一个部分区域被涂以所述贯穿接触部填充材料。同时可以如下面还将详细说明地，在贯穿接触步骤期间至少一个贯穿接触部(即在半导体芯片中的孔，例如垂直于半导体芯片表面的细长孔)的至少一个壁部和半导体芯片的至少一个侧壁被涂以贯穿接触部填充材料。贯穿接触部填充材料在此应理解为一种具有至少半导体特性的材料，即半导体材料或导体材料。该贯穿接触部填充材料因此可以用作电流的载体。特别地，如下面还将详细阐述地，贯穿接触部填充材料可以指可由流体相和/或气相沉积的材料。在第三方法步骤中，将所述半导体芯片与初始衬底分离。在该分离中，例如通过机械的和/或化学的方法将支撑点断开。例如，可以在这种分离中，使用上面所描述的“拾取、破裂、放置”法，从而能够例如通过真空吸管对半导体芯片进行吸取、旋转或倾斜，并且由此可以使半导体芯片从初始衬底断开并且随后被提供用于其他应用。然而，原则上也可以使用其他技术。在第四方法步骤中，将所述半导体芯片施加到至少一个载体衬底上，其中半导体芯片的背面的被涂以所述贯穿接触部填充材料的部分区域与所述载体衬底上的至少一个焊盘连接。在此，焊盘应理解为在载体衬底表面上的传导性结构，其可以与所述至少一个部分区域实现传导性连接。该至少一个焊盘例如可以具有矩形的形状、框形形状、圆形形状或其他完全或者部分地与半导体芯片的背面的被涂以贯穿接触部填充材料的部分区域符合的任一形状，或者所述焊盘原则上也可以具有其他结构。所提出的制造方法的该基本形式可以以不同的方式进行有利地扩展。因此，可以如同上面所示地，规定附加的方法步骤。此外，特别优选的是，在第四方法步骤中使用低共熔压焊法以将半导体芯片背面的被涂以贯穿接触部填充材料的部分区域与所述至少一个焊盘连接。在此，低共熔压焊法应理解为一种以通过低共熔熔合物形成连接为基础的特殊的连接方法。在此，低共熔熔合物应理解为导体材料或半导体材料(例如硅和金或锗和铝)的混合物，这其中混合物的各组分相互间的比例使得熔合物的熔化温度低于各个元素的熔化温度。贯穿接触部填充材料特别地可以包括至少一种半导体材料。在这种情况下，特别适合的是锗或者硅。相应地，焊盘可以包括能够与贯穿接触部填充材料优选地形成低共熔熔合物的材料。例如，焊盘可以包括铝，其特别地可以与作为贯穿接触部填充材料的锗形成低共熔熔合物。替代地或附加地，焊盘也可以包括例如金，而贯穿接触部填充材料包括硅。另一可行的材料组合是金-锗。总体上有利的是，焊盘包括金属材料，而贯穿接触部填充材料包括半导体材料，其中金属材料和半导体材料可以形成低共熔熔合物。在贯穿接触步骤中，如上面所述的，除了对半导体芯片的背面的至少一个部分区域涂层以外，还可以对半导体芯片的其他区域进行涂层。例如，可以设置贯穿接触部，即在半导体芯片中的开口，其例如将正面与背面连接或者至少将半导体芯片的一个涂层面与至少一个其他涂层面连接。这些开口例如可以具有圆形或多边形的横截面，其中在贯穿接触步骤中可以对贯穿接触部的至少一个壁部进行涂层。替代地 或附加地，可以在贯穿接触步骤中，给半导体芯片的至少一个侧壁涂以贯穿接触部填充材料。在此，侧壁理解为半导体芯片的与正面和背面不同的面，优选的是基本上垂直于正面和背面的面，其中正面和背面优选地相互平行地定向。例如，这种侧壁可以在前面所描述的芯片膜法中在所谓的刻槽(Trenching)步骤中制成,在该步骤中限定出半导体芯片的面和外棱边。在这个刻槽法中，可以使用机械的或化学的分离法，例如DRIE(Deep Reactive 1n Etching,深反应离子蚀刻)。在本专利技术的另一优选的设计方案中，在贯穿接触步骤中在背面上产生至少一个框架。特别地，在此可以指封闭框架。这个框架例如可以被施加到半导体芯片的背面的侧棱边上并且例如与这些侧棱边相符合。该框架可以优选地具有小于100 μ m,优选地小于50 μ m,特别是10 μ m或更小的或甚至仅为Iym的宽度。在将半导体芯片施加到载体衬底上后，在框架内部产生一个中间腔，特别是气密封闭的中间腔。该中间腔由半导体芯片的背面、载体衬底的朝向半导体芯片的正面和框架限定。附加地，可以设置另外的结构用于限定。封闭的中间腔可以例如如下面还将详细阐述地，用作压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：A·普吕姆，KH·克拉夫特，T·迈尔，A·霍伊查斯特，C·舍林，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：
国别省市：
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