用于制造半导体器件的方法及相应的器件技术

一种用于制造半导体芯片(2，3)的方法，这些半导体芯片具有安排在其上的金属成形体(6)，该方法具有以下步骤：将多个金属成形体(6)安排在经处理半导体晶圆上，同时形成安排在该半导体晶圆与这些金属成形体(6)之间的具有第一连接材料(4)和第二连接材料(5)的层，以及在不对该第二连接材料(5)进行处理的情况下，对用于将这些金属成形体(6)连接到该半导体晶圆上的该第一连接材料(4)进行处理，其中，这些半导体芯片(2，3)或者在将这些金属成形体(6)安排在该半导体晶圆上之前或者在对该第一连接材料(4)进行处理之后被分离开。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造半导体器件的方法及相应的器件本专利技术涉及一种用于制造半导体芯片的方法。本专利技术还涉及一种用于制造半导体模块的方法。本专利技术最终还涉及半导体芯片和晶圆。为了开发寿命长且鲁棒的功率半导体模块，特别地对半导体的上部和下部连接点(上侧和下侧)具有较高的热要求和电气要求。通常借助于焊接连接或部分地还借助于烧结或扩散焊接连接来接触半导体的下侧。作为标准，半导体的上侧具有针对粗铝线的键合工艺而优化的金属化层或金属层。尽管在半导体的上侧和下侧上存在膨胀密集型金属化层，但是为了降低电气损耗，半导体仍变得越来越薄。目前，市场上存在总厚度为仅约70μm的功率半导体。为了增加芯片上的上侧触点的可靠性，例如根据DE102011115886A1已知的是，在芯片触点上施加金属成形体(铜膜)并在引线键合之前进行烧结。通过使用金属成形体来产生包括上侧电气触点的半导体芯片到粗导线或带的连接而获得的优点具体包括：既非在键合期间，也非通过在前或随后的步骤，存在对形成半导体的电接触结构的薄金属化层造成损坏的风险。例如在对粗导线或带的焊接、钎焊、烧结或超声波焊接中所涉及的热力或机械力至少部分地被金属成形体吸收并因此减小了传递至半导体芯片的这种力的大小。类似地，金属成形体可以从摩擦接触测试工艺(晶圆级的高电流测试)中形成对表面的机械保护，特别是跨半导体的电气触点。在完成半导体的上侧连接之前，这允许对半导体进行安全的电气测试。对于电气测试，通过特殊的弹簧工具与键合到半导体上的金属成型体的表面接触，而不是冒着损坏半导体的精细表面结构的风险。此外，可以实现改进的电流分布。在铜粗线键合(例如使用直径高达600μm的导线)的情况下，电流现在以分布式方式从金属成形体上的引线的中央固定区域流过金属成形体到达半导体的相应电气触点。金属成形体不需要在单独的半导体的尺寸上延伸，但是在一些实施例中，可以对上侧的一部分进行底切。在许多情况下，金属成形体的大小和形状可以反映半导体芯片的电气触点的精确图案。也就是说，金属成形体的大小反映了与其相关联的电气触点的大小，并且金属成形体不需要延伸超出所述区域。在其他情况下，金属成形体可以延伸超出所述区域，但并不延伸超出半导体芯片的上表面的边缘。然而，DE102011115886A1中描述的工艺的缺点在于：通过在尚未被分离开的晶圆上进行烧结而粘附/粘合地接触金属成形体由于晶圆的弯曲或翘曲而导致了强烈变形，这是因为铜(Cu)和硅(Si)的热膨胀系数差异很大并且烧结工艺在相对较高温度(约260℃)和相对较高压力(约10到40MPa)下发生。晶圆越薄且金属成形体越厚，翘曲将因此更加严重。此外，为了实施已知的方法，还需要一种复杂的装置，该装置必须提供很高的压力和很高的温度，以便在晶圆上实施压力烧结工艺，同时不会破坏晶圆。尽管如此，但是在接下来的工艺中，很难处理具有强烈翘曲的晶圆。早在分离期间，强烈翘曲的晶圆将导致破裂或边缘剥落，并且最迟在进一步处理期间、在基板上进行的烧结期间或在随后的引线键合期间，很有可能由于所产生的弯曲应力而引起芯片破裂。在单独的填充工艺中将金属成形体施加(粘附)到芯片上的替代方案将意味着需要两个填充工艺，其结果是，处理时间以及因此处理成本增加。因此，如果在基板上进行的填充期间，芯片已经具有定位在表面上的金属成形体，则这将是有利的。因此，本专利技术的目的是提供一种用于制造半导体芯片的方法，该方法使金属成形体能够在从晶圆膜上取下来以及在基板上进行的填充之前被放置到半导体芯片上，而晶圆不会发生弯曲或翘曲类型的变形。为了将金属成形体放置到芯片上并且为了在拾放工艺期间将它们安全地固持到位，有必要暂时固定金属成形体以及之前施加到或者金属成形体上或者晶圆上的连接层(借助于辅助紧固)，准确地说，使得用于拾取金属成形体施加于其上的芯片的真空工具可以在金属成形体的上侧上安全地抓住芯片，从晶圆膜上拾取芯片，并将芯片置于准备好的基板位置处并且可能地在某个温度和压力下将芯片放置在那里并就位置而言牢牢地将芯片粘附。在已经经过电气测试的经分离晶圆上有利地发生将金属成形体放置到晶圆上。由于在分离之后，芯片被非常精确地固持在晶圆膜上在其原始位置(在分离之前)，所以可以想到使用载体膜来对金属成形体进行定位，如在DE102011115886A1中已经描述的那样。在这种情况下，晶圆的分离工艺在不需要将金属成形体考虑在内的情况下发生。如果借助于使用利用水冲洗的锯切或借助于水引导的激光切割或者借助于使用液体介质的其他分离方法来实施分离工艺，则这可能是特别有利的。然后，事实上将存在这样一种风险：液体介质将自身定位在芯片与金属成型体及其连接材料之间。根据本专利技术，连结成形体(例如通过烧结)被实施，直到晶圆复合材料已经分离之后。也就是说，直到芯片同时也在其下侧被连结时才发生连结，例如，因为直到具有位于其上的金属成形体的芯片被放置到基板上并且两侧(芯片的上侧和下侧)同时被粘附/粘合地连结时才发生烧结工艺。因此，芯片在很大程度上没有机械翘曲，并且可以被进一步处理，而不会产生任何损坏。在分离之后将金属成形体放置到晶圆上因此避免了由此产生的翘曲变形和边缘剥落/芯片破损风险。将金属成形体暂时固定(辅助紧固)到单独的半导体上(在不形成全区域粘附/粘合连接的情况下)可以以不同的方式发生：原则上，金属成形体与芯片之间的暂时连接(例如粘附连接)将通过单个或多个局部(粘附)连接来产生，随后的功能性大规模连接在稍后的步骤处例如借助于烧结糊浆和烧结工艺来发生。为此目的，优选地，单独的或几个(粘附)点将会使金属成形体固定到芯片上。第一连接材料(例如，粘合剂)在此被选择成使得确保在对晶圆的处理以及拾放工艺期间的安全紧固，并且随后的最终紧固(例如，通过烧结)不会受到不利影响。具体地，由于机械强度太高而引起的交联粘合剂的副作用或者由粘合剂或由粘合剂的组成部分(逸出)引起的对随后的(烧结)表面的表面污染将被避免。另外，可以想到的是，对金属成形体的粘附是借助于施加到连接层(干燥的烧结糊浆)上的挥发性物质(如例如酒精)来发生的，但是然而，这些挥发性物质在烧结工艺前不久或在烧结工艺期间大量蒸发。使用所谓的烧结粘合剂也可能是有意义的，这些烧结粘合剂可以以多个步骤来使连接方法成为可能(借助于弹性作用的粘合连接以及导热/导电连接通过烧结来进行粘附)。因此，这些烧结粘合剂被安排成在成形体与芯片之间的均质层，从而使得不会发生第一和第二连接材料的空间分离。根据本专利技术，因此提出了一种用于制造半导体芯片的方法，这些半导体芯片具有安排在其上的金属成形体，该方法包括以下步骤：将多个金属成形体安排在经处理半导体晶圆上，同时形成安排在该半导体晶圆与这些成形体之间的具有第一连接材料和第二连接材料的层，以及在不对该第二连接材料进行处理的情况下，对用于将这些成形体粘附到该半导体晶圆上的该第一连接材料进行处理，其中，这些半导体芯片或者在将这些成形体安排在该半导体晶圆上之前或者在对该第一连接材料进行处理之后被分离开。经处理半导体晶圆已经具有半导体上的电气触点以及相应绝缘物，并且优选地已经经过了电气测试(参见上文)。连接材料被理解为是指在已经被处理之后，在所提及的部件之间产生连接的每种材料，该连接允许在拾放方法中进行进一步处理。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造半导体芯片(2，3)的方法，该半导体芯片具有安排在其上的金属成形体(6)，该方法具有以下步骤：‑将多个金属成形体(6)安排在经处理半导体晶圆上，同时形成安排在该半导体晶圆与这些金属成形体(6)之间的具有第一连接材料(4)和第二连接材料(5)的层，以及‑在不对该第二连接材料(5)进行处理的情况下，对用于将这些金属成形体(6)连接到该半导体晶圆上的该第一连接材料(4)进行处理，其中，这些半导体芯片(2，3)或者在将这些金属成形体(6)安排在该半导体晶圆上之前或者在对该第一连接材料(4)进行处理之后被分离开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 DE 102015113421.71.一种用于制造半导体芯片(2，3)的方法，该半导体芯片具有安排在其上的金属成形体(6)，该方法具有以下步骤：-将多个金属成形体(6)安排在经处理半导体晶圆上，同时形成安排在该半导体晶圆与这些金属成形体(6)之间的具有第一连接材料(4)和第二连接材料(5)的层，以及-在不对该第二连接材料(5)进行处理的情况下，对用于将这些金属成形体(6)连接到该半导体晶圆上的该第一连接材料(4)进行处理，其中，这些半导体芯片(2，3)或者在将这些金属成形体(6)安排在该半导体晶圆上之前或者在对该第一连接材料(4)进行处理之后被分离开。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，-该第一连接材料(4)是粘合剂，并且该第二连接材料(5)是焊接材料或烧结材料或者-该第一连接材料(4)是焊料材料，并且该第二连接材料(5)是烧结材料。3.根据以上权利要求之一所述的方法，其特征在于，分离这些半导体芯片(2，3)是在将这些金属成形体(6)安排在该经处理半导体晶圆上之前使用湿切割方法来发生的。4.根据权利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，分离这些半导体芯片是在对该第一连接材料(4)进行处理之后使用干切割方法来发生的。5.一种用于制造半导体模块的方法，该半导体模块具有基板(9，10)和半导体芯片(2，3)，该半导体芯片具有安排在其上的金属成形体(6)，该方法具有以下步骤：-制造根据以上权利要求之一所述的半导体芯片(2，3)，该半导体芯片具有安排在其上的金属成形体(6)，-将该半导体芯片(2，3)安排在该基板(9，10)上，同时形成安排在该半导体芯片(2，3)与该基板之间的第三连接材料(11)层，以及-在一个步骤中对安排在该...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·奥斯特瓦尔德，马汀·贝克尔，霍尔格·乌利齐，罗纳德·艾思勒，加赛克·鲁茨基，
申请(专利权)人：丹佛斯硅动力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE